Download - TABAKALI KOMPOZT ÇUBUKLARDA YANAL YÜK ETKS LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ÜZERNE DENEYSEL ÇALISMA
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
1/81
T.C.DOKUZ EYLL NVERSTES
MHENDSLK FAKLTESMAKNA MHENDSL BLM
TABAKALI KOMPOZT UBUKLARDA
YANAL YK ETKSLE OLUAN
BURKULMA DAVRANII ZERNE
DENEYSEL ALIMA
BTRME PROJES
Can ANAKK
Projeyi YnetenDo. Dr. Memet ZOR
Ocak, 2009ZMR
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
2/81
2
TEZ SINAV SONU FORMU
Bu alma / / . gn toplanan jrimiz tarafndan BTRME PROJES olarak
kabul edilmitir.
Yaryl ii baar notu 100 (yz) tam not zerinden ( .. ) dir.
Bakan ye ye
Makine Mhendislii Blm Bakanlna,
.. numaral jrimiz tarafndan / / . gn saat
da yaplan snavda 100 (yz) tam not zerinden . almtr.
Bakan ye ye
ONAY
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
3/81
3
TEEKKR
Tabakal kompozit ubuklarda yanal yk etkisi ile oluan burkulma davran zerine
deneysel alma konusunda bize rehberlik eden, her konuda desteini esirgemeyen ve
ANSYS v9.0 programnn kullanlmas konusunda yardm salayan Do. Dr. Memet ZOR ve
Ar. Gr. Yusuf ARMAN a teekkr bir bor bilirim.
Can ANAKK
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
4/81
4
ZET
Bu almada endstride geni kullanm alan olan kompozit malzemelerin deneysel
almas yaplacaktr.
almann ilk blmnde kompozit malzemelerin tarihsel geliimine, genel olarak
kompozit malzemelere ve asl konumuz olan cam elyaflara ve retimlerine deinilmitir.
kinci blmde, kompozit malzemelerin makromekanik davranlarna ve yanal
burkulma hesabna deinilmitir.
nc blmde, kompozit malzemelerin kullanm alanlarna deinilmitir.
Drdnc blmde, Ansys analiz program ile yanal burkulma kritik yknn
bulunuu aama aama aklanmtr.
Dier blmlerde ise, Ansys analiz programnda elde edilen deerler ile deneysel
olarak yaplan almada bulunan deerler karlatrlmtr.
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
5/81
5
NDEKLER
Sayfa
indekiler...5
ekil Listesi. ...8
Tablo Listesi... ....8
Birinci Blm
GR
1.1 Kompozit Malzemelerin Tarihsel Geliimi 11
1.2 Genel Olarak Kompozit Malzemeler ve Tanmlar ..14
1.3 Cam Elyaf Malzemesinin ncelenmesi 17
1.3.1 Cam Elyaf Takviye malzemeleri .18
1.3.1.1 Fitil ..191.3.1.2 Cam elyaf iplik 19
1.3.1.3 Kumalar ..20
1.3.1.3.1 Dokunmu Fitiller .20
1.3.1.3.2 Dokunmu Cam Kuma 21
1.3.1.3.3 Dikilmi Kumalar 21
1.3.1.3.4 Tek ynl Fitil kumalar ...21
1.3.1.3.5 Devaml demetli kee ...22
1.3.1.3.6 Krplm Demetten Keeler .....221.3.1.4 Krplm demetler 23
1.3.1.5 tlm Lifler ..23
1.3.2 Cam Elyafta bulunan cam tipleri ..24
1.3.3 Takviye amal dier malzemeler 25
1.3.3.1 ARAMD ELYAFI...25
1.3.3.2 BOR ELYAFI...26
1.3.3.3 KARBON/GRAFT LFLER..26
1.3.3.4 DER ORGANK LFLER27
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
6/81
6
1.3.3.5 EKZOTK TAKVYELER27
1.3.3.6 TAKVYE TRLERNN KARILATIRMASI...28
1.3.4 Cam Elyaflarn retimi 30
1.3.4.1 Mekanik Lif ekme Yntemi301.3.4.2 Pnmatik Lif ekme Yntemi ..31
kinci Blm
KOMPOZTLERN MEKANK DAVRANILARI
VE FORMULASYONLAR
2.1 Kompozitlerin Makromekanik Davran.34
2.2 Yanal burkulma yknn teorik hesab ...40
nc Blm
KOMPOZT KULLANIM ALANLARI
3.1 Kompozit Malzemelerin Kullanm Alanlar ....45
3.2 Kullanm Alanlarna Baz rnekler .46
3.2.1 Havaclk Sanayi...46
3.2.2 Otomotiv Sanayi....50
3.2.3 naat Sektr....50
3.2.4 Denizcilik Sanayi..50
3.2.5 Spor Aralar.51
Drdnc Blm
ANSYS LE PROBLEMN
TANIMLANMASI VE ZMLENMES
4.1 ANALZ TPNN BELRLENMES.52
4.2- MALZEME ZELLKLERNN BELRLENMES ...53
4.3 MODELN OLUTURULMASI...57
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
7/81
7
4.4 MODELN ELEMANLARA AYRILMASI ..58
4.5 SINIR ARTLARI VE YKLERN TANIMLANMASI ..65
4.6- ZM .....67
4.7- SONULARIN OKUNMASI70
Beinci Blm
DENEY HAKKINDA GENEL BLG
VE SONULARIN OKUNMASI
5.1 Plakalarn boyutlar ve mekanik zellikleri ...72
5.2 Deneyin Yapl ve Sonular..72
5.3 Sonularn Yorumlanmas...80.
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
8/81
8
TABLO LSTES
Tablo 1.1 Matris, Takviye Eleman ve Kompozit Malzeme Yap Tipleri...16
Tablo 1.2 Cam elyafta kullanlan cam tipleri ...25
Tablo 1.3 Balca cam elyaf cinslerinin kompozisyonlar (% olarak) .25
Tablo 1.4 Kompozit takviye trlerinin karlatrlmas ...28
Tablo 3.1 Kompozit kullanm ..45
Tablo 5.1 Mekanik zellikler .72
Tablo 5.2 Sonular .79
EKL LSTES
ekil 1.1 Malzemelerin Tarihsel Geliimi..12
ekil 1.2 Fitil retim eitleri ....19
ekil 1.3 Cam Elyaf iplik ..20
ekil 1.4 Dokunmu fitiller ...20
ekil 1.5 Dokunmu cam kuma ...21
ekil 1.6 Dikilmi kumalar ..21
ekil 1.7 Tek ynl fitil kuma eitleri ...22
ekil 1.8 Devaml demetli kee 22
ekil 1.9 Krplm demetten keeler ...23
ekil 1.10 Krplm demetler ...23
ekil 1.11 tlm lifler ...24
ekil 1.12 Mekanik lif ekme yntemi ..31
ekil 1.13 Pnmatik Lif ekme Yntemi .31
ekil 1.14 Birinci aama ilem .....32
ekil 1.15 kinci ve nc aama ilemler ..33
ekil 2.1 Eksenlerin akmamas durumu 35
ekil 2.2 Serbest ucundan dey tekil yke maruz braklan ankastre kompozit kiri ..41
ekil 3.1 Uaklarda kompozit kullanm dalm ..46
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
9/81
9
ekil 3.2 F-15 Ua 47
ekil 3.3 Mirage 2000 uanda kompozit malzeme kullanlan yerler 47
ekil 3.4 Eurofighter uanda kompozit kullanm 48
ekil 3.5 Airbus A380 ..49ekil 3.6 Helikopterlerde kompozit kullanm .49
ekil 3.7 Karbon fiber kompozit gvdeye sahip solar tekne modeli 51
ekil 3.8 Spor aletlerde kompozit kullanm .51
ekil 4.1 Analiz Tipinin Belirlenmesi .53
ekil 4.2 Eleman Tipinin Belirlenmesi ...54
ekil 4.3 Numara Atanmas .54
ekil 4.4 Tabaka Saysnn Belirlenmesi ..55
ekil 4.5 Tabaka Kalnl ve Tabaka Alarnn Belirlenmesi ...55
ekil 4.6 Ortotropik Malzeme Seimi ..56
ekil 4.7 Mekanik zelliklerin Girilmesi .56
ekil 4.8 Modelin Oluturulmas ..57
ekil 4.9 Model zerinde delik oluturulmas ...57
ekil 4.10 Dairenin evresinin divide komutuna hazrlanm hali 59
ekil 4.11 Divide komutu sonras grn 60
ekil 4.12 Extrude penceresi ..61
ekil 4.13 Elemanlara Ayrma Penceresi ...62
ekil 4.14 izgilerin teker teker seilmi hali 63
ekil 4.15 Blmleme Penceresi 63
ekil 4.16 Tm izgilerin blmlenmi halinin grn .64
ekil 4.17 Elemanlara ayrma sonucundaki grn .65
ekil 4.18 Snr art Penceresi ..66
ekil 4.19 Yklerin Tanmland Pencere 66
ekil 4.20 Eigenvalue zm altrmak iin prestress effects aktf hale getirilmesi 67
ekil 4.21 Burkulma analizinin zelletirilmesi 68
ekil 4.22 Matris zc olarak Block Lanczos metodunun girilmesi ..69
ekil 4.23 Burkulma zm analizini geniletilmesi .....70
ekil 5.1 Deney iin kullanlan plakalar ...71
ekil 5.2 Plaka grn 72
ekil 5.3 Deney cihaz 73
ekil 5.4 Deney aparatnn balan .73
ekil 5.5 a = 40 mm iin deney sonular .74
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
10/81
10
ekil 5.6 a = 80 mm iin deney sonular 74
ekil 5.7 a = 100 mm iin deney sonular ..75
ekil 5.8 a=120 mm iin deney sonular .75
ekil 5.9 a=160 mm iin deney sonular .76ekil 5.10 2 delikli iin deney sonular ...76
ekil 5.11 3 delikli iin deney sonular 77
ekil 5.12 Burkulma davran ...77
ekil 5.13 Burkulma davran ...78
ekil 5.14 Ansys programnda burkulma davran ...78
ekil 5.15 Sonularn karlatrlmas ..79
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
11/81
11
BRNC BLMGR
1.1 Kompozit Malzemelerin Tarihsel Geliimi :
Malzeme kullanm insanlkla beraber balamtr. lk devirlerde bugnk gibi doadaki
direkt elde edilebilecek malzemeler kullanlabiliyordu. lk zamanlar, en basit malzeme
akmak ta ve tahta kullanlmtr. Hemen sonralar amur-saman kartrlp tula olarak
kullanlmaya balanlmtr. M.. 2000 yllarnda bu durum ok iyiydi; nk, kesici alet
olarak akmak ta ve sap yap malzemesi olarak da en iyi tahta ve pimi toprak vard.
Metaller bilinmiyor, bilinse bile hammaddeden saflatrp kullanlamyordu. amur iindegmlm saman kurutularak ok iyi bir karma malzeme olabilmektedir veya ok yay
yaplrken st ste konulan, zellikleri ve lif ynleri farkl aa levhalar karma bir plaka
olutururlard. Sonralar kat olarak da papirus kullanlmaya balanmtr.
