Karbon elyaf takviyeli filaman sarım kompozit borularda çap-kalınlık oranının mekanik özelliklere etkisi
Diameter/thickness ratio on mechanical properties in carbon fiber reinforced filament wound composite pipes
- Tez No: 992268
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ŞAKİR YAZMAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Selçuk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma, basınçlı akışkanların taşınmasında, kimyasal ve endüstriyel sıvı iletim hatları ile petrol ve doğalgaz uygulamalarında yaygın olarak kullanılan karbon elyaf takviyeli plastik (KTP) kompozit boruların, farklı çaplara bağlı mekanik davranışlarını deneysel olarak incelemeyi ve karşılaştırmalı olarak değerlendirmeyi amaçlamaktadır. KTP kompozit borular; düşük özgül ağırlıkları, yüksek özgül dayanımları, korozyona karşı dirençleri ve montaj kolaylıkları sayesinde metalik borulara önemli bir alternatif oluşturmaktadır. Ancak servis koşulları altında maruz kalınan iç basınçlar ve dış yükler, boru yapısında matris çatlakları, elyaf hasarı ve delaminasyon gibi hasar mekanizmalarının oluşmasına neden olabilmektedir. Bu hasarlar, mukavemet kaybına yol açarak boru sistemlerinin beklenen performansı sağlayamamasına ve ciddi yapısal sorunlara neden olabilmektedir. Bu kapsamda, çap/et kalınlığı oranı (D/t) ve sarım açısının mekanik davranış üzerindeki etkilerini ortaya koymak amacıyla, aynı et kalınlığına (2,4 mm) sahip, ±55° sarım açısıyla filaman sarım yöntemi kullanılarak 54, 72 ve 96 mm çaplarında KTP boru numuneleri üretilmiştir. Üretilen numunelere yakma, statik iç basınç patlatma, halka çekme ve yanal basma deneyleri uygulanmıştır. Yakma deneyleri ASTM D2584-18 standardına uygun olarak gerçekleştirilerek elyaf hacim oranları belirlenmiştir. Halka çekme deneyleri ASTM D2290-16 standardına uygun olarak gerçekleştirilmiştir. Yanal basma ve eksenel basma davranışı ise ASTM D2412-21 ve ASTM D695-15 standartları doğrultusunda değerlendirilmiştir. Deneyler sonrasında, KTP borular üzerinde makro ve mikro ölçekte hasar analizleri gerçekleştirilmiş; elde edilen mekanik veriler teğetsel gerilme ve Poisson oranı değerleriyle birlikte değerlendirilmiştir. Sonuçlar, boru çapının ve dolayısıyla D/t oranının, KTP kompozit boruların mukavemet, deformasyon ve hasar davranışı üzerinde belirleyici bir parametre olduğunu açıkça ortaya koymuştur.
Özet (Çeviri)
This study aims to experimentally investigate and comparatively evaluate the mechanical behavior of carbon fiber reinforced plastic (CFRP) composite pipes with different diameters, which are widely used in the transportation of pressurized fluids, chemical and industrial liquid transmission lines, as well as oil and natural gas applications. CFRP composite pipes constitute a significant alternative to metallic pipes due to their low specific weight, high specific strength, superior corrosion resistance, and ease of installation. However, internal pressures and external loads encountered under service conditions may lead to the formation of various damage mechanisms in the pipe structure, such as matrix cracking, fiber damage, and delamination. These damage mechanisms can result in strength degradation, preventing the pipe systems from meeting the required performance criteria and leading to serious structural failures. Within this scope, in order to reveal the effects of the diameter-to-thickness ratio (D/t) and winding angle on mechanical behavior, CFRP pipe specimens with diameters of 54, 72, and 96 mm were manufactured using the filament winding method with a ±55° winding angle and a constant wall thickness of 2.4 mm. Burn-off, static internal pressure burst, ring tensile, lateral compression, and axial compression tests were applied to the manufactured specimens. Burn-off tests were conducted in accordance with ASTM D2584-18 to determine the fiber volume fractions. Ring tensile tests were performed following the ASTM D2290-16 standard. Lateral and axial compression behaviors were evaluated in accordance with ASTM D2412-21 and ASTM D695-15 standards, respectively. Following the mechanical tests, macro- and micro-scale damage analyses were carried out on the CFRP pipes using imaging techniques and optical microscopy. The obtained mechanical data were evaluated together with circumferential stress and Poisson's ratio values. The results clearly demonstrate that pipe diameter, and consequently the D/t ratio, is a critical parameter governing the strength, deformation, and damage behavior of CFRP composite pipes.
Benzer Tezler
- Analysis of filament wound cylinders against torsion
Filamin sargı yöntemiyle üretilmiş silindirlerin burma yükü altında analizi
VOLKAN KUŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
1996
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LEVEND PARNAS
- Karbon elyaf takviyeli filaman sarım kompozit boruların düşük hızlı darbe cevabının incelenmesi
Investigation of low velocity impact response of carbon fiber rainforced filament winding composite pipes
OZAN KEKÜÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiNecmettin Erbakan ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LOKMAN GEMİ
DOÇ. DR. ŞAKİR YAZMAN
- Filaman sarım karbon elyaf/epoksi boruların dinamik davranışına karbon nanotüp ve bor nitrür nano partikül ilavesinin etkisi
The effect of carbon nanotube and boron nitride nanoparticles addition on dynamic behaviour of filament wound carbon fiber/epoxy pipes
SALİM EĞEMEN KARABULUT
Doktora
Türkçe
2017
Makine MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET AVCI
- Karbon elyaf takviyeli kompozit borularda delik delme işleminin mekanik ve yorulma davranışları üzerindeki etkisinin araştırılması
Investigation on the effect of drilling process on mechanical and fatigue behaviour in carbon fiber reinforced composite pipes
SEZER MORKAVUK
Doktora
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiAfyon Kocatepe ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KUBİLAY ASLANTAŞ
PROF. DR. UĞUR KÖKLÜ
- Karbon nanotüp ve bor nitrür nanodisk içeren filaman sarım karbon elyaf takviyeli nanokompozit boruların yorulma davranışı
Fatigue behavior of filament wound carbon fiber reinforced nanocomposite pipes containing carbon nanotube and boron nitride nanodisk
TUGAY ÜSTÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET AVCI
YRD. DOÇ. DR. VOLKAN ESKİZEYBEK