Glass fiber composites
59 theses under this subject heading
Influence of water-cement, polymer-cement and fiber-cement ratios on properties of fiber reinfroced mortars
Mortars are one of the very important construction material to build safe buildings, bridges, barrages and new constructions. Because of its importance and its huge usage area, they are frequently researched by universities and by firms. There is also need for further modification and analysis of mortars to develop this material for future applications and according to needs of humans. This study focuses on influence of different ratios of water-cement, polymer-cement and fiber-cement ratios, hybrid fibers on mortars. Due to this aim a mathematical model is evaluated. To create mathematical model surface respond method has been used. As a design of experiment, central composite design has been used. Fiber type and polymer type are selected constant during mathematical model. Only 12mm glass fiber and acrylic-styrene copolymer resin has been used. The proportions of polymer-cement, fiber-cement and water-cement ratios are evaluated according to central composite design. There is an important advantage to use surface respond method in the experiments. In the end of experiments, the results can be defined as mathematical equations and it is possible to estimate the whole results in the range of design of experiments without making further experiments for unselected values. Out of mathematical model, there are three group of polymer modified hybrid fibered mortar produced. In hybrid fibered mortars combination of polypropylene-12 mm glass fiber, polyamide-12 mm glass fiber and 3mm Cem-FIL glass fiber are evaluated. Additionally, one group has been produced with 6mm surface treated glass fiber. To find out the trade-off between effect of polymers, different type of and different amount of fibers and also the effect of combination of fibers, flexural, compressive and slump tests are performed. Slump tests are performed after the mixing of fresh mortar. Due to using slump values, viscosity and processability of mortar have been understand. After production of mortar specimens, they are waited 2 days in water pool and totally 60 days are waited. Because of the polymer content, the cure time is restricted to 2 days. After production, after water cure and before testing the specimens, their weight are calculated and noted to see their weight change up to time. The magnitude of specimens are 40x40x160mm3. There are totally 60 specimens according to mathematical model, 9 with hybrid fibered and 3 with surface treated fibered mortar specimens produced. Extensive results of mechanical, weight-loss and viscosity of mortars is discussed in result and discussion part.
Polimer matrisli kompozitlerde sarım açısının mekanik özelliklere etkisi
Bu çalışmada, filament sarma yöntemi ile üretilen silindirik malzemelerin yanal yüklemelerle basma testleri yapılarak, esneme ve kırılma durumları incelenmiştir. Silindirik numuneler üç farklı sarım açısı kullanılarak ([±45°], [±55°], [±65°]) cam elyafı / epoksi reçineden üretilmiştir. Numunelere (ASTM D 2412 test standardına göre) paralel plakalar arasında yanal basma testleri uygulanmıştır. Testlerden elde edilen tüm veriler sarım açısının etkisini karşılaştırmak üzere grafik ve çizelgelerde gösterilmiştir. Sarım açısının artışıyla birlikte numunenin mukavemetinde artış ve esnekliğinde azalma gözlenmiştir. Deneysel sonuçlar beklendiği gibi, filament sarım açısının numunenin mekanik özelliklerine önemli ölçüde etki ettiğini göstermiştir.
Nanopartikül takviyeli tabakalı kompozit malzemelerin mekanik, termal ve elektriksel özelliklerinin araştırılması
Bu yüksek lisans tezinde, epoksi esaslı matris sistemine farklı oranlarda ve boyutlarda hegzagonal bor nitrür (h-BN) nanoparçacıkları ilave edilerek üretilen E-cam elyaf takviyeli tabakalı kompozit malzemelerin mekanik, termal ve elektriksel özellikleri araştırılmıştır. Kompozit üretiminde el yatırma ve vakum torbalama yöntemi kullanılmış, katkı oranları % 0.2 ve % 0.4 olarak belirlenmiştir. Bor nitrür partikül boyutları ise 65–75 nm ve 790 nm olarak iki farklı düzeyde incelenmiştir. Hazırlanan kompozitler üzerinde ASTM standartlarına uygun olarak çekme, kayma, darbe, sertlik, elektriksel iletkenlik ve Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) testleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, kayma testi sonrası numuneler SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) ile mikro yapı düzeyinde incelenmiştir. Elde edilen veriler, katkı maddesi içermeyen numuneler ile karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Sonuçlar, uygun oranlarda eklenen BN nanoparçacıklarının kompozit malzemenin çekme dayanımı, kayma direnci, sertlik değeri ve ısı dayanımı gibi özelliklerinde iyileşmeler sağladığını göstermiştir. Özellikle 65–75 nm boyutundaki %0.2 BN katkısı, mekanik ve termal performans açısından en dengeli sonucu vermiştir. Elektriksel iletkenlik açısından ise BN katkısının yalıtkan karakteri korunmuş, iletkenlikte kayda değer bir artış gözlenmemiştir. Bu çalışma, BN katkılı tabakalı kompozitlerin ileri mühendislik uygulamalarındaki potansiyelini göstermektedir.
GFRP donatılı betonarme kirişlerin eğilme, kesme ve aderans davranışı
Geleneksel betonarme elemanlarda kullanılan çelik donatı agresif çevresel etkiler nedeniyle korozyona maruz kalır. Donatı korozyonu adı verilen bu olay betonarme elemanın kalıcılığı ve taşıma gücünü azaltır. Öte yandan, betonarme yapılarda çelik donatı manyetik alanlarda tercih edilmez. Bu nedenlerle, son yıllarda özellikle betonarme altyapılarda manyetik alanı etkilemeyen ve korozyona uğramayan FRP (Fiber Reinforced Polymer) donatı çubuğu kullanımı son yıllarda giderek artmaktadır. FRP donatı çubukları çoğunlukla aramit, bazalt, cam ve karbon lif takviyesiyle üretilmekte olup bunlar arasından inşaat sektöründe en çok tercih edileni GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer) donatı çubuğudur. Bu tez çalışmasında, GFRP donatılı betonarme kirişlerin eğilme, kesme ve aderans davranışının araştırılması amaçlanmıştır. Eğilme davranışı yönünden yapılan incelemede; enine ve boyuna GFRP donatılı betonarme kirişlerin geleneksel çelik donatılı kirişlerden farklılıklarının araştırılması amaçlanmıştır. Bu kapsamda, sadece çelik donatılı 25 adet betonarme kiriş ve sadece GFRP donatılı 40 adet betonarme kirişin sonlu eleman modelleri oluşturulmuştur. Bu amaç doğrultusunda, çelik ve GFRP donatılı numuneler maksimum yük kapasitesi, yerdeğiştirme kapasitesi, birim şekil değiştirme enerjisi, çatlak desenleri ve çatlak genişliği üzerinden karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Şekil değiştirme enerjilerinden yola çıkarak ACI440.1R-06' da önerilen minimum donatı