Istanbul Technical University
Ulusal Üniversitelerarası Açık Erişim Sistemi - İstanbul Teknik ÜniversitesiNot a member yet
67356 research outputs found
Sort by
AutoStructor: A Generative AI-Based Framework for Automated Program Repair with Deep Learning-Guided Fault Localization
No full texthttps://doi.org/10.1109/ubmk67458.2025.1120675
Examining the Portability of Deep Learning Runtime Optimization Methods
No full texthttps://doi.org/10.1109/siu66497.2025.1111181
Future Circular Collider Feasibility Study Report
No full textAbstract Volume 1 of the FCC Feasibility Report presents an overview of the physics case, experimental programme, and detector concepts for the Future Circular Collider (FCC). This volume outlines how FCC would address some of the most profound open questions in particle physics, from precision studies of the Higgs and EW bosons and of the top quark, to the exploration of physics beyond the Standard Model. The report reviews the experimental opportunities offered by the staged implementation of FCC, beginning with an electron-positron collider (FCC-ee), operating at several centre-of-mass energies, followed by a hadron collider (FCC-hh). Benchmark examples are given of the expected physics performance, in terms of precision and sensitivity to new phenomena, of each collider stage. Detector requirements and conceptual designs for FCC-ee experiments are discussed, as are the specific demands that the physics programme imposes on the accelerator in the domains of the calibration of the collision energy, and the interface region between the accelerator and the detector. The report also highlights advances in detector, software and computing technologies, as well as the theoretical tools/reconstruction techniques that will enable the precision measurements and discovery potential of the FCC experimental programme. The content and structure of this report are guided by the scope and priorities defined in the mandate of the FCC Feasibility Study. It is therefore not intended to serve as an exhaustive review of the full physics potential of FCC. Several topics, already covered in earlier reports such as the FCC CDR, are not reiterated here or are addressed only briefly, in alignment with the study’s focus. This volume reflects the outcome of a global collaborative effort involving hundreds of scientists and institutions, aided by a dedicated community-building coordination, and provides a targeted assessment of the scientific opportunities and experimental foundations of the FCC programme.https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-025-15077-xhttps://dx.doi.org/10.48550/arxiv.2505.00272http://arxiv.org/abs/2505.0027
BLDC motorun hem marş motoru hem de jeneratör olarak kullanıldığı insansız hava araçları için kavramsal güç dönüşüm mimarisi
No full textThesis (M.Sc.) -- Istanbul Technical University, Graduate School, 2025Today, Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) play a critical role in a wide range of fields, including defense, logistics, agriculture, surveillance, and industrial automation. The operational performance of these systems is directly dependent on factors such as high efficiency, extended flight range, and low overall weight. However, traditional power system architectures commonly employ separate starter motors and generators, which increase the total system weight, add wiring complexity, and lead to inefficiencies in energy management. These conventional configurations also present technical limitations, such as integration difficulties and limited energy recovery capabilities. To address these challenges, this study proposes an integrated power system architecture based on a Brushless Direct Current (BLDC) motor. In the proposed configuration, the BLDC motor functions as both a starter and a generator, effectively reducing overall system weight and component complexity. The system combines a Four-Switch Buck-Boost Converter (FSBBC) and a Three-Phase Inverter to enable bidirectional energy transfer and dynamic power management across various UAV flight phases. The FSBBC operates in either step-up (boost) or step-down (buck) mode depending on system requirements. During the start-up phase, it supplies sufficient voltage to the BLDC motor, while in generator mode, it regulates the generated energy to match the system voltage. Compared to conventional converter topologies, the four-switch configuration reduces switching losses and the number of components, thereby enhancing overall system efficiency and reliability. The Three-Phase Inverter is another critical component, responsible for both driving the BLDC motor and rectifying the energy produced in generator mode. During startup, the inverter converts Direct Current (DC) power into three-phase Alternative Current (AC) to drive the motor; in generator mode, it performs the inverse function by converting the generated AC power back into DC. Controlled by Pulse Width Modulation (PWM), the inverter enables precise torque and speed control of the motor. To ensure stable and efficient operation during mode transitions, a Proportional-Integral (PI) control strategy is implemented. This control algorithm dynamically adjusts switching signals for the converter and inverter, allowing the system to maintain stable voltage and current levels under varying flight conditions. The PI controller also helps prevent voltage irregularities during mode