Mechanical Engineering / Makina Mühendisliği

Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/4129

Browse

Filters

2010 - 20191142020 - 202426

Settings

Start date: 2010Scopus Q: search.filters.scopusQuartile.N/A

Search Results

Now showing 1 - 10 of 140
  • Article
    Citation - WoS: 2
    Citation - Scopus: 3
    Design and Manufacturing of a Hip Joint Motion Simulator With a Novel Modular Design Approach
    (Springer, 2024) Torabnia, S.; Mihçin, D.Ş.; Lazoglu, I.
    The study is aimed to develop a hip joint wear simulator using a modular design approach to help experimentally monitor and control critical wear parameters to validate in-silico wear models. The proper control and application of wear parameters such as the range of motion, and the applied force values while estimating the lost material due to wear are essential for thorough analysis of wear phenomena for artificial joints. The simulator's dynamics were first modeled, then dynamic loading data was used to calculate the forces, which were further used for topology optimization to reduce the forces acting on each joint. The reduction of the link weights, connected to the actuators, intends to improve the quality of motion transferred to the femoral head. The modular design approach enables topology-optimized geometry, associated gravitational and dynamic forces, resulting in a cost-effective, energy-efficient product. Moreover, this design allows integration of the subject specific data by allowing different boundary conditions following the requirements of industry 5.0. Overall, the in-vitro motion stimulations of the hip-joint prosthesis and the modular design approach used in the study might help improve the accuracy and the effectiveness of wear simulations, which could lead into the development of better and longer-lasting joint prostheses for all. The subject-specific and society-based daily life data implemented as boundary conditions enable inclusion of the personalized effects. Next, with the results of the simulator, CEN Workshop Agreement (CWA) application is intended to cover the personalized effects for previously excluded populations, providing solution to inclusive design for all. © 2023, The Author(s), under exclusive licence to Springer-Verlag France SAS, part of Springer Nature.
  • Article
    Citation - WoS: 9
    Citation - Scopus: 11
    Experimental Investigation of Spray Characteristics of Ethyl Esters in a Constant Volume Chamber
    (Springer, 2024) Ulu, A.; Yildiz, G.; Özkol, Ü.; Rodriguez, A.D.
    Abstract: Biodiesels are mainly produced via the utilization of methanol in transesterification, which is the widespread biodiesel production process. The majority of this methanol is currently obtained from fossil resources, i.e. coal and natural gas. However, in contrast with methanol, biomass-based ethanol can also be used to produce biodiesels; this could allow the production line to become fully renewable. This study aimed to investigate the spray characteristics of various ethyl ester type biodiesels derived from sunflower and corn oils in comparison to methyl esters based on the same feedstocks and reference petroleum-based diesel. Spray penetration length (SPL) and spray cone angle (SCA) were experimentally evaluated in a constant volume chamber allowing optical access, under chamber pressures of 0, 5, 10 and 15 bar and injection pressures of 600 and 800 bar. Sauter mean diameter (SMD) values were estimated by using an analytical correlation. Consequently, ethyl esters performed longer SPL (2.8–20%) and narrower SCA (5.1–19%) than diesel under ambient pressures of 5 and 10 bar. Although the SMD values of ethyl esters were 48% higher than diesel on average, their macroscopic spray characteristics were very similar to those of diesel under 15 bar chamber pressure. Moreover, ethyl esters were found to be very similar to methyl esters in terms of spray characteristics. The differences in SPL, SCA and SMD values for both types of biodiesels were lower than 4%. When considering the uncertainty (± 0.84%) and repeatability (±5%) ratios, the difference between the spray characteristics of methyl and ethyl esters was not major. Graphical abstract: [Figure not available: see fulltext.] © 2022, The Author(s), under exclusive licence to Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature.
  • Article
    Gemi Sevk Gücü ve Isı Transferinin Yapısal Gelişim Teorisi ile İlişkisi
    (TMMOB Gemi Mühendisleri Odası, 2022) Güneş, Ümit; Çetkin, Erdal; Şahin, Bahri
