L şekilli sandviç panellerinin imalatı ve eğilme davranışlarının araştırılması
Manufacturing of L-shaped sandwich panels and investigation of their bending behaviors
Yazar: OKAN İNAM
Danışman: DOÇ. DR. KENAN ÇINAR
Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Literatürde, uzay havacılığı ve otomotiv sektöründe yaygın olarak kullanılan köşeli veya L-şekilli kompozit plakaların sandviç formları ile ilgili yeteri kadar araştırma bulunmamaktadır. Bu çalışmada, L-şekilli kompozit sandviç yapıları üretmek ve eğilme davranışlarını incelemek için gözenekli köpük malzeme kullanılmış ve L-şekilli kompozit plakalar arasına yerleştirilmiştir. Plakalar vakum infüzyon yöntemiyle üretilmiştir. Daha sonra dört nokta eğme testi ile sandviç yapıların eğilme davranışları ve hasar modları belirlenmiştir. Ayrıca sonlu elemanlar yöntemiyle üç boyutlu bir model geliştirilmiştir. Hashin hasar kriterleri ve kohesyon bölge modeli, kompozit plakalar ve ara yüzey için sırasıyla kullanılmıştır. Köpük malzemesini modellenmek için beton hasar plastisite modeli kullanılmıştır. Köpük malzemesi, çekme ve basma testleriyle karakterize edilmiştir. Köpük, beton gibi davranmış ve basma altında 45 derecelik bir açıyla kırılmıştır. Ayrıca köpük ve kompozit plakaların arayüzey özellikleri çift asılı kiriş testi ve uç çentik eğme testiyle belirlenmiştir. Dört nokta eğilme simülasyonlarının sonuçları deneysel verilerle karşılaştırıldığında, [0/90]2s, [0/90]3s ve [0/45/-45/90]2s için sırasıyla %10.6, %1.2 ve %1.9 gibi farklar bulunmuştur. Ayrıca köpük bölgesinde tahmin edilen gerilme alanları, dijital görüntü işleme tekniğiyle ölçülen gerilme alanlarıyla karşılaştırılmıştır. Gerilme alanları, hasar bölgeleri ve mekanizmaları iyi bir şekilde yakalanmıştır. Başlangıçta köpük ile yüzey plaka arasında delaminasyon ve ardından köpükte gerilme kırığı oluşmuştur.

Abstract:
In the literature, there is a lack of sufficient research on sandwich structures of angular or L-shaped composite plates, which are commonly used in the aerospace and automotive sectors. In this study, syntactic foam material was used to produce L-shaped composite sandwich structures and investigate their bending behavior. The foam material was placed between the L-shaped plates, and the plates were manufactured using the vacuum infusion method. Subsequently, four-point bending tests were conducted to determine the bending behavior and damage modes of the sandwich structures. Furthermore, a three-dimensional model was developed using the finite element method. Hashin's damage criteria and the cohesive zone model were employed for the composite plates and the interface. The concrete damage plasticity model was used to model the foam material. The foam material was characterized through tensile and compressive tests. The foam behaved similarly to concrete and fractured at a 45-degree angle under compression. Additionally, the interfacial properties of the foam and composite plates were determined using the double cantilever beam test and end-notched flexure test. When the results of the four-point bending simulations were compared with experimental data, differences of approximately 10.6% for [0/90]2s, 1.2% for [0/90]3s, and 1.9% for [0/45/-45/90]2s were found. Moreover, the predicted stress fields in the foam region were compared with the measured stress fields using digital image processing techniques. The stress fields effectively captured the damage zones and mechanisms: initially, delamination occurred between the foam and surface plate, followed by the formation of stress cracks in the foam.