Çoklu alüminyum kapalı hücreli köpük dolu alüminyum ve polimerik kompozit tüplerin ezilme davranışlarının belirlenmesi

Abstract

Bu projede alüminyum (Al) ve polisitren kapalı hücreli köpük dolu boş, ikili tüp ve çok tüplü geometrilerin ve boş kompozit, hibrid kompozit/metal ve alüminyum köpük dolu kompozit ve hibrid tüplerin statik hızlarda ezilme davranışları deneysel incelenmiştir. Al köpük dolumu ile Al tüplerde ezilme modu simetrik moda dönüşmüştür. Daha düşük plato gerilmesine sahip polisitren köpük dolumu ise karışık mod ile sonuçlanmıştır. Tüplerde oluşan deformasyon mod değişimi, köpük dolgunun tüpün kalmlılığını artırma etkisinden kaynaklanmaktadır. Köpük dolgusunun boş Al tüplere etkilere şöyle sıralanabilir: (a) ortalama yük boş tüp ve köpüğün ortalama yüklerinin toplamının üzerine çıkmakta (etkileşim etkisi) ve tüp katlanma uzunluğu azalmaktadır. Benzer sonuçlar ikili tüplerde de görülmüştür. Boş tüplere benzer olarak altıgen ve kübik paketli tüplerde köpük dolgusu deformasyon modunu elmastan simetrik deformasyona çevirmiştir. Paketlenmiş boş tüplerde ortalama ezilme yükü eşit sayıdaki boş tüplerin ezilme yüklerinin toplamından daha yüksektir. Ortalama ezilme yükündeki bu artış, tüpler arasında ve tüpler ve kalıp duvarları arasındaki sürtünme ve sınırlamaların sonucudur. Tekli Al tüplerde köpüğün güçlendirme katsayısı 1,7 bulunmuştur. Bu değer daha önce kare tüpler için belirlenen 1,8 değeri ile uyuşmaktadır. Ancak çoklu tüplerde güçlendirme etkisi tekli tüplerden daha yüksektir. İkili Al tüplerin güçlendirme etkisi çoklu tüplerle benzerdir. Dolayısıyla her iki geometride köpük dolu tüplerde güçlendirme etkisini artırmak için kullanılabilir. Köpük dolu tüplerde enerji emme boş tüp ve köpüğün enerjilerinin toplamından daha yüksektir. Ancak boş tüpün kalınlığının artırılması ile karşılaştırıldığında, köpük dolu tüplerin enerji emme miktarı kalın tüpten daha düşüktür. Bu çalışma sonucunda verimli tüp dolgusu tasarımında, güçlendirme etkisinin ve plato gerilmesinin esas alınarak uygun tüp-köpük kombinizasyonun seçiminin önemi ortaya çıkmıştır. Etkin köpük dolgusu için seçilen köpüğün yoğunluğunun kritik bir değerin üzerinde olması gerekmektedir. Çoklu paketli tüplerde köpük dolgusuyla ulaşılan spesifik enerji emme (SAE) değerleri boş tüpten daha yüksek olmamasına karşın, çoklu tüp geometrileri benzer köpük yoğunluklarmdaki köpük dolu tek tüplerden daha yüksek SAE değerlerine sahiptirler. Bu ise çoklu tüplerin deformasyonu esnasında oluşan sürtünme ve sınırlamalardan kaynaklanmaktadır.Kompozit boş tüplerde iki farklı ezilme modu gözlenmiştir: ilerleyen ezilme ve katastropik kırılma (basma bantları). İlerleyen ezilme daha yüksek ortalama yük ve SAE değerleri ile sonuçlanmıştır.