Design and Static Performance Analysis of a New Rear Underrun Protection Device (RUPD) Using S700 MC Steel

Yıl 2025, Cilt: 25 Sayı: 2, 445 - 454

Ahmet Mete Sabah , Abdurrahman Karabulut

Öz

In traffic accidents involving heavy vehicles, the Rear Underrun Protection Device (RUPD) reduces the risk of smaller vehicles sliding under heavy vehicles, providing protection during collisions and reducing severe injuries and fatalities. This study developed a new RUPD design using S700 MC steel material, and its performance was evaluated under the ECE R58-03 regulation. A computer-aided design (CAD) model was created and finite element analyses (FEA) were conducted during the design process. Forces were applied at specific points to ensure proper loading of the structure, and according to the analysis results, total deformation values remained below the 100 mm limit, and all stress values were found to be below the yield strength of S700 MC steel. The results show that the new design meets regulatory requirements and demonstrates safe structural performance. Additionally, unlike the dynamic analyses performed in the literature, this study used static analyses for optimization studies and determined that the design with welded connections is more robust and reliable. Future studies may include dynamic analyses for more comprehensive evaluations.

Anahtar Kelimeler

Rear Underrun Protection System (RUPD), ECE R58-03 regulation, S700 MC steel material;, Finite element analyses (FEA), Structural performance

S700 MC Çelik ile Yeni Bir Arka Alt Koruma Sistemi (RUPD) Tasarımı ve Statik Performans Analizi

Öz

Ağır vasıtaların karıştığı trafik kazalarında, küçük araçların ağır vasıtaların altına girme riskini azaltmak amacıyla kullanılan Arka Alt Koruma Sistemi (RUPD), çarpma anında koruma sağlayarak ciddi yaralanma ve ölümleri azaltır. Bu çalışmada, S700 MC çelik malzemesi kullanılarak yeni bir RUPD tasarımı geliştirilmiş ve ECE R58-03 yönetmeliğine uygun olarak performansı değerlendirilmiştir. Tasarım sürecinde, bilgisayar destekli tasarım (CAD) modeli oluşturulmuş ve sonlu eleman analizleri (FEA) gerçekleştirilmiştir. Yapının doğru bir şekilde yüklenmesini sağlamak için belirli noktalardan kuvvetler uygulanmış ve analiz sonuçlarına göre, toplam deformasyon değerlerinin 100 mm sınırının altında kaldığı ve tüm gerilme değerlerinin S700 MC çeliğinin akma dayanımının altında olduğu tespit edilmiştir. Sonuçlar, yeni tasarımın yönetmelik gerekliliklerini karşıladığını ve güvenli bir yapısal performans sergilediğini göstermektedir. Ayrıca, literatürde yapılan dinamik analizlerin yerine, bu çalışmada statik analizler kullanılarak optimizasyon çalışmaları yapılmış ve kaynaklı bağlantıların kullanıldığı tasarımın daha sağlam ve güvenilir olduğu belirlenmiştir. Gelecek çalışmalarda dinamik analizlerin eklenmesiyle daha kapsamlı değerlendirmeler yapılabilir.

Anahtar Kelimeler

Ara alt koruma sistemi (RUPD, ECE R58-03 yönetmeliği, S700 MC Çelik malzemesi, Sonlu elemanlar analizi (FEA), Yapısal Performans

Kaynakça

• Abid, H.M., Roslin, E.N. and Jalal, R.I.B.A., 2019. Performance of rear under-ride protection device during car to heavy truck rear impact. International Journal of Engineering and Advanced Technology, 8, 6, 3367-3375 https://doi.org/10.35940/ijeat.F9504.088619
• Akın, E., Aslanlar, S., İlhan, E. and Erdoğan T., 2021. R58.03’e göre arka koruma donanımı analiz ve testlerinin yapılarak kritik noktaların tespit edilmesi. EJONS International Journal on Mathematic, Engineering and Natural Sciences, 5, 829-839. https://doi.org/10.38063/ejons.521
• Albahash, Z.F., Ansari, M.N.M. and Shah, Q.H., 2017. A review on rear under-ride protection devices for trucks. International Journal of Crashworthiness, 22, 95-109. https://doi.org/10.1080/13588265.2016.1228135
• Albahash, Z.F., Ansari, M.N.M. and Shah, Q.H., 2018. Design and simulation of a rear underride protection device (RUPD) for heavy vehicles. International Journal of Crashworthiness, 23(1), 47–56. https://doi.org/10.1080/13588265.2017.1302040
• Albahash, Z.F. and Ansari, M.N.M., 2020. Selection of design variables using complex proportional assessment and analysis of a rearunderride protection device. International Journal of Crashworthiness, 25, 1-8. https://doi.org/10.1080/13588265.2018.1511232
• Brumbelow, M.L., 2011. Crash test performance of large truck rear underride guards. Insurance Institute for Highway Safety, 11, 1-5. Calpello, F., Ingrassia, T. and Nigrelli, V., 2008. Design of a new high energy rear underrun protective device. High Performance Structures and Materials IV, 97, 325-335 https://doi.org/10.2495/HPSM080341
• Carrera, M., Castejon, L., Miralbes, R. and Valladares, D., 2010. Behaviour of rear underrun protection system on car-to-tank vehicle impact used for fuel transportation. International Journal of Heavy Vehicle Systems, 17 (3/4), 199-215. https://doi.org/10.1504/IJHVS.2010.035987
• Çalışkan, T., 2021. Elektrikli ticari araç uygulamaları için hafif (Alüminyum) arka tampon tasarımı ve geliştirilmesi, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Sakarya, 62.
• Erdogan, H., Sayrugaç A. and Yalçın, B., 2023. Tarımsal ilaçlamada X tipi katlanabilen ve geleneksel kanatlarda oluşan gerilmenin tahmini ve taguchi analizi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 23, 797-810. https://doi.org/10.35414/akufemubid.1264988
• Feng, S., Liu, Z., Zhao, Y. and Shi, G., 2018. Collison simulation and design optimization of rear underrun protection device of lorry. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 189, 1-8. https://doi.org/10.1088/1755-1315/189/4/042008
• Gidlewski, M., Jackowski, J. And Posuniak, P., 2022. Review and analysis of technical designs of rear underrun protective devices (RUPDs) in terms of regulatory compliance. Sensors, 22, 1-23. https://doi.org/10.3390/s22072645
• Gökçe, G., 2019. Ağır vasıta araçlar için yapay yaşlandırma tekniği ile güçlendirilmiş 6082 alüminyum alaşımdan arka tampon tasarımı ve analizi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 71.
• Hong-Fei, L., Tao, P., Hong-Guo, X., Li-Dong, T. and Li-Li, S., 2010. Research on the intelligent rear under-run protection system for trucks. Proceedings of the 8th World Congress on Intelligent Control and Automation. Jinan, China, 5274-5278. https://doi.org/10.1109/WCICA.2010.5554843
• Kortağ, U. And Orhan, S., 2022. Design and crashworthiness analysis of rear underrun protection device. International Journal of Automotive Science and Technology, 6, 412-417. https://doi.org/10.30939/ijastech..1190059
• Kortağ, U. and Göncü, F., 2021. Safety assessment of a rear undderun protection guard design using finite element analysis. International Journal of Automotive Science and Technology. Ankara, Türkiye, 547-553.
• Lerspalungsanti, S., Pitaksapsin, N., Viriyarattanasak, P., Wattanawongsakun, P. and Suebnunta, N., 2021. Design approach of heavy goods vehicle underrun protection using morphological analysis. Journal of Automobile Engineering, 236(6), 1213-1232. https://doi.org/10.1177/0954407021103432
• Lu, X. and Yang, J., 2013. A study on the application of energy -dissipating protection device in car to truck rear underride. Fifth Conference on Measuring Technology and Mechatronics Automation, 130-134. https://doi.org/10.1109/ICMTMA.2013.43
• Manikandan, N., Prabhakaran, B., Karthikeyan, K. and Kumar, D.K.K., 2018. Design and development of rear under ride protection device (RUPD) with improved energy absorption using ANSYS. IOP Conference Series: Material Science and Engineering, 402, 1-6. https://doi.org/10.1088/1757-899X/402/1/012169
• Pooudom, S., Chanthanumataporn, S., Koetniyom, S. and Carmai, J., 2019. Design and development of truck rear underrun protection device. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 501, 1-9. https://doi.org/10.1088/1757-899X/501/1/012017
• Smith, T.L., Grover, C., Gibson, T., Donaldson, W. and Knight, I. 2008. Development of test procedures, limit values, costs and benefits for proposals to improve the performance of rear underrun protection for trucks. Project Report PPR, 317, 1-71.
• Özcan, E.R., Özkan, S.S. and Mutlu, M., 2022. Design and structural analysis of trailer sliding underrun protection device complied with ECE R58.03 regulation. European Journal of Science and Technology, 36, 262-268. https://doi.org/10.31590/ejosat.1112435
• Addendum 57: UN Regulation No. 58 Revision 3 https://unece.org/fileadmin/DAM/trans/main/wp29/wp29regs/2017/R058r3e.pdf (26.06.2024)