AI Summary & Key Takeaways
AI InsightThe results showed that the fiber orientation significantly affected both flexural strength and creep response.
📌 3 Key Takeaways
Abstract
Glass fiber reinforced polymer (GFRP) composites, made of glass fiber and plastic, are widely used in structural applications because of their high strength and resistance to corrosion. But the orientation of the fibers and the level of stress have a major effect on their performance characteristics when subjected to constant stress. This paper experimentally investigates the flexural and flexural creep behavior of glass fiber-reinforced epoxy composites with varying fiber orientations. Composite laminates were made using the vacuum-assisted resin transfer molding (VARTM) process. The specimens with fiber orientations of 0°, 30°, 45°, and 60° were prepared and tested. Initially, static three-point bending tests were conducted to determine the ultimate flexural strength values. Creep tests were conducted at stress levels of 25%, 50%, and 75% of the maximum flexural strength for 120 minutes, based on these values. The results showed that the fiber orientation significantly affected both flexural strength and creep response. The specimens with a 0° fiber orientation showed the highest flexural strength as 133.1 ± 17.8 MPa and the lowest creep deformations which are 0.78 mm, 1.48 mm, and 2.69 mm for 25%, 50%, and 75% stress levels, respectively after two hours. On the contrary, the 45° fiber orientation showed the lowest strength as 63.2 ± 8.9 MPa and hence highest creep deformations which are 1.01 mm, 2.53 mm, and nearly 10 mm for 25%, 50%, and 75% stress levels, respectively. The 45° fiber-oriented sample was failed after nearly 2000 seconds which could not reach the two hours under 75% stress level. With an increase in the fiber orientation angle, the stiffness reduced and the displacement increased due to the dominance of matrix-dominated deformation mechanisms. As stress levels rose, the impact of fiber orientation intensified, leading to unstable creep behavior, especially in 45° specimens at a 75% stress level. The findings demonstrate that both fiber orientation and applied stress level must be considered in the design of GFRP components subjected to long-term loading conditions.
Özet
Cam elyafı takviyeli polimer kompozitler, cam elyafı ve polimerden oluşan yapıları sayesinde yüksek dayanım ve korozyona karşı dirençleri nedeniyle yapısal uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak sabit gerilme altında kaldıklarında, elyafların yönelimi ve gerilme seviyesi performans özellikleri üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Bu çalışma, farklı elyaf yönelimlerine sahip cam elyafı takviyeli epoksi kompozitlerin eğilme ve eğilme yükü altında sürünme davranışını deneysel olarak incelemektedir. Kompozit yapılar vakum destekli reçine transfer kalıplama yöntemi kullanılarak üretilmiştir. 0°, 30°, 45° ve 60° elyaf yönelimlerine sahip numuneler hazırlanmış ve test edilmiştir. Öncelikle, nihai eğilme dayanımı değerlerini belirlemek amacıyla statik üç nokta eğme testleri gerçekleştirilmiştir. Bu değerlere dayanarak, maksimum eğilme dayanımının %25, %50 ve %75’i seviyelerinde 120 dakika süreyle sürünme testleri yapılmıştır. Sonuçlar, elyaf yöneliminin hem eğilme dayanımı hem de sürünme tepkisi üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu göstermiştir. 0° elyaf yönelimine sahip numuneler 133,1 ± 17,8 MPa gerilme değeri ile en yüksek eğilme dayanımını ve iki saatlik sürünme yükü uygulanmasından sonra %25, %50 ve %75 gerilim seviyeleri için sırasıyla 0,78 mm, 1,48 mm ve 2,69 mm olan en düşük sürünme deformasyonları gözlemlenmiştir. Aksine, 45° lif yönelimi en düşük mukavemeti (63,2 ± 8,9 MPa) göstermiş ve dolayısıyla %25, %50 ve %75 gerilim seviyeleri için sırasıyla 1,01 mm, 2,53 mm ve yaklaşık 10 mm olan en yüksek sürünme deformasyonlarını sergilemiştir. 45° elyaf yönelimli numune, %75 gerilim seviyesinde yaklaşık 2000 saniye sonra kırılmıştır ve iki saatlik süreye ulaşamamıştır. Elyaf yönelim açısının artmasıyla birlikte, matris ağırlıklı deformasyon mekanizmalarının baskın hale gelmesi nedeniyle rijitlik azalmış ve yer değiştirme artmıştır. Gerilme seviyeleri arttıkça, elyaf yöneliminin etkisi daha belirgin hale gelmiş ve özellikle %75 gerilme seviyesinde 45° numunelerde kararsız sürünme davranışına yol açmıştır. Bulgular, uzun süreli yükleme koşullarına maruz kalan GFRP bileşenlerinin tasarımında hem elyaf yöneliminin hem de uygulanan gerilme seviyesinin dikkate alınması gerektiğini göstermektedir.