
Bu araştırma, ağır ticari araçlarda sürücüyü şasi üzerinden gelen titreşimlerden ayıran kabin süspansiyonunun daha iyi nasıl ayarlanabileceğini deney, gerçek yol ölçümü, çok cisimli dinamik modelleme, sanal iterasyon ve genetik algoritma optimizasyonunu bir araya getirerek inceliyor. Çalışmanın temel yaklaşımı, hava yaylarını ve amortisörleri basit doğrusal elemanlar olarak kabul etmek yerine gerçek test verilerinden elde edilen doğrusal olmayan sertlik ve sönümleme eğrileriyle modellemek ve daha sonra bu modeli farklı yol yüzeylerinden elde edilen gerçek araç titreşimleriyle çalıştırmaktır.
Araştırmacılar önce prototip aracın ön ve arka kabin hava yayı–amortisör ünitelerini MTS849 test düzeneğinde ölçmüş, bu verilerden doğrusal olmayan matematiksel modeller üretmiştir. Daha sonra şasi ve viraj denge çubuğunun esnekliğini de içeren rijit–esnek bağlı çok cisimli kabin modeli ADAMS ortamında oluşturulmuştur. Gerçek araçta dokuz adet üç eksenli ivmeölçer kullanılarak toplam 27 kanaldan titreşim verisi toplanmış ve doğrudan ölçülmesi güç olan şasi–kabin yer değiştirme girdileri sanal iterasyon yöntemiyle yeniden oluşturulmuştur.
Optimizasyon ISIGHT, ADAMS ve MATLAB'ın birlikte kullanıldığı bir ortamda Multi-Island Genetic Algorithm ile yapılmıştır. Hava yayı sertliği ve sönümleme modellerinden 14 katsayı ile beş kritik kauçuk burç rijitliği tasarım değişkeni olarak kullanılmıştır. Genel yol koşulunda optimizasyon tablosuna göre toplam ağırlıklı RMS ivmesi 0,645 m/s²'den 0,591 m/s²'ye düşmüş, ön kabin süspansiyonunun titreşim izolasyon oranı %42,3'ten nihai burç optimizasyonuyla %51,1'e yükselmiştir. Belgian pave koşulunda özellikle X eksenindeki rezonans bastırılmış ve X ekseni PSD tepe değeri 2,035 m²/s³'ten 1,32 m²/s³'e düşürülmüştür.
Cobblestone koşulunda ise sonuç farklıdır. Optimizasyon, kabin pitch hareketini üreticinin 1,2° sınırına indirmeyi başarmış; ancak titreşim doz değeri ve bazı ivme göstergeleri yükselmiştir. Bu nedenle çalışma, tek bir “daha yumuşak süspansiyon her koşulda daha konforludur” sonucunu desteklememektedir. Tam tersine, düzgün yol ile ağır bozuk yolun farklı sertlik ve sönümleme karakteristikleri gerektirdiğini göstermektedir.
Türkiye açısından anlamı: Çalışmada elde edilen hava yayı katsayıları, burç rijitlikleri veya optimizasyon sonuçları farklı bir kamyon ya da çekici kabinine doğrudan aktarılabilecek evrensel değerler değildir. Ancak Türkiye'de ticari araç, otobüs, kamyon ve özel amaçlı ağır araç geliştiren üreticiler açısından yöntem önemlidir: gerçek yol verisi, doğrusal olmayan süspansiyon karakterizasyonu, rijit–esnek model, sanal iterasyon ve çok koşullu optimizasyon aynı geliştirme zincirinde birleştirilebilir. Yerel uygulamada aracın kabin kütlesi, şasi yapısı, hava yayı geometrisi, sürüş profili, Türkiye yol yüzeyleri ve gerçek sürücü/koltuk dinamiği ayrıca doğrulanmalıdır.
Kabin süspansiyonu neden yalnız konfor konusu değildir?
Ağır ticari araçlarda sürücü uzun süre boyunca düşük frekanslı bütün-vücut titreşimine maruz kalabilir. Kabin süspansiyonu, şasi ile sürücü arasında ikinci bir titreşim izolasyon katmanı oluşturarak bu titreşimlerin kabin tabanına ve sürücüye iletilmesini azaltmaya çalışır.
Araştırmanın çıkış noktası, bu sistemdeki hava yayları ve amortisörlerin gerçekte doğrusal davranmamasıdır. Büyük yer değiştirmelerde yay kuvveti önemli ölçüde değişirken amortisörün sıkışma ve geri açılma yönlerindeki kuvvetleri de simetrik değildir. Bu davranışları sabit yay ve sönüm katsayılarıyla temsil etmek, sonraki optimizasyonun yanlış bir model üzerinde yapılmasına neden olabilir.
