Tekerlekli tarım traktörlerinde devrilmeye karşı koruyucu yapıların sonlu elemanlar metodu ile gerilme analizi
Stress analysis of rollover protective structures on agricultural-wheeled tractors by finite element method
Yazar: UMUT DOĞAN
Danışman: DOÇ. DR. EZGİ GÜNAY
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Tekerlekli tarım traktörlerinde kabin tasarımının devrilme sonucunda oluşacak hasarlara karşı koruyucu nitelikte olması için yapılan mühendislik çalışmaları günümüzde önemli bir yer tutmaktadır. Yapılan bu tez çalışmasında devrilme sonucu traktörlerin kabininde oluşacak hasarı tespit etmek için deneysel ve sayısal çalışmalar yapılmıştır. Deneysel çalışmalar için Ekonomik Kalkınma ve İşbirliği Örgütü (OECD) tarafından belirlenmiş olan Code 4 standardı uygulanmıştır. Traktörde devrilme sonucunda oluşacak hasarın tespiti, OECD'nin belirlediği test koşulları dikkate alınarak "üç nokta eğilme testi" ile belirlenmiştir. Bunun için yapılan deneysel çalışmalarda traktörün yan cephesinden alınan S235JR çelik malzemeden oluşturulmuş olan kaynaklı numune "üç nokta eğilme testi"ne tabi tutulmuştur. Deneysel çalışmada yük – yer değişimi (F – Z) eğrisi elde edilerek, elastik ve ayrıca elastik-plastik deformasyonların zamana göre değişimi ve deformasyon değerleri ölçülmüştür. Yapılan deneysel çalışmaların nümerik modellemesi ANSYS sonlu elemanlar kodu ve alt programlarıyla (Workbench, LS-Dyna Explicit Dynamics, LS PrePost, APDL) oluşturularak, analizler yapılmıştır. Analizlerde traktör kabininin ön, yan ve arka üst cephelerinden alınan kiriş elemanlara "üç nokta eğilme testi" sınır şartlarının uygulanması ve elastik-plastik çözümlemeler ile sonuçlar elde edilmiştir. Analizlerde kullanılan kiriş kesitleri 3 mm kalınlığında içi boş dikdörtgen kesitlerdir (50x50 ile 50x90 kare kesitlerin kaynaklı birleşimi, 50x50 kare kesit, 30x40 yamuk kesit, 30x40 eğrilik yarıçaplı yamuk kesit). Yapılan sonlu elemanlar modeli elastik-plastik malzeme için tasarlanmış olup sonuçlar buna göre değerlendirilerek literatürle karşılaştırılmıştır. Yapılan sayısal çalışmaların sonuçlarının deneysel çalışmanın sonuçlarıyla uyuştuğu görülmüştür.

Abstract:
Engineering studies on agricultural-wheeled tractors to ensure that the cab design is protective against damage caused by overturning have an important place today. In this thesis, experimental and numerical studies were carried out to determine the damage caused by overturning that would occur in the cab of the tractors. The Code 4 standard, which was determined by the Organization for Economic Co-operation and Development (OECD), was applied for experimental studies. The determination of the damage caused by overturning in the tractor was determined with "three point bending test" by considering the test conditions determined of the OECD. In the experimental studies conducted for this purpose welded specimen made of S235JR steel material taken from the side of the tractor was subjected to the "three point bending test". In the experimental study, the load - displacement (F - Z) curve was obtained and the change of the elastic and elastic - plastic deformations according to time and deformation values were measured. Numerical modeling of experimental studies was done by using ANSYS finite element code and subprograms (Workbench, LS-Dyna Explicit Dynamics, LS PrePost, APDL). In the analyses, results were obtained by applying boundary conditions of the "three point bending test" to the beam elements taken from the front, side and back of the tractor cab and by elastic-plastic analysis. The beam cross sections used in the analyses are 3 mm thick hollow profiled rectangular sections 50x50 to 50x90 square sections in welded combination, 50x50 square section, 30x40 trapezoidal section, 30x40 curvature radiused trapezoidal section). Finite element model is designed for elastic-plastic material and the results are evaluated accordingly and compared with the literature. The results of the numerical studies were found to correspond with the results of the experimental study.