Kompozit yama ile tamir edilmiş eliptik delikli alüminyum plakalarda eğilme davranışının sayısal incelenmesi

Yıl 2018, Cilt: 9 Sayı: 2, 713 - 725, 25.09.2018

Hamit Adin

Öz

Uzay, havacılık ve otomotiv sanayinde malzemede hasar oluştuğu zaman eğer hasar küçük çaplı ise tüm malzemeyi değiştirmek yerine maliyet, işçilik, zaman vb. sebeplerden dolayı hasarın tamiratına başvurulur. Oluşan bu hasarları tamir edebilmek veya yavaşlatabilmek için çeşitli tamirat yöntemleri bulunmaktadır. Malzemede oluşan hasarlı bölgeye yapacağımız tamirat yöntemlerinden biri de fiber takviyeli kompozit malzeme kullanılarak çift taraflı bindirme bağlantıları oluşturmaktır. Bu çalışmada yapıştırma bağlantısı ile yama işleminin hasarlı bölgeyi onarması amaçlanmıştır. Bu amaçla, merkezine farklı boyutlarda eliptik delikler açılan alüminyum levhaların yamasız ve farklı boyutlarda çift taraflı bindirme bağlantılarının eğme yükü altındaki davranışları sayısal olarak hesaplanmıştır. Yama malzemesi olarak cam elyaf takviyeli kompozit malzeme kullanılmıştır. Yapıştırma işleminin yapılacağı malzeme ve yapıştırıcı malzeme olarak sırası ile AA-5083 ve DP460 kullanılmıştır. Yamalı ve yamasız numuneler eğme yüküne maruz bırakılarak kritik hatlardaki gerilme dağılımlarını belirlemek hedeflenmiştir. Gerilme dağılımlarını hesaplamak için Sonlu Elemanlar Metodu kullanılmıştır. Sonlu Elemanlar Metodu ANSYS (v.14.5) programı ile gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizlerde, farklı yama boyutları ve farklı elips büyük yarıçapları kullanılmış olup elips küçük yarıçapı sabit tutularak değişkenlerin eğme davranışına etkisi incelenmiştir. Normal gerilmeler ve kayma gerilmeleri incelenerek grafiklerle gösterilmiştir. Yamalı ve yamasız numuneler karşılaştırıldığında yamalı numunelerin daha fazla gerilme taşıdığı görülmüştür. Yama uzunluğu arttıkça yapışma yüzeyi arttığı için numunelerin mukavemeti artmıştır

Anahtar Kelimeler

Yapıştırıcılar, Yapıştırıcı Bağlantılar, Gerilme Dağılımları, Kompozit Malzemeler, Sonlu Elemanlar Yöntemi

Kaynakça

• Adams, R.D., Peppiatt, N.A., (1974). Stress analysis of adhesive bonded lap joints, Journal of Strain Analysis, 9, 185-196.
• Akpınar, S., (2012). Yapıştırıcıyla Birleştirilmiş T- Bağlantılarda Üç Boyutlu Gerilme Analizi. Doktora Tezi. Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Erzurum.
• Allman, D.J., (1977). A theory for the elastic stresses in adhesive bonded lap joints, Q. J. Mechanical Applied Mathematics, 30, 415–436
• ANSYS, (2014). Academic Teaching Advanced, v.15.0.5, the general purpose finite element software. Swanson Analysis Systems. Houston.TX. ATSDR, (1999). Agency for Toxic Substances and Disease Registry, Aluminum, Cas # 7429-90-5, Atlanta.
• Bair D.L., Hudson P.O., Ghanimati G.R. (1991). Analysis and repair of damaged composite laminates. International SAMPE Symposium and Exhibition-How Concept Becomes Reality, 36: 2264–2278.
• Beylergil B., (2010). Yapıştırılarak Bağlantı Sağlanan Kompozit Plakaların Bağlantı Performansının Arttırılması, Yüksek Lisans Tezi, Niğde Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Niğde.
• Campilho, R.D.S.G., de Moura, M.F.S.F., Domingues, J.J.M.S. (2005). Modelling single and double-lap repairs on composite materials. Journal of Composites Science and Technology, 65, 1948-1958.
• Çitil Ş., Ayaz Y., Temiz Ş., (2015) Stress analysis of adhesively bonded double strap joints with or without intermediate part subjected to tensile loading, Journal of Adhesion, 93(5), 343-356.
• Ergün R.K., (2014). Eliptik delikli alüminyum levhaların kompozit yama ile tamir edilmesinin gerilme davranışına etkisinin deneysel ve sayısal araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Kahramanmaraş.
• Her, S.C., (1999). Stress analysis of adhesively bonded lap joints, Composite Structure, 47, 673- 678.
• Her, S., Shie, D. (1998). The failure analysis of bolted repair on composite laminate. International Journal of Solids and Structures, 35(15),1679-1693.
• Karaman Y. (2017). Kompozit yama ile yapıştırılarak yamanmış eliptik delikli alüminyum plakaların eğme davranışına etkisinin sayısal incelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Batman Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Batman.
• Li, H.C.H., Wangb, J., Baker, A., (2012). Rapid Composite Bonded Repair for Helicopter Tail Drive Shafts. Composites: Part B, 43,1579-1585.
• Mall, S., Conley, D.S., (2009). Modeling and Validation of Composite Patch Repair to Cracked Thick and Thin Metallic Panels. Composites: Part A, 40,1331-1339.
• Odi R.A., Friend C.M (2002). A comparative study of finite element models for the bonded repair of composite structures. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 21, 311-332.
• Örçen G., Gür M., Solmaz M.Y.,(2009). Eliptik Delikli Termoplastik Tabakalı Kompozit Levhalarda Plastik Gerilme Analizi, Journal Fac. Eng. Arch. Gazi Univ. Cilt 24, No 4, 667-674, 2009 Vol 24, No 4, 667-674,
• Seo, D., Lee, J. (2002). Fatigue Crack Growth Behavior of Cracked Aluminum Plate Repaired with Composite Patch. Composite Structures, 57: 323-330.
• Shields J., (1975). Adhesive Bonding, The Desing Council, The British Standards Institution and The Council of Engineering Institutions, Oxford University Press.
• Solmaz M.Y., Turgut A., (2011). An experimental and numerical study on the effects of taper angles and overlap length on the failure and stress distribution of adhesively-bonded single-lap joints, Mathematical and Computational Applications, 16(1), 159-170.
• Turan, K., Kaman, M.O., (2010). Tek tesirli yapıştırma bağlantılarında ilerlemeli hasar analizi, Pamukkale Ünv. Mühendislik Bilimleri Dergisi, 16, 315-323.
• Turan, K., Pekbey, Y., (2015). Progressive failure analysis of reinforced- adhesively single- lap joint, The Journal of Adhesion, 91, 962–977.
• Turan, K., Kaman, M.O. (2016), Experimental Failure Analysis of wet-patch-repaired U notched composite plates, European Journal of Technic, 6, 152-159.
• Widagdo, D., Aliabadi, M.H. (2001). Boundary element analysis of cracked panels repaired by mechanically fastened composite patches. Journal of Engineering Analysis with Boundary Elements, 25, 339-345.