Laminanın Makromekanik Davranışı

1. Kompozit Malzemeler

Kompozit, makroskopik seviyede birleştirilen ve birbiri içinde çözünmeyen, iki veya daha fazla bileşenden oluşan malzemelerdir. İki malzemenin yapısal özellikleri ve performansları bağımsız olarak üst seviyede etki eder.

1.1 Polimer-Matris Kompozitler

En yaygın gelişmiş kompozitler polimer matrisli, ince çaplı liflerle ( grafit, aramid, boron) takviye edilmiş bir polimerden (epoxy, polyester, üretan) oluşur. Dayanımları yüksektir. Örneğin grafit/epoxy kompozitleri, çelikten ağırlık bazında 5 kat güçlüdür. Yaygın olarak kullanılmasının nedenleri, düşük maliyet, yüksek dayanım ve basit üretim teknikleridir.

1.2 Metal-Matris Kompozitler

Metal matris kompozitlerin bir polimer matrise göre avantajı, yüksek lastik modül, tokluk, süneklik ve sıcaklık direncine sahip olmalarıdır. Yüksek yoğunluk değerlerine sahiptirler ve üretimleri zordur. Matris malzemeleri olarak, metal-matris kompozitlerde genellikle alüminyum, alüminyum lityum karışımları (alüminyumdan daha hafif), magnezyum, bakır, titanyum ve süper alaşımlar kullanılır. Lif malzemeleri grafit, alüminyum oksit, silisyum karbür, boron ve tungstendir, Metalik olmayan liflerde elastik modül aralığı 200 ile 400 GPa olarak değişir, çekme dayanımları ise 200 ile 300 MPa arasındadır.

1.3 Seramik-Matris Kompozitleri

Seramik-matris kompozitlerin önemli olmasının nedeni yüksek sıcaklık ve korozyon dirençleridir. Zayıf yönü olarak tokluklarının düşük olması gösterilebilir. Matris malzemeleri 1700 Celcius dereceye kadar dayanımlarını koruyabilenler, silisyum kalbür, silisyum nitrür, alüminyum oksit ve mullite (bir alüminyum, silisyum ve oksijen bileşiği). Karbon/karbon-matris kompozitler dayanımlarını 2500 Celcius dereyece kadar koruyabilirler ama düşük oksidasyon dirençlerine sahiptirler. Lif malzemesi olarak genellikle karbon ve alüminyum oksit kullanılır.

2. LAMİNANIN ELASTİK DAVRANIŞLARI

2.1 Üç Boyutta Gerilme-Gerinim İlişkileri

Bir küpün yüzeyine etki eden gerilme, koordinat sistemlerinde, yüzeye paralel 1,2 ve 3 eksenleri referans alınırsa, bir gerilme durumu 9 farklı gerilme bileşeni ile ifade edilebilir. Benzer şekilde 9 farklı gerinim bileşeni ile de ifade edilebilir. Buna göre genel bir anizotropik malzeme de Hooke Yasası şöyledir:

Stifness matris:

Compliance matris:

indicial notation ile 36 sabite indirgediğimiz de ise genel anizotropik malzeme için ve ortotropik, enine izotropik, izotropik malzeme gerilme-gerinim ilişkileri ve bağımsız sabit sayıları şöyledir:

2.2 İki Boyutta Gerilme-Gerinim İlişkileri

Zayıf bir plaka, küçük kalınlığa sahip bir prizmadır ve tipik bir lamina için varsayımdır. Eğer bir plakada ince ve düzlem dışı yükler yoksa, yüzey gerilimi altında olduğu düşünülebilir. Plakanın alt ve üst yüzeylerinde harici yük yoktur, o zaman 3 yönündeki gerilme, 3-1 yönündeki kayma gerilmesi, 2-3 yönündeki kayma gerilmesi sıfıra eşit olur ve şöyle ifade edilir:

2.3 Açılı İki Boyutta Gerilme-Gerinim İlişkileri

Laminate, laminalardan oluşur. Genellikle bir laminate sadece tek yönlü bir laminadan oluşmaz çünkü dayanım ve dayanıklılık özellikleri ters yöndedir. Yaygın laminateslerde bazı laminalar açıyla yerleşmiştir. Bu yüzden gerilme-gerinim ilişkilerini basite indirgemeye ihtiyacımız var.

Referanslar

Autar K. Kaw, Mechanics of Composite Materials.

Isaac M. Daniel, Ori Ishai, Engineering Mechanics of Composite Materials.

Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Google fotoğrafı

Google hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Connecting to %s