FİBER-MATRİKS ARAYÜZEYİNDE GERİLME ANALİZİ

Fiber takviyeli kompozitlerin arayüzey mekanik özelliklerinin tespiti büyük oranda fiber – matriks malzemesinin özelliklerine bağlıdır. Arayüzeydeki gerilmelerin anlaşılmasıyla fiber takviyeli kompozitlerin tüm mekanik özelliklerinin hesabı, kompozit bileşenlerinin tespiti ve kompozit yapıların hasarının tespitinin tahmini yapılabilir. Bu çalışmada sonlu elemanlar için seçilen model, tek fiberli pull–out testi modelinden yararlanılarak elde edilmiş bir modeldir. Tek bir fiber matriks içerisine boydan boya yerleştirilmiş ve fiberin ucundan çekme yükü uygulanmıştır. Fiber ve matriks malzeme özelliklerinin değişimi ve modelin geometrik yapısının değişimine göre analizler yapılmıştır. Analiz sonucunda, arayüzeydeki eksenel normal gerilmeler ve arayüzey kayma gerilmeleri fiber uzunluğunun değişim oranına bağlı olarak elde edilmiştir. Sonuç olarak fiber ve matriks malzemelerinin elastisite modülünün artması, fiber çapının artması ve model uzunluğunun artması ile arayüzey kayma gerilmelerinin fiberin sonuna doğru azaldığı görülmüştür. Gerilme dağılımı, arayüzey özellikleri, geometrik özellikler ve kompozit bileşenlerin özelliklerinin değişimi ile doğrudan değişmektedir.

Anahtar Kelimeler:

Fiber–Matriks Arayüzeyi, Pull–Out Metodu, Gerilme, Fiber Takviyeli Kompozitler

PDF

___

1. Arslan , N. , 1995 , “U” Çentikli Düzlem Levhalarda Elasto–Plastik Bölgelerin İncelen-mesi ve İç Gerilmelerin Araştırılması , Doktora tezi , F.Ü. Fen Bil. Enst. , Elazığ .
2. Bathe, KJ., 1982, Finite Element Procedures in Engineering Analysis, Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, New Jersey.
3. Davis J. Qu J. , 2000 , Numerical Analysis of Fiber Fragmentation in SiC Composite Specimen , Composites Science and Technology, Vol: 60 , pp: 2297 – 2307.
4. Hull D., 1987, An Introduction to Composite Materials , Cambridge University Press, NewYork, pp: 36 – 51.
5. Hsueh C.H. , 1996 , Interfacial Debonding and Fibre Pul – Out Stresses of Fibre – Reinforced Composites, Materials Science and Engineering, Vol : A165 , pp: 189 – 195.
6. Kaman, M., 2002 , Kısa Fiberlerle Takviye Edilmiş Kompozitlerde Çekme Etkisi ile Fiberin Matriksden Ayrılması ve Kırılma Tokluğunun Araştırılması , Doktora Semineri, Fırat Ünv. Fen Bil. Ens. , Elazığ.
7. Liu Y. Zhang X. , 1999, On Steady State Fibre Pull – Out II Computer Simulation , Composites Science and Technology, Vol: 59, pp: 2191 – 2199.
8. Okabe T. Takeda N. , 2001, Estimation of Strength Disturbution for a Fiber Embedded in a Single – Fiber Composite , Composites Science and Technology , Vol : 61, pp: 1789 – 1800.
9. Sun W. , Lin F. , 2001 , Computer Modelling and FEA Simulation for Fiber Pull – Out , Journal of Thermo Plastic Composite Materials , Vol : 14 , pp: 327 – 343
10. Song D.Y. , Takeda N. , 2000, A Method of Stress Analysis for Interfacial Property Evaluation in Thermo Plastic Composites, Materials Science and Engineering , Vol: A267 , pp: 242 – 246.
11. Xiaoyu J. , 1999 , Micro - Mechanical Characteristics of Fiber Matriks Interfaces in Composite Materials , Composites Science and Technology, Vol: 59 , pp: 635 – 642.
12. Yun Fu S. , Yue C. , 2000, Analyses of Micro Mechanics of Stress Transfer in a Single and Multi Fiber Pull – Out tests , Composites Science and Technology, Vol: 60, pp: 569 – 579.
13. Zhang X. , Liu H. , 1999 , On Steady State fibre pull–out I The Stress Field ,Composites Science and Technology , Vol:59 , pp : 2179 – 21.
14. Turgut , A., Gür, M., ve Arslan, N., 1994, Kompozit Malzemelerde Arafazın Mukavemet Özelliklerinin Isıtma Şartlarına Bağlı Olarak Araştırılması, 6. Uluslararası Makina Tasarım ve İmalat Kongresi, ODTÜ , Ankara. s.149-157.
15. Turan, K., 2003, Kompozit Levhalarda Fiber-Matriks Ara Yüzeyinde Gerilme Analizi., Yüksek Lisans Tezi, , Fırat Ünv. Fen Bil. Ens. , Elazığ.