Çerçeve destekli kompozit malzemeler için düşük hızlı darbe dayanımlarının incelenmesi ve etkilerinin belirlenmesi
Investigation and determination of low velocity impact resistance for composite materials strengthened with frame
Yazar: AHMET KAZIM ÇELİK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BEDİ CENK BALÇIK
Başkent Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Savunma Teknolojileri ve Sistemleri Ana Bilim Dalı / Savunma Platformları Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Savunma ve Savunma Teknolojileri = Defense and Defense Technologies
Dizin: Cam elyaf kompozitler = Glass fiber composites ; Tabakalı kompozitler = Laminated composites ; Çelik çerçeveler = Steel frames

Özet:
En az iki farklı malzemenin makro boyutlarda birleşerek oluşturduğu kompozit malzemeler savunma sanayi, zırh tasarımları, havacılık, uzay teknolojileri, otomotiv, robot teknolojisi, tıp alanı, inşaat ve yapı sektörlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Kaplama yüzeyi olarak kullanılan kompozit plakların yük altında davranışları, bağlı oldukları yapısal yük taşıyıcı sistem ile birlikte değerlendirilmesi uygundur. Bu amaçla çerçeve destekli kompozit plakaların düşük darbe hızlarındaki mekanik performansı sayısal ve mekanik testlerle değerlendirilmiştir. Kompozit plakaları yerleştirmek için 9 karesel boşluklu ve 25 karesel boşluklu olan ve cidar kalınlığı 0,1 mm' den başlayıp 5 mm ulaşan destek çerçeveleri tasarlanmıştır. Çerçeve içerisine yerleştirilen kompozit malzemeler ise 12 tabakalı ve [0,45,-45,90]3 serim açısına sahip olacak şekilde tasarlanmıştır. Çerçeve, zırh çeliği malzemesinden, kompozit malzeme ise e-cam/epoksi dokuma kumaş malzemesinden tasarlanmıştır. Tasarlanan numuneler 10 J' lük çarpma etkisi altında hem ANSYS' de analiz edilmiş, hem de Başkent Üniversitesi "Biyomekanik ve Mukavemet Laboratuvarında" bulunan düşük hızlı darbe test cihazı ile laboratuvar deneyine tabi tutulmuştur. Yapılan çalışmalar sonucunda, çerçeve destekli ve kompozit kısımların şekil ve cidar kalınlığına göre düşük hızlı darbe enerji tutma ve hasar durumları değerlendirilmiş, cidar kalınlığı arttıkça kompozit plakada enerji tutma oranının azaldığı görülmüştür.

Abstract:
Composite materials formed by combining at least two different materials in macro dimensions are widely used in defense industry, armor designs, aviation, space technologies, automotive, robotics, medical field, construction and construction sectors. The behavior of composite plates used as coating surfaces under load is suitable to be evaluated together with the structural load carrier system to which they are connected. For this purpose, the mechanical performance of frame-supported composite plates at low impact rates was evaluated by numerical and mechanical tests. To accommodate the composite plates, support frames with 9 square gaps and 25 square gaps and wall thickness starting from 0.1 mm and reaching 5 mm are designed. The composite materials placed in the frame are designed to have 12 layers and a 3 laying angle [0,45,-45,90]. The frame is designed from armor steel material and composite material is designed from e-glass/epoxy woven fabric material. The designed samples were analyzed both in ANSYS under the impact of 10 J and subjected to laboratory testing with a low-speed impact tester in the "Biomechanics and Strength Laboratory" of Başkent University. As a result of the studies, low-speed impact energy retention and damage situations of the frame-supported and composite parts according to the shape and wall thickness were evaluated, and it was seen that the energy retention rate in the composite plate decreased as the wall thickness increased.