E-CAMI/EPOKSİ TABAKALI KOMPOZİTLERDE DÜŞÜK HIZLI DARBE DAVRANIŞININ SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİYLE İNCELENMESİ

Year 2012, Volume: 1 Issue: 1, 48 - 60, 11.07.2016

Ahmet Yapıcı İbrahim Yapıcı

https://doi.org/10.28948/ngumuh.239393

Cited By: 3

Abstract

Bu çalışmada düşük hızlı darbeye maruz E-camı/epoksi kompozit levhaların dinamik cevabı sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak araştırılmıştır. Darbe uygulanacak kompozit levha 140×140 mm ebatlarında, 16 tabakalı ve [0°,-45°,+45°,0°,90°,+45°,-45°,0°]s oryantasyon dizilişine sahip ve kalınlığı 3 mm olacak şekilde modellenmiştir. Vurucu kütlesi 17 kg’dır. Darbe ucu 24 mm çapında ve yarı küresel uçlu bir geometriye sahiptir. Darbe testleri 2 m/s, 2.5 m/s, 3 m/s, 3.5 m/s, 4 m/s’lik çarpma hızlarında yapılmıştır. Kullanılan kompozit levha dört tarafı ankastre olarak ve üzerine uygulanan darbe levhanın merkezine gelecek şekilde uygulanmıştır. Yapılan sonlu elemanlar analizi sonucunda; hız-zaman, ivme-zaman, kuvvet-zaman, yer değiştirme-zaman ve kinetik enerji-zaman değişimleri grafikler halinde verilmiştir.

Keywords

Düşük hızlı darbe, tabakalı kompozit, sonlu elemanlar yöntemi

AN INVESTIGATION OF LOW VELOCITY IMPACT BEHAVIOR OF E-GLASS/EPOXY LAMINATED COMPOSITES USING FINITE ELEMENT METHOD

Abstract

In this study, the dynamic response of composite laminated plates, subjected to low-velocity impact, was investigated by using finite elements method. The composite model was 16 plies with a stacking sequence of [0°,-45°,+45°,0°,90°,+45°,-45°,0°]s and 140 mm x 140 mm x 3 mm in dimension. The total mass with the impactor was 17 kg. The specimen was clamped at all edges and impacted by an impactor with a 16 mm diameter hemispherical head. The analyses were performed at 2 m/s, 2.5 m/s, 3 m/s, 3.5 m/s and 4 m/s velocities. The results of velocity-time, acceleration-time, force-time, displacement-time and kinetic energy-time were given in graphics.

