Yazarlar, Çin Ulusal Anahtar Araştırma ve Geliştirme Programı'ndan (No. 2022YFB3706503) ve Shenzhen Doğa Bilimleri Fonu'nun (No. 20220815133826001) İstikrarlı Destek Planı Programından alınan hibelere teşekkür eder.

1. Malzeme hazırlığı
<ol><li>Sekiz adet 300 mm x 300 mm dokuma cam elyaf kumaşı makasla kesin. Fiber filamentlerin düşmesini önlemek için önce kesimi bantlayın. NOT: Kumaşı keserken parmak batmasını ve filament solunmasını önlemek için maske ve eldiven takın. Sadece dokuma cam elyaf kumaş değil, tek yönlü kumaş ve karbon elyaf ve aramid elyaf gibi diğer elyaf türleri de mevcuttur.</li>
	<li>260 g epoksi reçine ve 78 g sertleştiriciyi 10:3 kütle oranına göre tartın. NOT: Elyaf kumaş ve reçine sistemi oranının, tek kat elyaf kumaşın metrekaresi başına 360 g epoksi reçine sistemi olması tavsiye edilir.</li>
</ol>2. Üretim süreci
NOT: Şekil 1 , bölüm 2'de gösterilen elle yatırma işlemi için kompozit laminatın imalat şemasını göstermektedir.
<ol><li>WLVB (WLVB)<ol>
<li>Kumaşı 60 °C'de 8 saat fırına koyun.</li>
		<li>Reçinenin yapışmasını önlemek için akrilik levha üzerine izolasyon filmi yapıştırın.</li>
		<li>Kalıbı döşeme alanına yerleştirin.</li>
		<li>Reçineyi ve sertleştiriciyi 5 dakika yavaşça karıştırın ve ardından içindeki hava kabarcıklarını çıkarmak için bir vakum odasına koyun.</li>
		<li>Gözeneksiz ayırma filmini kalıba yerleştirin ve etrafına bantla sabitleyin.</li>
		<li>Gözeneksiz serbest bırakma filminin üzerine bir kabuk tabakası yerleştirin.</li>
		<li>Epoksi reçineyi dökün ve reçineyi film boyunca eşit olarak dağıtmak için bir kazıyıcı kullanın.</li>
		<li>İlk elyaf kumaşı katlayın, reçinenin kumaşa tamamen sızdığından ve kabarcıkların ekstrüde edildiğinden emin olmak için çıplak bir rulo ile yuvarlayın ve ardından reçineyi eşit şekilde kazımak için bir kazıyıcı kullanarak reçineyi dökün.</li>
		<li>Tüm kumaş kullanılana kadar 2.1.7 ve 2.1.8 adımlarını tekrarlayın.</li>
		<li>Kumaşın üzerine bir soyma katı koyun ve hava kabarcıklarını manuel olarak sıkın.</li>
		<li>Art arda bir delikli serbest bırakma filmi ve bir havalandırma kumaşı döşeyin.</li>
		<li>Emme kanalını ve nefes alabilen pedi bir tarafa yerleştirin.</li>
		<li>Kalıbın dışına akrilik bir tabaka ile ısıya dayanıklı banttan bir daire yapıştırın ve kapalı bir alan oluşturmak için vakum torbasını bantla etrafına takın.</li>
		<li>Oda sıcaklığında 10 saat boyunca 1 bar basınca basmak için vakum pompasını açın. Ardından vakum pompasını kapatın ve 14 saat sessiz kalın.</li>
		<li>Laminatları tamamen kürlenmesi için 80 °C'de 16 saat fırına koyun.</li>
		<li>(1-3)38,39 denklemlerini kullanarak lif hacmi fraksiyonunu ölçün. <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/65376/65376eq01.jpg" style="margin: auto;">(1) <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/65376/65376eq02.jpg" style="margin: auto;">(2) <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/65376/65376eq03.jpg" style="margin: auto;">(3) n laminatın katman sayısıdır, ρ elyaf üreticiden gelen elyaf kumaşın alan yoğunluğudur, A elyaf laminatın alanıdır, m elyaf kumaşın kütlesidir, mtoplam laminatın kütlesidir, ρ epoksi epoksinin yoğunluğudur, v epoksi ve vtoplamıdır sırasıyla epoksi ve laminat hacimleridir ve elyaf hacmi fraksiyonudur.</li>
	</ol>
</li>
	<li>WL<ol>
<li>Kumaşı 60 °C'de 8 saat fırına koyun.</li>
		<li>Reçine ve sertleştiriciyi 5 dakika boyunca yavaşça karıştırın ve ardından içindeki hava kabarcıklarını çıkarmak için bir vakum odasına koyun.</li>
		<li>Gözeneksiz ayırma filmini kalıba yerleştirin ve etrafına bantla sabitleyin.</li>
		<li>Gözeneksiz serbest bırakma filminin üzerine bir kabuk tabakası yerleştirin.</li>
		<li>Epoksi reçineyi dökün ve reçineyi film boyunca eşit olarak dağıtmak için bir kazıyıcı kullanın.</li>
		<li>İlk elyaf kumaşı katlayın, reçinenin kumaşa tamamen sızdığından ve kabarcıkların ekstrüde edildiğinden emin olmak için çıplak bir rulo ile yuvarlayın ve ardından reçineyi eşit şekilde kazımak için bir kazıyıcı kullanarak reçineyi dökün.</li>
		<li>Tüm kumaş kullanılana kadar 2.2.5 ve 2.2.6 adımlarını tekrarlayın.</li>
		<li>Kumaşın üzerine bir soyma katı koyun ve hava kabarcıklarını manuel olarak sıkın.</li>
		<li>Art arda bir delikli serbest bırakma filmi, bir havalandırma kumaşı ve bir gözeneksiz serbest bırakma filmi döşeyin.</li>
