Asansör kabin çerçevelerinin sonlu elemanlar yöntemi ile modellenmesi ve gerilme analizi
Finite element modeling of elevator carframes and stress analysis
Yazar: YUSUF AYTAÇ ONUR
Danışman: DOÇ.DR. ERDEM IRMAK
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
ASANSÖR KABİN ÇERÇEVELERİNİN SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİ İLE MODELLENMESİ VE GERİLME ANALİZİ ÖZET Bu çalışmada asansörlerin normal çalışma koşullarında, kabin içerisine giren yüklerin kabin çerçevesi üzerinde oluşturduğu gerilme ve yer değiştirmeler hem analitik yöntemlerle hem de sonlu elemanlar yöntemiyle incelenmiştir. Analitik hesaplarda kullanılan birinci ve ikinci metot, günümüz asansör tesisinin emniyet hesaplarında kullanılan basitleştirilmiş metot (birinci yaklaşım) ve basitleştirilmiş hesaba göre daha ayrıntılı ve gerçeğe daha yakın olan çerçeve köşelerinde oluşan iç momentlerinde dahil edildiği hesaplamaları kapsamaktadır. Bu çalışmada bilgisayar teknolojisinin gelişmesiyle mühendislik problemlerinin çözümünde sıkça kullanılan, sayısal bir yöntem olan sonlu elemanlar yöntemi kullanılmıştır. Sonlu elemanlar yönteminde çözüm bölgesi sonlu sayıda elemana bölünerek bu elemanların fiziksel davranışı şekil fonksiyonu ile tanımlanır ve tek bir eleman için denklem sistemi kurularak, tüm çözüm bölgesinde sistem denklemleri birleştirilir. Yükleme ve sınır şartlarının da hesaba katılmasından sonra eleman bazında gerilme ve yer değiştirmeler hesaplanır. Bu çalışmada asansör kabin çerçeve elemanlarının katı modelleme işlemi bilgisayar ortamında SolidWorks ile yapılmış olup farklı eleman boyutuna sahip sonlu elemanlar kullanılarak ANSYS Workbench' de gerilme analizi yapılmıştır. Bu çalışmada üç farklı yöntemle üst askı kirişi, alt kiriş ve yan kirişlerin mukavemet hesaplan yapılmıştır. Böylece karşılaştırılabilir sonuçlara ulaşılmıştır. Her bir kiriş için ayrı olarak; birinci yaklaşım, ikinci yaklaşım ve 7mm, 10mm ve 15mm'lik eleman boyutları ile sonlu elemanlar analizi yapılmıştır. Bu sonuçlar karşılaştırıldığında sonlu elemanlar yöntemiyle daha hassas sonuçlara ulaşıldığım, kiriş üzerindeki gerilme ve yer değiştirme dağılımının çok net bir şekilde ortaya çıktığı ve kiriş üzerinde oluşan maksimum gerilme ve yer değiştirme bölgesinin çok küçük olduğu görülmüştür. xıı

Abstract:
FINITE ELEMENT MODELING OF ELEVATOR CARFRAMES AND STRESS ANALYSIS SUMMARY In this project, stress and displacements which occur on the carframe because of loads entered to cabin have been investigated by not only analytical method but also finite element method in normal running conditions. The first and second method used by analytical calculations consist of simplified method used by safety calculations of current elevator systems and calculations that are real and detailed more than simplified method and involve inner moments occured at the corner of frame. In this study, finite element method was used. Finite element method is a numerical method and used widely to solve engineering problems with development of computer technologies. In finite element method, solution area is divided into finite elements and these physical behaviours are described with shape functions. An equation system is set up for only one element and then system equations in all the solution area are connected. Stress and displacements based on element are calculated after applying load and boundary conditions. In this study, solid model of elevator carframe parts was formed at SolidWorks, stres analysis was done in ANSYSWorkbench by using different finite element sizes. In this study, strength calculation of crosshead beam, safety plank and stiles have been done by using three different approaches. Thus, comparative results have been reached. For each beam, analysis had been done by using first approach, second approach and finite element approach with 7 mm, 10 mm and 15 mm element sizes. When results are compared, more accurate results have been found with finite element analysis, distribution of stress and displacements on beam have been determined clearly and area of maximum stress and displacement on beam have been found so small. xm