Browsing by Author "Karpat, Fatih"

Now showing 1 - 20 of 98

3 boyutlu yazıcıda üretilen polimer malzemelerin kuru kayma altındaki tribolojik davranışlarının deneysel olarak araştırılması
(Bursa Uludağ Üniversitesi, 2020-12-29) Türkmen, Hakan; Karpat, Fatih; Bursa Uludağ Üniversitesi/Fen Bilimleri Enstitüsü/Konstrüksiyon ve İmalat Anabilim Dalı.; 0000-0003-1224-8858
Bu çalışma 3 boyutlu yazıcıda termoplastik Nylon White ,ONYX, ONYX FR malzemeleri üretilerek bu malzemelerin aşınma davranışları deneysel olarak araştırılmıştır. 3D printerda üretilen termoplastik numunelerin aşınma testleri çeşitli aşınma konfigürasyonu ve parametrelerine sahip TE53 aşınma deney cihazıyla yapılmıştır. Deney esnasında kullanılan konfigürasyon block on roller yöntemidir. Test parametreleri seçiminde ise ASTM 137-97 (2009) standardından faydalanılmıştır. Numuneleri aşındırmak için 65 HRC sertliğinde AISI 52100 rulman çeliği kullanılmıştır. Deney başladığında belli bir süre sonra diskler ısındığı için deney sonuçlarını etkilememesi adına disk soğuyana kadar diğer teste başlanmamıştır. Böylelikle her deney başında sıcaklıkları aynı olan disklerle yeni deneye başlanarak ısının aşınmaya olan etkisi azaltılmıştır. Numuneler üzerinde belirlenen yük, kayma hızı ve kayma mesafesi altındaki aşınma davranışları görsel analizleri ile birlikte değerlendirilmiştir.
A comparative 3d finite element computational study of stress distribution and stress transfer in small-diameter conical dental implants
(Univ Osijek, Tech Fac, 2021-12-01) Doğan, Oğuz; Dhanasekaran, Lokesh; Khandaker, Morshed; Kalay, Onur Can; Karaman, Hasan; Karpat, Fatih; KARPAT, FATİH; Doğan, Oguz; DOĞAN, OĞUZ; Yuce, Celalettin; YÜCE, CELALETTİN; Karpat, Esin; KARPAT, ESİN; Dhanasekaran, Lokesh; Khandaker, Morshed; Bursa Uludağ Üniversitesi/Mühendislik Fakültesi.; Bursa Uludağ Üniversitesi/Mühendislik Fakültesi/Elektrik Elektronik Mühendisliği.; 0000-0001-8643-6910; 0000-0001-8474-7328; 0000-0003-1387-907X; 0000-0001-5985-7402; A-5259-2018; GXH-1702-2022; AAV-7897-2020; R-3733-2017
The implant design is one of the main factors in implant stability because it affects the contact area between the bone and the implant surface and the stressstrain distribution at the bone-implant interface. In this study, the effect of different groove geometries on stress-strain distributions in small-diameter conical implants is investigated using the finite element method (FEM). Four different thread models (rectangular, buttressed, reverse buttressed, and symmetrical profile) are created by changing the groove geometry on the one-piece implants, and the obtained results are compared. The stress shielding effect is investigated through the dimensionless numbers that characterize the load-sharing between the bone-implant. It is determined that the lowest stress distribution is observed with rectangular profiled groove geometry. Besides, it is obtained that the buttressed groove geometry minimizes the stress effects transmitted to the periphery of the implant. The symmetrical profiles had better performance than rectangular profiles in stress transfer.
A comparative experimental study on the impact strength of standard and asymmetric involute spur gears
(Elsevier, 2021-01-06) Kalay, Onur Can; Doğan, Oğuz; Yılmaz, Tufan Gürkan; Yüce, Celalettin; Karpat, Fatih; Kalay, Onur Can; YILMAZ, TUFAN GÜRKAN; KARPAT, FATİH; Bursa Uludağ Üniversitesi/Mühendislik Fakültesi/Makine Mühendisliği Bölümü.; 0000-0001-8643-6910; 0000-0003-3772-7871; 0000-0001-8474-7328; GDQ-4936-2022; V-6153-2017; A-5259-2018
Gears are one of the main components of the power transmission systems and are used in various fields. Problems caused by sudden load changes in mobile systems are frequently encountered today. Gear dynamics have become more influential due to demands of high power transmission capability, long life, and low-cost. However, inertial forces caused by accelerated movements of gear can have unpredictable results. The impact loads must be calculated correctly. It is inconvenient to determine the impact strength of gear via standard drop-weight test rig due to inhomogeneity and complex geometries. This study investigates how the tooth profile affects the impact load on the involute spur gears. For this reason, a special test setup and experimental approach was proposed to examine the influence of the asymmetric profile on the impact strength. It was observed that the peak force values increased by approximately 15.3% when using 20/30 degrees asymmetric profile gears in comparison with the 20 degrees/20 degrees standard design. This improvement can reach up to 25.8% in terms of peak force energy. The results indicate that the proposed novel test setup and the experimental method can be used for measuring the impact strength of asymmetric involute gears.
