Fonksiyonellendirilmiş Alümina ve Silika Katkılı Kevlar-Cam Elyaf/Epoksi Reçineli Hibrit Kompozitlerin Cam ve Kevlar Yüzeylerine Uygulanan Darbe Enerjilerinin Darbe Davranışlarına Etkisinin İncelenmesi

Abstract

Tüm kompozitler kullanım yerlerine göre çeşitli darbelere maruz kalabilirler. Darbe sonrası malzemede oluşan hasar; darbe enerjisine, kullanılan katkı malzemesi ve oranlarına, vurucu uç özelliklerine ve darbenin uygulandığı yüzey gibi faktörlere bağlı olarak değişmektedir. Bu çalışmada, alümina ve silika katkılı kevlar-cam elyaf/epoksi hibrit kompozit plakalarının kevlar ve cam elyaf yüzeylerine uygulanan darbeler neticesinde kompozitte oluşan darbe davranışları oda sıcaklığında deneysel olarak incelenmiştir. Darbe deneyleri için 220mm x 330mm boyutlarında farklı oranlarda alümina ve silika katkılı 12 tabakalı kevlar-cam elyaf/epoksi hibrit kompozit üretimi yapılmıştır. Kompozitler alümina ve silika oranlarına göre 4 ayrı gruba (A0S0, A0S5, A2S3, A5S0) ayrılarak, herbir numuneye 60J darbe enerjisi uygulanmıştır. Her grup kompozit için numunelerin kevlar ve cam elyaf yüzeylerine 60J’lük darbe enerjisi ile darbe testi uygulanarak farklı yüzeylere uygulanan darbe testlerinin darbe davranışı üzerine etkileri incelenmiştir. Çalışma sonucunda bütün kompozit grupları için; darbe uygulanan üst yüzeyin kevlar olması halinde oluşan maksimum kuvvet değerlerinin, üst yüzeyi cam elyaf olan numunelerin maksimum kuvvet değerlerinden daha yüksek olduğu görülmüştür.

Keywords

• Cam elyaf
• Kevlar
• Alümina
• Silika
• Darbe davranışı
• Hibritkompozit

Investigation of Effect on Impact Behaviour of Impact Energies Applied on Glass and Kevlar Surfaces of Functionalized Alumina and Silica Additive Kevlar-Glass Fiber/Epoxy Resin Hybrid Composites

Abstract

Composite materials can be subjected to various impact types depending on their application. Depending on the impact energy, additive material and its ratio with resin, strike probe and impact surface etc., composite material shows various types of damages. In this study, the impact behavior of kevlar-glass fabric penetrated epoxy resin hybrid composite specimens which contains various ratio of alumina and silica were investigated experimentally at room temperature. For impact tests, 12 layer kevlar-glass fiber/epoxy hybrid composite with 220mm x 330mm dimensions, alumina and silica added were produced. Rely on additive ratio of silica and alumina, 4 group samples, which is labeled as A0S0, A0S5, A2S3, A5S0, was selected for determining the impact behaviour at different silica and alumina ratio under 60J impact energy. For each group of composites, impact tests were applied to the surfaces of kevlar and glass fiber surfaces with a 60J impact energy impact test on the impact behavior of the samples. At the end of the study, for all composite groups; it was seen that the maximum force values formed when the impacted top surface was kevlar were higher than the maximum strength values of the samples with top surface glass fiber.

