Biomimetik Tasarım Olarak Bambu Bitki Gövdesinin İncelenmesi: Kompozit Kiriş Tasarımı

Abstract

İnsanoğlunun ihtiyaçları gün geçtikçe değişmektedir. Bu yüzden ihtiyaçlara göre en uygun özellikteki malzeme arayışları ve tasarımlar geliştirilmiştir. Dünyada birçok malzeme türü vardır. Ancak bu malzemelerin özelliklerine göre kullanım alanları farklıdır. Bu çalışmada bambu gövde kesit yapısı ele alınarak bu kesitteki fiber yapısına sahip yeni tip kompozit kiriş üretimi gerçekleştirilmiştir. Doğal bambu lifleri yapısı nedeniyle en çok ilgi çeken malzemelerdendir. Yüksek performans, kolay elde edilmesi, düşük temel maliyeti, biyomalzeme olması gibi özellikleri sayesinde kompozitlerde, endüstriyel tekstillerde ve inşaat sektörlerinde kullanılmaktadır. Yapılan çalışmayı temelde üç bölüme ayırmak mümkündür. Bunlardan birincisi bambu gövde yapısı üzerinden yapılan çeşitli deneyler, ikincisi bambu kesit yapısına benzer kompozit kiriş üretimi ve sonuncu bölüm ise üretilen kompozit kirişin farklı tasarım parametreleri için eğilme rijitliğinin tespiti şeklindedir. Bambu üzerinden yapılacak mekanik deneyler ile bambu gövdesinin eğilme rijitliği, gerek mekanik deneyler Sonlu Elemanlar Metodu ile incelenmiştir. Fiber yapısı üzerinde optimizasyon yapılmış yeni tasarım, üretilecek olan kompozit kirişe aktarılmıştır. Kompozit kiriş üretimi için silikon kalıp tasarımı ve üretimi yapılmıştır. Bu kalıpta çift kalıplama metodu kullanılıp, reçine transfer metodu ile üretim gerçekleştirilmiştir. Üretilen kompozit kiriş, karbon çubuklardan ve reçineden oluşmaktadır. Üretilen kiriş alınan test kuponları üzerinden üç nokta eğme testleri yapılarak yapının eğilme rijitliği farklı yönler için elde edilecektir. Sonuç olarak standart tek doğrultulu fiberden elde edilmiş aynı kalınlığa sahip kompozit kiriş ile bambu kesit yapısına sahip kompozit kiriş arasında eğilme rijitliği / yoğunluk parametresi dikkate alınarak karşılaştırma yapılmıştır.