    Yapısal Gelişim Teorisi 1996 yılında literatüre kazandırılmış olup tabiattaki ve mühendislikteki tasarım prensiplerini açıklar. Teori, yeryüzündeki akış sistemlerini bütüncül bir şekilde ele alır. Akışın (hareketin) olmadığı yerde çoğu zaman canlılıktan bahsetmemiz dahi mümkün olmamaktadır. Akış sistemlerinin çözümünde anahtar davranış biçimi bu sistemlerin minimum dirençli yol ile hareketini sürdürmesidir. Belli bir zaman dilimi için minimum direnç ile hareket eden sistem zaman geçtikçe kendine yeni yollar (kanallar) bulmakta ya da bazı yolları hiç kullanmayarak yönünü değiştirmektedir. Yapısal Gelişim Teorisi ise hayati öneme sahip olan akış sistemlerinin fiziksel arka planını ortaya koymaktadır. Bu makalede özellikle mühendislik çözümlerinin başında gelen akış sistemlerinin yapısı (gemilerde kurulu ana makine gücü ve ısı transferi örnekleri özelinde) ve Yapısal Gelişim Teorisi’ne göre ilişkisi araştırılmıştır. Bunun için 1085 adet petrol tankeri için DWT ile bu tankerler için gerekli olan güç ilişkisi nonlineer regresyon ile analiz edilmiştir. Sonuç olarak gemilerdeki genel gelişimin ve ısı transferinin yapısal gelişim prensiplerine uygun şekilde gerçekleştiği gösterilmiştir.
  • Article
    Citation - WoS: 3
    Boşluk İletim Tabakasız ve Esnek Organo Kurşun İyodür Perovskit Güneş Hücresinin Çevresel Etki Değerlendirmesi
    (Gazi Üniversitesi, 2022) Sarıaltın, Hüseyin
    Perovskit güneş pilleri (PSC) esneklik ve düşük maliyetli rulodan ruloya üretim gibi avantajlarla birlikte son zamanlarda güç dönüşüm verimliliğinde de önemli bir ilerleme kat etmiştir. PSC'lerin ticarileştirilmesinden önce çevresel performansının yaşam döngüsü değerlendirme (LCA) yöntemi ile araştırılması önemlidir. Bu çalışmada, literatür verilerinden istifade edilerek, esnek Polietilen tereftalat (PET) alt tabaka ve boşluk iletim katmanı (HTL) eliminasyonunu içeren çözelti bazlı organo-kurşun iyodür perovskit güneş hücresinin beşikten kapıya yaşam döngüsü analizi (LCA) gerçekleştirilmiştir. 1 m2 hücre alanı üretiminden kaynaklanan çevresel etkiler altı Uluslararası Referans Yaşam Döngüsü Veri Sistemi (ILCD) kategorisinde belirlenmiştir. Analizin sonucunda, en fazla etki değerinin yüksek elektrik enerjisi tüketimine sahip vakum biriktirme işlemi gereksinimine sahip olan alüminyum metal elektrot tabakasının imalatından kaynaklandığı bulunmuştur. Ticari fotovoltaik teknolojilerle karşılaştırma yapabilmek için en yaygın kullanılan çevresel göstergelerden birisi olan küresel ısınma potansiyeli (GWP), birim kWh elektrik üretimi için hesaplanmıştır. Buna göre, bu çalışmada incelenen HTL'siz esnek (HFF) PSC'nin ticari PV'lerle rekabetçi GWP değerine ulaşmak için 15-20 yıl cihaz ömrüne ihtiyacı olduğu bulunmuştur.
  • Research Project
    Patlamaya dayanıklı yarı küresel tekrarlı çekirdek malzemesi ihtiva eden sandviç yapıların geliştirilmesi ve optimizasyonu
    (TÜBİTAK - Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu, 2014) Taşdemirci, Alper; Güden, Mustafa
    Bu proje yarı küresel tekrarlı çekirdek malzemesi içeren sandviç yapıların geliştirilmesi ve bu yapıların patlama etkileri karşısındaki davranışlarının incelenmesini ve iyileştirilmesini amaçlamaktadır. Bu kapsamda deneysel ve nümerik teknikler bir arada kullanılmış ve hem deneysel tekniğin güvenilirliğinden hem de nümerik tekniğin sağladığı ek bilgilerden aynı anda faydalanılmıştır. Literatürde bir benzerine rastlanmamış olan yeni bir çekirdek malzemesinin geliştirilmesi ile üretilen sandviç yapı hem ülkemiz savunma sanayii envanterine önemli bir katkıda bulunmuş ve hem de ulusal ve uluslararası literatüre sunulmuştur. Bu proje kapsamında sandviç yapıyı oluşturacak malzemelerin statik ve yüksek şekil değiştirme hızlarındaki mekanik özellikleri tespit edilmiş ve bu tespit edilen özellikler daha sonraki adımlarda nümerik modellerde kullanılmıştır. Tasarlanan çekirdek malzemelerinin davranışları üzerine üretim yönteminin (derin çekme) etkisini de hesaba katmak amacıyla, kullanılan üretim yöntemi de modellenerek nümerik numuneler oluşturulmuş ve bunlar ileriki modelleme aşamalarında kullanılmıştır. Deney ve nümerik model sonuçları kullanılarak, sandviç yapıların ve çekirdek malzemelerinin düşük ve yüksek şekil değiştirme hızlarındaki ezilme davranışları ile bu yapıların atalet ve deformasyon hızı etkileri belirlenebilmiştir. Gerçekleştirilen patlama simülasyonları ile farklı konfigürasyon ve katman sayılarındaki sandviç yapıların patlama etkileri altındaki davranışları incelenmiş ve olumlu sonuç veren konfigürasyonlar tayin edilmiştir. Patlamaya karşı geliştirilen sandviç yapılardan beklenen en önemli özellikler koruma sağlanan yapıya iletilen kuvvetin minimize edilmesi ile birlikte enerji emiliminin maksimize edilmesidir. Bu amaçla tasarlanan konfigürasyonlar arasından en az kuvvet transfer eden ve en çok enerji emen konfigürasyonlar belirlenmiştir.
