w EI M x w M x Eğilmeye Maruz Kompozit Kirişler İzotropik kiriş: M momentine maruz bir kiriş için çökme denklemi: ( z yönündeki çökme) 1 x w EI M x

Transkript

1 Eğilmee aruz Kompozit Kirişler İzotropik kiriş: momentine maruz ir kiriş için çökme denklemi: EI w w EI ( z önündeki çökme) w: w EI vea EI. Taakalı kompozit kiriş: ij ij ij ij N N N vea

2 N N N Taakalı kompozit simetrik ise:. u durumda, sadece eğilme momentleri varsa: 6 6 [ ] [ ] [ ] 6 6 ise; 6 6 Orta düzlemin eğrilikleri: w w z h w L urada eğrilikler ve nin fonksionudur. Eğer göz önüne alınan kirişin açıklığı genişliğine göre (L/) çok üük ise, w w( ) alınailir. d w d

3 ve izotropik malzeme için çıkarılan ağıntıa enzer olarak ( ) h h I E I E I E d w d Sadece eğilme momenti varsa orta düzlem için; ve; z z Kiriş kesitinde herhangi ir z konumu için gloal irim şekil değiştirmeler u şekilde ulunduktan sonra lokal şekil değiştirmeler, gloal ve lokal gerilmeler daha önce gösterildiği gii ulunailir. Örnek : [/9/-/] s dizilişine sahip grafit/epoksi (Talo.) ir kiriş şekildeki gii üklenmiştir. Her taaka.5 kalınlığındadır. una göre; a) maksimum çökmei, ) üçüncü taakanın (- ) üst üzeindeki lokal gerilmeleri ulunuz. Çözüm :,, E 8GPa GPa E. 8., GPa G 7 7.

4 ql ( N / m). ma.5 N. m 5 N., 8 8 ma 5 irim moment: 5 N. / 5 ij Q ( h h ) ij k k Pa k k [ ] [ ] Pa h.88 E Pa I h , q N / m.n / Yaılı ir kiriş için maksimum çökme formülü:

5 I E ql h=-.5 ve θ=- için; Gloal ve Lokal irim şekil değiştirmeler z / T, Pa Q Reuter matrisi ;, R R T R R T R / h=-.5 ve θ=- için; Gloal ve Lokal gerilmeler Pa Q üst ,

6 T Pa Not: Simetrik olan, ve matrislerinin tersleri de simetriktir. ncak lık ij ij aij ij matrisinin tersi her zaman simetrik değildir.. ij ij cij dij ncak taaka dizilişi simetrik ise ; a ve d. Kesit simetrik değilse [ ] [ ] alınarak; ij ij ij ij N N N N N N Sadece ise; Kiriş kesitindeki irim şekil değiştirmeler: z ani; z z z Kesit simetrik olmadığından tarafsız eksen orta düzlemle çakışmaz. u nedenle tarafsız eksenin (şekil değiştirmenin olduğu eksen) konumunu, z TE ulmak için;

7 azılarak; z 4 TE z z TE 4 aha önce ifade edildiği gii urada eğrilikler ve nin fonksionudur. Eğer göz önüne alınan kirişin açıklığı genişliğine göre (L/) çok üük ise, w w ( ) alınailir. u durumda; d w d d w d E I E I E I h h Kiriş kesitinde herhangi ir z konumu için gloal irim şekil değiştirmeler u şekilde ulunduktan sonra lokal şekil değiştirmeler, gloal ve lokal gerilmeler daha önce gösterildiği gii ulunailir. Örnek 4: Örnek ü [/9/-/] taaka dizilişi için tekrar çözünüz.

