Tuğberk ÖNAL, Şemsettin TEMİZ

BİO ÇEKİRDEKLİ SANDVİÇ YAPILARIN KENAR BASMA MUKAVEMETİ DAVRANIŞLARININ ARAŞTIRILMASI

Sandviç yapılar, farklı kullanım alanlarına bağlı olarak çeşitli basma yüklerine maruz kalabilmektedir. Yapının basma yükü altındaki gerilme değerleri ve hasar tiplerinin belirlenmesi tasarım açısından önem arz etmektir. Bu çalışmada, bio çekirdekli sandviç kompozit malzemelere ASTM C364 standardına uygun olarak kenar basma testleri uygulanmıştır. Testler sonucunda çekirdek kalınlığı, dış yüzey tabaka sayısı ve oryantasyon diziliminin maksimum hasar yükü ve hasar şekli üzerindeki etkileri incelenmiştir. Çekirdek yapıda kullanılan balsa odunlarının kalınlığı sırasıyla 4, 6, 8 ve 10 mm olarak seçilmiş, dış yüzeylerde ise 8 ve 12 tabakalı 0º, 0/90º ve ±45º oryantasyon dizilime sahip cam elyaf-epoksi kompozitler seçilmiştir. Sandviç malzemeler vakum infüzyon yöntemi (VARTM) kullanılarak balsa odunu ve cam elyaf takviyeli kompozitler birlikte üretilmiştir. Yapılan testler sonucunda gözlemlenen belirgin hasar tipleri sırasıyla; ara yüzey ayrılması, burkulma ve çekirdek hasarıdır.

Anahtar Kelimeler:

Sandviç kompozit, Balsa, Cam elyaf/epoksi, Kenar basma, Vakum infüzyon

INVESTIGATION OF EDGEWİSE COMPRESSİON STRENGTH OF BIO-CORE SANDWICH STRUCTURES

Sandwich structures can be exposed to various compression loads depending on their different usage areas. Determining the stress values and damage types of the structure under compression is important in terms of design. In this study, edgewise compression tests were applied to bio-core sandwich composite materials in accordance with ASTM C364 standard. As a result of the tests, the effects of core thickness, number of outer surface layers and orientation sequence on the maximum damage load and damage pattern were examined. The thickness of the balsa woods used in the core structure was chosen as 4, 6, 8 and 10 mm, on the outer surfaces, glass fiber-epoxy composites with 8 and 12 layers of 0º, 0/90º and ±45º orientation were selected. Sandwich materials were produced together using the vacuum infusion method (VARTM), balsa wood and glass fiber reinforced composites. As a result of the tests, the obvious damage types observed are; interface separation, buckling and core damage.

Keywords:

Sandwich composite, Balsa, Glass fiber/epoxy, Edgewise compression, Vacuum infusion,

PDF

___

Referans1 Griškevicius P, Zeleniakiene D, Leišis V, Ostrowski M. Experimental and numerical study of impact energy absorption of safety important honeycomb core sandwich structures experimental and numerical study of impact energy absorption of safety important honeycomb core sandwich structures. Materials Science 2010; 16(2):119–123.
Referans2 Arıkan V. Sandviç Kompozitlerin Onarım Parametrelerinin İncelenmesi.Doktora Tezi. İzmir: Dokuz Eylül Üniversitesi; 2019.
Referans3 Zurnacı E. Farklı Çekirdek Konfigürasyonuna Sahip Sandviç Yapıların Tasarımı, Üretimi Ve Mekanik Özelliklerinin Araştırılması. Karabük: Karabük Üniversitesi; 2019.
Referans4 Osei-Antwi M, Castro JD, Vassilopoulos AP, Keller T. Shear mechanical characterization of balsa wood as core material of composite sandwich panels. Construction and Building Materials 2013; 41:231–238.
Referans5 Borrega M. Gibson LJ. Mechanics of balsa (Ochroma pyramidale) wood. Mechanics of Materials 2015; 84:75–90.
Referans6 Shishkina O. Lomov SV, Verpoest I, Gorbatikh L. Structure–property relations for balsa wood as a function of density: modelling approach. Archive of Applied Mechanics 2014; 84:789–805.
Referans7 Vadakke V, Carlsson LA. Experimental Investigation of Compression Failure Mechanisms of Composite Faced Foam Core Sandwich Specimens. Journal of Sandwich Structures and Materials 2004; 6(4):1-16.
Referans8 Silva AD, Kyriakides S. Compressive response and failure of balsa wood. International Journal of Solids and Structures 2007; 44:8685–8717.
Referans9 Tagarielli VL, Deshpande VS, Fleck NA. The dynamic response of composite sandwich beams to transverse impact. International Journal of Solids and Structure 2007; 44: 2442–2457.
Referans10 Karaduman Y, Önal L. Flexural behavior of commingled jute/polypropylene nonwoven fabric reinforced sandwich composites. Composites Part B 2016; 93:12-25.
Referans11 Aslan M, Güler O, Alver Ü. Farklı yüzey ve çekirdek malzemelerine sahip sandviç panel kompozitlerin mekanik özelliklerinin incelenmesi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 2018; 6(24):1062-1068.
Referans12 Solmaz MY, Çelik E. 3 Boyutlu Yazıcı Kullanılarak Üretilen Bal Peteği Sandviç Kompozitlerin Basma Yükü Altındaki Performanslarının Araştırılması. Fırat Üniv. Müh. Bil. Dergisi 2018; 30(1):277-286.
Referans13 Kıyak B, Kaman MO. Karbon Fiber Kompozit Sandviç Levhaların Yanal Mukavemet Davranışlarının Araştırılması. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi 2018; 18(1):684-691.
Referans14 Susainathan J, Eyma F, Luycker ED, Cantarel A. Experimental investigation of compression and compression after impact of wood-based sandwich structures. Composite Structures 2019; 220(1):236-249.
Referans15 Osmanoğlu S, Selver E, İmal M. Sandviç kompzoitlerde Çekirdek Kalınlığının Ve Karbon Lif Yönlenmelerinin Basma ve Eğilme Dayanımlarına Etkisi. Konya Mühendislik Bilimleri Dergisi 2020; 8(2):223-236.
Referans16 Najafi M, Eslami-Farsani R. Design and characterization of a multilayered hybrid cored-sandwich panel stiffened by thin-walled lattice structure. Thin-Walled Structures 2021; 161:107514.
Referans17 Cui Y, Hao H, Li J, Chen W. Failure mechanism of geopolymer composite lightweight sandwich panel under flexural and edgewise compressive loads. Construction and Building Materials 2021; 270:121496.
Referans18 Ashraf W, Ishak MR, Zuhri MYM, Yidris N, Ya’acob AM. Experimental Investigation on the Mechanical Properties of a Sandwich Structure Made of Flax/Glass Hybrid Composite Facesheet and Honeycomb Core. International Journal of Polymer Science 2021.
Referans19 Yang Y, Fahmy MF, Pan Z, Zhan Y, Wang R, Wang B, Feng B. Experimental study on basic mechanical properties of new BFRP-bamboo sandwich structure. Construction and Building Materials 2020; 264:120642.
Referans20 Standard Test Method for Edgewise Compressive Strength of Sandwich Constructions. American Society for Testing and Materials ASTM, C364 / C364M-16: 2016.
Referans21 Hsiao KT, Heider D. Vacuum assisted resin transfer molding (VARTM) in polymer matrix composites. Manufacturing techniques for polymer matrix composites (PMCs) 2012; 310-347.