Experimental and numerical approaches to evaluate the crushing behavior of combined geometry core sandwich structures against blast
Kombine geometri çekirdekli sandviç yapıların patlamaya karşı ezilme davranışlarının ölçülmesinde deneysel ve nümerik yaklaşımlar
- Tez No: 405217
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ALPER TAŞDEMİRCİ, PROF. DR. MUSTAFA GÜDEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Savunma ve Savunma Teknolojileri, Mechanical Engineering, Defense and Defense Technologies
- Anahtar Kelimeler: Hava şoku, Air blast
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, bileşik geometrili yapıları çekirdek malzemesi olarak kullanan özgün sandviç yapılar patlamaya karşı koruma uygulamaları için tasarlanmış ve geliştirilmiştir. Önerilen bileşik geometri silindirik bir kesite dikişsiz olarak ekli bir yarıküresel geometriden oluşmaktadır. Derin çekme yöntemi iki farklı yarıçaplı bileşik geometrileri iki farklı ilk kalınlıktaki iş parçasından üretmek amacıyla kullanılmıştır. Bileşik geometrilerin oluşturulduğu iş parçasının mekanik özellikleri kuasi-statik ve yüksek deformasyon hızlarında çekme testleri ile elde edilmiştir. Ardından birim çekirdeklerin ezilme ve enerji emme davranışları statik ve düşük hız rejimlerindeki deneylerle deneysel olarak belirlenmiştir. Ezilmenin nümerik simülasyonlarından önce, nümerik numune kesiti boyunca gerçeğe uygun kalıcı gerilme/şekil değiştirme ve kalınlık dağılımı elde edebilmek için üretim yöntemi modellenmiştir. Hatasız deformasyon tarihçesinin eldesiyle, ezilme deneyleri modellenmiş ve gerçeğe uygun modellemenin sonucunda iyi bir uyum elde edilmiştir. Kombine geometrilerin ezilme davranışlarına ısıl işlemin etkisi de ayrıca deneysel ve nümerik olarak incelenmiştir. Sonuçlar oldukça uyumludur. Sonra, artı şeklinde sandviç yapılar seçilen bir bileşik geometri kullanılarak oluşturulmuştur. Sandviç yapılar ile ilgili deneysel çalışma birim çekirdek malzemelerinin kendi arasındaki ve birim çekirdek malzemeleri ile çevresi arasındaki etkileşimi de hesaba katmak amacıyla sınırlandırılmış deneyleri de içermektedir; örneğin daha büyük bir sandviç içerisindeki çekirdekler birbirine kuvvet uygulayabilir. Nümerik çalışma üç yükleme rejiminde sandviçler için de deneysel ve nümerik sonuçları karşılaştırarak gerçeklenmiştir. Doğruluğu kanıtlanmış nümerik modellerin eldesi ile nümerik çalışma şekil değiştirme ve atalet etkilerinin incelenmesi amacıyla sandviç yapılar üzerinde gerçekleştirilen yüksek hızlı ezilme simülasyonlarına genişletilmiştir. Hem bileşik geometriler hem de bunların sandviçlerinin ezilme ve enerji emme davranışları ile ilgili tam bilgilere sahip olunduktan sonra, sandviç yapıların patlama altındaki davranışları, ConWep fonksiyonu kullanılarak, nümerik olarak incelenmiştir. Daha yüksek enerji emme ve daha düşük kuvvet iletimi elde etmek amacıyla sandviç yapıların dizilimi için çeşitli konfigürasyonlar önerilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, novel sandwich structures containing combined geometry structures as core materials were designed and developed for blast protection applications. The proposed combined geometries consist of a hemispherical geometry attached seamlessly to a cylindrical segment. Deep drawing method was used to obtain four different types of combined geometries having two different radii from blanks with two different initial thicknesses. The mechanical properties of the blank material were obtained by conducting tensile experiments at quasi-static and high strain rate regimes. Thereafter, crushing and energy absorption behavior of core units were determined by tests at quasi-static and low velocity regimes, experimentally. Before crushing simulations, manufacturing method was simulated to have realistic residual stress/strain and thickness variations of numerical specimens. Having accurate deformation history, crushing experiments were simulated and a good agreement was reached proving the realistic modeling of the manufacturing effects. The effect of heat treatment on the crushing behavior of combined geometry shells was also investigated both experimentally and numerically and there was a good agreement noted. After, cross-shaped sandwich structures of one type of combined geometry were prepared. Static, low velocity and high velocity crushing behavior of sandwiches were investigated. Study on sandwich structures also included confined experiments in order to account for the interaction between the core units and between the core units and surrounding environment; such a case might be a bigger sandwich in which adjacent cores could exert forces to each other. Numerical study was validated by comparing experimental and numerical results of three different loading regimes for sandwiches. Having well-verified numerical models, numerical study was extended to investigate strain rate and inertial effects on sandwich structures by simulations at high crushing velocities. With complete knowledge on crushing and energy absorption of single geometries and sandwiches, behavior of sandwiches under blast was investigated by using ConWep function. Various types were proposed for arrangements of sandwiches to have higher energy absorption and lower transmitted forces to the protected structures.
Benzer Tezler
- Numerical and experimental investigation on the crushing behaviour of auxetic lattice cells produced with additive manufacturing techniques
Eklemeli imalat teknikleri ile üretilmiş ökzetik kafes yapıların ezilme davranışlarının nümerik ve deneysel olarak incelenmesi
KADİR GÜNAYDIN
Doktora
İngilizce
2020
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
DR. ÖĞR. ÜYESİ ANTONIO MATTIA GRANDE
- Yarı sekizgen girintili yapıların mekanik özelliklerinin parametrik olarak incelenmesi
Parametric investigation of the mechanical properties of semi-octagonal re-entrant structures
ŞENAY YENER
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ KAAN YILDIZ
- Güçlendirilmiş tabakalı kompozit panellerde darbe sonrası ezilme davranışının incelenmesi
Investigation of post impact crush behavior in stiffened layered composite panels
MERVE USLU
Doktora
Türkçe
2026
Makine MühendisliğiFırat ÜniversitesiMekanik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METE ONUR KAMAN
- From fıeld surveys to numerıcal modellıng: assesment of the kaddıs marcıos church after the february 2023 earhquakes
Saha çalişmalarindan sayisal modellemeye 2023 şubat depremleri sonrasi kaddis marcios kilisesi'nin değerlendirilmesi
YUNUS ARCA
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiYapı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEDİNE İSPİR ARSLAN