Örgü kumaş takviyeli tabakalı kompozitlerin kırılma karakteristiği

Sağlamlık ve hafiflik gibi özellikler teknolojinin ilerlemesi ile birlikte mühendislik uygulamalarında ön plana çıkmıştır. Bu durum metalik malzemelerin yerine onun kadar sağlam ve ondan daha hafif olan kompozit malzemelerin kullanımını zorunlu kılmıştır. Polimerik kompozitler, ağırlıklarına oranla yüksek dayanım, yüksek rijitlik ve stabilite, üstün korozyon ve yorulma dayanımlarından ötürü birçok mühendislik uygulamasında kullanılmaktadır. Bu amaçla polimer esaslı kompozitlerde takviye elemanı olarak kullanılan cam ve karbon lifleri daha mukavim yapılar oluşturma açısından geliştirilmelidir. Yapı elamanı olarak kullanılan kompozit malzemeler üretim, montaj veya kullanım sırasında çeşitli şekillerde hasara uğrayabilirler. Bu hasarlar çevresel etkiler ve dış yükler altında yapının zamanla bozulmasına neden olurlar. Bu hasarlardan biri de çatlak oluşumu ve çatlak yayılımına bağlı olarak meydana gelen kırılmadır. Kompozit yapılarda tehlikeli bir durum olan kırılma, can ve mal kaybıyla sonuçlanan hasarlara sebep olabilir. Yapılardaki güvenliği arttırmak için, kırılma tokluğu olarak adlandırılan malzemenin çatlak ilerlemesine karşı dayanımının bilinmesi gerekir. Bu çalışmada, hibrit ve hibrit olmayan örgü kumaşlarla takviye edilmiş tabakalı kompozitlerin farklı yükleme durumlarındaki kırılma karakteristiği incelenmiştir. Bu amaçla 1x1 rib örgü yapısına sahip cam ve karbon lifleri kullanılarak hibrit ve hibrit olmayan kumaşlar örülmüştür. Hibrit olmayan kumaşlar sadece cam (%100) ve sadece karbon (%100) lifi ile örülürken, hibrit kumaşlar ise ağırlıkça eşit cam-karbon (%50-%50) liflerinden örülmüştür. Ayrıca örgü desen genişliğinin kırılma tokluğuna etkisini incelemek için hibrit kumaşlar 3 farklı desen genişliğinde örülmüştür. Örgü kumaşlarla takviye edilecek tabakalı kompozitler el yatırma yöntemiyle üretilmiş ve üretilen tabakalı kompozitlerden istenilen ölçülerde Arcan test numunesi elde edilmiştir. Daha sonra üretilen her bir Arcan test numunesine 4mm uzunluğunda çatlak açılmıştır. Çatlaklı Arcan test numunelerinin mod I (0o), mod I-II (30o, 45o ve 60o), ve mod II (90o) yükleme şartlarındaki kırılma toklukları belirlenmiştir. Arcan testleri sonrası taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak kırılma yüzeylerinin morfolojisi incelenmiştir. Bu tezde yapılan bir diğer çalışma ise, cam ve karbon hibrit ve hibrit olmayan kumaşlarla takviye edilmiş kompozit malzemelerin kırılma tokluklarının J-integral yöntemi ile ANSYS paket programı kullanılarak nümerik olarak belirlenmesidir. Ayrıca, nümerik çalışma için gerekli olan her bir yapıya ait mekanik özellikler deneysel olarak belirlenmiştir.