Alüminyum alaşımları ve ileri yüksek mukavemetli çelik kullanılarak yan kapı kirişinin modellenmesi, analizi ve çarpışma performansının tespiti
Modelling, analysis and crashworthiness performance of side door beam with aluminum alloys and advance high strength steel
Yazar: ZEYNEP BEGÜM KURT
Danışman: PROF. DR. DENİZ UZUNSOY
Bursa Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Ön çarpışmalardan sonra trafik kazalarında yan darbe çarpışmaları, ölüm ve yaralanmalara sebep olan ikinci en önemli etkendir. Darbe enerjisini absorbe etmek ve yolcu bölümüne kapı girişinin derinliğini azaltmak için kapılarda yan darbe kirişleri kullanılır, böylece yolcuları korumaya yardımcı olur. Enerji tüketimini ve hava kirliliğini azaltmak için daha fazla yakıt tasarrufu sağlayan araçlara olan artan talep, otomotiv endüstrisi için bir zorluk oluşturmaktadır. Güvenlikten ödün vermeden yakıt verimliliğini arttırmanın en iyi yollarından biri, geleneksel çeliklere göre daha yüksek mukavemet/ağırlık oranına sahip olan alüminyum alaşımlarını ya da yüksek mukavemetli çelikleri kullanmaktır. Bu çalışmanın amacı yan darbelere karşı yüksek düzeyde bir güvenlik sağlaması için bir yolcu kabinin kapı paneli için kazaya karşı emniyet barı/kirişi elde etmektir. Bu tür amaçlarla mevcut çalışma güvenlik seviyesini korurken optimum en düşük ağırlığa sahip kapı barını elde etmek için AA6082 ve JAC980YL malzemelerinin sonlu elemanlar yöntemi ile karşılaştırmalı çalışmasını ele almaktadır. Gerçekleştirilen çalışmada referans bir kapı kirişine göre iki farklı malzemeden elde edilen kapı kirişlerinin 3-nokta eğme davranışına göre bir çarpma esnasında enerji emilimleri, pik kuvvetleri, enerji verimleri, özgül verimleri ve ortalama ezilme kuvvetleri incelenmiştir. En yüksek enerji emilimi sağlayan aynı zamanda pik kuvveti referans parçaya göre daha düşük kapı kirişinin elde edilmesi amacıyla nihai sonuçlar karşılaştırılmıştır. Ayrıca üretilebilirliliğin önem teşkil etmesinden dolayı malzemelerin şekillendirme davranışları Autoform analiz programı kullanılarak incelenmiştir. 
Elde edilen sonuçlara göre alüminyum kapı kirişinde maksimum enerji emilimi, enerji verimi ve birim kütle başına emilen enerji 2.5 mm kalınlıkta sağlanmıştır. Ağırlık kazanımının da önem arzetmesinden dolayı kalınlık 2.5 mm den 2.0 mm düşürüldüğünde, referans kapı kirişinin enerji emilimi, enerji verimi ve özgül verimi üzerinde sonuçlar tespit edilmiştir. İleri yüksek mukavemetli kapı kirişinde (t=0.8mm) ise referans kapı kirişine göre daha düşük performans sonuçları elde edilmiştir. Optimum enerji emilimi ve pik kuvvetin düşürülmesi amacıyla gerçekleştirilen yeni tasarım ile referans kapı kirişine göre daha iyi sonuçlar elde edilmiştir. Gerçekleştirilen şekillendirme analizi sonuçlarına göre her iki malzeme için süzdürme çubuğu ile şekillendirmenin daha optimum sonuçlar verdiği ancak pot kuvvetlerinde artışın olduğunu tespit edilmiştir. Ağırlık kazancı ve maliyet açısından karşılaştırılan iki malzemeden AA6082 alüminyum kapı kirişinin daha hafif ve daha az maliyetli olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Side crashes in traffic accidents after frontal collisions are the second most important cause of death and injuries. Side impact beams are used on the doors to absorb the impact energy and reduce the depth of the door opening to the passenger compart-ment, thus helping to protect the passengers. The growing demand for more fuel-efficient vehicles to reduce energy consumption and air pollution presents a challenge for the automotive industry. One of the best way to improve fuel efficiency without compromising safety is to use aluminum alloys or high strength steels with a higher strength / weight ratio than conventional steels. The aim of this study is to obtain safety side door bar / beam against accident for door panel of a passenger cabin for high level of safety against side crahes. For such purposes, the present study address-es the comparative study of the AA6082 and JAC980YL materials with the finite element method to obtain the optimum lowest weighted door bar while maintaining the safety level. In the study, energy absorption, peak forces, energy and specific efficiency and average crushing forces were examined during a crashing according to 3-point bending behavior of door beams obtained from two different materials ac-cording to a reference door beam. The final results were compared to obtain higher energy absorption and lower peak force than the reference part. In addition, because of the importance of manufacturability, the forming behavior of materials was exam-ined using the Autoform analysis program.
According to the obtained results, maximum energy absorption, energy efficiency and specific efficiency in aluminum door beam were provided in 2.5 mm thickness. Due to the importance of weight gain, when the thickness was reduced from 2.5 mm to 2.0 mm, better results were found in energy absorption, energy efficiency and spe-cific efficiency compared to the reference door beam. In the case of advanced high strength door beam (t = 0.8mm), lower performance results were obtained compared to the reference door beam. Better results were obtained compared to the reference door beam with the new design for optimum energy absorption and reduction of peak force. According to the results of the forming analysis performed, it was deter-mined that forming with the drawbead for both materials efficient more optimum results but an increase in pot forces was observed. As a result of the weight gain and cost comparison study, it was concluded that the AA6082 aluminum door beam is lighter and less costly.