Titanyum karbür (TİC) takviyeli epoksi ile güçlendirilmiş hibrit kompozitlerin çarpma davranışının deneysel ve sayısal incelenmesi
An experimental and numerical investigation of impact behaviour of TIC added epoxy reinforced hybrid composites
Yazar: MUSTAFA TAŞLIDERE
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA REŞİT USAL
Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, titanyum karbür (TiC) ile güçlendirilmiş ağırlıkça saf, %1, %3 ve %5 oranında TİC içeren epoksi reçineli cam/kevlar kumaş hibrit kompozit plakalar hazırlanmıştır. Tüm hazırlanan kompozit panellerin deneysel ve sayısal olarak mekanik özellikleri ve darbe davranış ölçümleri incelenmiştir. Polimer kompozit malzemeler elle yatırma yöntemi ile hazırlanmıştır. 207gr/m2 yüzey alanına sahip düz aramid fiber (Kevlar 49), 300gr/m2 yüzey alanına sahip cam fiber ve F-1564 epoksi reçineler sırası ile takviye edici ve matris malzeme olarak kullanılmıştır.

Kompozit panellerin mekanik özelliklerini belirlemek için elastisite modülü, kayma modülü ve poision oranı universal çekme test cihazı ile elde edilmiştir. Kompozit paneller 100x100 mm boyutlarında kesilmiştir. 12 tabakalı plakaya sahip numuneler 3 sıra kevlar 1 sıra cam elyaf tabaka olmak üzere sıralanmıştır. Anysys workbench explicit dinamik programı ile elde edilen ölçüm verileri sayısal olarak kıyaslanmıştır.

Sonuç olarak, 10J, 20J ve 30J darbe enerjileri altında elde edilen kuvvet-çökme, kuvvet-zaman, absorbe edilen enerji-zaman ve hız-zaman grafikleri darbe testinde elde edilmiştir. Kompozit panellerdeki TiC konstrasyonuna bağlı olarak, %3 TiC güçlendirilmiş numunelerde %15 oranında elastisite modülünün iyileştiği ve darbe direncininde %6 oranlarında daha fazla enerji absorbe edildiği açıkca görülmüştür. Fiber dağılımları ve kırılması uygulanan yükler altında tüm numunelerde görülürken herhangi bir delinme olayı kompozit panellerin alt yüzeyinde görülmemiştir. Sayısal analizlerle elde edilen sonuçlarla deneysel sonuçların uyumlu olduğu görülmüştür.

Abstract:
In this study, hybrid composite plates are prepared by titanium carbide (TiC) reinforced epoxy resin including bare, 1%, 3%, 5%wt. with mixture of kevlar/glass fabrics. For all prepared composite panels, their mechanical properties and impact behaviour measurements are investigated experimentally and numerically. Hand lay-up method was used to prepare polymer composite materials. Plain aramid fiber (Kevlar 49) with surface area of 207 g/m2, E-glass fibers with 300 g/m2, F-1564 epoxy resin is used as reinforcement fiber and matrix materials, respectively.

To determine the mechanical properties of the composite panels, modulus of elasticity, shear modulus and poission ratio is obtained from universile tensile test equipment. The composite plates were cut into dimensions of 100 x 100 mm. Three layers of aramid fiber is set in type as one layer E-glass and totally prepared a 12-layer plate for each set sample. The data obtained from the measurements are compared with the numerical data calculated by Ansys-workbench explicit dynamic program.

As a result, impact test such as load-deflection, force-time, absorbed energy-time, velocity-time curves are performed under 10J, 20J and 30J impact energy. Depending on the concentration of TiC in the composite panel, it is clearly seen that 3%wt. of TiC addition gives the highest mechanical properties (increases %15 of elastisite modulus) and impact resistance (increases upto 6% of absorbed energy). Fiber segregations and breakage is observed for all applied loads while no perforation appeared on the bottom faces of composite panels. It was seen that the results obtained by numerical analyzes were compatible with the experimental results.