sandvİÇ kompozİtlerİn darbe sonrasi basma...

16th International Materials Symposium IMSP'2016

12-14 Oct 2016, Pamukkale University – Denizli - Turkey

1404

SANDVİÇ KOMPOZİTLERİN DARBE SONRASI BASMA DAYANIM TESTLERİ: AHŞAP ARA TABAKA ETKİSİ

COMPRESSION AFTER LOW VELOCITY IMPACT TESTS OF SANDWICH COMPOSITES: EFFECT OF INTERMEDIATE WOODEN LAYERS

T. Kerem Demircioğlu1, Fatih Balıkoğlu2, Nurettin ARSLAN3, Fedayi ÖZEY4

1Balıkesir University, Mechanical Engineering Department, [email protected] 2Balıkesir University, Mechanical Engineering Department, [email protected]

3Celal Bayar University, Hasan Ferdi Turgutlu Technology Faculty, ,Energy System Engineering, [email protected] 4Afacan Makine Metal San. Tic. Ltd. Şti, Balıkesir, [email protected]

ÖZET

Bu çalışmada, ahşap çam ve diş budak ara tabakalı sandviç kompozitlerin darbe sonrası basma davranışları

rapor edilmiştir. Sandviç kompozitler, çam ve dişbudak ahşap ara tabaka ve farklı kalınlıklarda PVC köpük

kullanılarak vakum destekli infüzyon üretim yöntemi ile üretilmiştir. Üretimde, dikişli bükümsüz düz dokuma

E-cam, 80 kg/m3yoğunluğa sahip 15 ve 25 mm kalınlığında PVC köpük ve reçine olarak Bisfenol- A epoksi

infüzyon tipi vinilester reçine kullanılmıştır. Darbe testleri, konik ve küresel geometriye sahip impaktörler ile

30 J (düşük) ve 60 J (yüksek) enerji seviyelerinde yapılmıştır. Darbe sonrası basma testleri ASTM C364/C364M

standartına uygun şekilde yapılmıştır. Çam ve diş budak ara tabaka kullanımı darbe sonrası basma dayanım

değerlerinde artış sağlamıştır. İleri sürülen çalışmada sandviç yapıda kullanılan ahşah ara tabakalar, PVC

köpük malzemede oluşan hasar derinlik değerlerinin düşmesini sağlamıştır.

Anahtar kelimeler: Sandviç, düşük hızda darbe, darbe sonrası basma dayanımı, ara tabaka

ABSTRACT

In the present work, compression after impact (CAI) behaviour of sandwich composite materials with

intermediate wooden layers were reported. Sandwich panels were produced by using vacuum assisted resin

transfer molding (VARTM) with different intermediate layers:pinewood, ash wood, and PVC foam core thickness.

Two different thicknesses of 15 and 25 mm of PVC foams with a same density of 80 kg/m3 were chosen in

conjunction with face sheets composed of E-glass non-crimps biaxial fabrics reinforced bisphenol-A epoxy vinyl

ester resin. Impact tests were performed under 30 J (low) and 60J (high) energy levels with conical and spherical

impactors. Compression after impact tests were conducted in accordance with ASTMC364/C364M. Using intermediate layer of pinewood and ash wood led to an increase in compressive strength after impact tests. In

this proposed work, wooden intermediate layer caused a decrease in dent depth of crushed PVC foam.

Key Words: Sandwich,low velocity impact(LVI), compression after impact (CAI), intermediate layer

1. GİRİŞ

Sandviç kompozit yapılar, spesifik eğilme mukavemet değerleri (E/ρ, σe/ρ), korozyon dirençleri, ısı ve

ses yalıtım özelliklerinin üstün olmasından dolayı özellikle hava, deniz ve raylı ulaşım taşıtlarında, dayanım ve

hafiflik gerektiren diğer sanayi ürünlerinin imalatında tercih edilen malzemelerdir. Sandviç kompozit malzemeler

çalışma koşullarında statik ve dinamik yüklere maruz kalmaktadır [1]. Lokal darbe yüklerine karşı direnç



1405

değerlerinin düşük olduğu bilinmektedir. Darbe enerjisi, sandviç yapıda elastik deformasyona ve hasar

oluşumlarına neden olmaktadır. Düşük hızda gerçekleşen darbe testlerinde, elyaf takviyeli polimer

tabakalı/köpük yapıya sahip sandviç yapılarda, üst/alt tabaka, tabaka-köpük ara yüzeyi ve köpük malzemede:

delaminasyon (1), matris ve fiber kırılması (2), tabaka-köpük malzeme ayrılması (3) ve köpük ezilmesi (4) hasar

durumları oluşmaktadır. Darbe yüküne maruz kalmış sandviç numunelere eğilme (dört nokta eğ. test), kesme

