Analyzing the Effect of Crack in Different Hybrid Composite Materials on Mechanical Behaviors

The using areas of composite materials in mainly aerospace sector and other industry have been increased due to their more light, high fatigue strength, impact strength and specific strength properties than metals. The critical factor in fiber reinforced laminate composites from composite materials is to crack formation on interface matrix structure and fibers carrying loads and distributing forces to matrix structure. Also, the cracks on interface matrix structure and fibers cause decreasing the composite structure strength with crack propagations under loads. In this study, the effect of location and angle of the crack in the laminate hybrid composite material reinforced with glass-epoxy, boron-epoxy, carbon-epoxy, glass-boron-carbon-epoxy fibers at different angles on mechanical behaviors is determined with finite element analyses. In analyses, the different located crack and crack angles (0° ve 30°) inside the laminate composite structure with different fiber materials reinforced at different angles (0°,15°,30°,45°,60°,75° ve 90°) with 1.5 mm of total composite thickness were formed and applied tensile forces. Afterwards, stress and displacement values were obtained in the cracked fiber reinforced structures. According to results, Decrease in stress at top and bottom aluminium plate was observed in case of parallel fiber orientation to the applied forces. Beside, shear stresses increase with increasing the crack angle.

Farklý Malzemelere Sahip Hibrid Kompozitlerde Çatlaðýn Mekanik Davranýþlara Etkisinin Analizi

Metallere göre hafif ve yüksek yorulma dayanýmý, darbe dayanýmý ve özgül mukavemet özelliklerinden dolayý kompozit malzemelerin, baþta havacýlýk sektörü olmak üzere endüstride giderek kullaným alaný geniþlemektedir. Kompozit malzemeler arasýndan yaygýn olarak kullanýlan fiber takviyeli kompozitlerde, en önemli kritik faktör, yükü taþýyan ve ana yapýya daðýtan fiber ile ana malzeme arasýnda çatlak oluþumu ve bu çatlaðýn yükler neticesinde ilerleyerek yapýnýn dayanýmýný düþürmesidir. Bu çalýþmada, farklý fiber açýlarýna sahip tabakalý hibrid kompozit malzeme içerisinde farklý alanlara yerleþtirilmiþ çatlaðýn mekanik davranýþlara etkisi sonlu elemanlar analizi ile belirlenmeye çalýþýlmýþtýr. Analizlerde, toplam 1.5 mm kalýnlýða sahip üç tabakalý ve farklý açýlarda (0°,15°,30°,45°,60°,75° ve 90°) yönlendirilmiþ ve cam-epoksi, bor-epoksi, karbon-epoksi, cam-bor-karbon-epoksi fiber takviyeli alüminyum tabakalý kompozit yapý içerisine, kenarda ve ortada olmak üzere farklý açýlara (0° ve 30°) sahip çatlaklar oluþturulmuþ ve çekme yükü uygulanmýþtýr. Yapýlan sonlu elemanlar analizi ile, çatlaklý hibrid kompozitte meydana gelen gerilme ve yerdeðiþtirme deðerleri elde edilmiþtir. Elde edilen sonuçlara göre, fiber oryantasyonunun uygulanan yüke (yük x eksenine 90°) paralel duruma yaklaþmasý ile üst ve alt alüminyum plakada oluþan gerilmelerde düþüþ görülmüþtür. Ayrýca, çatlak açýsýnýn artmasýyla kayma gerilmelerinde artýþ görülmüþtür.