Geri Dön

Kompozit malzemelerin mekanik özelliklerine yaşlandırma parametrelerinin etkisinin araştırılması ve yanıt yüzey metodu ile optimizasyonu

Investigation of the effect of aging parameters on the mechanical properties of composite materials and optimization by response surface methodology

PDF İndir

  1. Tez No: 808762
  2. Yazar: RAMAZAN ÖZTÜRK
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ HAMZA TAŞ, DOÇ. DR. İBRAHİM FADIL SOYKÖK
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Yaşlandırma, Optimizasyon, Deneysel tasarım, Yanıt yüzey yöntemi, Kürlenme sıcaklığı, Aging, Optimization, Experimental design, Response surface methodology, Curing temperature
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Manisa Celal Bayar Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine ve İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 95

Özet

Deniz taşıtlarında ve akışkan taşıma işlerinde yaygın olarak kullanılan metal malzemelerin ağır yapıtlar oluşturması ve bu metal malzemelerin akışkan ile temasından kaynaklı korozyona uğraması araştırmacıları alternatif malzemeler arayışına itmiştir. Kompozit malzemelerin yüksek özgül dayanıma, yorulma direncine, akma dayanımına sahip olması ve aynı zamanda hafif ve korozyona karşı dirençlerinin iyi olması, sektörde kompozit malzeme kullanımının artmasına neden olmuştur. Bu tez çalışmasında temel olarak, vakum infüzyon yöntemiyle farklı kürlenme sıcaklıklarında (20°C, 60°C ve 100°C) cam fiber takviyeli kompozit malzemeler üretilmiş ve üretilen kompozit malzemelerin mekanik özelliklerine yaşlandırma parametrelerinin (sıcaklık ve tuzluluk oranı) etkisi araştırılmıştır. Bir deneysel tasarım metodu olan merkezi kompozit tasarım (central composite design) yöntemi ile deneyler tasarlanmış ve yanıt yüzey yöntemi kullanılarak bu parametreler optimize edilip yaşlandırma işlemi için optimum parametre değerleri belirlenmiştir. Bu tez çalışmasında temel olarak üç kısımdan oluşmaktadır. Birinci kısımda vakum infüzyon yöntemiyle farklı kürlenme sıcaklıklarında (20°C, 60°C ve 100°C) cam fiber takviyeli kompozit plaka üretimi gerçekleştirmiştir. Üretilen plakalardan kesilen çekme test numuneleri ve düşük hız darbe test numuneleri 1416 saat süresince yaşlandırma işlemine tabi tutulmuştur. Yaşlandırma parametreleri 20°C, 45°C ve 70°C su sıcaklığı ve %3, %19 ve %35 tuzluluk oranıdır. Numunelere uygulanan yaşlandırma işlemleri ve mekanik testler, merkezi kompozit tasarım yöntemi kullanılarak oluşturulmuş deneysel tasarıma uygun olarak gerçekleştirilmiştir. Yaşlandırma işlemi süresince numuneler tuzlu sudan çıkarılarak belirli aralıklarla numunelerin ağırlıkları ölçülmüş ve nem emme sonucu ağırlıklarındaki artış kaydedilmiştir. Yaşlandırma