Topoloji Optimizasyonu Yardımıyla, Askeri Taşıt Bağımsız Ön Süspansiyonu için Alt Salıncak Tasarımı

Transkript

1 Topoloji Optimizsyonu Yrdımıyl, skeri Tşıt ğımsız Ön Süspnsiyonu için lt Slınck Tsrımı Mehmet Murt TOPÇ 1, Egemen HR 2,3, t KPLN 1, Ezgi Zeynep SRIKY 1 1. Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fkültesi, Mkine Mühendisliği ölümü, İzmir, Türkiye. 2. Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen ilimleri Enstitüsü, Mkine Mühendisliği nilim Dlı, İzmir, Türkiye. 3. Ege Endüstri ve Ticret.Ş., İzmir, Türkiye. murt.topc@deu.edu.tr / egemen.hr@egeendustri.com.tr / t.kpln@ogr.deu.edu.tr / ezgi.sriky@ogr.deu.edu.tr Özet Dört tekerlekten çekişli, iki kslı ir skeri tşıtın ğımsız ön süspnsiyonund kullnılck lt slıncğın ypısl tsrımı, topoloji optimizsyonu yrdımıyl gerçekleştirilmiştir. u mçl önce, tekerlek thrik milinin, süspnsiyon yyının ve fren sistemi ypı elemnlrının konumlrı dikkte lınrk, lt slıncğın ön tsrımı oluşturulmuştur. İkinci şmd, süspnsiyon sistemi, çoklu cisim dinmiği yklşımıyl modellenmiştir. u model kullnılrk, slınck ğlntı noktlrın etkiyen kuvvetler, litertürde verilen snki sttik stndrt yük tipleri için elirlenmiştir. Üçüncü şmd, seçilen yük tipleri için ön tsrım topoloji optimizsyonu uygulnmıştır. öylelikle, her yük tipi için ön tsrım üzerindeki fzllık hcim elirlenmiştir. Dördüncü şmd, topoloji optimizsyonu çlışmlrındn elde edilen sonuçlr irlikte değerlendirilerek, lt slıncğın üretileilir tsrımı ypılmıştır. Son olrk, elde edilen nihi tsrım, doğrulm mçlı sonlu elemnlr nlizleri uygulnmıştır. u şekilde, kritik yük tipi için slıncğın en düşük emniyet ktsyısı elirlenmiştir. nhtr Kelimeler: skeri tşıt, ğımsız süspnsiyon, çoklu cisim dinmiği, sonlu elemnlr nlizi, topoloji optimizsyonu, meknik tsrım Design of Lower Wishone for Militry Vehicle Independent Front Suspension Using Topology Optimiztion strct Structurl design of the lower wishone which will e used in the independent front suspension of four-wheel drive, two-xle militry vehicle ws crried out y using topology optimistion. For this purpose firstly, the primry design of the lower wishone ws developed, y tking the positions of the wheel drive shft, suspension spring nd rke system components into ccount. In the second stge, the suspension system ws modelled vi multiody dynmics pproch. y using this model, forces cting on the connection points of the lower wishone were determined for the qusi-sttic stndrd lod cses given in the literture. In the third step, topology optimistion ws pplied to the primry design for selected lod cses. Thus, the redundnt volume on the primry design ws determined for ech lod cse. In the fourth stge, the results of the topology optimiztion studies were evluted together, nd the producile design of the lower wishone ws composed. Finlly, finite element nlyses were pplied to the finl design for verifiction purposes. y this wy, the minimum fctor of sfety of the wishone ws determined for the criticl lod cse. Keywords: Militry vehicle, independent suspension, multiody dynmics, finite element nlysis, topology optimiztion, mechnicl design

