CAM KUMA TAKVIYELI TERMOPLASTIK KOMPOZITLERDE

Benzer belgeler
makale SONUÇ Şekil 8. Deneylerde Kullanılan Mermiler Şekil 9. Farklı Tabaka Sayılarındaki Kompozit Levhalarda Yüksek Hızlı Darbe Sonucu Oluşan Hasar

AFYON KOCATEPE ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ

ÇEL K TEL TAKV YEL ZN-AL 5 (ZAMAK 5) ALA IMININ KIRILMA DAVRANI I*

ZEMİN MUKAVEMETİ: LABORATUVAR DENEY YÖNTEMLERİ

ÇÖKELME SERTLEŞTİRMESİ (YAŞLANDIRMA) DENEYİ

T.C. TURGUT ÖZAL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

BĐSĐKLET FREN SĐSTEMĐNDE KABLO BAĞLANTI AÇISININ MEKANĐK VERĐME ETKĐSĐNĐN ĐNCELENMESĐ

THE EFFECTS OF CROSS-SECTIONAL PROPERTIES OF CONCRETE- GRP HYBRID PROFILES ON COMPRESSIVE AND FLEXURAL BEHAVIOR

STAT K Ç BASINÇ ALTINDAK HASAR DAVRANI I

Döküm. Prof. Dr. Akgün ALSARAN

TEKNİK RESİM. Ders Notları: Mehmet Çevik Dokuz Eylül Üniversitesi. Görünüşler - 1

BETONARME BĠR OKULUN DEPREM GÜÇLENDĠRMESĠNĠN STA4-CAD PROGRAMI ĠLE ARAġTIRILMASI: ISPARTA-SELAHATTĠN SEÇKĠN ĠLKÖĞRETĠM OKULU ÖRNEĞĠ

BİLGİSAYAR PROGRAMLARI YARDIMIYLA ŞEV DURAYLILIK ANALİZLERİ * Software Aided Slope Stability Analysis*

Marmaray Projesi Tünellerinde Pasif Yangın Koruma Çalışmaları

ALÜMİNA ESASLI REFRAKTER TUĞLALARIN ISIL ŞOK DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ

İLERİ YAPI MALZEMELERİ DERS-6 KOMPOZİTLER

İÇİNDEKİLER. 1 Projenin Amacı Giriş Yöntem Sonuçlar ve Tartışma Kaynakça... 7

NOVACRETE Kİ MYASALİNİN ZEMİ N O ZELLİ KLERİ NE ETKİ Sİ Nİ N ARAŞTİRİLMASİNA İ Lİ ŞKİ N LABORATUVAR DENEYLERİ RAPORU

Makine Elemanları I Prof. Dr. İrfan KAYMAZ. Temel bilgiler-flipped Classroom Bağlama Elemanları

ELİPSOİT PETEK YAPILI SANDVİÇ YAPILARIN BURKULMA DİRENÇLERİNİN SAYISAL VE DENEYSEL OLARAK ARAŞTIRILMASI ÖZET ABSTRACT

DENEY 5 SOĞUTMA KULESİ PERFORMANSININ BELİRLENMESİ

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

İSTANBUL TİCARET ÜNİVERSİTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ BİLGİSAYAR SİSTEMLERİ LABORATUARI YÜZEY DOLDURMA TEKNİKLERİ

Teknoloji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği. Polimer Malzemeler. Polietilen (PE)

LDPE/EVOH Harmanlarının Hazırlanması, Karakterizasyonu ve Bazı Özellikleri

Deprem Yönetmeliklerindeki Burulma Düzensizliği Koşulları

ANKARA EMEKLİLİK A.Ş GELİR AMAÇLI ULUSLARARASI BORÇLANMA ARAÇLARI EMEKLİLİK YATIRIM FONU ÜÇÜNCÜ 3 AYLIK RAPOR

STYROPOR ĐÇEREN ÇĐMENTO VE ALÇI BAĞLAYICILI MALZEMELERĐN ISIL VE MEKANĐK ÖZELLĐKLERĐ*

1 OCAK 31 ARALIK 2009 ARASI ODAMIZ FUAR TEŞVİKLERİNİN ANALİZİ

Yakıt Özelliklerinin Doğrulanması. Teknik Rapor. No.: 942/

Reynolds Sayısı ve Akış Rejimleri

YERLİ ÜRETİCİLER TARAFINDAN ÇİN HALK CUMHURİYETİ MENŞELİ PVC İTHALATINA YÖNELİK YAPILAN KORUNMA ÖNLEMİ BAŞVURUSUNUN GİZLİ OLMAYAN ÖZETİ

KAPLAMA TEKNİKLERİ DERS NOTLARI

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

Proje Tasarım Esasları Prof. Dr. Akgün ALSARAN. Temel bilgiler TÜBİTAK Üniversite Öğrenci Projesi Hazırlama

Mühendislikte Deneysel Metodlar I Dersi Deney Föyü

Sinterleme. İstenilen mikroyapı özelliklerine sahip ürün eldesi için yaş ürünler fırında bir ısıl işleme tabi tutulurlar bu prosese sinterleme denir.

