Plastik malzemeden üretilmiş otomotiv aydınlatma parçalarının modal analizi ve sonlu elemanlar modelinin güncellenmesi

Abstract

Bu çalışmada, Polimetil Metakrilat – PMMA malzemeden üretilmiş farklı geometriye sahip 4 adet stop lensleri ele alınmıştır. Lenslerin serbest titreşim doğal frekansları ve mod şekilleri ANSYS WB® yazılımı yardımı ile sayısal olarak incelenmiştir. Sonlu Elemanlar (SE) analizi yöntemiyle incelenen stop lenslerinin deneysel modal analiz yöntemiyle de doğal frekans, sönüm oranı ve mod şeklleri tespit edilmiştir. Son olarak analiz ve test sonuçları karşılaştırılarak Modal Güvence Matrisi (MGM) elde edilmiştir. Bu tez çalışması üç bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde, günümüzde modal analiz yönteminin uygulama alanlarından ve bu konuda daha önce yapılan benzer çalışmalardan bahsedilmektedir. İkinci bölümde, genel hatlarıyla titreşim teorisinden ve temel terimlerinden ayrıca, modal analiz yönteminden ve kullanılan formülasyonlardan, Frekans Cevap Fonksiyonunun (FCF) özelliklerinden, deneysel modal analiz yönteminin uygulamasına yönelik kullanılan ölçüm düzeneklerinden ve ölçümler sonucunda modal parametrelerin elde edilme yöntemlerinden bahsedilmektedir. Üçüncü bölümde, stop lenslerinin dinamik karakteristiklerini belirlemek için bu yapılar üzerinden deneysel modal analiz gerçekleştirilmiştir. Belirlenen bir adet stop lensi üzerinde darbe çekici test yönteminin iki türü de uygulanmış ve en uygun test yöntemi belirlenmiştir. Belirlenen bu test yöntemi diğer lenslere de uygulanmış ve yapıların dinamik karakteristikleri belirlenmiştir. Yapının doğal frekanslarından yararlanarak yarım güç metodu kullanılmış ve sönüm oranları hesaplanmıştır. Ayrıca PMMA malzemesi için yeni bir elastisite modülü hesaplanmış ve tekrar bilgisayar destekli sönümsüz modal analiz yapılmıştır. Son olarak analiz ve test sonuçları karşılaştırılarak MGM elde edilmiştir.

In this study, 4 different pieces of automotive rear lamp lenses which are made of Polymethly Methacrylate - PMMA and have different geometries have been inspected. Free-free natural frequencies and mode shapes of lenses have been estimated by the help of ANSYS WB® Finite Element Analysis (FEA) software. Meanwhile, by the help of Experimental Modal Analysis (EMA) methods; natural frequencies, damping ratios and mode shapes of the lenses have been determined. Finally, mode shapes calculated by FE and measured by EMA were compared and Modal Assurance Criteria matrix (MAC) was determined. This thesis consists of 3 chapters. In the first chapter; application areas of the modal analysis methods today and examples of the studies done recently have been told. In the second chapter; in general, vibration theory and fundamental terms of modal analysis have been mentioned also, modal analysis methods, formulations, characteristics of Frequency Response Functions (FRF), measurement setups used on EMA methods, methods for extracting modal parameters from FRF's have been explained. In the third chapter, in order to determine the dynamic characteristics of the lenses; EMA's have been performed on these lenses. Two different methods of the "modal hammer test" have been applied on a certain lens, and based on results obtain, the most suitable test method has been chosen. This test method has been applied on remaining 3 lenses and dynamic characteristics of all lenses have been determined. At the natural frequencies of the structures, damping ratios have been calculated by the use of half power bandwidth method. In addition, a new elasticity modulus was calculated and this elasticity modulus is used as inputs for FEA. As a result, Finite Element Model has been updated then theoretical modal analysis has been performed. Finally, FEA and EMA results have been compared and MAC matrix has been found.