TERMOPLASTİK KOMPOZİT MALZEME VE SENTAKTİK KÖPÜK ESASLI SANDVİÇ YAPILARDAN ÇOK HAFİF TAMPON KİRİŞİ VE DARBE SÖNÜMLEYİCİ GELİŞTİRİLMESİ

Benzer belgeler
PETEK YAPILI SANDVİÇ YAPILARDA KÖPÜK DOLGUNUN KRİTİK BURKULMA YÜKÜNE ETKİSİNİN SAYISAL OLARAK TESPİTİ

Farklı Geometrilerdeki Ezilme Tüplerinin Enerji Sönümleme Kapasitelerinin Nümerik Olarak Belirlenmesi

DOKUMA BAZALT-CAM VE FINDIK KABUĞU TAKVİYELİ POLİMER KOMPOZİTLERİNİN EĞİLME DAYANIMI VE ISI GEÇİRGENLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Doç. Dr. Buket OKUTAN BABA

KADEMELENDİRİLMİŞ KÖPÜK MALZEMELERİN SANDVİÇ KİRİŞİN DARBE DAVRANIŞINA ETKİSİ

OTOMOBİL ÖN TAMPON ÇARPIŞMA ANALİZİ VE OPTİMİZASYONU

KARBON ELYAF TAKVİYELİ POLİAMİT 6 KARMALARIN ISIL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

TAŞIT ELEMANLARINDA KULLANILAN ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ ENERJİ SÖNÜMLEME YETENEKLERİNİN İNCELENMESİ

ELYAF TAKVİYELİ KOMPOZİT MALZEMELER İÇİN MİKROMEKANİK ESASLI KIRIM KISTASI EMRE FIRLAR KAAN BİLGE MELİH PAPİLA 0º 90º 90º 0º

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ/MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ/MEKANİK ANABİLİM DALI

«Jant Kolu Arkası Boşluğunun Parametrik Tasarımı ve Optimizasyonu» «Parametric Modelling and Optimization Of The Spoke Back Side Cavity»

ALÜMİNYUM METALİK KÖPÜK İHTİVA EDEN SANDVİÇ YAPILARIN MAYIN PATLAMASI YÜKLERİNE KARŞI DAVRANIŞININ SAYISAL YÖNTEMLERLE İNCELENMESİ

İKİ BOYUTLU RASGELE DAĞILI E-CAM LİFİ/POLYESTER MATRİS KOMPOZİTLERDE YÜKLEME HIZININ MUKAVEMET ÜZERİNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

İÇERİSİ BETON İLE DOLDURULMUŞ ÇELİK BORU YAPI ELEMANLARININ DAYANIMININ ARAŞTIRILMASI ÖZET

Halil Karakoç a, Hanifi Çinici b,ramazan Çıtak c

CETP KOMPOZİTLERİN DELİNMELERİNDEKİ İTME KUVVETİNİN ANFIS İLE MODELLENMESİ MURAT KOYUNBAKAN ALİ ÜNÜVAR OKAN DEMİR

Kürleşme sıcaklığı ve süresinin cam/polyester kompozit kirişlerin serbest titreşim ve burkulma davranışına etkileri

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ/MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ/MEKANİK ANABİLİM DALI

Kompozit Malzemeler. Tanım:

Derin Çekme İşlemi Üzerine Kalıp Geometrisinin Etkisinin Sonlu Elemanlar Analizi

ÖZGEÇMİŞ VE ESERLER LİSTESİ

Murat Yavuz Solmaz Accepted: January ISSN : mysolmaz@firat.edu.tr Elazig-Turkey

Kompozit Malzemeler. Tanım:

19-20 ARALIK 2014 İSTANBUL KONGRE MERKEZİ TRANSİST 2014 BİLDİRİ KİTABI

6.1. Yüksek Lisans Tezleri 6.2. Doktora Tezleri. 7. Yayınlar

UNİFORM SICAKLIK UYGULANMIŞ METAL MATRİSLİ KOMPOZİT DİSKİN ISIL GERİLME ANALİZİ

DÖRTGEN DELİKLİ KOMPOZİT LEVHALARDA ELASTO- PLASTİK GERİLME ANALİZİ

DOİ: /fmbd ARAŞTIRMA MAKALESİ Karbon Fiber Kompozit Sandviç Levhaların Yanal Mukavemet Davranışlarının Araştırılması

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

SANDVİÇ KOMPOZİT PLAKA ÜZERİNDE AKTİF TİTREŞİM KONTROLÜ AMACIYLA KULLANILACAK PİEZOELEKTRİK YAMALARIN YERLERİNİN BELİRLENMESİ

Farklı Kesitlere Sahip Alüminyum 2024-T4 Malzemesinin Darbe Davranışının Numerik Olarak İncelenmesi

Cam Elyaf Takviyeli Kompozitlerin Düşük Hızlı Darbe Davranışlarının Nümerik Analizi

Kocaeli Üniversitesi. Havacılık Malzemeleri Araştırma ve Geliştirme Laboratuvarı (HAMAG) 2017 yılı Faaliyet Raporu


