Otobüslerde kullanılan arka çeki kancası taşıyıcı yapısının optimum tasarımı
Optimum design of the towing device in buses
Yazar: TUĞRUL BÖLÜKBAŞ
Danışman: DOÇ. DR. HASAN KURTARAN
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Optimizasyon = Optimization ; Topoloji tasarımı = Topological design ; Yorulma analizi = Fatigue analysis

Özet:
Çeki kancası taşıyıcı yapısı oldukça değişken, tekrarlı ve büyük yüklere maruz kalmaktadır. Bu parçanın 2 milyon gerilim çevrim sayısını herhangi bir hasar ortaya çıkmadan sağlayabilmesi için, parçanın tasarım aşamasındayken detaylı analizleri sonucu ana tasarıma karar verilmesi gereklidir. Eksik ya da yetersiz tasarlanan parçalar, otomotiv firmaları için ileride çok büyük zararlara sebebiyet verebilmektedir. Parçalarda zamanla ortaya çıkan hasar problemlerinin büyük bir çoğunluğu yorulma kaynaklıdır. Firmalar yorulma kaynaklı problemlerini ileri sonlu elemanlar analizi paket programları ile incelemektedir. Yapıların optimum tasarımında amaç, yeterince emniyetli yapıyı ekonomik bir yolla tasarlamaktır.Bu çalışmada Temsa SAFIR otobüsün ömür testi esnasında çeki kancasının bağlandığı bölgede karşılaşılan yorulma kırılması problemi incelenmiş ve çözümü için yeni model geliştirilmiştir. Kırılma problemi sadece dayanıklılık testlerinde ortaya çıkmış, müşteri araçlarında ya da servislerde şu ana kadar bu problem ile karşılaşılmamıştır. Önce mevcut modelin sonlu elemanlar analizi gerçekleştirildi sonra yapı üzerindeki gerilme yığılmaları belirlendi. Parçanın döküm yoluyla üretileceğine karar verildikten sonra topoloji optimizasyonu bu üretime uygun kısıt çerçevesinde gerçekleştirilmiştir. Buna ek olarak yorulma kısıtı programa tanıtılmış ve standartlara uygun yeni model ortaya çıkarılmıştır. Üretilmesi düşünülen model için yorulma analizi gerçekleştirilmiş, mevcut yapıya göre ağırlık ve gerilme avantajı bulunmuştur. Bu çalışmada taşıt parçalarında karşılaşılan yorulma hasarlarının tespiti ve çözümü noktasında mantıklı bir yaklaşım geliştirilmesi hedeflenmiştir.

Abstract:
Towing device exposed to fairly variable, repeated and major loads. In order to provide two million numbers of stress cycles without being failure, the master design must be decided after some detailed analysis. Incomplete or insufficient designed parts can cause serious problems for automotive companies in the future. The failures occurred in the parts are mainly due to metal fatigue. Automotive companies are investigating their fatigue problems with the packet programs of advanced finite element methods. The aim of the optimum design of structures is to design the structure which is safe enough in an economic way.In this study, a fatigue crack problem, which occurred during the durability tests which belongs to TEMSA SAFIR bus, is investigated and the solution was developed for the new model. This problem was only observed on the durability test but it has not been observed on the customer vehicles or services yet. Firstly finite element analysis was performed for the existing model then stress concentrations on the structure were determined. After it was decided that this structure will be produced by casting, topology optimization was realized according to this manufacturing constraint. In addition to this, fatigue constraint recognized to programmer and new model, which is suitable for the standards, have been created. Fatigue analysis has been realized for the model which is considered to produce; mass and stress advantaged have been found according to existing model. In this study, a logical approach was tried to be developed to solve fatigue problems on the vehicles.