Farklı Fiber Dizilimlerine Sahip Kompozit Levhalar Üzerinde Nem ve Sıcaklık Etkisi

Bu çalışmada, farklı fiber takviye açılarına ve farklı genişliklere sahip cam fiber takviyeli epoksi kompozit levhalar üzerinde nem ve sıcaklık etkisi deneysel olarak araştırılmıştır. Bu amaçla, fiber takviye açıları [0°]8 ve [45°/-45°/0°/90°]s olan kompozit levhalar, 25 mm ve 30 mm ölçülerinde hazırlanarak 40 °C, 60 °C ve 80 °C sıcak suyun içerisine, 15 gün, 30 gün ve 45 gün süre ile bekletilmiştir. Süre bitiminde numunelerin nem emilim oranları ve dayanımları elde edilmiştir. Elde edilen verilerin kendi aralarında ve kuru numuneler ile karşılaştırılması yapılmıştır. Ayrıca Taramalı Elektronik Mikroskop (SEM) yardımıyla numunelerin morfolojileri görüntülenerek, nem ve sıcaklığın hasar davranışları üzerindeki etkileri incelenmiştir. [45°/-45°/0°/90°]s fiber dizilimli numunelerin dayanımının, [0°]8 fiber dizilimli numunelerden elde edilen dayanım değerlerinden daha düşük olduğu tespit edilmiştir. Bekleme süresi ve sıcaklık derecesi arttığı zaman numunelerin matris/fiber yapısında bozulmaların meydana geldiği, buna bağlı olarak da dayanım değerlerinin düştüğü tespit edilmiştir.

Effect of Humidity and Temperature on Composite Plates With Different Fiber Orientations

In this study, the effect of humidity and temperature on glass fiber reinforced epoxy composite plates with different fiber reinforcement angles and different widths were experimentally investigated. For this purpose, composite plates with fiber reinforcement angles of [0°]8 and [45°/-45°/0°/90°]s were prepared in 25 mm and 30 mm dimensions and kept in hot water at 40 °C, 60 °C and 80 °C for 15, 30 and 45 days. At the end of the duration, the moisture absorption rates and strengths of the specimens were obtained. The obtained data were compared among themselves and with that of dry specimens. In addition, the morphologies of the specimens were visualized with the help of Scanning Electron Microscope (SEM) and the effects of humidity and temperature on failure behavior were examined. It was determined that the strength of the [45°/-45°/0°/90°]s fiber orientations specimens was lower than the strength values obtained from the [0°]8 fiber orientations specimens. It has been determined that when the waiting time and temperature increase, the matrix/fiber structure of the specimens deteriorates and the strength values decrease accordingly.