(dört nokta eğ. test.) ve basma (dikine basma test.) testleri yapılarak mekanik performanslarında düşme miktarları

belirlenmektedir [2-3]. Literatürde sandviç yapıların darbe performansları, impaktör geometrisine [4-7],

tabakalarda kullanılan elyaf özelliklerine ve katman sayısına [8-12], ve kor malzemenin özelliklerine bağlı olarak

değişmektedir [13-19]. Yürütülen çalışmalar: darbe davranışı, hasar analizi ve hasar sonrası mekanik özelliklerin

belirlenmesi üzerine yoğunlaşmıştır. İleri sürdüğümüz çalışmada ise, tabaka- kor ara yüzeyine yerleştirilen ara-

tabaka ile köpük malzemenin hasar almasını önlemek hedeflenmektedir. Ahşap ara tabakanın sandviç kompozitin

darbe sonrası basma dayanımı performanslarını iyileştirmesi beklenmektedir.

Sristava V.K., çalışmasında, E-cam/epoksi tabakalı (3 mm) poliüretan köpük (12 mm) içeren sandviç

malzemelere charpy, izod ve ağırlık düşme testleri uygulamıştır. İzod ve charpy darbe testleri sonucu, sandviç

kompozit numuneler daha düşük enerji seviyelerinde darbenin uygulandığı noktada eğilme yükü sebebiyle

kırılmıştır. Ağırlık düşme testlerinde ise enerji, köpük tarafından absorbe edilmiş, küresel impaktör vasıtasıyla

numunenin kalınlığı doğrultusunda uniform olarak dağılmıştır. Lokal deformasyon impaktörün temas ettiği ön

tabakada hasara neden olmuştur. Charpy ve izod testlerinde numunelerin ön ve arka tabakaları hasar almış ve

kırılmıştır. Ağırlık düşme testlerinde ise numunelerde üst tabaka-kor ayrılması ve kor kırılması hasar durumu

gözlenmiştir [4]. Şevkat E. ve arkadaşları, S2 cam ve grafit elyaf tabakaları içeren sandviç kompozitlerin darbe

davranışlarını incelemiştir. İmpaktör geometrileri charpy, küresel (12,7, 25,4mm) ve düz olarak belirlemiştir.

İmpaktörlerin geometrisi temas alanı ve temas süresini etkilemiştir. Charpy impaktörlerin darbe temas yükü ve

maksimum kuvvet değerleri yüksek, temas süresi ise düşük çıkmıştır. Küresel impaktörde çap değerinin artışı

temas alanın artmasına, temas süresinin kısalmasına ve darbe tepe noktasının ve delaminasyon miktarının artışına

neden olmuştur [5]. Wang J. ve arkadaşları, çalışmalarında, impaktör kısmın geometrisi, darbe enerjisi, tabaka

ve köpük malzeme kalınlığının darbe davranışı üzerindeki etkilerini araştırmıştır. Enerji değerleri artışı absorbe

edilen enerji ve temas sürelerinin artışına neden olmuştur. İmpaktör kısmın çap artışı (15, 25, 35 mm çap, küresel

impaktör) ise maksimum kuvvet değerinin yükselmesine, temas süresinin kısalmasına ve absorbe edilen enerji

miktarının düşmesine neden olmuştur [6]. Mitrevski T. ve arkadaşları, farklı uç geometrisine sahip impaktörler

ile yapılan testler neticesinde kompozit tabakaların darbe sonrası hasar özelliklerini incelemiştirler. Çalışmada,

(0/45)s ve (45/0)s laminasyon dizilimine sahip karbon/epoksi tabakaların, 12 mm çap değerine sahip yarı-küresel,

ojival (ogival) ve koniksel darbe uçları kullanılarak ağırlık düşme testleri yapılmıştır. Yarı-küresel impaktör ile

en geniş delaminasyon hasar alanını oluşturmuştur. Koniksel impaktör ise çukur/nüfuziyet derinliğinde artışa ve

fiber kırılmasına neden olan hasar durumuna neden olmuştur [7]. Anderson T. ve Madenci E., 0/90/0 (ince) ve

02/902/02 (kalın) karbon preprepreg tabakalı, 51 ve 110 kg/m3 yoğunluğa ve 12,7 mm kalınlığa sahip PMI