2 GİRİŞ Çift slıncklı ğımsız süspnsiyon sistemleri, sit kslr göre dh düşük montj hcim tlep etmeleri, dh düşük kütleye ship olmlrı ve koly yönlendirileilmeleri gii üstünlükleri nedeniyle, skeri tşıt uygulmlrınd giderek önem kznmy şlmıştır. u sistemler, özellikle düz olmyn zeminlerde, ks tekerleklerinin irirlerinden ğımsız olrk hreketine, Şekil 1. d görüldüğü gii olnk sğlm (Heiβing vd., 2011:420) ve yüksek tn serestliği gii olumlu özelliklerinden dolyı günümüzde, yüksek hreket yeteneğine ship çok mçlı tekerlekli tşıtlr (HMMWV) ve enzeri sistemlerde, geniş ir kullnım lnı ulmktdır. u uygulmlrd, tekerleklerin frklı yylnm ihtiyçlrı, süspnsiyon sistemi trfındn mümkün kılındığındn, tşıt çısındn hyti önem rz eden tekerlek yol temsı, tüm sürüş koşullrınd süreklilik göstermektedir (Reimpell, 2001:7). Çift slıncklı helisel yylı ğımsız süspnsiyon sisteminin skeri tşıtlrd uygulnmış ir örneği, Şekil 1. de görülmektedir ( Sit ks 4 5 yyı mcı şsi lınck 4 Üst slınck 5 kson ğımsız süspnsiyon Şekil 1:. Sit ks ve ğımsız süspnsiyonun yylnm dvrnışlrının krşılştırılmsı. Yüksek hreket yeteneğine ship çok mçlı tekerlekli tşıt inek tşıtlr dışındki özel tip tşıtlr için ğımsız süspnsiyon tsrımı, gelişmiş ülkelerde uzun süreden eri ilgi gören ir çlışm lnıdır (Timoney ve Timoney, 2003:430). u konu, ülkemizde de giderek önem kznmy şlmıştır. Çift slıncklı yönlendirileilir ğımsız süspnsiyonun, yerli olnklrl, ekli ğır ticri tşıtlr için tsrlnıp üretilmiş ir örneği, Şekil 2. d görülmektedir (Topç vd., 2015:59). u çlışmd ise tüm tekerleklerinden çekişli iki kslı ir skeri tşıtın ön ksınd uygulnmsı düşünülen ve sitleştirilmiş ir modeli Şekil 2. de görülen çift slıncklı ğımsız süspnsiyonun lt slınck tsrımı, topoloji optimizsyonu yrdımıyl gerçekleştirilmiştir. Hv yyı kson Üst slınck İz kolu Helisel yy Üst slınck Yy ğlntı elemnı Hreket yönü Fren gruu Dingil pimi lt slınck Hreket yönü kson lt slınck Şekil 2:. Ekli ğır ticri tşıtlr için yerli tsrım ğımsız ön süspnsiyon. skeri tşıtlrd kullnıln ir ğımsız ön süspnsiyon

3 u mçl ilk olrk, süspnsiyon sisteminin ilinen kinemtik ğlntı noktlrı kullnılrk, MS. dms ticri pket yzılımı yrdımıyl, yrım tşıt modeli oluşturulmuştur. Dh sonr, sistemin üretilmiş örnekleri incelenmiş, slınck ğlntı noktlrının ve thrik milinin konumlrı, tekerleğin ve fren sistemi ypı elemnlrının yönlendirme sırsınd trdığı hcim gii fiziksel tsrım fktörleri dikkte lınrk, slıncğın ön tsrımı ypılmıştır. Sonrki şmd, litertürde önerilen stndrt sürüş mnevrlrı, kuruln çoklu cisim dinmiği modeli üzerinde simüle edilerek, çeşitli kritik yük tipleri için meknizmnın ğ noktlrın gelen en yüksek kuvvet değerleri hesplnmıştır. u kuvvetler yrdımıyl, topoloji optimizsyonu yklşımı kullnılrk, ön tsrım üzerindeki yük tşımyn fzllık mlzeme, her ir yük tipi için elirlenmiştir. Elde edilen tsrımlr irlikte değerlendirilerek, tüm yük tiplerinde hsr uğrmdn çlışcilecek slınck geometrisi oluşturulmuştur. u geometri kullnılrk, slıncğın üretileilir ir nihi tsrımı ypılmıştır. Seçilen kritik yük tiplerine denk düşen ğ kuvvetleri u modele uygulnrk, prçnın en düşük emniyet ktsyısı elirlenmiştir. YÖNTEM u çlışmd, süspnsiyon slıncğının hfifletilmesi, topoloji optimizsyonu yrdımıyl