Polimer çarpışma kutularının darbe yüklemesi altındaki mekanik davranışlarının deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of the mechanical behavior of polymer crash boxes under impact loading
Yazar: MERVE AKMAN
Danışman: DOÇ. DR. BETÜL GÜLÇİMEN ÇAKAN
Bursa Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekanik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Cam elyafı = Fiberglass ; Paslanmaz çelik = Stainless steel ; Polimerler = Polymers ; Poliüretan köpük = Polyurethane foam ; Sac-metal = Sheet-metal ; Çarpışma kutusu = Crash boxes

Özet:
Günümüzde otomobil sayısının artmasıyla birlikte yolculuk esnasında meydana gelen trafik kazaları da artış göstermektedir. Olası kaza durumunda hem araç hem de yolcu güvenliğini sağlayabilmek amacıyla araçta aktif ve pasif güvenlik elemanları kullanılmaktadır. Pasif güvenlik elemanlarından biri olan çarpışma kutuları, kaza anında ortaya çıkan çarpışma enerjisini sönümleyerek güvenliği sağlamaktadır. Son zamanlarda kullanım alanları giderek artan polimer malzemeler, otomobillerde de hafifliği ve özellikle de yakıt tasarrufu konusunda sağladığı üstün özelliklerle sıklıkla kullanılmaya başlanmıştır. Bu çalışmada, mühendislik polimerlerinden biri olan takviyesiz polyamid PA66 ve %35 oranında cam elyaf takviyeli PA66-GF35 malzemesi ile hazırlanan kübik yapıya sahip çarpışma kutuları deneysel olarak incelenmiştir. İncelemeler sonucunda takviyeli çarpışma kutusunun takviyesiz olana kıyasla daha yüksek dayanıma sahip olduğu görülmüştür. Boş çarpışma kutuları ile poliüretan köpük ve 301 paslanmaz çelik sac takviyesi yapılmış çarpışma kutularının, mekanik performansını karşılaştırmak amacıyla düşürme testleri yapılmıştır. Yapılan testler sonucunda cam elyaf takviyeli çarpışma kutusunun takviyesiz olana göre daha fazla enerji sönümlediği görülmüştür. Poliüretan köpük takviyesinin cam elyaf takviyeli çarpışma kutularında pek etkisi olmadığı, takviyesiz kutuda ise deformasyon davranışı ve enerji emilimi yönünden avantajlar sağladığı sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Today, with the increase in the number of automobiles, traffic accidents that occur during travel also increase. Active and passive safety elements are used in the vehicle in order to ensure both vehicle and passenger safety in case of a possible accident. Crash boxes, which are one of the passive safety elements, provide safety by absorbing the collision energy that occurs in the event of an accident. Polymer materials, whose usage areas have been increasing recently, have started to be used frequently in automobiles with their lightness and especially superior properties about fuel economy. In this study, crash boxes with cubic structure prepared with non-reinforced polyamide PA66, which is one of the engineering polymers, and 35% glass fiber reinforced PA66-GF35 material were experimentally investigated. As a result of the examinations, it was seen that the reinforced crash box had higher strength compared to the non-reinforced one. Drop tests were conducted to compare the mechanical performance of empty crash boxes and crash boxes made of polyurethane foam and 301 stainless steel sheet reinforcement. As a result of the tests, it was seen that the glass fiber reinforced crash boxes absorbs more energy than the non-reinforced one. It was concluded that the polyurethane foam reinforcement did not have much effect in glass fiber reinforced crash boxes, while it provided advantages in terms of deformation behavior and energy absorption in the unreinforced box.