Otomotiv sektöründe dinamik yüklere maruz bir kaynaklı bağlantı için yorulma dayanımı değerlendirmesi

Otomotiv şirketleri, sektörde rekabetçi olabilmeleri için hafif ve dayanıklı tasarımlara ihtiyaç duyarlar. Yorulma ömrü tahmini çalışmaları, ilk seferde doğru tasarım yeteneklerini geliştirebilmek için halen devam eden bir araştırma alanıdır. Otomotiv sektöründe düşük maliyeti ve uygulama kolaylığı nedeniyle en çok tercih edilen bağlantı yöntemlerinden olan kaynak için yapılan yorulma hesabı çalışmaları önemli yer tutmaktadır. Müşteri problemlerinin en aza indirilebilmesi için kaynaklı bağlantının yorulma ömrünü tasarım aşamasında tahmin etmek gerekmektedir. Bununla birlikte kaynak bölgesinde yorulma hesabı, kaynak işleminin doğası gereği çok karmaşık ve zordur. Bu nedenle kaynak bölgesinde yorulma ömrünü tahmin eden birçok analitik yaklaşım ortaya atılmıştır. Bu yaklaşımlar nominal gerilme, yapısal gerilme ve çentik gerilme yaklaşımı olmak üzere üçe ayrılmaktadır. Bu çalışma kapsamında, hafif ticari araçlarda kullanılan bir kaynaklı braketin ömür tahmini çentik gerilme yaklaşımı kullanılarak yapılmıştır. Tez çalışmasının genel amacı, son dönemde geliştirilen kaynak ömrü hesaplama metotlarının değişken çok yönlü yüklemeler altında çalışan dikiş kaynaklı karmaşık yapılarda uygulanabilirliği ve güvenilirliğinin değerlendirmesini yapmaktır. Yorulma hesapları öncesinde yapılan dinamik doğrulama ve yorulma testleri çalışmanın önemli bir bölümünü oluşturmaktadır. Hasar hesaplarının doğru yapılabilmesi için sistemin dinamik davranışının gerçek koşullarını temsil eden sonlu elemanlar modellerinin kullanılması gerekmektedir. Bu sebeple modal çekiç testi yapılarak sistemin dinamik karakteristiği tespit edilmiştir. Bu test sonucunda mod şekilleri ve sönüm faktörleri elde edilmiştir. Sonlu elemanlar modeli gerçeğe uygun olarak güncellenerek mod şekilleri ve doğal frekanslarının modal test sonuçları ile doğrulanması sağlanmıştır. Doğrulama amaçlı yorulma testleri öncesinde, elektrodinamik sarsıcıda sistem sabit büyüklükteki sinüs dalgası ile belirli frekanslarda taranarak ivme ölçümleri alınmıştır. Sonlu elemanlar analizleri ile aynı yükleme durumu modellenerek analizden elde edilen ivme verileri test ile doğrulanmıştır. Sonlu elemanlar modelinin dinamik davranışı doğrulandıktan sonra yerel gerilme yaklaşımı ile kaynak bölgesinde ömür hesabı yapılmıştır. Yorulma testlerinde kullanılan yükler, müşteri kullanım profiline uygun alanlardan toplanan verilerin işlenmesi ile elde edilmiştir. Bu yükler elektrodinamik sarsıcı yardımıyla araç davranışına benzer olarak uygulanmıştır. Yorulma testlerinde görülen kaynak bölgesi hasarı sonrasında çentik gerilmesi yaklaşımı kullanılarak kaynak bölgesinde yorulma hesapları yapılmıştır. Hesaplar sonucunda elde edilen hasar değerlerinin testte görülen hasarlar ile uyumlu olduğu görülmüştür. Böylece çentik gerilme yaklaşımının değişken yüklere maruz karmaşık parçalarda güvenli sonuç verdiği tespit edilmiştir. Çalışma sonucunda benzer modeller ve yöntemler kullanılarak tasarım önerileri ortaya konulmuştur.