ISSN: El-Cezerî Fen ve Mühendislik Dergisi Cilt: 3, No: 3, 2016 ( )

Benzer belgeler
DOKUMA BAZALT-CAM VE FINDIK KABUĞU TAKVİYELİ POLİMER KOMPOZİTLERİNİN EĞİLME DAYANIMI VE ISI GEÇİRGENLİKLERİNİN İNCELENMESİ

MAKİNE ELEMANLARI DERS SLAYTLARI

Makine Elemanları I. Yorulma Analizi. Prof. Dr. İrfan KAYMAZ. Erzurum Teknik Üniversitesi. Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü

TABAKALI KOMPOZİT PLAKLARIN AĞIRLIK DÜŞÜRME TESTİ SONRASI BASI MUKAVEMETLERİNİN BELİRLENMESİ. Mehmet Aktaş, Yusuf Arman, Ramazan Karakuzu

CETP KOMPOZİTLERİN DELİNMELERİNDEKİ İTME KUVVETİNİN ANFIS İLE MODELLENMESİ MURAT KOYUNBAKAN ALİ ÜNÜVAR OKAN DEMİR

Geliş Tarihi/Received : , Kabul Tarihi/Accepted : tabaka dizilimi için ve en düşük hasar yükü ise N ile [60 0 ] 4

Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Pamukkale University Journal of Engineering Sciences

Geliş Tarihi/Received : , Kabul Tarihi/Accepted : tabaka dizilimi için ve en düşük hasar yükü ise N ile [60 0 ] 4

Cam Elyaf Takviyeli Kompozitlerin Düşük Hızlı Darbe Davranışlarının Nümerik Analizi

İKİ BOYUTLU RASGELE DAĞILI E-CAM LİFİ/POLYESTER MATRİS KOMPOZİTLERDE YÜKLEME HIZININ MUKAVEMET ÜZERİNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

KARBON ELYAF TAKVİYELİ POLİAMİT 6 KARMALARIN ISIL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Hibrit Kompozitlerde Kritik Burkulma Yüküne Oryantasyon Açısı Ve Farklı Delaminasyon Geometrisinin Etkisi

= σ ε = Elastiklik sınırı: Elastik şekil değişiminin görüldüğü en yüksek gerilme değerine denir.

DAİRESEL DELİKLİ TABAKALI KOMPOZİT LEVHALARDA DENEYSEL VE SAYISAL HASAR ANALİZİ

YORULMA HASARLARI Y r o u r l u m a ne n dir i?

ISSN: El-Cezerî Fen ve Mühendislik Dergisi Cilt: 3, No: 2, 2016 ( )

SERİ ÇİFT PİMLİ SANDVİÇ KOMPOZİT PLAKALARDAKİ HASAR YÜKÜNÜN YAPAY ZEKÂ TEKNİKLERİ KULLANARAK BULUNMASI

Malzeme yavaşça artan yükler altında denendiği zaman, belirli bir sınır gerilmede dayanımı sona erip kopmaktadır.

TABAKALI KOMPOZİT PLAKALARIN YARI STATİK PENETRASYON YÜKLERİ ALTINDAKİ DAVRANIŞLARININ ARAŞTIRILMASI

Kahramanmaras Sutcu Imam University Journal of Engineering Sciences

CAM ELYAF TAKVĐYELĐ POLYESTER MATRĐSLĐ KOMPOZĐT MALZEMELERDE (CTP) ELYAF TABAKA SAYISINA BAĞLI MEKANĐK ÖZELLĐKLERĐN VE DARBE DAYANIMININ ĐNCELENMESĐ

Mete Onur KAMAN Fırat Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Elazığ ÖZET


Tek Tesirli Yapıştırma Bağlantılarında İlerlemeli Hasar Analizi Progressive Failure Analysis on the Single Lap Bonded Joints

Düzlemine Dik Doğrultuda Yüklenmiş Tabakalı Kompozit Levhalarda Elasto-Plastik Gerilme Analizi

DÖRTGEN DELİKLİ KOMPOZİT LEVHALARDA ELASTO- PLASTİK GERİLME ANALİZİ

Faz Malzeme Oranının Polimer Beton Özellikleri Üzerindeki Etkisinin Araştırılması

Effect of Glass Fiber Addition on the Compressive and Tensile Strength of Concrete

MECHANICS OF MATERIALS

Doç. Dr. Buket OKUTAN BABA

6.1. Yüksek Lisans Tezleri 6.2. Doktora Tezleri. 7. Yayınlar

BURSA TEKNİK ÜNİVERSİTESİ DOĞA BİLİMLERİ, MİMARLIK VE MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 3 NOKTA EĞME DENEYİ FÖYÜ