Hava yayı gerçekten test edildi mi?
Evet. Ön ve arka hava yayı–amortisör üniteleri MTS849 test sisteminde fiziksel olarak ölçülmüştür. Test koşulları kaynakta QC/T 491-2018 otomotiv amortisörü test standardına dayandırılmıştır.
Hidrolik aktüatörün etkin stroku ±50 mm'dir. Yer değiştirme ve kuvvet sensörleri test boyunca yay ve sönüm kuvvetlerini kaydetmiştir.
Ön hava yayının elastik kuvveti üçüncü dereceden polinomla modellenmiştir:
\[ F_{kf}=Ax+Bx^2+Cx^3 \]
Uyum katsayıları:
\[ A=2{,}829,\qquad B=-1{,}35,\qquad C=0{,}1267 \]
olarak verilmiştir. Bu model için genel \(R^2=0{,}9784\) ve RMSE = 276,24 N raporlanmıştır.
Arka hava yayı neden parçalı fonksiyonla modellenmiş?
Arka kabin hava yayının tipik çalışma bölgesindeki davranışı ile büyük sıkışma/uzama bölgesindeki davranışı aynı olmadığından araştırmacılar parçalı bir fonksiyon kullanmıştır. Orta bölgede doğrusal, uç bölgelerde ise ikinci ve üçüncü dereceden terimler devreye girmektedir.
Modelin genel uyumu \(R^2=0{,}9820\) ve RMSE = 374,57 N olarak verilmiştir. Ancak çalışma bu değerin alt segmentlerde değiştiğini de göstermektedir. Normal çalışma aralığında \(R^2=0{,}9127\), sıkışma bölgesinde 0,9620 ve uzama bölgesinde 0,8666'dır.
Bu ayrıntı önemlidir; çünkü makalenin sonuç bölümündeki bütün uyumların \(R^2>0{,}987\) olduğu ifadesi bu daha önce verilen değerlerle uyuşmamaktadır.
Amortisörün doğrusal olmayan davranışı nasıl ifade edildi?
Ön ve arka hava yayı–amortisör ünitelerindeki sönüm kuvveti:
\[ F_c=c[1+\eta\,\mathrm{sgn}(v)]|v|^n \]
biçiminde modellenmiştir. Burada \(c\) sönüm katsayısı, \(\eta\) sıkışma ve geri açılma arasındaki asimetriyi, \(n\) ise doğrusal olmayan sönüm karakterini temsil etmektedir.
Ön ve arka amortisörler için deneysel eğri uyumlarında sırasıyla yaklaşık \(R^2=0{,}994\) ve \(R^2=0{,}991\) elde edilmiştir. Bu değerler, sönüm kuvvetinin çalışma aralığında kullanılan fonksiyonla oldukça iyi temsil edildiğini göstermektedir.
Neden rijit–esnek çok cisimli model kullanıldı?
Bir ticari aracın şasisi ve viraj denge çubuğu tamamen rijit değildir. Yol titreşimi sırasında bu parçaların deformasyonu kabin süspansiyonuna gelen yükün büyüklüğünü ve fazını değiştirebilir. Araştırmacılar bu nedenle şasi ve anti-roll bar'ı HyperMesh'te sonlu eleman ağına dönüştürmüş ve modal neutral file biçiminde ADAMS'a aktararak esnek gövdeler olarak kullanmıştır.
Kabin ve diğer birçok bileşen ise kütle, atalet ve geometrik özellikleri gerçek araç verilerinden alınarak rijit gövde şeklinde modellenmiştir. Süspansiyon noktaları, kauçuk burçlar, hidrolik kilit, hava yayları ve kabin oturma bağlantıları çok cisimli sistem içinde tanımlanmıştır.
Modelin doğal frekansları ne çıktı?
| Mod | Doğal frekans (Hz) | Decoupling oranı (%) |
|---|---|---|
| Roll | 0,973 | 73,02 |
| Pitch | 1,316 | 71,26 |
| Dikey hareket | 2,181 | 98,26 |
| Yanal hareket | 7,827 | 72,27 |
Özellikle dikey moddaki %98,26'lık ayrışma, dikey kabin hareketinin diğer hareketlerden büyük ölçüde bağımsız karakterde olduğunu göstermektedir. Bununla birlikte doğal frekansların yol girdilerindeki düşük frekanslı bileşenlerle çakışması rezonans olasılığı doğurmaktadır.
