Basınçlandırılmış ince cidarlı tüplerin çarpma performanslarının belirlenmesi

Abstract

İnce cidarlı tüpler, hafif olmaları yanında sahip oldukları üstün enerji sönümleme kabiliyeti nedeniyle otomotiv endüstrisinde geniş kullanım alanına sahiptir. Son zamanlarda ince cidarlı tüplerin yapısal olarak sahip olduğu tüp boşluğunun basınçlı hava veya köpük malzemelerle doldurulması konusuna olan ilgi giderek artmaktadır. Bu nedenle bu çalışmada basınçlandırılmış ince cidarlı tüplerin statik ve dinamik basma davranışları deneysel ve sayısal olarak araştırılmıştır. Statik deneyler farklı iç basınçlardaki tüplerle gerçekleştirilmiştir. Dinamik deneyler farklı iç basınçlara sahip tüplerde farklı çarpma hızlarında yapılmıştır. Sayısal modellerde iç basınç etkisi için Arbitary Lagrangian Eulerian (ALE) yaklaşımı kullanılmıştır. Sayısal analizler eksenel yükleme altında; cidar kalınlığı, iç basınç ve darbe hızı etkileri incelenecek şekilde düz ve konik tüpler için ayrı ayrı gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, eğik çarpma durumu ile iç basınç arasındaki ilişkinin incelenmesi amacıyla sayısal analizler yapılmıştır. Analizler sonucunda çarpma kuvveti, sönümlenen toplam enerji ve iç basınç değerlerinin deformasyon mesafesi ile değişim grafikleri elde edilmiştir. Buna ilaveten basınçlandırılmış tüpler için yüksek çarpma hızlarında iç basınçtaki ani değişimler ve basınç dalgası oluşumu incelenmiştir. Bu çalışma sonucunda basınçlandırılmış tüpler için katı akışkan etkileşimli modeller başarılı bir şekilde kullanılmıştır. İç basınç etkisiyle tüp deformasyon şeklinin değiştiği, ortalama çarpma kuvveti değerinin ve sönümlenen toplam enerji miktarının önemli ölçüde arttığı görülmüştür.