A deep learning- based method for early crack diagnosis in non-standard spur gear pairs
(Amer Soc Mechanical Engineers, 2023-01-01) Ekwaro-Osire, Stephen; Dirik, Ahmet Emir; DİRİK, AHMET EMİR; Kalay, Onur Can; Karpat, Fatih; KARPAT, FATİH; Karpat, Esin; KARPAT, ESİN; Dirik, Ahmet Emir; Bursa Uludağ Üniversitesi/Mühendislik Fakültesi/Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü.; 0000-0001-8643-6910; 0000-0001-8474-7328; 0000-0002-9548-8648; KIK-4851-2024; A-5259-2018
Gears are the key components of modern industry and have been widely employed in the automotive, wind turbine, and aviation fields. From the engineering point of view, an intelligent method that can automatically extract fault features from the vibration signals would be precious since failing in early diagnosis of root cracks may result in a tooth broken rapidly. In this regard, deep learning (DL) is increasingly popular in achieving early fault diagnostics tasks in geared systems with the wide availability of sensors and ever-increasing computation power. With this in mind, the asymmetric tooth concept offers higher load-carrying capacity, long fatigue propagation life, and the ability to lessen vibration and noise than the standard (symmetric) involute profile spur gears. From this standpoint, this study aims to determine the tooth root crack and its degree for both symmetric (20 degrees/20 degrees) and asymmetric (20 degrees/30 degrees) involute spur gears with a DL-based approach using vibration data. To this end, the single tooth stiffness values of the designed gears were obtained with ANSYS software for healthy and cracked gears (50%-100%), and then the time-varying mesh stiffness was calculated. Besides, a six-degree-of-freedom dynamic model was developed by deriving the equations of motion of a one-stage spur gear transmission. The vibration responses were collected for the healthy state, 50%, and 100% crack degrees for symmetric and asymmetric tooth profiles. Three different signalto-noise ratios were considered to complicate the early crack diagnosis task and evaluate its influence on the DL algorithm's classification performance. The obtained findings were then evaluated and interpreted in time and frequency domains. To this end, the Fourier transform was applied to the simulated timesequence acceleration data in the time domain. As a supplementary finding, the present research also benefited from three statistical indicators, namely, (1) root mean square, (2) kurtosis, and (3) crest factor, to investigate whether the configuration of tooth profiles would provide an advantage in detecting tooth- root cracks. The present study also evaluated the influence of residual signals on the proposed DL-based method's classification accuracy and further expanded the scope of research work. The findings indicated that the overall classification accuracy could be improved by 5.1% using asymmetric (20 degrees/30 degrees) gearing.
A numerical analysis of hybrid spur gears with asymmetric teeth: Stress and dynamic behavior
(Mdpi, 2022-11-01) KARADERE, GÜLTEKİN; KARPAT, FATİH; Karpat, Fatih; Karadere, Gültekin; Bursa Uludağ Üniversitesi/Mühendislik Fakültesi.; 0000-0003-3772-7871; 0000-0001-8474-7328; V-6153-2017; A-5259-2018
Hybrid gears are composed of high-strength steel, carbon fiber reinforced plastic (CFRP), and adhesive bond to join these materials. In this study, the effect of rack tip radius (TR), drive side pressure angle (DSPA), and rim thickness (RT) on the stress of hybrid gears is investigated numerically. In addition, the stress results of hybrid gears are compared with steel gears that are used for validation of the numerical results. Single tooth stiffness (STS) values are calculated based on tooth deformations obtained from numerical analyses. The 2-DOF model is used to observe the influence of DSPA and RT on the dynamic factor (DF) and static transmission error (STE). According to the results, increasing RT has a positive effect on stress, STS, and STE, while DSPA is effective on the dynamic factor at most.
A one-dimensional convolutional neural network-based method for diagnosis of tooth root cracks in asymmetric spur gear pairs
(Mdpi, 2023-04-01) Kalay, Onur Can; KALAY, ENGİN; Karpat, Esin; DİRİK, AHMET EMİR; Dirik, Ahmet Emir; Karpat, Fatih; 0000-0001-8643-6910; 0000-0001-8474-7328; KIK-4851-2024; A-5259-2018
Gears are fundamental components used to transmit power and motion in modern industry. Their health condition monitoring is crucial to ensure reliable operations, prevent unscheduled shutdowns, and minimize human casualties. From this standpoint, the present study proposed a one-dimensional convolutional neural network (1-D CNN) model to diagnose tooth root cracks for standard and asymmetric involute spur gears. A 6-degrees-of-freedom dynamic model of a one-stage spur gear transmission was established to achieve this end and simulate vibration responses of healthy and cracked (25%-50%-75%-100%) standard (20 degrees/20 degrees) and asymmetric (20 degrees/25 degrees and 20 degrees/30 degrees) spur gear pairs. Three levels of signal-to-noise ratios were added to the vibration data to complicate the early fault diagnosis task. The primary consideration of the present study is to investigate the asymmetric gears' dynamic characteristics and whether tooth asymmetry would yield an advantage in detecting tooth cracks easier to add to the improvements it affords in terms of impact resistance, bending strength, and fatigue life. The findings indicated that the developed 1-D CNN model's classification accuracy could be improved by up to 12.8% by using an asymmetric (20 degrees/30 degrees) tooth profile instead of a standard (20 degrees/20 degrees) design.
