Bir binek araca ait fren diskindeki hataların titreşim parametreleri ile tespiti

Araçlarda fren sistemleri, aracın güvenli bir şekilde yavaşlaması ve durması amacına hizmet eden önemli bir yere sahiptir. Fren diskleri bu sistemin en önemli elemanlarından olup hatasız üretilmeleri büyük önem arzetmektedir. Çoğunlukla gri dökme demir malzemeden döküm yolu ile elde edilen fren diskleri, döküm sonrası talaşlı imalat aşamalarından geçerek üretilmektedir. Üretim aşamasında disk yapısında herhangi bir hata bulunmaması gerekmektedir. Disk üretiminde hata tespiti için sık kullanılan yöntemlerden biri diskin doğal frekanslarının kontrolüdür. Bu yöntem parça üzerinde bir hasar bulunması durumunda parçaya ait doğal frekansların değişmesi prensibine dayanır. Hasarlı parçanın doğal frekansları, sağlam parçanın doğal frekanslarıyla karşılaştırıldığında belirli bir miktarda düşme gözlemlenmektedir. Böylece diskin hasarlı olup olmadığı anlaşılabilir. Bu tez kapsamında yapılan çalışmada, modal parametreler vasıtasıyla fren diskinin fonksiyonel kısımları olan balata ile temas yüzeyleri üzerinde çatlak şeklinde bir hasar bulunması durumunda, bu hasarın disk merkezinden uzaklığı, uzunluğu, yönelme açısı ve derinliği gibi parametrelerin tespiti amaçlamıştır. Bunun için öncelikle bir fren diskinin deneysel modal analizi yapılarak titreşim modları ve bu modlara ait doğal frekansları tespit edilmiş, bu veriler kullanılarak sonlu elemanlar analizi için bilgisayar ortamında yapılan modeller güncellenmiş ve böylece deneysel verilerle uyumlu bir sonlu eleman modeli elde edilmiştir. Ardından, tespit edilmesi amaçlanan hasar tipleri için deney tasarımı yapılmış ve hasar parametrelerinin alabileceği değer aralıkları için tasarım uzayı elde edilmiştir. Tasarım uzayı oluşturmada merkezi kompozit tasarım yöntemi kullanılmıştır. Sonrasında belirlenen hasar tiplerine ait parametreleri bulacak matemetik modeller elde etmek için cevap yüzeyi yönteminden yararlanılmıştır. Bu yöntemin seçilmesinin sebebi sonuca ulaşmak için daha az işlem hacmi gerektirmesi ve dolayısıyla daha hızlı olmasıdır. Alternatif bir yöntem olarak adaptif çok amaçlı optimizasyon yöntemi ile de analizler tekrarlanmış ve cevap yüzeyi yöntemine göre daha fazla sayıda işlem ile sonuca ulaşıldığı görülmüştür. Yapılan çalışmada hasarın büyüklüğü arttıkça modelin hasar parametrelerinin tespitinde daha iyi sonuç verdiği gözlemlenmiştir.