KARBON ELYAF TAKVİYELİ KARBON NANOTÜP KATKILI EPOKSİ KOMPOZİT HELİSEL YAYLARIN MEKANİK DAVRANIŞLARI

Bu çalışmada, makinelerde titreşim sönümleyici olarak kullanılan çelik yaylara alternatif olarak karbon nanotüp (KNT) katkılı ve karbon elyaf takviyeli kompozitlerden üretilmiş helisel yayların mekanik davranışları araştırılmıştır. Özellikle KNT katkısının helisel yayların mekanik özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Öncelikle helisel yayların boyutlandırılması ile ilgili dizayn parametreleri üzerinde durulmuştur. Çalışmanın analitik kısmı için, epoksi reçinesine % 0,00, % 0,05, % 0,10 ve % 0,15 KNT katılmış ve karbon elyaf ile takviye edilerek kompozit yapılar elde edilmiştir. Mikromekanik yöntemle kompozit yapıların elastisite modülü, kayma modülü, Poison oranı değerleri hesaplanmıştır. Çalışma kapsamında, yay tel çapı ve yay rijitliği değerlerinin tasarım parametreleri üzerindeki etkileri de incelenmiştir. Ayrıca, kompozit yayla ilgili elde edilen sonuçlar, eş değer geometriye sahip çelik helisel yaylardan elde edilen sonuçlarla kıyaslanmıştır. Çalışmanın nümerik analiz kısmında ANSYS yazılımı kullanılarak, yayların deformasyon değerleri ve kayma gerilmesi dağılımları belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, çelik yaylardan çok daha hafif olan karbon elyaf takviyeli ve KNT katkılı epoksi kompozit helisel yayların, hem deformasyon hem de kayma gerilmesi açısından üstün özellikler gösterdiği görülmüştür.

Anahtar Kelimeler:

karbon nanotüp (KNT), karbon elyaf, nanokompozit helisel yay, mikromekanik

PDF

___

REFERANSLAR (REFERENCES)
Fırat, F. K, and Eren A. Investıgatıon of FRP Effects on Damaged Arches in Hıstorıcal Masonry Structures. Journal of the Faculty of Engineering & Architecture of Gazi University, Vol. 30.(4) ,2015.
İstanbul Ticaret Odası. Aricasoy, O, Kompozit Sektör Raporu, http://www.ito.org.tr/Dokuman/Sektor/1-57.pdf Yayın tarihi Aralık 6, 2006. Erişim tarihi Ocak 15, 2016.
Abdul Budan, D., Manjunatha, T.S., Carbon Fiber Reinforced Composite Coil Springs, Proc. of Int. Conf. on Advances in Industrial and Production Engineering, Kuala Lumpur, Malaysia, 17-21, 14-15 November 2011.
Ekanthappa, J., Shankar, G. S., Amith, B. M., & Gagan, M. Fabrication and experimentation of FRP helical spring. International Conference on Advances in Materials and Manufacturing Applications. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering Vol. 149, No. 1, p. 012098. IOP Publishing. Bangalore, India, 2016.
Shende, M. A. M., Gandhare, S. N., & Untawale, S. P. “Failure Analysis of Helical Coil Spring in Automobile System Using Finite Element Method”. International Journal of Research In Science & Engineering. Volume 2 Issue 5, 2016.
Choi, B.L., Choi, B.H., Numerical method for optimizing design variables of carbon-ﬁber reinforced epoxy composite coil springs, Composites Part B, 82, 42-49, 2015.
Chiu, C. H., Hwan, C. L., Tsai H. S., & Lee, W. P.,An experimental investigation into the mechanical behaviors of helical composite springs, Composite Structures, 77, 331–340, 2007.
Çolakoğlu, M., Damping and Vibration Analysis of Polyethylene Fiber Composite under Varied Temperature, Turkish J. Eng. Env. Sci., 30, 351 – 357, 2006.
Chandra R., Singh S.P., & Gupta K.,Damping studies in fiber-reinforced composites-a review, Composite Structures, 46, 41-51, 1999.
The Official Magazine of the American Composites Manufacturers Association McPherson A.,New Demand for Specialty Fibers, http://compositesmanufacturingmagazine.com/2013/03/new-demand-specialty-fibers/.Vol. 29, No: 21, 18-20, 2013, Erişim tarihi Aralık 12, 2015.
Sales R.J.F., Composite Materials Reinforced with Carbon Nanotubes, Master Thesis, Technical University of Lisbon, Department of Civil Engineering and Architecture, Lisbon, 2013.
Yavari, F., Rafiee, M. A., Rafiee, J., Yu, Z. Z., & Koratkar, N.,Dramatic increase in fatigue life in hierarchical graphene composites, ACS applied materials & interfaces, 2(10), 2738-2743, 2010.
Akkurt, M.,Yaylar, Makine Elemanları, Birsen Yayınevi, Cilt:1 İstanbul, Türkiye, 441-502, 1984.
Black, P., Springs, Machine Design, 6th Edition, McGraw Hill International Student Edition, Michigan, U.S.A., 803-870, 2001.
Samuel, A. and Weir, J.,Design Synthesis of Generic Engineering Components-Chapter 3, Introduction to Engineering Design, 2nd Edition, Butterworth-Heinemann, Melbourne, U.K. , 136-139, 1999.
Türk Standartları Enstitüsü, Bölüm 7. Müşterek Veriler, Aşırı basınca karşı koruma için emniyet cihazları, https://intweb.tse.org.tr/standard/standard/Standard.aspx?081118051115108051104119110104055047105102120088111043113104073101078109110051084052071074100085. TS EN ISO 4126-7, 2005, Erişim tarihi Kasım 02, 2015
Thostenson, Erik T., and Chou, T.W.,On the elastic properties of carbon nanotube-based composites: modelling and characterization. Journal of Physics D: Applied Physics, 36(5), 573, 2003.
Rafiee, M.A., J., Wang, Z., Song, H., Yu, Z.-Z. and Koratkar, N.,Enhanced Mechanical Properties of Nanocomposite at Low Graphene Content, ACS Nano, 3(12), 3884-3890, 2009.
Halpin, J.C., Kardos, J.L.,Halpin-Tsai Equations: A review, Polymer Engineering and Science, Vol.16, No. 5, May 1976.
Robert M. J., Macromechanical Behavior of Lamina, Mechanics of Composite Materials, Taylor & Francis Inc., Philadelphia, U.S.A., Second Edition, 54-186, 1999.
Acar V., Akbulut H., Sarikanat M., Seydibeyoglu M. Ö., Seki Y., Erden S.,Karbon Elyaf Takviyeli Prepreg Kompozitlerde Arayüzey Mekaniğinin Karbon Nanoyapı Katkısıyla İyileştirilmesi, Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, Cilt: 10, No: 3,43-51,2013.
Santos, Cátia SC, et al. Industrial applications of nanoparticles–a prospective overview. 5th International Conference on Advanced Nano Materials, 2.1: 456-465, Materials Today: Proceedings, July 2014, Aveiro, Portugal ,2015.
ANSYS® Workbench, Release 16.1,Help System, Mechanical Analysis Guide, ANSYS Inc., 2016 .
MATLAB Version 8.1.0.604, The MathWorks Inc, 2013.