Bir ağır vasıta için kullanılan amortisör valf parametrelerinin sönümleme kuvvetine olan etkilerinin incelenmesi
(Bursa Uludağ Üniversitesi, 2019-07-30) Çetin, Hüseyin; Karpat, Fatih; Bursa Uludağ Üniversitesi/Fen Bilimleri Enstitüsü/Makine Mühendisliği Anabilim Dalı.
Amortisörler, otomotivden beyaz eşya sektörüne, motosikletlerden yük taşıyan ağır vasıtalara kadar oldukça geniş bir yelpazede ve birçok uygulama alanında kullanılmaktadırlar. Amortisörlerden hem güvenlik hem de konfor sağlaması beklenir. Birbirine zıt olarak çalışan bu sınır şartların optimum değerde buluşabilmesi için amortisörlerin ana görevini üstlenen ve sönümleme kuvvetini belirleyen valflerin tasarımı oldukça önemlidir. Ağır ticari araç üreticilerinin süspansiyon sisteminden beklentileri, yol şartlarının iyileşmesi ve teknolojideki ilerlemelerle zamanla değişmektedir. Gelişen rekabet şartlarında birçok parçada olduğu gibi amortisör parçalarının da hem daha ucuz hem de daha yüksek performans gösteren ürünler olmasını talep etmektedirler. Bu amaçla amortisörün çalışma prensibinin ve özellikle sönümleme kuvvetini oluşturarak ana görevi üstlenen valf gruplarının daha iyi anlaşılması gerekmektedir. Bu tez çalışmasında amortisörün çalışma prensibi ve ana görevi üstlenen valfler açıklanmıştır. Ağır vasıtalara yönelik yüksek sönümleme kuvvetleri oluşturan amortisör valflerinin tasarım parametrelerinin etkileri ve valflerin alt parçalarının sönümleme kuvvetine olan etkisi üzerinde durulmuştur. Çalışma kapsamında sönümlemeye doğrudan etkisi olan valf parçalarının detayları anlatılmıştır. Bu parçalarda yapılacak parametre değişiklikleri ve sönümleme kuvveti ölçüm metodu belirlenmiştir. Çalışma kapsamında prototip parçalarla yapılan testler sonucunda valf parametrelerinde yapılan değişikliklerin sönümleme kuvvetine olan etkileri gözlemlenmiş ve buradan elde edilen değerler ve oluşan grafikler sunulmuştur.
An investigation on the design of formate and generate face milled hypoid gears
(Amer Soc Mechanical Engineers, 2020-01-01) Doğanlı, Mert; Altıntaş, Elif; Yılmaz, Tufan Gürkan; YILMAZ, TUFAN GÜRKAN; Kalay, Onur Can; Karpat, Fatih; KARPAT, FATİH; Bursa Uludağ Üniversitesi/Mühendislik Fakültesi/Makine Mühendisliği Bölümü.; 0000-0003-3772-7871; 0000-0001-8643-6910; 0000-0001-8474-7328; A-5259-2018
Hypoid gears are transmission elements that transfer power and moment between shafts whose axes do not intersect. They are similar in structure to spiral bevel gears. However, there are many advantages compared to spiral bevel gears in terms of load carrying capacity and rigidity. Hypoid gear pairs are mostly used as powertrain on the rear axles of cars and trucks. Hypoid gears are manufactured by two essential methods called face-milling and face-hobbing, and there are mainly two relative kinematic movements (Formate (R) and Generate). In this study, the gears produced with the Face-milling method are discussed. Face milled hypoid gears can be manufactured with both Formate (R) and Generate, while pinions can only be manufactured with the Generate method. The most crucial factor that determines the performance of hypoid gears is the geometry of hypoid gears. The gear and pinion geometry is directly dependent on the tool geometry, machine parameters, and relative motion between the cradle and the workpiece. The gear geometry determines the contact shape and pressure during power transmission. In this study, the mathematical equation of the cutting tool is set. After that, using differential geometry, coordinate transformation, and the gearing theory, the mathematical equation of hypoid gear is obtained.
