BİR YOLCU UÇAĞI KOLTUĞUNUN DİNAMİK DÜŞÜRME ANALİZİ. Gökay Simitçioğlu ve Vedat Z. Doğan İstanbul Teknik Üniversitesi.



Benzer belgeler
BİR YOLCU UÇAĞI KOLTUĞUNUN DİNAMİK DÜŞÜRME ANALİZİ. Gökay Simitçioğlu ve Vedat Z. Doğan İstanbul Teknik Üniversitesi.

BİR ASANSÖR KABİNİ SÜSPANSİYONU İÇİN DÜŞME ANALİZİ

BİR TİCARİ ARAÇ İÇİN ECE R-14 REGÜLASYONUNA UYGUN KOLTUK BAĞLANTILARININ GELİŞTİRİLMESİ

ELASTİSİTE TEORİSİ I. Yrd. Doç Dr. Eray Arslan

BA KENT ÜNİVERSİTESİ. Malzemeler genel olarak 4 ana sınıfa ayrılabilirler: 1. Metaller, 2. Seramikler, 3. Polimerler 4. Kompozitler.

İstanbul Teknik Üniversitesi Uçak ve Uzay Bilimleri Fakültesi

HAVACILIKTA SERTİFİKASYON GEREKSİNİMLERİ VE 16G İLERİ DİNAMİK ÇARPIŞMA TESTİ

Güçlendirme Alternatiflerinin Doğrusal Olmayan Analitik Yöntemlerle İrdelenmesi

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

Cam Elyaf Takviyeli Kompozitlerin Düşük Hızlı Darbe Davranışlarının Nümerik Analizi

KADEMELENDİRİLMİŞ KÖPÜK MALZEMELERİN SANDVİÇ KİRİŞİN DARBE DAVRANIŞINA ETKİSİ

Derin Çekme İşlemi Üzerine Kalıp Geometrisinin Etkisinin Sonlu Elemanlar Analizi

RÜZGAR TÜRBİNİ KANAT BAĞLANTI NOKTALARINDA ŞEKİL HAFIZALI ALAŞIMLARIN KULLANILMASI

BASMA DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. 1. Basma Deneyinin Amacı

ÜNİVERSAL MUKAVEMET TEST SİSTEMLERİ. Mühendislik Araştırmları Elektronik Sistemler Engineering Research Electronic System

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 8 Sayı: 1 s Ocak 2006 SOĞUK ÇEKİLMİŞ LEVHA MALZEMELERDE GERİLME ANALİZİ

GÜÇLENDİRİLMİŞ BİR KOMPOZİT KİRİŞ TASARIMI

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

ORTA BÜYÜKLÜKTE BİR NAKLİYE UÇAĞININ EKİPMAN RAFI TASARIMI

COSMOSWORKS İLE DÜŞME ANALİZİ

Kırılma Hipotezleri. Makine Elemanları. Eşdeğer Gerilme ve Hasar (Kırılma ve Akma) Hipotezleri

İÇERİSİ BETON İLE DOLDURULMUŞ ÇELİK BORU YAPI ELEMANLARININ DAYANIMININ ARAŞTIRILMASI ÖZET

BURSA TECHNICAL UNIVERSITY (BTU) Department of Mechanical Engineering

SONLU ELEMANLAR (FINITE ELEMENTS) YÖNTEMİ

BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM VE ANALİZ (ANSYS)

Yığma yapı elemanları ve bu elemanlardan temel taşıyıcı olan yığma duvarlar ve malzeme karakteristiklerinin araştırılması

Hazırlık Sınıfı. 1.Sınıf / Güz Dönemi

Mukavemet 1. Fatih ALİBEYOĞLU. -Çalışma Soruları-

FONKSİYONEL KADEMELENDİRİLMİŞ DAİRESEL PLAKALARIN KATMAN YAPISININ DÜŞÜK HIZLI DARBE DAVRANIŞINA ETKİSİ

Prof.Dr.İrfan AY. Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU. Öğr. Murat BOZKURT. Balıkesir

