Cam fiber/sentetik köpük/polimer kompozitlerin darbe ve burkulma davranışlarının belirlenmesi

Abstract

Son zamanlarda teknolojideki hızlı gelişim ile birlikte hafif, yüksek mukavemet ve rijitliğe sahip malzemelere olan ihtiyaç giderek artmaktadır. Özellikle kapalı hücre yapılı sentetik köpükler, imalat sektöründe yaygın olarak kullanılmaktadır. Sentetik köpükler, belirli hacim oranlarında mikro balon, epoksi ve reçinenin karışımıyla elde edilen polimer yapılardır. Bu kompozitler, gemi, otomotiv, havacılık, yapı ve inşaat ürünlerinden enerji sektörüne ve savunma sanayiine kadar farklı alanlarda kullanılmaktadır. Özellikle yüksek zorlamalara maruz kaldığı ağır sanayi uygulamalarında yeterince dayanımlı olmaları beklenmektedir. Bu nedenle sentetik köpüklere fiber takviyesi yapılarak yüksek mukavemet kazandırılır.Bu çalışmada; çeşitli yoğunluklara sahip mikro balon içeren sentetik köpük yapılar, cam elyaf takviyesiyle güçlendirilerek yüksek mukavemetli kompozit malzemeler üretilmiştir. Lineer izotropik elastik özelliklere sahip bu kompozitler tabakalı ve sandviç olmak üzere iki farklı yapıda üretilmiştir. Üretilen kompozit malzemelere burkulma ve farklı enerji seviyelerinde darbe testleri uygulanmıştır. Darbe testleri, 30J, 60J, 90J ve 120J enerji seviyelerinde yapılmıştır ve elde edilen verilerle yutulan enerji değerleri araştırılmıştır. Mikro balon hacim oranının belli bir orana kadar artması ve mikro balon yoğunluğunun artmasıyla darbe cevabının iyileştiği elde edilmiştir. Kritik burkulma yükü, deneysel çalışmalar ile elde edilmiştir. Deney numuneleri eksenel bası yüküne maruz bırakılarak kritik burkulma yükü belirlenmiştir. Uygulanan testler sonucunda, her katmanında 460 kg/m3 yoğunluğa sahip mikro balon türünden yüzde otuz hacim oranında kullanılarak üretilen tabakalı yapının en iyi sonuçları verdiği elde edilmiştir.

The need for light, high strength and rigidity in materials has increased with the rapid development in technology recently. Especially synthetic foams with closed cell structures are widely used in the manufacturing sector. Synthetic foams are polymer structures obtained by a certain ratio of mixture of micro balloon, epoxy and resin. These composites are used in different areas such as ships, automotive, aerospace, building and construction products, energy sector and defense industry. They are expected to be sufficiently strong in heavy industrial applications where they are subjected to high stresses. Therefore, synthetic foams are reinforced by fiber reinforcement.In this study, synthetic foam structures containing various densities of micro balloons are reinforced with glass fiber reinforcement and high strength composite materials are produced. These composites with linear elastic properties are produced in two different structures as laminar and sandwich. The composite materials were subjected to buckling and low velocity impact tests at different energy levels.Low velocity impact tests were performed at 30J, 60J, 90J and 120J energy levels and the energy values swallowed with the obtained data were investigated. It was obtained that the impact response improved as the micro balloon volume ratio increased up to a certain rate and the micro balloon density increased. Critical buckling load was obtained by critical buckling load was determined.As a result of the tests carried out, it was obtained that the laminate structure produced by using thirty percent volume of micro balloon species having 460 kg/m3 density in each layer achieved the best results.