Simulation and failure analysis of a drop tested wall-mounted air conditioner indoor unit - Tekneci, Mehmet Fazlı (My University, 2019)
Tüm ev aletleri ve elektronik cihazlar, nakliye sırasında düşme, çarpma ve ezilme gibi bazı kazalara maruz kalmaktadır. Uygun olmayan taşıma koşulları, yerden kaldırma ve yere indirme sırasındaki dikkatsizlik bazı plastik parçaların kırılmasına, bazı sac levha parçaların çarpılmasına veya bükülmesine neden olabilir. Bu durum sadece müşteri memnuniyetsizliğine değil aynı zamanda şirketlerde para kaybına da neden olmaktadır. Bu sorunları önlemek için, birçok ürünün paketlemesinde Genişletilebilir Polistiren (EPS: Expanded Polistren) malzeme bazlı parçalar kullanılır. EPS malzeme bazlı parçalar darbe emici özelliklerinden dolayı en yaygın kullanılan parçalardır. Fırın, çamaşır makinesi, bulaşık makinesi, buzdolabı gibi ev aletleri ve optik pikap, televizyon, test tahtası ve cep telefonu gibi elektronik cihazlar için düşme testi ile geçmişte bazı çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmada ise bir duvar tipi klima iç ünitesinin düşme anındaki dinamik davranışı analiz edilmiştir. Sonlu Elemanlar Analizi için ANSYS yazılımı kullanılmış, ASTM D5276 (1998) ve ASTM D880 (2002) standartlarına göre düşme testi yapılmıştır. Gerilme ölçerler hasara maruz kalan dekor tırnağı ve hava çıkış kanalı tırnağına yapıştırılarak etkin gerilme değerlerini ölçmek için kullanılmıştır. Düşme testi yüksek hızlı kamera ile kayıt altına alınarak ürünün sert zemin ile temas süresi tespit edilmiş, bu süre sonlu elemanlar analizinde girdi olarak kullanılmıştır. Düşme testinde deforme olan dekor tırnağı üzerindeki gerilim değeri 255,2 MPa, hava çıkış kanalı tırnağı üzerindeki gerilim değeri 97,1 MPa olarak ölçülmüştür. Sonuçlar sonlu elemanlar analizden ölçülen değerlerle karşılaştırılıp analiz doğrulanmıştır. Hasarlı alanlar için iyileştirmeler yapılmış ve bu iyileştirmelerin yeterliliği düşme testi, nakliye testi ve sıkıştırma testleri ile de doğrulanmıştır. Gerinim ölçerler ile düşme testi yapmak ve sonlu elemanlar metodundan faydalanmak, ürün geliştirme ve pazara sunma sürelerini azaltmış, maliyetleri düşürmüş ve tasarımın erken aşamalarında önlem alınmasını sağlanmıştır. Bu çalışma salon, tavan vb. diğer türdeki klimaların paketlenmeleri ve olası hasarların ve aşırı şekil değişimlerin engellenmesi için de referans bir rehber olma niteliği de taşımaktadır.

All of the home appliances and electronic devices are exposed some incidents such as dropping, striking and crushing etc. during transportation. Unsuitable carrying conditions, carelessness during picking up from floor and putting down may cause breaking of some plastic parts, wrapping or bending of some sheet metal based parts. This situation cause not only customer dissatisfaction but also loss of money for the company. In order to prevent these problems, Expandable Polystyrene (EPS) material based parts are used on the packaging of a wall-mounted air conditioner indoor unit. The EPS material based parts are the most commonly used ones because of their impact absorber properties. There are some studies about drop test for home appliances such as oven, washing machine, dishwasher, and refrigerator and for electronic devices such as optical pickup, television, test board and mobile phone. In this study dynamic behaviour of a wall-mounted air conditioner indoor unit was analysed under drop impact condition. To perform Finite Element (FE) analysis, ANSYS commercial software was used and the drop tests were performed according to ASTM D5276 (1998) and ASTM D880 (2002) standards. Strain gauges were used to measure the effective stresses at the bottom edge of decor hook and at the back side of discharge grille hook which were subjected to excessive deformation. A high speed camera was employed to record drop test, special attention is paid to detect contact duration between the product and rigid ground. This duration was used as an import value at Finite Element analysis. During drop test, the stress values were measured as 255,2 MPa for decor hook and 97,1 MPa for discharge grille hook. The FE and physical test strain gauge results were compared to validate the FE analysis. Improvements on the wall-mounted air conditioner indoor unit were made at damaged locations and those improvements were validated by drop test, transportation test and clamping test. Conducting the strain gauges instrumented drop test and utilizing the FE results decreased lead time of product development, reduced the product development costs and eliminated the potential risks in the product in advance. This approach presented with this work can be a reference guide for developing more effective packing types and preventing failure and accidents for cassette, floor standing etc. air conditioners in future studies.
Keywords: Deformasyon; Deformation; Drop test; Düşme testi; Expanded Polystyrene; Finite element analysis; Genişletilebilir Polistren Air conditioner; Klima; Makine mühendisliği; Mechanical engineering; Packaging; Paketleme; Sonlu elemanlar analizi