EXPERIMENTAL DETERMINATION OF THE MECHANICAL PROPERTIES OF ADHESIVE JOINTS BONDED EPOXY ADHESIVE INCLUDED Al 2O 3 NANOPARTICLE

Malzemenin Mekanik Özellikleri

Kompozit Malzemeler Polimer Matrisli Kompozitler

BETONARME KİRİŞLERİN KOMPOZİT MALZEMELER İLE GÜÇLENDİRİLMESİ. Zeki ÖZCAN 1 ozcan@sakarya.edu.tr

TAKVĠYELĠ PLASTĠKLERĠN KAYNAK KABĠLĠYETĠ VE DAYANIMININ ĠNCELENMESĠ

DELİKLİ KOMPOZİT YAPILARIN SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİYLE ANALİZİ

Prof.Dr.İrfan AY. Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU. Öğr. Murat BOZKURT. Balıkesir

UNİFORM SICAKLIK UYGULANMIŞ METAL MATRİSLİ KOMPOZİT DİSKİN ISIL GERİLME ANALİZİ

Kürleşme sıcaklığı ve süresinin cam/polyester kompozit kirişlerin serbest titreşim ve burkulma davranışına etkileri

ELYAF TAKVİYELİ POLİMER KOMPOZİTLERİN DELİNMESİNDE ÇİFT AÇILI MATKAP UÇLARIN İTME KUVVETİNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

ELYAF TAKVİYELİ KOMPOZİT MALZEMELER İÇİN MİKROMEKANİK ESASLI KIRIM KISTASI EMRE FIRLAR KAAN BİLGE MELİH PAPİLA 0º 90º 90º 0º

Alkaliye Dayanıklı Cam Elyafla Güçlendirilmiş Betonun Performansı YUWARAJ M. GHUGAL* AND SANTOSH B. DESHMUKH

Farklı Uniform Sıcaklıklar Altındaki Karma Bağlantı Yapılmış Kompozit ve Alüminyum Plakalardaki Gerilme Analizi

T.C. BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MIM331 MÜHENDİSLİKTE DENEYSEL METODLAR DERSİ

BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM VE ANALİZ (ANSYS)

Betonların Güçlendirilmesinde FRP Kompozitlerin Hibrit Olarak Kullanımın etkisi

Pim bağlantılı tabakalı kompozit levhalarda ilerlemeli hasar analizi

YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

ÇELİK LİF KULLANIMININ YÜKSEK PERFORMANSLI BETONLARIN SÜNEKLİK ÖZELLİĞİNE ETKİSİ

T.C. TRAKYA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ AŞIRI PLASTİK DEFORMASYON METOTLARININ ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ MEKANİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ

MalzemelerinMekanik Özellikleri II

İleri Teknoloji Bilimleri Dergisi Journal of Advanced Technology Sciences ISSN:

DENİZ SUYU KOROZYON ORTAMINDA BAZALT/EPOKSİ KOMPOZİTLERİN MEKANİK DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ. İbrahim DEMİRCİ 1,*, Ahmet AVCI 1

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN VE MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 9 Sayı: 3 sh Ekim 2010

HAVACILIKTA KULLANILAN KOMPOZİT YAPILARDA İKİLİ BURÇ UYGULAMASININ İNCELENMESİ

PLANE LOADED COMPOSITE LAMINATE PLATES RESIDUAL STRESS ANALYSIS

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 10 YORULMA TESTİ

KADEMELENDİRİLMİŞ KÖPÜK MALZEMELERİN SANDVİÇ KİRİŞİN DARBE DAVRANIŞINA ETKİSİ

matris: a (Mo) (sünek) woven fibers cross section view fiber: g (Ni 3 Al) (kırılgan)

Betonarme Kirişlerin Karbon Elyafla Güçlendirilmesi Üzerine Deneysel Bir Araştırma

Kompozit Malzemeler. Tanım:

KOMPOZİTLER Sakarya Üniversitesi İnşaat Mühendisliği

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

İki malzeme orijinal malzemelerden elde edilemeyen bir özellik kombinasyonunu elde etmek için birleştirilerek kompozitler üretilir.

δ / = P L A E = [+35 kn](0.75 m)(10 ) = mm Sonuç pozitif olduğundan çubuk uzayacak ve A noktası yukarı doğru yer değiştirecektir.

