Fonksiyonel Kademelendirilmiş Plakaların Farklı Mermi Çarpma Açılarında Balistik Limitlerinin Araştırılması
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2017
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Mevlüt Hakan
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Recep GÜNEŞ
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Balistik darbe konusu, yıllardır önemli bir araştırma konusu olmuştur ve balistik nüfuziyet sırasında meydana gelen olayları fiziksel olarak anlamak ve matematiksel olarak tarif etmek için büyük çaba sarf edilmiştir. Yapılan çalışmalar, balistik darbenin, hedef yüzeyi ile mermi hız vektörü arasındaki açıya bağlı olarak normal ve eğik darbe şeklinde sınıflandırılabileceğini göstermektedir. Balistik performans bakımından zırh yapılarının incelenmesinde, çalışmaların büyük çoğunluğu standart yapılandırma ve koşullandırmalara bağlı olarak normal darbe şeklinde yapılmaktadır. Ancak günlük hayatta karşılaşılan neredeyse tüm balistik darbe olayları standart yapıda yani 0° mermi çarpma açısında gerçekleşmeyip belirli açılarda eğik darbe şeklinde gerçekleşmektedir. Bu sebeple, zırh tasarımlarında, eğik darbe durumlarının incelenmesi büyük önem arz etmektedir. Günden güne gelişen ve daha etkili hale gelen silah sistemleri karşısında, balistik koruma sağlayan zırh sistemleri sürekli olarak gelişime ihtiyaç duymaktadır. Zırh sistemlerinden beklenilen temel iki özellik, personel veya aracın hareket kabiliyetini kısıtlamayacak derecede hafif olması ve çeşitli mermi nüfuziyetlerine karşı yüksek balistik direnç göstermesidir. Gelişen ileri malzeme üretim metodları, bu iki temel özelliği bir araya getiren yeni malzemelerin kullanımına olanak sağlamaktadır. Bu malzemelerden en yenisi, seramiğin sertliği ve hafifliğini, metalin tokluğu ile bir araya getiren fonksiyonel kademelendirilmiş malzemeler, seramik-metal ara yüzeyindeki gerilmeleri azaltarak yapısal bütünlük sağladığından dolayı balistik uygulamalar için araştırmacıların ilgisini çekmektedir. Fonksiyonel kademelendirilmiş malzemeler, özel bir uygulamada malzemenin performansını optimize etmek için belirli bir pozisyonda malzeme kompozisyonun sürekli yapıda değiştiği, iki veya daha fazla bileşenden oluşan kompozitlerdir. Fonksiyonel kademelendirilmiş malzemeler yeni ve gelişmekte olan bir teknoloji olmasına rağmen, zor çalışma şartlarına sahip darbeli ortamlarda ve balistik zırh sistemlerinde ki kullanımı günden güne artmaktadır. Bu çalışmada, balistik uygulamalarda kullanımı giderek artan fonksiyonel kademelendirilmiş malzemelerin normal ve eğik darbe altında balistik performansını belirlemeye yönelik sayısal ve deneysel çalışmalar yapılmıştır. Sayısal çalışmalar, ANSYS/LS-DYNA sonlu elemanlar programı ile Lagrangian yaklaşımı kullanılarak deneysel çalışmalar ise, tek kademli gaz silahı kullanılarak, her bir plaka için sabit 610±20 m/s mermi hızında gerçekleştirilmiştir. Sayısal ve deneysel çalışmalar, fonksiyonel kademelendirilmiş malzemelerin üç farklı malzeme kompozisyonunda ve 0°, 15°, 30°, 45°, 60° olmak üzere beş farklı mermi çarpma açısında incelenmiştir. Sayısal çalışmalarda, fonksiyonel kademelendirilmiş plakalar deney şartlarına uygun olarak modellenerek, belirli mermi çarpma açılarında, malzeme kompozisyonun etkisi deformasyon ve hasar bakımından araştırılmış ve deneysel çalışmalara en uygun sayısal model geliştirilmeye çalışılmıştır. Bu sayısal model kullanılarak fonksiyonel kademelendirilmiş plakaların farklı mermi çarpma açılarında, zırh tasarımında önemli bir parametre olan balistik limit hızı tespiti yapılmıştır. Deneysel çalışmalarda ise, fonksiyonel kademelendirilmiş plakalarda mermi çarpması sonucu oluşan hasar ve deformasyonlar incelenmiş, belirli mermi çarpma açılarında malzeme kompozisyonun etkisi araştırılmış ve üç farklı malzeme kompozisyonun her birisi için, mermi çarpma açısı değiştirilerek, balistik performans üzerine farklı açıların etkisi incelenmiştir. Fonksiyonel kademelendirilmiş plakaların, normal ve eğik darbe direncini belirlemeye yönelik hem sayısal çalışmalar hem de deneysel çalışmalarda, mermi çarpma açısının ve malzeme kompozisyonunun plakaların balistik performansı üzerine oldukça fazla etkisi olduğu sonucuna ulaşılmıştır.