EPS ve mikro balon katkılı hibrit sandviç kompozit yapının sonlu eleman analizi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: MEHMET FATİH ŞANSVEREN
Danışman: Mustafa Yaman
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Amaç: Tezin amacı EPS boncuk katkılı kabarcıklı sünger hibrit kompozit malzemenin üretilerek daha hafif bir malzeme elde edilmesi ve cam elyaf kompozit malzeme ile yapısal birleşiminden yeni bir sandviç malzeme ortaya koymaktır. Aynı zamanda oluşturulan sandviç kompozit yapının sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak dinamik özelliklerinin teorik olarak belirlenmesi ve deneysel sonuçlarla kıyaslanmasıdır. Yöntem: Halihazırda kullanılmakta olan cam mikro balonlardan üretilen kabarcıklı sünger kompozit malzemenin, EPS boncuk katkısı ile daha hafif bir hibrit kompozit yapı olarak üretilmesi amaçlanmıştır. Matris malzemesi olarak polimer esaslı epoksi reçine, dolgu elemanı olarak cam mikro balon ile EPS boncuk kullanılmıştır. Bileşen malzemelerin hacimsel oranları sabit tutularak sadece EPS boncukların yoğunlukları değiştirilmiştir. Yapının çekirdek kısmını oluşturan bu hibrit kompozit malzeme bileşenlerin bir beher içerisinde karıştırılması ve ardından alüminyum kalıplara aktarılması ile şekil almıştır. Çekirdek yapının SEM görüntüleri alınarak mikro yapı incelenmiştir. Üretilen çekirdek kompozit ile üretilen cam elyaf kompozit malzemeler sandviç bir yapı oluşturacak şekilde yapıştırılmıştır. Nihai yapı deneysel olarak titreşim, üç noktadan eğme ve basma testlerine tabii tutulmuştur. Ayrıca nihai kompozit yapının teorik modeli sonlu elemanlar yöntemine dayanarak matematiksel model kurulmuştur. Sonlu elemanlar yönteminde ise yüksek mertebeden plaka kayma deformasyon teorisi kullanılmıştır. Kurulan bu matematiksel model MATLAB programında kodlanarak çözümler yapılmıştır. Bulgular: Çalışmada 10, 18 ve 30 kg/m3 olmak üzere üç farklı yoğunlukta EPS boncuklar kullanılmıştır. Üretilen yeni kompozit çekirdek SEM 'de incelenmiş matris malzemesinin dolgu elemanları ile iyi bağlandığı ve uniform bir dağılım elde edildiği gözlemlenmiştir. EPS boncuk çapı, yoğunluğunun artmasıyla azalmaktadır. Küçük çaplı EPS boncuk kullanımı ile kabarcıklı sünger kompozit malzemenin yoğunluğunun arttığı görülmüştür. Doğal frekans, eğilme dayanımı ve rijitliği ile basma dayanımı değerlerinin EPS boncuk yoğunluğunun artması ile arttığı tespit edilmiştir. Diğer bir ifade ile küçük çaplı EPS boncuk kullanımı ile doğal frekans, eğilme dayanımı ve rijitliği ile basma dayanımı değerlerinin arttığı gözlenmiştir. Sonuç: EPS boncuk katkılı kabarcıklı sünger hibrit kompozit çekirdek malzemesinin üretimi gerçekleştirilmiştir. Aynı zamanda cam elyaf kompozit levhalar arasına yerleştirilip yapıştırılarak sandviç yapıda kullanıma sunulmuştur. Tasarım açısından daha hafif bir kompozit çekirdek malzeme kazanılmıştır ve nihai bir sandviç yapıya fonksiyonellik kazandırılmıştır. Düşük mukavemetli ama çok hafif bu yapıların dezavantajlı görünümü sandviç bir yapıda çekirdek malzemesi olarak kullanılması ile avantaja dönüşebildiği görülmüştür. Dinamik analizlerin deneysel sonuçları ile nümerik modelden elde edilen sonuçları iyi uyum sergilemiştir.