8 Orta düzlemin şekil değiştirmeleri: θ=- için;

9 h=-.5 ve θ=- için; Gloal ve Lokal gerilmeler

10 KOPOZİT YPILR ONRI Kola onarılailme kompozit apıların önemli avantajlarındandır. ir kompozit apıda vea parçada onarım genellikle iki nedenden dolaı apılır: Üretim esnasında medana gelen prolemlerin giderilmesi: azı üretim öntemlerinde özellikle üük parçaların üretimi (örneğin vakum destekli infüzon öntemi ile ir tekne gövdesi vea 5 m lik ir rüzgar türin kanadının üretimi) esnasında irtakım sorunlar ile karşılaşılailmektedir. Örneğin; reçinenin ulaşmadığı vea eterince reçinenin nüfuz etmediği ölgeler kalailir. u ölgeler üretim sonrası kesilip çıkarılır ve eklenen mekanik performansı etkilemeecek şekilde apının/parçanın onarımı apılır. Çalışma esnasında medana gelen hasarların onarımı: Ugulamada pek çok nedenden dolaı kompozit parçalar hasara uğramaktadır. u hasarlar daha çok dışarıdan ir cismin kompozit apıa çarpması vea kazalar sonucu ortaa çıkmaktadır. rıca çalışma esnasında medana gelen irtakım aşınmalar ve çevre koşullarının etkisile de hasarlar medana geleilmektedir. ir teknenin su içerisinde hareket ederken ir cisme çarpması, uçak gövdelerine iniş ve kalkışlar esnasında kuş çarpması vea dolu ağması sonucu oluşan hasarlar örnek olarak verileilir. urada ir parçanın değişimini gerektiren üük hasarlardan ziade daha lokal ve onarılailir hasarlardan söz edilmektedir. Şekil. de hasar gören ir uçak gövdesinin onarımı görülmektedir. Şekil. ir uçak gövdesinin ama ile onarımı ( aha önce elirtildiği gii kompozit apılardaki hasarların verimli ir şekilde onarımı mümkündür. Onarımda en önemli aşama hasar ölgesinin ve hasara ilişkin verilerin sağlıklı ir şekilde tespitidir. Özellikle, dışarıdan akıldığında kolaca fark edilemeen hasarları

11 tespiti çok önemlidir. azı üklemeler gözle fark edilemeecek hasarlar ile sonuçlanailmektedir. Örneğin taakalı ir kompozit apı düşük hızlı ve düşük enerjili darelere maruz kaldığında dışarıdan fark edilemeecek ara üze arılmaları medana geleilir. Tespit edilemeen u tür hasarlar zamanla üüerek çok üük ve onarımı mümkün olmaan sonuçlar doğurailir. Hasar tespitinden sonra ir onarımda izlenen ana asamaklar şunlardır: Hasarın konumu, üüklüğü, derecesi gii ilgileri elde etmek için hasar detalı incelemesi Hasarlı malzemenin/ölgenin kesilip çıkarılması Kesilen ölgenin onarıma hazırlanması Ugun ir öntemle onarımın apılması Onarımın kalite/kontrol açısından incelenmesi Son üze işlemlerinin (zımparalama, gel-coat ve oa kaplama gii) tamamlanması Yukarıda sıralanan nedenler ile en çok ortaa çıkan azı hasar tiplerine aşağıda şematik olarak örnekler verilmiştir. Şekil. de kompozit ir üzede çökme vea aşınma (a), delinme () ve dare sonrası matris kırıkları ve delaminasonlara (c)-(d) şematik örnekler verilmiştir. Sözü edilen hasar tiplerini onarmak için çeşitli metotlar geliştirilmiştir. etotlar çeşitli olsa da hepsinde ortak prensipler söz konusudur: Tüm onarımlarda sekonder (ikincil) ir apışma söz konusudur. u nedenle iki üze arasındaki apışmanın kalitesi onarım kalitesini de doğrudan etkiler. Yapışma ara üzeinin artması onarımın daanımını ve ömrünü arttırır. Tüm onarımlarda temel hedef; apının işlevselliğini koruailmesi için hasar öncesi kalınlık, oğunluk ve taaka dizilişine ugun onarılmasıdır.