ŞEV DURAYLILIĞI

HAFİF BETONLARIN ISI YALITIM VE TAŞIYICILIK ÖZELİKLERİ

Taş, Yaman ve Kayran. Altan KAYRAN. ÖZET

YAPI ve DEPREM MÜHENDİSLİĞİNDE MATRİS YÖNTEMLER. Prof. Dr. Hikmet Hüseyin ÇATAL. Prof. Dr. Hikmet Hüseyin ÇATAL. (III. Baskı)

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü-Fizik Bölümü

PLASTİK MALZEMELERİN İŞLENME TEKNİKLERİ

Dr. Erdener ILDIZ Yönetim Kurulu Başkanı ILDIZ DONATIM SAN. ve TİC. A.Ş.

Elektro Kaplamada Optimum Ko ullar

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

2. TEMEL KAVRAMLAR. 2.1 Giriş

MMU 420 FINAL PROJESİ

Doç.Dr.Mehmet Emin Altundemir 1 Sakarya Akademik Dan man

Uygulanan dış yüklemelere karşı katı cisimlerin birim alanlarında sergiledikleri tepkiye «Gerilme» denir.

Milli Gelir Büyümesinin Perde Arkası

75 ini

YAPILARDA DERZLER VE SIZDIRMAZLIK MALZEMELERİ

STATİK-BETONARME PROJE KONTROL FORMU Evet Hayır

Proje Yönetiminde Toplumsal Cinsiyet. Türkiye- EuropeAid/126747/D/SV/TR_Alina Maric, Hifab 1

DÜNYA KROM VE FERROKROM PİYASALARINDAKİ GELİŞMELER

RİSKLİ YAPILAR ve GÜÇG

YIĞMA TİPİ YAPILARIN DEPREM ETKİSİ ALTINDA ALETSEL VERİ ve HESAPLAMALARA GÖRE DEĞERLENDİRİLMESİ

BİLİŞİM TEKNOLOJİLERİ ÜÇ BOYUTLU GRAFİK ANİMASYON (3DS MAX) MODÜLER PROGRAMI (YETERLİĞE DAYALI)

Demir 10X Demir 10X Demir 10X Demir 15 X

-Bursa nın ciroları itibariyle büyük firmalarını belirlemek amacıyla düzenlenen bu çalışma onikinci kez gerçekleştirilmiştir.

T.C. ÇANAKKALE ONSEK Z MART ÜN VERS TES

SEYAHAT PERFORMANSI MENZİL

ANKARA EMEKLİLİK A.Ş GELİR AMAÇLI ULUSLARARASI BORÇLANMA ARAÇLARI EMEKLİLİK YATIRIM FONU 3 AYLIK RAPOR

ÖZEL LABORATUAR DENEY FÖYÜ

DENEY 2. Şekil 1. Çalışma bölümünün şematik olarak görünümü

DENEY NO: 9 ÜÇ EKSENLİ BASMA DAYANIMI DENEYİ (TRIAXIAL COMPRESSIVE STRENGTH TEST)

Fizik I (Fizik ve Ölçme) - Ders sorumlusu: Yrd.Doç.Dr.Hilmi Ku çu

KÖMÜRÜN GÖRÜNÜMÜ, Mehmet GÜLER Maden Mühendisleri Odas Yönetim Kurulu Üyesi

BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM VE ANALİZ (ANSYS)

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

JET MOTORLARININ YARI-DĐNAMĐK BENZETĐŞĐMĐ ve UÇUŞ ŞARTLARINA UYGULANMASI

WCDMA HABERLEŞMESİNDE PASİF DAĞITILMIŞ ANTEN SİSTEMLERİ KULLANILARAK BİNA İÇİ HÜCRE PLANLAMA. Ferhat Yumuşak 1, Aktül Kavas 1, Betül Altınok 2

Küçük Çaplı Yatayda 1 Saatlik Yangın Dayanım Testi 1

MALZEMELERİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ

2015 Ekim ENFLASYON RAKAMLARI 3 Kasım 2015

Y32 BOJİ GÖVDESİNİN STATİK VE DİNAMİK YÜKLEME ANALİZLERİ

CAR SAF T TANYUMUN YORULMA DAVRANI I

Basın Bülteni. Marmaray Projesinde Rota Teknik İmzası BD

Şekil 5.12 Eski beton yüzeydeki kırıntıların su jetiyle uzaklaştırılması

Araştırma Notu 15/177

KIRILMA MEKANİĞİ Prof.Dr. İrfan AY MALZEME KUSURLARI

TÜBİTAK ÜNİVERSİTE ÖĞRENCİLERİ YURT İÇİ / YURT DIŞI ARAŞTIRMA PROJELERİ DESTEKLEME PROGRAMI ILIK SAC ŞEKİLLENDİRME PROSESİ İÇİN