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

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

PERDELERDEKİ BOŞLUKLARIN YATAY ÖTELENMEYE ETKİSİ. Ayşe Elif ÖZSOY 1, Kaya ÖZGEN 2 elifozsoy@hotmail.com

Kompozit Malzemeler. Tanım:

1.Sınıf / Güz Dönemi

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

PERDE DUVARLI MODEL BİR BİNANIN DİNAMİK DAVRANIŞINA YÖNELİK PARAMETRİK ÇALIŞMA

YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MAKİNE FAKÜLTESİ

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY - 3 ÜÇ NOKTALI EĞİLME DENEYİ

Kılavuz Rayları ve Emniyet Freni Mekanizmaları Üzerindeki Gerilmelere Dair Araştırma

I. YARIYIL (1. SINIF GÜZ DÖNEMİ) 2012 %25 DERS PLANI. Ders Saati İle İlgili Komisyon Görüşü Uygun Uygun Değil

MALZEME BİLGİSİ DERS 7 DR. FATİH AY. fatihay@fatihay.net

YER DÜZLEMİNE DİK YÖNDE ARACA ETKİYEN ŞOK YÜKÜNE KARŞI MÜRETTEBAT GÜVENLİĞİNİN SANAL DOĞRULUMA YÖNTEMLERİYLE İNCELENMESİ ÖZET ABSTRACT

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

1.Sınıf / Güz Dönemi

BURSA TEKNİK ÜNİVERSİTESİ DOĞA BİLİMLERİ, MİMARLIK VE MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 3 NOKTA EĞME DENEYİ FÖYÜ

1.Sınıf / Güz Dönemi

1 MAKİNE ELEMANLARINDA TEMEL KAVRAMLAR VE BİRİM SİSTEMLERİ

Makine Mühendisliği Bölümü Department of Mechanical Engineering MAK 303 MAKİNE TASARIMI I ME 303 MACHINE DESIGN I

1.Sınıf / Güz Dönemi

Şekil 1. DEÜ Test Asansörü kuyusu.

Çekme Elemanları. 4 Teller, halatlar, ipler ve kablolar. 3 Teller, halatlar, ipler ve kablolar

Bir Araç Gövde Kesitinin Fiziksel Test ve Simülasyon ile Karşılaştırmalı Devrilme Analizi

YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MAKİNE FAKÜLTESİ

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

2/13/2018 MALZEMELERİN GRUPLANDIRILMASI

METALİK MALZEMELERİN ÇEKME DENEYİ

Hibrit ve Çelik Kablolu Köprülerin Dinamik Davranışlarının Karşılaştırılması

İNŞAAT MALZEME BİLGİSİ

FARKLI MALZEME ÖZELLİKLERİNE SAHİP PLAKALARIN DARBE DAVRANIŞLARININ SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİ İLE İNCELENMESİ

1. STATİĞE GİRİŞ 1.1 TANIMLAR MEKANİK RİJİT CİSİMLER MEKANİĞİ ŞEKİL DEĞİŞTİREN CİSİMLER AKIŞKANLAR MEKANİĞİ DİNAMİK STATİK

PERDELĠ BETONARME YAPILAR ĠÇĠN DOĞRUSAL OLMAYAN ANALĠZ METOTLARI

Kompozit Malzemeler. Tanım:

DİNAMİK - 1. Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

Malzemenin Mekanik Özellikleri

MUKAVEMET-2 DERSİ BAUN MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ VİZE ÖNCESİ UYGULAMA SORULARI MART Burulma 2.Kırılma ve Akma Kriterleri