Tarihi neme, (ilk olarak) metallerde altn ile girmilerdir. nk ilk alarda altn
Kolay ilenebilir olduu iin ilk kullanlan metal olmutur. Belki de altnn asaleti
buradan gelmektedir. lemeciliiyle beraber, bakr bronz sonrada demir kullanlmaya
balanmtr. Demiri ilemeyi baaran insanolu artk malzeme bakmndan geliimihzlandrmaya balamtr.
Bu devirlerde yap malzemeleri ve bugne kadar kullanlabilen malzemelerin nemi de
ok byktr. yle ki; Msr Piramitleri ve tapnaklar tatan yaplmlar, bu sebepten o
zamandan beri ayakta kalmlardr. Oysa, en az bunlar kadar grkemli olan Babil Kulesi gibi
Mezopotamya Antlar, ok daha dirensiz bir malzeme olan tuladan yaplm
olduklarndan hemen hemen tamamen yok olmulardr.
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
12/81
12
lk alara kadar bu klasik malzemeler kullanlmtr. Farkl olarak, ilk denizcilerin
bulduu tahmin edilen camda bu malzemelere eklenmitir. Tabii ki, ilk aamada mhendislik
malzemesi olarak bu kadar yaygn kullanlamamtr. Ancak ev eyalar vb.lerinin yapmnda
kullanlmtr. Bu devirlerden balayp bugn bile kullanlan en nemli malzeme ise demirolmutur. Demirin kullanm ilk devirlerde ok stnlk salamtr. rnein, demirin
ilenmesini bilen Hititler henz demiri tam manasyla renemeyen bir ok devlete kar
uzun sre efsanevi stnlk kurmutur.
srailliler amur ve samanla tula yaparak, ortaada askerler kllarn
salamlatrarak, Msrllar kontrpla yaparak vb., gnmze dein nemi gittike artan
kompozit malzemeyi o zamanlardan kullanmaya balamlardr.
lkadan itibaren, metal yapm, ilenmesi, saflatrlmas, dkm vb. gelitirilmeye
baland. Artk gnmze kadar 1. malzeme snf metaller oldu. Seramikler ve karma
malzemeler 2. aamaya kald. Geri bu metallerde karma metaller olarak kompozit snfna
bir adan girmektedir. Seramik olarak bu devirlerde en nemli kesit, imentonun yap
malzemesi olarak kullanlmasdr. M.S. 1000 yllarnda gelien imentoyla dkme demir,
ayn zamanda da imali rastgelmektedir. ekil 1.1' den grld zere tula-kat-samandan
baka gerek anlamda kompozit malzeme gelitirilmemitir. Zaten ihtiyata pek yoktur.
ekil 1.1 Malzemelerin Tarihsel Geliimi
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
13/81
13
XX. yzyla gelindiinde, o ana kadar metallerden elikler, alamlar, yaptrclar,
lastikler, bakalitler polimer olarak seramiklerden Portland imentosu, sl refrakterleri vb.
gelitirilmitir. Buraya kadar anlalmaktadr ki ilk ada XX. Yzyl bana kadar kompozitmalzemelerde fazla bir artma olmamtr. Gelitirilen kompozitler pahal olduu iin o gne
kadar daima daha ucuz, daha gvenli, daha mukavim vb. malzemeler yaplabilmitir.
Havacln I. Dnya Sava sonras ve devrim olarak II. Dnya Sava sonrasnda hzla
gelimesiyle havaclkta malzemeye olan ihtiyacn tr deimeye balad.
Kompozitler nce uak, sonra uzay yaplarnda kullanlmaya baland. Dizayn olarak
olduka yksek bir yapsal verim mukavemet/arlk orannn ok yksek olmasnn
istenmesi klasik malzemelerde yetersiz bir verim elde edildi. Dolaysyla kompozit
malzemeler bu ama iin en uygun malzemelerdi.
Karma yap malzemesi olarak en nemli yap malzemesi betondur. Beton szc
Hitit-Avrupa kkenli Bitumeden gelmektedir ki, karm anlamna gelmektedir. lk
bulunduunda gnmze kadar ok aama geirmitir. Bir ok eitleri ve kat kat
mukavemet stnlkleri ortaya kmtr. 1930lardan sonra ve zellikle II. Dnya Sava
sralarnda betonarme ve n gerilmeli beton trleri meydana kmtr. Bunlarn sonunda
gnmzde kat kat stn zellikli betonlar kullanlmaktadr.
Metallerde son yllarda ilemi ve kontrol daha yksek kaliteli ve geliimi yava
malzeme olarak cam-metaller, Al-Li alamlar, ift yzl elikler, mikro alaml elikler ve
yeni sper alaml elikler gelitirilmeye balanmtr. Polimerler, yzyl banda naylonun
gelimesiyle n plana kmtr ki, bunlarn en nemlileri plastiklerdir. Son yllarda ise
Acrylicks, epoxy'ler ve polyesterler ok byk kullanm alan bulmulardr. Seramiklerde,
imentodan sonra sermetler-sl seramikler, Al2O3 , Si3N4 , PsZ, vb. tr seramik eitleri
gelitirilmeye balanmtr.
1950'li yllardan sonra, zellikle ok hzl geliim gsteren bir dalda biyomalzemelerdir.
Polimerler, metal alamlar, seramikler vb. bir ok tp dalnda kullanlmaya balanmtr.
zellikle yapay organlarn yeni protezlerde kullanm ok artmtr. Tabii bu dal ok stn
mhendislik-malzeme ve tp eitimi isteyen bir daldr.
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
14/81
14
Metallerin, seramiklerin ve polimerlerin gelimesi dolaysyla, bunlarn daha stn ve
daha ok eitli zellii bir arada toplayan malzeme olarak kompozit malzemelerin geliimi
de ok hzlandrlmtr. Adeta patlama safhasna varmtr. Havaclnda geliiminin
hzlanmas kompozit malzemeye havaclkta en ok kullanlan malzeme durumunagetirmitir. Havaclkta zellikle hava-uzay yap elemanlarnda kullanlan kompozitler klasik
tr karma malzemeden ayrld iin bunlara Advanced composite materials yani ileri
kompozit malzemeler denmitir. Son 10 ylda patlarcasna bir gelime gstermitir. Bu
zamanlar GFRD-Glass Fiber Reinforced Plastics (Cam elyafl plastik malzemeler), CFRR-
Carbon Fiber Reinforced Plastics (Karbon fiber takviyeli plastik malzemeler), Kevlar (RP-4)
gelitirilmitir.
Son bir ka ylda kullanlan en nemli kompozit malzeme tr ise metal- matrisli
kompozit malzemedir. zellikle ok yksek mukavemet/arlk. oran isteyen uaklarda ar
derecede kullanlr olmutur. Bunun yannda seramik kompozitlerde umut verici gelimeler
gzkmektedir.
1.2 Genel Olarak Kompozit Malzemeler ve Tanmlar :
Kompozit malzeme tanm, temel olarak iki veya daha fazla malzemenin bir arada
kullanlmasyla oluturulan ve meydana geldii malzemelerden farkl zelliklere sahip yeni
tr malzemeleri belirtmek iin kullanlmaktadr. Genel olarak ise kompozit malzeme
denildiinde elyaf ile glendirilmi plastik malzemeler anlalmaktadr.
Kompozit malzemeler ile ilgili almalarn ou 20. yzyln ikinci yarsndan
gnmze kadardr. Tabiatta bulunan ilk kompozit malzeme am aacdr. am aacnn ii
kn sert ve krlgan, yazn ise yumuak ve esnektir. En ilkel kompozit malzeme rnei ise
saman takviyeli kerpilerdir. Gnmzde en ok kullanlanlar ise; cam fiber takviyeli reine,
tungsten-molibden takviyeli almin-yum, karbon ve fiber takviyeli plastiklerdir.
lk modern sentetik plastiklerin 1900lerin banda gelitirilmesinin ardndan, 1930larn
sonunda plastik malzemelerin zellikleri dier malzeme eitleri ile boy lr dzeyde
gelimeye balamtr. Kolay biim verilebilir olmas, metallere oranla dk younlukta
olmas, stn yzey kalitesi ve korozyona kar dayanm plastiin ykselmesindeki en
nemli zelliklerdir. Bir ok stn zelliinin yan sra sertlik ve dayankllk zelliklerin
dk olmas plastik malzemelerin glendirilmesi iin almalar yaplmasna neden
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
15/81
15
olmutur. Bu eksikliin giderilmesi amacyla 1950lerde polimer esasl kompozit
malzemeler gelitirilmitir. Kompozitler, zellikle polimer kompozitler yksek mukavemet,
boyut ve termal kararllk, sertlik, anmaya kar dayankllk gibi zellikleriyle pek ok
avantajlar sunarlar. Ayrca kompozit malzemeler dayankllk ve sertlik ynnden metallerleyarabilecek durumdadrlar ve ayrca daha hafiftirler.
Kompozit malzemelerin en yaygn tr elyaf takviyeli kompozitlerdir. Elyaf takviyeli
kompozitlerde takviye malzemesi olarak ilk sray cam almtr. Matris malzeme olarak
plastik reineler en fazla kullanlan tr olup bunlardan da polyester ucuzluu sebebiyle ilk
sray almaktadr. Epoksi reine ise yksek mukavemet ve kimyasal dayanm sebebiyle uzay,
havaclk, ev ve spor aletleri yapmna kadar ok geni bir alanda kullanm imkan
bulmutur. Grafit ve kevlar elyaf-epoksi kompozitler ileri kompozitler olarak uzay ve
havaclk endstrisinin temel malzemeleri olmulardr.
Gnmzde tabakal kompozit malzemelerin yksek dayanm/arlk oran ve
direngenlik/arlk oranna sahip olmalar sebebiyle; uzay yaplarnda, ulam aralarnda,
elektrik, kimya, konstrksiyon ve gda endstrisinde kullanm alanlar giderek artmaktadr.
eitli plastik malzemelerin seramik, metal bazen de sert polimerlerin elyaflar ile glen-
dirilerek ileri derecede faydalar salayan malzemeler retmek mmkndr. indeki plastik
sayesinde kolaylkla ekil verilebilen ve takviye elyaflar sayesinde son derece salam, sert ve
hafif olan kompozit malzemeler her gn yepyeni uygulama alanlarnda karmza
kmaktadrlar.
Kompozit malzemeler reine (Matrix) ve takviye (Reinforcement) bileenlerinden
oluur. Kompozitler temel olarak kalp grevi gren reine iine gmlm srekli veya
krplm elyaflardan olumaktadr. Bu bileenler birbirleri iinde zlmezler veya
karmazlar. Kompozit malzemelerde elyaf sertlik, salamlk gibi yapsal zellikleri, plastik
reine malzemesi ise elyafn yapsal btnl oluturmas iin birbirine balanmas, ykn
elyaf arasnda dalmasn ve elyafn kimyasal etkilerden ve atmosfer artlarndan
korunmasn salar.