  • Data Paper
    Citation - WoS: 15
    Citation - Scopus: 20
    Database Covering the Prayer Movements Which Were Not Available Previously
    (Nature Publishing Group, 2023) Mihçin, Şenay; Şahin, Ahmet Mert; Yılmaz, Mehmet; Alpkaya, Alican Tuncay; Tuna, Merve; Akdeniz, Sevinç; Can, Nuray Korkmaz; Tosun, Aliye; Şahin, Serap
    Lower body implants are designed according to the boundary conditions of gait data and tested against. However, due to diversity in cultural backgrounds, religious rituals might cause different ranges of motion and different loading patterns. Especially in the Eastern part of the world, diverse Activities of Daily Living (ADL) consist of salat, yoga rituals, and different style sitting postures. A database covering these diverse activities of the Eastern world is non-existent. This study focuses on data collection protocol and the creation of an online database of previously excluded ADL activities, targeting 200 healthy subjects via Qualisys and IMU motion capture systems, and force plates, from West and Middle East Asian populations with a special focus on the lower body joints. The current version of the database covers 50 volunteers for 13 different activities. The tasks are defined and listed in a table to create a database to search based on age, gender, BMI, type of activity, and motion capture system. The collected data is to be used for designing implants to allow these sorts of activities to be performed.
  • Data Paper
    Database Covering the Previously Excluded Daily Life Activities
    (2023) Mihçin, Şenay; Şahin, Ahmet Mert; Yılmaz, Mehmet; Alpkaya, Alican Tuncay; Tuna, Merve; Can, Nuray Korkmaz; Şahin, Serap; Akdeniz, Sevinç; Tosun, Aliye
    In biomedical engineering, implants are designed according to the boundary conditions of gait data and tested against. However, due to diversity in cultural backgrounds, religious rituals might cause different ranges of motion and different loading patterns. Especially in the Eastern part of the world, diverse Activities of Daily Living (ADL) consist of salat, yoga rituals, and different style sitting postures. Although databases cover ADL for the Western population, a database covering these diverse activities of the Eastern world, specific to these populations is non-existent. To include previously excluded ADL is a key step in understanding the kinematics and kinetics of these activities. By means of developments in motion capture technologies, excluded ADL data are captured to obtain the coordinate values to calculate the range of motion and the joint reaction forces. This study focuses on data collection protocol and the creation of an online database of previously excluded ADL activities, targeting 200 healthy subjects via Qualisys and IMU motion capture systems, and force plates, from West and Middle East Asian populations. Anthropometrics are known to affect kinematics and kinetics which are also included in the collected data. The current version of the database covers 50 volunteers for 12 different activities, the database aims for 100- male and 100- female healthy volunteers as the final target including C3D and BVH file types. The tasks are defined and listed in a table to create a database to make a query based on age, gender, BMI, type of activity and motion capture system. The data is collected only from a healthy population to understand healthy motion patterns during these previously excluded ADLs. The collected data is to be used for designing implants to allow these sorts of activities to be performed without compromising the quality of life of patients performing these activities in the future.
  • Conference Object
    A Parametric Numerical Analysis of Laminar Hydrogen Diffusion Flames
    (International Association for Hydrogen Energy, IAHE, 2022) Korucu, Ayşe; Benim, Ali Cemal