ELİPSOİT PETEK YAPILI SANDVİÇ YAPILARIN BURKULMA DİRENÇLERİNİN SAYISAL VE DENEYSEL OLARAK ARAŞTIRILMASI ÖZET ABSTRACT

Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Pamukkale University Journal of Engineering Sciences

Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Pamukkale University Journal of Engineering Sciences

taşımak için tasarlandı

Düzlemine Dik Doğrultuda Yüklenmiş Tabakalı Kompozit Levhalarda Elasto-Plastik Gerilme Analizi

ÖZGEÇMİŞ VE YAYINLAR

Öğrenim Durumu. Verdiği Dersler. İdari Görevler

OTOMOTİV MÜHENDİSLİĞİNDE YAPISAL ANALİZ

DÜŞMELİ DARBE (GARDNER) TESTİNİN ANSYS 14.5 YARDIMIYLA SİMÜLASYONU SIMULATION OF DROP IMPACT (GARDNER) TEST BY USING ANSYS 14.5

DELİKLİ KOMPOZİT YAPILARIN SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİYLE ANALİZİ

Uzay Çatı Sistemlerinin ANSYS Paket Programı Kullanılarak Statik Analizi

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN VE MÜHENDİSLİK DERGİSİ FİBER TAKVİYELİ POLİMER KOMPOZİT YAPRAK YAYLARIN GELİŞİMİ

SÜREKLİ ELYAF TAKVİYELİ PA6 ve PP MATRİSLİ KOMPOZİTLERİN YAPISAL OTOMOTİV KOMPONENT UYGULAMALARINDA İNCELENMESİ

ÖZGEÇMİŞ VE YAYINLAR

NEDEN HONEYCOMB? Altıgen petek hücre yapısı sayesinde panellere uygulanan kuvvet veya enerjilerin homojen dağılımını sağlar.

Betonların Güçlendirilmesinde FRP Kompozitlerin Hibrit Olarak Kullanımın etkisi

Düzlem Kafes Sistemlerin ANSYS Paket Programı ile Optimum Geometri Tasarımı

Yoğun Düşük sürünme direnci Düşük/orta korozyon direnci. Elektrik ve termal iletken İyi mukavemet ve süneklik Yüksek tokluk Magnetik Metaller

BALİSTİK ÇARPMA ETKİSİNİN SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİYLE İNCELENMESİ

Farklı Uniform Sıcaklıklar Altındaki Karma Bağlantı Yapılmış Kompozit ve Alüminyum Plakalardaki Gerilme Analizi

= σ ε = Elastiklik sınırı: Elastik şekil değişiminin görüldüğü en yüksek gerilme değerine denir.

CES SELECTOR EXERCISES EXERCISE -1-

ARAÇ KAPI SIZDIRMAZLIK PROFİLLERİNDE KULLANILAN MALZEMELERİN SES İLETİM KAYBININ MODELLENMESİ VE DENEYSEL OLARAK DOĞRULANMASI

FONKSİYONEL KADEMELENDİRİLMİŞ DAİRESEL PLAKALARIN KATMAN YAPISININ DÜŞÜK HIZLI DARBE DAVRANIŞINA ETKİSİ

SANDVİÇ PANEL MEKANİK DAYANIMI

KOMPOZĐT VE SANDVĐÇ KĐRĐŞLERDEKĐ HASAR ŞĐDDETĐNĐN TĐTREŞĐM BAZLI ANALĐZLER VE YAPAY SĐNĐR AĞLARI ĐLE TESPĐTĐ

Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi Teknoloji Fak. Enerji Sistemleri Mühendisliği Böl. Muğla b

DOÇ. DR. MURAT YAZICI Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Otomotiv Müh. Bölümü, Taşıt Dinamiği ve Kontrolü Anabilim Dalı Öğretim Üyesi

Alüminyum Köpük Üretiminde Ön Sinterleme ve Köpürtme Sıcaklığının Etkisi

Deneyin Amacı Çekme deneyinin incelenmesi ve metalik bir malzemeye ait çekme deneyinin yapılması.

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

ÖZGEÇM. Mustafa Güle,en, Termoplastik kompozit malzeme üretimi, mekanik özelliklerin tespiti, Dumlup0nar Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü (2005).

Kocaeli Üniversitesi. Havacılık Malzemeleri Araştırma ve Geliştirme Laboratuvarı (HAMAG) 2016 yılı Faaliyet Raporu

Günümüzde otomobil, havacılık, savunma ve uzay

TABAKALI KOMPOZİT PLAKLARIN AĞIRLIK DÜŞÜRME TESTİ SONRASI BASI MUKAVEMETLERİNİN BELİRLENMESİ. Mehmet Aktaş, Yusuf Arman, Ramazan Karakuzu

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Mukavemet 1. Fatih ALİBEYOĞLU. -Çalışma Soruları-

Fiber Kesiti, Fiber Boyu Ve Malzeme Değişiminin Fiber Matris Arayüzeyindeki Lineer Elastik Gerilme Dağılımına Etkisi

KAVELALI MOBİLYA KÖŞE BİRLEŞTİRMELERİNİN SONLU ELEMANLAR ANALİZİ. Ergün Güntekin FINITE ELEMENT ANALYSIS OF DOWELED FURNITURE CORNER JOINTS

Effect of Glass Fiber Addition on the Compressive and Tensile Strength of Concrete

δ / = P L A E = [+35 kn](0.75 m)(10 ) = mm Sonuç pozitif olduğundan çubuk uzayacak ve A noktası yukarı doğru yer değiştirecektir.