işlemi sonrasında numunelere çekme ve düşük hız darbe testleri uygulanmıştır. Ayrıca, çekme test numunelerinin kopma yüzeyleri (hasar bölgeleri) taramalı elektron mikroskobu (TEM) ile incelenmiştir. Bu tez çalışmasında elde edilen sonuçları incelendiğinde, su sıcaklığının ve kürlenme sıcaklığının su emilimine olumsuz etkisi vardır. Kürleme sıcaklığı ve su sıcaklığı arttıkça su emilimi de artmaktadır. Tuzluluk oranın ise numunelerin su emiliminden meydana gelen ağırlık artışına pozitif yönde vardır, yani tuzluluk oranı artıkça numunelerin emdiği su miktarı azalmaktadır. Yaşlandırma sıcaklığı çekme dayanımındaki yüzdece değişim üzerinde ikinci dereceden bir etkiye sahipken, tuzluluk oranı doğrusal bir etkiye sahiptir. Yaşlandırma sıcaklığı, 20°C-40°C yaşlandırma sıcaklığı aralığında çekme dayanımındaki değişim üzerinde önemli bir etkiye sahip değilken, yaşlandırma sıcaklığındaki daha fazla artış, çekme dayanımı değişiminde negatif bir artışa, yani çekme dayanımının düşmesine neden olmaktadır. Artan kürlenme sıcaklığı elastisite modülünün yüzdece değişimi üzerinde olumlu bir etkiye sahiptir, bu da kürleme sıcaklığının arttıkça elastisite modülünün yaşlanma sürecinden daha az etkileneceğini göstermektedir. Aksine, artan yaşlandırma sıcaklığı elastisite modülünün yüzdece değişimi üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir, yani yaşlandırma sıcaklığı arttıkça elastisite modülü yaşlandırma sürecinden daha fazla etkilenmektedir. 20°C ile 45°C arasında, artan kürlenme sıcaklığı tepe kuvvetinin yüzdece değişimi üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir, bu da kürlenme sıcaklığının yükseldikçe tepe kuvvetinin azaldığını göstermektedir. Orta seviye kürlenme sıcaklığında (60°C) minimum yaşlandırma sıcaklığı ve maksimum tuzluluk oranı için tepe enerjideki kayıp minimumdur. Yapılan deneyler sonucunda malzemelerin mekanik özelliklerinde azalma gözlenmiştir. Taramalı elektron mikroskobu ile incelemesi sonucunda mikro yapıda ara yüz ayrılmaları, reçine kopması ve fiber kopması ve fiber sökülmesi gözlemlenmiştir Bunun en önemli nedenin matris malzemesi ile fiberler arasında ara yüzün zayıflaması ve matris malzemesinin kimyasal özelliklerinin bozulması olarak gösterilmektedir. Yanıt yüzey yöntemi kullanılarak elde edilen optimum kürlenme sıcaklığı, tuzlu su sıcaklığı ve tuzluluk oranı sırasıyla 100°C, 20°C ve %19,8'dir. Doğrulama testleri için bu parametrelere uygun olacak şekilde kompozit plaka üretimi ve yaşlandırma işlemi gerçekleştirilmiştir ve bu plakadan uygun boyutlarda kesilen numunelere çekme ve düşük hız darbe testleri uygulanmıştır. Yapılan testler sonucunda bulunan değerlerin tahmin edilen değerler ile yüksek yakınlıkta olduğu görülmüştür.