___

  • Mouzakis, D.E., Zoga, H., Galiotis, C. 2008. “Accelerated Environmental Ageing Study of Polyester/Glass Fiber Reinforced Composites (GFRPCs)”, Composites: Part B, 39, 467–475.
  • Leveque, D., Schieffer, A., Mavel, A., Maire, J.F. 2005. “Analysis of How Thermal Aging Affects The Long-Term Mechanical Behavior and Strength of Polymer–Matrix Composites”, Composites Science and Technology , 65 ,395–401.
  • Tsotsis, T.K., Keller, S., Lee ,K., Bardis, J., Bish J. 2001. “Aging of Polymeric Composite Specimens for 5000 Hours at Elevated Pressure and Temperature”, Composites Science and Technology, 61, 75-86.
  • Alcock, B., Cabrera, N.O., Barkoula, N.M., Reynolds, C.T., Govaert, L.E., Peijs, T. 2007. “The Effect of Temperature and Strain Rate on the Mechanical Properties of Highly Oriented Polypropylene Tapes and All-Polypropylene Composites”, Composites Science and Technology, 67, 2061–2070.
  • Dlouhy, I., Chlup, Z., Boccaccini, D.N., Atiq, S., Boccaccini, A.R. 2003. “Fracture Behaviour of Hybrid Glass Matrix Composites: Thermal Ageing Effects”, Composites: Part A, 34, 1177–1185.
  • Hu, H., Sun, C.T. 2000. “The Characterization of Physical Aging in Polymeric Composites”, Composites Science and Technology , 60 ,2693-2698.
  • Belaid, S., Chabira, S.F., Balland, S.P., Sebaa, M., Belhouideg, S. 2015. “Thermal Aging Effect on TheMechanical Properties of Polyester Fiberglas Composites”, J. Mater. Environ. Sci., 10, 2795-2803.
  • Sauder, C., Lamon, J., Paille, R. 2004. The Tensile Behavior of Carbon Fibers at High Temperatures up to 2400 0C, Carbon, 42 , 715–725.
  • Nikolaev, V.P., Myshenkova, E.V., Pichugin, V.S., Sinitsyn, E.N., Khoroshev,A. N. 2014. “Temperature Effect on the Mechanical Properties of Composite Materials”, Inorganic Materials, 50, 15, 1511–1513.
  • Eric, A.V.C, Fujita, H., Yang, J.Y., Zok, F.W. 2002. “Effects of Thermal Aging on the Mechanical Properties of a Porous-Matrix Ceramic Composite”, J. Am. Ceram. Soc., 85,3, 595–602.
  • Plecnik, J. 1980. “Temperature Effects on Epoxy Adhesives”, Journal of Structural Division, 106(1), 99-113.
  • Parker B.M. 1986. “Some effects of moisture on adhesive-bonded CFRP-CFRP joints”, Composite Structures Volume 6, Issues 1–3, 123-139.
  • Park Y.B., Song M.G., Kim J.J., Kweon J.H., Choi J.H. 2010.” Strength of carbon/epoxy composite single-lap bonded joints in various environmental conditions”, Composite Structures 92 , 2173–2180.
  • Soykok I.F. 2015. “Degradation of single lap adhesively bonded composite joints due to hot water ageing.”The Journal of Adhesion.http://dx.doi.org/10.1080/00218464.2015.1076340
  • Assarar, M., Scida, D., El Mahi, A., Poilâne, C., Ayad, R. 2011. “Influence of water ageing on mechanical properties and damage events of two reinforced composite materials: Flax–fibres and glass–fibres”, Materials and Design 32, 788–795.
  • Mariam, M., Afendi, M., Abdul Majid, M.S., Ridzuan, M.J.M., Azmi, A.I., Sultan, M.T.H. 2019. “Influence of hygrothermal ageing on the mechanical properties of an adhesively bonded joint with different adherends”, Composites Part B: Engineering, 165, pp. 572-585.
  • Budhe, S., Banea, M.D., Barros, S., Silva, L.F.M. 2017. “An updated review of adhesively bonded joints in composite materials”, International Journal of Adhesion & Adhesives 72, 30–42.
  • Li, Y., Xue, B. 2016. “Hydrothermal ageing mechanisms of unidirectional flax fabric reinforced epoxy composites”, Polymer Degradation and Stability 126, 144-158.
  • Sang, L., Wang, C., Wang, Y., Hou, W. 2018. “Effects of hydrothermal aging on moisture absorption and property prediction of short carbon fiber reinforced polyamide 6 composites”, Composites Part B 153, 306-314.
  • Abdessalem, A., Tamboura, S., Fitoussi, J., Daly, H.B., Tcharkhtchi, A. Meraghni, F. 2021. “Microstructure investigation of hydrothermal damage of aged SMC composites using Micro-computed tomography and scanning electron microscopy”, Engineering Failure Analysis 121, 105177.
  • Zhang, J., Qi, D., Zhou, L., Zhao, L., Hu, N. 2015. “A progressive failure analysis model for composite structures in hygrothermal environments”, Composite Structures 133, 331-342.
  • Dhakal, H. N., Zhang, Z.Y., Richardson, M.O.W. 2007.” Effect of water absorption on the mechanical properties of hemp fibre reinforced unsaturated polyester composites”, Composites Science and Technology 67 , 1674–1683.
  • Scida, D., Assarar, M., Poilâne, C., Ayad, R. 2013. “Influence of hygrothermal ageing on the damage mechanisms of flax-fibre reinforced epoxy composite”, Composites: Part B, 48,51-58.
  • Beura, S., Chakraverty, A.P, Thatoi, D.N., Mohanty, U.K., Mohapatra, M. 2021. “Failure modes in GFRP composites assessed with the aid of SEM fractographs”, Materials Today: Proceedings (41), 172-179.
  • Wang, K., Chen, Y., Long, H., Baghani, M. , Rao, Y., Peng,Y. 2021. “Hygrothermal aging effects on the mechanical properties of 3D printed composites with different stacking sequence of continuous glass fiber layers”, Polymer Testing, In Press, Journal Pre-proof.
  • Mansouri , L., Djebbar , A., Khatir , S., Abdel Wahab , M. 2019. “Effect of hygrothermal aging in distilled and saline water on the mechanical behaviour of mixed short fibre/woven composites” , Composite Structures, 207, 816-825.
  • ASTM D5229/D5229M-14. Standard Test Method for Moisture Absorption Properties and Equilibrium Conditioning of Polymer Matrix Composite Materials, 2004.
  • Örçen, G., Turan K., Bingöl, S. 2020. “Mechanical Properties of Composite Plates at Different Conditions”, European Journal of Technique, Volume 10,Issue 1, Pages: 13-24.
  • Örçen G, Koyun E. 2021. “The Effects of Environmental Conditions on Single-Lap Adhesively Bonded Composites”. DUJE ;12:263-273.
Mühendis ve Makina-Cover
  • ISSN: 1300-3402
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 1957
  • Yayıncı: TMMOB MAKİNA MÜHENDİSLERİ ODASI
Sayıdaki Diğer Makaleler

