rollover crashworthıness of a multıpurpose coach

Transkript

ROLLOVER
CRASHWORTHINESS OF A
MULTIPURPOSE COACH
Özgün Küçük*, Mertcan Kaptanoğlu*
*Hexagon Studio Araç Mühendisliği Bölümü, Gebze
1
ROLLOVER CRASHWORTHINESS OF A MULTIPURPOSE COACH
AGENDA
• Giriş
• Proje ve Amacı
• ECE 66-02
• Platform
• Yaşam Hacmi
• Enerji Hesabı
• Sonlu Elemanlar Modelinin Validasyonu
• Simülasyon Modelinin Oluşturulması
• Sonuçlar
• Değerlendirme
2
Giriş
• Otobüs kazalarının büyük çoğunluğu; devrilme, çukura veya şarampole
yuvarlanma kazalarıdır.
• Devrilme kazası ile deforme olan otobüs gövdesi yolcuların hayatını büyük
ölçüde tehdit etmektedir.
• Devrilme kazalarının %20’si bir veya birden fazla yolcunun ölümüyle,
%42’si ise yolcuların ağır şekilde yaralanması ile sonuçlanmaktadır.
• Bu nedenle, ECE standartlarını kabul eden ülkelerde 16’dan fazla yolcu
taşımak üzere tasarlanan M2 ve M3 araçların R66 regülasyonunu
sağlamak zorunluluğu vardır.
• Regülasyonun belirttiği üzere, sertifikasyon, tüm veya kesit araç bazında
gerçek bir devrilme testiyle ya da ileri nümerik metotlara dayanan
hesaplama teknikleri ile alınabilir (örn., doğrusal olmayan eksplisit dinamik
sonlu elemanlar yöntemi).
3
Proje ve Amacı
• Bir otobüsün araştırma geliştirme (AR-GE)
sürecinde, bütün bir araca gerçek devrilme testi
uygulamak yüksek maliyeti ve oldukça zaman alan
süreci nedeniyle oldukça zahmetlidir.
• Bilgisayar destekli simülasyon teknolojisinin
avantajları, başlangıç tasarım safhasında bile
mühendislere otobüsün devrilme güvenliğinin
hızlıca belirlenmesine olanak sağlar.
• Gerekli korelasyon testleri yapılıp model valide
edilirse, simülasyon tabanlı devrilme analizi gerçek
devrilme testlerinin yerine geçebilmektedir.
4
ECE 66-02
• ECE 66-02 regülasyonu, devrilme kazalarındaki katostrofik/feci sonuçları
önleyecek ve otobüs yolcularının güvenliği sağlayacak yaptırımları içerir.
• ECE 66-02 regülasyonu gereğince, yolcuların yaşam hacmi otobüsün
gövdesine göre tanımlanmıştır ve bu bölgeye devrilme kazası sırasında
herhangi bir girişim (trim parçaları, tutamaklar, mutfak, vs.) olmamalıdır.
Bu regülasyon, yaşam hacmine girişimleri engellemek amacıyla otobüs
gövdesinin yeterli dayanıma sahip olmasını zorunlu kılar.
5
ECE 66-02
•
•
Yatay başlama düzleminin yüksekliği ve
üzerine çarpmanın gerçekleştiği daha düşük
seviyedeki yatay düzlem arasındaki yükseklik
farkı 800 mm’den daha az olmamalıdır.
Yaşam hacmi; aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi
koltuğun R noktasının konumu, yolcuların
ayaklarının altındaki döşeme üzerinden 500
mm’de; taşıtın yan yüzeyinin içinden 300
mm’de ve dış koltukların merkez hattında,
koltuk arkası önünde ise 100 mm’de kabul
edilmektedir.
6
ECE 66-02
ECE 66-02 regülasyonuna göre, otobüs iskeletinin
absorbe ettiği toplam enerji;
ET = 0,75 . M. g. Δh
M : Hareket edebilecek durumdaki aracın yolcusuz
ve yüksüz durumda olduğu, sadece 75 kg’lık
sürücü ağırlının eklendiği araç ağırlığı,
Δh : Aracın ağırlık merkezinin, aracın kararsız
konumundaki yüksekliği (1 noktası) ile araç
gövdesinin yere ilk temas ettği andaki yükseliği
(2 noktası) arasındaki düşey düzlemdeki farkı
g : Yerçekimi sabiti
7
Sonlu Elemanlar Modelinin Validasyonu
• Validasyon çalışmasının amacı, bilgisayar destekli katı mekaniği
modellerinin validasyonu için sonlu elemanlar yöntemiyle oluşturulan
matematik modellerin, yapılacak fiili testler ile doğruluğunu karşılaştırmak
