Farklı destek mesafelerinde polivinil klorür (pvc) çekirdek yapılı sandviç kompozitlerin eğilme davranışının nümerik analizi

Abstract

Bu çalışmada denizcilik uygulamaları için geliştirilmiş sandviç kompozit yapıların eğilme davranışlarının nümerik analizleri yapılmıştır. Cam fiber takviyeli yüzey tabaka ve PVC çekirdek malzemeden oluşan sandviç kompozit modelleri oluşturulmuştur. Bu yapıların üç nokta ve dört nokta eğilme yükleri altındaki mekanik davranışları nümerik analiz yönetimiyle incelenmiş ve deneysel verilerle kıyaslanmıştır. Eğilme davranışı hakkında daha doğru varsayım yapabilmek için geometri ve materyallerin doğrusal olmayan özellikleri de tasarım sürecine dahil edilmiştir. Bu çalışmanın amacı farklı destek mesafelerindeki farklı kesik konfigürasyonlarına sahip PVC çekirdek malzemelerden oluşan sandviç kompozit yapıların eğilme davranışlarının karşılaştırılmasıdır. Nümerik analiz modelleri ¼ ölçeğinde farklı destek mesafeleri ve testere kesikli, bıçak kesikli ve oluklu kesikli köpük çekirdek malzeme konfigürasyonları kullanılarak oluşturulmuştur. Nümerik analizler ANSYS Workbench 16.0 sonlu elemanlar analizi programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Elde edilen nümerik analiz sonuçları deneysel verilerle doğrulanmıştır. Elastik ve plastik bölgelerde hasar başlangıcına kadar deneysel sonuçlarla nümerik analiz sonuçlarının uyumlu olduğu tespit edilmiştir. Sandviç yapıların hasar yükleri ve rijitlik değerleri mesnet mesafesindeki artışa bağlı olarak azalmıştır. Testere kesikli köpük çekirdek konfigürasyonuna sahip modeller mesnet aralığına bağlı olarak sandviç yapıların rijitlik değerlerinde %39-%92.3, hasar yüklerinde ise %50 ve %81 oranında artış sağlamıştır. Reçinece zengin bölgelerde kesik kalınlığındaki artış sandviç yapıların rijitlik değerlerinde ve yük taşıma kapasitelerinde artışa sebep olmuştur. Bunun yanı sıra oluklu kesikli köpük çekirdek konfigürasyonuna sahip modellerin, diğer kesik konfigürasyonlarına sahip modellere göre daha rijit bir yapıya sahip olduğu ve daha fazla yük taşıdığı nümerik analiz sonuçlarında gözlemlenmiştir.

In this study, numerical analysis of flexural behavior of sandwich composite structures developed for maritime applications was performed. Sandwich composite models are formed of fiberglass skins and PVC core material. The mechanical behavior of these structures under three-point and four-point bending loads was investigated by numerical analysis and compared with experimental datas. In order to make more accurate assumptions about bending behavior, geometry and nonlinear properties of materials were also included in the design process. The aim of this study is to compare the flexural behavior of sandwich composite structures with PVC core materials having different cut configurations at different span lengths. Numerical analysis models with ¼ scales are created using three different span lengths with saw-cut, knife-cut and grooved-cut foam core configurations. Numerical analyzes were perfomed using commercial finite element analysis software, ANSYS Workbench 16.0. Numerical analysis results were verified by experimental data. It was found that there is an compliance between numerical analysis results and the experimental results. Bending ultimate load and stiffness values of sandwich structures decreased with increasing span length. Using saw-cut core increased the bending stiffness values by 39% and 92.3% and ulitmate loads bt 50% and 81% depending on span length. Thicker cuts increased stiffness values and ultimate load capacities of sandwich structures due to resin-riched regions. It was observed from the numerical analysis results that the grooved-cut foam cored models have better stiffness values and ultimate load capacities than the models with other cut configurations.