CAM FİBER TAKVİYELİ POLYESTER KOMPOZİTTE TEKRARLI DARBE YÜKLEMELERİYLE OLUŞAN HASAR MEKANİZMALARI. sinanfi@gmail.com



Benzer belgeler
Cam Elyaf Takviyeli Kompozitlerin Düşük Hızlı Darbe Davranışlarının Nümerik Analizi

Şekil 1. Sarkaçlı darbe deney düzeneği

MAKİNE ELEMANLARI DERS SLAYTLARI

Doç. Dr. Buket OKUTAN BABA

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

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

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

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

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

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

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

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

MALZEME SEÇİMİ ve PRENSİPLERİ

AŞINDIRICI PARTİKÜL KARIŞIMLARININ CAM KEÇE TAKVİYELİ POLİFENİLEN SULFİD MATRİSLİ KOMPOZİTLERİN KATI PARTİKÜL EROZYON DAVRANIŞLARINA ETKİLERİ

Statik ve Dinamik Yüklemelerde Hasar Oluşumu

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

KARBON ELYAF TAKVİYELİ POLİAMİT 6 KARMALARIN ISIL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

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

DOKUMA E-CAM/POLYESTER NANO SİLİKA KOMPOZİTLERİN EĞİLME ÖZELLİKLERİ

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

MMU 420 FINAL PROJESİ

MMU 402 FINAL PROJESİ. 2014/2015 Bahar Dönemi

İNŞAAT MALZEME BİLGİSİ

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

Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi Journal of Engineering and Natural Sciences

MUKAVEMET DERSİ. (Temel Kavramlar) Prof. Dr. Berna KENDİRLİ

DAİRESEL DELİKLİ TABAKALI KOMPOZİT LEVHALARDA DENEYSEL VE SAYISAL HASAR ANALİZİ

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

E-CAMI/EPOKS TABAKALI KOMPOZ TLER N DÜ ÜK HIZLI DARBE DAVRANI INA NUMUNE BOYUTLARININ ETK

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

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

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

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

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

Kompozit Malzemeler. Tanım:

Oluklu PVC köpük içeren denizel sandviç kompozitlerin darbe test performansları

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

KADEMELENDİRİLMİŞ KÖPÜK MALZEMELERİN SANDVİÇ KİRİŞİN DARBE DAVRANIŞINA ETKİSİ

DÖRTGEN DELİKLİ KOMPOZİT LEVHALARDA ELASTO- PLASTİK GERİLME ANALİZİ

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

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

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

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY - 3 ÜÇ NOKTALI EĞİLME DENEYİ

Kompozit Malzemeler. Tanım:

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

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

ÖZGEÇMİŞ VE ESERLER LİSTESİ

METAL TABAKALI KOMPOZİTLERİN DÜŞÜK HIZLI ENİNE DARBEYE KARŞI DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ

2. Amaç: Çekme testi yapılarak malzemenin elastiklik modülünün bulunması

Yığma yapı elemanları ve bu elemanlardan temel taşıyıcı olan yığma duvarlar ve malzeme karakteristiklerinin araştırılması

Genel olarak bir kompozit malzeme, her iki bileşene ait özelliklerin birleşimiyle daha iyi özellikteki kombinasyonlarının elde edildiği çok fazlı bir

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

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

ELYAF TAKVİYELİ POLİMER KOMPOZİT MALZEMELERİN DELİNMESİ ÜZERİNE BİR ARAŞTIRMA

ÖZGEÇMİŞ VE YAYINLAR

MALZEMELERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

KOMPOZİT PLAKALARIN CIVATA BAĞLANTILARI İÇİN KRİTİK-ALTI HASAR MODELLEMESİNE DAYALI MUKAVEMET KESTİRİM YÖNTEMİ ÖZET

Talaş oluşumu. Akış çizgileri plastik deformasyonun görsel kanıtıdır. İş parçası. İş parçası. İş parçası. Takım. Takım.