oranına bir revizyon önerisi ve GFRP donatılı betonarme kirişlerin tasarımında kullanılacak bir GFRP donatı çubuğu birim şekil değiştirme azaltma faktörü önerisinde bulunulmuştur. Ayrıca, literatürde GFRP donatılı betonarme kirişlerin etkin atalet moment momenti hesabı için önerilen bağıntılardaki düzeltme katsayılar için revizyon önerisinde bulunulmuştur. Kesme davranışı yönünden yapılan incelemede; enine ve boyuna GFRP donatı kullanılarak üretilmiş betonarme kirişlerin yapısal davranışı incelenerek, TS500' den revize edilmiş enine FRP donatılı betonarme kirişlerin kesme tasarımı için bir tahmin modeli önerilmesi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda, enine GFRP donatılı 27 betonarme kirişin sonlu eleman modeli ve enine donatısız 9 betonarme kirişin sonlu eleman modeli oluşturulmuş ve analiz edilmiştir. Bu analizlerden yola çıkarak enine FRP donatılı betonarme kirişlerin tasarımı için TS500' den revize edilmiş bir tahmin modeli önerilmiştir. Önerilen tahmin modeli literatürde bulunan 105 adet deney verisi ve 13 adet tahmin modeli ile karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Önerilen tahmin modelinden elde edilen sonuçların litereatürdeki 13 adet tahmin modeline göre istatistiksel olarak deney verileriyle daha tutarlı olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca, değiştirilmiş DPC (Demerit Points Classification) modeline göre önerilen tahmin modeli 13 adet tahmin modeli arasında oldukça iyi performans göstermektedir. FRP donatı çubuklarının yüzey şekli; sargılı, nervürlü, kum kaplanmış, oluklu, örgülü gibi çeşitli şekillerde olabilmektedir. Bu tezde, yüzeyi kum kaplı GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer) donatı çubuğunun kiriş testi yöntemiyle aderans davranışı incelenmiştir. Bu kapsamda; değişken parametre olarak beton dayanımı ve gömülme boyu seçilerek 34 adet kiriş deney numunesi test edilmiştir. Testler sonucunda yüzeyi kum kaplı GFRP donatı çubuklu betonarme deney numunelerinde yük-yerdeğiştirme ilişkileri, donatı çubuğunun betondan sıyrılma durumları incelenerek, aderans gerilmesi iki farklı yaklaşımla belirlenmiştir. İlaveten, numunelerdeki çatlak gelişimi ve diyagonal çatlak açısının karşılaştırmalı olarak incelemesi, göçme modları, deneyden elde edilen aderans gerilmesi-donatı sıyrılması ilişkisinin farklı analitik modellerle karşılaştırmalı incelemesi yapılmıştır. Buradan yola çıkarak, yüzeyi kum kaplı GFRP donatılı betonarme kirişlerde sayısal modellerin oluşturulmasında kullanılmak üzere CMR' yi ve mBPE' nin azalan kısmını dikkate alan aderans gerilmesi-donatı sıyrılması modeli önerilmiştir. Elde edilen deneysel sonuçlara dayanılarak dış yüzeyi kum kaplı GFRP donatılı betonarme elemanın aderans dayanım tahmin modeli önerilmiştir. Ayrıca, kenetlenme boyu için de önerilerde bulunulmuştur.
Yüksek performanslı titanyum karbür (Ti3C2TX-MXENE) nanomalzeme takviyeli hibrit kompozitlerin geliştirilmesi
Teknolojinin hızla gelişmesi ve modern yaşam koşullarının etkisiyle günlük hayatımızda elektronik cihazların sayısı giderek artmaktadır. Bu cihazlar, yaşamımızı kolaylaştıran pek çok yenilik sunarken çevreye yaydıkları elektromanyetik dalgalar (EM) hem insan sağlığına hem de cihazların çalışma performansına ciddi zararlar verebilmektedir. Bu etkilerden korunabilmek amacıyla elektromanyetik kalkanlama etkinliğine sahip malzemelerin üretimi üzerine çalışmalar gerçekleştirilmektedir. Yüksek elektrik iletkenliğinden dolayı metaller en yüksek EM kalkanlama sağlayan malzemeler olmalarına rağmen ağır olmaları, korozyon dirençlerinin düşük olması ve yüksek maliyetleri sebebiyle alternatif malzeme arayışları devam etmektedir. Bu çalışmada, geniş yüzey alanı, yüksek mekanik dayanım ve elektriksel iletkenlik gibi üstün özelliklere sahip MXene ailesinden Ti3C2Tx-MXene, MILD yöntemi kullanılarak sentezlenmiştir. Daha sonra, bu malzeme cam ve karbon elyaflarla farklı yöntemlerle birleştirilerek tabakalı hibrit kompozitler üretilmiştir. MXenenin kompozitlere EM kalkanlama etkinliği kazandırması ve elyaf-matris arasındaki arayüzeyi geliştirerek mekanik özellikleri artırması amaçlanmıştır. Çalışmanın ilk kısmında, farklı konsantrasyonlarda MXene çözeltisi (%0,2, %0,4 ve %0,8) sprey kaplama yöntemi ile karbon kumaş yüzeylere kaplanmış ve ardından vakum infüzyon yöntemi ile tabakalı kompozitler üretilmiştir. %0,4 MXene takviyeli kompozit referans numuneden sırasıyla %12,71, %13,12 ve %25,95 daha fazla eğilme, çekme ve tabakalar arası kayma dayanımı (ILSS) göstermiştir. Asit muameleli karbon fiber-epoksi ve MXene arasındaki güçlü hidrojen bağları ve MXenenin mekanik kenetlenmeyi artırması bu artışa sebep olmuştur. X bant aralığında referans numune -31,13 dB toplam kalkanlama etkinliği (SET) gösterirken %0,8 MXene içeren kompozit numune -32,63 dB etkinlik göstermiştir. MXene miktarındaki artışın kompozitlerin SET değerleri üzerinde belirgin bir fark yaratmadığı sonucuna varılmıştır. Diğer kısımda, 5 mg/ml ve 10 mg/ml MXene çözeltilerine 5 ve 10 tekrarlı daldırma-kurutma işlemi uygulanarak MXene kaplı karbon kumaşlar üretilmiş ve ardından bu kumaşlarla farklı konfigürasyonlara sahip tabakalı kompozitler üretilmiştir. 10 mg/ml konsantrasyon ve 10 tekrarlı kaplama yapılarak elde edilen kumaşlardan üretilen kompozit numune en yüksek (-34,92) SET değerini göstermiştir. Bu değer referans numuneden %6,57 daha fazladır. Aynı konsantrasyon (10 mg/ml) ve kaplama tekrarı (5 ve 10) kullanılarak cam elyaf kumaş ile vakum infüzyon yöntemi ile tabakalı kompozitler üretilmiştir. Kaplama tekrar sayısının artması ile cam kumaş yüzeyinde daha fazla MXene biriktirilmiş ve bu da kompozitlerin EM kalkanlama etkinliğini olumlu yönde geliştirmiştir. MXene kaplı cam elyaf kumaşlarla üretilen 1,70 mm kalınlığındaki kompozitlerle X bant aralığında -23,21 dB SET değerine ulaşılmış ve bu değer MXene katkısız cam elyaf kompozitten %205,8 daha fazladır. Çalışmanın son bölümünde ise epoksi matris elemanı, MXene ve bağlama ajanı (APTES) ile fonksiyonelleştirilmiş MXene (FM) ile modifiye edilmiş ve ardından yatırması ve ardından vakum torbalama yöntemleri kullanılarak cam elyaf takviyeli hibrit kompozitler üretilmiştir. Fonksiyonelleştirme sayesinde FM'lerin epoksi içinde daha homojen dağıldığı gözlenmiştir. Epoksiye %0,25 FM takviyesi ile kontrol numunesinin eğilme, çekme ve ILSS dayanımları sırasıyla %27,55, %19,21 ve %12,40 artmıştır. MXene takviyesinin kompozitlerin yanmazlık özelliğini de geliştirdiği gözlenmiş ve %0,5 FM takviyeli kompozit numune referans numuneden %25,50 daha az yanma hızı göstermiştir. Ayrıca kompozitlerin mekanik test sonrasında kırılma yüzeyleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiş ve kırık yüzeylerde genel olarak fiber kırılması, fiber sıyrılması, tabaka ayrılması, matris çatlağı, burkulma hasarları gözlenmiştir.
