Development of nanocomposites for the ply-drop regions of glass fiber reinforced polymer (GFRP) composite structures
Cam elyaf takviyeli polimer (CTP) kompozit yapıların katman düşüş bölgeleri için nanokompozitlerin geliştirilmesi
- Tez No: 846968
- Danışmanlar: PROF. DR. ARCAN FEHMİ DERİCİOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 132
Özet
Bu çalışmada, cam elyaf takviyeli polimer (CTP) kompozit yapıların matrisine nanopartikül takviyesinin dahil edilmesi ve bunun katman düşüş bölgelerinin yapısal bütünlüğü üzerindeki etkisi incelenmiştir. Rüzgar türbinleri gibi uygulamalarda kullanılan CTP kompozitlerde, bileşenlerin kalınlığını ve dolayısıyla ağırlığını ayarlamak için rüzgar ekseni boyunca katman düşüş bölgeleri oluşturulmaktadır. Bu tür kompozit yapılarda hasar oluşumu genellikle bu bölgelerde tabaka düşmesinden kaynaklanan yapısal süreksizlik nedeniyle meydana gelir. Bu nedenle, bu çalışma kompozitlerdeki katman düşüş bölgelerinin matrislerini (reçine) nanopartiküllerle güçlendirerek mekanik özelliklerini geliştirmeyi amaçlamaktadır. Deneysel çalışmalar kapsamında, CTP kompozitin matrisini güçlendirmek için fonksiyonelleştirilmiş karbon nanotüpler (fCNT), selüloz nanolifler ve nanokil gibi nanopartiküller farklı miktarlarda kullanılmıştır. GFRP kompozitlerinin saf epoksi matris veya nanokompozit matris ile çeşitli kombinasyonları üretilmiş ve karşılaştırılmıştır. En iyi sonuçlar, mukavemet sabit kalırken kırılma tokluğunda %28 artış sağlayan ağırlıkça %0,35 fCNT içeren nanokompozit matris ile elde edildi. Ayrıca, nanokompozit matrisli cam elyaf takviyeli kompozitlerin, mod I ve mod II tabakalar arası kırılma toklukları sırasıyla %8 ve %35 oranında arttırılmıştır. Sonuç olarak, geliştirilen kırılma tokluğuna sahip nanokompozit kullanılarak katman düşüş bölgelerini temsil eden test numuneleri üretildi ve çatlak oluşum mekanizmalarını detaylı olarak incelemek için delaminasyon testleri yapıldı. Bu testler sonucunda çekme ve delaminasyon mukavemetinde azalma olmasına rağmen kırılma işinde %6 ve kopma geriniminde %9 oranında artış görülmüştür. Çekme özelliklerinde gözlenen hafif bozulma, fCNT eklenmesinin katman düşüş bölgelerinin kırılma davranışında sağladığı avantajlar dikkate alındığında kabul edilebilir olabilir.
Özet (Çeviri)
In the current study, incorporation of nanoparticle reinforcement in the matrix of glass fiber reinforced polymer (GFRP) composite structures, and its effect on the structural integrity of the ply-drop regions has been studied. In the GFRP composites used in applications such as wind turbines, ply-drop regions are created along the wind axis to adjust the thickness and, thus, the weight of the components. Damage formation in such composite structures usually occurs in these regions due to structural discontinuity caused by the ply-drop. Therefore, this study aims to improve the mechanical properties of the ply-drop regions in the composites by reinforcing their matrix (resin) with nanoparticles. In the scope of the experimental studies, nanoparticles such as functionalized carbon nanotubes (fCNT), cellulose nanofibers, and nanoclay have been used in different quantities to reinforce the matrix of the GFRP composite. Various combinations of GFRP composites with pristine epoxy matrix or nanocomposite matrix have been produced and compared. The best results were obtained by 0.35 wt% fCNT containing nanocomposite matrix with a 28% increase in fracture toughness while the strength remains constant. Moreover, mode I and mode II interlaminar fracture toughnesses of glass fiber reinforced composites with nanocomposite matrix were increased by 8% and 35%, respectively. Consequently, test specimens representing the ply-drop regions were manufactured using the developed nanocomposite with improved fracture toughness, and delamination tests were carried out to study the crack formation mechanisms in detail. As a result of these tests, although there was a decrease in tensile and delamination strength, work of fracture and failure strain were increased by 6% and 9%, respectively. Observed slight deterioration in tensile properties may be acceptable considering the advantages that the fCNT incorporation provides in the fracture behavior of the ply-drop regions.
Benzer Tezler
- Development of multi-layer conductive polymer nanocomposites for electromagnetic shielding application
Elektromanyetik kalkanlama uygulamaları için katmanlı iletken polimer nano kompozitlerinin geliştirilmesi
FATMA ZEHRA ENGİN SAĞIRLI
Doktora
İngilizce
2017
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EYÜP SABRİ KAYALI
PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ
- Bariyer uygulamaları için biyopolimer nanokompozitlerin geliştirilmesi
Development of biopolymer nanocomposites for gas barrier aplications
MELİKE ŞATIROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUALLA ÖNER
- Katı hal aydınlatma uygulamaları için CsPbBr3 perovskit kuantum nokta ve lantanit katkılı cam nanokompozitlerin geliştirilmesi
Development of CsPbBr3 perovskite quantum dot and lanthanide-doped glass nanocomposites for solid state lighting applications
ERDİNÇ EROL
Doktora
Türkçe
2022
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ ERÇİN ERSUNDU
- Haloysit nanotüp dolgu malzemesi ile termoplastik ve termoplastik elastomer polimer matris kompozit malzemelerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of halloysite filled thermoplastic and thermoplastic elastomer composite materials
TUĞÇE ÖNER
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BURAK ÖZKAL
- Predictive model development for the thermal conductivity of carbon filled polymer-based mono and hybrid nanocomposites
Karbon dolgulu polimer esaslı mono ve hibrit nanokompozitlerin ısıl iletkenliği için tahmine dayalı model geliştirme
EDA KUMCUOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Makine MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPASLAN TURGUT