Katmanlı Karbon-Epoksi Kompozitlerin Tekrarlı Basma Yükleri Altında Katman Ayrılması İlerleme Davranışlarının İncelenmesi

Abstract

Katmanlı kompozit yapılarda katman arası boşluk kusurunun yapı mukavemeti üzerindeki etiklerinin incelendiği projemizde değişen uzunluklarda kusurların tekrarlı ve statik basma kuvveti altında katman ilerlemesine (delaminasyon) etkileri incelenmiştir. Saf karbon fiber-epoksi kompozitlerin yanında bu yapıların nitrojen ile indirgenmiş grafen oksit (ND-RGO) nano parçacıkları ile takviye edilmesinin etkilerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Sonuçlar incelendiğinde %0.4 ve %0.8 ağrılık oranında ND-RGO takviyesi yapılmış kompozitlerde basma, çekme ve delaminasyon tokluğu değerlerinde sırasıyla %10, %15 ve %120?ye varan iyileşmeler görülmüştür. Statik basma deneyleri sonucunda katman arası boşluk kusurunun 25 mm olduğu durumda kritik burkulma kuvvetinin %50?den fazla düştüğü görülmüştür. Daha büyük kusur boyutlarının incelendiği çalışmamızda kusur uzunluğu 75 mm olduğunda dayanımdaki düşüşün %90?ı geçtiği deneyler ile ortaya çıkarılmıştır. Tekrarlı basma yükleri altında kusur boyutunun statik basma testlerinde olduğu gibi büyük oranda değiştiği görülmüştür. Kusur boyutuna ek olarak statik basma ve tekrarlı basma etkileri altında %0.4 ND-RGO eklenmiş kompozitlerin saf malzemelere kıyasla %20 daha yüksek dayanım gösterdiği,%0.8 ND-RGO eklenmiş kompozitlerin ise dayanımlarında düşüş olduğu görülmüştür. Bu durumun nedeni grafen oksit nano parçacıklarının fazla miktarda (%0.8) kullanılması durumunda fiber-epoksi bağ dayanımını düşürmesidir. Deneysel çalışmaların analizler ile karşılaştırıldığı projemizde kohesiv (cohesive) yüzey metodu kullanılarak oluşturulan analiz modelleri kullanılmıştır. Analiz sonuçları deneysel sonuçlar ile uyum göstermektedir. Sonuç olarak katmanlı karbon fiber-epoksi yapılarda katman arası boşluk kusurunun göz ardı edilmeyecek kadar önem arz ettiği, malzemeye uygun oranda nano-grafen oksit takviyesi yapılması durumunda yapı dayanımının artacağı belirlenmiştir.