Bal peteği sandviç kompozitlerin darbe ön hasarı sonrası yorulma davranışlarının araştırılması

Özellikle taşımacılık gibi iyi mekanik özelliklere ve yüksek enerji sönümlemesine düşük ağırlık değerleriyle ulaşılmak istenilen alanlarda sandviç kompozitler sıklıkla kullanılır. Bal peteği kompozitler hafif çekirdek malzemesinin iki levha arasına yerleştirilmesiyle oluşturulur ve özellikle havacılık ve uzay uygulamalarında tercih edilir. Yapılan literatür taraması sonucunda bal peteği sandviç kompozitlerin statik ve yorulma testlerinin birçok araştırmacı tarafından yapıldığı görülmüş ancak hasara uğramış kompozitlerin yorulma davranışlarının ve tamir sonrası yorulma değerlerinde meydana gelecek değişimin araştırıldığı çalışmaya rastlanılmamıştır. Özellikle havacılık sektöründe hasar görmüş kompozitin tamir ihtiyacı olup olmadığını tespit etmek hayatidir. Sandviç kompozitlerin sıklıkla kullanıldığı uçaklarda hasarın temel sebebinin yorulma olduğu düşünüldüğünde teklif edilen çalışmanın literatür açısından önemli bir eksikliği gidereceği düşünülmektedir. Gerçekleştirilen çalışmada bal peteği sandviç kompozitler yüzey malzemesi çeşidi, yüzey malzemesi kalınlığı, bal peteği hücre boyutu ve bal peteği hücre yüksekliği gibi dört farklı parametre kullanılarak üretilmiş ve mekanik özellikleri üç nokta eğilme, basma, düşük hızlı darbe ve yorulma testleri kullanılarak araştırılmıştır. Bal peteği sandviç kompozitlerin darbe sonrasında statik mukavemetlerindeki düşüş, yorulma ömürlerindeki değişim ve hasarlı bölgenin tamir edilmesi neticesinde statik ve yorulma mukavemetlerindeki geri kazanım miktarları tespit edilmiştir. Gerçekleştirilen çalışmanın özgün yönünü oluşturan ön hasar sonrası yorulma davranışlarını incelemek amacıyla 12.7 mm çapa sahip küresel eleman kullanılarak ön hasarlar oluşturulmuştur. Düşük hızlı darbe testleri Dokuz Eylül Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü Laboratuvarında bulunan "CEAST-Fractovis Plus Darbe Cihazı" ile gerçekleştirilmiştir. 5 J ve 10 J olmak üzere 2 farklı darbe enerjisi kullanılarak gerçekleştirilen düşük hızlı darbe testlerinden sonra numunelerin yorulma davranışları basma ve üç nokta eğilme yükleme durumları için tespit edilmiştir. Darbe sonrası yorulma davranışlarının deneysel tespitinden sonra aynı sınır şartları için sayısal hesaplamalar gerçekleştirilmiştir. Sayısal çalışma ANSYS Workbench sonlu elemanlar programı kullanılarak yapılmıştır. Çalışmadan elde edilen sonuçlar bal peteği hücre yüksekliğinin artmasının basma mukavemetini düşürmesine karşın eğilme mukavemetini arttırdığını göstermiştir. Bal peteği hücre boyutunun arttırılması ise iki yükleme durumu için de numune mukavemetini düşürmüştür. Düşük hızlı darbe yüklemesi sırasında kullanılan darbe enerjisinin arttırılması temas kuvveti ve sönümlenen enerji miktarını arttırmıştır. Bal peteği hücre yüksekliğinin artmasının sönümlenen enerji miktarı ve temas kuvveti üzerinde bir etkisi görülmemiştir. Darbe ön hasarından en az etkilenen yükleme tipi basma yüklemesidir. Hasara uğramış numunelerin tamir edilmesi bütün numune tipleri için yorulma ömürlerini arttırmış ancak hiç birinde hasarsız numune ile aynı değere ulaşamamıştır. Gerçekleştirilen sonlu elemanlar analizi sonuçları deneysel sonuçlar ile uyum göstermiştir. Deneysel sonuçlar ile sayısal sonuçlar arasında en büyük fark 20 mm hücre yüksekliğine sahip numunelerde görülmüştür.