Farklı öngerme parametrelerinde üretilen tabakalı termoplastik kompozit malzemelerin mekanik davranışlarının incelenmesi

Bu tez çalışmasında, tabakalı kompozitlerde fiber öngerme uygulamasının mekanik özellikler ve şekillendirme kabiliyeti üzerindeki etkileri incelenmiştir. Takviye elemanı olarak plain ve twill örgü tiplerinde cam ve karbon fiber kumaşlar, matris malzemesi olarak ise polietilen (PE) tercih edilmiştir. Numuneler, SolidWorks ortamında tasarlanan ve hidrolik prese uyumlu olarak üretilen özel bir kalıp kullanılarak imal edilmiştir. Deneysel çalışmada özel öngerme makinası kullanılarak öngermeli numuneler 15 N ve 30 N germe kuvvetleri altında hazırlanmıştır. Üretim sırasında fiber tabakalar arasına PE astar yerleştirilerek homojen tabakalı yapılar elde edilmiştir. Mekanik karakterizasyon kapsamında çekme testi, üç nokta eğme testi, Shore D sertlik testi ve Erichsen şekillendirme testi uygulanmıştır. Sonuçlar, öngerme seviyelerinin artmasıyla birlikte malzemelerin çekme dayanımı, sertlik ve şekillendirme davranışlarında anlamlı farklılıklar ortaya koyduğunu göstermektedir. Plain örgü kumaşlar daha yüksek rijitlik ve mukavemet sergilerken, twill örgü kumaşlar daha yüksek şekillendirilebilirlik ve uzama kabiliyeti sunmuştur. Literatürde öngerme etkisi çoğunlukla tek tip fiber takviyeli kompozitlerde incelenmişken, bu çalışma cam ve karbon fiberlerin farklı örgü tipleriyle birlikte değerlendirilmesi açısından özgün bir katkı sağlamaktadır. Elde edilen bulgular, öngerme uygulamasının polimer kompozitlerin mekanik performanslarının artırılmasında kritik bir tasarım parametresi olduğunu ortaya koymuştur.

In this thesis study, the effects of fiber pre-stressing on the mechanical properties and formability of layered composites were investigated. Glass and carbon fiber fabrics in plain and twill weave types were chosen as reinforcement elements, while polyethylene (PE) was selected as the matrix material. The specimens were manufactured using a special mold designed in SolidWorks and produced to be compatible with a hydraulic press. In the experimental study, pre-stressed specimens were prepared under 15 N and 30 N tensile forces using a special pre-stressing machine. During production, PE liners were placed between the fiber layers to obtain homogeneous layered structures. Within the scope of mechanical characterization, tensile testing, three-point bending testing, Shore D hardness testing, and Erichsen forming testing were performed. The results show that increasing prestress levels leads to significant differences in the tensile strength, hardness, and forming behavior of the materials. Plain weave fabrics exhibited higher stiffness and strength, while twill weave fabrics offered higher formability and elongation capability. While the effect of prestressing has mostly been studied in single-type fiber-reinforced composites in the literature, this study provides a unique contribution in terms of evaluating glass and carbon fibers with different weave types. The findings reveal that prestressing is a critical design parameter in enhancing the mechanical performance of polymer composites.