(polymethacrylimide) çekirdek yapılı sandviç plakaların darbe davranışlarını incelemiştir. Testler sonucunda,

tabaka kalınlığı artışı ve yüksek yoğunluklu PMI köpük kullanılması ile temas kuvvetlerin değerlerinde artış

gözlenmiştir. Darbe testleri neticesinde, darbe enerjisi artışı ile hasar (çukur) derinliği artış göstermiştir [8]. XIA

F. ve Wu X., cam, kevlar, carbon/kevlar ve karbon elyaf tabaka içeren sandviç kompozit lerin darbe

performanslarını karşılaştırmıştır. Kevlar tabakaya sahip numunelerin, düşük temas süresi, yüksek darbe yükü

tepe noktası, düşük hasar geometrik boyutlarına (hasar açısı ve alt tabaka kırılma genişliği) sahip olduğu

belirlenmiştir [9-10]. Atas C. Ve Potoğlu U., çalışmalarında dikişli, bükümsüz (45)s laminasyon planına sahip

E-cam/epoksi tabakaların kalınlık artışının, sandviç kompozit panellerin darbe performanslarına etkisi

incelenmiştir. Tabaka kalınlık artışı, delme-eşik kuvvetinin ve deplasman değerlerinin artışına neden olmuştur

[11]. Gustin ve arkadaşları ise, köpük dolu balpeteği sandviç kompozitlerde 3K düz dokuma karbon elyaf yerine

kevlar 49, 2x2 twill dokuma hybrid elyaf (3K karbon elyaf/1500 denier kevlar) dokumaları kullanmıştır. Karbon

elyaf yerine kullanılan kevlar 49 ve hybrid dokumaların darbe sırasında absorbe edilen enerji miktarlarına ve

darbe sonrası basma dayanımlarına etkileri karşılaştırılarak avantajları ve dezavantajları listelenmiştir [12].

Sandviç yapıların darbe yükü altında performansları, tabaka sayısı artışı veya kevlar, karbon/kevlar hibrit

tabakaların kullanılması ile iyileşme göstermiştir. Salami S.J. ve arkadaşları, E-cam/epoksi tabakalı, PUR

(poliüretan) ve EPP (polipropilen) köpük içeren sandviç kompozitlerin yapısında, ara tabaka ve kademeli köpük

malzeme kullanmıştır. PUR ve EPP köpükler, üst ve altta kalmak üzere E-cam/epoksi ara tabaka ile ayrılmıştır.

Köpük yapıda daha rijit olan EPP köpüğün üst veya alt kısımda daha fazla yer alması maksimum yük değerlerinin

artışını ve temas süresinin azalmasına neden olmuştur. Yekpare PUR ve EPP köpük içeren numunelerde ara

tabakanın darbe alan kısma yakın olması lokal deplasman değerlerinin düşmesini sağlamıştır. Rijit EPP köpük



1406

malzemenin lokal deplasman (batma) değerlerinde azalmayı sağladığı belirtilmiştir. Sadece PUR veya EPP

içeren kirişlerde numunelerin alt noktalarından ölçülen toplam deplasman değerlerinde, ara tabakanın etkin

olmadığı gözlenmiştir. Rijit olan EPP köpüğün numuneler daha fazla yer alması ise toplam deplasman değerinin

artmasına neden olmuştur [13]. Dazhi J., ve Dongwei S., iki kademeleri kor yapı ve ata tabaka içeren sandviç

kompozitlerin darbe davranışlarını çalışmıştır. Ara tabakanın darbe alan kısıma yakın olması lokal deplasman

değerlerinin düşmesini sağlamıştır. Ara tabaka kullanımı sandviç kompozitlerin rijitlik değerlerinde değişmeye

neden olmamıştır. Numunelerin alt orta noktalarından ölçülen deplasman değerleri yakın değerler almıştır. Ara

tabaka kullanımı darbe enerjisinin lokal etkisini azaltıp yapı içerisine dağılmasını sağlamıştır [14]. Mamalis A.G.

ve arkadaşları, sandviç yapıda farklı (çelik, alüminyum ve e-cam/epoksi) tabakalar ve kor yapı arasında E-

cam/epoksi ve ahşap malzeme ara tabakalar kullanmıştır. Ahşap ara tabakaların kullanımı, düşük eğilme

rijitlikleri nedeniyle darbe dayanımında iyileşme sağlamıştır. Ahşap ara tabaka kullanımı, hafif ve ucuz olmaları

sebebiyle sarf malzeme giderlerinin azalmasını sağlamıştır [15]. Akil Hazizan Md. Ve arkadaşları, farklı

yoğunluklara sahip lineer PVC, PEI (Polyetherimide) ve PVC/PUR köpük içeren sandviç kompozitlerin darbe