7.3 ELASTĐK ZEMĐNE OTURAN PLAKLARIN DAVRANIŞI (BTÜ DE YAPILAN DENEYLER) BTÜ de Yapılan Deneyler

Prof.Dr. Mehmet Zor DEU Muh.Fak. Makine Muh. Bölümü

YOLCU KOLTUKLARINDA TOPOLOJĐ TASARIM YAKLAŞIMLARI ĐLE OPTĐMĐZASYON

Doç.Dr. Cesim ATAŞ MEKANİK ŞEKİL DEĞİŞTİREN CİSİMLER MEKANİĞİ DİNAMİK

SARILMIŞ VE GELENEKSEL TİP YIĞMA YAPILARIN DEPREM DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ. Ali URAL 1

ÇEKME DENEYİ. Şekil. a) Çekme Deneyi makinesi, b) Deney esnasında deney numunesinin aldığı şekiler

SANDVİÇ PANEL MEKANİK DAYANIMI

Başlıca ANALİZ TİPLERİ. ve Özellikleri

TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR

MALZEMELERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

MAK4061 BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM

Uzay Çatı Sistemlerinin ANSYS Paket Programı Kullanılarak Statik Analizi

KAFES TİPİ YELKAPAN KULELERİNIN RÜZGAR YÜKÜ ALTINDA MUKAVEMET ANALİZLERİ

Malzemelerin Mekanik Özellikleri

YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MAKİNE FAKÜLTESİ

Düzlem Kafes Sistemlerin ANSYS Paket Programı ile Optimum Geometri Tasarımı

Şev Stabilitesi I. Prof.Dr.Mustafa KARAŞAHİN

T.C. TRAKYA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ AŞIRI PLASTİK DEFORMASYON METOTLARININ ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ MEKANİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ

Hareket Kanunları Uygulamaları

TAHRİBATLI MALZEME MUAYENESİ DENEYİ

UBET72 DM BETON KÖŞK YAPISI BETONARME STATİK HESAP RAPORU

Çizelin Yapısal ve İşlevsel Elemanlarında Sonlu Elemanlar Yöntemi ile Mukavemet Analizi

Geliş Tarihi/Received : , Kabul Tarihi/Accepted : tabaka dizilimi için ve en düşük hasar yükü ise N ile [60 0 ] 4

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

MECHANICS OF MATERIALS

MALZEME BİLİMİ Güz Yarıyılı Kocaeli Üniversitesi Ford Otosan Ġhsaniye Otomotiv MYO. Yrd. Doç. Dr. Egemen Avcu

SOLIDWORKS SIMULATION EĞİTİMİ

YAPI MALZEMELERİ DERS NOTLARI

KARBON ELYAF TAKVİYELİ POLİAMİT 6 KARMALARIN ISIL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

DELİKLİ KOMPOZİT YAPILARIN SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİYLE ANALİZİ

Hazırlık Sınıfı. 1.Sınıf / Güz Dönemi

GERİLME Cismin kesilmiş alanı üzerinde O

YAPIŞTIRICIYLA BİRLEŞTİRİLMİŞ T-BAĞLANTI TİPİNİN İKİ VE ÜÇ BOYUTLU GERİLME ANALİZİ

MMU 420 FINAL PROJESİ

Transkript:

BİR YOLCU UÇAĞI KOLTUĞUNUN DİNAMİK DÜŞÜRME ANALİZİ Gökay Simitçioğlu ve Vedat Z. Doğan İstanbul Teknik Üniversitesi İstanbul, Türkiye ABSTRACT The Federal Aviation Administration (FAA) has standards and regulations so as to protect aircraft passengers against some dangerous landing or crash. Further than these regulations, the FAA performs some tests and simulations in order to provide the basis for them. Aircraft seat drop test is examined in this point of view. In this study, the aircraft passenger seat strength and occupant safety are carried out on the basis of the conditions of the FAA conducted tests and verifications. In these tests, occupants and seat fall freely 1 and 2 meters. To extend the investigation, this paper aims the modern economical seat configurations with the higher passenger safety. Hence, a finite element explicit code, LS - DYNA, is used in order to simulate the scenarios. 50 th percentile Hybrid III Anthropomorphic Test Dummy (ATD) was chosen to represent a human body. This paper also investigates the seat cushion layer effects on occupants safety. As related to passenger safety, Head Injury Criterion (HIC) is significant signs. Furthermore, forces to act in lumbar and then acceleration to act in pelvis and torso of ATD are shown in this paper. Some representations about the material strength of seat are included as solutions. ÖZET Uçak yolcularını tehlikeli iniş durumlarından veya kazalardan korumak amacıyla ABD Federal Havacılık Kurulu'nun (FAA) yayınlamış olduğu bazı standartlar ve kurallar bulunmaktadır. Bu standartların dışında FAA sıklıkla bu kurallara temel oluşturması bakımından bazı testler ve simülasyonlar da gerçekleştirmektedir. Uçak yolcu koltukları için yapılan düşürme testleri de bu düşünceyle incelenmektedir. Bu çalışma kapsamında, uçak yolcu koltuğunun mukavemeti incelenmiş ve yolcu güvenliği FAA'nın gerçekleştirmiş olduğu testlere ve koşullara dayanılarak doğrulamaları yapılmıştır. Bu koşullar, koltuk ve yolcunun 1 ve 2 metreden serbest düşmeye bırakılarak gerçekleştirilmiş testlerdir. Bunların yanında, yolcu güvenliğinin daha üst seviyelere çıkabileceği modern ekonomik bir uçak koltuğu tasarlamaya yönelik çalışmalar yapılmıştır. Tüm bu senaryoların benzeşimini yapmak için, bir sonlu elemanlar programı olan LS-DYNA kullanılmıştır. Yolcu modeli olarak ise,

