Elyaf takviyeli kompozit malzemelerin esneklik katsayılarının ultrasonik ölçümü

Abstract

Bu çalışmada, E-cam/epoksi ve karbon/epoksiden oluşan ortotropik kompozit malzemelerde, ultrasonik darbe-yankı yöntemiyle ölçülen ultrases hızlarından yararlanarak Young modülleri, Poisson oranları ve kayma modülleri hesaplanmıştır. Ultrases hızlarının ölçülmesinde 35 MHz' lik bilgisayar kontrollü çözümleyici, 60 MHz' lik dijital osiloskop, 5 MHz' lik boyuna prob ve 2,25 MHz' lik enine prob kullanılmış, ölçümler oda sıcaklığında yapılmıştır. Christoffel denklemleri aracılığıyla yüksek simetri doğrultularında ultrases hızları ile esneklik sabitleri (Cij) arasında bağıntılar çıkarılmıştır. Bu bağıntılardan yararlanarak esneklik katsayılarının (mühendislik sabitlerinin) malzeme doğrultularına bağlı olarak nasıl değiştiği bulunmuştur. Çalışmada elde edilen verilerden ölçülen ultrases hızlarının ve hesaplanan esneklik katsayılarının elyaf yönelimine bağlı olduğu görülmüştür.Anahtar Kelimeler: Christoffel denklemleri, elastik sabitler, kayma modülü, kompozit, ortotropik malzeme, Poisson oranı, ultrases, Young modülü

In this study, Young moduli, Poisson's ratios, and shear moduli of orthotropic composite materials, consisting of E-glass/epoxy and carbon/epoxy, were calculated by ultrasonic velocities which were measured using ultrasonic pulse-echo method. 35 MHz computer controlled analyzer, 60 MHz digital oscilloscope, 5 MHz longitudinal probe, and 2,25 MHz transverse probe were used for the measurements of ultrasound velocities, the measurements were performed at ambient temperature. In high symmetry directions, the relations between ultrasound velocities and elasticity constants (Cij) were derived by means of Christoffel's equations. Using these relations, the changes in elasticity coefficients (engineering constants) commitment to material direction were determined. It was understood from the data obtained in this study that, measured ultrasound velocities and the calculated elasticity coefficients were depending on the fiber orientations. Key Words: Christoffel's equations, elastic constants, shear modulus, composite, orthotropic material, Poisson's ratio, ultrasound, Young's modulus