Ticari yarı römork tanker aracının gerçek yol girişleri ile hasar analizi ve en iyileştirme süreci
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: ALİ MENTEŞE
Danışman: Cihan Demir
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Günümüzde teknolojinin gelişmesi ile birlikte modern ticaret anlayışı da hızla değişmiştir. Bu değişim özellikle online ticaret alanında gerçekleşmiştir. Online ticaretin artması ile yurt içi ve yurt dışı ticaret hızla gelişmiş, bu gelişme ile birlikte lojistik sektörüne duyulan ihtiyaç her geçen gün daha da artmıştır. Lojistik sektörüne duyulan ihtiyacın artması ile birlikte yarı römorklar, modern ticaretin vazgeçilmez unsurlarından biri olmuştur. Özellikle karayolu taşımacılığında kullanılan yarı römorklar, ticaret hayatının her alanında önemli bir rol oynamaktadır. Yarı römorklar, ağır ve büyük hacimli yüklerin tek seferde taşınmasına olanak sağlaması ile verimlilik ve ekonomikliği artırarak lojistik süreçlerini hızlandırmıştır. Lojistik sektöründe yarı römorkların en büyük avantajı çekiciden bağımsız yükleme ve boşaltma işlemlerine olanak sağlamalarıdır. Bu sayede yarı römork yükleme boşaltma işleminde çekici ve araç farklı işlerde kullanılarak lojistik süreçlerine büyük esneklik ve verimlilik sağlamaktadır. Modern ticaret ve lojistik sektöründe bu derece öneme sahip olan yarı römorkların tasarımı ve üretimi de büyük önem arz etmektedir. Yarı römorklar, farklı yol tiplerinde şehirler arası ve şehir içi taşımacılıkta sürekli olarak kullanılmaktadırlar. Bu sürekli kullanım ve farklı yol tiplerine maruz kalma durumu neticesinde yarı römorkların yorulma dayanım parametresi üretici ve kullanıcılar tarafından büyük önem arz etmektedir. Yarı römorkların farklı yol tiplerinde üzerine etkiyen kuvvetlerin belirlenmesi ve yorulma dayanımının arttırılması için tasarım ve doğrulama aşamasında, gerçek işletme şartlarında yorulma hasarının analiz edilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada bir tanker modelinin serbest titreşim analizi ve gerçek işletme şartlarında toplanmış yol sinyallerinin kullanılması ile yorulma ömür hasar incelemesi yapılmış, bu inceleme sonuçları statik analizler ile karşılaştırılarak yorulma hasarına uğrayan bölgeler belirlenmiştir. Belirlenen bu bölgeler için çeşitli tasarım iyileştirmeleri uygulanmış ve bu uygulama sonucunda, tanker modeli için yorulma hasarını en aza indiren en uygun tasarım seçilmiştir. Tanker modeli için öncelikle karayolu taşımacılığında yükün taşındığı alan yüzeylerinin minimum yapısal mukavemet gerekliliklerini sağlayacak belirli yüklemeler ve yol testleri ile belirlenen ekstrem koşullar uygulanarak bilgisayar ortamında statik analizler yapılmıştır. Bu analiz senaryoları, öne frenleme, geriye frenleme, çukura düşme, tümsekten geçme ve yerçekimi ivmesi etkisi altında yapılan analizlerdir. Kurulan analiz senaryoları ile tanker modeli yapısal olarak ani yüklemeler altındaki davranışı incelenmiş ve oluşan gerilme değerleri tanker modelinin akma mukavemet değerinin altında olduğu gözlemlenmiştir. Statik analizler ile ön doğrulaması yapılan model sonrasında, bilgisayar ortamında dinamik analizlere tabi tutulmuştur. Bu dinamik analizlerde gerçek yol sinyalleri kullanılmıştır. Bu yol sinyalleri modele çok benzeyen bir prototip araç üzerinde hedef belirlenen ömrü baz alacak şekilde farklı yol profillerinden geçirilerek test edilmiştir. Bu testte farklı yol profillerinden