Mehmet Fahri SARAÇ, Mustafa Reşit USAL, Mustafa TAŞLIDERE

Titanyum Karbür (TiC) Takviyeli Epoksi ile Güçlendirilmiş Hibrit Kompozitlerin Çarpma Davranışının Deneysel ve Sayısal İncelenmesi

Bu çalışmada, titanyum karbür (TiC) ile güçlendirilmiş ağırlıkça katkısız, %1, %3 ve %5 oranında TiC içeren epoksi reçineli cam/kevlar kumaş hibrit kompozit plakalar hazırlanmıştır. Tüm hazırlanan kompozit panellerin deneysel ve sayısal olarak mekanik özellikleri ve darbe davranış ölçümleri incelenmiştir. Kompozit plakalar elle yatırma yöntemi ile hazırlanmıştır. 207gr/m2 yüzey alanına sahip düz aramid fiber (Kevlar 49), 300gr/m2 yüzey alanına sahip cam fiber ve F-1564 epoksi reçineler sırası ile takviye edici ve matris malzeme olarak kullanılmıştır. Kompozit panellerin mekanik özelliklerini belirlemek için elastisite modülü, kayma modülü ve poision oranı universal çekme test cihazı ile elde edilmiştir. Kompozit paneller 100x100 mm boyutlarında kesilmiştir. 12 tabakalı plakaya sahip numuneler 3 sıra kevlar 1 sıra cam elyaf tabaka olmak üzere sıralanmıştır. ANSYS dinamik analiz programı ile elde edilen ölçüm verileri sayısal olarak kıyaslanmıştır. Sonuç olarak, 10J, 20J ve 30J darbe enerjileri altında elde edilen kuvvet-çökme, kuvvet-zaman, absorbe edilen enerji-zaman ve hız-zaman grafikleri darbe testinde elde edilmiştir. Farklı konsantrasyonlar oranlarında eklenen TiC takviyeli hibrit kompozit plakalara yapılan mekanik ve darbe testleri sonucunda %3 ağırlıkça TiC takviye edilmiş kompozit plakalarda saf kompozit plakaya nazaran elastisite modülünde %15 oranında iyileşme ve darbe direncinde %6 oranında daha fazla enerji absorplandığı görülmüştür. Fiber dağılımları ve kırılması uygulanan yükler altında tüm numunelerde görülürken herhangi bir delinme olayı kompozit panellerin alt yüzeyinde görülmemiştir. Sayısal analizlerle elde edilen sonuçlar ise deneysel sonuçları arasında uyumlu bir ilişki görülmüştür.

Anahtar Kelimeler:

Epoksi reçine, titanyum karbür, kevlar, cam fiber, darbe testi, kompozit, ANSYS dinamik analiz programı

PDF

___

[1] A. Doğan, “Farklı Çevresel Koşullara Maruz Kompozitlerin Mekanik Davranışları,” Yüksek Lisans Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Dokuz Eylül Üniversitesi, İzmir, Türkiye, 2014.
[2] M. Metin, “E-Camı/Epoksi Tabakalı Kompozitlerde Düşük Hızlı Darbe Hasarının Burkulma Özelliklerine Etkisi,” Yüksek Lisans Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Selçuk Üniversitesi, Konya, Türkiye, 2008.
[3] M. Özer, “Vakum Destekli El Yatırma Yöntemi İle Üretilen Fe2O3 Nano Parçacık İlaveli Tabakalı Kompozitlerin Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi,” Yüksek Lisans Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Necmettin Erbakan Üniversitesi, Konya, Türkiye, 2018.
[4] M. Sayer, “Hibrit Kompozitlerin Darbe Davranışlarının İncelenmesi,” Doktora Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Pamukkale Üniversitesi, Denizli, Türkiye, 2009.
[5] A. K. Bandaru, V. V. Chavan, S. Ahmad, R. Alagirusamy ve N. Bhatnagar, “Ballistic Impact Response of Kevlar® Reinforced Thermoplastic Composite Armors,” International Journal of Impact Engineering, c. 89, ss. 1–13, 2016.
[6] A. K. Bandaru, V. V. Chavan, S. Ahmad, R. Alagirusamy ve N. Bhatnagar, “Low Velocity Impact Response of 2D and 3D Kevlar/Polypropylene Composites,” International Journal of Impact Engineering, c. 93, ss. 136–143, 2016.
[7] A. Malek, “Synthesis and Characterization of Epoxy Matrix Composites Reinforced with Various Ratios of TiC,” Jordan Journal of Mechanical and Industrial Engineering, c. 10, s. 4, ss. 231-237, 2016.
[8] B. Berk, R. Karakuzu, B. M. İçten, V. Arıkan, Y. Arman, C. Ataş ve A. Gören, “An Experimental and Numerical Investigation on Low Velocity Impact Behavior of Composite Plates,” Journal of Composite Materials, c. 50, s. 25, ss. 3551-3559, 2016.
[9] F. Mili ve B. Necib, “Impact Behaviour of Cross-Ply Laminated Composite Plates Under Low Velocities,” Composite Structures, c. 51, ss. 273-244, 2001.
[10] M. Kam ve M. Saruhan, “Derin Kriyojenik İşlemin Farklı Bekletme Sürelerinin AISI 4140 (42CrMo4) Çeliğin Mekanik Özelliklerine Etkisi,” Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, c. 6, s. 3, ss. 553-564, 2018.
[11] S. Mohapatra, A. Mantry, S. K. Singh, “Performance Evaluation of Glass-Epoxy-TiC Hybrid Composites Using Design of Experiment,” Journal of Composites, 2014.
[12] M. Sudheer, R. Prabhu, K. Raju ve T. Bhat, “Effect of Filler Content on the Performance of Epoxy/PTW Composites,” Advances in Materials Science & Engineering, 2014.
[13] N. Kavitha, M. Balasubramanian ve A. X. Kennedy, “Investigation of Impact Behavior of Epoxy Reinforced with Nanometer- and Micrometer-sized Silicon Carbide Particles,” Journal of Composite Materials, c. 47, s. 15, ss. 1877-1884, 2012.
[14] S. Kumar, D. S. Gupta, I. Singh ve A. Sharma, “Behavior of Kevlar / Epoxy Composite Plates Under Ballistic Impact,” Journal of Reinforced Plastics and Composites, c. 29, s. 13, ss. 2048-2064, 2010.
[15] S. L. Valenca, S. Griza, V. G. De Oliveira, E. M. Sussuchi ve F. G. C. De Cunha, “Evaluation of the Mechanical Behavior of Epoxy Composite Reinforced with Kevlar Plain Fabric and Glass/Kevlar Hybrid Fabric,” Composites Part B: Engineering, c. 70, ss. 1–8, 2015.
[16] S. Y. Fu, Feng, X. Q. Feng, B. Lauke anf Y. W. Mai, “Effects of Particle Size, Particle/Matrix Interface Adhesion and Particle Loading on Mechanical Properties of Particulate-Polymer Composites,” Composites Part B: Engineering, c. 39, s. 6, ss. 933–961, 2008.
[17] Y. Nakamura, M. Yamaguchi, M. Okubo ve T. Matsumoto, “Effect of Particle Size on Impact Properties of Epoxy Resin Filled with Angular Shaped Silica Particles,” Polymer, c. 32, s. 16, ss. 2976-2979, 1991.