DÜŞÜK HIZLI DARBE YÜKLEMELERİ SONRASI CAM FİBER TAKVİYELİ POLYESTER KOMPOZİTLERDE ORTAYA ÇIKAN HASAR KONİSİNİN İNCELENMESİ

Transkript

1 DÜŞÜK HIZLI DARBE YÜKLEMELERİ SONRASI CAM FİBER TAKVİYELİ POLYESTER KOMPOZİTLERDE ORTAYA ÇIKAN HASAR KONİSİNİN İNCELENMESİ Sinan Fidan 1, Tamer Sınmazçelik 2,3, Mustafa Özgür Bora 2, Onur Çoban 2 1 Kocaeli Üniversitesi, Sivil Havacılık Yüksekokulu, Arslanbey Kampüsü, 41285, İzmit/Türkiye 2 Kocaeli Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Umuttepe Kampüsü, 4138, İzmit/Türkiye 3 TÜBİTAK Marmara Araştırma Merkezi, PK 21, Malzeme Enstitüsü, 4147, Gebze/Türkiye ÖZET Bu çalışmayla, düşük hızlı darbe yüklemeleri sonrası (/9) s oryantasyonlu cam fiber takviyeli polyester matrisli kompozitlerde ortaya çıkan hasar hacminin incelenmesi gerçekleştirilmiştir. Darbe yüklemesi sonrası kompozitin içyapısında ortaya çıkan hasar hacmi geometrisi, malzemenin darbe sönümleme kabiliyeti ve biçimi hakkında önemli ipuçları vermektedir. Darbe yüklemesine maruz bırakılan kompozitin içyapısında ortaya çıkan hasar mekanizması gözlemlenerek darbe enerjisiyle ortaya çıkan hasar konisi hacmi arasında bir bağıntı kurulmuş, grafiksel sonuçlar irdelenmiştir. Malzemenin, darbeye maruz kalan yüzündeki ve arka yüzeyindeki hasar alanları hesaplanarak oluşturulan hasar konisi içinde fiber kırılması ve tabakalar arası ayrılma (delaminasyon) gibi hasar mekanizmalarının ortaya çıktığı gözlemlenmiştir. Cam fiber takviyeli polyester kompozitin içyapısında düşük hızlı darbe yüklemesi sonrası ortaya çıkan hasar hacminin belirlenmesinde tomografi çekimleri yapılmış; daha sonra bu tomografi çekimleri kullanılarak tersine mühendislik uygulamasıyla numunelerin 3 boyutlu katı modeli elde edilerek hasar konisi hakkında değerlendirmeler yapılmıştır. Anahtar kelimeler: Düşük hızlı darbe yüklemesi, hasar konisi, darbe enerjisi DAMAGE CONE INVESTIGATION OCCURED IN GLASS REINFORCED POLYESTER COMPOSITE AFTER LOW VELOCITY IMPACT LOADING In this study, investigation of damage cone occured in (/9) s oriented glass fiber reinforced polyester composite after low velocity impact loading. Damage volume geometry occured after impact loading gives detailed information about the impact energy damping capability and way of material. After observation of damage cone formed due to low velocity impact loading; a correlation between damage cone volume and damage mechanism by the help of graphical results. As a result of calculation of damage area seen in the impact face and back face of the material; it was seen that damage cone volume include damage mechanisms such as fiber breakage and delaminations. For investigation of the damage cone volume occured in the internal section of the specimen; computer tomography has taken and by using this tomography results with using re-engineering process techniques a 3 dimensional solid model of the specimen obtained for evaluation of the damage cone volume. Keywords: Low-velocity impact loading, damage cone, impact energy 1

