Geri Dön

Kafes yapı dolgulu ince cidarlı tüplerin çarpışma davranışlarının sayısal olarak incelenmesi

Numerical investigation of crashworthiness behaviour of lattice structure filled thin-walled tubes

PDF İndir

  1. Tez No: 625492
  2. Yazar: ERHAN ÇETİN
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. CENGİZ BAYKASOĞLU
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2020
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Hitit Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 192

Özet

İnce cidarlı tüpler pasif araç güvenlik sistemlerinde çarpışma enerjisi sönümleyici elemanlar olarak sıklıkla kullanılmaktadır. Son yıllarda oldukça popüler olan metal eklemeli imalat teknolojileri ince cidarlı metal tüplerin çarpışma dayanım performanslarının daha da iyileştirilmesi için kullanılan özgün dolgu malzemeleri üretilmesine olanak sağlamaktadır. Bu tez çalışmasında ince cidarlı kare kesitli alüminyum 6063-T5 tüplerin içerisine dolgu malzemesi olarak iki farklı tipte kafes yapı (hacim merkezli kübik) ve (dikey elemanlara sahip hacim merkezli kübik) önerilmiş ve oluşturulan hibrit yapıların enerji sönümleme performansları eksenel ve eğik yükler altında sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Bu kapsamda, AlSi10Mg metal tozu kullanılarak doğrudan metal lazer sinterleme yöntemiyle üretilen kafes yapılar ince cidarlı tüplerin içerisine yerleştirilerek hibrit yapılar oluşturulmuştur. Oluşturulan hibrit yapılar çeşitli yüklemeler altında testlere tabi tutulmuş ve yapısal kusurlar, hasar modelleri, birim şekil değiştirme duyarlılığı, tüp ile kafes yapı arasındaki etkileşimler gibi çeşitli parametreler dikkate alınarak doğrusal olmayan dinamik sonlu elemanlar modelleri doğrulanmıştır. Ayrıca hibrit yapıların eğik yükler altındaki enerji sönümleme performanslarını iyileştirmek için dolgu malzemesi olarak derecelendirilmiş kafes yapılar önerilmiş ve bu yapılara kütlece denk eşdeğer kalınlıklı kafes yapılar oluşturularak bu yapıların çeşitli yükler altındaki çarpışma dayanım performansları karşılaştırılmıştır. Bu kapsamda kafes yapı tipi, kafes eleman kalınlığı, kafes eleman düşey hücre sayısı, tüp kalınlığı, derecelendirilmiş kafes yapıların tepe açısı ve taban çap değeri gibi birçok farklı tasarım parametresi ele alınmış ve bu yapıların enerji sönümleme performansları çeşitli çarpışma dayanım kriterleri dikkate alınarak incelenmiştir. Bu tez çalışması, dolgu malzemesi olarak kullanılan kafes yapıların ince cidarlı tüplerin enerji sönümleme performanslarını hem eksenel hem de eğik yükler altında kafes ve tüp arasında ilerlemeli deformasyonu teşvik edici hibrit etkileşimlerden dolayı dikkate değer ölçüde iyileştirdiğini ortaya koymuştur. Ayrıca kafes yapı dolgulu tüplerin kafes birim hücre sayısı, kafes eleman çap değeri ve tüp kalınlığının uygun seçilmesiyle birlikte enerji sönümleme performanslarının ciddi miktarda arttırılabildiği göstermiştir. Sonuçlar önerilen yapıların çarpışma sönümleyici uygulamaları için potansiyel adaylar olduğunu ortaya koymuştur.

Özet (Çeviri)

Thin-walled tubes have been mostly used in passive vehicle safety systems as crash energy absorber. Metal additive manufacturing technologies, which have become very popular in recent years, enable the production of novel filler materials to further improve the crashworthiness performance of thin-walled metal tubes. In this study, two different types of lattice structures (i.e., body-centered cubic, BCC and body-centered cubic with a vertical strut, BCC-Z) were proposed as filling material in thin-walled square-section aluminum 6063-T5 tubes and the energy absorption performance of the hybrid structures were investigated using finite element method under axial and oblique loads. At this point, hybrid structures were formed by placing the lattice structures produced by direct metal laser sintering method using AlSi10Mg metal powder into the thin-walled tubes. Then, hybrid structures were tested under various loading conditions, and the nonlinear dynamic finite element model was validated by taking into account various parameters such as imperfection, damage models, strain rate sensitivity and interactions between the tube and the lattice structure. In addition, in order to enhance the energy absorption performance of hybrid structures under oblique loads, graded lattice structures were proposed and the crashworthiness performances of graded lattice structures and their uniform counterparts are compared at the same weight. At this point, the effect of lattice structure type, lattice member thickness, number of vertical lattice unit cell, tube thickness, draft angle of lattice structures and base diameter of lattice structures on the energy absorption performance of hybrid structures were investigated by taking into account various crashworthiness criteria. This thesis study revealed that the lattice structures as filling material significantly improve the crashworthiness performance of thin-walled tubes due to hybrid interactions that promote progressive deformation between the lattice and the tube under both axial and oblique loads. In addition, the energy absorption performances of the lattice structure filled thin-walled tubes under axial loads can be considerably improved by the appropriate selection of number of lattice cell, diameter of lattice cell and tube thickness. The results revealed that the proposed structures are potential candidates for crashworthiness applications.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    793935

    Investigation on quasi-static energy absorption performance of the pressurized filled tubes

    Basınçlandırılmış dolgulu tüplerin yarı-statik enerji emmeperformansının incelenmesi

    GLAY MCHICH

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Makine MühendisliğiKaradeniz Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. RECEP GÜMRÜK

  2. Tez No

    670691

    Deformation behavior of thin walled structures filled with auxetic and non-auxetic core materials

    Ökzetik ve ökzetik olmayan dolgu malzemeli ince cidarlı yapıların deformasyon davranışı

    FATİH USTA

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN

    PROF. DR. FABRIZIO SCARPA

  3. Tez No

    335675

    Computational screening of zeolitic imidazolate framework/polymer mixed matrix membranes for gas separations

    Zeolit imidazolat kafes katkılı polimerik gaz ayırma membranlarının hesaplamalı yöntemler kullanılarak taranması

    GAMZE YILMAZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    Kimya MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Bölümü

    YRD. DOÇ. DR. SEDA KESKİN AVCI

  4. Tez No

    635490

    Numerical and experimental investigation on the crushing behaviour of auxetic lattice cells produced with additive manufacturing techniques

    Eklemeli imalat teknikleri ile üretilmiş ökzetik kafes yapıların ezilme davranışlarının nümerik ve deneysel olarak incelenmesi

    KADİR GÜNAYDIN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ANTONIO MATTIA GRANDE

  5. Tez No

    814828

    Beton dolgulu öksetik kompozitlerin mekanik özelliklerinin nümerik olarak belirlenmesi

    Numerical determination of mechanical properties of concrete-filled auxetic composites

    OĞUZHAN UĞURLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    İnşaat MühendisliğiErzurum Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ SÜLEYMAN NAZİF ORHAN

Geri Dön