Darbe hasarlı filaman sargılı kompozit yapı elemanlarının basma kuvveti altındaki mekanik özelliklerinin belirlenmesi ve hasar analizi
Determination of the mechanical properties of filament wound composite structural elements under compressive force with impact damage and damage analysis
Yazar: ZEYNEP KÜBRA GÜVEN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ EMRAH MADENCİ ; DOÇ. DR. LOKMAN GEMİ
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Kompozit malzemeler üstün özellikleri sayesinde her sektörde yerini almıştır. Teknolojik ilerlemeler ve artan ihtiyaçlar bu malzemelerden beklentileri de arttırmıştır. Çözüm arayışı içinde bulunan araştırmacılarda gelişime açık bir alan olan kompozit malzemeler üzerine yoğunlaşmışlardır. Bu çalışmanın amacı kompozit malzemenin kullanım öncesinde ya da kullanım sırasında alabileceği darbe hasarlarına karşı yapısında meydana gelen enerji yutma kapasitesi ve eksenel yük kapasitesine etkilerini incelemektir. Yapılan çalışmada filaman sarım yöntemiyle üretilmiş farklı tabaka sayılarında ve elyaf oryantasyon açılarına sahip cam takviyeli polimer (CTP) kompozit silindirik borular kullanılmıştır. 1 m'lik üretilen Ø72 mm iç çapında [±30°]k, [±45°]k, [±55°]k, [±75°]k ve [±90°]k elyaf konfigürasyonuna sahip ve 2,4,6 tabakalı filaman sarımlı CTP borular dairesel testereli boru kesme tezgahında deneylere uygun boyutta kesilmiştir. Yakma deneyi ile kullanılan malzemedeki ağırlıkça elyaf-matris oranı belirlenmiştir. ASTM D 7136 standardına göre uygulanan 2 m/s (metre/saniye) hızındaki düşük hızlı darbe deneyi ile numunelerde hasar meydana getirilmiştir. Düşük hızlı darbe deneyinde elde edilen verilerden kuvvet-zaman, kuvvet-deplasman ve enerji-zaman grafikleri oluşturularak darbe kuvvetleri, deplasman değişimleri ve yutulan enerji miktarları incelenmiştir. Darbe hasarlı numunelere darbe sonrası basma (CAI) deneyi yapılmıştır. Basma Deneyi ASTM D 7137 standardına göre 4 mm/dak (milimetre/dakika) hızında uygulanmış ve elde edilen verilerden kuvvet-deplasman grafikleri oluşturulmuştur. Darbe hasarsız numunelere de yapılan basma deneyi sonuçlarına göre darbe hasarının mekanik özelliklere etkisi ve yükleme altındaki davranışları gözlenmiştir. Filaman sarım kompozitlerin tabaka sayısı ve sarım açısı incelenen parametrelerdir.

Abstract:
Composite materials have taken their place in every sector thanks to their superior properties. Technological advances and increasing needs have increased expectations from these materials. Researchers in search of solutions have focused on composite materials, which is an area open to development. The aim of this study is to examine the effects of the energy absorption capacity and axial load capacity of the composite material against the impact damage it may receive before or during use. In the study, glass reinforced polymer (GRP) composite cylindrical pipes with different layer numbers and fiber orientation angles produced by filament winding method were used. It has 1 m produced Ø72 mm inner diameter [±30°]k, [±45°]k, [±55°]k, [±75°]k and [±90°]k fiber configurations and has 2, 4, 6-layer filament wound GRP pipes were cut in a suitable size for the experiments on a pipe cutting machine with a circular saw. With the combustion test, the weight of the fiber-matrix ratio in the material used was determined. The samples were damaged by the low speed impact test at 2 m/s (meter/second) speed applied according to ASTM D 7136 standard. The force-time, force-displacement and energy-time graphs were created from the data obtained in the low-speed impact experiment, and the impact forces, displacement changes and the amount of absorbed energy were examined. Post-impact compression (CAI) test was performed on impact-damaged samples. Compression Test was applied at a speed of 4 mm/min (millimeter/minute) according to ASTM D 7137 standard and force-displacement graphs were created from the obtained data. According to the results of the compression test performed on the samples without impact damage, the effect of impact damage on the mechanical properties and their behavior under loading were observed. The number of layers and the winding angle of the filament winding composites are the parameters examined.