Hibrit kompozit malzemelerde darbe davranışı
Impact behavior of hybrid composite materials
Yazar: İSMAİL YILDIZHAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AYŞE ÖNDÜRÜCÜ
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Kompozit levhalar = Composite plates ; Kompozitler = Composites

Özet:
Darbe; düşük, orta veya yüksek hızlarda çok kısa bir süre içinde, bir malzeme veya yapı üzerine uygulanan anlık bir dış kuvvet olarak tanımlanabilir. Kompozitlerde meydana gelen hasar modları; matriks çatlağı, delaminasyonlar, fiber kırılmaları, fiber-matriks ara yüz hasarlarıdır. Bu hasarlar, malzeme özellikleri olan matriks ve fiber özelliklerine bağlıdır. Kompozit malzemelerde darbe davranışı belirlenirken kuvvet-çökme eğrileri, kuvvet- zaman eğrileri, çökme - zaman eğrileri, absorbe edilen enerji-zaman eğrileri, hız zaman eğrileri ve enerji profili metodundan faydalanılır. Enerji profili metodu darbe enerjisi ve absorbe edilen enerji arasındaki ilişkiyi gösterir. Ayrıca bu metot, darbe enerjisi ve absorbe edilen enerjinin karşılaştırılması, vurucunun numuneye saplanma sınır değerlerinin ve numunenin vurucu tarafından delinme sınır değerlerinin belirlenmesi açısından da faydalı bir metottur.Bu çalışmada, karbon elyaf-cam elyaf/epoksi hibrit kompozit plaklarının artan darbe enerjisi altındaki darbe davranışları oda sıcaklığında deneysel olarak incelenmiştir. Bu amaçla 100x100 mm boyutlarında; 8, 12 ve 16 tabakalı farklı (2,1 mm, 2,6 mm, 3,2 mm) kalınlıklarda karbon elyaf-cam elyaf/epoksi kompozit numuneler imal ettirilmiştir. Fiber takviye açılarının darbe davranışı üzerine etkisini incelemek için farklı takviye açıları belirlenmiştir.Darbe testleri Instron-Dynatup 9250 HV darbe test cihazı ile yapılmıştır. Hibrit kompozitlerin darbe testinde karbon yüzey ve cam yüzey ayrı ayrı darbelere tabi tutularak değerlendirilmiştir. 10J, 20J, 30J, 40J, 50J, 60J şeklinde artan darbe enerjilerinde darbeler uygulanmıştır. Numunelerin saplanma ve delinme sınırlarının belirlenmesinde Enerji profili metodu (EPM) kullanılmıştır. Deneysel çalışma sonucunda, karbon yüzeyin delinme ve saplanma sınırının cam yüzeyin delinme ve saplanma sınırından daha yüksek olduğu tespit edilmiştir.Anahtar Kelimeler: Hibrit kompozit, kuvvet- yer değiştirme (çökme) eğrileri, enerji profil diyagramı, darbe davranışı, saplanma ve delinme sınırı.2013, 83 sayfa

Abstract:
Impact, low, medium or high speed in a very short period of time, a material or structure can be defined as an external force which is instantly exerted. The damage modes in composites are matrix, delaminasyonlar, fiber breakage, fiber-matrix interface damage. Damage occurring suh as matrix cracking, delaminations and fiber breakage, depends on the matrix and the fiber properties. Composite materials uses force-deflection curves, force-time curves, deflection-time curves, the absorbed energy-time curves, velocity curves and the energy profile of the utilized method to determine the impact behavior. Energy profile method with a diagram, and this diagram shows the relationship between impact energy and absorbed energy. In addition, this method is to compare the energy of the absorbed impact energy and, shooter sample breakdown. It is also efficient to decide the penetration threshold value of stricker-to-sample and the perforation threshold value of sample-to-stricker.In this study, the impact behaviors of carbon fiber and glass fiber / epoxy hybrid composite plates subjected to increasing impact energies have been experimentally investigated. For this purpose, carbon fiber and glass fiber / epoxy hybrid composite samples have been manufactured in dimensions 100x100 mm, layers 8, 12, 16 which have different thickness 2,1 mm, 2,6 mm, 3,2 mm. In order to investigate the effects of fiber orientation angles on impact behaviors, different stacking sequences were chosen for impact tests.An instrumented drop weight impact testing machine Instron-Dynatup 9250 HV was used for impact testing. Carbon and glass surfaces subjected to different impacts are seperately evaluated in the impact experiment of hybrid composite. Incresing impact energies , 10J, 20J, 30J, 40J, 50J, 60J, are implemented on the sample. The penetration and the perforation thresholds of composites were determined by using energy profiling method (EPM). As a result of experiment, the perforation and the penetration thresholds of carbon surface are higher than those of glass surface.Keywords: Hybrid composite, load?deflection, curves, energy profiling method, impact behavior, penetration and perforation thresholds.2013, 83 pages