Bir yuvarlanmaya karşı koruyucu yapının (YKEY) performansının sonlu elemanlar analizi, tasarım optimizasyonu ve fiziksel testler ile korelasyonu

Abstract

Traktörlerde güvenlikli yapı ve koruyucu ekipman kullanımı; tarımda makineleşmeye bağlı olarak son yıllarda artış göstermektedir. Tarımda makineleşmenin artması, giderek artan sayıda traktör kullanımını da beraberinde getirmiş ve buna bağlı olarak traktör kullanırken gerçekleşen ve ölümle sonuçlanabilen önemli kazaların görülme sıklığı da artmıştır. Bunun sonucunda traktörlerde bu yapıların kullanımı ile ilgili çeşitli ulusal ve uluslararası düzenlenlemeler de yürürlüğe girmektedir. Traktörlerde bulunan koruyucu yapılar kabin ve çerçeve tipi olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Kabin tipi koruyucu yapılarda kabinin kendisi aynı zamanda bir koruyucu yapı olarak standartlara uygun olarak tasarlanmaktadır. Çerçeve tipi koruyucu yapılar ise, sürücünün traktörün devrilmesi durumunda zarar görmemesini sağlayacak şekilde yine standartlara uygun olarak tasarlanmaktadırlar. Bu çalışma kapsamında çerçeve tipi bir yuvarlanmaya karşı emniyetli yapının (YKEY) ilgili standartlara göre performansı incelenmiştir. Çalışma kapsamında öncelikle koruyucu yapının mevcut tasarımının performansı, standartlar gereğince uygulanan ardışık fiziksel testlerin sonlu elemanlar yöntemi yardımıyla analizi yapılarak incelenmiştir. Gerçekleştirilen fiziksel testler ile analiz sonuçları arasında elde edilen korelasyondan faydalanarak daha sonrasında mevcut tasarım üzerinde optimizasyon çalışmaları yapılmıştır. Yapılan bu çalışmalar sonrasında tekrar tasarlanan nihai tasarımın performansı benzer şekilde sonlu elemanlar yöntemiyle analiz edilmiş, elde edilen analiz sonuçları fiziksel testlerle de doğrulanmıştır.

Safety structure and equipment usage on tractors have been increasing day by day depending on mechanization in agriculture. With the increasing on agricultural mechanization, tractor usage increased dramatically and therefore encounter frequency of fatal accidents in tractor usage increased also. As a result of this situation, various national and international regulations related to protective structures have been constituting. There are mainly two types of protective structures on tractors as called cabinet and frame types. For the cabinet type protective structures, the cab itself is designed as a protective structure regarding standards. The frame type protective structures are designed regarding standards also to save the driver when the tractor rollover occurs. In this study, the performance of a frame type rollover protective structure (ROPS) according to related standards was examined. Firstly, the performance of the current design of the protective structure was examined with finite element method regarding sequential physical tests. By taking advantage of the correlation between analysis results and physical tests, optimization studies are performed on current design. After performing optimization studies, protective structure was redesigned and final design's performance analysis results were validated with physical tests also.