Gerçek araç yol testi nasıl gerçekleştirildi?
Prototip ticari araç Çin'in Hubei eyaletindeki National Automobile Quality Supervision and Inspection Center'da, GB/T 4970-2009 standardına uygun olarak test edilmiştir.
Üç yüzey kullanılmıştır:
- General road,
- Belgian pave road,
- Cobblestone road.
Araç 50 km/sa hızla ve nominal maksimum yük altında sürülmüştür. Her koşulda üç tekrar gerçekleştirilmiştir.
Sekiz ivmeölçer ön ve arka hava yayı bağlantılarının üst ve alt noktalarına, dokuzuncu sensör sürücü koltuğu rayına yakın kabin tabanına yerleştirilmiştir. Dokuz üç eksenli sensör sayesinde toplam 27 ivme kanalı kaydedilmiştir.
Sanal iterasyon ne işe yarıyor?
Gerçek araçta süspansiyon bağlantılarındaki bütün yol kaynaklı yer değiştirmeleri doğrudan ölçmek güçtür. Sanal iterasyon, ölçülmüş sistem çıktısından bilinmeyen model girdisini geri hesaplamaya çalışır.
Çalışmada çok cisimli model bir transfer sistemi olarak kabul edilmiştir. Simüle edilen cevap ile gerçek ölçüm arasındaki hata her iterasyonda ters transfer fonksiyonu üzerinden giriş sinyaline geri beslenmiştir:
\[ X_{n+1}(s) = X_n(s)+F^{-1}(s) \left[ Y_{target}(s)-Y_n(s) \right] \]
Simülasyon cevabı gerçek araçtaki hedef cevaba yeterince yaklaştığında iterasyon sonlandırılır.
Sonuçta modele dört dikey, iki yanal ve bir boylamsal olmak üzere toplam 7 yer değiştirme giriş kanalı oluşturulmuştur.
Verianla Live: Gerçek yol verisinden optimize edilmiş kabin süspansiyonuna
Bu süreç, çalışmanın deney ve hesaplama zincirini kaynak sırasını koruyarak göstermektedir.
| Aşama | İşlem | Bilimsel çıktı |
|---|---|---|
| 1. Hava yayı testi | Ön ve arka hava yayı–amortisörleri MTS849 test düzeneğinde ölçüldü. | Gerçek sertlik ve sönümleme verileri |
| 2. Doğrusal olmayan eğri uydurma | Yay ve amortisör kuvvetleri matematiksel fonksiyonlarla temsil edildi. | ADAMS için fiziksel karakteristikler |
| 3. Rijit–esnek model | Şasi ve anti-roll bar esnek, diğer temel bileşenler uygun şekilde rijit modellendi. | Kabin süspansiyon dinamiği |
| 4. Gerçek yol testi | General, Belgian pave ve cobblestone yüzeylerinde 27 ivme kanalı toplandı. | Gerçek araç titreşim cevabı |
| 5. Sanal iterasyon | Ölçülen cevaplardan yedi model giriş yer değiştirmesi yeniden oluşturuldu. | Gerçekçi simülasyon girdileri |
| 6. Konfor simülasyonu | RMS, VDV, kabin açıları, süspansiyon stroku ve izolasyon oranı hesaplandı. | Optimizasyon başlangıç performansı |
| 7. Süspansiyon optimizasyonu | 14 yay ve sönüm katsayısı MIGA ile optimize edildi. | Yol yüzeyine özgü pasif karakteristikler |
| 8. Burç optimizasyonu | Beş kritik burç rijitliği ayrıca eşleştirildi. | Nihai yol-koşulu parametre setleri |
| 9. Çapraz doğrulama | Bir yüzey için optimize edilen parametreler diğer yol yüzeylerinde tekrar sınandı. | Genellenebilirlik ve ödünleşimlerin değerlendirilmesi |
Verianla Live: Görselleştirme yalnız yukarıdaki görünür bilimsel veri tablosundan oluşturulur; tablo source-of-truth olarak korunur.
Sürüş konforu hangi metriklerle değerlendirildi?
Çalışma ISO 2631-1 yaklaşımına dayanarak sürekli/rastgele titreşimlerde ağırlıklı RMS ivmesini, yüksek tepe faktörlü geçici titreşimlerde ise Vibration Dose Value (VDV) değerini kullanmıştır.
