OPTIMAL DESIGN OF AUTOMOTIVE SUSPENSION SPRINGS USING DIFFERENTIAL EVOLUTION ALGORITHM

The automotive industry has been growing steadily and paying attention to develop technologies and production processes in the world. Automotive companies are facing great competition due to the increasing number of companies and the rapid increase in customer expectations as a result of developing technological products. In order to compete, automotive manufacturers need to meet the expectations of customers and governments, such as vehicle weight, collision safety, fuel emissions and vehicle comfort. In order to ensure that competition is sustainable, companies should design lighter and more efficient parts that require less processing costs with more precise operations. Recently, concerns about fuel consumption and air pollution have been reported. Meta-heuristic optimization methods have been widely used for optimization of vehicle component over the past three decades. In this paper, differential evolution (DE) algorithm is used for optimization of the coil spring design, which is one of the suspension spring types. Using the DE algorithm, the mass of the coil spring decreased by about 29.3 %. The results show that the DE algorithm provides better solutions as previous methods in the literature.

Diferansiyel Gelişim Algoritması ile Taşıt Süspansiyon Yaylarının Optimum Tasarımı

Otomotiv endüstrisi son otuz yıldır istikrarlı bir şekilde büyümekte ve sürekli olarak dünyada teknoloji ve üretim süreçlerini geliştirmek için çalışmalarını devam ettirmektedir. Otomotiv şirketleri, artan sayıda firma ve gelişen teknolojik ürünler sonucunda müşteri beklentilerindeki hızlı artış nedeniyle büyük bir rekabetle karşı karşıyadır. Rekabet edebilmek için otomotiv üreticilerinin, araç ağırlığı, çarpışma güvenliği, yakıt emisyonları ve araç konforu gibi müşterilerin ve hükümetlerin beklentilerini karşılaması gerekiyor. Rekabetin sürdürülebilir olmasını sağlamak için, şirketler daha hassas operasyonlarla daha az işleme maliyeti gerektiren daha hafif ve daha verimli parçalar tasarlamalıdır. Son zamanlarda, yakıt tüketimi ve hava kirliliği ile ilgili endişeler bildirilmiştir. Meta-sezgisel optimizasyon yöntemleri, son yirmi yıl içinde araç bileşeninin optimizasyonu için yaygın olarak kullanılmaktadır. Meta-sezgisel optimizasyon yaklaşımlarından biri olan diferansiyel delişim (DE) algoritması araç süspansiyon sistemlerinde kullanılan yay tasarımının optimizasyonunda kullanılmıştır. Bu çalışmada kullanılan yayın kütlesi % 29.3 oranında azaltılmıştır. Elde edilen veriler DE algoritmasının literatürde yer alan diğer evrimsel optimizasyon yöntemlerinden, genetik algoritma, yapay arı kolonisi algoritması ve parçacık sürüsü algoritmasından daha iyi çözümler sunduğunu göstermektedir.

___

Bhateja, A., Agrawal, V.P. and Athre, K. (1996) Total design concept of springs – a novel approach using MADM methodology, In Advances in Mechanical Engineering, 401–424, New Delhi, India: Narosa Publishing House.

Birch, T.W. (1988) Automotive Suspension and Steering Systems. Albany, NY: Delmar Publishers.

Bureerat, S., Limtragool, J. (2006) Performance enhancement of evolutionary search for structural topology optimisation, Finite Elements in Analysis and Design , 42(6), 547-566.

Camp, C.V., Bichon, B.J., Stovall, S.P., (2005), Design of steel frames using ant colony optimization, Asce-Journal of Structural Engineering, 131, 367-525.

Deb, K. (1996) Optimization for Engineering Design: Algorithms and Examples, New Delhi, India:Prentice Hall of India Private Ltd.

Eberhart, R., Kennedy. J. (1995) A new optimizer using particle swarm theory, In:Proceedings: IEEE Sixth International Symposium on Micro Machine Human Science.

Ferhat, E., Erkan, D., Saka, M.P. (2011) Optimum design of cellular beams using harmony search and particle swarm optimizers, Journal of Constructional Steel Research, 67(2), 237-247.

Karaboga, D., Basturk, B. (2003) A powerful and efficient algorithm for numerical function optimization: artificial bee colony (ABC) algorithm, Journal of Global Optimization, 39, 459–471.

Karaboga, D., Basturk, B. (2007) Artificial bee colony (ABC) optimization algorithm for solving constrained optimization problems, Lecture notes in artificial intelligence 4529, Springer-Verlag, Berlin.

Karaboga, D., Basturk, B. (2008) On the performance of artificial bee colony (ABC) algorithm, Applied Soft Computing, 8, 687–697.

Liu, X. ,Chadda, Y.S. (1993) Automated optimal design of a leaf spring, SAE-933044, 993–998.

Perez, R.E., Behdinan, K. (2007) Particle swarm approach for structural design optimization, Computers and Structures, 85, 1579-1588.

Pollanen, I. and Martikka, H. (2010) Optimal re-design of helical springs using fuzzy design and FEM, Advances in Engineering Software, 41 (3), 410-414.

