Yıl: 2021 Cilt: 0 Sayı: 25 Sayfa Aralığı: 12 - 22 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.31590/ejosat.897413 İndeks Tarihi: 04-12-2021

Hava Körüklerinin Statik ve Dinamik Sönümleme ÖzelliklerininSonlu Elemanlar Yöntemi ile İncelenmesi

Öz:
Araç dinamikleri açısından, süspansiyon sistemi, yüksek sürüş hızlarında yol düzensizliklerine karşı iyi sürüş kalitesini ve yol tutuşperformansını korumalıdır. Körükler, uzun yıllardır ticari araçlarda ve otobüslerde, sürüş yüksekliğini korumak ve yükten bağımsızolarak araç konforunu artırmak için kullanılmaktadır. Hava yayları malzeme yapısı nedeniyle, çalışma sırasında tek yönlü gerilmeleremaruz kalmazlar ve doğrusal olmayan davranış sergilerler. Kompozit yapı, farklı kalınlıktaki iç ve dış kauçuk arasında iki katmanolarak zıt açılarda sarılan kord bezinden oluşur. Bu yüzden tek başına yüklemenin neden olduğu değişikliklerin ampirik olarakbelirlenmesi zordur. Bu çalışmada hem deneysel hem de sonlu eleman yöntemleri ile havalı süspansiyon sisteminin bir parçası olanhava körüklerinin statik ve dinamik sönümleme özellikleri araştırılmıştır. Statik ve dinamik sönümleme özellikleri belirlenirken, farklıbasınç ve deplasmanlardan dolayı körüklerde oluşan reaksiyon kuvvet değerleri kullanılmıştır. Sıkıştırma sonrası geri yaylanmaesnasında deneysel ve analitik çalışmalardan elde edilen yay sabitlerinde farklılıklar gözlemlenmiştir. Minimum yüksekliğeulaşıldıktan sonra geri hareket başladığı anda yay sabitinde yaklaşık %10'luk bir sapma gözlemlenmiş, sonrasında %6'dan daha az birsapma değeri gözlemlenmiştir. Deneysel ve analitik çalışmalarda, anlık yükleme sonucunda elde edilen yay sabitleri arasındaki sapmadeğerleri %4'ün altında hava körüklerinde FEA analizinin etkin bir şekilde kullanılabileceği görülmüştür.
Anahtar Kelime:

Examination of the Static and Dynamic Damping Properties of Air Springs by Method of Finite Elements

Öz:
In terms of vehicle dynamics, the suspension system must maintain good ride quality and handling performance against roadirregularities, especially at high driving speeds. Air springs have been used in commercial vehicles and buses for many years tomaintain ride height and increase vehicle comfort regardless of load. Due to the air springs' material structure, they are not subjectedto unidirectional stresses during operation and exhibit non-linear behavior. The composite structure consists of four layers with cordfabric wrapped at opposite angles as two layers between inner and outer tires of different thickness. Therefore, the changes caused byloading alone are difficult to determine empirically. In this study, the static and dynamic damping properties of air springs, which are apart of the air suspension system, were investigated by both experimental and finite element methods. While determining the staticand dynamic damping properties, the reaction force values formed in the air springs due to different pressure and displacement wereused. Differences were observed in spring constants obtained from experimental and analytical studies during spring back aftercompression. After reaching the minimum height, a deviation of about 10% in the spring constant was observed when the backwardmovement started, and then a deviation of less than 6% was obtained. In experimental tests and analytical studies, it has beenobserved that the deflection values between the spring constants obtained as a result of instantaneous loading remain below 4% andthat FEA analysis can be used effectively in air spring analysis.
Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • Bruni S., Vinolas J., Berg M., Polach O., Stichel S. (2011). Modelling of suspension components in a rail vehicle dynamics context. Vehicle System Dynamics, Volume 49(7), 1021-1072.
  • Sun X., Yuan C., Cai Y., Wang S., Chen L. (2017). Model predictive control of an air suspension system with damping multi-mode switching damper based on hybrid model. Mechanical Systems and Signal Processing, 94, 94-110.
  • Lee, S.J. (2010). Development and analysis of an air spring model. International Journal of Automotive Technology,11, 471–479.
  • Zhu H., Yang J., Zhang Y., Feng X. (2016). A novel air spring dynamic model with pneumatic thermodynamics, effective friction and viscoelastic damping. Journal of Sound and Vibration, 408, 87-104.
