Farklı Geometrik Yapılardaki Çarpışma Kutularının İçerisine Yerleştirilen Alüminyum Köpük Malzemenin Enerji Sönümleme Kapasitesi Üzerine Etkisinin İncelenmesi

Otomobillerde kullanılan çarpışma kutuları olası bir kaza durumunda ortaya çıkan darbe enerjisini sönümleyerek otomobil içerisine en az seviyede iletilmesini sağlayan bağlantı elemanlarıdır. Bu görevlerinden dolayı çarpışma kutuları otomobiller üzerinde önemli bir komponent durumundadır. Yapılan çalışmada daire, kare, beşgen ve altıgen kesite sahip çarpışma kutularının içerisine alüminyum esaslı metalik köpük malzeme yerleştirilmiş ve sonlu elemanlar analizleri ile enerji sönümleme kapasitesindeki değişimler incelenmiştir. Yapılan tüm analizler Ls-Dyna programı ile gerçekleştirilmiştir. Gerçek kaza koşullarının canlandırılması amacıyla çarpışma kutularına 500 kg’lık kütle 17,7 m/s’lik bir hız ile çarptırılmıştır. Çalışmanın sonucunda içi boş çarpışma kutularının içerisine yerleştirilen alüminyum esaslı metalik köpük malzemelerin enerji sönümleme kapasitesini önemli derecede arttırdığı tespit edilmiştir.

The Effect Of Aluminium Foam Material On The Energy Absorption Capacity Of Different Geometric Structure Crash Boxes

Crash boxes used in automobiles are connecting elements that can transmit the impact energy to the automobile at the minimum level by damping the impact energy that arises in case of a possible accident. Due to this role, crash boxes are an important component on automobiles. In the study, aluminum based metallic foam material was placed in crash boxes with circle, square, pentagonal and hexagonal sections and the changes in energy absorption capacity were invastigated using finite elements analysis. All analyses were performed with Ls-Dyna program. In order to simulate real accident conditions, a mass of 500 kg was hit at a speed of 17.7 m / s to the crash boxes. As a result of the study, it has been found that the aluminum based metallic foam materials placed in the hollow crash boxes have been found to significantly increase the energy absorption capacity.

___

  • [1] Altın M., “Taşitlarda kullanilan metalik köpük içeren çarpişma kutularinin enerji sönümleme kapasitelerinin araştirilmasi” , Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, (2017).
  • [2] Javad M., Abdollahpoor A. and Mashadi B., “Effects of the triggering of circular aluminum tubes on crashworthiness”, International Journal of Crashworthiness, 14(6): 591-599, (2009).
  • [3] Zarei H. R. and M. Kröger, “Multiobjective crashworthiness optimization of circular aluminum tubes” Thin-walled structures, 44(3): 301-308, (2006).
  • [4] Guillow S. R., Lu G. and Grzebieta R. H., “Quasi-static axial compression of thin-walled circular aluminium tubes”, International Journal of Mechanical Sciences, 43(9): 2103-2123, (2001).
  • [5] Zou X., Gao G., Dong H., Xie S., Chen G. and Tan T., “Crashworthiness analysis and structural optimisation of multi-cell square tubes under axial and oblique loads”, International Journal of Crashworthiness, 22(2): 129-147, (2017).
  • [6] Xie S., Yang W., Li H. and Wang N., “Impact characteristics and crashworthiness of multi-cell, square, thin-walled, structures under axial loads” , International Journal of Crashworthiness, 22(5): 1-15, (2017).
  • [7] Mamalis A. G., Manolakos D. E., Spentzas K. N., Loannidis M. B., Kautrobakis S. and Kostazos P. K., “The effect of the implementation of circular holes as crush initiators to the crushing characteristics of mild steel square tubes: experimental and numerical simulation”, International Journal of Crashworthiness, 14(5): 489-501, (2009).
  • [8] Yin H., Wen G., Hou S. and Chen K.,”Crushing analysis and multiobjective crashworthiness optimization of honeycomb-filled single and bitubular polygonal tubes”, Materials & Design, 32(8): 4449-4460, (2011).
  • [9] Zhang X., Cheng G., You Z. and Zhang H.,“Energy absorption of axially compressed thin-walled square tubes with patterns”, Thin-Walled Structures, 45(9): 737-746, (2007).
  • [10] Reddy S., Abbasi M. and Fard M.,”Multi-cornered thin-walled sheet metal members for enhanced crashworthiness and occupant protection”, Thin-Walled Structures, 94: 56-66, (2015).
  • [11] Hussain N., Nasir S. P. and Rao Y. V. D., “Comparative Study of Trigger Configuration for Enhancement of Crashworthiness of Automobile Crash Box Subjected to Axial Impact Loading”, Procedia Engineering, 173: 1390-1398, (2017).
  • [12] Hussain N., Nasir S. P. and Rao Y. V. D., “Low velocity Impact Characterization of Glass Fiber Reinforced Plastics for Application of Crash Box”, Materials Today: Proceedings, 4(2): 3252-3262, (2017).
  • [13] Sun G., Pang T., Xu G., Zheng G. and Song J., “Energy absorption mechanics for variable thickness thin-walled structures”, Thin-Walled Structures, 118: 214-228, (2017).
  • [14] Xu F., “Enhancing material efficiency of energy absorbers through graded thickness structures”, Thin-Walled Structures, 97: 250-265, (2015).
  • [15] Fang J., Gao Y., Sun G., Zheng G. and Q. Li, “Dynamic crashing behavior of new extrudable multi-cell tubes with a functionally graded thickness”, International Journal of Mechanical Sciences, 103: 63-73, (2015).
  • [16] Asanjarani A., Dibajian S. H. and A. Mahdian, “Multi-objective crashworthiness optimization of tapered thin-walled square tubes with indentations”, Thin-Walled Structures, 116: 26-36, (2017).
  • [17] Li G., Xu F., Sun G. and Li Q., “A comparative study on thin-walled structures with functionally graded thickness (FGT) and tapered tubes withstanding oblique impact loading”, International Journal of Impact Engineering, 77: 68-83, (2015).
  • [18] Qi C., Yang S. and Dong F., “Crushing analysis and multiobjective crashworthiness optimization of tapered square tubes under oblique impact loading”, Thin-Walled Structures, 59: 103-119, (2012).
  • [19] Öztürk, İ., Kaya, N., “Otomobil ön tampon çarpışma analizi ve optimizasyonu”, Uludağ Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 13(1), 119-127, (2008).
  • [20] Demirci, E., Yıldız, A.R., Semerci, F., “Taşıtlarda önden çarpışma performansını etkileyen enerji yutucularının optimum tasarımı”, 7. Otomotiv Teknolojileri Kongresi, Bursa, 56 (663), 40-45, (2014).
  • [21] Toksoy, A.K., “Optimization of the axcial crushing behavior of closed-cell aluminum foam filled welled 1050 al square-cross section crash boxes”, Yüksek Lisans Tezi, İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Fen Bilimleri, İzmir, 20-138. (2009).
  • [22] Zarei, H., Kröger, M. “Optimum honeycomb filled crash absorber design”, Materials and Design, 29(1), 193-204, (2006).
  • [23] Sezer Ş. D., “Kompakt toz ergitme tekniği ile alüminyum köpük üretimi”, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, (2009).
  • [24] A. A. Sertkaya “Alüminyum köpüğün ısı değişiricisi olarak tasarımı ve ısı transferi modeli”, Doktora Tezi, Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, (2008).
  • [25] Ahmad Z. and Thambiratnam D. P., “Crushing response of foam-filled conical tubes under quasi-static axial loading”, Materials & Design, 30(7): 2393-2403, (2009).
  • [26] Toksoy A. K. and Güden M., “Partial Al foam filling of commercial 1050H14 Al crash boxes: The effect of box column thickness and foam relative density on energy absorption”, Thin-walled structures, 48(7): 482-494, (2010).
  • [27] Hanssen A. G., Langseth M. and Hopperstad O. S., “Optimum design for energy absorption of square aluminium columns with aluminium foam filler”, International Journal of Mechanical Sciences, 43(1): 153-176, (2001).
  • [28] Azarakhsh S., Rahi A., Ghamarian A. and Motamedi H., “Axial crushing analysis of empty and foam-filled brass bitubular cylinder tubes”, Thin-Walled Structures, 95: 60-72, (2015).
  • [29] Haorongban B., Deb A. and Grupta N. K., “Behaviour of polyethylene foam-filled steel hat sections under axial loading: testing and simulation”, 11 th International Symposium on Plasticity and Impact Mechanics, Delhi, 1349-1356, (2017).
  • [30] Jin S. Y. and Altenhof W., “ Comparison of the load/displacement and energy absorption performance of round and square AA6061-T6 extrusions under a cutting deformation mode”, International Journal of Crashworthiness, 12: 265-278, (2007).
Politeknik Dergisi-Cover
  • ISSN: 1302-0900
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 1998
  • Yayıncı: GAZİ ÜNİVERSİTESİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

