Farklı Malzemelerle Biyel Kolunun Deformasyon ve Gerilme Analizi

Abstract

Günümüzün araç teknolojisi, içten yanmalı motorlara dayanmaktadır. Ancak son yıllarda hibrid modeller piyasaya sunulmuştur. Bu modellerin amacı yakıt tüketimini azaltmaktır. Hibrid araçlar, elektrikli ve benzinli bir motorun aynı anda çalışması prensibine dayanmaktadır. Bu çalışma prensibine göre içten yanmalı motorların kullanımının uzun bir süre daha devam edeceği öngörülmektedir. Bu nedenlerle fosil yakıtla çalışan motorlarla ilgili çalışmalar halen devam etmektedir ve gelecekte de devam edeceği düşünülmektedir. Motor ve motoru meydana getiren makine elemanlarıyla ilgili yapılan çalışmalarda uygun tasarım ve malzeme seçimi ön plana çıkmaktadır. Dolayısıyla motoru meydana getiren parçalarının üretiminde dikkat edilmesi gereken tasarım ve kullanılan malzemenin uygunluğu ve ağırlığıdır. Motor elemanlarının tasarımını yaparken dikkat edilmesi gereken en önemli kısım motorun araca olan etkisini yani performansını en üst düzeye çıkarabilmek ve bu seviyeye ulaşabilmek için gerekli olan çalışmaların yapılabilmesidir. Bunun için de motoru oluşturan elemanların ve bu çalışmanın konusu olan biyel kolunun tasarımı büyük bir önem teşkil etmektedir. Motorun bir kısmını teşkil eden ve motor içerisinde oluşan gerilmelere yeterli dayanım göstermesi beklenen ve tek başına bir biyel kolundaki tasarım faktörü etkili görünmese de, birden fazla elemanın bir araya gelmesiyle tasarım ve dolayısıyla ağırlık açısından motorun performansı da bu durumdan etkilenmektedir. Bu çalışmada biyel kolu tasarımı yapılarak performans açısından gerekli analizler yapılmıştır. Dört farklı malzeme kullanılarak; alüminyum alaşımı, titanyum alaşımı, çelik alaşımı ve dökme demir, bir ANSYS Workbench yazılımı kullanılarak tasarımı yapılan biyel kollarının analizi yapılmıştır. Yapılan analizlerde, stres ve deformasyon ile ilgili çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak alüminyum alaşımı malzemenin hem ağırlık hem de malzemenin temini açısından en uygun tasarım olduğu sonucu elde edilmiştir.

Keywords

• Biyel kolu
• Deformasyon
• Gerilim.

Deformation and Stress Analysis of Connecting Rod with Different Materials

Abstract

Today's vehicle technology is based on internal combustion engines. However, hybrid models have been introduced to the market in recent years. The purpose of these models is to reduce fuel consumption. Hybrid vehicles are based on the principle of simultaneous operation of an electric and gasoline engine. According to this working principle, it is predicted that the use of internal combustion engines will continue for a long time. For these reasons, studies on fossil fuel-powered engines are still ongoing and are expected to continue in the future. Appropriate design and material selection come to the fore in studies on the engine and the machine elements that make up the engine. Therefore, it is the design and the suitability of the material used and the weight that should be considered in the production of the parts that make up the engine. The most important part to be considered while designing the engine elements is to maximize the effect of the engine on the vehicle, namely the performance, and to carry out the necessary studies to reach this level. For this, the design of the elements that make up the engine and the connecting rod, which is the subject of this study, is of great importance. Although the design factor in a connecting rod alone, which is a part of the engine and is expected to withstand the stresses formed in the engine, does not seem to be effective, the performance of the engine in terms of design and therefore weight is also affected by this situation. In this study, necessary analyzes were made in terms of performance by designing the connecting rod. Using four different materials; aluminum alloy, titanium alloy, steel alloy and cast iron, connecting rods designed using an ANSYS Workbench software were analyzed. In the analysis, studies on stress and deformation were carried out. As a result, it was concluded that the aluminum alloy material is the most suitable design in terms of both weight and material supply.

Keywords

• Connecting rod
• Deformation
• Stress

References

1. Acar, H. (2016). Biyel kolu analizi, optimizasyonu ve yorulma davranışının incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Bursa Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
2. Bulut, M., & Cihan, Ö. (2020). Stress and deformation analysis of a connecting rod by using ANSYS. International Journal of Automotive Engineering and Technologies, 9(3), 154-160.
3. Charkha, P. G., & Jaju, S. B. (2009, December). Analysis & optimization of connecting rod. In 2009 Second International Conference on Emerging Trends in Engineering & Technology (pp. 86-91). IEEE. Delprete, C., & Rosso, C. (2017). Weight reduction through material changing in a commercial diesel engine: piston pin and connecting rod case studies. International Journal of Automotive Composites, 3(2-4), 83-100.
4. Ekici, H. N. (2019). Design and manufacturing of a connecting rod for gasoline engines made by high performance plastic. Ph. D. Thesis, Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.
5. Hussin, M. A., Sinha, E. P. K., & Darbari, D. A. S. (2014). Design and analysis of connecting rod using aluminium alloy 7068 T6, T6511. International Journal of Mechanical Engineering and Technology, 5(10), 57-69.
6. Jaju, S. B., & Charkha, P. G. (2009). Modeling & analysis of connecting rod of four stroke single cylinder engine for optimization of cost & material. International Journal of Applied Engineering Research, 4(7), 1277-1286.
7. Joshi, S., & Sharma, S. (2021) Simulation and Modelling of Connecting rod of IC by Using Material C70S6. International Journal of Research Publication and Reviews, 2(7), 204-208.
8. Joshi, S., & Sharma, S. (2021). Simulation and modelling of connecting rod of IC by using aluminium alloy. International Journal of Research Publication and Reviews, 2(7), 209-214.

9. Kumar, M., & Prajapati, S. N. (2017). Design, buckling and fatigue failure analysis of connecting rod: a review. International Journal of Advanced Engineering Research and Science, 4(7), 237208.
10. Londhe, A., Yadav, V., & Sen, A. (2009). Finite Element Analysis of Connecting Rod and Correlation with Test (No. 2009-01-0816). SAE Technical Paper.
11. Özdemir, T. (2013). Motor biyel kolunun baş kısmının kırılmasının sonlu elemanlar yöntemi ile nümerik analizi üzerine bir çalışma. Doktora Tezi, Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.
12. Pathade, V. C., Patle, B., & Ingale, A. N. (2012). Stress analysis of IC engine connecting rod by FEM. International Journal of Engineering and Innovative Technology, 1(3), 12-15.
13. Singh, P., Pramanik, D., & Singh, R. V. (2015). Fatigue and structural analysis of connecting rod’s material due to (CI) using FEA. International Journal of Automotive Engineering and Technologies, 4(4), 245-253.
14. Sathish, T., Kumar, S. D., & Karthick, S. (2020). Modelling and analysis of different connecting rod material through finite element route. Materials Today: Proceedings, 21, 971-975.
15. Shaari, M. S., Rahman, M. M., Noor, M. M., Kadirgama, K., & Amirruddin, A. K. (2010). Design of connecting rod of internal combustion engine: A topology optimization approach. National Conference in Mechanical Engineering Research and Postgraduate Studies (2nd NCMER 2010), 155–166.