Ön gerilmeli elyaf takviyeli kompozit malzemelerin deneysel ve teorik incelenmesi
Başlık çevirisi mevcut değil.
- Tez No: 56365
- Danışmanlar: Y.DOÇ.DR. MUSTAFA KURT
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1996
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 83
Özet
İki veya daha fazla malzemenin uygun özelliklerini tek malzemede toplamak veya yeni bir özellik ortaya çıkarmak amacıyla makro düzeyde birleştirilmesi sonucu oluşturulan malzemeler“ Kompozit Malzemeler ”denir. Diğer bir ifade ile güçlendirici (partikül) veya fiber şeklinde bir malzeme ile bir matris yada bağlayıcı bir maddenin karışımıdır. Kompozit malzeme kullanılan belli başlı malzemelerden değişik performansı beklenmektedir. Her nekadar tüm kullanıcılar en yüksek performansı en hızlı bir üretimle ve en düşük maliyetle gerçekleştirmeyi arzulasalarda, bu üç faktörü aynı anda karşılamak hemen hemen imkansızdır, örneğin havacılık sanayii için öncelik, güvenlik açısından yüksek performans hem de maliyet önemlidir. Otomobil sanayii ise düşük maliyet ile hızlı bir üretime öncelik verilmektedir. Kompozitlerin bu denli ilgi çekmelerinin metal ve diğer malzemelere alternatif hale gelmelerinin en önemli nedeni aynı ağırlıktaki metallere oranla mukavemetlerinin çok daha fazla olmasıdır. Buna ek olarak kompozitlerin yeni tasarım esnekleri sunmaları korozyona karşı mükemmel özellikleri, aşınmaya karşı dirençleri ve düşük ısı geçirgenlikleri gibi nedenlerden dolayı büyük ilgi çekmektedir. Bakalitin (resin) bulunması, polyester, epoksi, polyamid, ve silikon gibi diğer resullerin geliştirilmesine yol açmıştır. Ancak bu malzemelerin çok kırılgan ve esnek olması onların tek başlarına kullanılmasını mümkün kılmamış, çeşitli dolgu maddeleriyle takviyesini gerektirmiştir. Yeni geliştirilen resullerin takviye yöntemiyle arzulanan özellikleri haiz kılmak II. Dünya Savaşı ve sonrası önemli bir araştırma konusu olmuş bu konuda pek çok deney ve uygulama yapılmıştır. Bu araştırma ve geliştirme çalışmaları cam fiberin geliştirilmesine ve bu polyesterle birlikte kompozitin malzeme haline getirilmesine yol açmıştır. Cam fiber/polyester matrisli bu kompozitin çeşitli uçaklarda balpeteği ile sandiviç yapı formunda kullanılmış ve sonuçlar arzulanan doğrultuda olmuştur. Savaş sonrası polyesterlerin yerine epoksilerin almasına karşın cam fiberler günümüzde de mekanik özellikleri ve maliyet avantajları ile pazarda önemli yer tutmaktadır. Kompozitler üzerine araştırmalar her zaman kimyacıların destek ve katkılarıyla yürütülmüştür, örneğin rijitliği yüksek malzemelerin atomik yapısı küçük sık ve kuvvetli bağ içeren katı elementlerden oluşmaktadır. Periyodik cetvel incelendiğinde bu özelliklere en yalan elementlerin Berilyum, Bor, Karbon, Nitrojen, Oksijen, Alüminyum, ve silikon olduğu görülür. Kullanılan malzemelerin mekanik özellik sınırlarını yükseltmesine karşın hala kullanılan malzemeler atomik kuvvetlerinin bir kaç mertebe azı mukvemete sahiptirler. Buna atomik düzendeki hatalar ve mikroskobik çatlaklar sebep olmaktadır. Yeni kompozit malzeme bileşenlerini bulmak kadar çatlak mekaniği ile malzeme özelliklerini artırmak da başlıca araştırma konularından biridir.Kompozit parça imalatı metodlarının geliştirilmesi, kompozit teknolojisi alanında uğraş verenlerin birinci hedefidir. Mekanik özellikler geliştirirken; ekonomik imalat yöntemleri araştırılmaktadır. Bu tezde imalat edilen parçalar elle yayma tekniği (ıslak metod) ile yapılmıştır. Vakum torbası hazırlama işlemi, parça imalatının en kritik işlemlerinden birisidir. Otoklavda pişirilmiş parçalar, basınçsız pişirilmiş parçalara nazaran daha kaliteli olup havacılık sanayiinde kompozit parça üretiminde hemen hemen vazgeçilmez bir ekipman durumuna gelmiştir. Bu çalışmada yüzey levhalı ve levhasız kompozit malzemeler Yeşilköy Türk Hava Yolları kompozit atölyelerinde