Metal-kauçuk bileşenli kasnak parçasının mekanik davranışının tespit edilmesi, sonlu elemanlar yöntemi ile analizi ve testlerle doğrulanması
Yıl: 2020 Cilt: 35 Sayı: 4 Sayfa Aralığı: 2113 - 2123 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.679206 İndeks Tarihi: 14-01-2021
Metal-kauçuk bileşenli kasnak parçasının mekanik davranışının tespit edilmesi, sonlu elemanlar yöntemi ile analizi ve testlerle doğrulanması
Öz: Günümüz endüstrisinin önemli malzemelerinden olan kauçuklar farklı özelliklerinden dolayı çok genişkullanım alanlarına sahiptirler. Bu çalışmada, triger kayışı vasıtasıyla motorda hareket aktarımını sağlayankasnak parçasının mekanik davranışı sonlu elemanlar yöntemiyle incelenmiş, deneylerle doğrulanmış ve eniyileme çalışması gerçekleştirilmiştir. Kauçuk malzemelerin sonlu elemanlar yöntemiyle analizindekullanılan hiperelastik malzeme modellerinin oluşturulabilmesi için tek eksenli çekme ve kayma deneylerigerçekleştirilmiştir. Bu deneylerden elde edilen kuvvet-uzama eğrileri kullanılarak 3 parametreli MooneyRivlin malzeme katsayıları hesaplanmıştır ve sonrasında kasnak geometrisi modellenerek farklı burulmaaçıları altındaki yer değiştirmeler, gerilmeler ve burulmadan kaynaklanan momentler incelenmiştir. Yapılankasnak analizlerinin doğruluğunun teyit edilebilmesi için kasnak burulma test cihazı tasarlanmış ve imaledilmiştir. Aynı burulma açıları altında kasnak numuneleri test edilerek burulma momenti ve açı değerleriölçülmüştür. Yapılan çalışma sonunda, kasnak malzemesinin numerik olarak mekanik davranışının ifadeedilebildiği görülmüştür. Kullanılan malzeme modeli ve analiz yöntemiyle elde edilen sonuçların deneylerledoğrulanmasından sonra kasnak geometrisi kesiti üzerinde en iyileme çalışması yapılarak aynı yüklemekoşulları altında kauçuk malzeme üzerindeki gerilme mertebeleri %28 düşürülmüştür.
Anahtar Kelime: Determination of mechanical behavior of metal-rubber compound pulley part, finite element analysis and verification with tests
Öz: Rubber is one of the most important materials of modern industry and have a wide range of usage owing to a number of superior properties. In this study, the mechanical behaviour of the metal-rubber combination pulley part transferring motion in the engine through the timing belt was examined by the finite element method, confirmed experimentally, and optimized. Uniaxial tension and pure shear tests were carried out physically to develop a hyperelastic material model. 3 parameter Mooney-Rivlin hyperelastic material constants were calculated by using force-elongation values obtained from uniaxial tension and, pure shear tests. Afterwards, pulley geometry was modelled, and displacements, stresses, reaction moments were examined under various torsional loadings. To confirm the accuracy of the pulley analysis, a servomotor driven pulley torsion testing machine was designed and manufactured. Then, torque and angle values were measured by testing the pulley parts at the same torsional angles. By this study, it was proven that mechanical behaviour of pulley can be expressed numerically. After validation of the material model and the results obtained using analysis method, the pulley geometry was further improved the stress levels on the rubber material were reduced 28% under the same loading conditions by using optimization tools.
Anahtar Kelime: Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
- 1. Çavdar E., Özdemir G., Change in maximum isolator displacements due to change in orientation of scaled near field ground motion records, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 33 (2), 585-598, 2018.
- 2. Cornish, K., Rubber Production, Encyclopedia of Applied Plant Sciences, 3 (2), 410-419, 2017.
- 3. Lindenmuth, B.E., An overview of tire technology, The Pneumatic Tire, Editör: Brewer, H.K., Clark, K., USA, 2-27, 2006.
- 4. Cadwell, S.M., Merril, R.A., Sloman, C.M., Yost, F.L., Rubber in the automotive industry, Industrial and Engineering Chemistry, 33 (3), 370-374, 1941.
- 5. Stern Rubber Company. Introduction to Rubber. http://sternrubber.com/files/6814/1936/5017/Intro_to_ Rubber_1-1-15.pdf. Yayın tarihi, 2015. Erişim tarihi Kasım 13, 2018.
- 6. Grellmann, W., Seidler, S. Polymer Testing, Hanser Publication, Munich, Germany, 2013.
- 7. ASTM American Society for Testing and Materials, ASTM D 412-06a Standard Test Methods for Vulcanized Rubber and Thermoplastic ElastomersTension, USA, 2008.
- 8. ISO International Standard Organization, ISO 37:2011(E) Rubber, Vulcanized or ThermoplasticDetermination of Tensile Stress Strain Properties, Switzerland, 2011.
- 9. Negrete, N.G., Rivasb, A., Vinolas, J., Predicting the dynamic behaviour of hydrobushings. Shock and Vibration, 12, 91-107, 2005.
- 10. ASTM American Society for Testing and Materials, ASTM D945-92 Standard Test Methods for Rubber Properties in Compression or Shear (Mechanical Oscillograph), USA, 2001.
- 11. Vahapoğlu, V., Kauçuk Mekaniğinde Yapılan Deneyler, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 19 (1), 33-60, 2013.
- 12. Shahzad, M., Kamran, A., Siddiqui, M.Z., Farhan, M., Mechanical Characterization and FE Modelling of a Hyperelastic Material, Material Research, 18 (5), 918- 924, 2015.
