Tekerlekli askeri araç bileşenlerinin titreşim kaynaklı yorulma analizleri
Vibration fatigue analysis of military wheeled vehicle components
Yazar: MEHMET SEFA GÜMÜŞ
Danışman: PROF. DR. METE KALYONCU
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, askeri tekerlekli araçlar üzerine bağlanan bileşenlerin titreşim kaynaklı yorulma analizleri yapılmıştır. Deneysel doğrulama uygulaması olarak askeri araç üzerine bağlanan bir elektrik panosu askı aparatı kullanılmıştır. Elektrik panosu askı aparatı üzerinde zaman ve frekans uzayında titreşim kaynaklı yorulma analizleri gerçekleştirilmiş ve yapılan yorulma test sonuçlarıyla karşılaştırılarak önerilen yöntemlerin deneysel doğrulama yapılmıştır. Elektrik panosunun bağlanacağı araç üzerinde meydana gelecek titreşimleri tanımlamak için ABD Savunma Bakanlığı tarafından hazırlanmış MIL-STD-810G Test Standardı kullanılmıştır. Elektrik panosu askı aparatının üç boyutlu bir katı modeli oluşturularak sonlu elemanlar yöntemiyle modal analiz ve belirtilen yüklemeler altında rastgele titreşim analizleri gerçekleştirilmiştir. Frekans uzayında Narrow-Band, Wirsching-Light, Ortiz-Chen, Tunna, alfa_0.75, Tovo-Benasciutti ve Dirlik yöntemlerine göre yorulma ömürleri hesaplanmıştır. Zaman uzayında ise olası hasar noktaları üzerinden alınan tepki güç spektral yoğunluklarına göre gerilme-zaman geçmişi sentezlenmiştir. Sentezlenen zaman geçmişlerinin tepki güç spektral yoğunluklarına uygunlukları kontrol edildikten sonra Rainflow Algoritması'na göre çevrimler sayılmıştır. Sayılan çevrimlerin meydana getirdiği hasarlar Palmgren-Miner hasar birikimi teorisine göre toplanarak askı aparatının araç üzerinde farklı eksenlerdeki ömürleri elde edilmiştir. Askı aparatının bağlanacağı araç üzerindeki minimum ömür, boyuna eksende gözlemlenmiştir. Bu yönde tanımlanan yüklemeler altında elektrik panosu askı aparatının ömrü deneysel olarak titreşim testleriyle elde edilmiştir. Deneysel olarak gözlemlenen ve elde edilen yorulma ömrü, zaman uzayında ve frekans uzayında önerilen yöntemler kullanılarak hesaplanan yorulma ömürleriyle karşılaştırılmış ve sonuçlar tablolar halinde sunulmuştur.

Abstract:
In this study, vibration fatigue analyses are carried out according to military standards on the components mounted on military wheeled vehicles. As an experimental verification, an electrical box bracket attached to a military vehicle is used. Vibration fatigue analyses are carried out both in the time-domain and the frequency-domain. Proposed methods are compared with the results of the vibration fatigue test. MIL-STD-810G Test Standard prepared by the US Department of Defense is used to define the vibration levels. The electrical box bracket is simulated by Finite Element Method. Modal and random vibration analyses are carried out under the specified loads on the 3-D model of electrical box bracket. In the frequency domain, the fatigue life is calculated according to Narrow-Band, Wirsching-Light, Ortiz-Chen, Tunna, Alpha_0.75 , Tovo-Benasciutti and Dirlik methods. In the time domain, the stress-time histories are synthesized according to the response power spectral densities obtained on the possible fracture points. After checking the conformity of the synthesized time histories to the reference response power spectral densities, the cycles are counted according to the rainflow algorithm. In the time-domain, the fatigue life of the electrical box bracket is calculated by accumulating the damage of rainflow cycles according to Palmgren-Miner cumulative damage rule. Maximum damage on the bracket is observed on the longitudinal axis on the vehicle. The experimental fatigue life of the electrical box bracket is observed in the vibration tests under the loads defined in this direction. The fatigue life predicted by different methods in the frequency-domain and the time-domain are compared with the experimentally observed fatigue life.