Cam fiber takviyeli kutu kirişlerin eğilme altında sözde sünekliğinin incelenmesi
Investigating the pseudo ductility of the glass fiber reinforced box section beams under bending
Yazar: MERVE GÜL İNAL
Danışman: DOÇ. DR. YILDIRIM SERHAT ERDOĞAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekanik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu çalışmada, inşaat mühendisliğinde son yıllarda yapısal eleman olarak yaygın şekilde kullanılan ince cidarlı cam takviyeli polimer kompozit (CTP) elemanların eğilme altında psödo (sözde, yalancı) sünekliği incelenmiştir. CTP elemanlar, diğer yapısal malzemelere göre oldukça hafif, yüksek dayanımlı ve görece düşük maliyetli olmasına rağmen yapısal olarak gevrek davranışa sahiptir. Malzemenin gevrek davranışı nedeniyle ani göçme olasılığı malzemenin verimliliğini kısıtlamaktadır. Son yıllarda özellikle karbon takviyeli elemanlar üzerinde gerçekleştirilen çalışmalar, ince katmaların kullanımının ve matris kırılmasından sonra fiberlerin yeniden oryantasyonunun, akma sonrası sekil değiştirme kapasitesinin dikkate değer ölçüde artmasına neden olduğunu göstermiştir. Mevcut çalışmalarda malzeme sünekliği numune bazında araştırılmış olup, bu çalışmada ise eleman bazında sünek davranış irdelenmiştir. Kutu kesitli kirişin, ANSYS/LS-DYNA programında sonlu elemanlar yöntemi ile aşamalı göçme modeli oluşturulmuştur. Doğrusal olmayan davranışa etki eden tüm malzeme parametreleri, cam lifi ve polyester matris için literatürdeki deneysel verilerden faydalanarak belirlenmiştir. Kirişin dört noktalı eğilme altındaki davranışı, farklı lif oryantasyonları için taşıma gücü ve süneklikteki değişim açısından irdelenmiştir. Kiriş doğrultusuna göre lif açıları arttıkça süneklik artarken, göçme modunun değiştiği görülmüştür. Ayrıca 30 derece açı ile yerleştirilen lif düzeninde süneklik ve dayanım arasında tasarım için uygun bir davranış olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, the pseudo-ductility of the thin-walled glass fiber reinforced polymer composites beams (GFRP) was investigated under bending. Although GFRP composites are light, high strength and relatively low cost materials compared to other structural materials, they exhibit a brittle behavior. The possibility of sudden collapse due to the brittle behavior of the material, limits the efficient use of GFRP composites. The recent studies carried out on carbon-reinforced elements, have shown that the use of thin layers and the re-orientation of fibers after matrix cracking can significantly increase the deformation capacity after yielding. So far, the ductility of the material was investigated on sample basis. However, the ductile behavior on element basis was examined in this study. A progressive failure model of the box-section beam was created using the ANSYS/LS-DYNA finite element program. All material parameters affecting the nonlinear behavior were obtained from the literature for glass fiber-polyester matrix composites. The behavior of the beam under four-point bending is investigated in terms of the change in bearing strength and the ductility for different fiber orientations. It has been observed that as the fiber angles increase with respect to the beam axis, the ductility increases and the failure mode changes. In addition, it has been observed that fiber arrangement placed at an angle of 30 degrees provides considerable pseudo ductility and strength.