Araç aydınlatma ürünlerinde geleneksel plastik parça birleştirme yöntemlerinin lazer kaynak yöntemi ile karşılaştırılması.
(Uludağ Üniversitesi, 2018-04-06) Turhan, Burcu; Karpat, Fatih; Uludağ Üniversitesi/Fen Bilimleri Enstitüsü/Makine Mühendisliği Anabilim Dalı
Otomotiv sektörünün önde gelen firmalarında, dış aydınlatma üniteleri (far, stop, sis lambası vb. ) taşıtların vazgeçilmez unsurlarından biri olmuştur ve aydınlatma sistemlerinde estetik görünüm öncelikli öneme sahiptir ; bu yüzden aydınlatma sistemlerinde tasarım süreci her geçen gün daha kompleks bir hal almıştır. Bu parçaların yüksek kalitede estetik tasarıma sahip olması beklenirken aynı zamanda sürüş esnasında görüş açısı, aydınlatma konfor ve güvenliği açısından kusursuz bir optik özelliğe sahip olmaları da beklenmektedir. Bu beklentileri karşılayabilecek tasarımların gerçekleştirilmesi ise yine ileri teknoloji cihazlar ile sağlanabilmektedir. Aydınlatma ürünlerinin tasarımından son kullanıcıya kadar olan sürecinde, estetik ve kalite anlamında yeterli ürünü üretmiş olabilmenin en önemli aşamalarından biri, aydınlatma ürününün plastik parçaları için kullanılan birleştirme yöntemidir. Plastik parçalar birçok farklı şekillerde kaynak metodları ile birleştirilebilirler. Titreşim, ultrasonik, döndürme, sıcak plaka kaynaklamaları bunlardan bazılarıdır. Ancak bu geleneksel yöntemlerin bazı şartlarda yeterli olmaması günümüz koşullarında yeni projelerin dış pazarlara kaymasına yol açmaktadır. Bu durum göz önünde bulundurulduğunda, gelişen teknoloji ile birlikte yeni nesil bir birleştirme yöntemi olan lazer kaynak yönteminin kullanımının yaygınlaşması da büyük önem arz etmektedir. Bu proje ile amaçlanan, plastik parça birleştirme yöntemlerinden titreşim kaynak yöntemi, sıcak lama kaynak yöntemi ve lazer kaynak yöntemi için gereken tüm tasarım kurallarının oluşturulması, tasarım kuralları dahilinde ürünün tasarlanması, tasarım sonrası tüm üretim prosesi sisteminin verilerinin oluşturulması ardından ortaya çıkarılan ürünlerin kaynak prosesleri sonrasında gereken tüm kalite kontrollerinin yapılması ve elde edilen veriler doğrultusunda bu kaynak yöntemlerinin karşılaştırılmasıyla müşteri kalite beklentilerini en uygun şartlarda karşılayacak üretim yönteminin belirlenmesidir. Bu amaç doğrultusunda, firma kapsamında bulunan plastik parça birleştirme yöntemlerinden titreşim kaynak yöntemi, sıcak lama kaynak yöntemi ve lazer kaynak yöntemi ile üretimi yapılan üç farklı proje belirlenmiştir ve yukarıda bahsi geçen tüm kriterler bu üç farklı kaynak yöntemi ile üretilen projeler üzerinden gidilerek ortaya koyulmuştur.
Asimetrik evolvent dişe sahip düz dişli çarkların analizi
(Uludağ Üniversitesi, 2005-10-24) Karpat, Fatih; Babalık, Fatih C.; Uludağ Üniversitesi/Fen Bilimleri Enstitüsü/Makine Mühendisliği Anabilim Dalı.
