Gauss tipi olmayan ve durağan olmayan yükleme koşullarının frekans uzayında yorulma ömrü tahminine etkisi

Abstract

Günümüzde ürün geliştirme süreçleri müşterilerin konfor ve güvenliği açısından önem teşkil etmektedir. Ürün geliştirme birimleri en az maliyetli tasarımı kullanıcının konforunu ve güvenliğini sağlayacak şekilde tasarım ve üretim süreçlerini ilerletmeyi hedeflerler. Tasarlanan sistemin üretim ve işletme maliyetine göre bazı sistemlerde anlık hasar incelemesi bile yeni geliştirilen yöntemlerdendir. Ürün geliştirme süreçlerinde simülasyon destekli tasarım geliştirme yöntemi sıkça kullanılır. Havacılık, ulaşım ve taşımacılık gibi sektörlerde üretilen ürünler genellikle titreşim yüklerine maruz kalırlar. Titreşim ve titreşime bağlı yorulma bu sektörlerde en çok karşılaşılan problemler arasındadır. Yapısal sistemlerde meydana gelen yorulma hasarı hem kullanıcı için risk taşırken hem de bakım ve onarım maliyetleri açısından zarara sebep olur. Yorulma hasarından kaçınmak için sistemin veya bileşenin yorulma hasarına karşı dayanıklı bir malzeme ile üretilmiş veya yorulma hasarının üstesinden gelecek bir tasarıma sahip olması gerekmektedir. Mekanik sistemlerin yorulma hasarını öngörmek amacıyla fiziksel teste veya sayısal yöntemlere dayalı birçok yöntem geliştirilmiştir. Fiziksel testler genellikle zaman ve maliyet açısından verimsiz yöntemlerdir. Fiziksel testleri mümkün olan en az tekrar sayısı ile gerçekleştirmek gerekmektedir. Bu nedenle tasarım süreçleri genellikle sayısal yöntemler ile ilerletilir ve yalnızca final tasarım ile fiziksel testler gerçekleştirilir. Ürün geliştirtirme süreçlerinde en sık başvurulan sayısal yöntemlerden biri sonlu elemanlar analizleridir (SEA). Sonlu eleman analizleri ile bir mekanik yapının statik ve dinamik birçok davranışını öngörmek mümkündür. Ürün geliştirme süreçlerinde sonlu elemanlar yöntemleri kullanılırken fiziksel test verilerinden de faydalanılır. Fiziksel test verileri sonlu elemanlar analizinde girdi olarak kullanılabilirler. Bu tez çalışması kapsamında sonlu elemanlar analizlerinin yanı sıra fiziksel test uygulamalarına veri toplama ve işleme yöntemlerine de başvurulmuştur. Bu tez çalışması kapsamında rastgele yükelemelerin genel özelliği olan gauss tipi olmama ve durağan olmama durumunun frekans uzayında yorulma ömrü hesabına etkisi incelenmiştir. Literatüre bakıldığında zaman uzayında yorulma analizlerinin uzun süredir kullanılan yöntemler olduğu ancak frekans uzayında yorulma analizlerinin son yıllarda hızlı gelişim gösterdiği görülmüştür. Bu hızlı ilerlemeye rağmen frekans uzayında yorulma analizi yöntemlerinde gelişime açık alanlar olduğu belirtilmektedir. Tez çalışması sırasında Ford Otosan Eskişehir Fabrikası ağır ticari araç test pistinden toplanan titreşim sinyalleri incelenmiş ve bu sinyallerin gauss tipi olmadığı ve durağan olmadığı belirlenmiştir. Test verilerinden faydalanarak benzer özelliğe sahip veriler üretilmiş ve korunumlu titreşim testlerinde kullanılmışlardır. Test çalışmalarında ileri seviyede veri toplama yöntemleri uygulanmış ve sonlu elemanlar analizi çalışmalarını doğrulamak amacıyla bu veriler işlenmiştir. Doğrulanan sonlu elemanlar modelleri ve zaman uzayında yorulma yöntemleri parametreleri ile yüz adet farklı sinyal kullanılarak sinyalin basıklık ve yatıklık parametrelerinin frekans uzayında yorulma analizine etkisi incelenmiştir.