Phd Degree / Doktora

Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/2869

Browse

Filters

2011 - 201922020 - 20252

Settings

Author: search.filters.author.Artem, Hatice Seçil

Search Results

Now showing 1 - 4 of 4
  • Doctoral Thesis
    Stokastik Arama Yöntemleri ile Nöro-regresyon Yaklaşımı Kullanılarak Binek Araç Rotlarının Tasarımı, Analizi ve Optimizasyonu
    (2025) Sayı, Abdülmecit Harun; Artem, Hatice Seçil
    Bu tez, binek araçların manevra hassasiyeti ve araç dinamiği açılarından kritik öneme sahip direksiyon rot kolları adına tahmin fonksiyonu oluşturulması ve optimizasyonu için, kapsamlı bir çerçeve önermektedir. Çalışma, beş temel mekanik çıktıya odaklanmaktadır: kritik burkulma yükü, eşdeğer plastik şekil değiştirme, yapısal rijitlik, hasar konumu ve toplam ağırlık. Girdi örneklerinin oluşturulmasında D-optimal deneysel tasarımı yöntemi kullanıldı. Elde edilen sonlu elemanlar analizi (FEA) sonuçlarıyla yapay sinir ağlarına dayalı regresyon modelleri (nöro-regresyon) eğitildi. Yaklaşık 100 aday model arasından, stokastik arama yöntemleriyle iyileştirilen ikinci dereceden doğrusal olmayan trigonometrik modeller, istenilen yeterliliğe ulaştı. Optimizasyon aşamasında, üç aşamalı ve giderek artan kısıtlamalara sahip tek hedefli senaryolar altında dört adet stokastik algoritma karşılaştırıldı: Diferansiyel Evrim (DE), Nelder–Mead (NM), Benzetilmiş Tavlama (SA) ve Rastgele Arama (RS). Senaryo 1 ve 2, tek çıktıya bağlı kısıtlamalar içerirken, Senaryo 3 gerçek tasarım zorluklarını yansıtmak üzere çok çıktının kısıtına bağlı koşullara sahiptir. DE, tüm senaryolar boyunca kararlı ve yüksek optimum tasarımlar oluşturdu. NM, ilk iki optimizasyon senaryosunda verimli çalışırken, senaryo 3 te yetersiz kaldı. SA, senaryo 3 te en yüksek hesaplama verimliliğini sağlayarak güvenilir çözümler sundu. RS ise çoklu çıktı kısıtını içeren bu problemlerde geçerli sonuçlar üretemediği gibi ilk iki senaryoda verimli sonuç üretmedi. Bu çalışmanın temel katkılarından biri, 13 adet rot kolu tasarım değişkeni ve rota bağlı 5 adet performans çıktısını eşzamanlı olarak regresyon tabanlı bir optimizasyon sürecine entegre etmesidir. Binek araç rot tasarımında geliştirilen bu yöntem; DOE, FEA, makine öğrenmesi ve stokastik optimizasyonu bir araya getirerek, 3 boyutlu katı model oluşturma ve sonlu elemanlar analizine olan bağımlılığı azaltabileceği gibi tasarım süreçlerini ciddi ölçüde azaltabilir. Çalışma, veri odaklı makine öğrenmesi ile mühendislik tasarımını entegre ederek, binek araç rot kolu geliştirme süreçleri için ölçeklenebilir ve etkin bir çözüm yolu önermektedir.
  • Doctoral Thesis
    The design and optimization of multiscale hybrid nanocomposite structures for vibration and buckling behavior
    (01. Izmir Institute of Technology, 2024) Ayakdaş, Ozan; Artem, Hatice Seçil; Aydın, Levent
    Bu tezde, otomotiv, havacılık ve uzay sanayi gibi endüstrilerde yaygın olan geleneksel sentetik karbon ve cam elyaf takviyeli kompozit yapılara alternatif olarak çok fazlı hibrit doğal fiber takviyeli nanokompozit yapılar sunulmaktadır. Alternatif tasarımların kritik burkulma yükünü, doğal frekansını ve yapısal güvenlik faktörünü maksimize etmek için Differential Evolution, Simulated Annealing, ve Nelder-Mead stokastik optimizasyon yöntemleri kullanılmıştır. Fiber hacim oranı, fiber oryantasyon açısı ve her tabakadaki Karbon Nanotüplerin (CNT) veya Grafen Plaketlerin (GPL) hacim içeriği eş zamanlı olarak tasarım değişkenleri olarak kullanılmıştır. CNT veya GPL ile güçlendirilmiş matrislerin etkili malzeme özellikleri, nanodolgu maddelerinin kümelenme etkileri göz önünde bulundurularak Modifiye Halpin-Tsai denklemleri ve karışım kuralı kullanılarak hesaplanmıştır. Çok fazlı ara hibrit fiber tabakalı nanokompozit yapıların vibrasyon, burkulma ve hasar analizleri, hem analitik yöntemler (Navier çözümü ile Birinci Derece Kayma Deformasyon Teorisi (FSDT) ve Klasik Laminasyon Teorisi (CLT)) hem de Sonlu Elemanlar Metodu (FEM) kullanılarak yapılmıştır. Maksimum mekanik özellik ve minimum ağırlık ve maliyet için çok amaçlı optimizasyon problemleri, geleneksel kompozit yapılara çevre dostu, hafif ve düşük maliyetli alternatifler önerebilmek amacıyla Ceza Fonksiyonu yaklaşımı kullanılarak stratejik bir şekilde gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, otomotiv endüstrisinde potansiyel gelecekteki uygulamalar için optimum nanokompozit tahrik mili tasarımları, kalınlık boyunca kümelenme etkileri dahil olmak üzere eşit olmayan şekilde dağılmış fiber ve CNT dağılımına sahip hibrit Karbon/Keten/CNT takviyeli yapılarla önerilmiştir. Genel sonuçlar, doğal fiberlerin GPL veya CNT ile optimize edilmesinin, mühendislik yapılarında sadece çevresel sürdürülebilirlik açısından değil, aynı zamanda ağırlık, maliyet, frekans ve burkulma özelliklerine dayalı kompozit malzeme tasarımının performansı açısından da avantajlar sağladığını göstermiştir.
