Nano-silika katkılı cam/pet sandviç kompozitlerin eğilme ve basma kuvvetleri altında hasar davranışlarına olan etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of nano-silica doped glass/pet sandwich composites on damage behavior under bending and compression forces
Yazar: MERTCAN UZKALAN
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET TURAN DEMİRCİ
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Sandviç yapılar sağlamış oldukları dayanım/ağırlık performanslarından dolayı hava, deniz, uzay ve kara ulaşım araçlarında kullanımları oldukça yaygındır. Bununla birlikte, bu sandviç yapılar inşaat sektöründe de kullanılmaya başlanmıştır. Sandviç panel yapılarda kendi aralarında yüzey ve çekirdek malzemelerine ve geometrik yapılarına göre değişiklik göstermektedir. Gerçekleştirilecek bu çalışmada rüzgar türbin kanatlarında kullanılan cam elyaf tabakalı yüzeyli PET köpük kompozit sandviçlerin yüzey/çekirdek ara yüzey dayanımlarını arttırmak için nanosilika takviyesinden faydalanılması amaçlanmaktadır. Aynı zamanda hasarların gelişimine etkisinin de ortaya konulmasının önemli olduğu ortaya çıkmaktadır. Bu çalışmada, ±45o E-Cam kumaşların yüzey malzemesi olarak kullanılması tercih edilecektir. E-Cam kompozit yüzeyler üç tabaka olarak belirlenmiştir. Matris malzemesi olarak epoksi reçinenin kullanılmasının uygun olduğu belirlenmiştir. Çekirdek malzemesi olarak ise PET köpüklerin kullanılması tercih edilmiştir. El yatırma ve sıcak presleme yöntemleri ile kompozit sandviçlerin üretimi gerçekleştirilmiştir. ASTM standartlarına göre üç nokta eğme, kenar ve basma deneyleri üretilerek numunelere uygulanmıştır. Elde edilen sonuçlar nanosilika katkılı ve katkısız kompozit sandviçlerin sonuçları birbirleri ile mukayese edilmiştir. Deneyler sonucunda, meydana gelen hasarlar mikroskop görüntüleri ile incelenmiştir. Oluşan hasarlar tipleri ve baskın hasarlar tespit edilerek, nanosilikanın hasar gelişimleri belirlenmiştir. Nanosilika katkısı, kompozit sandviçlerin eğilme kuvvetlerini %23.8, kenar basma kuvvetini %21.7 ve düzlem basma kuvvetini ise %19.3 artırdığı tespit edilmiştir.

Abstract:
Sandwich structures are widely used in air, sea, space and land transportation vehicles due to the strength/weight performance they provide. However, these sandwich structures have also begun to be used in the construction industry. Sandwich panel structures vary among themselves according to their surface and core materials and geometric structures. In this study, it is aimed to benefit from nanosilica reinforcement to increase the surface/core interface strength of glass fiber layered PET foam composite sandwiches used in wind turbine blades. At the same time, it turns out that it is important to reveal the effect of damage on its development. In this study, it will be preferred to use ±45o E-Glass fabrics as surface material. E-Glass composite surfaces are determined as three layers. It has been determined that it is appropriate to use epoxy resin as the matrix material. It was preferred to use PET foams as the core material. Composite sandwiches were produced by hand laying and hot pressing methods. Three-point bending, edge and compression tests were produced and applied to the samples according to ASTM standards. The results obtained from composite sandwiches with and without nanosilica additives were compared with each other. As a result of the experiments, the damages that occurred were examined with microscope images. By determining the types of damages occurring and the dominant damages, the damage developments of nanosilica were determined. It was determined that nanosilica additive increased the bending forces of composite sandwiches by 23.8%, edge compression force by 21.7% and plane compression force by 19.3%.