COMPOSITES sokak no: 44 Kısıkköy Sanayi Sitesi Arkası Menderes/ Izmir Telefon: info@prokomcomposites.com info@prokomcarbon.

AŞINDIRICI PARTİKÜL KARIŞIMLARININ CAM KEÇE TAKVİYELİ POLİFENİLEN SULFİD MATRİSLİ KOMPOZİTLERİN KATI PARTİKÜL EROZYON DAVRANIŞLARINA ETKİLERİ

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 4 Sayı: 2 sh Mayıs (WEAR RESISTANCE OF POLIESTER- Al 2 O 3 COMPOSITES)

ÖZGEÇMİŞ. Derece Bölüm/Program Üniversite Yıl Lisans Müh. Fak. Makine Müh. Orta Doğu Teknik Üniversitesi 1991 Y. Lisans F.B.E. Makine Müh. A.B.D.

Kalınlık Değişiminin Kombine Geometrili Kabuk Yapıların Ezilme Davranışlarına Etkisinin İncelenmesi

Cam Elyaf ile Güçlendirilmiş Pa66 nın Eğme ve Darbe Mukavemeti açısından Enjekiyon Parametrelerinin Etkisi

Fiber Takviyeli Polimer (FRP) Uygulanan Betonarme Kirişlerde Moment-Eğrilik İlişkisi

YARI RİJİT BİRLEŞİMLİ ÇELİK ÇERÇEVELERİN ANALİZİ

BETONARME KİRİŞLERİN KOMPOZİT MALZEMELER İLE GÜÇLENDİRİLMESİ. Zeki ÖZCAN 1 ozcan@sakarya.edu.tr

Müslüm KAPLAN Arş Gör. Tekstil Mühendisliği Bölümü Bartın Üniversitesi Tel.: ; E-posta:

DÜZLEM ÇUBUK ELEMAN RİJİTLİK MATRİSİNİN DENEYSEL OLARAK BELİRLENMESİ

Usage of Composite Materials As Leaf Spring Component

matris: a (Mo) (sünek) woven fibers cross section view fiber: g (Ni 3 Al) (kırılgan)

KİRİŞ YAPILARINDAKİ HAFİFLETME DELİĞİ ETRAFINDAKİ GÜÇLENDİRMENİN, BİRLEŞİK YÜKLER ALTINDAKİ KRİTİK BURKULMA GERİLMESİ ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Pultruzyon Metodu ile Üretilen Cam Fiber Takviyeli Plastik Profillerin Sera Modellemesinde Kullanılması

T.C. BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MIM331 MÜHENDİSLİKTE DENEYSEL METODLAR DERSİ

CAM ELYAF TAKVĐYELĐ POLYESTER MATRĐSLĐ KOMPOZĐT MALZEMELERDE (CTP) ELYAF TABAKA SAYISINA BAĞLI MEKANĐK ÖZELLĐKLERĐN VE DARBE DAYANIMININ ĐNCELENMESĐ

BAL PETEĞİ SANDVİÇ KOMPOZİT YAPILARIN DİNAMİK ANALİZİ

TABAKALI KOMPOZİT PLAKALARIN YARI STATİK PENETRASYON YÜKLERİ ALTINDAKİ DAVRANIŞLARININ ARAŞTIRILMASI

2. Amaç: Çekme testi yapılarak malzemenin elastiklik modülünün bulunması

BAL PETEĞİ DOLGUYA SAHİP SANDVİÇ YAPILARIN BÜKME YÜKÜ ALTINDAKİ DAVRANIŞLARININ KARŞILAŞTIRILMASI

ALÜMİNYUM PLAKALAR İLE TAKVİYELENDİRİLMİŞ ALÜMİNYUM BAL PETEĞİ SANDVİÇ YAPILARIN DÜŞÜK HIZLI DARBE DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ

Şekil 1. DEÜ Test Asansörü kuyusu.

MALZEMELERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

Transkript:

OTEKON 2016 8. Otomotiv Teknolojileri Kongresi 23 24 Mayıs 2016, BURSA TERMOPLASTİK KOMPOZİT MALZEME VE SENTAKTİK KÖPÜK ESASLI SANDVİÇ YAPILARDAN ÇOK HAFİF TAMPON KİRİŞİ VE DARBE SÖNÜMLEYİCİ GELİŞTİRİLMESİ Hakkı ÖZER 1 Yücel Can 2 Harun GÜÇLÜ 1 İdris KAREN 3 Murat YAZICI 1* 1Department of Automotive Engineering, Faculty of Engineering, University of Uludağ, Bursa, Turkey 2 Oyak-Renault Co. Inc. Bursa, Turkey 3Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, University of Orhangazi, Bursa, Turkey ÖZET Gelişen teknoloji ile birlikte otomotiv endüstrisinde metal malzemelere alternatif malzemelerin kullanımı artmaktadır. Alternatif malzemelerden birisi olan termoplastik kompozit malzemeler düşük ağırlık, yüksek özgül mukavemet ve geri dönüşebilirlik özellikleri ile araç çarpışma elemanlarında kullanılmaktadır. Bunun yanı sıra yüksek hızlardaki çarpışmalar esnasında üstün performans sergileyen sentaktik köpük malzemeler otomotiv endüstrisinde dolgu malzemeler olarak kullanılabilirliğe sahiptir. Bu çalışmada darbe emiciler içerisinde dolgu malzemesi olarak kullanılmak üzere poliüretan (PÜ) matris malzemesi içerisine Silikon kauçuk ve cam baloncuk ilavesiyle sentaktik köpük malzemeleri üretmiştir. Araç çarpışma elemanları farklı malzemeler ile dizayn edilip sonlu elemanlar yöntemi ile analiz edilmiştir. Araç tampon kirişi Sürekli Cam Elyaf Takviyeli Termoplastik Kompozit (TPK) malzeme, darbe emiciler TPK ve Alüminyum (Al), darbe emicilerin iç hacimleri ise sentaktik köpük malzeme ile modellenmiştir. Sentaktik köpük kullanımıyla darbe emicilerin et kalınlığı azaltılarak çarpışma elemanlarının hafifletilmesi amaçlanmaktadır. Analizler sonucunda sentaktik köpük kullanımıyla çarpışma elemanlarının araç gövdesine yaptığı deplasmanda %20 azalma görülürken, TPK malzeme ile modellenen darbe emicilerin sönümlediği enerjinin yaklaşık 10 kat, Alüminyum ile modellenen darbe emicilerin sönümlediği enerjinin yaklaşık 8 kat arttığı görülmüştür. Ayrıca TPK malzeme kullanımı ve Alüminyum malzemenin kalınlıklarının azaltılmasıyla darbe emicilerin ağırlığında azalma meydana gelmiştir. Anahtar kelimeler: Sentaktik köpük, termoplastik kompozit, darbe emici, çarpışma analizi DEVELOPMENT OF LIGHTWEIGHT BUMPER BEAM AND CRASHBOX WITH THERMOPLASTIC COMPOSITE AND SYNTACTIC FOAM BASED SANDWICH MATERIALS ABSTRACT Alternative lightweight material usage instead of conventional steel is increasing associated with developing technology in recent years. Thermoplastic Composites, (as a member of alternative lightweight materials, are used in crashworthiness part of vehicles owing to the advance of light weight, high specific strength and being recyclable. Besides TPC, Synthetic Foam materials show high performance in case of a high-speed crash, has utility in the automotive industry as filler material. Silicon rubber and glass bubbles are added into the polyurethane matrix to produce syntactic foam material. Vehicle crashworthiness parts designed by using different materials and analysed by Abaqus CAE software. The bumper beam is Glass Fibre Reinforced Thermoplastic Composite (TPC) in all simulations. Crashbox bodies are TPC and Aluminum. The inner volume of the crashboxes are modelled with syntactic foam. Total weight of crash parts could be decreased by thining wall thickness with use of syntactic foam. Analyses results refer that while crash parts penetration to the vehicle body has reduced 20% by using syntactic foam, Energy absorption capacity of crashboxes has risen 10 times for TPC material model and has increased 8 times for Aluminum model. Furthermore, the total weight of crash boxes has decreased by using TPC material and reducing the wall thickness of Aluminum. Keywords: Syntactic foam, Thermoplastic Composite Materials, Crashbox, Finite Element Crash Analysis 1. GİRİŞ Son yıllarda araştırmacılar, otomotiv sektöründen beklenen, düşük CO 2 salınım ve yakıt tüketimi özelliğine sahip, ve bununla birlikte yüksek performans sergileyen araçların üretilebilmesi için araç hafifletme çalışmaları kapsamındaki araştırmalarına hız vermişlerdir. Yapılan araştırmalarda, araçlar üzerinde bulunan metal bazlı parçaların toplam ağırlığının oldukça fazla olduğunu görülmüş ve alternatif malzeme olması amacıyla kompozit malzemeler geliştirilmiştir [1-3]. Kompozit malzemeler yüksek özgül mukavemet, düşük yoğunluk ve yüksek