Kriyojenik İşlem Uygulanmış Millerin Yuvarlanmalı ve Kaymalı Yataklarda Deneysel Titreşim Analizi

MENDERES KAM, HAMİT SARUHAN

Wood Property Improvement of Siberian Pine by Combination of Boric Acid Impregnation and In-Situ Polymerization of Ԑ-Caprolactone

Mahmut Ali ERMEYDAN, Eylem DİZMAN TOMAK, Zeynep Nur KARTAL

A Numerical Study on Determination of the Optimal Hole Diameter and Pitch Value for the Unglazed Transpired Solar Collectors

Ataollah KHANLARI, İlker AY

Kayın (Fagus orientalis Lipsky) Odununun Yüzey Özelliklerine Nano-Grafen Katkılı Su Bazlı Verniklerin Etkisi

Hüseyin PELİT, Korkmaz MUSTAFA

PV/T Tabanlı Bir Sistemde MATLAB/Simulink Kullanılarak Yapılan Performans Analizi

İlayda KOÇ, KIVANÇ BAŞARAN

Özel Tip Bir Yarı Römork için Bağımsız Süspansiyon Sistemi Tasarımı: Kavramsal Tasarım Çalışmaları

Mehmet Murat TOPAÇ, Berk ÖZMEN, Uğur DERYAL, Orhun SELBES

Investigation of Hardox 400 Steel Exposed to Heat Treatment Processes in WEDM

Mehmet Altuğ TUNCER

Isı Borulu Güneş Kollektörlerinde Nano Çözelti ile Performansın İyileştirilmesi

Umut Önder SU, Adnan SÖZEN, TAYFUN MENLİK

Savonius Rüzgâr Türbini Çevresindeki Hava Akışının Hesaplanabilir Akışkanlar Dinamiği Yöntemi İle Analizi

Mustafa GOKTAS, FARUK KILIÇ

MOCVD ile büyütülen InGaN/GaN güneş hücresi yapısının a-,c- örgü parametreleri, zorlamagerilme analizi ve termal genleşme katsayısı

A. Kürşat Bilgili, Ömer Akpınar, Gürkan Kurtuluş, M. Kemal Öztürk, Süleyman ÖZÇELİK, Ekmel Özbay