gerçekleştirilmiştir. ir ypısl optimizsyon yöntemi oln topoloji optimizsyonunun temeli, optimizsyonu gerçekleştirilecek ypı elemnının dış oyutlrınd herhngi ir değişiklik olmksızın, istenen ornd hcim zltrk, prçnın uygun ölgelerinden, direngenliği mümkün oln yüksek ypının elde edilemesine olnk sğlyck şekilde mlzeme çıkrılmsıdır. Diğer ir deyişle, topoloji optimizsyonuyl hedeflenen, rijitliği mksimum ypn en uygun mlzeme dğılımını ulmktır (endsøe ve Sigmund, 2003:1). Tekil yüke mruz dolu nkstre ir kirişin topoloji optimizsyonu dımlrı, örnek olrk Şekil 3 de görülmektedir (Johnsen, 2013: 22). şlngıç Sonlu elemnlr nlizi Duyrlılık nlizi Filtreleme işlemi Optimizsyon (değişkenleri güncelleme) Hyır Ykınsıyor mu? Evet Son topoloji Şekil 3: SIMP-metodu kullnılrk gerçekleştirilen topoloji optimizsyonunun kış şemsı ÇOKLU İSİM MODELİ Konvnsiyonel çift slıncklı süspnsiyon sisteminin sit kinemtik modeli Şekil 4. d görülmektedir. u tsrımd, lt ve üst slıncklr tşıt gövdesine, ve E, F noktlrındn döner mfsllrl ğlnmıştır. Slıncklrın kson ile ğlntılrı ise ve D küresel mfsllrı yrdımıyl gerçekleştirilmektedir. öylelikle mfsl merkezlerini irleştiren -D ekseni, ynı zmnd yönlendirme eksenini oluşturmktdır. Diğer ir ifde ile tekerlek, yönlendirme sırsınd u eksen çevresinde dönmektedir. Süspnsiyon slıncğının ön meknik tsrımı için gerekli fiziksel

4 sınırlmlrın elirlenmesi ve prçnın ğlntı noktlrın çeşitli sürüş koşullrınd etkiyen kuvvetlerin ulunilmesi için çlışmnın ilk şmsınd, dms/r yzılımı yrdımıyl süspnsiyon sisteminin, direksiyon meknizmsını d içeren çoklu cisim dinmiği modeli oluşturulmuştur. u model, Şekil 4. de görülmektedir. X0 S Z0 E K Hreket yönü Y0 J Yönlendirme ekseni F S: Tşıt gövdesinin kütle merkezi D G H +ZH -ZH Hreket yönü Şekil 4: Süspnsiyon sisteminin;. Kinemtik modeli. Çoklu cisim modeli Tekerleğin düşey yer değişimi ve sırsınd, meknizm htsındn kynklı iz çısı değişimini en düşük düzeyde tutck iz çuuğu ğlntı noktlrı (J ve K), Şekil 5. d görülen kurl yrdımıyl elirlenmiştir (Reimpell, 1974:150). skeri tşıtın ön ks konstrüksiyonund kullnılmsı düşünülen silindirik helisel yy it kuvvet uzm diygrmı Şekil 5. de görülmektedir. Step-lineer ypı trzın ship u uygulmd, Z H 150 mm den sonr yy siti ni olrk rtmktdır. Uygulnn u yy, nıln deformsyon değerine kdr, yklşık f= 1,29 Hz lik şsi düşey titreşim freknsını olnklı kılmktdır. X 0 Y 0 Z 0 P3 Z1 P2 α Y1 D J E,F K, P1 0,0 α -150,0-100,0-50,0 0,0 50,0 100,0 150,0 200,0 250,0 Deplsmn, ZH (mm) Şekil 5:. İz çuuğunun konulndırılmsı. Helisel yy krkteristiği ÖN TSRIM Slıncğın ön tsrımının oluşturulmsınd, şğıd özetlenen fiziksel tsrım kısıtlrı kullnılmıştır: Sistemin ön kinemtik tsrım çlışmsındn, slıncğın kinemtik ğlntı noktlrının konumlrı (, ve ) ve helisel yyın ğlntı noktsı (L) ve uzunluğu (L F) ilinmektedir. Slıncğın üretileceği scın klınlığı t, u noktlrın konumlrı dikkte lınrk Şekil 6. d görüldüğü gii elirlenmiştir. Thrik milinin konumundn dolyı, süspnsiyon yyının, tşıt oyun ekseninde (X 0), Şekil 6. de görüldüğü gii öne y d geriye doğru kydırılmsı gerekmektedir. u d slınck üzerinde, özellikle yylnm sırsınd, simetrik olmyn ir yüklemenin orty çıkmsı nlmın gelmektedir.