hasar yüklerini ve hasar durumlarını raporlamıştır. Köpük malzemelerin yoğunluk değerlerinin artışı ile

maksimum darbe yükleri artmıştır. Ağırlık düşme testlerinde köpük malzemenin elastik özellikleri ve yoğunluk

değerlerinin darbe sonuçlarını etkilediği gözlenmiştir [16]. Atas C. ve Sevim C., dikişli, bükümsüz (45)s E-

cam/epoksi tabakalı, balsa (157 kg/m3, 11,5 mm) ve PVC (62 kg/m3, 10,3 mm) farklı kor yapılı sandviç

kompozitlerin darbe davranışlarını incelemiştir. Deformasyon kapasitesine sahip PVC köpük içeren numunelerde

ise darbe enerjisi artışı ile birlikte, impaktör deplasman değerlerinde ve üst tabaka katmanları arasında oluşan

delaminasyon miktarlarında artış rapor edilmiştir [17]. Torre L. Ve Kenny J.M, oluklu fenolik köpük malzeme

içeren sandviç kompozitlerin darbe davranışlarını incelemiştir. Sandviç kompozitlerin darbe yükü altında, daha

fazla enerji absorbe etmelerini sağlamak amacıyla trapez oluklu kor yapı incelenmiştir [18]. Schubel P.M. ve

arkadaşları, karbon/epoksi tabakalı, PVC köpük içeren sandviç kompozitlerin darbe yükü altında davranışlarını

incelemiştirler. Statik mekanik testleri sonucu elde edilen maksimum yük değeri, darbe temas yüküne yakın

değerler aldığı ve delaminasyon hasar boyutunun benzer olduğu belirtilmiştir [19]. Sandviç kompozitlerin darbe

sonrası performansları, uygulanan darbe enerjisinin büyüklüğüne (joule) , darbenin uygulanışına (charpy, izod,

ağırlık düşme, balistik darbe) ve darbe sonrası uygulanacak kuvvete bağlı olarak (eğilme, kesme ve basma)

farklılık göstereceği çalışmalarda rapor edilmiştir. Abrate, sandviç plakalarda darbe yükünün eğilme, kesme ve

basma dayanımlarında, % 50-70 değişen oranda azalmaya neden olacağını vurgulamıştır [2]. Schubel P.M. ve

arkadaşları ise, karbon elyaf (5 harness satin) /epoksi ve PVC (220 kg/m3) köpük içeren hasar alan sandviç

plakaların (108 joule) basma dayanımlarında % 60 değerinde azalma tespit etmiştir. Hasar alan numunede

delaminasyonları belirlemek için B ve C-scan yöntemleri ile kullanılmıştır [20]. Bull H.B., ve Edgren F., sandviç

plakaların darbe sonrası basma dayanımlarının tahmini için delik içeren laminasyonlar için türetilen gerilme

formülasyonlarını kullanmıştır. [21-22]. Literatürde, darbe hasarları, C-scan ve kesitlerin (tahribatlı)

incelenmesi ile gerçekleşmiştir. Darbe alan tabakada delaminasyon hasar ölçüleri rapor edilmiş, kink-band

oluşumları ve delaminasyon ilerleme mekanizmaları, delik ve çentik içeren numuneler ile karşılaştırılmıştır.

Ayrıca, darbe enerjisi ile birlikte değişen hasar geometrileri: çukur (dent), boşluk (cavity), ve köpüğün ezilen

kısmına ait derinlik ve genişlik değerleri rapor edilmiştir. Darbe sonrası basma test sonuçlarının, darbe sırasında

tabakada oluşan çukur (dent) ve boşluk (cavity) oluşumundan etkilendiği vurgulanmıştır [23-24].

İleri sürdüğümüz çalışmada, dikişli bükümsüz (0/90/90/0) dizilime sahip E-cam/vinilester tabakalı, ahşap

ara tababakalı sandviç kompozitlerin darbe sonrası basma dayanımları incelenmiştir. Literatürde (13-15), E-

cam/epoksi veya ahşap ara tabakalı ve iki kademeli köpük kullanımı ile sandviç kompozitlerin darbe

performanslarında artış sağlanmıştır. E-cam/vinilester tabaka ve PVC köpük arasında ara tabaka malzeme olarak

ısıl işlem görmüş çam ve diş budak thermowood ahşap malzemeler kullanılmıştır. Bu çalışmada, E-cam, PVC

köpük kullanımını azaltmak ve yapının hafif olmasını sağlamak için köpük malzemeden daha rijit ve ince, E-

cam/vinilester tabakadan daha kalın, rijitlik değerleri düşük ahşap malzemeler tercih edilmiştir. PVC köpük

içeren sandviç kompozitlerde darbe yükü ile oluşan çukur ve boşluk oluşumunu engellemek ve darbe sonrası

basma dayanımlarını iyileştirmek hedeflenmektedir. Literatürden farklı olarak farklı iki ahşap malzemenin ara

tabaka olarak kullanılması durumunda darbe sonrası basma dayanımına ve yapının ağırlık değerlerine etkisi

araştırılmıştır.