2 1. GİRİŞ Klasik mühendislik malzemelerinin yerini günümüzde almaya başlayan kompozit malzemelerden beklenen bir özellik, üzerilerine gelen darbe yüklerini olabildiğince sönümleyip yok ederek emniyetli iş görme kabiliyetlerini kaybetmemeleridir. Darbe yüklemeleri sonrası ortaya çıkan hasar mekanizmalarının incelenmesiyle ilgili birçok çalışma yapılmış; bu çalışmalarda darbe sonrası malzemede ortaya çıkan mekanizmalar arasında fiber kırılması, tabakalar arası ayrılma [delaminasyon] gibi hasar türleriyle ilgili yorumlar yapılmıştır. Düşük hızlı darbe yüklemeleri sonrası kompozit malzemelerin dayanımlarını kötü yönde etkileyen faktörlerin ortaya çıkmasıyla ilgili çalışmalara devam edilmektedir. Gözle görülebilen hasar mekanizmalarının dışında kompozitin arka yüzeyinde ve içyapısında ortaya çıkan tabakalar arası ayrılmalar [delaminasyon] gibi hasarların da kompozitlerin dayanımını önemli derecede azalttığı yapılan çalışmalarla kanıtlanmıştır [1-4]. Fiber takviyeli polimer matrisli kompozitlerin düşük hızlı darbe yüklemeleri de dahil enine yüklemeler nedeni ile yapı içerisinde oluşan iç hasara karşı yüksek oranda hassas oldukları bilinmektedir [5]. Havacılık, otomobil ve askeri amaçlı zırh uygulamalarında kullanılan kompozit malzemeler farklı enerjilerde darbe yüklerine maruz kaldıklarında içyapılarında farklı seviyelerde stres dağılım bölgeleri ortaya çıkar. Kompozit malzemelerde bu ortaya çıkan farklı stres bölgeleri, darbe sonrası ortaya çıkan hasar mekanizması tiplerinde değişikliklere yol açar. Literatürde bu alandaki çalışmalarla ilgili genel referans kaynaklara rastlamak mümkündür [6,7,8]. Düşük hızlı darbe yüklemelerinde malzemenin hem yüzeyinde hem de iç kısmında oluşan hasar mekanizmalarının hangi darbe enerjisinde oluştuğu kuvvet-zaman, enerji-zaman ve kuvvet-darbe ucunun yer değiştirmesi eğrilerinden anlaşılacağı gibi darbe uygulanan numuneye yapılan tahribatsız muayene yöntemleri yardımı ile de belirlenebilmektedir. Yapılan literatür araştırmasında, polimer matrisli kompozit malzemeler için düşük hızlı darbe yüklemeleri sonucunda ortaya çıkan hasar mekanizmaları ultrasonik C-tarama, hızlı kamera ile fotoğraflama, X-ray, optik mikroskop ve termografi yöntemleri ile açıklanmıştır [9-15]. Bu çalışmada ise (/9) s oryantasyonlu cam fiber takviyeli polyester kompozit numunelerin matris çatlama hasarı eşik değerinden tam penetrasyon eşik değerine kadar enerji seviyeleri tespit edilerek, belirlenen darbe enerji seviyelerinde numunede oluşan hasar mekanizmaları kuvvet-zaman, enerji-zaman ve kuvvet-yer değiştirme eğrilerinden belirlenmiştir. Bununla birlikte malzemede oluşan hasar mekanizmaları tomografi yöntemi ile detaylı olarak saptanarak, uygulanan darbe enerjisi ile oluşan hasar mekanizmaları arasındaki ilişki belirlenmiştir. Tomografi yöntemiyle elde edilen görüntüler tersine mühendislik yazılımlarıyla 3 boyutlu katı modeller haline getirilerek ortaya çıkan hasar mekanizmasının değerlendirmesi yapılmıştır. 2. MALZEME VE DENEYSEL YÖNTEM 2.1. Malzeme Gerçekleştirilen çalışmada (/9) s oryantasyonlu cam fiber takviyeli polyester kompozit kullanılmış olup TeknoMa firmasından temin edilmiştir. Fiber hacim oranı %6 olan 5 mm kalınlığa sahip (/9) s oryantasyonlu E-camı/polyester tabakalı kompozitlere düşük hızlı düşen ağırlık darbe testi uygulanmıştır. Düşük hızlı darbe testleri için kompozit plakalar 1 mm x 1 boyutunda şerit testerede kesilmiştir. 2

