Theses supervised by Prof. Dr. Ali Rıza Yıldız
15 theses · Bursa Uludağ Üni̇versi̇ty, Bursa Technical University
Ön salıncak kolu yapısal optimizasyonu
Ön salıncak kolu, yere paralel olacak şekilde; amortisör, komuta parmağı ve motor beşiğine bağlanarak, lastik ve jant birleşiğini yanal olarak sabitlemek için kullanılır. Otomotiv endüstrisinde, kaliteyi koruyarak araç maliyetini ve ağırlığını azaltmak temel hedefler arasında yer almaktadır. Bu amaçla, bu çalışmada, ön salıncak kolu üzerinde yapısal optimizasyon çalışmaları yapılarak, farklı teknik özelliklerde ön salıncak kolları tasarlanarak, nümerik analizleri gerçekleştirilecektir. Tezin amacı, topoloji optimizasyon metodunu kullanarak, ele alınan ön salıncak kolunun geometrisinde değişiklikler yaparak, malzeme miktarını minimuma düşürerek, parça dayanımını koruyacak şekilde, ağırlığı ve maliyeti azaltılmış yeni bir ön salıncak kolu modeli oluşturmaktır. Günümüz analiz programları, optimizasyon yöntemlerini kullanmamıza izin vererek, fiziki testler öncesinde, farklı tasarımdaki parçaların, dayanımsal davranışları hakkında bize fikir verir ve bize optimizasyon fırsatları sağlar. Bu tezde, katı modelleme, sonlu elemanlar yöntemi, optimizasyon metotları kullanılacaktır. Katı modelleme için Catia, optimizasyon çalışmaları için Hypermesh kullanılacaktır. Amaç yer değiştirme, gerilme gibi kısıtları sağlayarak en uygun tasarımı bulabilmektir. Anahtar Kelimeler: Hyperworks, Optimizasyon, Şekil Optimizasyonu, Topoloji Optimizasyonu, Salıncak Kolu, Yorulma Analizi
Taşıt debriyaj elemanlarının optimizasyonu için yapay zeka algoritması tabanlı bir sistemin geliştirilmesi
Bu tez çalışmasında taşıt debriyaj elemanlarının dinamik davranışı ve fonksiyonelliği göz önünde bulundurularak taşıt diyaframı ve damperinin tasarım optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Algoritmalarda keşif ve elde edilen bilginin kullanılması arasındaki dengenin ayarlanamaması ve uygun parametre ayarlarının gerçekleştirilememesi yerel optimuma takılma ve erken yakınsama problemine neden olabilir. Bu yüzden algoritmalar içerisindeki seçim mekanizması ve algoritma parametrelerinin ayarlanması önemlidir. Algoritma içerisinde çeşitlilik, bütünü arama ve yerel arama mekanizmalarının bilgiyi kullanma mekanizması ile yüksek performansta çalışması gerekmektedir. Bu amaçla kır kurtlarının sürü içerisindeki sosyal durumları ve çevreye uyum davranışlarından ilham alan Kır Kurdu Optimizasyon (COA) algoritması tabanlı yeni bir algoritma taşıt debriyaj elemanları için geliştirilmiştir. Bu çalışmada kır kurdu optimizasyon algoritmasının çeşitlilik ve arama mekanizmasının iyileştirilmesiyle geliştirilmiş bir algoritma elde edilmiştir. Ortaya çıkan geliştirilmiş algoritmanın kısıtlı ve kısıtsız mühendislik problemleri ile test edilip taşıt debriyaj elemanlarına uygulanarak gerçekliği kanıtlanmıştır. Önerilen algoritmanın test sonuçları, yeni algoritmanın etkinliğini ölçmek için literatürdeki diğer algoritmalara karşı kontrol edilmiştir. Deneysel sonuçlar, yeni algoritmanın kısıtlı ve kısıtsız test fonksiyonları üzerinde önemli ölçüde daha iyi verimliliğe sahip olduğunu göstermektedir. Bu eniyileme çalışması ile taşıt debriyaj elemanları diyafram yayının başlangıçtaki modeline göre belirtilen asgari ayrılma yüküne göre daha dinamik koşullarda daha iyi performans gösteren yeni bir diyafram modeli ortaya konulmuştur. İkinci eniyileme çalışmasında taşıt debriyaj damper elemanının başlangıçtaki modeline göre daha iyi sönümleme karakteristiğine sahip damper modeli elde edilmiştir. Böylece geliştirilen kır kurdu algoritması literatürde ilk olup taşıt debriyaj elemanlarının eniyilenmesinde kullanılmıştır.