- 13. Boyce, M.C., Arruda, E.M., Constitutive Models of Rubber Elasticity, A Review Rubber Chemistry and Technology, USA, 504-523, 2000.
- 14. Khajehsaeid, H., Arghavani, J., Naghdabadi, R., A hyperelastic constitutive model for rubber-like materials. European Journal of Mechanics A/Solids, 38, 144-151, 2013.
- 15. ANSYS Inc.. ANSYS Help. https://ansyshelp.ansys.com/account/secured?returnurl =/Views/Secured/corp/v191/ans_mat/aQw8sq22dldm.h tml. Yayın tarihi, 2008. Erişim tarihi Şubat 15, 2019.
- 16. Kim, B., Lee, S.B., Lee, J., Cho, S., Park, H., Yeom, S., Park, S.H., A Comparison Among Neo-Hookean Model, Mooney-Rivlin Model, and Ogden Model for Chloroprene Rubber, International Journal Of Precision Engineering And Manufacturing, 13 (5), 759-764, 2012.
- 17. Demir U., Aküner M.C., Design and optimization of inwheel asynchronous motor for electric vehicle, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 33 (4), 1517-1530, 2018.
| APA | Uguz A, Penekli U (2020). Metal-kauçuk bileşenli kasnak parçasının mekanik davranışının tespit edilmesi, sonlu elemanlar yöntemi ile analizi ve testlerle doğrulanması. , 2113 - 2123. 10.17341/gazimmfd.679206 |
| Chicago | Uguz Agah,Penekli Ufuk Metal-kauçuk bileşenli kasnak parçasının mekanik davranışının tespit edilmesi, sonlu elemanlar yöntemi ile analizi ve testlerle doğrulanması. (2020): 2113 - 2123. 10.17341/gazimmfd.679206 |
| MLA | Uguz Agah,Penekli Ufuk Metal-kauçuk bileşenli kasnak parçasının mekanik davranışının tespit edilmesi, sonlu elemanlar yöntemi ile analizi ve testlerle doğrulanması. , 2020, ss.2113 - 2123. 10.17341/gazimmfd.679206 |
| AMA | Uguz A,Penekli U Metal-kauçuk bileşenli kasnak parçasının mekanik davranışının tespit edilmesi, sonlu elemanlar yöntemi ile analizi ve testlerle doğrulanması. . 2020; 2113 - 2123. 10.17341/gazimmfd.679206 |
| Vancouver | Uguz A,Penekli U Metal-kauçuk bileşenli kasnak parçasının mekanik davranışının tespit edilmesi, sonlu elemanlar yöntemi ile analizi ve testlerle doğrulanması. . 2020; 2113 - 2123. 10.17341/gazimmfd.679206 |
| IEEE | Uguz A,Penekli U "Metal-kauçuk bileşenli kasnak parçasının mekanik davranışının tespit edilmesi, sonlu elemanlar yöntemi ile analizi ve testlerle doğrulanması." , ss.2113 - 2123, 2020. 10.17341/gazimmfd.679206 |
| ISNAD | Uguz, Agah - Penekli, Ufuk. "Metal-kauçuk bileşenli kasnak parçasının mekanik davranışının tespit edilmesi, sonlu elemanlar yöntemi ile analizi ve testlerle doğrulanması". (2020), 2113-2123. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.679206 |
| APA | Uguz A, Penekli U (2020). Metal-kauçuk bileşenli kasnak parçasının mekanik davranışının tespit edilmesi, sonlu elemanlar yöntemi ile analizi ve testlerle doğrulanması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 35(4), 2113 - 2123. 10.17341/gazimmfd.679206 |
| Chicago | Uguz Agah,Penekli Ufuk Metal-kauçuk bileşenli kasnak parçasının mekanik davranışının tespit edilmesi, sonlu elemanlar yöntemi ile analizi ve testlerle doğrulanması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 35, no.4 (2020): 2113 - 2123. 10.17341/gazimmfd.679206 |
| MLA | Uguz Agah,Penekli Ufuk Metal-kauçuk bileşenli kasnak parçasının mekanik davranışının tespit edilmesi, sonlu elemanlar yöntemi ile analizi ve testlerle doğrulanması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.35, no.4, 2020, ss.2113 - 2123. 10.17341/gazimmfd.679206 |
| AMA | Uguz A,Penekli U Metal-kauçuk bileşenli kasnak parçasının mekanik davranışının tespit edilmesi, sonlu elemanlar yöntemi ile analizi ve testlerle doğrulanması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2020; 35(4): 2113 - 2123. 10.17341/gazimmfd.679206 |
| Vancouver | Uguz A,Penekli U Metal-kauçuk bileşenli kasnak parçasının mekanik davranışının tespit edilmesi, sonlu elemanlar yöntemi ile analizi ve testlerle doğrulanması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2020; 35(4): 2113 - 2123. 10.17341/gazimmfd.679206 |
| IEEE | Uguz A,Penekli U "Metal-kauçuk bileşenli kasnak parçasının mekanik davranışının tespit edilmesi, sonlu elemanlar yöntemi ile analizi ve testlerle doğrulanması." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 35, ss.2113 - 2123, 2020. 10.17341/gazimmfd.679206 |
| ISNAD | Uguz, Agah - Penekli, Ufuk. "Metal-kauçuk bileşenli kasnak parçasının mekanik davranışının tespit edilmesi, sonlu elemanlar yöntemi ile analizi ve testlerle doğrulanması". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 35/4 (2020), 2113-2123. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.679206 |
