Katkılı kompozit yaprak yayların mekanik davranışları
Mechanical behaviors of composite leaf springs with additive
Yazar: FURKAN KAVLA
Danışman: PROF. DR. HASAN ÇALLIOĞLU
Pamukkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Cam elyaf kompozitler = Glass fiber composites

Özet:
Günümüz otomotiv sektöründe hayati öneme sahip süspansiyon sistemleri, yol koĢullarından kaynaklanan ani Ģok darbelerini sönümleyen ve konfor sağlayan otomotiv parçalarıdır. Enerji tüketimini azaltmak ve emisyon salınımını düĢürmek için ağırlıktan kazanç otomotiv sektörü için hayati bir öneme sahiptir. Bu nedenle bu çalıĢmada, ağırlıkça farklı katkı oranlarına ve farklı takviye açılarına sahip tabakalı kompozit yaylar değiĢken yükler altında nümerik olarak analiz edilerek uygun iyileĢtirme Ģartları tespit edilmeye çalıĢılmıĢtır. Kitosan, karbon nanotüp ve bunların karıĢımından oluĢan farklı katkı oranlarında, tek yönlü cam elyaf/epoksi kompozit plakalar prepreg yöntemi ile biri katkısız olmak üzere on adet plaka imal edilmiĢtir. Mekanik özelliklerinin tespit edilmesi için su jeti ile plakalardan standart numuneler çıkartılmıĢ ve çekme ve basma testleri icra edilmiĢtir. Her mekanik özelliğin tespiti için beĢ standart numune kullanılmıĢtır.  Farklı katkı oranlarına sahip numunelerin mekanik özellikleri birbirleriyle kıyaslanmıĢtır.   Elde edilen mekanik özellikler, ANSYS ACP PRE&POST analiz programında malzeme özellikleri olarak kullanılmıĢtır.  Kompozit yay kalınlığı 12 mm olup 60 tabakadan oluĢmaktadır. BeĢ farklı tabaka diziliminde modellenen kompozit yaylara 1000 N, 2000 N, 3000 N ve 3750 N kuvvet uygulanarak statik analizleri yapılmıĢtır.  Statik analizlerde kompozit yayların çökmesi, yayda oluĢan normal gerilme ve Ģekil değiĢtirmeler incelenmiĢtir.  Analizler sonucunda katkısız kompozit yaprak yayın katkılı muadillerine göre daha mukavemetli olduğu tespit edilmiĢtir. Fiber yönü ile kompozit yaprak yayın yatay ekseni aynı doğrultuda seçilmiĢ olan Tabaka Düzeni 1 (TD1) [(0°)]60 ile diğer tabaka dizilimleri kıyaslandığında TD1'li kompozit yayın eğilmeye karĢı daha rijit olduğu tespit edilmiĢtir. ACP POST programıyla Tsai-Wu ve Hashin kriterlerine göre hasar analizleri yapılarak en çok deformasyonun yayın uç noktalarında meydana geldiği görülmüĢtür. En büyük hasar miktarı 3750 N kuvvet altındaki [(0°5/90°5/45°10/-45°10)]s tabaka dizilimli TD5 yaprak yayında Tsai-Wu kriterine göre olmuĢtur. Ayrıca kompozit yaprak yaylar, günümüzde kullanılan aynı ebatlı, tek yapraklı çelik muadili ile kıyaslandığında, daha hafif olmaktadır.

Abstract:
Suspension systems are automotive parts which absorb sudden impacts caused by roads and providing comfort have an essential role in the automotive sector. Reducing weight is a fundamental way to decrease energy consumption and emission release. This study establishes improvement conditions by analysing layered composite springs which have different compositions and different support angles under various weights. Ten plates which made with various compositions chitosan and carbon nanotubes, also one-way glass fiber/epoxy composite plates with prepreg method and one neat plates were produced. Standard samples were extracted by water jet and tensile test were applied to identify mechanical properties. Five standard samples were used to identify each mechanical property. Mechanical properties of samples with different compositions were compared. Identified mechanical properties were used as material properties at the ANSYS ACP PRE&POST analysis program. Composite spring thickness were 12 mm and it is composed of 60 layers. Static analysis of composite springs modelled with five different layer order was done by applying 1000 N, 2000 N, 3000 N and 3750 N force. Deflection, stress and shape changes of composite springs were examined at static analyzes. Analyzes show that unalloyed composite leaf spring is more resistant than its counterparts. When Layer Order 1 (TD1) [(0°)] 60 with the same direction for fiber and horizontal axis of composite leaf spring is compared with others, it is seen that composite spring with TD1 is more rigid against bending. Damage analyzes was done with ACP POST program according to Tsai-Wu and Hashin criteria and it is seen that end points of springs were mostly damaged. Most damaged one is the TD5 leaf spring with [(0°5/90°5/45°10/-45°10)]s layer order under 3750 N according to Tsai-Wu standard. In addition to that, composite leaf springs were lighter than mostly used one leaf steel counterparts.