Bu bölümde üzerinde darbe testleri gerçekleştirilecek numunelerin üretimi için kullanılacak olan uzaklaştırılabilen boşluk tutucu malzeme üzerine döküm yöntemi ile ilgili yapılan çalışmalar ve köpük metallerin darbe davranışlarının incelendiği çalışmalar araştırılmıştır. Fabrizo ve arkadaşları açık hücreli köpük metal üretmek üzere malzeme olarak AlSi7Mg0,3 alaşımını döküm için kullanmıştır. Boşluk tutucu olarak boyutları 1,2 mm ile 5 mm arasında ve 0,1 mm ile 0.7 mm arasında değişen iki tip tuz kullanılmıştır. Alüminyum alaşımın tuzların üzerine döküldüğü yöntemde alüminyumun tuzları arasına nüfus etmesini sağlamak için basınç kullanılmıştır. Bu basınç infilitrasyon basıncı olarak bilinir ve metalin tuzların arasına sızmasını sağlar. 25 bar olan infilatrasyon basıncı için hidrolik pres kullanılmıştır. İşlemde dökülen alüminyum alaşımının sıcaklığı 700°C, kalıp sıcaklığı ise 500°C’ dir. Üretilen köpük metaller %32 ile %43 arasında değişen göreceli yoğunluğa sahiptir. Basma mukavemetleri 30 MPa değerlerine kadar ulaşmıştır. İnce tuz kullanıldığında dış yüzeyin yarı gözenekli yapıda olduğu görülmüştür. Bu çalışma sonucunda kolay ve ucuz elde edilebilen tuz ile köpük metal üretimi gerçekleştirilerek diğer yöntemlere göre ekonomik olabileceği ve köpük metallerin basma dayanımlarının yüksek olduğu belirtirmiştir (Fabrizo, vd., 2011).
Hernandez ve diğerleri, magnezyum köpük metal üretmişlerdir. Döküm yöntemi kullanılan üretimde boşluk tutucu olarak tuz kullanılmıştır. Tuz boyutları 1 mm ile 2 mm boyutlarındadır. Kalıbın içene doldurulan tuzların üzerine katı magnezyum konulmuş ve 725°C’ de ergitilmiştir. Magnezyum tam olarak eridikten sonra 4 bar basınç 10 dakika uygulanarak sıvı metalin tuzların arasına sızması sağlanmıştır. Üretilen köpük metallerin göreceli yoğunluğu 0,22 oranlarına kadar düşmüştür. Üretim sonucu elde edilen numuneler üzerinde yapılan mekanik testlerde plato bölgesinin uzun olduğu tespit edilmiş ve bunun darbe sönümleme özelliklerinin istendiği durumlar için avantajlı olduğu belirtilmiştir (Osorio – Hernández).
Castrodeza ve Mapelli, pirinç malzeme ile köpük metal üretimi üzerine çalışma yapmışlardır. Boşluk tutucu malzeme için silika jeller tercih edilmiştir. Silika jelin ergime sıcaklığı tuzdan daha yüksek ve 1600°C ‘dir. Silika jellerin boyutu 3,17 mm çapındadır. Silika jeller 200°C’ de 1 saat kadar kurutma işlemine tabi tutularak nemi uzaklaştırılmıştır. Daha sonra sıcaklıkları 900°C sıcaklığına çıkartılarak 1 saat bekletilmiştir. Döküm malzemesi olarak CW614N kullanılmıştır. Boşluk tutucu malzemenin uzaklaştırılması için hidroklorik asit kullanılmıştır. Silika jeller ile pirinç malzeme arasında herhangi bir etkileşim olmamıştır. Ayrıca
pirinç malzeme hidroklorik asitten etkilenmemiştir. Üretim sonucunda 0,3 göreceli yoğunluğa sahip küresel açık hücreli köpük metaller elde edilmiştir (Castrodeza ve Mapelli, 2009).
