Research Article
BibTex RIS Cite

Investigation of the Effect of Impact Test Temperatures on the Compression After Impact Behavior of Composite Plates

Year 2022, Volume: 24 Issue: 72, 835 - 843, 19.09.2022
https://doi.org/10.21205/deufmd.2022247213

Abstract

The purpose of this study is to determine the effect of impact test temperature and plate material on the compressive strength of composite sheets after impact. Single-material 3-layer plates such as biaxial glass fiber/epoxy, carbon fiber/epoxy and kevlar fiber/epoxy were prepared for the tests. Compression after impact “CAI” tests were carried out on specimens exposed to 50 J impact at different temperatures (-20 ⁰C, 20 ⁰C and 60 ⁰C). Tests were performed on the INSTRON 1114 test machine using the Boeing test apparatus prepared according to the ASTM D7137 standard and load cell. The effect of this force on the damage was investigated by applying the compression force with the apparatus, which can make small adjustments according to the thickness and width of the samples. Using the information obtained from the load cell, a force-displacement curve was created for each sample and the maximum force that the samples could bear was obtained. Damage observation was made to understand the damage mechanism. Test results show that temperature changes affect compression behavior after impact in all samples. It has been observed that the plate material has an effect on the extent of the damage.

References

  • Aktaş, M., Karakuzu, R. ve Arman, Y. 2009. Compression-After Impact Behavior of Laminate Composite Plates Subjected to Low Velocity Impact in High Temperatures, Composite structures, Cilt. 89, s. 77-82.
  • Poe, C. C., Portnova, M. A., Sankar, B. V. ve Jackson, W. C. 1991. Comparison of Impact Results for Several Polymeric Composites Over A Wide Range of Low Impact Velocities, NASA Conference Publication, 3104, Part 1.
  • Short, G. J., Guild, F. J. ve Pavier, M. J. 2002. Post-Impact Compressive Strength of Curved Gfrp Laminates, Composites Part A, Cilt. 33, s. 1487–1495.
  • Lal, K. M. 1982. Prediction of Residual Tensile Strength of Transversely Impacted Composite Laminates, Research in Structural and Solid Mechanics, NASA Conference Publication, s. 2245.
  • Irving, P. E. ve Cartie, D. D. R. 2002. Effect of Resin and Fiber Properties on Impact and Compression After Impact Performance of CFRP, Composite, Part A, Cilt. 33, s. 483-493.
  • Sanchez-Saez, S., Barbero, E. ve Navarro, C. 2008. Composite Residual Strength at Low Temperatures of Composite Laminates Subjected to Low-Velocity Impacts, Composites Structure, Cilt. 85, s. 226-232.
  • Corum, J. M., Battiste, R. L. ve Ruggles, M. B. 2003. Low-Energy Impact Effects on Candidate Automotive Structural Composites, Composites Science and Technology, Cilt. 63-6, s. 755–769.
  • Halvorsen, A., Salehi-Khojn, A., Mahinfalah, M. ve Nakhaei-Jazar, R. 2006. Temperature Effects on The Impact Behavior of Fiberglass and Fiberglass/Kevlar Sandwich Composites, Applied Composite Materials, Cilt. 13-6, s. 369-383.
  • Levin, K. 1986. Effect of Low Velocity Impact on Compression Strength of Quasi-Isotropic Laminate, Proceedings of American Society For Composites: First Technical Conference, s. 313–325.
  • Kwang-Hee, I., Cheon-Seok, C., Sun-Kyu, K., In-Young, Y. 2001. Effects of Temperature on Impact Damages in CFRP Composite Laminates, Composite Part B, Cilt. 32-669, s. 82.
  • Khojin, A. S., Bashirzadeh, R., Mahinfalah, M., Jazar, R. K. 2006. The Role of Temperature on Impact Properties of Kevlar/Fiberglass Composite Laminates, Composites: Part B, Cilt. 37(7–8), s. 593–602.
  • Icten, B. 2009. Repeated Impact Behavior of Glass/Epoxy Laminates, ProQuest Polymer, Composites, s. 1562 -1569.
  • Oskay, C., Yan. H., Krishnan, A. ve Xu, L. 2010. Compression-After-Impact Response of Woven Fiber-Reinforced Composites, Composites Science and Technology, Article in press.
  • Kan, H. P. 1988. Enhanced Reliability Prediction Methodology for Impact Damaged Composite Structure. Report, DOT/FAA/AR-97-79.
  • Ibekwe, S. I., Mensah, P. F., Li, G., Pang, S. S., Stubblefield, M. A. 2007. Impact and Post Impact Response of Laminated Beams at Low Temperatures, Compos Struct, Cilt. 79(1):12–7.
  • Gao, S. L., Kim, J. K. 2001. Cooling Rate Influences in Carbon Fibre/PEEK Composites, Part III: Impact Damage Performance, Composites: Part A, Cilt. 32:775–85.
  • Tay, T. E., Shen, F. 2002. Analysis of Delamination Growth in Laminated Composites with Consideration for Residual Thermal Stress Effects, J Compos Mater, Cilt. 36(11):1299–320.
  • Icten, B. M., Atas, C., Aktas, M. ve Karakuzu, R. (2009). Low temperature effect on impact response of quasi-isotropic glass/epoxy laminated plates. Composite Structures, 91(3), 318–323.

