3 Katmanlı elyaf takviyeli kompozitlerin balistik analizi

Abstract

Bu çalışmada, z yönünde bağlayıcı iplikle birlikte 3 katmanlı tasarlanan kompozit levhaların balistik özellikleri, oluşturulan sonlu elemanlar modeli ile sayısal olarak incelenmiştir. Burada bağlayıcı z-ipliklerin kompozit levhaların balistik özelliklerine katkıları incelenmiştir. Kompozit levhalar tasarlanırken epoksi reçine matris malzemesi olarak belirlenmiş, takviye malzemesi olarak karbon ve aramid elyaflar kullanılmıştır. Levhalar 3 katmanlı olacak şekilde ve bağlayıcı iplik bulunması/bulunmaması durumu ile 4 farklı levha şeklinde MSC Digimat programında tasarlanmıştır. MSC Digimat programında bez ayağı kumaş örgü modeli ile tasarlanan 3 boyutlu kompozit levhaların mekanik özellikleri program üzerinden alınarak sonlu elemanlar analizlerinde malzeme modeli olarak kullanılmıştır. ABAQUS programında VUMAT alt programı kullanılarak oluşturulan kompozit malzeme modelleri levhalara tanımlanmıştır. Balistik bir analiz yapabilmek adına mermi çekirdeği modeli için Parabellum 9x19 mm fişek tercih edilmiştir. Analizlerde mermi modeli rijit cisim olarak tasarlanmış olup merminin levhaya çarpmadan önceki ilk hızı ve çarptıktan sonraki son hızlarının karşılaştırması nümerik olarak yapılmıştır. NIJ 0108.01 standardı test prosedürüne göre ABAQUS programında Dinamik/Eksplisit olarak çözdürülen sonlu elemanlar analizleri sonucunda merminin ilk ve son hızı, merminin kinetik enerjisi, levhaların absorbe ettiği enerji ve mermi çekirdeğinin levhaya temas ettiği bölgedeki deplasmanlar nümerik olarak incelenmiştir. Karşılaştırmalı olarak sunulan simülasyon sonuçları doğrultusunda 3 katmanlı kompozit levhaların mermiyi yavaşlattığı ancak durduramadığı görülmesine rağmen bağlayıcı z-ipliklerin levhaların performanslarına bazı olumlu etkilerinin olduğu ortaya çıkmıştır.