Alüminyum alaşımlı binek araç jantlarının dinamik viraj yorulması davranışının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of dynamic cornering fatigue behavior of aluminum alloy passenger car wheels
Yazar: MERİÇ IŞIK
Danışman: PROF. DR. BİNNUR GÖREN KIRAL
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekanik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Aracın yol ile temasını sağlayan en önemli bileşenlerden biri olan jantlar, statik ve dinamik yükler altında çalışan kritik öneme sahip elemanlardır. Zorlu çalışma koşulları sebebiyle tasarım aşamasında, jantın kullanılacağı araç özelinde, ilgili testin şartname ve standartlarına göre maksimum kuvvetler hesaplanır. Hesaplanan kuvvetlere bağlı olarak jantlar üzerinde çeşitli analizler ve numune üretiminden sonra çeşitli mekanik testler gerçekleştirilmektedir. Dinamik viraj yorulması testi, çift eksen yorulma testi, radyal yorulma testi, 13° derece darbe testi, 90° darbe testi, iç flanş deformasyon testi, ZWARP testi bu testlerden bazılarıdır. Sürüş sırasında jantlar, yol ve araç kaynaklı değişken, bileşik ve periyodik yüklere maruz kalmaktadır. Bu bileşik yükler altında kritik tekrar sayılarına ulaşıldığında jant üzerinde yorulma hasarı görülebilir. 

Bu çalışma kapsamında ISO 3006:2105 dinamik viraj yorulması standardına uygun şekilde jantların virajda yorulma durumları, Taguchi metodu deney tasarımı, tarama deney tasarımı ve faktöriyel deney tasarımı hazırlanarak Ansys Workbench 18.0 paket programı ile incelenmiştir. Deney tasarımı, en az sayıda deney yaparak bir veya birden fazla parametrenin sonuca etkisini görmemizi sağlar. Jantın dinamik yorulma dayanımına etki eden jant büyüklüğü, feder kalınlığı, lastik oturma yüzeyi genişliği benzeri 15 geometrik parametrenin etkisi incelenmiş ve bu çalışmanın sonucu olarak parametreler minimum ağırlık – minimum gerilme olacak şekilde optimize edilmiştir.

Abstract:
The wheels which are one of the most important components of the vehicle's contact with the road, are critical elements that operate under static and dynamic loads. Due to severe working conditions, the maximum forces are calculated for each individual vehicle according to the specifications and standards of the relevant test in the design stage. Depending on the calculated forces various analyzes and mechanical tests are carried out after sample production. Dynamic corner fatigue test, double axis fatigue test, radial fatigue test, 13 ° impact test, 90 ° impact test, inner flange deformation test, ZWARP test are some of these tests. Under road conditions the wheels are exposed to variable, combined and periodic loads originating from the road and vehicle. Fatigue damage on the wheel can be observed when critical repetitions are reached under these combined loads.
  
In this study, the fatigue conditions of wheels were investigated using Taguchi method experiment design, screening experiment design and general factorial experiment design according to ISO 3006:2105 dynamic bending fatigue standard by Ansys Workbench 18.0 package program. Design of experiment allows us to see the effect of one or more parameters on the result by performing the least number of experiments. The effects of 15 geometric parameters such as wheel size, spoke thickness, bead seat width, which affect the dynamic fatigue strength of the wheel was investigated and thee parameter were optimized to be in minimum weight – minimum stress as a result of this study.