Yapıştırıcı ile birleştirilmiş bağlantıların düşük hızlı darbe davranışları
Lowspeed impact behaviors of the adhesively bonded joints
Yazar: MUSTAFA YILDIRIM
Danışman: PROF. DR. M. KEMAL APALAK
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Kullanım amacına ve uygulama yerine göre malzemenin maruz kalabileceği darbeler çok farklı şekillerde olabilir vemühendislikte mekanik uygulamalarda, dışarıdan gelecek bir darbeye karşı istenmeyen sonuçların ortaya çıkmaması için, malzemenin gösterebileceği en uygun davranışı göstermesi istenir. Metallerin darbe davranışı elastik uzama ve plastik şekil değiştirme şeklinde meydana gelir. Metallerde darbe hasarı genellikle çarpma yüzeyinde gelişir ve başladığı anda kolay bir şekilde tespit edilebilir. Kompozit malzemelerde ise bir darbe sonucunda oluşan hasar, çarpma türüne göre darbeye maruz kalmayan yüzeyde meydana gelebilir, iç yapıda oluşan tabakalar arası ayrılma şeklinde başlayabilir. Bu nedenle tabakalı bir kompozit malzemede darbenin oluşturacağı hasarı tahmin etmek önem arzeder.Bu tez çalışmasında, farklı veya aynı malzemenin yapıştırıcı ile birleştirilmesinden üretilmiş metal-metal, kompozit-kompozit ve metal-kompozit bağlantıların düşük hızlı darbe davranışları sayısal ve deneysel olarak incelendi. Öncelikli olarak darbe hızı, vurucu çapı, vurucu kütlesi, yapıştırıcı kalınlığı ve fiber açısının bağlantıların darbe davranışları üzerinde etkileri sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak araştırıldı. Plakalarda ve yapıştırıcı tabakasında oluşan hasar tipleri ve alanları belirlendi. Daha sonra sayısal düşük hızlı darbe analizleri Ceast marka Fractovis Plus test cihazında deneysel olarak gerçeklendi ve sayısal sonuçlar deneysel veriler ile desteklendi. Metal bağlantılarda sayısal darbe davranışı sonuçlarını deneysel sonuçlara yaklaştırmak için elastikiyet bozunum yöntemi uygulandı. Darbe hızının ve kütlesinin, darbe davranışı üzerinde belirgin bir etkiye sahip olduğu, incelenen vurucu çapının temas kuvveti üzerinde ektisinin ihmal edilebilir bir seviyede olduğu tespit edildi. Ayrıca, metal-kompozit bağlantılarda vurucu ile temas eden plakanın kompozit yada metal olmasının hasar tipleri üzerinde çok büyük etkiye sahip olduğu belirlendi.

Abstract:
Impact response of a material may depend on its application area and aim. In order to avoid the unstable responses of material due to any external effect, the optimal response of the material is expected. Materials deform elastically and plastically under an impact load in a short period. Impact mechanism develops strongly with surface conditions, and becomes more apparent on the metal surface whereas the damage may initiate inside the composite materials, such as along interfaces between the layers rather than on the surface of the composite material. Therefore, the prediction of the initiation and propagation of the damages in the composite materials needs various damage models to be considered.In this study, the low-speed impact behaviors of the adhesively bonded lap joints having similar and dissimilar adherends, such as metal - metal, composite - composite, and metal-composite were investigated theoretically and experimentally. The effects of the impact energy, impactor radius and mass, adhesive thickness and fiber angle on the low-speed impact behavior of these similar and dissimilar adhesive joints were investigated in detail using the explicit non-linear finite element method. The initiation, propagation, as well as permanent size of the damaged region in the adhesive layer and plates were studied. The important differences in the damage mechanism in the metal and composite plates appeared.Low-speed impact tests were performed on Ceast brand Fractovis Plus drop tower, and numerical analyses were compared with experimental findings. Impact velocity and impactor mass have significant effects on the impact behavior. In additon, the macro-scale images of deformed specimens after impact test of metal-composite joints showed that the plate material has a great effect on the impact region on the metal or composite adherend the impactor contacts with.