Kağızman 10/03/1974. Mühendislik Fakültesi. Mühendislik Fakültesi

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

METALURJİ VE MALZEME MÜH. LAB VE UYG. DERSİ FÖYÜ

1 2 ve Yavuz YAMAN 3. dir. Y. Al, yüzeye monte gömülebilirler. Yüzeye uygulanan. . Fiber Bragg Izgara gerinim ölçerler, yüksek hassasiyetli

FONKSİYONEL KADEMELENDİRİLMİŞ DAİRESEL PLAKALARIN KATMAN YAPISININ DÜŞÜK HIZLI DARBE DAVRANIŞINA ETKİSİ

Yoğun Düşük sürünme direnci Düşük/orta korozyon direnci. Elektrik ve termal iletken İyi mukavemet ve süneklik Yüksek tokluk Magnetik Metaller

Burulma (Torsion): Dairesel Kesitli Millerde Gerilme ve Şekil Değiştirmeler

AŞINDIRICI PARTİKÜL KARIŞIMLARININ Ti6Al4V ALAŞIMININ KATI PARTİKÜL EROZYON DAVRANIŞINA ETKİLERİ

FARKLI ENERJ LERDE ARDI IK TEKRARLI DARBELERE

İLERİ YAPI MALZEMELERİ DERS-6 KOMPOZİTLER

CoroMill Plura. Kompozit malzemeler için optimize edilmiş frezeler

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

REZA SHIRZAD REZAEI 1

MALZEME BİLGİSİ DERS 8 DR. FATİH AY. fatihay@fatihay.net

Burulma (Torsion): Dairesel Kesitli Millerde Gerilme ve Şekil Değiştirmeler

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


SERAMİK KOMPOZİT ZIRH SİSTEMLERİNİN DARBE VE BALİSTİK ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ. Celal EVCİ DOKTORA TEZİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

Mukavemet 1. Fatih ALİBEYOĞLU. -Çalışma Soruları-

Plastik Parçanın Performansı Etkilenir:

DEPREM ETKİSİNE MARUZ YIĞMA YAPILARIN DÜZLEM DIŞI DAVRANIŞI

BASMA DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. 1. Basma Deneyinin Amacı

KOÜ. Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü (1. ve 2.Öğretim / B Şubesi) MMK208 Mukavemet II Dersi - 1. Çalışma Soruları 23 Şubat 2019

PLASTİKLERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ Prof.Dr.Ayşegül AKDOĞAN EKER

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Kırılma Hipotezleri. Makine Elemanları. Eşdeğer Gerilme ve Hasar (Kırılma ve Akma) Hipotezleri

KIRIK YÜZEYLERİN İNCELENMESİ

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MADEN İŞLETME LABORATUVARI

MMT310 Malzemelerin Mekanik Davranışı 1 Deformasyon ve kırılma mekanizmalarına giriş

TABAKALI KOMPOZĐT MALZEMELERĐN DARBE DAVRANIŞI

MALZEME BİLİMİ Güz Yarıyılı Kocaeli Üniversitesi Ford Otosan Ġhsaniye Otomotiv MYO. Yrd. Doç. Dr. Egemen Avcu

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 9B - BURULMA DENEYİ

MALZEMELERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

Malzemelerin Mekanik Özellikleri

HAVACILIKTA KULLANILAN KOMPOZİT YAPILARDA İKİLİ BURÇ UYGULAMASININ İNCELENMESİ

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

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

Elastisite modülü çerçevesi ve deneyi: σmaks

KOMPOZİTLER Sakarya Üniversitesi İnşaat Mühendisliği

Hazırlık Sınıfı. 1.Sınıf / Güz Dönemi

Transkript:

