Investigation of Mechanical Properties of Sandwich Composites with Notched Grooves on Lateral Surfaces Under Axial Loads

Abstract

Sandwich composites are preferred in many areas that require lightweight due to their high mechanical performance against impact resistance. The lightness of the core (core) material between the fibers that make up the sandwich composites and the high-impact damping feature make using such materials effectively. Within the scope of this study, the effect of axial impact applied to sandwich composite panels with notch channels on material properties was investigated. In the sandwich composite structure, Polyethylene terephthalate (PET) material in the form of honeycomb with hexagonal strips supplied by 3D Core Company (Herford, Germany) was used as the core material. The composite plate was formed by vacuum infusion method by stacking glass fibers symmetrically to the lower and upper surfaces of the core material. After this plate was cut in specific dimensions to form the test sample, notched channels were opened at a depth of 0.35 and 0.7 mm, one-sided and double-sided, respectively, from the surfaces of the fibers of the plates. Impact tests at 5, 10, 15 and 20 Joule energy levels were applied to the samples in which the notched channels were opened in a specially designed axial directional impact test device. All specimens subjected to impact tests were then subjected to a three-point bending test in a universal mechanical testing device. When the test results were examined, it was seen that the highest bending stress was in the sample with a 0.7 mm notch on one side. It was observed that the highest deformation occurred in the specimen with a 0.7 mm notch from both sides

Keywords

• 3-point bending
• Axial impact
• Honeycomb
• Notch
• Sandwich composite

Yanal Yüzeylerinden Çentik Kanal Açılan Sandviç Kompozitlerin Eksenel Darbe Sonrası Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

Abstract

gerektiren birçok alanda tercih edilmektedir. Sandviç kompozitleri oluşturan elyaflar arasındaki çekirdek (kor) malzemenin hafif olmasının yanı sıra darbe sönümleme özelliğinin fazla olması bu tür malzemelerin kullanımını etkin hale getirmektedir. Bu çalışma kapsamında çentik kanallı sandviç kompozit panellere uygulanan eksenel darbenin malzeme özellikleri üzerine etkisi incelenmiştir. Sandviç kompoziti oluşturan yapıda; 3D Core Firması (Herford, Almanya) tarafından temin edilen hekzagonal şeritli bal peteği formundaki polietilen tereftalat (PET) malzeme çekirdek malzeme olarak kullanılmıştır. Çekirdek malzemenin alt ve üst yüzeylerine simetrik olacak şekilde cam elyaflar istiflenerek vakum infüzyon yöntemi ile kompozit plakalar oluşturulmuştur. Bu plakalar test numunesini oluşturacak belirli boyutlarda kesildikten sonra, plakaların elyaflarının olduğu yüzeylerden tek taraflı ve çift taraflı olmak üzere, sırasıyla 0.35 ve 0.7 mm derinlikte çentik kanallar açılmıştır. Çentik kanalların açıldığı numunelere, özel olarak tasarlanmış eksenel yönlü darbe test cihazında 5, 10, 15 ve 20 Joule enerji seviyelerinde darbe testleri uygulanmıştır. Darbe testleri uygulanan tüm numuneler, sonrasında üniversal mekanik test cihazında üç nokta eğme deneyine tabi tutulmuştur. Elde edilen test sonuçları incelendiğinde, en yüksek eğilme gerilmesinin tek taraftan 0.7 mm çentik açılmış numunede olduğu görülmüştür. En yüksek şekil değiştirmenin ise çift taraftan 0.7 mm çentik açılmış numunede meydana geldiği görülmüştür

