Examination of Fatigue Behaviour of Carbon Fiber Reinforced Polymer Composites

Abstract

This PhD thesis aims to examine the fatigue behavior of sandwich panels fabricated from adhesively bonded aluminum honeycomb core and carbon fiber reinforced polymer composite face sheets. Initially, sandwich panels were manufactured with three different amounts of adhesive in their interface. Static flexural behavior was characterized with three-point bending tests. Load-displacement curves and static flexural failure modes were obtained and utilized to compare the static flexural behavior of fabricated sandwich. Fatigue behavior of sandwich panels were characterized with the three-point bending fatigue tests. Stiffness degradation curves were used to identify the failure cycles of sandwich panels. Fatigue failure modes and S-N curves were obtained to find out the effect of amount of adhesive on fatigue behavior of sandwich panels. The other study within this thesis was made to investigate the effect of core thickness on the fatigue behavior of the sandwich panels based on aluminum honeycomb core and carbon fiber reinforced polymer composite face sheets. Sandwich panels were fabricated by using three different aluminum honeycomb core thickness. Static flexural tests were carried out to determine the static flexural behavior of developed sandwich panels. Load-displacement curves and failure modes were obtained from flexural tests. In addition to this, core shear tests were performed to investigate the core shear strength of the honeycomb cores with different core thickness. Effect of core thickness on fatigue behavior of sandwich panels were characterized with fatigue failure modes and S-N curves. Stiffness degradation method was used to determine the fatigue failure cycles of the sandwich panels.

Bu doktora tezi, yapıştırıcıyla birleştirilmiş alüminyum balpeteği ara tabaka ve karbon fiber takviyeli polimer kompozit yüzey levhalarından imal edilen sandviç panellerin yorulma davranışını incelemeyi amaçlamaktadır. Başlangıçta, sandviç paneller, ara yüzeylerinde üç farklı miktarda yapıştırıcı ile üretilmiştir. Statik eğme davranışı, üç nokta eğme testleri ile karakterize edilmiştir. Farklı miktarda yapıştırıcı ile üretilmiş sandviç panellerin statik eğme davranışını karşılaştırmak için yük-deplasman eğrileri ve statik eğme kırılma modları elde edilmiş ve kullanılmıştır. Sandviç panellerin yorulma davranışı, statik eğme testleri ile aynı test fikstüründe yorulma testleri ile karakterize edilmiştir. Sandviç panellerin hasar çevrimlerini belirlemek için direngenlik düşüş eğrileri kullanılmıştır. Yapıştırıcı miktarının geliştirilen sandviç panellerin yorulma davranışı üzerindeki etkisini bulmak için yorulma hasar modları ve S-N eğrileri elde edilmiştir. Bu doktora tezi kapsamındaki diğer çalışma, alüminyum bal peteği ara tabakalı ve karbon fiber takviyeli polimer kompozit yüzey levhalarından yapılan sandviç panellerin yorulma davranışına ara tabaka kalınlığının etkisini araştırmak için yapılmıştır. Sandviç paneller üç farklı kalınlıkta alüminyum bal peteği ara tabaka kullanılarak üretilmiştir. Geliştirilen sandviç panellerin statik eğme davranışını belirlemek için statik eğme testleri yapılmıştır. Eğme testlerinden yük-deplasman eğrileri ve hasar modları, elde edilmiştir. Buna ek olarak, farklı ara tabaka kalınlıklarına sahip ara tabakaların ara tabaka kayma mukavemetini araştırmak için ara tabaka kayma testleri yapılmıştır. Çekirdek kalınlığının sandviç panellerin yorulma davranışı üzerindeki etkisi, yorulma hasar modları ve S-N eğrileri ile karakterize edilmiştir. Sandviç panellerin yorulma hasar çevrimlerini belirlemek için direngenlik düşüş yöntemi kullanılmıştır.