EREN_VATANGUL_2002508078 kompozit

8/3/2019 EREN_VATANGUL_2002508078 kompozit

http://slidepdf.com/reader/full/erenvatangul2002508078-kompozit 1/88

T.C.

DOKUZ EYLÜL ÜNĠVERSĠTESĠ

MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ

MAKĠNE MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ

KOMPOZİT MALZEMELERİN MEKANİK

ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ VE ANSYS 10

PROGRAMI İLE ISIL GERİLME ANALİZİ

BĠTĠRME PROJESĠ

EREN VATANGÜL

Projeyi Yöneten

Prof. Dr. Onur SAYMAN

Haziran,2008

İZMİR



1

TEZ SINAV SONUÇ FORMU

Bu çalıĢma … / … / …. günü toplanan jürimiz tarafından BĠTĠRME PROJESĠ

olarak kabul edilmiĢtir.

Yarıyıl içi baĢarı notu 100 (yüz) tam not üzerinden ……… ( …………….…. ) dir.

Başkan Üye Üye

Makine Mühendisliği Bölüm BaĢkanlığına,

2002508078 numaralı Eren VATANGÜL jürimiz tarafından … / … / ….. günü saat

…… da yapılan sınavda 100 (yüz) tam not üzerinden ……. almıĢtır.

Başkan Üye Üye

ONAY



2

TEġEKKÜRLER

Bu çalıĢmanın hazırlanmasından bitimine kadar her aĢamada çalıĢmayı yönlendiren,

özverili yardımlarını esirgemeyen, projeyi yöneten değerli hocam Sayın Prof. Dr. Onur

SAYMAN‟ a, çekme deneylerinin yapılmasında yardımlarını esirgenmeyen Aras. Gör.

Semih BENLĠ‟ ye ve Aras. Gör. Yusuf ARMAN‟ a teĢekkürlerimi sunarım.

Son olarak beni sürekli destekleyen ve yanımda olan, maddi ve manevi desteğini

esirgemeyen aileme teĢekkürü bir borç bilirim.

Eren VATANGÜL



3

ÖZET

Genellikle yapısal özellikleri nedeniyle kullanılan kompozit malzemeler, iki veya daha

fazla malzemenin kombinasyonundan meydana gelmektedir. Kompozitler matriks

malzemeye bir veya daha fazla destekleyici malzeme ilavesiyle oluĢan malzemelerdir.

Bu projenin ilk kısmında, kompozit malzemelerin mekanik özelliklerinin mukavemetdeneyleri ile tespit edilmesi çalıĢması yapılmıĢtır. Oryantasyon açısı değiĢtirilerek

malzemenin farklı oryantasyonlardaki davranıĢı ve dayanımı incelenmiĢtir.

Projenin ikinci kısmında, deneyler sonucu belirlenen mekanik özellikler kullanılarak

farklı oryantasyon açılarında, kompozit malzemenin ANSYS 10 programı yardımı ile

modellenmesi ve ısıl gerilme analizi yapılmıĢtır.

Son olarak çalıĢmamızın genel değerlendirilmesi yapılarak proje tamamlanmıĢtır.



4

ĠÇĠNDEKĠLER

Sayfa No

Ġçindekiler Listesi……....…………………………………………………………………………………………………..4

ġekil Listesi …………………………………………..…………………………………………………..……….………….9

Tablo Listesi …………………………………………..……………………………………………………………………...9

Bölüm Bir

GĠRĠġ

1.1. GiriĢ ………………………………..…………………................……………………12

Bölüm Ġki

KOMPOZĠT MALZEME TANIMI VE KULLANIMI

2.1. Kompozit Malzemelerin Tanımı……............................................................................13

2.2. Kompozit Malzemelerin Avantaj ve Dezavantajları.......................................................14

2.1.1. Yüksek Mukavemet ...............................................................................................14

2.1.2. Kolay ġekillendirme................................................................................................15

2.1.3. Elektriksel Özellikler...............................................................................................15

2.1.4. Isıya ve AteĢe Dayanıklılık.....................................................................................15

2.1.5. TitreĢim Sönümleme...............................................................................................15

2.1.6. Korozyona ve Kimyasal Etkilere KarĢı Dayanıklılık..............................................15

2.1.7. Kalıcı ġekillendirme................................................................................................15



5

2.1.8. Kompozit Malzemenin Dezavantjları.....................................................................15

2.3. Kompozit Malzemelerin Kullanım Alanları...................................................................16

2.3.1. Havacılık Sanayi.....................................................................................................17

2.3.2. Denizcilik Sanayi....................................................................................................17

2.3.3. Spor Araçları...........................................................................................................17

2.3.4. Sağlık ......................................................................................................................18

2.3.5. Otomotiv.................................................................................................................18

2.3.6. Formula1 Arabaları.................................................................................................19

2.3.7. Müzik Aletleri.........................................................................................................19

2.3.8. Yapı Sektörü...........................................................................................................20

2.4. Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması......................................................................21

2.4.1. Yapılarını OluĢturan Malzemeye Göre...................................................................21

2.4.1.1. Plastik-Plastik Kompozitler.............................................................................21

2.4.1.2. Plastik-Metal Kompozitler...............................................................................22

2.4.1.3. Plastik-Cam Elyaf Kompozitler.......................................................................22

2.4.1.4. Plastik-Köpük Kompozitler.............................................................................22

2.4.1.5. Metal Matrisli kompozitler..............................................................................22

2.4.1.6. Seramik Kompozitler.......................................................................................23

2.4.2. Yapı BileĢenlerinin ġekline Göre............................................................................23

2.4.2.1. Partikül Esaslı Kompozitler.............................................................................23

2.4.2.2. Lamel Esaslı Kompozitler................................................................................23

2.4.2.3. Fiber Esaslı Kompozitler..................................................................................24

2.4.2.4. Dolgu Kompozitler...........................................................................................25

2.4.2.5. Tabaka Yapılı Kompozitler..............................................................................25

2.5. Kompozit Malzeme Yapımında Kullanılan Temel Maddeler.........................................25

2.5.1. Matris Malzemeleri..................................................................................................25

2.5.2. Reçine ve Özellikleri................................................................................................26

2.5.2.1. Epoksi Reçineler..............................................................................................26



6

2.5.2.2. Polyesterler......................................................................................................26

2.5.2.3. Üretan Reçineler..............................................................................................26

2.5.2.4. Fenolik Reçineler.............................................................................................27

2.5.3. Elyaf ÇeĢitleri ve Özellikleri...................................................................................27

2.5.3.1. Cam Elyaf.......................................................................................................28

2.5.3.2. Bor Elyaf.........................................................................................................30

2.5.3.3. Silisyum Karbür Elyaf.....................................................................................30

2.5.3.4. Alümina Elyaflar .............................................................................................30

2.5.3.5. Grafit Elyaflar.................................................................................................31

2.5.3.6. Aramid Elyaflar...............................................................................................32

2.6. Kompozit Malzeme Üretim Yöntemleri.........................................................................33

2.6.1. Elle Yatırma Yöntemi.............................................................................................33

2.6.2. Püskürtme Yöntemi................................................................................................34

2.6.3. Elyaf Sarma Yöntemi..............................................................................................34

2.6.4. RTM Yöntemi.........................................................................................................35

2.6.5. Profil Çekme Yöntemi............................................................................................36

2.6.6. Hazır Kalıplama Yöntemi.......................................................................................36

2.6.6.1. Hazır Kalıplama Pestili..................................................................................37

2.6.6.2. Hazır Kalıplama Hamuru...............................................................................37

2.6.7. Vakum Yöntemi......................................................................................................37

2.6.8. Otoklav Yöntemi ....................................................................................................38

2.6.9. Preslenebilir Takviye...............................................................................................39

Bölüm Üç

KOMPOZĠT MALZEME ÇEKME DENEYLERĠ

3.1. Deney Düzeneği..............................................................................................................39

3.1.1. Kompozit Levha......................................................................................................39



7

3.1.2. Strain_Gage.............................................................................................................40

3.1.3. Switch Balance Unit ve Strain Ġndicator.................................................................40

3.2. Deneyin Yapılması.........................................................................................................41

3.3. Deney Sonuçları..............................................................................................................43

3.3.1. Cam Epoksi için Deney Sonuçları...........................................................................43

3.3.2. Karbon Epoksi için Deney Sonuçları.......................................................................45

Bölüm Dört

ANSYS 10 PROGRAMI ĠLE ISIL GERĠLME ANALĠZĠ

4.1. Ansys 10 Programının BaĢlatılması...............................................................................48

4.2. Analiz Türünün Belirlenmesi.........................................................................................49

4.3. Malzeme ġeklinin Tanımlanması...................................................................................49

4.4. Analiz Ayarlarının Yapılması.........................................................................................50

4.5. Tabakalandırma ĠĢlemi...................................................................................................51

4.6. Malzeme Özelliklerinin Belirtilmesi...............................................................................52

4.7. Termal Katsayıların Belirtilmesi.....................................................................................52

4.8. Modelin OluĢturulması...................................................................................................53

4.9. Mesh Boyutunun Belirtilmesi.........................................................................................54

4.10. Mesh iĢleminin GerçekleĢtirilmesi................................................................................55

4.11. Sıcaklık Değerlerinin Belirtilmesi.................................................................................55

4.12. Çözümün Yapılması......................................................................................................56

4.13. Sonuçların Görüntülenmesi için Ayarların Yapılması..................................................57

4.14. Sonuçların Görüntülenmesi...........................................................................................57



8

Bölüm BeĢ

ANALĠZĠN SONUÇLARI VE GRAFĠKLER

5.1. (0/45/45/0) Oryantasyonu...............................................................................................60

5.2. (0/90/0/90) Oryantasyonu...............................................................................................62

5.3. (0/90/90/0) Oryantasyonu...............................................................................................64

5.4. (0/-45/-45/0) Oryantasyonu............................................................................................66

5.5. (45/0/0/45) Oryantasyonu...............................................................................................68

5.6. (90/0/0/90) Oryantasyonu...............................................................................................70

5.7. (0/-45/45/0) Oryantasyonu..............................................................................................72

5.8. (-45/0/0/45) Oryantasyonu..............................................................................................74

5.9. (0/90/45/0/90/45) Oryantasyonu.....................................................................................76

5.10. (0/90/45/45/90/0)Oryantasyonu.....................................................................................78

5.11. (0/90/-45/45/90/0) Oryantasyonu..................................................................................80

5.12. (0/90/-45/0/90/45) Oryantasyonu..................................................................................82

5.13. (0/90/-45/0/90/-45) Oryantasyonu................................................................................84

Bölüm Altı

SONUÇ

6.1. Sonuç..............................................................................................................................86

Kaynaklar

Kaynaklar...............................................................................................................................87



9

TABLO LĠSTESĠ

Sayfa No

Tablo 2.3 1991-1994 yılları arasında kompozit malzeme ithalatı........................................................16

Tablo 2.5.3.1 Cam elyafların mekanik özellikleri ve bileĢimleri.........................................................29

Tablo 2.5.3.5 Karbon Elyafın Sınıfları.................................................................................................32

ġEKĠL LĠSTESĠ

ġekil 2.3.6. Formula arabasını ön jantları..............................................................................19

ġekil 2.3.8. Yapı malzemesi kompozit lifler .........................................................................20

ġekil 2.4.2.2. Açılı tabakaların ayrı gösterimi.......................................................................23

ġekil 2.4.2.3. DeğiĢik tipte fiber kompozitler .....................................................................................24

ġekil 2.5.3. Elyaf Dokuma Türler i......................................................................................................27

ġekil 2.5.3.1. Cam elyafı üretimi (Phillips, 1989)...............................................................................28

ġekil 2.5.3.5. Karbon Elyaf Örnekleri.................................................................................................31

ġekil 2.5.3.6. Elyaf ve matris malzemelerin gerilme uzama diyagramı.............................................33



10

Şekil 2.6.2. Püskürtme Yöntemi.........................................................................................................34

Şekil 2.6.3. Elyaf sarma Makinesi .....................................................................................................35

Şekil 2.6.4 RTM yöntemi...................................................................................................................36

Şekil 2.6.7. Vakum bagging................................................................................................................38

Şekil 3.1.2. strain-gage .......................................................................................................................40

Şekil 3.1.3. Strain indicator ve Switch Balance Unit..........................................................................41

Şekil 3.2.1. Quarter Bridge Bağlantısı................................................................................................42

Şekil 3.2.2 Ġnstron 1440 çekme cihazı.................................................................................................42

Şekil 3.2.3 Cihaz çeneleri....................................................................................................................43

Şekil 3.2.4 Gage Factor Ayarlama.......................................................................................................43

Şekil 4.1 Programın ÇalıĢtırılması.......................................................................................................48

Şekil 4.2 Analizin tanımlanması..........................................................................................................49

Şekil 4.3 Malzeme ġekil Seçimi..........................................................................................................49

Şek il 4.4 Analiz Ayarlarının Yapılması..............................................................................................50

Şekil 4.5 Malzeme Tabaka Açılarının Girilmesi.................................................................................51

Şekil 4.6 Malzeme Özelliklerinin Programa Tanıtılması.....................................................................52

Şekil 4.7 Isıl Katsayıların Tanımlanması.............................................................................................53

Şekil 4.8.1 Model Boyutlarının Girilmesi...........................................................................................53

Şekil 4.8.2 100*100*0,4 (mm) boyutlarındaki modelimiz..................................................................54

Şekil 4.9 Mesh boyutunun seçimi........................................................................................................54

Şekil 4.10 Modelimizin mesh iĢlemi sonrasındaki durumu.................................................................55

Şekil 4.11 Oda sıcaklığının ve referans sıcaklığın girilmesi................................................................56

Şekil 4.12 Çözümün BaĢlatılması........................................................................................................56



11

Şekil 4.13 Sonucunu Göreceğimiz Tabakanın Seçimi.........................................................................57

Şekil 4.14.1 Sonuçları ekrana yansıtma..............................................................................................58

Şekil 4.14.2 X ekseninde oluĢan gerilme dağılımı..............................................................................58

Şekil 4.14.3 Y ekseninde oluĢan gerilme dağılımı..............................................................................59

Şekil 4.14.4 Tabakanın üç boyutlu görünüĢü.......................................................................................69

Şekil 5.1. (0/45/45/0)s oryantasyonu...................................................................................................61



Şekil 5.4. (0/-45/-45/0)s oryantasyonu................................................................................................67


Şekil 5.6. (0/90/0/90)s oryantasyonu....................................................................................................71

Şekil 5.7. (0/-45/45/0)s oryantasyonu..................................................................................................73

Şekil 5.8. (-45/0/0/45)s oryantasyonu..................................................................................................75

Şekil 5.9. (0/90/45/0/90/45)s oryantasyonu.........................................................................................77

Şekil 5.10. (0/90/45/45/90/0)s oryantasyonu........................................................................................79

Şekil 5.11. (0/90/45/-45/90/0)s oryantasyonu......................................................................................81

Şekil 5.12. (0/90/-45/0/90/45)s oryantasyonu......................................................................................83

Şekil 5.13. (0/90/-45/0/90/45)s oryantasyonu......................................................................................85



12

BÖLÜM BĠR

GĠRĠġ

1.1. Giriş

20. yüzyılın ikinci yarısından itibaren tekniğin hızla geliĢmesi, beraberinde sanayinin

temel girdisi olan malzeme ve malzeme biliminde de geliĢmelerin hızlanmasını sağlamıĢtır.Fakat yeryüzünde ana malzemelerin sınırlı olmasından dolayı, malzemeler ve bu

malzemelerin özellikleri teknolojinin geliĢimine ayak uyduramamıĢtır. Uzay araçlarının

yapımına geçilen geçen asırda, bilim adamları çağın yenilikleri ile birlikte mevcut

malzemelerin özelliklerinden, bilimin geliĢmesi paralelinde günün Ģartlarına uyacak Ģekilde

gerek ekonomik gerekse teknik yönden daha uygun malzemeler imal etme yolunu

seçmiĢlerdir.

