Experimental and numerical investigation of the impact resistance and impact damage tolerance of a carbon fiber reinforced thermoplastic polyphenylene sulfide (PPS) matrix composite
Karbon fiber takviyeli termoplastik polifenilen sülfit (PPS) matris kompozitin darbe direncinin ve darbe hasar toleransının deneysel ve nümerik araştırılması
- Tez No: 631131
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA GÜDEN, PROF. DR. ALPER TAŞDEMİRCİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 196
Özet
Havacılık sınıfı yüksek performanslı 5 Harness Satin (5 HS) örgülü kumaş karbon fiber takviyeli/polifenilen sülfid matrisli (CF/PPS) termoplastik kompozitlerin çarpma direnci ve çarpma hasar toleransı deneysel ve nümerik olarak incelenmiştir. Nümerik modelleme çalışmaları deneysel testler sonucu parametreleri belirlenen MAT-58 malzeme modeli ve Hashin kırılma kriterleri kullanılarak LS-DYNA'da tek katman ve çoklu katman modelleri ile gerçekleştirilmiştir. Düşük hızlı çarpma testlerinin nümerik modelleri deneysel testlerle iyi korelasyon göstermesine karşın çoklu katman modeli ile daha yakın sonuçlar elde edilmiştir. Ayrıca, çoklu katman modeli kullanarak düşük hızlı çarpma testlerindeki delaminasyon alanlarını hesaplanabilmiş, elde edilen sonuçlar deneysel testlerdeki delaminasyon hasar alanlarıyla benzer bulunmuştur. LVI testine tabi tutulan CF/PPS kompozit numuneler sonrasında hasar sonrası oluşan dayanım toleransını belirlemek için çarpma sonrası basma (CAI) testlerine tabi tutulmuştur. CAI testlerinin nümerik modeli tek katmanlı modelleme tekniği kullanılarak modellenmiştir. CAI testlerinin nümerik modelleri, deneysel CAI testleriyle çok benzer eğilimler göstermiştir. Bu eğilimler, LVI testlerinde 3 m/s ve üzeri hızlarda test edilen numunelerde daha yakınsamış olarak görülmüştür. Son olarak, yaklaşık 100 m/s hızda üç adet yüksek hızlı çarpma (HVI) testi gerçekleştirilmiştir. HVI testlerinin kırılma ve hasar modları, LVI testlerininkinden çok farklı olarak gözlemlenmiştir. Boyuna ve enine olmak üzere uzun ana çatlaklar HVI testleri sonucu oluşmuştur. HVI testleri hem tekli katman hem de çoklu katman modelleme teknikleri ile modellenmiştir. Çoklu katman modeli kullanılarak belirlenen HVI testlerindeki delaminasyon hasarı, C-Tarama hasarsız muayene ile belirlenen deneysel delaminasyon hasarıyla tutarlı bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
The impact resistance and impact damage tolerance of an aerospace grade high performance 5 Harness Satin woven fabric carbon fiber reinforced/polyphenylene sulfide matrix (CF/PPS) thermoplastic composite were investigated experimentally and numerically. The numerical modeling was performed using the experimentally determined parameters of material model MAT-58 and Hashin failure criteria in LS-DYNA using the single shell and stacked shell models. The numerical models of the low velocity impact (LVI) tests showed good correlations with the experimental tests while the stacked shell model showed nearer results with the experimental tests. The stacked shell model also estimated the LVI test delamination areas, which were comparable with the experimental damage areas. The LVI tested coupons were further subjected to the compression after impact (CAI) tests in order to determine the damage tolerance of CF/PPS composite. The CAI tests were modeled using the single shell model. The numerical models of the CAI tests showed very similar trends with the experimental CAI tests. The trends were shown to be more converging in the specimens tested at 3 m/s and above in the LVI tests. Lastly, three high velocity impact (HVI) tests were performed at around 100 m/s. The failure mode of the HVI tests was shown to be very different from that of the LVI tests. The long longitudinal and transverse cracks were formed in the HVI tests. The delamination damage in the HVI tests determined using the stacked shell model was found to be more comparable with the experimental delamination damage determined by the C-Scan.
Benzer Tezler
- Kompozit yapılarda makro ve mikro hasar davranışının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of macro and micro damage behavior in composite structures
İSMAİL ÖZEN
Doktora
Türkçe
2022
Havacılık MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN GEDİKLİ
- Titanyum karbür (TİC) takviyeli epoksi ile güçlendirilmiş hibrit kompozitlerin çarpma davranışının deneysel ve sayısal incelenmesi
An experimental and numerical investigation of impact behaviour of TIC added epoxy reinforced hybrid composites
MUSTAFA TAŞLIDERE
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiIsparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA REŞİT USAL
- Numerical and experimental investigation on the crushing behaviour of auxetic lattice cells produced with additive manufacturing techniques
Eklemeli imalat teknikleri ile üretilmiş ökzetik kafes yapıların ezilme davranışlarının nümerik ve deneysel olarak incelenmesi
KADİR GÜNAYDIN
Doktora
İngilizce
2020
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
DR. ÖĞR. ÜYESİ ANTONIO MATTIA GRANDE
- Düşen yükten etkilenen malzemenin şekil değiştirmesinin deneysel ve sayısal analiz metoduyla incelenmesi
Investigation of the deformation of the material affected by the drop load by experimental and numerical analysis method
GÜRKAN YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERTEKİN BAYRAKTARKATAL
- Tabakalı metal kompozitlerin deformasyon ve şekillendirilebilme davranışlarının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation on deformation and formability behavior of laminated metal composites
DOĞAN ACAR
Doktora
Türkçe
2024
Mühendislik BilimleriKaradeniz Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER NECATİ CORA