Üç eksenin toplam ağırlıklı RMS ivmesi:
\[ a_v= \sqrt{ (k_xa_{xw})^2+ (k_ya_{yw})^2+ (k_za_{zw})^2 } \]
şeklinde hesaplanmaktadır.
Geçici titreşimler için:
\[ VDV= \left[ \int_0^T a_w^4(t)\,dt \right]^{1/4} \]
kullanılmıştır.
Çalışmada toplam VDV hesaplanırken eksen katsayıları \(k_x=1{,}4\), \(k_y=1{,}4\) ve \(k_z=1{,}0\) alınmıştır.
Üreticinin kabul sınırları neydi?
| Kontrol ölçütü | Kaynak çalışmadaki sınır |
|---|---|
| Maksimum roll açısı | < 1,5° |
| Maksimum pitch açısı | < 1,2° |
| Kabin süspansiyon stroku | ±40 mm içinde |
| Standart yolda toplam ağırlıklı RMS | ≤ 0,8 m/s² |
Optimizasyondan önce genel yolda ne oldu?
General road simülasyonunda titreşim enerjisi ağırlıklı olarak Z ekseninde ve yaklaşık 1–5 Hz aralığında yoğunlaşmıştır. Bu bölge kabin–süspansiyon sisteminin düşük doğal frekanslarına yakındır.
Kaynakta bu koşul için toplam ağırlıklı RMS ivmesi 0,645 m/s² verilmiştir. Bu değer 0,8 m/s² mühendislik sınırının altında olmasına rağmen ön süspansiyon izolasyon oranı yalnız %42,3 seviyesindedir.
Belgian pave yüzeyi neden farklı davranıyor?
Belgian road koşulunda Z ekseninde 2,56 Hz civarında yaklaşık 1,79 m²/s³ PSD tepesi oluşurken X ekseninde 9–10 Hz çevresinde belirgin rezonans görülmüştür. X ekseni maksimum PSD değeri yaklaşık 2,03 m²/s³'tür.
İlk konfor bölümünde toplam ağırlıklı RMS 2,244 m/s² olarak raporlanmıştır. Buna karşılık sonraki optimizasyon tablosu aynı yol için başlangıç değerini 2,537 m/s² kullanmaktadır. Kaynak bu iki başlangıç değerinin neden farklı olduğunu açıklamamaktadır.
Cobblestone yolun kritik problemi neydi?
Cobblestone yolunda güçlü düşük frekanslı titreşim oluşmuş ve ilk simülasyon bölümünde maksimum pitch açısı 1,53° olarak bildirilmiştir. Bu değer 1,2° üretici sınırını aşmaktadır.
Aynı bölümde toplam ağırlıklı RMS için 2,613 m/s² değeri verilirken ilerideki optimizasyon tablosu başlangıç değerini 2,862 m/s² ve pitch değerini 1,42° olarak kullanmaktadır. Bu nedenle cobblestone başlangıç sonuçları kaynak içinde tek bir tutarlı değer seti değildir.
Hangi parametreler optimize edildi?
Hava yayı ve amortisör modellerinden toplam 14 tasarım değişkeni seçilmiştir. Bunlar ön yay polinom katsayıları, arka yay parçalı fonksiyon katsayıları ve ön/arka amortisör sönüm katsayısı, asimetri katsayısı ve karakteristik üs değerlerini kapsamaktadır.
Bu parametrelerin başlangıç değerlerinin etrafında yaklaşık ±%30 değişim alanı tanımlanmıştır.
Optimizasyon ISIGHT 2022 içinde ADAMS 2019 ve MATLAB R2023a entegrasyonuyla gerçekleştirilmiştir. Multi-Island Genetic Algorithm için:
- 3 ada,
- ada başına 20 birey,
- 10 nesil,
- 1,0 crossover oranı,
- 0,01 mutation oranı,
- 0,01 migration oranı
kullanılmıştır.
Burçların da optimize edilmesi neden gerekliydi?
Kauçuk burçlar yalnız parçaları bağlamaz; titreşim iletim yolunun bir parçasıdır. Tek faktör analizinden sonra sürücü koltuğu titreşimine en fazla etki eden beş rijitlik değişkeni seçilmiştir: B3Ry, B4Ry, B4Tz, B6Rx ve B8Tx.
Bu burç rijitlikleri başlangıç değerlerinin yaklaşık ±%50 aralığında değiştirilmiştir.
Genel yol optimizasyonu ne kazandırdı?
