Endüstrıde uygulanan özgün bir yük vagonu tasarımı ve sonlu elemanlar yöntemi ile analizi
Analysis of an original freight wagon design applied in industry using the finite element method
- Tez No: 1005165
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA YAŞAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Endüstriyel Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Demiryolu sanayisinde geliştirilen mühendislik çözümleri, güvenlik, dayanım, rijitlik ve uluslararası standartlara uyum gibi çok boyutlu gereksinimleri birlikte karşılamak zorundadır. Bu tez çalışması, sanayi ortamında ortaya çıkan gerçek bir tasarım ihtiyacından hareketle geliştirilen özgün bir yük vagonu tasarımının, sonlu elemanlar yöntemi (SEY) kullanılarak yapısal açıdan değerlendirilmesini konu almaktadır. Çalışmanın temel amacı, uygulamaya yönelik bir mühendislik tasarımının analiz destekli bir yaklaşımla akademik düzeyde doğrulanabilirliğini ortaya koymaktır. Bu kapsamda, sanayi ortamında geliştirilen yük vagonuna ait üç boyutlu geometrik model oluşturulmuş; malzeme özellikleri, yükleme senaryoları ve sınır şartları gerçek işletme koşullarını temsil edecek şekilde tanımlanmıştır. Yapısal değerlendirme sürecinde, yerli yapısal çelik malzeme olarak S355JR sınıfı çelik esas alınmış ve analizler EN 12663-2, UIC ve TSI WAG gibi uluslararası standartlar doğrultusunda kurgulanmıştır. Sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak gerçekleştirilen statik yapısal analizler sonucunda, vagon gövdesinde oluşan eşdeğer (von Mises) gerilme dağılımları ve toplam yer değiştirme değerleri elde edilmiştir. Statik analizlere ek olarak gerçekleştirilen dinamik analizler ile yapının zamana bağlı yükleme koşulları altındaki davranışı incelenmiş ve dinamik yüklerin gerilme ve deformasyon dağılımları üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Analiz sonuçları, gerilme yoğunlaşmalarının ağırlıklı olarak yük aktarım bölgeleri ve geometrik süreksizliklerin bulunduğu alanlarda oluştuğunu, ancak maksimum gerilme değerlerinin kullanılan yapısal malzemenin akma dayanımının güvenli sınırları içerisinde kaldığını göstermiştir. Deformasyon analizleri incelendiğinde ise maksimum yer değiştirmelerin vagon gövdesinin orta açıklık bölgelerinde meydana geldiği, ancak bu değerlerin vagonun fonksiyonelliğini ve işletme güvenliğini olumsuz etkileyecek seviyelerin oldukça altında olduğu belirlenmiştir. Elde edilen bulgular, tasarlanan yük vagonu gövdesinin statik servis yükleri altında yapısal dayanım ve rijitlik açısından yeterli olduğunu ortaya koymaktadır. Çalışmada uygulanan analiz yaklaşımı, uluslararası standartların yalnızca nihai uygunluk kontrolü için değil, tasarım sürecini yönlendiren aktif mühendislik girdileri olarak kullanılabileceğini göstermektedir. Sonuç olarak bu tez, sanayi ortamında geliştirilen bir yük vagonu tasarımının, analiz destekli tasarım yaklaşımı ile akademik yöntemler çerçevesinde doğrulanabileceğini ve bu yaklaşımın Türkiye demiryolu sanayisinde uygulanabilir, izlenebilir ve tekrarlanabilir bir mühendislik modeli sunduğunu ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
Engineering solutions developed in the railway industry must simultaneously satisfy multidimensional requirements such as safety, strength, stiffness, and compliance with international standards. This thesis focuses on the structural evaluation of an original freight wagon design, developed in response to a real design need arising from an industrial environment, using the Finite Element Method (FEM). The primary objective of the study is to demonstrate that a practice-oriented engineering design can be verified at an academic level through an analysis-supported approach. Within this scope, a three-dimensional geometric model of the freight wagon developed in an industrial setting was created. Material properties, loading scenarios, and boundary conditions were defined to realistically represent actual operating conditions. In the structural evaluation process, S355JR-grade structural steel, commonly used in domestic applications, was adopted as the base material, and the analyses were conducted in accordance with international standards such as EN 12663-2, UIC, and TSI WAG. Static structural analyses performed using the Finite Element Method yielded equivalent (von Mises) stress distributions and total displacement values for the wagon body. In addition to the static analyses, dynamic analyses were conducted to evaluate the time-dependent structural response of the wagon body and to investigate the effects of dynamic loading conditions. The analysis results indicate that stress concentrations predominantly occur in load transfer regions and areas with geometric discontinuities; however, the maximum stress values remain within safe limits relative to the yield strength of the selected structural material. Examination of deformation results shows that maximum displacements occur mainly in the mid-span regions of the wagon body, yet these values are significantly below levels that would adversely affect the wagon's functionality or operational safety. The findings demonstrate that the designed freight wagon body is structurally adequate in terms of strength and stiffness under static service loads. Moreover, the analysis approach applied in this study shows that international standards can be used not only for final compliance verification but also as active engineering inputs that guide the design process. In conclusion, this thesis demonstrates that a freight wagon design developed in an industrial environment can be validated within an academic framework through an analysis-supported design approach, and that this methodology offers an applicable, traceable, and repeatable engineering model for the Turkish railway industry.
Benzer Tezler
- Endüstriyel mikro şebekelerde dinamik enerji yönetim modeli önerisi ve örnek uygulama
A dynamic energy management model proposal for energy management in industrial microgrids and a case study
ZEYNEP BEKTAŞ
Doktora
Türkçe
2021
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLGÜN KAYAKUTLU
- Anodik alüminyum oksit katmanlarının kalay bazlı çözeltilerde elektrolitik renklendirme mekanizması
Electro-coloring mechanism of aao layers in tin based electrolytes
PINAR AFŞİN
Doktora
Türkçe
2024
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA KAMİL ÜRGEN
- Mechanical properties of repaired carbon fiber reinforced polymer composites
Tamir edilmiş karbon fiber takviyeli polimer kompozitlerin mekanik özellikleri
EMİNE EVREN SONAT
Doktora
İngilizce
2021
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEZER ÖZERİNÇ
- Üç seviyeli T-tipi izole iki yönlü DA-DA dönüştürücü tasarımı ve gerçek zamanlı uygulaması
Three level T-type isolated bidirectional DC-DC converter design and real-time application
ONUR DEMİREL
Doktora
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. UĞUR ARİFOĞLU
- Hierarchically porous high surface area polymers with interconnected pores for fast and selective albumin adsorption
Hızlı ve seçici albümin adsorpsiyonu için hiyerarşik ve birbirine bağlı gözenek yapısına sahip olan yüksek yüzey alanlı polimerler
MERVE SÜSLÜKAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDEM YAVUZ