		<li>Üstüne fiber kumaşla aynı boyutta bir alüminyum plaka yerleştirin.</li>
		<li>Oda sıcaklığında 14 saat sessizliği koruyun.</li>
		<li>Laminatları tamamen kürlenmesi için 80 °C'de 16 saat fırına koyun.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. Darbe özelliklerinin karakterizasyonu
NOT: Kompozit laminatların darbe testi için birçok yöntem vardır. Düşük hızlı darbe koşulları altında yaygın olarak kullanılan yöntem ağırlık düşürme darbe testi iken, yüksek hızlı veya ultra yüksek hızlı darbe koşullarında sıklıkla kullanılan yöntem mermi darbe yöntemidir. Bu çalışmada ağırlık düşürme darbe testi uygulanmıştır. Ekipman Şekil 2'de gösterilmiştir.
<ol><li>Yüksek hassasiyetli bir kesme makinesi kullanarak ASTM D7136'ya göre darbe testi için GFRP'den 150 mm x 100 mm'lik bir numune seti kesin.</li>
	<li>Her numunenin ağırlığını ve boyutunu ölçün.</li>
	<li>Çarpma tertibatının her test için temas edebileceği numunelerin merkezlerine yerleştirme çivileri kullanarak numunelerin konumlarını sabitleyin.</li>
	<li>Numuneyi dört lastik uçla darbe destek fikstürüne sabitleyin.</li>
	<li>Darbe testini, 10 J enerji seviyesinde bir düşme ağırlığı darbe kulesi kullanarak gerçekleştirin. Çekiç test makinesini açın ve denetleyiciyi açılır menüye bağlamak için Bağlan'a tıklayın, ardından Ana Sayfa | Testten önce. Darbe enerjisini 10 J'ye ve ek kütleyi 2 kg'a ayarlayın. Çarpma tertibatının yüksekliğini belirlemek için WLVB numuneleri için 2,1 mm ve WL numuneleri için 2,5 mm olmak üzere ölçüm kalınlığını girin ve deneyi başlatmak için Başlat'a tıklayın.</li>
	<li>Kuvvet, sapma ve enerji geçmişi dahil olmak üzere darbe tepkisi verilerini kaydedin.</li>
	<li>Numuneyi çıkarın. Darbeden sonra numunenin morfolojisini kaydedin.</li>
	<li>Sonuçların tekrarlanabilirliğini sağlamak için darbe testini beş kez tekrarlayın.</li>
	<li>Örneklerin verilerini hesaplayın ve karşılaştırın.</li>
</ol>4. Çekme özelliklerinin karakterizasyonu
<ol><li>ASTM D3039'a göre, elmas kesicili yüksek hassasiyetli bir kesme makinesi kullanarak çekme testi için laminatlardan 250 mm x 25 mm'lik bir numune seti kesin.</li>
	<li>Her numunenin boyutunu sürmeli bir kumpas ile ölçün.</li>
	<li>Stres konsantrasyonunu önlemek için numunenin her iki ucuna dört adet 50 mm x 25 mm x 2 mm alüminyum tırnağı yapıştırmak için epoksi yapıştırıcı kullanın.</li>
	<li>Numunenin önüne ince bir beyaz boya tabakası püskürtün, ardından siyah benekler püskürtün.</li>
	<li>Numuneyi çekme test makinesinin kelepçelerinin ortasına yerleştirin ve Şekil 3'te gösterildiği gibi görüntü alma sistemini kurun.</li>
	<li>Gerinim verilerinin doğruluğunu sağlamak için, numunenin konumunu kamera çekim alanının ortasında ve dikey konumda olacak şekilde değiştirin. Ek olarak, numune üzerindeki noktaların net bir şekilde kaydedildiğinden emin olmak için kamera odak uzaklığını ve pozlama oranını ayarlayın.</li>
	<li>Çekme testini gerçekleştirin. TESTİ YAPILANDIR'a tıklayın. Test hızını 0,5 mm/dak olarak ayarlayın. Numune verileri'ne tıklayın. Numunelerin ölçüm genişliğini ve kalınlığını girin. Başlat'ı tıklayın, sonra Geçerli konumu kabul et'i tıklayın. Yükleme süresi verilerini kaydedin.</li>
	<li>Numuneyi çıkarın. Çekme testinden sonra numunenin morfolojisini kaydedin.</li>
	<li>Sonuçların tekrarlanabilirliğini sağlamak için çekme testini beş kez tekrarlayın.</li>
	<li>Çekme testi sırasında numunenin nominal gerinimini ölçmek için dijital görüntü korelasyonu (DIC) yazılımını kullanın.</li>
	<li>Piksellerin uzunluğunu kalibre etmek için Uzunluk Ölçeği Görüntüsü'nü tıklatın, Referans Görüntü'yü tıklatın ve ilk görüntüyü referans görüntü olarak seçin. Deforme Görüntü'ye tıklayın ve deforme olmuş görüntüler olarak kalan görüntüleri seçin. Çizim Araçları | Ölçüm alanını seçmek için dikdörtgeni seçin . Ekstansometre'ye tıklayın ve ekstansometrenin uzunluğunu 100 mm'ye ayarlayın, ardından İşleme | Korelasyonu başlatın.</li>
	<li>Nominal gerilimi elde etmek için yükü kesit alanına bölün.</li>
	<li>DIC ölçümünden elde edilen nominal gerilimi ve çekme test makinesinden alınan nominal gerilimi birleştirin.</li>
	<li>Elastik modül olarak gerinim-gerilme eğrisinin doğrusal segmentinin eğimini seçin. Mukavemet olarak çekme kuvveti-zaman eğrisinin tepe değerini seçin.</li>
	<li>Elastik modülü ve numunelerin gücünü karşılaştırın.</li>
</ol>

