Paletli araçta bulunan bir faydalı yük braketinin topoloji optimizasyonu ile tasarımı ve analizi
Design and analysis of a payload bracket on a tracked vehicle with topology optimization
Yazar: AHMET MERT KILIÇ
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET SARIKANAT
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Paletli araçlar, mevcut hareket yapıları ve yol koşulları gereği yoğun titreşime maruz kalırlar. Paletli araçlar, her türlü yol koşullarına karşı dayanıklı olmak zorundadırlar. Paletli araçlarda bulunan faydalı yükler ve faydalı yüklerin araç gövdesine bağlantılarını sağlayan braketler, görevlerini uygun bir şekilde yerine getirebilmeleri için aracın maruz kaldığı titreşimlere karşı mukavim davranacak şekilde mümkün oldukça hafif tasarlanmalıdırlar.
Bu tez çalışmasında, paletli araçta bulunan bir faydalı yük braketinin topoloji optimizasyonu ile tasarımı, analizi, üretimi, test ve doğrulama faaliyetleri icra edilmiştir. Araç gövde duvarına montajı yapılacak şekilde yapıda bulunan diğer unsurlara göre yerleşimi gözetilerek kısıtlı tasarım alanı içinde S235JR çelik ve Alüminyum 5083 (Al 5083) malzemeli iki kavramsal tasarım oluşturulmuştur. Kavramsal tasarımlara statik analiz, modal analiz, rastsal titreşim analizi ve yorulma analizi uygulanmıştır. Yapının çalışma koşullarında maruz kaldığı yüklemeler altında davranışı belirlenmiştir. Analiz çıktıları referans alınarak kavramsal tasarımlara topoloji optimizasyonu uygulanmış ve optimizasyon sonucunda S235JR malzemesinden yapılmış braket için %29,35 oranında Al 5083 malzemesinden yapılmış braket için %22,96 oranında hafifleme sağlanmıştır. Optimize edilmiş tasarımlar için kavramsal tasarımlara uygulanan analizler tekrar edilmiş ve ömür yaklaşımları icra edilmiştir. Tasarımların optimizasyon öncesi ve sonrası analiz sonuçları üzerinden karşılaştırılmalı çok yönlü performans değerlendirmeleri yapılmış, seçilen optimize modelin üretim, test ve doğrulama faaliyetleri gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
Tracked vehicles are exposed to intense vibration due to their existing movement structure and road conditions. Tracked vehicles must be resistant to all kinds of road conditions. Payloads in tracked vehicles and the brackets that enable the mounting of payloads to the vehicle body structure must be designed as light as possible to be resistant to the vibrations to which the vehicle is exposed in order to fulfill their duties properly.
In this thesis study, topology optimization, design, analysis, production, testing and verification activities of a payload bracket on a tracked vehicle were carried out. Two conceptual designs with S235JR steel and Aluminum 5083 (Al 5083) materials were created within the limited design area, considering their placement relative to other parts in the structure to be mounted on the vehicle body wall. Static analysis, modal analysis, random vibration analysis and fatigue analysis were applied to conceptual designs. The behavior of the structure under the loadings it is exposed to under operating conditions has been determined. Topology optimization was applied to the conceptual designs by taking the analysis outputs as reference, and as a result of the optimization, 29.35% weight reduction was achieved for the bracket made of S235JR material and 22.96% for the bracket made of Al 5083 material. For optimized designs, the analyzes applied to conceptual designs were repeated and lifetime approaches were implemented. Comparative multifaceted performance evaluations were made based on the analysis results of the designs before and after optimization, and production, testing and verification activities of the selected optimized model were carried out.