Yapısal parametrelerin ince cidarlı tüplerin enerji sönümleme performansı üzerine olan etkilerinin incelenmesi ve optimizasyonu
Investigation and optimization of the effects of structural parameters on the energy absorption performance of thin walled tubes
Yazar: DURSUN MERİÇ
Danışman: PROF. DR. HASAN GEDİKLİ
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
İnce cidarlı tüpler enerji sönümleyici yapılar olarak kara, deniz ve hava taşıtlarında yaygın kullanılmaktadırlar. Metal, kompozit ve metal-kompozit şeklinde farklı malzemelerden üretilen ince cidarlı tüplerin tasarımında kalınlık değişimi, koniklik açısı, elyaf açı dizilimi ve köpük dolgusu gibi yapısal parametreler kullanılmaktadır. Bu tez çalışmasında yapısal parametrelerin enerji sönümleme performansına olan etkileri sayısal ve deneysel olarak üç bölümde araştırılmıştır. Birinci bölümde; 0° (düz), 5° ve 10° konik açılı sekiz farklı kalınlık bölgesine sahip değişken kalınlıklı metalik tüplerin enerji sönümleme davranışları incelenmiştir. Bölge kalınlıklarındaki değişimin enerji sönümleme üzerindeki etkisi sayısal olarak belirlenmiş ve bölge kalınlıkları optimize edilmiştir. İkinci bölümde; 0°, 5° ve 10° koniklik açısına ve altı elyaf katmanına sahip kompozit tüplerin elyaf açı dizilimlerinin enerji sönümleme davranışına olan etkileri incelenmiş ve elyaf açı dizilimi optimize edilmiştir. Elyaf açı dizilimi değiştirilerek düz tüplerde sönümlenen enerji değeri % 118 artmıştır. Üçüncü bölümde ise kompozit, alüminyum ve çelik malzemeden yapılmış uç uca eklenmiş fonksiyonel köpük dolgulu hibrit tüplerin enerji sönümleme davranışları incelenmiş ve optimize edilmiştir. Köpük dolgulu hibrit tüplerin enerji sönümleme performansının içi boş tüplere göre % 435'e kadar arttığı görülmüştür.

Abstract:
Thin-walled tubes widely used as energy absorbing structures in land, sea and air vehicles. Structural parameters such as thickness variation, conical angles, fiber orientation angel and foam filling are used in the design of thin-walled tubes produced from different materials such as metal, composite and metal-composite. In this thesis, the effects of these structural parameters on the energy absorption behavior were investigated numerically and experimentally. In the first chapter; the energy absorption behaviors of variable thickness metallic tubes with eight different thickness parts with 0° (straight), 5° and 10° conical angles were investigated. The effect of the change in part thickness on the energy absorption was determined numerically and the part thicknesses were optimized. In the second chapter; the effects of fiber orientation angle of composite tubes with 0° (straight), 5° and 10° conical angles and six fiber plies on the energy absorption behavior were investigated and the fiber orientation angle was optimized. In the third chapter, the energy absorption behavior of the functional foam filled end-to-end added hybrid tubes made of composite, aluminum and steel materials were investigated and optimized. In conclusion the energy absorption performance of foam filled hybrid tubes increased by 435% compared to hollow tubes.