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Sandviç Malzeme Geliştirmede Polimer Köpük Çekirdek Kalınlığının Eğilme Dayanımına Etkisinin Deneysel olarak Araştırılması

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

ÖZGEÇMİŞ VE YAYINLAR

Ortasında delik bulunan eğrisel yüzeyli kompozit plakların burkulma davranışı

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

ÇELİK LİFLERİN TAZE BETON ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ EFFECT OF STEEL FIBERS ON FRESH CONCRETE PROPERTIES

RTM YÖNTEMİYLE ÜRETİLEN CAM/POLYESTER KOMPOZİT PLAKALARDA CAM-DOKUMA TİPİ, İSTİFLEME SIRASI VE TABAKA SAYISININ MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİ

DOKUMA E-CAM/POLYESTER NANO SİLİKA KOMPOZİTLERİN EĞİLME ÖZELLİKLERİ

matris: a (Mo) (sünek) woven fibers cross section view fiber: g (Ni 3 Al) (kırılgan)

Betonarme Kirişlerde Cam Elyaf Takviyeli Plastik Donatıların Kullanımının Araştırılması

Kompozit Malzemeler. Polimer kompozit malzemeler reçine (Matrix) ve takviye (Reinforcement) bileşenlerinden oluşur.

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Fiber Takviyeli Polimer (FRP) Uygulanan Betonarme Kirişlerde Moment-Eğrilik İlişkisi

Hamit Adin 1 Bahattin İşcan 2 Aydın Turgut 3 ENGINEERING SCIENCES Batman University 1-2 Received: July 2009 Firat University 3

Shigley s Mechanical Engineering Design Richard G. Budynas and J. Keith Nisbett

Cam Elyaf Katkılı Betonların Yarmada Çekme Dayanımlarının Yapay Sinir Ağları İle Tahmini

İÇERİSİ BETON İLE DOLDURULMUŞ ÇELİK BORU YAPI ELEMANLARININ DAYANIMININ ARAŞTIRILMASI ÖZET

Beton Yol Kalınlık Tasarımı. Prof.Dr.Mustafa KARAŞAHİN

BURSA TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ DOĞA BĠLĠMLERĠ, MĠMARLIK VE MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ MAKĠNE MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ

ELYAF TAKVİYELİ POLİMER KOMPOZİT MALZEMELERİN DELİNMESİ ÜZERİNE BİR ARAŞTIRMA

BASMA DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. 1. Basma Deneyinin Amacı

Malzemelerin Mekanik Özellikleri

PETEK YAPILI SANDVİÇ YAPILARDA KÖPÜK DOLGUNUN KRİTİK BURKULMA YÜKÜNE ETKİSİNİN SAYISAL OLARAK TESPİTİ

TAMİR EDİLMİŞ DOĞAL LİF TAKVİYELİ KOMPOZİTLERİN MEKANİK DAYANIMLARI

Filaman sarım hibrit borularda darbe ön hasarının statik patlama mukavemetine ve hasar gelişimine etkisinin incelenmesi

Dairesel delikli kompozit levhalarda gerilme yığılmalarının incelenmesi

Hibrit ve Çelik Kablolu Köprülerin Dinamik Davranışlarının Karşılaştırılması

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ/MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ/MEKANİK ANABİLİM DALI

TAHRİBATLI MALZEME MUAYENESİ DENEYİ

Deneyin Amacı Çekme deneyinin incelenmesi ve metalik bir malzemeye ait çekme deneyinin yapılması.

TEKSTİL VE MÜHENDİS (Journal of Textiles and Engineer)

Transkript:

