Araç çatısının ezilmesi durumunda B-sütunu tasarım optimizasyonu
B-pillar design optimization in case of crushing of vehicle roof
Yazar: TAYFUN BAŞKARA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL ÖZTÜRK
Pamukkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Cevap yüzey yöntemi = Response surface methodology ; Sonlu elemanlar yöntemi = Finite element method ; Tasarım optimizasyonu = Design optimization

Özet:
Bu çalışmada, araç B sütununun sonlu elemanlar modeli, yatay düzlemde iki farklı komponente ayrılmış ve sonrasında üç farklı sıcaklıkta şekillendirilmiş, üç boron çeliği tek ve kombinasyon halinde araç B sütununda kullanılmıştır. Boron
çeliği malzeme parametreleri Johnson Cook malzeme modeli ile tanımlanmış ve Johnson kopma modeli de eklenmiştir. FMVSS 216 standartlarında çatı ezilmesi analizi gerçekleştirilen aracın IIHS standartlarında mukavemet-kütle oranı (SWR) ve spesifik enerji absorbsiyonu (SEA) incelenmiştir. Araç modeli olarak, Altair'ın sonlu elemanlar modelini hazırlamış olduğu Dodge Neon modeli seçilmiştir ve tekerlekler haricinde hiçbir komponent silinmemiştir. Araç çatısı ezilmesi analiz modeli Hyperworks ön çözücüsü yazılımıyla hazırlanmış, Radioss çözücüsüyle çözdürülmüştür. Analiz sonuçları HyperStudy yazılımına aktarılmış ve toplam tepki kuvveti ve spesifik enerji absorbsiyonunu arttırmaya yönelik deney tasarımı kurulmuştur. Deney tasarımı tam faktöriyel ve 4 seviyede çözdürülmüş sonrasında en uygun eğri uydurma yöntemiyle deney tasarımı fonksiyonları çıkarılmıştır. Tek amaçlı optimizasyonda maksimum toplam tepki kuvveti için bir kısıt belirlenmiş ve maksimum spesifik enerji absorbsiyonu için amaç fonksiyonu oluşturulmuştur. Tek amaçlı optimizasyon çalışmasında, Adaptif Yanıt Yüzey Metodu ve Kabul Edilebilir Yönler Metodu ile B Sütununun alt ve üst parçası için optimum kalınlık değerleri bulunmuştur. Çok amaçlı optimizasyon çalışmasında toplam maksimum tepki kuvveti ve toplam maksimum spesifik enerji absorbsiyonu değerlerinin maksimum olması amaçlanmış ve Çok Amaçlı Global Yanıt Yüzey Metodu ve Çok Amaçlı Genetik Algoritma yöntemleriyle Pareto Grafiği elde edilerek kullanıcıya geniş bir tasarım alanı sunulmuştur.

Abstract:
In this study, the finite element model of the vehicle B pillar was divided into two different components in the horizontal plane and then three boron steels that shaped at three different temperatures were used in the vehicle B Pillar as a single or in combination. Boron steel material parameters are defined with Johnson Cook material model and Johnson failure model is also added. The strength to weight ratio (SWR) and specific energy absorption (SEA) of the vehicle, that roof crush analysis was performed in FMVSS 216 standards, were examined in IIHS standards. Dodge Neon model that Altair has prepared the finite element model, has been chosen as the vehicle model and no components have been deleted except for the wheels. Vehicle roof crush analysis model was prepared with Hyperworks preprocessor software and solved with Radioss solver. Analysis results were imported to HyperStudy software and an design of experiment (DOE) was established to increase the total resultant force and specific energy absorption. Design of experiment was solved in full factorial and for 4 levels, then experimental design curves were fitted with the most appropriate curve fitting method. In the
single objective optimization, a constraint was determined for the maximum total resultant force and an objective function is established for the maximum specific energy absorption. In the single objective optimization study, optimum thickness
values were found for the lower and upper part of the B Pillar with the Adaptive Response Surface Method and the Method of Feasible Directions. In the multi objective optimization study, it was aimed to maximize the total maximum resultant
force and total maximum specific energy absorption values, and a wide design area was presented to the user by obtaining the Pareto Chart with the Multi Objective Global Response Surface Method and Multi Objective Genetic Algorithm method.