Ağır ticari araçların elastomer bileşenli makas takozlarında geometrik tasarımın dayanıma etkisinin sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmesi
Investigation of the effect of geometric design on the strength of elastomer-based leaf spring bump stops for heavy-duty vehicles by finite element method
- Tez No: 1001344
- Danışmanlar: PROF. DR. NACİ KURGAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ondokuz Mayıs Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Ağır ticari araç süspansiyon sistemlerinde kullanılan makas takozları, aşırı yükleme ve ani darbe koşullarında şasi ile aks arasındaki doğrudan teması engelleyerek sistem güvenliğinin sağlanmasında kritik rol oynamaktadır. Bu elemanlar, süspansiyon hareketini sınırlandırmanın yanı sıra darbe enerjisinin sönümlenmesine katkı sağlamakta ve süspansiyon sisteminin rijitlik karakteristiğini doğrudan etkilemektedir. Bu çalışmada, elastomer esaslı makas takozlarının geometrik tasarım parametrelerinin mekanik davranış üzerindeki etkileri sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Çalışma kapsamında, mevcut seri üretim makas takozu referans alınarak farklı geometrik konfigürasyonlara sahip beş alternatif tasarım varyantı oluşturulmuş ve tüm tasarımlar aynı sınır şartları ve yükleme koşulları altında karşılaştırmalı olarak analiz edilmiştir. Elastomer malzeme hiperelastik Ogden (N=2) malzeme modeli ile tanımlanmış ve elastomer bileşene 7 mm deplasman kontrollü yükleme uygulanmıştır. Analizler sonucunda maksimum ana gerinim, maksimum eşdeğer gerilme ve yanal (y yönü) deplasman değerleri elde edilmiştir. Mevcut tasarım için maksimum logaritmik gerinim değeri 1.1767, maksimum eşdeğer gerilme değeri 4.9980 MPa ve y yönündeki maksimum deplasman değeri 3.7291 mm olarak hesaplanmıştır. Alternatif Tasarım 4 için ise maksimum logaritmik gerinim değeri 0.8093, maksimum eşdeğer gerilme değeri 3.2346 MPa ve y yönündeki maksimum deplasman değeri 3.8781 mm olarak elde edilmiştir. Alternatif Tasarım 4, mevcut tasarıma kıyasla maksimum ana gerinim değerinde yaklaşık %31.2, maksimum eşdeğer gerilme değerinde ise yaklaşık %35.3 oranında azalma sağlamıştır. Buna karşılık y yönündeki deplasman değerinde yalnızca %4 oranında sınırlı bir artış meydana gelmiş olup, tasarımın rijitlik karakteristiğini büyük ölçüde koruduğu belirlenmiştir. Elde edilen bulgular, geometrik tasarım parametrelerinde yapılan düzenlemelerin elastomer bileşen üzerindeki gerinim yığılmalarını belirgin biçimde azalttığını ve yük aktarımını daha homojen hale getirdiğini göstermektedir. Çalışma kapsamında incelenen tasarım varyantları arasında Alternatif Tasarım 4'ün, gerinim seviyesi ve rijitlik karakteristiği açısından en dengeli mekanik performansı sergilediği belirlenmiş ve optimum tasarım olarak seçilmiştir.
Özet (Çeviri)
Leaf spring bump stops used in heavy commercial vehicle suspension systems play a critical role in ensuring system safety by preventing direct contact between the chassis and the axle under conditions of overloading and sudden impact. In addition to limiting suspension travel, these components contribute to the damping of impact energy and directly influence the stiffness characteristics of the suspension system. In this study, the effects of geometric design parameters of elastomer-based bump stops on mechanical behavior were investigated using the finite element method. Within the scope of the study, five alternative design variants with different geometric configurations were developed, taking the existing mass-production bump stop as a reference. All designs were analyzed comparatively under the same boundary and loading conditions. The elastomer material was defined using the hyperelastic Ogden (N=2) material model, and a 7 mm displacement-controlled load was applied to the elastomer component. As a result of the analyses, maximum principal strain, maximum equivalent stress, and lateral (y-direction) displacement values were obtained. For the reference design, the maximum logarithmic strain was calculated as 1.1767, the maximum equivalent stress as 4.9980 MPa, and the maximum displacement in the y-direction as 3.7291 mm. For Alternative Design 4, the maximum logarithmic strain was obtained as 0.8093, the maximum equivalent stress as 3.2346 MPa, and the maximum displacement in the y-direction as 3.8781 mm. Compared to the reference design, Alternative Design 4 provided a reduction of approximately 31.2% in the maximum principal strain and 35.3% in the maximum equivalent stress. Conversely, a limited increase of only 4% occurred in the y-direction displacement value, indicating that the design largely maintained its stiffness characteristics. The numerical results demonstrate that geometric modifications significantly reduce local strain concentrations and provide a more homogeneous load transfer within the elastomer component. Among the investigated design variants, Alternative Design 4 exhibited the most balanced mechanical performance in terms of strain level and stiffness characteristics and was therefore selected as the optimum design.
Benzer Tezler
- Ağır ticari araçlarda viskoz sönümleme yapabilen hava körüğü tasarımı ve prototip imalatı
Design and prototype production of air spring capable of viscous damping in heavy commercial vehicles
TOLGA ORAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NACİ KURGAN
- Investigation of effect of bitumen chemical composition, polymer and warm mix asphalt additives on the properties of bitumen by using response surface method
Bitüm kimyasal içeriği, polimer ve ılık karışım asfalt katkılarının bitüm özellikleri üzerine etkisinin tepki yüzeyi yöntemiyle incelenmesi
EMEL BAŞKENT
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA HULUSİ ÖZKUL
- Ağır ticari araçların süspansiyon sistemlerinde titreşim özelliklerinin incelenmesi
The study of vibration characteristics of suspension systems of heavy commercial vehicles
TOLGA AKGÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Makine MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. SEZAN ORAK
- Ağır ticari araçların havalı süspansiyon sisteminde kullanılan boru denge çubuğu tasarımı
Design of hollow anti-roll bar for heavy duty vehicle air suspension systems
NESLİHAN SAYILGAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKREM TÜFEKCİ
- Ağır ticari araçların havalı fren sisteminde kullanılan körük bağlantı braketi tasarımı
Design of brake actuator attachment bracket for heavy duty vehicle air brake systems
ÖNDER İNCE
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMİN SÜNBÜLOĞLU