Fabrication and Mechanical Property Assessment of Fiber Composite Laminates

Yazarların herhangi bir çıkar çatışması yoktur.

Bu makale, düşük maliyetli el yatırma yöntemi için iki farklı üretim sürecine odaklanmaktadır. Bu nedenle, bu yazıda dikkatlice anlatılmak üzere daha basit, ustalaşması daha kolay, yatırım maliyeti daha düşük, laboratuvarlarda ve küçük ölçekli fabrikalarda malzeme modifikasyonu ile üretime uygun iki fabrikasyon süreci seçilmiştir. Laminatların kürlenmesi sırasında, yüksek konsolidasyon basıncı, yüksek kalitede laminatların üretilmesinde önemli bir rol oynar. Yeterli dış basınç ...

Elyaf takviyeli polimer kompozit (FRP), elyaf takviyesi ve polimer matrislerin 1,2,3 karıştırılmasıyla üretilen yüksek mukavemetli bir malzeme türüdür. Düşük yoğunluğu, yüksek özgül sertliği ve mukavemeti, yorulma özellikleri ve mükemmel korozyon direnci nedeniyle havacılık 4,5,6, inşaat7,8, otomotiv 9 ve denizcilik 10,11 endüstrilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Yaygın sentetik lifler arasında karbon lifleri, cam lifleri ve aramid lifleri bulunur12. Bu çalışmada araştırma için cam elyaf seçilmiştir. Geleneksel çelikle karşılaştırıldığında, cam elyaf takviyeli kompozit laminatlar (GFRP'ler) daha hafiftir, yoğunluğun üçte birinden daha azdır, ancak çelikten daha yüksek bir özgül mukavemet elde edebilir.
FRP'nin hazırlama süreci, diğer birçok gelişmiş imalat işlemine 15,16,17,18 ek olarak vakum destekli reçine transfer kalıplama (VARTM)13, filament sarma (FW)14 ve prepreg kalıplamayı içerir. Diğer hazırlama işlemleriyle karşılaştırıldığında, ıslak el yatırma/vakum torbası (WLVB) işlemi, basit ekipman gereksinimleri ve karmaşık olmayan işlem teknolojisi dahil olmak üzere çeşitli avantajlara sahiptir ve ürünler boyut ve şekil ile sınırlı değildir. Bu işlem yüksek derecede serbestliğe sahiptir ve metal, ahşap, plastik veya köpük ile entegre edilebilir.
WLVB işleminin prensibi, hazırlanan laminatların mekanik özelliklerini geliştirmek için vakum torbaları aracılığıyla daha fazla şekillendirme basıncı uygulamaktır; Bu işlemin üretim teknolojisinde ustalaşmak kolaydır, bu da onu ekonomik ve basit bir kompozit malzeme hazırlama işlemi haline getirir. Bu süreç tamamen manueldir ve hazırlık personelinin becerilerinden büyük ölçüde etkilenir. Bu nedenle, ürünler boşluklar ve düzensiz kalınlık gibi kusurlara eğilimlidir, bu da laminatın dengesiz niteliklerine ve mekanik özelliklerine yol açar. Bu nedenle, laminatların mekanik özelliklerinde yüksek bir stabilite elde etmek için WLVB sürecini ayrıntılı olarak tanımlamak, adımları hassas bir şekilde kontrol etmek ve malzeme oranını ölçmek gerekir.
Çoğu araştırmacı, kompozit malzemelerin yarı statik 19,20,21,22,23 ve dinamik davranışı24,25,26,27,28'in yanı sıra özellik modifikasyonu 29,30'u incelemiştir. Elyafın matrise hacim fraksiyon oranı, FRP laminatın mekanik özelliklerinde çok önemli bir rol oynar. Uygun bir aralıkta, daha yüksek hacimli bir lif fraksiyonu, FRP laminatın mukavemetini ve sertliğini artırabilir. Andrew ve ark.31, lif hacmi fraksiyonunun, kaynaşmış biriktirme modellemesi (FDM) eklemeli üretim süreci ile hazırlanan numunelerin mekanik özellikleri üzerindeki etkisini araştırdı. Sonuçlar, lif hacmi fraksiyonu %22,5 olduğunda, çekme mukavemeti verimliliğinin maksimuma ulaştığını ve lif hacmi fraksiyonu %33'e ulaştığında mukavemette hafif bir iyileşme gözlendiğini gösterdi. Khalid ve ark.32, çeşitli lif hacmi fraksiyonlarına sahip sürekli karbon lif (CF) takviyeli 3D baskılı kompozitlerin mekanik özelliklerini inceledi ve sonuçlar, lif içeriğindeki artışla hem çekme mukavemetinin hem de sertliğin iyileştiğini gösterdi. Uzay ve ark.33, üç üretim yönteminin (elle yatırma, sıkıştırma kalıplama ve vakumlu torbalama) karbon fiber takviyeli polimerin (CFRP) mekanik özellikleri üzerindeki etkilerini araştırdı. Laminatların lif hacim fraksiyonu ve boşluğu ölçüldü, çekme ve eğilme testleri yapıldı. Deneyler, lif hacmi fraksiyonu ne kadar yüksek olursa, mekanik özelliklerin o kadar iyi olduğunu gösterdi.