Darbe Test Sıcaklıklarının Kompozit Levhaların Darbe Sonrası Bası Davranışına Etkisinin İncelenmesi

Year 2022, Volume: 24 Issue: 72, 835 - 843, 19.09.2022
https://doi.org/10.21205/deufmd.2022247213

Abstract

Bu çalışmanın amacı darbe testi sıcaklığının ve levha malzemesinin, kompozit levhaların darbe sonrası bası dayanımına etkisini tespit etmektir. Testler için her biri 3 tabakalı olan biaxial cam elyaf/epoksi, karbon elyaf/epoksi ve kevlar elyaf/epoksi plakalar hazırlanmıştır. Farklı sıcaklıklarda (-20 ⁰C, 20 ⁰C ve 60 ⁰C’de) 50 J’lük darbe uygulanmış olan numunelere sıkıştırma (Darbe sonrası bası “CAI”) testleri yapılmıştır. Testler INSTRON 1114 test makinesinde, ASTM D7137 standardına göre hazırlanan Boeing test aparatı ve yük hücresi kullanılarak uygulanmıştır. Numunelerin kalınlık ve genişliğine göre küçük ayarlamalar yapılabilen aparat ile numuneler üzerine bası uygulanarak hasar üzerindeki etkisi incelenmiştir. Yük hücresinden elde edilen bilgileri kullanarak her numune için kuvvet-deplasman eğrisi oluşturulmuş ve numunelerin taşıyabileceği maksimum kuvvet elde edilmiştir. Hasar mekanizmasının anlaşılması için hasar gözlemi yapılmıştır. Test sonuçları, sıcaklık değişimlerinin bütün numunelerde darbe sonrası bası davranışını etkilediğini göstermektedir. Levha malzemesinin de hasarın büyüklüğünde etkili olduğu görülmüştür.

References

  • Aktaş, M., Karakuzu, R. ve Arman, Y. 2009. Compression-After Impact Behavior of Laminate Composite Plates Subjected to Low Velocity Impact in High Temperatures, Composite structures, Cilt. 89, s. 77-82.
  • Poe, C. C., Portnova, M. A., Sankar, B. V. ve Jackson, W. C. 1991. Comparison of Impact Results for Several Polymeric Composites Over A Wide Range of Low Impact Velocities, NASA Conference Publication, 3104, Part 1.
  • Short, G. J., Guild, F. J. ve Pavier, M. J. 2002. Post-Impact Compressive Strength of Curved Gfrp Laminates, Composites Part A, Cilt. 33, s. 1487–1495.
  • Lal, K. M. 1982. Prediction of Residual Tensile Strength of Transversely Impacted Composite Laminates, Research in Structural and Solid Mechanics, NASA Conference Publication, s. 2245.
  • Irving, P. E. ve Cartie, D. D. R. 2002. Effect of Resin and Fiber Properties on Impact and Compression After Impact Performance of CFRP, Composite, Part A, Cilt. 33, s. 483-493.
  • Sanchez-Saez, S., Barbero, E. ve Navarro, C. 2008. Composite Residual Strength at Low Temperatures of Composite Laminates Subjected to Low-Velocity Impacts, Composites Structure, Cilt. 85, s. 226-232.
  • Corum, J. M., Battiste, R. L. ve Ruggles, M. B. 2003. Low-Energy Impact Effects on Candidate Automotive Structural Composites, Composites Science and Technology, Cilt. 63-6, s. 755–769.
  • Halvorsen, A., Salehi-Khojn, A., Mahinfalah, M. ve Nakhaei-Jazar, R. 2006. Temperature Effects on The Impact Behavior of Fiberglass and Fiberglass/Kevlar Sandwich Composites, Applied Composite Materials, Cilt. 13-6, s. 369-383.
  • Levin, K. 1986. Effect of Low Velocity Impact on Compression Strength of Quasi-Isotropic Laminate, Proceedings of American Society For Composites: First Technical Conference, s. 313–325.
  • Kwang-Hee, I., Cheon-Seok, C., Sun-Kyu, K., In-Young, Y. 2001. Effects of Temperature on Impact Damages in CFRP Composite Laminates, Composite Part B, Cilt. 32-669, s. 82.
  • Khojin, A. S., Bashirzadeh, R., Mahinfalah, M., Jazar, R. K. 2006. The Role of Temperature on Impact Properties of Kevlar/Fiberglass Composite Laminates, Composites: Part B, Cilt. 37(7–8), s. 593–602.
  • Icten, B. 2009. Repeated Impact Behavior of Glass/Epoxy Laminates, ProQuest Polymer, Composites, s. 1562 -1569.
  • Oskay, C., Yan. H., Krishnan, A. ve Xu, L. 2010. Compression-After-Impact Response of Woven Fiber-Reinforced Composites, Composites Science and Technology, Article in press.
  • Kan, H. P. 1988. Enhanced Reliability Prediction Methodology for Impact Damaged Composite Structure. Report, DOT/FAA/AR-97-79.
  • Ibekwe, S. I., Mensah, P. F., Li, G., Pang, S. S., Stubblefield, M. A. 2007. Impact and Post Impact Response of Laminated Beams at Low Temperatures, Compos Struct, Cilt. 79(1):12–7.
  • Gao, S. L., Kim, J. K. 2001. Cooling Rate Influences in Carbon Fibre/PEEK Composites, Part III: Impact Damage Performance, Composites: Part A, Cilt. 32:775–85.
  • Tay, T. E., Shen, F. 2002. Analysis of Delamination Growth in Laminated Composites with Consideration for Residual Thermal Stress Effects, J Compos Mater, Cilt. 36(11):1299–320.
  • Icten, B. M., Atas, C., Aktas, M. ve Karakuzu, R. (2009). Low temperature effect on impact response of quasi-isotropic glass/epoxy laminated plates. Composite Structures, 91(3), 318–323.
There are 18 citations in total.

