Farklı tiplerdeki alüminyum esaslı metal kompozit malzemelerin burkulma ve yorulma davranışlarının incelenmesi
Investigation of buckling and fatigue behavior of various aluminium based metal composite materials
Yazar: ÇAĞRI ORUÇ
Danışman: DOÇ. DR. OKAN ÖZDEMİR
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekanik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Salıncak kolları, tekerlekler ile şasi arasında bağlantıyı sağlayan ve kuvvet ve hareketi bir bağlantı elemanından diğerine aktarmaya yarayan bir organdır. Genellikle alüminyum ya da çelik malzemeden üretilirler. İdeal bir salıncak kolu sadece bası ve çeki kuvvetlerini karşılamalı ve belirli bir katılığa sahip olmalıdır. Ancak ana sanayi tarafından belirlenen araç paketlerinde kısıtlı bir alan söz konusu olduğunda, salıncak kolu tasarımı düz bir geometriye sahip olmayabilmektedir. Bu durumda salıncak kolları eğilme gerilmesine maruz kaldığından dolayı, bu gerilmeye mekanik olarak karşı koyabilmek için daha kalın bir kesit alanına ihtiyaç duyulmaktadır. Kısıtlı alan ve ana sanayinin ağırlık hedefleri (elektrikli araç vb.) göz önüne alındığında ise daha kalın kesitli bir parça tasarlanması uygulanabilir olmadığı görülmektedir.

Salıncak kolları, ömürleri boyunca statik ve dinamik yüklere maruz kalmaktadır. Bu yüklemeler, belirli bir çevrim sayısında (yorulma) veya ani hasarlar (burkulma) meydana getirmektedir ve aracın sürüş güvenliği açısından ciddi bir tehlike oluşturmaktadır. Gün geçtikçe salıncak kollarının maruz kaldığı bu yüklerin artması, yine ana sanayi tarafından beklenen ağırlık azaltma hedefleri ile bağdaşmamaktadır.

 Bu çalışmada, partikül silisyum takviyeli alüminyum esaslı metal kompozit malzemeli, sprey döküm yöntemi ile üretilmiş salıncak kollarının yorulma ve burkulma davranışları incelenip standart alüminyum alaşımlı salıncak kollarının performansları ile karşılaştırılmıştır. Partikül olarak silisyum takviyesinin malzemenin elastisite modülünde %7 artış sağladığı görülmüştür. Bu iyileşmenin yorulma ve burkulma davranışları üzerindeki etkileri incelenmiştir.

Abstract:
Control Arms are the components which connect chassis to wheel and transmit the loads and movement from one component to the other. They are generally made of aluminium or steel. An ideal control arm should carry only compression and tension loads and have a certain stiffness. However, in some cases control arms can have bended geometries when there is limited space in the vehicle package which is defined by auto makers. In such cases, control arms need thicker sections and high stiffness in order to mechanically resist as they are subjected to bending stresses. When limited space availability and auto makers' low-weight targets are considered, it is visible that designing thicker components is not always feasible. 

Control arms are subjected to static and dynamic loads during their lifetime. These loads can deform the control arms at a certain load cycle (fatigue) or deform them suddenly (buckling) which poses a serious threat to driving safety. Recent increases in loads in which control arms are subjected, are not complying with the low-weight design targets expected by auto makers. 

In this study, buckling behaviour of control arms which have been produced with Si particle reinforced aluminium based metal composite material have been investigated and compared with the performance of control arms that are produced with standard aluminium alloy. It was observed that Si particle reinforcement increased the modulus of elasticity of the material by 7%. Effects of increased modulus of elasticity on buckling behaviour have also been investigated.