1407

2. MATERYAL VE METOT

2.1. Ahşap ara tabaka içeren sandviç kompozitlerin üretimi

Sandviç kompozit plakalar laboratuvarda VARTM (vakum destekli infüzyon yöntemi) ile üretilmiştir. Vakum

infüzyon üretimi sırasında vakum pompası negatif 760 mm hg basınç oluşturulması sağlar. Sandviç kompozit

plakalar test numunesi olarak kesilmeden önce iki (2) hafta kadar tamamen kürleşmesi için beklenmiştir. Elyaf

malzeme olarak iki eksenli dikişli bükümsüz düz (biaxial stitched fabric) 850 gr/m2 (0/90/90/0) dizilime sahip

1,5 mm kalınlığında E-cam elyaf kullanılmıştır. VARTM üretimine uygun Poliya marka Polives 702 infüzyon

tipi Bisfenol-A Epoksi vinilester reçine tercih edilmiştir. Reçine içerisine, başlatıcı olarak ağırlıkça %1-2 wt

oranında MEKP (Metiletilketonperoksit), hızlandırıcı olarak ağırlıkça % 0,2-0,5 wt oranında kobalt naftanat

kullanılmıştır. Ara tabaka olarak ısıl işlem görmüş sırası ile 4,5 mm kalınlığında thermowood çam ve diş budak

ahşap kullanılmıştır. Ahşap ürünler Novawood Thermowood firmasından temin edilmiştir. Ahşap ara tabakalı

sandviç yapı şematik olarak Şekil 1’ de gösterilmiştir. Ahşap ara tabaka kullanılan numunelerde 15 mm Airex

C.70.75 PVC, klasik sandviç yapıda ise 25 mm Airex C.70.75 PVC köpük malzeme kullanılmıştır. Sandviç

numunelerin kalınlıkları 27-28 mm sabit tutulmuştur.

a. Klasik sandviç yapı

b. Ahşap ara tabakalı yapı

Şekil 1: Ahşap ara tabakalı kompozit yapı

2.2. Deneysel Çalışma

Sandviç kompozit numunelerin ağırlık düşme testleri 4 kg’lık küresel ve konik uç geometrisine sahip

impaktörlerin, 0,75 ve 1,5 metre yüksekliğinden serbest bırakılması ile gerçekleşmiştir. Hasar darbe enerjileri

30 J ve 60 J belirlenmiştir. Hasar alan numunelerin darbe sonrası basma testleri ASTM C364/C364M (25)

standartlarına uygun olarak yapılmıştır. Ankastre destek mesafesi 280 mm, ankastre dışında kalan numune test

uzunluğu ise 200 mm olarak belirlenmiştir. Basma testleri Zwick Roell 250 kN elektromekanik çekme-basma

cihazında 2 mm/dak yükleme hızıyla gerçekleşmiştir. Deneyler sırasında kuvvet-deplasman grafikleri, hasar

yükleri ve durumları rapor edilmiştir. Orijinal olarak isimlendirilen test sonuçları darbe yükü uygulanmamış

numunelere aittir. Sandviç kompozitlerin darbe sonrası basma test sonuçları Şekil 2,3,4’ de verilmiştir.

3. SONUÇLAR VE TARTIŞMA

3.1 Sandviç kompozitlerin ASTM C364 Basma Test Sonuçları

Şekil 2: Klasik sandviç yapıya sahip numunelerin basma testleri sonuçları



1408

Şekil 3: Çam ahşap ara tabakalı numunelerin darbe yükü sonrası basma test sonuçları

Şekil 4: Diş budak ahşap ara tabakalı numunelerin darbe yükü sonrası basma test sonuçları

KONİK DARBE HASARI Genişlik

(mm)

Derinlik

(mm)

Klasik sand. yapı 25 12,5

Diş budak ara tabakalı yapı 25 10

Çam ara tabakalı yapı 25 12

KONİK DARBE HASARI Genişlik

(mm)

Derinlik

(mm)

Klasik sand. yapı 25 24

Diş budak ara tabakalı yapı 25 14

Çam ara tabakalı yapı 22 14

Şekil 5: Sandviç kompozitlerin 60 joule küresel ve konik darbe sonucu hasar boyutları



