Yapıştırıcı ile birleştirilmiş tabakalı kompozitlerde arayüzey kırılma tokluğunun analizi

Abstract

Bu çalışmada farklı fiber takviye açıları ve simetrik tabaka dizilimleri için tabakalı kompozit levhalarda yapışma ara yüzeyi kırılma tokluğu deneysel ve sayısal olarak araştırılmıştır. Araştırmada kompozit levhalar dört tabakalı olup, tabaka dizilimleri [0º/θº/θº/0º]'dir. DCB testinin uygulandığı çalışmada epoksi reçine matriksli ve tek yönlü karbon fiber ile takviye edilmiş kompozit levhalar kullanılmıştır. Burada θº fiber oryantasyon açısı olarak belirlenmiştir. Sonuçta fiber oryantasyon açısının değişiminin kırılma tokluğu üzerine etkisi araştırılmıştır. Deneysel olarak elde edilen ve çatlak ilerlemesi başlangıcını sağlayan kritik yük- yer değiştirme değerleri kullanılarak her bir fiber açısı ve tabaka dizilimi için de sayısal kırılma tokluğu hesaplanmıştır. Çift ankastre kiriş (DCB) testi için deneysel numune modeli ANSYS sonlu elemanlar paket programı kullanılarak yapılmıştır. Sayısal çalışmada dört tabakalı kompozitler üç boyutlu olarak hazırlanmıştır. Kritik yer değiştirme değeri altında, çatlak ucundaki Mod I kırılma tokluğu VCC (Virtual Crack Closure) tekniği kullanılarak hesaplanmıştır. Deneysel sonuçlarla uyumlu sayısal değerler grafikler halinde sunulmuştur.

In this study, adhesion interfacial fracture toughness in layered composite plates was searched for different fiber orientation angles and symmetric layer array as experimentially and numerically. In the research, composite plates are four layers and the layer arrays are [0º/θº/θº/0º]. In the study that was applied double cantilever beam (DCB) test, composite boards which were reinforced with epoxy resin matrix and unidirectional carbon fiber were used θº was identified as fiber orientation angle. As a result, effects of fiber orientation angle changes on fracture toughness was investigated. For each fiber angle and layer arrays, numerical fracture toughness was calculated by using critical load-place changing values which are gotten experimentially and start crack spreading. For DCB test, ANSYS, which is experimental sample model, was done by using finite element method. At the numerical study, composite materials which are four layers were prepared as three-dimensioned. Below critical place values, Mod I fracture toughness in the crack tip was calculated by using VCC (Virtual Crack Closure) technique. The Numerical values which are in line with the experimental results were presented as graphics.