3 2.2. Düşük hızlı düşen ağırlık darbe testi Düşük hızlı darbe yüklemesine maruz bırakılmış olan (/9) s oryantasyonlu polimer matris kompozit plakaların hasar direncini belirleyebilmek için ASTM D 7136 standardına göre düşük hızlı düşen ağırlık darbe testleri yapılmıştır. Testler Instron Dynatup 925 HV darbe test cihazında yapılmış olup numuneleri hasara uğratacak darbe ucunun toplam ağırlığı kg dır. Çapı 1 mm olan yarı küresel darbe ucu seçilmiştir. Test cihazının maksimum düşme yüksekliği 2 m olup bu yükseklikte uygulayabileceği maksimum darbe enerjisi 196 J dür. Düşen ağırlık aparatı motorize edilmiş kaldırma hattı ile donatılmıştır. Veriler her darbe yüklemesi sonrası Impulse Data Acquisition programı ile kayıt altına alınabilmektedir ve darbe ucuda uygulanan başlangıç enerjisine geri dönmektedir. Düşük hızlı darbe testlerinde, 1 mm x 1 mm x 5 mm boyutuna sahip kare kompozit plakalar 4 mm iç çapa sahip üst metal plaka ile 6 mm çapa sahip alt destek plakası arasına yerleştirilmiştir. Şekil 1 de numunenin düşük hızlı düşen ağırlık test cihazına yerleştirilme şekli sembolik olarak gösterilmiştir. Numunenin desteklenme sistemi tüm sıkıştırılan alanda üniform bir basınç sağlayacak şekilde tasarlanmış olup, darbe ucunun test edilen numuneye ikinci kez vurmasını önlemek amacıyla test cihazına tutucu yerleştirilmiştir. Şekil 1. Polimer kompozit numunenin düşük hızlı düşen ağırlık test cihazına yerleştirilme şekli 2.3. Tomografi ve 3 boyutlu katı modelleme yöntemi ile hasar analizi Yapılan çalışmada düşük hızlı darbe yüklemesi sonrası ortaya çıkan iç yapı hasarlarını ortaya koymak için klasik inceleme yöntemlerinden farklı olarak bilgisayarlı tomografi cihazıyla incelemeler gerçekleştirilmiştir. Tıp alanında yaygın olarak kullanılan bilgisayarlı tomografi ile görüntüleme tekniğinin malzeme iç yapısını ve hasar mekanizmalarını görmek için de uygun olabileceği düşünülmüş, deneysel çalışması yapılan malzemeyle denemeler yapılarak 3

4 görüntüler elde edilmiştir. Elde edilen görüntüler malzeme iç yapısında ortaya çıkan delaminasyon ve hasar konisi geometrisi hakkında önemli ipuçları vermiştir. Bilgisayarlı tomografi görüntüleri Toshiba Aquilion 64 marka cihazla elde edilmiştir. Malzeme iç yapısını gösteren görüntüler tomografi cihazında 4 miliamper akım değerinde 12 kilovolt ile elde edilmiştir. Tomografi çekim programında FOV değeri olarak 12 seçilmiştir. FOV (field of view) değeri; bilgisayarlı tomografide ekrana yansıyan görüntüye uyan numunenin büyüklüğüdür. İç yapıdaki hasar mekanizmalarını ortaya çıkarmada önemli olan bir başka tomografi çekim parametresi de doku cinsi ve çözünürlüğüdür. Cam fiber takviyeli polyester kompozit numunenin tomografi çekimlerinde kullanılacak en uygun doku cinsinin kemik dokusu olduğu yapılan denemelerde görülmüş ve bu değer kullanılmıştır. Ayrıca iç yapı hasarlarının netliği açısından yüksek çözünürlük değeri seçilmiştir. Tomogarfi görüntüleri çekilirken axial ve sagittal ilerleme hızı olarak sırasıyla,5,3 mm seçilmiştir. Elde edilen tomografi görüntüleri tersine mühendislik yazılımlarıyla bir araya getirilerek hasara uğramış deney numunesinin 3 boyutlu katı modeli elde edilerek iç yapıdaki hasar mekanizması ortaya çıkarılmıştır. 