Improvement of Structural Strength of Body Tube and Knuckle Bracket Parts of Strut Type Shock Absorber by Material and Geometry Modification

Abstract

In this study, improvements were made to enhance the mechanical strength of a strut type shock absorber used in automobile suspension systems. The structural strength of the carrier parts, lower bracket and body tube was examined, and improvements were made to the mechanical strength of these components. Strength improvements were achieved through material and geometry modifications. The body tube material was changed from E420 +CR2 to E355 +C, which has better mechanical properties. Similarly, the bracket material was upgraded from S355 MC to S420 MC for higher strength. It was found that the main factor contributing to the bracket’s strength improvement was the geometry change. During the design validation phase, the weak point of the bracket was identified and specifically reinforced. As a result of these improvements, the targeted structural strength was achieved for both the body tube and the bracket. Catia V5R21 was used during the design phase, and Ansys 2023R2 was used for finite element analysis. In the design validation stage, both finite element analysis and testing methods were employed, ensuring good correlation between the two approaches.

Keywords

• Shock Absorber
• Geometry
• Material
• Finite Element Analysis
• Test
• Structural Strength

STRUT TİP AMORTİSÖRÜN GÖVDE BORUSU VE BAĞLANTI BRAKETİ PARÇALARININ YAPISAL DAYANIMININ MALZEME VE GEOMETRİ DEĞİŞİKLİĞİ İLE İYİLEŞTİRİLMESİ

Abstract

Bu çalışmada otomobil süspansiyonunda yer alan strut tip amortisörün mekanik dayanımını iyileştirmeye yönelik çalışmalar yapılmıştır. Öncelikli olarak ağırlık taşıyan, alt bağlantı braketi ve gövde borusunun yapısal dayanımları incelenmiş ve bu parçaların mekanik dayanımında iyileştirmeler yapılmıştır. Malzeme ve geometri değişikliği ile dayanım iyileştirilmesi gerçekleştirilmiştir. Gövde borusunda E420 +CR2 malzemesi yerine mekanik dayanım özellikleri daha yüksek E355 +C malzemesine geçiş yapılmıştır. Bağlantı braketinde ise S355 MC malzemesinden, yine dayanımı daha yüksek S420 malzemesine geçiş yapılmıştır. Yapılan çalışmada bağlantı braketinin dayanımının iyileşmesindeki asıl etkenin geometri değişikliği olduğu tespit edilmiştir. Tasarım doğrulama aşamasında braketin zayıf noktası tespit edilip o bölge özelinde iyileştirme yapılmıştır. Gövde borusu ve bağlantı braketinde yapılan iyileştirmeler sonucunda istenilen yapısal dayanım elde edilmiştir. Tasarım aşamasında Catia V5R21, sonlu elemanlar analizi aşamasında da Ansys 2023R2 programı kullanılmıştır. Tasarım doğrulaması safhasında sonlu elemanlar analizi ve test yöntemleri kullanılmıştır. Bu iki yöntemin korelasyon sağlamasına dikkat edilmiştir.

Keywords

• Amortisör
• Geometri
• Malzeme
• Sonlu Elemanlar Analizi
• Test
• Yapısal Dayanım

References

1. Arkan, A. (2017, Ekim) Binek Araç Amortisörlerinde Hızlandırılmış Ömür Testi ve Bir Uygulama, 2nd International Mediterranean Science and Engineering Congress, Adana, Türkiye.
2. Arif, M. H., & Jamil, T. (2025). Weight Optimization of Tractor PTO Shaft Using Composite Material. Applied Mechanics and Materials, 928, 99-111. doi: 10.4028/p-tu2Wk3
3. Bannantine, J. A., Comer, J. J., & Handrock, J. L. (1990) Fundamentals of Metal Fatigue Analysis, Prentice Hall, New Jersey
4. Btg Maslak, (2017). Araçlarda Süspansiyon Nedir? Ne İşe Yarar? Nasıl Çalışır?. Erişim Adresi: https://www.btgmaslak.com/araclarda-suspansiyon-nedir-ne-ise-yarar-nasil-calisir/ (Erişim Tarihi: 29.03.2024)
5. Çalışkan, M. S. (2019). Makine parçalarında gerilme ve deformasyon analizlerine göre ömür hesapları, Yüksek Lisans Tezi, C. B. Fen Bilimleri Enstitüsü, Manisa.
6. Doğan, M. (2007). Taşıt elemanlarında yorulma analizi, Yüksek Lisans Tezi, U.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa.
7. EN 10149-2:2013, (2013). Hot rolled flat products made of high yield strength steels for cold forming - Part 2: Technical delivery conditions for thermomechanically rolled steels, European Committee For Standardization, Europe.
8. EN 10305-2:2016, (2016). Steel tubes for precision applications - Technical delivery conditions - Part 2: Welded cold drawn tubes, European Committee For Standardization, Europe.

