Kafes yapı dolgulu hibrit tüplerin enerji sönümleme performanslarının sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak incelenmesi

Abstract

İnce cidarlı tüplerin enerji sönümleme performanslarının iyileştirmesine yönelik literatürde birçok farklı yaklaşım önerilmiştir. Bu bağlamda farklı tipte malzemeler, kesit geometrileri, desenler vb. önerilmiş ve bu yapıların enerji sönümleme performansları incelenmiştir [1,2]. İnce cidarlı tüplerin enerji sönümleme performanslarını arttırmanın en etkili yollarından birisi de tüplerin içerisine düşük ağırlıklı dolgu malzemelerinin yerleştirilmesidir [3–5]. Öte yandan, gelişen eklemeli imalat teknolojileri karmaşık şekilli parçaların oldukça kolay şekilde üretilebilmesini mümkün kılmakta ve bu özgün düşük yoğunluklu malzemelerinin üretilmesi konusunda araştırmacıların ilgisini çekmektedir. Bu noktada, literatürde birçok farklı tipte kafes yapılar önerilmekle birlikte tasarım kolaylığı ve umut vadeden enerji sönümleme performansları nedeniyle hacim merkezli kübik yapıların mekanik davranışları literatürde sıklıkla incelenmiştir. Benzer bir motivasyonla hazırlanan bu çalışmada, HMK kafes yapısı ince cidarlı kare kesitli tüpler için dolgu malzemesi olarak kabul edilmiş ve HMK kafes yapı dolgulu hibrit tüplerin eksenel ve farklı eğik yükler altındaki davranışları sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Bu kapsamda değişken kalınlıklı kafes yapılar ile bu yapılarla aynı ağırlığa sahip eşdeğer kalınlıklı kafes yapılar oluşturulmuş ve bu yapılar ince cidarlı tüplerin içerisine konularak hibrit tüpler elde edilmiştir. Analizler Abaqus sonlu elemanlar paket programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Hareketli ve sabit rijit duvarlar arasına konumlandırılan hibrit tüplerin modellenmesinde tüp yapılar için kabuk eleman, kafes yapılar için ise hem kiriş hem de katı elemanlar kullanılarak sonuçlar karşılaştırılmıştır. Analizlerde geometrik kusurların (imperfection) etkisi de dikkate alınmış, çeşitli pekleşme ve hasar modelleri malzemelerin davranışının benzetilmesinde uygulanmıştır. Oluşturulan sonlu elemanlar modelleri deneysel verilerle karşılaştırılarak ayrıca doğrulanmıştır. Sonuçlar fonksiyonel derecelendirilmiş kafes yapı dolgulu hibrit tüplerin ezilme davranışlarının ve enerji sönümleme performanslarının sonlu elemanlar yöntemi ile oldukça yüksek doğrulukta doğru tahmin edebildiğini ve fonksiyonel derecelendirilmiş kafes yapı dolgulu hibrit tüplerin eksenel ve eğik yüklemeler altında oldukça umut vadeden enerji sönümleme performanslarına sahip olduklarını göstermiştir.