Bir raylı taşıt gövdesinin standartlara göre sonlu elemanlar yöntemiyle yapısal analizi

Abstract

Raylı sistemlerin toplu ulaşımda kullanımı son yıllarda yaygınlaşmaktadır. Diğer ulaşım çeşitlerine göre daha güvenilir, hızlı ve konforlu olması nedeniyle demiryolu ulaşımına ilgi gün geçtikçe artmaktadır. Kullanımı hızla artan raylı sistemlerde daha hızlı ve konforlu ulaşımla beraber can ve mal güvenliğinin de geliştirilerek sağlanabilmesi için standartlaşmaya gidilmiştir. Raylı taşıtların işletmeye alınmadan önce sağlaması gereken birçok standart mevcuttur. Bu standartlar da genel olarak malzeme yapısı, işletme koşulları ve belirli koşullarda karşılanması gereken testlerden oluşmaktadır. Bu çalışmada şehir içi toplu taşımada kullanılmak üzere tasarlanmış bir hafif raylı sistem taşıtı olan tramvayın gövdesinin EN 12663 standardı kapsamında yapısal analizleri gerçekleştirilmiştir. Yapısal analizler standartta belirtilen kuplaj bölgesinden basma ve çekme yükü, en büyük işletme yükü, araç boş haldeyken kaldırma yükü, donanım eklentileri için yük durumları ve yorulma dayanımı yük durumu için gerçekleştirilmiştir. Araç içindeki taşıma kapasitesine göre yolcu ağırlıkları standartta verilen bilgilere göre hesaplanmıştır. Araç yapısı genel olarak ince sac levha ve kutu profillerin kaynak yöntemi kullanılarak birleştirilmesi sonucu oluşturulduğundan sonlu elemanlar modeli oluşturulurken 2 boyutlu kabuk elemanlar kullanılmıştır. Malzeme bilgisi olarak S355J2+N çeliğinin mekanik özellikleri tanımlanmıştır. Sonuç olarak tanımlanmış tüm yükleme senaryolarında gövde üzerinde oluşan yer değiştirme ve eşdeğer gerilme dağılımları elde edilmiştir. Elde edilen gerilme değerlerinin emniyet gerilmesinin altında kaldığı ve işletme performansını etkileyecek seviyede bir deformasyonun oluşmadığı görülmüştür.

Usage of rail systems is become more common for public transportation in recent years. Since it is more reliable, fast and comfortable than other transportation alternatives, the interest is getting more and more increasing to railway transportation. As a result of increasing demand to railway transportation; in order to satisfy the security of life and property, complete industry is standardized. There are lots of standards which must be satisfied before commissioning of system. These standards are consisting of material structure, operating conditions and several tests to be satisfied under certain conditions. In this study; structural analysis is studied for a tramway body of inner city public transportation railway transport vehicle, within the scope of EN 12663 standard. As given in standard, structural analysis are calculated for compression and tensile load in coupling area, maximum operation load, lifting load for an empty vehicle, load status for additional accessories, load status for fatigue strength. According to transportation capacity, passenger weight is calculated as given in standard. While composing a finite element model, 2 dimensional shell elements are used since the general structure is based on welding of sheet metal layers and profiles. S355J2+N steel mechanical properties are defined as material info. In conclusion; for all different loading scenarios, stress distribution is obtained for displacements and equivalent stresses on car body. The results obtained shows that it is lower than yield stress and there is no any significant deformation which could be effect to operating performance.