50 th percentile Hybrid III Anthropomorphic Test Dummy (ATD) seçilmiştir.yine bu çalışma kapsamında, koltuklarda bulunan sünger tabakasının yolcu güvenliğine olan etkisi de incelenmiştir. Yolcu güvenliği ile ilintili olarak belli başlı önemli göstergeler bulunmaktadır. Bel bölgesine gelen kuvvetler ve baş yaralanma kriteri (HIC) bu göstergelerden en önemlileridir. Bu çalışma içerisinde yolcunun leğen kemiğine ve göğsüne gelen ivmelerin yanı sıra HIC değeri ve bel bölgesine gelen kuvvetler sunulmuş, koltuğun dayanımı incelenmiştir. GİRİŞ Tam ölçekli bir yolcu koltuğu düşürme testi yapmak zorlu bir süreçtir. Tam donanımlı bir test laboratuarı gerektirmesinin yanında, pahalı ve uzun zaman alan bir süreç olmasıyla da tercih sebebi olmaktan çok uzaktır. Ancak, dinamik sonlu elemanlar teknikleri ve bilgisayar yardımıyla bu testler, çok daha ucuza ve çok daha kısa bir sürede gerçekleştirilebilir. Bazı mühendislik problemlerinin temelinde basit matematik modeller yatmaktadır ve bunlar analitik yaklaşımlarla tam olarak çözülebilirler. Bunun yanında, bir çok problem ise (çarpma, patlama vb.), başlangıç ve sınır koşullarındaki karmaşıklıklar sebebiyle çok daha zorludur ve sayısal çözümler gerektirirler. Gelişen bilgisayar teknolojisi ve nümerik kodlara dayanan programlar sayesinde, bunun gibi problemler için güvenilir sonuçlara ulaşmak çok daha kolaydır. LS-DYNA, MSC-DYTRAN, PAMCRASH, ABAQUS ve TNO-MADYMO bu paket programlara örnek olarak gösterilebilirler. Adams, Lankarani ve Nick,uçak yolcu koltuklarının dinamik testlerinin bilgisayar modelleri kullanılarak gerçekleştirilmesinin daha ucuz ve daha etkili olduğunu öne sürmüşlerdir. Bu amaçla, ilk olarak, LS-DYNA kullanarak bir yolcu koltuğu modellemişler ve bunun darbe simülasyonunu gerçekleştirmişlerdir. Daha sonra, MADYMO programı ile Hybrid II 50 th percentile ATD kullanarak yolcu güvenliğini araştırmışlardır. Son olarak ise yüksek başarım sağlamak adına, bu iki program birbirine bağlanmış ve analizler tekrar gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonunda, darbe testlerinin bilgisayar ile modellenmesinin kullanışlı ve hızlı bir metot olduğu sonucuna varılmıştır [1]. 1998 yılında başlayan başka bir çalışmada, Amerikan Ordu Araştırma Laboratuvarları - Kara Araçları Teknolojileri Müdürlüğü (ARLVTD) ve FAA arasında yapılan bir anlaşma kapsamında, çarpma analizi sonuçlarının doğrulanması amaçlanmıştır. Bu çalışmada, 3.05 metre uzunluğunda iki adet Boeing 737 yakıt tankı farklı koşullarda düşürme testlerine tabi tutulmuştur. Bu testler bilgisayar destekli çarpma simülasyonlarını kapasitelerini görmek için büyük bir fırsat olmuştur.yakıt tanklarının tam ölçekli ve üç boyutlu modellerinin geliştirilmesine ise MSC - DYTRAN kullanılarak devam edilmiştir [2,3]. Başka bir çalışma 2002 yılında Konyukhov tarafından yapılmıştır. Hafif bir helikopterin iniş takımının incelendiği bu çalışmada bir helikopter için güvenli iniş hızları araştırılmıştır.bu analizler gerçekleştirilirken minimum modelleme ve maksimum hız nasıl sağlanabilir sorusuna cevap aranmıştır [4]. Bunların yanında düşürme testi taşınabilir elektronik aletler içinde önemli bir uygulamadır. Bir dizüstü bilgisayar için düşürme testleri Ju ve Hsiao tarafından gerçekleştirilmiş, dizüstü bilgisayarın üst ve alt tarafları yere gelecek şekilde iki ayrı senaryo simüle edilmiştir [5]. Bilindiği gibi uçak koltukları yalnızca yolculara konfor sağlamak amacıyla değil, yolcuların güvenliği açısından da değerlendirilmesi gereken bir uçak bileşenidir. Bu çalışma, uçak yolcu koltuğunun belirtilen yüksekliklerden düşürüldüğünde koltuğun dayanımını incelemenin yanı sıra, yolcuya gelen ivme ve kuvvet değerlerini de sunmaktadır. Daha ekonomik ve daha

mukavim modern bir koltuk tasarlamak amacıyla ise aynı analizler koltuk yapısında kompozit bir malzeme kullanılarak tekrarlanmıştır. Düşürme Testi Fiziği FORMÜLASYON Düşürme testlerinin fiziği, basit olarak çarpma enerjisini kapsamaktadır. Bu enerji ise Newton'un 2.Yasası'ndan türetilebilir [6]. matematiksel düzenlemeler ile, (1) (2) m: Kütle S: Durma mesafesi a: İvme V 1 :İlk hız t: Durma zamanı V 2 : Son hız KE: Kinetik enerji F: Kuvvet MODEL Sınır Şartları ve İlk Koşullar Bu çalışma içerisinde koltuk dayanımını ve yolcu güvenliğini incelemek adına uçak yolcu koltuğu için 1 ve 2 metrelik düşürme testleri farklı koltuk malzemeleri ile tekrarlanmıştır. Tablo 1: Düşürme Testi Şartları Durum Koltuk Malzemesi Çarpma Hızı (m/s) İvme 1 metre düşürme testi AISI 4340 4.429 1g 2 metre düşürme testi AISI 4340 6.264 1g 1 metre düşürme testi AS4 Karbon Epoksi 4.429 1g 2 metre düşürme testi AS4 Karbon Epoksi 6.264 1g Testlerin gerçekleştirilebilmesi için yolcu koltuğunun düz bir zemine oturtulması gerekmektedir. Bu amaçla yolcu koltuğunun altına bir platform eklenmiştir. Bu platformun rijit olarak modellenen bir zemine çarpacağı da belirtilmelidir.yolcu koltuğu, ATD ve belirtilen bu rijit yapıyı içeren düşürme kulesi yapısı Şekil 1'de görülebilir [7].

