Çevresel şartların tek tesirli yapışma bağlantılı kompozitler üzerinde etkisi

Yıl 2021, Cilt: 12 Sayı: 2, 263 - 273, 30.03.2021

Gurbet Örçen Engin Koyun

https://doi.org/10.24012/dumf.855501

Öz

Fiber takviyeli kompozitlerin birçok alanda kullanımları giderek artmaktadır. Bu alanlarda kullanımı etkileyen çevresel şartlar, kompozitlerin dayanımları ve bağlantı performansları üzerindeki etkilerinin anlaşılması açısından önemlidir. Ayrıca daha uygun tasarımların oluşmasında da etkin rol oynamaktadırlar.
Bu çalışmada, farklı bindirme uzunlukları ve fiber takviye açılarına sahip, tek tesirli bindirme yapışma bağlantılı kompozitlerin hidrotermal ortamda davranışları incelenmiştir. Bu davranışları tahmin etmek için 40 oC, 60 oC ve 80 oC sabit bir su sıcaklığında ve değişken daldırma periyodlarında (15 gün, 30 gün ve 45 gün ) bir deneysel çalışma gerçekleştirilmiştir. Fiber takviye açıları [0o]8 ve [45o/-45o/0o/90o]s olan cam epoksi kompozit levhalar kullanılmıştır. Bu iki levhadan bindirme uzunlukları 25 mm ve 35 mm olan numuneler hazırlanmıştır. Hidrotermal ortama yerleştirilen bu numunelerden, emilim oranları, hasar yükleri ve hasar tipleri elde edilmiştir. Bu sonuçlar kendi aralarında ve oda sıcaklığında bekletilen numuneler ile karşılaştırılmıştır.
Bu çalışmada; [45o/-45o/0o/90o]s fiber dizilimli numunelerden elde edilen hasar yük değerlerinin, [0o]8 fiber dizilimli numunelerden elde edilen değerlerden daha düşük olduğu tespit edilmiştir. En düşük hasar yük değerleri, 80 oC sıcaklığa maruz kalan numunelerden elde edilmiştir. Tüm numunelerin hidrotermal ortamda bekleme süresi ve ortamın sıcaklığı arttığı zaman hasar yüklerinin düştüğü ancak nem emilim oranlarının arttığı tespit edilmiştir. Buna bağlı olarak, genel olarak hasar tiplerinde, fiber hasarı ve yapıştırıcı hasarı beraber elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Tek tesirli bağlantı, Yapışma bağlantı, Hidrotermal etki, Hasar yükü, Kompozit malzeme

Destekleyen Kurum

DÜBAP

Proje Numarası

MÜHENDİSLİK. 17.018

Teşekkür

Bu çalışma, DÜBAP, MÜHENDİSLİK.17.018 numaralı proje desteği ile yapılmıştır. Projeyi destekleyen DÜBAP ' a teşekkür ediyoruz.