Dolayısıyla hem ekonomik hem daha yüksek mukavemetli ve hem de çok hafif malzemelerin oluĢturulması için yapılan çalıĢmalar yoğunlaĢtırılmıĢtır. Böylece malzemeyi

teĢkil eden bileĢenlerin, özellikleri farklı olan kombinasyonlarının verdikleri, kompozit

malzemeler, büyük bir önem kazanmıĢtır.

Son zamanlarda yüksek mukavemet / ağırlık, katılık / ağırlık oranlarına sahip olan fiber

takviyeli reçine kompozitleri, uçak ve uzay taĢıtları gibi ağırlığa hassas uygulamalarda

önemli kullanım sahaları bulmuĢlardır. Düne kadar saçtan tahtadan yapılan tekneler, yatlar

yerlerini artık polyester - cam elyaftan yapılan benzerlerine bırakıyorlar. Bakım-onarım bakımından daha avantajlı olan kompozit malzemeden yapılan tekneler aynı zamanda daha

hafif, uzun ömürlü ve süratli olmaları bakımından tercih edilmektedirler. Ġmalat

sanayisinde artık birçok parça kompozit malzemeden yapılmaktadır.

Bu çalıĢmada kompozit malzemenin çekme deneyi ile mekanik özellikleri tespit edilip,

daha sonra Ansys 10 programı yardımı ile 260C den 150

0C ye artırılan sıcaklıkta

malzemenin içinde tabakalarda oluĢan gerilmeler tespit edilmeye çalıĢılmıĢtır.



13

BÖLÜM ĠKĠ

KOMPOZĠT MALZEME TANIMI VE KULLANIMI

2.1. Kompozit Malzemelerin Tanımı:

Kompozit malzemeler; iki ya da daha fazla malzemenin uygun özelliklerini tek

malzemede toplayarak veya yeni bir özellik çıkarmak amacıyla makro düzeyde birleĢtirilmesi sonucu oluĢturulan malzemelerdir. Genel olarak bu malzemelerde hacimsel

olarak %50„nin üzerinde fiber bulunur. Kompozit malzeme kullanılarak üretilecek olan

parçalar tasarlanırken, parçanın hangi alanda kullanılacağı ve kullanıma yönelik spesifik

ihtiyaçların neler olduğunun bilinmesi gereklidir.

Kompozit bir parça tasarlanırken maliyet, ham malzeme özellikleri, çevre koĢullarının

parçaya etkisi, imalat yöntemi, kalite kontrol metotları gibi bir dizi faktör birlikte

değerlendirilmelidir. Tasarımda en büyük zorluklardan birisi kompozit malzemelerin

izotropik özellikler göstermemesidir. Bu yüzden tasarımcı, parçaya her yönden ne kadar

yük geleceğini ve parçanın hangi noktasında ne kadar mukavemete ihtiyaç olduğunu iyi

anlayıp, fiberlerin yerleĢim açılarını ona göre hesaplamalıdır.

Kompozit malzemelerde çekirdek olarak, bir fiber malzeme ve bu malzemenin

çevresinde hacimsel olarak çoğunluğu oluĢturan bir matris malzeme bulunmaktadır. Burada

fiber malzeme, kompozit malzemenin mukavemet ve yük taĢıma özelliğini sağlamaktadır.

Matris malzeme ise, plastik deformasyona geçiĢte oluĢabilecek çatlak ilerlemelerini önler

ve kompozit malzemenin kopmasını geciktirmektedir. Matris olarak kullanılan malzemenin

diğer bir amacı da, fiber malzemeleri yük altında bir arada tutabilmek ve yükü lifler

arasında homojen olarak dağıtmaktır. Böylelikle fiber malzemelerde plastik deformasyon

gerçekleĢtiğinde ortaya çıkacak çatlak ilerlemesi olayının önüne geçilmiĢ olunur.

Kompozit malzemelerin, parça bütünlüğü, hafiflik, yüksek mukavemet, darbe dayanımı

ve uzun kullanım ömrü gibi özellikleri, geniĢ kullanım alanlarında avantajlar



14

sağlamaktadır. Cam elyafı elastik bir malzemedir. Yük altında düzgün olarak kopma

noktasına kadar uzayan cam elyafı, çekme yükünün kalkması sonucunda herhangi bir akma

özelliği göstermeden baĢlangıç boyutuna döner. Diğer metallerde ve organik liflerde

bulunmayan bu elastiklik ve yüksek mukavemet özellikleri; cam elyafına büyük miktardaenerjiyi, kayıpsız olarak depolama ve bırakma olanağı sağlamaktadır. Bu özellik, dinamik

yorulma dayanımı, aĢınmaya karĢı korunması koĢulu ile otomobil, kamyon amortisör

yayları ve mobilya yayları gibi ürünlerin cam elyafı takviyeli plastik malzemeden

yapılabilmesini sağlamaktadır. Cam elyafı takviyeli plastiklerde, cam elyafı takviyesinin

yönü önemli bir etkendir ve bu, cam elyafının reçine ile kaplanabilirliğini de etkiler.

Dolayısıyla takviye miktarının artıĢı ile birlikte cam elyafının mukavemeti de artar.

Kompozit malzemelerin bu üstün özelliklerine rağmen, yük taĢıma kabiliyetinde zamanla

azalma görülmektedir. Bu nedenle, tasarım yapılırken uygun bir emniyet faktörü ön

görülerek, ani kırılmaların önüne geçilmesi gereklidir. Zamana bağlı olarak mukavemetin

azalması, çekme dayanımının baĢlangıç değerinin 2/3'üne çok kısa sürede düĢmesi ve

1/2'sine 50 yıl gibi bir sürede düĢmesi Ģeklinde görülmektedir.

2.2. Kompozit Malzemelerin Avantaj ve Dezavantajları

Kompozit malzemelerin özgül ağırlıklarının düĢük oluĢu, hafif yapılarda büyük avantaj

sağlar. Bunun yanında fiber takviyeli kompozit malzemelerin korozyona dayanımları, ısı,

ses ve elektrik yalıtımı sağlamaları da ilgili kullanım alanları için önemli bir üstünlük

sağlamaktadır.

Kompozit malzemelerin dezavantajlı yanlarını ortadan kaldırmaya yönelik teorik

çalıĢmaların olumlu sonuçlanması halinde kompozit malzemeler, metalik malzemelerin

yerini alabilecektir. Kompozit malzemelerin avantalarını Ģöyle sıralayabiliriz:

2.2.1. Yüksek Mukavemet

Kompozit malzemelerin çekme ve eğilme mukavemetleri, birçok metalik malzemeye

göre çok daha yüksektir. Ayrıca kaplama özelliklerinden dolayı, kompozitlere istenen

yönde ve istenen bölgede gerekli mukavemet verilebilir. Böylelikle malzemeden tasarruf

yapılarak, daha hafif ve ucuz ürünler elde edilebilir.



15

2.2.2. Kolay Şekillendirme

Kompozit malzeme kullanılarak yapılan büyük ve kompleks parçalar, tek iĢlemle bir

parça halinde kalıplanabilir. Bu da malzeme ve iĢçilikten kazanç sağlar.

2.2.3. Elektriksel Özellikler

Uygun malzemelerin seçilmesiyle, çok üstün elektriksel özelliklere sahip kompozit

ürünler elde edilebilir.

2.2.4. Isıya ve Ateşe Dayanıklılık

Isı iletim katsayısı düĢük malzemelerden oluĢan kompozitlerin ısıya dayanıklılık

özellikleri, yüksek ısı altında kullanabilmesine olanak tanımaktadır. Bazı özel katkı

maddeleri ile kompozit malzemenin ısıya dayanımı arttırılabilir.

2.2.5. Titreşim Sönümleme

Kompozit malzemelerin sünekliği nedeniyle, doğal bir titreĢim sönümleme ve Ģok

yutabilme özelliği vardır. Bu sayede çatlak yürümesi olayı da engellenmiĢ olur.

2.2.6. Korozyona ve Kimyasal Etkilere Karşı Dayanıklılık

Kompozitler malzemeler, hava etkilerinden, korozyondan ve çoğu kimyasal etkilerden

zarar görmezler. Bu özellikleri nedeniyle kompozit malzemeler, kimyevi madde tankları,

boru ve aspiratörleri, tekne ve deniz araçları yapımında güvenle kullanılmaktadır.

2.2.7. Kalıcı Renklendirme

Kompozit malzemelere, kalıplama esnasında reçineye ilave edilen pigmentler sayesinde

istenen renk verilebilir. Bu iĢlem ek bir masraf ve iĢçilik gerektirmez. Kompozit

malzemeler, aĢağıda belirtilecek olan dezavantajlara rağmen çelik ve alüminyuma göre

birçok avantaja sahiptir. Bu nedenle kompozitler; kimyasal madde depolarında, karayolu

tankerlerinde, bina cephe ve panolarında, otomobil gövde ve tamponlarında, deniz

teknelerinde, komple banyo ünitelerinde, ev eĢyalarında, tarım araçları gibi birçok sanayi

alanında kullanılabilecek bir malzemedir.

2.2.8. Kompozit malzemelerin Dezavantajları ;

1. Hammaddenin pahalı olması; Uçaklarda kullanılabilecek kalitede karbon m2‟lik

kumaĢının maliyeti yaklaĢık 50 $' dır.



16

2. Lamine edilmiĢ kompozitlerin özellikleri her zaman ideal değildir, kalınlık yönünde

düĢük dayanıklılık ve katlar arası düĢük kesime dayanıklık özelliği bulunmaktadır

3. Malzemenin kalitesi üretim yöntemlerinin kalitesine bağlıdır, standartlaĢmıĢ bir kalite

yoktur.

4. Kompozitler kırılgan (gevrek) malzeme olmalarından dolayı kolaylıkla zarar görürler,

onarılmaları yeni problemler yaratabilir.

Malzemelerin sınırlı raf ömürleri vardır. Bazı tür kompozitlerin soğutularak

saklanmaları gerekmektedir. Sıcak kurutma gerekmektedir. Kompozitler onarılmadan önce

çok iyi olarak temizlenmeli ve kurutulmalıdır. Bazı durumlarda bu zor olabilir. Bazı

kurutma teknikleri uzun zaman alabilmektedir

2.3. Kompozit Malzemelerin Kullanım Alanları;

Kompozit malzemeler artık gittikçe artan oranlarda ve yeni sektörlerde kullanılmaya

baĢlanmıĢtır. Uzun zaman uçak sanayisindeki ihtiyaçların yönlendirdiği kompozit malzeme

geliĢimleri son dönemde yeni birçok sektörde birçok farklı amaç için kullanılmaktadır.

Tablo 2.3. 1991-1994 yılları arasında cinsinden kompozit malzeme ithalatı

Pazar 1991 1992 1993 1994

Uçak ve Uzay sanayi 17.6 14.7 11.5 11.0

Ticaret gereçleri 61.3 65.0 66.9 72.9

İnşaat 190.5 219.1 240.4 270.7

Tüketici Ürünleri 67.4 73.6 75.2 79.3

Korozyona Dayanıklı Ürünler 161.0 150.7 159.7 170.7

Elektrik 104.8 117.9 124.7 135.8

Deniz 124.7 138.1 144.8 164.9

Ulaşım 309.4 340.2 372.9 428.9

Diğer 33.5 37.8 40.5 46.2



17

2.3.1. Havacılık Sanayi

Özellikle ileri kompozit malzemeler havacılık sanayinde çok geniĢ uygulama alanları

bulmaktadır. Komposite malzemelerinin hafifliklerine oranla üstün mekanik özellikleriuçaklarda ve helikopterlerde sadece içi mekân değil yapısal parçalarını da polimer esaslı

kompozitlerle üretilmesine neden olmaktadır.