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
16/81
16
Tablo 1.1 Matris, Takviye Eleman ve Kompozit Malzeme Yap Tipleri.
Kompozitlerde polimer esasl matrislerin yansra metal, seramik trevi malzemeler de
matris olarak kullanlmaktadr. Dier matrislerin kullanlmasna ramen kompozit
malzemelerin %90 polimer esasl matrislerle retilmektedir. Matris malzemelerinin
genellikle plastik esasl olmasndan dolay kompozit malzemeler de genellikle takviye
edilmi plastikler olarak adlandrlrlar. Metal matrisler byk apl uygulamalardakullanlmak iin ok pahal ve allmalar ok zordur. Seramik matrisler ise yksek oranda
krlgan olmalarndan dolay yeterli dayanklla sahip olmamalar nedeniyle kullanm
alanlar yksek s ile kullanlan yerlerle snrlanmaktadr. Karbon matrisli kompozit
malzemeleri retmek ok zor ve ok pahaldr. En ok tercih edildikleri uygulamalar yar
arabalarnn ve uaklarn fren balatalardr. Tm dier matris alternatifleri arasnda ticari
olarak en uygun olan plastik matrisler arasnda ise en ok kullanlan termoset esasl olan
polyester ve epoksi reineleridir.
Matrisler gl yaptrma, evre ve atmosfer artlarna yksek dayanm ve yksek
mekanik zellikler gsterirler. Bir matrisin ncelikle salad mekanik zellikler yksek
sertlik ve yksek dayankllk deerleridir. yi bir malzeme sert olmaldr, fakat gevrek bir
malzemenin gsterdii davranlardan dolay performans dmemelidir. Bu zellikleri
byk lde karlayan polimer esasl matrisler termoset ve termoplastik matrisler olarak
iki tr olarak bulunmaktadr.
Termoset esasl kompozit malzeme matrisleri olarak en ok kullanlanlar termoset
matrislerdir. Termoset plastikler sv halde bulunurlar, stlarak ve kimyasal tepkimelerle
sertleir ve salamlarlar. Termoset polimerlerin polimerizasyon sreci termo-plastiklerden
farkl olarak geri dn olmayan bir sretir. Yksek scaklklarda dahi yumuamazlar.
ou termoset matris sertlememeleri iin dondurulmu olarak depolanmak zorundadr.
Dondurucudan karlp oda scaklnda bir mddet (1-4 hafta aras) bekletildiinde
sertlemeye baslar ve zelliklerini kaybederek biim verilmesi zor bir hl alr ve
kullanlamaz duruma gelir. Dondurucu iinde olmak artyla raf mrleri ise 6 ila 18 ay
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
17/81
17
arasnda deimektedir. Termoset reineler kimyasal etkiler altnda zlmez ve olaand
hava artlarnda dahi uzun mrl olmaktadrlar.
Polyester Matrisler zellikle denizcilik ve inaat alannda en ok kullanlan termosetreinedir. Kompozit malzemelerde kullanlan 2 tr polyester reine vardr; daha ekonomik
olan ortoftalik ve suya dayanm gibi daha iyi zelliklere sahip olan isoftalik polyester.
Polyester reineler polimerizasyon srelerinin tamamlamas iin katalizr ve hzlandrc
olarak adlandrlan ek maddelere ihtiya duyarlar. Trkiyede Cam Elyaf A.. nin yan sra
Boytek Reine, Boya ve Kimya Sanayi Ticaret A.. gibi firmalar da genel amal
kullanmlar iin polyester retmektedir.
Kompozit malzemelerde kullanlan elyaflarn fiziksel biimleri, oluturulan yeni
malzemenin zellikleri zerinde ok nemli bir faktrdr. Takviyeler temel olarak 3 farkl
biimde bulunmaktadrlar; paracklar, sreksiz ve srekli elyaflar. Parack genelde kresel
bir biimde olmamasna ramen her ynde yaklak olarak eit boyutlardadr. akl, mikro
balonlar ve reine tozu parack takviyelerine rnekler arasnda saylabilir. Takviye
malzemelerinin bir boyutu dier boyutlarna gre daha fazla olduunda elyaflardan
bahsetmeye balarz. Sreksiz elyaflar (doranm elyaflar, tlm elyaflar veya
whiskerspskl) birka milimetreden birka santimetreye kadar deien llerde
olabilmektedir. ou lifin ap birka mikrometreyi gememektedir. Bu nedenle elyafn
parack halden lif hali ne geii iin ok fazla bir uzunlua gerek yoktur.
Srekli elyaflar ise tel sarma yntemi gibi yntemlerde kesilmeden ip eklinde
kullanlmaktadr. Elyaflar en yksek mekanik zelliklerini enlerinden daha ok boylarna
gsteririler. Bu zellikler kompozit malzemelerin metallerde rastlanmayan ar anisotropik
malzeme zellii gstermelerine neden olur. Bu nedenle tasarm aamasnda elyaflarn
reine iindeki yerleimleri ve geometrilerini gz nnde bulundurmak ok nemlidir.
Malzemenin anisotropik zellii tasarm aamasnda rnn uygun yerinde kullanlarak
avantaja dnebilir.
1.3 Cam Elyaf Malzemesinin ncelenmesi :
Tarihte cam elyafnn ilk kez Fenikeli ve Msrl sanatlar tarafndan kullanld
bilinmektedir. O zamanlarda, lifler, cam ubuklarn stlmas sonucunda, yumuatlarak
aktlmas eklinde elde ediliyordu. Kullanm yeri ise yine takviye amacna ynelikti ve
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
18/81
18
anak, mlek, amfor gibi rnlerin salamlatrlmasn salyordu. Bugn bildiimiz
devaml cam elyafnn gelitirilmesi 1930lu yllarn sonlarna doru yaplabilmiti.
Cam elyaf, dnyann her yerinde kullanm amacna uygun nitelikteki alkalisi dk Ecamnn, 5-20 mikron aplarnda devaml proses ile ince lifler halinde ekilmi trdr.
1940l yllardan bu yana, deiik cam elyaf tipleri plastiklerin takviyesinde
kullanlmaktadr. Bu ekilde, krlgan bir yapya sahip olan plastiklerin ekme ve eilme
dayanmlar, rijitlik ve darbe dayanmlar gibi fiziksel zellikleri arttrlabilmektedir. Cam
elyaf balangta sadece Termoset yapdaki plastiklerin takviyesinde kullanlrken,
gnmzde termoplastiklerin de takviyesinde hzl bir byme gstermektedir.
1.3.1 Cam Elyaf Takviye malzemeleri
Cam elyaf takviye malzemelerini ncelikle bir taslak halinde sunup, daha sonra her bir
rn eidini ayrntl bir ekilde aklayalm.
Cam Elyaf Takviye Malzemeleri
Devaml Cam Elyaf Takviyeleri Kesikli Cam Elyaf Takviyeleri
Fitil -Krplm demetten keeler (*)
- Tek Ulu Fitil (Direkt Sarma Fitil ) - Krplm demetler
- ok Ulu Fitil ( Bileik Fitil ) - tlm Lifler
Cam elyaf iplik (Tekstil iplii Yarn)
Kumalar ( Fabric-Cloth)
- Dokunmu Fitiller
- Dokunmu Cam Kuma
- Dikilmi Kumalar (Dokunmam)
- Tek Ynl Fitil Kumalar (Dokunmam Fitil )
- Devaml Demetli Kee ( Dokunmam)
- Yzey Tl (Dokunmam)
(*) Krplm demetten keelerde bir kuma (Fabric- Cloth ) tr olup, Kesikli Cam
elyaf Takviyeleri grubunda yer almaktadr.
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
19/81
19
1.3.1.1 Fitil :
Devaml yapya sahip bir cam elyaf takviye malzemesidir. ok sayda delik ieren
kovanlardan akan cam liflerinin dorudan doruya sarlmas ile Direkt Sarma Fitil olarakretilebildii gibi, daha az sayda delik ieren kovanlardan retilen cam elyaf demetlerinin
birbirine paralel olarak bklmeden sarlmas ile Bileik Fitil olarak ta retilebilir.
Fitil rnleri 10-24 mikron apnda liflerden oluur ve genellikle 1000 metre uzunluu
600,1200,2400 ve 4800 gram arlnda olacak ekilde retilir. Kullanm yeri ve prosesine
bal olarak, sertlik, lifler arasnda e gerilim, kayganlk ve kolay krplabilme gibi farkl
zellikler fitillere kazandrlabilir. zel olarak retilen ve Spun roving ad verilen dml
fitilde ana dorultuya dik ynde takviye salayan ilmekler bulunmaktadr. Bunun amac; tek
ynde takviye edilmi pultruzyon rnleri gibi kompozitlerde yanal mukavemeti arttrmaktr.
Genellikle R cam elyafndan yaplm fitillere en yaygn olarak epoksi reine
emdirilerek yaplan Stratipreg veya Prepreg ismi verilen bir dier cam elyaf takviye
malzemesi de elyaf sarma metodu ile yksek mekanik dayanm aranan depo ve borularda
otoklavda kalplanmak zere kullanlmaktadr.
Direk Sarma Fitil Bileik Fitil
ekil 1.2 Fitil retim eitleri
1.3.1.2 Cam elyaf iplik (Tekstil iplii - Yarn ) :
Cam elyaf demetlerinin bkml hale getirilmesi ile elde edilen takviye eididir.
Genellikle dokunmu kuma olarak plastiklerin takviyesinde kullanlr.
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
20/81
20
ekil 1.3Cam Elyaf iplik
1.3.1.3 Kumalar ( Fabric-Cloth) :
Dokunmu veya dokunmam halde, farkl elyaf trlerinden elde edilebilen,uluslararas
tanmlarda, yass veya rulo haline getirilmi, tm takviye malzemelerinin genel ad Kuma
anlamnda Fabric veya Cloth olarak gemektedir. Kuma rnlerini, cam elyaf, aramid,
karbon elyaf gibi takviye malzemelerinin, tek yada birbirleriyle hibrid olarak biraraya
getirilmesi ile oluturmak mmkndr. Balca kuma tipleri unlardr.
