Katlanabilir Yapı Olarak Kullanılan Değiştirilmiş Altmann Mekanizma Ağlarının Tasarımı, Prototip ve İmalat Testleri

Abstract

Bu tez çalışması, iki değiştirilmiş Altmann mekanizması ve bunlardan elde edilen katlanabilir ağ yapılar üzerine odaklanmaktadır. Değiştirilmiş mekanizmalar, genel doğru-simetrik Bricard mekanizmasının özel durumlarıdır. Bu mekanizmalar, orijinal Altmann mekanizmasına göre yapısal avantajlara sahip olup değiştirilmiş mekanizmalardan biri özgündür. Her iki mekanizmanın kinematik analizleri yapılmıştır. Bu mekanizmalarla oluşturulan katlanabilir ağ yapılar sınıflandırılmıştır. Ağ yapıların her birinin özellikleri ve hareket davranışlarını açıklamak için iki mekanizmadan biri seçilmiştir. Bazı ağ yapıların üretilmiş prototipleri sunulmuştur. Kubbe benzeri bir katlanabilir ağ yapısı vaka çalışması olarak seçilmiştir. Vaka çalışması, bir katlanabilir çadır mekanizmasının tasarımını, prototip üretimini ve imalat testlerini kapsamaktadır. İki fiziksel prototip tasarımı, yapısal benzetim çalışmaları ve bazı test sonuçları sunulmuştur. Tasarım geometrisinin parametrik modeli geliştirilerek Microsoft Excel®'de tanımlanmıştır. Katı model ortamına (Solidworks®) bu parametrik modelin aktarımını sağlamak için Excel eklentisi olarak özel bir API geliştirilmiştir. İlk prototipin statik yük koşulları altındaki doğrusal olmayan elastik deformasyon davranışını incelemek için benzetimler koşturulmuştur. Ön- ve son-işlemci olarak MSC Apex®, çözücü olarak ise MSC Nastran® kullanılmıştır. Sunulan sonlu eleman modelleri MSC Apex®'in API kütüphanesi kullanılarak oluşturulmuştur. Bu görev için bir başka özel API iş-akışı oluşturulmuştur. İlk prototipin üretimi ve test sonuçları sunulmuş olup ikinci prototipin üretim ve testleri ileriki çalışmalardır.

This thesis focuses on the two modified Altmann linkages and deployable networks obtained from them. The modified linkages are special cases of general line-symmetric Bricard linkages. These linkages provide constructional advantages compared to the original Altmann linkage, and one of the modified linkages is novel for the literature. Kinematic analyses of both linkages are performed. The deployable networks composed of these linkages are classified. One of the two linkages is selected to describe the characteristics and motion behavior of each network. Built prototypes of some networks are presented. A dome-like deployable network is selected as a case study. The case study covers the design, prototyping and testing of a deployable tent mechanism. Two physical prototype designs, structural simulations and some test results are presented. The parametric model for the geometry of the designs is developed and implemented in Microsoft Excel®. A custom API is designed to integrate the parametric model into the solid modeling environment (Solidworks®) as an Excel add-in. Simulations are run to explore the nonlinear elastic deformation behavior of the first prototype under static load conditions. MSC Apex® is used as the pre- and post-processor, whereas MSC Nastran® is the solver. The presented finite element models are generated utilizing the API library of MSC Apex®. Another custom API workflow is introduced for this task. The construction and test results of the first prototype are presented, whereas the second prototype is to be built as a future study.