1

a-)Mevcut durumdaki emniyet ve deformasyon şartlarının (1 ve 2nci şartların) sağlanıp sağlanmadığını kontrol ediniz.

b-) Epoxy nin takviyesiz şekilde tek başına kullanılamayacağını ispat ediniz.

c-) Kompozit yapı aniztropik malzeme tiplerinden hangi özel tipe girer? izah ediniz.

d-) Aynı boyutlarda kompozit kullanılması durumunda yukarıdaki emniyet ve deformasyon şartlarının sağlandığını hesaplamalarla gösteriniz.

e-) Kompozit kullanımının sistemi ne kadar hafifleteceğini belirleyiniz.

Örnek 2 : Bir uçağın iniş takımı, tekerlek, CD hidrolik pistonu, OAB kolu ve çelikten imal edilmiş 40mm çapında BC silindirik çubuğundan oluşmaktadır. Tekerleğe hareket boyunca zeminden P=24kN luk bir kuvvet gelmektedir. Havacılık sektöründeki riskler sebebiyle BC kolu için şu şartlar sağlanmalıdır: 1-) Dayanımının en az 4 kat emniyetli olması, 2-) Kalıcı deformasyon oluşmaması ve 3-) Çubuğun gösterilen boyutlarda olması. İniş takımının ağırlığını azaltmak amacıyla çelik BC çubuğunun kompozitten imal edilmesi düşünülmektedir. Maliyet analizleri de göz önüne alındığında, epoxy silindirik gövde içerisine E camı fiberlerin %1 oranında yerleştirileceği bir kompozitin kullanılması durumunda BC çubuğunun önemli ölçüde hafifleyeceği tespit edilmiştir. Fakat bu kompoziti kullanabilmek için yukarıda belirtilen üç şartında da sağlanması gerekmektedir. (Hesaplamalarda pim delikleri ihmal edilecektir.)

Kompozit Malzeme Mekaniği-Ders Notları-Prof.Dr.Mehmet Zor

2

Statik Hesaplamalar

BC çubuğu çift kuvvet elemanıdır ve kendi ekseni yönünde kuvvet taşır.

Öncelikle BC çubuğuna gelen kuvveti tespit etmemiz gerekmektedir.

Kompozit Malzeme Mekaniği-Ders Notları-Prof.Dr.Mehmet Zor

3

a-) Mevcut Durumu inceleyeceğiz.

Bu durumda çubuk üzerinde oluşan gerilme:

Mevcut durumda BC çubuğu paslanmaz çeliktir.

Emniyet Faktörü:

olduğundan emniyet şartı (1nci şart) da sağlanmaktadır. Fakat emniyet faktörünün istenden çok yüksek olması, malzemeden tasarruf edilmesi gerekliliğini açıkça göstermektedir.

olduğundan akma oluşmaz. Deformasyon şartı (2nci şart) sağlanıyor.

Kompozit Malzeme Mekaniği-Ders Notları-Prof.Dr.Mehmet Zor

4

b-) Sadece Epoxy kullanırsak:

BC çubuğuna düşen kuvvet değişmez. Boyutları da aynı olacağına göre üzerindeki gerilme de aynı çıkar.

Emniyet Faktörü:

olduğundan emniyet şartı sağlanmıyor. O halde epoxy tek başına kullanılamaz. Fiberlerle güçlendirilmesi gerekir.

olduğundan akma oluşmaz. Deformasyon şartı sağlanıyor.

Kompozit Malzeme Mekaniği-Ders Notları-Prof.Dr.Mehmet Zor

5

Kompozit malzemenin her noktasında, birbirlerine paralel olacak şekilde izotropi düzlemleri olup düzleme dik doğrultuda (uzunluk yönünde) özellikler farklılık gösterir. 2-3 düzleminde tüm yönlerde özellikler aynı kabul edilebilir. Dolayısıyla bu malzeme enine izotropik (transversely isotropic) malzeme sınıfına girer .

c)

Sorudaki açıklamalara göre kompozit yapı aşağıdaki formda imal edilecektir.

Kompozit Malzeme Mekaniği-Ders Notları-Prof.Dr.Mehmet Zor

6

Şimdi BC çubuğunun kompozit malzemeden olması durumunu inceleyeceğiz.

Fiber ve matrisin hacimsel oranları (soruda verilmiş):

BC çubuğuna düşen kuvvet yine aynı kalacaktır.

d-)

(4.3 Denkleminden):

Kompozit Malzeme Mekaniği-Ders Notları-Prof.Dr.Mehmet Zor

7

Emniyet Faktörü:

çıktığından istenen emniyet şartı da sağlanır. O halde bu kompozitin kullanılması uygundur.

(4.4 Denkleminden):

Kompozit Malzeme Mekaniği-Ders Notları-Prof.Dr.Mehmet Zor

8

Kompozit Çubuk Ağırlığı:

e-)

Kompozit kullanılması ile çubuğun ne kadar hafifleyeceğini tespit edelim:

Çelik Çubuk Ağırlığı:

Kompozit Malzeme Mekaniği-Ders Notları-Prof.Dr.Mehmet Zor

9

Ağırlıktaki azalma değeri :

Ağırlıktaki azalma yüzdesi :

Çubuğun kompozitten yapılması durumunda emniyet ve deformasyon şartı sağlanmasının yanı sıra ağırlık 37,812 N (%84,64 oranında) azalacaktır. Bu ise hafifliğin çok önemli olduğu havacılık sektörü açısından kayda değer bir kazanımdır. Daha yüksek mukavemetli fiberlerin kullanılması ağırlığı artık daha fazla düşürmeyecek fakat maliyeti arttıracaktır. Bu durum hesaplamalar yapılarak görülebilir.

Kompozit Malzeme Mekaniği-Ders Notları-Prof.Dr.Mehmet Zor