Boşluklar, FRP laminattaki en yaygın kusurlardan biridir. Boşluklar, kompozit malzemelerin mukavemet, sertlik ve yorulma direnci gibi mekanik özelliklerini azaltır34. Boşlukların etrafında oluşan stres konsantrasyonu, mikro çatlakların yayılmasını teşvik eder ve donatı ile matris arasındaki arayüz mukavemetini azaltır. İç boşluklar ayrıca FRP laminatın nem emilimini hızlandırarak arayüzün ayrılması ve performans düşüşüne neden olur. Bu nedenle, iç boşlukların varlığı kompozitin güvenilirliğini etkiler ve geniş uygulamalarını kısıtlar. Zhu ve ark.35 , boşluk içeriğinin CFRP kompozit laminatların statik katmanlar arası kesme mukavemeti özellikleri üzerindeki etkisini araştırdı ve boşluk içeriğinde %0,4 ila %4,6 arasında değişen %1'lik bir artışın, katmanlar arası kesme mukavemetinde %2,4'lük bir bozulmaya yol açtığını buldu. Scott ve ark.36 bilgisayarlı tomografi (BT) kullanarak hidrostatik yükleme altında CFRP kompozit laminatlarda boşlukların hasar mekanizması üzerindeki etkisini sunmuşlar ve boşluk sayısının rastgele dağılmış çatlak sayısının 2.6-5 katı olduğunu bulmuşlardır.
Yüksek kaliteli ve güvenilir FRP laminatlar bir otoklav kullanılarak üretilebilir. Abraham ve ark.37 , kürleme için 1.2 MPa basınçla bir otoklava bir WLVB düzeneği yerleştirerek düşük gözeneklilik, yüksek lif içerikli laminatlar üretti. Bununla birlikte, otoklav büyük ve pahalı bir ekipman parçasıdır ve bu da önemli üretim maliyetlerine neden olur. Vakum destekli reçine transfer işlemi (VARTM) uzun süredir kullanımda olmasına rağmen, zaman maliyeti, daha karmaşık bir hazırlama süreci ve saptırma tüpleri ve saptırma ortamı gibi daha tek kullanımlık sarf malzemeleri açısından bir sınırı vardır. WL işlemi ile karşılaştırıldığında, WLVB işlemi, düşük maliyetli bir vakum torbası aracılığıyla yetersiz kalıplama basıncını telafi eder, elyaf hacmi fraksiyonunu artırmak ve iç gözenek içeriğini azaltmak için sistemden fazla reçineyi emer, böylece laminatın mekanik özelliklerini büyük ölçüde iyileştirir.
Bu çalışma, BE süreci ile WLVB süreci arasındaki farkları araştırmakta ve WLVB sürecinin titiz sürecini detaylandırmaktadır. Laminatların lif hacmi içeriği formül yöntemi ile hesaplanmış ve sonuçlar, WL laminatların lif hacmi içeriğinin %42.04 olduğunu, WLVB laminatlarınkinin ise %15.78 artarak %57.82 olduğunu göstermiştir. Laminatların mekanik özellikleri, çekme ve darbe testleri ile karakterize edildi. Deneysel sonuçlar, WLVB işlemi ile laminatların mukavemet ve modülünün sırasıyla %17.4 ve %16.35 oranında arttırıldığını ve özgül emilen enerjinin %19.48 oranında arttığını ortaya koymuştur.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>breather fabric</td>
			<td>Easy composites</td>
			<td>BR180</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>drop-weight impact testing machine</td>
			<td>Instron</td>
			<td>9340</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epoxy matrix</td>
			<td>Axson Technologies</td>
			<td>5015/5015</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>glass fiber</td>
			<td>Weihai Guangwei Composites</td>
			<td>W-9311</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>non-porous release film</td>
			<td>Easy composites</td>
			<td>R240</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Peel ply&#160;</td>
			<td>Sino Composite</td>
			<td>CVP200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>perforated released film</td>
			<td>Easy composites</td>
			<td>R120-P3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>test machine</td>
			<td>ZwickRoell</td>
			<td>250kN</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>vacuum film</td>
			<td>Easy composites</td>
			<td>GVB200</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measuring the mechanical properties of glass fiber reinforcement polymer composite laminates obtained by different fabrication processes

