Lateral buckling of laminated composites with delamination

Abstract

Metalik malzemelere kıyasla fiber takviyeli tabakalı kompozit malzemeler; korozyon dayanımı, esneklik, yüksek darbe dayanımı ve düşük ağırlık/hacim oranı gibi daha üstün mekanik özelliklere sahiptirler. Bundan dolayı tabakalı kompozit malzemeler;hava, deniz ve kara taşıtlarında metalik malzemelere alternatif olarak kullanılmaya başlanmıştır.Bu çalışmanın temel amacı tabakalı kompozitlerde meydana gelen delaminasyon hasarının kompozit malzemelerin yanal burkulma yüküne olan etkisini incelemektir. Bu amaçla sekiz tabakalı dokuma cam elyaf/epoksi kompozit plakalar üretilmiştir.Delaminasyon hasarını oluşturmak için 12 µm kalınlığa sahip teflon film kullanılmıştır.Delaminasyon tabakalı kompozit plakaların orta düzlemine yerleştirilmiştir. Çalışmada kare ve dairesel olmak üzere iki farklı delaminasyon şekli kullanılmıştır. Farklı şekil veboyutlardaki delaminasyonun tabakalı kompozitlerin yanal burkulma yüküne etkisini incelemek için, delaminasyona sahip deney numuneleri yirmi iki farklı seri içeren iki farklıkategoride sınıflandırılmıştır. Bu kategorilerin ilkinde (sekiz farklı seri), kare ve dairesel delaminasyonun alanı sabit ve 600 mm^2 olarak seçilmiştir. Bu kategoride, kare delaminasyonun kenarları oranı ve dairesel delaminasyonun küçük ve büyük eksenleri oranı a/b=1, 2, 3 ve 4 olarak alınmıştır. İkinci kategoride ise (on dört farklı seri); karedelaminasyonun kenarları oranı ve dairesel delaminasyonun küçük ve büyük eksenleri oranı a/b=0.5, 0.6, 0.75, 1, 1.3, 1.6 ve 2 olarak seçilmiştir. Delaminasyonun yanal burkulma davranışına olan etkisini daha iyi anlamak için delaminasyonlu vedelaminasyonsuz numunelerin deneysel ve nümerik sonuçları birbiriyle karşılaştırılmıştır.Delaminasyonlu tabakalı kompozitlerin yanal burkulma davranışını nümerik olarak incelemek için Ansys 12.1 sonlu elemanlar programı kullanılmıştır. Elde edilen nümerik sonuçlar deneysel sonuçlarla uyumlu çıkmıştır.Ayrıca yanal burkulma yük değerleri kullanılarak %95 güvenilirliğe sahip Weibull dağılımları elde edilmiştir. İstatistiki çalışma için ReliaSoft Weibull 8++ programıkullanılmıştır.

Fiber reinforced laminated composite materials have superior mechanical properties, like corrosion resistance, flexibility, high impact strength, low weight/volume ratio compared, with the metallic materials. Therefore, laminated composite materials havebeen alternatively used in air, sea and land transportation vehicles instead of metallicmaterials.The main objective of this study is to investigate effect of delamination damage, which occurs in laminated composite, on lateral buckling load of composite materials. Forthis purpose, woven E-glass/epoxy laminated composite plates with eight layers wereproduced. In order to create the delamination damage teflon film having 12 µm thickness,was used. Delamination was located mid-plane of laminated composite plate.In the study, two different delamination shapes were used as rectangular andcircular. To investigate the effect of delamination, which have different shape and size, on lateral buckling load of laminated composites; test specimens were classified in two different categories which consist of different twenty two series. In the first of these categories (eight different series), the rectangular and circular delamination areas wereselected as fixed and 600 mm^2 . In this category, the aspect ratio of square delamination and also minor and major axis ratio of circular delamination were taken as a/b=1, 2, 3 and 4. Asfor that in the second category (fourteen different series), the ratios of square and circularvidelamination were selected as a/b=0.5, 0.6, 0.75, 1, 1.3, 1.6, and 2. To better understanding effect of delamination on the lateral buckling behavior, the experimental and numericalresults of specimens with and without delamination were compared with each other?s.Ansys 12.1 software was used to investigate the lateral buckling behavior of laminated composites with delamination. Obtained numerical results have good agreement with experimental results.In addition, Weibull distributions, which have 95% reliability, were obtained withusing critical buckling load values. ReliaSoft Weibull 8++ program was used for statistical study.