Doğal elyaf takviyeli polimer köpük çekirdekli tabakalı kompozitlerin enerji sönümleme yeteneklerinin incelenmesi
Investigation of energy dissipation capabilities of layered composites with natural fiber reinforced polymer foam core
Yazar: KENAN BUDAK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM YAVUZ ; ÖĞR. GÖR. ERCAN ŞİMŞİR
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Otomotiv Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Plastik kompozitler = Plastic composites ; Poliester kompozitler = Polyester composites ; Polistiren köpük = Polystyrene foam ; Tabakalı kompozitler = Laminated composites

Özet:
Kompozit malzemelerin gelişimi, farklı endüstriyel uygulamalarda büyük bir ilerleme kaydetmiştir. Bu gelişim, daha iyi mukavemet, düşük ağırlık, yüksek sertlik, kimyasal dayanıklılık gibi özelliklere sahip malzemelerin üretilmesine olanak tanımıştır.  Bu özelliklerinden dolayı uçak ve uzay endüstrisi, otomotiv sektörü, denizcilik, gibi birçok alanda kullanılmaktadır. 

Bu çalışmada otomotiv sektörü için, doğal elyaf takviyeli polimer köpük çekirdekli tabakalı kompozitlerin üretimi yapılmıştır. Doğal elyaf olarak koyunyünü kullanılmıştır. Çekirdek malzemesi olarak XPS ve EPS köpük olmak üzere iki farklı yapıda polimer köpük kullanılmıştır. Üretimlerde polimer köpükler ile elyaflar, köpüklerin alt ve üst tarafına reçine yardımı ile birleştirilmiştir. Her iki tarafına da bir ve iki kat olmak üzere toplamda iki ve dört katlı olmak üzere numuneler üretilmiştir. Üretimler, el ile yatırma yöntemi kullanılarak vakum torbalama metodu ile gerçekleştirilmiştir. Üretimler tamamlandıktan sonra standartlara uygun boyutlarda kesilerek deneyler yapılmıştır.  Üretilen numunelerin enerji sönümleme yeteneklerinin analiz etmek için basma testleri, üç nokta eğme testleri ve düşük hızda darbe deneyleri yapılmıştır.

Deneyler sonucunda toplam dört katlı olan numunelerin iki katlı olanlara göre daha iyi performans sağladığı tespit edilmiştir. Diğer bir sonuç ise XPS köpük numunelerin EPS ye göre daha iyi performans sergilediği görülmüştür. Darbe testlerinde çift katlı olan numunelerde 10 J darbe testlerinde geri sekme meydana gelmiş, 20 J olan deneylerde ise delinme veya saplanmalar tespit edilmiştir.

Abstract:
The development of composite materials has made significant progress in various industrial applications. This advancement has enabled the production of materials with improved strength, reduced weight, high rigidity, and chemical resistance. Due to these properties, composite materials are used in many fields such as the aerospace industry, automotive sector, and marine industry.

In this study, the production of natural fiber-reinforced polymer foam core sandwich composites was carried out specifically for the automotive sector. Sheep wool was used as the natural fiber. Two different types of polymer foam, XPS (Extruded Polystyrene) and EPS (Expanded Polystyrene), were used as the core materials. The fibers were bonded to the top and bottom sides of the foams using resin. Two types of samples were produced, with one and two layers on each side, resulting in a total of two and four-layered composites. The production process was carried out using the hand lay-up method and vacuum bagging technique. After the production, the samples were cut into standard sizes for testing. Compression tests, three-point bending tests, and low-velocity impact tests were conducted to analyze the energy dissipation capabilities of the produced samples.

As a result of the experiments, it has been determined that the samples with a total of four floors provide better performance than those with two floors. Another result was that XPS foam samples performed better than eps. In the double-layered samples in the impact tests, rebound occurred in the 10 J impact tests, and punctures or stabs were detected in the 20 J tests.