Otomotiv sektöründe yenilikçi ürün tasarımı için yeni nesil bütünleşik tekniklerin geliştirilmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında taşıt süspansiyon sisteminin elemanı olan salıncak kolu tasarım optimizasyonu yorulma davranışı göz önünde bulundurularak gerçekleştirilmiştir. Salıncak kolunun yorulma özelliği açısından incelenmesi elemanı olduğu süspansiyon sisteminin işlevi gereği önem arzetmektedir.Mevcut salıncak kolu parçasına göre daha hafif ve çalışma şartlarındaki gereksinimleri karşılayacak yorulma ömrüne sahip yeni bir salıncak kolunun optimum tasarım sürecinde optimizasyonu yapılacak salıncak kolunun üç boyutlu başlangıç tasarım modeli oluşturulmuştur. Ansys Workbench programında bu ilk tasarımın yorulma analizi yapılmıştır.Tez kapsamında salıncak kolu optimizasyon problemininin matematiksel modelini oluşturmak için Latin Hiperküp örnekleme yönteminden yararlanılmış, Radyal temelli fonksiyonlar kullanılarak optimizasyon çalışmasında kullanılan amaç ve kısıt fonksiyonları elde edilmiştir.Bu çalışmada literatürde son zamanlarda yer bulan yüklü sistem arama algoritmasına Nelder Mead lokal arama metodunun entegre edilip iyileştirilmesiyle geliştirilen melez bir algoritma kullanılmıştır. Ortaya konan bu melez yapının taşıt süspansiyon sisteminin parçası olan salıncak kolunun tasarım optimizasyonu problemine uygulanması ile de bulunan algoritmanın test edilmesi ve gerçekliğinin kanıtlanabilmesi amaçlanmıştır. Bu optimizasyon çalışması ile başlangıçtaki salıncak kolu modeline nazaran daha hafif fakat çalışma şartları göz önünde bulundurularak belirtilen asgari yorulma ömrü çevrim sayısını yakalayabilen yeni bir salıncak kolu modeli ortaya konulmuştur. Böylece geliştirilen melez yüklü sistem arama ve Nelder-Mead lokal arama metodu literatürde ilk defa bir taşıt parçasının optimizasyonunda kullanılmıştır.

In this dissertation, design optimization of an automotive suspension arm taken from automotive industry is carried out considering the fatigue behavior of the component. Examination of the fatigue behaviour of the component is important due to the function of suspension system. Firstly, an initial 3-D design is developed. Fatigue analysis of the initial model is carried out in ANSYS Workbench. Latin hypercube sampling method and radial basis function method are used for obtaining objective and constraint functions respectively. In this dissertation, a novel optimization method based on charged system search optimization algorithm and Nelder- Mead local search algorithm is developed. The developed new hybrid optimization method is used to solve engineering test problems taken from the literature and to optimize the automotive suspension arm. The optimum suspension arm model is lighter as intial design considering fatigue life constraints. The results of the single-objective benchmark problems taken from the literature and the case study for optimum design of the automotive suspension arm have demonstrated the superiority of the developed hybrid optimization method over pure charged system search and the other optimization techniques that are representative of the state-of-the-art in the evolutionary optimization literature in terms of solution quality and convergence rates to the global optimum.