Rajendran, I., Vijayarangan, S. (2001) Optimal design of a composite leaf spring using genetic algorithms, Computers and Structures, 79, 1121–1129.

Sharma, A., Bergaley, A. (2014) Design and Analysis of Composite Leaf Spring – A Review, International Journal of Engineering Trends and Technology, 9(3), 124-128.

Storn, R., Price, K. (1995) Differential Evolution-a simple and efficient adaptive scheme for global optimization over continuous spaces Technical Report TR-95-12, International Computer Science, Berkeley, California.

Timmins, P.F. (1977) A feasibility study of fiber reinforced plastics for use in the spring industry, IMechE - C258/77, 73–78.

Weeton, J.W. (Ed.) (1986) Engineers Guide to Composite Materials. Metals Park, OH: American Society for Metals.

Yildiz, A.R., Saitou, K., (2011), Topology Synthesis of Multi-Component Structural Assemblies in Continuum Domains, Transactions of ASME. Journal of Mechanical Design, 133(1), 011008-9.

Yildiz, A.R., Solanki, K.N. (2011) Multi-objective optimization of vehicle crashworthiness using a new particle swarm based approach, International Journal of Advance Manufacturing Technology. doi: 10.1007/s00170-011-3496-y

Yildiz, B.S. (2017) A comparative investigation of eight recent population-based optimisation algorithms for mechanical and structural design problems, International Journal of Vehicle Design,73,1-3,208-218.

Yildiz, B.S., Lekesiz, H. (2017) Fatigue-based structural4 optimisation of vehicle components, International Journal of Vehicle Design, 73,1-3, 54-62.

Yildiz, B.S., Lekesiz, H., Yildiz, A.R. (2016), Structural design of vehicle components using gravitational search and charged system search algorithms, Materials Testing, 58,1,79-81.

Zhang, Y., He, X., Liu, Q. and Wen, B. (2005) Reliability-based optimization of automobile components, Int. J. Vehicle Safety, 1, 52–63.
Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi-Cover
  • ISSN: 2148-4147
  • Yayın Aralığı: Yılda 3 Sayı
  • Başlangıç: 2002
  • Yayıncı: BURSA ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ > MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

BİR PAKET GIDA ÜRETiM İŞLETMESĠNDE TAGUCHİ PARAMETRE TASARIMI İLE ÇOK YANITLI ENİYİLEME

ÖZLEM KUVAT

FAZ TESPİTİNE DAYALI YÜZEY PLAZMON RESONANS TABANLI ALGILAMANIN KIZILÖTESİ BANTTA ANALİZİ

Aykut KOÇ

KINETICS OF THE ESTERIFICATION OF PROPIONIC ACID WITH ISOBUTYL ALCOHOL OVER AMBERLYST 36 AND AMBERLYST 70

ALİME ÇITAK, HALİT LEVENT HOŞGÜN

TÜRKİYE’DE MEVZUATLAR VE STANDARTLAR AÇISINDAN SÜRDÜRÜLEBİLİR YAPIM

Şerife GÖKÇE, OSMAN AYTEKİN, HAKAN KUŞAN, İSMAİL ZORLUER

PROPİYONİK ASİTİN İZOBUTİL ALKOL İLE AMBERLYST 36 VE AMBERLYST 70 KATALİZÖRLERİ VARLIĞINDA ESTERLEŞME KİNETİĞİ

Halit Levent HOŞGÜN, Alime ÇITAK

DOĞAL YOL İLE HAVALANDIRILAN BİR SANAYİ KURULUŞUNDA ISIL KONFOR İNCELEMESİ VE GİYSİ FAKTÖRÜ, METABOLİK ORAN, ÇALIŞAN AĞIRLIĞININ KONFORA ETKİLERİNİN ARAŞTIRILMASI

Kemal Furkan SÖKMEN

BİNA ENTEGRELİ FOTOVOLTAİK TERMAL (BIPVT) KOLLEKTÖR VE SİSTEMLERİN ELEKTRİKSEL VERİMLERİNİN TAHMİNİ İÇİN YENİ, PRATİK VE GÜVENİLİR ANALİTİK MODELLER

Pinar MERT CUCE

Başlıca Biyoinformatik Algoritmaları için Web Ara yüzü ve Yeni Otomat Tabanlı Yaklaşık Desen Eşleştirme Yaklaşımı

Gıyasettin ÖZCAN, Burak KOCA

BAŞLICA BİYOİNFORMATİK ALGORİTMALARI İÇİN WEB ARA YÜZÜ VE YENİ OTOMAT TABANLI YAKLAŞIK DESEN EŞLEŞTİRME YAKLAŞIMI

Burak KOCA, Gıyasettin ÖZCAN

TEMEL DİŞLİ TASARIM PARAMETRELERİNİN TEK DİŞ VE KAVRAMA RİJİTLİĞİNE ETKİSİNİN SONLU ELEMANLAR METODU İLE İNCELENMESİ

Oğuz DOĞAN, Fatih KARPAT