Statik ve dinamik yükler altında otobüs yolcu koltuklarında kullanılan plastik aksesuarların modellenmesi, analizleri ve testleri

Abstract

Otomotiv sektöründe son yıllarda plastik malzemeler hafiflik ve üstün mekanik özellikleri nedeniyle sıklıkla tercih edilmektedir. Yolcunun kaza ve benzeri olaylar neticesinde plastik esaslı komponentlerle etkileşime geçmesi, bu malzemelerin yolcu güvenliğine etkisini inceleme ihtiyacı doğurmuştur. Bu çalışmada, plastik arkalık kapağına sahip iki kişilik bir yolcu koltuğu ECE R14 ve ECE R80 yönetmelikleri kapsamında incelenmiştir. Koltuğun sonlu eleman modeli geliştirilmiş ve ECE R14 statik testine göre analizler gerçekleştirilmiştir. Analiz sonuçları gerçek test ile doğrulanmıştır. Yolcu güvenliğini incelemek üzere ECE R80 dinamik testi referans alınarak sonlu elemanlar modeli düzenlenmiştir. Çarpışma esnasında dummy ve yolcu koltuğunun plastik arkalık kapağı arasında meydana gelecek etkileşimi doğru bir şekilde simüle edebilmek için polimer malzemeye yönelik numune testleri yapılmış ve malzeme ile hasar modelleri oluşturulmuştur. Analiz sonucunda yaralanma kriterleri ECE R80 içerisindeki limit değerler ile karşılaştırılmıştır. Negatif sonuçları optimize etmek amacıyla plastik arkalık kapağı üç bölüme ayrılmış ve her bir bölümün kalınlığı yapay sinir ağları ile optimize edilmiştir. Optimizasyon sonrasında koltuk, regülasyon gerekliliklerini karşılamıştır ve ayrıca ağırlık azaltımı sağlanarak daha hafif bir koltuk yapısı elde edilmiştir.

In recent years, plastic materials have been frequently preferred in the automotive industry due to their lightness and superior mechanical properties. The interaction of passengers with plastic-based components during accidents or similar events has raised the need to examine the impact of these materials on passenger safety. In this study, a two-place passenger seat with a plastic backrest cover was analyzed within the scope of the ECE R14 and ECE R80 regulations. The finite element model of the seat was developed, and analyses were carried out according to the ECE R14 static test. The analysis results were validated with actual tests. To assess passenger safety, the finite element model was adjusted based on the ECE R80 dynamic test. To accurately simulate the interaction between the dummy and the plastic backrest cover of the passenger seat during a collision, sample tests for the polymer material were conducted, and material and failure models were created. The injury criteria were compared with the limit values defined in the ECE R80. To optimize negative results, the plastic backrest cover was divided into three sections, and the thickness of each section was optimized using artificial neural networks. After the optimization, the seat met regulatory requirements, and a lighter seat structure was achieved through weight reduction.