Validating ballistic impact limits of fiber-metal laminated GLARE composites as lightweight aerospace-grade material: Experimental and simulation studies
Hafif havacılık sınıfı malzeme olarak fiber-metal laminatlı GLARE kompozitlerin balistik darbe limitlerinin doğrulanması: Deneysel ve simülasyon çalışmaları
- Tez No: 971004
- Danışmanlar: DOÇ. DR. METE BAKIR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- 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: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Elyaf-metal lamine kompozit malzemeler, geleneksel havacılık malzemeleri olan monolitik alüminyum veya karbon fiber kompozitlere kıyasla özgün avantajlar sunmaktadır. GLARE kompozitler, sürdürülebilirlik kaygılarına yanıt verebilmek amacıyla olağanüstü hasar toleransı ve hafif yapısal özelliklerinden dolayı havacılık uygulamalarında kullanılmaktadır. Bu çalışma, havacılık sınıfı GLARE 4A-3/2-0.4 kompozitlerin balistik darbe sınırının makine öğrenmesine dayalı bir öngörüsünü sunmaktadır. Sonlu elemanlar analizine dayalı modeller, havacılık sınıfı Al 2024-T3 malzeme üzerinde konik mermi darbeleri için iki boyutlu balistik faz diyagramına kalibre edilmiştir. GLARE konfigürasyonunun balistik tepkisi, yüksek hızlı küresel cisim darbeleri altında incelenmiş; balistik sınır hızları simülasyon yoluyla belirlenmiş ve gaz tabancası deneyleriyle doğrulanmıştır. Darbe sonrası hasarlar, hasarsız ultrasonik muayene, optik mikroskopi ve bilgisayarlı tomografi yöntemleriyle karakterize edilerek, hasar mekanizmalarına dair içgörüler sunulmuştur. Alüminyum tabaka kalınlığı ve mermi çapının darbe dayanımına etkisini analiz edebilmek amacıyla üç boyutlu bir balistik sınır diyagramı oluşturulmuştur. Bu balistik sınır diyagramının topolojisi, destek vektör regresyonuna dayalı makine öğrenimi modelleriyle yapılan öngörülerle yüksek oranda örtüşmektedir. Bu çalışmanın çıktısı, sürdürülebilir havacılık sınıfı lamine malzemelerin yapısal tasarımının optimize edilmesi ve darbe dayanımının artırılması adına değerli bir araç seti sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Fiber-metal laminate composite materials offer unique advantages over traditional aerospace materials like monolithic aluminum or carbon fiber composites. GLARE composites are utilized in aerospace applications for its exceptional damage tolerance and lightweight properties to address sustainability concerns. This study offers a machine-learning based prediction of ballistic impact limit of aerospace-grade GLARE 4A-3/2-0.4 composites. Finite element analysis models were calibrated for two-dimensional ballistic phase diagram for conical projectile impacts on aerospace-grade Al 2024-T3. The ballistic response of the GLARE configuration was investigated under high-velocity impacts by spherical projectiles, with ballistic limit velocities determined through simulation and confirmed by gas-gun experiments. Post-impact damages were characterized using non-destructive ultrasonic inspection, optical microscopy and computed tomography to provide insights into failure mechanisms. A 3-D ballistic limit diagram was constructed to analyze the effects of aluminum layer thickness and projectile diameter on impact resistance. The ballistic limit diagram topology strongly correlates with predictions from support vector regression-based machine learning models. The outcome of this study offers a valuable toolset for optimizing the structural design and enhancing the impact resilience of sustainable aerospace-grade laminated materials.
Benzer Tezler
- Kompozit plakların balistiğinde bazı basitleştirilmiş yaklaşımların sayısal irdelenmesi
Numerical investigation of some simplified approaches in composite plate ballistics
UĞUR DOĞAN
Doktora
Türkçe
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİN SÜNBÜLOĞLU
- 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
- The effects of light-weight interface material on the stress wave propagation in the multilayered composite armor system
Hafif ara yüzey malzemelerinin çok katmanlı kompozit zırh sisteminde gerilme dalgası yayınımına etkileri
GÖZDE TUNUSOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPER TAŞDEMİRCİ
- Experimental and numerical investigation of ballisticimpact behaviour of high strength aluminium plates
Yüksek mukavemetlı alümınyum levhaların balıstıkçarpma davranıslarının deneysel ve sayısal olarakıncelenmesı
GÜRALP BAŞARAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERCAN GÜRSES
- Development of multi-layer ballistic armor panel with simulation and ballistic tests
Simülasyon ve testler yardımıyla çok katmanlı balistik zırh paketi geliştirilmesi
NAMIK KILIÇ
Doktora
İngilizce
2014
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BÜLENT EKİCİ