Otomobil salıncak kolunun yapısal analiz ve optimizasyon teknikleri ile ağırlık azaltılması

Abstract

Otomobillerde kullanılan ön salıncak kolu amortisör, komuta parmağı ve motor beşiğine bağlanarak, lastik ve jant birleşiğini yanal olarak sabitlemek için kullanılır. Otomotiv endüstrisinde, kaliteyi koruyarak araç maliyetini ve ağırlığını azaltmak temel hedefler arasında yer almaktadır. Bu çalışmada, ön salıncak kolu üzerinde ağırlık azaltma analizleri yapılarak optimizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın amacı, topoloji optimizasyon metodunun kullanılmasıyla, seçilen bir ön salıncak kolunun geometrisinde değişiklikler yaparak, malzeme miktarının minimuma düşürülmesi, parça dayanımını koruyacak şekilde, ağırlığı ve maliyeti azaltılmış yeni bir ön salıncak kolu modelinin oluşturulmasıdır. Bu amaçla, katı modelleme ve sonlu elemanlar yöntemiyle analiz ve topoloji optimizasyon metotları kullanılarak, yer değiştirme, gerilme gibi kısıtlar uygulanarak en uygun tasarımın belirlenmesi hedeflenmiştir. Yapılan çalışmada seçilen örnek parça üzerinde yapılmış statik analizler sonrası, topoloji optimizasyonu gerçekleştirilmiş ve malzeme dağılımları incelenmiştir. Bu malzeme dağılımlarına göre parçanın boşaltılabilecek alanlar tespit edilmiş, bu verilere göre yeni tasarım çalışmaları yapılmıştır. Her yeni tasarım için statik analizler tekrarlanmış ve genetik algoritmalar ile şekil optimizasyonu yapılmıştır. Bulunan optimum tasarımının, seçilen örnek parça tasarımına göre %11,02 daha hafif olduğu tespit edilmiştir.

The suspension arm is used to fix the tire and wheel joint laterally by connecting to the shock absorber, to the front knuckle, and to the subframe. In the automotive industry, reducing vehicle cost and weight while maintaining quality is among the main objectives. In this study, optimization studies were carried out by performing weight reduction analyses on the front wishbone. The aim of the study is to create a new front wishbone model with reduced weight and cost while minimizing the amount of material by making changes in the geometry of a selected front wishbone by using the topology optimization method. For this purpose, it is aimed to determine the most suitable design by applying constraints such as displacement and stress, using analysis and topology optimization methods and finite element method. After the static analyses, topology optimization was performed. According to these material distributions, the areas that can be emptied were determined, and new design studies were carried out according to these data. Static analyzes were repeated for each new design, and shape optimization was made with genetic algorithms. It has been determined that the optimum design found is 11.02% lighter than the selected part design.