MMT310 Malzemelerin Mekanik Davranışı 3 Tokluk özelliklerinin belirlenmesi Kırılma Mekaniği

Üç-fazlı 480 volt AC güç, normalde-açık "L1", "L2" ve "L3" olarak etiketlenmiş vida bağlantı uçları yoluyla kontaktörün tepesinde kontak hale gelir

HAYALi ihracatln BOYUTLARI

NIR Analizleri için Hayvansal Yem ve G da Numunelerinin Haz rlanmas

MMU 420 FINAL PROJESİ. 2015/2016 Bahar Dönemi. Bir Yarı eliptik yüzey çatlağının Ansys Workbench ortamında modellenmesi

SORU 6: Su yapılarının tasarımında katı madde hareketinin (aşınma, oyulma, yığılma vb. olayları) incelenmesi neden önemlidir, açıklayınız (4 puan).

MasterFlow 920 AN (Eski Adı Masterflow 920 SF)

T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MEKATRONİK LABORATUVARI 1. BASINÇ, AKIŞ ve SEVİYE KONTROL DENEYLERİ


TURBOCHARGER REZONATÖRÜ TASARIMINDA SES İLETİM KAYBININ NÜMERİK VE DENEYSEL İNCELENMESİ

ISSN: El-Cezerî Fen ve Mühendislik Dergisi Cilt: 3, No: 1 (55-65)

BOYAR MADDELERDE AKTİF KARBONUN ADSORPLANMA ÖZELLİĞİNE HİDROJEN PEROKSİTİN ETKİSİ

İngilizce Öğretmenlerinin Bilgisayar Beceri, Kullanım ve Pedagojik İçerik Bilgi Özdeğerlendirmeleri: e-inset NET. Betül Arap 1 Fidel Çakmak 2

Transkript:

CAM KUMA TAKVIYELI TERMOPLASTIK KOMPOZITLERDE KIRILMA DAVRANI LARININ INCELENMESI Ahmet AVCI a, Mürsel EKREM a, Ömer Faruk. ERKEND RC b a Selçuk Üniversitesi Müh. Mim. Fak., Makine Mühendisli i Bölümü, Konya, Türkiye b Gaziantep Üniversitesi, Gaziantep MYO, Kampus, Gaziantep, Türkiye ÖZET Bu çal mada merkezine boydan boya çatlak aç lm cam elyaf takviyeli termoplastik kompozit malzemenin sabit yük alt nda k lma ve hasar davran incelenmi tir. Deneyler ras nda çatlak ilerlemesi, çatlak a aç lma miktar, çatlak ucundaki gerilme iddet faktörleri ve k lma toklu u incelenmi tir. Çatlak ilerlemesi ve çatlak a aç lma miktar, çatlak geometrisi ile ilgili bir hasar parametresi olarak kullan lm r. Sonuçlar da gerilim iddet faktörü ve J integral metodu ile kontrol edilmi tir. Yük-uzama, yük-çatlak a aç lma miktar, enerji bo alma miktar -çatlak aç lma miktar, gerilme iddet faktörü-çatlak ilerlemesi grafikleri, bir malzeme özelli i gibi dü ünülerek çizilmi tir. Anahtar Kelimeler: Polimer matris kompozitler, merkez çatla, J integrali, gerilme iddet faktörü, K lma mekani i INVESTIGATION OF THE FRACTURE BEHAVIOUR OF WOVEN GLASS REINFORCED POLYETHYLENE COMPOSITES ABSTRACT In this study, the fracture and damage behaviour of glass-fiber reinforced thermoplastic composite under stable load with central fracture are investigated.. During the experiments, the crack growth, crack opening displacement (COD), the stress-intensity factor and fracture toughness have been investigated. The crack growth and crack opening displacement are used as damage parameters related to crack geometry. The results are checked by using the stressintensity factor and J integral method. Load-extension, load-crack opening displacement, J- integral-crack opening displacement, the stress-intensity factor-crack growth graphs are plotted as material properties. Key words: Polymer-matrix composites, the stress-intensity factor, central fracture, J-Integral, the mechanics of fracture. 422

