Kompozit Plakalara Açılan Hafifletme Deliği Etrafındaki Güçlendirmenin Eğme Yüklemesi Altında İncelenmesi

Year 2023, Issue: 51, 86 - 96, 31.08.2023

Arif Emre Örün , Elmas Salamcı

https://doi.org/10.31590/ejosat.1231651

Abstract

Havacılık yapılarında kullanılan metal ya da kompozit parçalarda çeşitli sebeplerden ötürü hafifletme delikleri açılmaktadır. Açılan bu delikler, yapının mukavemetini düşürdüğünden gerilmenin en kritik olduğu delik etrafına güçlendirme tasarımı yapılması gerekmektedir. Güçlendirme optimizasyonunda parçanın maruz kaldığı yükleme koşulları doğrudan etkilidir. Bu çalışmada literatürde sıklıkla ele alınan basma ya da kayma yüklemesi yerine eğme yüklemesi altında inceleme gerçekleştirilmesi amaçlanmaktadır. Bu kapsamda ilk olarak kumaş tipi karbon epoksi malzemeden üretilen deliksiz plaka ile üç noktadan eğme testi gerçekleştirilmiştir. Üç eş numune ile gerçekleştirilen bu deney sonrası elde edilen sonuçlar sonlu elemanlar modeli doğrulama çalışmasında kullanılmıştır. Akabinde delik etrafına eklenen yüzük tipi güçlendirmenin dış çap ve kalınlık değeri değiştirilerek, güçlendirme hacmi – Tsai-Wu bozulma moduna göre sağladığı mukavemet artışı yaklaşımına göre kıyaslama yapılmıştır.

Keywords

Karbon Epoksi Pregreg, Hafifletme Deliği, Üç Noktadan Eğme Testi, Kompozit Bozulma Modu.

Thanks

Test altyapısı desteği için TÜBİTAK SAGE kurumuna teşekkürlerimizi sunarız.

Investigation of reinforcement around the lightening hole in composite plates under bending loading

Abstract

Lightening holes are made in metal or composite parts used in aviation structures for various reasons. Since these holes reduce the strength of the structure, a reinforcement design should be made around the hole where the stress is most critical. The loading conditions that the part is exposed to are directly effective in strengthening optimization. In this study, it is aimed to perform an examination under flexural/bending loading instead of compression or shear loading, which is frequently discussed in the literature. In this context, firstly, a three-point bending test was carried out with a non-perforated plate made of fabric type carbon epoxy material. The results obtained after this experiment, which was carried out with three identical samples, were used in the validation study of the finite element model. Then, by changing the outer diameter and thickness value of the ring type reinforcement added around the hole, a comparison was made according to ratio the reinforcement volume - strength improvement approach based on the Tsai-Wu failure criterion.

Keywords

Woven Carbon Epoxy Prepreg, Lightening Hole, Three Point Bending Test, Composite Failure Mode.

References

• ASTM Standard (2007). D 7264/D 7264M – 07 Standard Test Method for Flexural Properties of Polymer Matrix Composite Materials, Annual Book of ASTM Standards.
• Botzkowski T. et al. (2016). Experimental and numerical analysis of bolt-loaded open-hole laminates reinforced by winded carbon rovings. Composites Structures.
• HexPly8552 DataSheet (2021). https://www.hexcel.com/user_area/content_media/raw/HexPly_8552_eu_DataSheet.pdf
• Orun A.E., Guler M.A., (2017). Effect of hole reinforcement on the buckling behaviour of thin-walled beams subjected to combined loading, Thin-Walled Struct., 118, pp. 12-22
• Prasad N.E., Gokhale A., Wanhill R.J.H., (2013) Aluminum Lithium Alloys - Processing, Properties, and Applications, 1st ed., Butterworth-Heinemann.
• Pyl L., Kalteremidou K. and Hemelrijck D. (2018). Exploration of the design freedom of 3D printed continuous fibre-reinforced polymers in open-hole tensile strength tests. Composites Science and Technology.
• Shafighfard T, Demir E, Yildiz M. (2019) Design of fiber-reinforced variable-stiffness composites for different open-hole geometries with fiber continuity and curvature constraints. Composite Structure. 226:111280. https://doi.org/10.1016/j. compstruct.2019.111280.