Multibody dynamics simulation and handling characteristics optimization of a microcar

Otomobile, tarihi boyunca ulaşım ihtiyaçlarını karşılama görevi dışında farklı anlamlar da yüklenmiştir. Prestij, statü, ayrıcalık gibi sembollerle kişiler kendilerini otomobiller üzerinden anlamlandırmaktadır. Fakat günümüzde otomobillere yüklenen bu değerin, özellikle genç nesillerde değiştiği görülmektedir. Yoğunluğun günden güne arttığı şehir yaşamında ulaşımın mümkün olan en hızlı şekilde sağlanması ihtiyacı ön plana çıkmıştır. Bu noktada konvansiyonel otomobil boyutlarının hızdan ziyade hantallık getirdiği, ayrıca trafik ve park yeri sorunlarını doğurduğu inkar edilemez bir gerçektir. Mikro-otomobiller metropol hayatında mobilite konusunda ortaya çıkan tüm ihtiyaçları karşılayacak ve tasarımında kişiselleştirilebilme imkanıyla farklılık yaratacak bir potansiyele sahiptir. Mobilite tanımının yoğun bir dönüşümüne tanıklık ettiğimiz günümüzde yapılan mikro-otomobil araştırmalarında tasarım, güvenlik, çevrecilik gibi konular ele alınmıştır. Bu çalışmada bir mikro-otomobilin çoklu cisim modeli oluşturularak, seyir özelliklerini iyileştirecek optimizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Taşıt dinamiğinde göz önüne alınan doğrusal dinamik, yanal dinamik ve düşey dinamik özellikleri farklı çalışma disiplinleri altında incelenmektedir. Bu çalışmada yalnızca yanal dinamik özelliklerini ortaya çıkaran benzetimler değerlendirilmiştir. Çoklu cisim modelleri yüksek serbestlik dereceli sistemlerin dinamik ve kinematik çözümünde sıklıkla kullanılan bir yöntemdir. Adams/Car programında bir mikro-otomobile ait tasarım özellikleri dikkate alınarak çoklu cisim modeli oluşturulmuştur. MacPherson ön askı düzenine sahip süspansiyon sistemi üzerinde düşey hareketler sırasında meydana gelen toe açısı ve kamber açısı değişimi Adams/Insight programıyla optimize edilmiştir. 2 seviyeli tam faktöriyel deney tasarımı yapılarak bu parametrelerin hedef değerler üzerindeki etkisi hesaplanmıştır. Optimizasyonu yapılmış parametrelerin, askı sisteminin meydana getirdiği diğer kinematik değerler üzerinde yapmış olduğu değişiklikler hedeflenen değerler içinde kalmıştır. Arka aksta kullanılan yarı bağımsız süspansiyon sisteminde burulma kirişi bulunmaktadır. Geometri ve malzeme özellikleri göz önüne alınarak, serbest titreşim mod şekilleri ve doğal frekansları Adams/Flex programıyla hesaplanarak modele dahil edilmiştir. Bu sayede yarı bağımsız süspansiyon sistemine ait burulma çubuğunun işlevini gerçekleştirmesi için güvenilir bir yaklaşım oluşturulmuştur. Araç mimarisi tasarlanırken; elektrik hub-motoru ağırlığı ön tekerlek içinde temsil edilecek şekilde modellenmiştir. Çalışmada çekiş gücü önden yola aktarılmıştır. Mikro-otomobile ait 4 farklı taşıt benzetim modeli arasında seyir dinamiği manevralarının karşılaştırması yapılmıştır. Bu modeller baz tasarımı ve ön süspansiyon optimizasyonu yapılmış taşıt tasarımını 2 farklı lastik versiyonuyla temsil etmektedir. Lastik modelleri Versiyon-1 için 175/70 R13 ve Versiyon-2 için 195/65 R15 ebatlarına sahiptir. Fiziksel ve matematik modelleri içeren Pac2002 yarı ampirik lastik modeli kullanılmıştır. Mikro-otomobillerin kişiselleştirilmesine olanak sağlayacak en büyük etkenlerden olma potansiyeline sahip active wheel kullanımı düşünülerek Versiyon-2 lastik modeli çalışmaya dahil edilmiştir. Taşıtların dinamik özelliklerini değerlendirmek amacıyla standartlar doğrultusunda manevra testleri uygulanmıştır. Bu bakımdan taşıt modellerinin tümü güvenlik açısından sorun teşkil etmemektedir. Bu çalışmanın neticesinde çoklu cisim simülasyonlarıyla mikro-otomobil tasarımının optimize edilmesinin seyir özelliklerini iyileştirdiği görülmüştür. Yapılacak olan active wheel çalışmalarında kullanılmak üzere bir model altyapısı oluşturulmuştur.