İnce duvarlı yapılar, yüksek enerji sönümleme kabiliyetleri,

Transkript

1 MAKALE KARE KESİTLİ İÇİ BOŞ TAILOR-WELDED TÜPLERİN ÇARPIŞMA PERFORMANSININ SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİYLE BELİRLENMESİ * Durukan Dlek ** Arş. Gör., Karadenz Teknk Ünverstes, Makne Mühendslğ Bölümü, Trabzon durukandlek@ktu.edu.tr Hasan Gedkl Yrd. Doç. Dr., Karadenz Teknk Ünverstes, Makne Mühendslğ Bölümü, Trabzon hgedkl@ktu.edu.tr DETERMINATION OF ENERGY ABSORPTION CHARACTERISTICS OF EMPTY SQUARE TAILOR-WELDED TUBES WITH FINITE ELEMENT METHOD ** İletşm yazarı Gelş tarh : Kabul tarh : ÖZET Bu çalışmada optmzasyon modülü (LS-OPT) sonlu elemanlar yazılımı LS-DYNA kullanılarak arklı kalınlıkta ve arklı kaynak bölgesndek ç boş kare kestl talor-welded tüplern (TWT), eksenel yük altında enerj sönümleme özellkler ncelenmştr. Sayısal çalışmalar netcesnde özgül enerj sönümleme mktarı (SEA), pk kuvvet ve çarpma kuvvet vermllğ (CFE) değerler belrlenmş; ayrıca maksmum enerj mktarı ve mnmum pk kuvvet çn optmum kalınlık değerler elde edlmştr. Anahtar Kelmeler: Talor-Welded tüp, sonlu elemanlar analz, optmzasyon, çarpışma ABSTRACT In ths study, behavour o absorbed energy o empty square talor-welded tubes havng derent thckness and weldng locatons was nvestgated usng the nte element sotware LS-DYNA wth optmzaton modulus LS-OPT under axal mpact loadng. As a results, specc energy absorpton (SEA), the pck orce and crush orce ecent (CFE) curves were determned. Also, optmzaton thckness values were obtaned or maxmum absorbed energy and mnmum peak orce. Keywords: Talor-welded tube, nte element analyss, optmzaton, crashworthness * 6-7 Aralık 013 tarhlernde Makna Mühendsler Odası taraından Bursa da düzenlenen 7. Makna İmalat Teknolojler Kongres nde sunulan bldr, dergmz çn yazarlarınca makale olarak yenden düzenlenmştr. Dlek, D., Gedkl, H Kare Kestl İç Boş Talor-Welded Tüplern Çarpışma Perormansının Sonlu Elemanlar Yöntemyle Belrlenmes, Mühends ve Makna, clt 55, sayı 650, s GİRİŞ İnce duvarlı yapılar, yüksek enerj sönümleme kablyetler, halkler ve düşük malyetler nedenyle, otomobllerde, uçaklarda ve dğer ulaştırma mühendslğ uygulamalarında enerj absorber olarak kullanılmaktadır. İnce duvarlı tüplern enerj absorbsyon kapasteler yapıldıkları malzemeye ve geometrsne göre değşmektedr. Bu tür donanımlar darbe enerjsn kontrollü br şeklde sönümlemek amacıyla kademel olarak daralacak şeklde tasarlanır ve knetk enerjy plastk uzama enerjsne çevrr. Zare ve Kroger [1] belrttğ gb daresel tüpler eksenel yükler altında ha ve daha etkl enerj sönümleyc özellğ gösterdğnden daha çok terch edlrler. Kare kestl tüplern statk ve dnamk yük altında cevabının anlaşılması çn brçok araştırma yapılmıştır. Kare kestl tüplern yük-çökme eğrler benzerlk gösterse de çökme ve deormasyon şekller daresel tüplerden arklıdır. Karagozova vd., [] eksenel