Çekirdeği fonksiyonel kademelendirilmiş sandviç plakaların düşük hızlı çarpma yükleri altındaki mekanik davranışlarının incelenmesi
Investigations on mechanical beahviour of sandwich plates with functionally graded core under low-velocity impact loads
Yazar: İSMAİL ÖZKEŞ
Danışman: DOÇ. DR. RECEP GÜNEŞ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Bölümü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
ÇEKİRDEĞİ FONKSİYONEL KADEMELENDİRİLMİŞ SANDVİÇ PLAKALARIN DÜŞÜK HIZLI ÇARPMA YÜKLERİ ALTINDAKİ MEKANİK DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ
İsmail ÖZKEŞ
Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü
Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Ağustos 2013
Danışman: Doç. Dr. Recep GÜNEŞ
ÖZET
Bu çalışmada, çekirdeği fonksiyonel kademelendirilmiş sandviç plakaların düşük hızlı çarpma yükleri altındaki mekanik davranışları deneysel olarak incelenmiştir. İki farklı (metal–seramik) yapıdan oluşan çekirdeği fonksiyonel kademelendirilmiş sandviç plaka, alt ve üst yüzeyleri yüzde yüz metal (Al) ve bu yüzeyler arasında metal ve seramik (SiC) bileşenlerin hacimsel oranlarının kalınlık boyunca kademeli olarak değiştirildiği yapıda üretilmiştir. Üretimi yapılan numunelere üst ve alt yüzeylerinden düşük hızlı çarpma testleri yapılmıştır. Deneyler CEAST marka çarpma test cihazı ile yapılarak kuvvet–zaman ve enerji-zaman grafikleri çizilmiştir. Darbe testleri sonrası numunelerin metalografik ve mikromekanik incelemeleri yapılmıştır. Yapılan metalografik ve mikromekanik incelemeler sonucunda numune kesiti boyunca malzeme kompozisyonundaki değişimin teorik karışım kuralına uygun olarak sağlandığı görülmüştür.
Üst yüzeyden yapılan çapma testleri (v = 4m/s) sonucunda n = 10.0 malzeme kompozisyonuna sahip plakada çatlak hasarı oluşurken alt yüzeyden yapılan testler sonucunda ise n = 1.0 ve n = 10.0 malzeme kompozisyonlarına sahip plakalarda çatlak hasarları oluştu. Darbenin üst yüzey tarafından yapılması ile plaka kalınlığı boyunca iletilen yük dalgası plakanın alt tarafındaki sünek metal-zengin yüzey tarafından karşılanmaktadır. Bu durum plakada oluşacak hasara karşı yapıyı daha dirençli kılmaktadır. Ayrıca fonksiyonel kademelendirilmiş yapının alt ve üst yüzeylerden sünek saf metal katmanlar ile desteklenmesi çarpma hasarına karşı yapının fonksiyonel bütünlüğünün korunmasında önemli bir katkı sağlamaktadır.
Anahtar Kelimeler: Fonksiyonel kademelendirilmiş malzeme; sandviç yapı; düşük hızlı çarpma testi; metalografik inceleme; mikromekanik inceleme.

Abstract:
INVESTIGATIONS ON MECHANICAL BEAHVIOUR OF SANDWICH PLATES WITH FUNCTIONALLY GRADED CORE UNDER LOW-VELOCITY IMPACT LOADS
İsmail ÖZKEŞ
Erciyes University, Graduate School of Natural and Applied Sciences
M.Sc. Thesis, August 2013
Thesis Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Recep GÜNEŞ

ABSTRACT
In this study, the mechanical behavior of sandwich plates with functionally graded core under low-velocity impact loads was investigated experimentally. Sandwich plate with functionally graded core have two different structures (metal-ceramic), and the upper and lower surfaces are pure metal (Al) and the internal layers of the plate are manufactured with gradually varying material composition through the plate thickness. The low-velocity impact tests were conducted on both upper and lower surfaces of specimens using CEAST low-velocity impact device, and the contact force-time and the enegy-time graphs were plotted. Metallographic and micromechanical examinations were carried out on the specimens after impact tests. As a result of the metallographic and micromechanical examinations, the material composition variation through the specimen thickness was obtained in accordance with the rule of the theoretical mixture.
As a result of impact tests (v = 4m/s) on upper surface, crack damages occurs on the plates with n = 10.0 material composition whereas the specimens with n = 1.0 and n = 10.0 material compositions have crack damages after impact tests on its lower surfaces. Impact force on the ceramic-rich upper surface provides to meet the transferred load waves through the plate thickness by metal-rich bottom surface. This stuation makes the structure more resistant against to damage. Moreover, the upper and lower surfaces of the functionally graded structure reinforced by ductile pure metal layers provides an important contribution to protection of functional integrity of the structure against to damage.
Keywords: Functionally graded materials; sandwich structure; low-velocity impact test; metallographic analysis; micromechanical analysis.