Year 2018, Volume 5 , Issue 1, Pages 182 - 190 2018-01-31

Karbon Fiber-Metal Tel Örgü Hibrit Kompozitlerin Katı Partikül Erozyonu Davranışları
Solid Particle Erosion Behavior of Carbon Fiber - Metal Wire Hybrid Reinforced Polymer Composites

Gürkan ARSLAN [1] , Sinan FİDAN [2] , Tamer SINMAZÇELİK [3]


Karbon fiber güçlendirilmiş kompozitler hava araçlarının parçalarında ve insansız hava araçlarının (İHA) gövde yapılarında yüksek fiziksel özellikleri ve mekanik dayanıklılıklarından dolayı sıklıkla kullanılmaktadır.Bu üstün özelliklerinin yanında yıldırıma maruz kalmış bir İHA da yetersiz elektrik iletkenliği gösterirler.Karbon fiber güçlendirilmiş kompozitlere metal bir tel örgü eklemek İHA gövde yapılarını yıldırım hasarından korumak için alternatif bir yöntemdir.Diğer yandan İHA ve hava aracı gövde yapıları servis süreleri boyunca katı partikül erozyonuna da maruz kalırlar.Katı partikül erozyonunundan kaynaklanan yüzey hasarları aerodinamik kayıplara dolayısıyla yakıt tüketiminin artmasına ve hava araçlarının menzilinin kısalmasına sebep olur.Aynı zamanda hasarlı kısımlar yıldırım direncinin de azalmasına sebep olacaktır.Literatürde karbon fiber-metal örgü hibrit güçlendirilmiş kompozitlerin katı partikül erozyonuyla ilgili yeterli sayıda çalışma yoktur.Bu çalışmanın amacı bu kompozitlerin katı partikül erozyonu davranışlarını karakterize etmek ve numune yüzeylerinde oluşan aşınma hasarını analiz etmektir.Katı partikül testleri ASTM G 76 standartlarına göre dizayn edilmiş test düzeneklerinde yapılmıştır. Testlerden sonra ağırlık kaybı ve erozyon ölçümleri yapılmış, hasar mekanizmaları tartışılmıştır.Katı partikül testlerinden önceki ve sonraki numunelerin yüzey pürüzlenmesinin analizi temassız üç boyutlu lazer profilometre kullanılarak yapılmıştır.

Carbon fiber reinforced composite materials (CFRP) are being widely used in aircraft parts and unmanned air vehicle (UAV) airframe production due to their high specific stiffness and strength. Besides their superior characteristics, they have a disadvantage of poor electrical conductivity when used in UAV airframes which subjected to lightning strike during their service life. In order to protect UAV airframe from lightning strike damage, adding a metal wire to CFRP composite is an alternative method. Moreover, UAV and aircraft airframe materials subjected to solid particle erosion damage during their service life also.Surface damage induced by solid particle erosion cause aerodynamic losses and result with increase in specific fuel consumption or shortening of maximum air vehicle range. Also worn body could be lost its lightning strike residence. It is evident that there is no much literature study about CFRP - metal wire hybrid reinforced composites solid particle erosion behavior. The aim of this study is to characterize the solid particle erosion behavior of CFRP - metal wire hybrid reinforced composite and analyze the post wear damage induced in the surface of the samples. Solid particle tests were performed according to ASTM G 76 standard in a specially designed test rig.Mass loss and erosion rate measurements after tests were done and damage mechanisms were discussed. Surface roughness analysis of specimens before and after solid particle erosion tests were performed by using 3D non-contact laser profilometer.

  • [1] M. Takaffoli and M. Papini, “Numerical simulation of solid particle impacts on Al6061-T6 Part II: Materials removal mechanisms for impact of multiple angular particles,” Wear, vol. 296, no. 1–2, pp. 648–655, 2012.
  • [2] H. Kawakami and P. Feraboli, “Lightning strike damage resistance and tolerance of scarf-repaired mesh-protected carbon fiber composites,” Compos. Part A Appl. Sci. Manuf., vol. 42, no. 9, pp. 1247–1262, 2011.
  • [3] E. Rupke, “Lightning direct effects handbook,” Rept. AGATE-WP3.1-031027-043-Design Guidel., 2002.
  • [4] FAA, “DOT/FAA/CT-89/22 Aircraft Lightning Protection Handbook,” Fed. Aviat. Adm., no. September, 1989.
  • [5] D. Tolerance and M. Workshop, “Damage Tolerance and Maintenance,” Composites, 2006.
  • [6] S. Arjula, A. P. Harsha, and M. K. Ghosh, “Erosive wear of unidirectional carbon fibre reinforced polyetherimide composite,” Mater. Lett., vol. 62, no. 17–18, pp. 3246–3249, 2008.
Primary Language en
Subjects Engineering
Journal Section UMAS 2017 International Engineering Research Symposium
Authors