3. SONUÇLAR VE DEĞERLENDİRME (/9) s oryantasyonlu cam fiber takviyeli polyester kompozit plakalarda düşük hızlı darbe testleri nedeniyle meydana gelen hasar mekanizmalarının gözlendiği darbe enerjisi seviyelerinin belirlenebilmesi için ön düşük hızlı darbe testleri gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen ön testler ile kompozit malzemenin tam penetrasyona uğradığı enerji eşik değerinin, numunemin tek bir darbe yüklemesi ile delindiği, 74 J olduğu saptanmıştır. Bununla birlikte matris çatlaması hasarı, numunenin uygulanan darbe yüklemesine karşı gösterdiği ilk hasarlanma, 4 J darbe enerjisi seviyelerinde numunede oluştuğu gözlenmiştir. Yapılan ön düşük hızlı darbe testleri ile (/9) s oryantasyonlu cam fiber takviyeli polyester kompozit malzemesi için uygulanması gereken darbe enerji seviyesi aralığı belirlenerek, 4 J, 8 J, 15 J, 25 J, 35 J, 45 J, 5 J, 65 J ve 74 J darbe enerjileri ile polimer kompozit malzemenin düşük hızlı düşen ağırlık darbe testleri sonucunda oluşan hasar mekanizmaları incelenmiştir. Şekil 2 de (/9) s oryantasyonlu cam fiber takviyeli polyester kompozit plakaların farklı darbe enerjilerindeki tipik kuvvet-zaman eğrileri gösterilmiştir. Şekil 2 den genel olarak artan darbe enerjisi ile kuvvetin 45 J darbe enerjisine kadar arttığı daha sonra ise polimer kompozit malzemede delaminasyon hasarının oluşması ile kuvvet değerlerinde az da olsa bir düşüş gözlendiği belirlenmiştir. Diğer önemli bir husus ise delaminasyon hasarının oluşumundan sonra (Şekil 2-b) polimer kompozit malzemenin uygulanan darbe enerjisi ile hasara uğrama süresinin azaldığı gözlemlenmiştir. Şekil 2-a da polimer kompozit malzemenin ilk matris çatlaması hasarının gözlendiği enerji seviyesinin 4 J olduğu belirtilmiştir. Collombet ve diğ. [16] matris çatlamasının enine gerilme kriteri ile hesaba katılması gerektiğinin ve matris çatlaması hasarının tabakalar içi ve tabakalar arası hasar oluşumuna öncülük ettiğini belirterek, delaminasyon hasarının sadece alt tabakanın yeterli oranda matris çatlaması ile doyurulmasından sonra ortaya çıkabileceğini tespit etmişlerdir [16,17]. Matris çatlaması hasarı ile kuvvet-zaman eğrisinin eğiminin değiştiği ve kuvvet değerlerinde ilk ani düşüşün yaşandığı görülmüştür. Şekil 2-a dan da görüldüğü üzere matris çatlaması hasarının darbe sonrası tüm tabakanın rijitliğini çarpıcı olarak etkilemediği Sjöblom ve diğ.[18] nin belirttiğine benzer olarak saptanmıştır. Şekil 2-b de ise polimer kompozit malzemede düşük enerjilerde ana hasar mekanizmasının matris çatlaması olarak ortaya çıkarken, artan darbe enerjisi ile hasar mekanizmasının delaminasyon olarak ortaya çıktığı görülmüştür. 25 J darbe enerjisi seviyesinde ilk olarak delaminasyon hasarı saptanmıştır. Şekil 2-b den belirlenen 4

5 diğer bir eşik değeri ise 45 J değeridir. 45 J darbe enerjisi seviyesinde kompozit numune ciddi bir şekilde delaminasyon hasarının oluştuğu gözlenmiştir.hosur ve diğ. [19] nin belirttiği gibi delaminasyon hasarının oluşumundan sonra kompozit malzemenin rijitliğinin ve basma dayanımının ciddi bir şekilde etkilendiği saptanmıştır. Şekil 2-c den görüldüğü gibi kompozit malzemede ilk delaminasyon hasarının oluştuğu 25 J den daha yüksek darbe enerji seviyelerinde Azouaoui ve diğ. [2] nin belirttiğine benzer olarak darbe uygulanan noktadan daha uzak bir arayüzeyde oluşmuş delaminasyon hasarının daha sonra diğer arayüzeylerde yeni delaminasyona uğramış yüzeyler ortaya çıkarttığı (45 J) ve bu nedenle kompozit malzemenin 45 J darbe enerjisi seviyesinden sonra uygulanan daha yüksek darbe enerji seviyelerinde dayanamayarak tam penetrasyona uğradığı saptanmıştır