5 Tşıt gövdesi L F Helisel yy Z0 L X0 Y0 t Helisel yy, lt slınck Tekerlek thrik mili lt rotil Şekil 6:. Slınck klınlığının elirlenmesi. Helisel yyın lt slıncğ ğlnmsı (xletech Interntionl, 2009:1) Slıncğın dış geometrisini, yyın ortlm srgı çpının ynı sır, tekerleğin dönüş çısı ve u sırd trdığı, Şekil 7. de (Simionescu, 2016:3) görülen hcim de elirlemektedir. Zir, yönlendirme sırsınd, gerek tekerleğin, gerekse un ğlı oln fren sistemi ypı elemnlrının, slıncklrl girişim ypmmsı gerekmektedir. u mçl, sistemin çoklu cisim dinmiği modeli kullnılrk gerçekleştirilen yönlendirme simülsyonu yrdımıyl, tekerleğin ve fren sistemi ypı elemnlrının süpürme hcmi elde edilmiştir. Şekil 7: Yönlendirilen tekerleğin süpürme hcmi Slıncğın üretiminde, özel tip yüksek mukvemetli çelik sc kullnılmsı öngörülmektedir. u mlzemenin elstisite modülü (E), Poisson ornı (ν), çekme dynımı (S ut), km sınırı (S y) ve kopm uzmsı () değerleri, Tlo 1 de toplu olrk verilmektedir. Tlo 1: Slınck üretiminde kullnılck çelik scın meknik özellikleri E (GP) ν (-) S ut (MP) S y (MP) (%) TSRIM YÜKÜNÜN ELİRLENMESİ Tsrım kısıtlmlrı yrdımıyl oluşturulmuş ön tsrım, Şekil 8. d, tekerlek tems noktsı P ye etkiyen kuvvetler ise şemtik olrk, Şekil 8. de görülmektedir. En genel yükleme durumund, P noktsın, düşey (Z 1) tekerlek yükünün (P), oyun (X 1) yönde fren ( R) y d thrik ( R) kuvvetinin ve ynl (Y 1) yönde yn kuvvetin (S) etki ettiği düşünülür. u kuvvetler, ve sistemi oluşturn prçlr it serest cisim diygrmlrı şemtik olrk Şekil 8. de verilmektedir. urd kullnıln notsyond örneğin, {F 24} 1, ksondn (4) lt slıncğ (2) mfslı üzerinden etkiyen ve yol yüzeyine sit 1

6 numrlı (O 1) eksen tkımın göre yzıln ileşke F kuvvetini ifde etmektedir (lundell ve Hrty, 2006:227), (Topç vd., 2015:40). Yy ğlntı ölgesi {FE31}1 {F21}1 Şekil 8:. Slıncğın ön tsrımı. Süspnsiyon mfsllrın etkiyen kuvvetler (Şemtik) Slıncğın ğlntı noktlrın etkiyen kuvvetlerin elirleneilmesi için tşıt üreticileri trfındn kullnıln snki sttik (qusi-sttic) stndrt yük tipleri kullnılmıştır. unlrdn, özellikle kırılm ve hsr oluşumu incelemelerinde kullnıln dört tnesi, Tlo 2 te görülmektedir (Heiβing vd., 2011:513). Söz konusu yük tiplerine it ivme ileşenleri, yerçekimi ivmesinin (g) ktlrı cinsinden verilmiştir. Örneğin, tşıtın virjd frenlenmesini simüle eden 4 numrlı yük tipinde süspnsiyon sistemine, P noktsındn tekerlek sttik yükünün, X 1 ekseninde -0,75, Y 1 ekseninde 0,75 ve Z 1 ekseninde 1 ktı değerinde kuvvetler etkidiği vrsyılmktdır. Tlo 2: Tşıt üreticileri trfındn kullnıln zı stndrt yük tipleri (Heiβing vd., 2011:513) Tip no. Yük tipi X 1 İvme ileşenleri Y 1 Z 1 1 Tümsek tlm (3,0g) 0,00 0,00 3,00 2 oyun dre (2,5g) -2,50 0,00 