B2 bombardıman uçağı gövde panelleri; karbon fiber+epoksi

A380 yolcu uçağı kanat panelleri ve flapler; karbon fiber+epoksi

A380 yolcu uçağı burun bölümü (radome); CTP

A380 yolcu uçağı dikey stabilizer; Aramid fiber+epoksi

Zemin Plakası; Airbus 300/600 uçaklarında kullanılan karbon takviyeli Polieterimid

Uçak EAPS kapağı; (Karbon Elyafı+PEEK)

2.3.2. Denizcilik Sanayi

Yelkenli Gövdesi; CTP, Balsa ve polimer köpük üstüne cam, aramid karbon

dokumaları ile kaplanması

Yat, Tekne Arkası Platform

Basamaklar; CTP

Yelken Direği; Kevlar+Epoksi

2.3.3. Spor Araçları

Kompozit malzemelerin popüler olduğu yeni sektörler arasında spor araç ve gereçleri

her geçen gün daha da öne çıkmaktadır. Özellikle ağırlığın azalması, dolayısıyla hareket

kabiliyetinin artması ve dayanıklılığın artmasına neden olan cam ve karbon elyafı takviyeli

kompozitler kullanılmaktadır.

Kompozitler kano, sörf ve yatlar için çok önemli olan malzeme yoğunluğu ve darbe

dayanımı konusunda üstün özelliklere sahiptirler. Dağ bisikletleri en iyi katılık/ağırlık oranı

ve en düĢük ağırlık özellikleri kazanmak için karbon elyafı ile üretilmektedir. Korozyona

dayanım, Ģok emme ve sağlamlık gibi üstün özellikler kazandırmaktadır.

Ayrıca golf sopası, tenis raketi gibi spor ürünlerinde ağırlığı düĢürmek için karbon

elyafı takviyeli kompozit malzemelerden üretilmektedirler.



18

Su kayağı; Termoplastik prepreg

Kar kayağı; AhĢap üzerine sarılmıĢ karbon, aramid, cam elyafı karıĢımı+epoksi

Kano küreği; (%33 Cam+Poliftalamid)

Su kaydırakları: CTPSörf Tahtaları:; CTP

Bisiklet; (Karbon+Poliamid 6), yaklaĢık 1kg ağırlığında

Reebook Spor Ayakkabı; termoplastik poliüretan, petek (honeycomb)

Golf Sopası; Karbon Fiber+Epoksi

Tenis Raketi; Aramid (Kevlar)+Epoksi

Zıpkın Gövdesi; Karbon Fiber+Epoksi

Palet; Karbon Fiber+Epoksi

2.3.4. Sağlık

Tekerlekli sandalye; Cam veya Karbon Elyaf takviyeli Polyester

Tıbbi Tetkik Cihazları DıĢ Muhafazaları; CTP

2.3.5. Otomotiv

Otomobil firması müĢterilerinin ihtiyaçlarına karĢılık vermek çevresel Ģartların baskısı

altında daha hafif otomobiller üretmektedirler. Hafifi otomobiller daha çabuk hızlanabilen,

daha çabuk durabilen ilerlemek için daha küçük bir motora ve daha az benzine ihtiyaç

duyan araç anlamına gelmektedir.

Cam Sileceği; %30 Cam+PBT

Fitre Kutusu; Mercedes, %35 Cam+Poliamid 66

Pedallar; %40 Cam+Poliamid 6

Dikiz Aynası; %30 Cam+ABS

Far Gövdesi; BMW, %30 Cam+PBT

Hava GiriĢ Manifoldu; BMW, Ford, Mercedes, %30 Cam+Poliamid 6

Otomobil Gösterge Paneli; GMT

Otomobil Spoiler; CTP

Otomobil Yan Gövde Ġskeleti; Ford, CTP



19

2.3.6. FORMULA 1 Arabaları;

Formula 1 arabalarının yapımına ait düzenlemeler çok özeldir ve titizlikle

uygulatılmaktadır. Arabanın tüm ağırlığı 605 kilogramı aĢmamalıdır. Tasarım mühendislerien az ağırlıkla en sağlam çözümü bulmak durumundadırlar. Daha önceleri yarıĢ

arabalarında hafif bir metal olan alüminyum kullanılmaktaydı artık kompozit malzemeler

çok daha düĢük ağırlıklarla serlik ikiye katlanabilmektedir. Ayrıca karmaĢık parçaların

kompozit malzemelerle üretilebilmesi F1 otomobillerin üretiminde gerekli parça sayısı

azaltılabilmektedir. Alüminyumla 200'den fazla parçayla üretilen gövde ve Ģase beĢ

parçaya düĢürülmüĢtür. Kompozit malzemeler metal cıvatalar gibi bağlantı parçaları ile

birleĢtirilmek yerine epoksi reçinesi ile birbirlerine bağlanmaktadır. F1 arabalarında

aĢağıda belirtilenlerle beraber birçok parça kompozit malzeme kullanılmaktadır.

Motor kaplaması

Burun kapağı

Ön ve arka kanatlar, spoiler

Ana gövde. Mühendislik

Elektrik dağıtım Panoları; CTP

Şekil 2.3.6. Formula arabasının ön jantları

2.3.7. Müzik aletleri

London College of Furniture ve diğer bazı yerlerde ileri kompozit malzemelerle

müzikal enstrümanlar yapılması üzerine çalıĢmalar bulunmaktadır. Ġleri kompozit



20

malzemelerle yapılan yaylı sazlarda boyun kısmının tellerin gerilmesinden dolayı deforme

olması karĢılaĢılan temel sorunlardandır.

Keman; Karbon Fiber+EpoksiGitar; Karbon lamine tabakalar arası polimer köpük

Akustik Gitar; Grafit-Epoksi

Çello; Karbon + Epoksi

2.3.8. Yapı sektörü

Köprü Tabanı; CTP

Trabzanı; CTP

Yürüme yolları; CTP

TaĢıyıcı Konstrüksiyon; CTP

Bina Balkon Korkuluğu; CTP

Kapı; CTP

TaĢıyıcı Konstrüksiyon, Yüzme Havuzu, Kapı Saçağı, Yer karoları; SMC

Bina Kaplama Panelleri: CTP

Küvet; CTP

Lavabo; CTP

Sokak Lambası; CTP

Şekil 2.3.8. Yapı malzemesi kompozit lifler



21

2.4. Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması

Kompozit malzemeleri, yapılarını oluĢturan malzemeler ve yapı bileĢenlerinin

Ģekillerine göre iki Ģekilde sınıflandırmak mümkündür. Matris malzemesinin türüne göre(plastik kompozitler, metalik kompozitler, seramik kompozitler vb.) bir gruplandırma

yapılabildiği gibi yapı bileĢenlerinin Ģekillerine göre de (partikül esaslı kompozitler, lamel

esaslı, fiber esaslı kompozitler, dolgulu “kafes” kompozitler, tabaka yapılı kompozitler

Ģeklinde) sınıflandırılabilir.

2.4.1. Yapılarını Oluşturan Malzemelere Göre

2.4.1.1. Plastik – Plastik Kompozitler

Fiber olarak kullanılan plastik, yük taĢıyıcı bir özelliğe sahip iken, matris olarak

kullanılan plastik, esneklik verici, darbe emici ya da istenen amaca göre kullanılan plastiğin

özelliğine sahip olmaktadır. Kullanılabilecek plastik türleri de iki ayrı sınıfta incelenebilir.

Termoplastikler: Bu tür plastikler, ısıtıldığında yumuĢar ve Ģekillendirildikten sonra

soğutulduğunda sertleĢir. Bu iĢlem sırasında plastiğin mikro yapısında herhangi bir

değiĢiklik söz konusu değildir. Genellikle 5-50 oC arasındaki sıcaklıklarda kullanılabilirler.

Bu gruba giren plastikler:

a) Naylon

b) Polietilen

c) Karbonflorür

d) Akrilikler

e) Selülozikler

f) Viniller

Ģeklinde sıralanabilir.

Termoset Plastikler: Bu tip plastiklerde ise ısıtılıp Ģekillendirildikten sonra

soğutulduklarında artık mikro yapıda oluĢan değiĢim nedeniyle eski yapıya dönüĢüm

mümkün olmamaktadır. Bu grubun belli baĢlı plastikleri ise:

a) Polyesterler

b) Epoksi1er



22

c) Alkiter

d) Aminler

olarak verilebilir.

2.4.1.2. Plastik – Metal Fiber Kompozitler

Endüstride çok kullanılan bir tür olan metal fiber takviyeli plastikten oluĢan kompozitler

oldukça mukavemetli ve hafif bir ürün olarak karĢımıza çıkmaktadır. Bu kompozitler,

metal fiberleri (bakır, bronz, alüminyum, çelik vs.) polietilen ve polipropilen plastiklerini

takviyelendirmesi ile elde edilmekte ve kullanılmaktadır. Özellikle deformasyon yönünden

takviyelendirilme yaygın olarak kullanılmakta ve iyi bir verim alınmaktadır.

2.4.1.3. Plastik – Cam Elyaf Kompozitler

Ġsteğe göre termoplastikler veya termoset, plastikten oluĢan matris ve cam liflerin uygun

kompozisyonlarından üretilmektedir. Mekanik ve fiziksel özellikleri nedeniyle cam lifler

birçok durumda metal, asbest, sentetik elyaf ve pamuk ipliği gibi liflere tercih edilebilirler.

Ancak cam elyaflı kompozitler, büyük kuvvetleri iletmelerine rağmen camın kırılgan

olmasından dolayı çok küçük dirençlidirler. Bu tür malzemelerin fiziksel ve kimyasal

özellikleri, kullanılan plastik reçineler uygun seçilerek, arzu edilen Ģekle sokulabilir.

Plastik reçineler de, daha önce belirtildiği gibi termoplastik ve termoset türünde

olmaktadır. Termoset plastikler, fiberlerin de düzgün oryantasyonu ile yüksek mukavemete

ulaĢabilirler. Cam elyaf takviyeleri ile en çok kullanılan plastik reçineler, polyesterlerdir.

2.4.1.4. Plastik – Köpük Kompozitler

Bu tür kompozitlerde plastik, fiber olarak görev yapmakta, köpük ise matris konumunda

olmaktadır. Köpükler, hücreli yapıya sahip, düĢük yoğunlukta, gözenekli ve doğal halde

bulunduğu gibi, büyük bir kısmı sentetik olarak imal edilmiĢ hafif maddelerdir. Köpük

hücre yapısına göre sert, kırılgan, yumuĢak ya da elastik olabilmektedir. Matris olarak

kullanılan bu köpük türleri, kullanılan plastiğin de çeĢitlenebilmesiyle değiĢik özellikte

kompozit malzemelerin oluĢumunu sağlayabilmektedir.

2.4.1.5. Metal Matrisli Kompozitler

Metallerin ve metal alaĢımlarının birçoğu, yüksek sıcaklıkta bazı özellikleri

sağlamalarına rağmen kırılgan olmaktadırlar. Fakat metalik fiberler ile takviye edilmiĢ

metal matrisli kompozitler, her iki fazın uyumlu çalıĢması ile yüksek sıcaklıkta da yüksek

mukavemet özelliklerini vermektedirler. Bakır ve Alüminyum matrisli, Wolfram veya



23

Molibden fiberli kompozitler ve Al - Cu kompoziti, bize bu kompozisyonu veren en iyi

örneklerdir. Bu tip kompozitler, matrisin özelliklerini iyileĢtirdiği gibi bu özelliklere daha

ekonomik olarak ulaĢılmasını sağlamaktadır. Bu kompozitlerde metal matris içine gömülen

ikinci faz, sürekli lifler Ģeklinde olabildiği gibi, geliĢi güzel olarak dağıtılmıĢ küçük parçalar halinde de olabilmektedir.

2.4.1.6. Seramik Kompozitler

Metal veya metal olmayan malzemelerin birleĢimlerinden oluĢan seramik kompozitler,

yüksek sıcaklıklara karĢı çok iyi dayanım göstermekle birlikte, rijit ve gevrek bir yapıya

sahiptirler. Ayrıca elektriksel olarak çok iyi bir yalıtkanlık özelliği de gösterirler.

2.4.2. Yapı Bileşenlerinin Şekline Göre

2.4.2.1. Partikül Esaslı Kompozitler

Rijitlik ve mukavemette artıĢ sağlayan küçük granül dolgu maddesi ilavesiyle

Ģekillendirilerek üretilirler. Partikül kompozitler, bir veya iki boyutlu makroskobik

partiküllerin veya sıfır boyutlu olarak kabul edilen çok küçük mikroskobik partiküllerin

matris fazı ile oluĢturdukları malzemelerdir. Makroskobik veya mikroskobik boyutlu

partiküller kompozit malzeme özelliklerini farklı Ģekilde etkilerler. Partikül takviyeli

kompozitleri fiber ve pul kompozitlerden ayırt eden karakteristik özellikleri, partiküllerin

matris içinde tamamen rasgele dağılması ve bu nedenle malzemenin izotropik özellik

göstermemesidir. Partikül esaslı kompozitlerin maliyeti düĢük ve rijitliğide oldukça iyidir.

2.4.2.2. Lamel Esaslı Kompozitler

Yüksek yük taĢıma kabiliyeti olan büyük uzunluk / çap oranında dolgu malzemesi ilave

edilerek üretilirler. Matris içinde yer alan pulların konsantrasyonu düĢük olabileceği gibi

birbiri ile temas etmelerini sağlayacak derecede yüksek değerlerde olabilirler. Düzlemsel

yapıya sahip pullarla sıkı paketleme ile elde edilir. Pul esaslı sistemin maliyeti biraz daha

fazla, ancak mukavemet özellikleri iyidir.

Şekil 2.4.2.2. Açılı tabakaların ayrı gösterimi



24

2.4.2.3. Fiber Esaslı Kompozitler

Birçok özelliklerde artıĢ sağlayan, yüksek etkinliği olan liflerin ilavesiyle elde edilir.

Mühendislikte kullanılan malzemelerin pek çoğu fiber Ģeklinde üretildiklerinden

mukavemet ve rijitlikleri kütle halindeki değerlerinden çok üst düzeyde olabilmektedir.

