FBE- Makine Dinamiği, Titreşimi ve Akustiği Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/79

Gözat

Yazar "Eraslan, Sabri" ile FBE- Makine Dinamiği, Titreşimi ve Akustiği Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans'a göz atma
  • Öge
    Bir ankastre bulaşık makinesinin düşme testinin modellenmesi ve analizi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015) Eraslan, Sabri ; Şanlıtürk, Kenan Yüce ; 418995 ; Makine Dinamiği, Titreşim ve Akustiği
    Beyaz eşya sektöründe, ürünlerin depolanması ve nakliyesi süreçlerinde çarpma ve düşme sonucu hasar görmeleri önemli bir maliyete neden olmaktadır. Düşme ve çarpma gibi olumsuz senaryoların yaşanması neticesinde ürünlerin tamir edilmesi veya kullanılmaz hale gelmesi olasıdır. Ürünlerin üretim hattından çıkıp müşteriye ulaşıncaya kadar birçok taşıma aracına yüklenilip indirilmesi, düşme ve çarpma risklerine neden olmaktadır. Bu nedenle ürünlerde meydana gelebilecek olası hasarları önlemek için, beyaz eşyalar koruyucu paketleme malzemeleri ile muhafaza edilmektedir. Paketleme malzemesi olarak basma durumundaki enerji yutumlama özellikleri yüksek, polimer köpük malzemeler tercih edilmektedir. Ürünün düşme ve çarpması sonucunda, paketleme malzemesinin yeterli performansı gösterip göstermediğinin belirlenmesi amacıyla, fabrika ortamında fiziksel düşme testleri yapılmaktadır. Fabrika ortamında yapılan bu fiziksel düşme testleri önemli bir maliyet ve zaman kaybına neden olmaktadır. Fiziksel düşme testlerinde ortaya çıkan bu maliyet ve zaman kaybı, endüstride çalışmakta olan mühendislerin alternatif metotlar araştırmalarına neden olmuştur. Günümüzde gelişen ve hala büyük bir hızla gelişmekte olan bilgisayar teknolojisi ile birlikte, bilgisayar destekli mühendislik araçları kullanılarak gerçekleştirilen çalışmaların önemi artmıştır. Endüstride de kullanımı oldukça yaygın olan bu bilgisayar destekli mühendislik araçlarından biri de sonlu elemanlar yazılımlarıdır. Sonlu elemanlar yazılımları ile karmaşık mühendislik problemleri basitleştirilerek, kabul edilebilir bir yaklaşım ile sayısal olarak çözümlenebilmektedir. Tasarım süreci ile birlikte eş zamanlı olarak kullanılan sonlu eleman yazılımları, optimum tasarımın en kısa sürede gerçekleştirilebilmesini sağlamaktadır. Geliştirilen mühendislik yazılımları kullanılarak gerçekleştirilen simülasyonlarla, endüstride yapılan çalışmalarda daha hızlı ve etkin sonuçlara ulaşılmaktadır. Sonlu eleman yazılımları kullanılarak yapılan çalışmaların güvenilirliği, kurulan sonlu elemanlar modeli ve malzeme özelliklerinin doğru bir biçimde modellenmesi ile mümkün olmaktadır. Bu nedenle beyaz eşyalarda uygulanan düşme testi simülasyonlarında enerji yutumlayıcı paketleme malzemelerinin malzeme özelliklerinin doğru bir biçimde modellenmesi gerekmektedir. Beyaz eşya sektöründe paketleme malzemesi olarak çoğunlukla genleştirilmiş polistren tercih edilmektedir. Endüstride strafor veya polimer köpük olarak da adlandırılan genleştirilmiş polistren, petrolden elde edilen ve basma durumunda enerji yutumlama özelliği yüksek bir malzemedir. Paketleme performansının artırılması ve optimum paketleme yapılması strafor malzemenin mekanik özelliklerinin bilinmesi ile mümkün olmaktadır. Paketleme performansının artırılması ile ürünler darbelere karşı daha korunaklı hale getirilebilir. Ürünlerin nakliye esnasında düşme ve darbe sonucu hasar görmeleri engellenerek, ekonomik kayıplar önlenebilmektedir. Bu çalışma kapsamında ankastre bulaşık makinasının düşme testi analizleri ve fiziksel düşme testleri yapılmıştır. Ankastre bulaşık makinasının kütlesi dikkate alınarak, Arçelik A.Ş. bünyesinde yer alan standartlar incelendiğinde, makinanın 25 cm yükseklikten düşme durumunda hasar almaması gerekmektedir. Standartta belirtilen durumda makine, 25 cm'den düz ve kenarları üzerine 10o açılı olarak düşürülmektedir. Henüz prototip aşamasında bulunan bu ürünün üretim onayı alması için bu testlerden hasarsız olarak geçmesi gerekmektedir. Ayrıca, çalışma kapsamında zorlayıcı koşul olarak makinanın 40 cm yükseklikten düşme testleri de yapılmıştır. Sonlu elemanlar analizleri yapılarak gerçekleştirilen düşme analizleri ele alındığında literatürde strafor malzemesinin yüksek gerinim hızlarındaki mekanik özellikleri araştırılmıştır. Fakat literatürde yapılan çalışmalar incelendiğinde Arçelik A.