Kıvrımsız dikişli cam elyaf kumaşlardan üretilen kompozit plakların darbe davranışının incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada kıvrımsız dikişli cam elyaf kumaşlardan üretilen kompozit plakların darbe davranışları oda sıcaklığında deneysel olarak araştırılmıştır. Takviye malzemesi olarak iki eksenli, üç eksenli, dört eksenli ve keçeli olmak üzere dört tip kumaş, matriks malzemesi olarak ise epoksi ve polyester reçine kullanılmıştır. Deneyde kullanılan tüm numuneler vakum infüzyon yöntemi kullanılarak Atard Savunma ve Havacılık Sanayi İleri Teknoloji Uygulamaları Araştırma ve Geliştirme A.Ş.'de üretilmiştir. Darbe testleri PAÜ Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Mekanik Araştırmalar Laboratuvarında bulunan Instron Dynatup 9250 HV darbe test cihazında yapılmıştır. Darbe testlerinde, pnömatik çeneler, numunenin tüm kenarlarından sıkı bir şekilde tutmakta ve ortasında çapı 76,2 mm olan dairesel delik bulunmaktadır. Vurucu ve üzerindeki kütle ile toplam ağırlığı 6.3 kg' dır. Numuneler 100 x 100 mm ebadındadır. Darbe testleri, çeşitli darbe enerjilerinde, hasar başlangıcından tam delinme durumuna kadar uygulanmıştır. Numunelerin hasar analizleri; kuvvet- yer değiştirme (çökme) eğrileri, enerji profil diyagramı ve hasarlı numunelerden elde edilen veriler karşılaştırılarak yapılmıştır. Polyester reçineli kompozitler (iki-eksenli, üç-eksenli ve dört-eksenli) 50 J darbe enerjisine kadar absorbe ettikleri enerji değeri aynıdır. Üç-eksenli/polyester kompozitin delinme sınır değeri, dört-eksenli/polyester kompozitine göre %27, iki-eksenli/polyester kompozitine göre %22 daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Bunun yanı sıra, epoksi reçineli kompozitlerde ise dört-eksenli kompozit, iki-eksenli kompozite göre %74 daha fazla vurucuya enerji aktarmaktadır. Ancak, delinme sınır değeri %14 daha fazladır. Keçeli kompozitler, diğer kompozitlere göre 1 mm daha kalın olduğundan sadece polyester ve epoksi reçinenin etkisi karşılaştırılmıştır. Hem hasar modları hem de darbe karakteristikleri birbirine oldukça benzer olduğu tespit edilmiştir. Tüm kompozit numunelerde başlıca hasar modları matris çatlaması, vurucu temas bölgesinde fiber kırılması ve fiber ayrılmasıdır.

This study presents, results of an experimental investigation on the impact response of non-crimp fabric composite plates at room temperature. Four kinds of blanket manufactured with stitch-bonded non-crimp glass fıbers; biaxial, triaxial, quadraxial and chopped strand mat combi were used as reinforcing material and two kinds of matrix; epoxy and polyester, were used as resin material in the composite plates. All specimens used in experiments were manufactured by vacuum assisted resin infusion method at Atard Defence and Aerospace Advanced Technology Application Research and Development Inc. An instrumented drop weight impact testing machine Instron-Dynatup 9250 HV was used for impact testing. In the impact tests, the specimen was clamped on all side by rectangular steel plate with 76 mm circular hole and drop weight load was applied to the center of the specimen using the impactor with a hemispherical nose of 12.7 mm. The mass of impactor was 6.3 kg and the specimen geometry was 100 x 100 mm for impact tests. Impact tests were performed under various impact energies ranging from initiation of damage to final perforation. Damage process of the samples is analyzed from cross-examining load?de ? ection curves, energy profiling method and damaged specimens. Polyester resin composites (biaxial, triaxial, quadraxial), up to 50 J impact energy, absorbed energies are nearly same. It is found that the perforation threshold of triaxial/polyester composite is approximately 27% and 22% higher than that of the QP and BP composites, respectively. In addition, the epoxy resin composite, quadraxial composite transfer energy 74% higher than biaxial composite to the impactor. However, the perferation threshold is more than by 14%. Only effect of polyester and epoxy resin is compared because of combi mats are 1 mm thicker than the other composites. Both damage modes and impact characterstics are determined quite similar. There are essential damage modes in all composite specimens, those are; matrix cracking, fiber fracture and fiber pull out at impactor contact area.