Tüp+Kestamit (T+K(4))

Şekil 99. Farklı çarpma anları için boruda oluşan gerilme dağılımı.

4.2.2. Tüp+Kestamit (T+K(4))

Bu kombinasyon için simülasyon sonuçlarına göre polimer esaslı ve alüminyum gövdeye ait eneri değerleri sırasıyla; 46x4=184 J ve 52x4= 208 J olup, enerjileri toplamı 392 J’dür. İç enerjinin çarpışma süresiyle değişim grafiği Şekil 100’de verilmiştir.

Şekil 100. Çarpışma sürecinde iç enerjideki değişim (A: T, B: K)

85

Başlangıç anı: 4 mm kestamit takviyeli Al borudan meydana gelen numunenin tam çarpışma

temas anındaki görüntüsü verilmiştir.

0.01 saniye: Bu durumda numunenin orta kısmında gerilme yığılması meydana gelmekte ve alüminyum üzerinde 320 MPa’lık gerilmeye neden olmaktadır. İç kısımda takviye olarak kullanılan kestamit de ezilmenin etkisi açık bir şekilde görülmektedir. Mesnet kısmında oluşan reaksiyon kuvveti ise alüminyumda ezilmeye neden olmakta, ayrıca kestamitin alüminyuma destekleyecek şekilde gerilmeyi dağıttığı anlaşılmaktadır. Takviyesiz boruda aynı çarpma anı için alüminyumdaki deformasyonlar kıyaslandığında, kestamitin varlığı metal tüpün deformasyonunu sınırladığı açık bir şekilde görülmektedir.

0.01775 saniye: Bu zaman dilimi için, takviyesiz Al boru ile yapılan bir önceki analiz sonuçlarında, numune mesnet arasına girmiş idi. Görüldüğü gibi kestamit takviyesinin, yapının mesnet aralığına girme süresini uzatmıştır (0,0195 saniye). Bu bir bakıma, deformasyon için harcanan enerjin de arttığına işaret etmektedir.

0.0195 saniye: Bu çarpma anında, numune tam olarak mesnet arasına girmektedir. Gerilme değeri 0,01775’inci saniyede 349 MPa iken, bu konum için 342 MPa değerine düşmektedir. Deformasyonun etkisiyle birbirlerine yaklaşan kestamit yüzeyleri, şekil değiştirmeye çalışan metal cidarın bu davranışını kısıtlamaktadır. Bu, bir bakıma tüp yan yüzeylerinin aşırı derece plastik şekil değiştirerek yırtılmasını engellemekte, dolayısıyla da metal tüpteki hasar mekanizmasının engellenmesi anlamına gelmektedir.

86

4.2.3. Tüp+Kestamit+Polipropilen (T+K(4)+PP(3,5))

Bu grup deney numuneleri için simülasyon sonucu enerji değerleri 11,5x4= 46 J (PP), 44,5x4= 178 J (Kestamit) ve 55x4= 220 J (Al Boru) olup, toplam enerji 444 J’e eşittir. Şekil 102’de çarpışma sürecinde iç enerjide meydana gelen değişim verilmiştir.

Şekil 102. Çarpışma sürecinde iç enerjideki değişim (A: T, B: K, C: PP/3,5). Farklı çarpışma anları için kompozit yapıdaki gerilme dağılımları Şekil 103’da verilmiştir.

Başlangıç anı: Alüminyum, kestamit ve 3,5 mm kalınlığında PP katkılı kompozit malzemenin

koçun teması esnasındaki simülasyon görüntüsü.

0.01 saniye: Bu durumda numunenin orta kısmında gerilme yığılması meydana gelmekte ve alüminyum üzerinde 320MPa’lık gerilmeye neden olmaktadır. İç kısımda takviye olarak kullanılan kestamit de ezilmenin etkisi açık bir şekilde görülmektedir. Diğer taraftan, PP malzemenin radyal yönde şekil değişimi sınırlandırılmadığı için, gerilmenin maksimum 30 MPa mertebelerinde kaldığını söylemek mümkündür. Kompozit çubuğun orta noktasındaki, kestamitin radyal yönde daha az şekil değiştirdiği dikkate alındığında, kestamitin PP tarafından desteklendiği anlaşılmaktadır. Bir önceki kompozitin aynı çarpışma anı için yapılacak karşılaştırılmada bu durum açık bir şekilde görülmektedir. Bu irdeleme ana taşıyıcı görevi gören alüminyum boru içinde geçerlidir.

0.01775 saniye: Numunenin orta noktasındaki katlanma bölgesindeki maksimum gerilmenin değeri bir miktar artmaktadır. İçerden yapılan takviyenin etkisiyle, boru alt cidarı kestamitin etrafında sarılma eğilimi göstermektedir. Buradaki sarılma yarıçapı, sadece kestamitin takviye edildiği kompozit yapıya göre daha büyük olduğu dikkat çekmektedir.

