Çelik fiber takviyeli alüminyum metal matriksli kompozit plakaların elasto-plastik gerilme analizi
Elasto-plastic stress analysis of steel fibre reinforced aluminium metal matrix composite plates
Yazar: ALPER ATMACA
Danışman: DOÇ.DR. HALİL AYKUL ; Y.DOÇ.DR. SELİM TÜRKBAŞ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışma üç aşamadan oluşmuştur. İlk olarak metal matrikslikompozit yapı elde edilmiştir. Kompozit yapının matriks malzemesialüminyum ve fiber malzemesi çelik teldir. Çelik teller matriks üzerinetek eksende yerleştirilmiştir. Matriks ve fiber arasında bağ oluşturmakamacıyla epoksi reçine kullanılmıştır. Epoksi reçinenin jelleşmesi(sertleşmesi) için kompozit yapı 80 0C `de 1 saat fırında pişirilmiştir. Buüretim yöntemi sıcak presleme yöntemine göre daha basittir. Buyöntemde, alüminyumun oksijene olan yüksek afinitesi bir dezavantajoluşturmamaktadır. Daha sonra basit çekme deneyleri yapılarakkompozit yapıya ait mühendislik sabitleri ve mekanik özelliklerbulunmuştur. Fiber oranı arttıkça kompozit malzemenin çekmedayanımı artmıştır. Yapılan deneyler sonucunda reçinenin kompozitmalzemenin dayanımına bir katkısının olmadığı ancak çok iyi biryapıştırıcı olduğu tespit edilmiştir. Son olarak ta ANSYS paket programıkullanılarak elasto-plastik gerilme analizi gerçekleştirilmiştir. Buçalışmada, (0/90 o)2 simetrik çapraz takviyeli ve (15/-15 o)2, (30/-30 o)2,(45/-45o)2 simetrik açılı takviyeli alüminyum metal matrisli tabakalıkompozit plaklar için elasto-plastik gerilme analizi yapılmıştır. Simetriktabakalı plaklar, plağın bütün kenarları x ve y doğrultularında hareketedemeyecek şekilde basit olarak mesnetlenmiştir. Analizde akma kriteriolarak Tsai-Hill teorisi kullanılmıştır. Ayrıca sıcak presleme sonucu eldeedilen kompozit malzeme için gerilme-gerinme diyagramları da eklerkısmında sunulmuştur.Anahtar Kelimeler : Kompozit malzeme, elasto-plastik gerilme analizi,epoksi reçine, sonlu eleman yöntemi, ANSYS

Abstract:
This study consists of three stages. First of all, metal matrix compositestructure is obtained. Aluminium is used as matrix material and steel isused as fibre material in the composite structure. Steel fibres areuniaxially oriented on the matrix. Epoxy resin is used to form a boundbetween matrix and fibre. Composite structure is annealed in thefurnace at 80 oC for an hour to harden the resin. This manufacturingmethod is more simple than hot pressing. In this method, high affinityof aluminium to oxygen doesn?t cause a disadvantage. Afterwards,engineering constants and mechanical properties of the compositestructure is obtained with simple tension tests. Tensile strength of thecomposite material is increased with the increasing fibre ratio. Thetests show that resin has no contribution in the strength of compositematerial, but it is a very effective adhesive. Finally, elasto-plastic stressanalysis is realised with ANSYS packet program. In the study, elasto-plastic stress analysis is carried out for symmetric cross-ply (0/90 o)2and angle-ply (15/-15o)2, (30/-30 o)2, (45/-45 o)2, steel fibre reinforcedaluminium metal matrix composite laminated plates. The symmetricallaminated plates are simply supported from all its edges. Tsai-Hilltheory is used in the analysis for yield criterion. Furthermore, stress-strain diagrams of hot pressed composite material are presented in theappendix section.:Composite material, elasto-plastic stress analysis,epoxy resin, finite element method, ANSYS