Silikon matrisli düz dokumalı karbon fiber takviyeli kompozitlerin termal ve mekanik davranışlarının incelenmesi

Abstract

Bu çalışmanın amacı, geleneksel polimer matrisli kompozit malzemeler dışında bir malzeme olan silikon matrisli karbon fiber takviyeli kompozitlerin (KFTS-K) mekanik ve termal davranışlarını incelemektir. Silikon matris tercih edilmesinin sebebi, silikonun yüksek elastik deformasyon kabiliyetidir. Bahsedilen malzemelerin bu kabiliyeti, onları özellikle havacılık ve uzay endüstrisinde kullanılan katlanıp açılabilir sistemlerin tasarımında ilgi çekici hale getirmektedir.

Çalışmada üretilen malzemelerin katlama işlemi sırasında ve sonrasında mekanik davranışlarındaki değişiklikler gözlenmiştir. Numunelerin bir kısmına uygulanan çekme testleri sonlu elemanlar yöntemi ile modellenmiştir. Hem statik hemde dinamik katlamalar sonucunda malzemede gözle görülür bir hasar oluşmamıştır. Genel olarak dört tabakalı kompozit malzemelerin katlamalar sonrasında mekanik performanslarındaki düşüş daha az olmuştur. Gerçekleştirilen termal testlerde ise kompozit malzemelerin yaklaşık 350 °C’ye kadar kararlılık gösterdikleri saptanmıştır.

The aim of this study is to investigate the mechanical and thermal behavior of carbon fiber reinforced silicone matrix composites (CFRS-C), which is not a traditional polymer matrix composite. The reason for choosing silicone matrix is the high elastic deformation capability of silicone. This capability of aforementioned materials makes them particularly attractive in design of deployable systems utilized in aerospace industry.

In the study, changes in mechanical behavior of manufactured materials during and after folding process were investigated. Uniaxial tensile tests applied to some of specimens were simulated with finite element analyses. Both after static and dynamic fold-deploy processes no visible damage were occured. Generally, four-layer composites succeeded less decrease from uniaxial tests applied after fold-deploy processes. It was detected from thermal tests that composite materials performed thermal resistance up to around 350 °C.