Dersler

Makine Mühendisliği Dersler

Bilimin tanımı ve gelişimi, bilimsel araştırma yaklaşımı, literatür analizi, araştırma tasarımı, nicel ve nitel araştırma yöntemleri, veri toplanması, tez, proje ve bilimsel makale yazım teknikleri, araştırma yapılırken izlenmesi gereken etik ilkeler, yayın yapılırken izlenmesi gereken hususlar, tez konusu/kendi mühendislik alanı kapsamında yapılacak sunumlar.

Matrisler ve cebri denklem sistemlerinin çözümü. Özdeğerler. Adi diferansiyal denklemler. Doğrusal adi diferansiyal denklemler sistemleri. Özel fonksiyonlar: gamma fonksiyonu, hata fonksiyonu, Bessel fonksiyonları. Modifiye Bessel fonksiyonları, Legendre polinomiyali. Uygulamalar. Kısmi diferansiyal denklemler. Laplace denklemi, difüzyon denklemi, dalga denklemi. Özel fonksiyonlar kullanarak kısmi diferansiyal denklem çözümü. Laplace dönüşümü ve uygulamaları. Fourier dönüşümü ve uygulamaları. Green fonksiyonu ve uygulamaları.

Bu seminer diğer derslerdeki çalışmaları desteklemek üzere tasarlanmıştır. Derste, kullanan firmaların üst düzey yöneticileri uygulamalardan örnekler sunacaklardır. Seçilen firmalar ya da organizasyonlar daha önceden incelenecek, derslerde formal bir sunuştan sonra informal bir tartışma ortamı yaratılacaktır. Öğrencilerin, sunuculara, mühendislik ve teknoloji yönetimine ilişkin firmaya özel ya da genel bazı sorular yöneltmeleri beklenecektir.

Öğrenciler bir öğretim üyesinin denetiminde akademik temellerine uygun bir konuda araştırma yaparak bir tez hazırlayacaklardır. Tez çalışması Makine Mühendisliği programında kullanılan tekniklerin uygulamasını ya da geliştirilmesini içermeli ve orijinal bir katkıda bulunmalıdır. Mezuniyet adayı öğrenciler tezlerini programın atayacağı bir jüri önünde savunmak zorundadırlar.

Öğrenciler bir öğretim üyesinin denetiminde akademik temellerine uygun bir konuda araştırma yaparak bir tez hazırlayacaklardır. Tez çalışması Makine Mühendisliği programında kullanılan tekniklerin uygulamasını ya da geliştirilmesini içermeli ve orijinal bir katkıda bulunmalıdır. Mezuniyet adayı öğrenciler tezlerini programın atayacağı bir jüri önünde savunmak zorundadırlar.

Bu derste öğrenciler endüstri ile birlikte çalışarak bir proje hazırlayacaklardır. Programda öğrenilen kavram ve metotlar uygulanarak oldukça önemli bir problem ele alınacak, konu etrafında araştırma yapılacak ve probleme bir çözüm önerisi üretilecektir.

Sonlu elemanlar yönteminde temel kavramlar. Ayrıklaştırma kavramı ve interpolasyon. İzoparametrik elemanlar. Sonlu elemanlar yöntemi için programlama teknikleri. Sonlu elemanlar yönteminin uygulanması ve çözüm yöntemleri. Ön işleme ve son işleme. Zaman adım yöntemleri ve uygulanması. Sonlu elemanlar yönteminde yaklaşım teknikleri ve hata analizi.

Temel kavramlar. Koordinat dönüşümleri, öteleme ve dönme matrisleri. Euler açıları. Uzaysal dönüşüm matrisleri. Denavit Hartenberg prensipleri. Düz kinematik. Ters kinematik. Jacobian matrisi. Hız ve statik kuvvetler. Yörünge analizi. Manipülatör dinamiği. Robot kontrolüne giriş.

İleri mühendislik tasarımına giriş. Yapısal bütünlük. Malzeme seçiminin tasarıma etkileri. Hata türü ve etkileri analizi, imalat tasarımı, ekonomi ve kalite. Yorulma, kırılma, titreşim ve çarpışmaya karşı tasarım. Topoloji optimizasyonu için programlama teknikleri. İleri mühendislik programlaması, Mekanik analiz için sonlu elemanlar yöntemi, Yapısal hata örnekleri için bilgisayar destekli tasarım, ileri tasarım yöntemleri. Gerçek hayat problemleri için mühendislik tasarım adımları.

Varyasyonel yöntemler, ağırlıklı artıklar yöntemi, Ritz yöntemi, Galerkin metodu. 2 boyutlu sonlu elemanlar yöntemi. Isı transferi problemleri. Sürtünmesiz sıkıştırılabilir ve sıkıştırılamaz akış. Sürtünmeli sıkıştırılamaz akış. 3 boyutlu izoparametrik sonlu elemanlar. 3 boyutlu kararsız Euler denklemleri. Temel denklemler ve sınır koşulları. Sonlu hacimler yönteminin difüzyon problemlerine uygulanması. Sonlu hacimler yönteminin konveksiyon-difüzyon problemlerine uygulanması. Basınç-hız eşleşme algoritmalarının çözümlenmesi. Sonlu hacim ayrıklaştırması. Sonlu hacimler yönteminin kararsız akışlara uygulanması.