Örneğin karbon fiberlerin çekme mukavemeti kütle halindeki grafitten 50 kat, rijitliği 3 kat

daha yüksektir. Fiberlerin bu özelliğinin fark edilmesiyle fiber kompozitlerin üretilmesi

süreci baĢlamıĢtır. Günümüzde düĢük performanslı ev eĢyalarından roket motorlarına değin

kullanım alanı bulan malzemeler olmuĢlardır. Fiberler yapı içerisinde kesintisiz uzayan

sürekli fiberler veya uzun fiberlerin kesilmesiyle elde edilen süreksiz fiberler veya elyaflar

Ģeklinde olabilirler.

Şekil 2.4.2.3. DeğiĢik tipte fiber kompozitler

a) Tek yönlü pekiĢtirilmiĢ sürekli fiber kompozit

b) Örgü formunda fiberlerle pekiĢtirilmiĢ kompozitler

c) Rastgele yönlenmiĢ süreksiz fiber kompozit

d) YönlendirilmiĢ süreksiz fiber kompozit

Fiber - matris kompozitlerinin mühendislik performansını etkileyen en önemli faktörler

fiberlerin Ģekli, uzunluğu, yönlenmesi, matrisin mekanik özellikleri ve fiber - matris ara

yüzey özellikleridir. Fiberler dairesel olduğu gibi daha nadiren dikdörtgen, hekzagonal,

poligonal ve içi boĢ dairesel kesitli olabilir. Bu kesitlerin bazı artı özellikleri olmakla

birlikte (paketleme, yüksek mukavemet vs.) dairesel kesitler maliyeti ve kullanım kolaylığı

ile üstünlük sağlar. Sürekli fiberlerle çalıĢmak genelde daha kolay olmakla beraber tasarım

serbestliği süreksizlere göre çok daha sınırlıdır. Sürekli fiberler süreksizlerden daha iyi



25

yönlenme göstermelerine karĢılık, süreksiz fiberlerin kullanılması daha pratik sonuçlar

vermektedir.

2.4.2.4. Dolgu Kompozitler

Üç boyutlu sürekli bir matris malzemesinin yine üç boyutlu dolgu maddesi ile

doldurulması ile oluĢan malzemelerdir. Matris çeĢitli geometrik Ģekillere sahip bir iskelet

veya Ģebeke yapısındadır. Düzgün petekler, hücreler veya süngere benzeyen gözenekli

yapılar arasında metalik, organik veya seramik esaslı dolgu maddeleri yer alabilir.

Optimum özelliklere sahip kompozitlerin üretimi için birbiri içinde çözünmeyen, kimyasal

reaksiyon vermeyen bileĢenlerin seçilmesi gerekir.

2.4.2.5. Tabaka Yapılı Kompozitler

Farklı özelliklere sahip en az iki tabakanın kombinasyonundan oluĢur. Çok değiĢik

kombinasyonlarla tabakalanmıĢ kompozitlerin üretimi mümkündür. Korozyon direnci zayıf

metaller üzerine, daha yüksek dirençli metallerin veya plastiklerin kaplanmasıyla korozyon

özelliğinin, yumuĢak metallerin sert malzemelerle birleĢtirilmesiyle sertlik ve aĢınma

direncinin, farklı fiber yönlenmesine sahip tek tabakaların birleĢtirilmesiyle çok yönlü yük

taĢıma özelliğinin geliĢtirilmesi mümkün olmaktadır.

2.5. Kompozit Malzeme Yapımında Kullanılan Temel Maddeler

2.5.1. Matris Malzemeleri

Kompozit yapılarda matrisin üç temel fonksiyonu vardır. Bunlar, elyafları bir arada

tutmak, yükü elyaflara dağıtmak ve elyafları çevresel etkilerden korumaktır. Ġdeal bir

matris malzemesi baĢlangıçta düĢük viskoziteli bir yapıda iken daha sonra elyafları sağlam

ve uygun bir Ģekilde çevreleyebilecek katı forma kolaylıkla geçebilmelidir.

Kompozit yapılarda yükü taĢıyan elyafların fonksiyonlarını yerine getirmeleri açısından

matrisin mekanik özelliklerinin rolü çok büyüktür. Örneğin matris malzemesi olmaksızın

bir elyaf demeti düĢünüldüğünde yük bir ya da birkaç elyaf tarafından taĢınacaktır.

Matrisin varlığı ise yükün tüm elyaflara eĢit olarak dağılımını sağlayacaktır. Kesme yükü

altındaki bir gerilmeye dayanım, elyaflarla matris arasında iyi bir yapıĢma ve matrisin

yüksek kesme mukavemeti özelliklerini gerektirir. Elyaf yönlenmelerine dik doğrultuda,



26

matrisin mekanik özellikleri ve elyaf ile matris arasındaki bağ kuvvetleri, kompozit yapının

mukavemetini belirleyici önemli hususlardır. Matris elyafa göre daha zayıf ve daha

esnektir. Bu özellik kompozit yapıların tasarımında dikkat edilmesi gereken bir husustur.

Matrisin kesme mukavemeti ve matris ile elyaf arası bağ kuvvetleri çok yüksek ise elyaf

ya da matriste oluĢacak bir çatlağın yön değiĢtirmeksizin ilerlemesi mümkündür. Bu

durumda kompozit gevrek bir malzeme gibi davrandığından kopma yüzeyi temiz ve parlak

bir yapı gösterir. Eğer bağ mukavemeti çok düĢükse elyaflar boĢluktaki bir elyaf demeti

gibi davranır ve kompozit zayıflar. Orta seviyede bir bağ muk avemetinde ise elyaf veya

matristen baĢlayan enlemesine doğrultuda bir çatlak elyaf/matris ara yüzeyine dönüp elyaf

doğrultusunda ilerleyebilir. Bu durumda kompozit sünek malzemelerin kopması gibi lifli

bir yüzey sergiler.

2.5.2. Reçineler ve Özellikleri:

2.5.2.1. Epoksi Reçineler

Epoksi reçineleri bifenol A ile epiklorhidridin reaksiyon ürünü olup sertleĢtirici

(katalist) ile karıĢtırıldığında adi sıcaklıkta veya fırınlama ile (70 – 90 derece) bir sonucu

belli bir sürede sertleĢir ve bir plastik görünümü alır. Önemli özellikleri olarak sıvı, viskoz

sıvı veya katı hallerde bulunabilmeleri, elektrik, ısı, kimyasal dirençleri ile mekanik

özelliklerinin yüksek olması, hava Ģartlarından etkilenmemeleridir. Depolanma süreleri oda

sıcaklığında 24 aydır.

2.5.2.2. Polyesterler

Dibazik asitlerle gliserin, glikol gibi polialkollerin reaksiyonundan elde edilirler. Katı,

sıvı termostat, termoplast gibi türlerde bulunur. Sıvı polyesterler, katalist ve hızlandırıcı

kullanılarak kür edilirler. Sert, kimyasal maddelere ve hava Ģartlarına direnci çok yüksektir.

Katı polisterler (LPET gibi) darbe dayanımlıdır.

2.5.2.3. Üretan Reçineleri

Bir izosiyanatla bir polialkolün oda sıcaklığında katılma polimerizasyonu ile elde

edilen üretanlar daha çok köpük lastik (esnek ve rijit) yapımında kullanılırlar. Kimya sal

direnci iyidir. Yazılım özellikleri yüksektir.



27

2.5.2.4. Fenolik Reçineler

Fenol formaldehit kondenzasyon ürünü olup, bu ham maddelerin bazen türevlerinde

kullanılmaktadır. Katı ve sıvı türleri vardır. Yurdumuzda sıvı reçine üretimi vardır.

2.5.3. Elyaf Çeşitleri Ve Özellikleri

Matris malzeme içinde yer alan elyaf takviyeler kompozit yapının temel mukavemet

elemanlarıdır. DüĢük yoğunluklarının yanı sıra yüksek elastite modülüne ve sertliğe sahip

olan elyaflar kimyasal korozyona da dirençlidir. Günümüzde kompozit yapılarda kullanılan

en önemli takviye malzemeleri sürekli elyaflardır. Bu elyaflar özellikle modern

kompozitlerin oluĢturulmasında önemli bir yer tutarlar. Cam elyaflar teknolojide kullanılan

en eski elyaf tipleridir. Son yıllarda geliĢtirilmiĢ olan bor, karbon, silisyum karbür ve

aramid elyaflar ise geliĢmiĢ kompozit yapılarda kullanılan elyaf tipleridir. Elyafların ince

çaplı olarak üretilmeleri ile büyük kütlesel yapılara oranla yapısal hata olasılıkları en aza

indirilmiĢtir. Bu nedenle üstün mekanik özellikler gösterirler. Ayrıca, elyafların yüksek

performanslı mühendislik malzemeleri olmalarının nedenleri aĢağıda verilen özelliklere de

bağlıdır.

1. Üstün mikroyapısal özellikler, tane boyutlarının küçük oluĢu ve küçük çapta

üretilmeleri.

2. Boy/çap oranı arttıkça matris malzeme tarafından elyaflara iletilen yük miktarının

artması.

3. Elastite modülünün çok yüksek olması.

Şekil 2.5.3. Elyaf Dokuma Türleri



28

2.5.3.1. Cam elyaflar

Cam elyaflar, sıradan bir ĢiĢe camından yüksek saflıktaki kuartz camına kadar pek çok

ti pte imal edilirler. Cam amorf bir malzemedir ve polimerik yapıdadır. Üç boyutlu

moleküler yapıda, bir silisyum atomu dört oksijen atomu ile çevrilmiĢtir. Silisyum metalik

olmayan hafif bir malzemedir, doğada genellikle oksijenle birlikte silis (SiO2) Ģeklinde

bulunur. Cam eldesi için silis kumu, katkı malzemeleri ile birlikte kuru halde iken 1260 °C

civarına ısıtılır ve soğumaya bırakıldığında sert bir yapı elde edilir.

Cam elyafların bazı özellikleri aĢağıdaki gibi özetlenebilir :

1. Çekme mukavemeti yüksektir, birim ağırlık baĢına mukavemeti çeliğinkinden

yüksektir.

2. Isıl dirençleri düĢüktür. Yanmazlar, ancak yüksek sıcaklıkta yumuĢarlar.

3. Kimyasal malzemelere karĢı dirençlidirler.

4. Nem absorbe etme özellikleri yoktur, ancak cam elyaflı kompozitlerde matris ile cam

elyaf arasında nemin etkisi ile bir çözülme olabilir. Özel elyaf kaplama iĢlemleri ile bu etki

ortadan kaldırılabilir.

5. Elektriği iletmezler. Bu özellik sayesinde elektriksel yalıtımın önem kazandığıdurumlarda cam elyaflı kompozitlerin kullanılmasına imkân tanırlar.

Şekil 2.5.3.1. Cam elyafı üretimi (Phillips, 1989)



29

Cam elyaf imalinde silis kumuna çeĢitli katkı malzemeleri eklendiğinde yapı bu

malzemelerin etkisi ile farklı özellikler kazanır. Dört farklı tipte cam elyaf mevcuttur.

A (Alkali) Camı: A camı yüksek oranda alkali içeren bir camdır. Bu nedenle elektriksel

yalıtkanlık özelliği kötüdür. Kimyasal direnci yüksek, en yaygın cam tipidir.

C (Korozyon) Camı: Kimyasal çözeltilere direnci çok yüksektir.

E (Elektrik) Camı: DüĢük alkali oranı nedeniyle elektriksel yalıtkanlığı diğer cam tiplerine

göre çok iyidir. Mukavemeti oldukça yüksektir. Suya karĢı direnci de oldukça iyidir. Nemli

ortamlar için geliĢtirilen kompozitlerde genellikle E camı kullanılır.

S (Mukavemet) Camı: Yüksek mukavemetli bir camdır. Çekme mukavemeti E camına

oranla %33 daha yüksektir. Ayrıca yüksek sıcaklıklarda oldukça iyi bir yorulma direncine

sahiptir. Bu özellikleri nedeniyle havacılıkta ve uzay endüstrisinde tercih edilir. Cam elyaflar

genellikle plastik veya epoksi reçinelerle kullanılırlar.

Tablo 1.5.3.1 Cam elyafların mekanik özellikleri ve bileĢimleri

Özellikler Cam Tipi

A C E S

Özgül ağırlık (gr/cm3) 2.50 2.49 2.54 2.48

Elastik modül (GPa) - 69.0 72.4 85.5

Çekme mukavemeti(MPa) 3033.0 3033.0 3448.0 4585.0

Isıl genleĢme katsayısı8.6 7.2 5.0 5.6

YumuĢama sıcaklığı (°C) 727.0 749.0 841.0 970.0

Katkı Malzemeleri (%)

SiO2 72.0 64.4 52.4 64.4

Al2O3, Fe2O3 0.6 4.1 14.4 25.0

CaO 10.0 13.4 17.2 -

MgO 2.5 3.3 4.6 10.3

Na2O, K2O 14.2 9.6 0.8 0.3

B2O3 - 4.7 10.6 -

BaO - 0.9 - -



30

2.5.3.2. Bor elyaflar

Bor elyaflar aslında kendi içlerinde kompozit yapıdadırlar. Çekirdek olarak adlandırılan

ince bir flamanın üzerine bor kaplanarak imal edilirler. Çekirdek genellikle tungstendir.

Karbon çekirdek de kullanılabilir ancak bu yeni bir uygulamadır.

Bor-Tungsten elyaflar, sıcak tungsten flamanın hidrojen ve bortriklorür (BC13)

gazından geçirilmesi ile üretilirler. Böylece Tungsten flamanın dıĢında bor plaka oluĢur.

