Kompozit yapılarda makro ve mikro hasar davranışının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi

Bu tez çalışmasında, mühendislik uygulamalarında karşılaşılan kompozit yapıların mikro ve makro hasar davranışının ortaya çıkarılması ve yenilikçi yaklaşımlarla iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, ilk olarak, cam elyaf takviyeli polimer (CETP) kompozit, karbon elyaf takviyeli polimer (KETP) kompozit, ticari 3M-8663 kodlu poliüretan (PU) bant, 304 paslanmaz çelik ve saf nikel malzemelerde katı parçacık çarpması sonucu oluşan hasar (erozyon) davranışı deneysel ve sayısal olarak karakterize edilmiştir. Ayrıca bahsi geçen malzemelerin bir helikopter rotor pali aşınma kalkanındaki katı parçacık erozyon performansları 0º hücum açısı ve farklı çarpma hızları için (110 ,150, 190 ve 230 m/s) sayısal olarak belirlenmiştir. İkinci olarak, 3D yazıcılar kullanılarak düzlem içi ve düzlem dışı yönlü üretilen termoplastik çekirdek yapılar ile KETP kompozit yüzey plakaları birleştirilerek oluşturulan kompozit sandviç panellerin düşük enerjili darbe etkisi altındaki enerji sönümleme ve hasar davranışları incelenmiştir. Son olarak, KETP kumaşlar kullanılarak vakum torbalama yöntemiyle üretilen içi boş ve hücresel (kare, altıgen) dolgulu kare, altıgen ve silindir dış yüzeyli kompozit çarpışma kutularının statik basma yükü altındaki ezilme karakteristikleri ve hasar mekanizmaları deneysel ve sayısal olarak belirlenmiştir. Sonuç olarak, yüksek çarpma hızlarında (190 ve 230 m/s) aşınma kalkanındaki ortalama erozyon oranı, PU bant malzemeye göre cam elyaf takviyeli kompozit malzemede 10 kat daha yüksek elde edilmiştir. Düzlem içi yönlü hücre deseni tasarımı açısından, ökzetik çekirdekli kompozit sandviç panel bal beteği çekirdekli kompozit sandviç panele göre daha iyi darbe dayanımı ve enerji yayma kabiliyeti göstermiştir. İçi boş kare tip kompozit çarpışma kutusuna altıgen hücreli dolgu ilavesinin, özgül enerji sönümleme performansını yaklaşık olarak %140 arttırdığı tespit edilmiştir.