Traktör emniyet çerçevesinin dayanım optimizasyonunun laboratuar test sonuçları ile doğrulanmış sonlu elemanlar yöntemi simülasyonu yardımıyla gerçekleştirilmesi
The optimisation of cab protective structure with finite element method simulation verified with laboratory tests
Yazar: KAYHAN ÇALIŞKAN
Danışman: PROF. DR. ENGİN ÇAKIR
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarım Makineleri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Optimizasyon = Optimization ; Sonlu elemanlar yöntemi = Finite element method

Özet:
Traktör emniyet çerçeveleri, bir kaza esnasında operatörlerin zarar görmesi önlemek amacıyla tasarlanırlar. Traktör emniyet çerçevelerine uygulanan statik deney, bir dizi yükleme testinin uygulandığı OECD Code-4 testine göre yapılmaktadır. Test sonucunda traktör emniyet çerçevesinin herhangi bir bölümünün güvenli koruma bölgesine temas etmesi halinde traktör emniyet çerçevesi başarısız olarak kabul edilmektedir. Testin başarısız olması durumlarında zaman, işgücü, malzeme ve maddi kayıplar üretici üzerinde büyük bir mali yük olmaktadır.Emniyet çerçevesi tasarımlarının testten başarılı olmasını sağlamak ve bunun içinde gerekli yapısal optimizasyonunu önceden yapabilmek, zamandan tasarruf ve maddi kayıpları önlemek için oldukça önemlidir. Bu amaçla planlanmış olan bu tezin amacı, traktör emniyet çerçevelerine uygulanması zorunlu olan OECD Code-4 testini sonlu elemanlar paket programı ile bilgisayar ortamında önceden traktör emniyet çerçevesine uygulamak ve testten başarılı olması için gerekli yapısal optimizasyonu gerçekleştirmektir.İlk olarak, tasarımı yapılabilecek ve optimizasyona uygun bir emniyet çerçevesinin imalatı yapılmıştır. Emniyet çerçevesinin test anında oluşabilecek gerilme ve deformasyonları sonlu elemanlar programı ile uygunluğunu değerlendirmek ve analiz sonuçlarını test anında ölçülen değerlerle kıyaslamak amacıyla emniyet çerçevesi üzerinde gerekli bağlantı elemanlarına test öncesi uzama telleri yapıştırılmıştır. Elde edilen veriler değerlendirilip OECD Code-4 testinde başarılı olması ve önemli bölgelerdeki deformasyonları minimize etmek için emniyet çerçevesine yapısal optimizasyon uygulanmıştır.Optimizasyonu yapılmış emniyet çerçevesinin imalatı yapılmış ve tekrar aynı bölgelere uzama telleri yapıştırılarak benzer şekilde test'e tabi tutulmuştur. Sonlu elemanlar programında analiz sonucu elde edilen değerlerle testte ölçülen deformasyonlar %10 hata payıyla başarılı bir şekilde tahminlenebilmiştir. Optimizasyon sonucunda öngörülen deformasyon ve gerilmeler testteki değerlere neredeyse aynı olacak şekilde %2 hata payıyla tahminlenmiş olup optimize emniyet çerçevesi analiz programında öngörüldüğü gibi OECD Code-4 testinden başarıyla geçmiştir.

Abstract:
The tractor safety frames are designed to protect the operator in case of an accident. The static test for tractor safety frames includes set of subsequent loadings and is done according to OECD Code-4 test procedure. During the test, if any part of the safety frame structure collides with clearance zone, the safety frame is to be accepted fail the test. Lose of time and money along with material becomes an overburden on the manufacturer in the case of unsuccessful test of safety frames.So, it is very important that necessary optimizations should be made prior the test to be able to pass the test in order to save time and money and prevent material lost. For this purpose, the objective of this thesis were to apply the OECD Code-4 test which is mandatory application for safety frames by simulation program of commercial Finite Element software and was to make structural optimizations on the safety frame to pass the test.First, safety frame which was convenient for design and optimization was made. Strain gauges were placed on some of the necessary elements on the frame in order to examine the conformities of the results of stresses and deformations measured during the test with the results of finite element program and to compare the results of both tests and analyses. After examining the results, structural optimizations were applied on the frame to be able to pass OECD Code-4 test and to minimize the deformations on the important parts of the frame.Optimized safety frame was then made and strain gauges were placed on the same regions and similar procedure was applied for the test. The results obtained from finite element program were estimated successfully with only 10% difference comparing with the results measured from the tests. After optimizations, stresses and deformations measured during the tests were estimated so much closed to the results of the finite element program with only 2% difference. Safety frame passed the OECD Code-4 test successfully as it was predicted by the finite element program.