Nano-yapı takviyeli kompozit yapıştırıcı ile birleştirilmiş bağlantıların tam değişken yorulma performanslarının incelenmesi
Investigation of fully variable fatigue performance of joints bonded with nano-structure reinforced composite adhesive
Yazar: KÜBRA DEMİR
Danışman: DOÇ. DR. SALİH AKPINAR
Erzurum Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Havacılık Mühendisliği = Aeronautical Engineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Havacılık, uzay ve otomotiv sektörlerinde kullanılan yapıştırma bağlantıları statik yüklemelerden ziyade genellikle dinamik ve çevresel etkilere maruz kalmaktadır. Dinamik ve çevresel etkilere maruz kalan yapıştırma bağlantıların performanslarını artırmak oldukça önemlidir.  Bu çalışmada, havacılık alanında kullanılan yapısal yapıştırıcının yorulma dayanımını iyileştirmek için yapıştırıcı içerisine karbon nanoyapılar ilave edilerek elde edilen tek tesirli bindirme bağlantısının hem tam değişken çeki hem de dört nokta eğme yorulma sonrası mekanik özellikleri deneysel olarak incelenmiştir.Bu inceleme için, çift bileşenli DP460 yapısal yapıştırıcıya ağırlıkça %1 oranında Grafen, Karbon Nanotüp-COOH ve Fulleren C60 nanoyapılar ilave edilerek elde edilen nanokompozit yapıştırıcı kullanılarak tek tesirli bindirme bağlantısı üretilmiştir. Yapıştırılan malzemeler olarak havacılıkta sıklıkla kullanılan AA2024-T3 alüminyum alaşımı ve karbon fiber takviyeli kompozitler kullanılmıştır. Üretilen bu bağlantılara öncelikle statik çeki yükü uygulanmış ve hasar yükleri elde edilmiştir.Daha sonra bu bağlantılara sinüsoidal dalga formu, sabit yük genliği, 20 Hz frekans ve R= -1 yükleme oranı altında tam değişken çeki ve dört nokta eğme yorulma testi uygulandı. Yorulma yükü uygulanmış bu bağlantıların statik çeki hasar yükü elde edilerek, yorulmaya maruz kalan ve kalmayan bağlantıların hasar yükündeki değişim incelenmiştir.
Gerçekleştirilen çalışma sonucunda; nanoyapı katkısız bağlantılara göre nanoyapı katkılı bağlantıların tam değişken yorulma sonrası statik performansları artığı görülmüştür. Ayrıca hasar yüklerindeki bu artış oranları, yapıştırıcı içerisine ilave edilen nanoyapı türüne ve yapıştırılan malzeme cinsine bağlı olarak değişmektedir.

Abstract:
Bonding joints used in the aerospace and automotive industries are often exposed to dynamic and environmental influences rather than static loading. It is very important to improve the performance of bonded joints exposed to dynamic and environmental influences. In this study, both fully variable tensile and four-point bending post fatigue mechanical properties of the single-lap joint obtained by adding carbon nanostructures into the adhesive to improve the fatigue strength of the structural adhesive used in the aviation field were experimentally investigated. By using 1% by weight of Graphene, Carbon Nanotube-COOH and Fulleren C60 nanostructures, a single effect lap joint was produced using the nanocomposite adhesive. AA2024-T3 aluminum alloy and carbon fiber reinforced composites, which are frequently used in aviation, are used as bonding materials. Static draft load was applied to these produced connections and damage loads were obtained. Then, sinusoidal waveform, constant load amplitude, 20 Hz frequency and R = -1 loading ratio were applied to these joints with fully variable tensile and four point bending fatigue test. By obtaining the static tensile failure load of these joints on which fatigue load is applied, the change in the failure load of the joints that are exposed to fatigue and not have been examined.
As a result of the work carried out; compared to nanostructured joints, it has been observed that the static performances of nanostructured joints increase after fully variable fatigue. In addition, these increase rates in damage loads vary depending on the type of nanostructure added to the adhesive and the type of material bonded.