1.G Uzay araçlar n yap na geçildi i asr zda, ça n yenilikleri ve bilimin geli mesi paralelinde günün ihtiyaçlar kar layabilecek, mevcut malzemelere göre gerek ekonomik, gerekse teknik yönden daha uygun malzemeler üretme yoluna gidilmi tir. Dolay yla hem ekonomik, hem daha mukavemetli ve hem de çok hafif malzemelerin üretilmesi için yap lan çal malar yo unla lm r. Böylece de ik özelliklere sahip birden fazla malzemenin özel yöntemlerle fiziksel olarak birle tirilmeleri suretiyle elde edilen kompozit malzemeler büyük önem kazanm r [1]. Polimer malzemeler uygun fiyatlar n yan nda fiziksel, mekanik ve kimyasal özellikleriyle günümüzde pek çok malzeme yerine kullan lmaktad r. Polimerlerin yerini ald malzemeler, metallerden ipege, tahtadan cama kadar genis bir spektrum çerçevesinde yer almaktad r. Özellikle matris olarak kullan lan polipropilen, polietilen, naylon, polietermid, polieterketon v.b. termoplastikler; otomotiv endüstrisi, in aat, elektrik-elektronik, uzay ve uçak sanayi, alt yap larda boru ve tank olarak v.b. sektörlerde yayg n olarak kullan lmaya ba lam r. Kompozit malzemelerin, k lma ve hasar davran lar n bilinmesi oldukça önemlidir. Dinamik gerilme durumu mevcut olan makine elamanlar nda yorulma olay malzemelerde çatlaklar ve hasarlar n sürekli olarak geli mesi, ilerlemesi ve malzemenin hasar görmesiyle sonuçlan r. Dolay yla çatlak boyutlar ve ilerleme sekli bilinirse makine eleman tasar m amas nda iken hasar önlenebilir. Bu sebeple her biri yeni bir malzeme olan kompozit malzemelerin k lma davran lar üzerinde pek çok çal ma yap lm ve yap lmaya devam edilmektedir. Merkezi dairesel delik içeren cam elyafla takviyelendirilmi plastik kompozit malzemelerin gerilme kuvveti ve k lma davran lar X.F. Yao ve ark. taraf ndan çal lm r. Farkl delik çaplar ndaki çentikli numunelerin bütün hasar ve k lma süreçlerindeki gerinim de imleri kaydedilmi tir. Çentikli numunelerdeki delik çaplar n kuvvet ve k lma üzerindeki etkileri incelenmi tir [2]. Samanc da kafes çelik tel takviyeli polimer kompozit numunelerine üç noktadan e me testi uygulayarak e ilme gerilmesi ve e ilme elastisite modüllerini bulmu olup, Mod I e gore k lma davran lar incelemi tir [3]. Erkendirci de farkl oryantasyon aç lar na sahip çelik tel takviyeli yüksek yo unluklu polietilen kompozit malzemeler üzerinde lma ve yorulma davran lar incelemi ve deneyler sonucunda kink olay gözlemlemi tir [4]. D. Stevanoviç ve ark. cam fiberle takviye edilmi vinil ester kompozit malzemeler üzerinde, mod I ve mod II deleminasyonuna ba lang ç çatlak artlar n etkisini incelemi ler ve yorulma ön çatla ile çatlak ilerleme miktarlar n, enerji bo alma miktar na olan etkilerini bile ik mod testleri uygulayarak, sonuçlar rapor etmi lerdir [5]. Polietilen cam çubuklar üzerinde çentik aç ld ktan sonraki yorulma davran lar da V. Favier ve ark. taraf ndan incelenmi tir. Burada farkl GSF ile çatlak ilerleme miktarlar aras nda ili kiyi inceleyen deneyler yap lm s ve ilgili grafikler çizilmi tir. Sonuç olarak da G F nin de eri artt kça yorulma ömrünün azald rapor edilmi tir [6]. Bu çal mada fiber olarak bez aya yöntemiyle üretilmi (plane wave) cam kuma örgü ve matris olarak da alçak yo unluklu polietilen (AYPE) kullan larak tabakal kompozit malzeme üretilmi tir. Bu malzemelerin mekanik özellikleri incelenmi, kendisini olu turan malzemelere göre olan üstünlükleri ara lm r. Bunun yan s ra k lma mekani i ile ilgili 423