Matris çatlaması J 8 J 15 J J 65 J 74 J Delaminasyon 25 J 35 J 45 J -a c- -b- Şekil 2. (/9) s oryantasyonlu cam fiber takviyeli polyester kompozit plakaların farklı darbe enerjilerindeki tipik kuvvet-zaman eğrileri (/9) s oryantasyonlu cam fiber takviyeli polyester kompozit plakaların farklı darbe enerjilerindeki enerji-zaman eğrileri Şekil 3 te belirtilmiştir. Enerji dengelerinin darbe olayı esnasında hasar gelişimi seviyesinin belirlenmesinde genellikle kullanıldığı belirtilmiştir [21-23]. Belingardi ve diğ. [21-23] düşük hızlı darbe yüklemeleri esnasında darbe enerjisi ile absorbe (plastik) enerji arasındaki orandan saptanan hasar derecesi ile numunenin ne zaman tam penetrasyona uğrayacağını belirlemişlerdir. Hasar derecesi değeri 1 değerine yaklaştıkça yani absorbe edilen enerjinin değerinin uygulanan darbe enerjisi seviyesine yaklaşması ile numunenin tam penetrasyona uğradığı saptanmıştır. Şekil 3-a da sembolik olarak düşük hızlı darbe sonrası numunede enerjinin iki şekilde depolandığı gösterilmiştir. Rebound enerji (elastik enerji) darbe ucunun geri dönmesine sebep olan enerji değerini simgelerken, kalan enerji numune tarafından absorbe edilen enerji olup numuneyi hasara uğratmayı sağlayan plastik enerjiyi simgelemektedir [24]. Şekil 3-a-b ve c den artan darbe enerjisi ile numunenin hasar derecesi değerinin 1 e yaklaştığı ve 74 J değerinde ise tam penetrasyona uğradığı 5

6 saptanmıştır. Şekil 3-d de uygulanan darbe enerjileri ile elastik enerji arasındaki ilişki gösterilmiştir. Kuvvet-zaman eğrilerinde belirtildiği gibi 25 J değerine kadar numune ciddi bir şekilde hasarlanmadığı için elastik enerji değerlerinde artış gözlenmiştir. İlk delaminasyon hasarının 25 J de yaşandığı darbe enerjileri-elastik enerji eğrisinde de görülebilmektedir. 25 J enerji seviyesinde numunede ilk delaminasyonun oluşması ile eğrinin eğiminin azaldığı ve artan darbe enerjisi ile (45 J) hızlı bir şekilde düştüğü gözlemlenmiştir. İkinci delaminasyon eşik değeri olan 45 J de artık numunenin ciddi bir şekilde hasara uğrayarak uygulanan enerjiyi elastik olarak depolayamadığı tespit edilmiştir. 74 J değerinde ise Belingardi ve diğ. [21-23] belirttiği gibi absorbe enerjisinin uygulanan darbe enerjisine yaklaştığı bu sebeple de numunenin tam penetrasyona uğradığı saptanmıştır E maks 4 J 8 J 15 J J 35 J 45 J E (J) 12 Elastik (Rebound) Enerji E (J) Plastik (Absorbe) Enerji a b- E (J) J 65 J 74 J -c- Elastik (Rebound) Enerji (J) Equation y = A + A1*x + A2*x^2 + A3*x^3 + A4*x ^4 + A5*x^5 Adj. R-Squar,98818 Value Standard Err B A -1, ,33818 B A1,83129,34358 B A2 -,384,2642 B A3 9,981E-4 8,42164E-4 B A4-1,4168E- 1,17847E-5 B A5 7,41686E- 5,99572E Darbe Enerjisi (J) -d- Şekil 3. (/9) s oryantasyonlu cam fiber takviyeli polyester kompozit plakaların farklı darbe enerjilerindeki tipik enerji-zaman eğrileri (/9) s oryantasyonlu cam fiber takviyeli polyester kompozit plakaların farklı darbe enerjilerindeki kuvvet-yer değiştirme eğrileri Şekil 4 te gösterilmiştir. Çeşitli darbe enerjilerinde yapılan düşük hızlı darbe deneylerinde kuvvet-zaman eğrileri kompozit malzemenin darbe yüklemesine karşı davranışını belirleyebilmektedir [25]. Kuvvet-zaman eğrilerinde kapalı ve açık eğri olarak iki tip eğri biçimi bulunmaktadır [26]. Kapalı eğri biçiminde uygulan darbe enerjisi numuneyi tam