Deniz araçlarında kullanılan cam elyaf (GFRP) ve karbon elyaf (CFRP) takviyeli kompozit malzemelerin mekanik karakterizasyonlarının deneysel incelenmesi

Abstract

20. yüzyılın ortalarında ortaya çıkan kompozit malzemeler, günümüzde teknolojinin en önemli araştırma konularından biridir. Kompozit malzemelerin yüksek mukavemet/ ağırlık oranı, sertlik, sönümleme özelliği, korozyona ve aşınmaya karşı dayanıklılık gibi birçok mekanik özellikleri bulunmaktadır. Kompozit malzeme, farklı fiziksel veya kimyasal özelliklere sahip iki veya daha fazla bileşen malzemenin bir araya getirilmesiyle yeni ve benzersiz özelliklere sahip bir malzemenin ortaya çıkmasıdır. Kompozitler geleneksel malzemelere göre genellikle hafif, basit ve uygun maliyetli işleme gibi birçok avantaja sahiptir. Kompozit malzemelerin deniz ortamına girişi ikinci dünya savaşı ile başlamıştır. Kompozitlerin deniz ortamında uygulanmaya başlama nedeni hafif, güçlü, korozyona dayanıklı, bir malzeme arayışından kaynaklanmaktadır. Kompozit yapılar deniz suyu ortamına maruz kaldığında, mekanik özelliklerde azalmalar meydana gelir. Bu sebeple uzun süreli performans ve dayanıklılık sağlamak için kompozit yapılar üzerinde deniz suyu etkisinin anlaşılması gerekmektedir. Kompozitlerin mekanik özellikleri fiber hacmi ve oryantasyonu, fiber ve matris arayüzü arasındaki bağ gibi faktörlere bağlıdır. Ayrıca kompozit malzemeler mekanik özellikleri sayesinde, yükleme yönündeki yerleştirme dizileri, kat sayısı ve fiber oryantasyonu istenen karmaşık şekillere sahip deniz yapılarının tasarımı için daha elverişli hala getirmektedir. Denizcilik uygulamalarında kompozit malzemelerin mekanik özelliklerini etkileyen en önemli parametrelerden biri deniz suyunun emilmesidir. Bu çalışmada kompozit malzemelerin kullanıldığı deniz uygulamalarında malzemenin mekanik etkileri araştırılmıştır. (0+90) tek kat yerleşim konfigürasyonlarına sahip Cam Elyaf(GFRP) ve Karbon Elyaf(CFRP) takviyeli kompozit numuneler 30 gün ve 60 günlük periyotlarla deniz suyunda tutulmuştur. Burada çekme, eğme ve darbe test sonuçları, numune ağırlık değişiklikleri gözlemlenmiştir. Çalışmanın sonuçları resim, grafik ve tablolar şeklinde sunulmuştur. GFRP ve CFRP takviyeli kompozit numunelerin yaşlandırma öncesi mekanik özellikleri ile yaşlandırma sonrası mekanik özellikleri karşılaştırılarak deniz uygulamalarında kullanılacak en dayanıklı kompozit malzemelerin seçimi hedeflenmiştir.

Composite materials, which emerged in the middle of the 20th century, are one of the most important research topics of technology today. Composite materials have many mechanical properties such as high strength/ weight ratio, hardness, damping property, resistance to corrosion and wear. Composite material is the formation of a material with new and unique properties by combining two or more component materials with different physical or chemical properties. Composites generally have many advantages over conventional materials such as light weight, simple and cost-effective processing. The introduction of composite materials into the marine environment started with the second world war. The reason why composites started to be applied in the marine environment is due to the search for a light, strong, corrosion resistant material. When composite structures are exposed to the seawater environment, reductions in mechanical properties occur. For this reason, it is necessary to understand the effect of sea water on composite structures to ensure long-term performance and durability. The mechanical properties of composites depend on factors such as fiber volume and orientation, and the bond between fiber and matrix interface. In addition, composite materials, thanks to their mechanical properties, make them more suitable for the design of marine structures with complex shapes, where installation sequences, number of floors and fiber orientation in the loading direction are desired. One of the most important parameters affecting the mechanical properties of composite materials in marine applications is the absorption of sea water. In this study, the mechanical effects of the material were investigated in marine applications where composite materials are used. Glass Fiber(GFRP) and Carbon Fiber (CFRP) reinforced composite samples with single layer settlement configurations (0+90) were kept in sea water for 30 days and 60 days periods. Here, tensile, bending and impact test results, sample weight changes were observed. The results of the study are presented in the form of pictures, graphics and tables. By comparing the pre-aging mechanical properties of the GFRP and CFRP reinforced composite samples with the post-aging mechanical properties, it is aimed to select the most durable composite materials to be used in marine applications.