Kompozit malzemelerde darbe esaslı hasarların belirlenmesi için tahribatsız muayene cihazı geliştirilmesi
Development of non-destructive testing device to determine impact damages on composite materials
Yazar: BURAK ÖZTAŞ
Danışman: PROF. DR. YASEMİN KORKMAZ ; DOÇ. DR. HALİL İBRAHİM ÇELİK
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering
Dizin: Görüntü işleme = Image processing ; Hasar analizi = Damage analysis ; Kompozit malzemeler = Composite materials ; Koruyucu malzemeler = Protective materials ; Ultrasonik inceleme = Ultrasonic study

Özet:
Son yıllarda kompozit araştırmalarındaki gelişmeler havacılık ve savunma sanayii gibi alanlarda kompozit malzemelerin kullanımını yaygınlaştırmıştır. Bu durum, kompozit malzemelerin hem üretimi hem de kullanımları sırasında hayati sonuçlar oluşturabilecek hataların tespit edilmesi ihtiyacını doğurmuştur. 
Kompozit malzemelerin karmaşık içyapıları sebebiyle, geleneksel yöntemler kullanılarak muayenesi zordur. Özellikle zor görünebilen hasarlar (BVID) olarak adlandırılan hasar türlerinin saptanması, kompozit yapı güvenliği için büyük önem arz etmektedir. Bu tez çalışmasında, kompozit üretimi sırasında karşılaşılabilecek olan bazı hataları (bant kalıntıları, kürlenmiş epoksi atıkları, plastik artıkları) simüle etme amacıyla üretilen cam, karbon ve Kevlar® dokuma kumaş takviyeli/epoksi kompozit yapıların farklı katmanlarına farklı yapay hasarlar yerleştirilmiştir. Bu hasarların tespitinde tahribatsız muayene yöntemleri kullanıldığı gibi, hasarların etkisini incelemek için tahribatlı muayene yöntemleri olarak ağırlık düşürme darbe testi ve Charpy darbe testi seçilmiştir. 
Darbe testi öncesi ve sonrasında kompozit numunelerde hasar analizi için numuneler ultrasonik C-tarama yöntemi ile test edilmiştir. Hasarların yönelimleri, limitleri ve alanlarının tespiti için geliştirilen görüntü işleme algoritmaları tüm numune setlerine uygulanmıştır. Kullanılan ultrasonik görüntüleme yöntemi ve geliştirilen görüntü işleme algoritmaları tüm numunelerdeki yapay hasarlar ve yapay hasar-gerçek hasar kombinasyonlarının tespit edilmesi, hataların bir darbe ile karşılaşıldığında göstereceği performansın yorumlanabilmesini mümkün hale getirmiştir. 
 Uygulanan darbe testleri sonrasında cam, karbon ve Kevlar® dokuma kumaş takviyeli kompozitlerin bünyesinde bulunan yapay hasarların, malzemenin darbe direncini azalttığı ve oluşan hasarlı alanlarda %400'e varan artışlara sebep olduğu geliştirilen algoritma ile hesaplanmıştır. Böylece üretim hatalarının ve BVID hasarların tespit edilemediği durumlarda katastrofik sorunlarla karşılaşılabileceği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
In recent years, developments in composite research have made the use of composite materials widespread in areas such as aerospace and defense industry. This situation has led to the need to detect errors that may have vital consequences during both the production and use of composite materials.
Inspection of composite materials using traditional methods is difficult due to their complex internal structure. Detection of damage types called as barely visible impact damages (BVID) is of great importance for composite structure safety. In this thesis, different artificial damages were placed on different layers of glass, carbon and Kevlar® woven fabric reinforced/epoxy composite structures produced in order to simulate some defects that may be encountered during composite production (tape residues, cured epoxy waste, plastic residues). Non-destructive testing methods were used in the detection of these damages, as well as the drop weight impact test and Charpy impact test were chosen as destructive testing methods to examine the effect of the damage.
For damage analysis on composite materials before and after the impact test, the materials were tested with the ultrasonic C-scan method. Image processing algorithms developed to detect the orientations, limits and areas of damages were applied to all material sets. The ultrasonic test method used and the developed image processing algorithms have made it possible to detect artificial damages and artificial damage-real damage combinations in all materials, and to interpret the performance of the artificial damage when an impact is encountered.
After the applied impact tests, it has been calculated with the developed algorithm that artificial damages in the glass, carbon and Kevlar® woven fabric reinforced composites reduce the impact resistance of the material and cause up to 400% increases in the damaged areas. In case of BVID damages cannot be detected due to production errors catastrophic problems may be encountered.