1.3.1.3.1 Dokunmu Fitiller (Woven Roving) :
Dokuma amac ile retilmi fitillerin belirli bir dzen iinde dokunmas ile yaplan camelyaf takviye malzemesidir.Dokunmu fitiller, birbirlerine 90Clik a ile ve atk ve
zgsnde ayn teksde fitillerin kullanld kumalar olarak tanmlanmaktadr. Farkl
arlk (300-1200 gr/m2) ve enlerde (125-300 cm) retilen kumalar, cam tl veya kee ile
dikilerek kombine rn haline getirilerekte kullanlmaktadr. Dokunmu fitiller; otomotiv,
denizcilik gibi sektrlerde el yatrmas uygulamalarnda kullanlmaktadr. Ayrca, zel
dokuma tipleri ile, fenolik reine emdirilerek kesme talarnn retimindede
kullanlmaktadr.
ekil 1.4Dokunmu fitiller
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
21/81
21
1.3.1.3.2 Dokunmu Cam Kuma (Woven Glass Cloth) :
Cam elyaf ipliklerinden dokunmu kumalardr. Balca uygulamalar, baskl devre
retimi, devre kesici tpleri retimi gibi elektrik ara gere retimidir.
ekil 1.5 Dokunmu cam kuma
1.3.1.3.3 Dikilmi Kumalar (Stitch Mat) :
Dier trlerine gre pazara yeni katlm bir takviye trdr. Dokuma prosesi sz
konusu olmadndan yzey performas yksektir. Takviye iin krplan elyaflar, takviye
performansna katkda bulunmayan polyester iplik ile dikilerek birarada tutulmaktadr. Ayn
arlktaki bir dokuma ile karlatrldnda daha iyi mekanik deerler elde edilmektedir.
ekil 1.6 Dikilmi kumalar
1.3.1.3.4 Tek ynl Fitil kumalar (Unidirectional Roving Cloth ) :
ok ynl mukavemet salamas amacyla dokunmam fitiller ile devaml fitillerin iki
(biaxial) veya katl (Triaxial) oluturulmas ve sonrasnda bu katlarn polyester iplik ile
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
22/81
22
dikilmesi ile elde edilen dokunmam (non-woven) fitil rndr. Bu kumalarda, 45 veya
90 derecelik alarn birarada kullanlmasnn yansra kee ile de dikilmesi mmkndr.
ekil 1.7 Tek ynl fitil kuma eitleri
( 1- kili al 2- al 3- Drt al 4- kili al ve kee )
1.3.1.3.5 Devaml demetli kee (Continuous Mat) :
Kovandan akan liflerin, dzgn dalml tabakalar oluturacak ekilde, yaylmasndan
oluan cam elyaf takviye eididir. Bu ekilde yaylan lifler, ikinci bir balayc kullanlarak
birarada tutulur. Balayc cinsi ve miktar ngrlen uygulama alanna baldr. Balcakullanm alanlar; nceden ekillendirilerek (preform) veya ekillendirilmeden maal kapal
kalplama, pultruzyon, devaml levha ve baskl devre plakas retimleridir. Ayrca kpk
takviyesinde de kullanlr.
ekil 1.8 Devaml demetli kee
1.3.1.3.6 Krplm Demetten Keeler (Chopped Strand Mat) :
Bu cam elyaf takviye eidi, 50 mm uzunluunda krplm cam elyaf demetlerinin,
stirende znr bir balayc ile birarada tutulmasndan olumaktadr.Kullanlan balayc
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
23/81
23
miktar, proses gereklerine ve bitmi rn zelliklerine bal olarak % 3-10 arasnda
deimektedir. Krplm demetten keeler, ak kalplama uygulamalar ve levha retiminde
kullanlmaktadr.
ekil 1.9 Krplm demetten keeler
1.3.1.4 Krplm demetler :
Cam elyaf demetlerinin 3-12 mm uzunluunda krplm eklidir. Termoplastik
granllerin ve termoset esasl kalplama yntemlerinden, BMC retiminde kullanlmaktadr.
ekil 1.10 Krplm demetler
1.3.1.5 tlm Lifler :
tme ilemi sonucunda, uzunluklar, 0.1 -0.2 mmye drlm cam elyaf takviye
malzemesidir. Bu liflerin aplar 10-17 mikron arasnda deiir. tlm liflerin balca
kullanm alan termoplastik reinelerin ve poliretan reinenin takviyesidir. Kompozitin
rijitlik, boyut stabilitesi ve darbe dayanm gibi zelliklerini ykseltmek iin tlm lif
boyu ok ksa olduundan, bu takviye malzemesi, dier kompozitlerin takviyesinde
kullanlmaz.
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
24/81
24
ekil 1.11 tlm lifler
1.3.2 Cam Elyafta bulunan cam tipleri :
Kompozisyonlarna bal olarak, deiik cam elyaf cinsleri vardr. Bunlar iinde Ecam elyafnn en bata geldii grlmektedir. Elektrik ve mekanik zellikleri ile maliyetinin
iyi bir denge oluturmas sonucu, bu kalsiyum alminosilikat bileiminin, kullanlan toplam
cam elyaf takviye malzemeleri iinde %90 pazar payna sahip olduu grlmektedir.
E-CRcam, E camnn modifiye edilmiekli olup, asitlere kar dayanm salamak
amac ile kompozisyonunda bor iermemektedir. E-CR cam elyaf, genellikle kimyasal
dayanm istenen tank ve boru imalatnda kullanlmaktadr.
Yksek mekanik dayanm aranan rnler iin kullanlan cam elyaf cinsleri Amerikada
S CAMI; Avrupada R cam olarak nitelenmektedir. Kompozitin mukavemetini ve
rijitliini arttran bu cins cam elyaf havaclk, uzay ve askeri alanlarda, yksek teknik
performans gereksinimi nedeni ile kullanlmaktadr. Ayrca, nakliye, spor ve dinlence
alanlarnda da baz rnler iin kullanld grlmektedir.
Bunlarn dnda, mkemmel dielektrik zellikler tayan ve elektronik endstrisinde
ska kullanlan, D cam elyaf ve zellikle yzey tllerinde kullanlan kimyasal dayanml
C cam elyaf da bulunmaktadr.
Cam Tipi zellikleri
A-cam Yksek alkali oran-dk maliyet
C-cam Kimyasal dayanm (Yzey tlleri)
E-cam Elektriksel zellikler
L-cam Radyasyona kar kurun ierir
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
25/81
25
M-cam Yksek elastik modl
S-2 cam Yksek ekme dayanm
W-2 cam Paneller iin yar effaf
AR-cam Alkali dayanm
R-cam Yksek ekme dayanm
Tablo 1.2 Cam elyafta kullanlan cam tipleri
A C E R S
SO2 72.0 64.6 52.4 60.0 64.4A1203 1.5 4.1 14.4 25.0 25.0
CaO 10.0 13.4 17.2 9.0 ---
MgO 2.5 3.3 4.6 6.0 10.3Na2O,K2 O 14.2 9.6 0.8 --- 0.3
B2O3 --- 4.7 10.6 --- ---
BaO --- 0.9 --- --- ---
Tablo 1.3 Balca cam elyaf cinslerinin kompozisyonlar (% olarak)
1.3.3 Takviye amal dier malzemeler :
Tartmasz olarak kompozit retiminde en ok kullanlan takviye tr cam elyaf olsa da
birok uygulama iin, 70-80.000 MPa deerinden daha yksek bir elastikiyet modlne
gerek duyulabilir. Bu yksek modl deerlerini karlayabilmek zere daha yeni yksek
teknoloji rnleri gelitirilmitir.
1.3.3.1 ARAMD ELYAFI
Geen yirmi yl boyunca, yksek teknoloji rnleri olarak bilinen aramid elyaf nemli
bir mesafe katetmi olup uzay, denizcilik, spor rnleri, elence, otomotiv ve silah endstrisigibi klasik kompozit pazarlarna hitap etmitir. Yksek dzeyde ynlendirilmi olan bu
polimer, dk younluk ile yksek modl ve yksek dzeyde yapma zellii ile yksek
mukavemet/arlk orann rnde bir araya getirmektedir. Mukavemet ve modl deerleri
yansra, liflerin kolaylkla slatlabilmesi ve rnde darbe dayanm zellikleri dolaysyla
yaygn olarak kullanlan reinelerin ounluu ile kullanlabilmektedir. Aramid elyafnn
negatif sl genleme katsaysndan dolay, sl yaylmann nem tad ortamlarda fayda
salamaktadr. Aramid elyaf, fiyat/performans deerlerini salamak zere tasarlanm cam
ve karbon elyafnn kombinasyonu eklinde olan hibrid rnler halinde de mevcuttur.
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
26/81
26
Yalnzca yapsndan kaynaklanan snrlamalar kompozit tasarmnda dikkate alnmaldr.
Aramid rnleri iplik, fitil, krplm elyafeklinde mevcuttur.
Aramid elyaf iplik olarak farkl desenlerde dokunmu kuma eklinde, fitil olarak daelyaf sarma veya erit eklinde kullanlmaktadr. Krplm lifler ise hazr kalplama
bileimlerinin iine kartrlmaktadr.
1.3.3.2 BOR ELYAFI
Bor elyaf, ticari amal olarak mevcut yksek teknoloji rnleri arasnda piyasaya kan
ilk rndr. Bor elyaf; borun kimyasal buharnn ok ince bir tungsten teli zerinde
younlatrlmas ile retilmektedir. ok salam ve dayankl bir takviye malzemesi olup,
yksek younluu ve yksek maliyeti kullanmn snrlandrmaktadr. Piyasada yalnzca
erit halinde bulunmaktadr.
1.3.3.3 KARBON/GRAFT LFLER
Yksek teknoloji rn olarak kompozit pazarnn geni bir ksm, karbon veya grafit
elyaf rnlerinden yararlanmaktadr. Karbon elyaf retiminde birok yntem vardr. lk
ticari amal karbon elyaf piroliz (yanma) ve sl ileme tabi tutulan sentetik liflerin karbon
ve grafit elyafna dntrlmesi suretiyle retilmitir. Sentetik esasl elyaflarn ounluu,
girdi malzeme olarak polikronitril (PAN) kullanlarak elde edilmektedir. Bu liflerin
modlleri ve dayanmlar, proses srasndaki gerilim ve scaklk koullarnn deitirilmesi
ile kontrol altnda tutulmaktadr.
Dier karbon /grafit elyaf retim prosesi, ncelikli olarak zift kullanmn esas
almaktadr. Bu zift, sv kristal mesophase zift haline dntrlmekte ve sv haldeki
kristal zift, piroliz ilemine tabi tutulmakta yksek modll takviye zellii ve yksek
mukavemet deerlerine sahip rn elde edilmesi amacyla s uygulanmakta ve elyafa
dntrlmektedir. Zift esasl rnler ok yksek modllere sahiptir ve kopmada uzamas
dktr.
Karbon elyafnn dier takviye liflerine gre daha farkl avantajlar vardr. Nispeten
dk elyaf younluu, yksek mukavemet ve yksek modl zelliklerini bir araya
getirirerek stn bir kombinasyon zellii sunmaktadr. Ayn zamanda yksek slarda
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
27/81
27
zelliini koruma ve yorulma dayanm zelliklerine sahiptir. Bununla birlikte karbon
elyafnn kendi yapsal zelliklerinden kaynaklanan baz olumsuz yanlar da mevcuttur.
Liflerin snrl uzama zellikleri baz darbe sorunlarna neden olmaktadr. Bu a kapatmak
amacyla daha yksek uzama olanakl elyaf rnleri gelitirilmektedir. Karbon elyafnnelektrik iletkenlii de baz kullanm alanlarnda engel olabilmektedir. Karbon elyaf demet,
erit ve kuma halinde retilmektedir. Daha ok termoplastik ve termoset hazr kalplama
bileimlerinde katk malzemesi olarak kullanlmak zere, krplm veya tlm bir
ekilde satlmaktadr. Grafit halinde, ok yksek sl iletkenlie sahiptir. Bakra gre drtte
bir arlkta olan Grafit/Karbon elyafnn termal iletkenlii bakrn , drt katdr. Bu
zellik yeni uygulama alanlarn da beraberinde getirmektedir.
