Metal elyaf lamine ile güçlendirilmiş sandviç kompozitlerinin darbe davranışlarının araştırılması
Impact behavior study of sandwich composites reinforced with metal fiber laminate
Yazar: AHMET TURAN EFİL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AYDEMİR GÜRALP URAL
Samsun Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Havacılık ve Uzay Mühendisliği = Aeronautical Engineering ; Uçak Mühendisliği = Aeronautical Engineering

Özet:
Hava araçlarının performansını arttırmak için, aracın yapısal ağırlığının azaltılması, hafif ve dayanaklı malzemelerin kullanılması önem arz etmektedir. Fiber Metal Laminatlar (FML), bu amaçla geliştirilen ve kullanılan, ince metal levhaların arasına fiber/epoksi katmanlar serilerek oluşturulan hibrit malzemelerdir. Bal peteğinden sandviç panel yapıları ise günümüzde artık birçok endüstride yaygın olarak kullanılan yapısal kompozitlerdir. Hafiflik, yüksek mukavemet ve enerji absorbe etme gibi birçok üstün özelliklere sahiptir. Düşük hızda darbeler ise, hava araçlarında genellikle görev esnasında iniş ve kalkış sırasında veya uçak düşük hızda seyir halindeyken; bakım onarım sırasında parça veya aletlerin aracın yüzeyine düşmesiyle meydana gelebilir. Darbe sonrası oluşan hasar, hava araçlarının yapısal bütünlüğü ve performansı üzerinde önemli zararlı etkilere sahip olabilir ve araç üzerinde kaza kırıma kadar gidebilecek ciddi riskler oluşturabilir. 

Bu tez çalışmasında, bu iki yapısal kompozitin birlikte düşünüldüğü, metal elyaf lamine ile güçlendirilmiş hibrit yapılı bal peteği sandviç panellerin mekanik davranışları incelenmiştir. Küresel geometride, farklı çaplarda bir darbe verici uç (impactor) yardımıyla oluşturulan düşük hızlarda (2 m/s ve 4 m/s) darbe etkisi altında belli boyutlarda hibrit sandviç kompozit panelin davranışları uygun sınır koşulları bulunarak sonlu elemanlar metoduyla (FEM) modellenerek analiz edilmiştir. Yapılan analizler sonucunda darbe hasarının oluştuğu merkezde en yüksek şekil değiştirme ve gerilme oluştuğu gözlemlenmiştir ve çoğu durumda yapı merkezinde göçme şeklinde kalıcı deformasyon oluştuğu gözlemlenmiştir. Bu hasarlar merkezden dışarı doğru simetrik olarak dağılmıştır. Artan darbe hızlarında ve farklı çaptaki darbe verici uç geometrilerinde, oluşan hasarlarda değişimlerin olduğu gözlemlenmiştir.

Abstract:
The performance of air vehicles can be significantly enhanced by reducing the structural weight of the vehicle and using lightweight and durable materials. Fiber Metal Laminates (FMLs) are composite materials designed and utilized for this application, formed by stacking fiber/epoxy layers between slender metal plates. Honeycomb sandwich panel structures, in contrast, are commonly utilized structural composites across various industries today. They possess many superior properties, such as lightweight, high strength, and energy absorption. Low-velocity impacts typically happen on aircraft during takeoff, landing, or while taxiing at slow speeds, as well as during maintenance and repair when tools or parts might unintentionally fall onto the vehicle's surface. The harm inflicted by these impacts can seriously jeopardize the aircraft's structural integrity and functionality, creating substantial risks that could result in disastrous failures.
In this thesis, the mechanical behavior of hybrid honeycomb sandwich panels reinforced with fiber metal laminates, has been studied. The behavior of the hybrid composite with certain size under low-velocity (2 m/s and 4 m/s) impact generated using an impactor with different  diameters in spherical geometry. The impact was modeled and analyzed using the finite element method (FEM) under appropriate boundary conditions. The analyses revealed that the highest total deformation and stress occurred at the impact center, where the impact damage was focused, and in many instances, permanent deformation manifested as core collapse at the center. These damages were evenly spread outward from the center. The differences in the damage were noted as impact velocities increased and with impactors of varying diameters.