Design and development of mono-block composite structure to reduce weight of the conventional bus body

Abstract

Bu tezin ana amacı, kompozit malzemelerin avantajlarını örneklerle göstermek, belirlenmiş ve hesaplanmış yükler altında geleneksel karkas yapısının MonoBlock karkas yapıya kıyasla detaylı sonlu elemanlar analiz sonuçlarını karşılaştırmaktır. Bu yapısal analizler, sonlu elemanlar yöntemi kullanan ticari bir yazılım ile tamamlanmıştır. İki farklı malzeme (yapısal çelik ve cam fiber) ve farklı fiber serim açıları için, belirlenmiş yük koşulları altında MonoBlock ve geleneksel karkas yapılarının sonlu elemanlar analizleri sonuçlandırılmıştır. İlk analiz modeli eski geleneksel karkas modeli için yapısal çelik malzeme ile belirlenmiş olan yük koşulları altında modellendi. Takip eden analiz modelleri ise farklı açılarda hazırlanmış olan cam fiber malzemeden yapılma kompozit MonoBlock yapısı için aynı yük koşulları altında modellenmiştir. Analiz sonuçlarından yapılan çıkarımlara göre, gerilme ve toplam deformasyon sonuçları, geleneksel karkas yapısında MonoBlock karkas yapısına kıyasla daha yüksek çıkmıştır ve MonoBlock kompozit yapısının kullanımı, düşük maliyetli ve yüksek üretim hızından dolayı zaman kazandırıcıdır.Main scope of this thesis is to present advantages of composite materials with their application examples and detailed structural analyses of the MonoBlock carcass structure compared to the conventional old carcass model in the frame of calculated and defined load cases. These structural analyses are completed on a commercial software that uses finite element method. Under the defined load cases, structural analyses of the MonoBlock carcass structure and the conventional old carcass model have been concluded with two different materials (structural steel and e-glass) and different stack-up models. First analysis set-up was modelled with structural steel material for the conventional old carcass structure under the defined load cases. The following analysis models are for the MonoBlock composite structure with e-glass composite material prepared with different angled layers under the same load cases. It has been observed that, the distribution of the stress and the total deformation results on carcass structures are relatively high on the conventional old carcass model compared to the MonoBlock carcass structure and using MonoBlock composite structure is cost efficient and time saving due to lower prices of parts and high production rate of composites.