CAM FİBER TAKVİYELİ POLYESTER KOMPOZİTTE TEKRARLI DARBE YÜKLEMELERİYLE OLUŞAN HASAR MEKANİZMALARI ÖZET Sinan FİDAN 1, Egemen AVCU 2, Tamer SINMAZÇELİK 2,3 1 Kocaeli Üniversitesi, Sivil Havacılık Yüksekokulu, Arslanbey Kampüsü, 41285, Kocaeli / Türkiye 2 Kocaeli Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Umuttepe Kampüsü, 4138, Kocaeli / Türkiye 3 TUBITAK-Marmara Araştırma Merkezi, Posta Kutusu: 21, Malzeme Enstitüsü, 4147, Gebze/Türkiye sinanfi@gmail.com Bu çalışmada, cam fiber takviyeli polyester kompozitte tekrarlı düşük hızlı darbe testleri sonrası ortaya çıkan içyapı hasarları incelenmiştir. Çalışmanın amacı, cam fiber takviyeli kompozitin tekrarlı darbe yüklemeleri karşısında gösterdiği tepkileri ortaya koymaktır. Testler, Instron Dynatup 925 HV darbe test cihazında ASTM D 7136 standartlarına göre gerçekleştirilmiştir. Kompozit, tam delinme gerçekleşene kadar 5 J darbe enerjisiyle 5 mm çaplı yarıküresel darbe ucuyla tekrarlı darbeye maruz bırakılmıştır. Testlerin kuvvet - deplasman, maksimum kuvvet - tekrarlı darbe sayısı, maksimum deplasman - tekrarlı darbe sayısı ve emilen enerji - tekrarlı darbe sayısı grafikleri çizilerek yorumlanmıştır. Tekrarlı darbelerin malzeme içyapısında üç farklı tip hasar (matris çatlağı, delaminasyon ve fiber kırılmaları) ortaya çıkardığı görülmüştür. Malzeme içyapısındaki hasar bölgesini görüntülemek için mikro-bilgisayarlı tomografi (mikro -BT) kullanılmıştır. Elde edilen mikro-bt görüntüleriyle hasar boyut analizi yapılmıştır. Çalışma sonucunda tekrarlı darbe yüklemeleri sonrası cam fiber takviyeli kompozitte yorulma hasarına bağlı delinme gerçekleştiği gözlemlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Cam fiber takviyeli kompozit, düşük hızlı darbe, tekrarlı darbe, içyapı hasarı, mikrobilgisayarlı tomografi (mikro-bt). 1. GİRİŞ Kompozit malzemeler, metallere göre daha pahalı olmalarına rağmen ağırlık / özgül dayanım oranlarının yüksek olması, yüksek mukavemet değerleri ve amaca yönelik yük taşıma kapasiteleri sayesinde son otuz yılda mühendislik uygulamalarında yaygın olarak tercih edilmektedirler. Fiber takviye elemanına sahip ve tabakalı olarak üretilen kompozit malzeme tipleri özellikle havacılık ve savunma sanayi uygulamalarında giderek artan oranda kullanılmaktadırlar. Diğer taraftan tabakalı kompozitlerin düşük olan düzlem dışı yük taşıma kapasiteleri, yüksek üretim maliyetleri dezavantajları arasında sayılabilir. Kompozit malzemeler, servis şartları altında maruz kaldıkları yüklemeler dışında olağandışı darbe yüklemeleri ile de yüz yüze gelebilirler. Uçaklarda olduğu gibi kuş çarpması, taksi yolunda pistten kopan taş parçalarının çarpması ya da bakım işlemleri sırasında teknisyenlerin dikkatsizliği sonucu düşen anahtar takımlarının kompozit yapısına zarar vermesi bu tür olağandışı anlık darbe yüklemelerine örnek verilebilir. Ortaya çıkan hasarlar kimi zaman gözle görülebilir olurken kimi zaman da sadece kompozitin içyapısında hasarlar meydana getirir ve özel inceleme yöntemleri kullanılmadığı takdirde fark edilmesi çok zordur. Kompozit içyapısında ortaya çıkan matris çatlağı, fiber kopması ve delaminasyon gibi hasar türleri yapının yük taşıma kapasitesini önemli derecede azaltır. Dışarıdan gözle yapılan rutin kontrollerde sadece küçük bir çatlak şeklinde görünen veya hiç görünmeyen bu hasarlar, kompozit matrisinin görevini yerine getirememesine ve yorulma hasarlarının normal süresinden önce ortaya çıkmasına sebep olabilir.