www.ecjse.com ISSN:2148-3736 El-Cezerî Fen ve Mühendislik Dergisi Cilt: 3, No: 3, 2016 (448-458) El-Cezerî Journal of Science and Engineering Vol: 3, No: 3, 2016 (448-458) ECJSE Makale / Research Paper Tabakalı Hibrit Kompozit Malzemelerin Yorulma Davranışlarının Analizi Anıl İMAK 1, Murat Yavuz SOLMAZ 2 ve Tolga TOPKAYA 3 1 Bingöl Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü,12000, Bingöl/TÜRKİYE aimak@bingol.edu.tr 2 Fırat Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, 23119, Elazığ/TÜRKİYE mysolmaz@firat.edu.tr 3 Batman Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, 72080, Batman/TÜRKİYE tolga.topkaya@batman.edu.tr Özet: Endüstride geniş kullanım alanına sahip tabakalı kompozit malzemeler, kullanıldıkları alanlara bağlı olarak tekrarlı yüklere maruz kalabilmektedirler. Bu nedenle malzemelerin tekrarlı yüklere karşı dayanımı önemli bir parametredir. İzotropik malzemelerden farklı olarak kompozit malzemelerin yorulma davranışlarının tespiti daha zordur. Bunun sebebi kompozit malzemelerin tasarımı sırasında ele alınan parametrelerin sayısının fazlalığıdır. Gerçekleştirilen bu çalışmada tabakalı hibrit kompozit malzemelerin yorulma davranışları deneysel olarak incelenmiştir. Çalışmada karbon ve cam olmak üzere üç farklı hibrit numune elle yatırma yöntemi ile epoksi reçine kullanılarak üretilmiştir. Elyafların reçine ile birleştirilmesinin ardından kompozit levhalara hidrolik sıcak pres uygulanmıştır. Yorulma deneylerinin yapılabilmesi için gerekli olan numuneler ASTM standartlarına uygun şekilde boyutlandırılmıştır. Deneyler sırasında gerilme oranı 0.1 ve frekans 10 Hz seçilmiştir. Deney sonucunda elde edilen sonuçlar karşılaştırmalı olarak grafikler halinde sunulmuştur. Anahtar kelimeler: Kompozit Malzemeler, Tabakalı Hibrit Kompozit, Yorulma Deneyi, S-N eğrisi. The Analysis Of Fatigue Behaviours Of The Laminated Hybrid Composite Materials Abstract: Layered composite materials with a wide range of applications in industry, may be exposed to the cyclic load depending on the field used. So, resistance of the materials to cyclic loads is significant parameter. Unlike isotropic materials, detection of the fatigue behavior of the composite materials is more difficult. The reason for this are the more number of parameters considered during the design of the composite materials. Fatigue behavior of layered hybrid composite materials has been investigated experimentally in this study performed. In this study, three different hybrid samples including carbon and glass were produced with hand layup method using epoxy resin. Hydraulic hot press was applied to the composite plates after combining the fibers with the resin. Necessary samples to be made fatigue tests, were scaled up according to appropriate ASTM standards. Stretch ratio and frequency were selected 0.1 and 10 Hz respectively. The results obtained at the end of the experiment have been presented in graphics by comparing them. Keywords: Composite Materials, Laminated Hybrid Composite, Fatigue Analysis, S-N Curve. Bu makaleye atıf yapmak için Imak, A., Solmaz, M.Y., Topkaya, T., Tabakalı Hibrit Kompozit Malzemelerin Yorulma Davranışlarının Analizi El-Cezerî Fen ve Mühendislik Dergisi 2016 3(3); 448-458. How to cite this article Imak, A., Solmaz, M.Y., Topkaya, T., The Analysis Of Fatigue Behaviours Of The Laminated Hybrid Composite Materials El-Cezerî Journal of Science and Engineering, 2016, 3(3); 448-458.

