Cam Elyaf Takviyeli Epoksi Nanokompozitlerin Dinamik Davranışlarının İncelenmesi

Yıl 2023, Cilt: 8 Sayı: 2, 78 - 90, 31.08.2023

İlyas Erdoğan Murat Kısa Mustafa Özen Gökhan Demircan Ali İhsan Kaya

https://doi.org/10.46578/humder.1161116

Öz

Günümüzde teknolojinin hızlı şekilde ilerlemesiyle yenilenebilir enerji, havacılık, denizcilik, uzay, otomotiv, savunma sanayi alanlarında ve diğer alanlarda kullanılmak üzere hafif ve aynı zamanda üstün mekanik ve dinamik davranış özelliklerine sahip yeni malzemelere ihtiyaç hızla artmaktadır. Bu alanlarda kullanılan malzemeler, korozyon, yorulma, titreşim, yüksek sıcaklık, sürtünme ve yüksek gerilmelere maruz kalmaktadır. Dolayısıyla araştırmacılar ve bilim adamları bu ihtiyaçlara cevap veren ekonomik, daha yüksek mukavemetli, dinamik davranış özellikleri daha iyi olan ve daha hafif malzemelerin elde edilmesi için yapılan çalışmalara yoğunlaşmışlardır. Nanokompozit malzemelerin dinamik davranışlarının incelenmesi büyük bir önem arz etmektedir. Bu araştırmada nanopartikül katkısız (saf), nanokil ve nanosilika katkılı olmak üzere üç farklı cam elyaf takviyeli kompozit/nanokompozit malzeme vakum destekli reçine infüzyon yöntemi ile üretilmiş ve bu malzemelerin dinamik davranış özellikleri (Serbest titreşim doğal frekansları) deneysel olarak incelenmiştir. %3 nanokil ve %1 nanosilika katkılı kompozit malzemenin dinamik davranış özelliklerinin saf kompozit malzemeye göre söz konusu katkının malzemenin dinamik davranış özelliklerini ne oranda iyileştirdiği deneysel olarak araştırılmıştır. Çalışma sonuçlarına göre %3 oranında nanokil katkısının birinci ve ikinci doğal frekanslar üzerinde belirgin bir etkisinin olmadığı, daha sonraki doğal frekanslarda hatırı sayılır oranda bir azalmaya sebebiyet verdiği gözlenmiştir. %1 nanosilika katkısının ilk üç doğal frekans üzerinde minör de olsa bir artışa etkisi görülmüştür ancak, daha sonraki doğal frekanslar üzerinde ise azalışa neden olduğu görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

Kompozit malzeme, Nanokompozit malzeme, Dinamik davranış özellikleri, Doğal frekans, Sonlu elemanlar analizi

Destekleyen Kurum

HÜBAP

Proje Numarası

21063

Teşekkür

Bu çalışma Harran Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü tarafından 21063 numaralı proje ile desteklenmiştir. HÜBAP biriminin 21063 numaralı proje kapsamındaki desteği için teşekkür ederiz.

Kaynakça

• [1] ÇAĞLAYAN, İ. H. (2009). Rezonans: Makinaların ve yapıların gizli düşmanı. Mühendis ve Makina, 50(598), 55-60.
• [2] KARAAHMETLİ, S. & DÜNDAR, C. (2017). Yapı sönüm oranının belirlenmesinde kullanılan yöntemlerin sayısal ve deneysel olarak incelenmesi, 4. Uluslararası Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı, Eskişehir.
• [3] DİNDAR, B., 2019. Elyaf takviyeli kompozitlerde nanopartikül katkısının yorulma, burkulma,ve darbe davranışına etkisinin deneysel olarak incelenmesi, Doktora tezi, Pamukale Üniversitesi, Denizli, Türkiye.
• [4] RAGHAVENDRA, G., 2014. Mechanical and tribological behavior of nanofiller reinforced polymer nanocomposites, Ph.D. Dissertation, National Instıtute of Technology Warangal, Warangal, Telengana, India.
• [5] DEMİRCAN, G., KISA, M., ÖZEN, M., & AKTAŞ, B. (2020). Surface-modified alumina nanoparticles-filled aramid fiber-reinforced epoxy nanocomposites: preparation and mechanical properties. Iranian Polymer Journal, 29(3), 253-264.
• [6] DEMİRCAN, G., KISA, M., ÖZEN, M., & AÇIKGÖZ, A. (2021). Quasi-Static Penetration Behavior of Glass-Fiber-Reinforced Epoxy Nanocomposites. Mechanics of Composite Materials, 57(4), 503-516.
• [7] ÖZEN, M., DEMİRCAN, G., KISA, M., AÇIKGÖZ, A., CEYHAN, G., & IŞIKER, Y. (2022). Thermal properties of surface-modified nano-Al2O3/kevlar fiber/epoxy composites. Materials Chemistry and Physics, 278, 125689.
• [8] ILANGOVAN, S., KUMARAN, S. S. & NARESH, K. 2020. Effect of nanoparticles loading on free vibration response of epoxy and filament winding basalt/epoxy and E-glass/epoxy composite tubes: experimental, analytical and numerical investigations. Materials Research Express, Mater. Res. Express 7 (2020) 025007.
• [9] ALEXANDER, J. & AUGUSTINE, B. S. M. 2015. Free Vibration and Damping Characteristics of GFRP and BFRP Laminated Composites at Various Boundary Conditions. Indian Journal of Science and Technology, Vol 8(12), DOI: 10.17485/ijst/2015/v8i12/54208, June 2015 ISSN (Print) : 0974-6846 ISSN (Online) : 0974-5645
• [10] RAJINI, N., WINOWLIN JAPPES, JT., RAJAKARUNAKARAN, S. & JEYARA, P. 2012. Dynamic mechanical analysis and free vibration behavior in chemical modifications of coconut sheath/nano-clay reinforced hybrid polyester composite. Journal of Composite Material.
• [11] ERKLİĞ, A., ÇAKIR, M. V., BOZKURT, Ö. Y. & AHMED, B. F., 2019. Nano Clay Additive Effect on Shear Strength of GFRP Joints. Sakarya University Journal of Science, 23(6), 1115-1122, DOI: 10.16984/saufenbilder, 523889. [12] VELMURUGAN, R. & BALAGANESAN, G. 2011. Modal Analysis of pre and post impacted nano composite laminates. Latin American Journal of Solids and Structures 8(2011) 9- 26.
• [13] KHORRAMABADI, M. K. 2019. Free Vibration of Functionally Graded Epoxy/Clay Nanocomposite Beams based on the First Order Shear Deformation Theory. Int J Advanced Design and Manufacturing Technology, Vol. 12/ No. 2/ June – 2019.
• [14] KAYA, A. I., 2019. Doğal yaşlandırma koşullarının dokunmuş aramid ve karbon elyaf takviyeli kompozitlerin dinamik davranışına etkisi, Doktora tezi, Harran Üniversitesi, Şanlıurfa, Türkiye.
• [15] DEMİRTAŞ, A., & BAYRAKTAR, M., 2019. Free vibration analysis of an aircraft wing by considering as a cantilever beam. Selçuk Üniversitesi Mühendislik, Bilim Ve Teknoloji Dergisi, 7(1), 12-21.
• [16] RAO, S.S., 2011.Mechanical vibrations, 5th edition, Pearson.
• [17] KAYA, A. I., KISA, M., & OZEN, M., 2018. Influence of natural weathering conditions on the natural frequency change of woven carbonfibre reinforced composites. Advanced Composites Letters, 27(2), 096369351802700201.