slndrk kabukların atalet etksn sayısal olarak sonlu elemanlar metodunu kullanarak ncelenmştr. Yapmış oldukları çalışmada atalet etklernn nce duvarlı tüplerde kütleye ve çarpma hızına bağlı olduğunu ortaya koymuştur ve ayrıca tüpün malzeme özellklernn eksenel gerlme dalga dağılımını etkledğn göstermşlerdr. Gupta ve Abbas [3] şeklndek eksenel deormasyon cevabı çn matematksel model kurmuştur. Akordeon modelnde, şekl değşm sırasında uzunluk boyunca kalınlıktak değşm le çekme ve basma esnasındak akma gerlmesndek arklılıklar brleştrlmştr. Modelde meydana gelen düz kıvrımlar ve çevresel gerlmeler dkkate alınmıştır. Kıvrım boyutu, dğer parametrelern yanı sıra deormasyon yükündek değşmler hesaplanıp sonuçlar deneylerden elde edlen verlerle karşılaştığında y br örtüşme sergledğ görülmüştür. Gullow [4] AL6061 malzemesnden yapılmış nce duvarlı daresel tüplern statk yüklemeler altındak enerj sönümleme karakterstğn belrlemek çn deneysel çalışmalar yapmıştır. Çalışmalarda D/t (çap/kalınlık) oranını arasında değştrmş ve aşağıdak gb amprk ortalama yük adesn gelştrmştr. Alümnyum alaşımı ve yüksek mukavemetl çelk gb malzemelern brleştrlmes, yüksek sertlk-ağırlık oranı ve üstün onksyonel kablyetler nedenyle otomotv endüstrsnde çok dkkat çekmştr. Farklı malzemelern brleştrlmes sonucu elde edlen ürünler talor-welded tüpler (TWT) olarak smlendrlmştr. Talor-welded tüplern üretlmesnde sürtünme karıştırma kaynağı (FSW) lazer ışın kaynağı ve elektron ışın kaynağı kullanılmaktadır. Talor-welded tüplern ezlme davranışına yönelk brkaç çalışma yapılmıştır. Sh vd.,[5] arklı kalınlıklara sahp talor-welded tüplern kaynak bölgesnn sonlu elemanlar yöntemyle modellenmes üzernde çalışmıştır. Sonuçta kaynak dkşnn modellenme yöntemnn malzeme ve geometr açısından öneml olduğu görülmüştür. Gedkl [6] talor-welded tüplerdek geometr, malzeme özellkler ve en boy oranı gb parametrelern tüplern enerj sönümleme karakterstğne etksn sayısal olarak araştırmıştır. Başka br çalışmasında [7] se köpük dolgulu tüplerde başlangıç kuvvet, kuvvet vermllğ ve enerj sönümleme özellkler üzerne kalınlığın, köpük yoğunluğunun, kaynak konumunun ve malzeme tpnn etks sayısal olarak araştırılmıştır. Sonuçta TWT' de başlangıç kuvvetn öneml ölçüde düştüğü ve köpük yoğunluğuna göre se doğrusal br artışın olduğu görülmüştür. Ayrıca optmzasyon yöntemler de enerj sönümleme ve çarpma perormansına yönelk çalışmalarda yaygın kullanılmaktadır. Örneğn Zare ve Kröger[1] köpük dolgulu ve kare kestl alümnyum tüplerle yaptığı çalışmada çok değşkenl optmzasyon (MDO) teknğ kullanmıştır. Uygulama gereksnmler çn maksmum enerj sönümleme kapastes ve en düşük ağırlığa sahp tüp geometrs belrlenmştr. Hou vd.,[8] köpük dolgulu kare kestl tüpler üzernde çok değşkenl optmzasyon çalışması yapmıştır. Bu çalışmada kare kestl ç boş olan talor-welded tüplern eksenel yük altında