Seramik, grafen, ultra yüksek molekül ağırlıklı polietilen (UHMWPE)' den oluşan hafif, dayanıklı balistik tabakalı kompozit plaka üretimi, özelliklerinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Production and experimental-numerical investigation of lightweight, durable laminated ballistic composite plate composed of ceramics, graphene, ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE)
- Tez No: 875111
- Danışmanlar: PROF. DR. ALAETTİN ÖZER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yozgat Bozok Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 154
Özet
Bu çalışmada, ön katmanı alümina veya bor karbür, destek katmanı karbon fiber ve ultra yüksek moleküler ağırlıklı polietilenden (UHMWPE) oluşan çok katmanlı seramik/ kompozit balistik zırhların, 7.62 x 51 M61 veya 7.62 x 63 M2 kalibreli zırh delici (AP) mermilerin etkisi altındaki performansı deneysel ve sayısal yöntemlerle incelenmiştir. Çalışmada kullanılan alümina seramikler 100 mm x 100 mm x 12 mm, bor karbür seramikler 120 mm x 120 mm x 12 mm ölçülerindedir. Ön seramik katman, 3 K 2 / 2 twill dokuma karbon fiber prepreg ve 0°/90°/0°/90° diziliminde Dyneema HB26 prepreg' den oluşan hibrit kompozit yapılar ile desteklenmiştir. Üç farklı kalınlıkta karbon fiber ve UHWMPE kullanılmıştır. Kompozit tabakalar 190 mm x 175 mm ölçülerindedir. Tüm numunelerde kompozit yapının toplam kalınlığı 10 mm' dir. Ayırıca bu çalışmada seramik ve kompozit yapıyı birleştirmede kullanılan poliüretan yapıştırıcıya grafen nanopartikül eklenerek, nanopartikül katkısının zırhların balistik özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlar sayısal analiz yöntemi ile elde edilen sonuçlarla kıyaslanmıştır. Sayısal analizler, dijital verilere dayalı gelişmiş balistik modeller ve mermi hareket simülasyonları içeren doğrusal olmayan sonlu elemanlar programı LS-DYNA ile gerçekleştirilmiştir. Çok katmanlı seramik/kompozit balistik zırhın 3B modellemesi ANSYS/SpaceClaim modülü ile yapılmıştır. Zırhların balistik analizinde zamandan tasarruf etmek için çeyrek eksenel simetrik model tercih edilmiştir. Balistik test sonuçlarına göre üretilen tüm zırhlarda kısmi penetrasyon gözlemlenmiştir. Ön seramik katman merminin aşınmasına neden olmuştur ve üzerinde mantarlaşma etkisi oluşmuştur. Sayısal analiz sonuçları deneysel çalışmalarla karşılaştırılarak mermi ve zırhın hasar durumu değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, multilayer ceramic/composite ballistic armor consisting of front layer alumina or boron carbide, support layer carbon fiber and ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) was examined under the effect of 7.62 x 51 M61 or 7.62 x 63 M2 caliber armor-piercing (AP) bullets. Its performance was examined by experimental and numerical methods. The alumina ceramics used in the study have dimensions of 100 mm x 100 mm x 12 mm, and boron carbide ceramics have dimensions of 120 mm x 120 mm x 12 mm. The front ceramic layer is supported by hybrid composite structures consisting of 3 K 2 / 2 twill woven carbon fiber prepreg and Dyneema HB26 prepreg in the 0°/90°/0°/90° alignment. Three different thicknesses of carbon fiber and UHWMPE were used. The dimensions of the composite sheets are 190 mm x 175 mm. The total thickness of the composite structure in all samples is 10 mm. Additionally, in this study, graphene nanoparticles were added to the polyurethane adhesive used to combine the ceramic and composite structure, and the effect of the nanoparticle additive on the ballistic properties of the armor was examined. The results obtained from experimental studies were compared with the results obtained by the numerical analysis method. Numerical analyzes were carried out with the nonlinear finite element program LS-DYNA, which includes advanced ballistic models and bullet motion simulations based on digital data. 3D modeling of multilayer ceramic/composite ballistic armor was done with the ANSYS/SpaceClaim module. In order to save time in the ballistic analysis of the armor, the quarter axisymmetric model was preferred. According to ballistic test results, partial penetration was observed in all armor produced. The front ceramic layer caused corrosion of the bullet and a fungus effect occurred on it. The damage status of the bullet and armor was evaluated by comparing the numerical analysis results with experimental studies.
Benzer Tezler
- Grafen esaslı kompozit kaplamaların korozyon ve aşınma özellikleri
Corrosion and wear properties of graphene based composite coatings
KUBİLAY KILIÇÇI
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET UYSAL
- Değişen oranlarda grafen nanoplaka ile katkılandırılan ZrC-TiC-%1CNT kompozitlerinin spark plazma sinterleme yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of ZrC-TiC-1%CNT composites with additional variant amounts of gnp prepared by spark plasma sintering method
MUSTAFA YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLTEKİN GÖLLER
- İki boyutlu BN ilavesinin TiB2–SiC ve ZrB2–SiC kompozitlerinin mekanik özellikleri üzerine etkisinin incelenmesi
The effects of 2d BN addition on the mechanical properties of TiB2 – SiC AND ZrB2 – SiC composites
CANER ASLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İPEK AKIN KARADAYI
- Borür katı çözeltilerin spark plazma sinterleme (SPS) yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of boride solid solutions by spark plasma sintering (SPS)
MELİS KAPLAN AKARSU
Doktora
Türkçe
2022
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İPEK AKIN KARADAYI
- Seramik nanolif esaslı elektrokimyasal hidrojen peroksit ve glukoz sensörlerinin geliştirilmesi
Development of ceramic nanofiber based electrochemical hydrogen peroxide and glucose sensors
BÜŞRA CEBECİ