Araç tamponlarında farklı malzeme ve konstrüksiyonların çarpma dayanımına etkisinin araştırılması

Abstract

Bu çalışmada; araçlarda darbe sönümleme amacıyla kullanılan çarpma kutusu ve tampon raylarının yenilikçi malzeme ve kesit tasarımlarının yapılması ve deneysel geliştirme ile çarpma dayanımına etkisi araştırılmıştır. Tampon rayının ardında konumlandırılan darbe sönümleyici çarpma kutuları, darbenin aracın şasisine aktarılmasını en aza indirme fonksiyonuna sahiptir. Metal kutularda katlanarak şekil değiştirme yolu ile darbenin absorbe edilmesi veya kutu içerisine konan malzemeler yardımıyla sönümlenmesi ve tampon rayı bölgesinde dayanımın arttırılması gibi temel hedefler göz önüne alınmıştır. Araçlarda kullanılan tampon rayları ve çarpma kutuları olası bir kaza durumunda ortaya çıkan çarpma enerjisini sönümleyerek aracın şasi bağlantısına bu etkinin daha az bir şekilde iletilmesini sağlayan sönümleyici komponentlerdir. Bu görevlerinden dolayı araçlarda bu parçalar kritik öneme sahiptir. Gelişen otomobil teknolojisiyle birlikte ağırlık azaltma çalışmaları büyük bir öneme sahip olacaktır. Bu çalışmada, farklı tampon tasarımları yapılarak, bu tasarımlar içerisinde optimum iki tasarım seçilerek aralarındaki yapısal farklar gözlemlenecektir. İlk tasarımda metal çarpma kutuları içerisine sönümleme kabiliyetini arttırma amaçlı alüminyum köpük kullanılacaktır. Tampon rayı ile arka kapak arasında T300 karbon fiber malzeme kullanılarak analizlerde etkisi araştırılacaktır. İkinci tasarımda ise çarpma kutuları için bal peteği yapısı denemesi uygulanacaktır. Çarpma kutusunun dış yanakları metal, içerisine termoplastik malzeme olan TPU malzemesi ile deneme yapılacaktır. TPU termoplastik malzemesinin analizlerde etkisi araştırılacaktır. Tasarım değişkeni olarak bir önceki tasarımda olduğu gibi T300 karbon fiberin de dayanıma etkisi incelenecektir. TPU termoplastik malzemenin kullanıldığı bal peteği yapısının hangi yönde daha fazla enerji sönümlediği konusunda yön tercihi için sonlu eleman analizleri yapılacaktır. Fiziksel testlerle sanal analizlerin doğrulaması yapılacaktır.

In this study; Innovative material and cross-sectional design of crash box and bumper rails used for impact absorption in vehicles and their effect on crashworthiness were investigated. The impact absorber crashboxes located behind the bumper rail have the function of minimizing the transmission of impact to the vehicle chassis. In metal crash boxes, basic objectives such as absorbing the impact by folding deformation or absorption by means of materials placed in the box and increasing the strength in the bumper rail region have been considered. The bumper rails and crash boxes used in vehicles are absorbing components that absorption the impact energy generated in the event of a possible accident and provide less transmission of this effect to the vehicle chassis. Therefore, these parts are critical in the vehicles. Weight reduction studies will be great importance with the developing automotive technology. In this study, different bumper designs will be made, and the optimum two designs will be selected and the structural differences between them will be observed. In the first design, aluminum foam will be used to increase the absorptiongrad in metal crashboxes. T300 carbon fiber material between the bumper rail and the back bumper rail will be investigated in the analysis. In these designs, honeycomb structure test will be applied for crash boxes. The outer side of the crash box will be tested with metal and thermoplastic material of TPU. The effect of TPU thermoplastic material in the analysis will be investigated. The effect of T300 carbon fiber on strength as the design variable in the previous design will be examined. Finite element analysis will be performed to determine the direction in which the honeycomb structure using TPU thermoplastic material absorbs more energy. Verification of virtual analysis with physical tests will be performed.