Ticari yarı römork tanker şasi yorulma dayanımının gerçek yol sinyalleri ile bilgisayar ortamında incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, bir ticari yarı römork akaryakıt tanker şasinin yorulma karakterinin belirlenmesi amacıyla aracın statik davranışlarından ziyade özellikle yoldan gelen yükleme frekanslarının araç şasisinin doğal frekanslarını tahrik etme olasılığından dolayı dinamik yüklemeler altındaki titreşim kaynaklı yorulma durumu incelenmiştir. Bir sonlu eleman çözücüsü olan ANSYS programı yardımıyla doğal frekans analizleri ve statik analiz senaryoları yapılmış ve model üzerindeki kritik bölgeler tespit edilmiştir. Aracın yorulma karakterinin gerçek yol sinyalleri ile incelenebilmesi amacıyla Türkiye koşullarında farklı yol güzergâhları üzerinden ivme ve birim şekil değişimi sinyalleri toplanmıştır. Sinyal işleme programı olan nCODE yazılımı ile zaman düzlemindeki ivme değerleri frekans bazında ifade edilerek sonlu elemanlar modeli doğal frekansları ile karşılaştırılmıştır. Toplanan birim şekil değişimi sinyallerine belirlenen bir S-N eğrisi ile yorulma analizi yapılarak FEM modeli ile uygunlukları kontrol edilmiştir. Ayrıca, toplanan sinyallerin nCODE yazılımında göreceli hasar etkileri incelenerek, yollar kategorize edilmiş ve bilgisayar simülasyonunda kullanmak üzere eşdeğer hasar oranına sahip bir yol profili oluşturulmuştur. Araç modelinin, elde edilen eşdeğer yol profili ivme sinyalleri ile dinamik olarak analiz edilmesi amacıyla MSC ADAMS yazılımı ile sonlu elemanlar modeli çıktıları birlikte kullanılarak hibrit bir araç modeli oluşturulmuştur. Sonlu elemanlar modeli doğal frekans sonuçları model derecesi düşürme yöntemi (Craig-Bampton) kullanılarak MSC ADAMS yazılımına entegre edilmiş ve model doğal frekanslarının yol sinyallerine göre tahrik sonuçları modal koordinat değerleri olarak elde edilmiştir. Aracın şasi yorulma dayanımının incelenmesi amacıyla, oluşturulan hibrit araç modelinden elde edilen frekansa bağlı modal koordinat sonuçları nCODE Designlife yazılımına aktarılmıştır. Farklı frekans bantlarında yorulma simülasyonları yapılarak doğal frekanslar ile yol sinyalleri tahrik frekanslarının çakıştığı bantlardaki yorulma durumları incelenmiştir.

In this study, vibration induced fatigue behavior of a commercial semi-trailer fuel tanker chassis has been investigated due to the fact that the natural frequency of the chassis is driven by the loading frequency. A finite element solver which is called ANSYS has been performed for modal analysis and static analysis scenarios to determine the critical points of vehicle model. In order to vibrate vehicle chassis at their natural frequencies and calculate chassis fatigue life, different road profiles are selected to collect acceleration and strain data in Turkey. Time domain acceleration signals are converted into frequency domain to compare with natural frequencies of the chassis by means of a data acquisition software nCODE. Also time domain strain signals are used for fatigue life calculations of critic points with selected S-N curve in order to check the accuracy of the FEM model results. Signal collected roads has been categorized according to their relative damage effect with using relative damage function of nCODE software and equivalent road profile has been formed for use in dynamic multi body simulations. Multi body dynamics model and finite element model have been combined with the MCS ADAMS software to create hybrid vehicle simulation model in order to do dynamic analysis of vehicle chassis. Natural frequencies results of finite element modal analysis has been transferred to MSC ADAMS software using model order reduction method (Craig Bampton) and the natural frequencies of the vehicle chassis has been driven by equivalent road signal and the results has been obtained as modal coordinate values. In order to investigate the fatigue strength of the vehicle chassis, Modal coordinate results and finite element modal analysis (Craig-Bampton) results has been transferred into Ncode Designlife software. Fatigue simulations performed in different frequency bands and the fatigue effect of the loading frequencies coinciding with the natural frequencies has been investigated.