özelliklerden olan ve ortas nda boyuna çatlak bulunan malzemelerinin ASTM E-647 standartlar uyar nca yük alt nda k lma davran lar incelenmi tir. 2. DENEYSEL ÇALI MA 2.1. Numune Haz rlama Öncelikle iki yönlü cam kuma takviyeli alçak yo unluklu polietilen kompozit malzeme üretimi yap lm r. Malzeme üretimi el kumandal hidrolik bir pres ve kal ptan olu an düzenek haz rlan p s cak kal plama yöntemiyle gerçekle tirilmi tir. Kompozit malzeme üretiminde, fiber olarak iki yönlü 0º/90º profil çekme yöntemiyle üretilmi 0.15 mm kal nl nda ve 0.2 mm elek aral nda cam kuma kullan lm r(cam Elyaf) Çizelge 1.Alçak yo unluklu polietilen ve E cam n özellikleri Malzeme özellikleri Alçak yo unluklu polietilen E Cam Yo unlu u (gr/cm 3 ) 0,92 2,56 Elastik modülü (GPa) 0,120-0,245 76 Kopma dayan (MPa) 85 2,5 Uzama (%) 90-650 2,75 Matris olarak çizelge 1.1 de özellikleri verilen alçak yo unluklu polietilen termoplastik malzeme kullan lm r (Petkim). Malzeme üretiminin ilk a amas nda granül halde bulunan polietilen, saç metalden yap lm kal ba konularak pres alt nda 180ºC s cakl kta 2.5 MPa bas nç alt nda 6 dakika tutulmu tur. Daha sonra s cakl k 30ºC azalt rken, bas nç ta 15 MPa a kar larak, 5 dakika bekletildi. Böylece 200x160x1 mm boyutlar nda 1 tabaka alçak yo unluklu polietilen levha üretildi. ki tabaka alçak yo unluklu polietilen levha aras na bir ra iki yönlü cam kuma fiberler yerle tirilerek ayn düzenekte ve ayn üretim artlar nda 200x160x2 mm boyutlar nda kompozit malzeme üretilmi tir. Üretilen kompozit malzemenin ematik ve kesit görünü ü ekil 1. de verilmi tir. (a) (b) ekil 1. a-) Kompozit malzeme üretiminin ematik görünü ü, b-) Kompozit malzemenin kesit görünü ü 424

Çekme deneyleri için ASTM E 647 standard na göre W=23 mm, L= 92mm ve B = 2 mm olan levhalar kullan lm r ( ekil 2). Bu numunelerin merkezine 2a=6 mm boyunda merkezi çatlaklar aç ld. Bu çatlaklar numune ekseniyle 0º aç yapacak ekilde aç lm r. Çatlaklar açmadan önce numune üzerine 6 mm boyunda çatla n yeri özel kalemle aretlendi. Sonra model b ça yla i aretli bu i aretli bölge numunenin kal nl boyunca kesildi. Hassas kesim için üzerinde aç ve boy skalas bulunan Mitutoyo marka el mikroskobu kullan ld. ekil 2. Çekme testi deneylerinde kullan lan deney çubu u 2.2. Çekme Deneyi ekil 2. de görüldü ü gibi numuneler haz rlanarak Instron 4301 marka Çekme Test Cihaz nda deneyler gerçekle tirilmi tir. Deneyler 2,54 mm/dk ilerleme h nda oda s cakl nda yap lm r. (MPa) 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 ekil 3. Kompozit malzemeye ait gerilim- ekil de tirme miktar ) grafi i 425

Kompozit malzemeye ait gerilim- ekil de tirme miktar ( ) grafi i ekil 3 de verilmi tir. Grafikte görüldü ü gibi e risinin muhtelif yerlerinde dalgalanmalar görülmektedir. Gerilmenin 10 MPa kadar olan bölümlerinde ki dalgalanmalar n, kompozit malzeme uzarken cam elyaf n örgülü fiberin k vr mlar düzlenmesi s ras ndaki ani uzamalardan kaynakland san lmaktad r. Gerilmenin 10 35 MPa aral ndaki keskin dalgalanmalar beklenildi i gibi fiberin kopmaya ba lad safhad r. Bir cam kuma kopunca yükte ani dü olmu akabinde bir sonraki cam elyaf yükü üstlenmi arkas ndan o da kopmu ve böylece maksimum yüklemeye kadar devam etmi tir. Daha sonra termoplastik matrisin etkisiyle sünek davran ve kopma gerçekle mi tir. Numuneler çekme i lemine tabi tutulurken dijital foto raf makinesi ile film çekimi yap ld. Film çekimi esnas nda yük de erleri ve uzama miktarlar tespit edildi. Instron cihaz na kaydedilen veriler bir diskete al narak bilgisayar ortam nda grafikleri çizildi. Bilgisayar ortam na aktar lan resimlerde çatlak a aç lma miktarlar ve çatlak ilerleme miktarlar autocad ortam nda ölçümleri yap ld. 2.3. Yakma Deneyi Matris malzemesi ile takviye malzemesinin hacimsel oranlar elde etmek için ASTM- D2584 e uygun olarak yakma deneyleri gerçekle tirildi. 25x50 mm boyutlar nda kompozit malzeme numunesi hassas terazide tart ld ktan sonra, 600 o C elektrik tmal f nda polietilen tamamen buharla ncaya kadar yak ld. Geriye kalan cam elyaf örgü yeniden tart larak polietilen ve cam kuma örgünün a rl klar bulundu. Cam kuma örgü fiberin yo unlu u f =2.56 gr/cm 3 ve matris malzemenin yo unlu u da c =0.92 gr/cm 3 oldu u bilindi inden, kompozit malzemenin fiber hacimsel oran a daki ba lant dan bulundu. V f = ( W f / f ) / ( W c / c ) (1) Buradan W f ve W c, s ras yla fiber ve kompozitin a rl klar r. f ve c, ise s ras yla fiber ve kompozitin yo unluklar r. Bu çal mada kullan lan malzemelerin yakma deneyi sonucunda kompozit malzemenin fiber hacimsel oran V f =0.29 olarak bulunmu tur. Ayr ca elyaf n rl kça oran V fa =W f /W c den 0.15 bulunmu tur. Yakma deney sonucunda kompozit malzemenin Poisson oran ve kayma modülü a daki formüllerden bulunmu tur. 12 = ( V f f ) + ( V m m ) (2) 1/G 12 = (V f / G f ) + (V m / G m ) (3) Burada cam kuma örgü fiberin poisson oran f = 0.20, matris malzemenin poisson oran m =0.48, cam kuma örgü fiberin kayma modülü G f =3200 MPa ve matris malzemenin kayma modülü ise G m =85 MPa olarak al nm r. Böylece kompozit malzemenin özellikleri bulunmu ve çizelge 2. de gösterilmi tir. 426

