Fonksiyonel derecelendirilmiş ve çok katmanlı kompozit malzemelerde dalga yayılması
Özet
Askeri ekipmanlarda kullanılan kompozit malzemelerin darbe yükleri altındaki davranışı ve bu davranışın modellenmesi giderek önem kazanmaktadır. Kompozit plakların tasarımında iki temel yaklaşım kullanılmaktadır. Bunlardan bir tanesi farklı malzeme özelliklerine sahip malzemelerden oluşan çok katmanlı plaklardır. Diğeri ise özellikleri fonksiyonel olarak derecelendirilmiş malzemelerdir(FDM). FDM’lerde malzeme özelliklerinin sürekli olmasından dolayı malzeme içerisinde gerilme yığılması meydana gelmemektedir. FDM'nin bu özelliği onu bir çok uygulama için uygun kılmaktadır. Malzemelerin darbe yükleri altındaki davranışlarının incelenmesinde özellikle malzemenin dinamik plastik davranışının modellenmesi, temas yüklerinin tespiti ve darbe yükünün etkisi ile meydana gelen şok dalgasının ilerleyişinin doğru olarak modellenmesi silah sistemlerinin tasarımında büyük öneme sahiptir. Burada kullanılan sayısal yöntemin korunum özellikleri (momentum, açısal momentum ve enerji korunumu) önem kazanmaktadır. Süreksiz Galerkin yöntemi, korunum özellikleri ve eleman sınırlarında süreksizliğe izin vermesi nedeni ile dalga yayılması problemlerinde araştırmacılar tarafından tercih edilmektedir. Bu çalışmada çok katmanlı malzemelerin ve FDM’nin ani darbe yükleri altındaki davranışları süreksiz Galerkin yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Bu kapsamda ortasından ani darbe yüküne maruz bırakılmış,4, 8 ve 16 katmandan oluşan eksenel simetrik plak probleminden elde edilen sonuçlar FDM plak probleminden elde edilen sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Yapılan çalışma sonucu katman sayısı arttıkça plağın merkezindeki etkin gerilme değerlerinin FDM plakta hesaplanan etkin gerilme değerlerine yaklaştığı tespit edilmiştir. Diğer taraftan çok katmanlı plaklarda radyal yönde ilerledikçe etkin gerilme değerleri FDM plakda hesaplanan değerlerden farklılaştığı görülmüştür.
Anahtar Kelimeler: Kompozit malzemeler, dalga yayılması, Süreksiz Galerkin Yöntemi.
Tam Metin: PDF