Binek araç rotunun push-out ve yorulma performansının deneysel ve nümerik olarak incelenmesi
Experimental and numerical analysis of passenger car tie rod push-out and fatigue performance
Yazar: KEREM TAŞ
Danışman: PROF. DR. YELİZ PEKBEY
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Direksiyon sisteminin en önemli mekanik bağlantı parçalarından biri olan rotlar çalışma koşullarında statik, dinamik ve yatak yüklerine maruz kalmaktadırlar. Bu çalışmada, yorulma testi ve sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak rotun yorulma performansı değerlendirilmiştir. Bunun yanı sıra farklı parametrelerde yapılan sonlu elemanlar analiz sonuçlarının çıktıları, test sonuçları ile karşılaştırılarak en uygun sonlu elemanlar yorulma analizi metodu tespit edilmiştir. Bu amaçla, rot başlarına farklı yorulma kuvvetleriyle yorulma testi uygulanmıştır. Rot başlarının yorulma test sonuçları, farklı yüklere göre düşük çevrimli yorulma (LCF) ve yüksek çevrim yorulma (HCF) olarak adlandırılan davranış gösterdiği belirlenmiştir. LCF için ε-N metodunun, HCF için S-N metodunun daha yakın sonuçlar verdiği yapılan analizler ile kanıtlanmıştır. ε-N metoduyla yapılan analizlerde Neuber ve ESED bölgesel şekil değiştirme yaklaşımları denenmiş ve yapılan tüm analizlerde ESED metodunun test sonuçlarına göre daha doğru sonuçlar verdiği tespit edilmiştir.
Ayrıca farklı sıvama kuvvetleri ile üretilen çelik gövdeli rot başının push-out dayanımları birbirleri arasında istatistiksel olarak değerlendirilmiştir ve en uygun sıvama kuvveti bulunmuştur. Daha sonra sıvama kenarı tasarımları ve sıvama kapağı kalınlıkları birbirinden farklı olarak üretilen alüminyum gövdeli rot başlarının, push-out ve rot başı fonksiyonel test verilerine göre en uygun sıvama tasarım parametreleri belirlenmiştir.

Anahtar sözcükler: Yorulma ömrü tahmini, push-out, sıvama, rot, küresel mafsal.

Abstract:
Tie rods, one of the most important mechanical connections of the steering system, are subjected to static, dynamic and bearing loads under operating conditions. In this study, the fatigue test and the finite element method were used to evaluate fatigue performance of tie rod. In addition to this, the results of the finite element analysis made by different parameters were compared with the test results and the most suitable finite element fatigue analysis method was determined. For this purpose, fatigue test were applied with different fatigue loads to tie rods. Fatigue test results of tie rods were determined to have a behavior called low cycle fatigue (LCF) and high cycle fatigue (HCF) with respect to different loads. The ε-N method for LCF and the S-N method for HCF were proved to be more successful with analyzes. Neuber and ESED regional ε approaches were applied in the ε-N method, and it was found that the ESED method gives better results than the test results in all analyzes.
In addition, the push-out strengths of the steel outer tie rods produced with different rolling forces were statistically evaluated between each other and the optimum rolling force was found. Then, the most suitable rolling design was determined according to the push-out and outer tie rod functional test data of the aluminum outer tie rods produced with different rolling edge designs and end cap thicknesses.

Keywords: Fatigue life prediction, push-out, edge rolling, tie rod, ball joint.