Bu çalışma, tek yönlü (UD) karbon fiber, tek yönlü (UD) cam fiber ve hibrit kompozit malzemelerin Charpy darbe dayanımını araştırmaktadır. Sonuçlar, enerji emme kapasiteleri ve kırılma davranışlarında belirgin farklar ortaya koymuştur. Karbon fiber kompozitler, kırılgan kırılmalar ve düşük enerji emilimi sergilerken, cam fiber kompozitler, tam kırılma olmadan önemli bir deformasyon göstererek daha fazla enerji emmiştir. Hibrit laminat, karbon fiber muadiline göre yaklaşık üçte bir daha fazla enerji emerek gelişmiş darbe dayanımı sergiledi ve fiber hibridizasyonu sayesinde dengeli bir performans artışı sağladı. Zarar gören örneklerin mikroskobik analizi, farklı hasar modlarını ortaya koymuştur: Cam fiberler, deformasyon ve mod I ayrılma gösterirken, karbon fiberler kırılgan kırılmalar ve geniş delaminasyon sergilemiştir. Hibrit örnekler, her iki hasar modunun bir kombinasyonunu sergileyerek genel darbe direncini artırmıştır. Bu bulgular, hibrit kompozitlerin, özellikle darbe direnci gerektiren uygulamalarda dengeli mekanik özellikler için potansiyelini göstermektedir. Hibridleştirme yöntemi, karbon fiberlerin yüksek mukavemetini cam fiberlerin üstün darbe direnci ile birleştirerek ani darbe koşullarında malzeme performansını artırır. Gelecekteki araştırmalar, hibritleşme sürecinin optimize edilmesine ve malzeme özelliklerini daha da geliştirebilmek için farklı fiber kombinasyonlarının keşfedilmesine odaklanmalıdır.
This study investigates the Charpy impact strength of unidirectional (UD) carbon fiber, unidirectional (UD) glass fiber, and hybrid composite materials. The results revealed distinct differences in their energy absorption capacities and fracture behaviors. Carbon fiber composites exhibited brittle fractures and low energy absorption, while glass fiber composites displayed significant deformation without a complete fracture, absorbing more energy. The hybrid laminate showed enhanced impact strength, absorbing nearly one-third more energy than the carbon fiber counterpart, and offering a balanced performance improvement through fiber hybridization. Statistical analysis confirmed that the improvement in impact performance among the tested groups was significant. Microscopic analysis of the damaged specimens revealed different damage modes: glass fibers exhibited deformation and mode I delamination, while carbon fibers showed brittle fractures and extensive delamination. Hybrid specimens displayed a combination of damage modes, enhancing their overall impact resistance. These findings demonstrate the potential of hybrid composites for applications requiring balanced mechanical properties, particularly impact resistance. The hybridization method allows for the integration of carbon fibers' high strength with glass fibers' superior impact resistance, enhancing material performance under sudden impact conditions. Future research should focus on optimizing the hybridization process and exploring additional fiber combinations for enhanced material properties.
Primary Language | English |
---|---|
Subjects | Material Design and Behaviors |
Journal Section | Mechanical Engineering |
Authors | |
Publication Date | September 3, 2025 |
Submission Date | March 27, 2025 |
Acceptance Date | July 28, 2025 |
Published in Issue | Year 2025 Volume: 28 Issue: 3 |