FİBER-MATRİKS ARAYÜZEYİNDE GERİLME ANALİZİ

Yıl 2004, Cilt: 3 Sayı: 1, 25 - 32, 28.11.2004

Mustafa Gür , Kadir Turan

Öz

Fiber takviyeli kompozitlerin
arayüzey  mekanik özelliklerinin tespiti
büyük oranda fiber – matriks malzemesinin özelliklerine bağlıdır. Arayüzeydeki
gerilmelerin anlaşılmasıyla fiber takviyeli kompozitlerin tüm mekanik
özelliklerinin hesabı, kompozit bileşenlerinin tespiti ve kompozit yapıların
hasarının tespitinin tahmini yapılabilir. Bu çalışmada sonlu elemanlar için
seçilen model, tek fiberli pull–out testi modelinden yararlanılarak elde
edilmiş bir modeldir. Tek bir fiber matriks içerisine boydan boya
yerleştirilmiş ve fiberin ucundan çekme yükü uygulanmıştır. Fiber ve matriks
malzeme özelliklerinin değişimi ve modelin geometrik yapısının değişimine göre
analizler yapılmıştır. Analiz sonucunda, arayüzeydeki eksenel normal gerilmeler
ve arayüzey kayma gerilmeleri fiber uzunluğunun değişim oranına bağlı olarak
elde edilmiştir. Sonuç olarak fiber ve matriks malzemelerinin elastisite
modülünün artması, fiber çapının artması ve model uzunluğunun artması ile
arayüzey kayma gerilmelerinin fiberin sonuna doğru azaldığı görülmüştür.
Gerilme dağılımı, arayüzey özellikleri, geometrik özellikler ve kompozit
bileşenlerin özelliklerinin değişimi ile doğrudan değişmektedir.

Anahtar Kelimeler

Fiber–Matriks Arayüzeyi, Pull–Out Metodu, Gerilme, Fiber Takviyeli Kompozitler

Kaynakça

• 1. Arslan , N. , 1995 , “U” Çentikli Düzlem Levhalarda Elasto–Plastik Bölgelerin İncelen-mesi ve İç Gerilmelerin Araştırılması , Doktora tezi , F.Ü. Fen Bil. Enst. , Elazığ .
• 2. Bathe, KJ., 1982, Finite Element Procedures in Engineering Analysis, Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, New Jersey.
• 3. Davis J. Qu J. , 2000 , Numerical Analysis of Fiber Fragmentation in SiC Composite Specimen , Composites Science and Technology, Vol: 60 , pp: 2297 – 2307.
• 4. Hull D., 1987, An Introduction to Composite Materials , Cambridge University Press, NewYork, pp: 36 – 51.
• 5. Hsueh C.H. , 1996 , Interfacial Debonding and Fibre Pul – Out Stresses of Fibre – Reinforced Composites, Materials Science and Engineering, Vol : A165 , pp: 189 – 195.
• 6. Kaman, M., 2002 , Kısa Fiberlerle Takviye Edilmiş Kompozitlerde Çekme Etkisi ile Fiberin Matriksden Ayrılması ve Kırılma Tokluğunun Araştırılması , Doktora Semineri, Fırat Ünv. Fen Bil. Ens. , Elazığ.
• 7. Liu Y. Zhang X. , 1999, On Steady State Fibre Pull – Out II Computer Simulation , Composites Science and Technology, Vol: 59, pp: 2191 – 2199.
• 8. Okabe T. Takeda N. , 2001, Estimation of Strength Disturbution for a Fiber Embedded in a Single – Fiber Composite , Composites Science and Technology , Vol : 61, pp: 1789 – 1800.
• 9. Sun W. , Lin F. , 2001 , Computer Modelling and FEA Simulation for Fiber Pull – Out , Journal of Thermo Plastic Composite Materials , Vol : 14 , pp: 327 – 343
• 10. Song D.Y. , Takeda N. , 2000, A Method of Stress Analysis for Interfacial Property Evaluation in Thermo Plastic Composites, Materials Science and Engineering , Vol: A267 , pp: 242 – 246.
• 11. Xiaoyu J. , 1999 , Micro - Mechanical Characteristics of Fiber Matriks Interfaces in Composite Materials , Composites Science and Technology, Vol: 59 , pp: 635 – 642.
• 12. Yun Fu S. , Yue C. , 2000, Analyses of Micro Mechanics of Stress Transfer in a Single and Multi Fiber Pull – Out tests , Composites Science and Technology, Vol: 60, pp: 569 – 579.
• 13. Zhang X. , Liu H. , 1999 , On Steady State fibre pull–out I The Stress Field ,Composites Science and Technology , Vol:59 , pp : 2179 – 21.
• 14. Turgut , A., Gür, M., ve Arslan, N., 1994, Kompozit Malzemelerde Arafazın Mukavemet Özelliklerinin Isıtma Şartlarına Bağlı Olarak Araştırılması, 6. Uluslararası Makina Tasarım ve İmalat Kongresi, ODTÜ , Ankara. s.149-157.
• 15. Turan, K., 2003, Kompozit Levhalarda Fiber-Matriks Ara Yüzeyinde Gerilme Analizi., Yüksek Lisans Tezi, , Fırat Ünv. Fen Bil. Ens. , Elazığ.