Kauçuk takviyeli çarpışma kutusu tasarımı ve analizi
Rubber-reinforced crash box design and analysis
Yazar: ANIL ERDİL
Danışman: DOÇ. DR. ÖMER SEÇGİN
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Sonlu elemanlar stres analizi = Finite elements stress analysis

Özet:
Dünya sağlık örgütünün hazırlamış olduğu trafik kaza raporunda, karayolu trafik kazalarında yaklaşık her yıl 1,2 milyon insan hayatını kaybetmektedir ve her yıl yaklaşık olarak 20 ila 50 milyon insanın yaralanmasına ve sakat kalmasına yol açmaktadır. Trafik kazaları dünyada meydana gelen ölümlerin %2,1'nin sebebi olarak gözükmektedir. Ülkemizde ise 2022 yılında 5 bin 229 kişi trafik kazasında hayatını kaybetmiştir. İnsanoğlu güvenliğini sağlamak için ilk başta mukavemeti yüksek araçlar geliştirmeye özen göstermişlerdir. İlerleyen süreçte artan kütle sebebiyle çarpışmada ortaya çıkan kuvvetin artacağı ve bu durumunun daha fazla yolcu için ölümcül olduğu gözlemlenmiştir. Gelişen teknoloji ile çok daha hafif ve çarpışma anında mekanik enerjinin absorbe edebileceği pasif güvenlik önlemleri geliştirilmiştir. Enerjinin korunum ilkesinden bildiğimiz üzere çarpışma sırasında ortaya çıkan yüksek enerjiyi ortadan yok olmaz dönüşür. Araçların çarpışmasında ölümcül kazalar oluşturabilecek olası bölgelere çarpışma kutuları tasarlanmıştır. Bu çarpışma kutuları çarpışma sırasında meydana gelen mekanik enerjiyi çarpışma kuvvetinin etkisi ile aşırı deforme olarak plastik enerjiye ve ısı enerjisine dönüştürür. Bu sayede, meydana gelen çarpışma kuvvetini ve enerjiyi yolcunun minimum hissetmesi için sönümlemiş olur.
Çarpışma kutuları üzerinde enerji dönüşümünü artırmak için çeşitli akademik araştırmalar yapılmıştır. Bu akademik çalışmaları iki genel kategoriye ayırabiliriz. Çarpışma kutularının tasarımı ve çarpışma kutusu malzeme iyileştirmeleri, incelemenin ana odak noktalarıdır. Bu iki ana odak noktası çarpışma anında meydana gelen enerjinin ne kadarının absorbe edilebileceğini belirler. Literatürde yapılan çalışmalarda çarpışma kutularının performansını artırmak için farklı ebatlarda ve farklı malzemelerle testler gerçekleştirilmiştir. Çarpışma kutusunun aşamalı ezilmesiyle yüksek enerji absorbe etmesini sürdürme kabiliyeti kritik bir tasarım hedefidir. Ayrıca çarpışma kutuları çok hücreli yapılar oluşturularak veya malzeme takviyeleri uygulanarak absorbe edilen enerji miktarı artırılmaya çalışılmıştır.
Bu tez çalışması kapsamında çarpışma kutularının geometrileri sonlu elemanlar yazılımları kullanılarak karşılaştırılmış ve en iyi tasarım bulunduktan sonra kauçuk takviyesi ile enerji emilimi miktarı artırılmaya çalışılmıştır. Sonlu elemanlar programı olarak ABAQUS yazılımı kullanılmıştır. Çalışma sonucunda kauçuk takviyesinin etkili bir sonuç göstermediği anlaşılmıştır.
Anahtar Kelimeler: Çarpışma kutusu, Sonlu elemanlar, ABAQUS, Enerji emici

Abstract:
A collision is defined as an event resulting from the interaction of multiple objects. Accidents frequently occur in transportation vehicles due to collisions. Both active and passive safety elements are employed to ensure safety in these accidents. Active safety systems, such as vehicle tracking, cruise control, lane keeping, and blind spot warning systems, are designed to prevent vehicle accidents. Despite the constant development of these systems, it is not possible to completely prevent accidents with fatalities or serious injuries. This underscores the crucial role of passive safety systems in conjunction with active safety systems. The objective of passive safety systems is to reduce the number of fatalities and the extent of material damage in the event of an accident. These systems encompass measures designed to mitigate the impact of an accident, protect occupants, and minimize damage in the event of a collision. The integration of active and passive safety systems is designed to enhance the overall safety of vehicles and reduce the severity of accidents.
Academic studies have examined collision boxes in depth with the objective of improving energy conversion. These studies have focused on two main areas: the design of collision boxes and the development of materials for collision boxes. The objective of these research areas has been to determine whether the energy generated by collisions can be effectively absorbed. In previous research, tests have been conducted with different sizes and materials in order to optimize the performance of crash protection. The primary objective of the design is to maintain a high level of energy absorption by gradually deforming the crash box. Additionally, researchers have attempted to enhance energy absorption through the use of multicellular structures and material reinforcements. In this study, the geometries of the crash boxes were compared using ABAQUS software, and the most effective design was identified. Subsequently, an attempt was made to enhance energy absorption through the incorporation of rubber reinforcements. The findings of the study indicated that rubber reinforcement was not an effective solution.
Keywords: Finite Element Analysis, Crash Box, ABAQUS, Energy Absorbe