changes, thereby maintaining energy continuity and system safety. The proposed integrated power system architecture was evaluated through detailed simulations conducted in MATLAB/Simulink. The results confirmed the real-time control performance, energy efficiency, and suitability of the system for UAV applications. Simulations demonstrated that the BLDC-based integrated starter generator system can operate reliably in both modes, delivering high conversion efficiency and uninterrupted bidirectional power flow. The PI controller effectively stabilized voltage and current during transitions, minimizing sudden disturbances and energy losses. The system was observed to achieve approximately 15–20% higher energy recovery compared to traditional unidirectional power converters. This improvement is attributed to the FSBBC's bidirectional operation, which enables efficient energy feedback to the power system during various flight phases. Enhanced energy recovery is especially beneficial for long-endurance missions, improving overall energy autonomy. A key advantage of the proposed system is the reduction in total weight. By integrating the starter and generator functions into a single BLDC motor, the need for two separate electromechanical units is eliminated. This architectural simplification is expected to yield up to a 30% reduction in weight, based on future hardware implementations. Reduced weight translates directly into increased payload capacity, improved maneuverability, and enhanced overall system performance for UAVs. In future work, the proposed system will be experimentally validated. Through hardware implementation, the impact of real-world environmental factorssuch as temperature variations, vibrations, and electromagnetic interferenceon system performance will be assessed. Additionally, emerging semiconductor technologies in power electronics, such as Gallium Nitride (GaN) and Silicon Carbide (SiC) MetalOxide Semiconductor Field Effect Transistors(MOSFET), offer the potential to further improve power conversion efficiency, power density, and thermal performance. These materials exhibit superior electrical and thermal characteristics compared to traditional silicon-based MOSFETs, making them highly suitable for high-performance UAV power systems. In this study, not only was the system architecture developed, but a multicriteria optimization approach was also applied to maximize the system's performance in terms of energy efficiency, volume, and cost parameters. The selection of the hardware components of the developed BLDCbased integrated starter generator system including power semiconductors, inductor, capacitor, and heatsink was optimized by considering the system's total power loss, total volume, and unit cost. In this context, a Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm was employed to perform a parametric search over each component's database, allowing the evaluation of numerous design variables that affect overall system performance. The objective function used in the optimization process is defined to take into account three basic criteria. The first of these is the total power loss in the system (including conduction, switching, core, equivalent series resistance and gate losses), the second is the total volume of the system (including semiconductor power elements, magnetic elements and coolers) and finally the total cost (based on unit prices). This multi-objective function was transformed into a single objective function by the weighted combination method and the most optimal structure suitable for the system's mission conditions was determined by evaluating different weight scenarios. Simulation and optimization outputs showed that the proposed system operates with high performance not only with its integrated structure but also thanks to the precision determination of the selected components. As a result, the BLDC enginebased integrated power system architecture proposed in this study offers significant advantages in terms of both energy conversion efficiency and structural improvement, and stands out as an important alternative in the field of energy management in new generation UAV designs. In addition, this holistic approach based on optimization ensured that the integrated power system architecture operates in ideal conditions not only structurally and functionally, but also numerically. In this way, the system stands out as a highly efficient and compact solution that can adapt to variable power demands in different flight phases. The optimization approach is considered as a powerful tool that will facilitate the scaling of the proposed architecture to different UAV platforms, larger power levels and hybrid electric systems in the future.Günümüzde İnsansız Hava Araçları (İHA), savunma, lojistik, tarım, gözetim ve endüstriyel otomasyon gibi birçok alanda kritik bir rol oynamaktadır. Bu sistemlerin operasyonel başarımı, yüksek verimlilik, uzun menzil ve düşük ağırlık gibi performans kriterlerine doğrudan bağlıdır. Ancak mevcut güç sistemlerinde yaygın olarak kullanılan ayrı marş motoru ve generatör yapıları, sistemin toplam ağırlığını ve kablolama karmaşıklığını artırmakta ve enerji yönetiminde verimlilik kayıplarına yol açmaktadır. Bu geleneksel mimariler, entegrasyon zorlukları ve sınırlı enerji geri kazanım oranları gibi çeşitli teknik kısıtlamaları da beraberinde getirmektedir. Bu çalışma, söz konusu