Kompozit Malzemelerin Yaprak Yay Elemanı Olarak Kullanılması

Yıl 2017, Cilt: 17 Sayı: 2, 781 - 789, 31.08.2017

Mehmet Poyraz

Öz

Bu çalışmada çelik yaprak yaylara alternatif olabilecek kompozit malzemenin, yaprak yay elemanı olarak kullanılması incelenmiştir. Yay malzemesi olarak, kompozit cam elyaf-epoksi malzeme seçilmiştir. Üretilen ve standartlarına göre kesilen kompozit malzemenin mekanik özelliklerine çekme, basma ve üç nokta eğilme deneyleriyle ulaşılmıştır. Cam elyaf-epoksi malzeme için fiber yönündeki ve fibere dik yöndeki çekme mukavemetine, basma mukavemetine, elastisite modülüne, kayma mukavemetine, kayma modülüne, poisson oranına, eğilme emniyet gerilmesine ve eğilme elastisite modülüne ulaşılmıştır. Kompozit malzemeden prototip bir yaprak yay boyutlandırması yapılmış, her bir yaprağı (8) tabakalı olan, (0˚) elyaf yönlenmeli ve (6) katlı prototip bir yaprak yay imal edilmiştir. Yaprak yayda (n=1’den, n=6’ya kadar) artan yaprak sayısıyla, (P=9.81 N’luk) yük altındaki teorik ve deneysel çökme, gerilme ve yay katsayıları hesaplanmıştır. Böylece artan yaprak sayısı ile yay katsayısı değişim grafiği, artan tabaka sayısı ile maksimum deneysel ve analitik olarak elde edilen gerilmelerin değişim grafiği çizilmiştir. Tasarlanan bu yaprak yay, üç boyutlu sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak modellenmiştir. ANSYS programında yayın statik analizi yapılmıştır. Sonlu elamanlar modelinde SOLID 46 elemanı kullanılmıştır. (6) yapraklı yay için, (180 N) yük altında ANSYS programıyla modelleme sonucunda uzunluk ve kalınlık boyunca gerilme dağılımlarına, uzunluk boyunca meydana gelen çökmenin dağılımına ulaşılmış ve grafiklerden de çökme ve gerilme dağılımlarına bakıldığında, analitik ve deneysel sonuçların, sonlu elemanlar modeli ile yapılan numerik analizin sonuçlarının birbiriyle uyuştuğu görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

Kompozit Yaprak Yay”, “Teorik ve Deneysel Gerilme-Çökme”

Kaynakça

• Arıcasoy, O., 2006. İstanbul Ticaret Odası, Kompozit Sektör Raporu, İstanbul. Chiu, H., Hwan, L., Tsai, S. ve Lee, P., 2007. An experimantal investigation into the mechanical behaviors of helical compozite springs
• . Composite Structures, 77, 331-340. Çevik, M., 2008. Tabakalı kompozit kirişlerin düzlem dışı ve düzlem içi doğal frekanslarına fiber açısının etkisi. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi, 26, 112-123.
• Demirsoy, M., 1983. Yaylar. 17, Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Yayını, 98s.
• Kılıç, E., 2006. Kompozit malzemeden yapılan yaprak yayların analizi. Yüksek Lisans Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir, 71.
• Kinet, A., 2008. Tabakalı Kompozit Malzemelerin Serbest Titreşim Analizi Araştırma Projesi. Dokuz Eylül Üniversitesi, 31s.
• Mahdi, E., Alkoles, S., Hamouda, S., Sahari, B., Yonus, R. ve Goudah, G., 2006. Light composite elliptic springs for vehicle suspension. Composite Structures, 75, 24-28.
• Morris, J., 1986. Composite integrated rear suspension. Composite Structures, 5, 233-242.
• Qureshi, H.L., 2001. Automobile leaf springs from composite materials. Journal of Materials Processing Technology, 118, 58-61.
• Rajendran, I., Vijayarangan, S., 2001. Optimal Design of a composite leaf spring using genetic algorithms. Computers and Structures, 79, 1121-1129.
• Sancaktar, E., Gratton., 1999. Design, analysis and optimization of compozite leaf springs for light vehicle applications. Composite Structures, 44, 195-204.
• Shokrieh, M., Rezaei, D., 2003. Analysis and optimization of a composite leaf spring. Composite Structures, 60, 317-325.
• Yu, J., Kim, C., 1988. Double tapered frp beam for automotive suspension leaf spring. Composite Structures, 9, 279-300.