Hücresel dolgulu alüminyum/pla hibrit çarpışma kutularının yarı statik yükleme koşulları altında ezilme davranışlarının incelenmesi

Abstract

Çarpışma kutuları, otomotiv endüstrisinde araç ve yolcu güvenliğini artırmak amacıyla kullanılan en önemli pasif güvenlik elemanlarından birisidir. Bu yapılar, çarpışma anında ortaya çıkan kinetik enerjiyi kontrollü bir şekilde emerek darbeyi sönümlemeyi ve böylece hem yolcuların zarar görmesini hem de aracın yapısal bütünlüğünün bozulmasını engellemeyi hedefler. Bu çalışmada, tez kapsamında geliştirilen PLA dolgulu Al 6063 gövdeye sahip hibrit yapılı çarpışma kutularının yarı statik yük altındaki performansı deneysel ve istatistiksel olarak incelenmiştir. Geliştirilen çarpışma kutusunun hibrit yapısı, silindirik alüminyum dış boru ile bu borunun iç hacmini tamamen dolduran, eklemeli imalat yöntemiyle üretilmiş tek parça silindirik polimer bir iç dolgudan oluşmaktadır. İç dolgu yapısı, eksen boyunca tanımlanmış ve optimize edilebilir segment yapıları içerecek şekilde tasarlanmıştır. Segment tasarımını optimize etmek amacıyla Taguchi deneysel tasarım tekniğinden yararlanılmıştır. Üretilen numuneler üzerinde gerçekleştirilen basma deneylerinin yararlanılarak sönümlenen enerji miktarı, maksimum ezilme kuvveti ve ortalama ezilme kuvveti olarak belirlenen mekanik performans kriterleri hesaplanmıştır. Tasarım parametreleri ile mekanik performans parametreleri arasındaki ilişki istatistiksel analiz yöntemleri ile değerlendirilmiştir. Ardından S/N oranı analizi ile mekanik performans parametrelerini optimize eden segment tasarımları belirlenmiştir. Deneysel sonuçlar, önerilen hibrit yapı ile birlikte segment tasarımının kontrollü bir deformasyon sağladığını ve toplam enerji sönümleme kapasitesini artırdığını ortaya çıkarmıştır. Dış metal gövde ile iç polimer dolgu arasında oluşan etkileşimli deformasyon mekanizmasının, katlanma oluşumunu ve ezilme davranışını belirlemede kritik rol oynadığı belirlenmiştir. Tez çalışması, optimize edilebilir hibrit yapıdaki enerji sönümleyici bileşenlerin, farklı darbe senaryolarına uyarlanabilir bir tasarım yaklaşımı sunduğunu ortaya koymakta olup, elde edilen sonuçlar otomotiv, savunma ve makine mühendisliği uygulamaları için önemli bir potansiyel taşımaktadır.