Verianla Live: Üç yol koşulunda optimizasyonun temel sonucu
Değerler ilgili optimizasyon tablolarındaki başlangıç ve nihai burç optimizasyonu sonuçlarıdır. Kaynakta önceki bölümlerde farklı başlangıç değerleri bulunan durumlar ayrıca metinde açıklanmıştır.
| Yol | Gösterge | Başlangıç | Nihai optimizasyon | Ana sonuç |
|---|---|---|---|---|
| General road | Toplam ağırlıklı RMS (m/s²) | 0,645 | 0,591 | Azaldı |
| General road | Ön süspansiyon izolasyonu (%) | 42,3 | 51,1 | Arttı |
| Belgian road | Toplam ağırlıklı RMS (m/s²) | 2,537 | 2,454 | %3,24 azalma olarak raporlandı |
| Belgian road | X ekseni PSD tepesi (m²/s³) | 2,035 | 1,32 | Yaklaşık %35,14 azalma |
| Cobblestone road | Maksimum pitch (°) | 1,42 | 1,20 | Tasarım sınırına indirildi |
| Cobblestone road | VDV (m·s⁻¹·⁷⁵) | 9,16 | 9,76 | Yaklaşık %6,7 arttı |
Verianla Live: Karşılaştırma kaynak çalışmanın optimizasyon tablolarında verilen değerleri kullanır; tabloda “iyileşme” olarak gösterilmeyen artışlar özellikle korunmuştur.
General road için toplam ağırlıklı RMS 0,645 m/s²'den 0,591 m/s²'ye düşmüştür. Kaynak bunu yaklaşık %8,37 azalma olarak vermektedir.
Ön süspansiyon izolasyon oranı süspansiyon katsayılarının optimizasyonunda %50,5'e, burç eşleştirmesinden sonra ise %51,1'e yükselmiştir.
Z ekseni PSD tepe değeri Tablo 9'a göre 0,500'den 0,436 m²/s³'e düşmüştür. Kaynak metninin başka bir bölümünde 0,427 m²/s³ ve %14,6 azalma ifadesi de bulunmaktadır; final tabloyla aynı değildir. Tablo 9'un nihai bushing sonucu 0,436 m²/s³'tür.
Belgian road optimizasyonunun asıl başarısı neydi?
Belgian road optimizasyonunda toplam RMS'teki azalma göreceli olarak sınırlıdır. Tablo 10'a göre değer 2,537'den 2,454 m/s²'ye düşerek yaklaşık %3,24 iyileşmiştir.
Daha belirgin başarı X eksenindeki rezonansın bastırılmasıdır. PSD tepe değeri 2,035 m²/s³'ten 1,32 m²/s³'e düşerek kaynakta %35,14 azalma olarak raporlanmıştır.
Ön süspansiyon izolasyon oranı yaklaşık %69'dan %71,4'e yükselmiştir.
Cobblestone optimizasyonunda neden konfor metriği yükseldi?
Cobblestone koşulunda optimizasyonun temel sınırı kabinin aşırı pitch hareketidir. Tablo 11'de başlangıç pitch açısı 1,42°, nihai değer 1,20°'dir.
Ancak bu iyileşme titreşim dozunda bir bedelle elde edilmiştir. VDV 9,16'dan 9,76'ya, toplam ağırlıklı RMS ise 2,862'den 3,02 m/s²'ye yükselmiştir.
Dolayısıyla bu yol için “konfor bütün metriklerde iyileşti” denemez. Çalışmanın gösterdiği şey, pasif süspansiyon ayarında kabin hareketi ile titreşim maruziyeti arasında bir ödünleşim bulunduğudur.
Her yol için ayrı optimum neden sorun yaratıyor?
Kaynağın çapraz doğrulama tabloları, tek yol için optimize edilen pasif süspansiyonun başka bir yol koşulunda önemli ölçüde kötüleşebileceğini göstermektedir.
Örneğin General-road parametreleri Belgian road'a taşındığında toplam ağırlıklı RMS 2,244'ten 3,175 m/s²'ye, pitch 0,884°'ten 1,949°'ye ve süspansiyon deformasyonu 28,533 mm'den 56,14 mm'ye çıkmaktadır. Cobblestone doğrulamasında ise pitch 2,403° ve süspansiyon deformasyonu 66,023 mm'ye ulaşmaktadır.
Bu sonuçlar tek bir yumuşak ayarın bütün yol yüzeylerinde güvenli olmayacağını açık biçimde göstermektedir.