Biyel kolu analizi, optimizasyonu ve yorulma davranışının incelenmesi
Biyel kolu, doğrusal hareketi dönme hareketine çevirebildiği gibi tam tersi şekilde de çalışabilir. Bu nedenle günümüz teknolojisi içten yanmalı motorlarda en çok kullanılan parçalardan biridir. Motor içinde çalışma sırasında biyel koluna; gaz kuvvetleri, atalet kuvvetleri ve sürtünme kuvvetleri olmak üzere 3 ayrı kuvvet etki etmektedir. Bu kuvvetler biyel üzerinde ciddi bir deformasyon ve yorulma davranışına sebep olmaktadır. Bahsedilen üç farklı kuvvet ve otomotiv endüstrisinin ihtiyacı olan; daha sağlam, daha uzun kullanım ömrü ve daha hafiflik talepleri göz önüne alınarak bu çalışma başlatılmıştır. Bu çalışmada, biyel kolunun özellikleri, biyelin yapısal olarak çalışma koşullarına verdiği tepki ve motor devrine bağlı olarak maruz kaldığı maksimum kuvvetlerin incelenmiş, ayrıca bu kuvvetlere bağlı olarak stres ve yorulma analizleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca nominal data parametrik tasarıma çevrilerek veri seti oluşturulmuş, bu veri seti "Kriging Yöntemi" ve "Interior Search" algorithması ile çözülerek optimum biyel kolu parametreleri elde edilmiştir. Otomotivde sıkça kullanılan bir biyel kolu seçilerek, farklı mesh yapılarının ve farklı yükleme tiplerinin etkileri yorulma davranışı üzerine etkileri FEM (sonlu elemanlar yöntemi) ile ANSYS programında incelenmiştir. Bu tez çalışmasında uygulanan yük dağılımının homojen olduğu ve çevre koşullarının (sıcaklı ve hava şartları) etkisiz olduğu kabul edilmiştir. Özetle bu çalışma sonucunda belirlenen çalışma koşullarında biyelin stres ve yorulma davranışı tespit edilip olası tasarım optimizasyonu çalışmalarına hangi bölgeler üzerine yoğunlaşacağı önerilmiştir.
Yüksek performanslı taşıt güvenlik sistemlerinin geliştirilmesi
Bu tez çalışması kapsamında, otomobillerde bulunan pasif güvenlik sistemlerinin çarpışma performansları bilgisayar programları ile analiz edilmiştir. Ayrıca gerçek koşullara daha yakın sonuçlar alabilmek için, sac metalden üretilen pasif güvenlik elemanının üretimi esnasında, soğuk sac şekillendirme sonucu meydana gelen artık gerilmelerin ve kesitteki kalınlık değerlerinin değişimi de hesaba katılmıştır. Bu sayede daha doğru sonuçlar elde edilebilmiştir. Bu çalışmanın diğer bir ayağı olarak da üzerinde çalışılan pasif güvenlik sistemi olan enerji yutucu için ilk olarak geometrik boyutlarına sınır şartları verilerek bazı değişkenler atanmış ve bu boyut aralıkları için optimizasyonu yapılarak darbe emici sistemin çarpışma performansı arttırılmıştır. Bunun ardından optimizasyon değişkenlerine sistemin üretimi esnasında maruz kaldığı şekil değişimi parametreleri eklenerek optimizasyon çalışması yapılmış ve gerçek sonuçlara daha yakın, çarpışma performansı daha yüksek bir darbe emici bulunarak tez çalışması tamamlanmıştır.
