Optimizasyon teknikleri ve sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak otomotiv sanayiine uygulanması

Abstract

Ürün kalitesini düşürmeden, minimum maliyet, minimum ağırlık ve minimum enerji sarfiyatı ile maksimum kar elde etmek, üretim için istenilen temel şartlardır. İstenilen bu şartlan sağlayabilmek yani optimum çözümler bulabilmek amacıyla optimizasyon metotlarından faydalanmak gerekmektedir. Optimizasyon problemlerinde en önemli husus tasarım değişkenlerinin doğru tanımlanmasıdır. Bir tasarım problemini doğru olarak tanımlamak için; Tasarım değişkenlerini, Tasarım sınırlamalarını, Hedef fonksiyonlarını bilmek ve doğru olarak tanımlamak gerekmektedir. Sistemi tanımlamak için seçilen değişkenlere tasarım değişkenleri denir ve bu değişkenler kullanılarak değişken seti belirlenir. Cıvatalarla veya kaynaklarla sistemin sabitlenmesi, üzerinde taşıyacağı yüklerin belirlenmesi ise tasarım sınırlamalarını kapsar. Tasarım değişkenlerinin ve sınır şartlarının belirlenmesinin amacı bu değerlere bağlı olarak hedef fonksiyonunu minimum yapan değerleri bulmaktır. Hedef fonksiyonun bulunmasında kullanılan optimizasyon metotları; Sıfırıncı mertebe metotları, Birinci mertebe metotları İkinci mertebe metotları dır. Daha kompleks parçaların optimizasyonunu yapmak için sonlu elemanlar analiz programlarının kullanılması daha çabuk ve doğru sonuçlar vermesi açısından tercih edilebilir. Bu amaçla tasarım optimizasyonu uygulamaları için Ansys sonlu elemanlar analiz programının Dizayn optimizasyonu modülü kullanılmıştır. Optimizasyon metotlarının otomotiv sektörüne uygulamaları için; bir kamyon makas bağlantı braketenin sonlu elemanlar analizi yapılarak, bu braketi oluşturan parçaların saç kalınlıklarının optimizasyonu yapılmıştır.

Maximizing the profits without any quality lowering; by rninimum cost, minimum weight and energy consume, are the fundamental conditions for production. To fulfill these conditions or to find optimum solutions, it is necessary to utilize the optimization methods. The most important subject of the optimization problems is the correctly definition of the design variables. To define a design problem correctly; Design variables, Design restrictions, Objective functions, should be well-known and correctly defined. The variables choosed to define the system are called "design variables" and the variables set is indicated by using these variables. Fixation of the system by bolts or welt and defining the loads that the system will charge on are the restrictions of the system. The purpose for indicating the design variables and restrictions is to find out the values that minimize the objective function depending on these values. The optimization methods used for finding the objective function are; - Zero Order methods - First Order methods - Second Order methods Utilization of finite element method analysis programs are prefered for the optimization of more complex parts, because of getting the correct solutions in much shorter time. For this, the design optimization module of the Ansys is used for design optimization applications. Utilizing the optimization methods for the applications in Automotive sector; the optimization of sheet metal thicknesses of the parts of a bracket of a truck's leaf springs is done by finite element analysis.