Tabakalanmış kompozit plaklarda elasto-plastik gerilme analizi

Abstract

ÖZET Günümüzde teknolojinin gelişmesine parelel olarak, malzemeden istenen özellikler artıkça mühendisler yüksek mukavemet ve hafifliğin bir arada bulunduğu malzemelerin üretimi için çalışmalarını yoğunlaştırmışlardır. Bu amaçla karışımlar, alaşımlar mikro ve makroskobik yapıda birleştirmeler yapılarak daha kaliteli malzemeye ulaşmaya çalışılmıştır. Tabiatta aynı malzemede hem yüksek mukavemet hem de iyi bir süneklik birlikte bulunmaz. Teknolojinin hızla gelişmesi sonucunda mukavemetli, daha hafif, aynı zamanda ucuz malzemelere olan ihtiyaç gün geçtikçe artmıştır. Daha fazla yük taşıma kapasitesi sağlayan yüksek mukavemet özelliği ve ani, yıkıcı hasarların meydana gelmesine engel olan süneklik özelliği bir malzemede yoğun bulunduğu ölçüde, istenilen özellikler elde edilmiş olunacaktır. Yukarıdaki iki önemli ve farklı özelliği taşıyan tek bir homojen malzemede bulunmasındaki zorluklar, bilim adamlarını malzemeleri birleştirerek bu üstünlüklere ulaşmaya sevk etmiştir. Bu tip malzemelerin elde edilmesi için yapılan çalışmalar sonucunda 20.yy'ın ikinci yarısında değişik özelliklerdeki malzemelerin bir araya getirilmesi ile oluşturulan kompozit malzemeler ortaya çıkmış ve geliştirme çalışmaları hızlandırılmıştır. Kolay şekil alabilmesinden, ısıya dayanıma, yüksek mukavemetten kimyasal etkenlere ve korozyona dayanıma kadar birçok özelliğe sahip olan yepyeni bir malzeme, sanayinin çeşitli dallarının hizmetine girmektedir. Kompozit malzemelerin mekanik özellikleri açısından çeliğe yakın oluşu ve kullanılan alanları olarak da diğer malzemelere nazaran birçok avantajlara sahip olması en önemli özelliklerindendir. Yapılan deneyler ve çalışmalar sonucunda kevler elyaf takviyesi kompozit malzemelerin cam elyaf takviyeli kompozit malzemelere oranla daha düşük yoğunluğa sahip olduğu görülmektedir. Epoksi-kevler elyafı kompozit malzemesi diğer kompozitlere göre özgül mukavemet arasında daha iyi sonuçlar vermiştir. Bu sonuç daha öne yapılan çalışmalardakine benzer sonuçlar vermiştir. Böylece kompozit malzemeler ileri mühendislik uygulamalarında, bilhassa yüksek rijitlik/ağırlık ve mukavemet/ağırlık oranlarının önemli olduğu havacılık ve otomobil endüstrisinde her geçen gün daha da yaygın kullanım alanı bulmaktadır. Kompozit malzemelerin, yapı olarak klasik malzemelerden farklı olması bizleri mekanik özelliklerini incelemeye yöneltmiştir. Bu çalışmamızda kompozit malzeme üretimi ve üretilen bu kompozitlerin mekanik özellikleri incelenmiş olup, ayrıca kompozit malzemeler çeşitli boyutlarda çatlaklar açarak kırılma mekaniği açısından deneyler yapıldı. Kompozit malzeme üretiminde üç çeşit kompozit elde edildi. Bunlar; Kevlar-Epoksi Cam Elyafı-Epoksi Cam Elyafı-Polyester olup bu malzemelerin kesme gerilmesi, kopma mukavemeti, yoğunluk tesbiti elastisite modülleri bulundu. Kompozit malzemelerden elde edilen deney malzemelerine 6, 8, 10, 12, 14, 16 mm civarında çentikler açarak integral yöntemi ile kırılma mekaniği açısından incelemeler ve deneyler yapıldı. Yapılan tüm bu çalışmalar ilerideki bölümlerde değerleri ve sonuçları ve grafiklerle anlatıldı.

ABSTRACT With technological developments, as the demand for better material properties increased, engineers concentrated their studies on the manufacturing materials which have either high strength or lightness. For this purpose, it hes been tried to obtain more quality materials by making mixtures, alloys and connections in micro- and macrostrueture. In nature generally, high strength and ductility don't exist in a material. Nevertheless, as a result of rapid technological progress, the need for more strength lighter and cheaper materi al has been growing day by day. If only `High strength property` which provides more load-bearing capacity and `ductility` which prevents to occur sudden failures could be exist ed in a material, desired characteristics would be obtained Difficulties in producing a homogeneos material having two importand and different prop erties above mentioned, forced researchers to use two or more materials to gether. Experimental studies done in the second half of the 20th century resulted in composite mate rial which were constitued by using different stuffs. Researches on developing better com posite materials will be carriying on. A new material named composites which have several properties such as formability, resistance to heat, high mechanical strength and resistance to corrosion and chemical affects is on service in industry.... Because, composite materials have good mechanical properties life steel and several advantages in use than other materials, it has become one of the most preferable material. Therefore, composites become widely used materials in advanced engineering applica tions, especially in aerospace and automobile industry in which the ratio of high rigidity/ weight and strength/ weight carry importance. Composite materials are differ from conventional materials as their structure. Hence, their mechanical properties should be searched. In this study, manufacturing of composite materials and mechanical properties were examined. In addiation, cracks created on the samples in different sizes were tested as for as failure mechanics ics concerned. Three different composites were produced: Kevlar-Epoxy Glass fiber-Epoxy Glass fiber-Polyther Shear stress, fracture strength, density, modulus of elasticity of these composites were found. Composites samples were notched in 6,8,10,12,14,16 mm. wides and their fracture mechanics were examined by J integral method. At the end of the studys, it was seen that the density of kevler-fiber reinforced composite materials was smaller than that of glass-fiber reinforced composites. Epoxy-Kevler fiber composite material gave better results than the other composites as for as specific strength is concerned. All results obtained in this study was found almost the same with the studies done before. XI