  • Oman S., Fajdiga M., Nagode M. (2010). Estimation of airspring life based on accelerated experiments. Materials & Design, 31(8), 3859-3868.
  • Li Z., Shen X., Li M., Guo J., Wu Y., Jiang W. (2011). Analysis on mechanical characteristics of diaphragm air spring for semi-active suspension. International Conference on Consumer Electronics, Communications and Networks, CECNet 2011 – Proceedings,2, 4781-4784.
  • Turna E., Kafkas F., Şeker U., Yücesu H. (2018). Kauçuk Hava Süspansiyon Körüklerinin Üretim Yöntemi ve Yorulma Ömrünün Ürün Kalitesi Üzerine Etkisinin Belirlenmesi. Journal of Polytechnic, 0900(4), 759-764.
  • Yazıcı M., Kapucu OA., Kasım H., Can Y. (2017). Experimental Investigation on Fatigue Life of Cord-Rubber Composites. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, Ejosat Aralık Özel Sayı, 90,16-21.
  • Zhang X., Zhao G. (2015). Overview of experimental studies on strength problem of rubber material. 5th International Conference on Advanced Engineering Materials and Technology, 13-22.
  • Ye J., Huang H., He C., Liu G. (2018). Analysis of Vertical Stiffness of Air Spring Based on Finite Element Method. MATEC Web Conferences, 153, 06006.
  • Aytaç, A., Yılmaz B., Deniz V. (2008). Kord Bezi Üretiminde büküm yönünün etkilerinin farklı deney tasarımı yöntemleri ile incelenmesi. Dokuz Eylül Üniversitesi İşletme Fakültesi Dergisi, 9(1), 61-71.
  • Mars, W.V., & Fatemi, A. (2004). Factors that affect the fatigue life of rubber: A literature survey. Rubber Chemistry and Technology, 77(3), 391-412.
  • Oman S., Nagode M., Fajdiga M. (2009). The material characterization of the air-spring bellows sealing layer. Matererial and Design, 30(4), 1141–1450.
  • Fatemi A., Mars WV. (2002). A literature survey on fatigue analysis approaches for rubber. International Journal of Fatigue, 24(9), 949-961.
  • Guo K., Li H., Chen S., Wang W., Cong F. (2013). Design of Stiffness for Air Spring Based on ABAQUS. Mathematical Problems in Engineering, 2013, 528218.
  • Fischer G., Streicher M., Grubisic V. (1998). Procedure for Validation Tests on Air Springs for Commercial Vehicles. SAE Technical Paper 982841.
  • Zhang Y., Zhu H., Yang J., Feng X., Ma Z. (2017). Nonlinear dynamic model of air spring with a damper for vehicle ride comfort. Nonlinear Dynamics, 89,1545–1568.
  • Kasım H. (2012). Kabin Körüklerinin Tasarımı, Üretim Ve Test Parametrelerinin Belirlenmesi. Makine Mühendisliği, Yüksek Lisans Tezi, Uludağ Üniversitesi, Bursa,Türkiye, 2012. https://acikerisim.uludag.edu.tr/handle/11452/10028
  • Xu L.(2020). Theoretical modeling of the vertical stiffness of a rolling lobe air spring.Science Progress, 103(3), 1-21.
  • Zhao J., Xie Z., Wong PK., Xu T., He F. (2014). Analysis of automotive rolling lobe air spring under alternative factors with finite element model. Journal of Mechanical Science and Technology, 28(12), 5069–5081.
  • Chen JS., Satyamurthy K., Hirschfelt lR. (1994).Consistent finite element procedures for nonlinear rubber elasticity with a higher order strain energy function. Computers & Structures, 50(6), 715-727.
  • Sarıoğlu B., Durmuş A. (2019). Manufacture and Testing of Air Springs Used in Railway Vehicles. Arabian Journal for Science and Engineering, 44(9), 7967–7977.
  • Jamshidi M., Afshar F., Shamayeli B. (2006). Evaluation of cord/rubber adhesion by a new fatigue test method. Journal of Applied Polymer Science , 101(4), 2488–2494.
  • Wenku S., Wan J., Ying H., Weimin Y., Hao Y., Zubin L. (2009). Finite element analysis of an air spring concerning initial pressure and parameters of cord fabric layer. PACIIA 2009 - 2009 2nd Asia-Pacific Conference on Computational Intelligence and Industrial Applications, 1, 496–499.