üretilmiştir. Alüminyum yüzey levhalı cam elyaf takviyeli kompozit malzemenin darbe performansları araştırıldı. Çalışmalara kevlar, grafik ve cam elyaf takviyeli malzemeler üzerine balistik deney testleri gerçekleştirildi. Yüzey levhalı kompozit malzemeler yüksek rijitlik ve dayanım göstermektedir.Kompozit parçalar üzerindeki darbenin dinamik davranışları. Analitik metod ile izlenmiştir. Ayrıca parçalar tahribatsız muayenelerde kullanılan ultrosonik problarla test edildi. Analitik metodla bulunan ultrosonik porblarla yapılan deneylerin uygunluğu gözlendi. Son yıllarda özellikle uçak sanayiinde yaygın kullanım sahası bulan fiber takviyeli kompozit malzemeler birim ağırlık basma mukavemet yönünde önemli gelişmeler gösterdi ve aliminyum alaşımlarının yerini almaya başladı. Kompozit malzemelerin yaygın kullanımını engelleyen faktörlerin başında darbe mukavemetlerinin düşüklüğü gelmektedir. Gerek kompozit malzemeyi takviye etmek gerekse dış ortamdan korunmak için alaşımlardan yapılmış levhalar kompozit laminelere yapıştırılır. Bu kompozit malzemelerde paramid glass veya karbon elyaflar kullanılabilir. Darbeye uğramış bir kompozit levhadaki modları elyaf kopması, laminelerin ayrılması ve matris kırılması görülür. Elyaf kopması yüksek hızlı çarpmalarda, çarpan cismin kompozit malzemeyi delmesi şeklinde ortaya çıkmaktadır. Düşük hızlı daha çok hasar modlarından lamine ayrılması ve matris çatlaması şeklinde meydana gelmektedir. Çarpma deneyi yüzey levhalı kompozit malzeme için tekrarlanmış ve levhanın kompozit malzeme için rijit bir zemin oluşturduğu gözlenmiştir. Bir plaka etkisi yaptığı gerilmelerin daha geniş bir yüzeye yayılmasını sağlayacak ve dolayısıyla maxsimum gerilme düzeyini düşürecektir. Yüzey levhaları çarpma süresini bir miktar küçültmektedir. Kompozit tasarımcısının önünde en büyük zorluklardan birisi, kompozit malzemelerin izotropik özellik göstermemesidir. Yani metallerin aksine nihai parçanın sertlik, mukavemet, ısısal genleşme katsayısı gibi özellikleri parçanın her noktasında aynı değildir. Bu yüzden tasarıma parçaya hangi yönden ne kadar yük geleceğini ve parçanın hangi noktasında ne kadar gereksinim olduğunu çok iyi anlayıp fiberlerin yerleşim açılarına göre karar verebilmelidir. Bu amaçla geliştirilmiş bilgisayarlı modelleme teknikleri mevcuttur. Yapılan bir çok araştırma kuralım iki fazlı malzemenin elosto-plastik davranışların incelenmesi ve bu tip malzemelerin deformasyon davranışların“ Sonlu elemanlar yöntemi ”kullanılmaya başlanmıştır.Bu yöntemle elde edilen sonuçlar deneysel yollarla bulunan sonuçlar arasında yakınlık gözlenmiştir. 1. Bölümde kompozit malzemelerin tanımı, Mühendislik malzemeleri arasındaki yeri ve mekanik özellikleri anlatıldı.Kompozit malzemelerin avantaj ve dezavantajları verildi.Fiber takviyelerin üretim yöntemleri verildi.2. Bölümde, Fiber kompoziterin mekanik analizi anlatıldı.Fiberlerde Young Modülü, Poisson oranı,Kayma modülü hesaplanması anlatıldı.Kompozit malzemelerde matris ve fiberlerin davranışları incelenmesi verildi. 3. Bölümde, Polimer matrisli kompozitlerde kullanılan pekiştiriciler ve cam fiberlere uygulanan yüzey işlemleri anlatildı.Plastik matris kompozitlerin üretim tekniklerinden elle kalıplama, otoklavda torba kalıplaması, filaman sarma, profil çekme ve preste kalıplama anlatıldı. 4. Bölümde, kompozit parça imalatının hazırlanması, otoklavda kuring sertleştirme işlemi ve kompozit parçanın delme,kesme ve boyutlandırma işlemleri anlatıldı. Balistik koruyucu malzemeler ile ilgili teknik bilgiler verildi. Ayrıca hız ölçme sistemi hakkında bilgi verildi. Değişik ebatta mermi hızlan ölçüldü. Çarpışma esnasındaki plakanın esneme hızı ölçüldü. 5. Bölümde, Yüzey levhalı ve yüzey levhasız cam elyaf takviyeli epoksi kompozit malzemelerin performansları incelendi.Kompozit malzemelerde meydana gelen darbenin sebep olduğu elyaf kopması, tabaka ayrışması ve matris çatlaması incelendi.Kompozit malzemelerin darbe testleri yapıldı.Balistik mukavemetin araştırılmasında plakalarada oluşturduğu iz çapı, iz derinliği, şişme yükseklikleri, iz alanaları ve hacmi enerji yutma oranlan verilmiş muhtelif kalınlıklardaki parçaların delinip delinmediğini ve mermi deformasyonunu hıza bağlı olarak veren porfil haritası ve balistik verim eğrileri elde edilmiştir. Ultrosonik test cihazı ile kompozit malzemelerin darbesiz hasar analizi yapıldı.
