Düşük hızlı darbe yükü altında tabakalı kompozit malzemelerin mekanik davranışı

Abstract

Bu çalışmada, düşük hızlı darbe yüklerine maruz tabakalı kompozit plakların mekanik davranışları ANSYS® LS-DYNA yazılımı kullanılarak araştırılmıştır. Çalışmada, vurucu (impactor) geometrisi, vurucu hızı, rijitlik oranı, takviye açıları, tabaka sayısı, plak kalınlığı ve plak alanı gibi parametrelerin darbe davranışı üzerindeki etkileri dikkate alınmıştır. Ayrıca, kompozit malzemelerin maruz kaldığı şartlarda, nikel alaşımı, 1018 çeliği ve titanyum alaşımından yapılmış izotropik malzemelerin de darbe davranışları incelenmiştir. Malzemelerin darbe yüklemesi esnasında; darbe enerjisi, darbe kuvveti, Von-Misses gerilmesi, yer değiştirme ve Hourglass enerjisi değerlerindeki değişimler incelenmiştir. Çalışmada dikkate alınan, takviye açısı, rijitlik oranı, tabaka sayısı, plaka kalınlığı, vurucu geometrisi, vurucu hızı, plaka alanı, izotropik malzemeler ve sınır şartı parametrelerinin darbe davranışı üzerinde önemli etkileri olduğu belirlenmiştir. Bu çalışmada ayrıca SolidWorks yazılımı kullanılarak darbe deney cihazı tasarlanmıştır. Tasarlanmış bu model kullanılarak ve sonrasında vurucunun düşmesi analiz edilerek, yer değiştirme/hız-zaman ve kinetik/potansiyel enerji-zaman grafikleri elde edilmiştir.

In this study, mechanical behaviors of laminated composite plates under low-speed impact loads have been investigated using ANSYS ® LS-DYNA software. In this study, the effects of parameters such as impactor geometry, impactor velocity, stiffness ratio, orientation angles, number of layers, plate thickness, and plate area on the impact behavior have been taken into consideration. Additionally, impact behavior of the isotropic materials (nickel alloy, 1018 steel and titanium alloy) have also been studied in the conditions, which composite materials are exposed. During the Impact loading of the materials; changes of values of impact energy, impact force, Von-Misses stress, displacement and Hourglass energy have been examined. In present study, it is fount that orientation angles, stiffness ratio, number of layers, plate thickness, impactor geometry, impactor velocity, plate area, isotropic materials and boundary condition have effects on impact behavior of materials. In this study, impact test device has been also designed using SolidWorks software. By using this test model and then analyzing impactor falling, displacement/velocity-time and kinetic/ potential energy-time graphs have been obtained.