Plastik şekil değişimine uğramış binek araç rotunun yorulma davranışının deneysel ve numerik analizi
Experimental and numerical fatigue behavior analysis of a plastically deformed passenger car tie rod
Yazar: IŞIN NAZ BUDAK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MAHMUT PEKEDİS
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Binek araç rotu genellikle daha önce hiçbir kuvvet etkisi altında kalmamış ve üzerinde hiçbir kalıcı şekil değişimi meydana gelmemiş kabul edilerek test ve analiz edilmektedir; ancak rot, araçta birçok kuvvete maruz kalmaktadır ve bu kuvvetler rot başında plastik şekil değişimine neden olabilir. Rot başı, aracın sürüş stabilitesini bozmayan bir değerde deforme olduğunda sürücü bunu fark edemeyebilir ve aracı kullanmaya devam edebilir. Bunun sonucunda ön deformasyona uğramış olan rot başına sürüş sırasında tekrarlı kuvvetler uygulandığında yorulma ömrü bu ön deformasyondan etkilenebilir.  Rot başı, tahmin edilen ömürden daha kısa bir sürede yorulma hasarı alarak sürüş güvenliğini tehlikeye atabilir.
Tez kapsamında binek araç rot başı tasarımı için önemli bir kriter olan yorulma dayanımı, hem hiçbir ön deformasyona maruz kalmamış standart rot başlarında hem de parça üzerinde plastik şekil değişimi meydana getiren bir ön yükleme ile deformasyona uğratılmış rot başlarında incelenmiştir. Öncelikle, rot başına uygulanacak olan ön yükleme belirlenmiş ve daha sonra üç farklı yükte yorulma testi ve sonlu elemanlar analizi gerçekleştirilmiştir. Bergmann, Morrow ve Smith-Watson-Topper yorulma parametreleri kullanılarak yapılan sonlu elemanlar analizleri karşılaştırılmıştır. Ön deformasyonun yorulma ömrüne etkisi deneysel ve numerik olarak analiz edilmiş ve test sonuçları ile sonlu elemanlar analiz sonuçları karşılaştırılmıştır. Bunun için ön deformasyona uğramış rot başları için bir sonlu elemanlar metodu ile analizler gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak, buradaki teknikle, rot başının ön yükleme ile deformasyona uğramış olması durumunda ömrünün nasıl etkilendiği belirlenmiş ve bunun tasarım ve analiz çalışmalarında kullanılabileceği görülmüştür.

Abstract:
Passenger car tie rod is generally tested and analyzed by assuming that it has never been previously subjected to any load and no permanent deformation has occurred on it. However, the tie rod is subjected to various forces while driving and these forces can cause plastic deformation at the tie rod end. If tie rod is deformed to a value that does not affect the driving stability of the vehicle, the driver may not be able to detect it and continue driving. As a result, fatigue life can be influenced by this pre-deformation if repeated forces are applied to tie rod, which has undergone pre-deformation, during driving. The tie rod end can endanger the driving safety by causing fatigue damage earlier than the estimated life.
In this thesis, fatigue strength, which is an important criterion for the design of passenger car tie rod end is investigated both on standard tie rod ends which were not pre-deformed and on tie rod ends which were deformed with a preload that caused plastic deformation on the part. The finite element method is used to determine the preload to be applied on the tie rod end and then fatigue tests and finite element analyses are performed at three different fatigue loads. The finite element analysis using Bergmann, Morrow and Smith-Watson-Topper fatigue parameters are compared. The effect of preliminary deformation on fatigue life is analyzed experimentally and numerically and finally the results are compared. For this purpose, analyses have been performed using the finite element method for the pre-deformed tie rod ends. In conclusion, the approach followed here demonstrate how the predeformation affects the fatigue life of the tie rod end which could be implemented in design and analysis studies.