Grafen takviyesinin düşük hızlı darbe hasarlı ve hasarsız bazalt elyaf takviyeli kompozit basınçlı kapların yorulma davranışlarına etkisi

Bu çalışmada, ağırlıkça %0.25 grafen takviyeli ve takviyesiz [±55°]4 konfigürasyonunda filaman sarma bazalt/epoksi kompozit basınçlı kapların yorulma davranışları, bazalt/epoksi kompozit borular üzerinden kapalı-uçlu koşullar altında modellenerek araştırılmıştır. Boruların yorulma testleri, kapalı-uçlu değişken iç basınç test koşulları altında ASTM D2992-18 standardına göre, 25 çevrim/dk (0. 42 Hz) ve 0.05 gerilme oranında (R) gerçekleştirilmiştir. Yorulma testleri, borularda ilk hasar olan terleme şeklinde sızıntı hasarının ortaya çıktığı maksimum teğetsel gerilmenin (σt_max) %30, %35, %40, %50 ve %60 oranlarında yapılmıştır. Yorulma testleri sırasında ortaya çıkan hasarlar gözlemlenerek hasar türü ve oluşum sıraları tespit edilmiştir. Bu hasarlar; terleme (hafif ilk sızıntı), sızma (yüzeye yayılmış yoğun sızıntı) ve ani patlama (tabaka ayrılması ve elyaf kopması) olarak sıra ile ortaya çıkmıştır. Hasar türüne göre, hasarın oluştuğu çevrim sayıları ve yorulma yükleme oranları kullanılarak yorulma eğrileri çizilmiştir. Filaman sarma kompozit basınçlı kaplar; uzay, havacılık, savunma ve otomotiv endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Riskli ve kritik görevlerde hizmet veren kompozit basınçlı kaplar, servis koşulları altında düşük hızlı darbelere maruz kalabilirler. Darbe sonrası elyaf, matris ve/veya tabakalar arasında oluşan hasarlar, kompozit basınçlı kapların yorulma ömründe düşüşe neden olabilir. Düşük hızlı darbe hasarının yorulma ömrü üzerindeki etkisinin incelenmesi amacıyla, kapalı-uçlu 50 bar iç basınç altında 2.5, 5, 7.5, 10, 15, 20 ve 25 J darbe hasarlı bazalt/epoksi ve grafen/bazalt/epoksi boruların %30σt_max yükleme oranında yorulma ömründeki değişimler belirlenmiştir. Düşük hızlı darbe sırasında boruların dinamik davranışları, oluşan darbe hasarları ve yorulma sonrası oluşan hasarlar incelenmiştir. Daha sonra, hasarlı boruları elde etmek için gerekli olan darbe enerji büyüklüğü, darbe sonrası kalan ömür çevrimleri dikkate alınarak 5 J seçilmiştir. Kapalı-uçlu iç basınç altında 5 J değerinde düşük hızlı darbe hasarlı bazalt/epoksi ve grafen/bazalt/epoksi boruların yorulma ömürleri, hasarsız borular ile karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak, düşük hızlı darbe hasarlı ve hasarsız bazalt/epoksi ve grafen/bazalt/epoksi filaman sarma boruların kapalı-uçlu değişken iç basınç test koşulları altında yorulma davranışları tespit edilerek yorumlanmıştır.