Imak, A., Solmaz, M.Y., Topkaya, T. ECJSE 2016 (3) 448-458 1. Giriş Kompozit malzemeler yüksek elastik modül ve yüksek özgül mukavemet avantajlarından dolayı, havacılık ve gemi sanayisinde tercih sebebidir. Özellikle tekrarlı yüklere maruz kalan malzemelerin yorulma hasarı davranışı doğru tanımlanmalıdır. Kompozit malzemeler hasarı bünyelerinde depolarlar ve hasar her zaman makroskobik bir hasarla meydana gelmez. Fiber hasarı, ayrılma, ters yönlü tabaka çatlağı ve matris çatlağı gibi hasar türleri oluşabilmektedir. Bunun yanında kompozit malzemelerin yorulma davranışları konusunda çok sayıda çalışma yapılmıştır. Karahan ve diğerleri 3 boyutlu dokuma karbon epoksi kompozit malzemelerin dinamik çekme yüklemesi altında yorulma davranışını incelemişlerdir. Yorulma yüklemesi altında kompozit malzeme içinde hasarın z-ipliklerinin atkı iplikleri ile kesiştikleri kısımlarda başladığı ve buradan yayıldığı anlaşılmıştır. Üç boyutlu dokuma yapıda z-iplikleri iplik katmanlarını bir arada tuttuğu için, klasik iki boyutlu kompozitlerde meydana gelen delaminasyon hasarları meydana gelmemiştir [1]. Jen ve Lee eş yönlü karbon fiber takviyeli kompozit plakaların çekme-basma ve basma-basma durumunda yorulma davranışlarını -, 5, 0, 0.2 gerilme genliği için araştırmıştır. Sonuçlar normalize edilmiş S-N diyagramının çekme-basma ve basma-basma durumunda belirgin farklılıklar göstermemiştir [2]. Colombo ve Vergani cam fiber takviyeli kompozit malzemelerin çok eksenli statik ve yorulma davranışını araştırmıştır. Fiber oryantasyon açısı olarak 0 o, 30 o, 45 o, 90 o kullanan araştırmacılar, en düşük yorulma mukavemetinin 0 o oryantasyon açısına sahip numunelerde görüldüğünü belirtmiştir [3]. Tomita ve diğerleri uzun karbon fiber takviyeli epoksi kompozitlerin eğilme yorulmasını araştırmıştır. Fiber dizilimi olarak 0 o /0 o, 0 o /90 o, 0 o /±45 o /90 o kullanan araştırmacılar plakalarda meydana gelen hasarın temel sebebinin 0 o oryantasyon açısına sahip olan tabakada oluşan basınç hasarı olduğunu rapor etmiştir [4]. Kujawski tabakalı kompozit plakaların genişliğinin çekme mukavemetine ve yorulma davranışına etkisini deneysel olarak araştırmıştır. 6 farklı fiber oryantasyon açısı ve 5 farklı genişlik değeri kullanan Kujawski fiber oryantasyon açısının ve genişliğin artışının yorulma mukavemetini arttırdığını göstermiştir [5]. Vasconcellos wowen fiber epoksi kompozit malzemenin çekme-çekme yorulma davranışını incelemişlerdir. Farklı teknikleri birleştirerek yaptıkları yorulma hasar analizleri sonucunda [±45] 7 dizilimli kompozit malzemenin [0,90] 7 dizilimli olandan daha iyi yorulma dayanımı gösterdiğini tespit etmiştir [6]. Coronado ve ark. Farklı test sıcaklıklarında karbon fiber epoksi kompozit malzemelerin Mod I çatlak davranışı analiz edilmiştir. Malzemeler aynı yönlü karbon fiber ve farklı bir epoksiden üretilmiş. [0 o ] 16/S, 20 o, 0 o, -30 o, ve 60 o sıcaklıklarda test edilmiş ve sıcaklık düştükçe malzemelerin daha kırılgan davranış sergiledikleri görülmüştür [7]. Sunulan bu çalışmada farklı malzeme, fiber dokuma ve oryantasyon açılarında karbon ve cam elyafların birleşimiyle oluşturulmuş üç farklı tabakalı hibrit kompozit numunenin çekme-çekme yorulma davranışları incelenmiştir. Bu amaçla 6 tabaka cam ve 6 tabaka karbon elyaf olacak şekilde 12 tabakalı hibrit kompozit plakalar üretilmiştir. Numunelerin üretiminde elle yatırma yöntemi kullanılmıştır ve kompozit levhalara sıcak presleme yapılarak kürleme işlemi gerçekleştirilmiştir. Yorulma deneyleri neticesinde en yüksek yorulma ömrüne sahip olan numunenin karbon twill/ cam twill dizilimli numune olduğu tespit edilmiştir. 2. Materyal ve Metod Tabakalı hibrit kompozit numunelerde takviye malzemesi olarak farklı oryantasyon açılarına sahip karbon ve cam elyaf matriks malzemesi olarak ise epoksi reçine kullanılmıştır. ASTM 3479 M standartlarına göre üretim ve deney aşamaları gerçekleştirilmiştir. Üretilen üç farklı numunede kullanılan malzeme ve elyaf oryantasyon açıları Tablo 1 de verilmiştir. Numunelerin üretim aşamasında öncelikli olarak kullanılacak olan elyaflar 200x250 mm boyutlarında kesilmiştir. Bütün numuneler 12 tabakalı olup hepsinde 6 tabaka karbon elyaf ve 6 tabaka cam elyaf kullanılmıştır. Karbon ve cam elyaflara sürülecek olan reçine miktarını belirlemek için elyaflar maksimum 510 gr ölçebilen Radwag marka hassas terazide ölçülmüştür. Elyafların 449

ECJSE 2016 (3) 448-458 Tabakalı Hibrit Kompozit Malzemelerin Yorulma... ağırlıklarının %20 si kadar reçine ve sertleştirici kullanılmıştır.. Numune dizilimleri şematik olarak Şekil 1 de gösterilmiştir. Tablo 1. Numunelerde kullanılan elyafların oryantasyon açıları Numune Numarası 1 2 3 Karbon Elyaf Twill Twill 45 0 Cam Elyaf Twill 0 0 Twill Karbon Elyaf Cam Elyaf Şekil 1. Karbon ve cam elyafların dizilimlerinin şematik gösterimi Üretime başlamadan önce numunelerin kalıptan daha iyi ve rahat çıkabilmesi için kalıp yüzeyine kalıp ayırıcı Wax- QV 5110 sürülüp yarım saat beklenmiştir. Karbon ve cam elyaf takviyeli kompozitler MGS Laminasyon Epoksi Reçine L285 ve MGS Laminasyon Epoksi Sertleştirici H285 kullanarak elle yatırma yöntemiyle Şekil 2 deki gösterildiği gibi birleştirilmiştir. Şekil 1. Kullanılan kalıp ve reçine sürülmüş elyaflar Birleştirme işlemi yapılan numuneler Şekil 3 te görüldüğü gibi; plakalar üzerinde elektrikli ısıtıcı ve pompa ünitesine sahip otomatik kontrollü hidrolik sıcak pres yardımıyla 30 bar basınçta bekletilmiştir. Kürleme işlemi ise sıcaklığın 30, 50, 70 ve 100 C o ye kademeli olarak arttırılması ile yapılmıştır. Şekil 2. Hidrolik Pompa, Hidrolik Sıcak Pres ve Kontrol Ünitesi 450

