Roll-over analysis of a commercial vehicle

Abstract

Günümüzde çevre kirliliğini azaltmak için toplu taşımanın kullanımı her geçen gün artmaktadır. Bu nedenle ticari araçların sebep olduğu ölümlü ve yaralanmalı kazaların sayıları da artmaktadır. Dünyadaki bu artış, ticari araçlarda yolcu güvenliğini sağlamak için çeşitli regulasyonların ortaya çıkmasına neden olmuştur. ECE R-66 yönetmeliği yayınlanmış, ölüm ve yaralanmaya neden olan devrilme kazaları için Avrupa Komisyonu tarafından zorunlu hale getirilmiştir. Bu yönetmeliğin gereklilikleri araç testleri ile sağlanabilmektedir. Ancak bilindiği gibi test maliyetlerinin yüksek olması ve prosedürlerin zaman alması gibi çeşitli dezavantajları bulunmaktadır. Regülasyon koşulları, teknolojinin gelişmesi sayesinde sanal analiz ve sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak, testlerden daha hızlı ve ucuz bir şekilde kontrol edilebilmektedir. Sonlu elemanlar simülasyonlarında kullanılan malzeme modelleri büyük önem taşımaktadır ve simülasyon sonuçlarını doğrudan etkilemektedir. Ayrıca malzeme modelinde tanımlanan akma dayanımı, gerinim ve gerinim-sertleşme parametreleri, analizin gerçek deney sonuçlarına yakın olarak gerçekleştirilebilmesi için çok önemlidir. Bu çalışmada, ticari bir aracın belli bir bölümü için devrilme testi gerçekleştirilerek, sonlu elemanlar modeli doğrulanmıştır. Malzemenin çekme testi sonuçları kullanılarak, malzeme modeli kalibre edilmiş ve simülasyonda uygulanmıştır. Ayrıca, gerinim oranı etkileri de araştırılmıştır. Çalışma sonucunda çekme testi kullanılarak kalibre edilen malzeme modelini içeren simülasyonlar sonucunda, test verilerine daha yakın değerler elde edildiği gözlemlenmiştir. Malzeme modeline gerinim oranı etkisi eklendiğinde, simülasyon sonuçları daha da iyileştirilip, test verilerine oldukça yakınsanmıştır. Bu tezin literatüre katkısı; yeni bir malzeme datası, bu malzeme için Johnson-Cook malzeme modeli parametreleri, kesit devrilme testi ve doğrulanmasıdır.

Nowadays, the use of public transport has been increasing day by day to reduce environmental pollution. Therefore, a significant increase is observed in the number of accidents and injuries caused by commercial vehicles. This increase in the world has led to the emergence of various regulations in order to ensure passenger safety in commercial vehicles. The ECE-R66 regulation has been published and become mandatory by European Commission for rollover accidents that cause death and injury. The requirements of this regulation can be provided by experiments. However, as it is known, there are various disadvantages such as high test costs and time-consuming procedures. Thanks to the development of technology, by using virtual analysis and finite element method, regulation conditions can be controlled in a faster and cheaper way than experiments. Material models used in finite element simulations are of great importance and directly affect the simulation results. In addition, yield strength, strain, and strain-rate hardening parameters defined in the material model are crucial for the analysis to be carried out as close to the real experiment results. In this study, the finite element model was validated by performing a roll-over test for a section of a commercial vehicle. By using the tensile test results of the material, the material model is calibrated and implemented in the simulation. Furthermore, the strain-rate effects are investigated. As a result of the study, it is observed that values closer to the test data are obtained as a result of the simulations containing the material model calibrated using the tensile test. When the strain-rate effect is added to the material model, the simulation results are further improved and values are quite close to the test data. Thus, this thesis contributes to the literature by presenting new material data (P355NB), Johnson-Cook material model parameters for this material, section roll-over test and validation.