The Effect of Seawater on Buckling Behavior of Natural Fiber Reinforced Composites

Abstract

In this study, the critical buckling loads of natural fiber reinforced glass fiber composite specimens with different stacking sequences kept in seawater were experimentally investigated. Jute and glass fabrics as fiber and epoxy resin as matrix were used to produce the composites in different configurations. Alkali treatment was applied to jute fabrics in order to increase the amount of adhesion between the reinforcement and the matrix. Composite specimens were subjected to buckling test kept in seawater and room conditions for two months (60 days). Critical buckling loads of natural fiber reinforced composite specimens were determined in the direction of the data obtained as a result of the tests. As a result of the experimental study, it was seen that sea water influenced the buckling strength of natural composites in the negative direction. When the symmetric and antisymmetric composites were compared, it was observed that the critical buckling stress in the specimens with antisymmetric (0_2g/90_2j)_us kept in Mediterraneanseawater was lower than those with symmetric sequence(0_2g/90_2j)_s.    

Keywords

• Composite material,Natural fiber,Buckling behavior,Sea water,Stacking sequences

Doğal Lif Takviyeli Kompozitlerin Burkulma Davranışına Deniz Suyunun Etkisi

Abstract

Bu çalışmada, deniz suyunda bekletilen farklı istifleme dizilimine sahip doğal lif takviyeli cam elyaf kompozit numunelerin kritik burkulma yükleri deneysel olarak incelenmiştir. Deneylerin gerçekleştirilebilmesi için fiber olarak jüt ve cam kumaşlar, matris olarak da epoksi reçine kullanarak farklı konfigürasyonlarda kompozit malzemeler üretilmiştir. Takviye ve matris arası yapışma miktarının artırılması için jüt kumaşlara alkali işlem uygulanmıştır. Kompozit numuneler deniz suyunda ve oda koşullarında 2 ay (60 gün) boyunca bekletildikten sonra burkulma deneyine tabi tutulmuşlardır. Deneyler sonucunda elde edilen veriler doğrultusunda, doğal lif takviyeli kompozit numunelerin kritik burkulma yükleri belirlenmiştir. Yapılan deneysel çalışma sonucunda, deniz suyunun doğal kompozitlerin burkulma dayanımını olumsuz yönde etkilediği görülmüştür. Simetrik ve antisimetrik dizilimli kompozitler karşılaştırıldığında, Akdeniz suyunda bekletilen antisimetrik (0_2c/90_2j)_as dizilimli numunelerde meydana gelen kritik burkulma yükünün, (0_2c/90_2j)_s simetrik dizilime sahip numunelere göre daha düşük olduğu gözlenmiştir.    

Keywords

• Kompozit malzeme,Doğal lif,Burkulma davranışı,Deniz suyu,İstifleme dizilimi

References

1. [1] Ku, H, Wang, H, Pattarachaiyakoop, N., Trada, M., 2011. A Review on the Tensile Properties of Natural Fiber Reinforced Polymer Composites. Composites: Part B, 42, 856-873.
2. [2] Olusegun, D.S., Stephen, A., Timothy, A.A., 2012. Assessing Mechanical Properties of Natural Fiber Reinforced Composites for Engineering Applications. Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering, 11, 780-784.
3. [3] Seki, Y., Akşit, A., 2015. Farklı Kimyasal Maddeler ile Modifiye Edilen Jüt Liflerinin Mekanik ve Morfolojik Özelliklerinin İncelenmesi, XIX. Ulusal Mekanik Kongresi, 854-862.
4. [4] Mohanty, S., Verma S. K., Nayak S. K., 2006. Dynamic Mechanical and Thermal Properties of MAPE Treated Jute / HDPE Composite. Composites Sience and Technology, 66, 538-547.
5. [5] Karabulut, N., Aktaş, M., 2014. Jüt Lifi Takviyeli Kompozitlerin Mekanik Özelliklerinin Yüzey Modifikasyon İşlemiyle İyileştirilmesi, Mühendis ve Makina, 55 (649), 43-49.
6. [6] Ramesh, M., Palanikumar, K., Hemachandra Reddy, K., 2013. Mechanical Property Evaluation of Sisal-Jute-Glass Fiber Reinforced Polymer Composites. Composites: Part B, 48, 1-9.
7. [7] Liu, X.Y., Dai, G.C., 2007. Surface Modification and Micromechanical Properties of Jute Fiber Mat Reinforced Polypropylene Composites. Express Polymer Letters, 1(5), 299-307.
8. [8] Bulut, Y., Erdoğan, U.H., 2011. Selüloz Esaslı Doğal Liflerin Kompozit Üretiminde Takviye Materyali Olarak Kullanımı. The Journal of Textiles and Engineers, 82, 26-35.

