Çok amaçlı kriterleri sağlayan hızlandırılmış tasarım yaklaşımı ile taşıtlarda darbeye maruz kalan elemanların tasarımı

Abstract

Bu çalışmada yan darbelerde araç çökme hızını düşüren ve çarpışma enerjisini absorbe eden B-Sütunu (yan kapı direği) için çok amaçlı kriterleri sağlayan hızlandırılmış bir tasarım yaklaşımı geliştirilerek zaman ve maliyetten tasarruf edilmesi sağlanmıştır. B-Sütunu malzeme karakteristikleri araç çarpışma testleri yerine düşen ağırlık darbe testi ile belirlenmiş ve aynı testin sonlu elemanlar benzetimi yapılarak elde edilen sonuçlar test sonuçları ile doğrulanmıştır. Aracın Euro NCAP yan darbe test benzetimi sonlu elemanlar yöntemi ile yapılmış ve analizden elde edilen sonuçlardan yararlanarak B-Sütunu iki ayrı kısma ayrılmıştır. Hem TWB hem de TRB yapılı B-Sütunu ile analizler yapılmış ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. B-Sütunu için tek malzemeli-tek amaçlı, iki malzemeli-tek amaçlı ve iki malzemeli-çok amaçlı optimizasyon çalışmaları yapılmıştır. Bu amaçla deney tasarımı yöntemi ile analizler yapılarak farklı metotlarla yanıt yüzeyler oluşturulmuştur. Analizler sırasında kopma kriteri tanımlanmıştır. En iyi sonucu veren radyal bazlı fonksiyon yöntemi ile tasarım fonksiyonları oluşturularak ağırlık minimizasyonu için optimizasyon problemi kurulmuş ve farklı metotlarla çözülerek sonuçlar karşılaştırılmıştır. Sonuçta tek malzemeli-tek amaçlı optimizasyon çalışmasında ağırlıktan %17,6 ve iki malzemeli-tek amaçlı optimizasyon çalışmasında ise ağırlıktan %20 tasarruf sağlanmıştır. İki malzemeli-çok amaçlı optimizasyon çalışması ile pareto sınır eğrisi bulunarak B-Sütunu için geniş bir tasarım tercih yelpazesi elde edilmiştir.

In this study, multi objective design approach with accelerated methodology was developed for B-Pillar (side door pillar) that decreasing intrusion velocity and absorbing crash energy. B-Pillar material characteristics were determined by drop tower test instead of the vehicle crash test. Finite element simulation of the drop tower test conducted and the results obtained from simulation were confirmed with the test results. Side impact finite element model was simulated according to Euro NCAP test protocol and the B-Pillar was divided into two sections using results obtained from the analysis. Analyzes were made with TWB and TRB B-Pillar and the results were compared. Single material single-objective, two material-single-objective and two-material-multi-objective optimization studies were conducted for B-Pillar. For this purpose, response surfaces were created with different methods. Failure criteria was determinened for analyzes. Design functions were created with radial basis function method. Optimization problem for weight minimization was established and solved with different methods. As a result, 17,6% weight savings and 20% weight savings were achieved in the single material-single objective optimization study and two material-single objective optimization studies. Pareto front curve found with two-material-multi-objective optimization study.