Otomotiv sektörüne yönelik biyoesaslı kalsiyum karbonat ve alüminyum trihidrat ile güçlendirilmiş cam elyaf/polyester kompozitlerin geliştirilmesi
Günümüzde doğal atıkların yüksek katma değerli malzemelere dönüştürülmesi, sürdürülebilir malzeme geliştirme yaklaşımlarında önemli bir yer tutmaktadır. Bu bağlamda, kalsiyum karbonat açısından zengin olan yumurta kabuğu atıkları, polimer esaslı kompozitlerin çevre dostu ve maliyet etkin şekilde güçlendirilmesi amacıyla umut vadeden bir biyodolgu alternatifi olarak değerlendirilmektedir. Bu çalışmada, atık yumurta kabuğu ve alüminyum trihidrat (ATH) ile güçlendirilmiş cam elyaf takviyeli polyester kompozitler el yatırması yöntemi ile üretilerek katkıların kompozit performansına etkileri incelenmiştir. Bu amaçla, toplam reçine ağırlığının %10'u olacak şekilde yalnızca yumurta kabuğu ve yalnızca ATH içeren kompozitlerin yanı sıra, yumurta kabuğu:ATH oranı 5:5, 2,5:7,5 ve 7,5:2,5 olan hibrit kompozitler hazırlanmıştır. Laminasyon sürecinde keçe ve bezayağı dokuma cam elyaf (300 gr/m²) takviyeleri sırasıyla toplamda 7 tabakadan oluşan kompozit eldesi için kullanılmıştır. Kompozitlerin yapısal özellikleri Fourier dönüşümlü kızılötesi (FT-IR) spektrofotometresi ve morfolojik özellikleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak belirlenmiştir. Kompozitlerin mekanik özelliklerinin incelenmesi için çekme testi, üç nokta eğme testi ve darbe testleri yapılmıştır. Kompozitlere UL94 yatay yanmazlık testi uygulanmıştır. Sonuç olarak cam elyaf takviyeli polyester esaslı kompozite yalnızca yumurta kabuğu ilavesi ile eğme modülünde, çekme ve darbe dayanımında artış meydana gelmiştir. Yumurta kabuğu ve ATH'nın bir arada kullanımı ile kompozitlerin çekme mukavemetinde az bir miktarda artış meydana gelirken kopma uzaması değerlerinde yaklaşık %45'lik bir azalma tespit edilmiştir. Yanma özellikleri incelendiğinde katkı ilavesi ile kompozitlerin yanma süreleri uzamıştır. Tüm kompozitler yavaş yanan (HB) malzeme olarak sınıflandırılmıştır.
Modification of mechanical properties of woven fabric reinforced composites by adding nonwoven fabric
In this study, woven (plain, 300 gsm) and nonwoven (100 gsm and 150 gsm) fabrics made of E-glass fiber were used as layers and interlayers, respectively for the production of composite samples. The woven fabrics (12-layer) and nonwoven fabric (4-6-10-layer) were stacked in cross-layers (90⁰/0⁰) in four different stacking sequences. Polyester matrix E-glass fiber reinforced composites were produced by vacuum infusion technique. The composite sample having no nonwoven interlayers was accepted as reference. The physical (thickness, density and fiber volume fraction) and mechanical (tensile and impact) properties of the composites were determined. Also, tensile test was applied in 90˚ and 0˚ direction. The reference composite sample showed the lowest thickness and the highest density. The thickness of the composites was increased while the density was decreased by the use of nonwoven interlayers and interlayers with higher areal density. The tensile modulus and strength results were comparable for 90˚ and 0˚ directions. The samples including 10 layers nonwoven with 150 gsm areal density showed the lowest tensile modulus and tensile strength in both 90˚ and 0˚ directions. In terms of total impact energy absorption, the composite consisting totally of woven fabric exhibited an obvious superiority compared to the other composites including nonwoven interlayers.
Kompozit malzemelerde hasar eleminasyonu ve mekanik özelliklerin incelenmesi
Bu çalışmanın kapsamı; kompozit malzemelerde oluşan hasarlar sonrasında uygulanan onarım metodlarına yöneliktir. Kompozit malzemelerde oluşan hasarlar, yüzey hasarı, tabaka hasarı, bağlantı delaminasyonudur. Oluşan bu hasarları onarmak için farklı metodlar uygulanır. Bunlardan bazıları, koruyucu bant metodu, reçine ile tıkama metodu, doldurma onarım metodu, oda sıcaklığında el yatırması metodu, Pre-Preg metodu, dolgu ve basamaklı yama metodudur. Gerçekleştirilen çalışmada cam elyaf epoksi kompozit malzeme üzerine uygulanan onarım metodlarının birbiri ile karşılaştırılması deneysel olarak gerçekleştirilmiştir. Bu karşılaştırma, reçine ile kapatma metodunda reçineyle onarılarak deneyler yapılmış ve sonra reçinelerin üzerine 0.018 mm ve 0.050 mm Al folyo yapıştırılarak yapılmıştır. Dolgu yama metodunda dolgu açısı üzerinden gözlemler yapılmış ve 300,450,600 lik açılarla yama gerçekleştirilip performansları takip edilmiştir. Basamaklı yama metodunda ise iki kademeli basamak oluşturularak, ilk deneyde bu basamak yüzeyleri 5 mm ikincisinde 10 mm olarak işlem görmüştür. Bahsi geçen yamalarda iki farklı tipte yapıştırıcı kullanılmış ve yapıştırıcı performansları da karşılaştırılmıştır. Onarımı yapılmış malzemelerde çekme, 3 nokta eğme ve çentik darbe deneyleri uygulanmıştır. Deney sonuçları incelendiğinde Al bant uygulamasının sızdırmazlık dışında etkili olmadığı belirlenmiştir. Genel olarak tüm verilerin ortak bir şekilde değerlendirilmesi sonucunda onarım tipi olarak, çekme ve darbe kuvvetlerinde basamaklı yama, eğme kuvvetinde ise dolgu yama metodu uygulanmasının en uygun tercihler olduğu belirlenmiştir. Epoxy yapıştırıcı ile yapılan onarımlar daha fazla dayanım göstermişlerdir.