Çinici ve arkadaşları Alüminyum esaslı kapalı hücreli köpük metallerin darbe altındaki davranışlarını incelemek üzere bir çalışma yapmışlar ve AlSi7 köpüklere düşük hızlı darbe enerjisi uygulayarak sonuçları irdelemişlerdir. Ayrıca bu çalışma ile köpürtme sıcaklığının yoğunluğa olan etkisini de incelemişlerdir. Alüminyum köpüklerin üretimi toz metalürjisi yöntemi ile yapılmış. Al tozuna %7 oranında Si ve %0,8 oranında TiH2 tozları eklenerek uygun karıştırıcı ile karıştırılmıştır. Karışım 600 Mpa basınçta tek yönlü preslenerek silindirik şeklinde ham numuneler elde edilmiştir. Daha sonra bu numuneler 500°C sıcaklıkta ön ısıtma amacı ile bekletildikten sonra haddeleme işlemine tabi tutulmuş ve böylelikle köpürme öncesi numuneler elde edilmiştir. Yaptıkları çalışmalar ve literatür araştırması ile 5 tane köpürtme sıcaklığı belirlemişler ve her bir sıcaklıktaki yoğunluğu tespit ederek köpürtme sıcaklığı ve yoğunluk arasında ters bir orantı olduğunu ve köpürme sıcaklığı arttıkça yoğunluğun azaldığını belirlemişlerdir. Ayrıca en uygun köpürme sıcaklığının 710°C olduğunu, bu sıcaklık üzerinde viskozitenin azalmasına bağlı olarak gözenekleri oluşturan hidrojen gazı basıncının numune direncinden fazla olmasıyla gözenek yapısında bozulmalar meydana geldiğini tespit etmişlerdir. Tespit ettikleri bu sıcaklık ile 55x55x20 boyutlarında darbe testi numuneleri üretmişlerdir. Darbe testi için 12,7 mm çapında yarı küresel darbe ucu kullanılmıştır. Darbe ucu ve üzerindeki toplam ağırlık 6,32 kg’dır. Üretilen numuneler üzerine 1,2 m.s-1 hızlardan başlayarak artan hızlarda darbe kuvveti uygulanmış ve delinme olayının gerçekleştiği darbe enerjisini tespit etmeyi amaçlamışlardır. Bunun için 1,2 m/s, 1,8 m/s, 2,1 m/s, 2,8 m/s ve 3m/s hızlarda testler uygulanmıştır. Bütün testlerin sonucunda çarpma ucunun geri sekmediği, numuneye gömüldüğü veya delme durumlarının gerçekleştiği görülmüştür. 3 m/s hızında delinme, diğer hızlarda ise saplanma durumu gözlemlenmiştir. Delinme gerçekleştiği test için uygulanan darbe enerjisi 30 J’ dür. Saplanmanın gerçekleştiği en büyük enerji ise 25 J’ dür. Bu delinme olayının başlayacağı sınır değer olarak kabul edilmiştir. Darbe enerjisinin artması ile alüminyum köpük metalin davranışlarını tanımlamakta en yüksek temas kuvveti, temas süresi, toplam çökme mesafesi, saplanma ve delinme durumları önemli parametrelerdir. Darbe enerjisi arttıkça çökme miktarının arttığı, temas süresinin ise ilk hızlarda belirgin bir azalış gösterdiği, maksimum temas kuvvetinin artığı görülmüştür. Uygulanan darbe enerjisi artmasıyla absorbe edilen enerjinin de arttığı belirtilmiştir (Çinici, 2014).