Imak, A., Solmaz, M.Y., Topkaya, T. ECJSE 2016 (3) 448-458 Tablo 1 de verilen dizilimlerde üretilen 3 farklı numune için kompozit plakalar ASTM 3479 M standartlarına göre 25x250 mm boyutlarında kesilmiş ve her numune için 15 adet olacak şekilde 45 numune elde edilmiştir. Çekme ve yorulma deneylerinde numunelerde eğilme meydana gelmemesi ve numunelerin çene kısmından ezilmemesi için numunelerin uç kısımlarına pabuç yapıştırılmıştır (Şekil 4). Şekil 3. Deneylerde kullanılan numune örneği Çekme ve yorulma deneyleri Batman Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü laboratuvarlarında yapılmıştır. Çekme deneylerinde kullanılan üniversal test cihazı 250 kn kapasiteye sahip ve çekme, eğilme, basma, burulma testlerinin yapılmasına imkân vermektedir. Şekil 5 te üniversal test cihazına bağlı bir numune görülmektedir. Yorulma testlerinde Scimadzu marka 100 kn kapasiteye sahip yorulma test cihazı kullanılmıştır. Testler sırasında R=σ min / σ max = 0.1 ve frekans 10 Hz. olarak alınmıştır. 3. Sonuçlar Şekil 4. Universal test cihazına bağlı numune görüntüsü Yorulma testleri yapılmadan önce bütün numuneler çekme testine tabi tutularak maksimum çekme dayanımları tespit edilmiştir. Çekme deneyleri sonrasında üç numune için elde edilen maksimum gerilme değerleri Tablo 2 de verilmiştir. Numune Numarası Tablo 2. Numunelerin maksimum çekme dayanımları Tabaka Oryantasyonları Maksimum Çekme Gerilmesi (MPa) 1 [Karbon twill (0 o ) 6 / Cam twill (0 o ) 6 ] 517 2 [Karbon twill (0 o ) 6 / Cam tek yönlü (0 o ) 6 ] 336 3 [Karbon tek yönlü (45 o ) 6 / Cam twill (0 o ) 6 ] 216 451

ECJSE 2016 (3) 448-458 Tabakalı Hibrit Kompozit Malzemelerin Yorulma... Numunelerde çekme sonrası oluşan hasarlar Şekil 6 da gösterilmiştir. Numunelerin hasar bölgeleri incelendiğinde kopan yüzeylerdeki hasarların tabaka oryantasyon açısıyla ilişkili olduğu tespit edilmiştir. Şekil 6. Çekme deneyi sonrası numune görüntüleri, a) karbon twill/cam twill, b) karbon twill/cam 0 o, c) karbon 45 o / cam twill Kopma gerilmeleri tespit edilen numuneler yorulma testine tabi tutulmuştur. Yorulma deneylerinde numunelere uygulanan maksimum gerilme statik hasar yükünün %80, %75, %70 ve %65 ine denk gelecek şekilde seçilmiştir. Böylece numunelerin aynı oranda yüklenmesi sağlanmıştır. 3 numune için elde edilen gerilme-çevrim sayısı grafikleri aşağıda verilmiştir. 1 nolu numune için elde edilen gerilme-ömür grafiği Şekil 7 de verilmiştir. 483 MPa maksimum gerilme için çevrim sayısı ortalaması 252, 448 MPa maksimum gerilme için 24647, 420 MPa maksimum gerilme için 70800, 450 MPa maksimum gerilme için 13850 olmuştur. 10000 üzeri çevrim sayısı nedeniyle yüksek çevrimlidir [8]. Şekil 7. 1 nolu numunenin gerilme-ömür grafiği 2 nolu numunenin gerilme-ömür grafiği Şekil 8 dedir. 294 MPa maksimum gerilme için çevrim sayısı ortalaması 399, 267 MPa maksimum gerilme için 1233, 214 MPa maksimum gerilme için 17259, 187 MPa maksimum gerilme için 211395 olmuştur. 2 nolu numune de yüksek çevrimlidir [8]. 452

Imak, A., Solmaz, M.Y., Topkaya, T. ECJSE 2016 (3) 448-458 Şekil 8. 2 nolu numunenin gerilme-ömür grafiği 3 nolu numune için elde edilen gerilme-ömür grafiği Şekil 9 da verilmiştir. 143 MPa maksimum gerilme için çevrim sayısı ortalaması 341, 119 MPa maksimum gerilme için 6921, 95 MPa maksimum gerilme için 38838, 71 MPa maksimum gerilme için 1000000 olmuştur. 3 nolu numunede sonsuz ömür elde edilmiştir [8]. Şekil 9. 3 nolu numunenin gerilme-ömür grafiği 1 nolu numuneye ait kuvvet-şekil değişimi (hystersis) eğrisi farklı çevrim sayıları için Şekil 10 da verilmiştir. Bu numunede çevrim sayısı arttıkça kuvvet-şekil değişimi eğrisinin arasında kalan alanın azaldığı görülmektedir. 453