sınırlamaları aşmak amacıyla, Fırçasız Doğru Akım (FDA) motor tabanlı entegre bir güç sistemi mimarisi önermektedir. Geliştirilen yapı, FDA motorun hem marş motoru hem de generatör olarak çalışmasına olanak tanımakta ve böylece sistemin hem ağırlığını hem de bileşen karmaşıklığını azaltmaktadır. Bu çift işlevli sistemde, Dört Anahtarlı Düşürücü-Yükseltici Dönüştürücü (DADYD) ile Üç Fazlı Evirici bir araya getirilerek, çift yönlü enerji dönüşümü gerçekleştirilmekte ve farklı uçuş fazlarında dinamik enerji yönetimi sağlanmaktadır. DADYD, sistemin ihtiyaçlarına göreyükseltici veya düşürücümodlarında çalışarak, başlangıç fazında motora uygun gerilimi sağlar, generatör modunda ise üretilen enerjiyi düzenleyerek sistem gerilimine uyumlu hale getirir. Dört anahtarlı topoloji, klasik dönüştürücülere kıyasla daha düşük anahtarlama kayıpları ve daha az bileşen gereksinimi sunarak sistemin toplam verimliliğini ve güvenilirliğini artırmaktadır. Üç Fazlı Evirici ise, FDA motorun sürülmesini ve generatör modunda üretilen enerjinin doğrultulmasını sağlayan temel bileşendir. Başlatma aşamasında Doğru Akım (DA) kaynağından aldığı enerjiyi üç fazlı Alternatif Akıma (AA) dönüştürerek motoru tahrik ederken, generatör moduna geçildiğinde ise üretilen AA enerjiyi DA'ya çevirerek tekrar güç sistemine kazandırır. Darbe Genişlik Modülasyonu (DGM) tekniğiyle kontrol edilen evirici, motorun tork ve hız kontrolünü yüksek hassasiyetle gerçekleştirmektedir. Sistemdeki tüm geçişlerin kararlı ve verimli biçimde yönetilebilmesi için Oransal-İntegratör (Oİ) kontrol stratejisi uygulanmıştır. Bu denetim algoritması, dönüştürücü ve evirici üzerindeki kontrol sinyallerini dinamik olarak ayarlayarak, sistemin çeşitli uçuş koşullarında kararlı gerilim ve akım değerlerinde çalışmasını sağlar. Bu sayede mod geçişlerinde oluşabilecek gerilim düzensizliklerini önleyerek hem enerji sürekliliğini hem de sistem güvenliğini garanti altına alır. Önerilen entegre güç sistemi mimarisi, MATLAB/Simulink ortamında gerçekleştirilen ayrıntılı benzetim çalışmalarıyla değerlendirilmiş; sistemin gerçek zamanlı kontrol başarımı, enerji verimliliği ve İHA uygulamaları için uygunluğu ortaya konulmuştur. Gerçekleştirilen benzetim çalışmaları, önerilen FDA motor tabanlı entegre starter generatör sisteminin hem marş hem de generatör modlarında kararlı ve yüksek verimle çalışabildiğini göstermiştir. Sistem, DADYD ve Üç Fazlı Evirici'nin entegre edilmesiyle çift yönlü enerji akışını kesintisiz şekilde gerçekleştirebilmektedir. Böylece enerji dönüşüm verimliliğini ve sistem istikrarını önemli ölçüde artırmaktadır. Uygulanan Oİ kontrol stratejisi sayesinde, mod geçişleri sırasında gerilim ve akım seviyeleri sabit tutulmakta, ani dalgalanmaların ve enerji kayıplarının önüne geçilmektedir. Önerilen sistemin geleneksel tek yönlü dönüştürücülere kıyasla yaklaşık %15 ila %20 oranında daha yüksek enerji geri kazanım oranı sunduğu gözlemlenmiştir. Bu iyileşme, DADYD'nin çift yönlü çalışma kabiliyeti sayesinde, uçuşun farklı evrelerinde üretilen enerjinin etkili bir şekilde güç kaynağına geri aktarılabilmesi sayesinde gerçekleşmektedir. Enerji geri kazanımındaki bu artış, uzun menzilli görevlerde enerji otonomisi açısından kritik bir avantaj sağlamaktadır. Sistemin en önemli katkılarından biri de toplam ağırlığın azaltılmasıdır. Marş motoru ve generatör işlevlerinin tek bir FDA motorunda birleştirilmesi sayesinde, geleneksel yapılarda yer alan iki ayrı elektromekanik birime olan ihtiyaç ortadan kaldırılmıştır. Bu entegrasyonun, donanım düzeyinde yapılacak uygulamalarla %30'a varan bir ağırlık azalması sağlaması beklenmektedir. Ağırlığın azaltılması, İHA'nın taşıma kapasitesini artırmakta, manevra kabiliyetini geliştirmekte ve genel operasyonel verimliliği desteklemektedir. Gelecekteki çalışmalar kapsamında, önerilen sistemin deneysel olarak doğrulanması hedeflenmektedir. Donanım düzeyinde gerçekleştirilecek uygulamalarla, çevresel faktörlerin (örneğin sıcaklık değişimleri, titreşimler, elektromanyetik parazitler) sistem performansı üzerindeki etkileri değerlendirilebilecek; böylece sistemin pratikteki uygulanabilirliği ortaya konulabilecektir. Ayrıca güç elektroniği alanında gelişmekte olan yarı iletken teknolojileri (örneğin, Galyum Nitritve Silisyum Karbür), daha düşük anahtarlama kayıpları, yüksek güç yoğunluğu ve termal performans gibi avantajlarıyla sistem verimliliğini daha da artırma potansiyeline sahiptir. Bu malzemeler, geleneksel silikon tabanlı yarı iletkenlere kıyasla üstün elektriksel ve termal özellikler sundukları için, yüksek performanslı İHA güç sistemlerinde ideal bir çözüm olarak değerlendirilmektedir. Bu çalışmada yalnızca sistem mimarisi geliştirilmekle kalınmamış, aynı zamanda sistemin enerji verimliliği, hacim ve maliyet parametreleri açısından performansının en üst düzeye çıkarılması amacıyla çok kriterli optimizasyon yaklaşımı da uygulanmıştır. Geliştirilen FDA tabanlı entegre starter generatör sisteminin donanımsal bileşenlerinin (yarı iletken güç elemanları, endüktör, kapasitör ve soğutucu) seçimi, sistemin toplam güç kaybı, hacmi ve birim maliyeti göz önünde bulundurularak optimize edilmiştir. Bu kapsamda, Parçacık Sürü Optimizasyonu(PSO) algoritması kullanılarak, her bir bileşenin veritabanı üzerinden parametrik taraması gerçekleştirilmiş ve sistemin toplam performansını etkileyen çok sayıda tasarım değişkeni denetlenmiştir. Optimizasyon sürecinde kullanılan amaç fonksiyonu, üç temel