Ramachandra ve arkadaşları alüminyum köpüklerin enerji soğurma özelliklerini araştırmak üzere yarı statik basma testi, yüksekten ağırlık düşürme testi ve hava tabanca sistemli darbe testini kullanmışlardır. Gerçekleştirdikleri testler ile köpük metallerin enerji absorbe etme
kabiliyetlerini ve darbe kuvvetlerine karşı davranışlarını incelemişlerdir. Testlerde kullandıkları numuneler ticari ismi ALPORAS olan ve gaz bırakan parçacıkların eriyik içinde çözünmesi yöntemi ile üretilen alüminyum köpük metallerdir. Kullanılan alüminyum köpük 4.5 mm ortalama hücre boyutuna ve % 8 göreceli yoğunluğa sahiptir. Test numuneleri 50 mm kalınlığa sahiptir. Darbe testlerinde 30 mm çapında düz uçlu ve küresel uçlu vurucu uç kullanılmıştır. Yüksekten düşme testinde, düşen toplam kütle 12.35 kg ağırlığındadır. Bu test için önceden tespit edilen 77 cm yükseklikten ağırlık bırakılarak 3,7 m/s hız ile yaklaşık 30 mm derinliğinde delinme elde edilmiştir. Yarı statik basma testleri diğer testlerde kullanılan aparatlar ile 50mm yükseklikten EDM olarak ifade edilen elektro deşarj makinesi yardımıyla gerçekleştirilmiştir. 22 m/s ve 30 m/s arasında değişen yüksek hızlardaki testler ise hava tabancalı sistem ile yapılmıştır. Hava tabancalı sistemle yine önceki testlerde kullanılan uçların geometrisine sahip 322 g ağırlığında düz uçlu ve 294 g ağırlığında küresel mermiler kullanılmıştır. Hava tabanca sistemi bir hava deposundan ve uzun bir namludan oluşmaktadır. Mermilerin hızı optik bir hız ölçüm sistemi ile tespit edilmektedir. Testlerde her bir olay için en az üç deney yapılmıştır. Ağırlık düşürme testlerinde kuvvet (F) ve delinme derinliği(s) verileri eş zamanlı olarak elde edilip F-s grafikleri oluşturulmuştur. Bu grafikler yardımıyla yapılan testler için absorbe edilen enerji tahmini olarak hesaplanmıştır. Hava tabanca sistemiyle yapılan deneylerde mermiler numuneye saplandığı için tüm enerjiyi absorbe ettiği kabul edilir. Yapılan testlerden sonra hasara uğramış köpük metallerin kesitleri alınıp malzeme üzerindeki deformasyonlar incelenerek darbe kuvvetlerinin malzeme yapısı üzerindeki etkilerinin tespit edilmesi amaçlanmıştır. Test sonuçlarında yarı statik uygulamaya ait F-s grafiklerine bakıldığında % 2 gibi çok düşük bir şekil değiştirme oranına kadar plastik rejim gösterdiği tespit edilmiştir. Düz uç kullanılarak gerçekleştirilen darbe testine ait F-s grafiği ile yarı statik teste ait F-s grafiğinin şekil itibariyle benzerlik gösterdiği ancak aynı şekil değiştirme değerlerinde düz uç ile gerçekleştirilen darbe testinde kuvvet değerlerinin daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Bunun nedeninin deformasyon gerçekleşirken düz uçlu darbe testinde ucun hücre çeperlerini de yırtmaya çalışmasının olduğunu literatüre paralel olarak belirtmişlerdir. Küresel kesitli uç ile darbe testinin F-s grafiğinin ise diğer grafikler ile aynı olmadığını hem nitel hem de nicel olarak farklılık gösterdiğini belirlenmiştir. Absorbe edilen enerjileri karşılaştırmak için test sırasında değişen hıza bağlı olarak hacim başına düşen enerji absorbe miktarlarını belirlemişler ve eğrileri karşılaştırmışlardır. Bu karşılaştırmalar ile 10 m/s hız değerlerine kadar eğri eğimlerinin yani artış oranlarının aynı olduğu ancak yarı-statik teste ait hacim başına düşen emilen enerji miktarının daha düşük olduğu görülmüştür. Küresel uç ile gerçekleştirilen testlerde düz uca göre daha çok enerji emildiği tespit edilmiştir. Bunun nedeni olarak küresel yüzeyden dolayı teğetsel bileşenlerden oluşan kesme kuvvetlerinin de mekanizmalara dahil olması
gösterilmiştir. Bu çalışmadaki önemli gözlemlerden biride 10 m/s hızı üzerinde birim hacim başına absorbe edilen enerjide belirgin bir artış görülmesidir. Artışın polimer köpükler için de geçerli olduğunu literatür yardımıyla belirtmişler. Bu durumun mikro atalet ve şok dalgalarıyla ilişkili olduğunu belirterek literatür ile desteklemişlerdir. Sonuç olarak darbe soğurma olayının hız ile ilişkili olduğunu, belli hız değerlerinden sonra soğurulan enerjinin arttığını ve penetrasyon olayı ile yırtılma gibi deformasyonlar gerçekleştiğinden soğurulan enerjinin daha fazla olduğunu belirtmişlerdir (Ramachandra, vd.,2003).