Bor elyaflar değiĢik çaplarda üretilebilirler (0.05mm ila 0.2mm). Tungsten çekirdek ise

daima 0.01 mm çapında üretilir. Bor elyaflar yüksek çekme mukavemetine ve elastik

modüle sahiptirler. Çekme mukavemetleri 2758 MPa ila 3447 MPa'dır. Elastite modülü ise400 GPa'dır. Bu değer S camının elastite modülünden beĢ kat fazladır. Üstün mekanik

özelliklere sahip olan bor elyaflar, uçak yapılarında kullanılmak üzere geliĢtirilmiĢlerdir.

Ancak, maliyetlerinin çok yüksek olması nedeniyle, son yıllarda yerlerini karbon elyaflara

bırakmıĢlardır. Bor elyafların Silisyum Karbür (SiC) veya Bor Karbür (B4C) kaplanmasıyla

yüksek sıcaklıklara dayanımı artar. Özellikle bor karbür kaplanması ile çekme mukavemeti

önemli ölçüde artırılabilir. Bor elyafların erime sıcaklıkları 2040°C civarındadır.

2.5.3.3. Silisyum karbür elyaflar

Bor gibi, Silisyum karbürün tungsten çekirdek üzerine kaplanması ile elde edilirler. 0.1

mm ila 0.14 mm çaplarında üretilirler. Yüksek sıcaklıklardaki özellikleri bor elyaflardan

daha iyidir. Silisyum karbür elyaf 1370°C'ta mukavemetinin sadece %30'nu kaybeder. Bor

elyaf için bu sıcaklık 640 °C‟tır. Bu elyaflar genellikle Titanyum matrisle kullanılırlar. Jet

motor parçalarında Titanyum, Alüminyum ve Vanadyum alaĢımlı matris ile kullanılırlar.

Ancak Silisyum karbür elyaflar Bor elyaflara göre daha yüksek yoğunluğa sahiptirler.

Silisyum karbürün karbon çekirdek üzerine kaplanması ile üretilen elyafların yoğunluğu

düĢüktür.

2.5.3.4. Alumina elyaflar

Alumina, Alüminyum oksittir (A12O3). Elyaf f ormundaki alümina, 0.02 mm çapındaki

alümina flamanın Silisyum dioksit (SiO2) kaplanması ile elde edilir. Alümina elyafların



31

çekme mukavemetleri yeterince yüksek değildir, ancak basma mukavemetleri yüksektir.

Örneğin, alümina epoksi kompozitlerin basma mukavemetleri 2275 ila 2413 MPa'dır.

Ayrıca, yüksek sıcaklık dayanımları nedeniyle uçak motorlarında kullanılmaktadırlar.

2.5.3.5. Grafit (Karbon) elyaflar

Karbon, yoğunluğu 2.268 gr/cm3 olan kristal yapıda bir malzemedir. Karbon elyaflar

cam elyaflardan daha sonra geliĢen ve çok yaygın olarak kullanılan bir elyaf grubudur.

Hem karbon hem de grafit elyaflar aynı esaslı malzemeden üretilirler. Bu malzemeler

hammadde olarak bilinirler. Karbon elyafların üretiminde üç adet hammadde mevcuttur.

Bunlardan ilki rayondur (suni ipek). Bu hammadde insert bir atmosferde 1000 - 3000 °Ccivarına ısıtılır ve aynı zamanda çekme kuvveti uygulanır. Bu iĢlem mukavemet ve tokluk

sağlar. Ancak yüksek maliyet nedeniyle rayon elyaflar uygun değildirler.

Elyaf imalatında genellikle rayonun yerine poliakrilonitril (PAN) kullanılır. PAN bazlı

elyaflar 2413 ila 3102 MPa değerinde çekme mukavemetine sahiptirler ve maliyetleri

düĢüktür. Petrolün rafinesi ile elde edilen zift bazlı elyaflar ise 2069 MPa değerinde çekme

mukavemetine sahiptirler. Mekanik özellikleri PAN bazlı elyaflar kadar iyi değildir ancak maliyetleri düĢüktür.

Şekil 2.5.3.5. Karbon Elyaf Örnekleri



32

Tablo 2.5.3.5. Karbon Elyafı Sınırları

Karbon Elyafı

Sınıfları (Grades)

Karbonizasyon Isısı

(°C) 1000'e kadar 1000-1500 1500 - 2000

(Grafit) 2000

+

Karbon elyafi sınıfı DüĢük

modülüs

Standart

Modülüs

Orta

modülüs

Yüksek

modülüs

Elastik modülüs

(GPa) 200'e kadar 200 - 250 250 - 325 325 +

Karbon elyafların en önemli özellikleri düĢük yoğunluğun yanı sıra yüksek mukavemet

ve tokluk değerleridir. Karbon elyaflar, nemden etkilenmezler ve sürünme mukavemetleri

çok yüksektir. AĢınma ve yorulma mukavemetleri oldukça iyidir. Bu nedenle askeri ve sivil

uçak yapılarında yaygın bir kullanım alanına sahiptirler. Karbon elyaflar çeĢitli plastik

matrislerle ve en yaygın olarak epoksi reçinelerle kullanılırlar. Ayrıca karbon elyaflar alüminyum, magnezyum gibi metal matrislerle de kullanılırlar.

2.5.3.6. Aramid elyaflar

Aramid "aromatik polyamid" in kısaltılmıĢ adıdır. Polyamidler uzun zincirli

polimerlerdir, aramidin moleküler yapısında altı karbon atomu birbirine hidrojen atomu ile

bağlanmıĢlardır. Ġki farklı tip aramid elyaf mevcuttur. Bunlar Du Pont firması tarafından

geliĢtirilen Kevlar 29 ve Kevlar 49'dur. Aramidin mekanik özellikleri grafit elyaflarda

olduğu gibi elyaf ekseni doğrultusunda çok iyi iken elyaflara dik doğrultuda çok zayıftır.

Aramid elyaflar düĢük ağırlık, yüksek çekme mukavemeti ve düĢük maliyet özelliklerine

sahiptir. Darbe direnci yüksektir, gevrekliği grafitin gevrekliğinin yansı kadardır. Bu

nedenle kolay Ģekil verilebilir. Doğal kimyasallara dirençlidir ancak asit ve alkalilerden

etkilenir.



33

Her iki kevlarda 2344 MPa değerinde çekme mukavemetine sahiptir ve kopma uzaması

%1,8‟dir. Kevlar 49'un elastik modülü kevlar 29'unkinden iki kat fazladır. Kevlar elyafın

yoğunluğu cam ve grafit elyafların yoğunluklarından daha düĢüktür. Kevlar49/Epoksi

kompozitlerinin darbe mukavemeti grafit epoksi kompozitlere oranla yedi kat, bor/epoksi

kompozitlere oranla dört kat daha iyidir. Uçak yapılarında, düĢük basma mukavemetleri

nedeniyle, karbon elyaflarla birlikte hibrid kompozit olarak, kumanda yüzeylerinde

kullanılmaktadırlar. Aramid elyaflar elektriksel iletkenliğe sahip değildirler. Basma

mukavemetlerinin iyi olmamasının yanısır a kevlar epoksi kompozitlerinin nem absorbe

etme özellikleri kötüdür. ġekilde farklı elyaf malzemelerin ve epoksi matrisin gerilme-

uzama diyagramı verilmiĢtir. Çizelgede ise farklı elyaf malzemelerin epoksi matris ile

oluĢturduğu yarı mamul tabaka maliyetleri, E camının maliyeti temel alınarak

verilmektedir.

Şekil 2.5.3.6. Elyaf ve matris malzemelerin gerilme uzama diyagramı

2.6. Kompozit malzeme üretim yöntemleri

2.6.1. Elle yatırma (hand lay-up) Yöntemi

Dokuma veya kırpılmıĢ elyaflarla hazırlanmıĢ takviye kumaĢları hazırlanmıĢ olan kalıp

üzerine elle yatırılarak üzerine sıvı reçine elyaf katmanlarına emdirilir. Elyaf yatırılmadan

önce kalıp temizlenerek jelkot sürülür. Jelkot sertleĢtikten sonra elyaf katları yatırılır.



34

Reçine ise kompozit malzemenin hazır olması için en son sürülür Bu iĢlemde elyaf

kumaĢına reçinenin iyi nüfuz etmesi önemlidir. El yatırma tekniğinde en çok kullanılan

polyester ve epoksinin yanı sıra vinil ester ve fenolik reçineler de tercih edilmektedir. Elle

yatırma yoğun iĢçilik gerektirmesine rağmen düĢük sayıdaki üretimler için çok uygundur.

2.6.2. Püskürtme (spray-up) Yöntemi

Püskürtme yöntemi elle yatırma yöntemini aletli Ģekli olarak kabul edilebilir. KırpılmıĢ

elyaflar kalıp yüzeyine, içine sertleĢtirici katılmıĢ reçine ile birlikte özel bir tabanca ile

püskürtülür. Elyafın kırpılma iĢlemi tabanca üzerinde bulunan ve bağımsız çalıĢan bir

kırpıcı sayesinde yapılır. Püskürtülme iĢlemi sonrası yüzeyin bir rulo ile düzeltilmesiyle

ürün hazırlanmıĢ olur.

Şekil 2.6.2. Püskürtme Yöntemi

2.6.3. Elyaf sarma (filament winding) Yöntemi

Bu yöntem özel biçime sahip ürünlerin seri üretimine uygundur. Elyaf sarma yöntemi

sürekli elyaf liflerinin reçine ile ıslatıldıktan sonra bir makaradan çekilerek dönen bir kalıp

üzerine sarılmasıdır. Sürekli liflerin farklı açılarla kalıba sarılmasıyla farklı mekanik

özelliklerde ürünler elde edilebilir. Yeterli sayıda elyaf katının sarılmasından sonra ürün

sertleĢir. Ardından döner kalıp ayrılır. Bu yöntemle yapılan ürünler genellikle silindirik,

borular, araba Ģaftları, uçak su tankları, yat direkleri, dairesel basınç tanklarıdır.



35

Şekil 2.6.3. Elyaf sarma Makinesi

2.6.4. Reçine transfer kalıplama RTM / reçine Enjeksiyonu Yöntemi

Bu kompozit üretim yönteminde elle yatırma sistemlere daha hızlı ve uzun ömürlü

olmakla birlikte iki parçalı kalıp kullanmak gereklidir. Kalıbın kompozit malzemeyle

yapılması çelik kalıp maliyetine göre daha düĢük kalmasına neden olmaktadır.

RTM yöntemi çoğunluk jel kotlu veya jel kotsuz her iki yüzeyinde düzgün olması

istenen parçalarda kullanılır. Takviye malzemesi kuru olarak keçe, kumaĢ veya ikisinin

kombinasyonu kullanılır. Takviye malzemesi önceden kalıp boĢluğu doldurulacak Ģekilde

kalıba yerleĢtirilir ve kalıp kapatılır. Elyaflar matris içinde geç çözünen reçinelerle

kaplanarak kalıp içerisinde sürüklenmesi önlenir. Reçine basınç altında kalıba pompalanır.

Bu süreç daha fazla zaman ister. Matris enjeksiyonu soğuk, ılık veya en çok 80ºC' ye kadar

ısıtılmıĢ kaplarda uygulanabilir. Bu yöntemde içerideki havanın dıĢarı çıkarılması vereçinenin elyaf içine iyi iĢlemesi için vakum kullanılabilir. Elyafın kalıba yerleĢtirilmesini

gerektirmesinden dolayı uzun sayılabilecek bir iĢçilik gerektirir. Kalıp kapalı olduğu için

ise zararlı gazlar azalır ve gözeneksik bir ürün elde edilebilir. Bu yöntemle karmaĢık

parçalar üretilebilir. Concorde uçaklarında, F1 arabalarında bazı parçalar bu yöntemle

hazırlanmaktadır.



36

Şekil 2.6.4 RTM yöntemi

2.6.5. Profil çekme / pultruzyon (pultrusion) Yöntemi

Pultruzyon iĢlemi sürekli sabit kesitli kompozit profil ürünlerin üretilebildiği düĢük

maliyetli seri üretim yöntemidir. Pull ve Extrusion kelimelerinden türetilmiĢtir. Sisteme

beslenen sürekli takviye malzemesi reçine banyosundan geçirildikten sonra 120-150 ºC'ye

ısıtılmıĢ Ģekillendirme kalıbından geçilerek sertleĢmesi sağlanır. Kalıplar genellikle krom

kaplanmıĢ parlak çelikten yapılmaktadır. Sürekli elyaf kullanılmasından dolayı takviye

yönünde çok yüksek mekanik mukavemet elde edilir. Enine yükleri karĢılayabilmek için

özel dokumalar kullanmak gerekmek tedir.

2.6.6. Hazır kalıplama / compression molding (SMC, BMC) Yöntemi

Hazır kalıplama bünyesinde cam elyafı, reçine, katkı ve dolgu malzemeleri içeren

kalıplamaya hazır, hazır kalıplama bileĢimleri olarak adlandırılan kompozit malzemelerin

(SMC, BMC) sıcak pres kalıplarla ürüne dönüĢtürülmesidir. KarmaĢık Ģekillerinüretilebilmesi, metal parçaların bünye içine gömülebilmesi, farklı cidar kalınlıkları gibi

avantajları bulunmaktadır. Ayrıca ürünün iki yüzüde kalıp ile Ģekillenmektedir. Diğer

kompozit malzeme üretim tekniklerinin olanak vermediği delik gibi komplike Ģekiller elde

edilebilmektedir. Iskarta oranı düĢüktür. Bu yöntemin dezavantajları kalıplama

bileĢimlerinin buzdolaplarında saklanmaları gerekliliği, kalıpların metal olmasından dolayı

diğer kalıplardan daha maliyetli olması ve büyük parçaların üretimi için büyük ve pahalı

preslere ihtiyaç olmasıdır.



37

Hazır kalıplama yönteminde kullanılan bileĢimler içeriklerine göre çeĢitlilik

göstermekle beraber en çok iki tür hazır kalıplama bileĢimi kullanılmaktadır;

2.6.6.1. Hazır kalıplama pestili / SMC (Sheet Moulding Composites)

SMC takviye malzemesi olarak kırpılmıĢ lif ile dolgu malzemesi içeren bir reçinenin

önceden birleĢtirilmesi ile oluĢan pestil biçiminde malzemedir. Sürekli lifler, 25-50 mm

kırpılmıĢ olarak ve kompozitin toplam ağırlığının %25-30 oranında kullanılır. Genellikle

1m geniĢliğinde ve 3mm kalınlığında üretilir.