Bu çalışmada, asimetrik dişlere sahip evolvent düz dişli çarklar incelenmiştir. Asimetriklik bu dişli çarklarda dişin iki yüzeyinde birbirinden farklı kavrama açılarına sahip evolvent profil kullanılmasından ileri gelmektedir. Asimetrik dış tasarımının ortaya çıkış amacı yüksek yük taşıma kapasitesi gibi yüksek performansa sahip düz dişli çarkların elde edilmesidir Bu dişli çarklarla ilgili literatürde bulunan az sayıdaki çalışmalarda dişin hangi yüzeyindeki kavrama açısının daha büyük seçileceği üzerine farklı iki uygulamaya rastlanmaktadır. Kavrama açısı diş dibi gerilmesini etkileyen en önemli parametre olduğundan kavrama açısının belirlenmesi bu dişli çarklar için çok önemlidir. Bu tez çalışmasında yükün karşılandığı dış yüzeyindeki (ön yüzey) kavrama açısının diğerine göre daha büyük olduğu asimetrik profilli dişe sahip evolvent düz dişli çarklar incelenmiştir. Geliştirilen bilgisayar programları sayesinde asimetrik dişe sahip düz dişli çarklar diş dibi gerilmesi açısından simetrik profilli dişlere sahip düz dişli çarklarla karşılaştırılmıştır. Bu programlarda düz ve helisel dişli çarklar için geliştirilen ISO 6336 ve DIN 3990’ya uygun olan bir metot kullanılmıştır Ancak asimetrik dişler standart olmadığından bu yöntem asimetrik diş için sonlu elemanlar analizleri ile desteklenen bazı kabullerle uyarlanmıştır. Programlardan sonlu elemanlar analiz sonuçları ile uyumlu ve diş sayısı, kavrama açısı, profil kaydırma miktarı ve takim radyusu parametrelerine bağlı olarak bulunan sonuçlar grafiklerle sunulmuştur. Asimetrik profilli dise sahip düz dişli çarklar ön yüzey kavrama açısı ve dis yüksekliği parametrelerine bağlı olarak dinamik yükler açısından da incelenmiştir. Dinamik analiz için burulma rijitliğine dayanan sayısal bir yöntem kullanılmıştır. Bu analiz için geliştirilen program sayesinde dinamik yükler, dinamik faktörler, statik ve dinamik iletim hataları hesaplanabilmektedir. Dinamik analiz için gerekli olan diş rijitlikleri sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak elde edilmiştir. Parametrik bir çalışmaya imkan verebilmek amacıyla Ansys 8.0 programı için batch dosyası yazan bir program daha Matlab 6.5 kullanılarak geliştirilmiştir. Bu sayede sonlu elemanlar analizi adımları otomatik hale getirilerek zamandan kazanç sağlanmıştır. Son olarak hesaplanan statik iletim hatalarının frekans analizi hızlı fourier dönüşümü (FFT) kullanılarak geçekleştirilmiştir. Ön yüzey kavrama açısı ve diş yüksekliği parametrelerinin harmoniklerin genlik değerlerine etkileri incelenmiş ve elde edilen sonuçlar grafikler yardımıyla sunulmuştur.
Asimetrik evolvent düz dişlilerin bilgisayar destekli analizi
(Uludağ Üniversitesi, 2004) Karpat, Fatih; Çavdar, Kadir; Babalık, Fatih C.; Uludağ Üniversitesi/Mühendislik-Mimarlık Fakültesi/Makine Mühendisliği Bölümü.
Bu çalışmada, evolvent profilli düz dişli çarkların farklı bir uygulaması olan asimetrik profilli çarkların kullanılabilirliği, sonlu elemanlar analizi yardımıyla araştırılmıştır. Yazarlar tarafından geliştirilmiş ve sunulmuş bir diş modelleme metodu model oluşturulmak için kullanılmıştır. Kullanılabilirlik analizlerinde; çarkların diş dibi gerilmesi, kavrama oranı, kütle ve diş kuvvetleri kriterleri üzerinde durulmuş ve sayısal örnekler sunulmuştur. Özel olarak oluşturulan diş modeli kullanılarak sonlu elemanlar analizleri gerçekleştirilmiş ve asimetrik dişlilerin uygulamada alternatif olup olamayacakları konusu değerlendirilmiştir.
Asimetrik evolvent profilli düz dişlilerin boyutlandırılması ve geometrik modellerinin oluşturulması
(Uludağ Üniversitesi, 2004) Çavdar, Kadir; Karpat, Fatih; Babalık, Fatih C.; Uludağ Üniversitesi/Mühendislik-Mimarlık Fakültesi/Makine Mühendisliği Bölümü.
Bu yayında, evolvent profilli düz dişli çarkların farklı bir uygulaması olan asimetrik profilli çarkların boyutlandırılması ve kullanılabilirlik araştırmaları için geometrik modellerin oluşturulması üzerine bir çalışma sunulmaktadır. Asimetrik dişliler bildiğimiz evolvent düz dişlilerin problemlerine (titreşim, gürültü, yük taşıma kapasitesinin arttırılması, kütle azaltılması vb.) bir alternatif çözüm olarak göz önüne alınmaktadır. Bu amaçla, literatürde konuyla ilgili mevcut araştırmaların değerlendirilmesi, asimetrik profilli çarkların geometrik bağıntıları, bir diş modelleme yöntemi ve yaygın kullanımı olan sonlu elemanlar metodu yardımıyla modellenmiş bir diş örneği sunulmuştur.