Cam elyaf takviyeli kompozit malzemelerde elyaf tabaka sayısına bağlı mekanik özelliklerin ve darbe dayanımının incelenmesi
Otomotiv, havacılık, uzay ve savunma endüstrilerindeki hızlı gelişim hafif ve yüksek mukavemetli malzemeleri gerekli kılmıştır. Bu amaçla cam elyaf takviyeli plastik kompozit malzemeler üretilmeye başlanmış ve zamanla kullanım alanları yaygınlaşmıştır. Cam elyaf takviyeli plastik kompozit malzemeler, yaygın kullanılan malzemeler ile karşılaştırıldığında ağırlıklarına oranla daha yüksek mukavemete ve rijitliğe sahiptirler. Böylece bu malzeme üstün özellikleri ile geniş kullanım alanı bulmaktadır.Bu çalışmada; farklı cam elyaf katman sayısına sahip, el yatırması ve reçine transfer kalıplama (RTM) gibi iki farklı üretim yöntemiyle üretilmiş cam elyaf takviyeli kompozit malzemelerin mekanik özellikleri incelenmiştir. Üretilen kompozit malzemelerin çekme ve üç nokta eğme testleri yapılarak ortalama mukavemet değerleri elde edilmiştir. Bu testlerin yanısıra düşük hızlı darbe testi yapılarak malzemelerin darbe dayanımları incelenmiştir. Test öncesi ve sonrası numunelerden makro ve mikro fotoğraflar alınmış, numuneler metalografik açıdan karakterize edilmiştir. Reçine ve cam elyaf malzemedeki hasar bölgeleri ayrıntılı olarak test sonrası görüntülerde incelenmiştir. Elyaf tabaka sayısı değişimine ve üretim yöntemine bağlı olarak mekanik özelliklerin değişimi deneysel ve teorik sonuçlarda gözlemlenmiştir.
Farklı lif katkılı polimer harçların özelliklerinin araştırılması
Beton günümüzde sudan sonra en çok kullanılan ikinci yapı malzemesidir. Betonun dayanımı üzerine yapılan araştırmalar gün geçtikçe artmaktadır. Polimer betonlarda lif kullanımı ise son zamanlarda araştırmacıların dikkatini çekmektedir. Bu tez kapsamında; betona %5 oranında poliüretan katılarak poliüretan katkılı beton elde edilmiştir. Elde edilen betona doğal liflerden Hindistan cevizi lifi (HLPOL) ve cam elyaf lifi (CLPOL) farklı oranlarda (%0, %0,5, %1, %1,5) 20 mm uzunluğunda ilave edilerek, polimer katkılı betonlarda doğal ve yapay liflerin etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla taze haldeki betonlara yayılma çapı deneyi ve sertleşmiş betonlarda birim hacim ağırlık, 7 ve 28 günlük numunelerin basınç ve eğilme dayanımı deneyleri ve 28 günlük numunelerin ultrasonik ses dalga testi (UPV) deneyleri yapılmıştır. Ayrıca numunelerin içyapı analizleri için SEM–EDS analizleri gerçekleştirilmiştir. Çalışmada 7 günlük numunelerin basınç dayanımında en iyi sonuç %1 oranında hindistan cevizi lifi içeren HLPOL 5- serisinden ve 28 günlük kür süresi sonunda ise %1 hindistan cevizi lifi içeren HL 0-1 serisinden elde edilmiştir. Eğilme dayanım deneyi sonuçları incelendiğinde 7 ve 28 günlük kür sonunda %1,5 cam elyaf lifi içeren numunelerin (CL 0-1,5) optimum sonuç verdiği belirlenmiştir. Ultrasonik ses dalga testi sonuçları incelendiğinde en iyi sonucu 2,0 km/s ile CL 0-1 serisinin sağladığı gözlemlenmiştir. Çalışmanın sonucunda; doğal bir lif olan hindistan cevizi lifinin ve yapay bir lif olan cam elyaf lifinin %5 poliüretan katkılı polimer beton içerisinde optimum %1 olarak kullanılabilirliği belirlenmiştir.
Cam lifi takviyeli betonlarda olgunluk indeksi yöntemi ile eğilme ve basınç dayanımlarının tahmin modelinin geliştirilmesi
Cam lif takviyeli betonlar (GRC-CTB) yüksek mekanik ve fiziksel özelliklere sahip olması nedeniyle inşaat sektöründe kullanımı giderek yaygınlaşmaktadır. Normal betonlardan farklı olarak çok düşük kalınlıklarda kabuk elemanlar olarak üretilmekte bu yönüyle çevresel etkiler açısından da sürdürülebilirlik kriterlerine katkı sağlamaktadır. Ayrıca kabuk elemanların tasarımında basınç dayanımından daha çok eğilme ve çekme dayanımları ana kriterler olarak kullanılmaktadır. Betonun üretim sonrası kalıpta bekleme süreleri ile söküm sürelerinin doğru bir şekilde izlenmesi, doğru zamanda kalıptan çıkarma işleminin başlatılabilmesi çok önemlidir. Kalıptan söküm sürelerinin belirlenmesinde tahribatlı test yöntemleri ile dayanımların belirlenmesi erken yaş dayanımları için uygulanabilir değildir. Bu amaçla erken yaşlardaki dayanım gelişiminin izlenmesi için çeşitli yöntemler mevcuttur. Beton dayanım gelişimini tahmin eden tahribatsız yöntemlerden biri olan olgunluk metodu; zamanın ve sıcaklığın malzemenin özellikleri üzerindeki ortak etkisini inceleyen ve aynı olgunluğa ulaşmış aynı karşıma sahip betonların aynı özelliğe sahip olduğu varsayımına dayanan tahribatsız bir yöntemdir. Bu yöntemle özellikle betonun erken yaşlardaki dayanım gelişimi çevresel etkilerde göz önünde bulundurularak değerlendirmek mümkün olmakta ve kalıp alma süreleri de kontrol edilebilmektedir. Literatürde bu yöntemde olgunluk ve basınç dayanımı ilişkisi kullanılarak tüm bu parametreler kontrol edilmektedir. Lif takviyeli betonlarda ise kritik olan dayanım değeri basınç dayanımından daha çok eğilme dayanımı olmaktadır. Bu çalışmada; cam lifi takviyeli betonlarda olgunluk indeksi yöntemi ile eğilme ve basınç dayanımının tahmin modelinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda % 0, 1, 2 ve 3 oranlarında cam lif takviyeli betonlar üretilmiştir. Her tip betonun C değerlerinin belirlenmesi için Ağırlıklı Olgunluk Yöntemi kullanılmıştır. Devamında üretilen betonlardan hem basınç hem de eğilme örnekleri içerisine yerleştirilen sıcaklık sensörleri ile 1, 2, 3, 5, 7, 14, 28 ve 56. günlerde sıcaklık ölçümleri gerçekleştirilerek olgunluk indeksi değerleri hesaplanmıştır. Aynı günlerde farklı oranlarda cam lifi takviye edilmiş örnekler üzerinde basınç ve eğilme dayanımı değerleri ile yoğunluk ve Leeb sertlik ölçümleri yapılmıştır. Elde edilen veriler kullanılarak lif takviyeli betonlarda lif miktarına bağlı olgunluk-basınç dayanımı, olgunluk-eğilme dayanımı ilişkileri ortaya konulmuştur. Bu veriler ışığında cam lifi takviyeli betonlar için yeni bir olgunluk-dayanım ilişki modeli önerilmiştir.
