Design of energy absorption bracelet

Year 2017, Volume: 21 Issue: 6, 1176 - 1181, 01.12.2017

Bilal Cingöz Yaşar Kahraman , Osman Hamdi Mete , Kenan Genel

https://doi.org/10.16984/saufenbilder.290776

Abstract

This study is about to
design a simple and low-cost deformation bracelet. The main aim of the study
is using the deformation bracelet instead of the crash-box for the
low-velocity crashes. The investigated problem is trying to absorb the energy
that occurs when a front crash of a B-segment car (~1000 kg) with 15 km/h
velocity by radial plastic strain of the bracelet. One of the design
parameters is that the force which is necessary for the plastic strain of the
bracelet should be lower than the strength of the frame. On the other hand,
the 4340 J energy of crash must be absorbed during the plastic strain of the
bracelet. That has been observed with the results of analysis and the experimental
studies, the width of the bracelet is effective too beside the conical degree
on the force that applied during tests. In addition to large deformations,
mechanical properties (yield, tensile stresses) of the bracelet material
become important for not to be damaged. At the end, it has been understood
that the deformation energy can be maximized by changing the geometrical size
and the mechanical properties of the deformation bracelet. 

Keywords

deformation bracelet, radial deformation, finite element

Enerji absorbe etme amaçlı deformasyon bileziği tasarımı

Abstract

Bu çalışma, enerji
absorbe etme amaçlı, basit ve düşük maliyetli bir konik deformasyon bileziği
tasarımı üzerine olup, bu çerçevede deformasyon bileziğinin düşük hızlarda
çarpışma durumu için mevcut ezilme kutularının yerine kullanılabilirliği
araştırılmıştır. Ele alınan problem 15 km/h hıza sahip B segmenti (~ 1000 kg)
aracın duran bir cisme önden tam çarpma durumunda bilezik yapının radyal
doğrultuda deformasyona uğratılmak suretiyle enerjinin plastik şekil değişimi
ile absorbe edilmesidir. Tasarımı öngörülen yapının deformasyonu için gerekli
kuvvetin, araç kolon deformasyon direncinden daha düşük olması önem arz
etmektedir. Diğer taraftan hedeflenen enerji değerinin (4340 J) bileziğin
deformasyonu esnasında absorbe edilmesi gerekmektedir. Gerçekleştirilen analiz
ve deneysel çalışmalar sonucunda, bilezik yapının konikliği yanı sıra,
özellikle bilezik genişliğinin uygulanan kuvvetin büyüklüğünü doğrudan
etkilediği, bilezik malzemesinin mekanik özelliklerinin ise büyük şekil
değişimleri altında bileziğin hasarlanmaması için dikkate alınması gerektiği anlaşılmıştır.
Son olarak bu tür bir yapının geometrik özellikleri, ebatları ve malzeme
özellikleri göz önüne alınarak, deformasyon enerjisinin maksimize edilmesinin
mümkün olduğu tespit edilmiştir.

Keywords

deformasyon bileziği, radyal deformasyon, sonlu elemanlar

References

• [6] Morello, L., Rossini, L., R., Pia G. ve Tonoli, A. (2011). The Automotive Body Volume I. London: Springer
• [7] Guden, M., Yüksel, S., Taşdemirci, A. ve Tanoğlu, M. (2007). “Effect of aluminum closed-cell foam filling on the quasi-static axial crush performance of glass fiber reinforced polyester composite and aluminum/composite hybrid tubes”, Composite structures, 81(4), 480-490.
• [8] Li, Z., Yu, J. ve Guo, L. (2012). “Deformation and energy absorption of aluminum foam-filled tubes subjected to oblique loading”, International Journal of Mechanical Sciences, 54(1), 48-56.
• [9] Zarei H.R. ve Kröger M. (2008). “Optimization of foam filled aluminium tubes for crush box application”, Thin-Walled Structures, 46, 214-221.
• [10] Fang, J., Gao, Y., Sun, G., Zhang, Y. ve Li, Q. (2014). “Crashworthiness design of foam-filled bitubal structures with uncertainty”, International Journal of Non-Linear Mechanics, 67, 120-132.
• [6] Morello, L., Rossini, L., R., Pia G. ve Tonoli, A. (2011). The Automotive Body Volume I. London: Springer
• [7] Guden, M., Yüksel, S., Taşdemirci, A. ve Tanoğlu, M. (2007). “Effect of aluminum closed-cell foam filling on the quasi-static axial crush performance of glass fiber reinforced polyester composite and aluminum/composite hybrid tubes”, Composite structures, 81(4), 480-490.
• [8] Li, Z., Yu, J. ve Guo, L. (2012). “Deformation and energy absorption of aluminum foam-filled tubes subjected to oblique loading”, International Journal of Mechanical Sciences, 54(1), 48-56.
• [9] Zarei H.R. ve Kröger M. (2008). “Optimization of foam filled aluminium tubes for crush box application”, Thin-Walled Structures, 46, 214-221.
• [10] Fang, J., Gao, Y., Sun, G., Zhang, Y. ve Li, Q. (2014). “Crashworthiness design of foam-filled bitubal structures with uncertainty”, International Journal of Non-Linear Mechanics, 67, 120-132.
• [11] L. Morello, “The Automotive Body,” in Engineering, 1st ed., vol. 1, New York: Springer, 2011, pp. 207-272.