2.6.6.2. Hazır kalıplama hamuru / BMC (Bulk Moulding Composites)

BMC takviye malzemesi olarak kırpılmıĢ lif ve dolgu malzemesi içeren bir reçineninönceden birleĢtirilmesi ile oluĢan hamur biçiminde malzemedir.

Hazır kalıplama bileĢimlerinin avantajları;

Çok geniĢ tasarım esnekliği

Düzgün yüzey

Kolayca laklanabilme, boyanabilme ve kalıp içinde yüzeyin kaplanabilmesi

Geri dönüĢtürülebilme ve hazırlığında geri dönüĢümü malzeme kullanabilmeMetal gömme parçaların yerleĢtirilmesi ile montaj kolaylığı

Yüksek alev dayanımı

Sıcaklık dayanımı

Soğukta kırılgan olmamalı enjeksiyon kalıplama (injection moulding)

Bu yöntem RTM'ye benzer bir yöntemdir. Farklılığı reçine/elyaf karıĢımın kalıp

dıĢarısında karıĢmıĢ ve eritilerek basınç altında boĢ kalıp içine enjekte ediliyor

olmasındadır. Sadece düĢük viskoziteye sahip termoset reçineler bu yöntemde

kullanılabilir. Diğer yöntemlere göre daha hızlıdır. Çocuk oyuncaklarından uçak

parçalarına kadar birçok ürün bu yöntemle üretilebilmektedir.

2.6.7. Vakum bonding / vakum bagging Yöntemi

Kompozit malzeme (genellikle geniĢ sandviç yapılar) önce bir kalıba yerleĢtirilir,

ardından bir vakum torbası en üst katman olarak yerleĢtirilir. Ġçerideki havanın emilmesiyle



38

vakum torbası, yatırılan malzemenin üzerine 1 atmosferlik basınç uygulayarak aĢağıya

çekilir. Sonraki aĢamada tüm bileĢim bir fırına yerleĢtirilerek reçinenin kür iĢlemi için

ısıtılır. Bu yöntem sıklıkla elyaf sarma ve yatırma teknikleri ile bağlantılı olarak uygulanır.

Kompozit malzeme tamir iĢlemlerinde de vakum bagging yöntemi kullanılmaktadır.

Şekil 2.6.7. Vakum bagging

2.6.8. Otoklav / autoclave bonding Yöntemi

Termoset kompozit malzemelerin performanslarını artırmak için elyaf/reçine oranını

artırmak ve malzeme içinde oluĢabilecek hava boĢluklarını tamamen gidermek

gerekmektedir. Bunun sağlanması için malzemeyi yüksek ısı ve basınca uygulayarak

sağlanabilir. Vakum bagging yöntemindeki gibi sızdırmaz bir torba ile elyaf/reçine

yatırmasına basınç uygulanabilir. Fakat 1 atmosferden fazla düzenli ve kontrol edilebilir bir

basıncın uygulanabilmesi için dıĢsal basınca ihtiyaç duyulur. Bu uygulama için, otoklav

yönteminde de uygulanan ve kompleks Ģekillerde en çok kontrol edilebilen metot, dıĢarıdan

sıkıĢtırılmıĢ gazın kompozit malzemenin içinde bulunduğu kaba verilmesidir.

Otoklav kesin basıncın, ısının ve emiĢin kontrol edilebildiği basınçlı bir kaptır. Vacuum

bagging yöntemi ile benzerdir. Fırın yerine bir otoklav kullanılır. Böylece özel amaçlar için

yüksek kalitede kompozit üretebilmek için kür Ģartları tam olarak kontrol edilebilir. Bu

yöntem diğerlerine oranla daha uzun sürede uygulanaır ve daha pahalıdır.



39

2.6.9. Preslenebilir takviyeli termoplastik/glass mat reinforced thermoplastics (GMT)

Keçe türünde elyaf takviyesi içeren termoplastik reçine ile yapılmıĢ plaka Ģeklinde

preslenebilir kalıplamaya hazır özel amaçlı bir takviyeli termoplastik çeĢidinitanımlamaktadır. GMT‟ nin hazırlanması SMC ye benzemektedir. Ekstrude ederken

çekilen bir termoplastik levha üzerine yumuĢak haldeyken bir elyaf takviyesi yerleĢtirilir.

Bu katmanların üzerine bir diğer termoplastik levhada yumuĢakken yerleĢtirilerek soğuk

hadde silinirlerinin arasından geçirilir. SertleĢen plakalar kesilerek preslenmeye hazır

duruma getirilir.

BÖLÜM ÜÇ

KOMPOZĠT MALZEME ÇEKME DENEYLERĠ

Bu deneysel çalıĢmamızda kompozit bir malzemenin çekme deneyi yardımı ile elastisite

modulü, poisson oranı ve kayma modülünün tespiti ve termal fırın yardımı ile ısıl genleĢme

katsayısının tespiti yapılmaya çalıĢılmıĢtır.

3.1. Deney Düzeneği

3.1.1. Kompozit levha

Deneyimiz bir kompozit malzeme üzerinde gerçekleĢtirilecektir. Deney sonucunda 1 ve

2 yönündeki verileri bulmak istediğimizden önce 1 yönüne daha sonra da 2 yönüne

bakacak Ģekilde strain-gauge yapıĢtırmasını yapıyoruz ve iki çekme düzeneği ayarlayarak



40

deneylere hazır hale getiriyoruz. Malzememiz çekme aparatına bağlanacaktır. Fakat aparata

bağlama sırasında malzemeyi sabitlemek için uygulanacak olan bası kuvveti alacağımız

verilerin etkilenmesine neden olacaktır. Bunu minimum seviyeye indirgemek amacıyla

çubuğumuzun ön ve arka kısımlarına tutma kafası yapmalıyız. Bu Ģekilde hem daha hassas bir sonuç alırız hem de malzemeyi bağlamamız daha kolay olur.

3.1.2. Strain Gage

Strain-gage‟ler elastik bir taĢıyıcı üzerinde bulunan birbirine paralel bağlantılı ince

pullardan oluĢmuĢtur. Malzemeye uygulanan yüke doğru orantılı olarak uzayacak veya

kısalacaktır. Pul üzerinde bulunan teller de aynı Ģekilde uzayacak veya kısalacak ve orantılıolarak direnci değiĢecektir. Strain gage‟ler 1 yönündeki Ģekil değiĢiminin tespiti için 1

yönüne 2 için 2 yönüne bağlanır. Bağlama iĢlemi yapıĢtırıcı yardımı ile yapılır.

Şekil 3.1.2 strain-gage

3.1.3. Switch Balance Unit ve Strain İndicator

Strain-gage üzerindeki Ģekil değiĢimlerini izlememizi sağlayan strain indicator tek

yönde düzenlenmiĢ olan kompozit malzemedeki Ģekil değiĢimlerini incelememizi sağlar.Strain-gage‟ler ile sağladığımız köprü sayesinde Ģekil değiĢimini mikroinch olarak

görmemizi sağlar. Fakat fiberimizin açısı farklı olunca yani iki adet strain-gage

bağladığımız takdirde strain indicator bir köprüye ihtiyaç duymaktadır. Fazla sayıda Ģekil

değiĢimi izlenmesi için Switch Balance Unit kullanıyoruz. Aksi takdirde ölçüm

gerçekleĢtirilemez. Switch Balance ünitesi yardımı ile 10 adet strain-gauge için Ģekil

değiĢimi değerini görmek mümkündür. Tek yönlü gerilimi ölçmek için Switch Balance

ünitesine ihtiyaç olmaz iken daha fazlası için vazgeçilmez bir bağlantı elemanıdır.



41

Şekil 3.1.3. Strain indicator ve Switch Balance Unit

3.2. Deneyin Yapılması

Kompozit malzeme üzerine malzememizin özelliğini bulmak istediğimiz yöne bakacak

Ģekilde Strain-gage‟leri düzgün Ģekilde yapıĢtırıyoruz. Daha sonra uygun biçimde Switch

Balance ünitesi ile bağlantısını yapıyoruz. Strain- Gage‟ lerden çıkan her kablonun uygun

Ģekilde üniteye bağlantısını yapmamız gerekmektedir. Bağlantı olarak çeyrek köprü bağlantısını kullanıyoruz ġekil 3.2.1. Her kablonun bağlanacağı yeri ünitenin üzerinde

görebilmekteyiz. Aksi takdirde ölçme sinyalinde hatalar oluĢacaktır.

Kompozit malzeme kullandığımız için indicator‟e direkt bağlantı yapamıyoruz. Araya

yardımcı ünite olarak switch balance ünitesini eklememiz gerekmektedir. Bağlantısı

yapılmıĢ olan kompozit çubuk daha sonra Instron-Model 114 çekme cihazına bağlanıyor

ġekil 3.2.2.

Bağlama makinenin çeneleri yardımıyla gerçekleĢtiriliyor. Çenelerin sıkma durumu iyi

ayarlanmalıdır. Fazla sıkılırsa malzemede deformasyona neden olur ve artık gerilme olarak

karĢımıza çıkar, az sıkılır ise malzeme çenelerden ayrılabilir ve uygulanan kuvvet tam

performansına ulaĢamaz. Çene bağlantısı yapıldıktan sonra kompozit çubuk üzerine kuvvet

uygulanacaktır. Fakat ilk baĢta yapıĢtırıcı, sıcaklık ve çenelere uygulanmıĢ olan kuvvet

nedeniyle oluĢan Ģekil değiĢimi kuvvet uygulanmadan ölçülmelidir. Kuvvetin ilk artımının

düzenli olması gerekmektedir. Bu nedenle ilk önce ön yükleme yapılır ve kuvvet çok yavaĢ

olarak artırılır. Daha sonra kol çekilir ve düzenli bir Ģekilde kuvvet artırılmaya baĢlanır.



42

Belirli aralıklarla çekme cihazı durdurulur ve Strain gage üzerinde oluĢmuĢ olan

deformasyonlar not edilir. Ölçümün en sağlıklı Ģekli Strain indicator üzerinde gage factor

butonunu ayarlayarak ibrenin 0 olduğu anı yakaladığımızda gerçekleĢir. Belirli kuvvetler

arasında cihaz durdurulur ve strain gage üzerinde oluĢan Ģekil değiĢimi ölçülür. Daha sonraölçülen bu Ģekil değiĢimlerinin ortalaması alınarak asıl Ģekil değiĢiminin kuvvete orantısı

belirlenmiĢ olunur.

Şekil 3.2.1. Quarter Bridge Bağlantısı

Şekil 3.2.2 Ġnstron 1440 çekme cihazı



43

Şekil 3.2.3 Cihaz çeneleri Şekil 3.2.4 Gage Factor Ayarlama

3.3. Deney Sonuçları

3.3.1. Cam Epoksi Deney Sonuçları

E₁ ve ν₁₂ için

P ε₁ ε₂

1 1275 303 -1604

2 2236 1511 -2294

3 3080 2473 -2544

4 3827 3227 -2734

Bu sonuçlar doğrultusunda;

Ve formülleri kullanılarak malzemenin elastisite modülü

hesaplanabilir.

1.E₁= 49903 MPa

2.E₁= 49315 MPa

3.E₁= 46292 MPa



44

E₁= 47902 MPa olarak hesaplanır.

ν₁₂= -( ε₁/ε₂)

1.ν₁₂= 0,254

2. ν₁₂=0,252

3. ν₁₂=0,257

4. ν₁₂=0,251

ν₁₂ = 0,253 olarak hesaplanır.

E₂ ve ν₂₁ için

P ε

1 58 -2404

2 530 -2044

3 598 -1647

4 883 -1267

5 1228 -978

1. E₂=20354 MPa

2. E₂=18186 MPa

3. E₂=20204 MPa

4. E₂=22838 MPa

E₂ = 20395,25 MPa olarak bulunur.

ν₂₁ = 0,106 olarak bulunur.



45

Ex değerinin bulunması

1. Ex=16260 MPa

2. Ex=15676 MPa

3. Ex=14952 MPa

4. Ex=14921 MPa

Ex=15283 MPa olarak bulunur

G bulunması

G = 4941 MPa olarak bulunur.

3.3.2. Carbon Epoksi için Deney sonuçları

E₁ ve ν₁₂ için

P ε₁ ε₂

1 49 -717 -1912

2 667 -1373 -2019

3 1020 -1191 -2074

4 1520 -976 -2138

P εx

1 107 -2310

2 343 -1919

3 549 -1565

4 912 -911

5 1246 -308



46

Bu sonuçlar doğr ultusunda;

Ve formülleri kullanılarak malzemenin elastisite modülü

hesaplanabilir.

1.E₁= 138095 MPa

2.E₁= 143007 MPa

3.E₁= 152659 MPa

E₁= 150905,25 MPa olarak hesaplanır.

ν₁₂= -( ε₁/ε₂)

1.ν₁₂= 0,315

2. ν₁₂=0,294

3. ν₁₂=0,286

4. ν₁₂=0,296

ν₁₂ = 0,2965 olarak hesaplanır.

E₂ ve ν₂₁ için

P ε

1 29 -1375

2 288 -722

3 430 -834 588 396

1. E₂=10658 MPa

2. E₂=11392,5 MPa

3. E₂=11713,5 MPa

E₂=11254,6 MPa olarak bulunur.



47

ν₂₁ = 0,0216 olarak bulunur.

Ex değerinin bulunması

1. Ex=16078 MPa

2. Ex=15130 MPa

3. Ex=15197 MPa

4. Ex=12050 MPa

Ex=14350 MPa olarak bulunur

G bulunması

G = 5344,58 MPa olarak bulunur.