çarpışma özellikleri ile sürücü ve yolcuların güvenliğini sağlayan araç çarpışma elemanlarında kullanılmaktadır [4,5]. Kompozit malzemeler kullanılan takviye elemanı ve matris malzemesine göre farklı özellikler sergilemektedir [6-7]. Son yıllarda geri dönüşebilirlik ve belirli sıcaklıklarda tekrar şekil alabilme gibi özelliklerinden dolayı termoplastik kompozit malzemeler otomotiv sektörünün ilgi gösterdiği malzemeler arasına girmiştir [8]. Do- Hyoung Kim ve arkadaşları geliştirdikleri karbon ve cam elyaf ile takviyelendirilmiş, polipropilen matrisli hibrit TPK malzemelerden araç tampon kirişi üretmişlerdir. Gerçekleştirilen optimizasyon, testler ve analizler sonucunda üretilen hibrit TPK tampon kirişi metal tampon kirişine göre %33 hafifletilmiş olarak elde edilmiştir. Ayrıca enerji sönümleme özelliklerinde %14 artış ve araç gövdesine gerçekleşen deplasmanlarda %8 azalma meydana geldiği görülmüştür [9]. Araçların önden çarpışması durumunda çarpışma elemanlarının araç gövdesine doğru yapacağı deplasman sürücü ve yolcuların güvenliği açısından önem teşkil etmektedir. Bu nedenle çarpışma anında tampon kirişinden gelen yükler darbe emiciler tarafından belirli seviyelerde sönümlenir. Bu nedenle darbe emiciler yüksek sönümleme özelliklerine sahip malzemelerden üretilmelidir. Yapılan çalışmalarda darbe emicilerin malzemelerinde ve geometrilerinde değişikliğe gidilerek absorbsiyon değerlerinde iyileştirmeler yapılmıştır [10]. Ayrıca darbe emicilerin içerisindeki boş hacimden yararlanılarak köpük malzemeler geliştirilmiş ve çarpışma elemanlarının mukavemet değerleri iyileştirilmiştir [11,12]. Otomotiv endüstrisinde araç içerisinde bulunan boş hacimlerden yararlanılarak çarpışma esnasında yüksek absorbsiyon özellikleri elde edilebilmektedir. Köpük malzemeleri endüstrinin bu ihtiyaçlarını karşılamaktadır. Sentaktik köpük malzemeleri de oldukça düşük yoğunluk, ses ve titreşim sönümleme özellikleri ve yüksek hızlarda çarpışma mukavemeti ile araştırmacıların ilgisini çekmektedir [13-14]. Sentaktik köpüklerin mühendislik uygulamalarında günden güne kullanımı artmaktadır. Havacılık, uzay, deniz, otomotiv endüstrisinde darbelere ve ani yüklere maruz kalabilecek parçaların üretilmesi ve geliştirilmesinde sentaktik köpükler kullanılmaktadır. Kyle Myers ve arkadaşları alüminyum matrisli sentaktik köpük malzemelerin yüksek hızlarda ve statik basma gerilmesi değerlerini incelemişlerdir. Elde ettikleri bulgular sonucunda sentaktik köpük malzemelerin yüksek hızlarda çok daha fazla enerji absorbe ettikleri görülmüştür [15]. Lehmhus, Peroni ve arkadaşları demir matris içerisine karıştırılmış cam mikro baloncuklardan üretilen sentaktik köpüklerin mekanik davranışlarını incelemişleredir. Farklı tipteki köpüklerin yüzdesel ağırlıkları değiştirilerek mekanik özelliklerindeki değişimler gözlemlenmiştir. Deneysel karekterizasyonlar üç farklı gerinim oranı seviyeleri kullanılarak basma testleri ile belirlenmiştir. Sonuç olarak köpüklerin gerinim oranı davranışının genel olarak matris malzemesi tarafından belirlendiği görülmüştür [16,17]. Bu çalışmada kompozit malzeme modelleri ile araç ön çarpışma elemanları modellenerek sonlu elemanlar analizi gerçekleştirilmiştir. Çarpışma elemanlarından tampon kirişi trend kompozit malzemeler arasında yer alan TPK malzemeler ile modellenmiştir. Darbe emiciler ise TPK ve Al malzemeleri ile modellenmiştir. Ayrıca darbe emiciler içerisindeki boş hacim yüksek hızlarda üstün absorbsiyon özelliklerine sahip slikon kauçuk ile karıştırılmış poliüretan matrisli, %30 cam baloncuk takviyeli sentaktik köpük malzeme ile modellenmiştir. Alüminyum darbe emicilerin sentaktik köpük ile doldurulmasıyla ağırlık azaltma amacıyla Alüminyum malzeme kalınlığı 2 mm den 1 mm ve 0.5 mm olarak azaltılarak analizler yinelenmiştir. Analizler sonucunda sentaktik köpük ile modellenen 0.5 mm Al darbe emicilerin köpük ilavesiz Alüminyum darbe emicilere göre yaklaşık 5 kat fazla enerji absorbe ettiği görülürken, TPK malzeme ile modellenen darbe emicilerin köpük ile ilavesiyle yaklaşık 10 kat fazla enerji absorbe ettiği görülmüştür. Ayrıca köpük ile ilavelendirilen darbe emicilerin araç gövdesine doğru yaptıkları deplasmanlarda %20 oranında azalma meyda geldiştir. Ayrıca sentaktik köpük ile modellenen darbe emicilerde araç gövdesine doğru yaptığı deplasmanda %20 oranında azalma meydana gelmiştir. 2. MATERYAL YÖNTEM 2.1. Sentaktik Köpük Üretimi Sentaktik köpük malzemeler rijit poliüretan (PU) malzemesi içerisine yerleştirilen % 10 silikon kauçuk ve %30 cam baloncuk ile takviyelendirilerek üretilmişlerdir. Kullanılan cam baloncuklar 3M firması tarafından üretilmiş olup 0.2 g/cc yoğunluğa ve ortalama 100 µm boyutlarındadır [18]. Karışım sonunda bal mumu kıvamındaki malzeme silindirik kalıp içerisine doldurularak 25mm çapında ve 17 mm yüksekliğinde statik basma deney numuneleri ve 8.5 mm çapında ve 4 mm yüksekliğinde yüksek deformasyon hızı deney numuneleri elde edilmiştir. Şekil 1. Cam mikro baloncuklar [18].