1.3.3.4 DER ORGANK LFLER
Termoplastik polyester ve naylon lifler, kompozit pazarnda yeni kullanm alanlar
bulmaktadrlar. Takviyelerin her iki eidi de, hem darbe dayanm hem de kimyasal
ortamlarla karlaldnda yksek performans zelliklerini rne katmaktadrlar.
Ancak dier elyaf eitleriyle karlatrldnda, hem daha dk sertlik hem de daha
dk s kullanm gibi kstlamalar bulunmaktadr. Jel spinning prosesiyle retilen yksek
molekler arlkl polietilen lifler, dk younlukta yksek modl zelliine sahiptirler.
Yine dk s kullanml olmalar, yaygn kullanmlarn engellemektedir.
Organik lifler yzey keeleri veya tlleri retiminde de kullanlmaktadrlar. Bu zel
rnler kimyasal dayanm ve d yzey grnmnn nem kazand uygulamalarda
kullanlmaktadr. Cam tlnn klcal yaps nedeniyle oluan reine zengin yzey, yksek
kimyasal dayanm ve daha iyi bir d grnm salamaktadr.
1.3.3.5 EKZOTK TAKVYELER
Gelitirilmekte olan dier inorganik liflerin polimer kompozit uygulamalarnda yer
bulmas mmkn gzkmemekle birlikte, seramik veya metal alamlarda kullanlabilir.
Ekzotik takviyeler alminyum oksit, silikon karbr, alumina, silikon nitrit ve kuartzlar
kapsamaktadr.
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
28/81
28
1.3.3.6 TAKVYE TRLERNN KARILATIRMASI
Yaygn kullanm olan kompozit takviye trleri arasndaki baz temel farkllklar
belirtmek amacyla aadaki tablo dzenlenmitir.
Takviye
Trleri
Gerilme
Dayanm
(MPa)
Gerilme
Modl
(GPa)
zgl
Arlkzellikler
Cam 3000 - 5000 72 - 82 2.48- 2.60 Yksek mukavemet,
yi kalplama zellikleri,
Dk maliyet
Karbon/ Grafit 2500 - 3000 200 - 700 1.75 - 1.96 Yksek modl,
Elektriksel iletkenlik,
Yksek maliyet
Aramid 2750 - 3000 82 - 124 1.44 yi spesifik
zellikler, Orta maliyet
Boron 3500 400 2.55 Yksek modl,
Yksek maliyet
Polyester 1000 9 1.38 yi darbe dayanm
ve Alkali dayanm
Naylon 950 5 1.16 yi darbe dayanm
ve Alkali dayanm
Polietilen 1200 - 1500 40 - 60 0.97 Dk younluk, yi
darbe dayanm, Dk
derece
Tablo 1.4 Kompozit takviye trlerinin karlatrlmas
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
29/81
29
Elyaf takviye malzemelerinin, birbirleriyle olan rekabeti hergeen gn artmaktadr.
Kompozit endstrisinin iindeki bu rekabete ksaca deinelim;
Cam elyaf %96-98lik pazar pay ile elyaf takviye malzemeleri arasnda, kompozitendstrisine hakim konumdadr. Geriye kalan %2-4lk ksm aramid, karbon ve doal elyaf
(pamuk, keten, kenevir v.s) malzemeleri oluturmaktadr.
Aramid elyaf, cam elyafna gre, daha yksek ekme dayanm ve sertlik deerlerine
sahiptir. zellikle darbe dayanmnn, yksek olmas nedeniyle kurun geirmez yeleklerde
kevlar ticari markasyla retilen- kullanlmaktadr. Optik fiber kablolar, ara lastikleri,
helikopter pervaneleri, spor ve elence amal uygulamalarda, aramid elyafnn dier yaygn
kullanm alanlardr.
Dupont , kevlar ticari markasyla ve Teijin Limited ,twaron ticari markasyla, bu sahada
faaliyet gsteren iki ana reticidir.
Uzakdou pazarnda, son yllarda optik kablo retiminde, kevlar kullanm artmtr.
Dupont firmas, kapasite art ile mteri taleplerini karlamaya almaktadr. Benzer
ekilde spor ve elence sektrnde de, K.Amerika pazarnda, aramid elyafna gl ve artan
bir talep sz konusudur.
Aramid elyafnn pahal bir takviye malzemesi olmas ve spesifik uygulama sahalarnda
kullanlmas nedeniyle, cam elyafna gre snrl bir kullanm vardr.
Karbon elyafnn kompozit endstrisindeki tketimide, son yllarda yksek bir art
gstermitir. 1997-2002 yllar arasnda yllk ortalama %5-8, nmzdeki be yllk
dnemdede %7-8lik bir art beklenmektedir. Otomotiv endstrisinde, son rn reticileri
ve karbon elyaf reticileri arasnda kurulan ortaklklar, karbon elyafnn otomotivde, yeni
uygulama sahalar bulmas ve daha dk fiyatla pazara sunulabilme imkanlarnn artmas,
yksek byme oranlarn desteklemektedir. Bu durum, azda olsa nmzdeki dnemlerde,
cam elyaf pazarn etkileyebilir. Zoltek (A.B.D) , Hexcel (A.B.D) ve Cytec (A.B.D) Toray
(Japonya), Mitsubishi Rayon (Japonya), bu sahada faaliyet gsteren ana reticilerdir.
Doal elyaf takviye malzemeleri, zellikle, otomotiv de, karbon ve cam elyafna
alternatif malzeme olarak gsterilmektedir. rnein; Formla 1 yar arabalarnda, kenevir
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
30/81
30
doal elyafnn kullanlmas daha yksek alev dayanm salamakta ve karbon elyafna gre
daha ucuz bir seenektir.
Bugn itibariyle, doal elyaf rnleri, ticari kullanm karbon ve cam elyaf kadar yaygnolmayan ancak, nmzdeki yllar iin zellikle otomotivde nemli bir potansiyele sahip
olan,bilimsel aratrmalarn younlat, takviye malzemeleri grnts sergilemektedir.
Cam elyaf, evre sal koullar gerei, zellikle otomotivde debriyaj ve fren balatas
retiminde asbest kullanmndan pay almaktadr.
1.3.4 Cam Elyaflarn retimi :
Cam elyaf zel olarak tasarlanm ve dibinde kk deliklerin bulunduu zel bir
ocaktan eritilmi camn itilmesiyle retilir. Bu ince elyaflar soutulduktan sonra makaralara
sarlarak kompozit hammaddesi olarak nakliye edilir. zellikle cam elyaf ile matris aras
yapma gcn arttran "silan" bazl ve elyaf zerinde ince film oluturan kimyasallarn
gelitirilmesinden sonra kullanm sahalar artmtr. Elyaflar ilem srasnda
dayankllklarnn %50sini kaybetmelerine ramen son derece salamdrlar. Elyaf
kumalar genellikle srekli cam elyaflarn lifleri ile retilmektedir. lemler srasnda
deiik kimyasallarn eklenmesi ve baz zel retim yntemleri ile farkl trde cam elyaflar
retilebilmektedir. Cam elyaf retimi iin genellikle dikdrtgen prizma eklinde frnlar
kullanlmaktadr. Bu frnlar normal cam retim frnlarna benzemekle birlikte ekstra bir
stcya da sahiptir. Frn ssn salamak amac ile elektrik enerjisi ve fuel oil
kullanlmaktadr. Gnlk 200 ton civarnda cam elyaf retecek hammaddeyi ergitebilen
frnlar mevcuttur.
1.3.4.1 Mekanik Lif ekme Yntemi:
Filamanlar kovan knda mekanik yntem ile ekilir ve daha sonra sarlrlar. ekil de
yntem ematik olarak gsterilmektedir. Bu yntem cam fiberi ynteminde en ok kullanlan
yntemdir.
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
31/81
31
ekil 1.12 Mekanik lif ekme yntemi
1.3.4.2 Pnmatik Lif ekme Yntemi :
Bu retim ynteminde stcdan kan elyaflar ierisinden vakum geen delikli bir
tambura pskrtlr. Bu yntemle elde edilen elyaflar sreksizdir ve boylar 5 ila 80mm
arasnda deimektedir. Bu sreksiz liflerin bir araya getirilmesi ile elde edilen elyaflar
srekli elyaflardan cam ynne benzer grntleri ile ayrmaktadr .
ekil 1.13 Pnmatik Lif ekme Yntemi
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
32/81
32
ekil 1.13 iin : (1)Basnl hava girii; (2)Joule etkisi ile stlm kovan; (3) etekler;
(4)spray boyutunu ayarlayan aparat; (5)delikli tambur; (6) tambur vakumu; (7) akanfiberler;
(8) fiberler iin toplama emberi ; (9) iplik; (10) ekillendirme makaras; (11) sarm makaras
Cam elyaf retimi iin genellikle dikdrtgen prizma eklinde frnlar kullanlmaktadr.
Bu frnlar normal cam retim frnlarna benzemekle birlikte ekstra bir stcya da sahiptir.
Frn ssn salamak amac ile elektrik enerjisi ve fuel oil kullanlmaktadr. Gnlk 200 ton
civarnda cam elyaf retecek hammaddeyi ergitebilen frnlar mevcuttur. Cam elyaf ve
rnleri aamada retilmektedir. Cam retimi, elyaf ekimi, cam elyaftan maml sata
sunulabilecek rnlerin retimi.
Birinci aamada;
Uygun arlk ve oranlarda seilen hammadde bileimi ok ince bir ekilde tlerek
homojen bir karm elde etmek zere kartrlr. Daha sonra yaklak 1550 0C scaklkta
alan ergitme frnna beslenir. Frn iinde karm yavaa sv hale geer. Ergimi cam
platin/rodyum alamndan yaplm ve elektrik enerjisi kullanlarak +0.5 0C ,-0.5 0C
tolerans ile 1250 0C de kontrol edilen kovanlara(bushings) beslenir veya cam mermer blok
haline veya cam ubuk haline getirilip oda scakln da soutularak ikinci bir kullanm iin
temiz kontenynerlerde depolanr. Ancak yaygn olan dorudan ergitme frn tipi olduu iin
kovana gelen eriyik cam elyaf ekimi iin kullanlr.
ekil 1.14 Birinci aama ilem
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
33/81
33
kinci aamada;
Cam elyaf ekimi gerekletirilir. Rodyum platin alamndan retilen kovanlara gelen
eriyiin 50-70 m/s gibi yksek bir hzda kovanlarda bulunan deliklerden akmas salanarakcam lifleri elde edilir. Kovanlarda 1-2 mm apnda ve 400-800-1200-1600 ve daha fazla
delik bulunur. 9 ile 20 mikron apnda ekilen cam lifleri bir mandrel zerine sarlarak kek
ad verilen bir bobin zerinde toplanr.
nc aamada;
Cam elyaf rnlerinin retilmesi salanr. Kovandaki deliklerden ayrlan eriyik ksa
srede cam flaman haline gelmesi iin akma esnasnda su pskrtlerek belli bir scakla
kadar soutulur. Souyarak ipliksi bir hale gelen flamanlar bir tambur zerinden geirilerek
gerekli kimyasallarla yzeyi kaplanr. Bu ileme apreleme ad verilmektedir.
ekil 1.15kinci ve nc aama ilemler
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
34/81
34
KNC BLM
KOMPOZTLERN MEKANK DAVRANILARI
VE FORMULASYONLAR
2. 1 Kompozitlerin Makromekanik Davran:
Katmanl kompozitler iki veya daha fazla sayda katmann birletirilmesiyle yaplr. Bir
kere katmann zellikleri hesaplandnda artk yeniden detayl mikromekanik analizlerine
girilmez ve katman homojen ortotropik bir tabaka olarak ele alnr.