Hou ve arkadaşları köpük metal çekirdekli alüminyum sandviç panellerin balistik performanslarını incelemek üzere yarı statik ve darbe testleri ile penetrasyon deneyleri yapmışlardır. Yapılan testlerin sonuçları ile balistik sınıra ve enerji emilimine etki eden parametreleri belirlemişlerdir. Ayrıca bu parametreler değişimleri ile ilgili özelliklerin nasıl değiştiğini tespit etmeye çalışmışlardır. Yarı statik delme deneyleri için evrensel MTS sistemini kullanmışlardır. Numuneler merkezinde 100 mm çapında delik olan iki çelik levha arasına tamamen sıkıştırılarak testler gerçekleştirilmiştir. Bu numune tutucu Şekil 4.1 de ayrıntılı olarak gösterilmiştir. Darbe testleri ise havalı tabanca sistemli bir cihaz ile gerçekleştirilmektedir. Basınçlı hava ile vurucu uca hız kazandırılıp numuneye darbe kuvveti uygulanmaktadır. Gazın basıncı maksimum 15 MPa olarak ayarlanabilmekte ve değiştirilen basınç değerleri ile istenilen hızlarda testler gerçekleştirilebilmektedir. Darbe test cihazının şematik gösterimi Şekil 4.2 de ayrıntılı olarak gösterilmektedir (Hou, vd., 2010).
Şekil 4.1. Hou ve arkadaşlarının yaptığı çalışmada kullandıkları numune tutucu (Hou, vd., 2010). Vurucu Uç
Şekil 4.2. Hou ve arkadaşlarının yaptığı çalışmada kullandıkları darbe test cihazı (Hou, vd., 2010).
Darbe cihazında ve yarı statik delinme testi için kullanılan uçlar yarı küresel, düz ve konik geometrilerde olup bu uçlar Şekil 4.3’ te gösterilmiştir. Gerçekleştirilen testler 70 m/s ile 250 m/s arasındaki hızlarda yapılmıştır. Lazer hızölçer ile merminin numuneye darbe uyguladığı hız tespit edilmektedir. Saniyede 20000 kare hızda fotoğraf yakalayan kamera ile hem numunenin delinme olayı ayrıntılı olarak gözlemlenmekte hem de çıkış hızı tespit edilmektedir. Merminin fırlatıldığı namlu 12,5 mm çapındadır. Gerçekleştirilen testler ile bu cihaz için de numune tutucuların merkezinde 100 mm çapında delik bulunan bir levhadan oluşması gerektiği bulunmuş ve numune Şekil 4.1’ de gösterildiği gibi sabitlenmiştir.
Şekil 4.3. Hou ve arkadaşlarının yaptığı çalışmada kullandıkları darbe test uçları (Hou, vd., 2010).
Numuneler sandviç yapıda olup iki alüminyum levha arasına alüminyum köpük konularak oluşturulmuştur. Alüminyum levhalar Al5005H34 olup çekirdek görevi gören alüminyum köpükler ise CYMAT ticari adıyla bilinen kapalı hücreli alüminyum köpüklerdir. Farklı numuneler için 0,6 mm, 1,0 mm, 1,5 mm, 2,0 mm kalınlığında levhalar ve 25 mm ile 50 mm kalınlıktaki %5, %10, %15, %18, %20 göreceli yoğunluğa sahip köpük metaller
Lazer Hızölçer Numune Yüksek Hızlı Kamera Işık Kaynağı Mermi Basınç Odası Piston Basınç Odası
kullanılmıştır. Çekirdek ve levhalar epoksi yapıştırıcı ile yapıştırılmış ve oda sıcaklığında 36 saat bekletilmiştir.
