ÇİFT ZİGZAG TİP YAPIŞTIRMA BAĞLANTILARIN TASARIMI VE MEKANİK ANALİZİ

Abstract

Tez konusu havacılık, uzay ve otomotiv endüstrisinde kullanılan yapıştırıcı ile birleştirilmiş kompozit bağlantıların mekanik özelliklerinin deneysel ve sayısal yöntemlerle araştırılmasıdır. Çalışmada, çift zigzag tip geometriye sahip bir yapıştırma bağlantısı kullanılmıştır. Yapıştırma geometrisi 30°, 45°, 60°, 75° olmak üzere dört farklı bindirme açısına sahiptir. Yapıştırma bağlantısında cam elyaf takviyeli kompozit malzemeler kullanılmıştır. Bu malzemeler [0°/90°], [±45°] ve [0°/90°/±45°] olmak üzere üç farklı elyaf yönlenmesinde; 13 kat (3 mm), 21 kat (5 mm) ve 30 kat (7 mm) tabakalı plakalar şeklinde prepreg (ön reçine emdirilmiş ıslak elyaf) kullanılarak üretilmiştir. Yapıştırma işlemi için sünek ve gevrek tip yapıştırıcılar kullanılmıştır. Deneysel ve sayısal çalışmada bindirme açısının, fiber oryantasyon açısının, malzeme kalınlığının ve yapıştırıcı cinsinin hasar yükünün değişimine bağlı olarak mekanik davranışlar incelenmiştir. Yapıştırıcı tabakası ve yapıştırılan malzemelerde oluşan eş değer gerilmelerin hesaplanmasında von-Mises akma kriteri kullanılmıştır. Çift zigzag tip yapıştırma bağlantısına ait deneysel ve sayısal çalışmalar sonucunda mekanik davranışların geometrik parametrelere, fiber oryantasyon açısına ve yapıştırıcı cinsine bağlı olarak değiştiği gözlemlenmiştir. Hasar oluşumunda bindirme açısının en önemli geometrik parametre olduğu görülmüştür. Kompozitlerin fiber oryantasyon açıları, gerilme değerlerini önemli derecede etkilediği görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Kompozit Malzeme, Yapıştırma Bağlantısı, Mekanik Özellikler, Üç Boyutlu Gerilme Analizi, Bağlantı Mukavemeti

The Design and Mechanical Analysis of Double Zigzag Type Adhesive Joints The subject of thesis, adhesive bonded joints with composite materials used in aviation, aerospace and automotive industry is to investigate the mechanical properties with numerical and experimental methods. A bonding joint with double zigzag type geometry is used in study. The bonding geometry has four types of overlap angles 30°, 45°, 60°, 75° respectively. Composite materials which made of glass fiber prepregs have used in this adhesive bonding joints. These materials by using prepreg (pre-impregnated) have three different orientation angles ([0°/90°], [±45°], [0°/90°/±45°]) and various adherend thicknesses (3 mm, 5 mm, 7 mm) produced. Ductile and brittle type adhesives are used for the bonding process. Experimental and numerical studies of the overlap angle, angle of fiber orientation, depending on variation of thickness of the material and type of adhesive failure load on the mechanical behaviors are investigated. Von-Mises yield criterion is used for adhesive layer and adherends in the calculation of the equivalent stresses. The results of experimental and numerical analysis of the double zigzag type adhesive joint has showed that the variation of mechanical behaviors to vary depending on the geometric parameters, angle of fiber orientation and type of adhesive. The overlap angles have been observed that the most important geometrical parameters for failure behavior. In addition that fiber orientation angle of the composite materials is found to significantly affect the tensile stress. Key Words: Composite Material, Adhesive Bonding Joints, Mechanical Properties, 3-D Stress Analysis, Joint Strength