Çok katlı 3D dokuma kompozit yapıların özellikleri

Abstract

3D (üç boyutlu) dokuma kumaşlar kullanılarak geliştirilen tekstil yapısal kompozitler, özellikle havacılık ve savunma alanlarında kullanılmaktadır. 2D (iki boyutlu) dokuma kumaşlar, tekstil esaslı kompozitlerde en yaygın kullanılan takviye elemanlarıdır. 2D kumaşlardan üretilen kompozit yapıların, yüke maruz kalması durumunda delaminasyon esaslı bozunma göstermesi, yapısal bütünlüğünü kaybetmesine neden olmaktadır. Bu tez çalışmasında, çok katlı 3D hibrit dokuma kompozitler geliştirilmiştir. Çözgü ipliği olarak polipropilen, atkı ipliği olarak ise cam lifleri kullanılmıştır. Çok katlı 3D hibrid dokuma kumaşlar, bezayağı örgüsünde dört katlı olarak ve üç farklı bağlantı tipinde (2/1, 3/1, 5/1) üretilmiştir. Kompozit üretimi, epoksi reçine kullanılarak vakum infüzyon yöntemine göre yapılmıştır. Çok katlı 3D dokuma kompozitlerin mekanik özellikleri, darbe dayanımları ve darbe sonrası hasar toleransları, bağlantısız 2D dokuma kompozitler ile karşılaştırılmıştır. Eğme yüküne maruz kalan çok katlı 3D dokuma kompozitlerin delaminasyon esaslı bozunmasının, 2D dokuma kompozitlere kıyasla daha az olduğu belirlenmiştir. Düşük katlararası bağlantı sayısındaki çok katlı 3D dokuma kompozitlerin, bağlantısız 2D kompozit yapılara kıyasla darbe dayanımının daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Çok katlı 3D dokuma kompozitlerin, bağlantısız 2D dokuma kompozitlere kıyasla, darbe yükü altında daha düşük bozunma gösterdiği belirlenmiştir. Katlararası bağlantının, hasarın yapının bütününe yayılmasını engelleyerek sınırladığı, bu sayede yapı bütünlüğünün korunmasına katkı sağlayacak bir yöntem olarak geliştirilen çok katlı 3D hibrit dokuma kompozitlerin, havacılık ve savunma sanayine yönelik hasar toleranslı malzeme gereksinimine sahip kullanım alanları için uygun olduğu sonucuna varılmıştır.

Textile structural composites developed by 3D (three-dimensional) woven fabrics are used especially in aerospace and defense areas. 2D (two-dimensional) woven fabric is the most commonly used reinforcement component in textile-based composites. The delamination-based damages of the composite structures produced by the use of multilayered 2D woven fabrics leads to the loss of structural integrity. In this thesis study, multilayer 3D hybrid woven composites were developed. Polypropylene was used as warp while the glass fibers were used as weft yarns. The multi-layer 3D hybrid woven fabrics were produced in plain weave as four layers in three different intersection types (2/1, 3/1, 5/1). The composites were manufactured using epoxy resin and vacuum infusion method. The mechanical properties, impact resistances and damage tolerances of multi-layer 3D woven composites were compared with 2D woven composites. The delamination-based damagesof multi-layer 3D hybrid woven composites exposed to bending load was less than 2D woven composites. The multi-layer 3D woven composites with low interlayer connection number have higher impact strength compared to unconnected 2D composite structures. The multi-layer 3D woven composites show lower degradation under impact load compared to unconnected 2D woven composites. It has been concluded that the multi-layer 3D hybrid woven composites, developed as a method that will contribute to the preservation of structural integrity, are suitable for areas of use that require damagetolerantmaterials for the aerospace and defense industries.