Development of fiber reinforced cylindrical composite structures by filament winding technique

Abstract

Fiber reinforced composite structures with superior properties are used for cylindrical structure systems in many application areas nowadays. The major aim of this thesis is development of filament wound composite cylindrical structures with various fiber types on different ply sequence and investigate their mechanical properties. For this purpose, 4 layered glass, carbon and glass/carbon hybrid fiber reinforced cylindrical structures were manufactured with 55 degree winding angle by utilizing filament winding technique. Produced 6 different composite structures have 1 m length and 60 mm inner diameter. Glass/carbon fiber reinforced systems were developed to reduce the cost by reducing carbon fiber usage. Apparent hoop tensile strength and radial compression tests were applied to the manufactured composite structures. In addition to these studies, two different composite plate with glass fiber and carbon fiber reinforcements were produced by filament winding to investigate glass transition temperature. These plates were manufactured with 4 layered by using the same fiber and matrix as used in the previous tube production. Dynamic mechanical analysis was performed with samples which is sectioned from plates to obtain glass transition temperature. Consequently, apparent hoop tensile strength test results showed that hoop strength of glass fiber reinforced cylindrical structures can be improved significantly by hybridization. Based on the radial compression test results, deflection of the structures decreases by hybridizationFiber takviyeli kompozitler üstün özelliklerinden dolayı son dönemlerde silindirik yapı sistemlerinde sıklıkla kullanılmaya başlanmış ve önemli bir konuma gelmiştir. Bu çalışmadaki amaç farklı tip fiber ve yönelim kullanılarak hibrit kompozit silindirik yapılar üretmek, bu silindirik yapıların mekanik özelliklerini ve hibridizasyonun etkilerini incelemektir. Bu doğrultuda her bir kompozit yapı 4 katmanlı olacak şekilde 55 derece sarım açısıyla sarılmıştır. 1 metre boyunda 60 mm iç çapa sahip 6 tip farklı kompozit silindirik yapı filaman sarım yöntemi ile üretilmiş, bu silindirik yapılara fiber içeriği, halka çekme testi ve radyal basma testleri uygulanmıştır. Bu çalışmaların yanında, camsı geçiş sıcaklığını incelemek için cam fiber ve karbon fiber sarılı iki ayrı plaka filaman sarım metodu ile üretildi. Üretilen bu plakalar da tüp sarımındaki ile aynı fiber ve matris kullanılarak 4 kat sarım yapılmıştır. Bu üretimlerden alınan numuneler ile dinamik mekanik analiz yapılmış ve camsı geçiş sıcaklığı incelenmiştir. Sonuçlar incelendiğinde referans baz alınan cam fiber takviyeli kompozit silindirik yapılara kıyasla hibridizasyon ile mekanik özelliklerin arttığı gözlenmiş ve karbon fiber takviyeli silindirik yapılara kıyasla maliyet azaltılmıştır.