EFFECT OF HEAT TREATMENT AND CROSS SECTIONON THE CRASHWORTHINESS OF 51CRV4 SPRING STEEL

In this study,51CrV4 spring steel was used as a crash box material and its crashworthiness was investigated under axial dynamic loading. Crash boxes with cylinder and square geometries were designed in SolidWorks and crash analyseswere performed by using RADIOSS/explicit and nonlinear Finite Element (FE) codes. In addition, 51CrV4 spring steel was subjected to three different heat treatments and their mechanical properties were determined by tensile and hardness tests. The crashworthiness of crash boxwasevaluated taking into account the energy absorption (EA), peak crushing force (PCF), mean crushing force (MCF) and crash force efficiency (CFE). Since the crash boxes had equal mass, their EA rates are equal to specific energy absorption(SEA)rates.It has been observed that heat treatment and cross-section geometry have a serious impact on crashworthiness.

51CrV4 Yay Çeliğinde Isıl İşlemve Kesit Geometrisinin Çarpışma Dayanıklılığı Üzerine Etkisi

Bu çalışmada, 51CrV4 yay çeliği çarpışma kutusu malzemesi olarak kullanılmış ve çarpışma dayanıklılığı araştırılmıştır. Kare ve silindir kesit geometrisine sahip çarpışma kutuları SolidWorks programında tasarlanmış ve RADIOSS açık zaman entegrasyon yöntemi ve lineer olmayan sonlu elemanlar kodları ile çarpışma analizleri gerçekleştirilmiştir. Buna ek olarak, 51CrV4 çelik malzemesi 3 farklı ısıl işleme maruz bırakılarak mekanik özellikleri çekme ve sertlik testleri ile belirlenmiştir. Belirlenen mekanik özelliklere sahip yapının çarpışma dayanıklılığı, emilen enerji, maksimum çarpışma kuvveti, ortalama çarpışma kuvveti, çarpışma kuvveti verimi dikkate alınarak değerlendirilmiştir. Çarpışma kutularının kütleleri eşit olduğundan emilen enerji oranları özgül enerji emilim oranlarına eşittir. Isıl işlem uygulamasının ve kesit geometrisinin çarpışma dayanıklılığıüzerinde ciddi bir etkisi olduğu gözlemlenmiştir.

___

1. Alavi Nia, A. and Parsapour, M. (2014). Comparative analysis of energy absorption capacity of simple and multi-cell thin-walled tubes with triangular, square, hexagonal and octagonal sections. Thin-Walled Structures, 74, 155-165. doi:10.1016/j.tws.2013.10.005.

2. Bambach, M., Conrads, L., Daamen, M., Güvenç, O, and Hirt, G. (2016). Enhancing the crashworthiness of high-manganese steel by strain-hardening engineering, and tailored folding by local heat-treatment. Materials & Design, 110, 157-168. doi:10.1016/j.matdes.2016.07.065.

3. Campana, F. and Pilone, D. (2009). Effect of heat treatments on the mechanical behaviour of aluminium alloy foams. Scripta Materialia, 60(8), 679-682. doi:10.1016/j.scriptamat.2008.12.045.

4. Conrads, L., Conrad, L. and Hirt G. (2017). Increasing the energy absorption capacity of structural components made of low alloy steel by combining strain hardening and local heat treatment. International Conference on the Technology of Plasticity, ICTP 2017, 17-22 September 2017, Cambridge, United Kingdom. doi: 10.1016/j.proeng.2017.10.771

5. Karagöz, S. and Yıldız, A. R. (2017). Comparison of recent metaheuristic algorithms for crashworthiness optimisation of vehicle thin-walled tubes considering sheet metal forming effects. Int. J. Vehicle Design, Vol. 73, Nos. 1/2/3, 2017. doi:10.1504/IJVD.2017.082593

6. Liang, C., Wang, C. J., Nguyen, V. B., English, M. and Mynors, D. (2017). Experimental and numerical study on crashworthiness of cold-formed dimpled steel columns. Thin-Walled Structures, 112, 83-91. doi:10.1016/j.tws.2016.12.020.

7. Millett, J., Bourne, N. and Edwards, M. (2004). The effect of heat treatment on the shock induced mechanical properties of the aluminium alloy, 7017. Scripta Materialia, 51(10), 967-971. doi:10.1016/j.scriptamat.2004.07.020.

8. Nakazawa, Y., Tamura, K., Yoshida, M., Tagaki, K. and Kano, M. (2005) Development of crash-box for passenger car with high capability for energy absorption, VIII. International Conference on Computational Plasticity, Barcelona, Spain.