Yapılan deneysel çalışma 252 g/m 3 yoğunluğa sahip sentaktik köpük malzemelerin yüksek hızlarda statik yüklere oranla yaklaşık 8 kat yüksek sönümleme sağladığını göstermiştir [19]. Statik basma deney numunesinin test öncesi ve sonrası görüntüleri Şekil 2 de gösterilmiştir. Elde edilen bu özelliklerden dolayı cam baloncuk takviyeli sentaktik köpük malzemesi bu çalışmada araç çarpışma elemanlarından darbe emiciler içerisine modellenip analizler gerçekleştirilmiştir. Altı farklı durum için modellenen darbe emiciler Şekil 4 de gösterilmiştir. Tablo 1. TPK malzemenin elastik özellikleri Yoğunluk ρ 1.5 (g/cm 3 ) E 11 Doğrultulu Elastisite Modülü 13.79 (GPa) E 22 Doğrultulu Elastisite Modülü 12.97 (GPa) G 12 Doğrultulu Kayma Modülü 1.72 (GPa) G 12 Doğrultulu Kayma Modülü 1.79 (GPa) Poisson Oranı v 0.1 Tablo 2. Alüminyum malzemenin mekanik özellikleri Şekil 2. Sentaktik köpük statik basma deney numunesi (deney öncesi ve deney sonrası) [19]. Elastisite Modülü E 70 (GPa) Poisson Oranı v 0.33 Kayma Gerilmesi Sy 80 (MPa) Yoğunluk ρ 2.78 (g/cm 3 ) 2.2. Araç Ön Çarpışma Elemanları Araç ön çarpışma elemanları çarpışma esnasında üzerlerine gelen kinetik enerjiyi elastik veya plastik şekil değiştirmeler ile enerjinin başka bir formuna dönüştüren elemanlardır (Şekil 3). Tampon kirişi düşük seviyelerde enerjiyi absorbe ederiken üzerlerine gelen yükleri yüksek oranlarda darbe emicilere aktarmaktadır. Bu nedenle darbe emicilerin yüksek absorbsiyon özelliklerine sahip malzemelerden ve geometrilerden üretilmesi beklenmektedir. Çalışma da kullanılan tampon kirişi ve darbe sönümleyiciler Renault firmasına ait modellerdir. Şekil 4. Altı farklı durum için darbe emici modelleri 2.3. Sonlu Elamanlar Analizi Şekil 3. Ağ yapıları oluşturulan araç ön çarpışma elemanları Analizlerde kullanılacak tampon kirişi malzemesi polipropilen matrisli cam elyaf takviyeli TPK malzeme ile modellenmiş olup malzemenin mekanik özellikleri Tablo 1 de gösterilmiştir. Darbe emiciler ise elastik özellikleri Tablo 2 de verilen Al malzeme ve TPK malzeme ile modellenmiştir. Darbe emicilerin iç hacimleri sentaktik köpük malzeme ile modellenerek ağırlıklarının azaltılması amacıyla cidar kalınlıklarında azaltılma yapılmıştır. Mevcut tampon kirişi ve darbe emici model geometrilerinin HyperMesh programı ile ağ yapıları oluşturulmuştur. 31422 shell dörtgen elemandan oluşan model Abaqus programına aktarışmış ve model sınır şartları ve analiz koşulları belirlenerek sonlu elemanlar analizleri gerçekleştirilmiştir. Analizde farklı malzemelere, farklı kalınlıklara sahip darbe emici modelleri Şekil 5 te gösterilen %40 ofset değerleri ile rijit duvara çarptırılmıştır. 0.02 s süresince rijit duvara çarptırılan çarpışma elemanlarının araç gövdesinde neden olduğu deplasman ve enerji sönümleme davranışı incelenmiştir. Şekil 5. %40 ofsetli çarpışma modeli