9. EN 10305-3:2023, (2023). Steel tubes for precision applications - Technical delivery conditions - Part 3: Welded cold sized tubes, European Committee For Standardization, Europe
10. Fabian, M., & Kupec, F. (2021). Use of 3D parametric models in the automotive component design process. Advances in Science and Technology. Research Journal, 15(1), 255-264. doi: 10.12913/22998624/132589
11. Gündoğ, M. (2016). Binek araçlarda kullanılan çift borulu amortisörlerin teknik açıdan incelenmesi, matematik modelin oluşturulması ve uygulanması, Yüksek Lisans Tezi, N.K. Fen Bilimleri Enstitüsü, Tekirdağ.
12. Güven, M. H., KILIÇ, F., & Diri, F. Ü. (2025). Kömür Kullanımı ile Üretilen Enerji Miktarının Yapay Sinir Ağı Modeliyle Tahmini: Çin Üzerine Örnek Uygulama. Journal of Defense Sciences/Savunma Bilimleri Dergisi, 21(1). doi: 10.17134/khosbd.1499159
13. ISO 898-1:2013, (2013). Mechanical properties of fasteners made of carbon steel and alloy steel - Bolts, screws and studs with specified property classes — Coarse thread and fine pitch thread, International Organization for Standardization, Switzerland
14. Khoshvaght, H., Permala, R. R., Razmjou, A., & Khiadani, M. (2025). A critical review on selecting performance evaluation metrics for supervised machine learning models in wastewater quality prediction. Journal of Environmental Chemical Engineering, 13(6), 119675.
15. Kowalski, S. (2025). Analysis of Automotive Suspension System Failures and Reliability Evaluation: A Study Based on V-SIM Simulation. Applied Sciences, 15(2), 805. doi: 10.3390/app15020805
16. Lee, K., Oh, J., & Song, M. (2025). Enhanced fatigue SN curve generation for gear bending fatigue life prediction using multi-objective optimization algorithms. Engineering Failure Analysis, 167, 108960. doi: 10.1016/j.engfailanal.2024.108960
17. Lewis, C. D. (1982). Industrial and business forecasting methods: A practical guide to exponential smoothing and curve fitting. Butterworths.
18. Liu, Y., Pan, L., Cui, Q., & Meng, D. (2023). A Case Study on Structural Optimization Design of Shock Absorber Brackets in Automobile Suspension. IEEE Access, 11, 131064-131072. doi: 10.1109/ACCESS.2023.3334146
19. Makine Eğitimi, (2018) . Amortisör arızası nasıl anlaşılır. Amortisör arıza tespiti. Erişim Adresi: https://www.makinaegitimi.com/amortisor-arizasi-nasil-anlasilir/ (Erişim Tarihi: 29.03.2024)
20. Monroe, (2024). Amortisörlerimi ne zaman muayene ettirmeliyim?. Erişim Adresi: https://www.monroe.com/tr-tr/archive/blog/when-to-check-shocks-and-struts.html (Erişim Tarihi: 10.11.2025.)
21. Nosov, A. D., Denisov, S. V., Gorbunov, A. V., Vetrenko, A. G., Shpak, A. I., & Zharkov, E. V. (2009) Promising steel sheet for the auto and construction industries, Steel in Translation, 39, 935-938. doi: 10.3103/s0967091209100246
22. Parareda, S., Frómeta, D., Casellas, D., Sieurin, H., & Mateo, A. (2023). Understanding the fatigue notch sensitivity of high-strength steels through fracture toughness. Metals, 13(6), 1117.
23. Tekeci, U., & Yıldırım, B. (2024). Predicting fatigue life of a mount of a device with shock absorber. Politeknik Dergisi, 27(3), 1005-1015.
24. Total Materia, (2023a). E355 +C. Erişim Adresi: https://portal.totalmateria.com/tr/search/quick/materials/1051967/mechanical (Erişim Tarihi: 27.03.2024.)
25. Total Materia, (2023b). E420 +CR2. Erişim Adresi: https://portal.totalmateria.com/tr/search/quick/materials/1375684/mechanical. (Erişim Tarihi: 27.03.2024.)
26. Total Materia, (2023c). S355 MC. Erişim Adresi: https://portal.totalmateria.com/tr/search/quick/materials/1584980/mechanical. (Erişim Tarihi: 27.03.2024.)
27. Total Materia, (2023d). S420 MC. Erişim Adresi: https://portal.totalmateria.com/tr/search/quick/materials/1050628/mechanical. (Erişim Tarihi: 27.03.2024.)
28. Tuninetti, V., Martínez, D., Narayan, S., Menacer, B., & Oñate, A. (2024). Design Optimization of a Marine Propeller Shaft for Enhanced Fatigue Life: An Integrated Computational Approach. Journal of Marine Science and Engineering, 12(12), 2227. doi: 10.3390/jmse12122227
29. Wei, X., Zhang, C., Han, S., Jia, Z., Wang, C., & Xu, W. (2022). High cycle fatigue SN curve prediction of steels based on transfer learning guided long short term memory network. International Journal of Fatigue, 163, 107050. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2022.107050
30. Yan, X., Liu, Z., Zheng, M., Li, Y., Wang, Y., & Chen, W. (2024). Preload control method of threaded fasteners: a review. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 37(1), 97. doi: 10.1186/s10033-024-01082-w
31. Youssouf, A. H. (2025). Otomotiv endistrisinde kullanılan bileşenlerinin yorulma dayanımın incelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, B.U.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa.