Multidisciplinary investigation of C-type composite sandwich radome panels within the scope of acoustic emission based damage characterization and electromagnetic transmission performance
Akustik emisyon esaslı hasar karakterizasyonu ve elektromanyetik iletim performansı kapsamında C-tipi kompozit sandviç radom panellerinin çok disiplinli araştırılması
- Tez No: 658436
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT BÜYÜK, PROF. DR. MEHMET YILDIZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Üretim Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 87
Özet
Bu çalışmanın amacı, havacılıkta kullanılan kompozit radom sandviç yapılarının elektromanyetik iletim performanslarını incelemek ve neredeyse görünür darbe hasarlarının paneller içerisinde neden olduğu hasar mekanizmalarını Akustik Emisyon yöntemi ile (AE) kümelemektir. E-cam ve aramid reçine emdirilmiş kumaşlardan yapılmış yüzey katmanlarından ve çekirdek malzeme olarak Nomex® altıgen petekten oluşan iki farklı sandviç panel numunesi incelendi. Eşit yüzey ve çekirdek kalınlıklarına sahip düz şekilli sandviç paneller sıcak pres kürleme yöntemi ile üretilmiştir. Elektromanyetik iletim ve yansıma katsayılarının ölçümü, 5-25 GHz frekans aralığında boş alan testleri ile gerçekleştirilmiştir. Panel ve bileşenlerinin dielektrik katsayısı ve kayıp tanjant değerlerini içeren iletim katsayıları deneysel olarak elde edilmiştir. Sandviç paneller, Hyperworks® FEKO yazılımı kullanılarak çok katmanlı bir tabaka şeklinde sayısal olarak modellendi ve çözdür yöntemi olarak Planar Green'in fonksiyonu yaklaşımı kullanılmıştır. Boş alan testlerinden elde edilen elektriksel malzeme parametreleri sayısal model için girdi olarak kullanılmıştır. Elektromanyetik simülasyon çıktıları deneylerle mükemmel bir şekilde örtüştüğü görülmüştür. Sonuç olarak, aramid sandviç panel numunesi, belirtilen frekans aralığında E-cam sandviç panel numunesine kıyasla üstün elektromanyetik özelliklerle sahip olarak davranmaktadır. Neredeyse Görünür Darbe Hasarları (BVID) yarı statik girinti testi yaklaşımı ile numunelerde incelenmiş ve akustik emisyon sensörlerinden elde edilen veriler daha sonra panellerde meydana gelen hasar mekanizmalarını sınıflandırmak için k-ortalamaları algoritması ile kümelenmiştir. Akustik emisyon veri noktalarının optimum küme sayısını belirlemek için GAP fonksiyonu kullanılmıştır. Aramid sandviç panel numunesi girinti yüklemesi altında deforme olmuştur ve numune boyunca matris çatlaması, elyaf kırılması ve çekirdek ezilmesi gibi birkaç farklı hasar mekanizması gözlemlenmiştir. Aramid numunelerinden farklı olarak, E-cam sandviç panel numunesindeki üst tabaka ve çekirdek yapısının arayüzünde bağ ayrılması ve delaminasyon gözlenir. Panellerin mikroyapısında AE ile elde edilen hasar tipleri, kırık yüzeylerin Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) çalışmaları ile doğrulanmaktadır. Son olarak, akustik emisyon yönteminin yarı-statik girinti yüklemesi altında radom sandviç panellerin hasar sınıflandırmasında faydalı bir yaklaşım olabileceği bulunmuştur. Ayrıca aramid sandviç panel, düşük iletim kayıpları ve girinti yüklerine karşı yüksek yapısal mukavemeti nedeniyle yüksek frekanslı çalışma koşullarında radom uygulamaları için daha uygun bir malzeme olabilir.
Özet (Çeviri)
This study aims to investigate the electromagnetic transmission performance of composite radome sandwich panel structures used in aviation and to cluster the damage mechanisms caused by barely visible impact damages within the panels with the Acoustic Emission (AE) method. Two different sandwich radome panel samples consisting of skin materials made of E-glass and aramid prepregs and Nomex® honeycomb as the core material are examined in the research. Flat sandwich panels with equal skin and core thicknesses are produced by the hot-press curing method. Measurements of the electromagnetic transmission and reflection coefficients are performed by the free space test method in the frequency range of 5-25 GHz. As a result, transmission coefficients including dielectric coefficient and loss tangent values of the panel and its constituents are obtained experimentally. Sandwich panels are numerically modeled as a multilayer substrate by using Hyperworks® FEKO software, where the material parameters that are obtained from the experimental study are used as the input for the model. Planar Green's function approach is used as the solver for the electromagnetic simulations and it is found that the results correspond well with the experiments. As a result, the aramid sandwich panel sample is showed better electromagnetic properties compared to the E-glass sandwich panel sample within the specified frequency range. Barely Visible Impact Damage (BVID) characteristics are investigated in the samples with the quasi-static indentation test approach and the data obtained by the acoustic emission sensors are subsequently clustered with the k-means algorithm to examine and categorize the damage mechanisms that occur in the structure. GAP function is used to specify the optimum initial clustering value of the k-means algorithm. Aramid sandwich panel sample is deformed under the indentation loading and several different damage mechanisms are observed throughout the sample like matrix cracking, fiber breakage, and core crushing. Unlike the aramid samples, debonding and delamination are observed at the interface of the prepreg and core structure within the E-glass sandwich panel sample. Different failure and damage mechanisms within the microstructure are also verified by SEM images. Finally, it has been found that the acoustic emission method can be a useful approach in the damage classification of radome sandwich panels under quasi-static indentation loading. Besides, aramid sandwich panel can be a more suitable material for radome applications in high frequency operating conditions due to its low transmission losses and high structural strength against indentation loads.
Benzer Tezler
- M13mp18 iskele ipliğinden DNA origami nanodemetlerin geliştirilmesi ve ilaç taşıyıcı olarak kullanımının incelenmesi
Development of DNA origami nanobundles from m13mp18 scaffold strand and investigation of their use as drug carrier
AYKUT BİLİR
Doktora
Türkçe
2022
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NECDET SAĞLAM
PROF. DR. CELAL ÜLGER
- Yüksek çözünürlüklü deprem lokasyonları ile Kilikya bölgesindeki aktif yapıların belirlenmesi
Identification of active structures in The Cilician region using high resolution earthquake location
KÜBRA HOCAOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Jeofizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GONCA ÖRGÜLÜ
- Relapsing-remitting multipl sklerozda clusterin genetik polimorfizmleri ve dolaşımdaki mikroRNA'ların plazma clusterin seviyesi ve bilişsel performans üzerine etkilerinin incelenmesi
Investigation of clusterin genetic polyorphisms and the effects of circulating microRNAs on plasma clusterin level and cognitive performance in relapsing-remitting multiple sclerosis
OSMAN OĞUZHAN KILIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
NörolojiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİRSEN CAN DEMİRDÖĞEN
- Lipopolisakkarit ile sepsis oluşturulan Balb-C farelerinde fuzilinin ferroptozis üzerindeki koruyucu etkilerinin araştırılması
Investigation of the protective effects of fuzilin on ferroptosis in sepsis-induced Balb-C mice with lipopolysaccharide
FİRDEVS KAYA
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2022
Anestezi ve ReanimasyonHarran ÜniversitesiAnesteziyoloji ve Reanimasyon Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERDOĞAN DURAN
- Adenoid hipertrofisine bağlı solunum obstrüksiyonunun kraniofasiyal morfoloji, solunum paterni ve postür üzerine olan etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of respiratory obstruction due to adenoid hypertrophy on craniofacial morphology, respiratory pattern, and posture
MERAL GÜRKAN
Diş Hekimliği Uzmanlık
Türkçe
2024
Diş HekimliğiBezm-i Alem Vakıf ÜniversitesiOrtodonti Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ELİF DİLARA ŞEKER