Theses supervised by Prof. Dr. Mete Onur Kaman
12 theses · Fırat University
Tekrarlı yükler altında dairesel delikli tabakalı kompozit levhalarda ilerlemeli hasar analizi
Bu çalışmada, tekrarlı yükler altında cam fiber takviyeli dairesel delikli ve pim bağlantılı kompozit malzemelerin sayısal ortamda bir sonlu elemanlar modeli oluşturarak ilerlemeli hasar analizi yapılmıştır. Ayrıca deneysel olarak deliksiz düz, dairesel delikli ve pim bağlantılı levhalar yorulma testine tabi tutulmuştur. Deliksiz numuneler için S-N eğrisi oluşturulmuştur. Deneysel yorulma testlerinden çevrim sayısına bağlı olarak elde edilen kalıntı mukavemet ve kalıntı rijitlik eğrileri ilerlemeli hasar analizinde kullanılmıştır. Sayısal çalışmada APDL (ANSYS Parametric Design Language) kodları kullanılarak tekrarlı yükler altında ilerlemeli hasar analizi yapabilen bir program oluşturulmuştur. Bu programda Hashin ve Puck hasar kriterleri kullanılmıştır. Yorulma ilerlemeli hasar analizinde bir akış diyagramından faydalanılmıştır. Malzeme özellikleri, akış diyagramı temel alınarak, malzemede hasar oluşmuşsa ani olarak, hasar oluşmamışsa uygun rijitlik ve mukavemet azaltım formülleri kullanılarak kademeli olarak azaltılmıştır. Cam fiber takviyeli polimer kompozit levhalar 8 tabakalı ve toplam 2.5 mm kalınlığındadır. Levha ölçüleri 250x25 mm olup dairesel delikli ve pim bağlantılı numunelerin delik çapları 6 mm olarak belirlenmiştir. Elde edilen ortalama statik çekme yükünün %80'inden başlamak üzere farklı yükleme oran aralığı kullanılarak numunelere dinamik testler yapılmıştır.%30 yükleme oranı sadece deliksiz numunelerde kullanılmış olup bu yükleme oranında çevrim sonsuza (106≥) gitmiştir. Son aşamada sayısal ve deneysel çalışmalardan elde edilen hasar resimleri karşılaştırılıp, yükleme oranlarına bağlı hasar çevrim sayısı grafikleri elde edilmiştir. Delikli ve pim bağlantılı sonlu eleman modeli için ayrıca parametrik çalışma yapılmıştır. Parametrik çalışmada kalınlık ve delik çapları değiştirilmiştir. Sonuç olarak tekrarlı yükler altında çalışan, farklı fiziksel problemlere uygulanabilen, farklı hasar teorilerine uygun, ilerlemeli hasar analiz program kodları yazılmış ve deneylerle doğrulaması yapılmıştır.
Üç boyutlu hibrit kompozitlerin üretimi ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Bu çalışma, üç boyutlu (3B) dokuma hibrit kumaşlardan üretilen kompozit malzemelerin çekme, eğilme ve kayma testleri yardımı ile mekanik performanslarını detaylı bir şekilde incelemeyi amaçlamaktadır. Yüksek mukavemet, deformasyon toleransı ve çok yönlü yük taşıma kapasitesinin kritik olduğu mühendislik uygulamaları için, dokuma yapı tiplerinin ve filament kombinasyonlarının performansa etkisi araştırılmıştır. Çalışmada üç farklı tip dokuma yapısı ile üç farklı tip filament kombinasyonu kullanılarak üretilen numuneler üzerinde mekanik testler gerçekleştirilmiş ve malzeme özellikleri kapsamlı bir şekilde analiz edilmiştir. Bu çalışmada kullanılan Tip I (düzenli ve simetrik yerleşimli temel yapı), Tip II (yoğun bağlantılı ve z-yönlü elyaf takviyeli yapı) ve Tip III (açılı elyaf yerleşimine sahip hibrit yapı) dokuma tipleri; kompozitlerin farklı yükleme senaryoları altında gösterdiği yapısal tepkileri analiz etmek üzere tasarlanmıştır. Cam-Cam (CC), Polyester-Cam (PC), Cam-Karbon (CK) ve Polyester-Karbon (PK) filament kombinasyonları ise, ilgili dokuma tiplerinin mukavemet, deformasyon kapasitesi ve enerji sönümleme davranışlarını hedef uygulamalara göre optimize etmek amacıyla seçilmiştir. Çekme testleri sonuçları, dokuma yapılarının ve filament kombinasyonlarının kompozitlerin