Swap body sistemleri için şasi topoloji optimizasyonu ağırlık dayanıklılık ve taşıma verimliliği üzerine etkiler
Chassis topology optimization for swap body systems: effects on weight, strength, and transport efficiency
- Tez No: 1016817
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MEHMET AKİF KOÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Swap body sistemleri, şasi tasarımı, topoloji optimizasyonu, sonlu elemanlar analizi, hafif yapı tasarımı, Swap body systems, chassis design, topology optimization, finite element analysis, lightweight structure design
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışması, modern lojistik sektöründe intermodal taşımacılığın temel taşlarından biri olan kamyon tipi swap body (değiştirilebilir kasa) sistemlerinin şasi yapısını, ileri mühendislik yöntemleriyle optimize etmeyi amaçlamaktadır. Günümüzde lojistik operasyonlarda verimliliği artırmanın en kritik yollarından biri, araç öz ağırlığını azaltarak faydalı yük kapasitesini maksimize etmektir. Şasi, swap body sistemlerinde tüm dinamik ve statik yükleri karşılayan temel taşıyıcı bileşen olması sebebiyle; toplam araç ağırlığı, yakıt tüketimi, karbon emisyonu ve operasyonel maliyetler üzerinde doğrudan belirleyici bir role sahiptir. Çalışmanın metodolojik akışında, öncelikle mevcut şasi yapısı üç boyutlu olarak Solidworks ortamına aktarılmıştır. Geleneksel tasarımlarda yaygın olarak tercih edilen S355 yapısal çeliği yerine, üstün mekanik özelliklere sahip S700MC yüksek dayanımlı düşük alaşımlı (HSLA) çelik malzeme entegre edilerek malzeme odaklı bir iyileştirme hedeflenmiştir. Yüksek akma dayanımına sahip bu yeni malzeme seçimi, sac kalınlıklarının yapısal zafiyet oluşturmadan minimize edilmesine olanak tanımıştır. Tasarım süreci, sonlu elemanlar analizi ve topoloji optimizasyonu tekniklerinin hibrit bir yaklaşımıyla yönetilmiştir. Hazırlanan sayısal modellerde, gerçek çalışma koşullarını simüle etmek amacıyla şasi üzerine 150 kN büyüklüğünde bir dikey yayılı yük uygulanmış ve kritik bağlantı noktaları sınır şartları altında sabitlenmiştir. Hassas sonuçlar elde etmek adına ağ (mesh) yapısında ikinci dereceden tetrahedral elemanlar kullanılmıştır. Analizler sonucunda elde edilen gerilme yığılmaları ve düşük gerilme bölgeleri referans alınarak, malzemenin verimsiz kullanıldığı alanlarda geometrik boşaltmalar ve topolojik düzenlemeler yapılmıştır. Elde edilen bulgular, optimize edilen yeni şasi tasarımındaki maksimum eşdeğer gerilme (von Mises) değerlerinin, S700MC malzemesinin akma sınırının oldukça altında kaldığını ve maksimum yer değiştirme miktarlarının mühendislik toleransları dahilinde gerçekleştiğini teyit etmiştir. Uygulanan tasarım stratejisi neticesinde, orijinal yapıya kıyasla şasi ağırlığında %16,2 oranında bir azalma kaydedilmiş ve toplamda 522,29 kg'lık net bir hafifletme sağlanmıştır. Sonuç olarak bu çalışma; malzeme inovasyonu, sayısal analiz ve topoloji optimizasyonunun eş zamanlı kullanımının, ağır vasıta komponent tasarımında yapısal performansı korurken ağırlığı radikal biçimde düşürebileceğini kanıtlamaktadır. Önerilen bu metodoloji, lojistik maliyetlerin düşürülmesi ve çevre dostu taşımacılık çözümlerinin geliştirilmesi hususunda literatüre ve sektörel uygulamalara önemli bir katkı sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis study aims to optimize the chassis structure of truck-type swap body systems, which constitute one of the fundamental components of intermodal transportation in the modern logistics sector, by using advanced engineering methods. Today, one of the most critical ways to improve efficiency in logistics operations is to maximize payload capacity by reducing vehicle curb weight. Since the chassis is the primary load-bearing component that withstands all dynamic and static loads in swap body systems, it plays a direct and decisive role in total vehicle weight, fuel consumption, carbon emissions, and operational costs. Within the methodological framework of the study, the existing chassis structure was first modeled in a three dimensional environment using SolidWorks software. Instead of the conventionally preferred S355 structural steel, S700MC high-strength low-alloy (HSLA) steel with superior mechanical properties was integrated into the design to achieve a material oriented improvement. The selection of this high-yield-strength material enabled the minimization of sheet thicknesses without causing structural weakness. The design process was conducted through a hybrid approach combining finite element analysis and topology optimization techniques. In the prepared numerical models, a vertical distributed load of 150 kN was applied to the chassis in order to simulate real operating conditions, while critical connection points were fixed under boundary conditions. To obtain highly accurate results, second-order tetrahedral elements were utilized in the mesh structure. Based on the stress concentrations and low-stress regions obtained from the analyses, geometric cut-outs and topological modifications were implemented in areas where the material was used inefficiently. The findings demonstrated that the maximum equivalent stress (von Mises) values in the optimized chassis design remained significantly below the yield strength limit of the S700MC material, while the maximum displacement values stayed within acceptable engineering tolerances. As a result of the applied design strategy, a weight reduction of 16.2% compared to the original structure was achieved, corresponding to a net lightweighting of 522.29 kg. In conclusion, this study proves that the simultaneous use of material innovation, numerical analysis, and topology optimization can drastically reduce weight while maintaining structural performance in heavy vehicle component design. The proposed methodology contributes to both the literature and industrial applications by reducing logistics costs and supporting environmentally friendly transportation solutions.
Benzer Tezler
- Bankalarda uzun vadeli planlama ve Türk bankalarına ilişkin bir uygulama
Başlık çevirisi yok
GÜRCAN ŞEN
- Türk bankacılık sektöründe kullanılan yeni teknikler
Başlık çevirisi yok
EMRAH ÇAVGA
Yüksek Lisans
Türkçe
1989
BankacılıkHacettepe Üniversitesiİktisat Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TUĞRUL ÇUBUKÇU
