3-Boyutlu Dokuma Karbon-Epoksi Kompozit Malzemelerde Yorulma Davranışı

Öz

Bu çalışmada üç boyutlu kıvrımsız dokuma karbon-epoksi kompozitlerin dinamik çekme yüklemesi altında yorulma özellikleri tespit edilmiştir. Atkı doğrultusundan alınmış numuneler için sonsuz yorulma yük seviyesi 27.5 kN olarak tespit edilmiştir. Yorulma yüklemesi altında kompozit malzeme içinde hasarın z-ipliklerinin atkı iplikleri ile kesiştikleri kısımlarda başladığı ve buradan yayıldığı anlaşılmıştır. Üç boyutlu dokuma yapıda z-iplikleri iplik katmanlarını bir arada tuttuğu için, klasik iki boyutlu kompozitlerde meydana gelen delaminasyon hasarları meydana gelmemiştir. Bu durum kompozit malzeme modülü ve yük taşıma kapasitesinin iki boyutlu klasik kompozitlere göre daha üstün ve sürdürülebilir olduğunu göstermektedir.

Anahtar Kelimeler

• 3-boyutlu dokuma, Yorulma ömrü, Hasar.

Fatigue behavior of carbon/epoxy composites reinforced with 3-Dimensional woven fabric

Abstract

This paper reports results of study of fatigue behavior of a non-crimp 3-dimensional woven carbon/epoxy composite in tension-tension fatigue. Infinite fatigue life limit corresponds to the load of 27.5 kN for fill direction. The damage under fatigue loading starts and develops from intersection of z-yarns and fill yarns. Since the z-yarns bonded the yarn layers, it is not seen the delaminastion damages. This indicate that for load carrying capacity and stiffness of 3-dimensional composites better than classic 2-dimensional textile composites.

Keywords

• 3-dimensional weaving, Fatigue life, Damage.

References

1. Degrieck, J.and Van Paepegem, W., "Fatigue damage modeling of fibre-reinforced composite materials: Review, American Society of Mechanical Engineers, Appl Mech Rev, Vol. 54, No. 4, July 2001.
2. Gowayed, Y. and Fan, H., Fatigue behavior of textile composite materials subjected to tension-tension loads, in Polymer Composites, Vol. 22, No. 6, December 2001.
3. Highsmith A.L. and Reifsnider K.L., Stiffness-reduction mechanisms in composite laminates, in Damage in composite materials, ASTM STP 775, American Society for Testing and Materials,Philadelphia, p. 103-117, 1989.
4. Stinchcomb W.W. and Reifsnider K.L. Fatigue damage mechanisms in composite materials:a review: JT Fong, editor, ASTM STP 675, American Society for Testing and Materials, in Philadelphia, p. 762-787, 1979.
5. Talreja, R., Damage and fatigue in composites-A personal account, Composites Science and Technology, 68 (13): 2585–91, 2008.
6. Rudov-Clark, S., Mouritz, A.P., Tensile fatigue properties of a 3D orthogonal woven composite, Composites Part A, 39, 1018-1024, 2008.
7. Schulte K., Reese E., Chou T-W., Fatigue behaviour and damage development in woven fabric and hybrid fabric composites, Proceedings of sixth international conference on composite materials and second European conference on composite materials, vol. 4., London and New York: Elsevier Applied Science;. (62), p. 489–99, 1987.
8. Talreja R., Fatigue of polymer matrix composites, in: Comprehensive composite materials. Elsevier Science Ltd.; p. 529–52, 2000.

9. Vallons, K., Zong, M., Lomov, S.V., Verpoest,I., Carbon composites based on multi-axial multi-ply stitched preforms–Part 6. Fatigue behaviour at low loads: Stiffness degradation and damage development, Composites: Part A, 38, 1633–1645, 2007.
10. Karahan, M., S.V. Lomov, A.E. Bogdanovich, D. Mungalov, and I. Verpoest, Internal geometry evaluation of non- crimp 3D orthogonal woven carbon fabric composite, Composites Part A, 41: 1301–11, 2010.
11. Karahan, M., S.V. Lomov, A.E. Bogdanovich, and I. Verpoest, Fatigue tensile behavior of carbon/epoxy composite reinforced with non-crimp 3D orthogonal woven fabric, Composites Science and Technology, 71: 1961–72, 2011.
12. Bogdanovich A.E., Karahan M., Lomov S.V. and Verpoest I., Quasi-static tensile behavior and progressive damage in carbon/epoxy composite reinforced with 3D non-crimp orthogonal woven fabric, Mechanics of Materials, Submitted, 2012.