Binek araç jantlarının yorulma ömrü test süresinin optimizasyonu
Optimization of the fatigue life test duration of passenger car rims
Yazar: HÜSEYİN EMRE KARAKAŞ
Danışman: PROF. DR. EVREN MELTEM TOYGAR
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Binek araç jantları, araçlarda yarattığı görsel etkinin yanı sıra statik ve dinamik yükler altında değişken zorlanmalara maruz kaldığından, tasarım aşamasında güvenlik faktörünün de göz önünde bulundurulması gereken en kritik komponentlerden biridir. Günümüzde, binek araç jantları olarak özellikle yüksek darbe dirençleri, düşük ağırlıkları ve yüksek mukavemetleri gibi avantajlarından dolayı alüminyum alaşımlı jantlar kullanılmaktadır. Jantlardan proses sürecinde, ortaya çıkarılan tasarımın doğrulanması için otomotiv ve jant üreticileri tarafından standart hale getirilmiş çeşitli mekanik performans testlerini geçmesi beklenmektedir. Jantların en geleneksel ve en fazla zaman alan performans testlerinden birisi olan dinamik yorulma ve ömür testi yılda yaklaşık olarak 1500 kez yapılmaktadır. Bu çalışma kapsamında jantın ömür tur sayısının azalmaması ve üzerinde oluşan hasar miktarının artmaması şartı ile sonlu elemanlar analiz programından alınacak çıktılardan da faydalanılarak dinamik yorulma ve ömür testinin çevrim süresinin iyileştirilmesi hedeflenmektedir.
Temeli deneysel ve sayısal yöntemlerle jantın komponent S-N eğrisinin elde edilmesine dayanan bu çalışmada çevrim süresinin iyileştirilebilmesi için iki yöntem üzerinde durulmuştur. Bu yöntemler, test makinesinin devir sayısının arttırılması ve janta uygulanan eğilme momentinin kontrollü bir şekilde arttırılarak ömür testinin daha kısa sürede tamamlanmasıdır. Test makinesinin devir sayısındaki artışın jantın yorulma ömrü üzerine etkileri deneysel olarak incelenerek testin çevrim süresi iyileştirilmiştir. Aynı zamanda jantın komponent S-N eğrisi kullanılarak eğilme momenti kontrollü bir şekilde arttırılmıştır. Moment artışı sayesinde jant, müşterinin kriter olarak belirlemiş olduğu minimum çevrim sayısında hasara uğratılarak ömür testinin çok daha kısa sürede tamamlanması sağlanmıştır.

Abstract:
Passenger car rims are one of the most critical components that its safety factor also must be taken into consideration in the design stage as they are subjected to varying stresses under static and dynamic loads as well as the visual impact it creates. In today's world, aluminum alloy wheels are especially used as passenger car rims due to their advantages such as high impact resistance, low weight and high strength. Wheels are expected to pass a variety of mechanical performance tests standardized by automotive and wheel manufacturers to verify the design in the process. One of the most traditional and most timeconsuming performance tests of the wheels, the dynamic fatigue and life test is performed approximately 1500 times in a year. Within the scope of this study, it is aimed to improve the cycle time of the dynamic fatigue and life test by making use of the outputs to be taken from the finite element analysis program conditioned that the number of life cycles of the rim does not decrease and the amount of damage occurring on it does not increase.
In this study, which is based on obtaining component S-N curve of the rim with experimental and numerical methods, two methods have been emphasized in order to improve cycle time. These methods include increasing the speed of the test machine and increasing the bending moment applied to the rim in a controlled manner and completing the life test in a shorter time. The effects of the increase in the speed of the test machine on the fatigue life of the rim were examined experimentally and the cycle time of the test was improved. At the same time, the bending moment was increased in a controlled manner by using component S-N curve of the rim. Due to the increase in torque, the rim has been damaged in the minimum number of cycles that the customer has set as a criterion and the fatigue life test is completed in a much shorter time.