Çizelge 2.Deney malzemesinin mekanik özellikleri Çekme deneyi özellikleri Bulunan de erler Elastisite Modülü ( E ) 1300 MPa Çekme Dayan 35 MPa Uzama (%) %30 Kayma Modülü (G 12 ) 100 MPa Poisson Oran ( ν 12 ) 0,41 3. DENEY SONUÇLARI VE TARTI MA 3.1. Çekme Deney Sonuçlar Merkezinde çatlak bulunan kompozit numuneler yukar da anlat lan artlarda çekme deneyine maruz b rak lm r. ekil 4 de yüklemeye kar k uzama miktar n grafi i gösterilmi tir. Numunede maksimum yükleme 871.81 N iken uzama 3.66 mm olarak bulunmu tur. Numuneler ortalama 15 N da ve 15 mm uzamada kopmu turlar. ekil 4 Kompozit malzemenin (P-δ ) grafi i 427

ekil 5. Kompozit malzemenin (P-COD) grafi i Çekme deneyi yap rken yakla k olarak her 0,5 mm de çatlak ucu aç lma miktar ölçülmü tür. Belirlenen çekme yüküne kar k, çatlak ucu aç lma grafi i ekil 5 de verilmi tir. Grafikten görüldü ü gibi çatla n çekme kuvvetiyle hemen hemen max yüklemeye kadar lineer de ti i söylenebilir. Bu grafikten çatla n Pmax= 822 N kuvvetine kadar kararl oldu u Pmax kuvvetinden sonra h zland görülmektedir. Numuneler ortalama 15 N yüklemede ve 9.10 mm çatlak ucu aç lma miktar nda kopmu tur. Çatlak ilerleme miktar n yüklemeye kars de imi grafi i ekil 6. da gösterilmi tir. Burada çatlak ilerleme miktar maksimum yüklemeye kadar lineer de ti i görülmektedir. Pmax = 871,81 N da, a = 1.12 mm olarak bulunmu tur. ekil 6. Kompozit malzemenin (P- a) grafigi Numunelerin çatlak ucu aç lma miktarlar n çatlak ilerleme miktarlar na göre de im grafi i ekil 7 de gösterilmi tir. Maksimum yüklemeye kadar çatlak ucu ile çatlak ilerlemesi orant olarak artm r. Maksimum yüklemeden sonra çatlak ucu aç lma miktarlar çatlak ilerlemesinin yakla k 2 kat daha h zl ilerlemi tir. Ba lang çta COD= 0.56 mm de a= 0.62 mm iken, kopma an nda COD = 9.37 mm de ise a= 4.03 mm olarak bulunmu tur. 428