Deplasman (mm) Şekil 6. Farklı durumlarda tasarlanan darbe emicilerin 0,0005, 0,001, 0,015 ve 0,02. saniyelerde şekil değişimleri 200 175 150 2mm TPK 2mm TPK+Köpük 2mm Al 2mm Al+Köpük 1mm Al+Köpük 0,5mm Al+ Köpük 125 100 0,01 0,012 0,014 0,016 0,018 0,02 Zaman (s) Şekil 7. Çarpışma esnasında darbe emicilerin deplasman zaman eğrileri 3. ÇARPIŞMA ANALİZLERİ Araç ön çarpışma elemanları 6 farklı durum için modellenip çarpışma analizlerine hazır hale getirilmiştir. 40 km/s ilk hızla 0.02 s süresince rijit bir duvara çarptırılan çarpışma elemanlarından darbe emicilerin 0.005, 0.01, 0.015 ve 0.02s anlarında meydana gelen şekil değişimleri şekil 6 da gösterilmiştir. Çarpışmanın başlamasıyla üzerine gelen yükleri 0.007s boyunca düşük oranlarda sönümleyen tampon kirişi daha sonra yükleri tamamıyla darbe emicilere aktarmıştır. Çarpışmanın 0.007s den itibaren darbe emicilerin şekil değiştirmeye başladıkları görülmektedir. Şekil 7 de gösterilen deplasman zaman grafiğinde sentaktik köpük ile takviyelendirilen darbe emicilerin iç hacimleri boş olan darbe emicilere oranla araç gövdesine doğru daha düşük

Tepki Kuvveti (N) 100000 80000 60000 40000 20000 2mm TPK 2mm TPK+Köpük 2mm Al 2mm Al+Köpük 1mm Al+Köpük 0,5mm Al+Köpük 0 0 0,005 0,01 0,015 0,02 Zaman (s) Şekil 8. Çarpışma esnasında rijit duvarda meydana gelen tepki kuvveti zaman eğrileri deplasmana uğradıkları görülmektedir. Ayrıca Alüminyum darbe sönümleyicilerin kalınlığının azaltılmasıyla araç gövdesine yönünde deplasman değerlerinde bir miktar artma gözlemlenmiştir. Çarpışma esnasında araçta oluşan tepki kuvvetinin yolcu ve sürücü güvenliği açısından düşük seviyelerde olması istenir. Aynı zamanda tepki kuvvetinin zamana bağlı olarak gösterdiği değişim absorbe edilen enerji miktarını belirttiğinden tepki kuvvetinin yüksek olması beklenir. Bu nedenle meydana gelen tepki kuvvetinin ortalama bir eğri değerinde olması beklenir. Şekil 8 de gösterilen tepki kuvveti zaman eğrisinde farklı durumlar için tasarlanan darbe emicilerde meydana gelen tepki kuvvetinin zamana bağlı değişimi gösterilmiştir. Al ve TPK malzemeler ile modellenen darbe emicilerin burkulmaların başladığı andan itibaren oldukça düşük tepki kuvvetleri gösterdiği bu nedenlerle düşük absorbsiyon özelliklerine sahip oldukları görülmektedir. Darbe emicilerin gösterdikleri tepki kuvveti değerlerini arttırmak ve daha iyi absorbsiyon özellikleri elde etmek amacıyla tasarlanan köpük malzemesi ile modellenen darbe emicilerin çarpışma esnasında çok daha yüksek tepki kuvveti ve absorbsiyon özellikleri gösterdikleri görülmektedir. TPK ve köpük ile modellenen darbe emicilerin burkulmaların başladığı andan itibaren ilk tepki kuvvetinin 40000 N luk seviyelerde ve köpük malzemenin gösterdiği tepkinin daha rijit olmasıyla ortalama 80000 N luk tepki kuvveti gösterdiği görülmektedir. Ayrıca Al ve köpük ile modellenen darbe emicilerin de köpük ilavesiz darbe emicilere oranla oldukça fazla enerji absorbe ettikleri görülmektedir. Al malzemenin kalınlıklarının azaltılması sonucunda enerji absorbsiyon değerlerinde azalmalar meydana geldiği görülmektedir. 4. SONUÇ Bu çalışmada araç çarpışma elemanlarından darbe emicilerin farklı malzeme ve kalınlıklar ile modellenmesiyle analizler gerçekleştirilmiştir. 0.02 saniye analiz süresinde çarpışma elemanlarının araç gövdesi boyunca yaptığı deplasman, darbe emicilerin burkulmalara başladıkları andan itibaren gösterdikleri ilk tepki kuvvetleri ve absorbe ettikleri enerji miktarları incelenmiştir. Rijit poliüretan (PU) malzemesi içerisine yerleştirilen % 10 silikon kauçuk ve %30 cam baloncuk ile takviyelendirilerek üretilen sentaktik köpük malzemenin darbe emicilerin iç hacimlerine modellenerek gerçekleştirilen analizlerde oldukça yüksek absorbsiyon değerleri ve araç gövdesi doğrultusunda düşük deplasman değeri görülmüştür. TPK malzeme ile modellenen darbe emicilerin sentaktik köpük ile ilavesi sonucunda yaklaşık 10 kat fazla enerji absorbe ettiği ve araç gövdesine doğru %20 oranında düşük deplasman yaptığı görülmüştür. 2 mm kalınlığında Alüminyum ile modellenen darbe emicilere sentaktik köpük ilave edilmesiyle yaklaşık 8 kat fazla enerji absorbe ettiği görülmüştür. Köpük ilavesi Alüminyum darbe emicilerinin Alüminyum malzeme kalınlıklarının azaltılmasıyla çarpışmanın 0.015 s den itibaren tepki kuvvetlerinde azalmalar görülmüştür. Ayrıca 0.5mm köpük ilaveli al darbe emicilerin 2 mm köpük ilaveli darbe emicilere oranla yaklaşık %5 fazla deplasman yaptığı görülmüştür.

