Kompozit yapıların araç çarpışmalarındaki enerji absorbsiyon kapasitesi

Bu çalışma, enerji sönümleme kapasitelerini karşılaştırmak ve özellikle ivme değerlerine odaklanarak dinamik tepkiye yönelik davranışlarını değerlendirmek için aynı darbe koşulları altında sinüzoidal tipteki CFRP kompozit ve DP780 çelik çarpışma kutularının çarpışma dayanıklılığını araştırmaktadır. Benzer ölçülerdeki çarpışma kutularını hedef alan 7,67 m/s'lik bir hızla çarpan 305 kg'lık bir ram kullanılarak ağırlık düşürme darbe testi gerçekleştirilmiştir. Kapsamlı bir değerlendirme sağlamak için hem deneysel hem de sayısal analizler yürütülmüştür. Sayısal analizleri deneysel değerlerle daha yakından simüle etmek için, kompozit malzemedeki delaminasyon etkisi de dikkate alınmaktadır. Bu amaçla, LS-Dyna'daki tiebreak kontak tipi kullanılarak kompozit malzemedeki katmanlar arasındaki delaminasyon etkisi de dikkate alınmıştır. Ayrıca, kompozit çarpışma kutusunda ilk hasarı sağlayacak tetikleyicinin metallerde olduğu gibi geometrik olarak verilememesi nedeniyle, ağırlığın çarpışma kutusuna ilk çarptığı anda oluşan yüksek tepe yükten dolayı oluşan şok dalgası nedeniyle ivme ölçümleri almak mümkün olmamıştır. Bu nedenle, ivmelenme verilerini doğru bir şekilde ölçmek için, şok dalgasını temsili bir kiriş görevi görerek emmesi için kompozit çarpışma kutusu üzerine bir PVC köpüğü eklendi ve bir sonraki adımda, DP780 çeliği için MAT_024 ve CFRP kompozit malzeme için MAT_054 malzeme kartları kullanılarak LS-DYNA'da simülasyonlar tamamlandı. Sonuçlar, köpük tabakasıyla güçlendirilmiş CFRP kompozit çarpışma kutusunun DP780 çeliğine kıyasla üstün enerji emme kapasitesi sergilediğini gösterdi. Dahası, temsili kirişin eklenmesi, çarpma sırasında şok dalgalarının etkilerini azaltarak kompozitin çarpışma performansını daha da iyileştirerek üstün enerji emilimine ve çarpışma anındaki tepkisine katkıda bulundu. Bu çalışma, CFRP kompozitin çarpışma dayanıklılığı uygulamalarında metallere göre daha hafif ve daha verimli bir alternatif olarak potansiyelini vurgulamaktadır. Ek olarak, deneysel ve sayısal sonuçlar arasındaki güçlü korelasyon, LS-DYNA'nın çarpışma davranışını modellemede, özellikle ivmelenme özelliklerini, enerji emilim mekanizmalarını ve kompozit yapıların delaminasyon etkilerini yakalamada güvenilirliğini vurgulamaktadır.