Ortotropik malzemenin dzlemde gerilme ekil deitirme ilikisi
6
2
1
66
2212
1211
6
2
1
00
0
0
Q
QQ
QQ
= veya
6
2
1
66
2212
1211
6
2
1
00
0
0
S
SS
SS
= (2.1)
Hooke yasasnn ekil deitirme gerilme bants
1
11
1
ES = ,
1
1212
ES
= ,
2
22
1
ES = ,
2
66
1
ES = (2.2)
[ ] [ ] 1= SQ
2122211
2211
SSS
SQ
= ,
2122211
1122
SSS
SQ
= (2.3)
2122212
1212
SSS
SQ
= ,66
66
1
SQ = (2.4)
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
35/81
35
Keyfi bir oryantasyonda gerilme, ekil deitirme ilikisi
ekil 2.1 Eksenlerin akmamas durumu
kinci dereceden tensrlerin dnm 1-2 deki zellikler biliniyor x-y dekiler elde
edilmek isteniyor veya x-y deki zellikler biliniyor 1-2 dekiler elde edilmek istenildiinde
SinCosSinCos xyyx .222
1 ++= (2.5)
)(.. 2212 SinCosCosSinSinCos xyyx ++= (2.6)
(2.7) nolu denklemde2
+= yazarsak 2 bulunur.
CosSinCosSin xyyx .222
2 += (2.7)
xy
y
x
SinCosCosSinCosSin
CosSinCosSin
CosSinSinCos
22
22
22
12
2
1
..
.2
.2
= (2.8)
[ ]T transformasyon matrisidir.
[ ] [ ]TTT =1
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
36/81
36
12
2
1
22
22
22
.2.2
.
.
SinCosCosSinCosSin
CosSinCosSin
CosSinSinCos
xy
y
x
= (2.9)
[ ] [ ]
6
2
11
6
2
1
12
2
1
QTQ
xy
y
x
==
200
010
001
=R (2.10)
[ ] [ ][ ] [ ] [ ][ ][ ][ ]
XY
Y
X
xy
y
x
xy
y
x
RTRQTRQT
11
6
2
11
2
== (2.11)
[ ]R [ ]T [ ]
1
R = [ ]( )
1T
T = [ ]
T
T
[ ]T [ ]Q [ ]
T
T
= Q
=
xy
y
x
Q
XY
Y
X
[ ] =Q
662616
262212
161211
QQQ
QQQ
QQQ
(2.12)
=11Q ( )6612
4
11 22 QQCosQ++
2
Sin
2
Cos +
4
22SinQ (2.13)
=12Q ( )662211 4QQQ + 2
Sin +2Cos ( ) 4412 CosSinQ + (2.14)
=22Q ( ) 2
66124
11 22 SinQQSinQ ++ 4
222 CosQCos + (2.15)
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
37/81
37
=16Q ( )661211 2QQQ Sin +3Cos ( ) 3662212 2 SinQQQ + Cos (2.16)
=26Q ( )3
661211 2 SinQQQ +Cos ( ) SinQQQ 662212 2+3Cos (2.17)
=66Q ( ) 2
66122211 22 SinQQQQ + +2
Cos ( ) 4466 CosSinQ + (2.18)
Katmanl kompozitlerin analizi;
Birim ekil deitirmeler
x
ux
= ,
x
v
y
uxy
+
= (2.19)
y
vy
= ,
x
w
z
uxz
+
= (2.20)
z
wz
= ,
y
w
z
vyz
+
= (2.21)
Kirchoff varsaymna gre katmanlar aras kayma birim ekil deitirmeler xz ve yz ihmal
edilebilir.
( ) ( )yxzFyxuu ,, 10 += (2.22)
( ) ( )yxzFyxvv ,, 20 += (2.23)
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
38/81
38
( ) 0,1 =
+=
x
wyxF
XZ (2.24)
( ) 0,2 =
+=
y
wyxF
YZ (2.25)
( )
=
x
wyxF ,1 ( )
y
wyxF
=,2 (2.26)
(2.24), (2.25, (2.26) eitliklerini kullanarak
XXX zx
wz
x
u
x
u +=
=
=
0
2
20
(2.27)
YYYz
y
wz
y
v
y
v +=
=
=
0
2
20 (2.28)
XYXYXYz
xy
wz
x
v
y
u
x
v
y
u +=
+
=
+
=
02
00 2 (2.29)
0X ,
0Y ve
0XY orta dzlemde birim ekil deitirmeleri; X , Y , XY plan
erilikleridir.
x
uX
=
00 ,
y
vY
=
00 ,
x
v
y
uXY
+
=
000 (2.30)
2
2
x
wX
= ,
2
2
y
wY
= ,
yx
wXY
=
2
2 (2.31)
k nc katman iin bnye denklemi,
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
39/81
39
kkkQ =
z+= 0
kkk zQQ +=0
Dzlem gerilme durumunda olduu iin gerilme bileenleri,
=
2/
2/
h
hzxx
dN
=
2/
2/
h
hzyy
dN
=
2/
2/
h
hzxyxy
dN (2.32)
birim uzunluk bana orta dzlemde etkiyen kuvvet (kuvvet / uzunluk).
n katmann toplam olarak gerilme bileenleri;
=
=n
k
h
h
xy
y
x
xy
y
x
N
N
N
1
2/
2/
dz (2.33)
+==
k
k
h
h
n
k
xy
y
x
QQQ
QQQ
QQQ
dz
QQQ
QQQ
QQQ
N
N
N
1662616
262212
161211
1
662616
262212
161211
k
k
h
h
XY
Y
X
zdz
1
(2.34)
662616
262212
161211
AAA
AAA
AAA
N
N
N
xy
y
x
=
662616
262212
161211
0
0
0
BBB
BBB
BBB
XY
Y
X
+
XY
Y
X
(2.35)
=N [ ]A [ ]B+0 [ ]K
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
40/81
40
( ) ( )11
=
= kkk
n
k
ijij hhQA
( ) ( )2
1
2
12
1
=
=
kk
k
n
kijij hhQB
ijA ; Uzama katlk matrisi
ijB ; Eilme / Burulma katlk matrisi
( ) ( )=
=
n
k
kkkijijhhQD
1
31
3
3
1
ijD ; Eilme katlk matrisi
[A] : kuvvetler, orta dzlem birim ekil deitirmeleri
[B] : eilme ve burulma balants
[D] : momentler, plak erilikleri
Katmanl kompozitlerde birim ekillendirmeler ve moment;
[ ] =0 [ ] 1A [ ]N [ ] 1A [ ]B [ ]K
[ ] [ ]BM = [ ] [ ] NA 1 ( [ ]B [ ] 1A [ ]B [ ]D ) [ ]K
2.2 Yanal burkulma yknn teorik hesab :
Tabakal kompozit kiri ekil 3.1 de gsterildii gibi bir kenardan ankastre olarak
mesnetlenir ve ykleme, serbest kenarn u noktasndan tek eksenli olarak yaplrsa,
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
41/81
41
ekil 2.2 Serbest ucundan dey tekil yke maruz braklan ankastre kompozit kiri
Uygulanan ykle x,y,z ekseninde meydana gelen Mo momenti;
(Mx)ext=0
(My)ext=0
(Mz)ext=P(L-x1)
bulunur.
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
42/81
42
x,y,z eksenine gre,m-n kesitinde oluan momentler;
(Mx1)ext dxdw
( Mz)ext= P(L-x1) dxdw
-P(w1-w)
(My1)ext ( Mz)ext= P(L-x1) P(L-x)
(Mz1)ext (Mz)ext= Mo
momentler;
dDdx
wdD
b
Mx162
2
11 2+=
dDdx
wdD
b
T662
2
16 22
+=
Bu denklemler kullanlarak yanal burkulma analizi iin i moment ve dardan uygulanan
momentler tanmlanabilir.
m-n kesitinin dengede olmas iin meydana gelen momentler, yapsal i momentlere eit
olmaldr.
dxdD
dxwdD
b 162
211 2x)-P(L =
dx
dD
dx
wdD
b
wwP
dx
dw
b
xLP 662
2
161 22
)(
2
)'(=
+
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
43/81
43
)'(
)(
)'(42 1
11
2161611
11
16
xL
ww
dx
d
xLPD
DDDb
D
D
dx
dw
=
2
2
11
2
161611
16
112
2
)'(42
dx
d
xLPD
DDDb
dx
d
D
D
dx
wd
=
0)'(
)'(4
2
22166611
=
+
b
xLP
dx
d
xLP
DDDb
1=)(4/ 2166611
22DDDbP
ve s1=L-x olarak tanmlanr ve denklem tekrar yazlrsa;
0212
121
2
=+
sds
d
bu denklemin genel zm 1/4 ve -1/4 nc dereceden Bessel fonksiyonudur.
+
= )
2()
2( 21
1
4
12
11
4
11 SDJSCJs
s ve gre snr artlar;
=0 ve s=L
ds
d
ve s=0 iin;
Matlab yazlm program kullanlarak denklemin kkleri bulunabilir.
.....25795.8,12306.5,0063.2
2
21 =
L
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
44/81
44
Sonular dzenlendiinde kritik burkulma deeri,
2166611
2
026.8DDD
L
bPkr
=
olarak bulunur.
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
45/81
45
NC BLM
KOMPOZT KULLANIM ALANLARI
3.1 Kompozit Malzemelerin Kullanm Alanlar :
Teknolojik araylar her geen gn malzeme biliminin nemini arttrmakta, tm
sektrlerdeki yeni gelimeler malzeme biliminin gereklerinin n plana alnmasyla yeni bir
ivme kazanmtr. Buna paralel olarak son yllarda kompozit malzeme trleri ve retim
yntemlerindeki hzl geliim de kompozit malzemelerin gittike artan oranlarda ve yeni
sektrlerde kullanlmaya balanmasn salamtr. Uzun zaman uak sanayisindeki
ihtiyalarin ynlendirdigi kompozit malzeme teknolojisi son dnemde yeni bir ok sektrde
birok farkli ama iin kullanilmaktadir.
Kompozit malzemelerin gnmzdeki kullanm alanlar ksaca incelenerek, kompozit
malzemelerin ileri teknoloji rnleri retiminde ne kadar byk bir paya sahip olduu
rahatlkla grlebilir.
