Çok katlı kompozit plakların enerji absorbsiyon özelliklerinin teorik ve deneysel analizi

Abstract

Lif takviyeli kompozit malzemeler mekanik performansları, mukavemet/ağırlık oranlarının yüksek olması, kolay üretilebilir olmaları nedeniyle birçok alanlarda kullanımlan zaman geçtikçe artmaktadır. Bu çalışmada lif takviyeli kompozit plakların üretilmesinde, lif malzemesi olarak aramid esaslı Twaron® kumaş, matriks malzemesi olarak da polyester kullanılmıştır. Elde edilen kompozit plakların enerji absorbsiyon yetenekleri incelenmiştir. Bu amaçla, farklı kurutma sistemlerinde, farklı zaman ve lif hacimsel oranlarında elde edilen 3, 6 ve 9 katlı plaklar üzerinde enerji absorbsiyon yeteneklerini tespite yönelik ağırlık düşürme deneyleri yapılmış ve elde edilen sonuçlar grafiklerde gösterilmiştir. Sonlu elemanlar modeli kullanılarak, kompozit plaklar bilgisayarda modellenmiş ve darbe etkisiyle meydana gelen dinamik davranışları incelenmiştir. Deneylerden elde edilen sonuçlarla, sonlu elemanlar modelinden elde edilen sonuçların oldukça yakın değerler verdiği gözlenmiştir. Böylece sonlu elemanlar modeli kullanılarak, zırh malzemeleri ve balistik amaçlı uygulamalar başta olmak üzere birçok darbenin yutulmasını gerektiren uygulamalarda özellikle ideal katman sayısı, lif hacimsel oram gibi parametrelerin belirlenmesinde güvenilir sonuçlar alınabileceği anlaşılmıştır.

The use of fiber renforced composite materials in many application area is increasing rapidly because of their high mechanical performance, high strength/weight ratio and easy manufacturability. In this study, aramid based Twaron® and polyester have been used as fiber and matrix materials respectively to produce fiber reinforced composite plates and energy absorption capabilities of these materials has been examined. A number of experiment has been performed on these composite plates which has different number of layer and fiber volume ratios and produced in different time periods through different drying systems and results obtained from the experiments has been shown in the graphics. Finite element models have been used to model composite plates on the computer and the dynamic behaviour of the materials has been simulated under low velocity impact loading. It has been seen that the results obtained from the experiments are very good agreement to those obtained by the finite element models. As a result of this study, one has seen that the finite element models can be used as a reliable method to determine the ideal number of layer and fiber volume ratios of ballistic and protective material which needs high energy absorption capability.