Elektrikli otobüslerde kullanılan metal karkas yapıların topoloji optimizasyonu ile mühendislik plastikleri kullanılarak hafifleştirilmesi
Lightweighting of metal frame structures used in electric buses by topology optimization using engineering plastics
- Tez No: 1012563
- Danışmanlar: PROF. DR. ABDİL KUŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Otomotiv Mühendisliği, Automotive Engineering
- Anahtar Kelimeler: Elektrikli otomobiller, Plastik enjeksiyon, Sonlu elemanlar analizi, Topoloji optimizasyonu, Electric cars, Plastic injection, Finite element analysis, Topology optimization
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Uludağ Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, elektrikli otobüslerde kullanılan gösterge paneli taşıyıcı iskeletinin geleneksel sac metal yapıdan mühendislik plastiklerine dönüştürülmesi ve bu dönüşümün yapısal, üretimsel ve fonksiyonel etkilerinin değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Artan batarya kütlesi nedeniyle elektrikli araçlarda hafifletme ihtiyacı kritik hale gelmiş olup, bu bağlamda taşıyıcı bileşenlerin yeniden tasarlanması stratejik önem taşımaktadır. Çalışma kapsamında sac metal referans yapı CAD ortamında modellenmiş, topoloji optimizasyonu ile yük taşıma yolları belirlenmiş ve mühendislik plastiklerine uygun yeni bir geometri elde edilmiştir. PA6 GF60, PA6 GF30, PA66 GF30 ve PP GF30 olmak üzere dört farklı cam elyaf takviyeli termoplastik malzeme değerlendirilmiş; sonlu elemanlar yöntemi ile modal analizler gerçekleştirilerek yer değiştirme, gerilme ve doğal frekans değerleri karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar, bazı mühendislik plastiklerinin metal referans yapıya kıyasla benzer veya daha iyi titreşim ve rijitlik performansı sunarken, önemli ölçüde kütle azaltımı sağladığını göstermiştir. Ayrıca nihai tasarım için plastik enjeksiyon kalıbı oluşturulmuş ve Moldex analizleri ile dolum, basınç, çarpılma ve çevrim süresi değerlendirilmiştir. 3D baskı ile üretilen prototipler üzerinden montaj ve boyutsal doğrulama yapılmıştır. Sonuç olarak, topoloji optimizasyonu ve mühendislik plastiklerinin birlikte kullanımıyla, elektrikli otobüs gösterge paneli iskeletinde hafif, rijit ve üretilebilir bir tasarımın endüstriyel ölçekte uygulanabilir olduğu ortaya konmuştur.
Özet (Çeviri)
This thesis investigates the structural and manufacturing feasibility of replacing a conventional sheet-metal dashboard carrier used in electric buses with engineering plastics optimized through topology optimization. Due to the increasing mass of battery systems, lightweight design has become a critical requirement for electric vehicles, making the redesign of interior load-bearing structures strategically important. In this study, the reference metal structure was modeled in a CAD environment and re-designed using topology optimization to determine the most efficient load-carrying geometry compatible with polymer-based materials. Four glass-fiber reinforced thermoplastics—PA6 GF60, PA6 GF30, PA66 GF30, and PP GF30—were evaluated. Finite element modal analyses were conducted to compare displacement, stress, and natural frequency characteristics of the optimized polymer structures with the metal reference design. The results demonstrated that selected engineering plastics provide comparable or superior stiffness and vibration behavior while achieving significant weight reduction. To verify manufacturing feasibility, an injection mold was designed and Moldex analyses were performed to evaluate flow behavior, pressure distribution, warpage, and cycle time. Prototypes were produced using additive manufacturing and validated through dimensional inspection and assembly tests. The results confirm that combining topology optimization with glass-fiber reinforced engineering plastics enables the development of lightweight, stiff, and manufacturable dashboard carrier structures for electric buses, providing a viable alternative to traditional metal designs for next-generation electric vehicle architectures.
Benzer Tezler
- Hibrit araçlarda yakıt tüketimi ve emisyonların modellemesi
The modelling of fuel consumption and emissions in hybrid vehicles
EMRE ÇAYIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEMİH SEZER
- Electromagnetic shielding and acoustic properties of recycled carbon black enhanced polyurethane
Geri dönüştürülmüş karbon siyahı takviyeli poliüretanın elektromanyetik kalkanlama ve akustik özellikleri
ETHEM GÖKHAN ÖZÇELİK
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BÜNYAMİN KARAGÖZ
- Elektrikli otobüslerde diferansiyel oranlarına göre enerji tüketiminin belirlenmesi için bir simülasyon modeli
Development of a simulation model to analyze the effect of differential gear ratios on energy consumption in electric vehicles
YUNUS KIZILARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEZGİN KAÇAR
- Elektrikli şehir içi otobüslerde batarya yerleşiminin R66 standartına göre devrilme dayanımı etkisinin incelenmesi
Analysis of the effect of battery packaging on rollover resistance according to R66 standard in electric citybusses
ERKAN GÜNGÖR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİzmir Demokrasi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. UĞUR ÇAVDAR
- Otobüslerde yangını önlemek ve motor verimini arttırmak üzerine bir araştırma
A research on preventing fire in buses and increasing engine efficiency
ÖMER HENDEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Otomotiv MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELAMİ SAĞIROĞLU