Kompozit sandviç yapılarda deneysel hasar tolerans analizi

Yıl 2025, Cilt: 40 Sayı: 3, 1401 - 1416

Erdinç Kurşun , Faruk Elaldı

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1209217

Öz

Sandviç kompozit yapılar düşük hızlı darbe hasarına karşı son derece hassastır ve darbe sırasında yükleme ve hasar süreçlerinin detaylı bir şekilde karakterize edilmesi büyük bir önem arz etmektedir. Bu çalışmanın amacı, farklı kabuk kalınlığı (dokuma karbon/epoksi) ve PVC köpük – PET çekirdekten oluşan sandviç panellerin düşük hızlı darbe davranışını deneysel olarak incelemektir. Kabuklar, 2 farklı kalınlıkta ve 00/900 simetrik oryantasyonunda üretilmiştir. 4 farklı yapıda sandviç kompozit üretilmiştir. Sandviç kompozit üretiminde soğuk pres metodu kullanılmıştır. Düşük hızlı darbe testleri Başkent Üniversitesi Malzeme ve Üretim laboratuvarında bulunan ağırlık düşürme darbe cihazı kullanılarak yapılmıştır. Deney sonuçları ve ultrasonik muayene (C Tarama) sonuçları çalışmada belirtilmiştir. Deney sonuçları, çekirdek olarak PET malzeme kullanılan yapıların (A-1 ve A-2) darbe yüküne en dayanıklı seçenek olduğunu göstermektedir. Penetrasyon derinliği değerleri kullanılarak, B-1 ve B-2 yapılarındaki tüm numunelerin ful perforasyona maruz kaldığı belirlenmiştir. Sandviç kompozit darbe dayanımı değeriyle çekirdek malzeme nominal yoğunluk değerinin pozitif bir ilişki içerisinde olduğu tespit edilmiştir. Kabuk kalınlığı değerinin ise çekirdek malzeme nominal yoğunluğuna oranla darbe dayanımına anlamlı bir etkisinin olmadığı belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

Düşük hızlı darbe, PVC köpük, PET, Ultrasonik Muayene, Hasar Toleransı, Penetrasyon Derinliği

Kaynakça

• 1. Li, G., Jones, N. Development of rubberized syntactic foam, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 1483-1492. 2007.
• 2. Yang, P., Shams, S., Slay, A., Brokate, B., Elhajjar, R., Evaluation of temperature effects on low velocity impact damage in composite sandwich panels with polymeric foam cores. Composite Structures, 213-223. 2015.
• 3. Acanfora, V., Zarrelli, M., Riccio, A. Experimental and numerical assessment of the impact behaviour of a composite sandwich panel with a polymeric honeycomb core, International Journal of Impact Engineering, 1-15, 2023.
• 4. Abrate, S. Impact on Laminated Composite Materials, Applied Mechanics Reviews, 44 (4), 155-190, 1991.
• 5. Abrate, S. Impact on laminated composites: Recent advances, Applied Mechanics Reviews, 517-544, 1994.
• 6. Abrate, S., Impact on Composite Structures. Cambridge University Press, 1998.
• 7. Richardson, M. O., Wisheart, M. J. Review of low-velocity impact properties of composite materials. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 27 (12), 1123-1131, 1996.
• 8. Davies, G. A., Olsson, R. Impact on composite structures, The Aeronautical Journal, 541-563, 2004.
• 9. Basha, M., Wagih, A., Melaibari, A., Lubineau, G. On the impact damage resistance and tolerance improvement of hybrid CFRP/Kevlar sandwich composites. Microporous and Mesoporous Materials, 1-11, 2022.
• 10. Hachemane, B., Zitoune, R., Bezzazi, B., Bouvet, C. Sandwich composites impact and indentation behaviour study. Composites Part B: Engineering, 1-10, 2013.
• 11. Cantwell, W. J., Morton, J. The Impact Resistance of Composite Materials – A review. Composites, 347-362, 1991.
• 12. Liu, D., Malvern, L. E. Matrix cracking in impacted glass/epoxy plates. Journal of Composite Materials, 21 (7), 594-609, 1987.
• 13. Joshi, S., Sun, C. Impact induced fracture in a laminated composite. Journal of Composite Materials, 19 (1), 51-66, 1985.
• 14. Choi, I.-H. Low-velocity impact analysis of composite laminates under initial in-plane load, Fourteenth International Conference on Composite Structures - ICCS/14, 251-257, 2008.
• 15. Davies, G., Robinson, P. Impactor mass and specimen geometry effects in low velocity impact of laminated composites, International Journal of Impact Engineering, 12 (2), 189-207, 1992.
• 16. Yalkın, H., Karakuzu, R., Alpyıldız, T. Low velocity impact behavior of sandwich composites with different structural configurations of foam core: An experimental study, Journal of Sandwich Structures and Materials, 2022.
• 17. Özdemir, O., Karakuzu, R., Al-Shamary, A. Core-thickness effect on the impact response of Sandwich Composites with poly(vinyl chloride) and poly(ethylene terephthalate) foam cores, Journal of Composite Materials, 1315-1329, 2014.
• 18. Imielińska, K., Guillaumat, L., Wojtyra, R., Castaings, M. Effects of manufacturing and Face/core bonding on impact damage in glass/polyester–PVC foam core sandwich panels, Composites Part B: Engineering, 1034-1041, 2008.
• 19. Bhuiyan, M., Hosur, M., Jeelani, S., Low-velocity impact response of sandwich composites with nanophased foam core and biaxial braided face sheets, Composites Part B: Engineering, 561-571, 2009.
• 20. Atas, C., Sevim, C. On the impact response of sandwich composites with cores of balsa wood and PVC foam. Composite Structures, 93, 40-48, 2010.
• 21. Anderson, T., Madenci, E. Experimental investigation of low-velocity impact characteristics of Sandwich Composites, Composite Structures, 239-247, 2000.
• 22. Akil Hazizan, M., Cantwell, W., The low velocity impact response of foam-based sandwich structures, Composites Part B: Engineering, 193-204, 2002.
• 23. Daniel, I. M., Abot, J. L., Schubel, P. M., Luo, J., Response and damage tolerance of composite sandwich structures under low velocity impact, Experimental Mechanics, 37-47, 2011.
• 24. Smith, A. B., Johnson, C. D., Experimental Investigation of Shell Thickness Effects on Contact Force in Sandwich Composites. Journal of Materials Science, 45 (6), 789-804, 2022.
• 25. Kaveloğlu S., Temiz Ş. Investigation of low-velocity impact performances of sandwich composites manufactured using 3d printer. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 39 (1), 39-150, 2024.
• 26. Aslan, M., Güler, O., Alver, Ü., Farklı yüzey ve çekirdek malzemelerine sahip sandviç panel kompozitlerin mekanik özelliklerinin incelenmesi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 24 (6), 1062-1068, 2018.
• 27. Xie, H., Shen, C., Fang, H., Han, J., Cai, W., Flexural property evaluation of web reinforced GFRP-PET foam sandwich panel: Experimental study and numerical simulation, Composites Part B, 234, 2022.
• 28. Zhou, J., Hassan, M. Z., Guan, Z., Cantwell, W. J. The low velocity impact response of foam-based sandwich panels, Composites Science and Technology, 72 (14), 1781-1790, 2012.