Kompozit malzemelerde mekanik özelliklerin istatiksel deney tasarımı ile modellenmesi ve optimizasyonu

Abstract

Bu tez çalışmasında; otomotiv, havacılık gibi birçok endüstriyel alanda kullanılan, "reçine enjeksiyon transfer yöntemi" ile üretilen cam elyaf takviyeli kompozit malzemelerin mekanik özellikleri, cam elyaf tipi, aktivatör, metil etil keton peroksit ve kalsit miktarı gibi sayısal/kategorik tip değişkenler kullanılarak çok amaçlı(yanıtlı) deneysel optimizasyon çerçevesinde istatistiksel D-optimal deney tasarımı ile incelenmiştir. Deneysel çalışma verileri kullanılarak ikinci dereceden regresyon denklemleri elde edilmiş ve değişik istatistiksel analiz metotları ile test edilmiştir. Bu denklemler kullanılarak, kompozit malzemenin çekme, darbe ve eğilme dayanımı gibi önemli mekanik özellikleri değişik yaklaşımlarla optimize edilmiş ve %90 güven aralığında anlamlı sonuçlar elde edilmiştir. Bütün mekanik özellikler kompozit yapıdaki elyaf tipi tarafından etkilenmektedir. Bağımsız değişkenlerin tümü eğilme dayanımı üzerinde etkilidir. Diğer yandan, aktivatör miktarı sadece eğilme dayanımı üzerinde etkilidir. Optimizasyon çalışması; 5 mm CTP malzemede maksimum mukavemet sağlanması için %18 kalsit ve 600 RTM tipi elyaf kullanılmasının gerektiğini göstermiştir.

In this thesis study, the mechanical properties of glass-fiber reinforced composite materials used in various industrial fields such as automotive, aviation and prepared by "reaction injection transfer method" were investigated in the context of multi-objective experimental oıptimization using D-optimal experimental design by considering various numerical/categoric variables such type of glass fiber, amounts of activator, methyl ethyl ketone peroxide and calcite. Quadratic regression equations were obtained using experimental results and tested with various statistical analysis methods. Some important mechanical properties like tensile, impact and bending strengths were optimizated by means of these equations and significant results was achieved in the 90% confidence interval. All mechanical properties are influenced by the fiber type. All of the independent variables affect the flexural strength. Furthermore, activator amount affects only the flexural strenght. Optimization study showed that 18% calcite and 600 RTM type fiber must be used to ensure maximum strength to 5 mm FRP material.