Özet (Çeviri)

The heavy structures of metal materials commonly used in marine vehicles and liquid transportation and the corrosion of these metal materials as a result of contact with liquid have led researchers to search for alternative materials. The fact that composite materials have high specific strength, fatigue resistance, yield strength as well as light weight and good corrosion resistance has led to an increase in the use of composite materials in the sector. In this thesis, basically, glass fiber reinforced composite materials were produced by vacuum infusion method at different curing temperatures (20°C, 60°C and 100°C) and the effects of aging parameters (temperature and salinity ratio) on mechanical properties were investigated. researched. researched. researched. researched. researched. Produced composite materials were examined. Experiments were designed with the central composite design method, which is one of the experimental design methods, and these parameters were optimized using the response surface method and optimum parameter values for the aging process were determined. This thesis basically consists of three parts. In the first part, glass fiber reinforced composite sheet was produced at different curing temperatures (20°C, 60°C and 100°C) by vacuum infusion method. Tensile test specimens and low velocity impact test specimens cut from the produced sheets were aged for 1416 hours. The aging parameters are 20°C, 45°C and 70°C water temperature and 3%, 19% and 35% salinity. The aging processes and mechanical tests applied to the samples were carried out in accordance with the experimental design created using the central composite design method. During the aging process, the samples were removed from the brine and the weights of the samples were measured at regular intervals, and the increase in their weights as a result of dehumidification was recorded. After the aging process, tensile and low-speed impact tests were applied to the samples. In addition, the rupture surfaces (damage areas) of the tensile test specimens were examined by scanning electron microscopy (SEM) When the results obtained in this thesis study were examined, it was seen that water temperature and curing temperature had a negative effect on water absorption. The higher the curing temperature and the water temperature, the higher the water absorption. The salinity ratio, on the other hand, has a positive effect on the weight gain caused by the water absorption of the samples, that is, as the salinity rate increases, the amount of water absorbed by the samples decreases. The aging temperature has a quadratic effect on the percent change in tensile strength, while salinity has a linear effect. In the 20°C-40°C aging temperature range, the aging temperature has no significant effect on the change in tensile strength, while further increase in the aging temperature causes a negative increase in tensile strength. power change. tensile strength. Increasing the curing temperature has a positive effect on the percent change of the modulus of elasticity; this indicates that as the curing temperature increases, the modulus of elasticity will be less affected by the aging process. On the contrary, increasing aging temperature has a negative effect on the percent change of the modulus of elasticity, that is, the higher the aging temperature, the more the modulus of elasticity is affected by the aging process. Increasing the curing temperature between 20°C and 45°C has a negative effect on the percent change in peak strength, indicating that the peak strength decreases as the curing temperature increases. At the intermediate curing temperature (60°C), the loss in peak energy is minimal for minimum aging temperature and maximum salinity. As a result of the experiments, a decrease in the mechanical properties of the materials was observed. As a result of the examination made with scanning electron microscopy, microstructure interfacial separations, resin rupture, fiber rupture and fiber outflow were observed. The most important reason for this is the weakening of the interface between the matrix material and the fibers and the deterioration of the chemical properties of the matrix material. The optimum curing temperature, brine temperature and salinity obtained using the response surface method are 100°C, 20°C and 19.8%, respectively. For the verification tests, composite plate production and aging were carried out in accordance with these parameters, and tensile and low-speed impact tests were applied to the samples cut in appropriate sizes from this plate. As a result of the tests, it was seen that the values found were in high level closeness with the predicted values.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    716399

    TFP teknolojisi kullanılarak sıkıştırmalı kalıplama tekniği ile üretilmiş termoplastik matrisli kompozitlerin üretim tutma süresinin mekanik özelliklere etkisinin belirlenmesi

    The effect of holding time on the mechanical properties of TFP produced thermoplastic matrix composites under compression molding process

    HASAN KARA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Otomotiv MühendisliğiKocaeli Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZGÜR BORA

  2. Tez No

    360890

    AA 2024-B4C kompozitlerin özelliklerine yaşlandırma parametrelerinin etkisi

    The effect of ageing parameters on the properties of the AA 2024/B4C composites

    ADNAN PATIR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Metalurji MühendisliğiKaradeniz Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AYKUT ÇANAKÇI

  3. Tez No

    325619

    Ahşap plastik kompozitlerin kullanım performansları üzerine araştırmalar

    Investigations on usage performance of wood plastic composites

    ERKAN AVCI

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Ağaç İşleriİstanbul Üniversitesi

    Orman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TURGAY AKBULUT

  4. Tez No

    851211

    Yaşlandırma işlemine tabi tutulan kompozit plakaların balistik hasarının sonlu elemanlar yöntemi ile modellenmesi ve incelenmesi

    Modeling and investigation of ballistic damage of the composite plates subjected to aging process with finite element method

    ERSAN KIRAR

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Makine MühendisliğiHarran Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MURAT KISA

  5. Tez No

    245403

    Pore structure investigation of monolithic carbon black - silica aerogel composites for high temperature insulation applications

    Yüksek sıcaklık uygulamaları için monolitik karbon siyah-silika aerojel kompozit malzemelerin gözenek yapılarının incelenmesi

    PINAR ÇETİN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2009

    Bilim ve TeknolojiKoç Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CAN ERKEY

Geri Dön