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.
Kazıklı radye temellerin statik düşey yükler etkisi altında modellenmesi
Bu çalışmada, laboratuvar ortamında yapılan model deneyleri yardımıyla cam elyaf takviyeli plastik (fiber reinforced plastic, FRP) ve çelikten üretilmiş kazıklı radye temellerin taşıma gücü, oturmaları ve zemin kütlesi içerisinde farklı derinliklerde meydana gelen gerilme değişimleri elde edilmiştir. Elde edilen bu sonuçlar ile teorik ve PLAXIS sonlu elemanlar programı yardımıyla modelleme yapılarak bulunan sonuçlar karşılaştırılmıştır. Kazıklı temeller Romalılardan beri kullanılan bir temel sistemidir. Ahşap kazıkların kullanıldığı bu temeller yüzlerce yıl geçmesine rağmen hala hizmet etmektedirler. Ahşap temellerin tercih edilmesinin en önemli sebebi ahşabın su altında neredeyse sonsuz ömürlü olmasıdır. Ahşap kazıkların kullanımı son yıllarda çevresel ve ekonomik nedenlerle azalmıştır. Günümüzde çakma kazıklar genellikle çelik kullanılarak imal edilmektedir. Ancak çelik pahalı bir malzeme olup yer altı suyunun zararlı madde içermesi halinde ve deniz içerisinde çabuk tahrip olmaktadır. Bu tahribat, oksijenin varlığına bağlıdır. Bu nedenle bu tür kazıkların ömürleri kumlu zeminlerde genellikle kısa olmaktadır. Doğal kaynakların sonsuz olmadığı ve dikkatlice kullanılmadığı takdirde bir gün bu doğal kaynakların tükeneceği bilinmektedir. Katı atıkların depolanması ise her geçen gün çevresel ve ekonomik sorunlar doğurmaktadır. Bu nedenle, kaynak israfını önlemek ve ortaya çıkabilecek enerji krizleri ile baş edebilmek için atıkların geri dönüştürülmesi, tekrar kullanılması çevre ve ekonomi için çok önemlidir. Tüm bu hususlar göz önüne alındığında plastik malzemesinin, atık, geri dönüşümlü, ekonomik ve deniz suyu gibi olumsuz koşullar altında bile çok uzun ömürlü olması nedeniyle kazık imalatında gittikçe artan miktarlarda kullanılması kaçınılmazdır. Plastikler, kimyasal yapıları nedeni ile esnek (kırılmaz) yapıya sahiptir. Ancak plastiklerin mekanik dayanımları düşüktür. Bu nedenle plastikler, mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi amacıyla son yıllarda cam elyaf ve benzeri malzemeler ile takviye edilmektedir. Cam takviyeli plastik (FRP), takviye malzemesi (cam elyafı) ve taşıyıcı matriks'in (reçine) birlikte kalıplanması ile elde edilmektedir. Bu işlem, çok farklı metotlarla yapılabilse de, prensip, cam elyafının, taşıyıcı reçine ile uygun bir şekilde ıslatılmasıdır. Polyester reçineler, kimyasal bir reaksiyon ile polimerize edilerek, sert, çözülmeyen, ergimeyen bir madde haline dönüştürülmekte ve kalıplandığı şekli almaktadır. Son yıllarda tüm dünyada plastik malzemesinin giderek artan bir hızda zemin problemlerinin çözümünde kullanılmaya başlandığı görülmektedir. Örneğin; geogrid, palplanş perde, ankraj ve kazık malzemesi olarak plastikler kullanılmaktadır. Plastik çeliğe göre oldukça ucuz bir malzemedir. Donatılı plastik olarak isimlendirilen FRP benzeri ürünlerden elde edilen profiller, yeterli dayanıma sahip oldukları için uç kazığı olarak kullanılabilirler. Bunun yanında çeliğe göre daha yüksek bir sürtünme katsayısına sahip oldukları için sürtünme kazığı olarak da kullanılabilmektedirler. Çelik kazık olarak genellikle boru kesitler kullanılmaktadır. Çelik ile zeminin arasındaki sürtünme genellikle çok düşüktür. Bu nedenle çelik kazıklar çoğu zaman bitüm gibi maddeler ile kaplanarak kullanılır. Plastik kazığın çakılması sırasında yüzeyinin pürüzleneceği bilinmektedir. Ayrıca FRP'nin işleme maliyetinin düşük olması ve kolay şekil verilebilmesi gibi sebeplerle istenilen yüzey dokusunda imal edilebileceği için zemin ile sürtünmesi çeliğe kıyasla yüksek olacaktır. Üst zemin tabakasının taşıma gücünün yetersiz olması durumunda genellikle yükler, kazıklı temeller vasıtasıyla alttaki sağlam zemin tabakalarına aktarılarak taşınmaktadır. Yapılan bu çalışmada, gevşek bir üst zemin tabakası ve sıkı bir alt zemin tabakası bir kum tankının içinde modellenmiştir. Gevşek zemin tabakası içerisine yerleştirilmiş çakma kazıkların alttaki sıkı zemin tabakasına soketlenmesi sağlanmıştır. Kazıklı radyenin taşıma gücünün ve oturmalarının üstteki gevşek tabakanın sıkılığının değişiminden nasıl etkileneceği belirlenmiştir. Kazık sayısındaki değişimin ve kazıklar arasındaki mesafenin etkisi de göz önüne alınmıştır. Zemin içerisinde farklı noktalara yerleştirilen mini basınç ölçerler (transduser) yardımıyla gerilme değişimleri belirlenmiştir. Kazık malzemesinin çelik ve FRP olması durumları için deneyler tekrarlanmıştır. Deneysel çalışmalar sonucunda, kazık sayısı arttıkça (9'dan 25'e) ve buna bağı olarak kazıklar arası mesafe azaldıkça (6D'den 3D'ye) çelik ve FRP kazıklar için grup kazık taşıma gücünde sırası ile %133 ve %148 artış meydana gelmiştir. Zeminin relatif sıkılığı (Dr=%10'dan Dr=%65'e) arttıkça grup taşıma gücünde çelik ve FRP kazıklar için sırası ile %56 ve %68 artış olmuştur. FRP'den imal edilmiş kazık gruplarının çelikten imal edilmiş kazık gruplarına oranla taşıma gücünün %10-30 daha fazla olduğu tespit edilmiştir. Kazıklar arası mesafe azaldıkça ve zeminin relatif sıkılığı arttıkça oturmalarda azalmaların olduğu görülmüştür. Ayrıca zemin kütlesi içerisindeki farklı noktalardan ölçülen gerilmeler incelendiğinde kazık ucundan ve temel merkezinden uzaklaştıkça gerilmelerin azaldığı gözlemlenmiştir. Deney bulguları sonlu elemanlar programı yardımıyla yeniden çözümlenerek elde edilen nümerik sonuçlar ile deneysel ve teorik denklemlerden elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır.