Kaynakça

• Referans1 [1] Budhea, S., Baneaa, M.D., Barrosa, S., Silva,L.F.M., “An updated review of adhesively bonded joints in composite materials”, International Journal of Adhesion & Adhesives, 72, 30–42.2017.
• Referans2 [2] Sanz E.M.M., Ivañez I., Garcia-Castillo, S. K., “Effect of the geometry in the strength of single-lap adhesive joints of composite laminates under uniaxial tensile load”, International Journal of Adhesion & Adhesives, 72, 23-29, 2017.
• Referans3 [3] Yea J., Yan Y., Lia J., Honga Y., Tiana Z.,”3D explicit finite element analysis of tensile failure behavior in adhesive bonded composite single-lap joints”, Composite Structures, 201, 261–275,2018.
• Referans4 [4] Silva L. F.M., Adams R.D.,”Joint strength predictions for adhesive joints to be used over a wide temperature range”, International Journal of Adhesion & Adhesives, 27, 362–379,2007.
• Referans5 [5] Ozel A., Yazici B., Akpinar S., Aydin M. D., Temiz S., “A study on the strength of adhesively bonded joints with different Adherends”, Composites: Part B, 62, 167–174,2014.
• Referans6 [6] Neto J.A.B.P., Campilho R.D.S.G., Silva L.F.M., “Parametric study of adhesive joints with composites”, International Journal of Adhesion & Adhesives, 37, 96–101,2012.
• Referans7 [7] Lin J., Yan Y., Zhang T., Liang Z., “Experimental study of adhesively bonded CFRP joints subjected to tensile loads”, International Journal of Adhesion & Adhesives, 57, 95–104,2015.
• Referans8 [8] Magalhaesa A.G., Mourab M.F.S.F., Gonc-alves J.P.M., “Evaluation of stress concentration effects in single-lap bonded joints of laminate composite materials”, International Journal of Adhesion & Adhesives, 25, 313–319,2005.
• Referans9 [9] Turan K., Pekbey Y., “Progressive failure analysis of reinforced- adhesively single-lap joint”, The Journal of Adhesion, 91:962-977,2015.
• Referans10 [10] Hunter R., Ibacache N., Möller J., Betancourt R., Mora T., Diez E. & Pavez B., “Influence of Roughness on the Mechanical Adhesion of Single Lap Joints”, The Journal of Adhesion, 88:376–390,2012.
• Referans11 [11] Rao, M.V., Rao, K.M., Raju, R.C., Murthy, V.B., Raju V.V.S., “Analysis of Adhesive Bonded Single Lap Joints in Hybrid Composites Subjected to Transverse Load With LC-US End Conditions”, International Journal of Theoretical and Applied Mechanics, Vol: 4 (1), 39–48,2009.
• Referans12 [12] Apalak, Z. G., Apalak, M. K and Genç, M., “ Progressive Damage Modeling of an Adhesively Bonded Unidirectional Composite Single – lap Joint in Tension at the Mesoscale Level”, Journal of Thermoplastic Composite Materials, (19),671-702,2006.
• Referans13 [13] Luo, Q., and Tong, L., “Analytical Solutions for Nonlinear Analysis of Composite Single-Lap Adhesive Joints”, International Journal of Adhesion & Adhesives, 29: 144-154,2009.
• Referans14 [14] Her, S.C., “Stress Analysis of Adhesively bonded Lap Joints”, Composite Structures, 47, 673-678,1999.
• Referans15 [15] Panigrahi S.K., Pradhan B., “Through-the-width delamination damage propagation characteristics in single-lap laminated FRP composite joints”, International Journal of Adhesion & Adhesives, 29, 114-124,2009.
• Referans16 [16] Parker B.M., “Some effects of moisture on adhesive-bonded CFRP-CFRP joints”, Composite Structures, Vol:6, 1–3, Pages 123-139,1986.
• Referans17 [17] Armstrong K.B., “Effect of absorbed water in CFRP composites on adhesive bonding”, Int. J. Adhesion and Adhesives , 16, 21-28,1996.
• Referans18 [18] Park Y.B., Song M.G., Kim J.J., Kweon J.H., Choi J.H.,”Strength of carbon/epoxy composite single-lap bonded joints in various environmental conditions”, Composite Structures, 92, 2173–2180,2010.
• Referans19 [19] Taib A. A., Boukhili R., Achiou S., Gordon S., Boukehili H.,”Bonded joints with composite adherends. Part I. Effect of specimen configuration, adhesive thickness, spew fillet and adherend stiffness on fracture”, International Journal of Adhesion and Adhesives, Vol:26, Issue 4, Pages 226-236,2006
• Referans20 [20] Soykok I.F., "Degradation of single lap adhesively bonded composite joints due to hot water ageing", The Journal of Adhesion. http://dx.doi.org/10.1080/00218464.2015.1076340.,2015.
• Referans21 [21] Hu P., Han X., Silva L.F.M. , Li W.D., "Strength prediction of adhesively bonded joints under cyclic thermal loading using a cohesive zone model ", International Journal of Adhesion & Adhesives, 41, 6-15,2013.
• Referans22 [22] Soykok, I.F., Sayman, O., Pasinli, A.," Effects of hot water aging on failure behavior of mechanically fastened glass fiber/epoxy composite joints", Composites: Part B, 54, 59-70,2013.
• Referans23 [23] Assarar, M., Scida, D., El Mahi, A., Poilâne, C., Ayad, R.,"Influence of water ageing on mechanical properties and damage events of two reinforced composite materials: Flax–fibres and glass–fibres", Materials and Design 32, 788–795,2011.
• Referans24 [24] Zhang,J. Cheng,X., Guo,X., Bao,J.,Huang,W., "Effect of environment conditions on adhesive properties and material selection in composite bonded joints", International Journal of Adhesion and Adhesives, https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2018.12.001.2018.
• Referans25 [25] Bellini, C., Parodo, G., Polini, W., Sorrentino, L., "Experimental investigation of hydrothermall ageing on single lap bonded CFRP joints", Procedia Structural Integrity ,9, 101–107,2018.
• Referans26 [26] Bellini, C., Parodo, G., Sorrentino, L., "Effect of operating temperature on aged single lap bonded joints", Defence Technology, https://doi.org/10.1016/j.dt.2019.05.015. 2019.
• Referans27 [27] Alarcón, R.A.H., Vizán, A., Peréz, J., Leyrer, J., Hidalgo, P. , Pavez, B., Silva, L.F.M.,"Effect of the natural aging process on the shear strength of FRP composite single lap joints", International Journal of Adhesion and Adhesives, 86 ,4–12,2018.
• Referans28 [28] Mariam, M., Afendi, M., Abdul Majid, M.S., Ridzuan, M.J.M., Azmi, A.I., Sultan, M.T.H.," Influence of hygrothermal ageing on the mechanical properties of an adhesively bonded joint with different adherends", Composites Part B: Engineering, 165, 572-585,2019.
• Referans29 [29] ASTM Standard D2093–03. 1962,"Standard Practice for Preparation of Surfaces of Plastics Prior to Adhesive Bonding", ASTM International, West Conshohocken, PA, DOI: 10.1520/D2093-03R11,2011.
• Referans30 [30] ASTM International, Standard Test Method for Moisture Absorption Properties and Equilibrium Conditioning of Polymer Matrix Composite Materials,2004.
• Referans31 [31] P.K.Mallick, Fiber-reinforced composites materials, manufacturing, and design, Second edition, revised and expanded, Marcel Dekker, U.S.A, ISBN: 0-8247-9031-6, 1993.
• Referans32 [32] Alessi, S., Pitaresi, G., Spadaro, G., "Effect of hydrothermal ageing on the thermal and delamination fracture behaviour of CFRP composites", Composites Part B: Engineering ,67, 145-153,2014.
• Referans33 [33] Örçen, G., Turan,K., Bingöl,S.,"Mechanical properties of composite plates at different conditions", European Journal of Technique,10(1),2020.