Tablo 3.1 Kompozit kullanm
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
46/81
46
3.2 Kullanm Alanlarna Baz rnekler :
3.2.1 Havaclk Sanayi:
Kompozit malzemelerin en geni kullanmnn grld ve kompozit malzeme
teknolojisinin ilerlemesini salayan en nemli sektrdr. Havaclk sanayinde kompozitlerin
nemi son yllarda iyice kavranm ve artan bir ivme ile zellikle uak, helikopter vb. hava
aralarnn yapsnda en nemli malzemeleri oluturmaktadrlar. Havaclk sanayindeki hzla
artan ve gnmzde ok daha fazla olan kompozit malzeme kullanm orann ilerleyen
tabloda inceleyebiliriz;
ekil 3.1 Uaklarda kompozit kullanm dalm
Havaclk sanayinde kompozit kullanmna ksa rnekler vermek gerekirse;
F-14 uaklarnda yatay dengeleyiciler, F-15 lerde ise yatay ve dikey dengeleyiciler bor-
epoksi kompozit malzemesinden yaplmtr. F/A-18 uaklarnda kanat yzeyleri, yatay ve
dikey dengeleyiciler, hz frenleri ve kontrol yzeylerinde kullanlmtr.
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
47/81
47
ekil 3.2 F-15 Ua
AV-8B uaklarnda; kanatlar, yatay dengeleyiciler, n gvde ve kontrol yzeyleri
karbon-epoksi olarak yaplmtr.
F-29 uann kanat yzeylerinde grafit/epoksi kullanlmtr.
Stealth Bombardman Ua (Hayalet uak) isimli Amerikan yapm bu uaklar polimerkompozit malzemeden yaplmlardr. Gerek malzemenin (radar dalgalarn yutan zel doku)
gerekse uak gvde dizaynnn sonucu olarak uak radarlara yakalanmamaktadr. Krfez
savanda bu uaklar grnmeden uzun mesafeli uular yaparak grnmeden bombardman
yapmlard.
ekil 3.3 Mirage 2000 uanda kompozit malzeme kullanlan yerler
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
48/81
48
F-16, F-22 vb. avc uaklar karbon elyaf takviyeli polimer kompozit yapya sahip bu
uaklar alminyum alamlarna oranla % 25 - 40 oraninda daha hafiftirler. % 40 hafiflik
uak genelinde kg bana 50-500 $ arasnda tasarruf demektir. % 40 daha hafiflemi bir uakise % 40 daha hzl gidebilen, % 40 daha uzun menzilli uabilen, yada % 40 daha fazla
bomba tayabilen uak anlamna gelmektedir.
Boeing uaklarnda kullanlan toplam 6 ton kompozit malzemelerden bazlar ;
Dey dmen (rudder); Boeing 757 ve 767de grafit/epoksi sandwich panel
kullanlmaktadr.
Elevator (kaldrc); her iki uak trnde de grafit epoksi panel yap kullanlmaktadr.
Flaplar; Boeing 757de st ve alt flap yzeyleri alminyum panel ile kapldr. Flap burun
kenar kevlar epoksi sandwich konstrksiyondur.
ekil 3.4 Eurofighter uanda kompozit kullanm
A380 yolcu ua kanat panelleri ve flaplarda; karbon fiber ve epoksi kullanlmtr.
Burun blmnde (radome); CTP stabilizer ve Aramid fiber epoksi, Boeing 757 ve 767lerde
ise kontrol yzeyleri karbon epoksi, motor kaportalari karbon avamid-epoksidir. Boeing 767
de % 3 FT-PK kullanlmtr.
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
49/81
49
ekil 3.5 Airbus A380
Askeri C-17 kargo uanda % 6 FT-PK kullanlmtr ve arl 7000 daN dur.
Airbus A320 yolcu uaklarnda ise spoylerde, eleronlarda, kuyruk takmlarnda, silindirik
motor klflarnda, karbon takviyeli kompozitler kullanlmtr. Airbus A320 model uanda
% 15 fiber takviyeli polimer kompozit (FT-PK) kullanlmtr.
Kompozitlerin helikopterlerde de geni bir kullanm alan ve saladklar byk avantajlar
vardr. Askeri helikopterlerden V-22 de % 50 FT-PK kullanlmtr, yaklak 15000 daN dur.Bu yaklak olarak % 20 arlk azalmas anlamna gelmektedir. Kalplanabilme ve yksek
teknolojiler sayesinde helikopter para saysnda % 85 lik azalma meydana gelmektedir.
ekil 3.6 Helikopterlerde kompozit kullanm
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
50/81
50
3.2.2 Otomotiv Sanayi
Otomobil firmalar mterilerinin ihtiyalarna karlk vermek, evresel artlarn
basks altnda daha hafif otomobiller retmektedirler. Hafif otomobiller daha abukhzlanabilen, daha abuk durabilen ilerlemek iin daha kk bir motora ve daha az benzine
ihtiya duyan ara anlamna gelmektedir;
Cam Silecei; %30 Cam+PBT
Filtre Kutusu; Mercedes, %35 Cam+Poliamid 66
Pedallar; %40 Cam+Poliamid 6
Dikiz Aynas; %30 Cam+ABS
Far Gvdesi; BMW, %30 Cam+PBT
Hava Giri Manifoldu; BMW, Ford, Mercedes, %30 Cam+Poliamid 6
Otomobil Gsterge Paneli; GMT
Otomobil Spoiler; CTP
Otomobil Yan Gvde skeleti; Ford, CTP
Otomobil Kaporta; Corvette, SMC CTP
3.2.3 naat Sektr
Kpr Taban; CTP
Trabzanlar; CTP
Yrme yollar; CTP
Tasiyici Konstruksiyon; CTP
Bina, Balkon Korkuluu; CTP
Kap; CTP
Tayc Konstrksiyon, Yzme Havuzu, Kapi Saai, Yer karolari; SMC
Bina Kaplama Panelleri: CTP
Kvet, Lavabo vb.; CTP
Sokak Lambasi; CTP
3.2.4 Denizcilik Sanayi
Yelkenli Gvdesi; CTP,
Balsa ve polimer kpk stne cam, aramid karbon dokumalari ile kaplanmasi
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
51/81
51
Yat, Tekne Arkasi Platform Basamaklar ; CTP
Yelken Diregi; Kevlar+Epoksi
ekil 3.7 Karbon fiber kompozit gvdeye sahip solar tekne modeli
3.2.5 Spor Aralar
Kompozit malzemelerin popler oldugu yeni sektrler arasnda spor ara ve gereleri her
geen gn daha da ne kmaktadr. zellikle arln azalmas, dolaysyla hareket
kabiliyetinin artmas ve dayanklln artmasna neden olan cam ve karbon elyaf takviyeli
kompozitler kullanlmaktadr. Kompozitler kano, srf ve yatlar iin ok nemli olan
malzeme yorgunlugu ve darbe dayanm konusunda stn zelliklere sahiptirler. Da
bisikletleri en iyi dayanim/agirlik oran ve en dsk arlk zellikleri kazanmak iin karbon
elyafi ile takviyeli kompozit malzemelerden retilmektedirler.
Korozyona dayanm, ok emme ve salamlk gibi stn zellikler kazandrmaktadr.
Ayrca golf sopas tenis raketi gibi spor rnlerinde arl drmek iin karbon elyaf
takviyeli kompozit malzemelerden retilmektedirler.
ekil 3.8 Spor aletlerde kompozit kullanm
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
52/81
52
DRDNC BLM
ANSYS LE PROBLEMN TANIMLANMASI VEZMLENMES
Bu blmde; Ansys sonlu elemanlar paket program ile burkulma analizi yaplacaktr ve bu
analizin aamalar srasyla verilecektir.
4.1 ANALZ TPNN BELRLENMES:
ncelikle ne tr analiz yapacamz belirlenir. Bylece bizi ilgilendiren menler alacak ve
bize kolaylk salayacaktr.
Main Manu > Preferences
kan pencerede structural seenei seilir.
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
53/81
53
ekil 4.1 Analiz Tipinin Belirlenmesi
4.2- MALZEME ZELLKLERNN BELRLENMES :
Analizini yapacamz malzemeye uygun olabilecek bir eleman tipi belirlenir.
Preprocessor > Element Type > Add / Edit / Delete
kan pencerede Add butonuna tklanr ve hemen arkasndan kan dier pencerede
Solid > Layered 46 eleman seilir.
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
54/81
54
ekil 4.2 Eleman Tipinin Belirlenmesi
Daha sonra analizini yapacamz kompozit malzemenin tabaka says, tabaka kalnlklar ve
tabaka alar verilir.
Preprocessor > Real Constant > Add / Edit / Delete
kan pencere de Add butonuna hemen ardndan ise OK butonuna baslr.
Daha sonra kan Real Constant set number penceresinde herhangi bir deiiklik yaplmadan
OK butonuna baslr.
ekil 4.3 Numara Atanmas
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
55/81
55
Bu aamadan sonra kan pencerelerde ise tabaka says, tabaka kalnlklar ve tabaka alar
verilir.
ekil 4.4 Tabaka Saysnn Belirlenmesi
ekil 4.5 Tabaka Kalnl ve Tabaka Alarnn Belirlenmesi
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
56/81
56
Arkasndan malzemenin mekanik zellikleri girilir.
Preprocessor > Materials Props > Material Models
kan Pencerede Structural > Linear > Elastic > Orthotropic seilir.
ekil 4.6 Ortotropik Malzeme Seimi
Daha sonra kan pencerede ise deerler elastise modl, kayma modl ve poisson orandeerleri girilir.
ekil 4.7 Mekanik zelliklerin Girilmesi
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
57/81
57
4.3 MODELN OLUTURULMASI:
Modeli oluturmak iin eitli yntemler vardr. En basit yoluyla ;
Preprocessor > Modelling > Create > Areas > Rectangle > By dimensions
Bu pencerede bir kenar 200 dier kenar 20 olan bir dikdrtgen yaratmak iin lleri
veriyoruz.
ekil 4.8 Modelin Oluturulmas
Modelimiz zerinde daire eklinde bir boluk olduundan nce bu daireyi oluturup daha
sonra bunu kartacaz.
Preprocessor > Modelling > Create > Areas > Circle > Solid Circle
ekil 4.9 Model zerinde delik oluturulmas
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
58/81
58
Sonra bu delii modelden kartmak iin ;
Preprocessor > Modelling > Operate > Booleans > Subtrack > Areas
kan pencerede nce ana para seilir daha sonra OK butonuna baslr ardndan
karacamz para seilir ve tekrar OK baslr.
4.4 MODELN ELEMANLARA AYRILMASI :
Analizlerin yaplabilmesi iin modelin elemanlara ayrlmas gereklidir. Sonularn daha
doru olmas iinde elemanlara ayrma ileminde dzensizliklerin giderilmesi gereklidir.
