SiO2 nanopartikül katkısının yüzey çatlaklı ve çatlaksız bazalt elyaf takviyeli kompozit boruların yorulma davranışlarına etkisi
The effects of SiO2 nanoparticle addition on the fatigue behaviors of surface cracked and uncracked basalt fiber reinforced composite pipes
- Tez No: 409830
- Danışmanlar: PROF. DR. NECMETTİN TARAKÇIOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Metalurji Mühendisliği, Savunma ve Savunma Teknolojileri, Mechanical Engineering, Metallurgical Engineering, Defense and Defense Technologies
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Selçuk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 179
Özet
Bu tez çalışmasında; SiO2 nanopartikül katkısının eliptik yüzey çatlaklı ve çatlaksız bazalt elyaf takviyeli plastik(BTP) kompozit boruların yorulma davranışlarına etkileri incelenmiştir. SiO2 nanopartikül katkılı ve katkısız, eliptik yüzey çatlaklı ve çatlaksız [±55o]6 BTP kompozit boruların serbest uçlu iç basınç yorulma deneyleri ASTM D 2992-12 standardına göre 0.3, 0.4, 0.5, 0.6 ve 0.7σθθstatik gerilme oranlarında 25 çevrim/dak ve R = 0.05 deney şartlarında gerçekleştirilmiştir. Serbest uçlu iç basınç yorulma deneyleri uygulanmadan önce [±55o]6 BTP kompozit borulara en iyi mekanik özellikleri ve yorulma ömrünü sağlamak için epoksi matrise ilave edilen ağırlıkça % SiO2 nanopartikül katkı oranı ASTM D 638-13 ve ASTM D 5045-99 standartlarına göre tespit edilmiştir. Ağırlıkça %4 katkı oranında SiO2/Epoksi nanokompozitler, çekme dayanımında %14 ve Mod I kırılma tokluğunda ise %25-39 artışlar sağlayarak en yüksek mekanik özellikleri göstermiştir. Ağırlıkça %4 SiO2 nanopartikül katkılı ve katkısız, eliptik yüzey çatlaklı ve çatlaksız [±55o]6 BTP kompozit boruların ASTM D 1599-99 standardına göre serbest uçlu statik iç basınç deneyleri yapılmıştır. Serbest uçlu statik iç basınç deneyleri neticesinde, SiO2 nanopartikül katkısının eliptik yüzey çatlaklı ve çatlaksız [±55o]6 BTP kompozit boruların maksimum teğetsel gerilmelerinde %29-31.5 arasında artış sağladığı gözlemlenilmiştir. SiO2 nanopartiküllerin BTP kompozit borulara sağlamış olduğu en büyük etki yorulma ömürlerinde tespit edilmiştir. Eliptik yüzey çatlaklı ve çatlaksız BTP kompozit borulara ağırlıkça %4 SiO2 nanopartikül katkısı, yorulma ömürlerinde 0.7σθθstatik 'de 1.5-2 kat, 0.6σθθstatik'de 2.5-3 kat, 0.5σθθstatik'de 4 kat, 0.4σθθstatik'de 6.5-7 kat ve 0.3σθθstatik gerilme oranında ise 8-9 kat artışlar sağlamıştır. BTP kompozit borulara %4 SiO2 nanopartiküllerin ilavesi sadece yorulma ömürlerine etki etmemiş, sonuç hasarlarına da tesir etmiştir. SiO2 nanopartiküller; çatlak tutulması, çatlak ucu körelmesi, çatlak sapma ve dallanmaları, çatlak oluşumunu geciktirmesi ve yavaşlatması, lokal plastik deformasyonlar ve arayüzey alanını artması gibi kırılma mekanizmları ile BTP kompozit boruların mekanik özelliklerinin ve yorulma ömürlerinin artışlarına etki ettiği sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this Ph.D. thesis study, the effects of the addition of SiO2 nanoparticles to the eliptical surface cracked and uncracked basalt fiber reinforced plastic composite pipes on fatigue behaviors have been investigated. According to ASTM D 2992-13 standard, the internal pressurized fatigue tests of SiO2 nanoparticles added and pure, elliptical surface cracked and uncracked [±55o]6 BFR plastic composite pipes have been performed by loading 0.3, 0.4, 0.5, 0.6 and 0.7σθθstatic stress levels at 25cycle/min and R=0.05 open ended experimental conditions. Before the internal pressurized fatigue tests, for providing the highest mechanical properties and the fagiue life to [±55o]6 BFR plastic composite pipes, %wt SiO2 nanoparticles mixture ratio which have been added to epoxy matrix materials, have been determined accordance with ASTM D 638 -13 and ASTM D 5045 – 99 standards. 4% wt SiO2/Epoxy nanocomposites have been shown 14% increase for tensile strength and 25-39% increases for Mod I fracture toughness. 4%wt SiO2 nanoparticles added and pure, elliptical surface cracked and uncracked [±55o]6 BFR plastic composite pipes have been carried out the static internal pressure tests at open ended experimental conditions according to ASTM D 1599 – 99 standard. At the end of the static internal pressure tests, it was observed that the maximum hoop stress of the elliptical cracked and uncracked [±55o]6 BFR plastic composite pipes presented 29-31.5 increases by adding 4%wt SiO2 nanoparticles. The most significant effect of the SiO2 nanoparticles have been seen on the internal pressure fatigue life of BFR plastic composites. The 4%wt SiO2 nanoparticles adding to elliptical surface cracked and uncracked [±55o]6 filament wound BFR composites pipes have been increased by up to approximately 1.5-2 times at 0.7σθθstatic stress level, 2.5-3 times at 0.6σθθstatic stress level, 4 times at 0.5σθθstatic stress level, 6.5-7 times at 0.4σθθstatic stress level and 8-9 times at 0.3σθθstatic stress level in the fatigue life. Not only fatigue life, SiO2 nanoparticles have been affected the final failure of BFR composite pipes. It was commented that SiO2 nanoparticles improved the mechanical properties and fatigue life of BFR plastic composites by ensuring the fracture mechanisms consisting of crack pinning, crack tip blinding, crack bowling and branching, retarding of crack occurance and propagation, local plastic deformation and increasing the interface area.
Benzer Tezler
- Nanografen/silika katkılı cam/epoksi hibrit kompozitlerin mekanik davranışlarının incelenmesi
Investigation of mechanical behavours of nanographene/silica filled hybride composites
OSMAN AYDOĞUŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Metalurji MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET TURAN DEMİRCİ
- Production and development of bio-based uv-curable nanocomposite resins
Biyo bazlı uv ile kürlenebilir nanokompozit reçine üretimi ve geliştirilmesi
DİLEK BURCU YILDIZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Mühendislik BilimleriDokuz Eylül ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERDAR YILDIRIM
- Nano-parçacık takviyeli polimer kompozitlerin mekanik özelliklerinin araştırılması
Investigation of mechanical properties of nano-particle reinforced polymer composites
AYŞEGÜL CANSU SADIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiGümüşhane ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FİLİZ KARABUDAK
- Nanoyağlayıcıların aşınmaya olan etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of nanolubricant on wear
EMRE ŞİRİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LÜTFÜ NAMLI
- CaCO3, SiO2 ve grafen nano partikül katkısının tabakalı cam elyaf kompozit malzemelerin mekanik özelliklerine etkisi
The effect of CaCO3, SiO2 and graphene nanoparticle addition on the mechanical properties of glass fiber composite materials
CAN TUNCER
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Mühendislik BilimleriPamukkale ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OLCAY ERSEL CANYURT