Pim bağlantılı kompozit plakaların statik ve dinamik davranışının incelenmesi

Abstract

ÖZET PİM BAĞLANTILI KOMPOZIT PLAKALARIN STATİK VE DİNAMİK DAVRANIŞININ İNCELENMESİ AKTAŞ, Alaattin Kırıkkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Anabilim Dalı, Doktora Tezi Danışman: Prof. Dr. Veli ÇELİK 2002, 110 sayfa Pim bağlantılarında plakaya açılan delikten dolayı plakada süreksizlik meydana gelir ve delik kenarında gerilme yığılmaları oluşur. Bu da pim bağlantının mukavemetini büyük ölçüde azaltmaktadır. Pim bağlantının mukavemetinin maksimum düzeyde kullanılması için bu çalışmada pim bağlantılı kompozit plakaların sitatik ve dinamik yüke karşı davranışı araştırıldı. Pimlenmiş karbon epoksi kompozit plakanın, pim merkezinin plakanın ucuna olan mesafenin, pim çapına oranı (E/D) ile plakanın genişliğinin pim çapına oranı (W/D) artırılıp; güvenli yataklama gerilmesi, maksimum yataklama gerilmesi, yırtılma modu ve cr-N diyagramları bulundu. Statik ve dinamik yük deneyleri için W/D=4 sabit iken E/D=2, 3, 4, 6 ve E/D=4 sabit iken W/D=2, 3, 4, 6 arasında^değiştirildi. Deneyler plakanın iki konfigrasyonu için yapıldı. Bunlar [07457- 45790°]s ve [907457-4570°]s konfıgrasyonlarıdır. Dinamik yük analizi deneysel, statik yük analizi ise hem deneysel hem de nümerik olarak yapıldı. Dinamik deneylerde ASTM standardında belirtildiği gibi gerilme oranı R=0.1 (amin/c»max), frekans f=10 Hz. ve yük değişimi sinüs olarak alındı. Nümerik analizler AN SYS 5.4 programında yapıldı. Analizler sonucunda; dinamik ve statik durum için optimum geometri elde edildi. Karbon-epoksi malzemesi RPI (Renslaer Pollythecnic Institute, Amerika) kompozit malzeme labaratuvarında imal edildi. Malzemenin çekmedeki özelliklerini bulmak için 0° de on tabakalı, basmadaki özelliklerini bulmak için 0° de onaltı tabakalı ve pim bağlantı deneyleri için [07457-45790°]s ve [907457-4570°]s konfıgrasyonuna sahip sekiz tabakalı plaka üretildi. Plakanın mühendislik sabitleri strain gageler yardımıyla bulundu. Bulunan sonuçlar çizelge ve grafiklerde verildi. Anahtar Kelimeler: Pim bağlantı, karbon-epoksi, Yataklama gerilmesi, Yorulma diyagramı, Kompozit malzeme.

ABSTRACT EXAMINATION OF STATIC AND DYNAMIC BEHAVIOUR OF PIN- JOINTED COMPOSITE PLATES AKTAS, Alaattin Kırıkkale University Graduate School Of Natural and Applied Sciences Department Of Mechanical, Ph. D.Thesis Supervisor : Prof. Dr. Veli Çelik October 2002, 110 pages In pinned joints, a discontinuity occurs due to a hole drilled on a plate, and stress concentrations takes place in the vicinity of hole. This greatly reduces the strength of pinned-joint. To use the strength of pinned joint in maximum level, the behavior of pinned joint composite plates against static and dynamic loads is analysed. By varying the ratio of the distance from hole center to specimen edge to hole diameter (E/D), as well as the ratio of plate width to hole diameter (W/D), safe bearing stress, maximum bearing stress, a-N diagrams and shear-out mode are determined. During static and dynamic load experiments, while fixing W/D=4, the values of E/D are changed as 2, 3, 4 and 6. By fixing E/D=4, the values of W/D are varied as 2, 3, 4 and 6. Experiments are performed for two different configurations. These are [0°/45o/-45o/90°] and [90°/457-45°/0°] configurations. The analysis of dynamic load is performed experimentally. However, the analysis of static load is performed both experimentally and numerically. In dynamic experiments, as stated nin ASTM standards, stress ratio is taken as R(=crmin/c5,max)=0.1, frequency is taken as f=10 Hz, and load shape is taken as sinusoidal. ANSYS 5.4 programme is used for numerical analysis. The optimisation of geometry for static and dynamic conditions is performed after the analysis. Carbon-Epoxy material has been manufactured at the Composite Material Laboratory in Rensealer Polytechnic Institute (RPI). To determine materials properties in tension and compression, 10 plies of plate and 16 plies of plate, respectively, are manufactured at 0°. Additionally, 8 plies of plate are manufactured at configurations [07457-45°/90°] and [907457-4570°] for pinned joint specimen experiments. The mechanical properties of the material have been found by means of strain gauge method. All results are shown in tables and figures. Key Words: Pinned-Joint, Carbon-Epoxy, Bearing Stress, Fatique Diagram, Composite Material.