Yapılan deneyler sonucunda elde edilen kuvvet yer değiştirme grafikleri ve vurucu uçları giriş çıkış hızları hesaplanarak delinme ve balistik karakterler üzerinde tartışılmıştır. Saplanma olayının gerçekleştiği deneyler için numunenin tüm darbe enerjisini absorbe ettiği kabul edilmiş, delinme olayında ise giriş enerjisi ile çıkış enerjisi arasında fark ile absorbe edilen enerji tespit edilmeye çalışılmıştır. Bunun için 𝑚 merminin kütlesi 𝑉𝑔 merminin numuneye giriş hızı 𝑉ç numuneden çıkış hızı olmak üzere 𝐸 absorbe edilen enerji;
𝐸 =1 2𝑚𝑉𝑔−
1 2𝑚𝑉ç
şeklinde hesaplanmıştır. Absorbe enerji, kinetik enerji olarak düşünülüp bu enerjiye karşılık gelen hız hesaplandığında balistik hız sınırına ulaşılır ve bu hız o malzeme için tam delinme olayının gerçekleşeceği hız olarak kabul edilir.
Deneyler sonucunda çarpma hızının artmasıyla malzeme üzerindeki enerji dağılımının arttığı tespit edilmiş. Çekirdek kalınlığının etkisini araştırmak üzere dört yüzey kalınlığı ve iki farklı kalınlıktaki çekirdek oluşturulan sekiz sandviç panel üzerinde testler gerçekleştirilmiştir. Beklenildiği gibi yüzey kalınlığı arttıkça sönümlenen enerjinin arttığı tespit edilmiştir. Çekirdek yoğunluğunun etkisini araştırmak için 25 mm ve 50 mm kalınlıktaki ve beş farklı göreceli yoğunluktaki çekirdekten oluşan sandviç yapılar üzerinde testler yapılmış ve göreceli yoğunluk ile delinme enerjisinin arttığı tespit edilmiştir. Ayrıca bu artışın çekirdek kalınlığı ile daha hızlı gerçekleştiği belirtilmiştir. Vurucu uçların geometrisinin etkilerinin araştırmak için yapılan testlerde ise en yüksek delinme sınırının düz geometride en yüksek, yarı küresel geometride en düşük olduğu belirlenmiştir (Hou, vd., 2010).
Hanssen ve arkadaşları alüminyum köpük çekirdekli sandviç yapıların darbe davranışları üzerinde bir araştırma yapmışlar. Bu araştırma için gerçek deneylerin yanında bir sonlu elemanlar yazılımı kullanmışlardır. Yapılan araştırmanın asıl amacı havacılıkta kuş çarpması olarak tabir edilen olayı deneysel olarak köpük metal çekirdekli sandviç yapılar üzerinde test etmektir. Ayrıca laboratuvar ortamında gerçekleştirilen testler ile sonlu elemanlar yöntemini kullanan yazılımlarda yapılacak hesaplamalar sonucunda çıkan değerlerin karşılaştırılmasını da amaçlamışlardır. Kuş çarpması olayı, darbe kuvvetlerinin hakim olduğu bir durum olmasından dolayı bu çalışma köpük metallerin darbe davranışlarını ve bu davranışların sonlu elamanlar yazılımları ile teorik olarak öngörülebilirliğini tespit etme açısından önemlidir. Deneylerde kullanılan sandviç yapıların çekirdek kısmı Hydro Alüminyum firması tarafından üretilmiş olan AlSi7Mg0.5 alüminyum