1409

Tablo 1: Sandviç kompozit numunelerin ASTM C364-94 basma test sonuçları

Numuneler Klasik sandviç yapı

25 mm PVC

Diş budak ara tabakalı

15 mm PVC

Çam ara tabakalı

15 mm PVC

İmpaktor /enerji

miktarları Fmaks (N) σmaks Fmaks (N)

σmaks

(Mpa)

Fmaks

(N)

σmaks(Mpa

)

Orijinal numuneler 29693 99,0 93023 77,5 89399 74,5

Küresel impaktör 30 J

Düşük ener. test

yapılmadı 78520 65,4 68639 57,2

60 J 26937 89,8 72244 60,2 62842 52,4

Konik impaktör 30 J

Düşük ener. test

yapılmadı Etkisiz Etkisiz 72750 60,6

60 J 25079 83,6 Etkisiz Etkisiz 59639 49,7

Not: Darbe testi uygulanmamış numuneler “orjinal” olarak isimlendirilmiştir. Fmaks (N): hasar yükü, σf (MPa):

darbe sonrası basma dayanımı (ASTM C364-94). Etkisiz: darbe sonrası basma dayanımında değişim yok.

Rijitlik değerleri düşük ve hafif olan ahşap çam (430 kg/m3) ve dişbudak (650 kg/m3) tabakalar , darbe

sırasında PVC köpük malzemede oluşan hasar boyutlarının azalmasını sağlamış ve neticesinde darbe

sonrası basma yönünde mekanik performanslarının artışını sağlamıştır.

Orjinal çam ve diş budak ara tabakalı sandviç kompozitlerin basma dayanımları, orjinal klasik sandviç

numunelere göre sırası ile 1,3 ve 2 kat daha fazla değerler almıştır.

Çam ve diş budak ara tabakalı numuneler, klasik yapılı sandviç kompozitlere göre 1,57 ve 1,86 kat

daha fazla ağırdır.

Klasik sandviç kompozitlerin basma dayanım değerlerinde, 60 joule küresel ve konik darbe sonucu

sırasıyla % 9,3, % 15,5 oranında azalma olmuştur

Çam ara tabakalı numunelerde, 30 joule küresel ve konik darbe sonrası basma dayanımları % 23,2 ve

% 18,6 azalmıştır.

Çam ara tabakalı numunelerde, 60 joule küresel ve konik darbe sonrası basma dayanımları % 29,7 ve

% 33,3 azalmıştır.

Diş budak ara tabakalı numunelerin, konik impaktör ile yapılan darbe yükleri sonrası basma

dayanımlarında düşme gözlenmemiştir.

Diş budak ara tabakalı numunelerin, 30 joule küresel impaktör sonrası basma dayanımlarında % 15,6

azalma, 60 joule küresel impaktör ile yapılan testlerde ise basma dayanımında % 28,8 düşme olmuştur.

60 joule enerjiye sahip küresel ve konik impaktör ile oluşan hasar genişlik değerleri 22-25 mm olarak

belirlenmiştir.

60 joule enerjiye sahip küresel impaktör, klasik sandviç yapıya sahip numunede 24 mm, çam ve diş

budak ara tabakalı numunelerde ise 14 mm hasar derinliği oluşturmuştur (Şekil 5).

60 joule enerjiye sahip konik impaktör, klasik sandviç yapıya sahip numunede 12,5 mm, çam ve diş

budak ara tabakalı numunelerde ise sırasıyla 12 ve 10 mm hasar derinliği oluşturmuştur (Şekil 5).

Küresel ve konik impaktör ile verilen hasar derinlikleri, çam ve diş budak ara tabakalı numunelerde

yakın değerler almıştır. Küresel impaktör sonucu oluşan hasar derinlikleri az miktar daha fazladır (Şekil

5).

Çalışmada, sandviç kompozitlerin (0/90)s E-cam/vinilester tabaka sabit (1,5 mm) kalınlığına sahip, PVC

kalınlıkları ise ara tabakalı numunelerde 15 mm, klasik sandviç numunelerde ise 25 mm kalınlığa

sahiptir. Ahşap ara tabaka kullanılması, PVC köpük kullanımının azalmasını sağlamıştır.

İlerleyen çalışmalarda ahşap ara tabaka ve PVC köpük ara yüzeylerinde reçinenin ilerlemesini

kolaylaştıracak oluklar açılması öngörülmektedir.

E-cam elyaf ve PVC köpük kullanımını azaltmak amacıyla farklı ahşap ara tabaka malzemelerin

kullanımı önümüzdeki çalışmalarda planlanmaktadır.

