Kesişmesiz geliştirilmiş cam/polyester önşekilli kompozit yapıların performanslarının deneysel belirlenmesi
Experimentally determination of the performances of non-interlace e-glass/polyester preform structures developed for composites
Yazar: BANU YILMAZ
Danışman: PROF. DR. ABDULKADİR BİLİŞİK
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tekstil Mühendisliği Bölümü / Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering
Dizin: Cam elyaf kompozitler = Glass fiber composites ; Cam elyafı = Fiberglass ; Eğilme dayanımı = Bending strength ; Kompozit yapılar = Composite structures ; Çekme dayanım testi = Tensile strength test

Özet:
Bu çalışmanın amacı kesişmesiz ve dikişsiz önşekillerin prototip geliştirilmesi ve mekanik özelliklerinin deneysel olarak belirlenmesidir. Bu amaç doğrultusunda manuel olarak çalışan bir aparatta kesişmesiz ve dikişsiz olarak lifler serilerek önşekiller elde edilmiştir. Bu önşekiller daha sonra el yatırma yöntemi (hand layup) ile atmosfer koşullarında kompozit formuna dönüştürülerek katı hale getirilmiştir.Önşekiller için yüksek dayanımlı ve modüllü E-cam lifi ve matris olarak polyester reçine kullanılmıştır. Yapısal incelenecek parametreler olarak lif lineer yoğunluğu (600 tex ve 2400 tex E-cam lifler, TOW formunda), sıkı ve gevşek formlu sarım (lif hacmi), lif yönleri (00, 00/900 ve 00/900/±450 yapılar) ve katsayılar (tek kat ve 10 kat, diyagonal yapılar için 12 kat) olarak belirlenmiştir.Bu parametrelerin kompozitin çekme dayanımı, eğme dayanımı ve elastisite modüllerine etkisi deneysel olarak araştırılmıştır. Kompozit yapıların çekme ve eğme deneyleri ASTM standartları izlenerek gerçekleştirilmiştir.Bu çalışma kapsamında geliştirilen E-cam/polyester kompozit yapılardan elde edilen veriler değerlendirildiğinde lif lineer yoğunluğunun yapıların mekanik özelliklerine etkilerinin görülmediği, genel olarak sıkı sarımlı yapıların gevşek sarımlı yapılara göre daha iyi mekanik performans gösterdiği, lif yönlerinin yapı özelliklerini etkilediği ve yapılar çok yönlü olarak formlandığında özelliklerin homojenleştiği ve katsayıların yapının özelliklerine etkilerinin anlaşılamadığı sonucuna varılmıştır.E-cam/polyester kompozit yapılardan elde edilen veriler geniş bir varyasyon aralığı sergilemiş ve tekrarlı veriler elde edilememiştir. Bunun temel sebebi önşeklin kesişmesiz ve dikişsiz olması nedeni ile kompozit prosesi esnasında önşeklin kısmi bozunması olarak değerlendirilmiştir.Bu çalışma kapsamında geliştirilen E-cam/polyester kompozit yapıların bozunmaları incelendiğinde genel olarak hem çekme hem de eğme yükü altında katlar arası açılma (delamination) birincil bozunma modu olduğu (Mode I), bozunmaların hem çekme hem de eğme yükü altında bütün yapılarda dar ya da geniş bir bantta gerçekleştiği ve yukarıda sayılan her bir parametrenin etkilerinin net bir şekilde anlaşılamadığı sonucuna varılmıştır.İleriki çalışmaların; kesişmesiz ve dikişsiz önşekillerin kompozit prosesinde yapılacak olan uygun geliştirmeler sayesinde bozunma olmadan katı hale getirilmesi ve performanslarının belirlenmesi üzerine yapılması önerilmiştir.Anahtar Kelimeler: E-Cam/polyester kompozitler; Çok eksenli kumaşlar; Kompozitlerin mekanik özellikleri; Sıkı ve gevşek önşekiller; Çekme ve eğme dayanımı ve modülleri.

Abstract:
The aim of the research is to develop non-interlace and unstitched prototype preforms and describe experimentally the mechanical properties of them. For this purpose, experimental prototype rig is constructred to make non-interlace and unstitched preforms. These preforms are consolidated by hand lay up technique in atmospheric conditions.In preforms, high modulus and high strength E-glass and polyester matrix are used. The composite form of the developed preforms are investigated with regard to fiber lineer density which is 600 tex and 2400 tex E-glass and TOW, tight and loose form winding, means fiber density in the preform (fiber volume fracture), fiber orientations (00, 00/900 and 00/900/±450 preforms) and number of layers (single or 10 fold, 12 fold for bias preforms).The effect of these parameters to the tensile and bending strength and modulues of the composite structures are experimentally investigated. The ASTM standards are followed to describe the tensile and bending strength of the composite structures.The datas recived from the developed E-glass/polyester composites under this study are carefully evaluated. The liner density of the E-glass fiber does not effect considirebaly to the composite structures. Generally, the tighly wound preform structures show better mechanical performance compare to that of the loosely wound preform structures. Fiber orientation in the preform structure effects considerably the properties of the composite structure. When the preform structure are multiaxially oriented, the properties of the composite structure become homogenious. The effect of the layering the structure is not understood very well.The datas generated on E-glass non-interlaced unstitched preform composites from thiis study show broad variation. It does not get consistent datas. The main reason is that the hand lay up composite technique degradates the preform where fiber sets are freely formed.The fracture mode of the damaged E-glass/polyester composites are also investigated. It is found out that the demage mode in the structure under the tensile and bending load is mainly from delamination (Mode I). The demage zones both tensile and bending loads for all composite structures are narrow or widely formed. The effect of each parameter discussed earlier on the demage mechanism of the composite structure is not understood very well.For future work on this subject should be carried out on enhancement on consolidation process to make the degradation free non-interlace and unstitched preform composite and characterize the mechanical performance of such structures.Keywords: E-Glass/Polyester composites; Multiaxis fabrics; Mechanical propeties of composites; Tight and loose preforms; Tensile and bending strength and modulus.