Kare kesitli Tailor-welded tüplerin enerji sönümleme özelliklerinin optimizasyon yöntemiyle belirlenmesi

Abstract

İnce duvarlı yapılar, hafif ve yüksek enerji sönümleme kapasitelerinden dolayı otomobil ve taşımacılık endüstrisinde yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Son zamanlardaki enerji sönümleme uygulamalarında özellikle köpük dolgulu yapılara ilgi artmaktadır. Bundan dolayı bu çalışmada, içi boş ve köpük dolgulu kare kesitli konik tailor-welded tüplerin eksenel darbe yükü altındaki dinamik davranışı araştırılmıştır. Simülasyonlarda köpük dolgulu konik tüpler için sonlu elemanlar yöntemi ve ağsız düzgün parçacık hidrodinamiği yöntemi (SPH) birlikte kullanılmıştır. Bu tüpler tek bir malzemeden (AL6061 veya AISI1018) veya iki farklı malzemeden (AL6061&AISI1018) tailor-welded kaynağı ile uç uça birleştirilmesi ile imal edildiği kabul edilmiştir. Dolgu malzemesi olarak kullanılan köpüğün ise alüminyumdan üretildiği varsayılmıştır. Tüplerin sayısal analizleri eksenel dinamik yük altında; koniklik açısı, kaynak bölgesi, üst parça kalınlığı ve köpük yoğunluğuna göre ayrı ayrı gerçekleştirilmiştir. Simülasyonlar sonucunda; tüp kalınlığı ve köpük yoğunluğuna göre özgül enerji sönümleme (SEA), başlangıç maksimum kuvvet (BMK) ve kuvvet verimliliği (CFE) grafikleri elde edilmiştir. Bunun yanında en uygun tüp kalınlığı ve köpük yoğunluğu değerleri, ileri beslemeli yapay sinir ağları ve genetik algoritmalı optimizasyon yöntemi kullanılarak belirlenmiştir. Analizler sonucunda ağsız SPH yöntemi ve ileri beslemeli sinir ağları yöntemi tüplerin optimizasyon çalışmalarında başarılı bir şekilde kullanılmıştır. Ayrıca, iki farklı malzemeden oluşan düz ve konik tüplerde başlangıç maksimum kuvvetin önemli ölçüde düştüğü, enerji sönümleme miktarının ise arttığı görülmüştür.