Özet (Çeviri)
SUMMARY The material which is a composite of two or more materials which are comformable in one material is called“ Composite Materials”or its defined as the mixture of two connector materials or a matrice different preformances is expected from some materials which use composite metarials,However all users, want good performance and fast production with low costs which is impossible.Because for example the avaition industry which keeps security at first hand needs good performance and low costs,but for the car production industry low costs and fast pruduction is needed, The most important reasons of the interest on the metals and been alternative materials, is their endurings find also the new desing of composites good properties of the resistance of corrodos and low tempratures are the reasons of the interest on the metals. Foundation of bakalit caused the development of ployster, epoksi, polyamid and silicon. But because the materials are elastic they are not used by themselves. Because of this they are mixed with other substances.Reserach and development studies opened way for development of fiber glass. The results of using fiber glass matrices this composite in airplanes was very good. Now glass fibres have very important place inbazaar with its mechanical properties and low costs. The rescaerches on composits are always supported by chemist Periodic table Br, B, C, N,0, Al and silicons properties are the same as these properties ( For example high rigid materials are consisted of small atomic structure and hard boundcontents of solid elements. Although mechanic characteristic limits are increased, they have reinforcement less man their atomic forces, because of faulse on atomic order and mikroskoloin crocks. That is, composite material components, finding equals inecreasing that material characteristics by crocking mechanic,This is one of the investigated subjects. To increase producing composite pieces the first aim of the person who works on this subjects while mechanical characteristics is increasing, economic producing methods are studied. On this way producing pieces are made by separate technics ( Wet method) Getting ready vacum begis one of the critic operations Pieces cooked on otoklow is better than when its cooked with out the press. Also they are material which un grung up equipment on air industry producing composite pieces. With surface plate and without surface plate composite materials are produced in Yeşilköy Air Ways workshop Aluminium surface plate with fiber glass composite metarials stroke performance is surveyed. At the works, kevlar, grafic and glass materials experiment test was done with surface plate composite pieces stroke behaviours is seen analytic by the finite methot different pieces dinamic tested by ultrasonic probs which are used and are harmless experiments. In the Last ye are specially in the Industry of plane, with fiber composite materials has shown a resistance per weight important developments and aluminium alloys has been changed by them The first factor of prevent common using of them is falling resistance to stroke for nor reinforcement them composite materials don't protcel from outer connected plate made alliys with composite lamines, In there composite materials, the are aramyde glass or carbon fibers. After