P εx

1 215 -1198

2 402 -785

3 598 -325

4 794 1335 1020 799



48

BÖLÜM DÖRT

ANSYS 10 PROGRAMI ĠLE ISIL GERĠLME

ANALĠZĠ

4.1. ANSYS PROGRAMININ BAŞLATILMASI

Programı “Ansys Product Launcher “ menüsünü tıklayarak açıyoruz. Aslında Direk

Ansys‟i tıklayarak açabiliriz. Fakat kaydetmek istediğimiz yeri ve dosya isimlerini

ayarlamak için buradan açılması daha güvenli olacaktır.

Şekil 4.1 Programın ÇalıĢtırılması

Gerilme analizi yapacağımız için Multiphysics bölümünde çalıĢmamız gerekmektedir.

Daha sonra ise Run komutu ile Ansys programına giriĢ yapıyoruz.



49

4.2. Analiz Türünün Belirlenmesi

PREFERENCES / Structural

Şekil 4.2 Analizin tanımlanması

4.3. Malzeme Şeklinin Tanımlanması

ANSYS MAİN MANU/ PREPROCESSOR/ ELEMENT TYPE/ ADD-EDİT-

DELETE/ ADD

Şekil 4.3 Malzeme Şekil Seçimi



50

Çıkan pencerede Add butonunu tıklayarak yeni bir eleman seçimini yapacağız. Daha

sonra ise bize sunacağı seçeneklerden Solid – Layered 46 elemanını seçerek malzeme

Ģeklimizi belirtmiĢ oluyoruz.

4.4. Analiz Ayarlarının Yapılması

ANSYS MAİN MANU/ PREPROCESSOR/ ELEMENT TYPE/ ADD-EDİT-

DELETE/ OPTİONS

Type 1 seçili iken Options kısmını seçiyoruz. Çıkan pencereyi OK diyerek diğer

seçimlere geçiyoruz.

Şekil 4.4 Analiz Ayarlarının Yapılması

Bu kısımda K5 “output both” ve K8 “All layers” olarak seçiliyor.



51

4.5. Tabakalandırma İşlemi

ANSYS MAİN MANU/ PREPROCESSOR/ REAL CONSTANTS / ADD-EDİT-

DELETE/ ADD

Daha önce tanımlamıĢ olduğumuz Set1 malzemesini tabakalara ayırmak bu kısımdan

yapılabilir.

Şekil 4.5 Malzeme Tabaka Açılarının Girilmesi

Set 1 seçili durumda iken Add butonu tıklanıp açılan pencerede malzemenin fiber açıları

ve tabakaların kalınlıkları tek tek girilebilir. Bu örnek analizimizde (0/90/0/90)santisimetrik malzeme oryantasyonu kullanılacak ve her tabakanın kalınlığı 0.1 mm

alınacaktır. Açılan pencerede bize sunmuĢ olduğu materyal numarası sadece bir malzeme

tanımladığımız için boĢ bırakılabilir. Fakat birden fazla malzeme tanımlamıĢ olsaydık bu

kısma malzemenin materyal numarasını girmemiz gerekirdi.

Ok diyerek pencereleri kapatıyoruz.



52

4.6. Malzeme Özelliklerinin Belirtilmesi

ANSYS MAİN MANU/ PREPROCESSOR/ MATERİAL PROPS /

STRUCTURAL/ LİNEAR/ ELASTİC/ ORTHOTROPİC

Bu kısımda malzemenin özelliklerini giriyoruz. Malzeme elastik malzeme olup cam

epoksi kullanılmaktadır. Malzemenin elastisite modülü, poisson oranı ve kayma modülü

girilerek açılan pencere kapatılır.

Şekil 4.6 Malzeme Özelliklerinin Programa Tanıtılması

4.7. Termal Katsayıların Belirtilmesi

ANSYS MAİN MANU/ PREPROCESSOR/ MATERİAL PROPS /

STRUCTURAL/ THERMAL EXPANSİON/ SECANT COEFFİCİENT/

ORTHOTROPİC



53

Şekil 4.7 Isıl Katsayıların Tanımlanması

Bu kısımda malzemenin ısıl genleĢme katsayıları belirtilir. Cam epoksi malzemesine ait

ısıl genleĢme katsayıları girildikten sonra pencereler kapatılır.

4.8. Modelin Oluşturulması

ANSYS MAİN MANU/ PREPROCESSOR/ MODELİNG/ CREATE/ VOLUMES/

BLOCK/ BY DİMENSİONS

Bu kısımda modelimizi oluĢturacağız. Model 100*100*0,4 (mm) boyutlarındadır.

Koordinat eksenini ortalamak amacıyla resimde görüldüğü üzere boyutları giriyoruz.

Şekil 4.8.1 Model Boyutlarının Girilmesi



54

Şekil 4.8.2 100*100*0,4 (mm) boyutlarındaki modelimiz.

4.9. Mesh Boyutunun Belirtilmesi

ANSYS MAİN MANU/ PREPROCESSOR/ MESHİNG/ SİZE CONTROLS/

MANUAL SİZE/ GLOBAL/ SİZE

Mesh boyutunun küçük tutulması analiz kısmında hassasiyeti sağlar. Fakat bazı

durumlarda gerilme değerleri çok küçük olduğu için hata verebilir. Bu durumda mesh

boyutunu artırmamız gerekmektedir. Analizimizde mesh size 5 seçilmiĢtir.

Şekil 4.9 Mesh boyutunun seçimi



55

4.10. Mesh işleminin Gerçekleştirilmesi

ANSYS MAİN MANU/ PREPROCESSOR/ MESHİNG/ MESH/ VOLUMES/

MAPPED/ 4 TO 6 SİDED

Açılan konut penceresinde pick all seçimi ile modelimizin mesh iĢlemi gerçekleĢtirilmiĢ

olur.

Şekil 4.10 Modelimizin mesh iĢlemi sonrasındaki durumu

4.11. Sıcaklık Değerlerinin Belirtilmesi

ANSYS MAİN MENU/ SOLUTİON/ DEFİNE LOADS/ SETTİNGS/ UNİFORM

TEMP

Analizde kullanılacak sıcaklık değerleri bu kısımda belirtilir. Malzemenin ilk sıcaklığı

23 ⁰C alınmıĢtır. Yükseltilecek sıcaklık ise 150 ⁰C alınmıĢtır.



56

Şekil 4.11 Oda sıcaklığının ve referans sıcaklığın girilmesi

4.12. Çözümün yapılması

ANSYS MAİN MENU/ SOLUTİON/ SOLVE/ CURRENT LS

Analizin çözümü bu kısım kullanılarak gerçekleĢtirilir. Açılan pencereler ok tıklanarak

kapatılır ve çözüm yapılmıĢ olur.

Şekil 4.12 Çözümün BaĢlatılması



57

4.13. Sonuçların Görüntülenmesi için Ayarların Yapılması

ANSYS MAİN MENU/ GENERAL POSTPROC/ OPTİONS FOR OUTPUT

Analizin sonucunda çözümlerin her tabaka için ayrı görüntülenmesini istediğimizden bu

kısımda Specified layer number kutusuna sonucunu görmek istediğimiz tabakanın

numarasını yazıyoruz.

Şekil 4.13 Sonucunu Göreceğimiz Tabakanın Seçimi

4.14. Sonuçların Görüntülenmesi

ANSYS MAİN MENU/ GENERAL POSTPROC/ PLOT RESULTS/ CONTOUR

PLOT/ NODAL SOLUTİON

Sonuçları ayrıntısı ile görsel olarak görebileceğimiz bu kısımda yukarıdaki yol

izlendikten sonra sonucunu görmek istediğimiz kısmı tıklıyoruz. Biz analizimizde her

tabakada oluĢan gerilmeleri inceleyeceğimiz için açılan pencerede Stress kısmında

çalıĢacağız.



58

Şekil 4.14.1 Sonuçları ekrana yansıtma

X ekseninde oluĢacak olan gerilmeleri görüntülemek amacıyla X-Component of stress

seçimini yapıyoruz.

Şekil 4.14.2 X ekseninde oluĢan gerilme dağılımı



59

Şekil 4.14.3 Y ekseninde oluĢan gerilme dağılımı

Ansys programının sunduğu bu görsel sonuç Z ekseninin baĢlangıcını dikkate alarak

gösterilmektedir. Yani mavi olarak gösterilen değer tabakanın en alt kısmı, kırmızı ile

gösterilen değer tabakanın en üst kısmının gerilme değerlerini ifade etmektedir.

Şekil 4.14.4 Tabakanın üçboyutlu görünüĢü



60

BÖLÜM BEġ

ANALĠZLERĠN SONUÇLARI VE GRAFĠKLERĠ

5.1. (0/45/45/0)S Oryantasyonu

-10,000

-5,000

0,000

5,000

10,000

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4

G e r i l m e D e ğ e r i ( M P a )

Tabaka Kalınlığı (mm)

Cam Epoksi Sx

Sx

-10,000

-5,000

0,000

5,000

10,000

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4



Cam Epoksi Sy

Sy

cam Sx Sy

0.1 -6,332 6,332

0.1 -6,332 6,3320.2 6,332 -6,332

0.2 6,332 -6,332

0.3 6,332 -6,332

0.3 6,332 -6,332

0.4 -6,332 6,332

0.4 -6,332 6,332

karbon Sx Sy

0.1 -6,64 6,64

0.1 -6,64 6,64

0.2 6,64 -6,64

0.2 6,64 -6,64

0.3 6,64 -6,64

0.3 6,64 -6,64

0.4 -6,64 6,64

0.4 -6,64 6,64



61

Şekil 5.1. (0/45/45/0)s oryantasyonu

-8,000

-6,000

-4,000

-2,000

0,000

2,000

4,000

6,000

8,000

0 0,1 0,2 0,3 0,4



Karbon Epoksi Sx

Sx

-8,000

-6,000

-4,000

-2,000

0,000

2,000

4,000

6,000

8,000

0 0,1 0,2 0,3 0,4



Karbon Epoksi Sy

Sy



62

5.2. (0/90/0/90)S Oryantasyonu

-50,000

-40,000

-30,000

-20,000

-10,000

0,000

10,000

20,000

30,000

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4



Cam Epoksi Sx

Sx

-50,000

-40,000

-30,000

-20,000

-10,000

0,000

10,000

20,000

30,000

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4



Cam Epoksi Sy

Sy

cam Sx Sy

0.1 -12,289 11,873

0.1 -0,404 16,381

0.2 20,889 -37,675

0.2 25,398 -24,982

0.3 -37,675 20,889

0.3 -24,982 25,398

0.4 11,873 -12,289

0.4 16,381 -0,404

karbon Sx Sy

0.1 -10,152 16,792

0.1 5,657 17,641

0.2 18,49 -41,807

0.2 19,339 -25,98

0.3 -41,807 18,49

0.3 -25,98 19,339

0.4 16,792 -10,152

0.4 17,641 5,657



63


-50,000

-40,000

-30,000

-20,000

-10,000

0,000

10,000

20,000

30,000

0 0,1 0,2 0,3 0,4



Karbon Epoksi Sx

Sx

-50,000

-40,000

-30,000

-20,000

-10,000

0,000

10,000

20,000

30,000

0 0,1 0,2 0,3 0,4



Karbon Epoksi Sx

Sy



64

5.3. (0/90/90/0)s Oryantasyonu

-30,000

-20,000

-10,000

0,000

10,000

20,000

30,000

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4



Cam Epoksi Sx

Sx

-30,000

-20,000

-10,000

0,000

10,000

20,000

30,000

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4



Cam Epoksi Sy

Sy

cam Sx Sy

0.1 -22,221 22,221

0.1 -22,221 22,221

0.2 22,221 -22,221

0.2 22,221 -22,221

0.3 22,221 -22,221

0.3 22,221 -22,221

0.4 -22,221 22,221

0.4 -22,221 22,221

karbon Sx Sy

0.1 -19,138 19,138

0.1 -19,138 19,138

0.2 19,138 -19,138

0.2 19,138 -19,138

0.3 19,138 -19,138

0.3 19,138 -19,138

0.4 -19,138 19,138

0.4 -19,138 19,138



65


-25,000

-20,000

-15,000

-10,000

-5,000

0,000

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

0 0,1 0,2 0,3 0,4



Karbon Epoksi Sx

Sx

-25,000

-20,000

-15,000

-10,000

-5,000

0,000

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

0 0,1 0,2 0,3 0,4



Karbon Epoksi Sy

Sy



66

5.4. (0/-45/-45/0)s Oryantasyonu

-8,000

-6,000

-4,000

-2,000

0,000

2,000

4,000

6,000

8,000

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4



Cam Epoksi Sx

Sx

-8,000

-6,000

-4,000

-2,000

0,000

2,000

4,000

6,000

8,000

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4



Cam Epoksi Sy

Sy

cam Sx Sy

0.1 -6,322 6,322

0.1 -6,322 6,322

0.2 6,322 -6,322

0.2 6,322 -6,322

0.3 6,322 -6,322

0.3 6,322 -6,322

0.4 -6,322 6,322

0.4 -6,322 6,322

karbon Sx Sy

0.1 -6,64 6,64

0.1 -6,64 6,64

0.2 6,64 -6,64

0.2 6,64 -6,64

0.3 6,64 -6,64

0.3 6,64 -6,64

0.4 -6,64 6,64

0.4 -6,64 6,64



67

Şekil 5.4. (0/-45/-45/0)s oryantasyonu

-8,000

-6,000

-4,000

-2,000

0,000

2,000

4,000

6,000

8,000

0 0,1 0,2 0,3 0,4



Karbon Epoksi Sx

Sx

-8,000

-6,000

-4,000

-2,000

0,000

2,000

4,000

6,000

8,000

0 0,1 0,2 0,3 0,4



Karbon Epoksi Sy

Sy



68


-8,000

-6,000

-4,000

-2,000

0,000

2,000

4,000

6,000

8,000

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4



Cam Epoksi Sx

Sx

-8,000

-6,000

-4,000

-2,000

0,000

2,000

4,000

6,000

8,000

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4

G e r i l m e D e ğ e r i ( M P a

)