tcar elemanlar kodu LS-DYNA ve optmzasyon yazılımı LS-OPT le özgül enerj sönümleme kapastes, başlangıç pk kuvvet değer ve çarpma kuvvet etknlğ gb çarpma perormansı büyüklükler optmze edlmştr.. YAPILAN ÇALIŞMALAR.1 Tüp Malzemes ve Geometrs Şekl 1 de kare kestl ç boş br talor-welded tüp geometrs görülmektedr. Br kenarı 50 mm olan tüpün boyu 100 mm dr (La). nın kalınlığı (t1) 0.5mm le.5 mm arasında değşmektedr. nın kalınlığı sabt ve 1.5 mm dr. Kaynak dkşnn kalınlığı 4mm olup tüpün üst ucundan tbaren üç arklı mesaede konumlandırılmıştır ( 0.5L, 0.50 ve 0.75L). Talor-welded tüpler arklı kalınlıklardak aynı veya arklı tür malzemelern brleştrmesyle oluşturulur. Bu çalışmada tek tür malzemeden oluşan tüpler TWT-S k arklı tür malzemeden oluşan tüpler TWT-M olarak smlendrlmştr. TWT-S çn alümnyum alaşımı AL6061 ve soğuk çeklmş çelk AISI1018 kullanılmıştır. TWT-M çn bu k arklı malzeme brleştrlmştr. Bu çalışmada sayısal analzlerde Johnson-Cook [9] malzeme model kullanılmıştır. Johnson-Cook malzeme model sıcaklıklara ve büyük deormasyonlara maruz kalan malzemelern davranışlarını tahmn etmek amacıyla kullanılmaktadır ve genelde an dnamk davranışı ncelenen malzemeler çn kullanılmaktadır. AL6061 ve AISI1018 malzemeler çn Johnson-Cook malzeme model sabtler Fsh vd.,[10] ve Sasso vd.[11], reeranslarından alınarak Tablo 1 de verlmştr. 56 Mühends ve Makna Mühends ve Makna 57

2 Kare Kestl İç Boş Talor-Welded Tüplern Çarpışma Perormansının Sonlu Elemanlar Yöntemyle Belrlenmes (AL6061, t 1 σ 0 Kaynak dkş (AISI1018, t 1.5 mm) a50 mm Şekl 1. Talor-Welded Tüp Geometrs ε ε A+ B( p) + C ε 4 mm m n p T TR 1 ln 1 T 0 M T R Kaynak dkşnn özellkler, denklem 1 dek karışım kuralı uygulanarak türetlmştr. Bu denklemde, kaynak bölgesnde çelk malzemenn alümnyuma göre daha az nüuz ettğ varsayılmıştır [1]. ( 0.6) ( ) X X X K AL ST Burada K, AL, ST smgeler sırasıyla kaynak dkş, alümnyum ve çelğ göstermektedr. Malzeme (1) () L100 mm Johnson-Cook Malzeme Sabtler. Sonlu Elemanlarla Analz Tablo 1. AL6061, AISI1018 ve AL6061&AISI1018 Malzemeler İçn Lneer Malzeme Özellkler ve Johnson-Cook Sabtler Problemn sonlu elemanlar analz çn doğrusal olmayan sonlu elemanlar kodu LS-DYNA[13] optmzasyon modülü LS-OPT [14] le beraber kullanılmıştır. TWT bleşenler (üst parça, kaynak dkş ve alt parça) çn LS-DYNA da Johnson- Cook zotropk (MAT 15) malzeme model kullanılmıştır. Bu malzeme model karmaşık yapısal termal ve yapısal analzlere uygundur. Tablo 1 de verlen AL6061 ve AISI1018 e at Johnson-Cook sabtler kullanılarak TWT-S ve TWT-M modeller kurulmuştur. Bütün tüpler çn sonlu elemanlar (SE) kullanılmıştır. Sonlu elemanlar modelnde tüplern tüm bölgelernde (üst parça, kaynak bölges ve alt parça) dokuz ntegrasyon noktalı Belytschko Tsay[15] eleman ormülasyonu kullanılmıştır. Modelde kullanılan ağ boyutu mm x mm olarak seçlmştr. Bu çalışmada model