kriteri dikkate alacak şekilde tanımlanmıştır. Bunlardan ilki sistemdeki toplam güç kaybı (iletim, anahtarlama, çekirdek, eşdeğer seri direnç ve kapı kayıpları dahil), ikincisi sistemin toplam hacmi (yarı iletken güç elemanları, manyetik elemanlar ve soğutucular dahil) ve son olarak toplam maliyetidir (birim fiyatlara dayalı). Bu çok amaçlı fonksiyon, ağırlıklı birleştirme yöntemiyle tekil bir hedef fonksiyon hâline getirilmiş ve farklı ağırlık senaryoları değerlendirilerek sistemin görev koşullarına uygun en optimal yapı belirlenmiştir. Simülasyon ve optimizasyon çıktıları, önerilen sistemin yalnızca entegre yapısıyla değil, aynı zamanda seçilen bileşenlerin hassasiyetle belirlenmesi sayesinde de yüksek performanslı çalıştığını göstermiştir. Sonuç olarak, bu çalışma ile önerilen FDA motor tabanlı entegre güç sistemi mimarisi, hem enerji dönüşüm verimliliği hem de yapısal iyileştirme açısından önemli avantajlar sunmakta olup, yeni nesil İHA tasarımlarında enerji yönetimi alanında önemli bir alternatif olarak öne çıkmaktadır. Bununla birlikte de optimizasyon tabanlı bu bütünsel yaklaşım, entegre güç sistemi mimarisinin sadece yapısal ve işlevsel değil, aynı zamanda sayısal olarak da ideal koşullarda çalışmasını sağlamıştır. Bu sayede sistem, farklı uçuş fazlarında değişken güç taleplerine uyum sağlayabilen, yüksek verimli ve kompakt bir çözüm olarak öne çıkmaktadır. Optimizasyon yaklaşımı, önerilen mimarinin gelecekte farklı İHA platformlarına, daha büyük güç seviyelerine ve hibrit elektrikli sistemlere ölçeklenmesini kolaylaştıracak güçlü bir araç olarak değerlendirilmektedir.M.Sc
Process optimization of polymer melt impregnation systems by extrusion method
No full textTez (Yüksek Lisans)-- İstanbul Teknik Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2025Polimer esaslı kompozit malzemeler, hafiflikleri ve yüksek dayanım/ağırlık oranları sayesinde özellikle otomotiv, havacılık, savunma sanayi ve yapı sektörü gibi alanlarda oldukça yaygın şekilde kullanılmaktadır. Bu malzemelerin yaygın kullanımını sağlayan temel özellikler; mükemmel korozyon dayanımı, yüksek mekanik performans, uzun ömür ve düşük yoğunluk gibi avantajlardır. Bu bağlamda, lif takviyeli kompozit üretiminde kullanılan polimer eriyik emdirme yöntemleri, üretim süreci açısından oldukça kritik bir öneme sahiptir. Emdirme kalitesi, liflerin polimer matrisle ne kadar etkin bir şekilde ıslandığı ile doğrudan ilişkilidir ve bu da nihai ürünün mekanik ve ısıl özelliklerini doğrudan etkiler. Bu çalışmada, tek vidalı ekstrüzyon sistemi kullanılarak polimer eriyik emdirme yönteminin optimizasyonu amaçlanmıştır. Sıcaklık, basınç, vida devri ve polimer akışkanlığı gibi önemli proses parametrelerinin emdirme verimliliğine etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Aynı zamanda, sürecin modellenmesi için Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD) simülasyonlarından yararlanılmış; elde edilen sayısal veriler deneysel bulgularla karşılaştırılarak süreç doğrulaması sağlanmıştır. Bu çok yönlü yaklaşım sayesinde, hem mikroskobik gözlemlerle emdirme oranı hesaplanmış hem de simülasyonlarla sürecin fiziksel dinamikleri anlaşılmıştır. Deneysel kısımda, yüksek çözünürlüklü mikroskopi teknikleri kullanılarak kompozit örneklerden 2x, 3x, 5x ve 10x büyütmelerde mikroskop görüntüleri alınmıştır. Bu görüntüler ImageJ görüntü analiz yazılımı aracılığıyla analiz edilmiş ve lif yüzeyinin polimer tarafından ne oranda kaplandığı yani emdirme oranı hesaplanmıştır. Bunun yanı sıra, mikroyapısal karakterizasyon amacıyla 144x, 800x ve 5000x büyütmelerde SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) görüntüleri de elde edilerek, lif demetleri içindeki polimer dağılımı detaylı bir şekilde incelenmiştir. Sayısal analizlerde, polimerin ekstrüder içinde liflerle nasıl etkileşime girdiği, viskozite değişimi, sıcaklık dağılımı ve kesit boyunca akış hızı gibi parametreler detaylı olarak incelenmiştir. CFD tabanlı modelleme ile elde edilen simülasyon sonuçları, deneysel olarak hesaplanan emdirme oranları ile oldukça yüksek oranda örtüşmüştür. Böylece modelleme yaklaşımının güvenilirliği doğrulanmış ve süreç optimizasyonu için kullanılabilirliği kanıtlanmıştır. Sonuçlar, optimum sıcaklık (220–260 °C), uygun vida devri ve basınç koşulları sağlandığında, liflerin daha etkin şekilde emdirme olduğunu göstermektedir. Bu çalışma, polimer bazlı kompozitlerin üretiminde hem deneysel hem de sayısal yöntemlerin birlikte kullanılmasının önemini vurgulamakta; lif-matris ara yüzey etkileşiminin geliştirilmesine yönelik önemli bir katkı sunmaktadır. Gelecekte xxiv yapılacak çalışmaların, daha karmaşık lif mimarileri ve farklı polimer sistemleriyle genişletilmesi önerilmektedir. Bu yaklaşım, ileri mühendislik uygulamaları için daha güvenilir, dayanıklı ve optimize edilmiş kompozit malzeme üretimine ışık tutmaktadır.olymer-based composite materials are widely utilized in various industries such as automotive, aerospace, defense, and construction due to their lightweight nature and high strength-to-weight ratio. The primary advantages that contribute to their widespread use include excellent corrosion resistance, superior mechanical performance, long service life, and low density. In this context, polymer melt impregnation methods used in the production of fiber-reinforced composites hold critical importance from a manufacturing perspective. The quality of impregnation—directly linked to how effectively