Design of energy absorption bracelet

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

1. [6] Morello, L., Rossini, L., R., Pia G. ve Tonoli, A. (2011). The Automotive Body Volume I. London: Springer
2. [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.
3. [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.
4. [9] Zarei H.R. ve Kröger M. (2008). “Optimization of foam filled aluminium tubes for crush box application”, Thin-Walled Structures, 46, 214-221.
5. [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. [6] Morello, L., Rossini, L., R., Pia G. ve Tonoli, A. (2011). The Automotive Body Volume I. London: Springer
7. [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. [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. [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. [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. [11] L. Morello, “The Automotive Body,” in Engineering, 1st ed., vol. 1, New York: Springer, 2011, pp. 207-272.