Author: Gürkan ARSLAN (Primary Author)
Country: Turkey


Author: Sinan FİDAN
Country: Turkey


Author: Tamer SINMAZÇELİK
Country: Turkey


Dates

Publication Date : January 31, 2018

Bibtex @research article { ecjse359938, journal = {El-Cezeri Journal of Science and Engineering}, issn = {2148-3736}, eissn = {2148-3736}, address = {}, publisher = {Prof.Dr. Selami ŞAŞMAZ}, year = {2018}, volume = {5}, pages = {182 - 190}, doi = {10.31202/ecjse.359938}, title = {Karbon Fiber-Metal Tel Örgü Hibrit Kompozitlerin Katı Partikül Erozyonu Davranışları}, key = {cite}, author = {ARSLAN, Gürkan and FİDAN, Sinan and SINMAZÇELİK, Tamer} }
APA ARSLAN, G , FİDAN, S , SINMAZÇELİK, T . (2018). Karbon Fiber-Metal Tel Örgü Hibrit Kompozitlerin Katı Partikül Erozyonu Davranışları. El-Cezeri Journal of Science and Engineering , 5 (1) , 182-190 . DOI: 10.31202/ecjse.359938
MLA ARSLAN, G , FİDAN, S , SINMAZÇELİK, T . "Karbon Fiber-Metal Tel Örgü Hibrit Kompozitlerin Katı Partikül Erozyonu Davranışları". El-Cezeri Journal of Science and Engineering 5 (2018 ): 182-190 <https://dergipark.org.tr/en/pub/ecjse/issue/35148/359938>
Chicago ARSLAN, G , FİDAN, S , SINMAZÇELİK, T . "Karbon Fiber-Metal Tel Örgü Hibrit Kompozitlerin Katı Partikül Erozyonu Davranışları". El-Cezeri Journal of Science and Engineering 5 (2018 ): 182-190
RIS TY - JOUR T1 - Karbon Fiber-Metal Tel Örgü Hibrit Kompozitlerin Katı Partikül Erozyonu Davranışları AU - Gürkan ARSLAN , Sinan FİDAN , Tamer SINMAZÇELİK Y1 - 2018 PY - 2018 N1 - doi: 10.31202/ecjse.359938 DO - 10.31202/ecjse.359938 T2 - El-Cezeri Journal of Science and Engineering JF - Journal JO - JOR SP - 182 EP - 190 VL - 5 IS - 1 SN - 2148-3736-2148-3736 M3 - doi: 10.31202/ecjse.359938 UR - https://doi.org/10.31202/ecjse.359938 Y2 - 2017 ER -
EndNote %0 El-Cezeri Journal of Science and Engineering Karbon Fiber-Metal Tel Örgü Hibrit Kompozitlerin Katı Partikül Erozyonu Davranışları %A Gürkan ARSLAN , Sinan FİDAN , Tamer SINMAZÇELİK %T Karbon Fiber-Metal Tel Örgü Hibrit Kompozitlerin Katı Partikül Erozyonu Davranışları %D 2018 %J El-Cezeri Journal of Science and Engineering %P 2148-3736-2148-3736 %V 5 %N 1 %R doi: 10.31202/ecjse.359938 %U 10.31202/ecjse.359938
ISNAD ARSLAN, Gürkan , FİDAN, Sinan , SINMAZÇELİK, Tamer . "Karbon Fiber-Metal Tel Örgü Hibrit Kompozitlerin Katı Partikül Erozyonu Davranışları". El-Cezeri Journal of Science and Engineering 5 / 1 (January 2018): 182-190 . https://doi.org/10.31202/ecjse.359938
AMA ARSLAN G , FİDAN S , SINMAZÇELİK T . Karbon Fiber-Metal Tel Örgü Hibrit Kompozitlerin Katı Partikül Erozyonu Davranışları. ECJSE. 2018; 5(1): 182-190.
Vancouver ARSLAN G , FİDAN S , SINMAZÇELİK T . Karbon Fiber-Metal Tel Örgü Hibrit Kompozitlerin Katı Partikül Erozyonu Davranışları. El-Cezeri Journal of Science and Engineering. 2018; 5(1): 190-182.