Karbon elyaf takviyeli epoksi esaslı tabakalı kompozitlerin üretimi ve kırılma davranışlarının incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, ortam sıcaklığının tek yönlü karbon lifi/epoksi tabakalı kompozit malzemenin mod-I tabakalar arası kırılma tokluğu ve delaminasyon ilerlemesine olan etkisi incelenmiştir. Vakum infüzyon yöntemi ile yapay delaminasyon içeren levhalar üretilmiş ve bu levhalardan elde edilen Çift Konsol Kiriş (ÇKK) numuneler statik yük altında mod-I kırılmasına maruz bırakılmıştır. Bu sayede, karbon lifi/epoksi tabakalı kompozit malzemenin, statik Mod-I yüklemesi altında tabakalar arası kırılma tokluğu (kritik şekil değiştirme enerjisi) ve şekil değiştirme enerjisi yayılım hızı (SERR) belirlenmiştir. Sonrasında, karbon lifi/epoksi tabakalı kompozit ÇKK numuneler kreyojenik sıcaklık değerlerinden epoksinin camsı geçiş sıcaklığının üzerindeki sıcaklık değerlere kadar farklı ortam sıcaklıklarında yeniden mod-I kırılmasına maruz bırakılmıştır.Bu sayede ortam sıcaklığının tabakalar arası kırılma tokluğuna ve çatlak gelişimine etkisi araştırılmıştır. Ayrıca, tabakalı kompozit malzemelerde tabakalar arası kırılma ile delaminasyon gelişimi doğrusal elastik kırılma mekaniğine uygun olarak modellenmiştir. Deneysel sonuçlar, sonlu elemanlar tabanlı Sanal Çatlak Kapatma Tekniği ile ortam sıcaklığı değiştirilerek nümerik yöntem ile elde edilmeye çalışılmıştır. Elde edilen sonuçlar kıyaslanarak değerlendirilmiştir.In this study, the effect of ambient temperature on mod-I inter-layer fracture toughness and delamination progress of a unidirectional carbon fiber / epoxy layered composite material was investigated. Plates containing artificial delamination were produced by vacuum infusion method and Double Console Beam (CCK) samples obtained from these plates were subjected to mod-I fracture under static loading. Thus, the fracture toughness (critical deformation energy) and deformation energy dissipation rate (SERR) of the carbon fiber / epoxy layered composite material were determined under static Mod-I loading. Subsequently, carbon fiber / epoxy layered composite CCP samples were subjected to re-mode-I fracture at different ambient temperatures ranging from the cryogenic temperature values to the temperatures above the glass transition temperature of the epoxy. In addition, the development of delamination between laminated composite materials is modeled in accordance with linear elastic fracture mechanics. Experimental results were tried to be obtained by numerical method by changing the ambient temperature with Finite Element based Virtual Crack Closure Technique. The results were compared and evaluated.