Ağır taşıtlarda çarpma enerjisi sönümleyici arka koruyucu tampon tasarımı
Rear underrun protection design in heavy vehicle with energy absorbing properties
Yazar: MUSTAFA SERT
Danışman: PROF. DR. AHMET YAPICI ; PROF. DR. ALİ OSMAN ATAHAN
İskenderun Teknik Üniversitesi / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Ülkemiz karayollarına her yıl binlerce trafik kazası meydana gelmektedir. Bu kazaların dağılımına bakıldığında, hafif araçların ağır vasıtayla çarpışması ve altına girmesi sonucunda aracın ezilmesi ve yolcuların ciddi şekilde yaralanması ile meydana gelen kazalar önemli yer tutmaktadır. Yürürlükte olan yönetmeliklere rağmen bu tür kazaların can kayıplarıyla sonuçlanması, araçlarda kullanılmakta olan koruyucu tasarımların eksikliğine işaret etmektedir.

Yük taşıma amacıyla kullanılan kamyon ve çekici gibi ağır ticari araçların arka koruyucu tamponları UN ECE R-58 yönetmeliğine uygun olarak tasarlanmakta ve uygulanmaktadır. Bu yönetmelikle ağır taşıtlarda kullanılacak olan arka koruyucu tamponların sağlaması gereken kriterler belirtilmektedir. 

Bu çalışmada R58 yönetmeliğinin detayları ile meydana gelmiş trafik kaza görüntüleri incelenmiş, literatür araştırması yapılmış ve uygulamadaki arka koruyucu tampon tasarımları araştırılmıştır. Bu kapsamda, yeni arka koruyucu tampon tasarımları yapılmış, yeterliliklerini incelemek amacıyla tasarımlar üzerinde sonlu eleman çarpışma simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan arka koruyucu tamponların hassas şekilde yapılabilmesi için modelleme çalışmasında birden fazla programa gerek duyulmuştur. Katı modelleme SolidWorks programıyla, sonlu eleman ağı ANSYS programıyla, sınır koşulları, malzeme özellikleri ve bağlantı tanımlamaları LS Pre-Post programıyla yapılmıştır.

Tasarlanan arka tampon modelinin dinamik çarpma etkisindeki davranışını bilgisayar ortamında simüle edebilmek için literatürde kullanılmakta olan araç modeli kullanılmış ve aracın tampona belirli bir hızda çarpması sağlanmıştır. Bu simülasyon 3 boyutlu doğrusal olmayan sonlu eleman analiz programı LS DYNA ile gerçekleştirilmiştir.

Simülasyon sonucunda tampon ve araçtan hız ve ivme verileri toplanmıştır. X, Y ve Z yönlerinde elde edilen ivme değerleri Test Risk Assessment Program (TRAP) adı verilen program kullanılarak yaralanma risklerini tanımlayan, ASI (hızlanma şiddet indeksi) hesaplanmış, koruyucu tamponun yeterliliği simülasyon sonuçları doğrultusunda değerlendirilmiştir.

Abstract:
Every year, thousands of traffic accidents happen in our country's highways. Considering the distribution of these accidents, the collision of light vehicles with heavy vehicles and entry into the bottom of the vehicle as a result of crushing the vehicle and seriously injuring the passengers, have an important place. Despite the regulations in force, resulting in deaths of such accidents, the lack of protective designs used in vehicles.

Rear underrun protection devices for heavy commercial vehicles such as trucks and tractors used for cargo handling are designed and implemented in accordance with the UN ECE R58 regulation. This regulation specifies the criteria that must be met for the rear protective bumpers to be used in heavy vehicles.

In this study, the details of the R58 regulation were investigated, and literature survey was conducted, and the design of the rear underrun protection was investigated. In this context, new rear underrun protection device designs have been made and finite element simulations have been carried out on the designs to examine their competence. More than one program was required for the modelling work so that the designed rear underrun protective devices could be done precisely. Solid modelling was made with the SolidWorks software, the finite element meshing was created with the ANSYS finite element analysis program, boundary conditions, material properties and connection definitions were made using the LS Pre-Post program. 

The vehicle model used in the literature was used to simulate the behaviour of the designed rear underrun protection device model in the dynamic environment and the vehicle was hit at a certain speed. This simulation was performed with the 3D non-linear finite element analysis program LS DYNA. 

As a result of simulation, speed and acceleration of rear underrun protection device and vehicle data are collected. Acceleration values obtained in the X, Y and Z directions were evaluated using the program called TRAP, which calculated the ASI, and evaluated the adequacy of the rear underrun in terms of the simulation results.