Filaman sarım CTP borularda çap farkının mekanik özelliklere etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of diameter difference on mechanical properties of filament wound grp pipes
- Tez No: 983672
- Danışmanlar: PROF. DR. LOKMAN GEMİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Metalurji Mühendisliği, Mechanical Engineering, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Necmettin Erbakan Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, basınçlı akışkanların taşınmasında, kimyasal madde ve endüstriyel sıvıların iletiminde, petrol ve doğalgaz hatlarında kullanılan cam elyaf takviyeli plastik (CTP) kompozit boruların farklı çaplardaki mekanik davranışları deneysel olarak incelenerek karşılaştırılmıştır. CTP kompozit borular, düşük ağırlık, yüksek korozyon direnci ve montaj kolaylığı gibi avantajları nedeniyle geniş kullanım alanı bulmaktadır. CTP kompozit borular çalışma esnasında yüksek basınç ve çevresel yüklerle iç veya dıştan hasara uğrayabilir. Bu yüklerin etkisiyle borularda; matris çatlağı, elyaf hasarı ve tabaka ayrılması gibi farklı hasar tipleri oluşabilir. Bu hasarlar ile mukavemet kaybına uğrayan CTP kompozit borular, beklenen mukavemet değerlerini sağlayamadıkları için sistem hasara uğrayarak maddi kayıplara yol açabilir. Bu olumsuz durumların önüne geçilmesi için, yapıların iç basınç ve radyal yükler altındaki nasıl davrandıkları, çap/et kalınlığı oranı (D/t) ve sarım açılarının etkileri incelenmelidir. Bunun için farklı çaplara sahip boruların patlama, deformasyon ve hasar davranışlarının belirlenmesi büyük önem taşımaktadır. Bu davranışları incelemek için; Ø54, Ø72 ve Ø96 mm ölçülerinde, aynı et kalınlığında (2.4 mm), filaman sarımlı ve ±55° sarım açısına sahip CTP boru numuneleri üretilmiştir. Numunelere yakma, iç basınç, halka çekme ve yanal basma testleri gerçekleştirilmiştir. Yakma testleri ASTM-D2584-18 standartlarına göre yapılarak numunelerin elyaf hacim oranları belirlenmiştir. Statik iç basınç patlatma testleri ASTM D1599-14 standardına göre yapılarak, çap farkının patlama basınçlarına olan etkisi ortaya konularak, maksimum gerilme ve mekanik dayanıma etkisi tespit edilmiştir. Halka çekme deneyleri ASTM D2290-16 standardına göre yapılarak, maksimum gerilme değerleri elde edilerek patlatma testi ile karşılaştırılmıştır. Yanal basma testi ASTM D2412-02 standardına göre yapılarak çap farkının etkisi incelenmiştir. Deneylerin sonrasında CTP boruların optik mikroskop ve görüntüleme yöntemleri ile makro/mikro hasar analizleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen veriler, teğetsel gerilme ve poisson oranı değerleriyle birlikte değerlendirme ve karşılaştırma yapılarak çap farkının mukavemete etkisi gösterilmiştir. Boru tasarımında çap/et kalınlığı oranının kritik bir parametre olduğunu ortaya koymuştur.
Özet (Çeviri)
In this study, the mechanical behaviors of glass fiber-reinforced plastic (GFRP) composite pipes with different diameters, which are widely used in the transportation of pressurized fluids, chemicals, industrial liquids, and in oil and natural gas pipelines, were experimentally investigated and compared. GFRP composite pipes have gained extensive application areas due to their advantages such as low weight, high corrosion resistance, and ease of installation. However, during service, these pipes may experience internal or external damage under high pressure and environmental loads. Such loads can lead to various types of damage, including matrix cracking, fiber fracture, and interlaminar delamination. These damages reduce the structural strength of the pipes, causing them to fail to meet the required mechanical performance, which may result in system failures and economic losses. To prevent such failures, it is necessary to examine the behavior of the pipes under internal pressure and radial loads, as well as to analyze the effects of the diameter-to-thickness ratio (D/t) and winding angle. Therefore, determining the bursting, deformation, and failure behaviors of pipes with different diameters is of great importance. For this purpose, filament-wound GFRP pipe specimens with dimensions of Ø54, Ø72, and Ø96 mm, a constant wall thickness of 2.4 mm, and a ±55° winding angle were produced. Burn-off, internal pressure burst, ring tensile, and lateral compression tests were performed to determine their mechanical properties. Burn-off tests were conducted according to ASTM D2584-18 to determine the fiber volume fraction of the specimens. Static internal pressure burst tests were performed following ASTM D1599-14 to evaluate the effect of pipe diameter on burst pressure, maximum stress, and mechanical strength. Ring tensile tests conducted in accordance with ASTM D2290-16 provided maximum stress values, which were compared with burst test results, while lateral compression tests performed based on ASTM D2412-02 were used to assess the influence of diameter variation. After testing, macro- and micro-damage analyses of the GFRP pipes were conducted using optical microscopy and imaging techniques. The obtained data, along with tangential stress and Poisson's ratio values, were evaluated and compared to reveal the influence of diameter on mechanical strength. The findings demonstrated that the diameter-to-thickness ratio is a critical design parameter in the structural performance of composite pipes.
Benzer Tezler
- Düşük hızlı darbe sonrası yama ile tamir edilmiş filaman sarım CTP boruların iç basınç altındaki hasar davranışı
Failure behavior of filament wound GRP pipes under internal pressure repaired with patch after low velocity impact
MEMDUH KARA
Doktora
Türkçe
2012
Makine MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET AVCI
DOÇ. DR. MESUT UYANER
- Filaman sarım ctp borularda darbe sonrası basma (CAI) davranışının incelenmesi
Investigation of compression after impact (CAI) response of filament wound grp pipes
DİLEK SOYLU GEMİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiKonya Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER SİNAN ŞAHİN
- Kriyojenik ortam şartlarında filaman sarım CTP boruların düşük hızlı darbe sonrası hasar davranışının incelenmesi
Investigation of damage behaviour of filament wound GFRP tubes after low velocity impact in cryogenic environmental conditions
MUSTAFA ARAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Metalurji MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MESUT UYANER
YRD. DOÇ. DR. MEMDUH KARA
- İç basınç altında yorulmuş filaman sarım CTP boruların düşük hızlı darbe sonrası hasar davranışının incelenmesi
Investigation of failure behaviour after low velocity impact of filament wound GRP pipes that exposed fatigue under internal pressure
MUHAMMED KIRICI
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Metalurji MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. MEMDUH KARA
- Yüzey çatlaklı ve çatlaksız ±55° filaman sarım cnt takviyeli ctp kompozit boruların mekanik özelliklerinin ve iç basınç etkisi altındaki yorulma davranışının araştırılması
Investigation of mechanical properties and fatigue behavior under internal pressure effect of the ±55° fi̇lament wi̇ndi̇ng cnt reinforced ctp composite pi̇pe wi̇th and wi̇thout surface crack
MUSTAFA TAŞYÜREK
Doktora
Türkçe
2014
Mühendislik BilimleriSelçuk ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NECMETTİN TARAKÇIOĞLU