Ahşap ara tabaka içeren sandviç kompozitlerin statik (eğilme, kayma ve kesme) ve dinamik (yorulma)

yüklemeler altında performanlarının araştırılması gerekmektedir.

60 joule konik ve küresel darbe enerjisi sonrası yapılan basma testlerinde numuneler iç kısma doğru

bölgesel burkulmaya maruz kalmıştır. Ahşap ara tabaka ve PVC köpük ayrılması şeklinde hasara



1410

uğramıştırlar. 30 joule darbe enerjisi sonrasında ise darbe alan yüzeyde laminasyon-ahşap ara tabaka

ayrılması gözlenmiştir.

4. REFERANS LİSTESİ

1. Vinson JR., 2001, Sandwich structures. Appl Mech Rev ;54(3):201–14.

2. Abrate S., 1997, Localized impact on sandwich structures with laminated facings. Appl Mech

Rev;50(2):69–82.

3. Abrate S., 1998, Impact on composite structures. Cambridge UK: Cambridge Press.

4. Srivastava V. K., 2012, Impact Behaviour of Sandwich GFRP-Foam-GFRP Composites International

Journal of Composite Materials 2(4):63-66 DOI: 10.5923/j.cmaterials.20120204.04

5. Sevkat E., Liaw B., Delale F., 2013, Drop-weight impact response of hybrid composites impacted by

impactor of various geometries, Materials & Design, Volume 52, December, Pages 67-77, ISSN 0261-

3069, http://dx.doi.org/10.1016/j.matdes.2013.05.016.

6. Wang J.; Waas A.M.; Wang H., 2012, Experimental Study on the Low-velocity Impact Behavior of

Foam-core Sandwich Panels. In: 53rd AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics

and Materials Conference 20th AIAA/ASME/AHS Adaptive Structures Conference 14th AIAA. p.

1701.

7. Mitrevski T., Marshall I.H., Thomson R., 2006, The influence of impactor shape on the damage to

composite laminates, Composite Structures, Volume 76, Issues 1–2, October, Pages 116-122, ISSN

0263-8223, http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruct.2006.06.017.

8. Anderson T., Madenci E., 2000, Experimental investigation of low-velocity impact characteristics of

sandwich composites, Composite Structures, Volume 50, Issue 3, November, Pages 239-247, ISSN

0263-8223, http://dx.doi.org/10.1016/S0263-8223(00)00098-2

9. Wu X.Q., Xia F., 2009, Work on low-velocity impact properties of foam sandwich composites with

various face sheets, 2009/04/24, Journal of Reinforced Plastics and Composites, Vol. 29, No.

Doi:7/2010 10.1177/0731684409102749

10. Xia F., Wu X.Q., 2010, Work on Impact Properties of Foam Sandwich Composites with Different

Structure, 2010/01/01 , Journal of Sandwich Structures and Materials, Journal of Sandwich Structures

and Materials, 12(1):47-62, doi: 10.1177/1099636209106256

11. Atas, C., Potoğlu, U., 2016, The effect of face-sheet thickness on low-velocity impact response of

sandwich composites with foam cores, Journal of Sandwich Structures and Materials, 18(2), 215-228,

Doi: 10.1177/1099636215613775

12. Gustin J., Joneson A., Mahinfalah M., Stone J., Low velocity impact of combination Kevlar/carbon fiber

sandwich composites, Composite Structures, Volume 69, Issue 4, August 2005, Pages 396-406, ISSN

0263-8223, http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruct.2004.07.020.

13. JEDARI S.S., et al., 2013, An Investigation on Low Velocity Impact Response of Multilayer Sandwich

Composite Structures. The Scientific World Journal.

14. Jiang D., Shu D., 2005, Local displacement of core in two-layer sandwich composite structures

subjected to low velocity impact, Composite Structures, Volume 71, Issue 1, October 2005, Pages 53-

60, ISSN 0263-8223, http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruct.2004.09.019.

15. Mamalis A.G., Spentzas K.N., Pantelelis N.G., Manolakos D.E., Ioannidis M.B., 2008, A new hybrid

concept for sandwich structures, Composite Structures, Volume 83, Issue 4, June 2008, Pages 335-340,

ISSN 0263-8223, http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruct.2007.05.002.

16. Hazizan Md. A., Cantwell W.J., 2002, The low velocity impact response of foam-based sandwich

structures, Composites Part B: Engineering, Volume 33, Issue 3, Pages 193-204, ISSN 1359-8368,

http://dx.doi.org/10.1016/S1359-8368(02)00009-4.

