Investigation of failure mechanisms in single-material and interply hybrid composite laminates
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Havacılık Ve Uzay Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: CANSU KARATAŞ DEMİRCAN
Danışman: Demirkan Çöker
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Katmanlar arası hibrit kompozit laminatlar, tek malzemeli laminatlara kıyasla geliştirilmiş özellikler sağlamak amacıyla farklı elyaf türleriyle takviye edilmiş tabakalardan oluşur. Bu tür laminatlar, helikopter kuyruk rotor palinin esnek kirişleri (flexbeam) ve rüzgar türbini kanatları gibi yüksek performanslı uygulamalarda yaygın olarak kullanılır. Ancak operasyonel yükler altında oluşan yüksek katmanlar arası gerilmeler, delaminasyona yol açabilmektedir. Bu çalışma, hibrit laminatların katmanlar arası özelliklerini ve hasar davranışlarını, karbon ve cam laminatlarla karşılaştırmalı olarak incelemektedir. Deneysel program kapsamında; Mod I ve Mod II kırılma tokluğu için çift dirsekli kiriş (DCB) ve çentik uçlu eğme (ENF) deneyleri, katmanlar arası kayma dayanımı (ILSS) için kısa kiriş eğme (SBS) deneyleri ve katmanlar arası çekme dayanımı (ILTS) için eğri kiriş dayanım (CBS) deneyleri yapılmıştır. CBS deneylerinde gözlenen hasar mekanizmalarını daha iyi anlamak amacıyla kesme yüklemeli eğri kiriş deneyleri de gerçekleştirilmiştir. DCB ve ENF sonuçları, hibrit laminatların Mod I ve Mod II kırılma tokluğu değerlerinin karbon ve cam laminatlar arasında olduğunu göstermiştir. Kırılma yüzeyi incelemeleri, çatlakların çoğunlukla tabaka ara yüzeyleri boyunca ilerlediğini, ancak zaman zaman komşu tabakalara da saptığını göstermiştir. SBS ve CBS deneyleri, hibrit laminatların ILSS değerlerinin karbon laminatlara, ILTS değerlerinin ise cam laminatlara yakın olduğunu göstermiştir. Hasarın oluşum sırası ve mekanizmaları incelenmiş, literatürde bildirilenlerden farklılıklar gözlenmiştir. Bulgular, tek yönlü (UD) laminatlarda tabakalar arası ayrılma olarak tanımlanan geleneksel delaminasyon kavramını sorgulamaktadır. Özellikle dört nokta eğilme altındaki eğri kirişlerde, farklı tabakalarda katmanlar arası hasara ek olarak belirgin katman içi hasar görülmüştür. Bu nedenle, maksimum radyal gerilme konumuna dayalı ILTS değeri, gerçek ara yüzey dayanımını tam olarak yansıtmayabilir. Ayrıca, yalnızca yapışkan arayüz modelleme (CZM) ile yapılan sonlu eleman analizleri, deneylerde gözlenen hasar sürecini tam olarak yansıtamamaktadır. Bu çalışma, incelenen ileri havacılık sınıfı UD kompozitlerdeki hasar mekanizmalarının geleneksel delaminasyon kavramına uymadığını ortaya koymaktadır. Çatlak ilerlemesinin tabaka ara yüzeylerinde tutarlı olmaması, standart testlerle elde edilen ara yüzey dayanım değerlerinin kullanımının yeniden değerlendirilmesi gerektiğini göstermektedir.