Investigation of ballistic performance of ceramic armors with tests and analysis which contains multilayer ceramic tiles
Çok katmanlı seramik karo içeren seramik zırhların balistik performanslarının test ve analizlerle incelenmesi
- Tez No: 798844
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BARIŞ SABUNCUOĞLU, DR. ÖĞR. ÜYESİ HAMED TANABI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Savunma ve Savunma Teknolojileri, Mechanical Engineering, Engineering Sciences, Defense and Defense Technologies
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 130
Özet
Seramik zırhlar düşük öz kütle ile yüksek balistik koruma sağlamak için geliştirilmiştir. Bu zırhlar üç temel bileşenden oluşmaktadır. Bunlar: seramik karo, sünek arka plaka ve bu ikisini birbirine tutturacak yapıştırıcı. Seramik karo yüksek sertliğe ve yüksek basma dayanımına sahiptir ve zırhın ön kısmında yer alır. Zırh delici mermi seramik karoyu delmeye çalışırken, seramiğin yüksek mekanik özelliklerinden dolayı merminin burnu aşınır ve körelir. Körelen ve bir miktar yavaşlayan mermi çekirdeği sünek arka plaka ile durdurulur. Çarpma yükü sırasında seramik karo farklı tip yüklere maruz kalır. Kısmi bükülmeden dolayı seramik karonun ön yüzü basınç gerilmesi hissederken, arka yüzü ise çekme gerilmesi hisseder. Seramik karo mermideki aşınmayı arttırmak için ön yüzünde yüksek sertlik ve basınç dayanımına ihtiyaç duyar. Aynı zamanda seramik karonun kolay kırılmasını önlemek için ise arka yüzünde yüksek tokluğa ihtiyaç duyar. Ancak bu iki özellik birbirleriyle çelişen özelliklerdir ve genelde aynı anda bir malzemede yüksek seviyede bulunmazlar. Bu çalışmada, önde daha sert, arkada daha tok olan iki farklı seramiğin birbirine yapıştırılmasıyla seramik yapılar oluşturulmuştur ve bahsedilen gereksinimlerin karşılanıp karşılanmayacağı balistik testler ile incelenmiştir. Ancak bu incelemeden önce katmanlı seramik yapının etkisini incelemek için aynı malzemeden oluşan iki katmanlı bir seramik yapı ile tekil bir seramik yapı balistik testler ile karşılaştırılmıştır. Katmanlı seramik yapının etkisi hakkında literatürde birbiri ile çelişen çalışmalar bulunmaktadır. Çalışmanın bu kısmında katmanlı seramik yapının etkisi hakkında literatüre katkı sağlanmıştır. Bu çalışmada 7.62 × 51 Zırh Delici mermi kullanılarak Delme Derinliği Yöntemi ile balistik testler yapılmıştır. Test edilen seçenekler ise Balistik Verim formülü ile değerlendirilmiştir. Çalışmanın son kısmında balistik testlerin Sonlu Elemanlar Analizi yapılmış ve seramik yapıların davranışları incelenmiştir. Çalışmanın sonucunda tekil seramiklerin, aynı malzemeden oluşturulan katmanlı seramik yapılara göre daha yüksek balistik koruma sağladığı gözlenmiştir. Aynı malzemeden oluşturulan katmanlı seramik yapı ile ön kısmına daha sert seramik yerleştirilen katmanlı seramik yapı karşılaştırıldığında, daha sert seramiğin balistik performansı arttırdığı balistik testlerle gözlenmiştir. Yapılan Sonlu Elemanlar Analizlerinde ise her iki sonuçla uyumlu analiz sonuçları ortaya koyulmuştur.
Özet (Çeviri)
Ceramic armors have been developed to provide high ballistic protection with low density. Ceramic armors consist of three basic components, these are: the ceramic tile, the ductile backing plate, and the adhesive to bond the two together. Ceramic tile has high hardness and high compressive strength and is located in the front of the armor. As the armor piercing bullet tries to penetrate the ceramic tile, the nose of the bullet erodes and becomes blunt due to the high mechanical properties of the ceramic. The blunt and slowed down somewhat bullet core is stopped by the ductile backing plate. During the impact load, the ceramic tile is experienced different type loads. Due to local bending, the strike face of the ceramic tile experiences compressive stress, while the rear face experiences tensile stress. Ceramic tile needs high hardness and compressive strength on the strike face to increase erosion on the bullet. At the same time, it needs high toughness on the rear side to prevent the ceramic tile from breaking easily. However, these two properties are in conflict with each other and are not usually found at a high level in a material at the same time. In this study, ceramic structures were created by bonding two different ceramics, which one is harder at the strike face and tougher at the rear face, and whether the mentioned requirements would be met or not was investigated by ballistic tests. However, before this examination, a two-layer ceramic structure made of the same material and a monolithic ceramic were compared with ballistic tests in order to examine the effect of the layered ceramic structure. There are conflicting studies in the literature about the effect of layered ceramic structure. In this part of the study, a contribution has been made to the literature about the effect of the layered ceramic structure. In this study, ballistic tests were performed with the Depth of Penetration Method using 7.62 × 51 Armor Piercing bullets. The tested configurations were evaluated using the Ballistic Efficiency formula. In the last part of the study, Finite Element Analysis of ballistic tests were conducted, and the behavior of ceramic structures were examined. As a result of the study, it was observed that monolithic ceramics provide higher ballistic protection than layered ceramic structures made of the same material. When the layered ceramic structure made of the same material is compared with the layered ceramic structure with harder ceramic placed on the strike face, it has been observed by ballistic tests that harder ceramic increases the ballistic performance. In the Finite Element Analysis, similar behaviors and similar results were observed with ballistic test for both investigations.
Benzer Tezler
- Personel koruyucu seramik kompozit zırhlarda ara yüzeyin balistik performansa etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of interface on ballistic performance in personnel protective ceramic composite armors
ŞÜKRÜ BURAK KAHRAMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Savunma ve Savunma TeknolojileriMilli Savunma ÜniversitesiHarp Silah ve Araçları Anabilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AYHAN AYTAÇ
- Alümina seramik plakaların şekillendirilmesi ve balistik incelenmesi
Ballistic investigation of different shaped alumina ceramic plates
EMİNCAN ÖZBAĞDATLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiBartın ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİLAL KURŞUNCU
- Investigation into the effect of ceramic geometry on ballistic performance
Seramik geometrisinin balistik performans üzerindeki etkisinin incelenmesi
YAVUZ ERİŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Makine MühendisliğiAydın Adnan Menderes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. PINAR DEMİRCİOĞLU
- Zırh sistemlerinde farklı mekanik özelliklere sahip ön yüz seramikmalzemelerin balistik performansının incelenmesi
Investigation of ballistic performance of front face ceramic materials with different mechanical properties in armor systems
MUSA TALHA İZGİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Savunma ve Savunma TeknolojileriMilli Savunma ÜniversitesiHarp Silah ve Araçları Anabilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ONUR ALTUNTAŞ
- Seramik takviyeli alüminyum metal matrisli kompozitin balistik performansının incelenmesi
An Investigation of the ballistic performance of a particle reinforced aluminum based metal matrix composite
ALPER TAŞDEMİRCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2000
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. BAKİ KARAMIŞ