ECJSE 2016 (3) 448-458 Tabakalı Hibrit Kompozit Malzemelerin Yorulma... Şekil 10. 1 nolu numunenin farklı çevrim sayıları için kuvvet-şekil değişimi eğrileri Çevrim sayısı arttıkça eğrilerin eğimlerinde azalma meydana gelmektedir. Bu eğim azalmasının nedeni ise malzemenin modül özelliklerinde azalma ve fiber kopmaların gerçekleşmesidir [1]. Şekil 11 de 1 nolu numunenin eğri denklemleri gösterilmiştir. Eğri denklemlerinden hareketle çevrim sayısına karşılık gelen eğim açısı hesaplanmıştır. Şekil 11. 1 nolu numunenin çevrim sayısına karşı gelen eğrilerinin denklemleri Şekil 11 de gösterilen histerezis eğrilerin, denklemleri ve eğimleri Tablo 3 te birlikte verilmiştir. Tablo 3. 1 nolu numunenin eğri denklemlerinin eğimi N (Çevrim Sayısı) Eğrinin Denklemi Eğrinin Eğimi 1 y = 15,174x - 0,7768 86.02 o 10 y = 15,313x - 1,1341 85.96 o 100 y = 14,982x - 1,7073 85.69 o 1000 y = 14,772x - 2,4581 85.35 o 10000 y = 14,479x - 2,9064 85.06 o 454

Imak, A., Solmaz, M.Y., Topkaya, T. ECJSE 2016 (3) 448-458 Şekil 12 de, 1 nolu numune için çevrim sayısı ile histerezis eğrisinin eğimi arasındaki ilişki verilmiştir. Çevrim sayısı arttıkça eğimin azaldığı açık bir şekilde görülmektedir. Şekil 12. 1 nolu numunenin çevrim sayısına karşı gelen eğim açıları 2 nolu numuneye ait kuvvet-şekil değişimi eğrisi farklı çevrim sayıları için Şekil 13 te verilmiştir. Bu numunede çevrim sayısı arttıkça kuvvet-şekil değişimi eğrisinin arasında kalan alan ve eğri eğimleri azalmıştır. Şekil 13. 2 nolu numunenin farklı çevrim sayıları için kuvvet-şekil değişimi eğrileri 3 nolu numuneye ait kuvvet-şekil değişimi eğrisi farklı çevrim sayıları için Şekil 14 te verilmiştir. Bu numunede çevrim sayısı arttıkça kuvvet-şekil değişimi eğrisinin arasında kalan alanın azaldığı görülmektedir. Çevrim sayıları arasındaki fark daha az belirgin ve sık olarak görülmektedir. 3 nolu numune diğer numunelere göre daha rijit bir yapı sergilemiştir. Çevrim sayısı arttıkça eğri eğimleri azalmıştır. 455

ECJSE 2016 (3) 448-458 Tabakalı Hibrit Kompozit Malzemelerin Yorulma... Şekil 14. 3 nolu numunenin farklı çevrim sayıları için kuvvet-şekil değişimi eğrileri Şekil 15 te üç numunenin histerezis eğrilerinden elde edilen eğim açılarının en yüksek ve en düşük değerleri tek grafik üzerinde gösterilmiştir. Grafikte görüldüğü gibi en yüksek ve en düşük eğim açıları paralel doğrultuda olmuştur. En büyük eğim açısı 2 nolu numunede 86,16 o, en düşük eğim açısı 3 nolu numunede 83,84 o dir. Şekil 15. Numune eğim açılarının tek grafikte gösterimi Histerezis eğrileri arasındaki alan azaldıkça malzemenin rijitliği artmaktadır [1]. Bu ifadeden yararlanıldığında üç numune içerisinde en rijit yapı Şekil 16 da hasar durumu gösterilen 3 nolu numune olarak değerlendirilmiştir. Malzemenin rijitliği ile orantılı olarak tabakalar birlikte çalışmış ve tabakalar arasında oluşan deleminasyon miktarı diğer numunelere oranla daha düşük olmuştur. Yorulma testleri neticesinde karbon 45 o /cam twill dizilimine sahip bu numunenin ömrü sonsuza gitmiştir. Hasar oryantasyon açısıyla ilişkili 45 o fiber açısında gerçekleşmiştir. Şekil 16. 3 nolu numunenin yorulma deneyi sonrası görüntüsü 456