sinyal verileri toplanmıştır. Yoldan toplanan bu verileri içerisinde tanker modelini tahrik etmeyen ve gürültü sebebi ile ortaya çıkan sinyaller mevcuttur. Bu sinyallerin frekans analizleri yapılarak, sanal ortamda gerçekleştirilen modal serbest titreşim analizi sonuçları ile karşılaştırılarak filtrelenmiştir. Böylelikle dinamik analizlerde kullanılacak veriler azaltılmış ve analiz süresi kısaltılmıştır. Serbest titreşim analizlerinde yapının ilk 20 modunun 9-60 Hz, yol testleri ile elde edilen yol girişlerinin frekans değerlerinin 4-30 Hz ve yol genliği en yüksek olan girişlerin 7-13 Hz aralığında olduğu tespit edilmiştir. Aracın SEM üzerinde yapılan doğal frekans analizleri ile yoldan toplanan sinyallerin frekans aralığının çakıştığı görülmüştür. Bu durum üzerine yol girişleri etkisi ile oluşan dinamik yüklerin yapı üzerinde hasara yol açabileceği ortaya konulmuştur. Bu adımlar sonrasında bileşen mod sentezi yöntemi ile dinamik analizler gerçekleştirilmiştir. Bileşen mod sentezi metodu, büyük ve karmaşık yapıda olan tanker modelinin kısa sürede çözümlenmesine olanak sağlaması sebebi ile tercih edilmiştir. Bu metot kullanılarak tanker modelinin alt bileşenleri ayrı ayrı analiz edilip, daha sonrasında bu bileşenlerin davranışları birleştirilerek tüm sistemin dinamik cevabı incelenmiştir. Ansys programında, dinamik analizlerde kullanılmak üzere süspansiyon grubu ile tanker modelinin etkileşimde bulunacağı noktalar belirlenerek bu noktaların 6 serbestlik dereceleri ile yapının "Craig Bampton" modları elde edilmiştir. Elde edilen bu mod şekilleri dinamik analizlerin gerçekleştirildiği Adams programına girdi olarak verilmiştir. Böylelikle yapının ve alt sistemlerin ayrı ayrı analizleri gerçekleştirilerek Adams programında tüm sistemin dinamik cevabı incelenmiş ve yapıya ait modal koordinatlar elde edilmiştir. Elde edilen bu modal koordinatlar, zamanla değişen sistemin titreşim modlarının genliklerini ifade etmektedir. Bu modal koordinat ve frekans analizi sonuçlarının süperpozisyonu ile yorulma hasar analizleri yapılmıştır. Yorulma hasar analizleri incelendiğinde statik analizlerden farklı olarak tanker modelinin dingil bağlantı, tank konsolları, makas kulakları ve ayna sacının kritik hasar bölgelerinde olduğu görülmüştür. Yorulma hasar analizleri ile tespit edilen kritik hasar bölgelerine farklı tasarım iyileştirme çalışmaları yapılmıştır. Palmgren-Miner kuralına göre yapılan iyileştirme çalışmaları sonucunda denklem 3.7 göz önüne alınarak değerlendirme yapıldığında 100 km değerinde tank konsollarında yorulmaya bağlı elde edilen kümülatif hasar oranı 1,652E-05 ile 2,606E-07 aralığından 4,774E-09 ile 7,374E-11 aralığına, şasi ayna sacı üzerinde yorulmaya bağlı elde edilen kümülatif hasar oranı ise 1,652E-05 ile 2,606E-07 aralığından 7,374E-11 ile 1,139E-12 aralığına düşürülmüş ve bu bölgelerde oluşan kritik yorulma hasarları tamamen giderilmiştir. Elde edilen bu kümülatif hasar oranlarının 10^4 katı alınarak yarı römork tanker aracının hedeflenen 1.000.000 km kullanım ömrü boyunca oluşacak kümülatif hasar oranı incelenebilir. Çalışma sonucunda yol testleri ile belirlenen ekstrem koşullar uygulanarak yapılan statik analizlerde hasar oluşmayan noktaların yol girişleri ile meydana gelen tekrarlı dinamik kuvvetler altında hasara uğradığı görülmüş ve sonuç olarak tekrarlı dinamik kuvvetlerin tasarım doğrulama çalışmalarındaki önemi ortaya konmuştur.