Batarya elektrikli araçlarda şanzıman tipleri üzerine derleme
(Bursa Uludağ Üniversitesi, 2022-04-18) Karpat, Fatih; Savran, Efe; Bursa Uludağ Üniversitesi/Mühendislik Fakültesi/Makine Mühendisliği Bölümü.; Bursa Uludağ Üniversitesi/Fen Bilimleri Enstitüsü/Makine Mühendisliği Bölümü.; 0000-0001-8474-7328; 0000-0002-9518-6498
21. yüzyılda, elektrikli araçlara olan ilgi artışı, bulunduğu yüzyılın getirdiği teknolojik ilerlemeler sayesinde elektrikli araçların yerinin kalıcı olmasını kolaylaştırmaktadır. Kalıcılığı sağlamlaşan elektrikli araçlar sayesinde hem hava kirliliği hem de gürültü kirliliği azalacaktır. İçten yanmalı motorlu araçlara göre fiziksel yönden temel farklılığı motor donanımları ve enerji kaynağı olan bu araçlarda da hareket aktarımının sağlanması ve motorun daha verimli kullanılması için bazı donanımların kullanılması gerekmektedir. Bu donanımlardan bir tanesi de şanzımanlardır. Bu çalışma içerisinde batarya elektrikli araçlarda kullanılan ve yaygınlaşması mümkün olan şanzıman tiplerinin incelenmesi ve birbirleri ile kıyaslanması amaçlanmıştır. Bunun için mevcut batarya elektrikli araçlarda sıkça kullanılan sabit aktarım oranlı şanzımana alternatif olabilecek şanzıman tipleri incelenmiştir. İncelemeler sonucunda batarya elektrikli araçlarda şanzıman kullanımının zaruri olmadığı fakat tavsiye edilen şanzıman tiplerinin kullanımında enerji tüketimi açısından ciddi tasarruf sağladığı görülmüştür. Olası şanzıman tipleri arasındaki değerlendirme iki vitesli çift kavramalı şanzıman ve yarı toroidal sürekli değişken şanzımanın sabit aktarım oranlı şanzımana kıyasla enerji tüketim yönünden diğer şanzıman tiplerine göre daha verimli oldukları görülmüştür. Gelecek yıllarda geliştirilecek şanzıman tipleri batarya elektrikli araçların enerji tüketimlerini çok daha ekonomik bir seviyeye çekeceği öngörülmektedir.
Binek araçlar için salıncak kolu tasarımı ve topoloji optimizasyonu
(Bursa Uludağ Üniversitesi, 2024-08-07) Büyük, Fatma Nur; Karpat, Fatih; Bursa Uludağ Üniversitesi/Fen Bilimleri Enstitüsü/Makine Mühendisliği Anabilim Dalı; 0000-0005-0211-0035
Salıncak kolu tekerleklerin arabaya bağlanmasını sağlayan bir ara elemandır. Araçların ön takımlarının herhangi bir vuruntu ya da darbeye karşı korunmasını sağlar. Otomotiv sektöründe sürdürülebilirlik etkisiyle yakıt tasarrufu sağlama, ağırlık azaltma, maliyet gibi başlıklar önemini arttırmış ve bu gayelere yönelik çeşitli araç parçalarında optimizasyon çalışmaları yürütülmeye başlanmıştır. Bu amaçla, bu çalışmada çelik, alüminyum ve kompozit malzemeden oluşan iki farklı tasarıma sahip salıncak kolları için literatür araştırmaları sonucu belirlenen belirli aralıklarda uygun görülen çeşitli kalınlıklarda statik analiz analizler gerçekleştirilmiştir. Farklı kalınlıklardaki salıncak kolları yorulma analizine de tabi tutulup emniyetli bölgede olacak şekilde sonuç elde edilen kalınlıklar belirlenmiştir. Bu sonuçlara göre topoloji optimizasyonu kısmına geçilmiştir. Kompozit malzemede boşaltmalar sonucu yoğun mukavemet ve emniyet kaybı yaşandığından topoloji optimizasyonunda çelik ve alüminyum üzerinde yoğunlaşılmıştır. Topoloji sonucu modellerde belirli kısıtlara göre program bazı boşaltmalar yapmıştır. Bu boşaltmalar göz önünde bulundurulup çelik ve alüminyum malzemeden oluşan farklı tasarımlar geliştirilmiş ardından da tasarımların uygulanabilirliğini ölçmek amacıyla statik ve yorulma analizleri gerçekleştirilmiştir. Analizler sonrasında olumlu sonuçlar elde edildiği görülmüş olup ağırlıkta azaltma hedefleri mümkün hale gelmiştir. Sonuç olarak üç farklı malzeme arasında gerek uygulanabilirlik gerek sürdürülebilirlik açışından hangisinin salıncak kolu için daha iyi bir çözüm olabileceği cevabı aranmıştır. Bu tezde katı modelleme ve sonlu elemanlar metodu kullanılmıştır. Katı modelleme için Catia, statik analiz ve topoloji optimizasyonu çalışmaları için Ansys kullanılmıştır.