Keywords

• Glass fiber
• Kevlar
• Alumina
• Silica
• Impact behavior
• Hybrid composite

References

1. [1] Okutan Baba, B., Karakuzu, R. ed. 2014. Kompozit Malzeme Mekaniği, Efil Yayınevi, Ankara, 471s.
2. [2] Abrate, S. 2001. Modeling of Impacts on Composite Structures. Composite Structures, 51, 129-138.
3. [3] Datta S., Krishna, A.V., Rao, R.M.V.G.K. 2004. Low Velocity Impact Damage Tolerance Studies on Glass-Epoxy Laminates-Effects of Material, Process and Test Parameters. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 23(3), 327-345.
4. [4] Morais, de W. A. Monteiro, S.N., d'Almeida J.R.M. 2005. Effect of the Laminate Thickness on the Composite Strength to Repeated Low Energy Impacts. Composite Structures, 70, 223–228.
5. [5] Öndürücü ,A., Karacan, A. 2018. Tabakalı Cam Elyaf/Epoksi Kompozitlerin Darbe Davranışının Deneysel Olarak İncelenmesi. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 6(3), 435–447.
6. [6] Hosur, M.V., Adbullah, M., Jeelani, S. 2005. Studies on the Low-Velocity Impact Response of Woven Hybrid Composites. Composite Structures, 67, 253-262.
7. [7] Baucom, J.N., Zikry, M.A. 2005. Low Velocity Impact Damage Progression in Woven E-Glass Composite Systems. Composites, 36, 658-664.
8. [8] Valença, S.L., Griza, S., Oliveira V.G., Sussuchi, E.M., Cunha, F.G.C. 2015. Evaluation of the Mechanical Behavior of Epoxy Composite Reinforced with Kevlar Plain Fabric and Glass/Kevlar Hybrid Fabric. Composites Part B: Engineering, 70, 1-8.

9. [9] Rafiq, A., Merah, N., Boukhili, R., Al-Qadhi, M. 2017. Impact Resistance of Hybrid Glass Fiber Reinforced Epoxy/Nanoclay, Polymer Testing, 57, 1-11.
10. [10] Reis, P.N.B., Ferreira J.A.M., Santos P., Richardson M.O.W., Santos J.B. 2012. Impact Response of Kevlar Composites with Filled Epoxy Matrix. Composite Structures, 94(12), 3520–3528.
11. [11] Öner, G., Ünal, H.,Y., Pekbey, Y. 2017. Karbon Nanotüp Katkılı Cam Lifi - Epoksi Kompozitlerin Termal ve Eğilme Özelliklerinin Araştırılması. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, 8(4), 805-816.
12. [12] Mahdi, T.H., Islam, M. E., Hosur, M.V., Jeelani, S. 2017. Low-Velocity Impact Performance of Carbon Fiber-Reinforced Plastics Modified with Carbon Nanotube, Nanoclay and Hybrid Nanoparticles. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 36(9), 696-713.
13. [13) Sayman, O., Benli, S., Arman, Y., Doğan, T. 2009. Karbon cam lifi hibrit kompozit malzemelerin farklı ortam koşulları altında düşük hızlardaki darbe dirençlerinin geliştirilmesi. Tübitak Projesi, Proje No: 107M332, 81s, İzmir.
14. [14] Park, R., Jang, J. 2001. Impact Behavior of Aramid Fiber/Glass Fiber Hybrid Composites: The Effect of Stacking Sequence. Polymer Composites, 22(1), 80-89.
15. [15] Park, R., Jang, J. 2000. Effect of StackingSequence on the Compressive Performance of Impacted Aramid Fiber-Glass Fiber Hybrid Composite. PolymerComposites, 21(2), 231-237.
16. [16] Can, G. 2019. Fonksiyonellendirilmiş alümina ve silika katkılı cam-kevlar elyaf/epoksi hibrit kompozitlerin darbe davranışlarının incelenmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 99s, Isparta.
17. [17] Sayer, M. 2009. Hibrit kompozitlerin darbe davranışlarının incelenmesi. Pamukkale Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 134s, Denizli.
18. [18] Ceyhun, V., Turan, M. 2003. Tabakalı Kompozit Malzemelerin Darbe Davranışı. Mühendis ve Makine, 44(516), 35-41.
19. [19] Lou, X., Cai, H., Yu P., Jiao, F., Han, X. 2017. Failure Analysis of Composite Laminate under Low-Velocity Impact Based on Micromechanics of Failure. Composite Structures, 163, 238–247.