Keywords

Low velocity impact, laminated composite, finite element method

References

• KARA, M., ‘‘Düşük Hızlı Darbeye Maruz Tabakalı Kompozitlerin Dinamik Cevabı’’, Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya, 2006.
• RAMKUMAR, R.L., and CHEN, P.C., ‘‘Low Velocity Impact Response of Laminated Plates’’, AIAA Journal, 21, 1448-1452, 1982.
• ABATAN, A., HU, H., and OLOWOKERE, D., ‘‘Impact Resistance Modeling of Hybrid Laminated Composites’’, Journal of Thermoplastic Composite Materials, 11, 249-260, 1998.
• GONG, S.W., and LAM, K.Y., ‘‘Transient Response of Stiffened Composite Plates Subjected to Low Velocity Impact’’, Composites, Part B, 30, 473-484, 1999.
• LEE, Y.S., KANG, K.H., and PARK, O., ‘‘Response of Hybrid Laminated Composite Plates under Low Velocity Impact’’, Computers & Structures, 65, 965-974, 1997.
• KIM, J.K. and KANG, K.W., ‘‘An Analysis of Impact Force in Plain-weave Glass-epoxy Composite Plates Subjected to Transverse Impact’’, Composite Science and Technology, 61, 135-143, 2001.
• GOO, N.S. and KIM, S.J., ‘‘Dynamic Contact Analysis of Laminated Composite Plates under Low Velocity Impact’’, AIAA Journal, 35, 1518-1521, 1997.
• WHITTINGHAM, B., MARSHALL, I.H., MITREVSKI, T., and JONES, R., ‘‘The Response of Composite Structures with Pre-Stress Subject to Low Velocity Impact Damage’’, Composite Structures, 66, 685-698, 2004.
• BELINGARDI, G., and VADORI, R., ‘‘Influence of Laminate Thickness in Low Velocity Impact Behavior of Composite Material Plate’’, Composite Structures, 61, 27-38, 2003.
• 0] MITREVSKI, T., MARSHALL, I.H., THOMSON, R., JONES, R. and WHITTINGHAM, B., ‘‘The Effect of Impactor Shape on the Impact Response of Composite Laminates’’, Composite Structures, 67, 139-148, 2004.
• 1] HOSSEINZADEH, R., SHOKRIEH, M.M. and LESSARD, L., ‘‘Damage Behavior of Fiber Reinforced Composite Plates Subjected to Drop Weight Impacts’’, Composite Science and Technology, 66, 61-68, 2006.
• 2] SUGUN, B.S., and RAO, R.M.V.G.K., ‘‘Low Velocity Impact of Glass, Carbon and Kevlar Composites Using Repeated Drop Tests’’, Journal of Reinforced Plastics and Composites, Vol.23, No.15, 1583-1599, 2004.
• 3] MILI, F., and NECIP, B., ‘‘Impact Behavior of Cross-Ply Laminated Composite Plates under Low Velocities’’, Composite Structures, 51, 237-224, 2001.
• 4] ASLAN, Z., KARAKUZU, R. and OKUTAN, B., ‘‘The Response of Laminated Composite Plates under Low-Velocity Impact Loading’’, Composite Structures, 59, 119-127, 2003.
• 5] ASLAN, Z. and KARAKUZU, R., ‘‘Transient Dynamic Analysis of Laminated Composite Plate Subjected to Low-Velocity Impact’’, Mathematical & Computational Applications, Vol. 7, No.1, 73-82, 2002.
• 6] BAUCOM, J.N., and ZIKRY, M.A., ‘‘Low Velocity Impact Damage Progression in Woven E-glass Composite Systems’’, Composites, 36, 658-664, 2005.
• 7] BELINGARDI, G., and VADORI, R., ‘‘Low Velocity Impact Tests of Laminate Glass-Fiber-Epoxy Matrix Composite Material Plates’’, International Journal of Impact Engineering, 27, 213-229, 2002.
• 8] UYANER, M., KARA, M., ve ATABERK, N., ‘‘E-camı/epoksi Tabakalı Kompozitlerin Düşük Hızlı Darbe Davranışına Numune Boyutlarının Etkisi’’, 8. Uluslar Arası Kırılma Konferansı Bildiriler Kitabı, İstanbul, 2007.
• 9] ŞENEL, M., ÜNAL, R., MUMYAKMAZ, B., ve KARAKOÇ, F., ‘‘Ön gerilmeli Kompozit Plakların Düşük Hızlı Darbe Yükü Etkisi Altında Davranışlarının İncelenmesi’’, TÜBİTAK, Proje No: 105M195, Kütahya, 2009.
• 0] GÜVENSOY, S., ‘‘Filaman Sarım Kompozit Boruların Düşük Hızlı Darbe Davranışının Simülasyonu’’, Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya, 2010.
• 1] ŞENEL, M., and KURŞUN, A., ‘‘Investigation of the Effect of Low-Velocity Impact on Composite Plates with Preloading’’, Experimental Techniques, (baskıda).
• 2] SHOKRIEH, M.M., and FAKHAR, M.N., ‘‘Experimental, Analytical and Numerical Studies of Composite Sandwich Panels under Low-Velocity İmpact Loadings’’, Mechanics of Composite Materials, Vol.47, No:6, 643-658, 2012.
• 3] MOAVENI, S., Finite Element Analysis, Theory and Applications with ANSYS, Bill Stenquist, Prentice Hall Inc., New Jersey, 1999.
• 4] CHAPRA, S.C., and CANALE, RP., Yazılım ve Programlama Uygulamalarıyla Mühendisler için Sayısal Yöntemler, Çeviri Editörleri Heperkan, H., Kesgin, U., Literatür Yayıncılık, İstanbul, 919-923, 2003.
• 5] ANSYS Release 8.1 Documentation Preview, ‘‘Chapter 2. Elements’’, SAS IP. Inc., USA, Copyright ©, 2004.
• 6] ANSYS (R) Release 13.0, ANSYS, Inc. Yardım dosyaları.
• 7] ATAS, C., and SAYMAN, O., ‘‘An Overall View on İmpact Response of Woven Fabric Composite Plates’’, Composite Structures, 82: 336-345, 2007.
• 8] KARAKUZU, R., İÇTEN, B.M., AKTAŞ, M., TOPARLI, M., ATAŞ, C., ve ARMAN, Y., ‘‘Kompozit Plakalarda Sıcaklığın Darbe Davranışına Etkisi’’, TÜBİTAK, Proje No; 104M426, İzmir, 6-8, 23-26, 2007.
• 9] WANG, H., and VUKHANH, T., ‘‘Damage Extension in Carbon Fiber/PEEK Cross Ply Laminates under Low-Velocity Impact’’, Journal of Composite Materials, 28, 684-704, 1994.