Computational and Experimental Stress Analysis for a Hydraulic Jack System of a Trainer Airplane

Abstract

In this study, the mechanical behavior of a hydraulically driven jack mechanism used to lift the trainer plane from the ground have been investigated by numerical and experimental stress analysis methods. It has been seen that the finite element stress analysis data has been matched with the stress analysis data obtained by the photoelastic method. Photoelastic analysis has been performed using two-dimensional scaled-down models of the functional regions of the mechanism. In the finite element analysis, it has been seen that the stresses transferred from the carrier load fixture region are supported by the cylinder unit and the adjustable arm mechanism. It has been observed that the adjustable arm mechanism transfers the load to the base body with the support groups to which it is axially connected. When the displacement and axial load transfer behavior of the load fixture are examined, it has been seen that the stress and displacement behavior are consistent for the structure. As a result of the photoelastic analysis, it has been observed in the fringe distribution that the stresses arising from the bending effect in the junction area of the load table with the body plate are concentrated. It has been observed that the stresses begin to form on the upper surface and dissipate from this region due to the bending effect on the carrier body. Consequently, finite element analysis has been validated with the data obtained from photoelastic analysis and a computational and experimental stress analysis unique to system have been performed.

Keywords

• Finite element analysis
• Photoelasticity
• Stress analysis
• Transmisson jack

Bir Eğitim Uçağı Hidrolik Kriko Sistemi İçin Hesaplamalı ve Deneysel Gerilme Analizi

Abstract

Bu çalışmada, eğitim uçaklarını zeminden kaldırmak amacıyla kullanılan hidrolik tahrikli bir kriko mekanizmasının mekanik davranışı nümerik ve deneysel gerilme analiz yöntemleriyle incelenmiştir. Sonlu elemanlar gerilme analizi verilerinin, fotoelastik yöntem ile elde edilen gerilme analizi verileri ile uyuştuğu görülmüştür. Mekanizmanın fonksiyonel bölgelerine ait iki boyutlu küçültülmüş modeller kullanılarak fotoelastik analiz gerçekleştirilmiştir. Sonlu elemanlar analizinde; taşıyıcı yük fikstür bölgesinden aktarılan gerilmelerin, silindir ünitesi ve ayarlanabilir kol mekanizması yardımıyla desteklendiği görülmüştür. Ayarlanabilir kol mekanizmasının ise yükü eksenel olarak bağlı bulunduğu mesnet grupları ile temel gövdeye aktardığı görülmüştür. Yük fikstürünün sehimi ve eksenel yük aktarma davranışı incelendiğinde gerilme ve sehim davranışının yapı için tutarlı olduğu görülmüştür. Fotoelastik analiz sonucunda, gerilmelerin yük tablasının gövde tablası ile birleşme bölgesinde, eğilme etkisine bağlı olarak yoğunlaştığı girişim çizgisi geçişlerinde gözlemlenmiştir. Taşıyıcı gövdede eğilme etkisine bağlı olarak gerilmelerin üst yüzeyde oluşmaya başladığı ve bu bölgeden dağıldığı gözlemlenmiştir. Sonuç olarak, sonlu eleman analizinden elde edilen gerilme analizi verileri fotoelastik analiz ile doğrulanmış ve sisteme özgün bir hesaplamalı ve deneysel gerilme analizi gerçekleştirilmiştir.

Keywords

• Sonlu elemanlar analizi
• Fotoelastisite
• Gerilme analizi
• Hidrolik kriko
• Transmisson jack

References

1. [1] Amedorme, S., Fiagbe, Y. 2016. Modification of an Existing Small Hydraulic Jack for Lifting Light Duty Vehicle. International Journal of Science and Technology. 5. 552-557.
2. [2] Iorga, C., Desrochers, A. 2011. Product Modeling, Evaluation and Validation at the Detailed Design Stage. Proceedings of the Canadian Engineering Education Association (CEEA).
3. [3] Rembold, U., Nnaji, BO., Storr A. 1994. Computer Integrated Manufacturing and Engineering. Addison Wesley Publication, USA, 664s.
4. [4] Bathe, K. J., 2014. Finite element procedures. 2nd edition. Springer, USA, 1065s.
5. [5] Azeloğlu, O., Keskin, İ., Bayraktar, M. 2008. Zincir Baklasında Yük Altında Oluşan Gerilmelerin Sonlu elemanlar Yöntemi ve Fotoelastisite Yöntemiyle İncelenmesi. Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi. 4 , 41-48.
6. [6] Aköz, Y. 1974. Fotoelastisite. İnşaat Mühendisleri Odası Türkiye İnşaat Mühendisliği 6. Teknik Kongresi, İstanbul, 1-14.
7. [7] Taj, W. 2015. Experimental Determination of the Stress Intensity Factor Using Photoelasticity. Matter, 2 (1), 2110-2116.
8. [8] Öndürücü, A., Kılınç, M., 2018. Bruksizm Tedavisinde Kullanılan Oklüzal Splintlerdeki Gerilme Dağılımının Fotoelastik Yöntemle İncelenmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 22(2), 861-866.

9. [9] Saravanan, A., Suresh, P., Arthanari, V., Muthukumar, S. 2018. Design and Analysis of Trestle Hydraulic Jack Using Finite Element Method. International Journal of Mechanical and Production Engineering Research and Development (IJMPERD), 8 (6), 437–447.
10. [10] Manoharrao, S.A., Jamgekar, R.S. 2016. Analysis & Optimization of Hydraulic Scissor Lift. International Journal of Engineering Development and Research, 4(4), 329–347.
11. [11] Różyło, P., Wysmulski, P. 2015. Numerical Analysis of the Stress and Displacement Level Caused by Axial Load P= 15000 N in a Car Scissor Jack BD-02B2. Applied Computer Science, 11(1), 31-38.
12. [12] Kiran, C. S., Sruthi, J. 2018. Design and Structural Analysis of Scissor Jack Using ANSYS Workbench. CVR Journal of Science and Technology, 15, 101-105
13. [13] Forte, P., Paoli, A., Razionale, A. V. 2015. A CAE Approach for the Stress Analysis of Gear Models by 3D Digital Photoelasticity. International Journal for Interactive Design and Manufacturing, 9, 31-43.
14. [14] Fanuscu, M.I. Caputo, A.A. 2004. Influence of Attachment Systems on Load Transfer of an Implant-Assisted Maxillary Overdenture. J. Prosthodontic, 13(4), 214-220.
15. [15] Kılınç, M. 2022. Uçak hidrolik kriko sisteminin mekanik davranışlarının gerilme analiz yöntemleriyle incelenmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 66s, Isparta.
16. [16] Dengiz, C. G., Şenel, M. C., Yıldızlı, K., Koç, E. 2018. Design and Analysis of Scissor Lifting System by Using Finite Elements Method. Universal Journal of Materials Science, 6(2), 58-63.