the fibers are wetted by the polymer matrix—has a significant impact on the final product's mechanical and thermal properties. This study aims to optimize the polymer melt impregnation process using a single-screw extrusion system. The effects of key process parameters such as temperature, pressure, screw speed, and polymer flow characteristics on impregnation efficiency were experimentally investigated. Additionally, Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations were employed to model the process, and numerical results were compared with experimental findings for process validation. Through this multidisciplinary approach, both the impregnation ratio was calculated using microscopic analysis and the physical dynamics of the process were comprehensively understood through simulation. In the experimental phase, high-resolution optical microscopy was used to capture composite images at 2x, 3x, 5x, and 10x magnifications. These images were analyzed with the ImageJ image processing software to determine the impregnation ratio, calculated as the percentage of the fiber surface effectively covered by the polymer. Furthermore, for microstructural characterization, Scanning Electron Microscope (SEM) images were obtained at 144x, 800x, and 5000x magnifications, allowing detailed investigation of polymer distribution within fiber bundles. In the numerical analysis, parameters such as polymer-fiber interaction inside the extruder, viscosity variations, temperature distribution, and flow velocity across the cross-section were extensively examined. The CFD-based simulation results showed a high degree of agreement with the experimentally determined impregnation ratios, validating the reliability and applicability of the modeling approach for process optimization. The results revealed that under optimal conditions—namely an extrusion temperature between 220–260 °C, along with appropriate screw speed and pressure—fiber impregnation was significantly improved. This study emphasizes the importance of integrating both experimental and numerical approaches in the manufacturing of polymer-based composites and offers xxvi a valuable contribution to the enhancement of fiber-matrix interfacial interactions. Future studies are recommended to expand this approach to more complex fiber architectures and different polymer systems. Overall, the study provides essential guidance for producing more reliable, durable, and optimized composite materials for advanced engineering applications.Yüksek Lisan
Plastik gerinime uğramış metal panellerin burkulma davranışı
No full textThesis (M.Sc.) -- Istanbul Technical University, Graduate School, 2025During the post-buckling stage, plastic strain can be occurred due to unexpected service loads, which alters the stiffness of the panel and affects their buckling resistance. However, the extent of this reduction and its impact on structural performance have not been thoroughly studied. The objective of this thesis is to investigate the effect of plastic strain on the critical buckling load of panels under in-plane shear loading. To achieve this, both experimental and numerical analyses were conducted. In the experimental study, an AL-1050 alloy square panel with 330 mm side length and 1 mm thickness of was utilized using a picture frame test setup. Two strain gauges were mounted in a back-to-back on the panel to measure both elastic and plastic strains during loading For the numerical study, finite element simulations were performed in Abaqus to evaluate the effect of different levels of plastic strain (25%, 50%, 75% and 100%) on the secondary buckling load. These plastic strain levels were taken from the post-buckling condition at the ultimate buckling load, and used as predefined inputs to recalculate the buckling loads. A total of 18 panel models were created using AL-5754 and ST-37 materials for the numerical study. For each material, panels were modelled with side lengths of 500 mm, 750 mm, and 1000 mm, and thicknesses of 2 mm, 3 mm, and 4 mm. The aim of the study is to compare the initial critical buckling loads with the secondary buckling loads calculated under different levels of plastic strain, and to identify a relationship between the reduction percentage and the dimension of the panel. The findings contribute to a deeper understanding of buckling behavior in plastically strained metallic panels and provide important insights for the design and safety of load-bearing structures in engineering applications.M.Sc
Yüksek boyutlu model gösterimi kullanılarak hiperspektral ve multispektral görüntü füzyonunun iyileştirilmesi