köpüktür. Sandviç yapıları oluşturan levhaların malzemesi ise AA2024-T3 alüminyum alaşımıdır. Numuneler iki sandviç yapının levhalar birbiri üzerine gelecek şekilde cıvata ile birleştirilmesi ile oluşturulmuştur. Birleştirilen sandviç yapıların birleştirme ara yüzeylerinde herhangi bir yapıştırma kullanılmamıştır. Sandviç yapıları oluşturan levhalar 0,8 mm kalınlığında, çekirdeği oluşturan köpük metaller ise 20 mm ve 33 mm kalınlığındadır. Çekirdek yoğunlukları bir numuneyi oluşturmak için kullanılan iki sandviç yapının her biri için aynıdır. Farklı çekirdek yoğunluklarına sahip numuneler için 150 kg/m3 ve 300 kg/m3 yoğunluğunda köpük metaller kullanılmıştır. Bir numune 20 mm ve 33 mm çekirdek kalınlığına ve aynı çekirdek yoğunluğuna sahip panelleri birleştirerek oluşturulduktan sonra numunelerin darbe gerçekleşecek yüzeyinin arkasına 8 adet gerinim ölçer yerleştirilmiştir. Bu gerinim ölçerler farklı konumlarda ve farklı açılarda yerleştirilmiş olup darbe esnasındaki gerinim değerlerini zamana bağlı olarak tespit etmek için kullanılmaktadır. Darbe hızları fotoelektrik sensörler tarafından ölçülmüş ve 140 m/s ile 190 m/s hızlarında testler gerçekleştirilmiş. Toplam dört adet deney yapılmıştır. Deneylerin hiçbirinde delinme olayı gerçekleşmemiştir. Yapılan deneyleri sonlu elemanlar yöntemi ile analiz etmek için LS-DYNA yazılımını kullanmışlar ve numuneleri, darbeyi uygulayacak kuş modelini, olayın gerçekleştiği ortamı farklı yaklaşımlar ile modellemişlerdir. Sandviç panelleri modellemek için Lagrange metodu ile temsil edilirken kuş ve ortam yani çevredeki hava Lagrange Eulerian metodu ile formüle edilmiştir. Lagrange metodunda çözüm için oluşturulan ve noktasal elemanlardan oluşan yapının olay esnasında deformasyonlara bağlı olarak değişebilirken Eulerian metodunda sabit bir yapı vardır. Lagrange Eulerian metodu ise bu iki metodun avantajlarını beraberinde bulunduran bir yöntemdir. Yapılan analizler sonucunda oluşan hasarlar görsel olarak elde edilmiştir. Ayrıca gerçek deneylerde yerleştirilen gerinim ölçerlerin konumlarındaki yer değiştirme değerleri elde edilmiştir. Elde edilen bu değerler gerçek deneylerdeki veriler ile karşılaştırılmış ve değerlerin tutarlılık gösterdiği tespit edilmiştir. Tüm sonuçlar irdelendiğinde bu çalışma köpük metallerin ve köpük metal içeren yapıların darbe davranışlarının başarılı bir matematiksel modelleme ile sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak incelenebileceğini göstermektedir (Hassen, vd., 2006).
Zhao ve arkadaşları AlSi7Mg0.5 Cymat köpük çekirdeklerden ve Al2024-T3 alüminyum tabakalardan oluşan sandviç yapıların yarı statik ve darbe yükleri altındaki davranışlarını incelemişlerdir. Bunun için darbe ucunun sabit olduğu numuneye enerji vererek darbe kuvvetinin oluşturulduğu gaz tabancalı bir sistem ile kuvvet ve yer değiştirme değerlerinin oluşturduğu eğriler elde edilmiştir. Bu eğriler üzerinden sandviç panellerin darbe davranışları irdelenmiş ve farklı durumlar için oluşan maksimum kuvvetteki değişimin muhtemel nedenleri üzerinde durulmuştur. Gaz tabancalı sistemde darbe ucunun fırlatıldığı namlunun iç çapı 70 mm’dir. Darbe
ucu 16 mm çapında ve 6 mm uzunluğunda olup yarı küresel bir geometriye sahiptir. Gaz tabancalı sistem ile 60 m/s hıza kadar deneyler gerçekleştirilebilmektedir. Sistemde bulunan darbe çubuğu üzerine yerleştirilen gerinim ölçer ile gerinim değerlerinin zamana bağlı olarak değerleri elde edilmiş daha sonra bu değerler kullanılarak ilgili formüller ile kuvvet ve hız değerlerine ulaşılmıştır. Bunun için;
𝐹(𝑡)= 𝐴𝐵Ç𝐸𝐵Ç𝜀(𝑡)
𝑣(𝑡)= 𝐶𝐵Ç𝜀(𝑡)
formülleri ile kuvvet ve hız değerlerini zamana bağlı olarak tespit etmişlerdir. Burada 𝐴𝐵Ç basınç çubuğunun kesit alanı, 𝐸𝐵Ç basınç çubuğunun elastik modülü, 𝐶𝐵Ç ise elastik dalga hızıdır. Ayrıca sandviç numunelerin hızı darbe olayının başladığı anda iki adet optik sensör ile ölçülmüştür. Delinme olayı başladıktan sonra numuneyi yavaşlatacak olan darbe kuvvetidir. Bu durum göz önünde bulundurulursa elde edilen bu başlangıç hızı ile delinme sırasındaki yer değiştirme değerleri tespit edilebilir. Bunun için gerinme değerlerinden elde edilen zamana bağlı kuvvet değerlerini kullanarak her andaki kuvvet değişimini ve ivmeyi tespit ederek hızdaki azalma bulunabilir. Böylece istenilen andaki hız değeri bulunup yer değiştirme tespit edilebilir. Yer değiştirme değerlerini bulmak için;
𝑣𝑠𝑎𝑛𝑑𝑣𝑖ç(𝑡)= 𝑣0− ∫ 𝐹(𝑡) 𝑚 𝑡 0 𝑑𝑡 𝑈(𝑡)= ∫ (𝑣𝑠𝑎𝑛𝑑𝑣𝑖ç(𝑡)− 𝑣(𝑡))𝑑𝑡 𝑡 0
formülleri kullanılmış ve kuvvet yer değiştirme eğrileri oluşturulmuştur. Bu eğriler ile sandviç panellerin yarı statik ve darbe yükleri altındaki davranışları incelenebilmiştir. Üzerinde çalışılan sandviç paneller 0.8 mm kalınlığındaki iki 2024-T3 alüminyum plaka arasında 40mm kalınlığında AlSi7Mg0.5 köpük çekirdek bulunan bir yapıdır. Bu yapıdan 60 mm çapında silindirik numuneler yapılmıştır. Yarı statik testler üniversal bir cihaz üzerinde dinamik darbe testleri ise daha önce anlatılan yöntemle hava tabancalı bir sistem ile gerçekleştirilmiştir. Darbe testleri 46 m/s hızlara kadar gerçekleştirilmiştir. Deneyler sonucunda elde edilen kuvvet grafiklerine bakıldığında tamamen delinme gerçekleştiğinden ve sandviç yapıda biri delinme başlangıcında diğeri delinme sonunda bulunan alüminyum levhalardan dolayı iki adet tepe noktası görülür. Bu durum Şekil 4.4’ de gösterilmektedir.
Şekil 4.4. Delinme sonucu elde edilen kuvvet yer değiştirme grafiği (Zhao, vd., 2007).
Kuvvet şekil değiştirme grafiği incelendiğinde çekirdekte bir sıkışma gerçekleşmiştir. Bu sıkışma uzun bir yer değiştirme boyunca gerçekleşmiş ve bu uzunluğun köpük çekirdeğin kalınlığı kadar olduğu açıktır. Bu bölgelerin altında kalan alan emilen enerjiyi gösterir. Sandviç yapıyı oluşturan köpük çekirdek delinme esnasında sıkışır. Sıkışma sonucunda mukavemet artar buna bağlı olarak elde edilen kuvvet değerlerinin arttığı düşünülür. Bunun tespiti için daha önceden ön sıkıştırılma yapılmış bir numune hazırlanır ve normal numune ile aynı hız değerinde