5. KAYNAKLAR 1. Kusekar, S., Sambhaji, Chunge A., 2014, Review of design & analysıs of bumper beam in low speed frontal crashes International journal of Industrial Electronic Engineering, Vol. 2, pp. 56-63. 2. Bhavesh, A., Bohra, B., Pawar, 2014, Comparative Analysis of Frontal Car Bumper During Impact International Journal of Application or Innovation in Engineering & Management, Vol, 3, pp. 89-93. 3. Hosseinzadeh, R., Shokrieh, M. M., Lessard, L. B., 2005, Parametric study of automotive composite bumper beams subjected to low-velocity impacts Composite Structures, vol. 8, pp. 419-427. 4. Erica, R. H. F., Frank, R. F., Richard, R., Randolph, E. K., 2008, Strategic materials selection in the automobile body: Economic opportunities for polymer composite design, Composites Science and Technology, Vol. 68, pp. 1989-2002. 5. Davoodi, M. M., Sapuan, S. M., Ahmad, D., Ali, A., Khalina, A., Jonoobi, M., 2010, Mechanical properties of hybrid kenaf/glass reinforced epoxy composite for passenger car bumper beam, Materials and Design, Vol. 31, pp. 4927 4932. 6. Beyene, A. T., Koricho, E. G., Belingardi, G., Martorana, B., 2014. Design and manufacturing issues in the development of lightweight solution for a vehicle frontal bumper Procedia Engineering, Vol. 88, pp. 77-84. 7. Belingardi, G., Beyene, A. T., Koricho, E. G., Martorana, B., 2015. Alternative lightweight materials and component manufacturing technologies for vehicle frontal bumper beam Composite Structures, Vol. 120, pp. 483-495. 8. Schneider, C., Velea, M.N., Kazemahvazi, S., Zenkert, 2015, Compression properties of novel thermoplastic carbon fibre and polyethylene terephthalate fibre composite lattice structures, Materials and Design, Vol. 65, pp. 1110-1120. 9. Kim, D. H., Kim, H. G., Kim, H. S., 2015, Design optimization and manufacture of hybrid glass/carbon fiber reinforced composite bumper beam for automobile vehicle Composite Structures, Vol. 131, pp. 742-752. 10. Costas, M., Morin, D., Langseth, M., Romera, L., Díaz, J., 2016, Axial crushing of aluminum extrusions filled with PET foam and GFRP. An experimental investigation Thin-Walled Structures, Vol. 99, pp. 45-57. 11. Lin, H., Luo, H., Huang, W., Zhang, Xiao., Yao, G., 2016, Diffusion bonding in fabrication of aluminum foam sandwich panels Journal of Materials Processing Technology, Vol. 230, pp. 35-41. 12. Toksoy, A. K., Güden M., 2010, Partial Al foam filling of commercial 1050H14 Al crash boxes: The effect of box column thickness and foam relative density on energy absorption Thin-Walled Structures, Vol. 48, pp. 482-494. 13. Geng, H., Liu, J., Guo, A., Ren, S., Xu, X., Liu, S., 2016, Fabrication of heatresistant syntactic foams through binding hollow glass microspheres with phosphate adhesive, Materials and Design, Vol. 95, pp. 32-38. 14. Omar, M.Y., Xiang, C., Gupta, N., Strbik, O.M. Cho, K., 2015, Syntactic foam core metal matrix sandwich composite: Compressive properties and strain rate effects, Materials Science & Engineering A, Vol. 643, pp. 156-168. 15. Myers, K., Katona, B., Cortes, P., Orbulov, I.N., 2015, Quasi-static and high strain rate response of aluminum matrix syntactic foams under compression, Composites: Part A, Vol. 79, pp. 82-91. 16. Peroni, L., Scapin, M., Avalle, M., Weise, J., Lehmhus, D., 2012, Dynamic mechanical behavior of syntactic iron foams with glass microspheres, Materials Science and Engineering A, Vol. 552, pp. 364-375. 17. Lehmhus, D., Weise, J., Baumeister, J., Peroni, L., Scapin, M., Fichera, C., Avalle, M., Busse, M., 2014, Quasi-static and dynamic mechanical performance of glass microsphere- and cenosphere-based 316L syntactic foams, Procedia Materials Science, Vol. 4, pp. 383-387. 18. www.3m.com/oilandgas 19. Yazıcı M. A Novel High Strain Rate Sensitive Rigid Polyurethane Resin Based Syntactic Foam Acta Physica Polonica A, 2016, Accepted Paper.