penetre hasarına uğratamadığı için darbe ucu numuneden geri çıkmaktadır. Darbe ucunun numuneden geri çıkması ile kuvvet-yer değiştirme eğrisi kapanır (Şekil 4-a). Kısacası numune uygulanan darbe enerjisinin bir kısmını elastik enerji olarak harcayabilmektedir. Açık eğri biçiminde ise uygulanan darbe enerjisi numunenin tam penetrasyonuna neden olabilecek bir enerji seviyesidir ki bu enerjisi seviyesinde darbe yüklemesi sonrası darbe ucu numuneden geri dönemez (Şekil 4-c). Şekil 4- a dan düşük darbe enerjilerinde sadece matris çatlaması hasarının numunede ana hasar mekanizması olarak ortaya çıktığı, artan darbe enerjisi seviyesi ile (Şekil 4-b) hasar 6

7 mekanizmasının delaminasyon hasarı olarak kuvvet-yer değiştirme eğrisinin pik yaptığı yerde oluştuğu saptanmıştır. Şekil 4-b de gösterildiği gibi oluşan ilk delaminasyon hasarı (25 J) kuvvet-zaman eğrisinin geri dönüşünde bir bekleme yaşatmıştır. Diğer önemli darbe eşik enerjisinin 45 J olduğu kuvvet-yer değiştirme eğrilerinde de görülebilmektedir. 25 J darbe enerjisi ile oluşan ilk delaminasyon hasarı 45 J ile maksimum değerlerine ulaşmıştır. Delaminasyon hasarının malzemede artması ile kuvvet- yer değiştirme eğrisinin pik bölgesinde yatay kırılmalarla ilerlediği tespit edilmiştir. Şekil 4-c de ise kompozit malzemenin tek vuruşta tam penetrasyonuna neden olan darbe enerji değeri belirlenmiştir. 74 J darbe enerjisi ile yapılan darbe yüklemesi ile açık eğri biçimi oluşmuştur J 8 J 15 J Delaminasyon 25 J 35 J 45 J Matris çatlaması Kapalı eğri Matris çatlaması Yer değiştirme (mm) -a- Yer değiştirme (mm) -b J 65 J 74 J Kapalı eğri Açık eğri Yer değiştime (mm) -c- Şekil 4. (/9) s oryantasyonlu cam fiber takviyeli polyester kompozit plakaların farklı darbe enerjilerindeki kuvvet-yer değiştirme eğrileri Şekil 5 te tomografi yöntemi ile farklı darbe enerjilerinde düşük hızlı darbe yüklemesine maruz bırakılmış kompozit malzemelerde oluşan hasar mekanizmaları 3 boyutlu katı model haline getirilerek gösterilmiştir. Kuvvet-zaman, enerji-zaman ve kuvvet-yer değiştirme eğrilerinden saptanan hasar mekanizmaları görsel olarak sunulmuştur. Kompozit malzemeyi yıkıcı olarak deforme eden delaminasyon hasarı, çekme bölgesindeki (numunenin arka yüzeyi) fiber kırılmaları ve darbe ucunun yarattığı bölgesel delinme hasarı tomografi yöntemi ile tespit edilebilirken, matris çatlaması hasarı saptanamamıştır. Şekil 5 ten 25 J darbe enerjisinde ilk delaminasyon hasarının oluştuğu ve darbe enerjisi seviyesinin 45 J e çıkartılması ile Gama ve Gillespie [27] nin çalışmasında belirtildiği gibi kısmi penetrasyon oluşumu gözlenmiştir. Kısmi penetrasyon oluşumu uygulanan darbe enerjisinin numuneyi ciddi bir şekilde deforme ettiği ama bununla birlikte uygulanan darbe enerjisinin numuneyi tam penetrasyona uğratamadığını belirtmektedir. 45 J darbe enerjisi ile yapılan darbe testinde ayrıca delaminasyon hasarının 25 J darbe enerjisine göre daha fazla oluştuğu ve numunenin 7

8 alt yüzeyinde çekme bölgesi oluşumuna sebep olduğu saptanmıştır. Darbe enerjisinin 74 J a çıkartılmasıyla darbe ucunun bölgesel olarak yüksek gerilme ve delme etkisi yaratması nedeniyle fiber kırılmalarının oluşumu Ref. [1,14, 28] e benzer olarak gözlenmiştir. Delaminasyon hasarının yine ana hasar mekanizması olduğu belirlenmiştir. Şekil 5. Tomografi görüntülerinden elde edilen farklı darbe enerjilerinde düşük hızlı darbe yüklemesine maruz bırakılmış kompozit malzemelerde oluşan hasar mekanizmalarının 3 boyutlu katı model kesitleri Üç boyutlu katı model görüntülerinin yanında düşük hızlı darbe testi sonrası numunelerin darbe yüzeylerinin ve arka yüzeylerinin yüksek çözünürlüklü fotoğrafları güçlü beyaz ışık 8

