Tel örgü ile güçlendirilmiş tabakalı kompozitlerin arayüzey mekanik özelliklerinin araştırılması
Investigation of interfacial mechanical properties for laminated composites reinforced with mesh wire
Yazar: KÜBRANUR İŞGÖR ALEV
Danışman: PROF. DR. METE ONUR KAMAN
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekanik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Delaminasyon analizi = Delamination analysis ; Enerji dağılımı = Energy distribution ; Kırılma tokluğu = Fracture toughness ; Tabakalı kompozitler = Laminated composites

Özet:
Gelişen teknoloji ile birlikte kompozit malzemelerin kullanımının artması, kompozit malzemelerin tasarımının önemini büyük bir oranda arttırmaktadır. Kompozit malzemeler kullanım yerlerine göre çeşitli darbeler etkisi altında kalabilmektedir. Kompozit malzemelerde, darbelere maruz kaldıktan sonraki aşamada; fiberlerin kırılması, matris çatlağı, fiber matris arayüzey hasarı, delaminasyon ve delinme gibi hasar türleri meydana gelebilmektedir. Kompozit malzemede mukavemeti arttırmanın yöntemlerinden biri kumaş tabakaları arasında fazladan takviye tellerin kullanılmasıdır. Takviye tellerinin tabakaya dahil edilmesiyle kompozitin kuvvetini artıracağı araştırma sonuçlarında görülmektedir. Tabakalar arasında ilave elemanların kullanılması, çekme yükü altında kompozitin sağlamlığını ve tokluğunu arttırmaktadır. Ancak kullanılan takviye tellerinin düzlem dışı yükler altında, kompozitin arayüzey mukavemeti üzerindeki etkisi bilinmemektedir. Bu çalışmada, tabakalı kompozitlerin üretimi aşamasında kumaş tabakaları arasına koyulacak örgülü fiber tellerinin, düzlem içi ve düzlem dışı yükler altında kompozitin mukavemeti üzerindeki etkisi deneysel ve sayısal açıdan araştırılmıştır. Bu amaç ile dokuma cam fiber kumaşlar arasına; yine cam fiber dokuma ve alüminyum dokuma fiber tel tabakalar yerleştirilmiştir. Epoksi matris malzemesi kullanılarak kompozitler vakum infüzyon metodu ile üretilmiştir. Deneylerde; çekme, çift ankastre kiriş (DCB), üç nokta eğilme (ENF) ve darbe testleri gerçekleştirilmiştir. Sayısal analizde, ANSYS sonlu elemanlar programı yardımıyla kritik enerji yayınım hızları elde edilerek deneysel sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Testlerden elde edilen sonuçlara göre; cam fiber kumaşlar arasına yine kendi malzemesinden dokuma fiberlerin yerleştirilmesi, alüminyum tellere göre daha iyi bir arayüzey mukavemeti elde edilmesini sağlamıştır. Ancak dokuma sıklığının artırılması arayüzey özelliklerini düşürmüştür.

Abstract:
The increasing use of composite materials along with the developing technology substantially increases the importance of the design of composite materials. Composite materials can be subjected to various impacts according to the places of use. At the stage after being exposed to impacts, different types of damages such as fiber breakage, matrix cracking, fiber matrix interfacial damage, delamination and puncture may occur in composite materials. One of the methods to increase the strength in composite material is the use of additional reinforcement strands between fabric layers. The results of various studies show that the addition of reinforcement strands increases the strength of the composite. However, the effect of the reinforcement strands used on the interfacial strength of the composite under out-of-plane loads is unknown. In the present study, the effect of braided fiber strands to be placed between fabric layers in the production step of laminated composites on the strength of the composite under in-plane and out-of-plane loads was experimentally and numerically investigated. For this purpose, glass fiber woven and aluminum woven fiber strand layers were placed between woven glass fiber fabrics. The composites were produced by vacuum infusion method using an epoxy matrix material. In the experiments, tensile tests, double cantilever beam (DCB), end-notch flexure (ENF) and impact tests were conducted. In the numerical analysis, critical energy release rates were calculated with the help of the ANSYS finite element software and compared with the experimental results. Based on the results obtained from the tests, between glass fiber fabrics, the placement of woven fibers of its own material provided a better interfacial strength to be obtained than that of aluminum wires. However, increasing the weaving density reduced the interfacial properties.