RÜZGAR YÜKÜNÜN BİR TİCARİ ARAÇ SERVİS KAPISINA OLAN ETKİLERİNİN İNCELENMESİ Melih Tuğrul, Serkan Er Hexagon Studio Araç Mühendisliği Bölümü OTEKON 2010 5. Otomotiv Teknolojileri Kongresi 07 08 Haziran 2010, BURSA
GİRİŞ Bu çalışmanın amacı bir ticari aracın servis kapısına etkiyen rüzgar yükünün kapının sızdırmazlığına etkilerinin araştırılmasıdır ; Çalışma kapsamında ilk olarak sürüş sırasında araç etrafında oluşan akışın analizleri yapılmış ve ticari araç servis kapısına etkiyen rüzgar yükü elde edilmiştir. Paralel olarak kapının sonlu elemanlar ağ modeli oluşturulmuş, elde edilen akış yükleri ve piston kuvvetleri etkisi altında kapının yapısal davranışı incelenmiştir. Çalışmada doğrusal olmayan karakteristikler içeren bir yapının, mühendislik yaklaşımlarıyla doğrusal olarak incelendiği pratik bir metod takip edilmiştir
AKIŞ ANALİZİ - Modelin Analiz için Hazırlanması Basitleştirilmiş araç kabuğu matematik modeli oluşturulmuştur. Analiz süresinin kısaltılması ve çözme kapasite problemlerinin aşılması için, araç modeli iki eşit parçaya ayrılmış, oluşturulan yarım araç modeli analiz için kullanılmıştır. Model dikdörtgenler prizması şeklinde bir hava kütlesi içerisine konulmuştur. Model üçgensel elemanlar ile sonlu elemanlara ayrılmıştır. Oluşan modelde yaklaşık olarak 1.5 milyon hücresel eleman kullanılmıştır. Sınır şartı olarak giriş hızı aracın maksimum hızı olan 140 km/sa olarak girilmiştir. Üst ve yan yüzeyler simetri sınır şartlarını taşımaktadır. Analiz sonucu olarak kapıdaki basınç dağılımı ele alınacağından kapı gövdeden ayrı olarak tanımlanmıştır. CFD Ağ Modeli
AKIŞ ANALİZİ - Modelin Analizi ve Sonuçları-1 Hazırlanan ağ model bir CFD çözücüde analiz edilmiştir. Analiz için basınç tabanlı ve kararlı (steady) çözücü tipi kullanılmıştır. Türbülans için Spalart-Allmaras türbülans model tipi seçilmiştir. Analizler sonucu araç ve servis kapısı üzerinde oluşan basınç dağılımları şekillerde gösterilmiştir. Kapı üzerindeki basınç dağılını Araç kabuğu basınç dağılını
AKIŞ ANALİZİ - Modelin Analizi ve Sonuçları-2 Araç ve servis kapısı üzerinde oluşan hız vektörleri yandaki şekillerde gösterilmiştir. Servis kapısının dayanım analizi için kapı dikey eksende eş parçalara bölünmüş ve bu parçalara etkiyen basınç değerleri çıkartılmıştır. Araç kabuğu üzerindeki hız vektörleri Kapı üzerindeki hız vektörleri
SONLU ELEMAN ANALİZİ Kapının sonlu eleman modeli, araç matematik modelinde orta yüzeyler kullanılarak oluşturulmuştur. Sac yapılar kabuk elemanlar ile, kaynaklar ise tek boyutlu rijit elemanlar ile tanımlanmıştır. Sonlu eleman ağ modeli 21000 eleman içermektedir. CFD analizinden gelen basınç kuvvetleri kapının dış yüzeyine yayılı kuvvet olarak tanımlanmış, kapı pistonlarının kapıya uyguladığı kuvvetler ise, kapı pistonları doğrultusunda yükleme girdisi olarak sonlu eleman modeline uygulanmıştır. Kapı sonlu eleman ağ modeli
SONLU ELEMAN ANALİZİ - Modelin Analizi Deplasman bilgisi incelenecek olan fitiller esnek bir yapıya sahip olup, yay özelliği göstermektedir. Bu nedenle fitiller sonlu eleman modelinde tek boyutlu yay elemanlar ile temsil edilmiştir. Piston kuvvetleri Yayın bir ucu kapıya diğer ucu ise 6 serbestlik derecesinde kısıtlı kabul edilen gövdeye gelecek şekilde modellenmiştir Analiz için gerekli yay katsayısı, doğrusal olmayan statik analizlerle ve testlerle elde edilmiştir. Basınç kuvvetleri Ağ modeline uygulanan sınır şartları Kapı fitilini temsil eden yay elemanlar
SONLU ELEMAN ANALİZİ Sonuçlar Bu çalışma sonucunda servis kapısının seyir halindeki (akış altında) durumu incelenmiştir. Analiz sonuçlarının değerlendirme aşamasında başarı kriteri olarak yay elemanlarda ölçülen sıkışma miktarı kontrol edilmiştir. Tespit edilen en küçük sıkışma miktarının kapının sızdırmazlığına engel olmayacak düzeyde olması, En fazla sıkışma miktarının fitilde plastik deformasyona neden olmaması hedeflenmiştir. Model üzerindeki yer değiştirmeler
SONLU ELEMAN ANALİZİ Sonuçlar Elde edilen sonuçlar neticesinde, fitil profili, fitil sertliği ve boyutları üzerinde iyileştirme çalışmalarına yön verilmiştir. Analizler sonucunda piston konumu ve gerekli piston kuvveti parametrelerinin kapı sızdırmazlığına olan etkileri incelenmiştir. Çalışmada anlatılan statik analizler bu tip bir problem için hızlı sonuç amaçlı öncül çalışmalar olup detaylı çalışmalar doğrusal olmayan analizlerle ve fitilin malzemesiyle birlikte modellenmesiyle yapılmalıdır. Örnek bir fitil profili
Teşekkürler www.hexagonstudio.com.tr
SORULAR... www.hexagonstudio.com.tr ARAÇ MÜHENDİSLİĞİ