Neden Belgian-road ayarı nihai çözüm olarak seçildi?
Araştırmacılar araçların çalışma ömrünün büyük kısmını normal yollarda geçireceğini dikkate alarak farklı yol ayarları arasında bir uzlaşma aramıştır. Belgian-road optimizasyonu General road'a uygulandığında toplam RMS 0,645'ten 0,686 m/s²'ye yükselmiştir. Çalışma bu %6,3 farkı sürücünün algı eşiği olarak kullanılan %10'un altında değerlendirmektedir.
Cobblestone doğrulamasında ise toplam RMS 2,613'ten 2,573 m/s²'ye ve VDV 9,158'den 8,88'e düşmüş, izolasyon oranı %60,6'dan %61,6'ya yükselmiştir.
Ancak aynı doğrulamada maksimum pitch açısı 1,421°'den 1,523°'ye çıkmıştır. Bu değer üreticinin 1,2° sınırının üzerindedir. Bu nedenle Belgian-road ayarının “genel olarak en iyi uzlaşma” şeklinde yorumlanması mümkündür; fakat bütün çapraz koşullarda üreticinin tüm geometrik sınırlarını sağladığı söylenemez.
Bu optimizasyon aktif süspansiyon mu?
Hayır. Mevcut amortisörler pasif ve çalışma sırasında ayarlanamayan elemanlardır. Optimizasyonda bulunan eğriler, sonraki fiziksel prototiplerde üretilecek hava yayı/amortisör karakteristikleri için tasarım hedefi olarak sunulmaktadır.
Araştırmacılar bu eğrilerin gelecekte yarı aktif sistemlerin kontrol hedefleri için de kullanılabileceğini belirtmektedir. Ancak bu çalışmada yarı aktif kontrolcü geliştirilmemiştir.
Çalışmanın desteklediği ve desteklemediği sonuçlar
Çalışmanın desteklediği sonuç: Gerçek hava yayı testlerini, gerçek araç yol titreşimi ölçümlerini, sanal iterasyonla yeniden oluşturulan şasi girdilerini ve rijit–esnek çok cisimli modeli birleştiren optimizasyon zinciri, belirli yol koşulları için kabin titreşim davranışını anlamlı biçimde değiştirebilmektedir. General road'da toplam RMS ve izolasyon oranı iyileşmiş; Belgian road'da X ekseni rezonansı bastırılmış; cobblestone koşulunda pitch hareketi üretici sınırına çekilebilmiştir.
Çalışmanın desteklemediği sonuç: Tek bir pasif süspansiyon ayarının bütün yol koşullarında aynı ölçüde konfor ve stabilite artışı sağladığı kanıtlanmamıştır. Optimize edilmiş fiziksel parçalar gerçek araçta yeniden test edilmemiştir. Koltuk ve insan vücudunun biyodinamik modeli sisteme dahil edilmemiştir. Dolayısıyla hesaplanan kabin tabanı titreşimlerinin sürücünün gerçek vücut maruziyetini tam olarak temsil ettiği söylenemez.
Yöntem ve Bulgular
Deneysel karakterizasyon
Ön ve arka hava yayı–amortisörler MTS849 düzeneğinde test edilmiş, ±50 mm aktüatör stroku boyunca kuvvet ve yer değiştirme verileri kaydedilmiştir. Ön yay için kübik, arka yay için parçalı doğrusal/kübik ve amortisörler için asimetrik güç fonksiyonu kullanılmıştır.
Dinamik model
Şasi ve viraj denge çubuğu HyperMesh ile esnek gövdeye dönüştürülmüş, ADAMS/View ortamında kabin ve süspansiyon elemanlarıyla birleştirilmiştir. Modal analizde dört raporlanmış temel doğal frekans 0,973–7,827 Hz aralığında bulunmuştur.
Gerçek araç testi
| Özellik | Uygulama |
|---|---|
| Yol yüzeyleri | General, Belgian pave, Cobblestone |
| Araç hızı | 50 km/sa |
| Yük | Nominal maksimum kapasite |
| İvmeölçer | 9 adet üç eksenli |
| Toplam ölçüm kanalı | 27 |
| Tekrar sayısı | 3 koşu |
| Veri toplama | LMS SCADAS + LMS Test.Lab |
| Ham veri işleme | nCode 11.1 |
Sanal iterasyon
Gerçek araç ivme cevapları hedef sinyal olarak kullanılmış ve yedi şasi yer değiştirme giriş kanalı FEMFAT Lab ve ADAMS üzerinden iteratif biçimde yeniden oluşturulmuştur. Bu yaklaşım, tam lastik–şasi yol modelinin kurulmasına ihtiyaç duymadan ölçülmüş araç davranışından fiziksel modele gerçekçi giriş üretmeyi amaçlamaktadır.
