Çok yüksek dayanımlı bir betonun yüksek gerinim hızlarındaki davranışının deneysel ve sayısal yöntemlerle incelenmesi /
Yazar: AHMET REHA GÜNAY
Danışman: PROF. DR. SAMİ KARADENİZ
Başkent Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Savunma ve Savunma Teknolojileri = Defense and Defense Technologies ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Balistik = Ballistics ; Beton = Concrete ; Beton basınç dayanımı = Concrete compressive strength ; Çarpma = Impact

Özet:
Dünya'daki savaşlarda, askeri unsurlar ve siviller zarar görmektedir. Ülkeler Savunma Sanayii'ndeki yatırımlarını artırmakta, yüksek hız ve tahribatlı mühimmat sistemleri geliştirmeyi sürdürmektedir. Günümüzde, tehditlerin gelişimine paralel olarak korumanında etkin biçimde sağlanabilmesi önemlidir. Bu tez çalışmasında, mühimmat  çarpması gibi yüksek hız ve enerjili seyreden dinamik etkiler altında, çok yüksek dayanımlı bir betonun dinamik davranışları deneysel ve sayısal olarak incelenecektir. Normal betonlara kıyasla basınç dayanımı ve dürabiletesi yüksek 135 MPa basınç dayanımına sahip çok yüksek dayanımlı bir beton (ÇYDB) üretilmiştir. Üretilen bu beton, dinamik davranışının bilgisayarlarda benzetiminin sağlanması amacıyla, sayısal olarak modellenebilmesi ve gerekli malzeme parametrelerinin tespiti için Split Hopkinson Basınç Çubuğu (SHBÇ) test düzeneğinde 353 ila 1288 s-1 gerinim hızlarına erişilerek test edilmiştir. İlave olarak, balistik testlerde kullanılmak üzere 500x500x500 mm ölçüsünde hedef numuneleri üretilmiş ve tungsten ağır alaşımı parça yaklaşık 795-934 m/s hız aralığında ÇYDB hedef yapısına çarptırılmıştır. Deneysel çalışmaların benzetimi ve sayısal çalışmalar için yarı-statik ve SHBÇ testlerinden elde edilen veriler, Matlab programında çok değişkenli regresyon analiziyle değerlendirilmiş ve Holmquist Johnson Cook (HJC) malzeme modelinin parametreleri belirlenmiştir. 
Geliştirilen ÇYDB'ye ait Holmquist Johnson Cook (HJC) malzeme modeli kullanılarak bir dizi sayısal analiz gerçekleştirilmiş ve sayısal analiz sonuçları ile çarpma testlerinde elde edilen son hedefin penetrasyon ve krater derinliği, hasar yüzey alanı, delik çapı ölçümleri ve hedef ile çarpan parça görselleri balistik testlerle doğrulanmıştır. 
Bu tezle özgün olarak üretilen çok yüksek dayanımlı beton, ses üstü hızlarda ve yüksek tahribat sağlayan mühimmat sistemleri karşısında etkinliğin azaltılması, hasarının minimize edilmesi ve yapılarda korumanın sağlanması amacıyla kullanılarak literatüre katkı sağlayacaktır.

Abstract:
Military elements and civilians are harmed in wars in the world. Countries increase their investments in the Defense Industry and continue to develop high speed and destructive ammunition systems. Nowadays, in parallel with the development of threats, it is important to provide effective protection. In this thesis, the dynamic behavior of a ultra high strength concrete under high speed and energetic dynamic effects such as ammunition impact will be studied experimentally and numerically. A ultra-high strength concrete (UHSC) having  135 MPa compressive strength and and higher durability compared to normal concretes was produced. In order to simulate the dynamic behaviour of this concerete  numarically on a computer a number of experimentally produced material parameters are required . to generate such data the samples produced from this concrete were tested by reaching strain rates of 353 to 1288 s-1 in a Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB) test rig . In addition, 500x500x500 mm target samples were produced to be used in ballistic tests and the tungsten heavy alloy specimen was impacted to the UHSC target structure in the velocity range of approximately 795-934 m/s. Simulation of experimental studies and data obtained from quasi-static and SHPB tests for numerical studies were evaluated by multivariate regression analysis in Matlab program and parameters of the Holmquist Johnson Cook (HJC) material model were determined.
A series of numerical analyis was  carried out using the Holmquist Johnson Cook (HJC) material model of the developed ultra-high strength concrete, and the penetration and crater depth, damage surface area, hole diameter measurements and images of the target and the striking part of the final target obtained in the impact tests were compared with the  numerical analysis results. Hence , the numerical model  has been verified.
The ultra-high strength concrete produced uniquely in this thesis will contribute to the literature by using it in order to reduce the effectiveness, minimize the damage and protect the buildings against the ammunition systems that provide high damage and at supersonic speeds.