Lastikli jant için sönümleyici kompozit tasarımı, deneysel ve nümerik analizi
Isolator composite design, experimental and numerical analysis for wheel with tire
Yazar: YASEMİN NUR AYDIN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖZDE SARI ; DR. ÖĞR. ÜYESİ AYTAÇ GÖREN
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Gelişmekte olan otomobil sektöründe jant ve lastik çalışmalarına verilen değer, gün geçtikçe ivmelenerek artmaktadır. Jant ve lastik üzerinde incelenen gürültü ve titreşim konusu ise yıllardır araştırılmakta ve çözüm oluşturabilecek iyileştirme çalışmaları yürütülmektedir. Günümüze kadar farklı mesnet koşullarında, lastikli veya lastiksiz bir şekilde; deneysel, nümerik ve farklı anatilik çözüm yöntemleri ile çalışmalar yürütülmüştür. Bu araştırmalar dahilinde lastiksiz jantın, lastikli jantın ve sıkıştırılmış havanın sahip olduğu mod yapıları, doğal frekansları, sönüm değerleri ve ses şiddetleri farklı yöntemlerle ve sınır koşullarıyla incelenmiştir. İncelenen titreşimler sonucunda onarıcı çözümler oluşturulmaya, gürültüyü iyileştirecek alternatif tasarımlar ortaya konulmaya çalışılmıştır.
Bu tez kapsamında, Solaris 10 elektrikli aracının jantının deneysel ve nümerik olarak farklı sınır koşullarında, lastiksiz ve lastikli olmak üzere modal analizleri sunulmuştur. Öncelikle lastiksiz janta serbest-serbest sınır koşullarında deneysel olarak kuvvet çekiciyle modal testi yapılıp, ANSYS-Modal Analiz paket programındaki elde edilen modal analiz sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Sonrasında Solaris 10 elektrikli aracının gerçek sınır koşulları, jant üzerinde uygulanıp, merkezden bağlı lastiksiz jantın kuvvet çekiciyle modal testi yapılıp, ön yüklemeli ANSYS-Modal Analiz paket programında elde edilen sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Korelasyon sağlandıktan sonra, lastikli jantın serbest-serbest sınır koşullarında kuvvet çekiciyle deneysel olarak titreşim analizi yapılmıştır, deneysel olarak doğal frekans ve mod yapıları ortaya konulmuştıur. Sonraki adımda lastikli ve merkezden bağlı sınır koşullarında jantın boşluk rezonansı deneysel olarak saptanıp, sonrasında ANSYS- Modal Akustik paket programında elde edilen sonuçlar ile karşılaştırılmıştır ve boşluk rezonansının doğal frekanslarının korelasyonu sağlanmıştır. Boşluk rezonansını sönümlemesi için jantın rim yüzeyine uygun, sandviç yapıda farklı delik boyutlarında kompozit tasarımları yapılmıştır. Yapılan tasarımlar ANSYS-Harmonik Akustik paket programında analiz edilmiş ve her bir tasarım için iletim kaybı değeri ortaya konulmuştur. Yapılan tasarımlarda farklı delik boyutlarına bağlı olarak elde edilen iletim kaybı oranları karşılaştırılmıştır ve sonuçlar içerisinde en iyi iletim katsayısına sahip olan 1 mm'lik 4 adet delik tasarımı seçilmiştir. Sonrasında seçilen en iyi iletim katsayısına sahip delikli sandviç kompozitin üretimi yapılmıştır. Sandviç kompozit yerleştirilmeden önce lastikli jant sarsıcı (shaker) ile zorlanıp önce mikrofon yardımıyla ses düzeyi ölçümü alınıp sonrasında ivmemetre ile jant ve lastik üzerinden ölçümler alınmıştır. Sandviç kompozit üretilip üzerine 1 mm'lik 4 adet delikler sıralı halde açıldıktan sonra jant üzerine DP420 ile yapıştırılmıştır. Delikli sandviç kompozit yapıştırıldıktan sonra kompozitli jantın deneysel olarak aynı yöntem ile ses düzeyi ve ivme ölçümleri alınmıştır. Sonuç olarak sandviç kompozit tasarımı sayesinde boşluk rezonansının oluşturduğu ivme ve gürültünün azaldığı ortaya konulmuştur.

Abstract:
The importance of wheel works in the developing automobile sector is rapidly increasing. The issue of noise and vibration, which has been examined on wheels, has been researched for years, and improvement studies that can provide solutions are carried out. Until today, in different boundary conditions, with or without tire studies were carried out with experimental, numerical and different analytical solution methods. Within these researches, each of the vibrations created by the wheels with/without tires, and the compressed air were investigated with different methods and boundary conditions. As a result of the vibrations examined, it has been tried to create solutions to improve alternative designs that will absorb the vibration and noise.
In this thesis, experimental and numerical vibration and modal analyzes of the electric vehicle rim of the Solaris 10 electric vehicle in different boundary conditions, with and without tires, are presented. First of all, the modal test of the tireless rim was carried out experimentally with a force hammer in free-free boundary conditions and compared with the modal analysis results obtained in the ANSYS-Modal Analysis package program. Afterwards, the real boundary conditions of the Solaris 10 electric vehicle were applied on the rim, and the modal test of the centrally connected tireless rim was performed with a force hammer and compared with the results obtained in the pre-loaded ANSYS-Modal Analysis package program. After providing the correlation, in the next step, vibration analysis of the tire rim in free-free boundary conditions was carried out experimentally with a force hammer, and natural frequency and mode structures were experimentally obtained. In the next step, the cavity resonance was determined experimentally with tire and centrally connected boundary conditions, then compared with the results obtained in the ANSYS- Modal Acustics package program. The correlation of the natural frequencies of the cavity resonance was provided. In order to isolate the cavity resonance, sandwich composite designs with different hole sizes, suitable for the rim surface of the rim, were made. The designs were analyzed in the ANSYS-Harmonic Acoustic package program, and the transmission loss value was determined for each design. In the designs, the transmission loss rates obtained depending on the different hole sizes were compared and among the results, 4 hole designs of 1 mm with the best transmission coefficient were selected. Afterwards, the selected perforated sandwich composite with the best transmission coefficient was produced. Before glue the sandwich composite, the tire rim was forced with a shaker, and the sound intensity was measured with a microphone, and then the measurements were taken on the rim and tire with an accelerometer. After the sandwich composite was produced, 4 holes of 1 mm diameter were drilled on it, and it was adhered to the rim with DP420. After the perforated sandwich composite was adhered, the sound intensity and acceleration measurements of the composite rim were taken with the same method experimentally. As a result, it has been shown that the acceleration and noise caused by the cavity resonance are reduced thanks to the sandwich composite design.