çn k çeşt temas algortması uygulanmıştır. Bunlardan br olan *AUTOMATIC_SINGLE_SUR- FACE analz sırasındak ç çe geçşler önlemek amacıyla (alümnyum) (çelk) 60 kg kütlel rjt duvar Şekl. Problemn Sonlu Elemanlar Model Sabt duvar Doğrusal Malzeme Özellkler A (MPa) B (MPa) C N m Yoğunluk (kg/m 3 ) Elastste Model (MPa) AL AISI AL6061&AISI Çarpma hızı V 0 10 m/s Kaynak dkş kullanılmaktadır. Dğer temas algortması se *CONTACT_ NODE_SURFACE kartı kullanarak tüp-rjt plaka temas algortmaları uygulanmıştır. Burada statk ve dnamk sürtünme katsayıları olarak 0,1 ve 0, olarak alınmıştır. Tüp darbe yüküne maruz kaldığından rjt plaka üzernde 60 kg kütlel br MASS eleman atanmıştır. Bu rjt düzleme *INI- TIAL_VELOCITY_RIGID_BODY keywordu kullanılarak 10 m/s başlangıç hızı verlmştr. Alttak sabt duvarı temsl etmes çn *RIGIDWALL çnde *GEOMETRIC_FLAT kullanılmıştır (Şekl ). LS-DYNA da analzler durdurmak çn k ölçüt uygulanmıştır. Bunlardan lk rjt duvar hızının 0.01 m/s e düşmes dğer se ezlme mesaesnn 50 mm ye ulaşması durumudur. Hangsne problem önce ulaşırsa analz durmaktadır..3 Çok Değşkenl Optmzasyon Model Bu çalışmada optmzasyon çalışması çn özgül enerj absorbsyon mktarı (SEA), başlangıç pk kuvvet (F pk ), ortalama ezlme kuvvet (F ORT ) ve çarpma kuvvet vermllğ (CFE) çapma perormansı krterler tanımlanmıştır. E toplam 0 F ( x) dx SEA M M toplam E toplam F ort F CFE ort Fpk M toplam t *0.050* (.00) ρ t (0.6ρ ρ ) + 4* 0.05( L L 0.00)0.0015* ρ 1 0 Burada E toplam toplam yutulan enerj, F(x) eksenel doğrultudak ezlme kuvvet, D ezlme deplasmanı, M toplam problemn toplam kütles, t 1 s tüpün üst parçasının kalınlığı, ρ 1 ve ρ sırasıyla üst ve alt parçanın yoğunluğudur. Şekl 3 te optmzasyon akış şeması verlen problemn optmzasyon model aşağıdak gbdr. Başlangıç pk kuvvet (F pk ), ortalama kuvvet (F ort ) ve maksmum kuvvet (F max ) gb büyük kuvvetler meydana gelen çarpışmaların yolcuların yaralanmalarına veya ölümlere sebep olableceğ çn son derece önemldr. Bu yüzden çarpışmada, SEA ve CFE değerlernn maksmum olması stenrken başlangıç pk kuvvet değernn mnmum olması stenr [1, 16, 17]. (3) (4) (5) (6) (7) Parametrelern belrlenmes (t 1, ρ oam ) Çözüm noktalar n n Üretlmes SEA 1/F pk ve CFE değerlernn hesaplanmas çn smülasyonlar n gerçekleştrlmes FNN meta modelnn kurulmas RMS e esasl optmzasyon parametrelernn düzenlenmes Meta modeln doğruluğundan memnun olmak EVET Modeln yak nsamas yeterl m Doğruluğu geçerl optmum çözümün seçm Şekl 3. Optmzasyon Akış Şeması [14]. HAYIR Yen br tasar m noktas eklenmes/rms nn yenden kurulmas Yapay snr ağları lneer olmayan problemlern modellenmesnde güçlü br potansyele sahptr [18]. Bu çalışmada tüplern analz çn ler snrsel ağ (FNN) kullanılmıştır. Yapay snr ağları analznde sunulan verler eğtm ve test gb kye ayrılmaktadır. Eğtm kısmı ağı eğtmek çn kullanılmaktadır. Test kısmında se eğtlen ağın