1,00 3 Ynl dre (2,5 g) 0,00 2,50 1,00 4 Virjd frenleme -0,75 0,75 1,00 X1 Söz konusu ivme ileşenlerinin gerçekte hngi hreket durumlrın denk geldiğinin elirleneilmesi için süspnsiyon sisteminin uygulncğı tşıtın Şekil 9. d görülen çoklu cisim dinmiği modeli oluşturulmuştur. Tşıt modeli, seçilen hız değerleri için Şekil 9. de verilen profile ship ir engelden tltılmış ve örneğin 3g değerindeki düşey tekerlek ivmesinin, yklşık olrk hngi tümsek yüksekliğine denk geldiği elirlenmiştir. Tekerlek düşey yerdeğişiminin ve tekerlek tems noktsındn etkiyen düşey yükün zmn ğlı değişimleri, Şekil 9. de verilmektedir. un göre, 1 numrlı yük tipi, tşıtın, 40 km/h hızl, 250 mm yüksekliğindeki trpez geometrili ir tümsekten geçmesi durumun denk düşmektedir. Gerçekleştirilen tümsek tlm simülsyonunun şmlrı, Şekil 9.c de görülmektedir. Tekerlek tems noktsın, oyun, ynl ve düşey yönde etkiyen kuvvetlerin lt slınck üzerindeki etkilerinin elirleneilmesi için, Tlo 2 de verilen yükleme tipleri oln, 1 (3g düşey ivmede tümsek tlm), 2 (oyun dre), 3 (ynl dre) ve 4 (virjd frenleme), süspnsiyon sisteminin çoklu cisim modeline yrı yrı uygulnmıştır. Yük tipi 1 için gerçekleştirilen yrım tşıt modeli nlizi, örnek olrk, Şekil 10 d görülmektedir. lt slıncğın, ve ğlntı noktlrındki kuvvetler, incelenen dört yük tipi için elde edilmiştir. TOPOLOJİ OPTİMİZSYONU, DOĞRULM NLİZLERİ ve DEĞERLENDİRMELER Klınlığı ve geometrisi yklşık olrk elirlenen slınck tsrımının mukvemet çısındn yeterliliğinin elirleneilmesi mcıyl, Şekil 8. d görülen ktı model, sonlu elemnlr (SE) nlizlerine ti tutulmuştur. nlizlerde, yrım tşıt modeli kullnılrk, seçilen yük tipleri için gerçekleştirilen çoklu cisim dinmiği nlizlerinden elde edilen ytk kuvvetleri kullnılmıştır. {FF31}1 E {F21}1 O1 O2 Z1 O3 2 F Y1 L 3 {FL45}1 {F24}1 D {FJ45}1 {FD34}1 {FD43}1 J {F42}1 4 D S R G P H P R RD

7 (mm) 25 Z 1 X 1 Y 1 0, Zmn, t (s) t= 0,45 s t= 0,60 s t= 0,75 s t= 0,90 s c Şekil 9:. Tm tşıt modeli. Tümsek tlm mnevrsı sırsınd, tekerlek deplsmnının ve düşey yükünün zmn göre değişimi c. Tümsek tlm simülsyonu Şekil 10: Süspnsiyon sisteminin yylnm simülsyonu Oluşturuln SE ğı, Şekil 11. d görülmektedir. Prç üzerinde en yüksek eşdeğer gerilmenin, 1 numrlı yükleme durumund orty çıktığı ve σ Vmks= 684,5 MP değerini ldığı elirlenmiştir (Şekil 11.). Tlo 1 de verilen km sınırı değeri dikkte lındığınd, ön tsrımın emniyetli olduğu görülmektedir. Tşıt süspnsiyonu tsrımınd ulşılmsı eklenen temel hedeflerden ir tnesi de hfifliktir. u mçl, Şekil 8. d görülen ön tsrım üzerindeki mlzeme fzllığı, topoloji optimizsyonu yrdımıyl elirlenmiştir. unun için NSYS Workench uygulmsı ünyesinde ulunn topoloji optimizsyonu modülünden yrrlnılmıştır.