Sürekli elyaflarla takviye edilmiş çeşitli termoplastik kompozit malzemelerin geliştirilmesi ve mekanik özelliklerinin deneysel olarak incelenmesi
Termoplastik kompozit malzemeler, Teknolojide kullanılan malzemeler içerisinde önemli bir yere sahiptir. Termoplastik kompozit malzemeler özellikle özgül mukavemetinin yüksek oluşu, kolay şekil verilebilirliği ve geri dönüşüm özelliği nedeniyle önemli bir malzemedir. Çalışmada kullanılan termoplastik kompozit malzemeler laminasyon tekniği ile üretilerek elde edilmiştir. Kompozit üretimi, kompozit malzemenin sıcak preste belirli süre bekletilmesiyle gerçekleştirilmiştir. Bu yapı, arasına uygun şekilde cam elyaf ve karbon elyaf dizilmiş levhalardan oluşturulmuştur. Üretilen malzemelerden; çekme ve çentik darbe numuneleri hazırlanmıştır. Numuneler teste tabi tutulup tabakaların sayısı arttırılarak deneyler tekrarlanmıştır. Tabaka sayısı arttıkça termoplastik kompozitlerde elastisite modülü ve hasar yükü artmış, buna bağlı olarak şekil değiştirmelerde de bir artış gözlenmiştir.
3 boyutlu yazıcı kullanılarak üretilen bal peteği sandviç kompozitlerin mekanik performanslarının araştırılması
Hücresel kompozitlerde altıgen petek yapıda boşluklara sahip petek hücre yapılı kompozit levhaların yüksek enerji sönümleme kabiliyeti, hafiflik, yüksek kayma ve eğilme rijitliği, ses yalıtımı ve yüksek korozyon dayanımı özellikleri nedeniyle havacılık ve diğer endüstri dallarında kullanımı artmaktadır. Gerçekleştirilen bu çalışmada altıgen petek (bal peteği) yapılı sandviç kompozitlerin basma ve üç nokta eğilme kuvveti etkisi altındaki davranışları sayısal ve deneysel olarak incelenmiştir. Kompozit levhaların yüzey örtüsü tabakalı kompozitten (polyester/cam fiber) üretilmiş olup petek hücrelerin üretiminde ABS ve PLA gibi 2 farklı özelliğe sahip termoplastik malzeme kullanılmıştır. Sandviç yapıların çekirdek kısmının üretimi üç boyutlu (3D) yazıcı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. 3 farklı hücre boyutuna ve 3 faklı hücre yüksekliğine sahip petek yapılı sandviç numuneler eksenel basma ve üç nokta eğilme deneyine maruz bırakılmıştır. Basma ve üç nokta eğilme davranışlarının deneysel tespitinden sonra aynı sınır şartları için Ansys Workbench paket programı kullanılarak sayısal analizler gerçekleştirilmiştir. Yapılan deneyler sonucunda bal peteği hücre yüksekliğinin artmasına bağlı olarak basma dayanımının azaldığı eğilme mukavemetinin arttığı görülmüştür. Artan hücre boyutuna bağlı olarak her iki yükleme durumu içinde numune mukavemetinin azaldığı görülmüştür. Basma deneylerinde maksimum dayanım minimum hücre boyutu ve minimum hücre yüksekliğine sahip PLA termoplastik malzeme yapılı numunede elde edilmiştir. Üç nokta eğilme deneylerinde maksimum eğilme dayanımı minimum hücre boyutu ve maksimum hücre yüksekliğine sahip PLA termoplastik malzeme yapılı numunede elde edilmiştir. Ansys Workbench paket programı kullanılarak gerçekleştirilen sayısal çalışma neticesinde elde edilen sonuçlar deneysel çalışmalarla elde edilen sonuçlarla uyumlu olarak tespit edilmiştir. Yapılan deneysel ve sayısal çalışmalar sonucunda PLA malzemenin ABS malzemeye göre daha üstün mekanik özelliklere sahip olduğu tespit edilmiştir.
Çift zigzag tip yapıştırma bağlantıların tasarımı ve mekanik analizi
Tez konusu havacılık, uzay ve otomotiv endüstrisinde kullanılan yapıştırıcı ile birleştirilmiş kompozit bağlantıların mekanik özelliklerinin deneysel ve sayısal yöntemlerle araştırılmasıdır. Çalışmada, çift zigzag tip geometriye sahip bir yapıştırma bağlantısı kullanılmıştır. Yapıştırma geometrisi 30°, 45°, 60°, 75° olmak üzere dört farklı bindirme açısına sahiptir. Yapıştırma bağlantısında cam elyaf takviyeli kompozit malzemeler kullanılmıştır. Bu malzemeler [0°/90°], [±45°] ve [0°/90°/±45°] olmak üzere üç farklı elyaf yönlenmesinde; 13 kat (3 mm), 21 kat (5 mm) ve 30 kat (7 mm) tabakalı plakalar şeklinde prepreg (ön reçine emdirilmiş ıslak elyaf) kullanılarak üretilmiştir. Yapıştırma işlemi için sünek ve gevrek tip yapıştırıcılar kullanılmıştır. Deneysel ve sayısal çalışmada bindirme açısının, fiber oryantasyon açısının, malzeme kalınlığının ve yapıştırıcı cinsinin hasar yükünün değişimine bağlı olarak mekanik davranışlar incelenmiştir. Yapıştırıcı tabakası ve yapıştırılan malzemelerde oluşan eş değer gerilmelerin hesaplanmasında von-Mises akma kriteri kullanılmıştır. Çift zigzag tip yapıştırma bağlantısına ait deneysel ve sayısal çalışmalar sonucunda mekanik davranışların geometrik parametrelere, fiber oryantasyon açısına ve yapıştırıcı cinsine bağlı olarak değiştiği gözlemlenmiştir. Hasar oluşumunda bindirme açısının en önemli geometrik parametre olduğu görülmüştür. Kompozitlerin fiber oryantasyon açıları, gerilme değerlerini önemli derecede etkilediği görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Kompozit Malzeme, Yapıştırma Bağlantısı, Mekanik Özellikler, Üç Boyutlu Gerilme Analizi, Bağlantı Mukavemeti