Şekil 1: Uçak yolcu koltuğu, ATD ve platformu içeren bir düşürme kulesi Tüm durumlarda, zemin olarak düşünülen rijit yapı 6 serbestlik derecesinden de sabitlenmiştir. Bu sabitleme bir LS - DYNA kartı olan Single Point Constraint (SPC) yardımıyla yapılmıştır. Yolcu koltuğunun altına gelecek olan platform ise Tied-Surface to Surface kontağı ile koltuğun yerle temas eden ayaklarından tam bağlı şekilde modellenmiştir. Ayrıca yer çekimi ivmesi bütün durumlarda sisteme etkitilmiştir. Önkoşul olarak ise tüm sisteme ilk hız verilmektedir. Bu ilk hız LS - DYNA Initial Velocity kartı kullanılarak tüm modeller için yukarıda belirtilen büyüklüklerde sisteme uygulanır. Bu durumda sisteme bir ilk enerji verilmiş olur [7]. Malzeme İlk iki durum için koltuk yapısında havacılıkta sıkça kullanılan AISI 4340 çelik alaşımı [8]; son iki durumda ise bir kompozit malzeme olan AS4 Karbon Epoksi [9] koltuk yapısında kullanılmıştır. Bu iki malzemeye ait özellikler Tablo 2 ve 3'te belirtilmiştir. Tablo 2: AISI 4340 çelik alaşımının mekanik özellikleri Adı Eşdeğer Adı Yoğunluk Elastisite Modülü Poisson Oranı Tanjant Modülü Akma Dayanımı Kopma Uzaması AISI 4340 EN24 7,85 g/cc 205000 MPa 0,29 2508MPa 654 MPa 25,5% Tablo 3: AS4 Karbon Epoksi kompozit malzemesi için mekanik özellikler Özellik AS4 Karbon Epoksi Yoğunluk (g/cc) 1,60 Elastik modülü E a (MPa) 125000 Elastik modülü E b (MPa) 8066 Elastik modülü E c (MPa) 8066 Kayma modülü G ab (MPa) 4129

Sonlu Elemanlar Modeli Kayma modülü G bc (MPa) 2420 Kayma modülü G ca (MPa) 4129 Poisson Oranı Pr ba 0,0176 Poisson Oranı Pr ca 0,0176 Poisson Oranı Pr cb 0,4657 Kayma Dayanımı (MPa) 90 Eksenel Çekme Dayanımı (MPa) 1200 Enine Çekme Dayanımı (MPa) 50 Basma Dayanımı (MPa) 900 Yolcu koltuğu ağ örgü yapısı, ATD ve emniyet kemeri pozisyonu Şekil 2'de gösterilmektedir. Tüm model 94756 düğüm noktası ve 110884 elemandan oluşmaktadır. Şekil 2: Yolcu koltuğu ağ örgü yapısı, ATD ve emniyet kemeri pozisyonu SAYISAL SONUÇLAR VE TARTIŞMA Belirtilen 4 ayrı durum için kinematik gösterimler ile koltuğun dayanımına ait şekiller aşağıda gösterilmektedir. İvme, kuvvet ve HIC değerleri de Tablo 4'te sunulmuştur.

