Darbe tesiri altındaki kompozit levhanın sonlu elemanlar yöntemi ile simülasyonu

Abstract

Bu çalışmada çelik ve alüminyum gibi farklı malzemelerden oluşan kompozit bir yapının balistik darbe altındaki davranışı simülasyon yoluyla araştırılmıştır. Kompoziti oluşturan plaka tabakalarının dizilişine göre merminin perforasyon esnasındaki ivmelenme, hız, iç ve kinetik enerji davranışları, kompozit plakalarda ise iç enerji ve deformasyonlar araştırılmıştır.Simülasyonlarda toplam kalınlığı 4 mm olan katmanlı, çelik ve alüminyum hedeflerden oluşan kompozit sistemin 500 m/s ilk hızla hareket eden bir mermi ile teması ve perforasyonu Ansys / Ls-Dyna 11.0 yazılımı kullanılarak simülasyonları yapılmış ve karşılaştırılmıştır.Simülasyonlara giriş noktası olarak sistemin toplam ağırlığı (20.11 gram ?A? türü? ve ?B türü? için) ve hedef kompozit sistemin kalınlığı (4 mm) aynı tutularak ağırlık performans ve katmanlı hedef plakaların diziliş şekline bağlı performans yönünden karşılaştırılması ele alınmış, karşılaştırmalarda mermi çıkış hızları, mermiye ait kinetik enerji değerleri ana parametre olarak incelenmiştir.Mermiye ait iç enerji, kinetik enerji, hız ve ivme grafikleri zamana bağlı olarak çıkarılıp yorumlanmıştır. Hedef plakaların ise iç enerjilerine ait zamana göre değişim grafikleri çıkarılarak birbirleri ile karşılaştırılıp yorumlanmıştır.Simülasyonlarda mermi malzemesi olarak Ç1018 çelik, kompozitte ise 4340 çeliği kullanılmıştır. Bu kombinasyon ?A türü? simülasyon olarak isimlendirilmiş, ayrıca mermi ve kompozitte kullanılan bu çelik malzemelerinin yer değiştirildiği ve ?B türü? adı verilen farklı simülasyonlar yapılarak perforasyona olan etkileri incelenmiştir.Yapılan simülasyonlar sonucu; farklı malzemelerin diziliş şekillerinin, merminin plakalardan çıkış hızını değiştirdiği simülasyon yoluyla gözlemlenmiştir.Mermide kullanılan Ç 1018 malzeme özelliğinin plakalarda kullanılan 4340 çeliği ile değiştirildiğinde mermi çıkış hızlarının değiştiği simülasyon sonuçlarından görülmüştür.

In this study, the behavior of a composite structure made of different materials such as steel and aluminum under ballistic impact was investigated through simulation. According to the board layers forming the composite, the acceleration, velocity, internal and kinetic energy behaviors of the bullet and the internal energy during perforation and the deformations in the composite boards were studied.In the simulations, contact and perforation of a composite system consisting of layered, steel and aluminum targets with a total thickness of 4 mm, with a bullet moving with an initial velocity of 500 m/s was simulated and compared using the software Ansys / Ls-Dyna 11.0.As an entrance point to the simulations, total weight of the system (20.11 grams for ?type A? and ?type B?) and thickness of the target composite system (4 mm) was kept the same and performance-wise comparisons of layered target boards related to the arrangement style was made and the bullet muzzle velocity and kinetic energy values were taken as main parameters.The internal energy, kinetic energy, velocity and acceleration versus time graphics were prepared and interpreted. For the target boards, the graphics of change in internal energies versus time graphics were prepared, compared with each other and interpreted.In the simulations, Ç 1018 steel was used as bullet material and 4340 steel was used in composite. This combination was named ?A type? simulation and others were named ?B type?. In ?B type? simulations, the steel materials used in the bullet and the composite were replaced with each other. The effect of ?A type` and ?B type? arrangements on the perforation of the target were investigation.As a result of the simulations carried out, it was observed that the arrangement style of different materials changes the exit velocity of the bullet from boards. It was seen from the simulation results that the bullet exit velocity changes when the Ç 1018 material used in the bullet was replaced with the 4340 steel used in the boards.