Geleneksel ıslak el yatırma işlemi (WL), fiber kompozit laminatların imalatında yaygın olarak uygulanmaktadır. Bununla birlikte, şekillendirme basıncındaki yetersizlik nedeniyle, elyafın kütle oranı azalır ve içeride çok sayıda hava kabarcığı hapsolur, bu da düşük kaliteli laminatlara (düşük sertlik ve mukavemet) neden olur. Kompozit laminatların imalatı için ıslak el yatırma/vakum torbası (WLVB) işlemi, hava kabarcıklarını gidermek ve basınç sağlamak için bir vakum torbası kullanan ve ardından ısıtma ve kürleme işlemini gerçekleştiren geleneksel ıslak el yatırma işlemine dayanır. 
Geleneksel el yatırma işlemiyle karşılaştırıldığında, WLVB işlemiyle üretilen laminatlar, kompozit laminatlar için tüm faydalar olan daha iyi mukavemet ve sertlik, daha yüksek elyaf hacmi fraksiyonu ve daha düşük boşluk hacmi fraksiyonu dahil olmak üzere üstün mekanik özellikler gösterir. Bu süreç tamamen manueldir ve hazırlık personelinin becerilerinden büyük ölçüde etkilenir. Bu nedenle, ürünler boşluklar ve düzensiz kalınlık gibi kusurlara eğilimlidir, bu da laminatın dengesiz niteliklerine ve mekanik özelliklerine yol açar. Bu nedenle, laminatların mekanik özelliklerini sağlamak için WLVB sürecini hassas bir şekilde tanımlamak, adımları hassas bir şekilde kontrol etmek ve malzeme oranlarını ölçmek gerekir. 
Bu makale, dokuma düz desenli cam elyaf takviyeli kompozit laminatların (GFRP'ler) hazırlanması için WLVB sürecinin titiz sürecini açıklamaktadır. Laminatların lif hacmi içeriği formül yöntemi kullanılarak hesaplanmış ve hesaplanan sonuçlar, WL laminatların lif hacmi içeriğinin %42.04 olduğunu, WLVB laminatlarınkinin ise %15.78 artarak %57.82 olduğunu göstermiştir. Laminatların mekanik özellikleri, çekme ve darbe testleri kullanılarak karakterize edildi. Deneysel sonuçlar, WLVB işlemi ile laminatların mukavemet ve modülünün sırasıyla %17.4 ve %16.35 oranında arttırıldığını ve özgül emilen enerjinin %19.48 oranında arttığını ortaya koymuştur.