9 altında çekilmiştir. Şekil 6 da görünen darbe yüzü ve arka yüzey fotoğraflarında renk değişimin olduğu bölge, hasar bölgesini belirlemektedir. Resimlerde hasar bölgesi iki renk tonunda görülmektedir. Açık tonda görünen kısım yüzeye yakın tabakalar arası ayrılma (delaminasyon) bölgesini işaret etmekte; daha koyu olan alan ise numunenin alt ve üst tabakalardan eşit mesafedeki merkezinde oluşan delaminasyon bölgesini göstermektedir. Bu görüntüler 3 boyutlu tomografi görüntülerinden elde edilen kesit resimlerle beraber değerlendirildiğinde; darbe sonrası kompozit tabakaları arasında darbe enerjisine bağlı olarak darbe ucu ilerlemesinin (penetrasyon) tabakalar arası tutunma ile değiştiğini göstermektedir. Şekil 6. Farklı enerjilerde düşük hızlı darbe sonrası ön ve arka yüzeydeki hasar alanları KAYNAKLAR 1. Abrate S., Impact on laminated composite materials. Appl Mech Rev ;44(4):155 9, Caprino G., Residual strength prediction of impacted CFRP laminates. Compos Mater;18:58 18, Davies GAO, Hitchings D, Zhou G., Impact damage and residual strengths of woven fabricglass / polyester laminates. Composites Part A; 27A: ,

10 4. Cantwell WJ, Morton J.; Comparison of the low and high velocity impact response of CFRP. Composites; 2(6):545 51, N.K. Naik, Y.C. Sekher, S. Meduri, Compos. Sci. Technol., 6, 731, AbrateS.Impactonlaminatedcomposites:recentadvances.AppMechRev1994;47: Abrate S., Impact on laminated composites: recent advances. App Mech Rev; 47:11, Cantwell WJ, Morton J., The impact resistance of composite materials Fareview. Composites; 22(5):347 62, J.K. Kim, M.L Sham, Compos. Sci. Technol.,6, 5, 745, T.W. Shyr, Y.H. Pan, Compos. Struct., 62, 2,193, J.N. Baucom, M.A. Zikry,A.M. Rajendran, Compos. Sci. Technol., 66, 1, 1229, J.P. Dear, H. Lee, S.A. Brown, Int. J. Impact Eng., 32, 1-4, 13, R. Hosseinzadeh, M. M. Shokrieh, L.Lessard, Compos. Sci. Technol., 66, 1, 61, T. Mitrevski, I.H. Marshall, R. Thomson, Compos. Struct., 76, , M.F.S.F. de Moura, J.P.M. Gonçalves, Compos. Sci. Technol., 64, 121, F. Collombet, J. Bonini, J.L. Lataillade, Int. J. Numer. Method Eng., 39, 1491, C. Bouvet, B. Castanié, M. Bizeul, J.-J. Barrau, Int. J. Solıds Struct., 46, 289, P.O. Sjöblom, T.M. Hartness, T.M. Cordell, J. Compos. Mater. 22, 1, 3, M.V. Hosur, M.R. Karim, S. Jeelani, Compos. Struct., 61, 89, K. Azouaoui, S. Rechak, Z. Azari, S. Benmedakhene, A. Laksimi, G. Pluvinage, Int. J.of Fatigue, 23, 877, G. Belingardi, F. Grasso, R. Vadori, In: Proceedings of the international conference experimental mechanics (XI ICEM), Oxford, UK; 279, G. Belingardi, R. Vadori, Int. J. Impact Eng. 27, 213, G. Belingardi, R. Vadori, Compos. Struct., 61, 27, M. Hebert, C.E. Rousseau, A. Shukla, Compos. Struct., 84, C. Atas, O. Sayman, Compos. Struct., 82, 336, C. Atas, D. Liu, Int. J. Impact Eng., 35, 8, B.A. Gama, J.W. Gillespie Jr., Compos. Struct., 86, 356, T. Go mez-del Rı o, R. Zaera, E. Barbero, C. Navarro, Compos. Part B-Eng., 36, 41, 25 1