Fiber takviyeli epoksi matris kompozitlerin kalite indeksinin türetilmesi ve karakterizasyonu
Derivation and characterization of quality index of epoxy matrix composites reinforced by fiber
Yazar: MEHMET GÜÇLÜ
Danışman: PROF. DR. MAHMUT CÜNEYT FETVACI
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Malzemelerin mühendislik yapılarında kullanılması için kalite değerlendirilmesinin yapılması gerekmektedir. Bunun için tahribatsız muayene metodu, mikroyapısal karakterizasyon ve mekanik testler kullanılarak yapılmaktadır. Bu üç metot ile elde edilen veriler ayrı ayrı veriler verirken, üç metodun kombinasyonu ile elde edilen sonuçlar optimum kalite değerlendirilmesi sağlar. Mekanik testler sonucu elde edilen verilerin yorumlanması ile kalite değerlendirilme ilk defa alüminyum alaşımlarına uygulayarak kalite indeksi(Q) sunmuşlardır. Bu tez çalışmasında alüminyum alaşımlarına uygulanan kalite indeksinin örgü tipi düz fiber takviyeli epoksi matrisli kompozit malzemelere uygulanarak kompozit malzemelere ait kalite indeksi (QI) türetilmiştir. Düşük boşluk içeriği, ağırlıkça yüksek fiber oranına sahip olması, üretim kolaylıkları ve tekrarlanabilirliğinden dolayı vakum infüzyon metodu (VIM) kullanılarak kompozit numuneler üretilmiştir. VIM'unu oluşturan infüzyon sıcaklığı, vakum basıncının etkisi ile fiber kat sayısı ve oryantasyonu değiştirilerek üretimler gerçekleştirilmiştir. ASTM D3039 standartlarına uygun olacak şekilde çekme numuneleri elde edilip çekme testlerine tabii tutulmuştur. 
Deney çalışmaları akış yönüne göre 4 farklı bölgeye ayrılarak bölgelerin farklı parametre etkisinde mekanik özelliklere olan etkisi incelenmiştir. Bölgelerin birbiri ile olan ilişkisi ve tüm bölgelerin birbiri olan ve farklı parametrelerin etkisinin incelenmesi için Weibull dağılımları kullanılmıştır. Weibull dağılımları sonucu karakteristik mukavemet, güvenli gerilim değerleri, olma olasılığı-gerilim değerleri hesaplanarak grafikler olarak gösterilmiştir. 
Farklı parametrelerin (infüzyon sıcaklığı, basınç, fiber kat sayısı ve oryantasyonu) birbiri arasındaki ilişkileri modellemek ve incelemek için Minitab 20 programı ile çoklu regresyon analizi yapılmıştır. Regresyon analizi sonucu iki farklı regresyon denklemi elde edilmiş ve fiber takviyeli epoksi matrisli kompozitler için kalite indeksi (QI) sunulmuştur.

Abstract:
A Quality assessment is required for materials to be used in engineering structures. For this purpose, non-destructive testing method, microstructural characterization and mechanical tests are used. While the data obtained with these three methods provide separate data, the results obtained with the combination of the three methods provide optimum quality evaluation. By interpreting the data obtained as a result of mechanical tests, quality evaluation was applied to aluminum alloys for the first time and presented the quality index (Q).In this thesis study, the quality index applied to aluminum alloys was applied to woven fiber reinforced epoxy matrix composite materials and the quality index of composite materials (QI) was derived. Composite samples were produced using the vacuum infusion method (VIM) due to its low void content, high fiber ratio by weight, ease of production and repeatability. Infusion temperature (35,1050C), vacuum pressure (600,760mmHG), fiber layer number (6,9,12) and fiber orientation (00,450,900) effects were examined. Tensile samples were obtained and subjected to tensile tests in accordance with ASTM D3039 standards.
Experimental studies were divided into 4 different regions according to the flow direction, and the effects of the regions on mechanical properties under the influence of different parameters were examined. Weibull distributions were used to examine the effects of different parameters on each other and across regions. As a result of Weibull distributions, characteristic strength, safe tension values, survivability plot-stress values are calculated and shown as graphs.
Multiple regression analysis was performed with the Minitab 20 program to model and explore the relationships between different parameters (infusion temperature, pressure, fiber layer number and orientation). As a result of the regression analysis, two different regression equations were obtained and the quality index (QI) for fiber reinforced epoxy matrix composites was presented.