Fiber reinforced polymer composite (FRP) is a type of high-strength material manufactured by mixing fiber reinforcement and polymer matrixes1,2,3. It is widely used in the aerospace4,5,6, construction7,8, automotive9, and marine10,11 industries due to its low density, high specific stiffness and strength, fatigue properties, and excellent corrosion resistance. Common synthetic fibers include carbon fibers, glass fibers, and aramid fibers12. Glass fiber was chosen for investigation in this paper. Compared to traditional steel, glass fiber reinforcement composite laminates (GFRPs) are lighter, with less than one-third of the density, but can achieve a higher specific strength than steel.
The preparation process of FRP includes vacuum-assisted resin transfer molding (VARTM)13, filament winding (FW)14, and prepreg molding, in addition to many other advanced fabrication processes15,16,17,18. Compared to other preparation processes, the wet hand lay-up/vacuum bag (WLVB) process has several advantages, including simple equipment requirements and uncomplicated process technology, and the products are not limited by size and shape. This process has a high degree of freedom and can be integrated with metal, wood, plastic, or foam.
The principle of the WLVB process is to apply greater forming pressure through vacuum bags to enhance the mechanical properties of the prepared laminates; the production technology of this process is easy to master, making it an economical and simple composite material preparation process. This process is completely manual, and it is greatly influenced by the skills of preparation personnel. Therefore, the products are prone to defects such as voids and uneven thickness, leading to unstable qualities and mechanical properties of the laminate. Hence, it is necessary to describe the WLVB process in detail, finely control steps, and quantify material proportion, in order to obtain a high stability of mechanical properties of laminates.
Most researchers have studied the quasi-static19,20,21,22,23 and dynamic behavior24,25,26,27,28, as well as the property modification29,30 of composite materials. The volume fraction ratio of fiber to matrix plays a crucial role in mechanical properties of FRP laminate. In an appropriate range, a higher volume fraction of fiber can improve the strength and stiffness of FRP laminate. Andrew et al.31 investigated the effect of fiber volume fraction on the mechanical properties of specimens prepared by the fused deposition modeling (FDM) additive manufacturing process. The results showed that when the fiber volume fraction was 22.5%, the tensile strength efficiency reached its maximum, and a slight improvement in strength was observed as the fiber volume fraction reached 33%. Khalid et al.32 studied the mechanical properties of continuous carbon fiber (CF)-reinforced 3D-printed composites with diverse fiber volume fractions, and the results showed that both tensile strength and stiffness were improved with the rise in fiber content. Uzay et al.33 investigated the effects of three fabrication methods-hand lay-up, compression molding, and vacuum bagging-on the mechanical properties of carbon fiber-reinforced polymer (CFRP). The fiber volume fraction and void of the laminates were measured, tensile and bending tests were conducted. The experiments showed that the higher the fiber volume fraction, the better the mechanical properties.
Voids are one of the most common defects in FRP laminate. Voids reduce the mechanical properties of composite materials, such as strength, stiffness, and fatigue resistance34. The stress concentration generated around the voids promotes the propagation of micro-cracks and reduces the interface strength between reinforcement and matrix. Internal voids also accelerate the moisture absorption of FRP laminate, resulting in interface debonding and performance degradation. Therefore, the existence of internal voids affects the reliability of composite and restricts their wide application. Zhu et al.35 investigated the influence of void content on the static interlaminar shear strength properties of CFRP composite laminates, and found that a 1% increase in void content ranging from 0.4% to 4.6% led to a 2.4% deterioration in interlaminar shear strength. Scott et al.36 presented the effect of voids on damage mechanism in CFRP composite laminates under hydrostatic loading using computed tomography (CT), and found that the number of voids is 2.6-5 times the number of randomly distributed cracks.
High-quality and reliable FRP laminates can be manufactured by using an autoclave. Abraham et al.37 manufactured low-porosity, high-fiber content laminates by placing a WLVB assembly in an autoclave with a pressure of 1.2 MPa for curing. Nevertheless, the autoclave is a large and expensive piece of equipment, resulting in considerable manufacturing costs. Although the vacuum-assisted resin transfer process (VARTM) has been in use for a long time, it has a limit in terms of the time cost, a more complicated preparation process, and more disposable consumables such as diversion tubes and diversion media. Compared with the WL process, the WLVB process compensates for insufficient molding pressure through a low-cost vacuum bag, absorbing excess resin from the system to increase the fiber volume fraction and reduce the internal pore content, thereby greatly improving the mechanical properties of the laminate.
This study explores the differences between the WL process and the WLVB process, and details the meticulous process of the WLVB process. The fiber volume content of laminates was calculated by the formula method, and the results showed that the fiber volume content of WL laminates was 42.04%, while that of WLVB laminates was 57.82%, increasing by 15.78%. The mechanical properties of laminates were characterized by tensile and impact tests. The experimental results revealed that with the WLVB process, the strength and modulus of the laminates were enhanced by 17.4% and 16.35%, respectively, and the specific absorbed energy was increased by 19.48%.