Sac şekillendirme etkisi dikkate alınarak yüksek performanslı taşıt pasif güvenlik sistemlerinin geliştirilmesi
Trafikte gözlemlenen araç kaza tiplerinden biri önden gerçekleşen çarpışmalı kazalardır. Önden gerçekleşen kazaların önlenebilmesi amacıyla birçok güvenlik sistemi ortaya konmuştur. Bu güvenlik sistemlerinden biri de enerji yutucu ve tampon sistemidir. Tampon ve enerji yutucular kaza anında oluşan çarpışma kuvvetlerini sönümleyerek sürücünün, yolcu ve aracın minimum seviyede zarar görmesi amacıyla tasarlanmış yapısal elemanlardır. Günümüzde tampon ve darbe emici geometriler üzerine birçok çalışma yapılmıştır. Bu çalışmaların temel amacı çarpışma durumlarında ortaya çıkan kuvvetlerin araç içerisinde bulunan sürücü ve yolculara en az zarar verecek şekilde yapısal parçalar tarafından sönümlenmesini sağlayacak optimum tasarımı gerçekleştirmektir. Fakat sac şekillendirme yöntemleriyle üretilen tampon ve darbe emiciler üretim esnasında plastik şekil değişimine uğradığı için homojen olmayan dağılımlar oluşmaktadır. Bundan dolayı çarpışma analizlerinde parçalarda oluşan şekil verme etkilerini hesaba dahil etmemek, aracın çarpışma performansında hatalı sonuçlar elde etmeye sebep olmaktadır. Proje kapsamında, tampon ve darbe emicilerin optimum tasarımını elde etmek amacıyla taslak tasarımlar ve çarpışma analizleri gerçekleştirilmiştir. Taslak olarak oluşturulan tampon ve darbe emici modelin optimizasyon çalışması yapılabilmesi amacıyla parametre tanımlamaları yapılmıştır. Bu amaçla Taguchi tabloları kullanılarak modeller oluşturulmuştur. Oluşturulan modeller çarpışma analizlerine tabi tutularak cevaplar elde edilmiştir. Cevap yüzey yaklaşımı ile bu cevapları veren denklemler diferansiyel gelişim algoritması kullanılarak optimum darbe emici ve tampon modeli oluşturulmuştur. Oluşturulan tasarım modeli hem sac şekillendirme etkisi olmadan çarpışma analizlerine tabi tutulmuş hem de Hyperform programında sac şekillendirme analizleri gerçekleştirilmiş ve şekillendirme geçmişi çarpışma analizlerine dahil edilerek çözdürülmüştür. Yapılan nümerik analizler sonucunda baz modele göre çarpışma performansı daha iyi ve ağırlık kazancı sağlanmış yeni enerji yutucu ve tampon modeli ortaya konmuştur.
Taşıt debriyaj diyafram yaylarının yük karakteristiği ve gerilme kısıtları altında sezgisel yöntemler ile optimum tasarımı
Debriyaj Sistemleri, araçlarda daima motor ile vites kutusu arasında yerleştirilmiştir. Duruştan kalkışa geçmeyi veya hareket esnasında motor ile vites kutusu arasındaki tork akışını keserek vites kutusunda basamak değiştirilmesini mümkün kılar bununla birlikte motor torkunu ve hızını vites kutusuna iletir. Debriyaj sistemi; disk komplesi, volan ve kendi içerisinde kapak, diyafram yayı ve baskı plakasından oluşan baskı komplesinden meydana gelmektedir. Kapak, baskı plakası ve rulman ile temasta olan diyafram elemanı, yapısı gereği yay gibi davranış gösterir ve bunun yanı sıra, tork iletiminin sağlanması ve kavrama mekanizmasının tamamlanması için gerekli olan eksenel yükü oluşturur. Baskı plakası ve volan arasında bulunan disk uygulanan eksenel yükün sonucu olarak sıkışır ve kavrama mekanizması gerçekleşir. Bununla birlikte motor torku ve hızının vites kutusuna iletimi rulman temas noktası üzerinden uygulanan eksenel deplasman sonucunda kesilir. Aynı zamanda diyafram dış çapı rulmanın hareket yönüne zıt olarak hareket eder. Ayrıca diyaframın dış çapının zıt hareketi kavrama yükünün düşmesine sebep olur. Sonuç olarak, disk üzerine etkiyen kavrama yükü kalkar ve motordan vites kutusuna tork iletimi kesilir. Bu tez ile gerekli kavrama yükü ve gerilimin asgari seviyede olmasını karşılayan diyafram tasarımının optimizasyon algoritması ile daha kısa sürede ve istenen özelliklerde olması planlanmıştır. Amaç fonksiyonu ve kısıt fonksiyonları için diyafram sonlu elemanlar modeli kullanılıyorken, optimizasyon için diferansiyel gelişim algoritması seçilmiştir. Bu tez çalışmasının sonucunda debriyaj dayanımı güvence altına alınmıştır.