Durum #1: Çelik yapılı koltuk için 1 metre düşürme testi 0 ms 15 ms 30 ms 40 ms 50 ms 50 ms Şekil 3: Durum #1 için ATD'nin kinematik gösterimi Şekil 4: Durum #1 için von - Mises eşdeğer gerilme değerleri Durum #1 için Maksimum von - Mises eşdeğer gerilme değeri 650 MPa'dır. AISI 4340 çeliğinin dayanımı Tablo 2'de de görülebileceği gibi 654 MPa değerindedir. 1 metrelik düşürme testinde uçak koltuğu yapısı kalıcı deformasyona uğramasa bile sınır değere çok yaklaştığı belirtilebilir.

Durum #2: Çelik yapılı koltuk için 2 metre düşürme testi 0 ms 15 ms 30 ms 40 ms 50 ms 50 ms Şekil 5: Durum #2 için ATD'nin kinematik gösterimi Şekil 6: Durum #2 için von - Mises eşdeğer gerilme değerleri Durum #2 için Maksimum von - Mises eşdeğer gerilme değeri 750 MPa değerine ulaşmaktadır. Bu değerde uçak koltuğu malzemesi akmaya uğramıştır.

Durum #3: Kompozit yapılı koltuk için 1 metre düşürme testi 0 ms 15 ms 30 ms 40 ms 50 ms 50 ms Şekil 7: Durum #3 için ATD'nin kinematik gösterimi Şekil 8: Durum #3 için koltuğun Hashin kriterine göre değerlendirilmesi

Bu çalışmada kullanılan kompozit malzemenin dayanımı Hashin kriterine göre değerlendirilmiştir. Durum #3 için kompozit yapılı uçak koltuğunun tüm elemanlarının integrasyon noktaları incelenmiş ve Hashin kriterine göre güvenli olduğu tespit edilmiştir. Durum #4: Kompozit yapılı koltuk için 2 metre düşürme testi 0 ms 15 ms 30 ms 40 ms 50 ms 50 ms Şekil 9: Durum #4 için ATD'nin kinematik gösterimi Şekil 10: Durum #4 için koltuğun Hashin kriterine göre değerlendirilmesi

2 metrelik düşürme testini kapsayan Durum #4 için kompozit yapılı koltuğun Hashin kriterine göre güvenli olduğu söylenebilir. Tüm durumlar için yolcuya gelen ivme, kuvvet ve HIC değerleri Tablo 4'te gösterilmiştir. Tablo 4: Tüm durumlar için yolcu üzerine gelen ivme, kuvvet ve HIC değerleri 1 metre Düşürme Testi Süngersiz Çelik Koltuk Süngerli Çelik Koltuk Süngerli Kompozit Koltuk 2 metre Düşürme Testi Süngersiz Çelik Koltuk Süngerli Çelik Koltuk Süngerli Kompozit Koltuk Maksimum İvme Değerleri (G) Kuvvet (kn) Leğen Kemiği Göğüs Bel HIC 122 81 38 801 39 78 10,5 485 30 61 10 470 Maksimum İvme Değerleri (G) Kuvvet (kn) Leğen Kemiği Göğüs Bel 232 121 58 67 98 14,5 46 59 15,3 Tablo 4'te belirtilen değerlere göre, uçak koltuklarında kullanılan sünger yapısının sadece yolcu konforuna katkıda bulunmadığı aynı zamanda yolcu güvenliği için büyük bir öneme sahip olduğu düşen ivme, kuvvet ve HIC değerleri baz alınarak söylenebilir. Özellikle leğen kemiği için düşen ivme ve bel bölgesi için düşen kuvvet değerleri belirleyici olan değerlerdir. HIC değeri ise %40 oranında azalmıştır. HIC değerinin 1000'i geçmemesi gerektiği FAA standartlarında belirtilmektedir [10]. 1000'e ulaşmış HIC değeri, ortalama bir yetişkin için, %18 olasılık ile şiddetli, %15 ihtimal ile ciddi, %90 olasılık ile orta ölçüde baş yaralanması anlamına gelmektedir [11]. Bu sebeple HIC değeri ne kadar düşük olursa, yolcu güvenliği için o kadar iyi bir ortam oluştuğu söylenebilir. Kompozit yapılı koltuk kullanımı ile 1 ve 2 metrelik düşürme testleri için daha düşük ivme ve HIC değerleri elde edildiği Tablo 4'te görülebilir. Kompozit yapılı koltuk kullanıldığında, bel bölgesine gelen kuvvetler ile süngerli çelik yapılı koltuk kullanımı ile elde edilen kuvvet değerleri birbirine yakındır. Daha önce belirtildiği gibi çelik yapılı koltuk bu testler için dayanım konusunda yetersiz kalmaktadır. Ancak, bu çalışma kapsamında kompozit yapılı koltuğun her iki test için de güvenli olduğu belirlenmiştir. Tüm bu bilgiler ışığında, hem yolcu hem de malzeme güvenliği bakımından kompozit yapılı koltuğun daha avantajlı olduğu sonucuna varılabilinir. Daha hafif modern bir yolcu koltuğu tasarlamak bu çalışmanın amaçları arasında yer almaktadır. Yolcu ve malzeme güvenliği yönünden başarılı olarak niteleyebileceğimiz kompozit malzemenin bir diğer avantajı da çeliğe göre hafif oluşudur. Bu çalışmada kullanılan çelik yapılı koltuk 41,13 kg iken, kompozit yapılı koltuk 13 kg ağırlığa sahiptir. Bu