Cam Epoksi Sy

Sy

cam Sx Sy

0.1 6,615 -6,615

0.1 6,615 -6,615

0.2 -6,615 6,615

0.2 -6,615 6,615

0.3 -6,615 6,615

0.3 -6,615 6,615

0.4 6,615 -6,615

0.4 6,615 -6,615

karbon Sx Sy

0.1 6,64 -6,64

0.1 6,64 -6,64

0.2 -6,64 6,64

0.2 -6,64 6,64

0.3 -6,64 6,64

0.3 -6,64 6,64

0.4 6,64 -6,64

0.4 6,64 -6,64



69


-8,000

-6,000

-4,000

-2,000

0,000

2,000

4,000

6,000

8,000

0 0,1 0,2 0,3 0,4



Karbon Epoksi Sx

Sx

-8,000

-6,000

-4,000

-2,000

0,000

2,000

4,000

6,000

8,000

0 0,1 0,2 0,3 0,4 G e r i l m e D e ğ e r i ( M P a )


Karbon Epoksi Sy

Sy



70


-25,000

-20,000

-15,000

-10,000

-5,000

0,000

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4



Cam Epoksi Sx

Sx

-25,000

-20,000

-15,000

-10,000

-5,000

0,000

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4

G e r i l m e D e ğ e

r i ( M P a )


Cam Epoksi Sy

Sy

cam Sx Sy

0.1 22,221 -22,221

0.1 22,221 -22,221

0.2 -22,221 22,221

0.2 -22,221 22,221

0.3 -22,221 22,221

0.3 -22,221 22,221

0.4 22,221 -22,221

0.4 22,221 -22,221

karbon Sx Sy

0.1 19,138 -19,138

0.1 19,138 -19,138

0.2 -19,138 19,138

0.2 -19,138 19,138

0.3 -19,138 19,138

0.3 -19,138 19,138

0.4 19,138 -19,138

0.4 19,138 -19,138



71


-25,000

-20,000

-15,000

-10,000

-5,000

0,000

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

0 0,1 0,2 0,3 0,4



Karbon Epoksi Sx

Sx

-25,000

-20,000

-15,000

-10,000

-5,000

0,000

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

0 0,1 0,2 0,3 0,4



Karbon Epoksi Sy

Sy



72

5.7. (0/-45/45/0)s Oryantasyonu

-4,000

-2,000

0,000

2,000

4,000

6,000

8,000

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 G e r i l m e D

e ğ e r i ( M P a )


Cam Epoksi Sx

Sx

-15,000

-10,000

-5,000

0,000

5,000

10,000

15,000

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4



Cam Epoksi Sy

Sy

cam Sx Sy

0.1 -3,000 9,043

0.1 -3,000 9,043

0.2 0,401 -11,642

0.2 5,599 -6,445

0.3 0,401 -11,642

0.3 5,599 -6,445

0.4 -3,000 9,043

0.4 -3,000 9,043

Sx Sy

0.1 3,705 12,371

0.1 3,705 12,371

0.2 -16,122 -24,788

0.2 8,712 0,045

0.3 -16,122 -24,788

0.3 8,712 0,045

0.4 3,705 12,371

0.4 3,705 12,371



73

Şekil 5.7. (0/-45/45/0)s oryantasyonu

-20,000

-15,000

-10,000

-5,000

0,000

5,000

10,000

0 0,1 0,2 0,3 0,4



Karbon Epoksi Sx

Sx

-30,000

-25,000

-20,000

-15,000

-10,000

-5,000

0,000

5,000

10,000

15,000

0 0,1 0,2 0,3 0,4



Karbon Epoksi Sy

Sy



74

5.8. (-45/0/0/45)s Oryantasyonu

-10,000

-8,000

-6,000-4,000

-2,000

0,000

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

12,000

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4



Cam Epoksi Sx

Sx

-10,000

-8,000

-6,000

-4,000

-2,000

0,000

2,000

4,000

6,000

8,000

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4



Cam Epoksi Sy

Sy

Cam Sx Sy

0.1 4,510 -8,807

0.1 10,316 -3,000

0.2 -7,413 5,904

0.2 -7,413 5,904

0.3 -7,413 5,904

0.3 -7,413 5,904

0.4 4,510 -8,807

0.4 10,316 -3,000

Karbon Sx Sy

0.1 -7,929 -22,221

0.1 25,746 11,455

0.2 -8,908 5,383

0.2 -8,908 5,383

0.3 -8,908 5,383

0.3 -8,908 5,383

0.4 -7,929 -22,221

0.4 25,746 11,455



75

Şekil 5.8. (-45/0/0/45)s oryantasyonu

-15,000

-10,000

-5,000

0,000

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

30,000

0 0,1 0,2 0,3 0,4



Karbon Epoksi Sx

Sx

-25,000

-20,000

-15,000

-10,000

-5,000

0,000

5,000

10,000

15,000

0 0,1 0,2 0,3 0,4



Karbon Epoksi Sy

Sy



76

5.9. (0/90/45/0/90/45)s Oryantasyonu

-40,000

-30,000

-20,000

-10,000

0,000

10,000

20,000

30,000

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6



Cam Epoksi Sx

Sx

-40,000

-30,000

-20,000

-10,000

0,000

10,000

20,000

30,000

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6



Cam Epoksi Sy

Sy

Sx Sy

0.1 -12,092 18,258

0.1 2,052 18,401

0.2 18,369 -32,949

0.2 19,337 -30,96

0.3 8,665 8,325

0.3 8,769 9,59

0.4 -54,523 17,831

0.4 -40,379 17,974

0.5 15,346 -26,983

0.5 16,354 -24,994

0.6 8,978 12,121

0.6 9,083 13,386

cam Sx Sy

0.1 -14,828 17,462

0.1 -8,176 18,579

0.2 22,141 -32,040

0.2 24,693 -28,362

0.3 2,704 1,970

0.3 3,516 3,479

0.4 -34,784 20,814

0.4 -28,132 21,931

0.5 14,485 -21,005

0.5 17,037 -17,327

0.6 0,266 6,496

0.6 1,079 8,004





78

5.10. (0/90/45/45/90/0)s Oryantasyonu

-30,000

-20,000

-10,000

0,000

10,000

20,000

30,000

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6



Cam Epoksi Sx

Sx

-30,000

-20,000

-10,000

0,000

10,000

20,000

30,000

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6



Cam Epoksi Sy

Sy

Karbon Sx Sy

0.1 -29,346 18,172

0.1 -29,346 18,172

0.2 18,172 -29,346

0.2 18,172 -29,346

0.3 11,174 11,174

0.3 11,174 11,174

0.4 11,174 11,174

0.4 11,174 11,174

0.5 18,172 -29,346

0.5 18,172 -29,346

0.6 -29,346 18,172

0.6 -29,346 18,172

Cam Sx Sy

0.1 -25,178 20,794

0.1 -25,178 20,794

0.2 20,794 -25,178

0.2 20,794 -25,178

0.3 4,384 4,384

0.3 4,384 4,384

0.4 4,384 4,384

0.4 4,384 4,384

0.5 20,794 -25,178

0.5 20,794 -25,178

0.6 -25,178 20,794

0.6 -25,178 20,794



79

Şekil 5.10. (0/90/45/45/90/0)s oryantasyonu

-40,000

-30,000

-20,000

-10,000

0,000

10,000

20,000

30,000

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6



Karbon Epoksi Sx

Sx

-40,000

-30,000

-20,000

-10,000

0,000

10,000

20,000

30,000

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6



Karbon Epoksi Sy

Sy



80

5.11. (0/90/45/-45/90/0)s Oryantasyonu

-30,000

-20,000

-10,000

0,000

10,000

20,000

30,000

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6



Cam Epoksi Sx

Sx

-30,000

-20,000

-10,000

0,000

10,000

20,000

30,000

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6



Cam Epoksi Sy

Sy

Karbon Sx Sy

0.1 -20,936 18,968

0.1 -20,936 18,968

0.2 18,968 -20,936

0.2 18,968 -20,936

0.3 -0,984 -0,984

0.3 4,922 4,922

0.4 -0,984 -0,984

0.4 4,922 4,922

0.5 18,968 -20,936

0.5 18,968 -20,936

0.6 -20,936 18,968

0.6 -20,936 18,968

Cam Sx Sy

0.1 -22,594 22,042

0.1 -22,594 22,042

0.2 22,042 -22,594

0.2 22,042 -22,594

0.3 -0,275 -0,275

0.3 1,380 1,380

0.4 -0,275 -0,275

0.4 1,380 1,380

0.5 22,042 -22,594

0.5 22,042 -22,594

0.6 -22,594 22,042

0.6 -22,594 22,042



81

Şekil 5.11. (0/90/45/-45/90/0)s oryantasyonu

-25,000

-20,000

-15,000

-10,000

-5,000

0,000

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6



Karbon Epoksi Sx

Sx

-25,000

-20,000

-15,000

-10,000

-5,000

0,000

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6



Karbon Epoksi Sy

Sy



82

5.12. (0/90/-45/0/90/45) Oryantasyonu

-40,000

-30,000

-20,000

-10,000

0,000

10,000

20,000

30,000

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6



Cam Epoksi Sx

Sx

-40,000

-30,000

-20,000

-10,000

0,000

10,000

20,000

30,000

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6



Cam Epoksi Sy

Sy

Karbon Sx Sy

0.1 -11,319 18,347

0.1 0,904 18,373

0.2 18,661 -31,961

0.2 19,445 -28,933

0.3 -1,908 -1,198

0.3 11,557 11,169

0.4 -47,991 18,296

0.4 -35,767 18,295

0.5 16,078 -22,877

0.5 16,922 -19,849

0.6 3,061 5,966

0.6 10,395 14,398

Cam Sx Sy

0.1 -14,508 17,425

0.1 -8,318 18,750

0.2 22,514 -31,683

0.2 24,850 -27,643

0.3 -1,370 -0,632

0.3 3,962 2,401

0.4 -33,079 21,345

0.4 -26,889 22,643

0.5 15,507 -19,565

0.5 17,843 -15,525

0.6 -0,974 4,363

0.6 0,464 8,097



83

Şekil 5.12. (0/90/-45/0/90/45)s oryantasyonu

-60,000

-50,000

-40,000

-30,000

-20,000

-10,000

0,000

10,000

20,000

30,000

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6



Karbon Epoksi Sx

Sx

-40,000

-30,000

-20,000

-10,000

0,000

10,000

20,000

30,000

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6



Karbon Epoksi Sy

Sy



84

5.13. (0/90/-45/0/90/-45) Oryantasyonu

-40,000

-30,000

-20,000

-10,000

0,000

10,000

20,000

30,000

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6



Cam Epoksi Sx

Sx

-40,000

-30,000

-20,000

-10,000

0,000

10,000

20,000

30,000

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6



Cam Epoksi Sy

Sy

Sx Sy

0.1 -12,092 18,258

0.1 2,052 18,401

0.2 18,369 -32,949

0.2 19,337 -30,96

0.3 8,665 8,325

0.3 8,769 9,59

0.4 -54,523 17,831

0.4 -40,379 17,974

0.5 15,346 -26,983

0.5 16,354 -24,994

0.6 8,978 12,121

0.6 9,083 13,386

Sx Sy

0.1 -14,828 17,462

0.1 -8,176 18,579

0.2 22,141 -32,040

0.2 24,693 -28,362

0.3 2,704 1,970

0.3 3,516 3,479

0.4 -34,784 20,814

0.4 -28,132 21,931

0.5 14,485 -21,005

0.5 17,037 -17,327

0.6 0,266 6,496

0.6 1,079 8,004



85

Şekil 5.13. (0/90/-45/0/90/45)s oryantasyonu

-60,000

-50,000

-40,000

-30,000

-20,000

-10,000

0,000

10,000

20,000

30,000

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6



Karbon Epoksi Sx

Sx

-40,000

-30,000

-20,000

-10,000

0,000

10,000

20,000

30,000

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6



Karbon Epoksi Sy

Sy



86

BÖLÜM ALTI

SONUÇ

YapmıĢ olduğumuz çalıĢma karbon ve cam epoksi kullanılan kompozit levhalarda simetrik

ve anti-simetrik fiber açılarının aralarındaki iliĢkiyi göstermektedir.

Simetrik olarak tabakalandırılmıĢ olan malzemede tabaka boyunca gerilme dağılımının

sabit olduğu görülmektedir. Kuvvetin değiĢimi kalınlık boyunca olan gerilme değiĢimini aynı

oranda etkilemektedir. Artırılan sıcaklığa rağmen farklı tabakalar aynı açılara sahipse gerilme

değerleri de aynı olduğu gözlenmiĢtir.

Anti-simetrik fiber açısına sahip olan kompozit malzemede ise gerilme değerinin lineer

olarak değiĢtiği görülmektedir. Son derece tehlikeli bir durum olmakla beraber sıcaklığın daha

fazla artırılması durumunda aynı ölçüde etkilenmedikleri gözlenmiĢtir. Böyle bir durum tek bir

ta baka için her noktada farklı gerilme değerine sahip olması anlamındadır. Gerilmenin bu

Ģekilde tabaka boyunca lineer olarak değiĢmesi tabakalar arasında ayrılmalara neden olabilir.

Ayrıca tabaka içi gerilmelerin çok farklılık göstermesi de tabaka içinde ve tabakalar arasında

deliminasyonlara neden olabilir.



KAYNAKLAR

[1] ANSYS 10.0 Tutorials

[2] BEER, F., P. Ve JOHNSTON, E., R., Jr., Mechanics of Materials, Second

Edition in SI unit, Mc. Graw Hill Book Company

[3] SAYMAN,O. KOMPOZĠT MALZEMELER DERS NOTLARI, D.E.Ü

Makine Mühendisliği Bölümü, 2007

Documents

EREN_VATANGUL_2002508078 kompozit