Optimization of Stress Wave Propagation in Multilayered Armours
Çok Katmanlı Zırhlarda Gerilme Dalgası İlerleyişi Optimizasyonu
- Tez No: 985057
- Danışmanlar: PROF. DR. ALPER TAŞDEMİRCİ, PROF. DR. MUSTAFA GÜDEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, çok katmanlı seramik zırhlarda gerilme dalgalarının optimum iletimini ve balistik incelemesini dikkate almaktadır. Çalışma, hafiflik, yüksek performans, kütle verimliliği ve yapısal bütünlüğün tasarım açısından temel sorunlar olduğu savunma ve güvenlik uygulamaları tarafından yönlendirilmektedir. Araştırmalar, Ti-6Al-4V titanyum alaşımı (Ti64), alüminyum (Al6082), bakır (Cu) ve seçici lazer ergitme (SLM) yöntemiyle üretilmiş 316L paslanmaz çelikten oluşan metal kaplama plakaları ile güçlendirilmiş silisyum karbür (SiC) seramik lamine tabakaları kapsamaktadır. Hem monolitik hem de hibrit konfigürasyonlar ele alınmış; malzeme özelliklerinin, istifleme sırasının ve tabaka kalınlığının delici direnç ve enerji soğurma üzerindeki etkilerine odaklanılmıştır. Malzemeler arasındaki arayüzlerde akustik empedans uyumsuzlukları, bunların dalga yansımalarına, gerilme dağılımlarına ve seramik kırılmasının gelişimine etkileri ayrıntılı biçimde incelenmiştir. Nüfuziyet mekanizmalarını anlamak için çok yönlü bir yaklaşım benimsenmiştir. Hidrodinamik nüfuziyet teorisi (HTP), bekleme süresi, tampon etkileri ve delici erozyonu için analitik çözümler sunmaktadır. LS-DYNA ile gerçekleştirilen sayısal modelleme, dalga yayılımının, arayüz etkileşimlerinin ve yüksek hızlı çarpma altındaki mermi–hedef tepkisinin görselleştirilmesine imkân tanımaktadır. LS-OPT optimizasyonu ise yüksek balistik verimlilik ve düşük yüzey yoğunluğu sağlayan optimum malzeme ve kalınlık çiftinin belirlenmesini sağlamaktadır. Bu araştırma, bilimi ve mühendislik tasarımını birleştirerek çok katmanlı seramik zırh sistemlerinde dalga–malzeme etkileşimi ve sinerjik zırh etkilerine dair içgörüler sunmaktadır. Analitik, sayısal ve optimizasyon temelli bakış açılarını bütünleştiren kapsamlı bir zırh tasarım çerçevesi üzerinden, yeni nesil hafif zırh sistemlerinin geliştirilmesine yön verecek ilkeler ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis takes into account the optimal transmission of stress waves and the ballistic immunity of the multi-layer ceramic armor. It is driven by defense and security applications, where lightweight, high-performance, mass efficiency, and structural integrity are key problems of design. The studies incorporate silicon carbide (SiC) ceramic laminates reinforced with metallic cover plates of Ti-6Al-4V titanium alloy (Ti64), aluminum (Al6082), copper (Cu), and selective laser melted (SLM) 316L stainless steel. Both monolithic and hybrid configurations are taken into consideration with emphasis on material properties, stacking sequence, and layer thickness influences on penetration resistance and energy absorption. Detailed attention is exercised on acoustic impedance mismatches at interfaces between the materials and on their influence on reflection of waves, distributions of stresses, and evolution of ceramic fracture. A multi-method approach is used for gaining insight into penetration mechanisms. Hydrodynamic penetration theory (HTP) offers analytical solutions of dwell time, buffer effects, and penetrator erosion. Numerical modeling by LS-DYNA allows visualization of wave propagation, interface interaction, and projectile–target response to high velocity impact. LS-OPT optimization allows the determination of the optimal material and thickness pair with high ballistic efficiency and low areal density. The thesis integrates science and engineering design and offers insight into wave– material interaction and synergistic armor effects in multilayer ceramic armor systems. The research offers principles that have the potential to guide next-generation lightweight armor systems by integrating analytical, numerical, and optimization-based perspectives in an integrated armor design framework.
Benzer Tezler
- Farklı lif malzemelerinden oluşan çok katmanlı zırhların hesaplamalı balistik analizi
A computational study of ballistic response in multi-layer textile protection systems
LÜTFULLAH TAHA HALICI
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEHER EKEN
- İki boyutlu iki gruplu nötron difüzyon denkleminin lineer sınır elemanları ile çözümü
The application of linear boundary elements method two dimensional and two group neutron diffusion equation
SIRMA USTAARAMOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Nükleer Mühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİLGE ÖZGENER
- Zigana Karayolu Tünelinde şaft açma işleminde, kayaç özelliklerinin pilot delgi verimlilik parametrelerine etkisinin incelenmesi
Investigation of rock properties affecting pilot drilling efficiency in Zigana Highway Tunnel shaft openning
PELİN KOÇAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖMÜR ACAROĞLU ERGÜN
- Demiryolu tekerleklerinde kullanılan“er”tipi çelik malzemelerde ultrasonik yöntemle kalıntı gerilim karekterizasyonu ve optimizasyonu
Residual stress characterization and optimization of“er”type steel materials used on railway wheels by using ultrasonic method
EMRE GÖRGÜN
Doktora
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET BAKİ KARAMIŞ
- Elastik cisimlerde iki boyutlu doğrusal sürtünmesiz temas probleminin sonlu elemanlar metodu ile analizi
2-d frictionless contact analysis of elastic continua with finite element method
OKAN ADALI
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET HAKKI OMURTAG
PROF. DR. NİHAL ERATLI
PROF. DR. NAZMİYE YAHNİOĞLU