Farklı ortam koşullarında bekletilen doğal lif takviyeli hibrit kompozitlerin burkulma davranışlarının deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation on buckling behavior of natural fiber reinforced hybrid composites exposed to different environment conditions
Yazar: MUSTAFA MUZOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. AYŞE ÖNDÜRÜCÜ
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekanik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Burkulma analizi = Buckling analysis

Özet:
Bu çalışmada, doğal lif ve cam elyaf takviyeli hibrit kompozitlerin burkulma davranışı üzerine farklı ortam koşullarının ve farklı fiber oryantasyon açılarının etkileri deneysel olarak araştırılmıştır. Fiber olarak dokuma jüt ve dokuma E-cam kumaşlar, matris olarak da epoksi reçinesi kullanılarak (0c/30j)2s, (0c/45j)2s, (0c/90j)2s, (30c/-60j)2s, (45c/-45j)2s, (02c/902j)s, (0c/90j)2as, (02c/902j)as oryantasyon açılarına sahip 8 tabakalı simetrik ve antisimetrik hibrit kompozit plakalar üretilmiştir. Üretilen hibrit kompozit plakalar oda koşulları, deniz suyu ve soğuk ortam olmak üzere 3 farklı ortam koşulunda 60 gün boyunca bekletilmişlerdir. 60 gün sonunda hibrit kompozitler bekletildikleri ortamlardan alınarak burkulma testlerine tabi tutulmuşlardır. Testlerden elde edilen veriler doğrultusunda, her bir ortam koşulu için hibrit kompozit malzemelerin burkulma davranışları incelenmiştir. 

Burkulma deneyleri sonucunda bütün ortam koşulları için, en yüksek kritik burkulma yükünün (0c/30j)2s dizilimli hibrit kompozit numunelerde oluştuğu, en düşük kritik burkulma yükünün ise (45c/-45j)2s dizilime sahip hibrit kompozit numunelerde oluştuğu belirlenmiştir. Deniz suyunda bekletilen kompozitlerin kritik burkulma yüklerinin, oda koşullarında bekletilen kompozitlerin kritik burkulma yüklerine göre azaldığı görülmüştür. Soğuk ortamda bekletilen kompozitlerin kritik burkulma yüklerinin ise oda koşullarına göre arttığı gözlemlenmiştir. Simetrik istifleme dizilimine sahip hibrit kompozitler ile antisimetrik istifleme dizilimli hibrit kompozitlerin kritik burkulma yükleri karşılaştırıldığında; simetrik dizilimli hibrit kompozitlerin kritik burkulma yükü değerlerinin antisimetrik dizilimli hibrit kompozitlere göre daha yüksek olduğu görülmüştür. Simetrik dizilimli hibrit konfigürasyonlar kendi içinde karşılaştırıldığında, (30c/-60j)2s ve (45c/-45j)2s istifleme dizilimine sahip hibrit kompozitlerin burkulma dayanımlarının (0c/30j)2s, (0c/45j)2s, (0c/90j)2s, (02c/902j)s istifleme dizilimine sahip kompozitlerin burkulma dayanımlarına göre daha düşük olduğu gözlemlenmiştir.Yapılan deneysel çalışma sonucunda, farklı ortam koşullarının, farklı istifleme dizilimlerinin ve farklı oryantasyon açılarının doğal lif ve cam elyaf takviyeli hibrit kompozit malzemelerin kritik burkulma yüklerine doğrudan etki ettiği sonucuna varılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Hibrit kompozit, burkulma davranışı, jüt lifi, cam elyaf, deniz suyu, soğuk ortam.

Abstract:
In this study, the effects of different environmental conditions and different fiber orientation angles on buckling behavior of natural fiber and glass fiber reinforced hybrid composites have been experimentally investigated. 8-layered hybrid composite plates with (0c/30j)2s, (0c/45j)2s, (0c/90j)2s, (30c/-60j)2s, (45c/-45j)2s, (02c/902j)s, (0c/90j)2as, and (02c/902j)as symmetric and antisymmetric orientation angles were produced using woven jute and woven E-glass fabrics as fiber and epoxy resin as matrix. Produced hybrid composite plates were kept in 3 different environment conditions (room conditions, sea water and cold environment). At the end of 60 days, hybrid composites were taken from the environment conditions and subjected to buckling tests. In light of the data obtained from the tests, the buckling behaviors of the hybrid composite plates were examined for each environment condition

As a result of buckling tests, it was determined that the highest critical buckling load was occurred in hybrid composite samples with the stacking sequence of (0c/30j)2s array, and the lowest critical buckling load was occurred in hybrid composite samples with the stacking sequence of (45c/-45j)2s for all environment conditions. It was observed that the critical buckling loads of the hybrid composites immersed in seawater decreased according to the critical buckling loads of the hybrid composite samples kept at room conditions. It was observed that the critical buckling loads of the hybrid composite samples kept in cold conditions increased with when compared to the critical buckling loads of the samples kept at room temperature. When the critical buckling loads of hybrid composites with symmetric stacking arrangement and antisymmetric stacking sequence are compared, it is seen that the critical buckling load values of the symmetric array composites are higher than those of the antisymmetric array composites. Hybrid configurations with symmetrical sequences are compared within themselves, it has been observed that the the buckling strengths of the composites having the stacking sequence (30c/-60j)2s and (45c/-45j)2 was lower than the buckling strengths of composites having the (0c/30j)2s, (0c/45j)2s, (0c/90j)2s, (02c/902j)s stacking sequence. As a result of the experimental study, it has been concluded that different environmental conditions, different stacking sequences and different orientation angles have a direct effect on the critical buckling loads of natural fiber and glass fiber reinforced hybrid composite materials.

Keywords: Hybrid composite, buckling behavior, jute fiber, glass fiber, sea water, cold environment.