ekil 7. Kompozit malzemenin (COD- a) grafi i 3.2. Gerilme iddet Faktörü Bu çal mada yorulma deneylerindeki G F de erleri ASTM E 647 standard kullan larak, ortas nda çatlak bulunan numuneler için verilen a daki formüllerden hesaplanm r. α = 2a / w ve 2 a / w <0.95 olmak art yla a da verilmi tir K= (P/B)( [( πα) /(2w)]sec[( πα) / 2] (4) Burada P: uygulanan yükü, B: malzeme kal nl 2a: çatlak boyunu, w : malzeme geni li ini ifade etmektedir. ekil 8. de numunenin çekme neticesinde çatlak ilerlemesi ve K e göre de imin grafi i gösterilmi tir. Burada K de erleri e itlik 4. dan hesaplanm r. Ba lang çta a= 0.62 mm, P = 299.75 N ve COD = 0.56 mm de K = 30.85 MPa m iken, Pmax = 871.81 N, a = 1.12 mm ve COD= 1.21 mm de K =120.44 MPa m olarak bulunmu tur. 0o aç çatlakl numunede ayr lma modunda (Mod I) hasar oldu undan sadece K de erleri bulunmu ve de erlendirmeler buna göre yap lm r. ekil 8. incelendi inde K artarken çatlak ilerleme miktar da artt görülmektedir. Çatlak ilerleme miktar ba lang çta h zla artarken kopmaya do ru bir miktar azalma olu maktad r. Bu da çatlakl çekme testinde beklenen durumdur. 429

ekil 8. Kompozit malzemenin K 1 a grafigi 3.3. J ntegral yöntemi Ortas nda çatlak bulunan numunelerde J-integralin tespitinde u yol izlenir. Çatlakl numuneye ait yük-yer de tirme e risi (P-δ ) alt nda kalan alan (At), ayn yükle yüklenmi çentiksiz malzemenin P-δ grafi i alt ndaki alan (Au) ç kar r. Buradan elde edilen de er daki formüle konularak kritik J-integral (J 1 c ) de eri Mod I e bulunur [7]. (5) Burada ν a 11 =1/E 1 a 22 =1/E 2 a 21 =a 12 =- E 12 1 a 66 =1/G 12 itliklerinden hesaplan r. E 1 ve E 2 : x ve y yönlerindeki elastiklik modülü, ν 12 ve ν 21 : x ve yönlerindeki Poisson oranlar, G 12 ise x yönündeki kayma modülüdür. ekil 9. da numunede çekme neticesinde uzaman n ekil de tirme enerji bo alma miktar (J) ile de mesinin grafi i gösterilmi tir. Çatlakl numuneyi çekme için ba lang çta J= 28.30 J/mm 2 lik bir enerji gerekmektedir. Uzama ilerledikçe çatlakl numuneyi koparmak için gereken bu enerji miktar artm r. Kopma an nda ise ba lang çtaki enerjiyi miktar ile itlenmi tir ve bu beklenen bir durumdur. J de erleri e itlik (5) den hesaplanarak bulunmu tur. 0o aç çatlakl numunede ayr lma modunda (Mod I) hasar oldu undan sadece de erleri bulunmu ve de erlendirmeler buna göre yap lm r. 430

ekil 9.Kompozit malzemenin J -δ grafi i Yüklemenin ekil de tirme enerji bo alma miktar na göre grafi i ekil 10 da gösterilmi tir. Ba lang çta numunenin eklini de tirebilmek için gerekli enerji bo alma miktar 28.30 J/mm 2 iken, yüklemenin maksimum oldu u 871.81 N da ekil de tirme enerji bo alma miktar 49.31 J/mm 2 de maksimum de ere ula r. Bu de erden sonra numuneye uygulanan yük azald kça enerjide azalm r. ekil 10. Kompozit malzemenin P-J grafigi ekil 11. de ekil de tirme enerji bo alma miktar ve çatlak ilerlemesine göre grafi i gösterilmi tir. Ba lang çta çatla açmak için gereken enerji 28.30 J/mm2 iken, Pmax=871.81 N ve a = 1.12 mm de J =49.31 J/mm 2 olarak bulunmu tur. 431