No full textThesis (M.Sc.) -- Istanbul Technical University, Graduate School, 2025Spectral imaging is an advanced technique used to quantify the reflectance of incident electromagnetic waves across a range of wavelengths. The measured reflectance values are intrinsically linked to the physical and chemical properties of the surface being observed. The collection of reflectance amounts across different wavelengths of an object or surface is referred as spectral signature. As each material exhibits a distinct spectral signature, spectral imaging enables the identification and classification of objects by analyzing these unique reflectance patterns. Spectral imaging is broadly categorized into two primary modalities: hyperspectral imaging and multispectral imaging. Hyperspectral imaging acquires data across hundreds of narrow, contiguous, and uniformly spaced spectral bands, offering fine-grained spectral detail. In contrast, multispectral imaging captures data over a limited number of broader, non-contiguous spectral bands, typically ranging from 3 to 15. Due to the narrow bandwidth of hyperspectral channels, the photon count per band is relatively low, resulting in a reduced signal-to-noise ratio (SNR). This lower SNR necessitates a compromise in spatial resolution. However, the dense spectral sampling yields superior spectral resolution compared to multispectral imaging. On the other hand, multispectral systems benefit from wider spectral bands, which allow for greater photon collection per band, thereby enhancing the SNR and enabling higher spatial resolution. This comes at the cost of lower spectral resolution due to the coarser and more sparsely distributed spectral information. Consequently, it is not feasible for a single imaging sensor to simultaneously achieve both high spectral and high spatial resolution. To address this limitation, various image fusion techniques have been developed. These approaches aim to integrate complementary information from different sources—such as hyperspectral and multispectral images—to generate data with enhanced spatial and spectral fidelity. Both deep learning-based frameworks and more traditional methodologies, such as those based on matrix factorization and tensor decomposition, are actively employed for this purpose. Among the widely used tensor decomposition techniques are the CANDECOMP/PARAFAC (CP) decomposition and Tucker decomposition, each offering unique advantages in multi-dimensional data analysis. However, in the context of hyperspectral-multispectral (HS-MS) image fusion, it is essential to utilize a coupled tensor decomposition framework, which allows for the joint processing of multiple data modalities by aligning shared components across datasets. In this study, we focus on Coupled Non-negative Matrix Factorization (CNMF) as the core fusion methodology. This approach begins by initializing the factor matrices corresponding to both the hyperspectral and multispectral data. Subsequently, these factors are iteratively updated using a multiplicative update algorithm to minimize reconstruction error while maintaining non-negativity constraints. Once the factor matrices have been sufficiently optimized, the fused image is reconstructed by multiplying the feature matrix derived from the hyperspectral component with the coefficient matrix H obtained from the multispectral component. This coupling strategy effectively leverages the complementary strengths of both data sources, yielding an image with enhanced spectral and spatial resolution. In this thesis, we propose an effective fusion technique that combines High Dimensional Model Representation (HDMR) with CNMF, which shows significant improvements over plain CNMF in terms of peak signal-to-noise ratio (PSNR), structural similarity index measure (SSIM), and mutual information (MI). Salinas, Kennedy Space Center, and Indian Pines datasets were used to conduct experiments. It is noted that the proposed method enhances PSNR by up to 12 dB, SSIM by up to 0.70, and MI by up to 0.30, in comparison to the fused images produced from CNMF.M.Sc
Akım tahmininde pratik yaklaşımlar: toplu modeller, regresyon yöntemleri ve makine öğrenmesinin karşılaştırmalı bir incelemesi
No full textThesis (M.Sc.) -- Istanbul Technical University, Graduate School, 2025Estimating streamflow in basins with limited discharge data remains a key challenge in water resources planning. This study evaluates three practical approaches for streamflow extrapolation: lumped conceptual models (TUW, GR4J), classical regression methods, and machine learning algorithms (Random Forest, MARS). Two basins were selected: the data-scarce Kürtün Basin in Türkiye, and the Murr Basin in Germany, a sub-basin of the well-instrumented Neckar system. All models were calibrated using ERA5-Land reanalysis data and observed discharge records from 2016 to 2022, then validated for 2011–2014. Simulations were performed daily, but evaluation was based on monthly aggregated flows in line with DSİ's planning practice. Among all methods, Random Forest achieved the best results, particularly when using discharge data from two auxiliary stations. Polynomial regression (second-degree) also showed strong performance and is well-suited to rapid planning scenarios due to its simplicity and low data requirements. TUW performed reasonably well in monthly simulations but showed limited daily accuracy in Kürtün, likely due to data limitations and parameter transferability. GR4J showed lower overall performance. The findings emphasize the need for context-aware model selection: machine learning offers high accuracy when multi-source inputs exist, regression methods are useful for flexibility, and conceptual models remain valuable for representing long-term hydrological behavior. A three-tiered selection strategy is proposed to guide practical implementation. The results contribute to the development of robust modeling strategies for planning institutions like Türkiye's State Hydraulic Works (DSİ), particularly in basins where discharge observations are limited or newly established.M.Sc
Earthquake risk analysis of water transmission lines in İstanbul