Bu dzensizlikler daire evresinden kaynaklanmaktadr. Bu nedenle elemanlara ayrma
ileminden nce bu blm paralamamz gereklidir.
ncelikle dairenin evresini line komutu ile evreleyeceiz. Bunun iin;
Preprocessor > Modelling > Create > Keypoints > In Active CS
Komutundan daire evresinde koordinat sistemimize gre X ve Y deerleri girilerek noktalar
oluturulur.
Daha sonra ;
Preprocessor > Modelling > Create > Lines > Lines > Straight Line
Seeneinden bu atadmz noktalar birletirilir.
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
59/81
59
ekil 4.10 Dairenin evresinin divide komutuna hazrlanm hali
Ardndan;
Preprocessor > Modelling > Operate > Booleans > Divide > Area by Line
Seenei ile ncelikle bleceimiz para seilir ve OK butonuna baslr. Ardndan
blmlemeyi salayacak olan izgiler srasyla seilir ve tekrar OK butonuna baslr.
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
60/81
60
ekil 4.11 Divide komutu sonras grn
Daha sonra ;
Solid element setiimizden dolay paray extrude etmemiz gereklidir. Divide komutu ile
blnen her para tek tek ve ayr ayr extrude edilecektir.
Preprocessor > Modelling > Operate > Extude > Areas > Along Normal
Komutundan tabaka says ile tabaka kalnl kadar deer girilir.
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
61/81
61
ekil 4.12 Extrude penceresi
Ardndan;
Preprocessor > Modelling > Operate > Booleans > Glue > Volumes
Seeneinden ayrdmz blmler seilir ve OK butonuna baslr. nk analiz srecinde
modelin bir btn halinde olmas gereklidir.
Artk dzenli bir ekilde elemanlara ayrabiliriz.
Elamanlara ayrma ilemi Mesh Tool (elemanlara ayrma penceresi) penceresinden
kolaylkla yaplabilmektedir.
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
62/81
62
ekil 4.13 Elemanlara Ayrma Penceresi
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
63/81
63
Grlen pencerede Lines > Set butonuna baslarak izgiler seilir.
ekil 4.14 izgilerin teker teker seilmi hali
Ve ardndan OK butonuna baslr. Daha sonra yeni kan pencerede Number of division
yazan blme izgiyi ka paraya ayracaksak o deer girilir.
ekil 4.15 Blmleme Penceresi
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
64/81
64
Ayrca kalnlk blm ayrca number of division blmnde 1 yazlarak tek para kalaca
belirtilmelidir.
Srasyla her izgi blmlendikten sonra aadaki grnm almaldr.
ekil 4.16 Tm izgilerin blmlenmi halinin grn
Mesh Tool penceresinde Mapped seenei iaretlenir ve ardndan mesh butonuna baslr.Para seilip OK butonuna baslr.
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
65/81
65
ekil 4.17 Elemanlara ayrma sonucundaki grn
4.5 SINIR ARTLARI VE YKLERN TANIMLANMASI :
Snr artlar belirlemek iin ;
Solution > Define Loads > Apply > Structural > Displacement > On nodes
kan pencerede BOX aktif hale getirilip, belirlenecek snr art kutucuk iine
alnr. Ve kan pencerede ALL DOF seilerek OK butonuna baslr.
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
66/81
66
ekil 4.18 Snr art Penceresi
Hemen arkasndan yk tanmlanr.
Solution > Define Loads > Apply > Structural > Pressure > On Areas
Ykn uygulanaca yzey seilir ve kan pencerede deerler girilir.
ekil 4.19 Yklerin Tanmland Pencere
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
67/81
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
68/81
68
lem tamamlannca ;
Solution > Solve > Current LS
tklanr. Bylece ilk zm yaplr. zm tamamlandktan sonra
Main Menu > FINISH
tklanr.
Normalde bu noktadan sonra sonularn deerlendirmesi blmne geinmi
olur. Ancak, burkulma analizi yaparken zm blmne tekrar girilmeli ve
burkulma analizi zelletirilir.
zm blmne tekrar girip ;
Solution > Analysis Type > EigenBuckling
tklanp Ok tuuna baslr.
ekil 4.21 Burkulma analizinin zelletirilmesi
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
69/81
69
Eigenvalue zm iki zc ynteme sahiptir. Block Lanczos metodu geni
simetrik eigenvalue problemlerinin zmnde, matris zc olarak kullanlr.
Subspace metodu da kullanlabilir.
Solution > Analysis Type > Analysis Options
tklanp. zm metodu olarak Block Lanczos blm seilir. Daha sonra modeli
tanmlamak iin Extract Mode blmne girilip 3 girilir.
ekil 4.22 Matris zc olarak Block Lanczos metodunun girilmesi
Solution > Solve > Current LS
tklanr. zm tamamlandktan sonra ;
Main Menu > FINISH
tklanr.
zm blmne tekrar girip
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
70/81
70
Solution > Load Step Opts > ExpansionPass > Single Expand > Expand Modes
tklanr. Burkulma zm analizini geniletmek iin takip eden pencere gsterildii gibitamamlanr.
ekil 4.23 Burkulma zm analizini geniletilmesi
Solution > Solve > Current LS
tklanr. Daha sonra ;
Main Menu > FINISH
tklanp. zm tamamlanr.
4.7- SONULARIN OKUNMASI
Program zm ilemini bitirdikten sonra kiriimiz burkulma iin gerekli minimum
yklemeyi grmek iin ;
General Postproc > List Results > Detailed Summary
tklanr. kan ekranda ykleme deeri Newton olarak TIME/FREQ altndan okunur.
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
71/81
71
BENC BLM
DENEY HAKKINDA GENEL BLG VESONULARIN OKUNMASI
Elimizde bulunan tek ynl epoksi takviyeli cam elyaf plakalarn Ansys sonlu elemanlar
program ile hem analizleri yaplmtr hem de ayn ekilde deneyleri yaplmtr. Elimizde
her tip plakadan beer tane bulunmakta ve bu be deney sonucu kan deerlerin ortalamas
alnarak sonu belirlenmektedir.
Plakalar tek delik, iki delik ve delikten olumaktadr. Tek delikli plakalar ankastre
blmnden 40, 80, 100, 120, 160 mm uzaklkta kaydrlan deliklerden olumaktadr. ki ve
delikli plakalar ise eit aralklarda blmlere yerletirilmitir.
ekil 5.1 Deney iin kullanlan plakalar
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
72/81
72
5.1 Plakalarn boyutlar ve mekanik zellikleri
ekil 5.2 Plaka grn
Plaka boyutlar :
a = 40, 80, 100, 120, 160 mm
L = 200 mm
d = 10 mm
b = 20 mm
Mekanik zellikler :
E1 Fiber ynndeki elastise modl 37730 MPa
E2=E3 Fibere dik ynde elastise modl 17110 MPa
12 Poisson oran 0.3
23=13 Poisson oran 0.18
G1=G2=G3 Kayma modl 3080 MPa
Tablo 5.1 Mekanik zellikler
5.2 Deneyin Yapl ve Sonular
Elimizde bulunan 35 adet deney numunesi srasyla bir taraf ankastre dier taraf ise
serbest olarak deney aparatna balanmtr. Aparat ekilde grld gibi deney cihazna
balanmtr.
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
73/81
73
ekil 5.3 Deney cihaz
ekil 5.4 Deney aparatnn balan
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
74/81
74
Uygulanan yk numunenin u noktasndan yanal burkulma meydana gelene kadar
arttrlmaktadr. Oluan yanal burkulma sonucu yk kendiliinden azalmakta ve aada
grlen grafikler elde edilmektedir.
-50
0
50
100
150
200
250
0 2 4 6 8 10 12 14
Seri 1
Seri 2
Seri 3
Seri 4
Seri 5
ekil 5.5 a = 40 mm iin deney sonular
-50
0
50
100
150
200
250
0 5 10 15
Seri 1
Seri 2
Seri 3
Seri 4
Seri 5
ekil 5.6 a = 80 mm iin deney sonular
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
75/81
75
0
50
100
150
200
250
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Seri 1
Seri 2
Seri 3
Seri 4
Seri 5
ekil 5.7 a = 100 mm iin deney sonular
-50
0
50
100
150
200
250
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Seri 1
Seri 2
Seri 3
Seri 4
Seri 5
ekil 5.8 a=120 mm iin deney sonular
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
76/81
76
-50
0
50
100
150
200
250
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Seri 1
Seri 2
Seri 3
Seri 4
Seri 5
ekil 5.9 a=160 mm iin deney sonular
-50
0
50
100
150
200
250
0 2 4 6 8 10 12 14
Seri 1
Seri 2
Seri 3Seri 5
ekil 5.10 2 delikli iin deney sonular
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
77/81
77
-50
0
50
100
150
200
0 2 4 6 8 10 12 14
Seri 1
Seri 2
Seri 3
Seri 4
Seri 5
ekil 5.11 3 delikli iin deney sonular
Aadaki resimlerde burkulma davran gzlenmektedir.
ekil 5.12 Burkulma davran
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
78/81
78
ekil 5.13 Burkulma davran
ekil 5.14 Ansys programnda burkulma davran
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
79/81
79
DELK KONUMU DENEYSEL VERLER(N)
ANALZ VERLER(N)
40 mm 181,4 174,03
80 mm 179,6 166,61
100 mm 187,5 173.63
120 mm 173,5 173,45
160 mm 197,7 179,94
2 delik 164,3 159,03
3 delik 151,1 146,19
Tablo 5.2 Sonular
0
50
100
150
200
250
0 50 100 150 200
deneysel veriler
analiz verileri
ekil 5.15 Sonularn karlatrlmas
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
80/81
80
5.3 Sonularn Yorumlanmas :
Grld zere deneysel veriler ve analiz verileri paralel ekilde hareket etmektedir.
Bu verilerin ayn kmamasnn nedeni kesilen deney numunelerinin milimetrik olmamas,
numunenin aparata yerletirilmesi srasnda kabul edilebilir dzeydeki eim ve dier d
koullardan kaynaklanmaktadr.
Beklendii gibi iki ve delikli numunelerde kritik yk miktar azalmtr. Delii
kaydrma durumunda ise yanal burkulmaya en dayankl durum mesnet noktasna en uzak
konumdaki durumdur.
Bu tr durumlar endstride ska karmza kmaktadr. zellikle havaclk sanayinde
perinli balamalarda bu durumla karlalmaktadr.
-
7/30/2019 TABAKALI KOMPOZ T UBUKLARDA YANAL YK ETK S LE OLUSAN BURKULMA DAVRANISI ZER NE DENEYSEL ALISMA
81/81
KAYNAKLAR
a) ERYT E. (2006), Tabakal Kompozit ubuklarda Yanal Yk Etkisi le Oluan
Burkulma Davranlarnn ncelenmesi
b) VATANDA G. , Tekne Yapmnda Kullanlan Sandvi Kompozit T Balantsnda
Gerilme Analizi
c) ie Cam A.. web sayfas http://www.camelyaf.com.tr/
d) SOLMAZ Y. (2007) Tabakal Kompozit Plakalarda Takviye Malzemesi ve
Oryantasyon Asnn Gerilme Analizine Etkisi
e) Prof. Dr. AKDOAN A. Plastik Matrisli Kompozitler