Yıl 2019, Cilt , Sayı 17, Sayfalar 366 - 387 2019-12-31

Y32 Bojisinin Yapısal Analizleri, Bölüm 1: Statik Analizler

Muzaffer Metin [1] , Oğuzhan Konez [2] , Özgür Demir [3]


Bojiler, demiryollarında kullanılan araçları taşımaya yarayan mekanik sistemlerdir. Tekerlek setleri, aks kutusu, fren donanımı, bolster, yatay damper, birincil ve ikincil süspansiyonlar boji şasisi üzerinde yer alır. Düz hatve kurplarda aracın dengeli şekilde ilerlemesini sağlamak, araç hızla ilerlerken raydaki düzensizliklerden kaynaklanan titreşimleri absorbe etmek, raylarda minimum aşınmaya ve neden olmak bojinin diğer görevleri arasındadır. Raylı taşıtlarda kullanılan en kritik elemanlardan birisi olan boji şasisinin son derece güvenli tasarlanması ve imal edilmesi önemli bir gerekliliktir. Bunun için raylı sistemlerde güvenlik açısından katı kuralları içeren standartlar kullanılmaktadır. TS EN 13749 standardı Türkiye tarafından kabul edilen ve uygulanan birstandarttır. . Bu standart boji şasilerinin yapısal gerekliliklerini belirler. İki seriden oluşan bu çalışmanın birinci bölümünde;  Y32 boji şasisinin aşırı yük durumlarındaki statik analizleri sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak (SEY)  gerçekleştirilmiş ve TS EN 13749 standardınca uygunluğu değerlendirilmiştir. Analizleri gerçekleştirmek için öncelikle Y32 Bojisinin üç boyutlu (3B) katı modeli oluşturulmuştur. 3B katı modelleme işlemi Solidworks yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Yapısal analizler için ise sonlu elemanlar yöntemi tabanlı Ansys Workbench yazılımı kullanılmıştır. Oluşturulan 3B katı model sonlu elemanlara hazırlık aşaması ve çözüm ağı oluşturulması amacıyla Ansys Workbench yazılımına aktarılarak, gerekli görülen geometrik düzenlemeler ve çözüm ağına ayırma işlemi gerçekleştirilmiştir.  Modelleme işleminde herhangi bir basitleştirmeye gidilmemiş olup, gerçekçi bir model kurulmuştur. Modelde uygun şekilde çözüm ağı oluşturulmuş, TS EN 13749 standardına uygun şekilde sınır şartları ve kuvvetler uygulanmıştır. Yapısal analizlerde kullanılan malzemelerin mekanik özellikleri tanımlanmış ve parçalar arası bağlantılar Ansys Workbench yazılımı içerisinde kurulmuştur.  Yapısal analizler neticesinde elde edilen sonuçlar TS EN 13749 standardında izin verilen malzeme limit değerleri dikkate alınarak değerlendirilmiş uygun olmayan koşullar için çözüm önerileri sunulmuştur. Çalışmanın ikinci bölümünde ise, normal servis yüklemesi koşulu altında Y32 bojisinin yorulma analizleri gerçekleştirilmiş olup, her düğüm noktasına (node) karşılık gelen ortalama gerilme (mean stress) ve gerilme genliği (alternating stress) değerleri hesaplanmış ve yorulma sonuçları Haigh ve Goodman Diyagramları’nda ayrı ayrı değerlendirilmiştir.

Y32 Bojisi, Statik Analiz, Aşırı Yükleme, Yorulma Analizi, Haigh Diyagramı, Goodman Dyagramı
  • S. Sabırlı, “Bir Raylı Taşıt Bogisinin Sonlu Elemanlar Yöntemiyle Yorulma Analizi” Yüksek lisans tezi, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, 2012.
  • Y. Zhang, P. Wu, Y. Song, “Strength Test and Modal Analysis for a Standardized High-Speed EMU Motor Bogie Frame”, ICSMIM2015 Conference, 1128-1132.
  • C. Bhadraiah, “Stress Analysis of Bogie Frame Structure”, Yükek lisans tezi, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Blekinge Institute of Technology, Karlskrona, İsveç, 2017.
  • S. Haldar, R. Verma, “Analysis of Bogie Frame Manufactured with Different Processes”, International Journal of Mechanical Engineering, 4 (5):22-26, 2017.
  • W. Tang, “Fatigue Strength and Modal Analysis of Bogie Frame for DMUs Exported to Tunisia”, Journal of Applied Mathematics and Physics, 342-348, 2014.
  • J. Dizo, J. Harusinec, M. Blatnicky, “Structural Analysis of a Modified Freight Wagon Bogie Frame”, MATEC Web of Conferences 134, 00010, 2017.
  • A. Cera, “Analysis of methodologies for fatigue calculation for railway bogie frames”, Trenitalia S.P.A., Floransa, İtalya.
  • J. Dai, “The Design of Bullet Train Process Bogie and the Finite Element Analysis of Frame Strength”, International Conference on Material Science and Application, 926-931, 2015.
  • J. Kim, N. Kim, “Structural Assessment for Bogie Frame of 180 km/h Korean Tilting Train”, Key Engineering Materials, 297(300): 345-350, 2005.
  • H. Huang, L. Chen, “Strength Simulation of a Railway Bogie Frame based on EN 13749”, Journal of Technology, 33(4): 209-214, 2018.
  • European Committee for Standardization, “EN 13749 : 2011 Railway Applications – Wheelsets and Bogies – Method of Specifying the Structural Requirements of Bogie Frames.” Bürüksel, Belçika, 2011.
  • Trains of Turkey, “TVS 2000 Cars”, http://www.trainsofturkey.com/index.php/Cars/TVS2000 (15.01.2019 tarihinde alınmıştır.)
  • Material Properties Database, “S355J2G3”, https://www.makeitfrom.com/material-properties/EN-1.0570-S355J2G3-Non-Alloy-Steel (10.02.2019 tarhinde alınmıştır.)
  • Material Properties Database, “GE240”, https://www.makeitfrom.com/material-properties/EN-1.0446-GE240-Cast-Non-Alloy-Steel (10.02.2019 tarhinde alınmıştır.)
  • European Committee for Standardization, “Railway applications - Wheelsets and bogies - Axles - Product requirements.” Bürüksel, Belçika, 2010.
  • “Element Quality”, https://www.sharcnet.ca/Software/Ansys/17.0/en-us/help/wb_msh/msh_Element_Quality_Metric.html (17.02.2019 tarihinde alınmıştır.)
  • European Committee for Standardization. “EN 15663 : 2017 Railway applications – Definition of Vehicle Referance Masses” Bürüksel, Belçika, 2017.
Birincil Dil tr
Konular Mühendislik
Bölüm Makaleler
Yazarlar

Orcid: 0000-0002-9724-3433
Yazar: Muzaffer Metin (Sorumlu Yazar)
Kurum: YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
Ülke: Turkey


Orcid: 0000-0001-7485-9086
Yazar: Oğuzhan Konez
Kurum: YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
Ülke: Turkey


Orcid: 0000-0003-0865-0684
Yazar: Özgür Demir
Kurum: YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
Ülke: Turkey


Tarihler

Yayımlanma Tarihi : 31 Aralık 2019

APA Metin, M , Konez, O , Demir, Ö . (2019). Y32 Bojisinin Yapısal Analizleri, Bölüm 1: Statik Analizler. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi , (17) , 366-387 . DOI: 10.31590/ejosat.604855