8 684,5 456,3 228,2 0,092 Şekil 11:. İlk tsrım uygulnn SE nlizi için ğ ypısı. Yük tipi 1 için eşdğer gerilme dğılımı Optimizsyon işlemi için hzırlnn üç oyutlu ktı model NSYS Workench 17.2 ticri pket progrmın ktrılrk, sistemin sttik ypısl nlizleri gerçekleştirilmiştir. Dh sonr, sttik ypısl nliz ve topoloji optimizsyonu modülleri rsınd ilişki kurulrk topoloji optimizsyonu şmsın geçilmiştir. u kpsmd öncelikle, tsrım ölgesi (design region) olrk topoloji optimizsyonu ypılck oln prç seçilmiştir. rdındn, optimizsyonu ypılck oln prç üzerinde optimizsyon dhil olmyn (exclusion), yni mlzeme oşltmsının istenmediği ölgeler elirlenmiştir. oşltmnın istenmediği ölgeler olrk, lt slınck rotili ğlntı ölgesi ve prçnın en dış çerçevesi tnmıştır. Üretileilirlik özellikleri de göz önüne lındığınd prç üzerinde izin verilen en küçük elemn oyutu (minimum memer size) 21,25 mm olrk elirlenmiştir. u değer, optimizsyon sonrsınd prç üzerinde oluşn deliklerin rsınd kln mlzemede istenen en küçük klınlık değeridir. İmlt koşullrı göz önüne lınrk, mlzeme oşltm işleminin hngi doğrultud (extrusion) ypılcğı, progrmd tnımlnmıştır. urd, sc mlzemenin yüzeyine (yyın oturduğu düzlemsel ölgeye) dik oln doğrultu seçilmiştir. elirtilen sınır şrtlrın göre topoloji optimizsyonu nlizleri gerçekleştirilmiştir. Frklı yük tipleri için elde edilen slınck ypılrı, Şekil 12 de krşılştırılmktdır. Mlzeme yoğunluğunun 0,3 ile 0,7 rsınd seçimesi önerilmektedir. u çlışmd mlzeme yoğunluğu, 0,5 olrk seçilmiştir (Sergent vd., 2013:1529), (NSYS topology optimiztion T extension, 2016:24). Frklı yük tipleri için topoloji optimizsyonu kullnılrk elde edilen ve Şekil 12 de verilen oşltm geometrileri, Şekil 13. d görüldüğü gii irlikte değerlendirilerek, Şekil 13. de görülen üretileilir tsrım oluşturulmuştur. c d Şekil 12: Frklı yük tipleri için elde edilen slınck geometrileri:. Tümsek tlm (3g). oyun dre (2,5 g) c. Ynl dre (2,5 g) d. Virjd frenleme Oluşturuln nihi tsrımın üzerinde değişik yük tipleri ltınd oluşilecek gerilmelerin tespit edileilmesi için seçilen dört temel yükleme tipi kullnılrk, doğrulm mçlı SE nlizleri gerçekleştirilmiştir. u nlizlerden elde edilen gerilme dğılımlrı, Şekil 14 te görülmektedir. un göre, prç üzerinde en yüksek eşdeğer gerilme 3g düşey ivmeyle tümsek tlmy denk düşen yük tipi 1 için elde edilmiştir. u durumd orty çıkn en yüksek eşdeğer gerilme, 716 MP değerini şmmktdır. Söz konusu değer, Tlo 1 de verilen, S y= 890 MP değerinin yklşık 0,8 ktın denk gelmektedir. Diğer ir deyişle, yük tipi 1 için emniyet ktsyısı, n= 1,24 olrk hesplnmıştır. oyun dre durumund ise (yük tipi 4) yükün önemli ir ölümünün, küresel mfsl ytğı trfındn

