Rollover crashworthiness of a multipurpose coach

Otobüs sayının artmasıyla, yolcuların ve otobüs personelinin güvenliğinin önemi daha da anlaşılmıştır. Otobüs kazalarının büyük çoğunluğu; devrilme, çukura veya şarampole yuvarlanma kazalarıdır. Devrilme kazaları sonucunda otobüs gövdesindeki aşırı deformasyon da yaralanmalara sebep olmaktadır. Deforme olan parçalar ile yolcu vücudu arasında darbe nedeniyle oluşan yüksek temas kuvvetleri ciddi yaralanmalara sebep olmaktadır. Otobüs gövdesinin yaşam hacmine girişimini minimize ederek bu tarz yaralanmalar azaltılabilinir. Araştırmalar göstermektedir ki, devrilme sırasında yaşam hacmine bir girişim yaşanmadığında, otobüs devrilme kazalarında görülen ağır yaralanma ve ölüm oranlarında önemli bir düşüş tespit edilmiştir. Otobüsün devrilmesi sırasında, otobüs yolcuları otomobil yolcularına kıyasla daha geniş bir dönme merkezinden devrildikleri için daha yüksek bir enerjiye maruz kalırlar. Bu nedenle, ECE 66-02 regülasyonu devrilme kazalarındaki katostrofik/feci sonuçları önleyecek ve otobüs yolcularının güvenliği sağlayacak yaptırımları içerir. ECE 66-02 regülasyonunda, bir otobüsün devrilme güvenliğini değerlendirmek için bir temel ve dört muadil metot tanımlanmıştır. Temel metotta, bütün bir araç gerçek şartlarda devrilme testine maruz bırakılır. Muadil metotlardan biri ise devrilme testini bilgisayar simülasyonu ile yapmaktır. ECE 66-02 regülasyonu, uygulanabilir testlerle sonlu elemanlar modelinin doğrulanması şartıyla, bilgisayar destekli mekanik hesaplamalarını otobüslerin güvenlik değerlendirmesinde kullanılmasını kabul eder. Araştırmalar gösteriyor ki; sonlu elemanlar yöntemini kullanan programlar kullanılarak simüle edilen otobüs devrilme analiz sonuçları ile gerçek devrilme test sonuçları arasında iyi bir uyuşum olduğu görülmüştür. Otobüs devrilme kazaları, önden ve yandan çarpma kazalarına nazaran diğer kaza türlerine göre en önemli kaza tipidir. Geçen yıllar göstermiş ki, devrilme kazası ile deforme olan otobüs gövdesi yolcuların hayatını büyük ölçüde tehdit etmiştir. Bu nedenle, otobüs üreticileri için otobüslerin devrilme dayanımı çok önemli bir güvenlik maddesi haline gelmiştir. Avrupa ülkelerinde, otobüslerin devrilme durumundaki deformasyon dayanımını sağlamaları ECE 66-02 regülasyonu ile zorunlu hale getirilmiştir. Regülasyonun belirttiği üzere, sertifikasyon hem araç bazında gerçek bir devrilme testiyle hem de ileri nümerik metotlara dayanan hesaplama teknikleri ile alınabilir (örn., doğrusal olmayan eksplisit dinamik sonlu elemanlar yöntemi). Testin veya bilgisayar analizlerinin sonunda eğilme deformasyonunu miktarını inceleyen mühendisler, regülasyonda tanımlanan yaşam hacmine herhangi bir girişim olmaması ile ilgilenir. Devrilme simülasyonu, gerek otobüs gövdesinin devrilme platformundan devrilmesini, gerekse otobüs gövdesinin yere çarpmasını inceler. ECE 66-02 regülasyonu gereğince, yolcuların yaşam hacmi otobüsün gövdesine göre tanımlanmıştır ve bu bölgeye devrilme kazası sırasında herhangi bir girişim olmamalıdır. Bu regülasyon, yaşam hacmine girişimleri engellemek için otobüs gövdesinin yeterli dayanıma sahip olmasını sağlamaktadır. Yolcularının ve bagajların ağırlığının devrilme enerjisine etkisi ayrıca incelemelidir. Bir otobüsün araştırma geliştirme (ARGE) sürecinde, bütün bir araca gerçek devrilme testi uygulamak yüksek maliyeti ve oldukça zaman alan süreci nedeniyle oldukça zahmetlidir. Gerçek testlerin yüksek maliyeti ve test sırasında veri toplama zorlukları nedeniyle, analitik veya bilgisayar destekli hesaplama metotlarına olan ilgi arttırmıştır. Bilgisayar destekli simülasyon teknolojisinin avantajları, başlangıç tasarım safhasında bile mühendislere otobüs yapının devrilme güvenliğinin hızlıca belirlenmesine olanak sağlar. Eğer doğru yapılırsa, simülasyon tabanlı devrilme analizi gerçek devrilme testlerinin yerine geçebilmektedir. Bilgisayar simülasyonlarının gelişmesi ile birlikte, sonlu elemanlar metodu kullanılarak doğrulanmış araç modelleri ile aracın çarpışma karakteristiğinin ve çarpışma sırasında yolcuların güvenliğinin analizi yapılabilinir. Simülasyon tabanlı devrilme analizi korelasyonu için gerekli olan bilgisayar destekli katı mekaniği modellerinin validasyon çalışması; sonlu elemanlar yöntemiyle oluşturulan matematik modellerin yapılacak fiili testler ile doğruluğunu karşılaştırmak ve yapılan varsayımları teyit etmek amacıyla yapılacaktır. Bu çalışma ile elde edilecek bilgi birikimi araç seviyesindeki devrilme analizi modeline aktarılacak olması tez çalışmasının ARGE niteliklerinden biridir. Bu tez çalışmasında, otobüs gövdesinin devrilme analizinde zaman integrasyonu, yüksek deformasyonlar, lokal burkulmalar ve plastik deformasyonlar nedeniyle doğrusal olmayan eksplisit dinamik sonlu elemanlar çözücü kodu olarak RADIOSS programı kullanılacaktır. Devrilme analizinde kullanılacak olan sonlu elemanlar modeli HyperMesh ve HyperCrash programları kullanılarak oluşturulacaktır. Devrilme analizinin sonuçları ve regülasyona göre araç dayanımın değerlendirilmesi HyperView programı kullanılarak yapılacaktır.