Fiber takviyeli kompozitlerin mikro-ölçekli gerilme dağılımında malzeme parametrelerinin duyarlılık analizi

Tek yönlü (UD) kompozit malzemeler birçok endüstride yaygın olarak kullanıldığından, fiber takviyeli kompozitlerin mekanik davranışlarını bilmek önemlidir. Kompozitin özelliklerini belirlemek için makro ölçekte ve mikro ölçekte farklı yöntemler kullanılmıştır. Makro ölçekli yöntemler, enine yükleme altındaki özellikleri tahmin etmekte başarısız olurken, fiber ve matrisin ayrı ayrı modellendiği mikro ölçekli yöntemlerde birçok çalışma yapılmıştır. Sonlu elemanlar yöntemi, mikro ölçekli analizler için en yaygın kullanılan yöntemdir. Matris özelliklerinin UD kompozitlerin kırılma davranışına hakim olduğu bilinmektedir. Bu dağılımlar kompozit malzeme özelliklerinden etkilendiği için aralarındaki ilişkinin bilinmesi önemlidir. Gerilme dağılımı büyük ölçüde fiberin dağılımına bağlıdır. Bu nedenle, gerçek kompozit yapıyı yakalamak için rastgele paketleme yöntemleri geliştirilmiştir. Her çalıştırmada, fiber konumları değişir. Hassasiyet analizi ile seçilen malzeme özelliklerinden kaynaklanan gerilmeleri ve konsantrasyonları anlamak mümkündür. Bu tezde, malzeme parametrelerinin enine yüklemede fiber takviyeli kompozitlerde mikro ölçekli gerilme dağılımı üzerindeki etkisi analiz edilmiştir. Matriste oluşturulan fiberlerin gerçek yapıdan farklı olması nedeniyle, çeşitli mikro ölçekli modeller oluşturulmuştur. Modeller, ticari bir sonlu elemanlar yazılımı olan ABAQUS ile hazırlanmış ve çözülmüştür. Tasarımcı veya mühendis tarafından seçilebilen malzeme parametreleri bir ön analiz ile analiz edilerek modellere tanımlanmıştır. Duyarlılık analizindeki önemlerini görmek için sonuçları karşılaştırılmıştır. Çalışmada verilen aralıklarda fiberin Poisson oranının stres konsantrasyonu üzerinde önemli bir etkisinin olmadığı görülmüştür. Seçilen malzeme parametreleri ve literatürden alınan değerleri modellere tanımlanmıştır. Toplanan gerilim konsantrasyonu sonuçları ile malzeme parametreleri arasındaki ilişkiyi hesaplamak için yaygın olarak bilinen parametrik korelasyon adı verilen istatistiksel analiz yöntemi kullanılmış ve korelasyon katsayıları yorumlanmıştır. Kompozitlerin Young modül oranının, fiberin hacim oranına göre gerilme konsantrasyonu ile ilişkisinin daha düşük olduğu görülmüştür. Tezde aşırı gerilmiş hacim yüzdesi adı verilen bir parametre tanıtılmıştır. Bu parametrenin giriş parametreleri ile korelasyon katsayısı da hesaplanmış ve yorumlanmıştır.