Darbe yüklemelerine bağlı hasarların kritik boyuta ne zaman ulaşacağı hakkında önceden bilgi sahibi olmak, malzemenin kullanıldığı yapısal parçanın servis ve bakım zamanını kestirmede önemli rol oynayabileceği gibi aynı zamanda ölümcül kazalarla sonuçlanabilecek süreçlerin de önüne geçecektir. Darbe hasarları, literatürde yapılan bazı çalışmalarda darbenin ortaya çıkma hızına göre sınıflandırılırken diğer çalışmalarda darbe sonucu oluşan hasar türlerine göre sınıflandırma yapılmıştır. Her iki sınıflama mantığında da asıl amaç darbeye bağlı ortaya çıkan hasar hakkında kestirimde bulunabilmek ve kritik eşik enerji yükleme değerlerine ulaşmadan malzemenin uzun süre emniyetle servis şartlarını yerine getirebilmesini sağlayabilmektir. Kompozitler anlık darbe yükleri dışında servis ömürleri boyunca tekrarlı darbe yüklerine de maruz kalırlar. Tekrarlı darbe yükleri büyük enerjili tekrarlı darbelerden oluşabileceği gibi düşük enerjili tekrarlı darbeler şeklinde de ortaya çıkabilir. Düşük hızlı darbe yüklemesi sırasında kompozit malzemelerde ortaya çıkan yapısal değişimler ve darbe yükü uygulaması sonrası malzeme içyapısında ortaya çıkan hasar mekanizmaları; bu malzemelerin üretim parametrelerinde yapılacak iyileştirmeler için hayati önem taşımaktadır. Kompozit yapıların tasarımındaki en önemli ilgi darbe yüklemesine karşı duyarlılıklarıdır. Fiber takviyeli polimer matrisli kompozitlerin düşük hızlı darbe yüklemeleri de dâhil enine yüklemeler nedeni ile yapı içerisinde oluşan iç hasara karşı yüksek oranda hassas oldukları bilinmektedir. Örneğin yapısal havacılık uygulamalarında kullanılan polimer kompozitlerin uçuş pisti kırıntıları, dolu, bakım hasarları (alet düşmesi), serv is araçlarının ya da kargo ile yapı arasındaki çarpışma, kuş çarpmaları, pervanedeki buzların gövdeye çarpması, motor enkazı ve lastik kopması gibi darbe yüklemesine maruz kaldığı saptanmıştır. Darbe yüklemelerine karşı kompozit malzemelerin bu duyarlılıkları sebebiyle endüstriyel uygulamalarda kullanım alanları ciddi bir şekilde sınırlanmaktadır. Bu malzemelerin darbe esnasında oluşan enerjiyi matris hasarı (tabakalar içi ve tabakalar arası çatlaklar), fiber kırılması, fiber-matris ayrılması, tabaka yarılması, delaminasyon, fiber soyulması ve fiber çekme hasarı şeklindeki hasar mekanizmaları ile sönümlediği belirtilmektedir. Bu nedenle yapısal uçak, helikopter ve araba parçalarında kullanılan kompozit malzemelerin düşük hızlı darbe yüklemeleri gibi yapıyı hasara uğratabilecek potansiyel dış yüklemelere karşı davranışı ve yapıda oluşan hasar mekanizmalarının incelenmesi gereken önemli bir konudur. Bu çalışmada cam fiber takviyeli polimer matrisli tabakalı kompozite düşük enerjili (5 Joule) tekrarlı darbeler uygulanmış, tekrarlı darbeler sonrası ortaya çıkan sonuçlar grafiksel olarak irdelenmiştir. Ayrıca tekrarlı darbeler sonrası kompozit içyapısında ortaya çıkan hasar mekanizmalarını görüntüleyerek ortaya koymak amacıyla mikro-bt çekimleri gerçekleştirilmiştir. 2. DENEYSEL YÖNTEM 2.1. Malzeme Bu çalışmada gerçekleştirilen darbe testlerinde kullanılan kompozit plakalar Tübitak Marmara Araştırma Merkezi Malzeme Enstitüsü nden tedarik edilmiştir.

Cam fiber takviyeli polyester matrisli kompozit [/9] s yönelime sahiptir. Cam fiber takviye elemanının hacimsel oranı %6 tır. Çapraz katlı kompozitin fiber takviye elemanı olarak içinde bulunan cam fiber, E-camıdır. Kompozit plakaların kalınlığı 5 mm dir. Kompozit plakalar üst üste on bir tabakadan oluşmaktadır. Cam fiber takviyeli polyester kompozitler 4 mm 4 mm boyutlarında olduğundan darbe testine girmeden önce 1 mm 1 mm boyutlarına inecek şekilde kesilmiştir. Kesme işlemi içyapıda herhangi bir hasara yol açmamak için düşük devirde yüksek torka sahip elmas kesici diskler ve özel numune tutucular vasıtasıyla gerçekleştirilmiştir. 2.2. Darbe Test Cihazı Düşük hızlı darbe testleri TÜBİTAK Marmara Araştırma Merkezi Malzeme Enstitüsü Kompozit Laboratuarında bulunan INSTRON DYNATUP 925HV cihazı ile gerçekleştirilmiştir (Şekil 1). Şekil 1: Instron Dynatup 925HV cihazı

Cihaz; test numune yüzeyine sadece bir defa vuruş yapıldıktan sonra darbe ucunu yakalayan pnömatik geri sekme önleme sistemi ve darbe verilerinin otomatik olarak toplanmasını sağlayan Impulse Data Acquisition programı (Şekil 2) ile donanmıştır. Bu program sayesinde farklı malzemelere ait darbe dirençleri, darbe anından enerji sönümlemesinin bitimine kadar olan zaman aralığındaki sayısal veriler toplanarak grafik haline getirilebilmektedir. Şekil 2: Impulse Data Acquisition programı ekran görüntüsü 2.3. Mikro Bilgisayarlı Tomografi Cihazı Çalışma kapsamında darbe testi uygulanan kompozit numunelere ait mikro-ct taramaları Belçika Kontich te bulunan SkyScan firmasında SkyScan 1173 yüksek enerjili spiral taramalı mikro-bt cihazında gerçekleştirilmiştir (Şekil 3). Şekil 3: SkyScan 1173 yüksek enerjili spiral taramalı mikro-ct cihazı Çalışma kapsamında gerçekleştirilen cam fiber takviyeli kompozitlere ait SkyScan 1173 cihazında gerçekleştirilen mikro-bt tarama parametreleri Tablo 1 de verilmiştir.

Tablo 1. Kompozitlere ait mikro-ct tarama parametreleri Kompozit Mikro-CT Tarama Parametreleri Kaynak Voltaj 13 kv Kaynak Akım 61 µa Görüntü Pixel Boyutu 12.5 µm Numune Kaynak Arası 92.125 mm Mesafe Kamera Kaynak Arası 364 mm Mesafe X-ışını uygulama süresi 13 ms Açısal Dönüş.1 derece Yeniden Yapılandırma Programı NRecon Halka Doku Düzeltme Faktörü Işın Sertleştirme Düzeltmesi Merkez Işın Açısı - Yatay Merkez Işın Açısı - Dikey 17 % 2 17.2 derece 17.2 derece Kompozit numunelerden elde edilen mikro-bt taramalarına ait görüntü dilimleri, darbe hasarının oluştuğu merkez noktası ile iki uç arasında tüm iç hasar bölgesini kapsayacak şekilde elde edilmiştir. Böylece görüntü dilimlerinin birleştirilmesiyle oluşturulan içyapı hasar bölgesinin üç boyutlu görüntüsü, darbe noktasından uçlara doğru gidildikçe hasar yapısının nasıl değiştiğini daha iyi ortaya koymuştur. Kesit dilimler arası mesafe 1,5 mm dir. Mikro-BT taramasına ait şematik gösterim Şekil 4 de verilmiştir. Şekil 4: Mikro-CT taraması şematik gösterimi

3. DENEYSEL SONUÇLAR ve TARTIŞMA 3.1. Tekrarlı Darbe Literatür Çalışmaları I. Ulusal Ege Kompozit Malzemeler Sempozyumu Kompozit malzemelerin tekrarlı darbe yüklemelerine verdikleri tepkiler ve oluşan içyapı hasarlarına ilişkin literatürde yapılan çalışmalar ve kapsamları Tablo 2 de verilmiştir. Tablo 2. Kompozitlerde tekrarlı darbe yüklemeleri hakkında yapılan literatür çalışmaları ARAŞTIRMACI Belingardi [1] Hosur [2] Venkatraman [3] Wyrick [4] Ho [5] Boukhili [6] Rotem [7] Azouaoui [8] Baucom [9] Wu [1] Lyhmn [11] Grag [12] KONU İÇERİĞİ İki farklı üretim yöntemiyle üretilen cam fiber takviyeli kompozitin tekrarlı darbe davranışları. S2 cam/epoksi kompozitin dikişli ve dikişsiz fiber takviyeli olmasının tekrarlı darbe yüklemesine etkileri. Cam/epoksi kompozitlerde tabakalar arasına yerleştirilen köpük katmanın tekrarlı darbe yüklemelerine etkisi. Karbon/epoksi kompozitlerde tekrarlı darbe yüklemeleri sonrası ortaya çıkan hasar mekanizmaları. Cam fiber takviyesiz ve takviyeli polikarbonat kompozitlerde tekrarlı darbe yüklemeleri sonrası ortaya çıkan hasar farklılıkları. Grafit/epoksi kompozitlerde tekrarlı darbe sonrası ortaya çıkan üç hasar tipinin bölgelerinin belirlenmesi. Sünek ve gevrek kompozitlerin tekrarlı darbe yüklemeleri altındaki hasar mekanizmalarının farklılıkları. Cam/epoksi kompozitlerde tekrarlı darbe yüklemelerine bağlı hasar türleri ve hasar yayılım alanının belirlenmesi. Fiber örgü geometrisinin E-camı takviyeli kompozitlerde tekrarlı darbe yüklemeleri hasar mekanizmalarına etkileri. E-camı/epoksi tabakalı kompozitlerde dikişli ve dikişsiz fiber takviyesinin tekrarlı darbe sonrası kalıntı mukavemet değerlerine etkisi Kısa E-camı fiber takviyeli PPS kompozitte tekrarlı darbelere bağlı teorik yorulma ömrü hesaplamaları. Kompozitlerde darbe yüklemelerine bağlı ortaya çıkan hasar türlerinden delaminasyon hasarının incelenmesi.

3.1. Tekrarlı Darbe Deney Sonuçları I. Ulusal Ege Kompozit Malzemeler Sempozyumu Cam fiber takviyeli polyester matrisli kompozitle gerçekleştirilen tekrarlı darbe testleri sonucu elde edilen kuvvet deplasman eğrileri Şekil 5 te verilmiştir. 1. vuruş 2 4 6 8 1 75. vuruş 2 4 6 8 1 15. vuruş 2 4 6 8 1 25. vuruş 2 4 6 8 1 1. vuruş 2 4 6 8 1 17. vuruş 2 4 6 8 1 5. vuruş 2 4 6 8 1 125. vuruş 2 4 6 8 1 172. vuruş 2 4 6 8 1 Şekil 5. Tekrarlı darbe sayılarına göre kuvvet deplasman eğrileri Kuvvet deplasman eğrileri, tekrarlı darbe uygulanan kompozitlerin üzerlerine uygulanan tekrarlı darbeleri farklı tipte hasarlara uğrayarak taşımaları hakkında bilgiler verir. Deplasman, uygulanan darbe yüküne bağlı olarak malzemenin düzlemsel normal ekseninden saparak darbeye ters yönde esneyerek kat ettiği mesafedir. Darbe yükü malzeme üzerinden kaldırıldığında, malzeme kısmen hasara uğrayarak ilk düzlemsel eksenine geri döner. Malzemenin servis şartları altında çalışma güvenliği hakkında karar verebilmek için ortaya çıkan hasar türünün ve boyutunun bilinmesi önem arz eder.

Tekrarlı darbe yüklemeleri sonrası kompozitlerde ilk ortaya çıkan hasar türü matris hasarıdır. Şekil 5 te birinci vuruştan sonra kuvvet deplasman eğrisinde ortaya çıkan küçük dalgalanma bu matris hasarının göstergesidir. Aynı enerji seviyesinde uygulanan tekrarlı darbelere devam edildiğinde, deplasman miktarının tekrar sayısıyla çok az artış gösterdiği gözlemlenmiştir. Tekrarlı darbe sayısı 17 e ulaşana kadar cam fiber takviyeli kompozitin kuvvet deplasman eğri karakteristiğinde belirgin bir değişim gözlemlenmemiştir. Tekrarlı darbe sayısı 17 olduğunda malzemede ilk delinme gerçekleşmiştir. Malzemede delinmenin ortaya çıkmasıyla kapalı eğri karakteristiğinde olan kuvvet deplasman eğrisi açık hale dönüşmüştür. Bu değişim malzemenin yük taşıma kapasitesini yitirdiği anlamına gelmektedir. Tekrarlı darbe sayısı 172 olduğunda malzemede tam delinme gerçekleşmiştir. Şekil 6 da tekrarlı darbe sayısına bağlı olarak cam fiber takviyeli kompozitte ortaya çıkan maksimum deplasman eğrisi görülmektedir. İlk darbe sonrası maksimum deplasman miktarında bir artış gözlemlenmiş, 25. tekrarlı darbeyle 15. tekrarlı darbe arasında maksimum deplasman miktarı neredeyse sabit kalarak yatay bir seyir izlemiştir. 15. ve 17. darbeler arasında maksimum deplasman miktarı tekrar artma eğilimine girmiştir. Deplasman miktarındaki artış oranı maksimum değerini 17. ve 172. darbeler arasında alarak 172. darbede tam delinme gerçekleşmiştir. Deplasman miktarında maksimum artışın bu tekrarlı darbe sayılarında ortaya çıkışı uygulanan darbe yükünde malzemenin kalıcı şekil değişikliğine giderek hasara uğramasıdır. Maximum 1 9 8 7 6 5 4 3 Maximum Deplasman 2-2 2 4 6 8 1 12 14 16 18 Tekrarlı Darbe Sayısı Şekil 6. Maksimum deplasman miktarının tekrarlı darbe sayısına bağlı değişim eğrisi Şekil 7 de tekrarlı darbeler sonrası malzemenin taşıyabildiği maksimum darbe kuvvetlerinin değişim eğrisi verilmiştir. Malzemenin taşıyabildiği maksimum kuvvet miktarı 25. ve 15. darbeler arasında neredeyse sabit kalarak yatay bir seyir izlemiş ve en büyük değerlerine ulaşmıştır. 15. darbeden sonra kompozitin kuvvet taşıma kapasitesi hızlı bir düşüş trendine girmiş ve tam delinmenin gerçekleştiği 172. darbeden sonra minimum değerine ulaşmıştır.