stroken breaking off fibres, and lamines, breaking matris are shown on the composite materials, Breaking a fiber exists on the shape of hole which is caused by a very high speed in the small pieces, lamines seperate and stock the matrices.The collosion experiment repeat for surface plate composite materials and plate is experiment rigite place for them. Plate effect speed out the strength langer area then maximuna strenght lemel falls. Surface plate decreases the time of collosion. Composite planner difficult in not showing theirisotropiccharecteristics that is opposite metals, all of the charecteristic, are not the same everyplace on them so Planner must know which way the forces come and its quantity, and where fiber are needed he can decide the settlens angle. In The First Part we saw the definition of composite materials place between engineering materials, and their mechanical characteristics. Advantages and disadvantages of composite materials were told. Fibers reinforcements production metods were given as well. In the second part; Fibers Composites mechanic analyses was given the young modüle the possion rate, the slide module calculation and the behaviour of matrice and fibres of composit materials were told. In the third Part; reinforcements using on polymer composites, surface operations applied on glass fibres, producing technics of plastic matrice. Composites, from with hand bag mold in flog spiral profile molding in press were told and composite with metal matrices were investigated. İn the fourth part; getting ready for the production of composite pieces, otoklow curing operation of handing,toling, cutting and dimension were told. In the fifth part. Surface plate effects an composite materials performance were given on composite matrial, break off fibers caused by stroke seperation from the layer cracking the matrice were investigated. The stroke test of composite materials is done. Composite materials were examined ultrasonik test equipment Damage analyse in it was studied. People know that trying of material is important in engineering. To be able to prevent cracking were sons to make investigations.
Benzer Tezler
- Kompozit levhaya nano partikül katkısının mekanik ve burkulma özelliklerine etkisinin deneysel olarak araştırılması
Experimental study on the effect of composite plastic nano particleine composition on mechanical and various characteristics
ALİ BALBAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine MühendisliğiPamukkale ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. YASİN YILMAZ
- Manufacture and testing of a composite driveshaft for automotive applications
Kompozit malzemeli bir şaftın otomotiv uygulamaları için üretimi ve testi
SAMET TATAROĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
- Examination of a micromechanics based failure criterion for non-crimp fiber reinforced composite laminates
Kıvrımsız elyaf takviyeli kompozit laminatlar için mikromekanik bazlı kırılma kriterinin incelenmesi
EMRE FIRLAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Makine MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MELİH PAPİLA
- Farklı ön gerilme yüklerinde cam elyaf takviyeli polipropilen kompozitlerin düşük hızlı darbe davranışı
Low velocity impact behavior of glass fiber reinforced polypropylene composites with different preloads
HALİS KANDAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ OKAN ÖZDEMİR
- Termoplastik keçe katmanın karbon kumaş-cam kumaş/ epoksi kompozitlerde mekanik özelliklerine ve dinamik davranışlarına etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of thermoplastic veil layer on mechanical properties and dynamic behavior in carbon fabric-glass fabric/epoxy composites
YAVUZ SELİM TARİH
Doktora
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER GÜNDOĞDU
DOÇ. DR. ADEM YAR