Farklı parametrelerin etkisini dikkate alarak mekanik sistemlerin dinamik modelinin analitik ve deneysel yöntemle incelenmesi
Analytical and experimental analysis of the dynamic model of mechanical systems by considering the effect of different parameters
Yazar: ÇAĞLAR SEVİM
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM UZMAY
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Genetik programlama = Genetic programming ; Katmanlı üretim = Additive manufacturing ; Kinematik analiz = Kinematic analysis ; Sayısal modelleme = Numerical modelling ; Yapay sinir ağları = Artificial neural networks ; Üç boyutlu yazıcı = Three dimensional printer

Özet:
Bu tez çalışmasında mekanizma uzuvlarının kütlesel ve boyutsal parametrelerinin mekanizma dinamiğine etkileri araştırılmıştır. Bu maksatla teorik ve deneysel çalışmalarda model olarak krank-biyel ve kol-kızak mekanizmaları kullanılmıştır. Çalışmada her iki mekanizmanın da tahrik uzvu olan krank uzvu 3B yazıcıda belirlenen parametreler ile üretilmiş ve bu parametrelerin mekanizma çıktılarına etkisi teorik ve deneysel olarak incelenmiştir. Öncelikle mekanizmaların hareket denklemleri, Lagrange denklemleri vasıtasıyla oluşturulmuş, aynı zamanda mekanizmalar gerçek sistem parametreleri esas alınarak MSC ADAMS programında modellenmiştir. Daha sonra önerilen mekanizmaların deneysel sistem kurulumları gerçekleştirilmiş, polilaktik asit (PLA) malzeme kullanılarak farklı imalat parametreleri (yazdırma açısı (45^0, 90^0, 135^0), doluluk oranı (%25, %50, %75, %100) kalınlık (22 mm, 24 mm, 26 mm, 28 mm, 30 mm) ile üretilmiş krank uzuvları ile her bir mekanizma için ayrı ayrı deneyler yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar alüminyum malzemeden üretilmiş rijit uzva sahip mekanizma sonuçları ile karşılaştırılarak mekanizmaların dinamik cevapları istatiksel olarak incelenmiştir. Son olarak deneysel sonuçların, makine öğrenmesi ile Multi-Gen Genetik Programı (MGGP) vasıtasıyla matematiksel denklemleri elde edilmiş ve Yapay Sinir Ağları (YSA) ile modellenmiştir. Her iki makine öğrenme yönteminin sonuçları istatiksel olarak karşılaştırılmış YSA' nın deneysel sonuçları daha iyi modellediği gösterilmiştir. Rijit uzuvlu mekanizma dinamiğini her iki mekanizmada da en iyi şekilde yazdırma açısından bağımsız olarak %100 doluluk oranı ve 30 mm kalınlığa sahip uzuvlar sağlamıştır.

Abstract:
In this thesis, the effects of mass and dimensional parameters of mechanism members on dynamics of mechanisms are investigated. For this purpose, slider-crank and arm-slider mechanisms are used as model mechanisms in theoretical and experimental studies. In the study, the crank member, which is the driving member of both mechanisms, was produced with the parameters determined with a 3D printer and the effects of these parameters on the mechanism outputs are investigated theoretically and experimentally. First of all, Lagrange's Equation is used to create the equations of motion of the mechanisms, at the same time the mechanisms are modelled in the MSC ADAMS based on real system parameters. Then, experimental setups of the proposed mechanisms are carried out and the experiments are carried out for each mechanism with the crank part produced with different manufacturing parameters (raster angle (45^0, 90^0, 135^0), filling ratio (25%, 50%, 75%, 100%) thickness (22 mm, 24 mm , 26 mm, 28 mm, 30 mm) using poly-lactic acid (PLA). The results obtained from experiments are compared with the results of the rigid part mechanism and the dynamic responses of the mechanisms were statistically examined. Finally, the mathematical equations of the experimental results were obtained with Multi-Gen Genetics Program (MGGP) and modelled with Artificial Neural Networks (ANN). The results of both machine learning methods are compared statistically and it is shows that ANN modelled the experimental results better. Dynamics of the rigid part mechanism is yielded  by the 3D printed parts with a 100% infill rate and 30 mm thickness, regardless of the raster angle, for in both mechanisms.