Author Spotlight: Enhancing Fiber Composite Laminate Quality with the Wet Hand Lay-Up/Vacuum Bag Process 

Farklı İmalat İşlemleri ile Elde Edilen Cam Elyaf Takviyeli Polimer Kompozit Laminatların Mekanik Özelliklerinin Ölçülmesi

Tablo 1 , numunelerin lif hacmi fraksiyonunu, ortalama kalınlığını ve üretim sürecini göstermektedir. G8-WLVB ve G8-WL, sırasıyla vakumlu torba işlemi ile ve vakumsuz ıslak elle yatırılarak üretilen 8 katlı cam kumaştan oluşan laminatları temsil eder. Açıkçası, vakum torbası yardımıyla, laminatlar elyaf hacmi fraksiyonunda %15.78'lik bir artışa ve ortalama kalınlıkta %16.27'lik bir azalmaya sahiptir.
WLVB ve WL numunelerinin çekme testi ile elde ...

Watch this Scientific Journal Video about Enhancing Fiber Composite Laminate Quality with the Wet Hand Lay-Up/Vacuum Bag Process at JoVE.com

Bu makale, ıslak el yatırma/vakum torbası yöntemi kullanılarak elde edilen elyaf takviyeli polimer matrisli kompozit laminatlar için bir üretim sürecini açıklamaktadır.

The traditional wet hand lay-up process (WL) has been widely applied in the manufacturing of fiber composite laminates. However, due insufficiency in the ...

Araştırmamız, fiber kompozitlerin arayüz tokluğunu ve bozulmuş direncini arttırmaya odaklanmaktadır. Nanopartikülleri dahil ederek fiber kompozitlerin bozulmuş direncini iyileştirmeye çalışıyoruz. Fiber kompozit imalatındaki en yaygın zorluklardan biri, tekrarlanabilirlik eksikliğidir.İmalat derinliğinin hassas kontrolü ve malzeme oranlarının ölçülmesi sayesinde, çok kararlı mekanik özelliklere sahip laminatlar elde edebiliriz. Bu yaklaşım, farklı partiler arasında yüksek oranda tekrarlanabilir test sonucu sağlar. Kompozit laminatların imalatı için eWLB işlemi, hava kabarcıklarını gidermek için bir vakum torbası kullanır.Diğer işlemlerle karşılaştırıldığında, bu işlemin birçok avantajı vardır. Basit ekipman gerektirir, karmaşık olmayan proses teknolojilerini içerir ve ürünler ayrıca boyut veya şekil ile sınırlı değildir.

measuring-mechanical-properties-glass-fiber-reinforcement-polymer

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Civil Engineering

Engineering

Unit 1

Measuring the Mechanical Properties of Glass Fiber Reinforcement Polymer Composite Laminates Obtained by Different Fabrication Processes

Strength of Concrete

SCIENTISTS IN ACTION

1.1K Görüntüleme.  Southern University of Science and Technology. Araştırmamız, fiber kompozitlerin arayüz tokluğunu ve bozulmuş direncini arttırmaya odaklanmaktadır. Nanopartikülleri dahil ederek fiber kompozitlerin bozulmuş direncini iyileştirmeye çalışıyoruz. Fiber kompozit imalatındaki en yaygın zorluklardan biri, tekrarlanabilirlik eksikliğidir.İmalat derinliğinin hassas kontrolü ve malzeme oranlarının ölçülmesi sayesinde, çok kararlı mekanik özelliklere sahip laminatlar elde edebiliriz. Bu yaklaşım, farklı partil...

