TÜBİTAK 1001 - BİLİMSEL VE TEKNOLOJİK ARAŞTIRMA PROJELERİNİ DESTEKLEME PROGRAMI
Proje No: 214M205
Proje Başlığı: YÜKSEK EMNİYETLİ MEKANİK SİSTEMLERİN GÜVENİLİRLİK OPTİMİZASYONU İÇİN YENİ VE ETKİN BİR GÜVENİLİRLİK TAHMİN YÖNTEMİ GELİŞTİRİLMESİ
Proje Destek Başlangıç ve Bitiş Tarihleri: 15.04.2015 - 15.04.2017
Yürütücü Kuruluş: TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi (TOBB ETÜ)
Proje Ekibi:
- Doç. Dr. Erdem Acar, Yürütücü, TOBB ETÜ.
- Gamze Bayrak, Bursiyer (lisansüstü), TOBB ETÜ.
- Nahide Tüten, Bursiyer (lisansüstü), TOBB ETÜ.
Proje Özeti:
Kuyruk modelleme yöntemi, yüksek emniyete sahip mekanik sistemlerin güvenilirliklerini tahmin etmek için kullanılan etkili bir yöntemdir. Klasik kuyruk modelleme yöntemi, uygun eşik değer belirlendikten sonra ilgilenilen sınır durum fonksiyonuna ait kümülatif dağılım fonksiyonunun bilinen bir dağılıma (örneğin; Genelleştirilmiş Pareto Dağılımı) benzeştirilerek, hasar olasılığı ve güvenilirlik indisi hesabı için bu dağılımın parametrelerinin kullanılmasına dayanır. Klasik kuyruk modelleme yöntemi ile güvenilirlik hesabında, sadece kuyruk bölgesine ait sınır durum fonksiyonu değerleri kullanıldığı için diğer sınır durum fonksiyonu hesaplamaları çoğunlukla boşa gitmektedir. Bu çalışma kapsamında, klasik kuyruk modelleme yönteminin bu dezavantajının üstesinden gelebilmek için yeni bir yöntem geliştirilmiştir. Bu yöntem, Metropolis-Hastings algoritması ile uygulanan Markov Zinciri Monte Carlo tabanlı kuyruk modelleme yöntemidir. Geliştirilen Markov Zinciri Monte Carlo tabanlı kuyruk modelleme yöntemi sadece kuyruk bölgesinden örnekleme yaparak daha etkin güvenilirlik tahminlerinin yapılabilmesine olanak sağlamıştır. Ayrıca, Markov Zinciri Monte Carlo yönteminde kullanılan teklif dağılım denklemine ölçek parametresi eklenmiş ve bu ölçek parametresinin ikinci derece polinom yanıt yüzeyler kullanılarak çeşitli rassal değişken sayılarına sahip örnek problemler için optimum değeri elde edilmiştir. Optimum değer ile problemlerin rassal değişken sayıları arasında yaklaşık bir ilişki kurulmuştur. Sonrasında yatay eksenli bir rüzgâr türbini ve otomobil tork kolu problemleri için güvenilirlik tahmini yapılmış ve ölçek parametresi ile rassal değişken sayıları arasında kurulan ilişki bu problemde denenerek iyi sonuç verdiği görülmüştür. Klasik kuyruk modelleme yöntemi ve projede önerilen yöntem matematik ve mühendislik örnek problemlerine uygulandığında, problemlerin çoğunda önerilen yöntemin doğruluğunun klasik kuyruk modelleme yönteminin doğruluğundan daha yüksek olduğu gözlenmiştir.
Anahtar Kelimeler: Güvenilirlik, Kuyruk modellemesi, Markov Zinciri Monte Carlo yöntemi, Metropolis-Hastings algoritması, Optimizasyon
Proje Çıktıları:
G. Bayrak, "Bir Rüzgâr Türbini Kanadının Güvenilirliğinin Markov Zinciri Monte Carlo Tabanlı Kuyruk Modelleme Yöntemiyle Tahmini," Yüksek Lisans Tezi, TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Aralık 2016.
N. Tüten, "Otomobil Tork Kolunun Çevrimsel Yükleme Altında Ağırlık Eniyilemesi ve Güvenilirlik Tahmini," Yüksek Lisans Tezi, TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ağustos 2016.
G. Bayrak, E. Acar, "Reliability Estimation Using Markov Chain Monte Carlo–Based Tail Modeling," AIAA Journal, Vol. 56, No. 3, March 2018, pp. 1211-1224.
E. Acar, N. Tüten, M.A. Guler, "Design Optimization of an Automobile Torque Arm Using Global and Successive Surrogate Modeling Approaches," Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, Vol. 233, No. 6, 2019, pp. 1453-1465.
E. Acar, G. Bayrak, "Reliability Estimation Using MCMC Based Tail Modeling," 17th AIAA/ISSMO Multidisciplinary Analysis and Optimization Conference, 13-17 June 2016, Washington, D.C.
N. Tuten, E. Acar, "Weight Optimization and Reliability Prediction of an Automobile Torque Arm Subjected to Cyclic Loading," International Journal of Computational and Experimental Science and Engineering, Vol. 1, No. 2, 2015, pp. 16-19.
E. Acar, "Response Surface Based Optimization of Aerodynamic Performance of a Horizontal Axis Wind Turbine," International Journal of Computational and Experimental Science and Engineering, Vol. 3, No. 1, 2017, pp. 7-10.
E. Acar, "Yüksek Emniyetli Mekanik Sistemlerin Yanıt Yüzey Destekli Kuyruk Modelleme Yöntemiyle Güvenilirlik Tahmini," GU J Sci, Part C, Vol. 6, No. 3, 2018, pp. 481-491.