Atık döküm kumu morfolojisini kullanarak hava araçları için polimer kompozit malzeme geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Bu tezde, kuvars ve atık döküm kumu ilavesinin cam fiber/epoksi kompozitlerinin mekanik özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Sonuçlar, atık döküm kumu katkılı numunelerin genellikle daha yüksek yoğunluk ve sertlik değerlerine sahip olduğunu göstermektedir. Özellikle 63-100 µm kuvars ilavesi, ortalama sertlik değerini en yüksek oranda artırmıştır. Daha küçük toz taneli kuvars ve atık döküm kumu numunelerinin daha düşük yoğunlukları, küçük partikül boyutlarının aglomerasyon etkilerini artırabileceğini ve boşluklar oluşturabileceğini göstermektedir. Kuvars ve Atık Döküm Kumu katkısı, eğilme gerilmesi ve Young modülünde de belirgin artışlar sağlamış; özellikle 63-100 µm atık döküm kumu numuneleri en yüksek rijitlik ve dayanımı sunmuştur. Kuvars ise benzer sertlik artışları sağlasa da, atık döküm kumu kadar yüksek rijitlik göstermemektedir. Genel olarak, atık döküm kumu katkısının mekanik özelliklerde daha fazla iyileşme sağladığı gözlemlenmiştir. Tezin bulguları, atık döküm kumunun malzeme performansını artırmada kuvarstan daha etkili olduğunu ve optimize edilmiş kompozit malzemeler geliştirilmesinde önemli bir rol oynadığını ortaya koymaktadır
Elyaf takviyeli kompozitlerin frezelenmesinde işleme kalitesi üzerine soğutma şartlarının etkisinin araştırılması
Elyaf takviyeli plastikler gibi hafif ve yüksek mukavemetli kompozitler uzay, havacılık ve otomotiv endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu malzemelerin montajında çeşitli talaşlı işlemeye ihtiyaç duyulmaktadır. Bunlardan biri de frezelemedir. Bu malzemeler kuru ortam koşullarında işlenirken deformasyon ve yüksek yüzey pürüzlülüğü gibi düşük yüzey kalitesine neden olmaktadır. Ancak kesme sıvısı kullanılarak işlendiğinde de bu defa sağlık ve çevre sorunlarıyla karşılaşılmaktadır. Son yıllarda, kesme sıvısı kullanımının yerine soğutma ve yağlama görevini yerine getiren minimum miktarlı yağlama (MMY) tercih edilmektedir. Bazen MMY'nin performansını arttırmak için nano düzeyde katkı malzemeleri de ilave edilmektedir. Bu tez çalışmasında, cam elyaf takviyeli plastik (CETP) kompozitlerin farklı iş mili devri, ilerleme oranı ve kesme ortamında kanal frezelemesi araştırılmıştır. Amaç iş mil devri, ilerleme oranı ve kesme ortamı gibi kesme parametrelerinin kesme kuvveti, deformasyon ve yüzey pürüzlülüğü üzerine etkilerini araştırmaktır. Deneyler 1000, 2000 ve 3000 dev/dak iş mili devrinde, 0.05, 0.10 ve 0.15 mm/dev ilerleme oranında ve kuru, MMY-KS (Minimum Miktarlı Yağlama-Kesme Sıvısı) ve MMY-KS-Gr (Minimum Miktarlı Yağlama-Kesme Sıvısı-Grafen) kesme ortamında yapıldı. Deneylerde 8 mm çapında TiN kaplı sert karbür (WC) kesici takımlar kullanıldı. İş mili devrinin artması ile kesme kuvvetlerinin azaldığı, ilerlemenin artması ile kesme kuvvetlerinin arttığı tespit edildi. İş mili devrinin ve ilerlemenin artması ile deformasyonun arttığı görüldü. Yüzey pürüzlülüğü iş mili devrinin artması ile düşerken ilerlemenin artması ile arttı. En iyi sonuçlar MMY-KS-Gr ile yapılan deneylerden elde edilirken en kötü sonuçlar kuru ortamda yapılan deneylerden elde edildi. Anahtar Kelimeler: Elyaf Takviyeli Kompozitler, Deformasyon, Frezeleme, Kesme Kuvveti, Minimum Miktarlı Yağlama, Yüzey pürüzlülüğü
Kompozit gövdeli hava araçlarına düşük hızlı takım çarpmasının performansa etkisi
Bu çalışmada, hava araçlarının günlük bakım faaliyetleri sırasında önemsiz görünen elden takım ve el aleti düşmesi gibi düşük çarpma hızlı (1–10 hakkında bir araştırma sunulmaktadır. Hava araçlarının bakımı sırasında sıklıkla m/s) kazaların etkileri karşılaşılan ağırlık düşürme kazalarının etkileri kompozit yüzeylerde matris ayrılmaları, delaminasyon oluşumu, penetrasyon ve daha yüksek enerjili çarpmalarda ise perforasyon gibi sorunlara yol açabilmektedir. Kompozit yüzeylere, cisim düşmesi sonucu oluşabilecek etkinin incelenmesi amacıyla 10 adet her biri 2 mm kalınlıkta 200 x 150 mm ölçülerindeki kompozit test numunelerine 25,4 mm çapındaki 3133 gram ağırlığındaki yuvarlak şekilli metal cisim ağırlık düşürme test makinesi üzerinden sırası ile 162 mm, 325 mm, 605 mm, 813 mm ve 1626 mm yükseklikten ön hız olmadan bırakılmıştır. Testler sonucunda hiçbir enerji seviyesinde perforasyon oluşmadığı tespit edilmiştir. Enerji seviyesi ile artan miktarda hasar oluşumu ultrason, tap muayenesi ve deplasman çukuru oluşum miktarı ile ortaya konulmuştur. Numunelere ilk test işleminden sonra spesifikasyonlara uygun olarak kompozit onarımı yapılmıştır. Onarılan numunelere uygulanan testler sonucunda malzemelerin hasar oluşum alanı azalmasına rağmen deplasman çukuru oluşum miktarının arttığı gözlemlenmiştir. Anahtar Sözcükler: Lamine yapı, Kompozit, Darbe, Çarpma, Sayısal Modelleme
Yama ve yapıştırıcı kullanılarak tamir edilmiş çentikli kompozit levhaların hasar davranışlarının araştırılması
Bu çalışmada, dış kısmından yama ve yapıştırıcı kullanılarak tamir edilmiş çentikli kompozit levhaların hasar davranışları deneysel olarak araştırılmıştır. Sekiz tabakalı epoksi reçine matrisli örgülü cam elyaf takviyeli kompozit levhalar ve aynı levhalardan elde edilen yamalar kullanılmıştır. Yapıştırıcı olarak ticari bir ürün olan Loctite 9466™ marka epoksi esaslı çift bileşenli yapıştırıcı kullanılmıştır. Tek ve çift yüzünden yama yapıştırılarak tamir edilen kompozit levhalarda fiber takviye açısı değişimi ve geometrik parametrelerin değişiminin hasar yükü üzerine etkileri araştırılmıştır. Fiber takviye açısı değişiminin etkilerini incelemek için 0o, 15o, 30o ve 45o fiber takviye açısına sahip kompozit levhalar kullanılmıştır. Geometrik parametre olarak çentik tipi değişimi, yama uzunluğu değişimi ve yapıştırıcı kalınlığı değişimi incelenmiştir. Yama olarak [0o]8 kompozit levhalar kullanılmıştır. Yama boyut etkisini görebilmek için 30 mm, 45 mm ve 60 mm ölçülerindeki yamalar seçilmiştir. Yapıştırıcı kalınlığı etkisi 0.2 mm, 0.4 mm, 0.6 mm, 0.8 mm ve 1.0 mm kalınlıkları için incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar tablo ve grafikler halinde sunulmuştur.
