Ercüment Uğur Yüncüoğlu, Serdar Turgut İnce

Farklı Parametreler Işığında Fiber/Epoksi Tabakalı Kompozitlerin Mukavemet Özelliklerinin Deneysel Olarak Değerlendirilmesi

Mühendislik yapılarında fiber/epoksi kompozitler, dayanıklılık ve hafifliği nedeniyle yaygınca kullanılmaktadır. Tasarımcılar açısından kompozit malzemenin seçimi için fiber tipi, katman sayısı, yüklemeye maruz kalacağı açı, yükleme hızı gibi çeşitli durumlarda malzemenin mukavemetinin nasıl değiştiği önemlidir. Bu çalışmada, bu parametreler ışığında tam faktöriyel bir deney tasarımı kurulmuş ve parametrelerin birbirleri üzerindeki çapraz etkileri; maksimum çekme gerilmesi, birim şekil değiştirme ve yapı tarafından depo edilen enerji açısından değerlendirilerek tasarımcılar için kullanışlı sonuçlar ve gözlemler elde edilmiştir. Fiberlerin yönelim açısı mukavemet üzerinde çok etkili olsa da; değişik kalınlıklarda, hızlarda ve fiber tiplerinde farklı oranlarda mukavemeti değiştirmektedir. Bu açıdan bahsedilen parametrelerin birbirlerini çapraz olarak etkilediği söylenebilir.

Experimental Evaluation of Strength Properties of Fiber/Epoxy Laminated Composites in the Light of Different Parameters

Fiber/epoxy composites are widely used in engineering structures due to their durability and lightness. How the strength of the material changes in various situations such as the fiber type, the number of layers, the angle it will be subjected to loading, the loading rate is important for the designers to choose the composite material. In this study, a full factorial experimental design was established in the light of these parameters and the cross effects of the parameters on each other were evaluated in terms of tensile stress, strain and absorbed energy, and useful results and observations were obtained for designers. Although the orientation angle of the fibers is very effective on the strength, it changes the strength differently at various thicknesses, different speeds and fiber types. In this respect, it can be stated that the parameters affect each other.

PDF

___

[1] Tarfaoui M., Choukri S., Neme A., Effect of fibre orientation on mechanical properties of the laminated polymer composites subjected to out-of-plane high strain rate compressive loadings, Compos. Sci. Technol., 68(2), 477-485, 2008.
[2] Ekşi S., Genel K., Comparison of Mechanical Properties of Unidirectional and Woven Carbon, Glass and Aramid Fiber Reinforced Epoxy Composites, Acta Phys. Pol. A, 132(3-II), 879-882, 2017.
[3] Banakar P., Shivananda H.K., Niranjan H.B., Influence of Fiber Orientation and Thickness on Tensile Properties of Laminated Polymer Composites, Int. J. Pure Appl. Sci. Technol., 9, 2012.
[4] Kaleemulla K.M., Siddeswarappa B., Influence of Fiber Orientation on the In-plane Mechanical Properties of Laminated Hybrid Polymer Composites, J. Reinf. Plast. Compos., 29(12), 1900-1914, 2010.
[5] Bie B.X., Huang J.Y., Fan D., Sun T., Fezzaa K., Xiao X.H., Qi M.L., Luo S.N., Orientation-dependent tensile deformation and damage of a T700 carbon fiber/epoxy composite: A synchrotron-based study, Carbon, 121, 127-133, 2017.
[6] Wang H.W., Zhou H.W., Gui L.L., Ji H.W., Zhang X.C., Analysis of effect of fiber orientation on Young’s modulus for unidirectional fiber reinforced composites, Compos. Part B Eng., 56, 733-739, Oca. 2014.
[7] Saad N.A., Hamzah M.S., Hamzah A.F., Numerical and Experimental Investigation for Tensile Properties of Polyphenylene Sulfide Basis Composite Material, J. Babylon Univ., 10, 22, 2014.
[8] Rahmani, H., Najafi, S. H. M., Saffarzadeh Matin, S., Ashori, A., Mechanical properties of carbon fiber/epoxy composites: Effects of number of plies, fiber contents, and angle ply layers. Polymer Engineering & Science, 54(11), 2676-2682, 2014.
[9] Demı̇rcan G., Özen M., Kısa M., Flexural Properties of Glass Fiber Reinforced Epoxy Composites at Different Strain Rates, Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 22(64): 271-276, 2020.
[10] Adem, E., Didwania, M., Reddy, G. M., Koricho, E. G., Experimental Analysis of E-Glass/Epoxy & E-Glass/polyester Composites for Auto Body Panel, American International Journal ofResearch in Science, Technology, Engineering & Mathematics, 10(4), 377-383, 2015.
[11] Zhang Z., Hou S., Mao Y., He L., Han X., Rate-related study on the ply orientation of carbon fiber reinforced epoxy composite laminates, Int. J. Mech. Sci., 1-37, 2020.
[12] Zhau X.F., Wagner H.D., Fragmentation of two-Fiber hybrid micro composites: stress concentration factors and interfacial adhesion, Compos. Sci. Technol., 60, 367-377, 2000.
[13] Mahdi E., Hamouda A.M.S., Sebaey T.A., The effect of fiber orientation on the energy absorption capability of axially crushed composite tubes, Mater. Des. 1980-2015, 56, 923-928, 2014.
[14] Okoli O.I., The efects of strain rate and failure modes on the failure energy of fibre reinforced composites, Compos. Struct., 54, 299-303, 2001.
[15] Darıcık F., Çelebı̇ K ., Karbon Lifi/Epoksi Tabakalı Kompozit Malzemelerin Farklı Ortam Şartlarındaki Mod I Kırılma Davranışı, Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 32(1): 223-234, 2017.