Hibrit kompozitlerde yapıştırma ve sonlu elemanlar analizi

Abstract

Teknolojinin gelişmesiyle beraber hafif ve yüksek dayanımlı malzemelerin kullanımı ve üretimi artmıştır. Özellikle metal ile beraber kullanılarak elde edilen hibrit yapılar daha çok tercih edilmektedir. Havacılık ve uzay sanayinde asıl amaçlardan birisi de üretilen hava araçlarının hafif olmasıdır. Mukavemet, esneklik, dayanıklılık, kararlılık, hafiflik; ısıya, sıcaklığa ve neme karşı direnç gibi üstün özellikleri nedeniyle havacılık kompozitleri dış uygulamalarda daha fazla tercih edilmektedir. Özellikle uçakların gövdeleri, stabilizatörler, kuyruklar, kanatlar, iniş takımları, ön ve arka kenarlar ile motor kaplamalarında kompozitler yaygın olarak kullanılmaktadır. Hava araçlarında kullanılan metallerin yerine hibrit yapıların kullanılması öngörülmektedir. Bu, bir çok yönden hava aracına fayda sağlamaktadır. Hibrit yapıları birleştirme tekniği olarak ise yapıştırıcı kullanılmıştır. Yapıştırıcı malzeme, yüzeyler arasında kimyasal bağlar yardımıyla bir birleştirici görevi görür. Bağın mukavemeti; yapıştırma prosesine ve yapıştırıcının yüzeyler ile olan uyumuna bağlıdır. İkincil olarak, yapıştırıcı malzeme mikroskobik olarak pürüzlü yüzeylerin girinti ve çıkıntılarına doğru viskoziteye bağlı bir akış gösterir. Yapıştırıcı bu yüzey pürüzlülüğünden destek alarak, mekanik olarak birbirine kenetlenir ve böylelikle yük aktarımına izin verir. Geleneksel birleştirme yöntemlerine göre yapıştırıcının çeşitli avantajları bulunmaktadır. Uçak üretiminde yapıştırma teknolojisinin uygulanması, hafif metal alaşımlarının, fiber takviyeli plastiklerin ve diğer bileşenlerin kullanımından dolayı son derece hafif bir tasarıma izin verir. Bu gelişmelere dayanarak çalışmada yapıştırıcı ile birleştirilmiş hibrit yapılar incelenmiştir. Çalışmada alüminyum, çelik ve titanyum olmak üzere üç farklı metal malzeme kullanılmıştır. Kompozit olarak ise pa 66 %35 cam elyaf takviyeli malzeme kullanılmıştır. Çalışmada kullanılan metal ve kompozit malzemelere zımparalama,kumlama ve lazer desen yüzey pürüzlendirme teknikleri uygulanmıştır. Sade yüzey koşulu ile beraber dört farklı yüzey koşulu için testler yapılmıştır.Ayrıca testler hava araçlarının maruz kalabileceği -40℃ ve +80℃ sıcaklıklarda ve oda sıcaklığında tekrarlanmıştır. Tüm bu parametreler dikkate alınarak hibrit bağlantının mukavemetinde karşılaştırmalar yapılmıştır. Tezin ikinci kısmında ise yapılan deneysel testlerin Abaqus sonlu elemnalar programında yapıştırıcılar için özel olan Kohezif Alan Modelleme(CZM) tekniği kullanarak bağlantının analizi yapılmıştır. Analizden elde edilen sonuçlar ie deneysel testler arasında karşılaştırma yapılmış ve sonuçlar değerlendirilmiştir.