  • Shahzad M., Kamran A., Siddiqui MZ., Farhan M. (2015). Mechanical Characterization and FE Modelling of a Hyperelastic Material. Materials Research, 18(5), 918-924.
  • Eskandary PK., Khajepour A., Wong A., Ansari M. (2016). Analysis and optimization of air suspension system with independent height and stiffness tuning. International Journal of Automotive Technology, 17, 807–816.
APA KASIM H, OZKAN E, YAZICI M (2021). Hava Körüklerinin Statik ve Dinamik Sönümleme ÖzelliklerininSonlu Elemanlar Yöntemi ile İncelenmesi. , 12 - 22. 10.31590/ejosat.897413
Chicago KASIM Hasan,OZKAN EROL,YAZICI Murat Hava Körüklerinin Statik ve Dinamik Sönümleme ÖzelliklerininSonlu Elemanlar Yöntemi ile İncelenmesi. (2021): 12 - 22. 10.31590/ejosat.897413
MLA KASIM Hasan,OZKAN EROL,YAZICI Murat Hava Körüklerinin Statik ve Dinamik Sönümleme ÖzelliklerininSonlu Elemanlar Yöntemi ile İncelenmesi. , 2021, ss.12 - 22. 10.31590/ejosat.897413
AMA KASIM H,OZKAN E,YAZICI M Hava Körüklerinin Statik ve Dinamik Sönümleme ÖzelliklerininSonlu Elemanlar Yöntemi ile İncelenmesi. . 2021; 12 - 22. 10.31590/ejosat.897413
Vancouver KASIM H,OZKAN E,YAZICI M Hava Körüklerinin Statik ve Dinamik Sönümleme ÖzelliklerininSonlu Elemanlar Yöntemi ile İncelenmesi. . 2021; 12 - 22. 10.31590/ejosat.897413
IEEE KASIM H,OZKAN E,YAZICI M "Hava Körüklerinin Statik ve Dinamik Sönümleme ÖzelliklerininSonlu Elemanlar Yöntemi ile İncelenmesi." , ss.12 - 22, 2021. 10.31590/ejosat.897413
ISNAD KASIM, Hasan vd. "Hava Körüklerinin Statik ve Dinamik Sönümleme ÖzelliklerininSonlu Elemanlar Yöntemi ile İncelenmesi". (2021), 12-22. https://doi.org/10.31590/ejosat.897413
APA KASIM H, OZKAN E, YAZICI M (2021). Hava Körüklerinin Statik ve Dinamik Sönümleme ÖzelliklerininSonlu Elemanlar Yöntemi ile İncelenmesi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 0(25), 12 - 22. 10.31590/ejosat.897413
Chicago KASIM Hasan,OZKAN EROL,YAZICI Murat Hava Körüklerinin Statik ve Dinamik Sönümleme ÖzelliklerininSonlu Elemanlar Yöntemi ile İncelenmesi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi 0, no.25 (2021): 12 - 22. 10.31590/ejosat.897413
MLA KASIM Hasan,OZKAN EROL,YAZICI Murat Hava Körüklerinin Statik ve Dinamik Sönümleme ÖzelliklerininSonlu Elemanlar Yöntemi ile İncelenmesi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, vol.0, no.25, 2021, ss.12 - 22. 10.31590/ejosat.897413
AMA KASIM H,OZKAN E,YAZICI M Hava Körüklerinin Statik ve Dinamik Sönümleme ÖzelliklerininSonlu Elemanlar Yöntemi ile İncelenmesi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi. 2021; 0(25): 12 - 22. 10.31590/ejosat.897413
Vancouver KASIM H,OZKAN E,YAZICI M Hava Körüklerinin Statik ve Dinamik Sönümleme ÖzelliklerininSonlu Elemanlar Yöntemi ile İncelenmesi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi. 2021; 0(25): 12 - 22. 10.31590/ejosat.897413
IEEE KASIM H,OZKAN E,YAZICI M "Hava Körüklerinin Statik ve Dinamik Sönümleme ÖzelliklerininSonlu Elemanlar Yöntemi ile İncelenmesi." Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 0, ss.12 - 22, 2021. 10.31590/ejosat.897413
ISNAD KASIM, Hasan vd. "Hava Körüklerinin Statik ve Dinamik Sönümleme ÖzelliklerininSonlu Elemanlar Yöntemi ile İncelenmesi". Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi 25 (2021), 12-22. https://doi.org/10.31590/ejosat.897413