Failure analysis of bolted and pinned composite joints under temperature effects
In the first part of the study, experimental failure analysis has been carried out to determine the effects of high temperatures and tightening torques on the failure load and failure behavior of single lap double serial fastener glass fiber / epoxy composite joints. 40, 50, 60, 70, and 80 degrees centigrade temperatures were exposed to the specimens during tensile tests. It was seen that, the load-carrying capacity of the joint is decreased gradually by increasing temperature level. In proportion to the room temperature, the maximum decrease of failure loads occurs at 70 and 80 degrees centigrade with the rate of nearly 55 and 70 percent respectively, because of the heat damage to the resin matrix. In the second part of the study, experimental investigations were conducted on failure responses of single lap double serial fastener joints in glass fiber / epoxy composite laminates when subjected to low temperature environment. The results of experiments, implemented at five different low temperature levels ranging from 0 to -40 degrees centigrade, were evaluated in comparison with room temperature tests. Joints exhibited relatively higher load-carrying capacities with increased stiffness by decreasing temperature. Both in the first and second part of experiments, bolts were fastened under M= 6 Nm and M= 0 Nm (finger tightened) torques in order to examine tightening torque effects at each temperature condition. As expected, a greater amount of bearing load could be carried by the joints with pre-tightened fasteners. The results proved that, tightening torque is still effective at elevated and low temperature conditions, Furthermore, any reduction in temperature at subzero degrees centigrade is observed to lift the effectiveness of tightening torque on the joint strength. In addition, bearing mode, the most desirable failure type in mechanically fastened joints was monitored as the main failure mode, regardless of the temperature exposed.Keywords: glass fibers, composite joints, high temperature, low temperature
Statik yük altında çalışan farklı yapıdaki cam elyaf kompozit radomlarda elektromanyetik performans analizi
Bu çalışmada, statik yük altında çalışan farklı fiber oryantasyonunda cam elyaf kompozit radomların elektromanyetik performans analizi yapılmıştır. Cam elyaf kompozit radomlar, radar ve iletişim sistemlerinde kullanılan önemli yapı elemanlarıdır ve elektromanyetik geçirgenlikleri ile mekanik dayanımları kritik öneme sahiptir. Radom, antenleri çevresel etkilerden koruyan ve radyo dalgalarının geçişini engellemeyen özel yapılardır. Radomların, anten ve radar sistemlerini çevresel atmosfer hasarlarından ve fiziki hasarlardan korumanın yanı sıra antenleri gizlemek amacıyla kullanılır. Bu koruma işlevini yerine getirirken radyo dalgalarını minimum kayıpla geçirirler. Radar ve anten sistemlerinin sağlıklı çalışabilmesi için sinyallerin doğru ve kayıpsız yayınlanması ve yansıyan sinyallerin de doğru ve kayıpsız alınması gerekmektedir. Radomların radyo dalgalarını geçirgenliği bu sebeple giderek kritikleşmektedir. Bu geçirgenlikten dolayı endüstride kullanılabilecek malzemeler kısıtlı durumda olduğu için mevcut malzemelerde yapılabilecek iyileştirmelerde sistemlerin doğru çalışmasına büyük katkı sağlayacaktır. Çalışmada, farklı fiber oryantasyonlarına sahip (monolitik ve sandviç) olarak hazırlanan radom numuneleri üzerinde deneyler yapılmıştır. Deney sonuçlarına göre, dikkate alınan cam elyaf oryantasyonları ve kompozit yapıların radomların elektromanyetik geçirgenlik performansı üzerinde önemli bir etkisi olmadığı gözlenmiştir.
Çerçeve destekli kompozit malzemeler için düşük hızlı darbe dayanımlarının incelenmesi ve etkilerinin belirlenmesi
En az iki farklı malzemenin makro boyutlarda birleşerek oluşturduğu kompozit malzemeler savunma sanayi, zırh tasarımları, havacılık, uzay teknolojileri, otomotiv, robot teknolojisi, tıp alanı, inşaat ve yapı sektörlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Kaplama yüzeyi olarak kullanılan kompozit plakların yük altında davranışları, bağlı oldukları yapısal yük taşıyıcı sistem ile birlikte değerlendirilmesi uygundur. Bu amaçla çerçeve destekli kompozit plakaların düşük darbe hızlarındaki mekanik performansı sayısal ve mekanik testlerle değerlendirilmiştir. Kompozit plakaları yerleştirmek için 9 karesel boşluklu ve 25 karesel boşluklu olan ve cidar kalınlığı 0,1 mm' den başlayıp 5 mm ulaşan destek çerçeveleri tasarlanmıştır. Çerçeve içerisine yerleştirilen kompozit malzemeler ise 12 tabakalı ve [0,45,-45,90]3 serim açısına sahip olacak şekilde tasarlanmıştır. Çerçeve, zırh çeliği malzemesinden, kompozit malzeme ise e-cam/epoksi dokuma kumaş malzemesinden tasarlanmıştır. Tasarlanan numuneler 10 J' lük çarpma etkisi altında hem ANSYS' de analiz edilmiş, hem de Başkent Üniversitesi "Biyomekanik ve Mukavemet Laboratuvarında" bulunan düşük hızlı darbe test cihazı ile laboratuvar deneyine tabi tutulmuştur. Yapılan çalışmalar sonucunda, çerçeve destekli ve kompozit kısımların şekil ve cidar kalınlığına göre düşük hızlı darbe enerji tutma ve hasar durumları değerlendirilmiş, cidar kalınlığı arttıkça kompozit plakada enerji tutma oranının azaldığı görülmüştür.
Cam/epoksi malzemesinin üretimi, mekanik özelliklerinin tespiti ve ara yüzey kırılma tokluğunun hesaplanması
Bu çalışmada, cam epoksi kompozit malzemenin üretimi, deneysel olarak cam epoksi kompozit malzemesinin mekanik özelliklerinin ve ara yüzey kırılma tokluğu değerlerinin bulunması konusunda çalışılmıştır. Kırılma tokluğu değerlerinin belirlenmesinde Lineer Elastik Kırılma Mekaniği (LEFM) yaklaşımı kullanılmıştır.Çalışmanın ilk bölümünde konu hakkında genel bir bilgi verilmiştir. İkinci bölümünde kompozit malzemelerin genel özelliklerinden bahsedilmiş, kompozit malzemeler sınıflandırılmış ve kullanım alanlarından bahsedilmiştir.Üçüncü bölümünde kırılma mekaniği hakkında genel bilgi verilmiştir. Dördüncü bölümde kırılma tokluğu deneylerinden bahsedilmiş ve deneysel çalışma anlatılmıştır. Aynı bölüm içerisinde ara yüzey kırılma tokluğu hesaplamalarının nasıl yapıldığı ifade edilmiş, deneysel çalışmadan elde edilen sonuçlar verilmiş, elde edilen sonuçlar daha önce elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır