Zırh tasarımında farklı katman sayısı ve farklı birleştirme tekniklerinin balistik performansa etkisi

Bu çalışmada, sertleştirilmiş AISI 4340 çeliğinden imal edilen yekpare, üç katmanlı ve dokuz katmanlı yapıların hasar mekanizmaları ve balistik performansları deneysel olarak ve sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmiştir. Katmanların kuru temaslı ve yapıştırıcı ile birleştirilmiş durumlarının balistik başarıma etkisi de değerlendirilmiştir. 4340 çeliği ile sabit kalınlıkta daha yüksek katmanlara çıkılması mümkün olmamıştır. Daha yüksek katmanlı yapılar Ck75 sulu yay çeliği ile imal edilmiş ve üç, 20 ve 40 katmanlı durumlar deneysel olarak araştırılmıştır. Deneyler, 7.62 mm x 51 (M61) zırh delici mermi ile gerçekleştirilmiştir. Kullanılan deney düzeneği ile hedef yüzeylerine dik atışlar yapılmıştır. Araştırma sonucunda elde edilen verilere göre, 4340 çeliğinden imal edilen yekpare yapıların balistik dayanımlarının üç ve dokuz katmanlı yapılardan daha üstün olduğu görülmüştür. Bunun sebebi, katman sayısının artışı ile eğilme direncinde meydana gelen azalmadır. Yekpare yapılarda sünek delik oluşumu ile hasarlanma olurken, katmanlı yapılarda eğilme sonucunda iç bükey hasarlanma ortaya çıkmıştır. Katmanların yapıştırıcı ile birleştirilmesinin yapının eğilme direncini arttırdığı ve deformasyon miktarını azalttığı gözlemlenmiştir. Sonlu elemanlar analizleri ile yapıların balistik olarak başarılı olma durumları doğru tahmin edilebilmiştir. Analizler sonucunda, yapılarda meydana gelen hasar mekanizmaları ve deformasyon şekilleri de deneysel verilerle uyum göstermiştir. Ck75 sulu yay çeliğinden imal edilen plakalar incelendiğinde, 4340 çeliğine benzer şekilde katman sayısının artışı ile balistik dayanımın azaldığı anlaşılmıştır. Kullanılan yapıştırıcının dayanımına bağlı olarak katmanlı yapılarda delaminasyon oluşmuştur.