Ticari araç sürücü koltuğunda yapısal optimizasyon ile hafiflik
Günümüzde kamyon ve otobüs tipi karayolu ticari araçlarında bulunan sürücü koltuklarının, uzun mesafeli sürüş nedeniyle sürücüye yüksek oranda konfor sağlaması beklenmektedir. Bu konfor en yaygın olarak pnömatik mekanizma aracılığı ile, yani hava tahriği ile sağlanmaktadır. Bir yandan hava girişi sayesinde konfor sunması ve süspansiyon hareketi ile yola uyum sağlaması, diğer yandan da yüksek oranda kullanıcı dostu olması gibi özellikler, koltuğun büyük miktarda donanımlı ve değerli bir ürün olmasını sağlamaktadır. Aynı zamanda direk olarak sürücüyü saran, sürücünün koşullarına etki eden ve sürücünün kendi yaşamını teslim ettiği bu koltuk, sürücü güvenliğini de en iyi şekilde sağlamak zorundadır. Bu nedenle gerekli olan tüm şartname testlerini yasal olarak, kalite testlerini de ürün güvenilirliği açısından geçmek zorundadır. Tüm bu testleri geçmek amacı ile koltukta çeşitli güçlendirmeler yapılmakta ve bu durum göz önünde bulundurulduğunda koltuk ağırlığı oldukça yükselmektedir. Ağırlık konusu, taşımacılık sektöründe özellikle dikkat edilen, verimliliği direk olarak etkileyen, dolayısı ile maliyetler üzerinde önemli etkisi bulunan geniş bir başlıktır. Tüm taşımacılık kollarında ağırlık azaltmak için çeşitli çalışmalar yapılmakta, değişik malzeme kullanımları, optimizasyon, parça eksiltme vb. çalışmalarla daha fazla hafiflik amaçlanmaktadır. Kara taşımacılığında çok yoğun kullanımlara bağlı olarak hafiflik konusu çok daha fazla önem kazanmaktadır. Ağırlık konusunun önem kazanması ile aslında ticari araçların gerek kendi ağırlığı gerekse genel taşıdığı ağırlığa bakılmaksızın sağlanan en ufak miktardaki hafiflikler bile yapılan işe yüksek miktarda değer katmaktadır. Bu nedenle otomotiv sektöründe ağırlık çalışmaları özellikle yoğun şekilde yürütülmektedir. Bu tez çalışmasında, otomotiv ve kara taşımacılığı sektörlerinin yoğunlukla eğildiği ağırlık azaltma ya da aynı ağırlık seviyesinde kalarak yapısal güçlendirme konuları hedeflenmiştir. Bu işlemlerin gerçekleştirilmesinde, yüksek derecede önem arz eden ve geleneksel yöntemlerden pekişerek daha da hızlı hale gelen optimizasyon konuları ele alınmaktadır. Optimizasyon çalışmaları gerçekleştirilirken, Altair/HyperWorks programının OptiStruct arayüzünden yararlanılmış ve ağırlıklı olarak topografi optimizasyonu konuları ele alınmıştır. Çalışma esnasında ağırlıklı olarak kalınlık azaltılmış, malzeme kalitesinde değişikliğe gidilmiş ya da direk olarak yoğunluğu daha düşük olan farklı tipte malzemeler tercih edilmiştir. OptiStruct arayüzü ile yapılan çalışmaların girdileri, AEK R14 emniyet kemeri çekme testinden alınmış ve test esnasında söz konusu parçaya gelen yükler modellenerek sağlanmıştır. Bu çalışmaların çıktıları ise, sonraki adlımda AEK R14 emniyet kemeri çekme testinin girdilerini oluşturmaktadır. Optimizasyon çalışmaları öncesinde ve sonrasında yapılan, AEK R14 emniyet kemeri çekme testi sonlu elemanlar analizi ile, yapılan çalışmaların sağladığı fayda karşılaştırılmıştır. Tüm bu çalışmalar sonrasında istenilen hafiflik ve hedeflenen dayanım seviyesinin yakalanması planlanmıştır. Çalışma sonucunda optimizasyon, ağırlık azaltma, güçlendirme, ürün performansı, üretim maliyeti, malzeme maliyeti gibi noktalara dikkat edilerek elde edilen çıktılar, bilgisayar destekli tasarım ortamında tekrar daha kaliteli şekilde modellenerek, sürücü koltuğu için önemli testlerden biri olan ve zorunlu olarak gerçekleştirilen AEK R14 emniyet kemeri çekme testine ait sonlu elemanlar analizinde uygulanmıştır. Çıkacak olan sonuçların uygunluğu çalışma sonunda değerlendirilecektir.