9. [9] Singh, B., Gupta, M., Verma, A., 2000. The Durability of Jute Fibre-Reinforced Phenolic Composites. Composites Sience and Technology, 60, 581-589.
10. [10] Akil, H.M., De Rosa, I.M., Santulli, C., Sarasini F., 2010. Flexural Behaviour of Pultruded Jute / Glass and Kenaf/Glass Hybrid Composites Monitored Using Acoustic Emission. Materials Sience and Engineering A 527, 2942-2950.
11. [11] Boccardi, S., Carlomagno, M.G., Meola, C., Russo, P., 2018. The Contribution of Infrared Thermography in the Characterization of Jute Based Composites. Composite Structures, 190, 119-126.
12. [12] Chaudhari, V., Chandekar, H., Saboo, J., Mascarenhas, A., 2018. Studies on Thermo-Mechanical Properties of Chemically Treated Jute-Polyester Composite. Materials Science and Engineering, 330, 1-9.
13. [13] Akbulut, H., Sayman, O., 2001. An Investigation on Buckling of Laminated Plates With Central Square Hole. Journal of ReinforcedPlastics and Composites, 20(13), 1112-1124.
14. [14] Gençoğlu, M., 2011. Tabakalı Kompozit Levhalarda Burkulma Analizi. Fırat Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 159s, Elazığ.
15. [15] Chakrabarti, A., Sheikh, H. A., 2006. Buckling of Composite Laminates Subjected to in-Plane Partial Edge Compression Using a Refined Plate Theory. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 25, 1189-1204.
16. [16] Karakuzu, R., Çalık, İ.C., Deniz, M.E., 2017. Tabakalı Kompozit Plakaların Darbe Davranışı Üzerine Deniz Suyu Etkisinin Araştırılması. Batman Üniversitesi Yaşam Bilimleri Dergisi, 7 (2/2), 1-12.
17. [17] Zamri M.H., Akil, H.Md., Abu Bakar, A., Ishak, Z.A.M., Cheng, L.W., 2011. Effect of Water Absorption on Pultruded Jute/G
18. [18] Fibermak Composites, 2017. Karbon Fiber Twill Kumaşlar Erişim tarihi: 25.04.2018.http://www.fibermakcomposites. com/shop/karbon-fiber-kumas-carbon-fiber fabric/karbon-fiber-twill-kumaslar.
19. [19] Gu, H., 2009. Behaviours of Glass Fiber-Unsaturated Polyester Composites Under Seawater Environment. Materials and Design, 30, 1337-1340.
20. [20] Örçen, G., Gür, M., 2011. Cam Fiber Takviyeli Dokuma Epoksi Kompozit Prepreglerin Mekanik Özellikleri Üzerinde Çevre Şartlarının Etkisi. 18.Ulusal Mekanik Kongresi, Fırat Üniversitesi, 1-10, Elazığ.
21. [21] Doğan, A., 2014. Farklı Çevresel Koşullara Maruz Kompozitlerin Mekanik Davranışları, Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 67s, İzmir.
22. [22] Çalık, C. İ., 2010. Deniz Suyunun Tabakalı Kompozitlerin Darbe Davranışı Üzerindeki Etkisinin Araştırılması. Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 50s, İzmir.
23. [23] Aktaş, A., Uzun, İ., 2008. Seawater Effect on Pinned-Joint Glass Fibre Composite Materials. Composite Structures, 85, 59-63.
24. [24] Muzoğlu, M., 2018. Farklı Ortam Koşullarında Bekletilen Doğal Lif Takviyeli Kompozitlerin Burkulma Davranışlarının Deneysel Olarak İncelenmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 89s, Isparta.
25. [25] Yeter, E., Erkliğ, A., Bulut, M., 2014. Hybridization Effects on the BucklingBehavior of Laminated Composite Plates. Composite Structures,118, 19-27.
26. [26] Erkliğ, A., Yeter, E., 2012. The Effects of Cutouts on BucklingBehavior of Composite Plates. Article in Science and Engineering of Composite Materials, 323-330, Berlin.
27. [27] Rashdi, A. A. A., Sapuan, S. M, Ahmad, M. M. H. M, Khalina, A. 2010. Combined Effects of Water Absorption due to Water Immersion, Soil Buried and Natural Weather on Mechanical Properties of Kenaf Fibre Unsaturated Polyester Composites (KFUPC). International Journal of Mechanical and Materials Engineering, 5 (1), 11-17.
28. [28] Yeter, E., 2013. Buckling Effect Investigation of Hybrid Laminated Composite Plate. Gaziantep Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Doktora Tezi, 161s, Gaziantep.