açıklamadan yola çıkarak yeni koltuğun eski tasarıma göre 2,16 kat daha hafif olduğu söylenebilir. SONUÇLAR Uçak koltuklarında bulunan sünger yapılar konforun dışında yolcu güvenliğine de katkıda bulunmaktadır. Kompozit malzemeler yüksek güvenlik, yüksek dayanım ve düşük ağırlıklarıyla uçak koltuklarında kullanılmak için iyi birer seçenektirler. Sonlu eleman analizleri ürün geliştirme sürecine yardımcı araçlardır. REFERANSLAR [1] Adams A., Lankarani H. M., Nick M., "Development of New Crashworthiness Evaluation Strategy for Aircraft Seats" American Society of Engineering Education, 2003. [2] Abramowitz, A., Smith, T. G, Vu, T., Vertical Drop Test of a Narrow-Body Transport Section with a Conformable Auxiliary Fuel Tank Onboard DOT/FAA/AR-00/56, 2000. [3] Abramowitz, A., Smith, T. G., Vu, T., Zvanya, J. R.,"Vertical Drop Test of a Narrow- BodyTransport Fuselage Section with Overhead Stowage Bins" DOT/FAA/AR-01/100, 2002. [4] Konyukhov A.V., Mikhaylov S.A., "Drop Analysis of the Skid Landing Gear of the Light Helicopter" 7 th International LS - DYNA Users Conference, 2002. [5] Ju R., Hsiao B., (2004), "Drop Simulation for Portable Electronic Products" 8 th International LS - DYNA Users Conference, 2004. [6] Labun, L.C. and Vandenburg J.M., "Small Airplane Crashworthiness Design Guide" Report Reference Number: AGATE-WP3.4-034043-036, Chapter 2, 2012. [7] Federal Aviation Administration, "Modeling of a Commuter Category Aircraft Seat", DOT/FAA/AR-04/34, 2004. [8] Nuclear Decommissioning Authority, "Evaluation of Lid Bolt Performance in Shear", s: 21, 2011. [9] Thatte, B.S., Chandekar, G.S., Kelkar, A.D. and Chalpalkar, P., "Studies on Behavior of Carbon and Fiber Glass Epoxy Composite Laminates under Low Velocity Impact Loading using LS-DYNA", 10 th International LS-DYNA Users Conference, s: 9-45, Detroit, 2006. [10] Federal Aviation Regulations, "Code of Federal Regulations Part 25: Transport Category Airplanes", s:55, 2013. [11] Mackay, M., "The Increasing Importance of the Biomechanics of Impact Trauma", Sadhana, 32(4) 397-408, 2007.