Ş. bünyesinde kullanılan strafor malzemelere ait özellikler bulunmamaktadır. Bu nedenle öncül bir çalışma olarak öncelikle beyaz eşya sektöründeki uygulamalarda kullanılmakta olan strafora ait mekanik özelliklerin belirlenmesi amaçlanmıştır. Literatürde polimer köpük malzemelerin mekanik özelliklerinin belirlenmesi ile ilgili yapılan çalışmalardan strafor malzemesinin mekanik özelliklerini etkileyen parametreler ve mekanik özelliklerin belirmesi için yapılan test çalışmaları elde edilmiştir. Polimer köpük malzemelerin mekanik özellikleri yoğunluk, gerinim hızı ve ortam sıcaklığına bağlı olarak değişmektedir. Düşme testlerinde strafor malzemenin yüksek gerinim hızlarında deformasyona uğradığı bilindiğinden, bu hızlardaki mekanik özelliklerin bilinmesi gerekmektedir. Ülkemizde polimer köpük malzemelerin yüksek gerinim hızlarındaki mekanik özelliklerini belirlemek için uygun test cihazlarına sahip araştırma merkezleri ve üniversiteler bulunmaktadır. Fakat bu araştırma merkezlerinde yer alan test cihazlarının köpük numunelerin test edilmesi için uygun vurucu kafaya sahip olmaması nedeniyle straforun mekanik özelliklerinin belirlenmesi için basit düşme testi düzeneği tasarlanmıştır. Basit düşme testi düzeneğinde 25 cm, 40 cm ve 70 cm yükseklikten serbest düşmeye bırakılan kütlenin, strafor numunesine çarpması sağlanarak, çarpma anındaki veriler toplanmıştır. Düşme testi düzeneğine ivmeölçer, kuvvet ve lazer deplasman sensörleri yerleştirilmiştir. Kurulan düşme testi düzeneği ile 20, 24, 26 ve 30 kg/m3 yoğunluklarda, 50x50x50 mm3 boyutlarındaki strafor numunelerinin yüksek gerinim hızlarındaki mekanik özellikleri belirlenmiştir. Ayrıca gerinim hızının malzemelerin mekanik özelliklerine olan etkisini belirlemek için Zwick standart çekme testi cihazı ile de testler yapılmıştır. Zwick test cihazı ile yapılan testler 200 mm/dak, 500 mm/dak ve 1000 mm/dak düşük yükleme hızlarında gerçekleştirilmiştir. Daha sonra aynı yoğunluktaki numuneler için düşük ve yüksek hızlardaki mekanik özellikler karşılaştırılmıştır. Ankastre bulaşık makinasında paketleme malzemesi olarak 20 kg/m3 yoğunluktaki strafor malzeme kullanılmaktadır. Çalışma kapsamında sonlu eleman paket programı olarak kullanılan Hyperworks programı içerisinde, straforun modellenmesi için kullanılabilecek olası malzeme kartları araştırılmıştır. Straforun modellenmesi için Visko-Elasto-Plastik malzeme kartı kullanılmıştır. Hyperworks programı içerisinde yer alan Radioss eksplisit çözücüsü kullanılarak düşme test düzeneğinin analizleri yapılmıştır. Buradan elde edilen sonuçlar incelendiğinde strafora ait deneysel veriler ile sonlu elemanlar analiz sonuçlarının uyumlu olduğu görülmüştür. Straforun malzeme modeli oluşturulduktan sonra ankastre bulaşık makinasının düşme analizi için sonlu elemanlar modeli kurulmuştur. Ardından ankastre bulaşık makinasında yer alan komponentlerin malzeme özellikleri tanımlanmıştır. Hyperworks programı içerisinde bulunan Radioss çözücüsüne ait malzeme kartları incelenmiştir. Buna göre ankastre bulaşık makinasında yer alan sac parçalar için Johnson-Cook malzeme kartı kullanılmıştır. Öte yandan bulaşık makinasında yer alan plastik komponentler için ise elasto-plastik malzeme kartı kullanılmıştır. Son olarak bulaşık makinasında yer alan ve düşme anında kütlesel özelliklerinden dolayı atalet kuvvetlerine neden olan motor, kompresör ve evaporatör için elastik malzeme kartı kullanılmıştır. Bu komponentlerin sadece kütlesel olarak modellenmesi sağlanmıştır. Ankastre bulaşık makinasının sonlu elemanlar modeli kurulduktan sonra, standartta belirtilen 25 cm ve zorlayıcı koşul olarak belirlenen 40 cm yükseklikten düşme analizleri yapılmıştır. Makinanın 25 cm yükseklikten düşmesi sonucu herhangi bir hasar riski görülmemiştir. Fakat 40 cm yükseklikten düşme durumlarında makinanın alt kısmında yer alan şasinin kompresör bağlantı bölgesinde plastik deformasyonlar görülmektedir. Son olarak makinanın Ankara Bulaşık Makinası İşletmesi'nde bulunan düşme testi düzeneği ile fiziksel düşme testleri gerçekleştirilmiştir. Çalışma henüz prototip aşamasında olduğundan dolayı testler aynı makina kullanılarak yapılmıştır. Gerçek durumdaki fiziksel düşme testlerinde, her bir senaryo için farklı makina kullanılmaktadır. Bu durumda da test maliyeti artmaktadır. Yapılan testlerde her bir düşme senaryosunun ardından paketleme malzemesi çıkarılarak makinanın hasar durumu incelenmiştir. Ayrıca her testten önce makina kullanılmamış paketleme malzemesi ile kaplanarak testler yapılmıştır. Sonuçta makinanın 25 cm yükseklikten düşmesi sonucu makine üzerinde herhangi bir hasar gözlenmemiştir. Öte yandan 40 cm yükseklikten düşme sonucunda makine üzerinde yer alan komponentlerde hasar meydana gelmiştir. Fiziksel düşme test sonuçları ile analiz sonuçları uyumluluk göstermiştir.