Yüksek hız darbe test cihazı için gerinim ve optik hız ölçüm sistemi geliştirilmesi
Development of a strain and optical velocity measurement system for high speed impact test device
Yazar: MERVE KARPUZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AYTAÇ GÖREN
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering ; Savunma ve Savunma Teknolojileri = Defense and Defense Technologies

Özet:
Yüksek hız darbe test cihazları (YHDTC) günümüzde malzeme karakterizasyonunun detaylı bir şekilde yapılabilmesi amacıyla tercih edilmektedir. Burada bahsedilen karakterizasyondan kasıt darbe testleri sonrasında numunenin malzeme dayanımına bağlı olan analizlerinin yorumlanmasıdır. Yapılan literatür araştırmalarında özellikle savunma sanayinin yüksek dayanıma sahip askeri amaçlı kullanılan malzemeler kapsamında modellerinin oluşturularak geliştirilmesinde ihtiyaç olduğu tespit edilmiştir. Bu ihtiyacın giderilmesinde ise yüksek hızlarda darbe test cihazlarında yorumlanabilecek kadar numune malzemelerinin testlerinin yapılması gerekmektedir. Test aşamasındaki yorumlamada ise en önemli unsurlardan biri ölçüm sistemleri olmaktadır. Bu ölçüm sistemleri ise hız ve gerinim ölçümü olmak üzere iki ayrı sistemdir.

Kolsky bar olarak da bilinen parçalı Hopkinson basınç çubuğu (SHPB) yüksek hız darbe test cihazlarının genel adı olarak bilinmektedir. Bu tez çalışmasında bahsi geçen darbe test cihazları için optik hız ölçüm sistemi ve gerinim ölçüm sisteminin deneysel bir şekilde geliştirilme aşamaları incelenmiştir. Yüksek hız darbe test cihazlarına göre daha düşük hızlarda test yapılabilen düşen ağırlık darbe test cihazlarında ilgili deneysel çalışmalar aktarılarak yorumlanmıştır. Optik hız ölçüm sistemi ile vuruş çubuklarının geçişini yakalayabilen optik sensörler kullanılarak geçiş dalgası yakalanmıştır. Bu geçiş dalgasının algılanabilmesi için belirlenen mesafenin başladığı ve sona erdiği noktalar optik kapı olarak adlandırıldığında; birinci optik kapı ile ikinci optik kapı ifadeleri kullanılmaktadır. Buradan geçme zamanları optik sensörler sayesinde ölçülebilmekte ve sistemin hız ölçümü bu sayede yapılabilmektedir. Sistemin gerinim ölçümü için ise strain-gage algılayıcılar kullanılmıştır.

Abstract:
High-speed impact testing (HSIT) devices are preferred today for detailed characterization of materials. What meant by the term "characterization" herein is the interpretation of the analysis based on the material strength of the sample after impact tests. The literature review puts forth a need for the development and enhancement of models within the scope of materials used for military purposes, especially in the defense industry. It is necessary to test sample materials at quantities enough to allow interpretation in high-speed impact testing devices in order to meet this need. Measurement systems are one of the key elements in the interpretation during the test phase. These measurement systems are divided into two: velocity and strain measurement systems.

The Split-Hopkinson Pressure Bar (SHPB), also known as the Kolsky bar, is the generic name for high-speed impact testers. In this thesis, the development stages of the optical velocity measurement system and the strain measurement system for the mentioned impact testers are experimentally examined. The relevant experimental studies on drop weight impact testing devices, which can be tested at lower speeds than high-speed impact testing devices, are cited and interpreted. A transition wave is obtained by using optical sensors that can capture the transition of strike bars with an optical velocity measurement system. When the points where the set distance starts and ends in order to detect this transition wave are referred to as optical gates, the terms of first optical gate and second optical gate are used. The transition times can be measured by optical sensors and the speed of system can thus be measured. Strain-gauge sensors are used for the strain measurement of the system.