Maksimum deplasmanın (Şekil 6) ve maksimum kuvvetin (Şekil 7) tekrarlı darbe sayısına bağlı değişimleri incelendiğinde cam fiber takviyeli polyester matrsili kompozit için kritik tekrarlı darbe sayılarının 15, 17 ve 172 olduğu görülmektedir. 15. darbeden sonra ortaya çıkan yük taşıma kapasitesindeki düşüş trendi 172. darbeden sonra minimum değerine inerek malzemede kalıcı hasara neden olmuştur. Kompozitin 5 mm çaplı yarıküresel geometrili darbe ucuyla 5 Joule enerjili tekrarlı darbelere maruz kalması halinde 172. darbeden sonra tam delinmeye giderek yük taşıma kapasitesini yitirdiği gözlemlenmiştir. F max (N) 5-2 2 4 6 8 1 12 14 16 18 Tekrarlı Darbe Sayısı Şekil 7. Maksimum kuvvetin tekrarlı darbe sayısına bağlı değişim eğrisi 3.2. Tekrarlı Darbe Sonrası Mikro Bilgisayarlı Tomografi Sonuçları Cam fiber takviyeli polyester matrisli kompozitle gerçekleştirilen tekrarlı darbe testleri sonrasında malzeme içyapısında ortaya çıkan matris hasarı, fiber kırılması, delaminasyon ve delinme hasarlarını ortaya koyabilmek amacıyla deney numunesin mikro BT çekimleri gerçekleştirilmiştir. Mikro BT görüntülemesi yapılırken kompozit plaka üzerinde hasar yayılım alanı göz önüne alınmıştır. Görüntü dilimleri arasındaki mesafe 1,5 mm dir. Darbe ucunun malzemeye temas ettiği noktanın tam altında kalan kısım; Şekil 8 de C C kesitinde görülmektedir. Darbe noktasından numune uçlarına doğru gidildikçe içyapı hasarlarını ortaya koymak amacıyla diğer kesit görüntüleri de eklenmiştir. Şekil 8 de C C kesiti incelendiğinde, 172. darbeden sonra tekrarlı darbeye bağlı ortaya çıkan hasar ve delinme konisi net şekilde görülmektedir. Delinme izinin iki yönünde uçlara doğru uzanan delaminasyon hasarı boyunun en uzun, malzeme kalınlığının 2/3 ü kadar derinlikte ortaya çıktığı görülmektedir. Arka yüzeye yaklaştıkça artan eğme gerilmesi kuvvetleri, delaminasyon uzunluğunu artırıcı yönde etki yapmıştır. Delaminasyon dağılımı incelendiğinde, numune kalınlığı ekseninde ters çam ağacı geometrisi gözlemlenmiştir.

Darbe ucunun malzemeye temas noktası olan C C kesitinden uçlara doğru gidildikçe içyapıda delinme izinin giderek yok olduğu ve uçlara ulaşıldığında ise yerini sadece delaminasyon izi uzantılarına bıraktığı gözlemlenmektedir. Tekrarlı darbeler sonucu kompozitte V şeklinde bir hasar konisi oluşmuş, delaminasyonlar ise bu koninin kenarlarından başlayarak malzeme uçlarına doğru uzamıştır. A A Kesiti B B Kesiti C C Kesiti D D Kesiti E E Kesiti Şekil 8. Tekrarlı darbe sonrası kompozit içyapı mikro bilgisayarlı tomografi görüntü kesitleri

4. SONUÇLAR I. Ulusal Ege Kompozit Malzemeler Sempozyumu Cam fiber takviyeli polyester matrisli kompozitle gerçekleştirilen tekrarlı darbe testleri sonrasında aşağıdaki sonuçlar elde edilmiştir. Kompozit malzemede ilk darbeden sonra matris hasarı gözlemlenmiştir. İlk darbeden sonra 15. darbeye kadar maksimum deplasman miktarı 3,5 mm civarında yatay seyir izlemiştir. 172. darbede maksimum deplasman 9,5 mm seviyelerine çıkarak malzeme tam delinmeye gitmiştir. İlk darbeden sonra maksimum kuvvet değeri en üst değerine ulaşarak yatay seyir izlemiş, 15. darbeden sonra malzemenin kuvvet taşıma kapasitesi azalma trendine girmiştir. Deneysel çalışmada kullanılan cam fiber takviyeli polyester matrisli kompozit için kritik darbe tekrar sayısı 15 olarak bulunmuştur. 172. darbeden sonra malzeme tamamen delinmiştir. Tekrarlı darbe sonrası kompozitte ortaya çıkan içyapı hasarlarını net bir şeklide ortaya koyabilecek yöntemler kullanmak önem arz etmektedir. Mikro BT görüntüleme tekniğiyle malzeme içyapısının tahribatsız bir şekilde görüntülenebildiği kanıtlanmıştır. Mikro BT görüntüleri yardımıyla, içyapıda tekrarlı darbelere bağlı olarak ortaya çıkan matris hasarı, fiber kırılması ve delaminasyon hasarları ortaya konmuştur. 5. KAYNAKLAR 1. Belingardi, G., Cavatorta, M.P., Paolino, D.S., Repeated impact response of hand lay-up and vacuum infusion thick glass reinforced laminates, International Journal of Impact Engineering, 28, Volume 35, 69 619. 2. Hosur, M.V., Karim, M.R., Jeelani, S., Experimental investigations on the response of stitched/unstitched woven S2-glass/SC15 epoxy composites under single and repeated low velocity impact loading, Composite Structures, 23, Volume 61, 89 12. 3. Venkatraman, S., Kishore, Investigations on the role of foam layers in the failure of glass epoxy composite subjected to repeated impacts, Journal Reinforced Plastic Composites, 1998, Volume 17, No: 8, 741 51. 4. Wyrick, D.A., Adams, D.F., Damage sustained by a carbon/epoxy composite material subjected to repeated impact, Composites, 1988, Volume 19, No: 1, 19 26. 5. Ho, K.C, Hwang, JR., Doong, JL., Impact fatigue of short glass fiber reinforced polycarbonate, Journal Reinforced Plastic Composites, 1997, Volume: 16, No: 1, 93 25. 6. Boukhili, R., Bojji, C., Gauvin, R., Fatigue mechanisms under low energy repeated impact of composite laminates, Journal Reinforced Plastics Composites, 1994, Volume 13, No: 1, 856 7. 7. Rotem, A., The strength of laminated composite materials under repeated impact loading, Journal Composite Technologies,1988, Volume 1, No: 2, 74 79.

8. K. Azouaoui, K., Rechak, S., Azari, Z., Benmedakhene, S., Laksimi, A., Pluvinage, G., Modelling of damage and failure of glass/epoxy composite plates subject to impact fatigue, International Journal of Fatigue, 21, Volume:23, 877 885. 9. Baucom, J.N., Zikry, M.A., Low-velocity impact damage progression in woven E-glass composite systems, Composites: Part A, 25, Volume:36, 658 664. 1. Wu, E., Wang, J., Behavior of stitched laminates under in-plane tensile and transverse impact loading, Journal Composites Material, 1995, Volume 29, No: 17, 2254 79. 11. Lhymn, C., Impact fatigue of PPS/glass composites - theoretical analysis, Journal Material Science Letters, 1985, Volume: 4, 1221 4. 12. Grag, AC., Delamination a damage mode in composite structures, Engineering Fracture Mechanics, 1988, Volume 29, 557 84.