Yeni nesil yapısal optimizasyon teknikleri ile yüksek performanslı yolcu koltuğu komponentlerinin geliştirilmesi
Hafifletme konusu, taşımacılık sektöründe özellikle dikkat edilen, verimliliği direk olarak etkileyen, dolayısı ile maliyetler üzerinde önemli etkisi bulunan bir konudur. Tüm taşımacılık kollarında ağırlık azaltmak için çeşitli çalışmalar yapılmakta, değişik malzeme kullanımları, optimizasyon, parça eksiltme vb. çalışmalarla daha fazla hafiflik amaçlanmaktadır. Kara taşımacılığında çok yoğun kullanımlara bağlı olarak hafiflik konusu çok daha fazla önem kazanmaktadır. Ağırlık konusunun önem kazanması ile aslında ticari araçların gerek kendi ağırlığı gerekse genel taşıdığı ağırlığa bakılmaksızın sağlanan en ufak miktardaki hafiflikler bile yapılan işe yüksek miktarda değer katmaktadır. Bu nedenle otomotiv sektöründe ağırlık çalışmaları özellikle yoğun şekilde yürütülmektedir. Günümüzde yapılan ARGE çalışmalarının çoğunun temeli Bilgisayarlı Destekli Tasarım ve Bilgisayar Destekli Sonlu Elemanlar Analizidir. Bu durum hem prototip maliyetlerinde hem de gerçek test sayısında hatırı sayılır bir azalma gerçekleştirmektedir. Bu çalışmada klasik yöntemler yerine Bilgisayar Destekli sonlu elemanlar analizi kullanılarak topoloji ve topografi yaklaşımıyla ideal geometriye ve ağırlığa ulaşılacaktır. Yapılacak çalışmayla birlikte otomotiv sektöründe kullanılan koltukların iyileştirilmesi ve yüksek performanslı koltuk komponentlerinin geliştirilerek hafifletilmesi hedeflenmiştir. Yapısal optimizasyon teknikleri ile bilgisayar ortamında yapılacak explicit analizlerle parçalardaki stress dağılımı ve deformasyonlar gözlenecek ve tasarım doğrulaması yapılarak prototip maliyetleri en aza indirilecektir. Mevcut durumda ürün tasarımı, klasik yöntemlerle yürütülmektedir. Yıllar içinde oluşan tecrübe ve know-how ile ürün tasarımı gerçekleştirildikten sonra prototip çalışması yapılır. Daha sonra ECE R14 ve ECE R80 gibi testler uygulanarak testen geçilip geçilmeme durumuna göre işlem yapılır. Testen geçillir ise ürün standartlaşır ve seri üretime geçer, eğer geçilmez ise testen geçilene kadar iyileştirmeler yapılır ve tekrar teste sokulur. Bu çalışmayla birlikte prototip maliyetleri en aza indirgenerek gerçek test maliyetleri minumum seviyeye çekilecektir. Bilgisayar ortamında yapılan testler ile sonlu elemanlar metodunun uygulanmasıyla optimize edilmiş ideal komponent geometrilerine ulaşılacak ve böylelikle klasik tasarım yönteminin içerdiği tasarla-üret-test et üçlemesindeki üret aşaması ilkte üretim mükemmeliyetine ulaşılacaktır. Yüzey , katı modelleme ve montaj uygulamaları için Catia V5 tasarım programı kullanılmıştır. Sonlu elemanlar modelinin mesh yapısı MSC Apex programında oluşturulmuştur. Mesh modellerinin optimizasyon alt yapısı, kısıtlamalar ve yüklerin tanıtımı ve iterasyonlu çözümlemeleri için HYPERWORKS paket programının OptiStruct arayüzü kullanılmıştır. Çalışma sonucunda optimizasyon, ağırlık azaltma, güçlendirme, ürün performansı, üretim maliyeti, malzeme maliyeti gibi noktalara dikkat edilerek elde edilen çıktılar, bilgisayar destekli tasarım ortamında tekrar daha kaliteli şekilde modellenerek çıkacak olan sonuçların uygunluğu çalışma sonunda değerlendirilecektir.
