Spoyler Tasarımı ve Kullanılan ABS ve Karbon Fiber Malzemelerin Analizi

Bu çalışmada, binek araçlarda oldukça yaygın kullanılan spoylerin arac üzerindeki aerodinamik etkileri ve bunlarda kullanılan malzemerin mekanik özelikleri analiz edilmiştir. Günümüz imalat süreçlerinde yeni ürünlerin optimum tasarım kriterlerinin belirlenmesinde özellikle otomotiv gövde ve parçalarında sonlu elemanlar yöntemi yaygın olarak kullanılmaktadır. Analizde elde edilen tasarım kriterleri imalat sürcinde anahtar rol oynar. Spoylerin fonksiyonu aracın aerodinamiği bununla birlikte yüksek hızlarda stabiliteye sahip olması otomobil için önemlidir. Spoylerin uyguladığı tersine basma kuvveti aracın hızlanması sonucunda oluşur ve bu etki aracın yere daha iyi basmasını sağlar. Bu durum aracı yüksek hızlarda daha güvenli hale getirir. Araç ağırlıkları da dikkate alındığında bunların oldukça hafif ve yüksek dayanıma sahip karbon fiber malzemelden imal edilmesi önemli tercih sebeplerindendir. Bu çalışmada çelikten çok daha hafif ve dayanmı yüksek olan karbon fiber malzeme araştırılmıştır. ABS plastik ile karbon fiber malzemeden spoyler tasarımı yapılarak tasarım analizleri ANSYS yazılımı kullanılarak değerlendirilmiştir. Sonlu elemanlar yöntemi ile çekme, basma ve burulma analiz verileri nümerik olarak hesaplanmıştır. Yapılan analizler sonucunda karbon fiber malzemeden üretilmiş spoylerin daha üstün özelliklerde olduğu tesbit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler:

Carbon Fiber, Spoyler, ANSYS, Mechanical Analysis, Compression Test, Torsion Test, Tensile Test

Analysis of ABS and Karbon Fiber Materials in Spoiler Design

In this study, the aerodynamic effects of spoilers, which are widely used in passenger cars, on the vehicle and the mechanical properties of the materials used in them are analyzed. In today's manufacturing processes, the finite element method is widely used, especially in automotive bodies and parts, in determining the optimum design criteria of new products. The design criteria obtained in the analysis play a key role in the manufacturing process. The function of the spoiler is important for the car's aerodynamics as well as its stability at high speeds. The reverse downforce applied by the spoiler occurs as a result of the acceleration of the vehicle, and this effect allows the vehicle to press the ground better. This makes the vehicle safer at high speeds. Considering the vehicle weights, it is one of the important reasons for preference that they are manufactured from very light and high-strength carbon fiber materials. In this study, karbon fiber material, which is much lighter and more durable than steel, has been investigated. Spoiler design made of ABS plastic and karbon fiber material, and the design analyzes were evaluated using ANSYS software. Tensile, compression and torsion analysis data were calculated numerically with the finite element method. As a result of the analysis, it has been determined that the spoiler made of karbon fiber material has superior features.

Keywords:

Carbon Fiber, Spoyler, ANSYS, Mechanical Analysis, Compression Test, Torsion Test, Tensile Test,

