Basınçlandırılmış ince cidarlı tüplerin çarpma performanslarının belirlenmesi
Determination of crash performances of pressurized thin-walled tubes
Yazar: HAMDİ KULEYİN
Danışman: DOÇ. DR. RECEP GÜMRÜK
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Enerji sönümleme = Energy damping ; Sonlu elemanlar yöntemi = Finite element method

Özet:
İnce cidarlı tüpler, hafif olmaları yanında sahip oldukları üstün enerji sönümleme kabiliyeti nedeniyle otomotiv endüstrisinde geniş kullanım alanına sahiptir. Son zamanlarda ince cidarlı tüplerin yapısal olarak sahip olduğu tüp boşluğunun basınçlı hava veya köpük malzemelerle doldurulması konusuna olan ilgi giderek artmaktadır. Bu nedenle bu çalışmada basınçlandırılmış ince cidarlı tüplerin statik ve dinamik basma davranışları deneysel ve sayısal olarak araştırılmıştır. Statik deneyler farklı iç basınçlardaki tüplerle gerçekleştirilmiştir.  Dinamik deneyler farklı iç basınçlara sahip tüplerde farklı çarpma hızlarında yapılmıştır. Sayısal modellerde iç basınç etkisi için Arbitary Lagrangian Eulerian (ALE) yaklaşımı kullanılmıştır. Sayısal analizler eksenel yükleme altında; cidar kalınlığı, iç basınç ve darbe hızı etkileri incelenecek şekilde düz ve konik tüpler için ayrı ayrı gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, eğik çarpma durumu ile iç basınç arasındaki ilişkinin incelenmesi amacıyla sayısal analizler yapılmıştır. Analizler sonucunda çarpma kuvveti, sönümlenen toplam enerji ve iç basınç değerlerinin deformasyon mesafesi ile değişim grafikleri elde edilmiştir.  Buna ilaveten basınçlandırılmış tüpler için yüksek çarpma hızlarında iç basınçtaki ani değişimler ve basınç dalgası oluşumu incelenmiştir. Bu çalışma sonucunda basınçlandırılmış tüpler için katı akışkan etkileşimli modeller başarılı bir şekilde kullanılmıştır. İç basınç etkisiyle tüp deformasyon şeklinin değiştiği, ortalama çarpma kuvveti değerinin ve sönümlenen toplam enerji miktarının önemli ölçüde arttığı görülmüştür.

Abstract:
Thin-walled tubes have a wide range of applications in automotive industry due to their superior energy absorbing capability as well as their lightweight. Recently, there has been a growing interest in filling in the gaps of tube with pressurized air or foam materials. For this reason, the static and dynamic compressional behaviours of pressurized thin-walled tubes were experimentally and numerically investigated. The static experiments were carried out with tubes at different internal pressures. The dynamic experiments were carried out using a gas gun test setup at different projectile velocities for with different internal pressures. Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) approach was used to model the air in numerical models, which variable pressure effects during tube deformation were therefore taken into consideration. Numerical analysis under axial loading were run to examine the influence of both wall thickness- internal pressure relationship and impact velocity effects for each flat and conical tubes. Also, to investigate the relationship between oblique impact and internal pressure a few numerical analyses were carried out for the flat tubes. From the analyses, the curves of the impact force, absorbed total energy and internal pressure distribution with respect to deformation amount were obtained. In addition, sudden changes in internal pressure and the occurrence of pressure waves at high impact velocities for pressurized tubing have been investigated. It has been observed that the internal pressure changed both the tube deformation the modes and the value of the average impact force. In addition, the amount of absorbed total energy seriously increased.