perormansı belrlenmektedr. Bu nedenle bu problem çn en y ağın seçmnn test kısmına attr. Bu yüzden FNN optmzasyon analzlernde yaklaşım onksyonları çn br vekl model olarak kullanılmaktadır. FNN de her br brm kend grşlernn etklenmş ağırlıklarını toplarlar ve çıkış üreteblmek çn bu değerler br transer onksyonu yardımıyla sonrak brme letrler (Şekl 4). Ağ Grş x( x, x ) 1 Grş katman x 1 W 11 x W 1 W 10 Gzl katman W 1 W W 3 W 4 W 0 Ç k ş katman Şekl 4. İk Grşl Dört Gzl Katmanlı İler Beslemel Br Snr Ağ Yapısı [14] Ağ ç k ş y( xw, ) 58 Mühends ve Makna Mühends ve Makna 59

3 Kare Kestl İç Boş Talor-Welded Tüplern Çarpışma Perormansının Sonlu Elemanlar Yöntemyle Belrlenmes H K yˆ ( xw, ) W0 + W W 0 + W x ( ) x 1 x ( 1+ e ) h h hk k h 1 k 1 Çözüm noktalarının üretm tasarım alanında amaç ve kısıt onksyonlarını ormülleştrmes gerekr. Örnek noktaları üretmek knc derece yaklaşım çn en az 3 n (n değşken sayısı) noktaya sahp, düzenl br şebekeden oluşan, aktöryel tasarımı kabul etmektr. Bu çalışmada Tablo 'de görüldüğü gb 10 örnek noktalısı seçlmştr. Tablo. 0.5L, 0.5L ve 0.75L İçn Boş Tüplerde Kullanılan Örnekler ve Malzeme Özellkler AL6061 () AL6061 () AISI1018 () Malzemeler AL6061 () AISI1018 () AISI1018 () Örnek noktalar Tüp Tp 0.5 L 0.50 L 0.75 L Üst parçanın kalınlığı (mm) (8) (9) Köpük yoğunluğu (kg/m 3 ) R P ( yˆ y) P ( y y) (10) Burada P örneklem nokta sayısını, y gözlenen değer, ý modeln tahmn değern ve y ortalama değer verr. 3. BULGULAR VE İRDELEME 3.1 Sonlu Elemanlar Modelnn Doğruluğu Sonlu elemanlar yöntemnde hourglass enerj sayısal analzde kullanılan ağın doğruluğu çn y br göstergedr. Eğer bu enerj, ç enerj değernn % 5 ten daha küçük kalıyorsa ağ kaltesnn yeterl olduğu söyleneblmektedr [17]. Şekl 5 te talor-welded tüpün knetk enerj, ç enerj, hourglass enerj ve toplam enerj eğrler gösterlmştr. Şeklden görüldüğü gb hourglass enerj mktarı bütün analzlerde ç enerj mktarının %1 nn altında elde edlmştr. Sonuç olarak problemn sonlu elemanlar modelndek ağ boyutları uygun Enerj (J) Knetk Enerj 1500 İç Enerj Toplam Enerj 1000 Hourglass enerj modu Zaman (ms) Şekl 5. TWT İçn Enerj Zaman Eğrler Şekl 7 de se AL6061, AISI1018 ve TWT-M arklı kaynak bölgelerndek ( /L0.5, 0.50 ve 0.75) tüplern üst parça kalınlığına göre pk kuvvet değşm gösterlmştr. Kaynak bölgesnn her üç pozsyonda da pk kuvvetnn en azla AISI1018 malzemesnde en az se AL6061 malzemesnde olduğu görülolmuştur. Bundan dolayı bütün analzlerde aynı özellkler kullanılmıştır. 3. Optmzasyon Modelnn Doğruluğu Optmzasyon çözümlernn doğruluğunu kontrol etmek çn SEA, Pk kuvvet değer, F ort ve F maks değerlerne bakılablr. Problemde optmzasyon model olarak kullanılan ler beslemel snr ağların doğruluğu çn bu değern % 90'nın üzernde olması gerekr [19]. Tablo 3 te SEA, BMK, F ort ve F maks değerler çn elde edlen R değerler verlmektedr. Tablodan bu değerlern genelde 0.90 ın üzernde olduğu açık br şeklde görülmektedr. 