A case study: Designing for sustainability and reliability in an automotive seat structure
(MDPI, 2014-07-16) Yüce, Celalettin; Karpat, Fatih; Yavuz, Nurettin; Şendeniz, Gökhan; Uludağ Üniversitesi/Mühendislik Fakültesi/Makine Mühendisliği Bölümü.; 0000-0001-8474-7328; 0000-0003-1387-907X; A-5259-2018; R-3733-2017; 56237466100; 24366799400; 6701698986; 56236950000
Recently, sustainability has been a growing concern for many industries and especially for the transportation sector due to it being the second largest energy consumer and largest contributor of anthropogenic greenhouse gas emissions within the European Union. New legal restrictions on the emission rates have forced the automotive sector to examine different fuel-efficient technologies. Vehicle weight reduction is one of the most important methods of improving fuel efficiency and reducing CO2 emissions. Accordingly, lighter, safer, more fuel efficient, and environmentally sustainable vehicles are a priority for European authorities. In the present work, the passenger seat structure was considered as the area for lightweighting due to its important role in the mass of commercial vehicles in terms of numbers per vehicle. In addition, seat structures presented the best opportunity for weight reduction using new materials and design techniques. Detailed (3D) finite element models of passenger seats were developed for finite element analyses (FEA). To obtain a lightweight and safe seat structure, different materials and thicknesses of profiles were analyzed. Lightweight passenger seat prototypes were developed and an overall 20% weight reduction was achieved including the structural frame, chassis and pillar. In addition, the new passenger seat meets ECE R14 safety norms.
A comparative numerical study of forged bi-metal gears: Bending strength and dynamic response
(Pergamon-Elsevier Science, 2019-07-13) Yılmaz, Tufan G.; Doğan, Oğuz; Karpat, Fatih; Bursa Uludağ Üniversitesi/Mühendislik Fakültesi/Makine Mühendisliği Bölümü.; 0000-0001-8474-7328; 0000-0003-3772-7871; 0000-0003-4203-8237; A-5259-2018; V-6153-2017; AAV-7897-2020; GXH-1702-2022; 57194528723; 7006415878; 24366799400
In this paper, an evaluation of the static and dynamic behavior of bimetallic spur gears with different gear parameters is performed numerically. Bimetallic lightweight spur gears working without a decrease in the performance of the gear mechanisms have many potential benefits in automotive and aerospace applications. A bimetallic spur gear consists of two metals which are steel on the gear teeth and aluminum on the hub region. The dynamic performance of these gears is evaluated by using a two degree of freedom (2-DOF) dynamic model. The finite element method is used to calculate maximum root stress for varying ring thicknesses and other gear parameters for gears with symmetric and asymmetric teeth. These stress values and the weight reduction ratios are taken into consideration to optimize the ring thickness. Tooth deflection is also calculated to determine tooth stiffness by finite element analysis (FEA). Dynamic simulations are carried out to investigate the effects of gear parameters on the dynamic force and static transmission error (STE). Sample simulation results are illustrated with numerical examples. The results indicate that, if properly designed, bimetallic gears can provide a high potential to reduce the weight in power transmission systems without adverse effects on stress and dynamic behavior.
Computer aided analysis of bending strength of involute spur gears with asymmetric profile
(Asme-Amer Soc Mechanical Eng, 2005-05) Çavdar, Kadir; Karpat, Fatih; Babalık, Fatih C.; Uludağ Üniversitesi/Mühendislik Fakültesi/Makine Mühendisliği Bölümü.; 0000-0001-8474-7328; A-5259-2018
This paper presents a method for the determination of bending stress minimization of involute spur gears. A computer program has been developed to investigate the variation of bending stress and contact ratio depending on the pressure angle on the drive side. Since asymmetric tooth is not standard, the tooth model, which was introduced by DIN 3990/Method C and ISO/TC 60, has been adjusted for asymmetric tooth by the authors. The determination of the tooth form and stress concentration factors for asymmetric tooth has been accomplished for each different parameter (pressure angles, tool radius, rack shift, etc.). The sample results, which were obtained by using a developed computer program, are illustrated with numerical examples.
Computer aided analysis of involute spur gears with asymmetric teeth
(VDI VDE - Verlag GMBH, 2005) Karpat, Fatih; Çavdar, Kadir; Babalık, Fatih C.; Uludağ Üniversitesi/Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi/Makine Mühendisliği Bölümü.; 0000-0001-8474-7328; 0000-0001-9126-0315; A-5259-2018; A-4627-2018; 24366799400; 56242537600; 6508276205
In this study, involute spur gears with asymmetric teeth are investigated. The asymmetry means that pressure angles are different for the drive and coast sides. The aim of asymmetric tooth is to improve the performance of gears such as increasing the load carrying capacity or reducing noise and vibration. In Literature, there are two different applications for involute gears with asymmetric teeth. The difference between them is the selection of pressure angles for drive side and coast side. Since the load capacity of the involute gear mainly depends on the pressure angle, the determination of pressure angles is very important. Computer programs, different from previous studies which is considering tooth number and drive side pressure angle, have been developed for the minimizitation of bending tooth stress and the comparison of spur gears with asymmetric teeth and addendum modification in regard to bending strength by using MatLab program language. Since asymmetric tooth is not standard, the tooth model, which was introduced by DIN 3990 /Method C and ISO/TC 60, has been adjusted for asymmetric tooth by the authors. The determination of the tooth form and stress concentration factors for asymmetric tooth has been accomplished for each different parameter (pressure angles, tool radius, rack shift etc.). The obtained results that agree with FEA results presented graphically in this study. Spur gears with asymmetric teeth have been also considered for dynamic loads. The effects of different gear design parameters are investigated. The sample results, which were obtained by using the developed computer programs, are illustrated with numerical examples.
