Dergiler / Uluslararası Mühendislik Araştırma ve Geliştirme Dergisi / 2019 / Cilt: 11 - Sayı: 1
Formula SAE Aracında Ağırlık Azaltılmasına Yönelik Fren Pedalının Topoloji Optimizasyonu Yöntemiyle Optimum Tasarımı
- Sayfa
- 328–334
- DOI
- —
Özet
Bu çalışmada Formula SAE aracı için komponent ağırlıklarının azaltılması doğrultusunda, kompanse edilebilir maliyetler de olacak şekilde fren pedalı yapısal optimizasyonu çalışması yapılmıştır. Fren pedalları Formula SAE komitesinin belirlediği kurallara uygun olarak tasarlanmaktadır. Fren pedalı tasarımında ilk olarak hafifliği, teknik özellikleri ve maliyeti avantajı nedeniyle alüminyum 7075-T6 malzeme seçimi yapılmıştır. Fren pedalında en iyi tasarımı ortaya koyabilmek için topoloji optimizasyonu yapılmıştır. Topoloji optimizasyonunda malzeme dağılım metodu seçilmiştir. Topoloji optimizasyonu ilk adımı olarak ilk tasarım üzerinden tasarım hacmi oluşturulmuş ve tanımlamalar yapılmıştır. Topoloji optimizasyonu için tasarım değişkeni olarak boşalma istenilen bölgeler, kısıt olarak gerilme ve optimizasyon amacı olarak ise ağırlık belirlenmiştir. Yapılan topoloji optimizasyonu ve üretim kısıtları dahilinde yeni fren pedalı tasarımı oluşturulmuştur. Oluşturulan fren pedalı tasarımı ilk tasarıma göre % 11 daha hafiftir. Araç ağırlığının azaltılması amacına yönelik yapılan çalışmada, hafifletme öncelikli kriter olduğu için maliyet artış yüzdesi kompanse edilebilir olarak kabul edilmiştir. Mukavemet açısından istenilen değerler içinde kalınmıştır, stress değerinde %6 oranında artış olsa da bu değer kısıt değerlerinin çok altında kalmaktadır. Aynı zamanda yer değiştirme değeri de %5 oranında azalmıştır.
Abstract
In this study, structural optimization of a brake pedal is carried out to reduce the component weights for the Formula SAE vehicle, with compensatable costs. Brake pedals are designed to comply with the rules set by the Formula SAE competition committee. In the brake pedal design, aluminium 7075-T6 material is chosen because of its lightweight, technical features and cost advantage. Topology optimization has been done to provide the best design of the brake pedal. The material distribution method is chosen in topology optimization. As the first step of topology optimization, the design volume is created and optimization conditions are defined. For the topology optimization, the design area is the design variable, stress is constraint and weight is the aim of optimization is defined. New brake pedal design has been created within topology optimization and production constraints. The new design is 11% lighter than the first design. For the purpose of reducing the vehicle weight, the cost increase rate is regarded as compensatable because the weight reduction is the priority criterion. Although the stress value is increased by 6%, this value is much lower than the constraint value and strength is in the desired values. At the same time, the displacement value decreased by 5%.