Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: MERT DEMİR
Danışman: Recep Ekici
Özet:
Doğal elyaflar, çoğu sentetik elyafla karşılaştırıldığında düşük maliyetli, kullanılması ve tedarik edilmesi kolay, yüksek rijitlik / ağırlık oranlarına sahip, çevresel sürdürülebilirlikleri ve malzeme özelliklerini artırma potansiyelleri nedeniyle polimer matrisli kompozitlerde araştırmacıların ilgisini çekmiştir. Doğal kompozitler ayrıca sadece yenilenebilir kaynaklar kullanarak büyük hacimli, biyolojik olarak parçalanabilen yapısal bileşenler oluşturmak için uzun vadeli bir potansiyel sunmaktadır. Bu çalışma, doğal lif takviyeli polimer matrisli sandviç yapılardaki darbe performansını odak noktası olarak almaktadır. Özellikle, bu sandviç yapıların düşük ve yüksek hızlı darbe senaryolarına tepkisini incelemektedir.
Hafif malzemelerden oluşan çekirdek yapı olan Nomex bal peteği ile tasarlanan bu kompozit sandviç yapılar, yapısal verimliliklerini artırmaktadır. Keten, kenevir, jüt ve bambu kumaşlar polimer matriste doğal takviye olarak kullanılarak dayanım ve sürdürülebilirlik arasında bir denge sağlanmaktadır. Düşük hızlı darbe testleri, kazara düşme veya çarpışmalar gibi yaygın yüklenme koşullarını simüle etmek için gerçekleştirilirken, yüksek hızlı darbe testleri, balistik veya yüksek hızlı darbe olaylarında karşılaşılan daha ciddi ve dinamik yüklenme koşullarını karakterize etmektedir.
Bu tez çalışmasında, polimer matrisli doğal elyaf kumaşlarla takviye edilen polimer matrisli kompozit plakaların ve bu kompozit plakalar ile Nomex bal peteğinden elde edilen sandviç yapıların düşük hızlı darbe davranışları incelenmiştir. Ayrıca, buradan elde dilen bilgiler doğrultusunda yeni sandviç yapılar oluşturularak bunların balistik davranışları karakterize edilmiştir. Çalışmada kullanılan doğal elyaf kumaş takviyeli kompozit plakalar vakum infüzyon yöntemiyle üretilmiştir. Doğal elyaf takviye olarak keten, kenevir, jüt ve bambu doğal kumaşları ve matris olarak termoset bazlı reçine epoksi tercih edilmiştir. Sandviç yapılarda çekirdek elemanı olarak ise 1.5 mm kalınlığında Nomex bal peteği yapı kullanılmıştır. Balistik darbe çalışmasında kullanılan sandviç yapılarda Nomex bal peteğine ilave olarak Al 7075-T6 levhalar kullanılmıştır. Üretilen plakalar ve sandviç kompozit yapıların düşük hızlı ve yüksek hızlı darbe davranışları deneysel olarak incelenmiştir.
Her bir doğal kumaş için üç farklı kalınlıkta kompozit plakanın düşük hızlı darbe testleri 20, 35 ve 50 J enerji seviyelerinde gerçekleştirilmiş ve oluşan hasarlar karakterize edilmiştir. Kompozit plakalarda kalınlık artıkça kompozit plakların darbe özelliklerinin geliştiği ve en iyi darbe dayanımını keten takviyeli kompozit plakaların sergilediği gözlemlenmiştir. Düşük hızlı darbe dayanımlarını incelemek için doğal elyaf takviyeli kompozit plakalar ve Nomex bal peteğinden oluşturulan sandviç yapılar, dört farklı konfigürasyonda ve 10.5±0.1 mm (1. ve 2. grup) ve 16.5±0.1 mm (3. ve 4. grup) olmak üzere iki farklı kalınlıkta oluşturulmuşlardır. Oluşturulan sandviç yapılara 35, 70 ve 105 J olarak üç farklı enerji seviyesinde düşük hızlı darbe deneyleri yapılmıştır. Sandviç yapılarda kalınlığı daha fazla olan 3. ve 4. grup konfigürasyonundaki numunelerin düşük hızlı darbe özelliklerinin iyileştiği gözlenmiştir. Ayrıca, keten takviyeli kompozitlerden elde edilen sandviç yapılar, diğerlerine göre daha iyi darbe dayanımı sergilemişlerdir.
Balistik darbe için hazırlanan sandviç yapılar üç farklı numune konfigürasyonunda ve iki farklı kalınlıkta 15.5±0.1 (1. ve 2. grup) ve 14.5±0.1 mm (3. grup) için oluşturulmuştur. Balistik darbe deneyleri, ortalama 400 m/s (1. hız seviyesi) ve 600 m/s (2. hız seviyesi) olmak üzere iki farklı hız seviyesinde yapılmıştır. 1. hız seviyesinde sadece dört numune (B.B.3.1, H.B.3.1, L.B.3.1 ve B.B.2.1) elinmemişken 2. hız seviyesinde tüm numuneler delinmiştir. Her iki (1. ve 2.) hız seviyesinde en dayanıklı seri kalınlık açısından daha ince olmalarına rağmen 3. grup numune konfigürasyonu olarak gözlenmiştir.