No full textTez (Yüksek Lisans)-- İstanbul Teknik Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2025İstanbul, tarihsel, demografik ve jeolojik özellikleri açısından Türkiye'nin ve dünyanın en riskli metropollerinden biridir. Kuzey Anadolu Fay Hattı'nın kuzey segmentine yakın konumu, yüksek nüfus yoğunluğu ve karmaşık kentsel dokusu ile İstanbul, büyük bir deprem karşısında ciddi hasar görme potansiyeline sahiptir. Bu potansiyel zarar yalnızca yapı stoğu ile sınırlı kalmayıp, kritik altyapı sistemlerini de doğrudan tehdit etmektedir. Bu kapsamda, çalışmanın ana odağını oluşturan içmesuyu isale hatları, kentsel yaşamın sürekliliği açısından vazgeçilmez önemde altyapı unsurlarıdır. Bu hatların bir deprem durumunda maruz kalabileceği fiziksel hasarlar, su temininde kesintilere, yangınlara müdahale kapasitesinde düşüşe ve genel halk sağlığının olumsuz etkilenmesine neden olabilecektir. Bu bağlamda bu çalışmada, İstanbul'daki içmesuyu isale hatlarının deprem riski karşısındaki kırılganlığı analiz edilerek, mevcut durumun değerlendirilmesi ve riskli bölgelerin önceliklendirilmesi hedeflenmiştir. Bu kapsamda çalışma, Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) teknolojisi ile HAZTURK yazılımının entegre kullanımıyla gerçekleştirilmiştir. CBS, isale hatlarının konumsal verilerinin analizine ve görselleştirilmesine olanak tanırken; HAZTURK, senaryo bazlı deprem tehlike ve kayıp analizlerini yürütmeyi mümkün kılmıştır. CBS teknolojisi, isale hatlarının konumsal verilerinin işlenmesine, analiz edilmesine ve görselleştirilmesine olanak tanırken; HAZTURK yazılımı ise farklı senaryolara dayalı deprem tehlike ve kayıp analizlerinin gerçekleştirilmesini mümkün kılmıştır. Özellikle, Türkiye'nin deprem parametrelerine uyarlanmış olan HAZTURK modeli, yerel özelliklerin değerlendirilmesine imkan sağlayarak daha güvenilir sonuçların elde edilmesini sağlamaktadır. Yöntemsel olarak ilk aşamada, İstanbul il sınırları içerisindeki içmesuyu isale hatları CBS ortamına aktarılmış, hatlara ait uzunluk, çap, malzeme türü gibi öznitelik bilgileri düzenlenmiştir. Daha sonra, Marmara bölgesinde tarihsel olarak kaydedilmiş depremler ve yapılan bilimsel çalışmalar temel alınarak en olası senaryo belirlenmiş ve yazılıma tanımlanmıştır. Bu senaryo altında sismik tehlike analizleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen tehlike haritaları üzerinden HAZTURK kullanılarak boru hatlarının kırılganlığı değerlendirilmiş ve risk analizleri yapılmıştır. Bu analizlerde kullanılan ana bileşenler; zemin yapısı, topoğrafik özellikler, yapı malzemesi, boru hattının geometrik özellikleri ve bölgenin deprem tehlike seviyesi olmuştur. Analiz sonuçları, İstanbul'un özellikle sıvılaşma riski yüksek zeminlere sahip bölgelerinde ve fay zonlarına yakın alanlarında bulunan isale hatlarının diğerlerine kıyasla daha yüksek kırılganlık taşıdığını ortaya koymuştur. Zayıf zemin özellikleri, eski tip dökme demir boruların kullanımı ve yüzey dalgalarının yoğun hissedildiği alanlarda, potansiyel hasar düzeyinin önemli oranda arttığı tespit edilmiştir. Özellikle Avrupa yakasında yer alan bazı büyük çaplı isale hatlarının geçmiş depremlerde meydana gelen hasarlara benzer şekilde yüksek risk taşıdığı değerlendirilmiştir. Söz konusu risk, özellikle zayıf zemin yapısına sahip eğimli bölgelerde daha da artmaktadır. Ayrıca boru çapı ve malzeme türü de kırılganlık üzerinde belirleyici rol oynamaktadır. Çalışmada ayrıca gömülü boru hatlarının deprem sonrası karşılaşabileceği tipik hasar türleri detaylandırılmıştır. Eksenel gerilme ve eğilme deformasyonları, toprak kayması ve sıvılaşma kaynaklı yer değiştirmeler, bağlantı noktalarında kırılmalar ve yüzeye çıkmalar gibi hasar türleri örnek saha olaylarıyla açıklanmıştır. Northridge, Loma Prietta, Kobe ve Kocaeli depremleri gibi önemli olaylarda gözlemlenen altyapı hasarları, İstanbul için öngörülen risklerin somut örnekleri olarak değerlendirilmiştir. Bu olaylar, özellikle boru hatlarının geçtiği zayıf zeminlerde ve eğimli bölgelerde hasar oranının belirgin şekilde arttığını göstermektedir. Çalışmanın ileri aşamalarında, sıvılaşma olgusu da analiz sürecine entegre edilmiş ve bu zemin kaynaklı etki altında isale hatlarının risk profili yeniden değerlendirilmiştir. Gevşek yapılı, suya doygun ve alüvyal zeminlerin bulunduğu bölgelerde sıvılaşma etkisiyle kırılganlık düzeylerinde anlamlı artışlar gözlenmiş; bu durum zemin davranışının deprem hasarları üzerinde ne denli belirleyici olduğunu ortaya koymuştur. Bu yönüyle çalışma, mekânsal ve jeoteknik bileşenleri bütüncül bir yaklaşımla değerlendirerek, risk analizinin yalnızca sismik değil, zemin kaynaklı tehlikeleri de içerecek şekilde genişlemesine katkı sunmuştur. Bu tez, literatürde altyapı sistemlerinin sismik risk analizine dair sınırlı sayıdaki çalışmalardan biri olup, bu alandaki bilgi açığına katkıda bulunmayı hedeflemektedir. Çoğu deprem çalışması yapı stoğu üzerine yoğunlaşmışken, bu çalışmada gömülü boru hatlarının riskleri mekânsal tabanlı analizlerle ortaya konmuştur. Özellikle CBS destekli modelleme yaklaşımı, karar vericilere yönelik güçlü ve somut çıktılar sunmakta; afet öncesi risk azaltma politikalarının belirlenmesinde bilimsel bir altyapı sağlamaktadır. Çalışmanın ortaya koyduğu bulgular, hem İstanbul Büyükşehir Belediyesi hem de İSKİ gibi uygulayıcı kurumların altyapı planlamasında göz önünde bulundurması gereken kritik veriler sunmaktadır. Çalışma kapsamında oluşturulan senaryo temelli deprem tehlike haritaları ve bu haritalar