Isıl sistem tasarımına giriş. Termodinamik analiz ve modelleme. Isı transferi, modelleme ve analizi. Isıl Sistem tasarımında ısı transferi ve akış uygulamaları. Isıl sistem elemanlarının modellenmesi. Termoekonomik analiz. Termoekonomik optimizasyon.

Enerji ve enerji kayakları. Yenilenebilir enerji kaynaklarına giriş. Güneş enerji sistemlerinin analizi ve tasarımı. Rüzgar enerjisi. Rüzgar elektrik santrali tasarımı. Jeotermal enerji. Jeotermal enerjiden elektrik üretimi. Jeotermal santral tasarımı. Biokütle, hidrojen, nükleer enerji, dalda enerjisi, akıntı enerjisi. Yenilenebilir enerji kaynaklarının karşılaştırılması ve ekonomi üzerindeki etkileri.

Temel kavramlar. Akışkanlar mekaniği temel denklemler. Akış hareket denklemlerinin incelenmesi. Kuvvet ve gerilme kavramlarının incelenmesi. Sıkıştırılamaz potansiyel akım denklemlerinin incelenmesi.

Kararlı, kararsız ve çok boyutlu iletim ile ısı transferinin farklı geometrilerde incelenmesi. Isı transferinde çözüm yöntemleri ve integral dönüşümü. Isı transferinde yaklaşımla. Hareket denklemleri. Laminer, doğal ve zorlanmış taşınım ile ısı transferi. Çözüm yöntemleri; benzerlik çözüm yöntemleri, pertürbasyon. Türbülanslı akış ve taşınım ile ısı transferi. Prandtl ve Karman teoremleri. Reynolds, Taylor, Prandtl ve Martinelli bağıntıları.

Kartezyen tensör notasyonu. Strain analizi, gerilme analizi ve denge denklemleri. Hooke kanunu. Young mödülü. Düzlem gerilme ve düzlem şekil değiştirme. 2 boyutlu elastisite problemleri. Enerji ilkeleri ve uygulamalı elastisite örnekleri.

Lineer elastik kırılma mekaniği uygulamaları. Kırılma tokluğunun deneysel olarak belirlenmesi. Kırılma tokluğunun mikroyapısal yönleri. Elastik bölge ötesinde kırılma davranışını tahmini; geçiş sıcaklığı, çatlak deplasmanı, J-integrali. Yorulma çatlakları, yorulma çatlak ilerlemesi ve gerilim korozyon çatlağı.

Kompozit malzeme çeşitleri; matris malzemeler, termosetler, termoplastikler ve fiber malzemeler. Karışım kuralı. Anizotropik kompozit malzemeler. Laminalar. Dayanım ve hasar kriterleri. Klasik laminasyon teorisi. Lamine plakalarda titreşim ve burkulma.

Rijit cisimlerin düzlemsel kinematiği. Koordinatlar. Rijit Cismin Düzlemsel Hareketinin Dinamiği. Euler denklemi ve Euler açıları. Lagrange denklemleri. Hamilton prensibi. Mühendislik sistem uygulamaları.

Yapay zekanın temel kavram ve yöntemleri. Uzman Sistemler ve mühendislik uygulamaları. Bulanık mantık ve mühendislik uygulamaları. Karar destek sistemleri ve uygulamaları. Genetik algoritmalar ve uygulama örnekleri. Yapay sinir ağları: Yapay sinir ağlarının yapısı ve temel elemanları, ilk yapay sinir ağları, yapay sinir ağı modelleri, geri beslemeli ağlar. Yapay sinir ağlarının mühendislik uygulamaları.

Sonlu elemanlar yöntemine giriş. Matris cebiri tekrarı. Matlab’a giriş. Sonlu elemanlar denklemi ve yay elemanı. Uzay kafes kriş elemanı (1-B, 2-B ve 3-B). Kiriş Eleman ve direngenlik matrisi türetimi (Eksenel yüklü kiriş eleman, 1-B, 2-B ve 3-B). Matlab ile kiriş eleman çözümü. Ansys Workbench ile kiriş yapı çözümü. 2-D Düzlem Problemleri (Doğrusal Üçgen Eleman, Kuadratik Üçgen Eleman, Bilineer Dörtgen Eleman, Kuadratik Dörtgen Eleman). Düzlem problemlerinin Matlab ile çözümü. Düzlem Problemlerinin Ansys Workbench ile çözümü. Workbench ile Plaka ve Kabuk Problemleri Çözümü. Katı Elemanlara giriş. Ansys Workbench ile Statik Çözüm. Ağ oluşturma Opsiyonları. Ansys Workbench ile SE problem hazırlama ve sonuçları görüntüleme seçenekleri. Yapışkan Temas ile Komple Analizi.