Imak, A., Solmaz, M.Y., Topkaya, T. ECJSE 2016 (3) 448-458 4. Değerlendirme Gerçekleştirilen çalışmada farklı malzeme, fiber dokuma ve oryantasyon açılarında üretilmiş olan tabakalı hibrit kompozit malzemelerin yorulma davranışları deneysel olarak incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar ışığında yapılan değerlendirmeler aşağıda maddeler halinde verilmiştir. Yapılan çekme deneyleri neticesinde en yüksek gerilme karbon twill/ cam twill dizilimli numunede 517 MPa, en düşük gerilme ise karbon 45 o / cam twill dizilimli numunede 216 MPa olarak elde edilmiştir. En yüksek yorulma gerilmesi karbon twill/ cam twill dizilimli numunede 483 MPa, en düşük yorulma gerilmesi karbon 45 o / cam twill dizilimli numunede 143 MPa olarak elde edilmiştir. Bu durum fiber takviyeli kompozitlerin mekanik özelliklerinin fiber yönüne bağlı olarak değişkenlik göstermesindendir. Elyaf-matris arasında oluşan bağın iyi olmaması, elyaf mekanik özelliklerinin üniform olmaması, elyafın matris içerisinde üniform dağılmaması gibi nedenlerden dolayı aynı oryantasyon ve aynı dizilime sahip numunelerin mekanik özelliklerinde farklılıklar gözlemlenmiştir [9]. Üç numunenin de çevrim sayıları 10000 üzerinde çıktığı için yüksek çevrimlidirler. Karbon 45 o / cam twill dizilimli numunenin çevrim sayısı 1000000 tespit edilmiştir. Bu durum numunenin sonsuz ömürlü olduğunu göstermektedir. Histerezis eğrileri incelendiğinde karbon 45 o / cam twill dizilimli numune diğer iki numuneye göre daha rijit bir yapı sergilemiştir. Histerezis eğrilerinde çevrim sayısı arttıkça eğimlerinde azalış meydana gelmiştir. Bunun nedeni ise modül özelliklerinde azalmanın meydana gelmesi ve fiber kopmaların gerçekleşmesindendir [1]. Yapılan deneyler neticesinde bazı numunelerde gözle görülür tabakalar arası ayrışma tespit edilmiştir. Bu durumun, numune imalatı sırasında elyaflar arasına reçinenin tam nüfuz etmemesinden kaynaklandığı düşünülmektedir. Genel olarak test sonuçları; dokuma fiberlerin alansal yoğunluğundan, fiber yönünden, elle yatırma yöntemi parametrelerinden, fiberlerin reçine geçirgenliğinden, fiberlerin tam ıslanıp ıslanamamasından etkilenmiştir [10]. Kaynaklar [1] M. Karahan, S.V. Lomov, A.E. Bogdanovıch, I. Verpoest, 3-Boyutlu Karbon-Epoksi Kompozit Malzemelerde Yorulma Davranışı, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, Cilt 19, Sayı 7, doi: 10.5505/pajes.2013.87587. [2] Jen M.H.R., Lee C. H., (1998). Strength and life in thermoplastic composite laminates under static and fatigue loads, Part I Experimental, Journal of Fatigue, 20, 605-615. [3] Colombo C., Vergani L., (2011).Multi-axial fatigue life estimation of unidirectional GFRP composite, International Journal of Fatigue, 33, 1032-1039. [4] Tomita Y., Morioka K., Iwasa M., (2001).Bending fatigue of long fiber reinforced epoxy composites, Materials Science and Engineering, A319-321, 679-682. [5] Kujawski D., (1998). Width effects on the tensile strength and fatigue behavior of angle-ply laminates, International Journal of Fatigue, 20, 575-580. [6] D.S. de Vasconcellos, F. Tauchard, L. Choconski-Arnault, (2014). Tension-Tension Fatigue Behaviour of Wowen Hemp Fibre Reinforced Epoxy Composite: A Multi-İnstrumented Damage Analysis, International Journal of Fatigue,159-169. 457

ECJSE 2016 (3) 448-458 Tabakalı Hibrit Kompozit Malzemelerin Yorulma... [7] P. Cornado, A. Argüelles, J. Vina, I. Vina, (2014).Influence of low Temperatures on the Phenomenon of Delamination of Mode I Fracture in Carbon-Fibre/Epoxy Composites Under Fatigue Loading, Composite Structures,188-193. [8] A. Karcı,( 2009). Uçak Yapısal Parçalarında Kullanılan Karbon/Epoksi Kompozit Malzemelerin Yorulma Davranışı, Doktora Tezi, Anadolu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. [9] Karacaer Y., (2009). Cam kumaş takviyeli delikli SMC kompozit malzemelerin mekanik özelliklerinin araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. [10] Sakin, R.,( 2004). Bilgisayar destekli çok numuneli eğilme yorulması test cihazı tasarımı ve cam-fiber takviyeli polyester kompozitlerde eğilme yorulması davranışının incelenmesi, Doktora Tezi, Balıkesir Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Balıkesir. 458