Keywords

• Bal peteği
• Çentik
• Eksenel darbe
• Sandviç kompozit
• Üç nokta

References

1. Atas, C., & Sevim, C. (2010). On the impact response of sandwich composites with cores of balsa wood and PVC foam. Composite Structures, 93(1), 40–48. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2010.06.018
2. Berk, B., Karakuzu, R., Murat Icten, B., Arikan, V., Arman, Y., Atas, C., & Goren, A. (2016). An experimental and numerical investigation on low velocity impact behavior of composite plates. Journal of Composite Materials, 50(25), 3551–3559. https://doi.org/10.1177/0021998315622805
3. Castanie, B., Bouvet, C., & Ginot, M. (2020). Review of composite sandwich structure in aeronautic applications. Composites Part C: Open Access, 1(July). https://doi.org/10.1016/j.jcomc.2020.100004
4. Çelik, A., & Turan, K. (2015). Çentikli kompozit levhaların hasar davranışlarının incelenmesi. Mühendislik Dergisi, 00(Tip 4), 73–82.
5. Chen, Y., Zeng, X., Deng, Y., & Wei, G. (2022). Investigation on manufacturing and low-velocity impact performance of all-composite sandwich structure with S-type foldcore. Composite Structures, 290(October 2021), 115539. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2022.115539
6. Dindar, B., & Ağır, İ. (2021). Karbon/epoksi ve E-cam/epoksi ile Onarılmış Çentikli Alüminyum 5754-H111 Charpy Darbe Tepkisi. European Journal of Science and Technology, 22, 352–356. https://doi.org/10.31590/ejosat.844824
7. Etli, S. (2021). Analytical Evaluation of Behavior of Composite Columns Under Axial Load. International Journal of Pure and Applied Sciences, 7(3), 526–536. https://doi.org/10.29132/ijpas.991166
8. Güven, Z. K. (2021). Darbe hasarli filaman sargili kompozit yapi elemanlarinin basma kuvveti altindaki mekanik özelliklerinin belirlenmesi ve hasar analizi. NECMETTİN ERBAKAN ÜNİVERSİTESİ.

9. Kaw, A. K. (2006). Mechanics of Composite Materials. In Taylor and Francis Group (2nd ed.). Taylor & Francis Group. https://doi.org/10.1016/C2011-0-05224-9
10. Lagunegrand, L., Lorriot, T., Harry, R., & Wargnier, H. (2005). Design of an improved four point bending test on a sandwich beam for free edge delamination studies. Composites Part B: Engineering, 37(2–3), 127–136. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2005.07.002
11. Metin, M. (2008). E-cam/epoksi̇ tabakalı kompozi̇tlerde düşük hızlı darbe hasarının burkulma özellikleri̇ ne etki̇si̇. Selçuk Üniversitesi.
12. Önal, T., & Temiz, Ş. (2020). Balsa Çekirdekli Sandviç Kompozitlerin Darbe Davranışlarının Deneysel Olarak İncelenmesi. El-Cezeri Fen ve Mühendislik Dergisi, 2021(1), 333–345. https://doi.org/10.31202/ecjse.797049
13. Özen, M., & Ürkmez Taşkın, N. (2021). Alüminyum kompozit köpük malzemelerde takviye oranına bağlı olarak darbe davranışının incelenmesi. Trakya University Journal of Engineering Sciences, 22(2), 87–95.
14. Pipes, R. B., & Pagano, N. J. (1970). Interlaminar Stresses in Composite Laminates Under Uniform Axial Extension. Journal of Composite Materials, 4(4), 538–548. https://doi.org/10.1177/002199837000400409
15. Pıhtılı, G., & Tanyol, M. (2022). Cevap Yüzey Metodolojisi Kullanılarak P(NIPAM-co-AN)/Kil Kompozit Üzerine İndigo Karmin Adsorpsiyonunun Modellenmesi ve Optimizasyonu. International Journal of Pure and Applied Sciences, 8(1), 71–80. https://doi.org/10.29132/ijpas.1007938
16. Potoglu U. (2012). Sandviç Kompozit Plakların Darbe Davranışları. Dokuz Eylül Üniversitesi.
17. Saylik, A., & Kaman, M. O. (2019). Kompozit Yama ile Tamir Edilmiş V-Çentikli Levhaların Burkulma Davranışı : Üç Boyutlu Sayısal Yaklaşım. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 31(2), 561–570.