PDF

___

[1] Zhang WX., Wang YZ., 2002., CoSO4, Journal of Applied Polymer Science, 85(1), 153-158 Muamele Edilen Poliakrilonitril Öncülerinden Karbon Elyafların İmalatı.
[2] KP Arulshri, S.Selva Kumar, R.Nesalingam., 2021 Cfd Analysis Of Automobile Rear Dynamic Spoiler., International Journal of Aquatic Science, Cilt 12, Sayı 03, 2, pp 519-525.
[3] Chanyang Kim, Jaeyoung Han, Seokmoo Hang, 2022. Spoiler Modelinin Lityum-İyon Pil Paketi sıcaklığında düzgünlüğünde Hava Soğutmaya Dayyalı Değerlemesi, Proceses, cilt 10 sayı.
[4] Sayed Suhaib Kamran ve ark. 2022, Otomotiv yapay zeka ve gelişmiş donanım, uygulama ve bakış açıları, 727.
[5] Sanjay D. Patil, et al. 2022, Hatchback Tipi Arabada Vorteks Jeneratör Aerodinamik Sürükleme Kuvveti Üzerindeki Etkileri, ARAI Journal of Mobility Technology, Cilt 2 Sayı 2 s 183-191.
[6] Muhammed Rıza Muhammed Esyraf et al. 2022, Çeşitli Uygulamalar için Doğal Elyaf-Kompozitlerin Ürün Geliştirmesi Sürdürülebilirlik için Tasarım, Polimer cilt 14 sayı 5. [7] SM Sapuan, RA İlyas ve MRM Asyraf 2021, Kompozitler ve Biyokompozitler Üretim ve İşleme, Kompozit Endüstrisinde Güvenlik ve sağlık, s. 15-33.
[8] Jae-Chul Lee ve ark. 2020, Otomotiv Arka Spoylerine uygulananan PMI Köpük Özlü CFRP Sandviç Kompozitin Karbon Fiber Laminasyonu için Tasarım, Elyafkar ve Polimerler 21, pp 156-161.
[9] Bir Wafi ve ark. 2021, UniMAP Otomotiv Yarış Takımı Formula SAE yarış arabası spoylerinin simülasyon yoluyla Aerodinamik Analizi: Spoiler Boyutunun Etkisi. Journal of Physics Conf Ser, 2051.
[10] P. Sivakumar ve ark. 2019. Araç Aerodinamik Analizi – İlkel Bir Yaklaşım, IRJET, Cilt: 06 Sayı: 04.
[11] Nadia Sıtojonovic ve ark. 2020, Arka Spoiler Şeklinin Araç Aerodinamiği ve Stabilitesi Üzerine Etkisi, Uluslararası Konferans “New Technologies, Development, and Applications, s.340-347.
[12] Subrahmanyam Vasamsettı, 2020, Ansys Fluent Yazılımını Kullanarak HatchBack Model Binek Arabanın Aerodinamik Performansını Artırma, Mukt Shabd Dergisi, Cilt IX Sayı V.
[13] Han, MW, et al. 2016, Yumuşak biçim değiştiren araba spoyleri için dokuma tipi akıllı yumuşak kompozit, Composites Part, Vol. 86, sayfa 285-298.
[14] Sadettin, H., et al. 2014, Arka rüzgarlıkların kara taşıtı aerodinamik sürüklenmesi üzerindeki etkileri, International Journal of Numerical Methods for Heat & Fluid Flow, 24(3), s. 627-642.
[15] Kyei, S., Composite Car Rear Spoiler, Degree Thesis, Arcada University, Helsinki, 2014.
[16] Krzysztof, K., et al. 2019, Flow control for a car-mounted rear wing, International Journal of Mechanical Sciences, 152, pp 384–399.
[17] Çakır, M., 2012, CFD Stıdy On Aerodynamic Effects Of A Rear Wing/Spoiler On A Passenger Vehicle, Santa Clara Üniversitesi Makine Mühendisliği, California, pp 15-20.
[18] Mohd Jailani Mohd Nor, et al 2015, TRIZ ve Morfoloji Tablosu Yöntemleri Kullanılarak Kenaf Polimer Kompozit Otomotiv Spoiler Kavramsal Tasarımı, Uygulamalı mekanik malzemeler cilt 761.
[19] Daniel Syafiq Baharol Maji and Norrizal Mustaffa 2021, Malezya Ulusal Hız Sınırına Uygun Sedan Araçta Arka Spoiler Etkinliğinin CFD Analizi, Fuel, Mixture Formation and Combustion Process, cilt 3, sayı 1.
[20] Sunil Patil ve ark. 2015, Otomotiv Aerodinamiğine Uygulanan Akışkan Yapısı Etkileşim Simülasyonları, SAE 2015 Dünya ve Sergisi, s. 1-5.
[21] Moons Han ve Jaeung Cho 2016, Otomotiv Spoiler Konfigürasyonuna Bağlı Akış Analizi, KSAE İşlemleri, Cilt. 24, No. 6, s.677-683.
[22] Rubel Chandra Das and Mahmud Riyad 2017, Çeşitli Arka Uç Spoiler Açısında Binek Aracının CFD Analizi, Procedia Engineering, s. 160-165.
[23 Mehmet Fatih UÇAR ve Mustafa YAŞAR 14th International Combustion Symposium (INCOS2018) 25-27 April 2018
[24] Mustafa Yavaş ve arkadaşları. İşletme ve İktisat Çalışmaları Dergisi Cilt 2, Sayı 4, 2014, ss.110-118 ISSN:2147-804X