3.3 İç Boş Talor-Welded Tüplerde Kaynak Yernn, Üst Parça Kalınlığının, SEA, CFE ve Pk Kuvvet Üzerndek Etks Şekl 6 da arklı kaynak bölgelerndek ( /L0.5, 0.50 ve 0.75) tüplern üst parça kalınlığına göre özgül enerj sönüma) b) leme mktarı değşm görülmektedr. Aşağıdak graklerde gösterldğ gb AL6061 malzemesnn sönümledğ özgül enerj mktarı dğerlerne göre daha yüksektr. Kaynak bölges 0.5 de ken 5,4 kj/kg dan başlar ve kalınlık değer 1.93 mm de maksmum değer olan 31.9 kj/kg değerne ulaşıp buradan kalınlık arttıkça daha azalmaktadır. AISI1018 ve TWT-M malzemeler çn se sırasıyla 14,1 ve 11,6 kj/kg değerlernden başlayarak kalınlık arttıkça düşmektedr. Benzer şeklde kaynak bölges 0.50 de ken AISI1018 ve TWT-M malzemeler çn üst parça kalınlığı arttıkça sönümlenen özgül enerj mktarı azalmaktadır. AL6061 malzemes çn se kalınlık değer 1.77 mm de maksmum değerne ulaşmaktadır ve daha sonra kalınlık arttıkça düşmektedr. Tablo 3. Optmzasyon Analz Sonucunda Elde Edlen R-Kare Değerler Dolgu /L Malzeme SEA F (PİK) TOPLAM F (ORT) TOPLAM F (MAKS) TOPLAM Al NO &AISI AISI AL &AISI AISI AL &AISI AISI Şekl 6. İç Boş Tüpler İçn Özgül Enerj Sönümleme (SEA) Mktarının Tüpün Üst Parça Kalınlığına Göre Değşm; a) 0.5L, b) 0.50L ve 0.75L 60 Mühends ve Makna Mühends ve Makna 61

4 Kare Kestl İç Boş Talor-Welded Tüplern Çarpışma Perormansının Sonlu Elemanlar Yöntemyle Belrlenmes Pk Kuvvet (kn) a) b) Pk Kuvvet (kn) Şekl 7. İç Boş Tüpler İçn Pk Kuvvetn Mktarının Tüpün Üst Parça Kalınlığına Göre Değşm; a) 0.5L, b) 0.50L ve 0.75L a) b) Şekl 8. İç Boş Tüpler İçn Çarpma Kuvvet Vermllğnn (CFE) Mktarının Tüpün Üst Parça Kalınlığına Göre Değşm; a) 0.5L, b) 0.50L ve 0.75L Pk Kuvvet (kn) Tablo 4. Çalışmada Elde Edlen Optmzasyon Sonuçları /L 0,5 0,50 0,75 Malzeme mektedr. TWT- M malzemes çn se 0.5, 0,5 ve 0.75 kaynak bölgelernde pk kuvvet sırasıyla 35,8, 35,4 ve 3,4 kn değerlernden başlayarak kalınlıkla doğrusal br şeklde artmaktadır. AL6061 ve AISI1018 tüpler çn kalınlıkla bell br değere kadar artmakta daha sonra da sabt kalmaktadır. Şekl 8 de se AL6061, AISI1018 ve TWT-M arklı kaynak bölgelerndek ( /L0.5, 0.50 ve 0.75) tüplern üst parça kalınlığına göre çarpma kuvvet vermllğ (CFE) değşm gösterlmştr. Kaynak pozsyonu 0.5 de ken TWT-M malzemesnn pk kuvvet Şekl 7a da sürekl arttığından 1,5 değernden başlayarak CFE değer 0,5 e kadar düşmektedr. AL6061 ve AISI1018 çn se sırasıyla 0.76 ve 0.61 değerlernden başlayarak azalma gerçekleşmektedr 0,5 değerne ulaşmaktadır. Şekl 8b de görüldüğü gb 0.50 kaynak pozsyonunda TWT-M değer CFE değer 1 den başlayarak 0.49 değerne nmektedr ve buradan artarak 0,55 e çıkmaktadır. AISI1018 çn se 0,5 ten başlayarak kalınlığın azalmasıyla 0,3 e düşmektedr. Ayrıca, 0,75 kaynak konumu çn CFE değer tüm tüpler çn 0,4 0,6 aralığında olduğu görülmektedr (Şekl 8. Kaynak konumunun artmasıyla beraber CFE değernn azaldığı görülmektedr. Sonuç olarak boş tüplern kalınlık, malzeme tp SEA, pk kuvvet ve çarpma kuvvet etknlğn (CFE) etklemektedr. Kaynak konumunun 0.75 olduğu durum dışında, 1,5 mm üstü kalınlıklarda talor-welded tüpler CFE değerler çn öneml avantajlar sağlamaktadır. 