Enerji absorbe edici metalik ve kompozit çarpışma kutusunun tasarımı ve imal edilmesi

Bu çalışma kapsamında, içeriden ve dışarıdan takviye edilmiş ve çevresel cidar ezme işlemi uygulanmış dairesel alüminyum tüplerin (6063-T5), eksenel yük altındaki deformasyon davranışları ve enerji absorbe etme kabiliyetleri deneysel olarak incelenmiştir. Tüplerin içeriden takviye edilmesinde farklı yoğunluklara sahip kapalı gözenekli PVC köpükler, dışarıdan takviye edilmesinde ise twill dokuma cam ve plain dokuma karbon elyaf kumaşlar kullanılmıştır. Cidar ezme işleminde ise takviye elemanı yerine, tüp cidarı bölgesel olarak deforme edilmiştir. Yapılan çalışmalarda, öncelikle takviyesiz tüpün eksenel yük altında sergilediği deformasyon davranışı detaylı olarak incelenmiş ve tüp yapının mekanik özelliklerden bağımsız olarak sadece geometrik ölçülere göre farklı katlanma modlarında deformasyona uğradığı anlaşılmıştır. Ayrıca cidar kalınlığındaki artışın absorbe edilen enerji üzerinde çaptaki artışa oranla daha baskın bir etkiye sahip olduğu görülmüştür. İçeriden takviyede, farklı yoğunluklara sahip PVC köpükler, tüp uzunluğu doğrultusunda farklı dizilim kombinasyonlarında kullanılmışlardır. Sağlanan enerji artışının, köpüğün eksenel direnincen ve tüp cidarı ile köpük arasında meydana gelen etkileşimden kaynaklandığı tespit edilmiş ve bu etkileşimin daha net ortaya konulabilmesi için düşük ve yüksek yoğunluklu köpükler radyal yönde değişen şekilde kullanılmışlardır. Deneyler neticesinde, radyal köpük takviyesinin enerji değerini yaklaşık %48 artırdığı, takviyeli numunelerin SEM görüntüleri incelendiğinde bu enerji artışında köpüğün katlanan tüp cidarları arasında sıkışma durumunun etkili olduğu tespit edilmiştir. Dışarıdan takviye durumunda elyaf türünden bağımsız olarak ilk pik kuvvetin yüksek oranda arttığı, elyafların özellikle tüpün cidar stabilitesine katkı sundkları görülmüştür. Ayrıca karbon elyaf takviyesinin cam elyafa göre daha az gevrek olduğu ve katlanan tüp cidarıyla daha uyumlu hareket ettiği anlaşılmıştır. Çevresel cidar ezme işlemi uygulanan numunelerde, normalde tüpün üst veya alt uçlarına yakın kısımlarda başlayan katlanmanın, tüpün orta kısımlarına yönlendirilebildiği görülmüş ve absorbe edilen enerji değeri %26 artırılmıştır. Herhangi bir takviye elemanı kullanılmadığından bu değer tüpün özgül enerji absorbe etme değerine de eşit olması açsından önemlidir. Herbir takviye yöntemindeki en verimli durumun birlikte kullanılması durumunda ise absorbe edilen enerji değeri takviyesiz tüpe oranla 2,4 kat artarak 4381 J seviyesine ulaşmış, özgül enerji değerinde ise %37 oranında artış elde edilmiştir.