Optimizasyon değişkenleri
Birinci optimizasyon kademesinde hava yayı ve amortisör modellerinden 14 katsayı yaklaşık ±%30 aralıkta değiştirilmiştir. İkinci kademede sürücü koltuğu titreşimlerine en duyarlı beş burç rijitliği yaklaşık ±%50 aralığında optimize edilmiştir.
Temel optimizasyon sonuçları
| Yol koşulu | Kaynak tablosundaki temel değişim | Bilimsel yorum |
|---|---|---|
| General road | RMS: 0,645 → 0,591 m/s² | Toplam titreşim maruziyeti azaldı |
| General road | İzolasyon: %42,3 → %51,1 | Ön süspansiyon titreşim izolasyonu arttı |
| Belgian road | X PSD: 2,035 → 1,32 m²/s³ | X yönü rezonansı belirgin biçimde bastırıldı |
| Belgian road | RMS: 2,537 → 2,454 m/s² | Toplam iyileşme daha sınırlı |
| Cobblestone | Pitch: 1,42° → 1,20° | Geometrik tasarım sınırı sağlandı |
| Cobblestone | VDV: 9,16 → 9,76 | Titreşim dozu azalmadı; yükseldi |
Çapraz doğrulamanın sonucu
General-road'a özel düşük sertlik/sönüm karakteristikleri kötü yol koşullarına taşındığında tasarım sınırlarının ciddi biçimde aşılabildiği görülmüştür. Cobblestone'a özgü parametreler normal ve Belgian yolunda daha kontrollü mekanik hareket sağlasa da titreşim göstergelerinde kısmi kötüleşmeler meydana gelmiştir.
Araştırmacılar bu karşılaştırmalar sonucunda Belgian-road optimizasyonunu genel kullanım için en dengeli aday olarak seçmiştir. Bununla birlikte bu parametre setinin cobblestone çapraz doğrulamasında 1,523° pitch ürettiği ve 1,2° üretici sınırını aştığı kaynak verisinde açıkça görülmektedir.
Temel sınırlılıklar
Kabin içi ayrıntıları, koltuk ve sürücünün biyodinamik modeli çok cisimli sisteme dahil edilmemiştir. Bu nedenle sürücü vücuduna ulaşan mutlak titreşim düzeylerinin tahmini sınırlıdır.
Çalışma ayrıca optimize edilmiş yay, amortisör ve burçların fiziksel olarak imal edilip gerçek araç üzerinde ikinci bir yol testiyle doğrulandığını göstermemektedir. Dolayısıyla nihai optimizasyon doğrulaması ağırlıklı olarak hesaplamalı model içinde gerçekleştirilmiştir.
Kaynak ve Yöntem Notu
Tam özgün çalışma adı: Research on Optimization and Matching of Cab Suspension Systems for Commercial Vehicles Based on Ride Comfort
Yazarlar ve özgün sıralama: Changcheng Yin; Yiyang Liu; Jiwei Zhang; Hui Yuan; Baohua Wang; Yunfei Zhang.
Sorumlu yazar: Jiwei Zhang.
Eş katkı/eş birinci yazar: Kaynakta böyle bir beyan bulunmamaktadır.
Kurumlar: School of Automotive Engineering, Hubei University of Automotive Technology; Hubei Key Laboratory of Automotive Power Train and Electronic Control; Hubei Provincial Northwest New Energy Vehicle Industry Technology Research Institute; Xiangyang Da’an Automobile Testing Center Co., Ltd., China.
Dergi: Vehicles.
Yayınevi: MDPI, Basel, Switzerland.
Cilt / sayı / makale: 8 / 1 / 15.
DOI: 10.3390/vehicles8010015.
Yayın süreci: 25 Kasım 2025'te alınmış, 23 Aralık 2025'te revize edilmiş, 7 Ocak 2026'da kabul edilmiş ve 12 Ocak 2026'da yayımlanmıştır.
Kaynak türü ve hakemlik durumu: Hakemli araştırma makalesidir. Fiziksel bileşen deneyleri, gerçek prototip araç yol ölçümü, sanal iterasyon, rijit–esnek çok cisimli dinamik model ve sayısal optimizasyonu bir araya getirmektedir.
