Bir ticari taşıt süspansiyon elemanının iki eksenli dinamik zorlamaya bağlı deneysel ve hesaplamalı ömür analizi
The Empirical and theoretical of a commercial vehicle suspension element under 2-d dynamic load conditions
- Tez No: 104152
- Danışmanlar: PROF. DR. MURAT EREKE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2001
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 105
Özet
BİR TİCARİ TAŞIT SÜSPANSİYON ELEMANININ İKİ EKSENLİ DİNAMİK ZORLAMAYA BAĞLI DENEYSEL VE HESAPLAMALI ANALİZİ ÖZET Bu çalışmada, bir ticari taşıtta kullanılması planlanan parabol yaprak yayın deneysel ve hesaplama yöntemiyle ömür analizi yapılmıştır. Deneysel analizde numune parçaların dayanım yeterliliğinin belirlenmesi amacıyla dinamik test ünitesinde ömür testleri gerçeMeştirilmiştir. Yol dataları MB-Evobus ölçüm ekibi tarafından Stuttgart'ta bulunan bozuk yol pistinde kaydedilmiştir. Prototip olarak üretilmiş taşıt üzerinde yay deplasman dataları kaydedilmiştir. Datalar, aynı ekip tarafından Level-Crossing yöntemiyle işlenmiştir ve bu datalardan yükleme kollektifi belirlenmiştir. Parçaların dayanım kriteri firma (MB) deneyimi olarak 2.500 bozuk yol km' si olarak belirlenmiştir. Kısa süreli kaydedilen datalar dayanım kriterine göre arttırılmıştır. Deneysel analizde aynı anda ve aynı frekansta iki eksende dinamik yükleme yapılmıştır. Z-ekseninde, taşıt ağırlığı ve yükünden kaynaklanan statik kuvvet ve yol pürüzlülüğünden kaynaklanan dinamik kuvvet uygulanmıştır. X-ekseninde, frenleme kuvveti simüle edilmiştir. Kuvvet değerleri belirlenirken yay deplasmanıyla yaya etki eden kuvvet arasındaki lineer ilişkiden yararlanılmıştır. Blok-Program yükleme modeli tekrarlanabilir ve kolay tanımlanabilir olduğu için tercih edilmiştir. Toplam yol dataları, genlik değeri ve yükleme sayısı olarak birbirinin eşdeğeri olan elli blok'a ayrılmıştır. Her bir blok, içindeki yükleme seviye sayısı onbeş olarak uygulanmıştır. Yükleme, orta seviye bir genlik değeri olan 7inci yükleme seviyesinden başlatılmıştır. Bir blok içinde artan, azalan, tekrar artan ve tekrar azalan genlik değerleri olacak şekilde her bir yükleme seviyesi iki kere kullanılmıştır. Böylece yükleme seviyeleri sırasında genlik farkı küçük tutulmuştur. Test düzeneği, taşıt geometrisi gözönünde bulundurularak hazırlanmıştır. Deneysel analizde toplam dört numune test edilmiştir. Numunelerin dayanım kriterinde hasar oluşmadığı görülmüştür. Hangi yükleme sayısında hasar oluşacağının belirlenmesi amacıyla testlere devam edilmiştir. Tüm numuneler, ikinci yaprağm aynı bölgesinden kırılmıştır. Kırık detayında yapılan incelemede yorulma kırılması başlangıcı, çatlak ilerlemesi ve gevrek kırılma bölgeleri rahatlıkla görülebilmektedir. Numuneler, 82.224 ile 129.046 yükleme sayılan aralığında kırılmıştır. Test sonuçları Gauss normal dağılım yöntemine göre değerlendirilmiştir.Hesaplama yöntemiyle analizde numune parçaların dayanım ömürleri Lineer Kümülatif bir yöntem olan Palmgren-Miner Hipotezine göre hesaplanmıştır. Bu hesaplama sırasında kullanılan Wohler eğrisi bir yaklaşıma göre çizilmiştir. Üç ayrı katsayının hesaba katılmasıyla Wohler eğrisinin hassasiyetinin arttırılması sağlanmıştır. Her yükleme seviyesinde yay elemanı üzerinde oluşan gerilme değerleri statik, dinamik ve frenleme kuvvetleri gözönüne alınarak hesaplanmıştır. Hesaplanan gerilme değerleri ve yaklaşık olarak çizilen Wohler eğrileri aynı S-N grafiğine çizilmiştir. Şekil l'de A ve Bı noktaları birinci Wohler eğrisi, A ve B2 noktaları arasında ikinci Wohler eğrisidir. Aynı şekil üzerinde deneysel analiz sonuçlan normal dağılım şeklinde çizilmiştir. Wohler eğrilerinin % 90 güvenirlikte olan bölgeden geçirilerek çizildiği kabul edilmektedir. Hesaplama yöntemiyle yapılan analiz sonucuna göre 34.260 yükleme sonunda numunelerin kırılması beklenmelidir. Test edilen numuneler, hesaplama yöntemiyle elde edilen dayanım ömrü değerine göre belirlenen ömür değerinden daha fazla yükleme sayısında hasar oluşmuştur. Gerçek Wohler eğrisinin daha sağda ve yukarıda olduğu kabul edilmiştir. Ayrıca test numune sayısının daha fazla olması durumunda normal dağılımı daha gerçekçi çizilebilirdi. Gauss Normal Dağılımı (Test Sonuçlarına Göre ) Ps(%90) Yükleme Sayısı, N, (log) Şekil 1. Birinci ve İkinci Wohler eğrisi, Test sonuçlan dağılımı, gerçek Wohler eğrisi (tahmini konumu). Yorulma ömrüne yönelik teorik ve deneysel analizlerin birbirine yakın ve gerçekçi sonuçlar verebilmesi için deneysel çalışmalarda test ve numune sayısının yeterince fazla olması gerektiği gerçeği bu çalışma ile de doğrulanmıştır. xı
Özet (Çeviri)
