Değişik sıcaklık ve nem etkisinde çalışan birleştirilmiş kompozit malzemelerin yorulma mukavemetlerinin incelenmes
Investigation of the fatigue strengths of jointed composite materials under various temperature and moisture effects
Yazar: GÜRKAN ALTAN
Danışman: PROF. DR. MUZAFFER TOPÇU
Pamukkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Kompozit malzemeler = Composite materials ; Yorulma ömrü = Fatigue life

Özet:
Bu tez çalışmasında, kompozit plakaların birleştirilmesinde kullanılan yapıştırılmış alın birleştirmeler yerine kullanılabilecek kelebek şekilli bağlantı kilidi ile yapılan mekanik alın birleştirmeler önerilmiştir. Öncelikle, kelebek şekilli bağlantı elemanlarının malzeme ve geometrik parametrelerinin değişiminin maksimum yük taşıma kabiliyeti üzerine etkileri deneysel ve nümerik olarak incelenmiştir. Böylece yapılan deneysel çalışmaların sonuçları nümerik analizle de desteklenmiştir. Ayrıca nümerik ve deneysel çalışmaların sonuçları göz önüne alınarak kelebek bağlantı elemanı geometrik olarak geliştirilmiştir. Geliştirilen kelebek bağlantı elemanlarının yük taşıma kapasitesindeki değişimi de deneysel ve nümerik olarak incelenmiştir. Kelebek şekilli geçme bağlantı elemanı ile birleştirilmiş kompozit yapılarda, kelebek geçme boşluklarının, yama plakalarının ve farklı yapıştırıcıların yük taşıma kabiliyetine etkileri ve elde edilen en iyi temel birleştirme modeli ile birleştirilmiş numunelerin yorulma performansları deneysel olarak araştırılmıştır. Yapılan yorulma deneyleri, sabit yük oranlarında ve farklı maksimum yorulma yüklerinde yapılmıştır. Aynı şartlarda hazırlanmış olan yapıştırılmış alın birleştirilmeleri ile kelebek birleştirmelerinin yorulma performansları değişik yükler altında karşılaştırılmıştır. Ayrıca kompozit malzemelerin mekanik özelliklerini etkileyen en önemli unsurların başında sıcaklık ve nem geldiğinden dolayı değişik çevre koşullarına maruz kelebek birleştirmelerinin yorulma performansları ve hasar yükleri de incelenmiştir.Sonuç olarak; kompozit yapının tamamen hasara uğramadan önce kelebekte oluşan hasarın tespit edilebilmesi ve kelebek kilit elemanının tamiratı ile kompozit yapının servis ömrünün arttırılması sağlanmıştır. Ayrıca yapıştırılmış kelebek birleştirmelerinin yorulma mukavemetlerinin aynı şartlardaki alın birleştirmelerine göre daha uzun ömürlü olduğu da tespit edilmiştir.

Abstract:
In this thesis, mechanical butt joints with a butterfly-shaped joint lock that can be used instead of adhesively-bonded butt joints used in composite plate joints were suggested. First of all, the effects of variations of material and geometric parameters of butterfly-shaped joint lock components on maximum load carrying capacity were investigated experimentally and numerically. Thus, the results of the experimental studies carried out were supported with the numerical analysis. In addition, the butterfly coupling component was developed geometrically with a view to the results of the numerical and experimental studies. The effects of butterfly fitting clearances, patch plates and different adhesives on the load-carrying abilities of the composite structures jointed with a butterfly-shaped joining component and the fatigue performances of the specimens jointed by the best based joint style obtained were analyzed. Fatigue experiments were conducted at the constant load ratios and at different maximum fatigue loads. The fatigue performances of the butt joints and the bonded butt joints prepared under the same conditions were compared under different loads. Moreover, since temperature and moisture are among the most important elements affecting the mechanical properties of the composite materials, fatigue performances and damage loads of the butterfly joints exposed to different environmental conditions were investigated.As a result, it was made possible to determine the damage on the butterfly before the composite structure is completely damaged, and to enhance the service lifespan of the composite structure after the butterfly joint element is repaired. In addition, it was determined that fatigue performances of the bonded butterfly joints have a longer lifespan than those of the bonded butt joints under the same circumstances.