9. N Nasir, H., Srinivasa Prakash, R., Yendluri V. and Daseswara, R. (2017). Comparative Study Of Trigger Configuration For Enhancement Of Crashworthiness Of Automobile Crash Box Subjected To Axial Impact Loading. Procedia Engineering, 173, 1390-1398. doi: 10.1016/j.proeng.2016.12.198

10. N Nasir, H. (2015). Automobile Crash Box Design Improvement Using HyperStudy. India Altair Technology Conference. Hyundai Motor India Engineering Pvt. Ltd. Survey No. 5/2,5/3. Opp. Hitech City Railway Station, Izzatnagar, Hyd – 84.

11. Öztürk, İ. and Kaya, N. (2008). Otomobil Ön Tampon Çarpişma Analizi Ve Optimizasyon, Uludağ Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, Cilt 13, Sayı 1.

12. Tran, T., Hou, S., Han, X. and Chau, M. (2015). Crushing analysis and numerical optimization of angle element structures under axial impact loading. Composite Structures, 119, 422-435. doi:10.1016/j.compstruct.2014.09.019.

13. Xie, S., Yang, W., Wang, N. and Li, H. (2017). Crashworthiness analysis of multi-cell square tubes under axial loads. International Journal of Mechanical Sciences, 121, 106-118. doi:10.1016/j.ijmecsci.2016.12.005.

14. Yao, S., Xing, Y. and Zhao, K. (2017). Crashworthiness analysis and multiobjective optimization for circular tubes with functionally graded thickness under multiple loading angles. Advances in Mechanical Engineering, 9(4). doi:10.1177/1687814017696660.

15. Yıldız, A. R., Kurtuluş, E., Demirci, E., Yıldız, B. S. and Karagöz, S. (2016). Optimization of thin-wall structures using hybrid gravitational search and Nelder-Mead algorithm. Materials Testing, Vol. 58, No. 1, pp. 75-78. https://doi.org/10.3139/120.110823.
Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi-Cover
  • ISSN: 2148-4147
  • Yayın Aralığı: Yılda 3 Sayı
  • Başlangıç: 2002
  • Yayıncı: BURSA ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ > MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

1940 NM FİBER LAZER KAYNAĞININ KARACİĞER DOKUSUNDAKİ ISIL HASARININ YAPAY SİNİR AĞLARI İLE TAHMİNİ

Fikret YILDIZ

POLYESTERİN DİSPERSE BLUE 79 İLE KLASİK VE SUSUZ BOYANMASININ KARŞILAŞTIRILMASI

Semiha EREN, Hande ÖZCAN, İdil YİĞİT, Hüseyin Aksel EREN

Bir Fotovoltaik/Rüzgar Türbini Hibrit Güç Üretim Santralinin Dinamik Simulasyonu: Bursa İli Örneği

Muhsin KILIÇ, Ayşe Fidan ALTUN

Fe-TABANLI FeCoNiBSiNb İLE Co-TABANLI CoFeNiBSiNb CAMSI ŞERİTLERDE Cu İLAVESİNİN MANYETOKALORİK ÖLÇÜMLERE VE MANYETİK DİRENCE ETKİLERİ

Ersin CİVAN, Kağan ŞARLAR, İlker KÜÇÜK

Farklı Ortam Koşullarında Dışa Doğru Açılan Piezoelektrik Benzin Enjektöründe Püskürtme Karakteristiklerinin Sayısal Olarak İncelenmesi

İbrahim TAŞ, Mehmet İhsan KARAMANGİL

%100 AKRİLİK, PES/AKRİLİK VE PAMUK/AKRİLİK DOKUMA KUMAŞLARININ BONCUKLANMA ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Arzu YAVAŞCAOĞLU, Recep Hayri EREN, Gülcan SÜLE

EKLEMELİ İMALAT (3B BASKI): TEKNOLOJİLER VE UYGULAMALAR

Hasan Kemal SÜRMEN

Isı Transferinde Bilgisayar Destekli Simülasyon ve Ölçüm BelirsizliğiMefhumlarınınKeşifTabanlı Örnek Vaka Aracılığı ile Öğretilmesi

Mehmet Ekrem ÇAKMAK, Çağkan TAYLAN

METAL KOMPOZİT ŞÖNİL İPLİKLERDEN ÜRETİLMİŞ ÖRME KUMAŞLARIN ELEKTRİKSEL, ANTİBAKTERİYEL VE PERFORMANS ÖZELLİKLERİNİN ARAŞTIRILMASI

İlkan ÖZKAN, İlhami İLHAN

ÜÇÜNCÜ DERECEDEN YENİ BİR QUADRATURE OSİLATÖR TASARIMI

İhsan KARACAN, Ahmet GÖKÇEN