Güvenilirlik temelli optimizasyon teknikleri ile taşıt elemanlarının tasarımı için yeni yaklaşımların geliştirilmesi
Mühendislik yapılarının deterministik tasarım optimizasyonunda, tasarım değişkenlerindeki belirsizlikler ihmal edilir ve hesaba katılmaz. Ancak, geometrik boyutlar, malzeme özellikleri, dış yükler, imalat sürecindeki toleranslar ve işletme koşulları gibi unsurlar bir takım belirsizlikler içerirler. Güvenilirlik temelli tasarım optimizasyonu (RBDO), tasarım değişkenlerindeki bu belirsizlikleri dikkate alarak güvenlik ve üretim maliyetleri arasında en iyi dengeyi bulmak için kullanılan bir metodolojidir. Bir RBDO problemi genel olarak iç içe geçmiş iki döngüden oluşan yöntemler ile çözülür. İç döngü güvenilirlik analizi için performans fonksiyonu değerlendirmesi yaparken, dış döngü ise her bir iterasyonda iç döngüyü çağırarak deterministik optimizasyonu gerçekleştirmektedir. Güvenilirlik analizi için performans fonksiyonunun değerlendirilmesinde en yaygın kullanılan iki yaklaşım, güvenilirlik indeksi yaklaşımı (RIA) ve performans ölçümü yaklaşımıdır (PMA). Daha etkin bir yaklaşım olan PMA ile yapılan güvenilirlik analizlerinde olasılıksal kısıt fonksiyonlarının değerlendirilebilmesi için birçok yöntem geliştirilmiştir. Ancak bu yöntemler her problem için doğru sonuca ulaşamamakta veya hesaplama açısından verimsiz olabilmektedirler. Bu tez çalışmasında PMA ile güvenilirlik analizi için, hibrit gradyan analizi (HGA), hibrit eşlenik gradyan analizi (HCGA) ve geliştirilmiş hibrit gradyan analizi (EHGA) adları verilen üç farklı yeni yöntem geliştirilmiştir. Geliştirilen bu yöntemlerin optimum sonuca ulaşmadaki doğruluğu, kararlılığı ve verimliliği, literatürde yaygın olarak kullanılan; geliştirilmiş ortalama değer (AMV) yöntemi, eşlenik ortalama değer (CMV) yöntemi, hibrit ortalama değer (HMV) yöntemi, kaos kontrol (CC) yöntemi, değiştirilmiş kaos kontrol (MCC) yöntemi ve eşlenik gradyan analizi (CGA) yöntemi ile karşılaştırılmıştır. Bu amaçla hem geliştirilen yöntemlerin hem de kıyaslama için kullanılan mevcut yöntemlerin algoritmaları oluşturulmuş ve MATLAB ortamında kodları yazılmıştır. Güvenilirlik analizlerinin karşılaştırılması farklı tipteki performans fonksiyonlarının değerlendirilmesi ile yapılmıştır. RBDO karşılaştırmalarında ise bazı genel mühendislik problemleri ile taşıt yapısal elemanlarının tasarım problemleri ele alınmıştır. Güvenilirlik analizleri ve RBDO sonuçlarına göre problemlerin geneli ele alındığında, geliştirilen yeni yöntemlerin mevcut yöntemlerden daha verimli olduğu ve doğru sonuca daha hızlı bir şekilde yakınsadığı görülmüştür.