  • Doctoral Thesis
    Optimum Design of Carbon/Epoxy Composite Laminates for Maximum Fatigue Life Using Multiaxial Prediction Models
    (Izmir Institute of Technology, 2017) Deveci, Hamza Arda; Artem, Hatice Seçil; Artem, Hatice Seçil
    In this thesis study, the aim is to propose a methodology on the optimum stacking sequence design of carbon/epoxy composite laminates under various cyclic loading conditions for maximum fatigue life. In this respect, first, fatigue life prediction models, Failure Tensor Polynomial in Fatigue (FTPF), Fawaz-Ellyin (FWE), Sims-Brogdon (SB) and Shokrieh-Taheri (ST) are selected to investigate their prediction capabilities in multidirectional laminates and optimization capabilities in laminate design for maximum fatigue life. An experimental correlation study is performed for different multidirectional composite materials to evaluate the prediction capability of the models by comparing to each other. The predictions of the models give accurate and close results for all the composites in many lay-up configurations. Then, the optimum designs for maximum fatigue life are obtained for glass/epoxy composite laminate from the literature using different powerful hybrid algorithms to determine the optimization capability of the models. The results of the optimization imply that FTPF and SB models produce more consistent fatigue-resistant designs than FWE and ST models. After obtaining reasonable theoretical derivations, the methodology for fatigue-resistant design is applied to carbon/epoxy composite laminates under proper cyclic loading conditions. For this, first, quasi-static and fatigue strength properties of the carbon/epoxy laminates are determined by experimental procedure. Then, many problems including different design cases are solved using the FTPF model and hybrid PSA-GPSA algorithm, and multidirectional laminate designs with maximum fatigue life are determined. The results show that fatigue strength of the composite laminates can be seriously increased by appropriate stacking sequence designs.
  • Doctoral Thesis
    Design of Dimensionally-Stable Laminated Somposites Subjected To Hygro-Thermo Loading by Stochastic Optimization Methods
    (Izmir Institute of Technology, 2011) Aydın, Levent; Artem, Hatice Seçil
    The materials used in aerospace structures such as antenna, satellites and missiles should have such features as low density, high stiffness, low coefficients of thermal and moisture expansions simultaneously. Fiber reinforced polymer composite materials can satisfy these requirements with an appropriate stacking sequence using optimization methods and hence dimensionally stable composites are obtained. In this thesis, two different materials carbon/epoxy and E-glass/epoxy composites are considered. Both materials have been used for optimization, stress and failure analysis. However, only for E-glass/epoxy, experimental studies have been performed including determination of stiffness, strength characteristics, Poisson's ratio, fiber volume fraction, glass transition temperature (Tg) and coefficient of thermal expansion (CTE). The objective of optimization part is to design the stacking sequence of the carbon/epoxy and E-glass/epoxy laminated composites having low CTE and high elastic moduli. In design process, multi-objective genetic algorithm optimization of the carbon/epoxy composite plates are verified by single-objective optimization approach by using the Genetic Algorithm (GA), Generalized Pattern Search (GPS) and Simulated Annealing (SA) algorithms. MATLAB Optimization Toolbox is used to obtain Pareto-optimal designs and global optimum points for different model problems. Stress and strain distributions are presented through the thickness of the laminates subjected to mechanical, thermal, and hygral loadings. Stress analysis results showed that effect of mechanical loads dominate to hygral and thermal loads. All the stochastic search methods carried out in the present thesis have produced almost the same results with different stacking sequences.