9 krşılndığı elirlenmiştir. Elde edilen nihi tsrımın, Şekil 8. d görülen ilk tsrım göre, %19,5 ornınd dh düşük kütleye ship olduğu elirlenmiştir. Yük tipi oşltılilir hcim Yy ğlntı ölgesi Şekil 13:. Tüm yük tipleri dikkte lınrk oluşturuln oşltm geometrisi. Üretileilir tsrım Z1 X1 Y ,7 199,8 370,2 477,3 352,5 238,7 176,3 0,037 0, ,2 246,8 66,65 123,5 0,069 0,076 σ Vmks σ Vmks 528, ,2 199,8 352,5 477,3 246,8 133,2 176,3 238,7 123,5 66,65 0,163 0,037 0,076 0,069 σ Vmks c d Şekil 14: Doğrulm nlizleri:. Tümsek tlm. oyun dre c. Ynl dre d. Virjd frenleme SONUÇ u çlışmd, ir skeri tşıtın ğımsız ön süspnsiyonund kullnılck lt slıncğın kvrmsl tsrımı, topoloji optimizsyonu yrdımıyl gerçekleştirilmiştir. u mçl ilk olrk, süspnsiyon ve fren sistemlerine it ypı elemnlrının oluşturduğu fiziksel sınırlmlr dikkte lınmk suretiyle, slıncğın ön tsrımı ypılmıştır. Çoklu cisim dinmiği yklşımıyl, seçilen kritik sürüş koşullrı için süspnsiyon sisteminin, kuvvet nlizleri gerçekleştirilmiştir. öylelikle, lt slıncğın ğlntı noktlrın (, ve ), söz konusu sürüş koşullrınd etkimesi eklenen kuvvet değerleri elirlenmiştir. ilgisyr destekli ktı modeli hzırlnn lt slınck, NSYS Workench uygulmsı ve çoklu cisim modelinden elde edilen kuvvetler yrdımıyl SE nlizlerine ti tutulmuştur. u şekilde, slınck tsrımı üzerinde eşdeğer gerilme dğılımı elirlenmiştir. Elde edilen tsrımı mümkün olduğunc hfifleteilmek mcıyl, topoloji optimizsyonu modülü, progrmın sttik SE nlizi ltypısı ile ilişkilendirilerek, elirlenen sınır şrtlrı için optimizsyon işlemleri gerçekleştirilmiştir. σ Vmks

10 Dört frklı sürüş koşulun denk düşen yük değerleri için ypıln optimizsyon çlışmlrı yrdımıyl, slınck üzerinden mlzeme oşltmsı ypılilecek hcimler elirlenmiştir. u hcimler irlikte değerlendirilmiş ve elde edilen dört frklı slınck geometrisinde ortk olrk oşltılilen toplm hcim elde edilmiştir. Optimizsyon işleminin gerilme dğılımı üzerindeki etkisini incelemek mcıyl, nihi tsrım it üretileilir ir ilgisyr destekli ktı modeli hzırlnmıştır. Doğrulm mçlı SE nlizleri yrdımıyl, slıncğı meknik olrk en çok zorlyn yükleme koşulu, tekerleğin 3g düşey ivmede tümsek tlmsı olrk elirlenmiştir. Slıncğın üretiminde kullnılmsı düşünülen yüksek mukvemetli çelik sc mlzeme için söz konusu yükleme durumund emniyet ktsyısı, 1,24 olrk hesplnmıştır. Elde edilen nihi tsrımd, ön tsrım göre %19,25 kütle zltımı gerçekleştirilmiştir. Seçilecek frklı yol ve sürüş koşullrındn elde edilecek dh frklı değerdeki kuvvetler için dh değişik tsrımlrın elde