Çok katmanlı çekirdek yapıya sahip ahşap tabakalı sandviç kompozitlerin düşük hızda darbe ve darbe sonrası basma davranışlarının incelenmesi
Investigation of low velocity impact and compression after impact behavior of sandwich composites with multilayer core and wooden layers
Yazar: TAYFUR KEREM DEMİRCİOĞLU
Danışman: PROF. DR. İRFAN AY
Balıkesir Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Cam elyaf kompozitler = Glass fiber composites ; Darbe dayanımı = Impact strength ; Kompozit kirişler = Composite beams ; Kompozit malzemeler = Composite materials ; Kompozit yapılar = Composite structures ; Masif ağaç malzemeler = Massive wood material ; Poliester kompozitler = Polyester composites ; Polivinil klorür =   ; Sandviç çubuk = Sandwich beam ; Tabakalı kompozitler = Laminated composites

Özet:
Bu çalışma, ahşap tabakalı hibrit sandviç kompozitlerin düşük hızlı darbe davranışı üzerine deneysel bir araştırma sunmaktadır. Geleneksel sandviç kompozitlerin darbe performansını arttırmak için, köpük çekirdek yapı arasına E-cam kompozit tabaka eklenmiş ve ahşap tabakalar ile çekirdek yapı arasında kauçuk mantar kullanılmış böylece çeşitli alternatif tasarımlar geliştirilmiştir. Düşük hızlarda darbe uygulayan bir ağırlık düşme test makinesi kullanılarak farklı enerjilerde 15J, 30J, 45J, 75J darbe testleri yapılmıştır. Darbe hasarlarını ve penetrasyon derinliklerini incelemek için numunelerin kesitleri alınmıştır. Enerji absorbe etme kapasitesi, maksimum kontak kuvveti ve penetrasyon derinliği açısından numunelerin darbe performansları değerlendirilmiştir. Çok tabakalı çekirdek yapı tasarımında darbenin yol açtığı hasarın azalmasıyla enerji absorbe etme kapasitesi önemli ölçüde iyileşmiştir. Geri dönüştürülebilir malzemelerin oranı ve birim maliyet başına enerji absorbe etme seviyeleri her bir tasarım için hesaplanmıştır. Dişbudak ve çam, sandviç kompozit yapıda, E-cam tabaka altında ara katman olarak kullanılmış ve darbe sonrası basma davranışları incelenmiştir. Sandviç tabakalar vakum destekli reçine kalıplama yöntemiyle üretilmişlerdir. Konik ve yarı-küresel uçlu impaktörler ile darbe testi 30J ve 60J enerji seviyelerinde gerçekleştirilmiştir. Ahşabın ara katman olarak kullanılması, darbe sonrası sonra basma dayanımında artışa neden olmuş, hasarın derinliğini de azaltmıştır. Ahşap ara katman kullanımı, E-cam kompozit tabaka ve köpük çekirdek kalınlıklarını azaltarak sandviç yapı içindeki geri dönüştürülebilir ahşap malzemenin oranını yükseltmiştir.

Abstract:
In this study, an experimental investigation on the low-velocity impact behavior of wood skinned hybrid sandwich composites was presented. Several alternative design configurations were developed by using rubbercork and E-glass composite layers between the foam core and wood skin in order to improve the impact performance of conventional sandwich composites. Low-velocity impact testing was performed using a drop weight test machine at different impact energies 15J, 30J, 45J, 75J and destructive cross-sectioning was performed to examine the interior damage growth and penetration depth of the specimens. The impact performance of the specimens was evaluated in terms of energy absorption capacity, maximum contact force and penetration depth. The multi-core design concept significantly improved the energy absorption capacity with a reduced extent of impact induced damage. The proportion of recyclable materials in each configuration and the energy absorption level per unit cost were also presented for the interest of product designers. Ashwood and pinewood were used as an intermediate layer under E-glass in sandwich composite structure and their compression after impact behavior was investigated. Sandwich panels were manufactured by using vacuum assisted resin transfer molding method. Impact tests were performed under 30J and 60J energy levels with conical and hemispherical impactors. Using pinewood and ashwood intermediate layers increased the residual compression after impact strength and decreased the depth of the impact damage. The intermediate wooden layers have also a potential to reduce the thickness of the composite face sheets and foam core which may increase the proportion of the recyclable wooden materials within the sandwich structure.