Bir Ticari Taşıt Süspansiyon Elemanının İki Eksenli Dinamik Zorlamaya Bağlı Deneysel Ve Hesaplamalı Ömür Analizi

Abstract

Bu çalışmada, bir ticari taşıtta kullanılması planlanan parabol yaprak yayın deneysel ve hesaplama yöntemiyle ömür analizi yapılmıştır. Yol dataları Stuttgart’ta bulunan bozuk yol pistinde kaydedilmiştir ve Level-Crossing yöntemiyle işlenmiştir. Parçaların dayanım kriteri firma (MB) deneyimi olarak 2.500 bozuk yol km’si olarak belirlenmiştir. Kısa süreli kaydedilen datalar dayanım kriterine göre arttırılmıştır. Deneysel analizde aynı anda ve aynı frekansta iki eksende dinamik yükleme yapılmıştır. Z-ekseninde, taşıt ağırlığı ve yükünden kaynaklanan statik kuvvet ve yol pürüzlülüğünden kaynaklanan dinamik kuvvet uygulanmıştır. X-ekseninde, frenleme kuvveti simüle edilmiştir. Kuvvet değerleri, yay deplasmanı ile yaya etki eden kuvvet arasında bulunan lineer ilişkiden yararlanılarak hesaplanmıştır. Blok-Program yükleme modeli tekrarlanabilir ve tanımlanabilir olduğu için tercih edilmiştir. Datalar genlik değeri ve yükleme sayısı olarak birbirinin eşdeğeri olan elli blok’a ayrılmıştır. Bir blok içindeki yükleme seviye sayısı onbeş olarak uygulanmıştır. Yükleme, orta seviye bir genlik değeri olan 7inci yükleme seviyesinden başlatılmıştır. Test düzeneği, taşıt geometrisi gözönünde bulundurularak hazırlanmıştır. Deneysel analizde toplam dört numune test edilmiştir. Tüm numuneler aynı bölgeden kırılmıştır. Kırık detayında yapılan incelemede çatlak ilerlemesi ve gevrek kırılma bölgeleri rahatlıkla görülebilmektedir. Test sonuçları Gauss normal dağılımı yöntemine göre değerlendirilmiştir. Hesaplama yöntemiyle analizde numune parçaların dayanım ömürleri Palmgren-Miner Hipotezine göre hesaplanmıştır. Bu hesaplama sırasında kullanılan Wöhler eğrisi bir yaklaşıma göre çizilmiştir. Yay eleman üzerinde oluşan toplam gerilme değerleri; statik, dinamik ve frenleme kuvvetleri gözönüne alınarak hesaplanmıştır. Test edilen numunelerde, hesaplama yöntemiyle elde edilen ömür değerinden daha fazla yükleme sayısında hasar oluşmuştur. Gerçek Wöhler eğrisinin daha sağda ve yukarıda olduğu kabul edilmiştir.

In this study, the durability analysis of a parabolic leaf spring is done through empirical and theoretical methods. The road data acquisiton is performed on the bad road in Stuttgart. Data are analyzed through the Level-Crossing method. According to the previous examples, the durability life of the subject parts are defined to be 2.500 bad road km. The acquired data for a short term sample road are extrapolated for the whole durability criteria. During the empirical analysis, dynamic loading in two dimension is done at the same time and at the same frequency. In Z axis, the static load caused by the weight and the load of the vehicle and the dynamic load caused by the road conditions are applied. In X axis, the brake load is simulated. In order to calculate the load values, the lineer correlation between the load and the displacement of the leaf spring is used. The block program loading method is chosen since it is much more repeatable and easily definable. Total road data are divided into 50 blocks that are equivalent in amplitude and loading cycles. Each block consists of 15 different load levels. The loading starts from an average amplitude level which is the 7th level. Each block is combined from these 15 levels starting from 7th level. The test rig is prepared according to the vehicle geometry. In empirical analysis, 4 specimens are tested. All the specimens are broken at the same region of the second leaf. Through the examination of the crack region, the crack initiation, propagation and plastic deformation regions are easily detectable. The test results are evaluated according to the Gauss normal distribution method. In numerical analysis method, the durability life values are calculated with the Palmgren-Miner Hypothesis which is a linear cumulative method. In this method, the Wöhler curve is drawn with an approach. In each loading level, the stress values are calculated according to the static, dynamic and braking forces. The calculated stress values and the Wöhler curves are drawn in the same S-N graphic. The test specimens have a durability life which is much more higher than the calculated one. The real Wöhler curve is accepted to be on the right and up for position compared to the drawn curves. It is verified with this study that in order to have more realistic and comparable results between theoretical and empirical analysis, it is obviously necessary to have more specimens to be tested.