    Atmospheric, laminar, diffusion flames of hydrogen and air are numerically investigated. A detailed hydrogen combustion reaction scheme, in combination with the extended Zeldovich mechanism for the thermal nitrogen oxide formation are used. For comparison purposes, a global mechanism is also applied. The numerical procedure is first validated by comparisons with results of other authors. Subsequently, parametric studies are performed to find optimal solutions with respect to the related to the operation parameters of such flames to achieve minimum low nitrogen oxide emission levels. The question that are addressed include the Reynolds number effect on nitrogen emissions, and the interaction of neighbouring flames, when they are applied in an array. For ensuring an adequately fine resolution of the flame fronts, local adaptive grid refinement techniques are applied to track the flame front. For preliminary results the radiative heat loses has assumed to be insignificant however it should be taken into the account for the further analyses. The maximum temperature is predicted to be ~2040 K which is higher than the reported adiabatic stoichiometric flame temperature, 2023K for the exit velocity of 0.5 m/s. The radial mole fractions of N2 and H2 at the centerline are observed to be 0.66 and 0.41 respectively at the axial distance of 10 mm. Furthermore, the width of the high temperature region of the flame is observed to be ~6.5 mm. © 2022 Proceedings of WHEC 2022 - 23rd World Hydrogen Energy Conference: Bridging Continents by H2. All rights reserved.
  • Research Project
    Çapraz-kama haddeleme prosesinin teknik özelliklerinin Türk ve Belarus endüstrileri için detaylandırılması
    (2010) Güden, Mustafa; Yardımoğlu, Bülent; Çakırcalı, Metin; Kılıçaslan, Cenk
    Çapraz kama haddeleme (ÇKH) üzerine son yıllarda yoğun deneysel ve modelleme çalışmaları yapılmaktadır. Çalışılan bu proje, ÇKH üzerine yapılan çalışmaların ötesinde daha detaylı deneysel ve modelleme çalışmalarını kapsamasının yanında, modellemede kullanılan malzeme özelliklerinin yüksek deformasyon hızlarında ve yüksek sıcaklıklarda belirlenmesini ve dolayısıyla daha hassas modelleme sonuçlarının elde edilmesini hedeflemiştir. Proje kapsamında, AISI 1045 çeliği ve Ti6Al4V alaşımı iş parçalarının ÇKH işlemi üzerindeki şekillendirme açısı, genişletme açısı, alan indirgemesi ve sürtünme katsayısı parametrelerinin etkileri ısıl-mekanik model analiziyle nümerik olarak araştırılmıştır. Yapılan nümerik analizler deneysel olarak ölçülen kalıp kuvvetleri ile doğrulanmıştır. Oda sıcaklığında gerçekleştirilen ÇKH işleminde, başlangıçta sürtünme katsayısı düşük olsa bile deformasyon esnasında oluşan ısınmadan dolayı yükselmektedir. Simülasyonlarda sürtünme katsayısı deneysel olarak belirlenen ortalama değer olan 0,5 alınmıştır. Ti6Al4V için belirlenen malzeme ve hasar modelleri Split Hopkinson Basınç Bar test sisteminde çentikli numunelere yapılan testlerle doğrulanmıştır. İş parçasının düşük ve yüksek sıcaklıklarda ÇKH işleminde, sıcaklığın, efektif gerinimin, efektif gerilmenin, maksimum asal gerilmenin, ortalama gerilmenin, üç eksenli gerilme parametresinin ve efektif gerinim hızının zamanla değişimi ısıl-mekanik analizlerle belirlenmiştir. Analizler, iş parçası üzerindeki sıcaklığın işlem sırasında homojen dağılmadığı göstermiştir. Düşük sıcaklıkta yapılan ÇKH işleminde iş parçası sıcaklığı artarken yüksek sıcaklıkta yapılan işlemde iş parçası sıcaklığı düşmektedir. Analizler, çalışılan proses parametre aralığında alan indirgemesinin ve genişletme açısının kalıp kuvvetleri, gerinim ve gerilmeler üzerinde en etkin işlem parametreleri olduğunu göstermiştir. Her iki parametrenin artışı ile kalıp kuvvetleri artmaktadır. Daha önce deneysel olarak gözlenen iş parçasının orta kesitinde oluşan çapraz kırılma simülasyonlarla doğrulanmıştır. İş parçası mikro yapısının ilk işlem sıcaklığı tarafından etkilendiği gösterilmiştir. İlk kez ÇKH prosesi uygulanan Ti6Al4V alaşımı için seçilen bir sıcaklıkta alan indirgemesi ve genişletme açılarına bağlı kırılma indeksi çıkartılmıştır.
  • Research Project
    Patlama ve balistik tehditlere karşı koruyucu çok katmanlı malzeme sistemlerinin yüksek deformasyon hızlarında mekanik ve nümerik test metotlarının geliştirilmesi ve optimizasyonu
    (2011) Taşdemirci, Alper
    Bu çalışmada ana amaç çok katmanlı zırh sistemlerinde kullanılacak malzemelerin yüksek deformasyon hızlarındaki mekanik davranışlarını ve gerilme dalgası ilerleyişi karakteris tiklerini incelemek ve bu amaca uygun çeşitli mekanik ve nümerik test metotları geliştirmektir. Bu amaçla ülkemizde bir ilk olarak Hopkinson basınç barı kurulmuştur. Proje kapsamında çeşitli ara yüzey malzemelerinin zırh sistemlerinin balistik performanslarına etkisi laboratuar ve açık saha o rtamında yapılan yapılan testler ve bu testlerin nümerik simülasyonları ile incelenmiştir.