Elektromekanik bir sistemde NVH iyileştirmeleri için meta-yapı ve alternatif yapısal uygulamaları

Öz

Bilgisayar ve işlemci teknolojilerindeki ilerlemeler, mühendislerin bilgisayar destekli tasarım (BDT) yazılımları ile karmaşık geometrik yapıların tasarımını gerçekleştirmesine olanak sağlamıştır. Sonlu elemanlar analizi (SEA), akışkanlar mekaniği, yapısal mukavemet ve hareketli sistemlerde karmaşık yapıların detaylı incelenmesini mümkün kılmaktadır. Bu çalışmada, farklı malzeme özelliklerine sahip çok parçalı bir elektromekanik ürünün titreşim, sertlik ve gürültü performansı incelenmiş, sistem çalışma koşullarında oluşan titreşim ve gürültü kaynakları numerik analiz ve deneysel ölçümlerle belirlenerek kaynağında kontrol edilmesi hedeflenmiştir. Küçük boyutlu ve yüksek tork üretebilen redüktörlü motor, düşük hız ve yüksek torkta dişliler arasındaki temas nedeniyle istenmeyen titreşim ve gürültü oluşturmaktadır; bu nedenle ilave mühendislik önlemleri gerekmektedir. Çalışmada, sistemin malzeme özellikleri ve montaj koşullarını içeren 3 boyutlu tasarımın serbest titreşim analizi yapılmış, titreşim biçimleri ve frekanslar belirlenmiş ve deneysel yöntemlerle SEA sonuçları doğrulanmıştır. Titreşim ve gürültüyü azaltmak amacıyla iki yaklaşım uygulanmıştır: Elektronik kutu iç hacmine feder ve metayapı eklenerek yüzey alanında sönümleme sağlanması ve rijitliği düşük bölgelerde parçaların rijitliğinin artırılması. Ölçümler, yüzey alanı değişikliklerinin gürültü seviyesini düşürdüğünü, rijitlik artırımıyla ise sınırlı düzeyde gürültü azalması sağlandığını göstermiştir. Ayrıca dişliler arasındaki boşluğun kritik önemde olduğu doğrulanmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Serbest titreşim analizi
• serbest titreşim testi
• ses şiddeti
• tasarım iyileştirme
• meta yapılar

Teşekkür

Sayın Hocam ve Danışman Hocam, Doç. Dr. Cihan DEMİR ve laboratuvar alt yapısını çalışmamıza açan Eczacıbaşı Yapı Gereçleri A.Ş firmasına teşekkür ederim.

Kaynakça

1. 1. Saide Sarıgül. Bir çubuğun modal analizi. https://makina.deu.edu.tr/wp-content/uploads/2017/09/7frekans.pdf. Yayın tarihi Eylül 1, 2017. Erişim tarihi Mart 10, 2023.
2. 2. Rao S., Ratnam C., Experimental and Analytical Modal Analysis of Welded Structure Used for Vibration Based Damage Identification, Global Journal of researches in engineering Mechanical and mechanics engineering, 12 (1), 1-7, 2012.
3. 3. Madhu P., Venugopal T., Static Analysis Design Modification and Modal Analysis of Structural Chassis Frame, International Journal of Engineering Research and Applications, 4 (5), 2-5, 2014.
4. 4. Mehdi H., Upadhyay R., Mehra R., Singhal A., Modal Analysis of Composite Beam Reinforced by Aluminium-Synthetic Fibers with and without Multiple Cracks Using ANSYS, Int. J. Mech. Eng, 4 (2), 70–80, 2014.
5. 5. Madhu P., Venugopal T., Static Analysis Design Modification and Modal Analysis of Structural Chassis Frame, International Journal of Engineering Research and Applications, 4 (5), 1-2, 2014.
6. 6. Erdemi̇r F., Ozkan T., Plastik Parçalarda Bir Esneyerek Kilitlenen Bağlantı Modelinin Modal Analizi, Politeknik Dergisi, 22 (4), 927–933, 2019.
7. 7. Gülbahçe E., Sezgen Ç., Çakan A., Topology Design and Modal Analysis of a Bracket via FEA, Appl. Eng. Lett., 4 (3), 102–105, 2019.
8. 8. Menteşe A., Demir C., Ticari Yarı Römork Tanker Aracının Gerçek Yol Sinyalleri ile Bilgisayar Ortamında Yorulma Hasarının İncelenmesi, International Journal of Advanced Natural Sciences and Engineering Researches, 9 (1), 1-12, 2025.

9. 9. Mehtap H., Demir E., Gürültü Önleyici Akustik Malzemelerin Performans Düzeylerinin İncelenmesi, European Journal of Science and Technology, 18, 1-10, 2020.
10. 10. Baydur İ., Bayraktar M., Effects of geometric parameters on sound absorption performance of acoustic metasurface with subwavelength thickness, Journal of The Faculty of Engineering And Archıtecture of Gazi University , 39 (3), 1417-1426, 2024.
11. 11. Ghaffarivardavagh R., Nikolajczyk J., Anderson S., Zhang X., Ultraopen acoustic metamaterial silencer based on Fano-like interference, American Physical Society, 99 (024302), 1-10, 2019.
12. 12. Sun M., Fang X., Mao D., Wang X., Li Y., Broadband acoustic ventilation barriers, Phys. Rev. Applied , (044028), 1-9, 2020.
13. 13. Dong R., Mao D., Wang X., Li Y., Ultrabroadband acoustic ventilation barriers via hybrid-functional metasurfaces, Phys. Rev. Applied, 15 (024044), 1-18, 2021.
14. 14. Xiang X., Wu X., Li X., Wu P., He H., Mu Q., Wang S., Huang Y., Wen W., Ultra-open ventilated metamaterial absorbers for soundsilencing applications in environment with free air flows, Extreme Mech. Lett., 39 (100786), 1-38, 2020.
15. 15. Xiang X., Tian H., Huang Y., Wu X., Wen W., Manually tunable ventilated metamaterial absorbers, Appl. Phys. Lett., 118 (053504), 1-9, 2021.