Tamir edilmiş polimer sandviç kompozit panellerin eğilme davranışı üzerine deneysel bir araştırma
An experimental investigation on bending behavior of repaired polymer sandwich composite panels
Yazar: YUNUS EMRE AVŞAR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SEDAT SÜSLER
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Havacılık Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Havacılık ve Uzay Mühendisliği = Aeronautical Engineering
Dizin: Bükme = Bending ; Eğilme = Bending ; Kompozitler = Composites ; Onarım = Repair

Özet:
Elyaf takviyeli kompozitlerde eğilme sertliğini artırmak için daha kalın ve daha hafif bir forma ihtiyaç duyularak yapıya balpeteği bir tabaka eklenmiş, böylece sandviç yapılar kullanılmaya başlanmıştır. Havacılıkta gelişmiş polimer kompozit yapıların yüksek maliyeti ve kompozit geri dönüşümündeki zorluklar, sandviç kompozit yapıların onarımını daha önemli hale getirmiştir. Kompozit onarımının amacı, hasarlı yapının mukavemetini mekanik özellikler açısından hasarsız yapılara mümkün olduğunca en yakın hale getirmek ve en etkin yük transferini sağlamaktır.
Bu çalışmada, Airbus uçak modellerinde ağır hizmet amaçlı kabin, galley ve uçuş kompartımanı zemin paneli olarak kullanılan Gillfab® 4505 ve kargo zemin paneli olarak kullanılan Gillfab® 4522 polimer sandviç kompozit paneller kullanılmıştır. Bu sandviç kompozit panellerde sıklıkla karşılaşılan delinme ve delaminasyon hasarları ile matris hasarları iki farklı tamir yöntemi uygulanarak onarılmış ve hasarsız numunelerle karşılaştırmalı olarak ASTM standartları rehberliğinde eğilme yükü altındaki yarı statik performansları deneysel olarak araştırılmıştır.
Hasarsız ve tamir edilmiş sandviç kompozit kuponların üç nokta statik eğilme testi sonuçlarına göre hasarsız numune sonuçlarına göre dolgu onarım yönteminde yük kapasitesi Gillfab® 4505 numunelerinde %85'e, yama da eklenmiş Gillfab® 4522 numunelerinde %112'ye; çekirdek değişim yönteminde ise Gillfab® 4505 numunelerinde %80'e Gillfab® 4522 numunelerinde %90'a çıkarılmıştır. Ayrıca her iki panelde görülen farklı hasar modları incelenmiştir. Gillfab® 4505 numunelerindeki baskın sandviç yüzey ile çekirdek arası yapıştırıcı hasarı veya çekirdek hasarıyla, Gillfab® 4522 numunelerindeki sandviç yüzey kaynaklı hasar modlarına bağlı olarak hasarsız ile hasarlı ve tamir edilmiş numunelerin maksimum eğilme dayanımı karakteristikleri sınıflandırılmıştır. Hasar modlarına bağlı olarak maksimum yüzey gerilmelerinin ve maksimum çekirdek kayma gerilmelerinin tamir yöntemlerinin performansıyla değişimi yorumlanmıştır.

Abstract:
In order to increase the bending stiffness in fiber reinforced composites, a thicker and lighter form was needed, and a honeycomb layer was added to the structure, thus sandwich structures were started to be used. High cost of advanced polymer composite structures and difficulties in composite recycling have made the repair of sandwich composite structures more important in aviation. The purpose of composite repair is to bring the strength of the damaged structure as close as possible to the undamaged structures in terms of mechanical properties and to provide the most efficient load transfer.
In this study, Gillfab® 4505 used as heavy-duty cabin, galley and flight compartment floor panels and Gillfab® 4522 polymer sandwich composite panels used as cargo floor panel in Airbus aircraft models were used. Perforation and delamination damages and matrix damages, which are frequently encountered in these sandwich composite panels, were repaired by applying two different repair methods, and their quasi-static performances under bending load were experimentally investigated, in comparison with undamaged samples, under the guidance of ASTM standards.
According to the three-point static bending test results of the undamaged and repaired sandwich composite coupons, according to the results of the undamaged sample, the load capacity in the filling repair method increased to 85% in Gillfab® 4505 samples and to 112% in Gillfab® 4522 samples with patch; In the core change method, it was increased to 80% in Gillfab® 4505 samples and to 90% in Gillfab® 4522 samples. In addition, different damage modes seen in both panels were examined. The maximum flexural strength characteristics of undamaged, damaged and repaired samples were classified depending on the dominant sandwich surface-to-core adhesive damage or core damage in Gillfab® 4505 samples, and the sandwich surface-induced damage modes in Gillfab® 4522 samples. Depending on the damage modes, the variation of the maximum surface stresses and maximum core shear stresses with the performance of the repair methods has been interpreted.