Kompozit malzemelerden üretilmiş otomobil ön tampon sisteminin tasarımı, bağlantı yerlerinin optimizasyonu ve darbe davranışının belirlenmesi
Design and optimization of the composite automobile frontal bumper system under high speed impact loading
- Tez No: 724939
- Danışmanlar: PROF. DR. HASAN SOFUOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karadeniz Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 137
Özet
Otomobil hibrit ön tampon sistemi üzerine gerçekleştirilen bu çalışma üç aşama barındırmaktadır. İlk aşamada ön tampon sisteminde kullanılan ince cidarlı çelik enerji sönümleyici tüpün hem kalınlık dağılımı hem de geometrik şekli, plastik şekil verme yöntemleri kullanılarak elde edilmiş ve yüksek hızlar altında darbe performansı incelenmiştir. Böylece enerji sönümleyici tüpün darbe performansı, tüpün kalınlık dağılımı ve plastik şekil verme etkisi birlikte değerlendirilerek elde edilmiştir. İkinci aşamada ise, karbon fiber kompozit malzemeden üretilmiş tampon kirişinin tabaka kalınlığı ve yönelimi, çelikten imal edilmiş tampon kirişi referans alınarak, darbeli yükler altında optimize edilmiştir. Çalışmanın üçüncü aşaması, kompozit tampon kirişi ve ince cidarlı çelik enerji sönümleyici tüp arasındaki bağlantıyı düzenleme üzerine yapılan çalışmaları kapsamaktadır. Bu bağlantı bölgesinde yapıştırıcı kullanılmış olup, farklı mekanik özelliklere sahip üç yapıştırıcı, darbe performansları açısından değerlendirilmiştir. Son olarak, seçilen yapıştırıcı ile oluşturulan hibrit ön tampon sisteminin geometrik özellikleri, yine darbe davranışı göz önünde bulundurularak optimize edilmiştir. Çalışma kapsamında elde edilen sonuçlar, kalınlık dağılımının ve plastik şekil verme işlemlerinin enerji sönümleyici tüpün darbe performansını önemli ölçüde etkilediğini ve bu ikili etki hesaba katılmaksızın elde edilen sonuçların yanıltıcı olduğunu göstermiştir. Tampon kirişinin optimizasyonu için kullanılan karbon fiber kompozit tamponun, en az çelik tampon kirişi kadar iyi darbe performansı sergilemesinin yanında, ağırlığının önemli ölçüde azaldığı belirlenmiştir. Yapıştırıcılar ile gerçekleştirilen çalışmalar ise, yapıştırıcı kalınlığı ve tampon kirişi yarıçapının, hibrit ön tampon sisteminin darbe performansını doğrudan etkilediğini göstermiştir. Böylece, ön tampon sisteminde farklı malzemelerden yapılmış tampon kirişi ve enerji sönümleyici tüpler arasındaki bağlantı bölgelerinde, yapıştırıcıların güvenle kullanılabileceği de gösterilmiş olmuştur.
Özet (Çeviri)
This study consists of three stages. In the first stage, the thickness of the thin-walled steel energy absorber tube was optimized. Then the study aimed to evaluate the effect of plastic forming history carried out for thickness optimization on crashworthiness performance of the optimized energy absorber subjected to high speed impact to achieve the desired tube form. Thus, the impact performance of the energy absorber tube was obtained by evaluating the coupled effect of the thickness distribution and the plastic forming processing of the tube. In the second step, the layer thickness and orientation of the bumper beam made of carbon fiber composite material was optimized under the impact loads with reference to the bumper beam made of steel. The third and final phase of the study covers the studies on arranging the connection between the composite bumper beam and the thin-walled steel energy absorber tube. Adhesive bonding was preferred for joining method. Three adhesives with different mechanical properties were evaluated in this joint area and the most suitable one was selected in terms of impact performance. Afterwards, the geometric properties of the selected adhesive were optimized by considering the impact behavior of the frontal bumper system. The results showed that impact performance of the energy absorber was highly affected from the thickness distribution and plastic forming processing. Furthermore, it was observed that neglecting the coupled effect of the thickness distribution and the plastic forming processing yields misleading conclusions. Additionally, it was determined that the carbon fiber composite bumper beam exhibited at least as good impact performance as the steel bumper beam, while its weight was significantly reduced. The studies with adhesives have shown that adhesive thickness and bumper beam radius directly affect the impact performance of the hybrid front bumper system. Thus, it has also been shown that the adhesive bonding can safely be used in the junction areas of the automobile hybrid frontal bumper system.
Benzer Tezler
- Karbon kompozit çarpışma kutularında metal takviyesinin çarpışma performansına etkisinin deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of the effect of metal reinforcement on collision performance in carbon composite crash boxes
MEHMET EMİN ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT REİS
- Effect of ply orientation on low velocity impact behavior of woven composite structures
Örgülü kompozit yapıların düşük hızlı darbe davranışına tabaka oryantasyonun etkisi
GÖKBERK UÇAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Makine MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAMAZAN KARAKUZU
- Mekanik alaşımlama yöntemleri ile üretilmiş Al15Si2,5Cu0,5Mg matriksli ve CeO2, Y2O3, La2O3 pekiştiricili kompozitlerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of Al15Si2,5Cu0,5Mg matriksli ve CeO2, Y2O3, La2O3 reinforced composites synthesized by mechanical alloying
EMRE TEKOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA LUTFİ ÖVEÇOĞLU
- Farklı oryantasyonlardaki kompozit malzemelerin mekanik özelliklerine deniz suyu etkisinin incelenmesi
Investigation of sea water effect on mechanical properties of composite materials in different orientations
ERCÜMENT UĞUR YÜNCÜOĞLU
Doktora
Türkçe
2020
Gemi MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EYUP BAĞCI
- Yan darbe kirişi tasarım alternatifleri oluşturulması ve deneysel analizleri
Creation and experimental analysis of side impact beam design alternatives
CANER YÜKSEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CUMHUR OKTAY AZELOĞLU