Mekanık Durdurucuların Çarpışma Yükü Altında Davranışının Deneysel Analizi Ve Sonlu Elemanlar Modellemesi

The aim of this thesis is to determine and understand the characteristic of impact loading and reaction of different materials colliding to each other. In engineering area, especially for moving mechanisms, such designs needs to be constrained by electrical and/or mechanical stoppers which is a complex phenomenon and, this phenomena can not to be understood easily. To design a valuable stopper, designer needs to know the impact parameters and the resistance of the stoppers to the energy acquired during the impact occurrence. To do so, a known geometry used for antenna motion and simple rotational motion mechanism is examined and modelled in ANSYS/Mechanical. In parallel, this motion is modelled by analytical solution previously studied and can be found on the literature. Many studies are examined and many different solutions found in the literature to compare the results obtained from the finite element model. At the end of this study, for the known geometry, real time impact tests are carried on to see what happens exactly. During the tests, SIEMENS data acquisition software and LMS data acquisition hardware are used. For different materials such as Aluminum 6061-T6, Stainless Steel AISI 304 and Titanium Alloy Ti4-6Al-V are used as stopper and Aluminum 6061-T6 moving mechanism end. In addition, for the motion, impact is carried out at different rotational velocities of 5, 10, 15, 20, 25 and 30 rpm. Each result is recorded individually. To take the impact data, a tee rosette strain gauge is used to obtain the strain data of the stopper in time domain. Data results are examined and it is seen that the results for different impact velocities are consistent. As the velocity increases, elastic deformation at the surface of the stopper increases, while, impact duration does not change abruptly. The impact occurrence fits to the finite element model developed in ANSYS with a certain acceptable amount of error. Thus, this gives us to use the analytical models to obtain the impact force between the two materials.Sunulan tez kapsamında, çarpışma yüklerinin karakteristiği ve farklı malzemelerin çarpışma yüklerinin ve tepkilerinin anlaşılması de belirlenmesi amaçlanmıştır. Mühendislik alanında, özellikle de hareketli mekanizmalarda, bir takım mekanizmaların hareketleri elektriksel ya da mekanik durdurucularla kısıtlanmıştır. Mekanik durdurucular ve çarpışma ile hareket kısıtlama karmaşık bir fenomendir ve genellikle altındaki fiziksel mekanizmayı anlamak zordur. Tasarımcıların iş gören bir mekanik durdurucu tasarlayabilmeleri için çarpışma parametrelerini ve çarpışan malzemelerin çarpışma sırasında çıkan enerjiyi nasıl absorb ettiklerini anlamaları gerekir. Bu çalışmayı yürütebilmek adına, daha önceden tasarlanmış ve geometrisi bilinen bir anten yönlendirme birimi ve döner hareket mekanizması incelenmiş ve ANSYS/Mechanical yazılımı içerisinde modellenmiştir. Bu modellemeye paralel olarak, bu hareket ve çarpışma literatürde bulunan daha önceden çalışılmış analitik modeller ile modellenmiştir. Literatürde çarpışma yükü modellenmesine dair birçok analitik çalışma ve çözüm bulunmaktadır. Bu çözümler ile sonlu elemanlar analizi sonuçları karşılaştırılmıştır. Tez çalışmasının son basamağı olarak, bahsedilen mekanizma ürettirilmiş ve gerçek zamanlı çarpışma testleri yürütülmüştür. Bu çarpışma testlerinde gerçekte tam olarak ne olduğu gözlenmiştir. Testler yürütülürken SIEMENS veri işleme yazılımı ve LMS veri işleme sisteminden faydalanılmıştır. Test için Alüminyum 6061-T6, Paslanmaz Çelik AISI304 ve Titanyum alaşımı TI4-6Al-V malzemelerden mekanik durdurucular üretilmiş ve Alüminyum 6061-T6 malzemeden üretilen hareketli mekanizma sonuna çarptırılmıştır. Bütün bunlara ek olarak 5, 10, 15, 20, 25 ve 30 RPM gibi farklı hızlarda çarpışmalar tekrarlanmıştır. Her hız ve malzeme için farklı veri toplanmış ve kaydedilmiştir. Çarpışma verilerini zaman bölgesinde toplayabilmek ve mekanik durdurucu üzerindeki gerinim ölçebilmek için dirsek rozet gerinim ölçerler kullanılmıştır. Toplanan veriler incelenmiş ve her malzeme ve hız verilerinin kendi içerisinde tutarlı olduğu görülmüştür. Çarpışma hızı arttırıldıkça mekanik durdurucu üzerindeki gerinim arttığı ama çarpışma süresinin ciddi değişim yaşamadığı görülmüştür. Yapılan testler ile sonlu elemanlar analizi sonuçlarının Kabul edilebilir bir hara aralığı içerisinde örtüştüğü saptanmıştır. Bu da model üzerinden çarpışma parametrelerini ve çarpışma yükünü çıkarmamıza yardımcı olmuştur