Asansör ve taşıyıcı elemanlarının değişik dinamik çalışma koşullarında sonlu elemanlar yöntemi ile simülasyonları
Simulation of elevator carframes with finite element modelling for different running conditions
Yazar: CENGİZ ÖZEL
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AHMET ZAFER ŞENALP
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Mühendislik = Engineering

Özet:
Bu çalışmada asansörlerin değişik çalışma koşullarında, kabin içerisine ve taşıyıcı elemanlara uygulanan yüklerin bu elemanlar üzerinde oluşturduğu gerilme ve yer değiştirmeler sonlu elemanlar yöntemi ile simülasyonları yapılmıştır.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 taşıyıcı elemanlarının katı modelleme işlemi Ansys Workbench design modülünde yapılmış, farklı eleman boyutuna sahip sonlu elemanlar kullanılarak sistemin dinamik yükler altındaki davranışları Ansys Workbench Simulation modülünün altındaki dynamic analysis seçeneği ile gerçekleştirilmiştir.Bu çalışmada iki farklı yöntemle üst askı kirişi, alt askı kirişi, yan kirişler ve sistemin tamamı bir bütün olarak alınıp mukavemet hesapları yapılmıştır. Her bir kiriş için ayrı olarak basit yöntem, 15 ve 25 mm'lik eleman boyutları ile sonlu elemanlar analizi yapılmıştır. Gerilme analizi sonucunda bulunan 35 MPa'lık gerilim emniyet için gerekli olan 90 MPa'ın çok altında olduğundan sistemin ağırlık optimizasyonuna gidilmiş ve 33.89 kg'lık optimizasyon gerçekleştirilmiştir. Bu sonuçlardan yola çıkarak sonlu elemanlar yöntemiyle daha hassas sonuçlara ulaşıldığını, 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.

Abstract:
In this project, stress and displacements which occur on the car frame because of dynamic load entered to cabin have been investigated by simulation with a finite element method under varying running conditions.The finite element method is a numerical method and is used widely to solve engineering problems with the assistance of computer technologies. In a finite element method, the solution area is divided into finite elements and these physical behaviours are described using shape functions. An equation system is set up for only one element and then system equations in all the solution areas are connected. Stress and displacements based on elements are calculated after applying load and boundary conditions. In this study, the solid model of elevator car frame parts were formed in the design module of AnsysWorkbench, simulation with the finite element method was done in the dynamic analysis section under the ?Simulation? module of AnsysWorkbench by using different finite element sizes.In this study, strength calculation of crosshead beams, safety planks, stiles and the overall system have been done using two different approaches. For each beam, analysis had been done by using a basic method and finite element approach with 15 mm and 25 mm element sizes. Strength has been calculated at 35 MPa at the end of simulation. This result is less than what is needed with the safety amount of strength (90 MPa) so weight optimization has been done and the system of elevator car frames has been reduced 33.89 kg. When the results are compared, more accurate results have been found with the finite element analysis, distribution of stress and displacement on beams has been determined clearly and the area of maximum stress and displacement on the beams have been found to be negligible.