Hava süspansiyon darbe sönümleyicinin çarpışma davranışının optimizasyonu
Bu tez çalışmasında dinamik darbe testine maruz kalan hava süspansiyon körüğü bileşeni olan darbe sönümleyicinin enerji emilimi ve reaksiyon kuvveti incelenmiştir. Dinamik darbe testinde kırılan mevcut darbe sönümleyici için alternatif tasarımlar oluşturulmuştur. Sonlu elemanlar modeli oluşturulan tasarımlar için Radioss yazılımı kullanılarak analizler çözülmüştür. Elde edilen analiz sonuçlarına göre yaklaşık tasarım fonksiyonları oluşturulup, uygun olan tasarımlar için boyut optimizasyonu problem minimum ağırlık eldesi için tanımlanmıştır. Matlab program ile tanımlanan optimizasyon problemi çözülüp kırılmayan darbe sönümleyici için minimum ağırlık bulunmuştur. Son olarak optimum ağırlıktaki parçanın kopma gerilmesini dikkate alınarak dinamik darbe testi analizi yapılmış ve optimum ağırlıktaki parçanın analiz sonucunda kırılmadığı gözlemlenmiştir.
Direksiyon mafsalının yapısal optimizasyon yöntemleri kullanılarak ağırlığının azaltılması
Direksiyon mafsalının üzerinde taşıdığı araba parçaları oldukça kritik parçalardır. Bu yüzden güvenliği göz önünde bulundurarak direksiyon mafsalının yapısal optimizasyon yöntemleri ile hafifletilmesi sağlanmıştır. Yapısal optimizasyon yöntemleri ile hafifliği sağlanan direksiyon mafsalının aracın güvenliğini ne kadar etkilemekte olduğu incelenmiştir. Bunun için her yapılan yapısal optimizasyonlardan sonra statik analiz ve yapısal analiz yapılmış ve bu değerler karşılaştırılmıştır.
Otomotiv mühendisliğinde güvenilirlik temelli tasarım optimizasyonu
Geleneksel tasarım optimizasyonlarında tasarım değişkenlerindeki belirsizlikler ihmal edilir. Fakat işletim durumunda bir mühendislik sistemi veya herhangi bir parçası hesaba katılmayan farklı etkilere maruz kalabilir. Bir parça veya sistem üzerine optimizasyon yaparken bu gibi belirsizlikleri de hesaba katmak için güvenilirlik temelli tasarım optimizasyonu yöntemleri geliştirilmiştir. Güvenilirlik temelli tasarım optimizasyonları sayesinde üretim maliyetlerini azaltırken güvenlik katsayılarına bağlı kalan tasarımlara ulaşmak mümkündür. Bu tez içerisinde güvenilirlik temelli tasarım optimizasyonu yöntemleri hakkında literatür araştırmasının yanı sıra HyperMesh ve HyperStudy programlarını kullanarak motor taşıma braketi üzerinde uygulamalı bir örnek çalışma yapılmıştır.
Otomotiv mühendisliğinde güvenilirlik temelli tasarım optimizasyonu
Geleneksel tasarım optimizasyonlarında tasarım değişkenlerindeki belirsizlikler ihmal edilir. Fakat işletim durumunda bir mühendislik sistemi veya herhangi bir parçası hesaba katılmayan farklı etkilere maruz kalabilir. Bir parça veya sistem üzerine optimizasyon yaparken bu gibi belirsizlikleri de hesaba katmak için güvenilirlik temelli tasarım optimizasyonu yöntemleri geliştirilmiştir. Güvenilirlik temelli tasarım optimizasyonları sayesinde üretim maliyetlerini azaltırken güvenlik katsayılarına bağlı kalan tasarımlara ulaşmak mümkündür. Bu tez içerisinde güvenilirlik temelli tasarım optimizasyonu yöntemleri hakkında literatür araştırmasının yanı sıra HyperMesh ve HyperStudy programlarını kullanarak motor taşıma braketi üzerinde uygulamalı bir örnek çalışma yapılmıştır.
