Otomotiv sektöründe hacim optimizasyonu yöntemiyle parça maliyetlerinin düşürülmesi

Abstract

Bir mühendislik probleminde optimizasyonun amacı, verilen kısıtlar (sağlanması istenen-gereken özellikler) altında probleme en uygun çözümü bulabilmektedir. Bunun için önce problem tanımlanır. Öncelikle problemin amaç fonksiyonu yani optimizasyon ile ne yapılmak istendiği tanımlanır. Ardından problemin kısıtları yani yerine getirilmesi istenen-gereken şartlar tanımlanır ve uygun bir yöntemle problemin çözümü aranır. Bu tezde bir traktör firmasının ürettiği traktörlerde kullanılan debriyaj mekanizmasının bir parçası olan göbek incelenmiştir. Parçada mevcut sınır şartlan altında oluşan gerilmeler saptanmıştır. Bunların belli bir değerin altında kalması istenerek, optimizasyon teknikleriyle parçanın kütlesi azaltılmıştır. Analizler için, bir sonlu elemanlar programı olan Ansys 7,0 kullanılmıştır. Analizler, hem şekil optimizasyonu hem de topolojik optimizasyon analizlerini içermektedir. Tezde; 1. bölümde genel olarak otomotiv sektörü ve parça maliyetleri üzerine bir araştırma yapılmıştır. 2. bölümde, konuyla ilgili olan genel teknik bilgiler (elastisite teorisi, sonlu elemanlar yöntemi) genel hatlarıyla sunulmuştur. 3. bölümde optimizsyon teknikleri üzerinde durulmuştur ve çeşitli durumlar için yöntemler incelenmiştir. 4. bölümde Ansys ile prametrik tasarımın, şekil optimizasyonumın ve topolojik optimizasyonun nasıl yapıldığı anlatmıştır. 5. ve 6. bölümde materyal çalışma yapılarak analizlerin sonuçları sunulmuştur. Bu bölümde önce parçanın ilk analizi yapılmış ve elde edilen sonuçlara göre şekil optimizasyonu yapılmıştır. Ardından topolojik optimizasyon yapılmış ve elde edilen son verilere göre son analiz yapılarak çalışmanın başarılı olduğu gösterilmiştir.

The aim of optimization in an engineering problem is to find the most feasible solution to the problem under the given constraineds (features wanted or requrned to be provided). First, the problem is defined for this. What is the wanted to be done is defined with the objective function of the problem, that is, with the optimization. Then, the constraineds of the problem that is, the conditions wanted or required to be done are defined and a solution is looked for the problem with a feasible method. In this thesis, the hub which is used in tractors produced by a tractor company and which is the piece of a clutch mecanism is researched. In this piece, the strains formed under the present boundry conditions are determined. The mass of the piece is reduced with the optimization techniques leaving these (strains) under a particular value. Ansys 7.0 which is a finite element program is used for the analysis. The analysis include both design optimization and topological optimization. In the first part of the thesis, a research is carried out generally about automotive sector and piece costs. In the second part, general thecnique informations related to the subject (elasticity theory, finite element method) are presented. In the third part, optimization tecniques are mentioed and methods are studied for different situation. In the fourth part, it is explained how parametic modeling with Ansys, design optimization and topological optimization is done. In the fifth part, the results of the analysis are presented by carrying out a material study. In this part, first analysis of the piece is made at first and desing optimization is done according to the results on hand. Then, topological optimization is done and the study is shown successful by making the last analysis according to the last data on hand.