Otomotivde kullanılan sandviç malzemeler ve simülasyon teknikleri

Abstract

Sandviç yapılar, uzun süreden beri otomobillerde düzenli olarak kullanılmaktadır. Ancak, derin formlu bölgeler, form verme operasyonu sırasında oluşan çok eksenli gerilmeler nedeniyle, hataya karşı oldukça duyarlıdır. Bu nedenle, çekirdek yarı rijit poliüretan süngerde yerel kırıklar ve kağıt üzerinde yırtılmalar oluşmaktadır. Derin formların bir diğer önemli sonucu da kumaş üzerinde görsel kusurlar, dalgalanma, selülitlenme ve ön yüz kumaşı üzerindeki kırışıklıkların oluşmasıdır. Bu çalışmada, sandviç üretim sürecine ait form verme operasyonunun simülasyonu üzerinde çalışılmıştır. Öncelikle, sandviç tabakaların malzeme özelliklerini elde etmek amacıyla çekme testleri yapılmıştır. İkinci aşamada, üretilen düzlemsel sandviç üzerinde üç nokta eğilme testleri gerçekleştirilmiştir. Daha sonra, prototip alüminyum kalıp tasarlanmış ve üretilmiştir. Bu kalıp kullanılarak da sandviç prototip üretimi gerçekleştirilmiştir. Nihayet, radioss sonlu eleman yazılımı kullanılarak sandviç numuneler üzerinde eğilme ve kalıp içindeki form verme operasyonu simüle edilmiştir. Özetle bu çalışmanın amacı, sandviç form verme işlemi ve sonlu elemanlar analizi sonuçları arasında korelasyon sağlayarak yeni sandviç gelişme sürecinde yaşanan yarı rijit poliüretan süngerde kırılma, kağıt üzerinde yırtılma, kumaş üzerinde dalgalanma ve kırışıklık problemlerini daha tasarım aşamasında tespit edip önlemlerini alarak prototip kalıp gerekliliğini ortadan kaldırmaktır.

Sandwich structures have continuously been used in automotive industry for a long while. However, they are highly sensitive to failure during the forming process because of the multi axial stresses around the deep forming zones. Therefore, it induces local fractures on the core foam, and also tears on the paper. Another important consequence of the deep forms is the visual defects such as waviness, cellulite and wrinkles on the face fabric. This study focuses on the finite element simulation of the forming stage of sandwich structures. First of all, the pulling tests were performed in order to derive material properties of the sandvich layers. Second, planer sandwiches have been produced in order to perform three point bending tests. Then, the aluminum prototype die had been designed and manufactured so that the prototype sndwches were produced. Finally, a finite element program of Radioss is being used to simulate the sandwich bending and the forming operation in the prototype die. The purpose of this study is finally to eliminate the prototype tooling stage from the new product development sequence of sandwich structures by establishing a correlation between the forming operations and the simulation techniques.