Analysis of glass reinforced aluminum composite's energy dissipation behaviour during low-velocity impacts
Düşük hızlı darbeler sırasında cam takviyeli alüminyum kompozitlerin enerji dağılımı davranışının analizi
- Tez No: 970905
- Danışmanlar: DOÇ. DR. METE BAKIR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Metallurgical Engineering, Mechanical Engineering, Engineering Sciences
- 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: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Cam elyaf takviyeli alüminyum (GLARE) laminatlar, düşük yoğunluk, yüksek özgül mukavemet ve üstün yorulma direncini bir arada sunmasına rağmen, termal ve darbe yüklerinin birleşik etkileri altındaki performansları yeterince karakterize edilmemiştir. Bu çalışma, GLARE 4A 3/2-0.4 panellerin düşük hızlı düşürme ağırlıklı darbelere üç farklı sıcaklıkta (25 °C, 60 °C ve 90 °C) ve üç farklı enerji seviyesinde (40 J, 60 J ve 90 J) tepkisini incelemektedir. Modellemede kullanılacak sıcaklığa bağlı veriler, 0° ve 90° fiber yönelimlerinde tek eksenli çekme testleri, Dinamik Mekanik Analiz (ASTM D3039, EN 6032) ve Termomekanik Analiz (ASTM D696) ile elde edilmiştir. LS-DYNA sonlu eleman modeli, oda sıcaklığındaki darbe olayını simüle ederek deneysel eğilimleri yorumlamak için bir referans oluşturmuştur. Darbe sonrası hasar, ultrasonik C-tarama, X-ışını bilgisayarlı tomografi, makro-fraktografi ve aktif termografi kullanılarak değerlendirilmiş; çukur derinliği ile iç çatlak, fiber kırılması ve delaminasyon arasındaki ilişki ortaya konmuştur. 80 °C'de dört güne kadar uygulanan termal yorgunluk işlemleri sonrasında hem bileşen malzemeler (Al 2024-T3, FM 94 epoksi) hem de tam laminatlar üzerinde ASTM D2344'e göre yapılan ara tabaka kayma testleri, arayüz bütünlüğünde azalma olduğunu göstermiştir. Bulgular, yüksek sıcaklıkların enerji soğurma kapasitesini artırmakla birlikte delaminasyon ve yüzey ezilmesini şiddetlendirdiğini; uzun süreli ısınmanın ise artan ara yüzey gerilmeleri nedeniyle kayma mukavemetini daha da düşürdüğünü ortaya koymaktadır. Kontrollü darbe testleri, termomekanik karakterizasyon, gelişmiş tahribatsız muayene yöntemleri ve doğrulanmış sayısal modellemeyi entegre eden bu çalışma, GLARE'ın birleşik termo-darbe davranışına yönelik kapsamlı bir çerçeve sunarak havacılık uygulamalarında tasarım optimizasyonu, bakım planlaması ve yapısal güvenilirlik açısından değerli katkılar sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Glass-Reinforced Aluminum (GLARE) laminates combine low density, high specific strength, and excellent fatigue resistance, yet their performance under combined thermal and impact loads remains insufficiently characterized. This study investigates GLARE 4A 3/2-0.4 panels subjected to low-velocity drop-weight impacts at three temperatures (25 °C, 60 °C, and 90 °C) and three energy levels (40 J, 60 J, and 90 J). Temperature-dependent input data for modeling were obtained through uniaxial tensile tests in 0° and 90° fiber orientations, Dynamic Mechanical Analysis (ASTM D3039, EN 6032), and Thermomechanical Analysis (ASTM D696). An LS-DYNA finite element model simulated the impact event at room temperature, serving as a baseline for interpreting experimental trends. Post-impact damage was assessed using ultrasonic C-scanning, X-ray computed tomography, macro-fractography, and active thermography, enabling correlation of dent depth with internal cracking, fiber rupture, and delamination. Thermal-fatigue exposures at 80 °C for up to four days were applied to both constituent materials (Al 2024-T3, FM 94 epoxy) and full laminates, followed by interlaminar shear testing (ASTM D2344) to evaluate residual interface integrity. Results indicate that elevated temperatures increase energy absorption but also exacerbate delamination and surface indentation, while prolonged heating further reduces shear strength due to intensified interfacial stresses. By integrating controlled impact testing, thermomechanical characterization, advanced non-destructive evaluation, and validated numerical modeling, this work provides a comprehensive framework for understanding GLARE's coupled thermo-impact response, offering insights relevant to design optimization, maintenance scheduling, and structural reliability in aerospace applications.
Benzer Tezler
- Developing 3D-printable high performance polymer composites for thermal management applications
3B-basılabılır yüksek performanslı polimer kompozitlerin termal yönetim sistemleri için geliştirilmesi
YUNUS EMRE BOZKURT
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜLYA CEBECİ
- Evaluation of the usability of metal-coated fiber-reinforced composite in lightning protection
Metal kaplamalı fiber takviyeli kompozitin yıldırım korumada kullanılabilirliğinin değerlendirilmesi
SENA GÜNGÖR
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Mühendislik BilimleriYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BUĞRA ÇİÇEK
- Development of polypropylene composite materials reinforced with reduced graphene oxide and talc for automotive applications
Otomotiv uygulamaları için indirgenmiş grafen oksit ve talk ile takviye edilmiş polipropilen kompozit malzemelerin geliştirilmesi
İREM DÜZENLİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA SENİHA GÜNER
- Peridinamik yaklaşım ile eş yönlü fiber takviyeli karma malzemelerin mekanik davranışlarının incelenmesi
Investigation of the mechanical behavior of unidirectional fiber-reinforced composites by using peridynamic approach
ENES OCAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAFAK YILMAZ
- Development of high density polyethylene based composites for additive manufacturing used in shipbuilding industry
Gemi inşaati endüstrisindeki eklemeli imalatta kullanılmak üzere yüksek yoğunluklu polietilen esaslı kompozit malzeme geliştirilmesi
AYBERK SÖZEN
Doktora
İngilizce
2024
Gemi MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiDeniz Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKDENİZ NEŞER