THE EMPIRICAL AND THEORETICAL ANALYSIS OF A COMMERCIAL VEHICLE SUSPANSION ELEMENT UNDER 2-D DYNAMIC LOAD CONDITIONS. SUMMARY In this study, the durability analysis of a parabolic leaf spring is done through the empirical and theoretical methods. In the empirical method, the specimens are tested in the dynamic test system in order to define their durability life. The road data acquisiton is performed by the MB Evobus measurement group on the bad road in Stuttgart. The leaf spring displacement data are taken from the prototype vehicle. Data are analyzed through the Level-Crossing method and the loading collective is defined. According to the previous examples, the durability life of the subject parts are defined to be 2.500 bad road km. The acquired data for a short term sample road are extrapolated for the whole durability criteria. During the empirical analysis, dynamic loading in two dimension are done at the same time and at the same frequency. In Z axis, the static load caused by the weight and the load of the vehicle and the dynamic load caused by the road conditions are applied. In X axis, the brake load is simulated. In order to calculate the load values, the lineer correlation between the load and the displacement of the leaf spring is used. The block program loading method is chosen since it is much more repeatable and easily definable. Total road data are divided into 50 blocks that are equivalent in amplitude and loading cycles. Each block consists of 15 different load levels. The loading starts from an average amplitude level which is the 7th level. Each block is combined from these 15 levels starting from 7th level then other levels used twice in ascending, descending and then again ascending and descending order. Thus, the difference between the amplitude of the loading cycles are kept in small values. The test rig is prepared according to the vehicle geometry. In empirical analysis, 4 specimens are tested. None of the specimens showed damage within the test criteria 2.500 km. In order to find out in which km the damage will occur, the test continued. All the specimens are broken at the same region of the second leaf. Through the examination of the crack region, the crack initiation, propagation and plastic deformation regions are easily detectable. The specimens are broken between 82.224 and 129.046 loading cycles. The test results are evaluated according to the Gauss normal distribution method. In numerical analysis method, the durability life values are calculated with the Palmgren-Miner Hypothesis which is a linear cumulative method. In this method, the xn WMM^^ MOME5Wohler curve is drawn with an approach. By including three different constants, the Wohler curve sensitivity is increased. In each loading level, the stress values are calculated according to the static, dynamic and braking forces. The calculated stress values and the Wohler curves are drawn in the same S-N graphic. In picture 1, the line between A and Bi is the first Wohler curve and the line between A and B2 is the second one. On the same picture, the test analysis resuşlts are drawn in a normal distribution. It is accepted that the Wohler curve is drawn with a % 90 reliability. According to the analysis results of the calculation method, the specimens are expected to fail at the end of 34.260 cycles. The test specimens have a durability life which is much more higher than the calculated one. The real Wohler curve is accepted to be on the right and up compared to the drawn curves. Also, having more test data will provide to have the normal distribution more realistic. Gauss Distrubution Ps(%90) Cycle, N, (log) Figure 1. First and second Wohler curve. The distribution of the test results, real Wohler curve (expected position) It is verified with this study that in order to have more realistic and comparable results between theoretical and empirical analysis, it is obviously necessary to have more specimens to be tested. xiu
Benzer Tezler
- Farklı sönümleme elemanları kullanılarak ticari taşıt sürücü koltuğu dinamik konforunun incelenmesi
Investigation of commercial vehicle driver seat's dynamic comfort by using different damping elements
CENK ÇETİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. GÜRSEL ŞEFKAT
- Ağır ticari taşıtlarda direksiyon sisteminin taşıt dinamiğine etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of the steering system on vehicle dynamic in heavy commercial vehicles
İBRAHİM ENGİN ERBİL
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
ÖĞR. GÖR. ORHAN ATABAY
- Steering system optimization of a heavy-commercial vehicle to improve straight ahead controllability using kinematics&compliance analysis
Ağır ticari bir taşıtta düz yolda giderkenki kontrol edilebilirliğin iyileştirmesi için kinematik ve esneklik analizleri kullanılarak direksiyon sistemi optimizasyonu yapılması
BERZAH OZAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT GÜVENÇ
- Theoretical and experimental vibration analysis of steering wheel of a heavy commecial vehicle
Bir ağır ticari vasitada direksiyon titreşiminin teorik ve deneysel i̇ncelemesi
BEGÜM DEREBAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ADİL YÜCEL
- Development and control of an active torsional vibration damper for vehicle powertrains
Taşıt güç aktarma sistemleri için aktif torsiyonel titreşim damperi geliştirilmesi ve kontrolü
ALİŞAN YÜCEŞAN
Doktora
İngilizce
2021
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATA MUGAN