Details

Primary Language Turkish
Subjects Engineering
Journal Section Research Article
Authors

Melih Belevi 0000-0002-0862-4657

Aıdın Nejabatı 0000-0002-8450-1325

Haşim Fırat Karasu 0000-0001-7129-4171

Publication Date September 19, 2022
Published in Issue Year 2022 Volume: 24 Issue: 72

Cite

APA Belevi, M., Nejabatı, A., & Karasu, H. F. (2022). Darbe Test Sıcaklıklarının Kompozit Levhaların Darbe Sonrası Bası Davranışına Etkisinin İncelenmesi. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen Ve Mühendislik Dergisi, 24(72), 835-843. https://doi.org/10.21205/deufmd.2022247213
AMA Belevi M, Nejabatı A, Karasu HF. Darbe Test Sıcaklıklarının Kompozit Levhaların Darbe Sonrası Bası Davranışına Etkisinin İncelenmesi. DEUFMD. September 2022;24(72):835-843. doi:10.21205/deufmd.2022247213
Chicago Belevi, Melih, Aıdın Nejabatı, and Haşim Fırat Karasu. “Darbe Test Sıcaklıklarının Kompozit Levhaların Darbe Sonrası Bası Davranışına Etkisinin İncelenmesi”. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen Ve Mühendislik Dergisi 24, no. 72 (September 2022): 835-43. https://doi.org/10.21205/deufmd.2022247213.
EndNote Belevi M, Nejabatı A, Karasu HF (September 1, 2022) Darbe Test Sıcaklıklarının Kompozit Levhaların Darbe Sonrası Bası Davranışına Etkisinin İncelenmesi. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi 24 72 835–843.
IEEE M. Belevi, A. Nejabatı, and H. F. Karasu, “Darbe Test Sıcaklıklarının Kompozit Levhaların Darbe Sonrası Bası Davranışına Etkisinin İncelenmesi”, DEUFMD, vol. 24, no. 72, pp. 835–843, 2022, doi: 10.21205/deufmd.2022247213.
ISNAD Belevi, Melih et al. “Darbe Test Sıcaklıklarının Kompozit Levhaların Darbe Sonrası Bası Davranışına Etkisinin İncelenmesi”. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi 24/72 (September 2022), 835-843. https://doi.org/10.21205/deufmd.2022247213.
JAMA Belevi M, Nejabatı A, Karasu HF. Darbe Test Sıcaklıklarının Kompozit Levhaların Darbe Sonrası Bası Davranışına Etkisinin İncelenmesi. DEUFMD. 2022;24:835–843.
MLA Belevi, Melih et al. “Darbe Test Sıcaklıklarının Kompozit Levhaların Darbe Sonrası Bası Davranışına Etkisinin İncelenmesi”. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen Ve Mühendislik Dergisi, vol. 24, no. 72, 2022, pp. 835-43, doi:10.21205/deufmd.2022247213.
Vancouver Belevi M, Nejabatı A, Karasu HF. Darbe Test Sıcaklıklarının Kompozit Levhaların Darbe Sonrası Bası Davranışına Etkisinin İncelenmesi. DEUFMD. 2022;24(72):835-43.

Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Dekanlığı Tınaztepe Yerleşkesi, Adatepe Mah. Doğuş Cad. No: 207-I / 35390 Buca-İZMİR.