3.4. Hasar Mekanizmas ekil 11. Kompozit malzemenin J - a grafigi Hasar mekanizmas incelenecek olursa, deneyin ba lamas yla beraber ilk yüklemede çatlak zlar nda beyazla ma olu maya ba lam r. Bunu çatlak ilerlemesi takip etmi tir. lerleyen yüklemelerde ekil 12 de görüldü ü gibi matris y rt lmas çatla n ucundaki fiberi geçerek devam etmi tir. Bu ara fiber-matris ara yüzey ayr lmas meydana gelmi ve yüklemenin artmas yla birlikte bo ta kalan cam elyaf kopmu tur. Bo ta kalan cam elyaf koptuktan sonra iki dikey cam kuma aras nda bo luk kadar matris y rt lmas devam etmi, bir sonraki cam kumas bo ta kalm ve bu ekilde kopma olay çatla n kararl olmayan büyüklü e gelinceye kadar çatlak ilerlemesi devam etmi tir. Çatlak aç n 0o olmas ndan dolay sadece Mod I de hasar olu mu ve çatlak ilerlemesi çatlak düzlemi boyunca ve kopuncaya kadar devam etmi tir. Çatlak ilerleme düzlemi do rultusunda bir de iklik olmam r ( ekil 12). ekil 12. Kompozit malzemede çatlak ilerlemesi Fiber kopmas ekil 13 de görüldü ü gibi fiber matris ara yüzey ayr lmas ve fiber s yr lmas ile meydana gelmi tir. Fiber s yr lmas sadece 0.2 mm gibi s rl bir bölgede olmu tur. Kullan lan cam kuma, örgü oldu undan buda beklenen bir durumdur. Polietilen, kompozit malzeme üretimi s ras nda eridi inden cam kuma, örgülü fiberlerin bütün yüzeylerini kaplam hatta iki cam kumas n örgü yapt bölgelerde bile iki cam kumas n aras na girerek bütün cam kuma lar s vam r. 432

Çatlak ilerlemesi yüklemenin art yla birlikte a=1.12 mm seviyesine gelinceye kadar kararl bir yap da devam etmi ancak bu de erden sonra çatlak ilerlemesi süratle artm ve aniden kopmu tur. (a) (b) ekil 13 Kompozit malzemenin kopma sonras resimleri a-) Malzemenin kenar uç k mlar nda fiber-matris ayr lmas b-) Çatla n ilerledi i k mlar 4. SONUÇLAR Bu çal mada, cam kuma takviyeli alçak yo unluklu polietilen kompozit malzemenin çekme yükü alt nda k lma davran lar incelenmi tir. Önce malzemenin mekanik özellikleri belirlenmi daha sonra boydan boya merkez çatlaklar aç lm, çekme deneyleri yap lm ve lma davran lar incelenmi tir. Bu çal mada elde edilen sonuçlar a ya ç kar lm r. Yükleme ilerledikçe x-eksenine dikey konumda olan cam kuma lar çatlak ilerleme, çatlak ucu aç lma miktar na ve matris ayr lmas na ba olarak kopmu tur. Genel olarak çatlak ilerleme miktarlar artt kça, çatlak ucu aç lma miktarlar giderek azalm r. Gerilme iddet faktör de erleri kopma öncesine kadar kararl denebilecek ekilde artm daha sonra karars z bölgeye geçerek numune aniden kopmu tur. Merkezi çatlakl numunelerde uygulanan yük çatla a dik oldu undan sadece aç lma modundan dolay hasar olu mu tur. ekil de tirme enerji bo alma h J nin de erleri, dalgal bir seyir göstermesine ra men giderek maksimum yüklemeye kadar artm olup, daha sonra numunenin koptu u ana kadar dü mü ve numuneyi koparmak için gerekli olan ilk enerji miktar na dönmü tür. Kompozit malzemenin kendisini olu turan malzemelere göre mekanik özellikleri geli tirilmi tir. Bu sebeple üretilen kompozit malzeme özellikle mutfak e yalar, ambalaj malzemeleri, boru ve otomotiv yan sanayisi gibi bir çok alanda daha güvenli bir ekilde kullan labilir hale gelmi tir. 433

KAYNAKLAR 1. Jones, M.R., 1998, Mechanics of Composite Materials, Virginia Polytechnic Institute, Virginia. 2. Yao, X.F., Bijlaard, F.S.K., Yeh, H.Y., 2005, Tensile Strength and Fracture Behaviors of Complex GFRP Composites with a Central Hole, Journal of Composite Materials, Vol. 39. 3. Samanc, A., 2004, Yüzey Çatlakl Filaman Sar m CTP Borular n _ç Bas nç Etkisi Alt nda Yorulma Davran, Doktora Tezi, Selçuk Üniversitesi Fen Bil.Ens., Konya. 4. Erkendirci Ö.F., 2006, Tel Takviyeli Termoplastik Kompozitlerde K lma Davran lar n ncelenmesi, Doktora Tezi, Selçuk Üniversitesi Fen Bil.Ens., Konya. 5. Stevanovic, D., Jar, B., Lowe, A, Kalyanasandaram, S., 2000, On Crack Initiations Conditions for Mode I and Mode II Delemination Testing of Composite Materials, Composites Science and Technology. Vol. 60, p. 1879-1887. 6. Favier, V., Giroud, T., Sell, G.C.,Goldberg, A., 2001, Slow Crack Propagation in Polyethylene Under Fatigue at Controlled Stress Intensity, Polymer Vol. 43, p. 1375-1382. 7. Beaumont, W. R., Schults, M., Friedrich, K., 1990, Failure Analysis of Composite Materials, Technomic Publishing Co. 434