Fonksiyonel derecelendirilmiş ince cidarlı tüplerin çarpışma dayanımlarının incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, eksenel ve eğik darbe yüklemeleri altında fonksiyonel olarak derecelendirilmiş kalınlıklı ve eşdeğer kalınlıklı ince cidarlı alüminyum silindirik tüplerin çarpışma davranışları sistematik olarak incelenmiştir. Fonksiyonel olarak derecelendirilmiş kalınlıklı ince cidarlı yapılar daha verimli malzeme kullanımı ve malzeme yapısı üzerinde değişken dayanımların oluşmasını sağlar. Bu sayede, geleneksel olarak üretilen eşdeğer kalınlıklı ince cidarlı yapılarla kıyaslandığında çarpışma parametrelerinin daha etkili bir şekilde kontrol edebilirler. Fonksiyonel olarak derecelendirilmiş kalınlıklı tüplerin incelenmesi için sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak eksenel yönde ve farklı kalınlıkta eğim verilerek oluşturulmuş tüpler sabit rijit bir duvara çarptırılarak incelenmiştir. Dinamik çarpışma simülasyonları Abaqus/Explicit ticari sonlu elemanlar benzetimi paket programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ayrıca sonlu elemanlar modeli literatürde bulunan önceki deneysel ve sayısal sonuçlarla doğrulanmıştır. Fonksiyonel olarak derecelendirilmiş kalınlıklı tüplerin verimliliğini ve çarpışma performanslarını gösterebilmek için aynı ağırlıkta ve eşdeğer kalınlıktaki tüplerle karşılaştırılmıştır. Bu çalışma ile ayrıca çeşitli uzunluk/çap oranlarındaki fonksiyonel olarak derecelendirilmiş kalınlıklı ince cidarlı tüplerin çarpışma davranışları da incelenmiştir. Simülasyon sonuçlarına göre, fonksiyonel olarak derecelendirilmiş kalınlıklı tüplerin eşdeğer kalınlıklı tüplere göre darbelere karşı daha üstün performansa sahip olduğu gözlenmiştir.

In this thesis, the crash behavior of aluminum thin-walled cylindrical tubes with functionally graded thicknesses (FGT) are systematically investigated under axial and oblique impact loading. The FGT materials provide more efficient material usage and variable stiffness over the structure. By means, it allows to control the crashworthiness parameters of energy absorbers more efficiently by comparison with traditionally produced uniform thickness (UT) materials. To consider crash behavior of FGT tubes, different thickness gradient patterns are examined axial dimension of the tubes and impact fixed rigid wall by using finite element (FE) method. The commercial finite element code, Abaqus/Explicit is used to apply dynamic analysis. Additionally, the FE model is validated with previously introduced numerical and experimental results in literature in order to show crashworthiness performance of the FGT tubes and efficiency of the FGT tubes are compared with the UT tubes at the same weight. The study also has shown that crashworthiness behavior of various length/ diameter ratios on the FGT tubes are researched. According to simulation conclusions, it can be seen from this study that the FGT tubes have superior crashworthiness performance than the UT tubes.