edilmesi mümkündür. Tşıt süspnsiyonu gii seyir güvenliğini irinci derecede etkileyen sistemlerde, tekrrlı yükleme sonucund yorulm hsrlrı orty çıkileceği de gözden uzk tutulmmlıdır. ir kvrmsl tsrımın sunulduğu u çlışmd, yorulm incelemeleri kpsm dışınd ırkılmıştır. Süspnsiyon elemnlrının yorulm dvrnışının ise yrı ir çlışm kpsmınd sunulmsı hedeflenmektedir. TEŞEKKÜRLER Yzrlr, sğldıklrı lisnslı yzılım desteklerinden dolyı, Ege Endüstri ve Ticret.Ş. ile M Otomotiv Snyi ve Ticret.Ş. ye teşekkür ederler. REFERNSLR NSYS topology optimiztion T extension, 17.2 relese. (2016). NSYS, Inc.,..D. endsøe, M.P., ve Sigmund, O. (2003). Topology optimiztion, theory, methods, nd pplictions (2nd edition). erlin: Springer. lundell, M., ve Hrty, D. (2006). The multiody systems pproch to vehicle dynmics. London: Elsevier utterworth Heinemnn. Heißing,., Ersoy, M., Gies, S. (2011). Fhrwerkhnduch, Grundlgen, Fhrdynmik, Komponenten, Systeme, Mechtronik, Perspektiven (3., üerreitete und erweiterte uflge). Wiesden: Vieweg+Teuner Verlg - Springer Fchmedien Wiesden GmH. Independent xle suspension system, ISS serie 4500, field mintennce mnul. STE RI 003-Ed 04/11. (2009). xletech Interntionl, Sint-Étienne / Frns. Johnsen, S., (2013). Structurl topology optimiztion. (Yyımlnmmış Yüksek Lisns Tezi). Norwegin University of Science nd Technology, Trondheim / Norveç. Reimpell, J. (1974). Fhrwerktechnik, d. 3. Würzurg: Vogel-Verlg. Reimpell, J., Stoll, H., etzler, J.W. (2001) The utomotive chssis: engineering principles. Oxford: utterworth- Heinemnn, 2002, p.7 Sergent, N., Tirovic, M., Voveris, J., (2014). Design optimiztion of n opposed piston rke cliper, Engineering Optimiztion, 46(11), doi: / x Simionescu, P., (2016). unified pproch to the kinemtic synthesis of five-link, four-link nd doule wishone suspension mechnisms with rck-nd-pinion steering control, Proceedings of the Institution of Mechnicl Engineers, Prt D: Journl of utomoile Engineering. doi: / Timoney, E., Timoney, S., (2003). review of the development of ındependent suspension for hevy vehicles, 2003 SE Interntionl Truck nd us Meeting nd Exhiition, Ksım, Texs /..D. Topç, M.M., hr, E., Olguner,., Kurly, N.S., (2015). Kinemtic optimistion of n rticulted truck independent front suspension y using response surfce methodology, VTEH 15 / III. utomotive nd Vehicle Technologies onference, Novemer, 59 72, İstnul / Turkey. Topç, M.M., Olguner,., Yenice,., Kurly, N.S., (2015). Kmyon ğımsız ön süspnsiyon sisteminin kvrmsl tsrımı, MTS8 / 8. Mühendislik ve Teknoloji Sempozyumu, Myıs, 39 44, nkr, Türkiye.