Santrifüj Pompa Tasarımında Sayısal Yöntemlerin (HAD/CFD) Kullanımı

İsmail OVALI, Öner ATALAY, Ege YILMAZ

Biyokömür-Soma Kömür Karışımlarının Oksiyanma Koşullarında Birlikte Yakılmasının Deneysel İncelenmesi ve Emisyonlar Üzerindeki Etkileri

Babak KEIVANI, Hayati OLGUN, Aysel T. ATİMTAY

Farklı Fiber Dizilimlerine Sahip Kompozit Levhalar Üzerinde Nem ve Sıcaklık Etkisi

Gurbet ÖRÇEN, Engin KOYUN

Farklı Saçak Tiplerine Sahip Yarı Küresel Çatılar Üzerinde Basınç Dağılımlarının İncelenmesi

Yücel ÖZMEN, Tekmile CÜREBAL, Aleyna AĞIRMAN KALCA

Kısıtlı Mühendislik Problemlerinin Karşılaştırmalı Ağırlık ve Maliyet Optimizasyonu

Aybike ÖZYÜKSEL ÇİFTÇİOĞLU

SiCP/A356 Kompozitinin Aşınma Direncine Ultrasonik Dövme İşleminin ve Yaşlandırma Sertleşmesinin Etkilerinin Karşılaştırılması

Gökçe Mehmet GENÇER, Coşkun YOLCU, Fatih KAHRAMAN, Melih BELEVİ

Demiryolu Taşıtlarında Kullanılan Fren Disklerinin Isı ve Malzeme Yönünden Değerlendirilmesi

Beytullah BAŞEĞMEZ

Helikopterlerde Kullanılan Bir Piston-Prop Motorun Enerji, Ekserji, Termoekolojik, Sürdürülebilirlik, Termoekonomik ve Eksergoekonomik Performans Analizleri

Halil Yalçın AKDENİZ

Sürtünme Karıştırma Prosesi ile Elde Edilen Yüzey Metal Matrisli Kompozitlerin Mekanik Özelliklerini Geliştiren Çoklu Mekanizmalar

Gökçe Mehmet GENÇER

Termoelektrik Soğutucunun Modelleme Çalışması ve Performans İncelemesi

Haydar KEPEKÇİ, Ergin KOSA, Cüneyt EZGİ