Fonksiyonel derecelendirilmiş ve sandviç yapılı PVC köpük takviyesinin 6063-T5 al tüplerin enerji absorbe etme davranışına olan etkisinin incelenmesi

Yıl 2020, Cilt: 26 Sayı: 4, 581 - 586, 20.08.2020

Muhammet Muaz Yalçın Kenan Genel

Öz

Bilindiği üzere metalik tüpler, yüksek enerji absorbe etme kabiliyetleri nedeniyle birçok farklı alanda tercih edilmektedir. Bu özelliklerinin geliştirilmesi amacıyla tüplerin farklı köpük türleriyle içeriden takviye edilmeleri, halen güncelliğini korumaktadır. Bu çalışmada, farklı PVC köpük yoğunlukları ile (60, 80 ve 100 kg/m3) tek tip yoğunluklu, fonksiyonel derecelendirilmiş yoğunluklu ve sandviç yapılı olacak şekilde üç farklı kombinasyonda takviye edilmiş 6063-T5 serisi alüminyum tüplerin enerji absorbe etme kabiliyetleri (EAK) deneysel olarak incelenmiştir. Her bir takviye kombinasyonunda üç tabaka köpük kullanılmış ve köpük yoğunluklarının EAK üzerine etkisinin daha net ortaya konulabilmesi için tabaka kalınlıkları değiştirilmiştir. Deney sonuçları, tüm numune kombinasyonları göz önünde bulundurulduğunda, absorbe edilen enerji değerindeki artışın %18 ile %43 arasında olduğunu, en yüksek enerji değerinin ise sandviç yapılı takviyede elde edildiğini göstermiştir. Tek tip yoğunluklu takviye kombinasyonundaki en yüksek enerji ise orta yoğunluklu (80 kg/m3) köpüğün kullanıldığı numunede, takviyesiz yapıya göre %37 daha yüksek elde edilmiştir. Numunelerin absorbe ettikleri enerjinin ağırlıklarına oranı olarak ifade edilen özgül enerji absorbe etme (ÖEA) değerleri tüm numuneler için hesaplanmış ve en yüksek ÖEA değeri sandviç yapılı takviyede, takviyesiz tüpe göre yaklaşık %11 daha yüksek olarak, 27.71 J/g değerinde elde edilmiştir. Buna mukabil bazı numunelerin ÖEA değerleri, takviyesiz tüp yapıdan daha düşük değerlerde olmuştur.

Anahtar Kelimeler

Köpük, Özgül enerji, Tüp, Eksenel ezme

Kaynakça

• Mallock FRSA. "Note on the instability of tubes subjected to end pressure, and on the folds in a flexible material". Proceedings of the Royal Society of London: Series A, 81(549), 388-393, 1908.
• Pugsley A. "The large-scale crumpling of thin cylindrical columns". The Quarterly Journal of Mechanics and Applied Mathematics, 13(1), 1-9, 1960.
• Al-Galib D, Limam A. "Experimental and numerical investigation of static and dynamic axial crushing of circular aluminum tubes". Thin-Walled Structures, 42(8), 1103-1137, 2004.
• Zarei HR, Kröger M. "Optimization of the foam-filled aluminum tubes for crush box application". Thin-Walled Structures, 46(2), 214-221, 2008.
• Ahmad Z. “Impact and energy absorption of empty and foam-filled conical tubes”. PhD Thesis, Queensland University of Technology, Brisbane City, Australia, 2009.
• Guillow SR, Lu G, Grzebieta RH. "Quasi-Static axial compression of thin-walled circular aluminium tubes". International Journal of Mechanical Sciences, 43(9), 2103-2123, 2001.
• Mete OH, Yalcin M, Genel K. "Experimental and numerical studies on the folding response of annular-rolled al tube". Thin-Walled Structure, 127, 798-808, 2018.
• Djamaluddin F, Abdullah S, Ariffin AK, Nopiah ZM. "Optimization of foam-filled double circular tubes under axial and oblique impact loading conditions". Thin-Walled Structures, 87, 1-11, 2015.
• Hsu SS, Jones N. "Quasi-Static and dynamic axial crushing of thin-walled circular stainless steel, mild steel and aluminium alloy tubes". International Journal of Crashworthiness, 9(2), 195-217, 2004.
• Singace AA, Elsobky H, Reddy TY. "On the eccentricity factor in the progressive crushing of tubes". International Journal of Solids and Structures, 32(24), 3589-3602, 1995.
• Santosa S, Wierzbicki T. "Crash behavior of box columns filled with aluminum honeycomb or foam". Computers and Structures, 68(4), 343-367, 1998.
• Kavi H, Toksoy AK, Güden M. "Predicting energy absorption in a foam-filled thin-walled aluminum tube based on experimentally determined strengthening coefficient". Materials and Design, 27(4), 263-269, 2006.
• Santosa S, Wierzbicki T. "Effect of an ultralight metal filler on the bending collapse behavior of thin-walled prismatic columns". International Journal of Mechanical Sciences, 41(8), 995-1019, 1999.
• Zarei H, Kro M, Albertsen H. "An experimental and numerical crashworthiness investigation of thermoplastic composite crash boxes". Composite Structures, 85(3), 245-257, 2008.
• Sun G, Li G, Hou S, Zhou S, Li W, Li Q. "Crashworthiness design for functionally graded foam-filled thin-walled structures". Materials Science and Engineering: A, 527(7-8), 1911-1919, 2010.
• Mohammadiha O, Beheshti H. "Optimization of functionally graded foam-filled conical tubes under axial impact loading". Journal of Mechanical Science and Technology, 28(5), 1741-1752, 2014.
• Zhang X, Zhang H, Wen Z. "Axial crushing of tapered circular tubes with graded thickness". International Journal of Mechanical Sciences, 92, 12-23, 2015.
• Singace AA, Elsobky H. "Further experimental investigation on the eccentricity factor in the progressive crushing of tubes". International Journal of Solids Structures, 33(24), 3517-3538, 1996.
• Güden M, Toksoy AK, Kavi H. "Experimental investigation of interaction effects in foam-filled thin-walled aluminum tubes". Journal of Materials Science, 41(19), 6417-6424, 2006.