Kare kesitli Tailor-welded tüplerin enerji sönümleme özelliklerinin optimizasyon yöntemiyle belirlenmesi
Determınatıon of energy absorptıon characterıstıcs of Taılor-welded tubes wıth optımızatıon
Yazar: DURUKAN BURAK DİLEK
Danışman: YRD. DOÇ. HASAN GEDİKLİ
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Optimizasyon = Optimization ; Sonlu elemanlar yöntemi = Finite element method

Özet:
İnce duvarlı yapılar, hafif ve yüksek enerji sönümleme kapasitelerinden dolayı otomobil ve taşımacılık endüstrisinde yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Son zamanlardaki enerji sönümleme uygulamalarında özellikle köpük dolgulu yapılara ilgi artmaktadır. Bundan dolayı bu çalışmada, içi boş ve köpük dolgulu kare kesitli konik tailor-welded tüplerin eksenel darbe yükü altındaki dinamik davranışı araştırılmıştır. Simülasyonlarda köpük dolgulu konik tüpler için sonlu elemanlar yöntemi ve ağsız düzgün parçacık hidrodinamiği yöntemi (SPH) birlikte kullanılmıştır. Bu tüpler tek bir malzemeden (AL6061 veya AISI1018) veya iki farklı malzemeden (AL6061&AISI1018) tailor-welded kaynağı ile uç uça birleştirilmesi ile imal edildiği kabul edilmiştir. Dolgu malzemesi olarak kullanılan köpüğün ise alüminyumdan üretildiği varsayılmıştır. Tüplerin sayısal analizleri eksenel dinamik yük altında; koniklik açısı, kaynak bölgesi, üst parça kalınlığı ve köpük yoğunluğuna göre ayrı ayrı gerçekleştirilmiştir. Simülasyonlar sonucunda; tüp kalınlığı ve köpük yoğunluğuna göre özgül enerji sönümleme (SEA), başlangıç maksimum kuvvet (BMK) ve kuvvet verimliliği (CFE) grafikleri elde edilmiştir. Bunun yanında en uygun tüp kalınlığı ve köpük yoğunluğu değerleri, ileri beslemeli yapay sinir ağları ve genetik algoritmalı optimizasyon yöntemi kullanılarak belirlenmiştir. Analizler sonucunda ağsız SPH yöntemi ve ileri beslemeli sinir ağları yöntemi tüplerin optimizasyon çalışmalarında başarılı bir şekilde kullanılmıştır. Ayrıca, iki farklı malzemeden oluşan düz ve konik tüplerde başlangıç maksimum kuvvetin önemli ölçüde düştüğü, enerji sönümleme miktarının ise arttığı görülmüştür.

Abstract:
Thin-walled structures are widely used in the automobile and transportation industry due to their lightweight and high-energy absorption. Especially thin-walled structures with filling materials have received much attention in energy absorption applications. Therefore, in this study, empty and foam-filled square tapered tailor-welded tubes was investigated the dynamic behaviour under axial impact load. The finite element method and meshless smooth particle hydrodynamics method (SPH) was used together for foam-filled tailor-welded tubes in all simulations. It was assumed that tailor-welded tubes composed of a single material (AISI1018 or AL6061) or two different materials (AL6061 & AISI1018) by joining end to end with tailor welding while the foam-filler material was made of aluminium. Analyses of tubes were performed with different taper angle, welding area, thickness of the upper part and foam density under axial impact loading. In a result of numerical simulations, graphs of specific energy absorption (SEA), the peak force (BMK) and crashworthiness force efficiency (CFE) was obtained. In addition to, optimum values of tube thickness and foam density were determined by using the forward neural network and genetic algorithm. The results of the simulations indicated that meshless SPH method and forward neural network for optimization of tubes have been successfully employed. Also, the peak force significantly decreased in the straight and tapered tubes composed of different two materials while the absorbed energy increased