ANALYSIS OF MECHANICAL AND BALLISTIC PROPERTIES OF METAL SUPPORTED COMPOSITE PLATES
METAL DESTEKLİ KOMPOZİT PLAKALARIN MEKANİK VE BALİSTİK ÖZELLİKLERİNİN ANALİZİ
- Tez No: 952561
- Danışmanlar: PROF. DR. FAHRETTİN ÖZTÜRK, PROF. DR. SERKAN TOROS
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 293
Özet
Bu tezin temel amacı, yüksek özgül mukavemetli yapıya sahip metal destekli kompozit plakaların enerji emilimi ve darbe direncini incelemektir. Bu amaçla, metal destekli kompozit plakaların mekanik ve darbe özellikleri hem deneysel hem de numerik yöntemlerle araştırılmıştır. CFRP/Ti6Al4V hibrit kompozitlerin mekanik karakterizasyonunda, Mod-I Kırılma Tokluğu Testi (Çift Ankastre Kiriş Testi), Mod-II Kırılma Tokluğu Testi (Uç Çentik Eğilmesi Testi), Tabakalar Arası Kayma Dayanımı Testleri (ILSS), Tek Taraflı Yapıştırma Kesme Testi (SLS), Izod Darbe Testi, Çekme Testi, Düşük Hızlı Darbe (DHD) Testleri ve Balistik Darbe Testleri gerçekleştirilmiştir. Mode-I ve Mode-II çatlak testlerinden elde edilen sonuçlar, LM-PAEK malzemesinin, Ti6Al4V'ye PEKK malzemesine kıyasla daha güçlü bir yapışma sağladığını göstermiştir. Metal destekli kompozit plakaların LVI testleri, 50, 100 ve 150 J darbe enerjisi seviyelerinde ağırlık düşürmeli darbe test cihazı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. LVI test sonuçlarından elde edilen eğriler, farklı dizilimler arasında küçük farklar gösterse de özellikle yüksek darbe seviyelerinde yapılan yüzey hasarı analizleri, çapraz yerleşimli laminatların yarı izotropik laminatlara kıyasla daha yüksek rijitlik sergilediğini ortaya koymuştur. Ayrıca, CFRP kompozit ve Ti6Al4V tabakasının kalınlığının artmasıyla rijitlikte önemli bir artış gözlemlenmiştir. CFRP/Ti6Al4V hibrit kompozit plakaların balistik darbe testleri, 400-600 m/s hız aralığında 5,56 mm x 45 NATO (SS109) mermisi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, Crack Mode-I, Crack Mode-II, çekme testleri, LVI testleri ve balistik darbe testleri LS-DYNA yazılımı kullanılarak simüle edilmiştir. Son olarak, deneysel balistik darbe testlerinin sonuçlarıyla doğrulanmış numerik model parametreleri kullanılarak, 900 m/s hızla hareket eden ve 31,85 kg/m² yüzey yoğunluğuna sahip 5,56 mm NATO mühimmatına karşı NATO AEP-55 Seviye I standardını karşılayan, özgül enerji soğurum esasına göre optimize edilmiş hafif bir yapı belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
The main objective of this thesis is to comprehensively investigate the energy absorption and impact resistance of metal-supported composite plates with a high specific strength structure from all aspects. To achieve this, both the mechanical and impact properties of the metal-supported composite plates were investigated through experimental and numerical methods. For the mechanical characterization of the CFRP/Ti6Al4V hybrid composites, a series of tests were conducted, including Crack Mode-I (Double Cantilever Beam, DCB), Crack Mode-II (End-Notched Flexure, ENF), Interlaminar Shear Strength (ILSS), Single Lap Shear (SLS), Izod Impact, Tensile Tests, Low Velocity Impact (LVI) Tests, and Ballistic Impact Tests. The Crack Mode-I and Crack Mode-II test results indicated that the LM-PAEK material demonstrated stronger adhesion to the Ti6Al4V compared to the PEKK material. The LVI tests on the metal supported composite plates were conducted by drop-weight tester at the impact energies of 50, 100, and 150 J. Although the curves obtained from the LVI test results showed only minor differences between stacking sequences, surface damage analysis revealed cross-ply laminates exhibited higher stiffness than quasi-isotropic laminates, especially at high impacts. In addition, with the increase in thickness of the CFRP composite and Ti6Al4V sheet led to a significant increase in the stiffness. The ballistic impact tests of the CFRP/Ti6Al4V hybrid composite plates were performed using a 5.56 mm x 45 NATO (SS109) projectile at the impact velocity of 400-600 m/s. Furthermore, Crack Mode-I, Crack Mode-II, the tensile tests, LVI tests and ballistic impact tests were simulated by using LS-DYNA software. Finally, the validated numerical model parameters with the results of the experimental ballistic impact tests were used to identify a weight-optimized structure based on the specific energy absorption, complying with the NATO AEP-55 Level I standard against a 5.56 mm NATO round at 900 m/s and having an areal density of 31.85 kg/m².
Benzer Tezler
- Mermi-zırh etkileşiminin analizi
Analysis of projectile-armour interaction
HÜSEYİN EKREM DEMİRTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CELALETDİN ERGUN
- Amfibi zırhlı araçlar için kompozit-alüminyum denge plakası tasarımı, sonlu elemanlar analizi ve üretimi
Design, finite element analysis and manufacturing of a composite aluminum trim vane for amphibious armoured vehicles
ENDER İNCE
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TEYFİK DEMİR
- Yay tahrikli bir darbe deney cihazının tasarımı, geliştirilmesi ve verimliliğinin araştırılması
Spring-actuated impact test device: Design, development, and efficiency assessment
MESUT KÜÇÜK
Doktora
Türkçe
2025
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ SARI
- Ön gerilmeli elyaf takviyeli kompozit malzemelerin deneysel ve teorik incelenmesi
Başlık çevirisi yok
NEVZAT TARIM
- Zırh çeliğinin kaynak sonrası mekanik ve balistik özelliklerinin incelenmesi
Inspection of mechanical and ballistic properties of armor steel after welding
SERKAN KEÇE
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Metalurji MühendisliğiKarabük Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAYRİYE ERTEK EMRE