 

SpaceClaim geometri modelleyici. ANSYS Workbench genel bakış. Ön işlemler. Son işlemler. Ağ kontrolleri. Temaslar. Komplelerde temas çeşitleri ve tanımlamaları ve uygulamaları. Sınır koşulları ve yüklemeler. Çözümleme. Sonuçları görüntüleme ve değerlendirme. Optimizasyon. Mafsallar. Rijit cisim dinamiği. Doğrusal olmayan geçici dinamik. Ansys Workbench dinamik problem çözümleme ortamı. Dinamik problemlerin Ansys Workbench ile çözümü. Sönümleme ve etkileri. Modal analiz. Harmonik analiz. Spektrum analiz. Raslantısal analiz. Zamana bağlı dinamik analiz. Eksplisit problemler ve denklemler. Eksplisit malzeme özellikleri. Ansys Workbench Ls-Dyna problem çözümleme ortamı. Eksplisit sonlu elemanlar ağı oluşturma. Sınır koşulları. Zamana bağlı eksplisit analiz parametreleri belirleme. Çözüm için problem hazırlama. Cisimler arası temas etkileşim tanımları. Sonuçları elde etme ve değerlendirme.

Deneysel tasarıma giriş. İstatistiğin mühendislikteki rolü. Olasılık. Olasılık dağılımları. Olasılık dağılımları devam. Data örneklemesi ve tanımlaması. Doe ye giriş. Tekli doğrusal regresyon. Çoklu doğrusal regresyon. Transfer fonksiyonların oluşturulması. Minitaba giriş. Minitab ile response surface oluşturulması. Kalite kaybı. Taguchi felsefesi.

Matematiksel altyapı ve hata analizi; hataların kaynağı, sayısal kararlılık ve yakınsama. Tek değişkenli doğrusal olmayan denklemlerin çözümü; ikiye bölme yöntemi, Newton yöntemi, kiriş yöntemi, Muller yöntemi. Tek nokta iterasyon yöntemleri için genel teori, katlı kökler, Brent algoritması. Daralma dönüşüm prensibi, doğrusal olmayan denklem sistemleri için Newton yöntemi. Polinomlu interpolasyon teorisi, Newton bölünmüş farklar, interpolasyon hata analizi. Hermite interpolasyonu, parçalı polinomlu interpolasyon, Chebyshev interpolasyonu. Kübik splaynlar, Bezier eğrileri, çok boyutlu interpolasyon     . Weierstrass teoremi, çok boyutlu Taylor teoremi, minimax yaklaşıklama. En küçük kareler yaklaşıklaması. Sayısal türevleme; sonlu fark formülleri, yuvarlama hatası, ekstrapolasyon. Değişken uzunluktaki noktalar için genel türevleme formülü, az değiştirilmiş veri ile sayısal türevleme. Sayısal integral; bileşik sayısal integral yöntemleri, Simpson kuralları, ağırlıklı Newton-Cotes ve Gauss formülleri, Gauss sayısal integrasyonu. Doğrusal fonksiyonellerin Peano gösterimleri, extrapolasyon yöntemleri, Romberg integrasyonu. Tekil integrallerin sayısal hesaplaması, çok boyutlu sayısal integrasyon.

Metal şekillendirme ile ilgili tanımlar. Pekleşme ve pekleşmeyi etkileyen faktörler. Gerilme. Gerinim. Akma kriterleri. Gerilme-gerinim ilişkileri. Pekleşme parametrelerini belirleme metotları. Plastik kararsızlık. Metal şekillendirme alanında kullanılan çözüm yöntemleri. İdeal iş metodu. Dilim analizi. Dövme, haddeleme, levha haddeleme işlemleri çözüm yöntemleri. Ansys Workbench Ls-Dyna ile derin çekme, boru bükme, levha haddeleme ve levha bükme analizleri.

Enerji analizi yöntemlerine giriş. Termodinamiğin 2. Yasası ve entropi kavramı. Ekserji analizi yöntemlerine giriş. Mühendislik sistemlerinin ekserji verimliliğinin incelenmesi. Ekserji analizi yönteminin yenilenebilir enerji kaynaklarına (güneş enerjisi, jeotermal enerji, rüzgar enerjisi, biyokütle enerjisi) uygulanması. Binaların enerji performanslarının ekserji yöntemi kullanılarak incelenmesi. Ekserjoekonomik yöntemler. Ekserji ekonomik optimizasyon. 

Optimal kontrole giriş temel kavramları. Lineer olmayan sistemleri lineerlştirme. LTI sistemlerin kontrol edilebilirliği, gözlenebilirliği ve kararlılığı. Varyosyönel hesapla optimal kontrol. Varyosyönel hesabın temel teoremi. Liner Quadratik kontrol problemi. Kesikli-zaman (Discrete-Time) Lineer Quadratik Regulatör. Daimi rejim kapalı çevrim yarı optimal (Subptimal) Geri beslemeli kontrol. Regulasyon ve iz takip problemi. Pontryagin minimum prensibi. Dinamik Programlama. Gradyant temelli yöntemlerle açık çevrim optİmal kontrol problemi çözümü. Pareto multi-optimal kontrol. İleri optimal kontrol konuları.