3.4 Optmzasyon Sonuçları Üst Parça Kalınlığı (mm) Boş tüplere at üst parça kalınlığı ve arklı kaynak konumlarına karşı optmum değerler Tablo 4 de verlmştr. Boş tüpler çn AL6061 tüplerde kaynak konumunun aşağıya doğru kaymasıyla optmum üst parça kalınlığının artmakta olduğu görülmektedr. Ayrıca boş tüpler çn en yüksek optmum kalınlık değerler AL6061 de elde edlmştr. Tüm kaynak konumlarında AISI1018 tüpler çn optmum üst parça kalınlığı 0.5 mm olarak elde edlmştr. Boş tüpler çn maksmum Köpük Yoğunluğu (kg/m 3 ) CFE değerler 0.5 kaynak durumunda elde edlmştr ve kaynak konumu aşağı doğru ndkçe artmaktadır ve optmum CFE değerler TWT-M de elde etmektedr. 4. SONUÇLAR Kare kestl Talor-welded tüplern eksenel yük altında çarpma perormansını araştırmak çn sayısal optmzasyon yöntem uygulanmıştır. Tüpün dnamk davranışı üzernde kaynak pozsyonun, üst parça kalınlığının etksn ncelemek çn SEA, F pk, CFE parametreler oluşturulmuştur. Yukarıdak sonuçlardan aşağıdak sonuçlar elde edleblr: 1. FFN model TWT'nn optmzasyon analzler çn etkl şeklde kullanılablr.. AISI1018 ve TWT-M tüpler çn sönümlenen enerj mktarı kalınlık arttıkça azalmaktadır. Sönümlenen enerj mktarı her üç kaynak pozsyonu çn en azla AL6061 malzemesnde görülmektedr. 3. AL6061 ve AISI1018 tüpler çn kalınlık arttıkça pk kuvvet artmaktadır. TWT-M çn lneer olarak artmaktadır. Pk kuvvet en azla AISI1018 de, en az se AL6061 de olmaktadır. 4. Kalınlık arttıkça CFE azalmaktadır. CFE değer her üç kaynak pozsyonu çnde en az 0.75 te olmaktadır. TEŞEKKÜR Bu çalışma Karadenz Teknk Ünverstes Araştırma Fonu taraından desteklenmştr. Proje numaraları ve dur. ε ε 0 SEA (kj/kg) Pk Kuvvet (kn) CFE AL6061 0,996-6,7 73,6 0, &AISI 0,5-15, 34, 1,557 AISI1018 0,5-14,3 79,6 0,691 AL6061 0,988-1,1 69,8 0, &AISI 0,5-7,6 34,4 0,90 AISI1018 0,5-4,7 73,7 0,54 AL6061 1,03-7,8 69,6 0, &AISI 1,0-8, 70,0 0,418 AISI1018 0,50-10,4 69,8 0,75 KISALTMALAR VE SEMBOLLER : Şekl değştrme hızı : Reerans şekl değştrme hızı ( s-1) 6 Mühends ve Makna Mühends ve Makna 63

5 Kare Kestl İç Boş Talor-Welded Tüplern Çarpışma Perormansının Sonlu Elemanlar Yöntemyle Belrlenmes ε p : Plastk şekl değştrme ρ 1 : Tüpün üst kısmının özgül kütles (kg/m 3 ) ρ : Tüpün alt kısmının özgül kütles (kg/m 3 ) σ : Gerlme (N/m ) A : Akma gerlmes (N/m ) B C CFE : Sertleşme modülü : Şekl değştrme hızı katsayısı : Çarpışma kuvvet vermllğ E toplam : Toplam sönümlenen enerj (kj) F maks F ort F pk F(x) : Maksmum kuvvet değer (kn) : Ortalama kuvvet değer (kn) : Pk kuvvet değer (kn) : Eksenel kuvvet (kn) (x) : Aktvasyon onksyonu ( ler beslemel snr ağları çn) L : Tüplern uzunluğu (L100 mm) : Tüpün üst le kaynak dkş arasındak mesae (m) M toplam : Toplam kütle (kg) SEA : Sönümlenen özgül enerj mktarı (kj/kg) t 1 : Tüpün üst kısmına at kalınlık (mm) T : Sıcaklık ( K) T R : Reerans Sıcaklık ( K) T M : Erme Sıcaklığı ( K) W : Ağırlıklar y ˆ : Tahmn değer y : Gözlenen değer y : Ortalama değer KAYNAKÇA 1. Zare, H., Kröger, M "Optmum Honeycomb Flled Crash Absorber Desgn," Materals & Desgn, 9(1), p Karagozova, D., Alves, M., Jones, N "Inerta Eects n Axsymmetrcally Deormed Cylndrcal Shells under Axal Impact," Internatonal Journal o Impact Engneerng, 4(10), p Gupta, N.K., Abbas, H "Some Consderatons n Axsymmetrc Foldng o Metallc Round Tubes," Internatonal Journal o Impact Engneerng, 5, p Gullow, S.R., Lu, G., Grzebeta, R.H "Quas-statc Axal Compresson o Thn-walled Crcular Alumnum Tubes," Internatonal Journal o Mechancal Scences, 43, p Sh, Y., Ln, Z., Zhu, P., Shen, L., Han, S "Impact Modelng o the Weld Lne o Talor-welded Blank," Materals & Desgn, 9(1), p Gedkl, H "Numercal Investgaton o Axal Crushng Behavor o a Talor Welded Tube," Materals & Desgn, 44, p Gedkl, H "Crashworthness Optmzaton o Foam-lled Talor-welded Tube Usng Coupled Fnte Element and Smooth Partcle Hydrodynamcs Method," Thn-Walled Structures, 67, p Hou, S., L, Q., Long, S., Yang, X., L, W "Crashworthness Desgn or Foam Flled Thn-wall Structures," Materals & Desgn, 30(6), p Johnson, G.R., Cook, W.H "A Consttutve Model and Data or Metals Subjected to Large Strans, Hgh Stran Rates and Hgh Temperatures," Proceedngs o the 7th Internatonal Symposum on Ballstcs, p Fsh, J., Oskay, C., Fan, R., Barsoum, R "AL T6 - Elastomer Impact Smulatons," Electronc Document. 11. Sasso, M., Newaz, G., Amodo, D "Materal Characterzaton at Hgh Stran Rate by Hopknson Bar Tests and Fnte Element Optmzaton," Materals Scence and Engneerng, A, 487(1-), p Padmanabhan, R., Olvera, M.C., Menezes, L.F "Deep Drawng o Alumnum-steel Talor-welded Blanks," Materals & Desgn, 9(1), p LS-DYNA Keyword User's Manual, LSTC Ls-Opt User's Manual, LSTC Belytschko, T., Ln, J.I., Chen-Shyh, T "Explct Algorthms or the Nonlnear Dynamcs o Shells," Computer Methods n Appled Mechancs and Engneerng, 4(), p Atta, M.S., Megud, S.A. Nourae, H. 01. "Nonlnear Fnte Element Analyss o the Crush Behavour o Functonally Graded Foam-lled Columns," Fnte Elements n Analyss and Desgn, 61(0), p Acar, E., Guler, M.A., Gerçeker, B., Cert, M.E., Bayram, B "Mult-objectve Crashworthness Optmzaton o Tapered Thn-walled Tubes wth Axsymmetrc Indentatons," Thn-Walled Structures, 49(1), p Pawlus, W., Robbersmyr, K.G., Karm, H.R "Perormance Evaluaton o Feedorward Neural Networks or Modelng a Vehcle to Pole Central Collson," World Scentc and Engneerng Academy and Socety (WSEAS) 011, Coru Island, Greece. p Mühends ve Makna