Resmî bağlantı:https://doi.org/10.3390/vehicles8010015
Lisans: Creative Commons Attribution (CC BY) açık erişim lisansı.
Finansman: Çalışma Hubei Province Central Government for Local Science and Technology Development Special Project (2024CSA082) ve “Zhiguo” Action Plan kapsamındaki Guangxi teknoloji dönüşüm projesi Guike ZG2503980042 tarafından desteklenmiştir.
Veri erişilebilirliği: Çalışmanın sonuçlarını destekleyen verilerin makul talep üzerine sorumlu yazardan alınabileceği belirtilmiştir.
Çıkar çatışması: Hui Yuan'ın Xiangyang Da’an Automobile Testing Center Co., Ltd. çalışanı olduğu bildirilmiştir. Diğer yazarlar araştırmayı etkileyebilecek ticari veya finansal ilişki bulunmadığını beyan etmiştir.
Deneysel kapsam: Hava yayı/amortisör karakteristikleri fiziksel test düzeneğinde ölçülmüş ve gerçek prototip araç üç farklı yol yüzeyinde test edilmiştir. Buna karşılık optimizasyon sonrası özel bileşenlerin üretilip aynı yol testinin fiziksel araç üzerinde tekrarlandığı raporlanmamaktadır.
Model kapsamı: Kabin içi, koltuk ve sürücünün biyodinamik modeli dahil edilmemiştir. Bu nedenle kabin tabanı titreşim göstergelerinden sürücünün gerçek bütün-vücut titreşim maruziyetine geçişte ek model belirsizliği bulunmaktadır.
Kaynak içi R² tutarsızlığı: Sonuç bölümünde bütün model katsayılarının R² değerinin 0,987'nin üzerinde olduğu belirtilirken önceki bölümlerde ön yay sertliği için 0,9784, arka yay genel uyumu için 0,9820 ve arka yay bazı segmentlerinde 0,8666 dahil daha düşük değerler raporlanmıştır. Bu Verianla metni sonuç bölümündeki genellemeyi sessizce kabul etmemiştir.
Kaynak içi Belgian-road başlangıç değeri: İlk konfor simülasyonunda toplam ağırlıklı RMS 2,244 m/s² olarak verilirken Tablo 10'daki optimizasyon karşılaştırmasında başlangıç değeri 2,537 m/s²'dir. Kaynak bu farkı açıklamamaktadır.
Kaynak içi cobblestone başlangıç değerleri: İlk konfor bölümünde toplam RMS 2,613 m/s² ve maksimum pitch 1,53° olarak raporlanırken Tablo 11'de optimizasyon başlangıcı 2,862 m/s² ve 1,42° olarak verilmiştir. Optimizasyon yüzdeleri ilgili Tablo 11 başlangıç değerlerine göre yorumlanmıştır.
Kaynak içi PSD farkı: General-road anlatımının bir bölümünde Z ekseni PSD tepesinin 0,500'den 0,427 m²/s³'e düşerek %14,6 azaldığı yazılırken Tablo 9'da nihai bushing optimizasyon değeri 0,436 m²/s³'tür ve sonraki metin yaklaşık %12,8 azalma bildirmektedir. Değerler birbirine dönüştürülmemiştir.
Cobblestone ödünleşimi: Nihai optimizasyonda pitch üretici sınırına indirilmiş ancak VDV yaklaşık %6,7 yükselmiş, toplam RMS de artmıştır. Dolayısıyla sonuç yalnız “sürüş konforu iyileşti” şeklinde özetlenmemelidir.
Çapraz doğrulama sınırı: Belgian-road optimizasyonu nihai genel parametre seti olarak önerilmesine rağmen cobblestone doğrulamasında pitch açısı 1,523° ile 1,2° üretici sınırını aşmıştır. Bu nedenle bütün yol yüzeylerinde tüm üretici limitlerinin sağlandığı sonucu kaynak verileri tarafından eksiksiz desteklenmemektedir.
Bu Verianla açıklamasındaki teknik bulgular, sayısal değerler, deney yöntemi ve sınırlılıklar yalnız incelenen çalışmaya dayanmaktadır. Dış doğrulama yalnız bibliyografik kimlik, DOI ve derginin yayın/hakemlik durumunun teyidi amacıyla kullanılmış; araştırmaya dış kaynaklardan yeni performans sonucu eklenmemiştir.

Bir yorum bırakın
E-posta adresiniz yayınlanmayacaktır. Gerekli alanlar * ile işaretlenmiştir