Fatigue analysis of the vehicle brake disc

Year 2021, Volume: 11 Issue: 4, 1188 - 1197, 15.10.2021

Filiz Karabudak

https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.822064

Abstract

In this study, the fatigue analysis of the vehicle brake disc was simulated using the finite element program, and life calculations were made in accordance with the analysis. The main purpose is to simulate experimental tests, which take a long time to result, in the computer environment and to obtain results in a short time and at a very low cost. With the help of the ANSYS computer program, which operates with the finite element logic, the disk brake system was created in three dimensions, and the boundary conditions closest to reality were determined and analyzed using the finite element method. In the disc brake system selected, the data obtained by conducting stress, fatigue life, and safety coefficient analyses in line with the forces formed on the wheel and the vehicle during braking were examined. According to the analysis results, our brake disc is in different life ranges in accordance with the material used and the load applied, and when the force is increased, the life decreases and vice versa

Keywords

Disc brake, Fatigue, Finite element method

Araç fren diskinin yorulma analizi

Abstract

Bu çalışmada taşıt fren diskinin yorulma analizi sonlu elemanlar programı ile simüle edilerek analizler doğrultusunda ömür hesapları yapılmıştır. Asıl amaç sonuçlanması uzun süren deneysel testleri bilgisayar ortamında simüle edip kısa bir sürede ve çok az bir maliyetle sonuca gitmektir. Sonlu elamanlar mantığıyla çalışan ANSYS bilgisayar programı yardımıyla diskli fren sisteminin üç boyutta oluşturulması ve gerçeğe en yakın sınır şartlarının belirlenerek sonlu elaman yöntemiyle analiz yapılmıştır. Seçilen disk fren sisteminde frenleme anında tekerlek ve araç üzerinde oluşan kuvvetler doğrultusunda gerilme, yorulma ömrü, emniyet katsayısı analizleri yapılarak elde edilen veriler irdelenmiştir. Analiz sonuçlarına göre fren diskimiz kullanılan malzeme ve uygulanan yük doğrultusunda farklı ömür aralıklarında olup kuvveti arttırdığımızda ömür düşmekte tam tersi durumda ise ömür artmaktadır.

Keywords

Disk freni, Yorulma, Sonlu elemanlar metodu

References

• Balaji, R., Nadarajan, M., Selokar, A., Kumar, S., and Sivakumar, S., 2019. Modelling and analysis of Disk Brake under Tribological behaviour of Al-Al2O3 Ceramic Matrix Composites/Kevlar® 119 composite/C/Sic-Carbon Matrix Composite/Cr-Ni-Mo-V steel. Materials Today: Proceedings, 18, 3415-3427.
• Bannantine, J., Comer, J., & Handrock, J. (1990). Fundamentals of Metal Fatigue Analysis. New Jersey: Prentice Hall.
• Bayrakçeken, H. and Düzgün , M., 2005. Taşıtlarda Fren Verimi ve Frenleme Mesafesi Analizi. Journal of Polytechnic, 8(2), 153-160.
• Crouse, H., 1973. Otomobil Şasisi Cilt II. MEB Mesleki ve Teknik Öğretim Kitapları Etüd ve Programlama Dairesi Yayınları, Ankara.
• Fildiş , M., Türkmen, H., Karasu, T., Yiğit, İ., & Berispek, M. (2001). Motorculuk Bölümü Şasi İş ve İşlem Yaprakları (4. b.), MEB Yayınları, İstanbul.
• Güney, B. and Mutlu, İ., 2015. Taşıtlarda AB ve ABD’nde Uygulanan Fren Test Standartlarının İncelenmesi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 15(015902), 7-16.
• Hancq, D., Walters, A. and Beuth, J., 2000. Development of an Object-Oriented Fatigue Tool. Engineering with Computers, 16, 131-144.
• Köylü, H. and Tural, E., 2016. Sabit fren test sistemlerinde ileri fren hatalarını belirleyebilecek bir arayüzün geliştirilmesi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 22(4), 267-279
• Norman, V., Skoglund, P., Leidermark, D. and Moverare, J., 2016. The effect of superimposed high-cycle fatigue on thermo-mechanical fatigue in cast iron. International Journal of Fatigue, 88, 121-131.
• Pektaş , S., 2006. Fren Mekanizmasının Yorulma Testinin FEA Metoduyla Simulasyonu. Yüksek Lisanas Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. İzmir.
• Staudt W., 2000. Motorlu Taşıt Tekniği, MEB, Ankara, 3-7p
• Stephens, R., Fatemi, A., Stephens, R. and Fuchs, H., 2001. Metal Fatigue in Engineering. New York: John Wiley and Sons, Inc.
• Tartaglia, J., 2012. Comparıson Of Monotonıc And Cyclıc Propertıes Of Ductıle Irons In The Afs/Doe Straın-Lıfe Fatıgue Database For Cast Iron. Michigan: International Journal of Metalcasting/Spring.
• Wohlfahrt, M., Oberwinkler, C., Tunzini, S., Rauscher, A., Caballero, R. and Eichlseder, W., 2010. The role of sampling position on fatigue of austempered ductile iron. Procedia Engineering, 2, 1337-1341.
• Yavuzaslan, N., 2006. Otomobillerde Fren Sistemleri Ve İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. İstanbul.