Sandviç kirişlerin eğilme darbe davranışının incelenmesi
Sandviç kirişlerin eğilme darbe davranişinin incelenmesi
Yazar: UMUT ÇALIŞKAN
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA KEMAL APALAK
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Kullanım amacına ve uygulama yerine göre malzemenin maruz kalabileceği darbeler çok farklı şekillerde olabilir ve mühendislikte mekanik uygulamalarda, dışarıdan gelecek bir darbeye karşı istenmeyen sonuçların ortaya çıkmaması için, malzemenin gösterebileceği en uygun davranışı göstermesi istenir. Metallerin darbe davranışı elastik uzama ve plastik şekil değiştirme şeklinde meydana gelir. Metallerde darbe hasarı genellikle çarpma yüzeyinde gelişir ve başladığı anda kolay bir şekilde tespit edilebilir. Kompozit malzemelerde ise bir darbe sonucunda oluşan hasar, çarpma türüne göre darbeye maruz kalmayan yüzeyde meydana gelebilir, iç yapıda oluşan tabakalar arası ayrılma şeklinde başlayabilir. Bu nedenle farklı tabakalardan oluşmuş bir kompozit malzemede darbenin oluşturacağı hasarı tahmin etmek önem arzeder. Bu tez çalışmasında, sandviç kiriş yapıların eğilme darbe davranışı sayısal ve deneysel olarak incelendi. Öncelikli olarak darbe hızı, plaka kalınlığı, köpük
kalınlığı ve köpük yoğunluğunun darbe davranışları üzerinde etkileri sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak araştırıldı. Plakalar ve köpük malzemesi arasındaki yapıştırıcı tabakası dikkate alındı ve modellendi, hasar oluşumu ve ilerlemesi araştırıldı. Köpük malzemesi hasar kriterlerine uygun olarak modellendi. Ceast marka Fractovis Plus test cihazında darbe tesleri yapıldı ve sayısal sonuçlar ile deneysel veriler mukayese edildi.
Deneysel ve sayısal çalışmaların sonuçları arasında bazı farklılıklar tespit edildi ve polimer esaslı köpük malzemesinin sonlu elemanlar modelinin başarılı olmadığı kanısına varıldı. Sonuçların başarıya ulaşabilmesi için malzeme mekanik özellikleri detaylı bir şekilde elde edilmeli ve sayısal modelde kullanılmalıdır. Plakalar ile takviyelendirilmiş köpük malzemesinin darbe sonrası makroskop altında kesit görüntüleri alınarak hasar incelenmiş ve yapıştırılan malzemelerin oldukça iyi bir yapışma olayı gerçekleştirdikleri görülmüştür. Artan darbe hızının daha çok hasara neden olduğu görüldü. Parametreler ayrıntılı bir şekilde çalışıldı ve darbevi davranışına etki eden tüm tesirler incelendi.

Abstract:
Impact response of material may depend on its application area and aim.
In
order to avoid the unstable responses of material due to any external effect, the
optimal response of the material is expected. Materials deform elastically and
plastically under an impact load in a short period. Impact mechanism develops
strongly with surface conditions, and becomes more apparent on the metal surface
whereas the damage may initiate inside the composite materials, such as along
interfaces between the layers rather than on the surface of the composite material. Therefore, the prediction of the initiation and propagation of the damages in the composite materials needs various damage models to be considered. In this study, bending impact behavior of sandvich beams were investigated theoretically and experimentally. The effects of the impact energy, plate thickness, foam thickness and foam density were investigated in detail using the explicit non-linear finite element method. The adhesive layer betwen plates and foam was modeled, damage region and forward in the adhesive layer were studied. Foam material with damage region were modeled. Low-speed impact tests were performed on Ceast brand Fractovis Plus drop tower, and numerical analyses were compared with experimental findings. 
Finally, there are some diffrences betwen theoretically and experimentally study. Finite element model of polymer foam material couldn't give good results. To have good result, all mechanical properties of materails were known and the modelling must be done accordingly. After impact test, photos of crossection of the sandvich beam were taken by macroscope and investigated damage zones. All materils bonded smoothly. But, increasing impact velocity caused more than damage. All parameters were compared with theoretical studies.