Video: Author Spotlight: Enhancing Fiber Composite Laminate Quality with the Wet Hand Lay-Up/Vacuum Bag Process 

The traditional wet hand lay-up process (WL) has been widely applied in the manufacturing of fiber composite laminates. However, due insufficiency in the forming pressure, the mass fraction of fiber is reduced and lots of air bubbles are trapped inside, resulting in low-quality laminates (low stiffness and strength). The wet hand lay-up/vacuum bag (WLVB) process for the fabrication of composite laminates is based on the traditional wet hand lay-up process, using a vacuum bag to remove air bubbles and provide pressure, and then carrying out the heating and curing process. 
Compared with the traditional hand lay-up process, laminates manufactured by the WLVB process show superior mechanical properties, including better strength and stiffness, higher fiber volume fraction, and lower void volume fraction, which are all benefits for composite laminates. This process is completely manual, and it is greatly influenced by the skills of the preparation personnel. Therefore, the products are prone to defects such as voids and uneven thickness, leading to unstable qualities and mechanical properties of the laminate. Hence, it is necessary to finely describe the WLVB process, finely control steps, and quantify material ratios, in order to ensure the mechanical properties of laminates. 
This paper describes the meticulous process of the WLVB process for preparing woven plain patterned glass fiber reinforcement composite laminates (GFRPs). The fiber volume content of laminates was calculated using the formula method, and the calculated results showed that the fiber volume content of WL laminates was 42.04%, while that of WLVB laminates was 57.82%, increasing by 15.78%. The mechanical properties of the laminates were characterized using tensile and impact tests. The experimental results revealed that with the WLVB process, the strength and modulus of the laminates were enhanced by 17.4% and 16.35%, respectively, and the specific absorbed energy was increased by 19.48%.

This paper describes a fabrication process for fiber-reinforced polymer matrix composite laminates obtained using the wet hand lay-up/vacuum bag method.

Mühendislik

﻿Fabrication of Glass Fiber-Reinforced Polymer (GFRP) Composite Laminates by Wet Hand Lay-Up/Vacuum Bag (WLVB) Method

Fabrication of Glass Fiber-Reinforced Polymer (GFRP) Composite Laminates by Wet Hand Lay-Up/Vacuum Bag (WLVB) Method  

Begin by heating the glass fiber fabric at 60 degrees Celsius for eight hours. Then, paste an isolation film on the acrylic sheet to prevent the resin from bonding. Position the mold in the laying area.Gently mix the resin and hardener for five minutes before placing it in a vacuum chamber to remove air bubbles. Place a non-porous release film on the mold and secure it with tape. Then, lay one Peel Ply on the non-porous release film.Pour epoxy resin on the film and evenly distribute it throughout using a scraper. Next, ply the first fiber fabric on the resin. Roll the fabric with a naked roller to ensure bubble removal and complete resin infiltration into the fabric.Again, pour and evenly spread the resin on the fabric using a scraper and continue till all the fabric has been used. Place a Peel Ply on the fabric and manually remove air bubbles by scraping in one direction. Lay a perforated release film followed by a breather fabric.Position the suction channel and breathable pad to one side. Secure a circular heat-resistant tape with an acrylic sheet outside the mold and attach the vacuum bag at the top of the device to create a closed space. Apply vacuum for 10 hours at room temperature, then switch off the vacuum pump and maintain quiescence for 14 hours.Cure the laminates completely at 80 degrees Celsius for 16 hours before measuring the fiber volume fraction. Comparison of laminates fabricated by the wet hand layup method with and without the vacuum bag process revealed that the vacuum bag assistance, the fiber volume fraction of the laminates increased by 15.78%and their average thickness reduced to 2.11 millimeters.

Cam Elyaf Takviyeli Polimer (GFRP) Kompozit Laminatların Islak El Yatırma/Vakum Torbası (WLVB) Yöntemi ile İmalatı

Impact Property Characterization of Glass Fiber-Reinforced Polymer (GFRP) Composite Laminates

To begin the impact test of glass fiber reinforced polymer or GFRP composite laminates. Cut a set of 150 millimeter by 100 millimeter GFRP samples using a high precision cutting machine. Record the weight and size of each sample.Then mark the positions of the samples using positioning nails in their centers that the impactor can contact for every test. Fix the sample onto the impact support fixture using four rubber tips. Power on the drop hammer testing machine to conduct the impact test using a drop weight impact tower.After connecting it to the controller click home to do the beam reset and then click before test. Input the measurement thickness as 2.1 or 2.5 millimeters for WLVB or WL samples respectively. Set the additional mass to two kilograms and the impact energy to 10 joules.Click start to initiate the experiment. Record the impact response data such as force, deflection, and energy history. Remove the sample and document its morphology after the impact.Finally, calculate and compare the data of each sample. Great repeatability of the impact test was evident from the obtained force and absorbed energy curves of samples fabricated by WLVB and WL methods. The force time curve represented a typical non-piercing curve having a sine wave-like shape.The absorbed energy value increased first with the laminate absorbing and converting the impactor's kinetic energy into its internal energy. And then the value decreased over time as the laminate released elastic energy to rebound the impactor. The specific absorbed energy of the WLVB sample was larger than that of the WL sample.The WLVB laminates absorbed 19.48%more specific energy compared to the WL ones. Further, the higher impact energy absorption capacity of WLVB samples was confirmed by their relatively smaller damaged area.