Experimental and numerical analysis of foam-filled composite structures subjected to axial crushing
Eksenel ezilmeye maruz kalan köpük dolgulu kompozit yapıların deneysel ve numerik analizi
- Tez No: 765109
- Danışmanlar: PROF. DR. NURİ BÜLENT ERSOY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 152
Özet
Taşıt araçlarındaki ezilme komponentleri, yüksek enerji soğurma kapasiteleri nedeniyle kompozit malzeme uygulamaları için önemli yapılardır. Köpük dolgu ve yapı duvarı arasındaki etkileşim etkisi nedeniyle, köpük dolgulu çarpışma komponentleri ile daha da iyi enerji soğurma değerleri elde edilebilir. Bu tez çalışmasında, dairesel yapılı kompozit tüplerin ve dairesel yapılı köpük dolgulu kompozit tüplerin eksenel ezilme davranışları deneysel ve nümerik olarak incelenmiştir. Ezilme numunelerine uygulanan deneysel testler yarı statik eksenel ezilme testleri olarak gerçekleştirilmiştir. Nümerik analizler ABAQUS/Explicit Sonlu Elemanlar Analizi programında yürütülmüştür. Çalışmanın temel hedefleri, kompozit boru yapılarının ve köpük dolgulu yapıların eksenel ezilme davranışlarının enerji ve spesifik enerji soğurma değerleri açısından incelenmesi ve numunelerin eksenel ezilme davranışını doğru bir şekilde simüle edilmesidir. Çalışmada kullanılan boş kompozit tüp numuneleri Ø30mm, Ø40mm ve Ø50mm olmak üzere üç farklı çapta düz dokuma kumaş karbon fiber kompozitten üretilmiştir. Boş tüplerle birlikte poliüretan (PU) köpük dolgulu ve sentaktik köpük dolgulu kompozit tüpler de deneysel olarak test edilmiştir. Bu çalışmada ayrıca ezilme kapakları kullanılarak yapılan testlerde kapakların boş tüplerin eksenel ezilme özelliklerine etkisi de incelenmiştir. İncelenen numunelerin ezilme özellikleri, enerji soğurma değerleri ve spesifik enerji soğurma değerleri karşılaştırılmıştır. Gerçekleştirilen deneysel testler, lamina içi hasar, ABAQUS içinde hazır bir VUMAT alt yönergesi olan ABQ_PLY_FABRIC VUMAT ile ve laminalar arası hasar ise koheziv yüzeyler metodu ile modellenerek ABAQUS sonlu elemanlar yazılımı kullanılarak simule edilmiştir. PU köpükleri modellemek için ABAQUS programındaki dahili *CRUSHABLE FOAM malzeme modeli kullanılmıştır. Deneysel test sonuçları ve sayısal simülasyon sonuçları, yük deplasman eğrileri ve spesifik enerji absorpsiyon (SEA) deplasman eğrileri açısından değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Crash components in transport vehicles are significant structures for the application of the composite materials due to their high energy absorption capacities. Even better energy absorption values can be achieved by foam filled crash components due to the interaction effect between foam core and structure wall. In this thesis study, axial crushing behavior of composite circular tube structures and foam filled composite circular tube structures were examined experimentally and numerically. Experimental tests on crash specimens were performed as quasi-static axial crushing tests. Numerical analyses carried out in ABAQUS/Explicit Finite Element Analysis software. Main goals of the study are to investigate composite tubular structures and foam filled structures axial crushing behavior by energy absorption and specific energy absorption and to simulate the axial crushing behavior of the specimens accurately. Empty composite tube specimens used in the study were manufactured from plain weave fabric carbon fiber composite with three different diameters of Ø30mm, Ø40mm and Ø50mm. Empty tubes as well as polyurethane (PU) foam filled and syntactic foam filled composite tubes were tested experimentally. Effect of the crushing by using external crush plugs on axial crushing characteristics of empty tubes were also investigated in this study. Crushing characteristics, energy absorption values and specific energy absorption values of various specimens were discussed. Experimental tests were simulated in ABAQUS finite element software by modelling composite materials by using built-in VUMAT subroutine“ABQ_PLY_FABRIC”for intra-laminar damage, and cohesive surface method for inter-laminar damage. Built-in *CRUSHABLE FOAM material model was used to model PU foams. Experimental test results and numerical simulation results were evaluated with load displacement curves and specific energy absorption (SEA) displacement curves. At the end of the study, numerical simulations exhibited coherent results to experimental studies and it is found out that specific energy absorption of the foam filled tubes is lower than empty tubes even the absorbed energy is higher.
Benzer Tezler
- 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
2021
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
PROF. DR. FABRIZIO SCARPA
- EPS ve mikro balon katkılı hibrit sandviç kompozit yapının sonlu eleman analizi
Finite element analysis of EPS and microballoon filled hybrid sandwich composite structure
MEHMET FATİH ŞANSVEREN
Doktora
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA YAMAN
- Alüminyum ve EPS dolgulu sentetik köpükten oluşan tabakalı hibrit köpüklerin mekanik ve dinamik davranışlarının deneysel ve nümerik olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of mechanical and dynamic behaviors of layered hybrid foams formed by aluminum and EPS filled syntactic foam
KÜBRA ÇAĞLA ÇIBIKÇI
Doktora
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA YAMAN
- Poliüretan köpük ile doldurulmuş bal peteği sandviç plakların titreşim analizi
Vibration analysis of honeycomb sandwich plates filled with polyurethane foam
ERIC THOMAS TRELEASE
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine MühendisliğiFırat ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ORHAN ÇAKAR
- Impact analysis of the stepped concentric crash tubes: The effect of the number of tubes
Kademeli ve eş merkezli çarpışma kutularının analizi: Tüp sayısının etkisi
FATİH USTA
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN