Comparison of Energies Absorbed at Different Speeds of Polymer Materials Used in Vehicle Bumpers

Abstract

Today, developments in the automotive field have brought vehicle safety to the fore with the increase in the number of vehicles. The automotive sector focuses on the development of cars with high safety levels, low fuel consumption and low cost production methods. In order to realize these situations, the appropriate design will be created by the use of materials that are lightweight and have good impact absorption. The use of polymer materials in the vehicle is widely used in the front bumper of the vehicle, as in every region. In this study, the impact absorption rates of the polymer materials used in two different front bumpers were investigated. Samples from the front bumpers belonging to the vehicles in accordance with the ASTM-D-7136 standard were tested and their data were evaluated. Vehicle front bumper tests were conducted at speeds of 3 m / sec, 5 m / sec and 10 m / sec. Energy-strain, stress-displacement and velocity-time graphs were created with the data obtained. In the tests, it was seen that the front bumper material of the H vehicle has better impact absorption ability at different speeds than the front bumper material of the F vehicle.In this study, the impact absorption rates of the polymer materials used in two different front bumpers were investigated. Samples from the front bumpers belonging to the vehicles in accordance with the ASTM-D-7136 standard were tested and their data were evaluated. Vehicle front bumper tests were conducted at speeds of 3 m / sec, 5 m / sec and 10 m / sec. Energy-strain, stress-displacement and velocity-time graphs were created with the data obtained. In the tests, it was seen that the front bumper material of the H vehicle has better impact absorption ability at different speeds than the front bumper material of the F vehicle.

Keywords

• Front bumper
• polymer material
• impact test
• energy absorption

TAŞIT TAMPONLARINDA KULLANILAN POLİMER MALZEMELERİN FARKLI HIZLARDA ABSORBE EDİLEN ENERJİLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

Abstract

Günümüzde otomotiv alanındaki gelişmeler, taşıt sayısının artışı ile birlikte taşıt güvenliğini ön plana çıkarmıştır. Otomotiv sektörü daha çok yüksek güvenlik düzeylerine sahip, yakıtı az tüketen otomobillerin geliştirilmesi ve maliyeti düşük üretim yöntemlerine odaklanmaktadır. Bu durumların gerçekleştirilebilmesi için uygun tasarım, hafif ve darbe sönümleme özelliği iyi olan malzemelerin kullanımı ile oluşturulacaktır. Taşıtta polimer malzemelerin kullanımı her bölgede olduğu gibi araç ön tamponunda da yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada iki farklı aracın ön tamponlarında kullanılan polimer malzemelerin farklı hızlardaki darbe absorbeleri araştırılmıştır. Araçlara ait ön tampon malzemeleri ASTM-D-7136 standardına uygun test edilmiş ve verileri değerlendirilmiştir. Araç ön tampon darbe testleri 3 m/sn, 5 m/sn ve 10 m/sn hızlarda gerçekleştirilmiştir. Elde edilen veriler ile absorbe edilen enerji-uzama, gerilme-yer değiştirme ve hız-zaman grafikleri oluşturulmuştur. Yapılan testler sonucunda; H aracına ait ön tampon malzemesinin farklı hızlardaki darbe sönümleme kabiliyetinin F aracına ait ön tampon malzemesinden daha iyi olduğu görülmüştür.

Keywords

• Ön tampon
• polimer malzeme
• darbe test
• enerji absorbe

References

1. Agrawal, S., Singh, K. K., Sarkar, PK., 2014, “Impact damage on fibre-reinforced polymer matrix composite”, Journal of Composite Materials,Cilt 48 Sayı 1, ss. 317-332.
2. Bai, J., Li, Y., Zuo, W., 2017, “Cross-sectional shape optimisation for thin-walled beam crashworthiness with stamping constraints using genetic algorithm” Int J Vehicle Design, Cilt 73, Sayı 1-3, ss. 76-95.
3. Dönmez, Ç. A., Boran, S., 2016, “Doğal liflerin otomotiv sanayinde kullanımı”, Orman Fakültesi Dergisi, Cilt 16 Sayı 1, ss.253-263.
4. Emniyet Genel Müdürlüğü Trafik Başkanlığı http://trafik.gov.tr/kurumlar/trafik.gov.tr/04-Istatistik/Aylik/temmuz20.pdf (Erişim Tarihi: 12.03.2020).
5. Erem, E., Gökkurt T., 2021, “Çekirdeklendirici Ajanlar, Uyumlaştırıcılar Ve Antioksidanlarin Geri Dönüştürülmüş Polipropilen Üzerindeki Etkilerinin İncelenmesi”, Adıyaman Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 8,14, 1-22.
6. Erik, N. Ç., 2019, “Otomotiv gövde imalatında kullanılan polimer malzemelerin enerji sönümleme yeteneklerinin incelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Afyon Kocatepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Afyonkarahisar.
7. Findik, F., Tarim, N., 2003, “Ballistic impact efficiency of polymer composites”, Composite Structures, Cilt 61, Sayı 1, ss. 187-192.
8. Goede, M., Stehlin, M., Rafflenbeul, L., Kopp, G., Beeh, E., 2009, “Super light car – lightweight construction thanks to a multi-material design and function integration”, Eur. Transp. Res, Rev.

9. Gülmez, S., 2018, “Otomotiv endüstrisinde kullanılan polimer matrisli kompozit malzemeler”, Yüksek Lisans Projesi, Pamukkale Üniversitesi, Fen Bilimleri Ensitisü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Denizli.
10. Hamamcı, B., Çiftçi, M., Aktaş, T., 2018, “Yeşil kompozitlerde biyo polimerlerin kullanımının önemi”, Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi, The Black Sea Journal of Sciences ISSN (Online): 2564-7377, Cilt 8, Sayı 1, ss. 12-24.
11. Hou, W., Xu, X., Wang, H. L., 2018, “Tong Bending behavior of single hat-shaped composite T-joints under out-of-plane loading for lightweight automobile structures” Journal of Reinforced Plastics and Composites, Cilt 37, Sayı12.ss. 808-823.
12. Jenq, S T, Mo J J., 1996, “Ballistic ımpact response for two-step braided three-dimensional textile composites”, American Institute of Aeronautics and Astronautics, Cilt 34, Sayı 2, ss. 375-384.
13. Liu, Q., Lin, Y., Zong , Z., G., Sun , Li, Q., 2013, “Lightweight design of carbon twill weave fabric composite body structure for electric vehicle” Compos Struct, Cilt 97,Sayı 1, ss. 231-238.
14. Mili, F, Necib, B., 2001, “Impact behavior of cross-ply laminated composite plates under low velocities", Composite Structures, Cilt 51, Sayı 3, ss. 237-244.
15. Öztürk, İ., Kaya, N., Öztürk, F.,2014 “Otomobil ön tampon çarpışma simülasyonu ve optimizasyonu” 7. Otomotiv Teknolojileri Kongresi, OTEKON 2014 , Bursa, Turkey, 26-27 Mayıs 2014.
16. Özen, E., Kızıltaş, A., Kızıltaş, E.E., Gardner, D.J.,2012 “Natural fiber blends filled engineering thermoplastic composites for automobile ındustry”, Proceedings of SPE Automotive Composites Conference & Exhibition (ACCE), (September 11-13), Troy, MI.
17. Özkurt, Ş., 2003, “Hafif ticari araç tamponlarının bilgisayar destekli tasarımı”, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
18. Sayer, M., 2009, “Hibrit kompozitlerin darbe davranışının incelenmesi”, Doktora tezi, Pamukkale Üniversitesi, Fen Bilimleri Ensitisü, Denizli.
19. Şen, N., Şengül, Ö., Uygur, İ., 2020, “Geri dönüşümü yapılmış PP ve ABS prototip malzemelerin bazı mekanik ve termal özelliklerinin incelenmesi”, Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, Cilt 8, Sayı 1, ss. 246-257.
20. Türkmen, İ., Köksal, N.S., 2013, “Cam elyaf takviyeli polyester matrisli kompozit malzemelerde (ctp) elyaf tabaka sayısına bağlı mekanik özelliklerin ve darbe dayanımının incelenmesi”, C.B.Ü. Fen Bilimleri Dergisi, ISSN 1305-1385, Cilt 8, Sayı 2, ss.17-30.