Determination of tensile and natural frequencies of particulate filled fiber reinforced polymer composite materials

Abstract

Bu çalışmanın amacı, S-cam/epoksi kompozit plakalar içerisine katılan mikro boyuttaki boraks, katı atık yakma külü, silikon karpit ve perlit parçacıkların malzemenin çekme, titreşim ve sönüm üzerine etkilerinin araştırılmasıdır. Çekme mukavemet değerleri ASTM standartlarına göre tespit edilmiştir. Epoksi matris içerisine ağırlıkça farklı oranlarda katılan parçacıkların kompozit plakalar üzerindeki doğal frekans ve sönüm değerlerine etkileri belirlenmiştir. Perlit haricindeki malzemelerin epoksi matris içerisindeki ağırlıkça oranları %5, 10, 15 ve 20 olacak şekilde kullanılmıştır. Perlit ise ağırlıkça %1, 3, 5 ve 10 oranlarında matris içerisine katılmıştır. Üretilen kompozit numunelerin titreşim özellikleri dinamik modal analiz prosedürü ile deneysel olarak ölçülmüştür. Sönüm değerleri ise Yarım-Güç Bant-Genişliği Metodu ve birinci doğal frekans değeri kullanılarak hesaplanmıştır. Yapılan deneysel ölçümlere göre ağırlıkça %10 oranında boraks, katı atık yakma külü ve silikon karpit parçacıkların ve ağırlıkça %1 oranındaki perlit parçacığının epoksi reçine içerisine katılması ile maksimum çekme mukavemeti elde edilmiştir. Ayrıca, ağırlıkça %5 oranında epoksi içerisine karıştırılan parçacıklardan maksimum sönüm oranı elde edilmiştir. Belirtilen oranların üzerine çıkıldığında çekme mukavemeti ve sönüm değerlerinde düşüşlere sebep olmaktadır.Anahtar Kelimeler: Cam elyaf, Parça katkılılı kompozitler, Çekme mukavemeti, Titreşim

This study aims to examine the influence of micro particles (borax, sewage sludge ash, silicon carbide and perlite) addition on tensile, damping and vibration response of S-glass/epoxy composite laminates. Tensile strength values have been determined according to ASTM standard. Natural frequency and damping response of particle filled composite laminates have been determined with different weight fractions between particles and epoxy resin with hardener. Micro-scale particles have been used as replacement material with epoxy resin and their particle contents except perlite were 0 (plain), 5, 10, 15 and 20 wt % while perlite particle contents were 1, 3, 5 and 10 wt %, respectively. Vibration properties of samples have been experimentally measured by using dynamic modal analysis procedures. For damping responses, half power band-width method has been employed with first mode of natural frequency. The results indicated that the replacement of borax, sewage sludge and silicon carbide as particles with epoxy resin by 10 wt % and 1 wt % of particle loading significantly increased the tensile while damping ratio showed the highest value with 5 wt % particle loading of all type fillers except sewage sludge ash that at 10 wt % recorded maximum damping ratio. Further increase in particle content caused a reduction in tensile strength and vibration values.Keywords: Glass Fibers, Particle filled composites, Tensile Strength, Vibration