Araç yönlendirme elemanının yapısal tasarım optimizasyonu

Formula SAE, uluslararası üniversite öğrencilerinin tasarladıkları tek kişilik ufak yarış arabalarının yarıştığı, uluslararası otomotiv mühendisleri derneğinin desteklediği bir mühendislik yarışmasıdır. 20 yılı aşkın bir süredir yapılmaktadır. Mühendislik öğrencileri yarış arabalarını tasarımından yapım aşamasına ve sürüşüne kadar tamamen kendileri yapmaktadırlar. Yarışmada başarılı olmak için hızlı, hafif ve dayanıklı araç tasarlamaktır. Bu tez çalışmasında, Formula SAE aracının hareketi açıyla değişmesini sağlayan Araç Yönlendirme Krank'ın daha hafif ve dış yüke daha dayanıklı hale gelecek şekilde yeniden tasarlanmıştır. Bunun için optimizasyon yöntemleri kullanılmıştır. Optimizasyon sürecinde ilk olarak yapısal tasarım(topoloji) optimizasyonu yapılarak parçanın optimum genel hatları elde edilmiştir. Bu tasarımı iyileştirmek için ise şekil optimizasyonu yapılarak en uygun tasarım elde edilmiştir. Optimizasyon sürecinde sonlu elemanlar modelleme de HyperMesh, yapısal tasarım optimizasyonunda ve analizlerde Optistruct, şekil optimizasyonu için HyperStudy ve sonuç incelemede ise HyperView adlı yazılım programları kullanılmıştır. Analizler sonucunda optimizasyonu yapılmış parça, 7000 serisi Alüminyum malzemeden üretilmiş ve hidrolik pistonlu test ünitesi üzerinde belli aralıklarla fiziksel yükleme testleri yapılmıştır. Zamana bağlı olarak kuvvet ve yer değiştirme grafikleri elde edilmiştir. Parça kalıcı deformasyona uğrayana kadar testlere devam edilmiştir. Deformasyon alanına girmiş parça üç boyutlu tarama ile ölçülmüş ve sapmaları hesaplanmıştır. Bunun sonucunda optimizasyonun gayet makul ve kullanılabilir olduğu sonucuna varılmıştır.