17. Atas C., Sevim C., 2010, On the impact response of sandwich composites with cores of balsa wood and

PVC foam, Composite Structures, Volume 93, Issue 1,December 2010,40-48, ISSN 0263-8223,

http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruct.2010.06.018.

18. L Torre, J.M Kenny, 2000, Impact testing and simulation of composite sandwich structures for civil

transportation, Composite Structures, Volume 50, Issue 3, November 2000, Pages 257-267, ISSN 0263-

8223, http://dx.doi.org/10.1016/S0263-8223(00)00101-X.

https://www.researchgate.net/journal/1099-6362_Journal_of_Sandwich_Structures_and_Materials

https://www.researchgate.net/journal/1099-6362_Journal_of_Sandwich_Structures_and_Materials

http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruct.2004.09.019

http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruct.2010.06.018



1411

19. Schubel P.M., Luo J.J, Daniel I.M, 2005, Low velocity impact behavior of composite sandwich panels,

Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, Volume 36, Issue 10, Pages 1389-1396, ISSN

1359-835X, http://dx.doi.org/10.1016/j.compositesa.2004.11.014.

20. Schubel P.M., Luo J.J, Daniel I.M,, 2007, Impact and post impact behavior of composite sandwich

panels, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, Volume 38, Issue 3, Pages 1051-1057,

ISSN 1359-835X, http://dx.doi.org/10.1016/j.compositesa.2006.06.022.

21. Edgren F., Asp L.E., Bull P. H., 2004, Compressive Failure of Impacted NCF Composite Sandwich

Panels - Characterisation of the Failure Process, Journal of Composite Materials , vol. 38(6), 495 – 514,

10.1177/0021998304040559.

22. Bull P.H, Edgren F., 2004, Compressive strength after impact of CFRP-foam core sandwich panels in

marine applications, Composites Part B: Engineering, Volume 35, Issues 6–8, September–December,

Pages 535-541, ISSN 1359-8368, http://dx.doi.org/10.1016/j.compositesb.2003.11.007.

23. Shıpsha A., Zenkert D., 2005, Compression-after-Impact Strength of Sandwich Panels with Core

Crushing Damage, Applied Composite Materials 12: 149–164, 5) 12: 149–164, DOI: 10.1007/s10443-

005-1119-1.

24. Shipsha A., Hallström S., Zenkert D., 2003, Failure Mechanisms and Modelling of Impact Damage in

Sandwich Beams - A 2D Approach: Part I - Experimental Investigation, 2003/01/01, Journal of

Sandwich Structures and Materials, 5(1),7-31, 10.1177/1099636203005001584

25. Techincal Standard ASTM C364/C364M, Standart test method for edgewise compressive strength of

sandwich constructionsç Annual Book of ASTM Standards.

Correspondence Address:

Tayfur Kerem Demircioğlu

Balıkesir Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü,

Bigadiç yolu üzeri 17. KM 10100, Merkez / Balıkesir / TÜRKİYE

Telephone and E-mail address. +90 266 612 11 94/4112, 0507 662 4980 [email protected]

BİYOGRAFİLER

Tayfur Kerem Demircioğlu - 24.03.1980 Bursa da doğdum. Lise eğitimini Bursa Anadolu Lisesinde

tamamladım. Balıkesir Üniversitesi Makina Mühendisliği bölümünde lisans eğitimini bitirdikten sonra Balıkesir

Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makina Mühendisliği Ana bilim dalında yüksek lisansı tamamladım.

Balıkesir Üniversitesi Makine Mühendisliği bölümünde doktora eğitimine devam etmekteyim. Tez konum “Elyaf

Yapımı Kurşun Geçirmez Yeleklerin Sonlu Elemanlarla Modellenmesi ve Balistik Performansının İncelenmesi”

üstünedir.

Fatih Balıkoğlu - 22.06.1982 İzmir’de doğdum. Lise eğitimini İzmir Atatürk Lisesinde tamamladım. Celal Bayar

Üniversitesi Makina Mühendisliği bölümünde lisans eğitimini bitirdikten sonra İzmir Yüksek Teknoloji

Enstitüsü Malzeme Bilimi ve Mühendisliği bölümünde yüksek lisansı tamamladım. Balıkesir Üniversitesi

Makine Mühendisliği bölümünde doktora eğitimine devam etmekteyim. “Geleneksel ve Alternatif malzemeli

Denizel Kompozitlerin Üretim Parametreleri ve Mekanik Özelliklerine Etkilerinin Araştırılması” başlıklı doktora

tezimi yürütmekteyim.

sandvİÇ kompozİtlerİn darbe sonrasi basma...

Documents