Darbe hasarına maruz kalan sandviç kompozitlerin statik mukavemetinin incelenmesi - İkiz, Abdullah (Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023)
Havacılık sektöründe oldukça sık tercih edilen sandviç yapılı kompozit malzemeler, hava araçları üzerinde darbeye maruz kalma ihtimali yüksek bölgelerde kullanıldıkları için darbe davranışları açısından inceleme konusu olmuştur. Köpük ve petek formunda iki farklı nüve malzemesi ve tabakalı kompozit yüzey levhalarından oluşan sandviç yapıların darbe sonrası kalan dayanımlarının analiz edildiği bu çalışmada öncelikle sandviç yapıların genel tanımı verilmiş ve hasar modlarına giriş yapılmıştır. Daha sonra darbe mekaniğini oluşturan unsurlar açıklanmış, darbe sınıflandırılması ve darbe için kullanılan test yöntemleri anlatılmıştır. Tezin esas hedefini oluşturan üçüncü bölümde darbeye maruz kalmış sandviç yapıların kalan dayanımlarını tespit edebilmek amacıyla sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak bir sayısal analiz modeli geliştirilmiştir. Eş zamanlı olarak deneysel bir çalışma yürütülmüş, elde edilen sonuçlar sayısal analiz modeli çıktıları ile karşılaştırılarak modelin doğruluğu tespit edilmeye çalışılmıştır. Sayısal analiz için en başta sandviç yapıyı oluşturan bileşenlerin malzeme ve hasar modelleri hazırlanmış, yardımcı elemanlar rijit unsurlar olarak tanımlanmıştır. Kompozit yüzey levhaları, sürekli ortam mekaniği temelinde hasar başlangıcını ve ilerlemesini ayrı ayrı ele alan bir kurguda modellenmiştir. Aynı zamanda tabakalar arası ve yüzey levhası-nüve arası ayrılmayı tespit edebilmek amacıyla kohezif bölge modellemesi tekniği kullanılmıştır. Nüve yapı için plastisite tabanlı ezilebilir köpük modeli tercih edilmiştir. Tüm bileşenler için belli bir kalınlık tanımlanmış ve her birine özgü malzeme modeli atanmıştır. Daha doğru ve az çabayla çözüm elde edebilmek amacıyla sonlu elemanlara ayırma aşamasında özel tedbirler uygulanmıştır. Kalan dayanımı tespit edebilmek maksadıyla iki aşamalı simülasyon hazırlanmıştır. İlkinde sandviç yapı darbeye maruz bırakılmış, ikinci aşamada ise darbe almış haldeki yapıya uzunlamasına eksenden basma yükü uygulanmıştır. Darbeye maruz kalmış tabakalı yapılarda en çok boyuna basma direnci azaldığı için bu yöndeki kalan basma mukavemetinin tespitine odaklanılmıştır. Sayısal analiz modeli ticari bir sonlu eleman yazılımı olan Abaqus/Explicit programıyla oluşturulmuş ve yüksek performanslı bilgisayar sistemleri ile çözdürülmüştür. Sonraki aşamada sayısal modeli doğrulamak amacıyla deneysel çalışma yürütülmüştür. TUSAŞ - Türk Havacılık ve Uzay Sanayii A.Ş.'nin katkılarıyla iki farklı nüve malzesine sahip test numunesi imal edilmiş ve iki farklı deney düzeneğinde testler gerçekleştirilmiştir. İTÜ Uçak ve Uzay Bilimleri Fakültesi Kompozit Yapı Laboratuvarı imkanları ile darbe aşaması için parçacık fırlatmalı gaz basınçlı test düzeneği kullanılırken darbe sonrası mukavemetinin tespiti için üniversal basma test düzeneği kullanılmıştır. Ek olarak darbe nedeniyle yaşanan mukavemet düşüşünü tespit edebilmek için darbe öncesi hasarsız parçalara da basma testi uygulanmıştır. Literatürdeki çalışmaların aksine görece düşük kütleli ve orta hızlı darbeler incelemeye tabi tutulmuştur. Son kısımda ise geliştirilen sayısal modelden elde edilen sonuçlar hem literatürdeki benzer çalışmalarla hem de deneysel çalışmada elde edilen çıktılar ile karşılaştırılarak doğrulanmaya çalışılmıştır. Deneysel doğrulama için belli bir enerji seviyesi ele alınmış, daha sonra sayısal model yardımıyla farklı enerji seviyelerindeki darbe davranışı ve kalan basma mukavemeti incelenmiştir.
Investigation of static strength of sandwich composites subjected to impact damage
Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023
Keywords: Havacılık sektörü; Aviation industry; Sandviç kompozitler; Sandwich composites