Geri Dön

Araçlarda çarpışma kutusu (crushbox) tasarımı ve sonlu elemanlar yöntemi ile analizi

Crashbox desıgn ın vehıcles and analysıs wıth fınıte element method

PDF İndir

  1. Tez No: 848697
  2. Yazar: ÖMER ADANUR
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. FARUK VAROL
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 133

Özet

Son yıllarda araçlarda kullanılan ince cidarlı yapıların enerji yutma yeteneklerinin arttırılmasına yönelik çalışmalarda önemli bir artış görülmektedir. Bu çalışmalar, çarpışma kutularının duvarlarına katlanmayı tetikleyen girinti ve çıkıntılar ekleyerek çarpışma sırasında ortaya çıkan şok dalgalarının olumsuz etkilerini azaltmayı ve böylece enerji emilimini artırmayı amaçlamaktadır. Çarpışma boncuğu adı verilen bu tetikleyiciler, çarpışma kutusunun plastik deformasyona uğramasını kolaylaştırarak, katlanma lobu oluşumlarıyla çarpışmadan kaynaklı darbe enerjisinin bir kısmını, kendi içinde hapsetmektedir. Bu özel çalışmada, katlanarak enerji emilimi sağlayan ince cidarlı yapılardan farklı olarak, sürtünme kuvveti ile enerji emilimi sağlayan ve üç bileşenden oluşan bir çarpışma kutusu geliştirilmiştir. Eksenel ezilme koşulları altında, katlanarak enerji emilimi sağlayan yapıların aksine, geliştirilen çarpışma kutusunu oluşturan bileşenler önce birbiri içine geçmekte, ardından katlanmaya başlamaktadır. Eksenel darbe yükü altında, çarpışma kutusunu oluşturan üç bileşen birbiri içine geçerken, sürtünme kuvveti üretmektedir. Parçalar tamamen birbiri içine geçtikten sonra, katlanma lobları oluşturarak enerji emilimine devam etmektedir. Bu çalışmada, yeni tasarlanan çarpışma kutusu tarafından üretilen sürtünme kuvvetinin, ince cidarlı yapıların enerji emilimine, çarpışma dayanımına ve ezilme davranışına etkisi araştırılmıştır. İnce cidarlı yapılarda sürtünme kuvvetinin darbe sönümlemesindeki etkisini belirlemek için iki farklı konfigürasyon modellenmiştir. Eksenel darbe yükünün uygulanmasıyla birinci konfigürasyon klasik katlanma davranışı sergilerken, diğer konfigürasyon iç içe geçtikten sonra katlanmaya başlamaktadır. İç içe geçen bileşenler, çarpışma kutusu yüzeyindeki girinti ve çıkıntılar aracılığıyla sürtünme kuvveti oluşturarak enerji emilimi sağlamaktadır. Simülasyonlar, doğrusal olmayan açık dinamik çarpışma senaryosunda sonlu elemanlar yöntemi (FEM) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Her iki konfigürasyon için çarpışma senaryoları, aynı koşullar altında, iki farklı malzeme (DP-600 ve DP-800) ve dört farklı kalınlık (1.0mm, 1,2 mm, 1,4 mm ve 1,5 mm) kullanılarak analiz edilmiştir. Çarpışma kutularının enerji soğurma yetenekleri ve ezilme davranışları üzerinde, sürtünme kuvvetinin etkilerini incelemek için, dinamik çarpışma simülasyonlarının sonuçları, Özgül Enerji Emilimi (SEA), Toplam Enerji (ET), Tepe Ezilme Kuvveti (PK), Ezilme Kuvveti Verimliliği (CE) ve Ortalama Ezme Kuvveti (FM) değerlerine göre karşılaştırılmıştır. Yapılan karşılaştırmalar sonucunda, pik kuvveti ve SEA değerlerine göre en verimli model belirlenmiştir. Malzeme özelliklerinin, sürtünme kuvvetiyle enerji emen sistemlerdeki çarpışma dayanımına etkisi araştırılmış, önceki çalışmalara göre avantajları ve dezavantajları tartışılmıştır. Analiz sonuçları, ince cidarlı yapıların çarpışmaya dayanıklılık özelliklerinde sürtünme kuvveti ile enerji emiliminin olumlu bir rol oynadığını göstermiştir.

