Numerical and Experimental Study on Low Velocity Impact and Post Impact Behavior Mechanisms of Carbon-Aramide/Epoxy Resin Layered Composites

Yıl 2025, Cilt: 41 Sayı: 1, 217 - 228, 30.04.2025

Umut Caliskan , İrem Başlı , Cihan Bezen

Öz

Karbon-Aramid/Epoksi Reçine Tabakalı Kompozitlerin Düşük Hızlı Darbe ve Darbe Sonrası Davranış Mekanizmaları Üzerine Sayısal ve Deneysel Çalışma

Öz

Bu çalışma, hibrit yapıya sahip karbon ve aramid fiber takviyeli kompozit malzemelerin dinamik yükler altındaki mekanik davranışlarını incelemektedir. 3 farklı vurucu hızında yapılan deneyler neticesinde temas kuvveti ve kinetik enerji değişimleri araştırılmıştır. 200 gr/m2 alansal yoğunluğa sahip fiber dokumalar vakum infüzyon yöntemi ile laboratuvar ortamında üretilmiş ve deneysel boyutlara getirilmiştir. Hibrit kompozitlerin üstün özellikleri, farklı fiber türlerinin birleşimi sayesinde elde edilmekte ve bu durum, mekanik dayanım ve enerji absorpsiyonu gibi kritik performans kriterlerinde iyileşme sağlamaktadır. Araştırmada karbon-aramid kompozitlerin düşük hızlı darbe davranışı sayısal olarak da modellenerek araştırılmış ve deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Sonlu elemanlar yöntemi ile modellenen kompozit yapıda Hashin ilerleyen hasar modeli kullanılmıştır.

Anahtar Kelimeler

Karbon fiber kompozit, Aramid, Sonlu elemanlar metodu, Düşük hızlı darbe

Kaynakça

• Kalaycı, E., Avinç, O., Yavaş, A. 2014. Polibenzimidazol (PBI) lifleri. Tekstil ve Mühendis, 21(96), 52-67.
• Crown, E. M., Ackerman, M. Y., Dale, J. D., Tan, Y.-b. 1998. Design and evaluation of thermal protective flightsuits. Part II: instrumented mannequin evaluation. Clothing and Textiles Research Journal, 16(2), 79-87.
• Çalıgülü, U., Kejanlı, H., Durmuş, H. Investigation of ballistic performances of composite sheets with hybrid layer. New Horizons in Science (NWSA Academic Journals), YEE Pristine Turkish Culture Center, Kosovo, 129-140.
• Onal, L., Adanur, S. 2002. Effect of sequence on the mechanical properties of glass-carbon hybrid composites before and after impact. Journal of Industrial Textiles, 31(4), 255-271.
• Priyanka, P., Mali, S. H., Dixit, A. 2023. Karbon-kevlar intraply hybrid fabric polymer composites: mechanical performance. Iranian Polymer Journal, 32(5), 1-14.
• Wu, Y., Tang, B., Liu, K., Zeng, X., Lu, J., Zhang, T., Shen, X. 2019. Enhanced flexural properties of aramid fiber/epoxy composites by graphene oxide. Nanotechnology Reviews, 8, 1-9.
• Gillespie, J. W. Jr., Gama, B. A., Xiao, R. J. 2007. Progressive damage and delamination in plane weave S-2 glass/SC-15 composites under quasi-static punch-shear loading. Composite Structure, 78(2), 182-196.
• Zhang, Q., Cai, D., Zhang, N., Long, L., Zhou, G. 2024. Experimental and numerical study on the mechanical properties of carbon/aramid intralayer hybrid composites. Journal of Reinforced Plastics & Composites, 43(11-12), 657-670.
• Oruç, R., Polat, Y., Ekici, B. 2021. Mechanical performance of carbon-aramid fiber reinforced laminated composites under impact and shear loading. Eskişehir Technical University Journal of Science and Technology A-Applied Sciences and Engineering, 22, 19-27.
• Hashin, Z., 1980. Failure criteria for unidirectional fiber composites, Journal of Applied Mechanics, 47(2):329–334.
• ABAQUS/Explicit (Version 6.14), User’s manual, Finite Element Software. Available from http://www.simulia. Com
• Yang, L., Yan Y.,, Kuang, N. 2013. Experimental and numerical investigation of aramid fibre reinforced laminates subjected to low velocity impact, Polymer Testing, 32(7), 1163-1173.
• Liu, P.F., Liao, B.B., Jia, L.Y., Peng, X.Q. 2016. Finite element analysis of dynamic progressive failure of carbon fiber composite laminates under low velocity impact, Composite Structures, 149, 408-422.
• Atmaca, B.N., Oruç, R., Aşcı, G., Yiğit, K., Yüzer, S., Polat, Y., Ekici, B., 2021. Mechanical performance of carbon-aramid fiber-reinforced laminated composites under impact and shear loading. Eskişehir Technical University Journal of Science and Technology A – Applied Sciences and Engineering, 22, 19–27.