Deneysel veriler ve sonlu elemanlar metodu kullanarak lastik şok emicinin darbe davranışının analizi

Abstract

Bu çalışmada, bir şok sönümleyicinin darbe davranışını incelemek için bir deney düzeneği tasarlanmış ve imal edilmiştir. Deney düzeneğinin oluşturulması ile birlikte, hali hazırda titreşim ve darbe sönümleyici olarak kullanılan kauçuk malzemeden bir otomobil radyatör takozuna darbe testleri uygulanmıştır. Tüm darbe anı bir yüksek hızlı kamera (YHK) tarafından kayıt altına alınmış ve belirli boyutlar yine YHK'ya ait yazılım yardımı ile ölçümlendirilmiş ve analizleri yapılmıştır. Bu çalışmalara paralel olarak, eksplisit (açık) ve geçici (transient) dinamik sonlu elemanlar modelleri (Finite Element Model – FEM) ile analizler sırasıyla Abaqus ve Ansys programlarında sürdürülmüştür. Analizler yine aynı kütle ve hızlarda yapılmıştır. Sayısal sonuçlar ile deneysel sonuçlar arasında uyumluluk yakalanmıştır. Abaqus programında yapılan eksplisit analiz sonuçları, deneyler sonuçları ile daha iyi uyumluluğa sahip olmuş ve daha hızlı sonuç vermiştir. Bu çalışma ile, yüksek birim uzama hızlarında ve miktarlarında gerçekleşen ve hala elastik deformasyon sergileyen malzemelere yapılan darbe deneylerinin modelleme yöntemine bir temel oluşturulması amaçlanmıştır. Bu çalışma amaçlarına, uygun tasarlanmış ve imal edilmiş yetkin bir deney düzeneği ve doğrusal olmayan analizler yapabilen bir sonlu elemanlar yazılımı olan Abaqus programının etkin kullanımı ile ulaşmıştır. Bu sayede, yapılan sonlu elemanlar analizlerinin daha gerçekçi sonuçlar vermesi sağlanmıştır.

In this study, an experimental set-up which suits standard impact testing was designed and manufactured in order to investigate the impact behaviour of a shock absorber. After the construction of the experimental set-up, certain samples of rubber shock absorbers which were already used as an automobile radiator vibration and shock isolator were subjected to impact tests. The whole impact was recorded by a high speed camera (HSC), and certain dimensions were measured via the software of same HSC. The measured data were collected and analysed accordingly. Meanwhile, explicit and transient dynamic finite element models were prepared in Abaqus and Ansys softwares respectively. Analyses were carried out for same impact loads and speeds as it was applied in experiments. The numerical results showed high correlations with experimental data. Explicit results of Abaqus revealed a better and quicker compliance with experiments. The aim of this study was to develop a modelling method in order to assess the deformation of rubber like materials which still show elastic behaviour under high strains and high strain rates when subjected to impact loadings. The study achieved its aim by a well-designed-manufactured and capable experimental set-up and a proper use of a nonlinear finite element analysis software, Abaqus. Therefore, it was made possible that FEM analyses yield more realistic results.