Zırhlı araçlarda güç paketi taşıyıcı yapının bilgisayar destekli yapısal analizi

Günümüzün otomotiv endüstrisinde müşteri ihtiyaçlarının ve bu ihtiyaçları karşılamak için gerekli test maliyetlerinin artması üreticileri daha etkin mühendislik çalışmaları gerçekleştirmeye yönlendirmektedir. Bu doğrultuda askeri araç üreticileri personel güvenliği artırmak, araç üzeri sistem ve alt sistem parça dayanımını iyileştirmek ve binek araçlara göre çok daha yüksek olan test maliyetlerini düşürmek için tasarım ve tasarım doğrulama süreçlerine ziyadesiyle önem vermektedir. Bu tez çalışmasında motor, şanzıman ve transfer kutusunu taşıyan güç paketi taşıyıcı yapının, askeri bir aracın çalışma koşulları ve görev profilleri göz önünde bulundurularak tasarım ve bilgisayar destekli analizlerle incelenmesi anlatılmaktadır. Kaynaklı ya da döküm üretim yöntemi ile üretilmesi planlanan güç paketi taşıyıcı yapıda analiz sonuçlarına göre tasarım iyileştirmesi yapılmıştır. Tez çalışmasında ilk olarak literatür araştırmalarında benzer problemleri ele alan çalışmalar incelenmiş, araç üzerindeki parçaların hangi yüklere maruz kaldığı, bu yüklerin tespiti ve malzeme üzerine etkisinin nasıl incelendiği belirlenmiştir. Askeri bir aracın görev profilleri kapsamında yüksek sıklıkla karşılaştığı çarpma ve çukura girme senaryolarında görülen yükler için statik analizler gerçekleştirilmiştir. Statik analiz sonuçlarına göre yaklaşık 48 kg ağırlığındaki St52 malzemeden üretilmesi planlanan kaynaklı taşıyıcı yapıda çarpma senaryosunda 231MPa gerilme görülmüş olup yapı 1,53 emniyet katsayısına sahiptir. GGG50 malzemeden üretilmesi planlanan ve yaklaşık 46kg ağırlığındaki döküm taşıyıcı yapıda ise yine çarpma senaryosunda 122MPa gerilmeler görülmüştür ve yapı 2,62 emniyet katsayısına sahiptir. Titreşim altında sistemin rezonansa girip girmeyeceğinin anlaşılması için yapılan modal analizlerde ise iki üretim yöntemine göre tasarlanan taşıyıcı yapının da motorun tahrik frekansı olan 29 – 124 Hz aralığı dışında kaldığı görülmüştür. İncelenen iki yapının da sistem performansını karşılaması neticesinde maliyet, ağırlık ve güvenilirlik göz önünde bulundurularak döküm yapının tasarım iyileştirilmesine karar verilmiştir. Yapılan tasarım değişiklikleri ile taşıyıcı yapının ağırlığı 38kg'a düşürülmüş ve 8kg hafifletme sağlanmıştır. İyileştirilmiş nihai taşıyıcı yapıda gerçekleştirilen statik analizler neticesinde diğer yapıların aksine en yüksek gerilme çukura girme senaryosunda 192MPa olacak şekilde görülmüştür ve yapı 1,67 emniyet katsayısına sahiptir. Modal analizler kapsamında ise ilk altı rijit gövde modundan sonra yedinci modda doğal frekansın 214Hz olduğu görülmüştür. Bu değerin motor tahrik ferakansları dışında olmasından sistemin rezonansa girmeyeceği ve güvenli olacağı sonucu çıkarılmıştır.