Poliürea kaplı cam fiber takviyeli polimer kompozitlerin darbe sonrası eğilme davranışlarının incelenmesi

Cam fiber takviyeli polimer (CFTP) kompozit malzemeler; üstün mekanik özellikleri, düşük yoğunlukları ve korozyona karşı yüksek dirençleri sayesinde özellikle havacılık ve savunma sanayi başta olmak üzere birçok mühendislik uygulamasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak bu malzemeler, darbe etkisi altında gözle görülmeyen, ancak yapısal bütünlüğü olumsuz etkileyebilecek iç hasarlara maruz kalabilmektedir. Bu yüksek lisans tezinde, CFTP kompozitlerin darbe dayanımını artırmak ve çevresel etkilere karşı koruma sağlamak amacıyla, el yatırma yöntemiyle 0°, 15°, 30° ve 45° fiber yerleşim açılarında üretilen kompozit levhaların bir kısmına, yüksek darbe direnci ve enerji sönümleme kapasitesiyle bilinen poliürea kaplama uygulanmıştır. Kaplamalar, tek taraflı ve çift taraflı olmak üzere iki farklı şekilde gerçekleştirilmiştir. Numunelere sabit 60 J enerji altında düşük hızlı darbe testi uygulanmış, ardından üç nokta eğilme testleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen veriler, hasar toleransı, enerji absorpsiyonu ve artık eğilme dayanımı açısından analiz edilmiş ve kaplamasız numunelerle karşılaştırılmıştır. Analizler sonucunda, poliürea kaplamanın CFTP kompozitlerin darbe sonrası yapısal dayanımını olumlu yönde etkilediği belirlenmiştir. Özellikle çift taraflı kaplamanın, darbe sonrası kompozitlerin taşıma kapasitesini artırarak yapısal bütünlüğün korunmasına önemli ölçüde katkı sağladığı tespit edilmiştir. Eğilme testleri, darbe öncesi tüm numunelerin yüksek mekanik performansa sahip olduğunu ortaya koyarken; darbe sonrası yaşanan performans kaybının kaplama türüne bağlı olarak farklılık gösterdiği belirlenmiştir. Kaplamasız numunelerde eğilme dayanımında belirgin bir azalma meydana gelirken, çift tarafı kaplı numunelerde bu azalma daha az meydana gelmiştir. Ayrıca fiber yöneliminin, hasarın oluşumu ve yayılım karakteristiği üzerinde belirleyici bir parametre olduğu sonucuna varılmıştır.

Glass fiber reinforced polymer (GFRP) composite materials are widely used in many engineering applications, particularly in the aerospace and defense industries, due to their superior mechanical properties, low density, and high resistance to corrosion. However, these materials can suffer internal damage under impact effect, which is not visible to the naked eye but can adversely affect structural integrity. In this master’s thesis, to increase the impact resistance of GFRP composites and provide protection against environmental influences, a polyurea coating, known for its high impact resistance and energy absorption capacity, was applied to some composite plates produced by the hand-layup method with fiber orientation angles of 0°, 15°, 30°, and 45°. The coatings were applied in two different ways: single-sided and double-sided. Samples were subjected to low velocity impact tests at a constant energy of 60 J, followed by three-point flexural tests. Obtained data were analyzed in terms of damage tolerance, energy absorption, and residual flexural strength, and compared with uncoated samples. The analysis showed that polyurea coating positively affected the post-impact structural strength of GFRP composites. In particular, double-sided coating significantly contributed to preserving structural integrity by increasing the load-bearing capacity of the composites after impact. Flexural tests revealed that all samples exhibited high mechanical performance before impact, while the loss of performance after impact varied depending on the coating type. While a significant decrease in flexural strength occurred in uncoated samples, this decrease was less pronounced in double-coated samples. It was also concluded that fiber orientation is a determining parameter in the formation and propagation characteristics of damage.