Crack detection for spur gears with asymmetric teeth based on the dynamic transmission error
(Pergamon-Elsevier Science, 2018-12-12) Doğan, Oğuz; Karpat, Fatih; Bursa Uludağ Üniversitesi/Mühendislik Fakültesi/Makine Mühendisliği Bölümü.; 0000-0001-8474-7328; 0000-0003-4203-8237; A-5259-2018; GXH-1702-2022; AAV-7897-2020; 7006415878; 24366799400
Gears are one of the most important power transmission elements in every area of the industry. Because of its importance, the gear design must be carefully performed. Unfortunately, due to the changing of the boundary conditions, gears are exposed to failures such as cracks, pitting, tooth missing etc. during the operation. Thus the gear diagnostic and monitoring become a very critical phenomenon for the gearboxes. A dynamic transmission error (DTE) based numerical fault detection model is proposed. Firstly, numerical finite element model is created to calculate single tooth stiffness with different crack levels. Furthermore, the model is used for the asymmetric gear profile which has a great importance nowadays for different areas. After that, the time-varying mesh stiffness is calculated by using single tooth stiffness with different crack levels for both symmetric and asymmetric types of the gears. To understand the effects of the gear cracks along the tooth thickness on dynamic transmission error of the gear system and to detect the gear crack faults for symmetric and asymmetric gear profiles, a four-degree of freedom dynamic model is created. The results show that with the increment of the crack level, the mesh stiffness of the gears is decreased.
Dental implantların yapısal analizi
(Uludağ Üniversitesi, 2018-05-22) Karaman, Hasan; Karpat, Fatih; Uludağ Üniversitesi/Fen Bilimleri Enstitüsü/Makine Mühendisliği Anabilim Dalı.
Dental implantların yapısal analizi isimli tez çalışmasında, implantların çevre kemik ile temas yüzey alanını arttırarak uzun dönemli kararlılıklarının sağlanması amacıyla implantlar üzerine açılması muhtemel mikro-kanal profilinin değişiminin çevre kemiğe gerilme transferi üzerine etkileri incelenmiştir. Rijitliği tutunduğu çevre kemiğe göre çok daha yüksek olan Ti implantlar, yükleme esnasında paylaşılan yükün büyük çoğunluğunu taşımaktadır. Bu durum çevre kemiğe kemik yeniden oluşumu için gerekli mekanik uyarıcıların ulaşmasını engellemektedir. Uzun süre mekanik uyarıcılar çevre kemiğe iletilmediğinde implantı saran kemikte kemik kayıplarına bağlı olarak implant gevşemesi meydana gelmektedir. Bu tip gevşemeler uzun dönemli implant başarısını tehlikeye atmaktadır. Bununla birlikte aşırı gerilmelerin varlığında kemik emilimi gerçekleşmektedir. Bu nedenle yeni implant tasarımı kemik yeniden oluşumu için gerekli uyarıcıların çevre kemiğe ulaşmasına izin verirken çevre kemikte ve implant üzerinde yüksek gerilme bölgelerinin oluşumunu engellemesi gerekmektedir. Tez çalışmasında, üzerine mikrokanallar açılarak tavşan uyluk kemiğine yerleştirilen Ti çubuk çekme testine maruz bırakılmıştır. Deney modeli bilgisayar ortamına aktarılıp deney sınır şartları girilerek sonlu elemanlar analizi gerçekleştirilmiştir. Sonlu elemanlar analizinin doğruluğu deney sonuçlarıyla karşılaştırılmış %1 hatayla analiz gerçekleştirilmiştir. Solidworks tasarım programı ve Visual basic aracılığıyla vasıtasıyla 2 boyutlu farklı parametrik kanal profilleri oluşturulmuştur. Deney modeli sonlu elemanlar analizi eleman yapısı, eleman sayısı, deney sınır şartları sabit tutularak her bir profil için ANSYS programında yapısal analiz gerçekleştirilmiştir. Farklı mikro-kanal profillerine ve kanal yüzey açısına sahip implantlar üzerinde oluşan gerilmeler, gerinimler ve tepki kuvvetleri incelenmiş ve karşılaştırılmıştır. Gerilme transfer parametresi Matlab'ta denklemler yazılarak hesaplanmıştır. En uygun biyo uyumlu mikro kanal profilinin B2030 olduğu tespit edilmiştir.