Çarpışma sönümleyici konstrüksiyonun yapısal optimizasyon yöntemleri kullanılarak hafifletilmesi
Toplu taşımacılık ve raylı sistemler sektöründe hafifletme konusu özellikle dikkat edilen araç şartnamelerinde doğrudan karşımıza çıkan, enerji verimliliğini direk olarak etkileyen, dolayısı ile maliyetler üzerinde önemli etkisi bulunan bir konudur. Tüm taşımacılık kollarında ağırlık azaltmak için çeşitli çalışmalar yapılmakta, farklı tip malzeme kullanımları, optimizasyon, parça eksiltme vb. çalışmalarla daha fazla hafiflik amaçlanmaktadır. Hafifletme konusu kara taşımacılığında, çok yoğun kullanımlara ve üretim adetlerinin fazla olmasına bağlı olarak çok daha fazla önem kazanmaktadır. Ağırlık konusunun önem kazanması ile aslında araçların gerek kendi ağırlığı gerekse genel taşıdığı ağırlığa bakılmaksızın sağlanan en ufak miktardaki hafiflikler bile yapılan işe, kullanım miktarlarının azalmasına ve dolayısıyla ülke ekonomisine yüksek miktarda değer katmaktadır. Günümüzde yapılan ARGE çalışmalarının çoğunun temeli Bilgisayarlı Destekli Tasarım ve Bilgisayar Destekli Sonlu Elemanlar Analizidir. Bu durum hem prototip maliyetlerinde hem de gerçek test sayısında hatırı sayılır bir azalma gerçekleştirmektedir. Bu tez kapsamında şehir içi toplu taşımada kullanılmak üzere tasarlanmış bir hafif raylı sistem taşıtı olan tramvayın çarpışma sönümleyici yapısının EN 12663 standardı kapsamında yapısal analizleri gerçekleştirilmiştir. Çarpışma sönümleyicilerin önünde bulunan konstrüksiyon yapının Hyperworks Programı ile statik analiz yapılması, gerilme ve yer değiştirmelerini güvenli değerlerde tutarak topoloji ve şekil optimizasyonu yapılmıştır. Bunun sonucunda gerilme ve yer değiştirme miktarları korunarak %24,1 daha hafif bir tasarım ortaya çıkmıştır. Sonlu elemanlar modeli oluşturulurken 3 boyutlu tetrahedron elemanlar kullanılmıştır. Malzeme bilgisi olarak ST-37 çeliğinin mekanik özellikleri tanımlanmıştır. Analizler için gerekli ve uygun mesh boyutunu belirlemek için Ansys sonlu elemanlar yazılım programı, üç boyutlu modelin oluşturulması ve değişikliklerinin yapılması için ise Catia v5 tasarım programı kullanılmıştır.
Taşıt tavan barı tasarımı geliştirilmesi
Ağırlık azaltma ve maliyet iyileştirme otomotiv sektörünün odaklandığı konuların başında gelmektedir. Bu iki konu doğrudan ya da dolaylı olarak çevresel sürdürülebilirlik ve finansal sürdürülebilirlik üzerinde birçok etkiye sahiptir. Bu sebeple taşıt üzerindeki her bir parça bütün içindeki fonksiyonunu kaybetmeyecek şekilde tasarım ve analiz yöntemleri ile sorgulanmakta ve birçok optimizasyon çalışmasına konu olmaktadır. Bu çalışmada araç tavanı üzerinde konumlanan tavan barları araştırma konusu olarak seçilmiştir. Seri üretimde kullanılmakta olan tavan barının tasarım ve fonksiyon girdileri belirlenmiş ve parça üzerindeki malzemeler ve üretim yöntemleri ortaya konulmuştur. Bu bilgiler ışığında mevcut hali alüminyum malzemeden üretilen tavan barının tamamen plastik olarak tasarlanması irdelenmiştir. Yeni tavan barı, tasarım esnekliği, üretim yöntemleri, maliyet ve güvenlik analizleri açısından mevcut parça ile karşılaştırılmıştır.