Cam elyaf takviyeli yapıştırmalı kompozit bağlantıların eksenel darbe yükleri ve titreşimler altındaki mekanik davranışlarının incelenmesi
Investigation of mechanical behaviors of adhesively bonded glass fiber reinforced composite joints under axial impact and vibration
Yazar: UĞUR KEMİKLİOĞLU
Danışman: PROF. DR. BUKET OKUTAN BABA
İzmir Katip Çelebi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Kompozitlerin muadil malzemelere göre sergiledikleri üstün özellikleri, bu malzemelerin üretim yöntemlerindeki çeşitliliği ve gelişimi arttırmış, böylece endüstrinin birçok alanında kullanımını yaygınlaştırmıştır. Endüstrinin çeşitli alanlarında yer alan kompozit yapıların konstrüksiyonunda bağlantı elemanı olarak yapıştırıcıların kullanımı artmıştır. Geliştirilen yapıştırıcılar ile birleştirilen kompozit malzemelerin mekanik davranışlarını incelemek amacıyla, çeşitli deneysel ve analitik çalışmalar gerçekleştirilmektedir. Ancak yapıştırıcı ile oluşturulan kompozit bağlantıların, konstrüksiyonlarda etkin ve güvenilir bir şekilde uygulanabilmesi için üzerinde daha fazla çalışılması şarttır. Özellikle birçok uygulamada sıklıkla karşılaşılan eksenel darbeler ve titreşime maruz kalan bağlantıların verecekleri davranışların tespiti ve değişen mekanik özelliklerinin belirlenmesi oldukça önemlidir. Bu çalışma kapsamında, iki farklı yapıştırıcı ile birbirine tek taraftan bindirmeli olarak yapıştırılan kompozit bağlantıların, farklı enerji değerlerinde (0J, 5J, 10J, 15J ve 20J) yapıştırma doğrultusunda tek seferlik ve üç kez tekrarlı etkiyen eksenel darbe yüklerine karşı gösterdikleri mekanik davranışlar karşılaştırılmış ve ideal yapıştırıcı seçilmiştir. Seçilen yapıştırıcı ile oluşturulan kompozit bağlantılara, farklı sıcaklıklarda  (-20°C, 0°C, 20°C, 40°C, and 60°C) uygulanan farklı enerji değerlerindeki tek seferlik eksenel darbeler sonrasında elde edilen mekanik özellikleri karşılaştırılmış ve bir sonraki deneylerde uygulanacak sıcaklık değeri 20°C olarak belirlenmiştir. Kompozit bağlantılar, farklı devirlerde (1.5xE5, 3xE5, 12xE5 ve 24xE5), iki kenarı sabitlenerek ve iki kenarından serbest bırakılarak titreşime tabi tutulmuş ve sonrasında bu bağlantıların titreşime karşı sergiledikleri mekanik davranışları incelenmiştir. Ayrıca, titreşime maruz bırakılan kompozit bağlantılara eksenel darbe yükleri uygulanarak titreşim ve eksenel darbenin kompozit bağlantıların mekanik özellikleri üzerindeki etkileri de incelenmiştir. Bağlantılara uygulanan eksenel darbelerin bir kısmında dayanımın az miktarda arttığı gözlemlenirken, eksenel darbe, titreşim ve her iki mekanik etkinin tesiri sonrasında, çoğunlukla bağlantı dayanımlarının azaldığı saptanmıştır.

Abstract:
The superior properties of composite materials compared to equivalent materials have increased the diversity and development of these materials in their manufacturing methods, thus making their use in many areas of the industry widespread. The use of adhesives as fasteners in the construction of composite structures in various areas of the industry has become common. Various experimental and analytical studies are carried out with the purpose of examining the mechanical behaviors of the composite joints formed by bonding with developed adhesives. Moreover, further work is necessary to apply these composite joints in constructions effectively and reliably. Especially in many applications, it is very important to determine the behaviors of the axial impacts and the behavior of the joints in the vibrating environments as well as the changing mechanical properties. In this study, the mechanical behavior of adhesively bonded single lap composite joints bonded with two different adhesives on one side with collapsed one on one and three times repetitive axial impact loads at different energy values (0J, 5J, 10J, 15J, and 20J) adhesive was chosen. Mechanical behaviors were compared after one-shot axial impact were applied on composite joints formed with the selected adhesive at different temperatures (-20°C, 0°C, 20°C, 40°C, and 60°C) and the temperature value to be applied in the next experiments was determined as 20°C. Composite joints were vibrated at different speeds (1.5xE5, 3xE5, 12xE5, and 24xE5), fixed at two ends and released from both ends, and then their mechanical behavior as a function of vibration was investigated. In addition, the effects of vibration and axial compression on the mechanical properties of the composite joints were also investigated by applying axial impact loads to vibrationally exposed composite joints. It was observed that there was a small increase in the strength of some of the axial impacts applied to these joints, whereas the mechanical effects of both the axial impact and vibration lead to decrease in connection strengths.