Destek federli standart kiriş tipi tırnak yapılarında sonlu elemanlar analizi ile optimum tasarımın bulunması
Getting optimum design for rib supported standard beam type snap fit structures by using finite element analysis method
Yazar: NİLGÜN ANAR
Danışman: YRD. DOÇ. DR. HASAN BASRİ ULAŞ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışmada, günlük hayatımızın neredeyse her alanında kullanmakta olduğumuz plastik ürünlerin birbirleri ile ya da plastik olmayan ürünler ile montaj edilme yöntemleri ve bu yöntemler içinde maliyeti en düşük, üretimi en kolay ve geri dönüşüme en müsait yöntemlerden biri olan tırnaklı geçme metodu incelenmiştir. Tasarım aşamasında tırnak performansına etki eden faktörler incelenmiş, bu parametrelerin montaj kuvveti ve malzemenin mekanik dayanımı ile olan ilişkisi denklemler vasıtasıyla açıklanmıştır. Verilen denklemler standart kiriş tipi tırnak kullanımı durumunda geçerliliğini korumaktadır. Bu çalışmada, en yaygın kullanılan tırnak tiplerinden biri olan feder ilaveli ve açılı tırnak tasarımı için farklı plastik malzemeler ile üretilmeleri durumunda gerekli montaj kuvveti ve esneme ile birlikte tırnakta plastik deformasyon meydana gelip gelmeyeceği incelenmiştir. Bu çalışmada `ANSYS Workbench 12? yapısal analiz modülü kullanılmıştır. Sonlu elemanlar analiz programında modelin ağ yapısı, programın otomatik hassas ayarları kullanılarak oluşturulmuştur. Yapısal analizi yapılacak ürün malzemelerinin seçimi esnasında piyasada en yaygın olarak kullanılan, mekanik dayanımları açısından birbirine benzemeyen malzemeler göz önünde bulundurulmuştur. Böylelikle farklı dayanımlara sahip malzemeler için hangi tırnak tasarımının kullanılması gerektiği daha sağlıklı olarak belirlenebilmiştir. Analiz için kullanılan malzemeler, %10 talk katkılı polipropilen (PP TD10), polikarbonat (PC), PC/ABS alaşımı ve %20 cam elyaf katkılı PBT?dir. Çalışmada gerçekleştirilen analizler, parçaların oda sıcaklığında (23°C) bulunduğu göz önüne alınarak gerçekleştirilmiştir.  Analizi yapılacak tırnak tasarım parametreleri tırnak kalınlığı, tırnak genişliği, tırnak boyu ve esneme miktarıdır. Çalışmada toplam 108 tırnak tasarımı 4 ayrı malzemeden olmak üzere toplam 432 yapısal analiz gerçekleştirilmiştir. Analiz sonuçlarının yorumlanması aşamasında öncelikle meydana gelen uzamanın, malzemenin uzama sınırını geçip geçmediği incelenmiş, uzama sınırının aşılmadığı tasarımlar için her bir malzemede esneme için uygulanması gereken kuvvetlere göre sınıflandırma yapılmıştır.

Abstract:
In this study, assembly methods for plastic products which are used almost all areas and snap fit assembly method which is one of the most economical, easiest to produce and most suitable methods are examined. Factors which affect the snap fit performance are examined and relationships between these factors with assembly force and mechanical strength are explained by equations. These equations are only acceptable if standard beam type snap fit is used. In this study, assembly force and permanent deformation situation for angled and rib added snap fit type are examined for different kinds of materials. For this study `ANSYS Workbench 12? structural analysis module is used. Mesh structure of the model is generated by using automatic fine mesh settings of the finite element analysis program.  Plastic materials which are mostly used and have different mechanical strength are chosen for snap fit models subject to the structural analysis. Thus it is easy to determine which snap fit design should be used for a specified material. Materials which are used for the structural analysis process are polypropylene with 10% talc (PP TD10), polycarbonate (PC), PC/ABS blend and PBT with 20% glass fiber. Structural analysis in this study is performed by assuming that the products are at the room temperature (23°C). Snap fit design parameters are beam thickness, width, length and displacement. In this study there are 108 snap fit design and 4 kinds of materials. So total 432 structural analyses are performed for this study. During the reading of the analysis results, first of all it is examined that if the strain value is higher than the maximum strain limit of the material or not. After that for suitable design and material combinations, classification is performed according to the required force for specified displacement value.