Experimental and numerical investigation of the impact resistance and impact damage tolerance of a carbon fiber reinforced thermoplastic polyphenylene sulfide (PPS) matrix composite
Karbon fiber takviyeli termoplastik polifenilen sülfit (PPS) matris kompozitin darbe direncinin ve darbe hasar toleransının deneysel ve nümerik araştırılması
- Tez No: 631131
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA GÜDEN, PROF. DR. ALPER TAŞDEMİRCİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Karbon fiber takviyeli polimer, Kuş çarpması, Polimer kompozitler, Stres-mekanik, Tabakalı kompozit levhalar, Tahribatsız muayene, Tahribatsız muayene yöntemleri, Carbon fiber reinforced polymer, Bird strike, Polymer composites, Stress-mechanical, Laminated composite plates, Nondestructive inspection, Nondestructive inspection methods
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Havacılık sınıfı yüksek performanslı 5 Harness Satin (5 HS) örgülü kumaş karbon fiber takviyeli/polifenilen sülfid matrisli (CF/PPS) termoplastik kompozitlerin çarpma direnci ve çarpma hasar toleransı deneysel ve nümerik olarak incelenmiştir. Nümerik modelleme çalışmaları deneysel testler sonucu parametreleri belirlenen MAT-58 malzeme modeli ve Hashin kırılma kriterleri kullanılarak LS-DYNA'da tek katman ve çoklu katman modelleri ile gerçekleştirilmiştir. Düşük hızlı çarpma testlerinin nümerik modelleri deneysel testlerle iyi korelasyon göstermesine karşın çoklu katman modeli ile daha yakın sonuçlar elde edilmiştir. Ayrıca, çoklu katman modeli kullanarak düşük hızlı çarpma testlerindeki delaminasyon alanlarını hesaplanabilmiş, elde edilen sonuçlar deneysel testlerdeki delaminasyon hasar alanlarıyla benzer bulunmuştur. LVI testine tabi tutulan CF/PPS kompozit numuneler sonrasında hasar sonrası oluşan dayanım toleransını belirlemek için çarpma sonrası basma (CAI) testlerine tabi tutulmuştur. CAI testlerinin nümerik modeli tek katmanlı modelleme tekniği kullanılarak modellenmiştir. CAI testlerinin nümerik modelleri, deneysel CAI testleriyle çok benzer eğilimler göstermiştir. Bu eğilimler, LVI testlerinde 3 m/s ve üzeri hızlarda test edilen numunelerde daha yakınsamış olarak görülmüştür. Son olarak, yaklaşık 100 m/s hızda üç adet yüksek hızlı çarpma (HVI) testi gerçekleştirilmiştir. HVI testlerinin kırılma ve hasar modları, LVI testlerininkinden çok farklı olarak gözlemlenmiştir. Boyuna ve enine olmak üzere uzun ana çatlaklar HVI testleri sonucu oluşmuştur. HVI testleri hem tekli katman hem de çoklu katman modelleme teknikleri ile modellenmiştir. Çoklu katman modeli kullanılarak belirlenen HVI testlerindeki delaminasyon hasarı, C-Tarama hasarsız muayene ile belirlenen deneysel delaminasyon hasarıyla tutarlı bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
The impact resistance and impact damage tolerance of an aerospace grade high performance 5 Harness Satin woven fabric carbon fiber reinforced/polyphenylene sulfide matrix (CF/PPS) thermoplastic composite were investigated experimentally and numerically. The numerical modeling was performed using the experimentally determined parameters of material model MAT-58 and Hashin failure criteria in LS-DYNA using the single shell and stacked shell models. The numerical models of the low velocity impact (LVI) tests showed good correlations with the experimental tests while the stacked shell model showed nearer results with the experimental tests. The stacked shell model also estimated the LVI test delamination areas, which were comparable with the experimental damage areas. The LVI tested coupons were further subjected to the compression after impact (CAI) tests in order to determine the damage tolerance of CF/PPS composite. The CAI tests were modeled using the single shell model. The numerical models of the CAI tests showed very similar trends with the experimental CAI tests. The trends were shown to be more converging in the specimens tested at 3 m/s and above in the LVI tests. Lastly, three high velocity impact (HVI) tests were performed at around 100 m/s. The failure mode of the HVI tests was shown to be very different from that of the LVI tests. The long longitudinal and transverse cracks were formed in the HVI tests. The delamination damage in the HVI tests determined using the stacked shell model was found to be more comparable with the experimental delamination damage determined by the C-Scan.
Benzer Tezler
- Lifli betonların darbe dayanımının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the impact resistance of fiber-reinforced concretes
MEHMET HANİFİ ALKAYIŞ
Doktora
Türkçe
2025
İnşaat MühendisliğiSüleyman Demirel Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CELALETTİN BAŞYİĞİT
- Fonksiyonel dereceli geometriye sahip anizotropik malzemelerin darbe dayanımının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the impact strength of anisotropic materials with functionally graded geometry
BEYZA GİZEM DUMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ONUR YONTAR
- Titanyum karbür (TİC) takviyeli epoksi ile güçlendirilmiş hibrit kompozitlerin çarpma davranışının deneysel ve sayısal incelenmesi
An experimental and numerical investigation of impact behaviour of TIC added epoxy reinforced hybrid composites
MUSTAFA TAŞLIDERE
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiIsparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA REŞİT USAL
- 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
- Investigation of monolithic and multi-layered metallic plates against projectile impact
Mermi darbesine karşı tek ve çok katmanlı metal plakaların tepkisinin incelenmesi
ONUR GÖKGÖZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ORHAN YILDIRIM