Mikro parçacık katkılı epoksi kompozitlerin titreşim analizi
Vibration analysis of micro particle reinforced epoxy composites
Yazar: MELTEM ÜRER
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AYDIN DEMİR
Sivas Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Teorisi ve  Dinamiği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Mikroparçacıklar = Microparticles ; Polimer kompozitler = Polymer composites ; Serbest titreşim analizi = Free vibration analysis

Özet:
Bu çalışmada, saf epoksi reçineye %5, %10 ve %15 oranlarında ayrı ayrı grafit (C), silisyum karbür (SiC) ve bor karbür (B4C) mikropartikülleri eklenerek belirli boyutlarda epoksi kompozit numuneler üretilmiştir. Üretilen bu epoksi kompozitlerin mekanik ve titreşim davranışları üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Epoksi kompozitlerin üretiminin gerçekleşmesinde saf epoksi reçineye belirlenen oranlarda grafit, silisyum karbür ve bor karbür mikroparçacıkları katılıp homojenizatör ile karıştırılarak homojen bir hale getirilmiştir. Homojen hale getirilen karışımlar ölçüleri belirlenen kalıplara dökülüp oda sıcaklığında 3 gün bekletilerek boyutları eşit epoksi kompozit numuneler üretilmiştir. Daha sonra basit mesnetli bir titreşim test düzeneği tasarlanmış ve bu malzemelerden üretilen epoksi kompozit numunelerin serbest titreşimleri bu deney düzeneğinde modal analiz yöntemi ile incelenmiş ve frekans spektrumları elde edilmiştir. Titreşim sönüm oranları, yarı güç bant genişliği yöntemi kullanılarak hesaplanmıştır. Bu epoksi kompozit numunelerin mekanik özellikleri de çekme testi uygulanarak ve Arşimed prensibiyle yoğunlukları belirlenmiştir. Elde edilen titreşim değerleri teorik olarak kontrol edilerek bu numunelere belirli oranlarda mikropartikül katkılarının doğal frekans ve sönümleme özelliklerine etkisi detaylı olarak incelenmiştir. Belirli oranlarda mikropartikül katkı maddelerinin genel olarak doğal frekansları azalttığı ve sönüm oranlarını hem düşürdüğü hem de arttırdığı gözlemlenmiştir. Çekme testi uygulanarak mekanik özelliği araştırılan grafit, silisyum karbür ve bor karbür katkılı epoksi kompozit numunelerin genel olarak hepsinin elastisite modüllerinde artış olduğu, fakat bu artışın düzgün ve doğrusal olmadığı görülmüştür. Bu kompozit numunelerin kopma dayanımı ise genel olarak saf epoksiye göre azaldığı ancak sadece %5 silisyum karbür katkılı epoksi kompozitte arttığı anlaşılmıştır.

Abstract:
In this study, epoxy composite specimens of certain sizes were produced by adding graphite (C), silicon carbide (SiC) and boron carbide (B4C) microparticles separately at the ratio of 5%, 10% and 15% to the pure epoxy resin. The effects of these produced epoxy composites on the mechanical and vibration behaviors were investigated. In the realization of the production of epoxy composites, graphite, silicon carbide and boron carbide microparticles were added to the pure epoxy resin in the determined proportions and mixed with a homogenizer to make it homogeneous. The homogenized mixtures were poured into molds of which dimensions were determined, and epoxy composite specimens were produced by keeping them at room temperature for 3 days. Then, a simply supported vibration test setup was designed and the free vibrations of the epoxy composite specimens produced from these materials were investigated by modal analysis method in this experimental setup and their frequency spectra were obtained. Vibration damping ratios were calculated using the half power bandwidth method. The mechanical properties of these epoxy composite specimens were also determined by applying the tensile test and their densities with the Archimedes principle. By controlling the obtained vibration values theoretically, the effect of microparticle additives in certain proportions on the natural frequency and damping properties of these specimens was examined in detail. It has been observed that microparticle additives in certain proportions generally reduce the natural frequencies and both decrease and increase the damping ratio. In general, all of the graphite, silicon carbide and boron carbide added epoxy composite specimens, whose mechanical properties were investigated by applying the tensile test, showed an increase in the modulus of elasticity, but this increase was not smooth and linear. It was understood that the breaking strength of these composite specimens generally decreased compared to pure epoxy, but increased only in 5% silicon carbide added epoxy composite.