Arkadan destekli Al2O3 seramik malzemelerin balistik darbe altındaki davranışlarının bilgisayar ortamında simulasyonu

Abstract

Bu tez çalışmasında, Bilgisayar ortamında AI2O3 seramik malzemede balistik darbe simulasyonları gerçekleştirilmiştir. Seramik katmanı Alüminyum katman ile desteklenmiştir ve yarım küre şeklindeki bir delici tarafından balistik darbeye maruz bırakılmıştır. Simulasyonlarda lineer olmayan explicit dinamik analiz kodu (LS- DYNA) kullanılmıştır. Darbe analizlerinde sonlu elemanlar metodu ve sonlu elemanlar metoduyla hibrid olarak küçük parçacıklar hidrodinamiği (SPH) metodu kullanılmıştır. SPH metodu delicinin davranışım simule etmek için kullanılırken seramik ve alüminyum destek için sonlu elemanlar metodu kullanılmıştır. Gelişmiş malzeme modelleri ( Johnson Cook ve Johnson Holmquist malzeme modelleri ) yüksek hızlarda balistik darbe altındaki malzeme davranışlarını karakterize etmek için kullanılmıştır. Johnson Cook malzeme modeli delici ve alüminyum katman için kullanılırken, Johnson Holmquist malzeme modeli seramik katman için kullanılmıştır. Delicinin 300 m/sn, 595 m/sn ve 797 m/sn hızlan için balistik simulasyonlar yapılmıştır.In this thesis, ballistic impact simulation of an AI2O3 ceramic layer is performed in computer enviroment. The ceramic layer is backed by an aluminium layer and impacted by a projectile of hemisephirical nose shape. Non - linear explicit dynamic analysis code (LS-DYNA) is used for the simulation. In impact analysis of ceramic layer, finite element approach and hybrid approach integrating finite element and Smoothed Particle Hydrodynamics ( SPH ) methods are adopted. SPH method is used to simulate the projectile's behavior while finite element method is utilazed to analyse the ceramic layer and the backing layer behavior. Advanced material models ( Johnson Cook and Johnson Holmquist material models ) are employed to chacterize the impact behavior of materials at high velocities. Johnson Cook material meodel is used for the projectile and the backing aluminium layer while Johnson Holmquist material model is utilized for the ceramic layer. Ballistic simulations are conducted for the projectile's impact velocities of 300 m/sn, 595 m/sn and 797 m/sn.