ve yapılan varsayımları teyit etmektir.
• Araçlarımızda ve fiili testlerini yaptığımız parça ve bağlantılarda kullanılan
malzemelerinin mekanik özellikleri, İTÜ Biyomekanik ve Mukavemet
Laboratuvarında yapılan deneyler ile tespit edilmiştir.
8
• Fiili testlerin yapılması gereken parçalar ve bağlanılar; kalıcı
deformasyonun başladığı parçalar ve bağlantılar olmalıdır.
• Bu parça ve bağlantıların; büyük plastik deformasyonlara uğraması
durumunda görülecek davranış simüle edilmelidir.
• Matematiksel hesaplamalar ile fiili testlerin kuvvet – deplasman eğrilerinin
karakteristikleri karşılaştırılmalıdır.
• Yukarıdaki maddeler göz önünde bulundurularak, yan duvar düğümü ve
tavan kenar düğümü test numuneleri olarak seçilmiştir.
9
• Yan Duvar Düğümü
• Tavan Kenar Düğümü
10
•
Yan duvar düğümü ve tavan kenar düğümü ile
ilgili deneysel incelemeler İTÜ Biyomekanik ve
Mukavemet Laboratuvarında gerçekleştirilmiştir.
Test numuneleri üzerine belirli sınır koşullarında
yarı-statik yükler uygulanmıştır.
•
Eğilme deneylerinde, deplasman miktarları
kameralar yardımıyla optik olarak ölçülmüştür.
Bu ölçüm yöntemi, numuneye temas etmeden
ölçmeyi sağladığı için oldukça hassas ve gerçeğe
yakın sonuçlar vermesi açısından en etkili
yöntem olarak kabul edilebilir.
•
Eğilme deneylerinde, kuvvet ölçmek için ESİT SC
10 t V C4 model 10 ton kapasiteli yük hücresi
(loadcell) kullanılmıştır.
11
Yan Duvar Düğümü
12
Tavan Duvar Düğümü
13
Simülasyon Modelinin Oluşturulması
FE Model
• Profiller
• Saclar
• Koltuk İskeleti
• Tutamak İskeleti
• Klima
14
Camlar, trim
parçaları, koltuk
süngeri ve üzerindeki
insan ağırlıkları RBE3
elemanlar ile
modellenmiştir.
Rijit Parçalar
• Motor
• Şanzıman
• Angle Drive
• Radyatör
• Genleşme Tankı
• Hava Tankları
• Egsoz
• Ön Aks
•Arka Aks
• Akü
• Yakıt Deposu
• Kalorifer
• Buzdolabı
15
1) “Unladen Kerb Weight”
durumundaki aracın ağırlık merkezi
yandaki şekilde görüldüğü gibi
Hexagon Studio atölyesinde ölçüldü.
2) İnsan ağırlıkları eklenmeden, ADMAS
elemanlar yardımı ile simülasyon
modelinin ağırlık merkezi ölçülen
modelin ağırlık merkezi eşleştirildi.
3) ECE 66-02 regülasyonunda
belirtildiği üzere şöför ağırlığının
tamamı (75 kg), hostes (75 kg) ve
yolcu (68 kg) ağırlıklarının yarısı
modele eklendi.
16
Yaşam Hacmi
(Residual Space)
17
Sonuçlar
1
4
2
5
3
6
18
Sonuçlar
Kesitler (Bay Sections)
19
Sonuçlar
Kesitler (Bay Sections)
20
Sonuçlar
• Enerji – zaman grafiğinde
götüldüğü üzere sistemin
toplam enerjisi ile dış
işlerin
farkı
sabit
kalmaktadır. Bu durum
analizin “robust” olduğunu
göstermektedir.
• Enerji – zaman grafiğinde
götüldüğü üzere kinetik
enerji iç enerji ve kayma
enerjisine
(sürtünme)
dönüşüyor.
21
Değerlendirme
• Otobüsün devrilme güvenliğinin belirlenmesinde, doğrusal olmayan
eksplisit dinamik sonlu elemanlar analiz metodu kullanılmıştır.
• Validasyon çalışması ve analiz sonucunda elde edilen “robust” enerji
dağılımı sonuçların tutarlı olduğunu göstermiştir.
• Otobüsün devrilme güvenliğinin belirlenmesinde kullanılanılan
bilgisayar
destekli
hesaplama
modeli,
otobüs
gövdesinin
geliştirilmesinde ve optimizasyonunda büyük zaman ve maliyet avantajı
sağlamıştır.
22
SORULAR ?
23

rollover crashworthıness of a multıpurpose coach

Transkript

Benzer belgeler

Hafif Ticari Aracın Devrilme Kontrolünde Farklı Kontrolör Uygulamaları

LS-DYNA ile ECE-R66 Yönetmeliği`ne Uygun Otobüs

talimatlar - Amazon S3

TR - Hexagon Studio