Tabakali Kompozit Plaklarda Eliptik Süreksizlik Bölgesinin Kritik Burkulma Yükü Üzerine Etkisi

Abstract

Bu çalışmada, tabakalar arasında meydana gelen eliptik süreksizlik bölgesinin (delaminasyon) tabakalı kompozit plakların burkulma davranışları üzerine etkisi deneysel ve nümerik olarak incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda kullanılmak üzere, 100x140x2.5 mm boyutlarında ve [(0/90)3]s takviye açısına sahip cam lifi-epoksi kompozit malzemeler üretilmiştir. Delaminasyonun kompozit malzemenin tam ortasında olduğu kabul edilmiştir. Yükleme yönünde ve yükleme yönüne dik olmak üzere iki şekilde delaminasyon tasarlanmış ve dikey delaminasyon için a=30 mm b=75 mm, yatay delaminasyon için ise a=75 mm b=30 mm boyutları seçilmiştir. Burada a yükleme eksenine göre delaminasyonun genişliğini b ise uzunluğunu ifade etmektedir. Üretimi yapılan eliptik delaminasyonlu tabakalı kompozit plaklar, iki kenarı ankastre diğer iki kenarı serbest sınır şartı kullanılarak burkulma deneyine tabi tutulmuşlardır. Nümerik çalışmalarda ise, eliptik delaminasyona sahip üç boyutlu sonlu elemanlar modeli ANSYS 10.0 paket programı vasıtası ile oluşturulmuştur. Nümerik çalışmalarda öncelikle, deneyleri yapılan numunelerin kritik burkulma yükü değerleri sonlu elemanlar yöntemi ile elde edilen kritik burkulma yükü değerleri ile karşılaştırılmış ve sonuçlar arasında iyi bir uyum olduğu tespit edilmiştir. Daha sonra, delaminasyonun kritik burkulma yükü üzerindeki boyutsal etkisini incelemek için sadece sonlu elemanlar yöntemi kullanılmış ve farklı eliptik delaminasyon boyutlarına sahip üç boyutlu sonlu elemanlar modelleri oluşturulmuştur. Bütün bu deneysel ve nümerik çalışmaların sonucunda, kritik burkulma yükünün delaminasyonun artması ile azaldığı, dikey eliptik delaminasyonlarda bu azalmanın daha fazla olduğu tespit edilmiştir.

In this study, effect of elliptic delamination occurred among the layers on buckling behavior of laminated composite plates has been investigated experimentally and numerically. For the experimental studies, glass-epoxy composite materials having 100x140x2.5 mm dimensions and [(0/90)3]s fiber orientation have been produced. It has been assumed that the delamination is at just the middle of the composite material. Two delamination types, such as in the parallel and perpendicular to load line, have been planned and then the dimensions have been selected 108 a=30 mm b=75 mm and a=75 mm b=30 mm, for the vertical delamination and the horizontal delamination, respectively. Here, a expresses to width of the delamination and b expresses to height of the delamination according to the load axis. The produced laminated composite plates having elliptic delamination have been subjected to buckling test using two edges clamped and other two edges free boundary conditions. In the numerical studies, three dimensional finite element models having elliptic delamination have been designed with the assistance of ANSYS 10.0 finite element program. Firstly, experimental critical buckling load values of the specimens have been compared with its values obtained with finite element methods and it has been determined that there is a good harmony between experimental and finite element results. Then, the finite element method has been used to investigate the dimensional effect of the delamination on the critical buckling load and three dimensional finite element models having different elliptic delamination dimensions have been constituted. In the end of all of these experimental and numerical studies, it has been established that the critical buckling load decreases when the delamination dimension increases and this decrease is too much for vertical elliptic delaminations.