0.0195 saniye: Numune mesnet aralığına girmiş olması nedeniyle, genel olarak gerilme değerinde bir miktar azalma meydana gelmiştir. Yapılacak irdelemeler diğer grup numunelerinki ile hemen hemen aynıdır.

87 Şekil 103 .Farklı çarpma anları için boruda oluşan gerilme dağılımı

4.2.4. Tüp+Kestamit+Polipropilen (T+K(4)+PP(6,5))

6.5 mm’lik PP ve Kestamit takviyeli Al Boru ile absorbe edilmiş enerji miktarı bu takviyeli boru numunesinin de kırılması ile 3. numunede olduğu gibi, beklenenin altında yanlış bir şekilde düşük çıkmıştır. Simülasyon sonucu yaklaşık 16x4= 64 J (PP), 46x4= 184 J(Kestamit) ve 62.5x4= 250 J (Al Boru) enerjileri toplamı beklenildiği üzere kırılma görülmeyerek deneysel çalışmadan fazla çıkmış ve 498 J’lük bir enerji absorbe edilmiştir. Şekil 104’de çarpışma sürecinde iç enerjide meydana gelen değişim verilmiştir.

Şekil 104. Çarpışma sürecinde iç enerjideki değişim (A: PP/6,5, B: K, C: T)

88

Başlangıç anı: Alüminyum, kestamit ve 6,5mm PP takviyeli kompozit numenin çarpışma

öncesi görüntüsü.

0,01 saniye: Diğer yapılarda olduğu gibi, numunenin orta noktasında deformasyona bağlı olarak gelişen gerilme değeri 339 MPa olup, bu gerilme değerinin önceki yapılarınkiyle kıyaslandığında daha yüksek olduğu görülmektedir. Alt kısımdaki kestamit cidarındaki gerilmenin etkin olarak görüldüğü alan, bir önceki kompozite göre daha dar bir alanı kapladığı ve gerilme değerinin bir miktar daha yüksek olduğu gözlenmiştir.

0,01775 saniye: Maksimum gerilme değeri üçüncü modeldekine göre, 335 MPa’dan 347 MPa’a çıkmıştır. Boru alt cidarının kestamitin etrafında sarılma yarıçapının belirgin bir şekilde arttığı görülmektedir. Burada PP’nin cidar kalınlığının artması, sonucu mesnede temas eden boru cidarındaki gerilmenin, reaksiyon kuvvetleriyle orantılı olarak artmaktadır.

0,01875 saniye: Parça mesnet aralığına bir önceki kompozit numuneye göre daha erken girdiği görülmektedir. Bunun nedeni; yüksek reaksiyon kuvvetinin boru ucuna deforme etmesidir. Bu kompozit yapının mesnede girdiği an itibariyle, diğer numunelere göre PP malzemesinde gelişen gerilmenin arttığı dikkat çekmektedir. Bu bir bakıma numunenin daha fazla zorlandığı, yani daha fazla enerji absorbe ettiğini işaret etmektedir.

89

4.2.5. Tüp+Kestamit+Polipropilen (T+K(4)+PP(dolu))

Kestamit ve PP (dolu) takviyeli Al borunun simülasyon sonucunda sırasıyla enerji değerleri ; 53x4= 212 J (Kestamit), 18x4= 72 J (PP) ve 72x4= 288 J (Al Boru) olup, toplam enerji 572 J’dür. Şekil 106’da çarpışma sürecinde iç enerjide meydana gelen değişim verilmiştir.

Şekil 106. Çarpışma sürecinde iç enerjideki değişim (A: K, B: PP/dolu, C: T). Farklı çarpışma anları için kompozit yapıdaki gerilme dağılımları Şekil 107’de verilmiştir.

Başlangıç anı: Alüminyum, kestamit ve tam dolu PP numunenin çarpma temas anındaki

pozisyonu.

0,01 saniye: Bu safhada, numune içten çok daha rijit bir şekilde desteklenmiş olması nedeniyle, orta noktada, tüp yüzeyinde gelişen gerilme değeri hızla yükselmiştir. Bu numune neredeyse rijit denecek kadar dolu olmakla beraber farklı yoğunluklara sahip kademeler içerdiğinden çarpışma sürecinde özellikle dördüncü numuneye benzer fakat beklendiği gibi artan şekilde tepki vermiştir.

0.01775 saniye: Artan rijitliğe bağlı olarak, diğer numunelerdekinin tersine boru alt cidarının büyük miktarda zorlandığı görülmektedir. Bu kompozit yapıda koçun üst yüzeyde lokal deformasyonu oluşturamaması ve boru cidarının kestamit etrafında diğerlerine göre daha büyük yarıçaplı sarılmasıyla açıklanabilir.

0.02 saniye: Bu kompozit yapı mesnetler arasına diğerlerine göre en uzun süreçte