Özet (Çeviri)

In recent years, there has been a significant increase in studies aimed at enhancing the energy absorption capabilities of thin-walled structures used in vehicles. These studies aim to mitigate the adverse effects of shock waves released during crashes by incorporating recess and protrusion that trigger folding on the walls of crash boxes, thereby increasing energy absorption. These triggers, called crush beads, facilitate the plastic deformation of the crushbox and absorb some of the impact energy resulting from the crush with folding lobe formations. In this particular study, a crushbox consisting of three components was developed that provides energy absorption with friction force, unlike thin-walled structures that provide energy absorption by folding. Under axial crushing conditions, unlike structures that absorb energy by folding, the components that make up the crushbox first interpenetrate of each other and then begin to fold. Under axial impact load, the three components forming the crushbox interact with each other and produce friction force. After the parts are completely interpenetrated, they continue to absorb energy by forming folding lobes. In this study, the effect of the friction force produced by the newly designed crushbox on the energy absorption, crashworthiness and crushing behavior of thin-walled structures was investigated. Two different configurations were modeled to determine the contribution of friction force in dampening impacts in thin-walled structures. With the application of axial impact load, the first configuration exhibited classical folding, while the other configuration began to fold after interpenetrating. Interpenetrating structures provide energy absorption by generating friction forces through recesses and protrusions on the surface of the crushbox. The simulations were conducted using the finite element method (FEM) in a non-linear explicit dynamic collision scenario. The crash scenarios for both configurations were analyzed under identical conditions using two different materials (DP-600 and DP-800) and different thicknesses (1.0mm 1.2mm, 1.4mm, and 1.5mm). Results of the dynamic crash simulations were compared based on values of Specific Energy Absorption (SEA), Total Energy (ET), Peak Crush Force (PK), Crush Force Efficiency (CE), and Mean Crushing Force (FM) to investigate the effects of friction force on energy absorption capabilities and crushing behaviors of the crash boxes. As a result of the comparisons, the most efficient model was determined according to peak force and SEA values. The effects of material properties on crashworthiness in systems that absorb energy through friction force are investigated and their advantages and disadvantages compared to previous studies are discussed.The analysis results showed that energy absorption by friction force plays a positive role in the crashworthiness characteristics of thin-walled structures.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    662909

    Otomotivlerde kullanılan crash boxların CMT yöntemi ile birleştirilebilirliğinin ve mekanik özelliklerinin incelenmesi

    Investigation of combinability and mechanical properties of crash boxes used in automotives with CMT method

    CİHAN YAKUPOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Metalurji MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi

    İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. FARUK VAROL

  2. Tez No

    548966

    Numerical approximation of the scaled frontal impact scenario of a vehicle to optimize the crash-boxes validated via experiments to reduce the collision effects

    Araçlar için önden çarpışma etkilerini azaltıcı çarpışma kutusu tasarımının deneysel yaklaşım ve sayısal optimizasyonlar yardımıyla belirlenmesi

    AHMAD BAKHTIYAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Makine MühendisliğiSakarya Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM KUTAY YILMAZÇOBAN

  3. Tez No

    459395

    Experimental and numerical investigation of the crushing process of composite crash box

    Kompozit çarpışma kutularının ezilme sürecinin deneysel ve hesaplamalı olarak incelenmesi

    MEHMET CAN ENGÜL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Makine MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. NURİ BÜLENT ERSOY

  4. Tez No

    882777

    AA6063 ve AA6060 alüminyum alaşımlarından farklı ekstrüzyon şartlarında üretilmiş çarpışma kutularının mekanik özelliklerinin karşılaştırılması

    Comparison of mechanical properties of crash boxes produced from AA6063 and AA6060 aluminum alloys under different extrusion,conditions

    MEHMET OĞUZHAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Makine MühendisliğiDicle Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEDAT BİNGÖL

  5. Tez No

    418977

    Numerical and experimental investigation of crashing and crushing behaviour of axially impacted nested tubes

    Eksenel darbe yükü uygulanan içiçe tüplerin çarpışma ve ezilme davranışının sayısal ve deneysel olarak incelenmesi

    ZANA EREN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN

    YRD. DOÇ. DR. ZAFER KAZANCI

Geri Dön