Pim bağlantılı kompozitlerde çatlak ilerleme analizi

Abstract

IX ÖZET Bu çalışmada pim bağlantılı kompozitlerde çatlak ilerlemesi analiz edilmiştir. Analizler iki aşamada yapılmıştır. Birinci aşama; deneysel çalışmayı, ikinci aşama ise sonlu elemanlar analizini içermektedir. Deneysel çalışmada TAI(Turkish Aerospace Industries)'den temin edilen carbon-epoxy ve glass-epoxy kompozit plakalar istenilen geometrilerde hazırlanıp, çekme cihazında çekilerek çatlak ilerlemesi gözlenmiştir. Deney sonuçlarında `Shear-Out`, `Net-Tension`ve `Bearing` bozulma modlan ile karşılaşılmıştır. Pimli çekme sonucunda, Eı ve E2 değerlerinin birbirine yalan olduğu kompozitlerde `Bearing`, Eı değerinin E2 değerinden oldukça büyük olduğu kompozitlerde ise `Shear-Out` modu ile karşılaşılmıştır. Normal çekmede ise `Net-Tension` meydana gelmiştir. Nümerik çalışmada bir sonlu elemanlar programı olan FRANC2D/L kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlar deney sonuçlarım destekler şekilde ortaya çıkmıştır. İlk çatlağın pim tararında olduğunda Ki ve Kh gerilme şiddeti faktörleri pozitif çıkarken, ilk çatlak pimin ters tarafına açıldığında Kn negatif olarak ortaya çıkmıştır ki, bu da çatlakta herhangi bir açılma olmadığını aksine daralma olduğunu göstermektedir. Bununla birlikte normal çekmede elde edilen Ki ve Kn değerleri pimli çekmedekine oranla oldukça büyük çıkmaktadır. Bu da malzemenin normal çekmede daha fazla mukavemete sahip olduğunu göstermektedir.

SUMMARY In this study, crack propagation has been analysed in pin-jointed composite laminates. The analysis consists of two steps. The first step is experimental work and the second step is finite element analysis. In the experimental work, carbon-epoxy and glass-epoxy composite laminates supplied by TAI (Turkish Aerospace Industries) have been prepared with required dimensions and tested on a testing machine and crack propagations have been observed. The results of experimental work have shown `Shear-Out`, `Net-Tension` and `Bearing` failure modes. In pinned tensile experiment, `Bearing` mode was observed when the values of Ei and E2 are close to each other. `Shear-Out` mode has occurred when the values of Ei is much greater than E2. In normal tensile loading, `Net-Tension` failure mode was observed. Numerical analysis has been performed on FRANC2D/L, a finite element fracture analysis program. The results of experimental work and finite element analysis have been found to agree well with each other. When the location of initial crack was taken on the side of the applied load, the stress intensity factors Ki and Kh have been found positive, whereas when the location of the initial crack was taken on the reverse side of the applied load the stress intensity factor Kn has been found negative. Hence, this result has shown that the crack tip was closing rather than opening. The values of Ki and KD found from the normal tensile test were much greater than the values of pinned tensile test. This result shows us that the composite laminates are stronger when normally stressed compared to pinned jointed connection.