üzerinden yürütülen kırılganlık analizleri sonucunda, İstanbul'daki isale hatlarının risk düzeyi mekânsal olarak haritalandırılmıştır. Özellikle Marmara kıyılarına yakın, zayıf zemin yapısına sahip bölgelerde boru hatlarının daha yüksek kırılganlık taşıdığı tespit edilmiştir. Sıvılaşma etkisinin de dahil edildiği ileri analizlerde, gevşek ve suya doygun zeminlerin bulunduğu alanlarda risk seviyelerinde belirgin artış gözlemlenmiş, zemin kaynaklı etkilerin deprem hasarı üzerinde önemli rol oynadığı ortaya konmuştur. Beylikdüzü ilçesinde yapılan örneklem analiz, bu kırılganlık artışını açıkça ortaya koymuş ve sahadaki kurumsal güçlendirme uygulamaları ile uyumlu sonuçlar vermiştir. Elde edilen harita çıktıları, afet öncesi planlamada öncelikli müdahale bölgelerinin belirlenmesine katkı sağlamaktadır. Ayrıca bu çalışma, gelecekte benzer riskleri taşıyan diğer metropollerde de uygulanabilir yöntemsel bir çerçeve sunmaktadır. CBS ve HAZTURK yazılımının entegre kullanımı, hem ulusal hem de uluslararası düzeyde mekânsal afet analizlerinin etkin biçimde gerçekleştirilmesi için örnek teşkil etmektedir. Sonuç olarak, bu tez çalışması İstanbul gibi büyük ve karmaşık bir metropolde, içmesuyu altyapı sistemlerinin deprem riski açısından ne denli kırılgan olduğunu ortaya koyarak, hem bilimsel literatüre hem de uygulamalı afet yönetimi politikalarına katkı sağlamaktadır. Elde edilen bulgular, hem mevcut altyapının rehabilitasyon planlaması hem de yeni altyapı yatırımlarında deprem riskinin mutlaka göz önünde bulundurulması gerektiğini vurgulamaktadır. Bu yönüyle tez, İstanbul'un afetlere dirençli bir kent olma hedefi doğrultusunda somut öneriler sunmakta ve karar vericiler için mekânsal verilere dayanan güvenilir bir yol haritası oluşturmaktadır.Yüksek Lisan
Integrating value-oriented decision-making with resilience: a qualitative model and benchmarking framework for the construction sector
No full textTez (Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2025Bu çalışma, inşaat sektöründe faaliyet gösteren genel müteahhitlik firmalarının organizasyonel dayanıklılık düzeylerini değerlendirmeyi ve karar alma süreçlerine değer temelli bir yaklaşım entegre eden niteliksel bir model ile kıyaslama çerçevesi geliştirmeyi amaçlamaktadır. Mevcut organizasyonel dayanıklılık modelleri büyük ölçüde teknik, yapısal ve süreçsel unsurlara odaklanmakta; ancak bu modeller çoğu durumda adalet, şeffaflık ve hesap verebilirlik gibi normatif değerleri karar alma süreçlerine sistematik biçimde dahil etmemektedir. Oysa çok paydaşlı yapısı, yüksek belirsizlik düzeyi ve karmaşık proje ortamlarıyla tanımlanan inşaat sektöründe sürdürülebilir dayanıklılık, yalnızca operasyonel hazırlık kapasitesiyle değil; aynı zamanda değerlere dayalı, kapsayıcı ve bütüncül karar mekanizmalarının varlığıyla sağlanabilir. Araştırma, iki aşamalı ardışık bir nitel yöntem tasarımı ile gerçekleştirilmiştir. İlk aşamada, literatürde yer alan dayanıklılık modelleri sektörün özgün zorlukları ve uygulama gerçeklikleri ışığında analiz edilmiş, böylece bağlamsal bir durum değerlendirmesi yapılmış ve özellikle normatif temeller açısından belirgin bir kuramsal boşluk tespit edilmiştir. İkinci aşamada ise, genel müteahhitlik firmalarının üst düzey yöneticileriyle çok turlu yarı yapılandırılmış görüşmeler yürütülmüş ve elde edilen veriler, Temellendirilmiş Teori (Grounded Theory) yöntemi aracılığıyla analiz edilmiştir. Bu yöntem, sahadan türetilen veriler doğrultusunda kavramsal kategorilerin yapılandırılmasına imkân sağlamıştır. Analizler, organizasyonel kırılganlıkların büyük ölçüde etik dışı kararlar, yetersiz paydaş etkileşimi ve proaktif risk yönetimi eksikliği ile ilişkili olduğunu ortaya koymuştur. Buna karşılık, uyarlanabilir öğrenme kapasitesi, şeffaf liderlik anlayışı ve iç kaynakların etkin kullanımı gibi özelliklere sahip kuruluşların kriz dönemlerinde daha güçlü dayanıklılık performansı sergilediği gözlemlenmiştir. "Etik liderlik" "dürüstlük", adalet ve "katılımcı yönetişim" kavramları, yüksek performanslı organizasyonel dayanıklılığın temel belirleyicileri olarak öne çıkmaktadır. Bu bağlamda, çalışma; organizasyonel dayanıklılığın üç temel bileşeni olan liderlik ve kültür, değişime hazırlık, ağlar ve ilişkiler başlıklarına, değer temelli karar alma ilkelerini entegre eden revize edilmiş bir kıyaslama modeli önermektedir. Geliştirilen bu etik odaklı çerçeve, mevcut teorik modellerdeki normatif eksiklikleri tamamlamayı hedeflemekte ve inşaat firmalarına hem değerlendirme hem de gelişim aracı olarak işlev görecek uyarlanabilir bir yapı sunmaktadır. Tez, yalnızca teorik alana katkı sağlamakla kalmamakta; aynı zamanda organizasyonel dayanıklılığı, sadece krizlere verilen tepkilerle sınırlamayan, uzun vadeli değer uyumuna dayanan sistematik bir karar kapasitesi olarak yeniden tanımlamaktadır. Model, etik temelli stratejik öngörü yoluyla kurumsal öğrenmeyi desteklemekte ve sürdürülebilir karar yapılarıyla krizlere hazırlık ve uyum kapasitesini artırmayı amaçlamaktadır. Sonuç olarak, bu çalışma, organizasyonel dayanıklılık literatürüne değer odaklı, bağlamsal duyarlılığı yüksek ve uygulamaya dönük özgün bir katkı sunmaktadır. Geliştirilen model, dayanıklılık oluşturmayı etik temelli karar yapıları üzerinden kurgulayan bir yaklaşımı teşvik etmekte ve bu çerçevede farklı sektör ve kültürel bağlamlarda test edilerek genişletilmesi, gelecekteki araştırmalar için öncelikli bir yön olarak önerilmektedir.Doktor