Nano takviyeli kompozit malzemelerde yorulma karakteristiğinin araştırılması

Abstract

Bu tezde, değişik oranlarda (%0,5- 0,75- 1,25 ve %2) nanokil, reçine ağırlığına göre düz dokuma cam kumaş takviyeli epoksi reçineli kompozit malzemeye eklenmiştir. Nanokil ilavesinin kompozit malzemenin mekanik ve yorulma dayanımına olan etkisi incelenmiştir. Bunun için, çekme testleri, üç nokta eğme testleri, düşük hız darbe testleri ve çeki-çeki yorulma testleri gerçekleştirilmiştir. Epoksi reçine içerisinde nanokillerin homojen dağılmaları ultrasonik karıştırıcı yardımıyla gerçekleşmiştir. Nanokil katkısız ve ağırlıkça değişik oranlarda nanokil içeren kompozit plakalar elle yatırma tekniği ile üretilmiş, daha sonra tüm numuneler su jeti ile ASTM standartlarına göre kesilmişlerdir. Çeki – çeki yorulma testlerinde nanokil ilavesi kompozit malzemenin yorulma davranışını etkilemiştir. Çeki–çeki yorulma testleri oda sıcaklığında, gerilme oranı (R) 0,1' e eşit olacak şekilde yapılmıştır. Üç farklı gerilme seviyesi seçilmiştir. Bu gerilmeler, numunelerin çekme dayanımlarının % 50, 40 ve 30' udur. Test frekansı 5 Hz seçilmiştir. Testlerin sonuçlarına göre nanokil katkılı kompozit malzemelerin çekme, darbe ve yorulma davranışı olumlu yönde değiştirmiştir. Ağırlıkça katkı oranlarında incelendiğinde, %0,5 nanokil içeren numunelerin elastisite modülü, düşük hız darbe ve yorulma davranışları iyileşmiştir. Tüm numuneler içerisinde en fazla yorulma ömrü, statik testin %30' u gerilme uygulanan, ağırlıkça %0,5 nanokil içeren numunede görülmüştür.

In this thesis, various rates of nanoclay (0.5- 0.75- 1.25% and 2%) in weight with respect to epoxy resin added to plain weave glass fabric reinforced epoxy resin composite. The effect of nanoclay addition to composite material's mechanical and fatigue strength was investigated. For this purpose, tensile tests, three point bending tests, low velocity impact tests and tension-tension fatigue tests were performed. Homogenous nanoclay dispersion in epoxy resin was done with the help of ultrasonic mixer. Without nanoclay added and various rates of nanoclay contain composite plates were produced with hand lay-up techniques, after that all specimens were cut by water jet according to ASTM standard. In tension-tension fatigue test, nanoclay addition affects the composite materials' fatigue behavior. Tension-tension fatigue tests were done at room temperature, stress ratio (R) equal to 0.1. Three different stress levels were selected. These stresses were 50, 40 and 30 % of the specimens' tensile strength. Test frequency was selected 5 Hz. According to tests results, nanoclay added composite materials tensile, impact and fatigue behavior has changed in a positive direction. Considering the weight of the addition ratio, 0.5% nanoclay containing specimens' elasticity modulus, low velocity impact and fatigue behavior were increased. In all specimens, the longest fatigue life was seen from 0.5% of nanoclay containing specimen in 30% of stress level according to static test result.