Kompozit zırh tasarımının balistik performansa etkisinin deneysel olarak modellenmesi
Experimental modeling of the effect of composite armor design on ballistic performance
Yazar: MUHAMMED BAHRİ BARUK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AYHAN AYTAÇ
Milli Savunma Üniversitesi / Alparslan Savunma Bilimleri Enstitüsü / KBRN-P Savunma Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Savunma ve Savunma Teknolojileri = Defense and Defense Technologies
Dizin: Balistik = Ballistics ; Balistik performans = Ballistic performance ; Kompozit malzemeler = Composite materials ; Kompozitler = Composites ; Patlayıcı maddeler = Explosives ; Tasarım = Design ; Zırh = Armour ; Özgüllük = Specificity

Özet:
Malzemelerin darbeye karşı mukavemetinin hangi parametrelerle ne ölçüde değiştiği,
yani darbeye karşı davranışı, darbe testleri marifetiyle ölçülebilmektedir.
Patlayıcıların patlama sonucu hedef üzerinde oluşturduğu şok dalgaları da bir takım
ölçüm teknikleri ile ölçülerek, malzemelerin enerji sönümleme kabiliyetleri hakkında
yorum yapılabilmektedir.
Bu çalışmada, Al 5083 matrisli deney materyalinin, patlama olayında darbeye karşı
davranışının incelenmesi ve böylece benzer materyallerin kullanıldığı zırh
tasarımlarının etkinliğini belirleyebilecek bilgiler elde edilmesi hedeflenmiştir.
Deney materyali, Al 5083 esaslı iki plaka arasına, alümina ve çelik bilya başta olmak
üzere 10 farklı malzeme yerleştirilerek oluşturulmuştur. Tasarlanan malzemenin bir
yüzeyine ağırlık düşürme testi ile darbe uygulanmış, malzemenin arka yüzünden
dinamometre kullanılarak çıkış kuvvetleri ölçülmüştür.
Çalışmada, ağırlık düşürme test cihazında, 10 J enerji ile ağırlık düşürme testleri
gerçekleştirilmiştir. Daha sonra testler, malzemenin ön yüzüne uygulanan
kuvvetlerin daha stabil hale getirilmesi için, ön yüzeye polimer bir malzeme
yerleştirilerek tekrarlanmış, ayrıca abaqus programı kullanılarak modellenmiştir.
Polimerli ve polimersiz tasarıma ait test sonuçları, sayısal modelleme sonuçlarıyla
karşılaştırılmıştır.
Ön yüzeyin polimerli yapı ile desteklendiği durumda giriş kuvvetlerinin daha düşük
olduğu, buna karşılık olarak polimersiz yapılarda daha fazla enerji sönümlemesinin
gerçekleştiği, karşılaştırma sonucunda test sonuçlarıyla sayısal modelleme
sonuçlarının birbiriyle uyumlu olduğu görülmüştür.
Sonuçlar, Özgül Enerji Absorpsiyon Kabiliyeti (ÖEAK) açısından incelenerek,
ÖEAK'nin zırh tasarımında bir kriter olabileceği değerlendirilmiştir. Böylece, bir
patlama olayı simüle edilerek, üretilen alüminyum matrisli kompozit zırh sisteminin,
bir patlama olayında enerji sönümleme kabiliyetini açıklayan bir model
geliştirilmiştir.
Bu kapsamda, geliştirilen modelin farklı konfigürasyonlarda üretilecek kompozit
zırhların değerlendirilmesinde fayda sağlayacağı düşünülmektedir.
Anahtar Kelimeler:
Ağırlık Düşürme Testi, Kompozit Zırh, Darbe Mekaniği, Patlama Modellemesi,
Özgül Enerji Absorpsiyon Kabiliyeti (ÖEAK)

Abstract:
The impact resistance of materials changes with which parameters and to what extent, that is, their behavior against impact, can be measured by impact tests. The shock waves generated by the explosives on the target as a result of the explosion are also be measured by a number of measurement techniques, and comments can be made on the energy absorption capabilities of the materials.
In this study, it is aimed to investigate the impact behavior of the Al 5083 matrix test material in the event of explotion, and thus to obtain information that can determine the effectiveness of armor designs using similar materials.
The test material was designed by placing 10 different materials, mainly alumina and steel ball, between two Al 5083 based plates. An impact was applied to one of the surface of the designed material with a weight drop test, and the output forces were measured from the back surface of the material using a dynamometer.
In the study, weight drop tests with 10 J energy were performed in the weight drop test device. Then, the tests were repeated by placing a polymer material on the front surface to make the forces applied to the front surface of the material more stable, and it was also modeled using the abaqus program.
The test results of the polymer and non-polymer design were compared with the numerical modeling results.
It has been seen that the input forces are lower when the front surface is supported by
the polymeric structure, on the other hand, more energy dissipation occurs in the polymer-free structures, and as a result of the comparison, the test results and numerical modeling results are compatible with each other.
The results were analyzed in terms of Specific Energy Absorption Capability (ÖEAK) and it was evaluated that ÖEAK could be a criterion in armor design.
Thus, by simulating an explosion event, a model has been developed that explains the energy absorption capability of the produced aluminum matrix composite armor system in an explosion event.
In this context, it is thought that the developed model will be beneficial in the evaluation of composite armors to be produced in different configurations.
Keywords: Drop Weight İmpact Test, Composite Armour, İmpact Mechanics, Explosion Modeling, Specific Energy Absorption Capability (ÖEAK)