Determination of ımpact and flexural behaviors of carbon fiber reinforced composites with various micro channel section geometry

Bu tez çalışmasında, akıllı/çok işlevli kompozit uygulamalarında termal yönetim, kendi kendini onarma ve hasar algılama gibi işlevlere hizmet eden gömülü mikro-kanalların karbon elyaf takviyeli polimer (KETP) kompozitlerin mekanik performansı üzerindeki etkisi, kanal geometrisi açısından incelenmiştir. Kanal içermeyen (NC) referans test numunesi ile dairesel (CC), kare (SC), altıgen (HC) ve yıldız (StC) formunda kanallara sahip referans test numuneleri karşılaştırılmış; eğilme davranışı ASTM D790'a göre üç nokta eğilme testi, darbe davranışı ise ASTM D7136'ya göre 30 J düşük hızlı ağırlık düşürme testi ile değerlendirilmiştir. Geometrinin mekanik sonuçlarla nicel olarak ilişkilendirilebilmesi için grup davranışını en iyi temsil eden referans numunelere ait kesitler koordinat ölçüm cihazı (CMM) ile taranmış ve CAD ortamında modellenerek kesit özellikleri hesaplanmıştır. Sonuçlar, uygun üretim koşullarında mikro-kanal entegrasyonunun performansı tamamen kayba uğratmadığını; ancak kesitin açılı veya karmaşık hale gelmesiyle hasar başlangıç eşiği ve yayılım karakterinin belirgin biçimde değiştiğini göstermiştir. Eşdeğer eğilme rijitliği (SB) açısından, NC (kanalsız) referans numuneye kıyasla en yüksek artış dairesel kanallı (CC) referans numunede gözlenmiştir (+%68.1). Dairesel kesitte keskin (açılı) köşelerin bulunmaması, gerilme yığılmalarını sınırlandırarak daha homojen bir yük aktarımı sağlamakta ve gözlenen eğilimi açıklamaktadır. Buna ek olarak dairesel geometri, imalat sırasında keskin köşeli (açılı) kanal geometrilerine kıyasla daha düşük yerel lif sapmasına neden olduğundan, lif sürekliliğinin korunması açısından avantaj sunmaktadır. Darbe testlerinde tepe kuvvetler benzer karakterde seyrederken, soğurulan enerjinin tüm kanallı gruplarda NC'ye (kanalsız test numuneleri) göre daha düşük olduğu görülmüştür. Buna karşın darbe sonrası görsel incelemeler, mikro-kanalların oluşturduğu süreksizliklerin hasar yayılım yolunu saptırarak kalınlık doğrultusundaki hasar yayılımını belirli ölçüde sınırlayabildiğini ve hasarın daha lokal kalmasına katkı sağlayabildiğini göstermiştir. Anahtar Kelimeler: Akıllı kompozitler, Gömülü mikro kanallar, KETP kompozitler, Eğilme testi, Darbe testi