çekme dayanımını önemli ölçüde etkilediğini göstermiştir. Tip I dokuma, homojen yük dağılımı sağlayarak çekme dayanımı açısından düzenli bir performans sergilemiştir. Tip II dokuma, tabakalar arası yerleşim stratejisi sayesinde en yüksek çekme mukavemetine ulaşmıştır; ancak elastikiyetinin sınırlı olması, deformasyon toleransını azaltmıştır. Tip III dokuma, yüksek enerji absorpsiyonu ve yük taşıma kapasitesi ile çekme testlerinde en dengeli ve üstün performansı sunmuştur. Cam-cam elyaf kombinasyonu, çekme dayanımı açısından en yüksek mukavemeti sağlarken, cam-polyester kombinasyonu, daha fazla deformasyon kapasitesi ile esnek yapılar için uygun bir seçenek olduğunu göstermiştir. Eğilme testleri, Tip III dokuma yapısının eğilme dayanımı açısından en yüksek performansı sergilediğini ortaya koymuştur. Bu yapı, açılı elyaf yerleşimi sayesinde eğilme yükleri altında mükemmel bir direnç ve deformasyon toleransı sağlamıştır. Tip II dokuma, eğilme testlerinde de yüksek mukavemet göstermiş ancak esneklik eksikliği nedeniyle yer değiştirme kapasitesinde sınırlı kalmıştır. Tip I dokuma ise eğilme dayanımı açısından daha düşük performans göstermiştir. Filament kombinasyonları arasında cam-cam elyaf, eğilme mukavemeti açısından en dayanıklı kombinasyon olarak öne çıkmış, cam-polyester elyaf kombinasyonu ise yüksek deformasyon kapasitesiyle darbe dayanımı gerektiren uygulamalar için uygun bir profil sunmuştur. Kayma testleri, dokuma yapılarının kompozit malzemelerin düzlem içi yük taşıma kapasiteleri üzerindeki etkisini değerlendirmiştir. Tip III dokuma, açılı elyaf yerleşimi sayesinde kayma yüklerine karşı yüksek direnç sağlamış ve dengeli bir yük dağılımı sunmuştur. Tip II dokuma, kayma mukavemeti açısından ikinci sırada yer almış, ancak gerilme altında oluşan lokalize deformasyonlar nedeniyle performans kaybı göstermiştir. Tip I dokuma, kayma dayanımı açısından en düşük performansı sergileyerek bu tür uygulamalar için daha sınırlı bir kullanım potansiyeline sahip olduğunu ortaya koymuştur. Sonuç olarak, bu çalışma, çekme, eğilme ve kayma testlerinden elde edilen bulgular ışığında, üç boyutlu dokuma tipinin ve filament kombinasyonlarının kompozit malzemelerin mekanik performansını büyük ölçüde şekillendirdiğini ortaya koymaktadır.
Kompozit levhalarda lineer olmayan malzeme davranışının gerilme analizine etkisi
Bu çalışmada, çentikli ve pim bağlantılı kompozit levhaların mekanik davranışlarının analizi deneysel ve sayısal olarak yapılmıştır. Tek ve çift seri pim bağlantılarının kullanıldığı çalışmada epoksi reçine matrisli ve simetrik tabaka dizilimine sahip cam fiberler ile takviye edilmiş [0^0 ]_8 tabakalı kompozit levhalar kullanılmıştır. Kompozit malzemelerde gerilme şekil değiştirme davranışı genellikle lineerdir. Ancak ince kesitli veya cam gibi karbona göre daha sünek olan malzeme kullanılması durumunda lineerlikten sapmaktadır. Bu durum ise malzeme davranışı lineer kabul edilerek yapılan sayısal analizlerde hata oranının artmasına sebep olmaktadır. Yapılan çalışmada, ince kesitli cam fiber epoksi kompozitlerin lineer ve lineer olmayan gerilme davranışı ve hasar davranışları sonlu eleman paket programında ilerlemeli hasar analizi metodu kullanılarak yapılmıştır. Deneysel ve sayısal çalışmada geometrik parametrelerin (E/D, M/D) levhanın mekanik davranışına etkisi incelenmiştir. Sayısal çalışmada Hashin hasar teorisi kullanılarak lineer ve lineer olmayan çözüm yapılarak deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma grafiklerinde lineer olmayan hasar analizinin deneysel sonuçlarla lineer çözüme göre daha uyumlu olduğu görülmüştür.
Eğri yüzeylere sahip kauçuk takviyeli kompozitlerin darbe davranışlarının araştırılması
Bu çalışmanın amacı cam fiber dokuma kumaşlar arasına EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer) kauçuk ara tabakaları ekleyerek eğri yüzey geometrilerine sahip sandviç kompozitler üretmek ve düşük hızlı darbe etkisi altında davranışını sayısal ve deneysel olarak incelemektir. Bunun için eğri formlarda imal edilen çelik kalıplar üzerine cam fiber ve kauçuk tabakalar eklenerek vakum infüzyon yöntemiyle sandviç plaklar üretilmiştir. Elde edilen eğri yüzeyli plakalar üzerine yarı küresel uca sahip vurucular düşürülerek düşük hızlı darbe testleri gerçekleştirilmiş ve eğri yüzey geometrisi ile birlikte cam fiber/kauçuk diziliminin darbe absorbe enerjisi üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Kauçuk ara tabakaların kullanılması ile maksimum %45 oranında kompozitlerin enerji absorbe özelliği artırılmıştır. Ayrıca eğri yüzeyli kompozitlerde levha genişliğinin 1.5 katına çıkması absorbe enerjisini %16 oranında artırırken, yüksekliğin 2.3 katı kadar artması %13 azaltmıştır. Kompozitlerin dış yüzeyinde kauçuk tabakaların kullanılması ile maksimum %14 oranında hasar alanında azalma gözlemlenmiştir. Sayısal kısımda, yapılan testler LS-DYNA sonlu elemanlar paket programı kullanılarak modellenmiş ve testler sonrasında kompozit yapıda meydana gelen hasarların (fiber, matris ve delaminasyon) üç boyutlu olarak görülebilmesi için Hashin hasar kriteri tabanlı MAT162 malzeme modeli kullanılmıştır. Sayısal sonuçlar deneysel verilerle absorbe edilen enerji açısından minimum %82 oranında uyumlu elde edilmiştir.
Üç boyutlu dokuma cam fiber/epoksi kompozitlerin mekanik özelliklerinin araştırılması
Bu çalışmada otomotiv, makine ve yapı üretiminde yeni yeni tercih edilen üç boyutlu dokuma cam fiber epoksi kompozitlerin mekanik özellikleri belirlenmiş, iki boyutlu dokuma kumaş takviyeli kompozit malzemelerin mekanik özellikleri ile karşılaştırılmıştır. Bu amaçla vakum infüzyon yöntemi kullanılarak çalışma materyali olan üç boyutlu dokuma cam fiber epoksi kompozit malzemeler üretilmiştir. Üretim işleminin ardından elde edilen üç boyutlu dokuma cam fiber epoksi kompozit malzeme numunelerinin çentik ve pim bağlantı mukavemeti, mekanik özellikleri çekme testleri ile tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlar iki boyutlu dokuma ile iki ve üç boyutlu dokuma kumaşlardan oluşan hibrit numunelerin mekanik performansı ile karşılaştırılmıştır. Sonuçta çentik ve pim bağlantı geometrisinin hasar tipi ve mukavemeti üzerine etkisi iki boyutlu, üç boyutlu ve hibrit numuneler için incelenmiştir. Ayrıca levha kalınlığı boyunca örgünün darbe davranışı üzerine etkisi, düşük hızlı serbest düşme testleri ile belirlenmiştir. Üç boyutlu dokuma kumaşlarda, düzlem dışı fiber kullanımı çekme dayanımını, iki boyutlu kumaşlara göre arttırmıştır. Darbe testleri ise üç boyutlu kumaş kullanımının levhanın enerji sömürme miktarını arttırdığını ve delaminasyon oluşumunu engellediğini göstermiştir. Anahtar Kelimeler: Cam fiber epoksi kompozit, üç boyutlu dokuma, çekme, darbe, pim bağlantısı
Yama ile tamir edilmiş çentikli kompozit levhalarda hasar analizi
Fiber takviyeli kompozitler, üstün yapısal özellikleri ve hafif ağırlığı nedeniyle havacılık, enerji, otomotiv endüstrilerinde birincil ve ikincil yapılarda yaygın olarak tercih edilmektedir. Bu çalışmada; karbon fiber takviyeli U kenar çentikli kompozit levhalar yapıştırıcı kullanarak yine aynı malzemeden üretilmiş kompozit yamalar ile tamir edilmiştir. Çentikli kompozit levhalara çift taraflı kompozit yama uygulanarak tamir işlemleri yapılmıştır. Tamir edilen kompozit levhalar, çekme yükü altında test edilmiştir. Deneyler sonunda herbir numuneye ait yük- yer değiştirme grafikleri elde edilmiştir. Çalışmada çentik genişliğinin ve derinliğinin değişiminin tamirli levha hasar yüküne ve tipine etkisi araştırılmıştır. Sayısal çalışmada ise Hashin Hasar Kriteri kullanılarak ilerlemeli hasar analizi gerçekleştirilmiştir. Sayısal analiz için sonlu elemanlar metodunu kullanan ANSYS programında alt program kodları yazılmıştır. Sonuçta numunelere ait sayısal ve deneysel yük- yer değiştirme grafikleri ve hasar tipleri karşılaştırmalı olarak sunulmuştur. Tamirsiz levha hasar yükünde çentik derinliğinin artışının, genişliğe göre daha etkili bir parametre olduğu görülmüştür.
Değişken geometriye sahip kompozit çekirdekli sandviç plakların darbe davranışlarının incelenmesi
Bu çalışmanın amacı, farklı hücre ve çekirdek geometrilerine sahip tamamen fiber takviyeli kompozitlerden oluşan sandviç yapıların darbe ve basma davranışları ile hasar mekanizmalarını deneysel ve sayısal olarak incelemektir. Bunun için ilk olarak üçgen, kare ve dikdörtgen hücreli çekirdekler ile yumurta koli ve kafes çekirdekli sandviç plakların üretimi gerçekleştirilmiştir. Elde edilen bu sandviç yapılar üzerine yarı küresel uca sahip vurucular düşürülerek düşük hızlı darbe testleri yapılmıştır. Çalışmada hücre ve çekirdek tipinin, hücre yüksekliğinin ve çekirdek yoğunluğunun darbe mukavemeti üzerindeki etkileri belirlenmiştir. Ayrıca yumurta koli, kafes ve kare çekirdekli sandviç yapıların ise basma testleri gerçekleştirilip hasar davranışları incelenmiştir. Aynı yüksekliğe sahip üçgen, kare ve dikdörtgen hücre çekirdekli numuneler 30 J'luk darbe enerjisine maruz kaldığında, dikdörtgen hücreli numunenin absorbe enerji miktarı kareden % 2.64, üçgen numuneden ise % 0.9 daha fazladır. Kare yapının maksimum temas kuvveti üçgen ve dikdörtgen hücreli sandviçlerden küçük olmasına karşın özgül temas kuvveti üçgenden % 15.52, dikdörtgen hücreli sandviçten ise % 16.29 daha fazladır. Basma testine tabi tutulan kare, yumurta koli ve kafes çekirdekli sandviç yapılar için, karede meydana gelen özgül maksimum yük değeri yumurta yapıdan % 33.2, kafes yapıdan ise % 78.1 daha fazladır. Ayrıca sonlu elemanlar metodu ile ilerlemeli hasar analizi uygulanmıştır. Bunun için LS-DYNA programında kullanılmak üzere kompozit malzemelerde üç boyutlu ilerlemeli hasar analizi imkânı sunan ve Hashin Hasar Kriteri'ni uygulayan MAT-162 malzeme modeli tercih edilmiştir. Sayısal sonuçlar, deneysel verilerle minimum % 81 oranında uyumlu elde edilmiştir.
Tel örgü ile güçlendirilmiş tabakalı kompozitlerin arayüzey mekanik özelliklerinin araştırılması
Gelişen teknoloji ile birlikte kompozit malzemelerin kullanımının artması, kompozit malzemelerin tasarımının önemini büyük bir oranda arttırmaktadır. Kompozit malzemeler kullanım yerlerine göre çeşitli darbeler etkisi altında kalabilmektedir. Kompozit malzemelerde, darbelere maruz kaldıktan sonraki aşamada; fiberlerin kırılması, matris çatlağı, fiber matris arayüzey hasarı, delaminasyon ve delinme gibi hasar türleri meydana gelebilmektedir. Kompozit malzemede mukavemeti arttırmanın yöntemlerinden biri kumaş tabakaları arasında fazladan takviye tellerin kullanılmasıdır. Takviye tellerinin tabakaya dahil edilmesiyle kompozitin kuvvetini artıracağı araştırma sonuçlarında görülmektedir. Tabakalar arasında ilave elemanların kullanılması, çekme yükü altında kompozitin sağlamlığını ve tokluğunu arttırmaktadır. Ancak kullanılan takviye tellerinin düzlem dışı yükler altında, kompozitin arayüzey mukavemeti üzerindeki etkisi bilinmemektedir. Bu çalışmada, tabakalı kompozitlerin üretimi aşamasında kumaş tabakaları arasına koyulacak örgülü fiber tellerinin, düzlem içi ve düzlem dışı yükler altında kompozitin mukavemeti üzerindeki etkisi deneysel ve sayısal açıdan araştırılmıştır. Bu amaç ile dokuma cam fiber kumaşlar arasına; yine cam fiber dokuma ve alüminyum dokuma fiber tel tabakalar yerleştirilmiştir. Epoksi matris malzemesi kullanılarak kompozitler vakum infüzyon metodu ile üretilmiştir. Deneylerde; çekme, çift ankastre kiriş (DCB), üç nokta eğilme (ENF) ve darbe testleri gerçekleştirilmiştir. Sayısal analizde, ANSYS sonlu elemanlar programı yardımıyla kritik enerji yayınım hızları elde edilerek deneysel sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Testlerden elde edilen sonuçlara göre; cam fiber kumaşlar arasına yine kendi malzemesinden dokuma fiberlerin yerleştirilmesi, alüminyum tellere göre daha iyi bir arayüzey mukavemeti elde edilmesini sağlamıştır. Ancak dokuma sıklığının artırılması arayüzey özelliklerini düşürmüştür.
Düzlemine dik doğrultuda dikilmiş fiber takviyeli kompozitlerde translaminer kırılma davranışının araştırılması
Bu çalışmada; üst üste istiflenmiş karbon fiber düz dokuma ve UD kumaş tabakaları kuru halde iken, düzlemine dik doğrultuda polyester ve karbon fiber ip ile dikilmiş, daha sonrasında ise epoksi matris kullanılarak vakum infüzyon yöntemi ile kompozit levha haline getirilmiştir. Dikiş işlemi uygulanmış tabakalı kompozitlerde translaminer kırılma tokluğunun belirlenmesi amaçlanmıştır. Gelişigüzel doğrultularda oluşabilen çatlak ilerlemesinin ve final hasarının ön tahmin kullanılmadan belirlenmesi gerekir. Bu amaçla; çatlak açısı, çatlak boyu, tabaka açısı, tabaka dizilimi, dikiş sıklığı ve dikiş açısı değişiminin karbon fiber takviyeli kompozitlerin translaminer kırılma tokluğu üzerindeki etkileri, deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Deneysel çalışmada, kırılma testleri ASTM E1922 standardına göre yapılarak kritik yük, çatlak ucu açılma miktarları ve kırılma tokluğu değerleri belirlenmiştir. Sayısal çalışmada ise, M-integral yöntemi ve yer değiştirme korelasyon metodu kullanılarak kritik gerilme şiddet faktörleri belirlenmiştir. Modelleme ve kırılma tokluğu analizleri ANSYS sonlu elemanlar paket programında gerçekleştirilmiştir. Dikişli numunelerdeki çatlak bölgesinin tanımlanmasında, homojen modellerin yanı sıra karbon fiber ipleri ayrı bir hacim olarak gösteren heterojen modeller de kullanılmıştır. Daha sonra ise, çatlak ilerleme doğrultularını sayısal olarak bulabilmek için ANSYS'de hazırlanan model LS-DYNA programına aktarılarak ilerlemeli hasar analizi yapılmıştır. Hashin hasar kriteri temelli MAT_162 malzeme kartı kullanılarak çatlak ilerlemeleri her numune için sayısal olarak elde edilmiştir. Sonuçta çatlak ilerlemesinin, çatlak açılma yer değiştirmesinin ve hasar yüklerinin deneysel veriler ile uyumluluk durumu sunulmuştur. Ayrıca sayısal olarak bulunan kritik gerilme şiddet faktörü değerlerinin doğruluğu kırılma kriteri ile de ispatlanmıştır. Böylelikle, gelişigüzel tabaka dizilimine ve çatlak açısına sahip kompozitlerin translaminer kırılma tokluğunun ve herhangi bir ön tahmin çalışması yapılmadan çatlak ilerlemesi hesabının doğru bir şekilde yapılabilirliği ortaya koyulmuştur. Tabakalı kompozitlerin düzlemine dik doğrultuda dikilmesi kırılma tokluklarını düz dokuma kumaşlarda %23.5-80.6, UD kumaşlarda ise %1.41-9.38 oranında artırmıştır. Dikiş sıklığının artmasıyla kırılma tokluğu değerleri artış göstermiştir. Bu artış en fazla dikiş sıklığının %100 artması ile tokluğun %~15.4 arttığı boyuna doğrultuda dikilmiş numunede olmuştur. En yüksek kırılma tokluğu ise 1.25 mm dikiş sıklığına sahip çift doğrultuda dikiş ile elde edilmiştir. Tasarlanan heterojen modelin homojen modele göre %~1-6 oranında daha uygun sonuçlar verdiği belirlenmiştir.
Çatlak içeren tamirli kompozitlerin arcan test metodu ile kırılma karakterizasyonunun belirlenmesi
Karbon fiber takviyeli kompozitler günümüzde oldukça geniş bir kullanım alanına sahiptir. Hafiflik, sertlik ve güçlü mukavemet değerlerine sahip olmalarıyla uzay ve hava araçlarının imalatında ve onarımında yaygın olarak kullanılmaktadır. Kompozit malzemeler güçlü anizotropik yapıya sahip oldukları için karmaşık yapılardır. Günümüzde kompozit malzeme kullanımının hızla artmasıyla anizotropik yapıya sahip bu malzemelerdeki hasar mekanizmalarının öngörülebilmesi ve tamir edilmesi oldukça önem kazanmıştır. Bu hasarı tahmin etmedeki ana problem karışık mod yükleme koşulları altında kırılma tokluğunun belirlenmesidir. Fiber takviyeli kompozitler yalnızca fiber yönünde güçlü dayanıma sahiptir. Bu nedenle karışık modda tabakalar arası delaminasyon hasarının incelenmesi kırılma tokluğunun belirlenmesi açısından önemlidir. Karışık mod yükleme koşullarının sağlanması için literatürde birçok test yöntemi kullanılmıştır. Arcan test metodu bunlardan biridir ve numuneye aynı anda çekme ve kayma gerilmelerini uygulayarak iki eksenli gerilme durumuna olanak sağlar. Gereksiz fikstür ve pahalı ekipman ihtiyacını ortadan kaldıran ekonomik ve pratik bir yöntemdir. Bu çalışmada çatlak içeren kompozit numunelere tek taraflı kompozit yama yapılarak çekme cihazına uygun tasarlanılan ve imal edilen Arcan test fikstürü kullanılarak deneyler gerçekleştirilmiştir. Deneylerden elde edilen veriler ile her bir numuneye ait kuvvet-yer değiştirme grafikleri elde edilmiştir. Çatlak uzunluğu ve yama yüksekliği değiştirilerek tamirli numunenin çekme, kayma ve karışık mod yüklemelerinde meydana gelen hasar kuvvetine ve tipine etkisi araştırılmıştır. Fikstür ve numune SOLIDWORKS programında modellenmiş ve sayısal hesaplamalar, her bir numune için sonlu elemanlar programı olan ANSYS ile elde edilmiştir. Numunelere ait deneysel kuvvet-yer değiştirme grafikleri, deneysel veriler kullanılarak sayısal analizlerden elde edilen gerilme şiddet faktörü ve enerji yayınım hızı değerleri ile geometrik faktör sonuçları sunulmuştur. Çatlak bölgesindeki uzama miktarını daha doğru ölçmek için gerinim ölçer kullanılmıştır. Strain gage verileri ANSYS sonlu elemanlar programından elde edilen şekil değiştirme grafiklerinde konumlandırılarak sayısal ve deneysel sonuçlar karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak çatlak uzunluğunun ve yama yüksekliğinin kırılma davranışını belirlemede etkili parametreler olduğu görülmüştür.
Yama ile tamir edilmiş çatlak içeren kompozitlerin darbe davranışlarının incelenmesi
Bu çalışmada, çatlak ve dairesel delik içeren kompozit plakaların düşük hızlı darbe davranışı deneysel ve sayısal olarak incelenmiş ve harici yama ile onarımının darbe dayanımı üzerindeki etkinliği değerlendirilmiştir. Çalışma kapsamında, yama ile onarılmış ve onarılmamış numuneler; hasar konumu delik çapı, darbe yönü ve darbe enerjisi parametreleri dikkate alınarak hazırlanmış ve düşük hızlı darbe deneylerine tabi tutulmuştur. Deneysel sonuçlar kuvvet-zaman, kuvvet-deplasman ve enerji-zaman eğrileri üzerinden karşılaştırmalı olarak analiz edilmiştir. Elde edilen bulgular, harici yama onarımının delik etrafındaki çatlak nedeniyle zayıflayan bölgede yük aktarım sürekliliğini yeniden sağlayarak darbe dayanımını belirgin biçimde arttırdığını göstermiştir. Yama ile onarılmış delikli plakaların maksimum temas kuvvetinin, yamasız plakaya göre %40-50 oranında arttığı tespit edilmiştir. Hasar bölgesinin darbe merkezinden konumsal değişimler; maksimum deplasman ve soğurulan enerjiyi %15-20 aralığında değiştirmiştir. Darbe yönü incelendiğinde, arkadan darbe alan numunelerde hasar gelişiminin daha ani ve düzensiz olduğu belirlenmiştir.
Yapıştırıcı ile birleştirilmiş kompozit levhalarda ara yüzey çatlağın mekanik davranışının incelenmesi
Bu çalışmada, yapıştırıcı ile birleştirilmiş tabakalı kompozit levhalarda yapıştırıcı ile kompozit levha ara yüzeyinde bulunan çatlak problemi deneysel ve sayısal olarak araştırılacaktır. Deneysel çalışmada kompozit iki levha yapıştırıcı ile birleştirilecek daha sonrasında çekme testine tabi tutularak hasar kuvvetleri belirlenecektir. Üretim aşamasında numunelerde, levha ile yapıştırıcı arasında ön çatlak oluşturulacaktır. Sayısal çalışmada sonlu elemanlar metodu kullanılarak çatlak ucunda yer değiştirmeler maksimum hasar yükü kullanılarak belirlenecektir. Sonrasında ise çatlak ucundaki gerilme şiddet faktörü ve enerji yayınım hızı hesaplanacaktır. Çatlak boyu ve fiber takviye açısının kırılma davranışı üzerindeki etkileri incelenecektir