12 (a) () Kama matris kırıkları elaminason (Taakalar arası arılma) (c) elaminason (Taakalar arası arılma) Eğilmeden kanaklanan (çeki) matris kırıkları (d) Şekil. Farklı nedenler ile ortaa çıkan ve onarım gerektiren çeşitli kompozit malzeme hasarları (a) Çökme, () delinme, (c) dare sonrası matris kırıkları ve delaminasonlar, (c) (d)

13 Kompozit apılarda onarım geçici ve kalıcı olmak üzere temel sınıfa arılailir. Geçici onarımlarda ana hedef; apıa daanım (vea orijinal apıdaki işlevselliği) kazandırmaktan daha çok, oluşan küçük hasarların giderek üümesini engellemek ve ölece daha üük ve kalıcı hasarların oluşmasını engellemek vea minimize etmektir. Geçici öntemler; a hasarlı ölgenin ir tarafı apışkan alüminum fololar ile kapatılması, a oluşan ir çatlağın (hasarın) ir reçine ile kapatılması a da hasarlı ölgenin dış taraftan çeşitli takvie kumaşları kullanarak el atırması öntemi ile (hızlı katılaşan reçine/sertleştirici karışımı ardımıla) onarımı esasına daanır. una karşılık, ukarıda da ifade edildiği gii, kalıcı öntemlerde; hasarlı ölgenin kesilip çıkarılması ve daha sonra onarılması söz konusudur. Polimer esaslı taakalı kompozit apıların onarımında, el atırması, vakumlu toralama vea vakum destekli reçine infüzonu öntemleri kullanılmaktadır. u öntemler de takvie malzemesi olarak a önceden reçine emdirilmiş kumaşlar( prepreg) a da onarım esnasında reçine emdirilen kuru kumaşlar kullanılmaktadır. Hasar ölgesinin kesilme şekli (geometrisi) kullanılacak öntem ve takvie malzemesine göre değişiklikler göstermektedir. şağıda, Şekil. (a)-(e) de şematik olarak çeşitli onarım tekniklerine örnekler verilmiştir: (a) açılı dolgu (scarf ) ama, () tek taraflı, asamaklı ama, (c) çift taraflı, asamaklı, (d) tek taraflı, indirme ama (e) çift taraflı, indirme ama. Her onarım tekniğinin azı avantaj ve dezavantajları vardır. Örneğin; açılı dolgu ama (Şekil.-a) onarım ölgesinde daha düzgün ir gerilme dağılımına imkân tanır. una karşılık ir ölgei elli ir açı ile kesmek ve onarıma hazırlamak zaman gerektiren zor ir işlemdir. rıca daha fazla apışma ara üzei oluşturmak küçük onarım açılarına ihtiaç vardır. Küçük ir açı elde etmek için de hasarsız ölgeden de üük miktarda malzeme kesmek gerekeilmektedir. asamaklı ir amalarda ise; onarım ölgesini kesmek ve hazırlamak daha koladır. asamak saısı, asamak uzunluğu gii parametreler ugun seçilirse düzgün gerilme dağılımlarının medana geldiği verimli amalar apılailir. ksi takdirde onarım ölgesinde, özellikle asamak aşlangıcındaki keskin köşelerde gerilme ığılmalarının medana gelmesi kaçınılmazdır.

14 Yapıştırıcı film Yama na malzeme onarım açısı Yama (a) na malzeme Yama () na malzeme Yama (c) indirme kısmı olgu kısım na malzeme (d) Üst indirme kısmı olgu kısım lt indirme kısmı (e) na malzeme Şekil. Onarım metotlarının şematik gösterimi: (a) açılı dolgu (scarf ) ama, () tek taraflı, asamaklı ama, (c) çift taraflı, asamaklı, (d) tek taraflı, indirme ama (e) çift taraflı, indirme ama

15