پایان نامه بررسی سازه‌ های پارچه‌ ای و خصوصیات مکانیکی پارچه‌ های آن

تعداد صفحات: 117 فرمت فایل: word کد فایل: 4105
سال: 1387 مقطع: مشخص نشده دسته بندی: مهندسی نساجی
قیمت قدیم:۳۳,۶۰۰ تومان
قیمت: ۲۸,۰۰۰ تومان
دانلود مقاله
  • خلاصه
  • فهرست و منابع
  • خلاصه پایان نامه بررسی سازه‌ های پارچه‌ ای و خصوصیات مکانیکی پارچه‌ های آن

    پایان‌نامه جهت دریافت درجه کارشناسی

    چکیده

    از دیر هنگام استفاده از سازه های پارچه ای در زندگی بشر نقش اساسی داشته است. انسانها از سازه های پارچه ای (چادر) به عنوان سرپناه برای محافظ از سرما و برف و باران استفاده می کردند. اما سازه های پارچه های امروزی تغییرات فراوانی کرده است. سازه های پارچه در این مقاله در مورد آن  بررسی انجام گرفته است از پارچه های کامپوزیتی ساخته شده و بیشتر در سقف های استودیوم، نمایشگاه و سایه بان­ها استفاده می گردد. در صنعت نساجی  پارچه های کامپوزیتی از ترکیب پلی استر و رزین وینیل و همچنین الیاف شیشه و رزین تفلن تولید می شوند.

    امروزه الیاف،  انواع پارچه‌ها و دیگر مواد نساجی در ساختمان‌سازی جایگاه مناسبی پیدا کرده‌اند. زیرا نسبت به آجر و ملات، سبکتر و قابل انعطاف‌ بوده و در زمان بسیار کمی بنا می‌شوند. همچنین توانایی پوشاندن سطح وسیعی را با بکار بردن کمترین مواد را دارند. در این پروژه علاوه بر معرفی و ضرورت سازه‌های پارچه‌ای، خواص مکانیکی پارچه کامپوزیتی مورد استفاده در آنها بررسی می‌شود که نمونه پارچه کامپوزیتی مورد استفاده در سازه های پارچه ای که در این پروژه مورد بررسی شده از شرکت اطلس تهیه شده و تنها یک نمونه انتخاب و خواص آن اندازه گیری شده است.  برای درک بهتر این خواص، مقایسه‌ای بین این پارچه و پارچه مورد استفاده در پوشاک انجام گرفته که نمونه  (پارچه پیراهنی) از کارخانه یزدباف تهیه گردیده و تنها یک نمونه مورد آزمایش قرار گرفته است که شامل مقایسه استحکام، سختی خمشی، سختی برشی و خواص ظاهری (جنس، وزن، تراکم و...) می‌باشد. نتایج بررسی‌ها نشان می‌دهد که پارچه کامپوزیتی 4 برابر پارچه پیراهنی استحکام داشته و سختی خمشی آن در جهت تار 60 برابر و در جهت مورب 32 برابر پارچه پیراهنی می‌باشد و علاوه بر این 5 برابر پارچه پیراهنی وزن دارد.

    کلمات کلیدی: پارچه کامپوزیتی- خواص مکانیک

    بخش اول: مواد کامپوزیتی و خصوصیات آن

    1-1- تاریخچه

    ترکیب مواد برای ساختن یک ماده جدید با خواص بهتر از گذشته دور مطرح بوده است.استفاده کارگران از ساقه های بریده شده درختها، استفاده سامورائی های ژاپنی از فلزات چندلایه در ساخت شمشیر واستفاده هنرمندان از کاغذهای لایه لایه در اندازه های مختلف برای ساخت ابزار آلات هنری از نمونه های کاربردی ترکیب مواد از  گذشته دور است. ]2[

     

    مبدا و زمان مشخصی درباره استفاده از مواد مرکب در دست نیست، اما به گواهی تاریخ در مصر باستان از «کاه‌گل» برای ساخت بناها استفاده می‌شده است. همچنین در 8000 سال قبل از میلاد نیز فلسطینی‌ها از نی و حصیر در ساخت آجر و از حرارت خورشید برای عمل آوردن آن استفاده می‌کردند. در 5000 سال قبل از میلاد در خاورمیانه از اولین ماده مرکب که در آن پلیمر به کار رفته بود، برای قیراندود کردن قایقها استفاده می‌شد. در 1500 سال قبل از میلاد نیز از چوبهای لایه لایه، با چسب طبیعی گیاهان و درختان و یا سریش و تخم‌مرغ استفاده می‌گردید. با بسط و توسعه شیمی آلی در سال 1847 «برزیلوس» شیمیدان سوئدی اولین رزینها را تهیه کرد و در سال 1909 رزین با کالیت (رزین فنل فرمالدئید) بدست آمد. در سال 1930 دانشمندان به فکر استفاده از مواد تقویت‌کننده افتاده و مفهوم جدید مواد مرکب را پایه‌گذاری کردند. در سال 1942 پلی استر تقویت شده با شیشه، 1946 مواد مرکب با رزین اپاکسی، 1964 کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف هیبریدکربن و شیشه، در سال 1975 مواد مرکب هیبریدی از الیاف
     آرامیدی- گرافیت ساخته شده است. اخیراً نیز از علم ژنتیک برای رسیدن به تارهای مقاومت بالا در مواد مرکب استفاده می‌شود. ]4[

    در این رابطه می‌توان به الیاف ابریشمی اشاره نمود که از این طریق تهیه شده‌اند که حدود پنج برابر لیفی فولادی با همان قطر مقاومت دارند. ضمن آنکه دانسیته کمتری نیز دارند. ]4[

    قدمت اولین ماده کامپوزیتی با رفتار بالا و پیشرفته به قدمت بشر وحیات وی است: استخوان ها و بافت ماهیچه یک کامپوزیت لایه لایه چند جهتی[1] هستند، تایر اتومبیل نیز یک کامپوزیت امروزی است .امروزه ،الیاف در داخل مواد برای ایجاد مقاومت[2] وسفتی[3] استفاده می‌شوند و گذشته از آن سازندگان از تقویت کنندگان مقاوم در مقابل حرارت برای پخت سریع کامپوزیت‌ها ، بدون ایجاد تنش های داخلی بالادرآنها ، استفاده می کنند. ]2[

    2-1- مقدمه

    سازندگان، طراحان و مهندسین، کاربرد مواد کامپوزیت را جهت تولید محصولاتی با کیفیت بالا، بادوام و ارزان مفید تشخیص داده‌اند. مواد کامپوزیت در محصولات زیادی در زندگی روزمره ما یافت می‌شوند، از اتومبیلهایی که بر آن سوار می‌شویم تا قایقها، چوبهای اسکی و گلف که در تعطیلات آخر هفته استفاده می‌کنیم. علاوه بر این، کامپوزیتها در بسیاری از کاربردهای صنعتی حساس، هوافضا و نظامی استفاده می‌شوند. ]4[

    در بازاری که تقاضا برای محصول همواره در حال افزایش است، مواد کامپوزیت ثابت کرده‌اند که در کاهش هزینه‌ها و افزایش کارآیی، می‌توانند موثر باشند. کامپوزیتها، مشکلات را حل می‌کنند، سطح کارآیی را بالا می‌برند و توسعه محصولات جدید را قادر می‌سازند. در ایالات متحده، ساخت کامپوزیتها، یک صنعت 25 میلیون دلاری در سال است و یکی از معدود صنایعی است که در آن نسبت به دیگر رقبای خارجی کمی پیشرفته‌تر است. بیش از 3000 مرکز در ارتباط با ساخت قطعات و توزیع مواد کامپوزیت در آمریکا وجود دارند. این امکانات، بیش از 236000 نفر را به کار گمارده است. علاوه بر آن حدود 250.000 نفر در ارتباط با تجارت این صنعت شامل، تهیه‌کنندگان مواد، فروشندگان تجهیزات و دیگر پرسنل پشتیبانی کننده، مشغول به کار می‌باشند. ]4[

    در حدود 90% کامپوزیتهای تولید شده، از الیاف شیشه و رزین پلی استر و وینیل استر استفاده می‌شود. 65% کامپوزیتها با استفاده از روش قالبگیری باز ساخته می‌شوند و 35% باقیمانده با استفاده از روشهای قالبگیری بسته یا پیوسته تولید می شوند. ]2[

    کامپوزیتها به طور گسترده‌ای به عنوان پلاستیکهای تقویت شده غالباً، الیاف تقویت‌کننده، فایبرگلاس (Fiber Glass) می باشند گرچه الیافی با استحکام بالا نظیر آرامید (Aramid) و کربن (Carbon) در کاربردهای پیشرفته به کار برده می‌شوند. ]2[

    ماتریس پلیمری (Polymer Matrix) معمولاً شامل رزین ترموستی (Thermoset Resin) نظیر پلی استر، وینیل استر و رزینهای اپاکسی می‌باشد. رزینهای خاصی نظیر فنولیک،پلی اوره‌تان و سیلیکون برای کاربردهای ویژه استفاده می شوند. رزین‌های مصرفی معمولاً در ضمن فرآیند قالب گیری، شبکه‌ای شده و منسجم و جامد می‌گردند. این فرآیند به نام فرآیند شبکه‌ای شدن معروف است. به علت انجام این فرآیند مقاومت شیمیایی، حرارتی و خواص فیزیکی و دوام سازه‌ای کامپوزیت افزایش می‌یابد. به دلیل مزایای بی شمار کامپوزیت‌ها کاربرد این مواد در بازارهایی نظیر حمل و نقل، ساختمان، سازه‌های دریایی، سازه‌های خیلی قوی، محصولات مصرفی، وسایل برقی، هواپیما و هوافضا، وسایل وتجهیزات تجاری روبه افزایش است. برخی از این مزایا به شرح زیر است:

    1- استحکام بالا: مواد کامپوزیت برای نیازهای استحکامی خاص در یک کاربرد می‌توانند طراحی شوند. مزیت بارز کامپوزیتها نسبت به سایر مواد، توانایی استفاده کردن از تعداد زیادی از ترکیبهای رزینها و تقویت‌کننده‌ها و بنابراین رسیدن به خواست مشتری از نظر خواص مکانیکی و فیزیکی سازه می‌باشد.

    2- سبکی: کامپوزیتها، موادی را ارائه می‌دهند که می‌توانند هم برای استحکام بالا و هم وزن کم طراحی شوند. در حقیقت کامپوزیتها جهت تولید سازه‌هایی با بالاترین نسبت استحکام به وزن شناخته شده برای بشر به کار برده می شوند.

    3- مقاومت در برابر خوردگی: کامپوزیتها، مقاومت طولانی مدتی را در کار در محیطهای شیمیایی و دمایی ارائه می‌دهند. کامپوزیتها، موادی منتخب برای قطعاتی محسوب می‌شوند که در محیطهای بازی، کاربردهای شیمایی و دیگر شرایط محیطی قرار دارند.

    4- انعطاف‌پذیری طراحی: کامپوزیتها نسبت به دیگر مواد این مزیت را دارند که می‌توانند با شکلهای پیچیده نسبت به هزینه کم، قالبگیری شوند. انعطاف‌پذیری در ایجاد شکلهای پیچیده، به طراحان آزادی عمل می دهد که این موضوع نشان‌دهنده موفقیت کامپوزیتها است.

    5- بادوام بودن: سازه‌های کامپوزیتی عمری با دوام و طولانی را دارا هستند. این خصوصیت با حداقل نیازمندی‌های تعمیر و نگهداری توام گشته است. طول عمر کامپوزیتها در کاربردهای حساس مزیت به شمار می‌رود. در نیم قرن توسعه کامپوزیتها، سازه های کامپوزیتی به گونه‌ای خوب طراحی شده‌اند که هنوز کاملاً فرسوده نشده‌اند. ]4[

    امروزه، صنعت کامپوزیتها به عنوان یک ارائه دهنده اصلی مواد به رشد خود ادامه می‌دهد به صورتی که بیشتر طراحان، مهندسین و سازندگان از مزایای این مواد همه کاره مطلع شده‌اند. ]4[

    مواد مرکب (composite materials) به دلیل دارا بودن مقاومت بالا و وزن کم، یکی از مواد بسیار مناسب برای مهندسین سازه می‌باشد. کاربرد این مواد در سازه‌های هواپیما، کشتی، قایق، ماشین و نظیر آن روند صعودی داشته و رفته رفته جای خود را در دیگر زمینه‌های صنعتی به طور کامل باز کرده است. ]4[

    3-1- کامپوزیتها چه هستند؟

    کلمه کامپوزیت می‌تواند در چند جای مختلف به کار برده شود و تعریف آن می‌تواند در محدوده‌ای از یک حالت عمومی تا حالتی خیلی خاص به کار رود. ترکیب چند تصویر به داخل یک تصویر به عنوان یک تصویر کامپوزیتی شناخته می‌شود که ترکیبی از اجزای مختلف است. مواد کامپوزیت هم، ترکیبی از اجزای مختلف هستند.

    تعریف جامع یک کامپوزیت عبارت است از: دو ماده غیریکسان که در صورت ترکیب، ماده حاصله از تک تک مواد قوی‌تر می شود. کامپوزیتها می‌توانند هم به صورت طبیعی و هم به صورت مصنوعی (ساخت بشر) باشند. ]2[

    سلولز + لیگنین = چوب

    (شکل در فایل اصلی موجود است)

    شکل 1-1- کامپوزیت طبیعی ]2[

     

    چوب مثال خوبی از یک کامپوزیت طبیعی است که در شکل 1-1 نشان داده شده است. چوب ترکیبی از الیاف سلولزی (Cellulose) و لیگنین می‌باشد. الیاف سلولزی استحکام را ایجاد می‌کنند و لیگنین چسبی است که الیاف را به هم می‌چسباند و پایدار می‌کند. بامبو (Bamboo) (نی یا خیزران)، یک سازه کامپوزیتی چوبی بسیار کارآمد می‌باشد. اجزای آن عبارتند از: سلولز و لیگنین، همانگونه که در دیگر چوبها نیز هست. ضمناً بامبو توخالی است و این امر باعث می شود که سازه‌ای سفت و خیلی سبک باشد. چوبهای بلند ماهی‌گیری کامپوزیتی و بدنه چوبهای گلف، کپی این طرح طبیعی می‌باشند. ]2[

    تخته چند لایی، یک کامپوزیت ساخت بشر است که ترکیبی از مواد طبیعی و مصنوعی می‌باشد. این لایه‌های نازک چوب یا چسب به هم چسبانده می‌شوند و تشکیل صفحاتی تخت از چوب لایه‌گذاری شده، که از چوب طبیعی قوی‌تر هستند را می‌دهند. ترکیبات دیگری از مواد طبیعی ساخت بشر وجود دارند که کامپوزیتهای مفیدی را تشکیل می‌دهند. مصریان باستان کامپوزیتها را ساختند. آجرهای خشتی مثال خوبی هستند. ترکیبی از کاه و گل، کامپوزیتی را تشکیل می‌دهد که هم از گل و هم از کاه به تنهایی قوی‌تر است. ]2[

    بتن و فولاد ترکیب می‌شوند تا سازه‌هایی را ایجاد کنند که صلب و قوی هستند. (بتن مسلح) اینها نمونه‌هایی از ماده کامپوزیتی کلاسیک هستند که در آنها اشتراک مساعی بین مواد وجود دارد. در این حالت، اشتراک مساعی به معنای این است که ترکیب مواد قوی‌تر است و از تک تک مواد بهتر عمل می‌کند. بتن صلب هست و استحکام فشاری خوبی دارد در حالی که فولاد استحکام کششی بالایی دارد. نتیجه این است که این سازه هم از نظر کشش و هم از نظر فشار قوی می‌باشد. محصول کامپوزیتی دیگری که ما با آن خیلی آشنا هستیم، تایر لاستیکی است. تایر اتومبیل ترکیبی است از مخلوط لاستیک و تقویت‌کننده‌ای نظیر فولاد، نایلون، آرامید یا دیگر الیاف. لاستیک به عنوان ماتریس عمل می‌کند و تقویت کننده را در جای خود نگاه می‌دارد. ماتریس، چسبی است که الیاف را در جای خود نگاه می‌دارد. ]2[

    همانطور که در شکل 2-1 ملاحظه می‌شود در قدیم از کاه بعنوان تقویت کننده در گل استفاده می‌شده است.

    (شکل در فایل اصلی موجود است)

    شکل 2-1-  کاهگل (خشت) ]2[

    یک تعریف ویژه از کامپوزیت برای اهداف ما چنین است:

    ترکیبی است از الیاف تقویت کننده و یک ماتریس پلیمری.

    برای مثال، رزین پلی استر (Polyester) ماتریس و الیاف شیشه تقویت کننده است. الیاف شیشه استحکام کششی و رزین استحکام فشاری و صلبیت را ایجاد می‌کنند. ]2[

    در تعریف مواد کامپوزیتی، باید دقت کرد که خواص، خصوصیات و مشخصات آنها به خوبی بیان شوند، با این حال این امر  اختیاری است و به سلیقه افراد بر می گردد. بسیاری به سادگی گفته‌اند که مواد کامپوزیت از ترکیب دو یا چند ماده برای تشکیل ماده مفید جدید و یا بدست آوردن خاصیت مشخصی از ماده تشیکل شده‌اند. بعضی مواقع، از لغات میکروسکوپیک وماکروسکوپیک نیز برای توصیف سطح مشخصات ماده استفاده شده است. این تعریف گسترده است و محدوده وسیعی از کاربردها را می پوشاند. برای روشن شدن مطلب، تیری ساخته شده از المان‌های مسی وتیتانیومی در نظر گرفته می شود. این کامپوزیت در یک سطح ماکروسکوپیک، در نظر گرفته شده که برای بالا بردن وابستگی رفتار ماده به درجه حرارت، با توجه به از بین رفتن ضرایب انبساط حرارتی میان مس و تیتانیوم، استفاده شده است. این سیستم ازکامپوزیت که از دو ماده مختلف تشکیل شده با تعاریف جدید از کامپوزیت هایی که در صنایع هوایی، اتومبیل و سایر کاربردهای صنعتی استفاده می شوند تطابق ندارد. ]2[

    4-1- صنعت کامپوزیتها

    صنعت کامپوزیتها، عموماً توسط بازارهایی که از محصولات کامپوزیتها استفاده می‌کنند مشخص می‌گردد. کامپوزیتها توسط هزاران سازنده محصولاتی که در سه مقوله زیر کار می‌کنند شناخته می شوند: کامپوزیتهای مصرفی، کامپوزیتهای صنعتی و کامپوزیتهای پیشرفته. ]2[

    1-4-1- کامپوزیتهای مصرفی

    صنعت کامپوزیتها به مدت بیش از 50 سال جا افتاده است و محصولات مصرفی نظیر قایقها، اتومبیلها و محصولات بازسازی شده از اوایل دهه 1950 ساخته شده‌اند.

    گرچه غالباً، و نه همیشه، کامپوزیتهای مصرفی شامل محصولاتی می‌باشند که به یک پرداخت تزئیناتی نیاز دارد (نظیر قایقها، وسایل بازسازی شده، پوشش حمامها و وسایل ورزشی) در بسیاری از حالتها، پرداخت تزئیناتی، یک پوشش شناخته شده به عنوان ژل کت (Gel Coat) درون قالب است. کامپوزیتهای مصرفی، بخش عمده‌ای از کل محصولات بازار را به خود اختصاص می‌دهند. ]2[

    2-4-1- کامپوزیتهای صنعتی

    تنوع وسیعی از محصولات کامپوزیتی در کاربردهای صنعتی، جاهایی‌ که مقاومت در برابر خوردگی و عملکرد در محیطهایی با شرایط بد را می‌طلبد مصرف می شوند. به طور کلی رزینهای در حد متوسط نظیر ایزوفنالیک و وینیل استر برای مشخصه‌هایی نظیر مقاومت در برابر خوردگی مورد نیاز می باشند و الیاف شیشه (فایبرگلاس) تقریباً همواره به عنوان الیاف تقویت کننده به کار می‌روند.

    محصولات کامپوزیتی صنعتی شامل مخازن زیرزمین، لوله‌کشی‌ها، دودکشها، اجزاء عملیات تصفیه آب، مخازن تحت فشار و گروهی دیگر از محصولات می‌باشند. ]2[

    3-4-1- کامپوزیتهای پیشرفته

    این بخش از صنعت کامپوزیتها با استفاده از سیستمهای رزینی با عملکردی بالا و گران‌قیمت و الیاف تقویت کننده‌ای با استحکام و سفتی بالا مشخص می‌گردند. صنعت هوافضا شامل انواع هواپیماهای نظامی و تجاری، مشتری اصلی برای کامپوزیتهای پیشرفته می‌باشد. این مواد همچنین برای استفاده در ابزارهای ورزشی، جاهایی که عملکرد بالایی نیاز هست نظیر چوبهای گلف، راکتهای تنیس، چوبهای بلند ماهی‌گیری و کمانهای تیراندازی و جاهایی که خواصی نظیر نسبت استحکام بالا به وزن کم مدنظر است به عنوان مواد پیشرفته استفاده می‌شوند.

    رزین اپاکسی (Epoxy) و الیاف تقویت کننده آرامید، کربن یا گرافیت در این قسمت بخش مهمی از بازار را به خود اختصاص می‌دهند. ]2[

     

    5-1- ساختارهای تشکیل دهنده مواد مرکب

     عمده ساختارهایی که در مواد مرکب استفاده می شوند عبارتند از:

    الف ) زمینه[4]: بدنه ، حافظ ومحدود کننده ترکیب است وفرمی توده‌ای و پیوسته به آن می دهد و می تواند از فلزات[5] ، پلیمرها[6] ، یا سرامیک ها می باشد:

    ب) ساختار اصلی: شامل

    الیاف یا رشته ها[7]

    ذرات[8]

    لایه ها[9]

    پولکها[10]

    پر کننده ها [11]

     زمینه با توجه به نوع کاربرد کامپوزیت وخواص لازم انتخاب می شود ولی مهمترین خاصیتی که باید داشته باشد این است که به خوبی به ساختار یا ساختارهای دیگر بچسبد و آنها را کنار هم نگه دارد. به دلیل مخلوط کردن مواد، همیشه بین ساختارهای مختلف یک ناحیه رابط وجود دارد که می تواند شامل یک سطح یا دو سطح واسط[12] باشد، هنگامی که یک واسطه[13] ارتباط یا حالت واسطه بین زمینه وساختار اصلی وجود داشته باشد، دو سطح واسط خواهیم داشت. زمانی از واسطه ارتباط بین زمینه وساختارها استفاده میشود که زمینه به خوبی به ساختار اصلی نچسبد که ساختار آن را می‌توانیم در شکل 3-1 مشاهده کنیم.  ]4[

    شکل 3-1- واسطه ارتباط بین الیاف و ماتریس ]4[

     (شکل در فایل اصلی موجود است

    )

    6-1- چرا کامپوزیتها متفاوتند؟

     کامپوزیتها خواص مختلفی نسبت به سایر مواد دارا هستند. برای مثال فلزات، استحکام یکسانی در همه جهات دارند. کامپوزیتها می‌توانند طبق خواست مشتری جهت‌گیری شده یا در یک جهت خاص بیشترین استحکام را داشته باشند.

    کامپوزیتها نسبت به فلزات به خاطر دامنه وسیع ترکیبات مختلفی از ماده که می‌تواند در آنها استفاده شود تفاوت دارند. از این رو، استفاده از هندبوک جهت طراحی کامپوزیتها مشکل است. برای مثال اگر شخصی به دنبال یک تیرآهن I شکل به طول (دهانه تیر) 20 فوت، برای تحمل باری برابر 200 پوند باشد به سادگی می‌تواند یک هندبوک را باز کند و ضخامتهای مناسب و پهنای فلنج آن را از نمودار انتخاب نماید. ]2[

    در کامپوزیتها کار قدری پیچیده‌تر می‌باشد. مشخصه‌های عملکرد کامپوزیتها می‌توانند به طور عجیبی تغییر داده شوند و هیچ چیزی به صورت یک کامپوزیت کلی و عمومی وجود ندارد. عوامل زیادی وجود دارند که باعث می‌شوند کامپوزیتها به صورت یک ماده مهندسی قابل تعریف درآیند. ]2[

    (شکل در فایل اصلی موجود است)

    شکل 4-1-  تفاوت ساختاری بین کامپوزیتها و فلزات ]2[

    انواع زیادی از رزینها و تقویت کننده‌ها مورد استفاده در کامپوزیتها هستند. هر یک از این رزین‌ها و تقویت‌کننده‌ها در ایجاد خواص ویژه‌ای در محصولات پلاستیکهای تقویت شده با الیاف (FRP) سهیم هستند. تعداد زیادی از رزینهای گوناگون وجود دارند که در ساخت کامپوزیتها استفاده می‌شوند، این رزینها عبارتند از: پلی استر، وینیل استر، اکریلیک اصلاح شده، اپاکسی، فنولیک و اوره‌تان. گرچه این لیست تمام می‌شود ولی نکته مهم قابل توجه این است که هر یک از این رزینها مشخصه‌های عملکردی ویژه‌ای دارند. برای مثال اگر محصولی نیاز هست که در برابر خوردگی مقاوم باشد، رزین وینیل استر یا ایزوفتالیک می‌تواند به کار برده شود. اگر استحکام بالا مورد نظر باشد، یک اپاکسی می‌تواند رزین انتخابی باشد. اگر هزینه محصول یک عامل مهم باشد، رزین پلی استر متداول‌ترین مصرف می باشد. در خود قلمرو رزینهای پلی استر، اگر مسائل تزئینی، مقاومت در برابر خوردگی، تحمل دماهای بالا و هزینه فاکتورهای مورد نظر باشد، فرمولهای مختلفی به کار برده خواهد شد. ]2[

    نوع رزین بر مبنای نیازهای هزینه‌ای و کاربردی محصول انتخاب می‌شود. علاوه بر رزینهای مختلف، انواع مختلفی از الیاف تقویت کننده در کامپوزیتها مصرف می‌شوند. الیاف شیشه در بیش از 90% همه کامپوزیتها استفاده می‌شوند. هرچند، در صورت نیاز، الیاف پیشرفته‌ای نظیر کولار (Kevlar) یا کربن با قیمت بالا، میزان عملکرد بالایی را ارائه می‌دهند. در قلمرو الیاف شیشه، شیوه‌های متعددی از تقویت وجود دارد. بسته به فرآیند قالبگیری و استحکامهای مورد نیاز محصول، چندین انتخاب وجود دارد. الیاف شیشه، به صورت الیاف قرار گرفته در جهات اتفاقی به شکل پارچه‌های سوزنی (Chopped Strand Mat) موجود هستند. همچنین پارچه‌های بافته شده سبک و سنگین و پارچه‌های به هم کوک زده شده و الیاف یک جهتی که هر یک خصوصیاتی ویژه را در طراحی کامپوزیت ارائه می‌دهند وجود دارد. برای ماکزیمم نمودن نسبت فایده به هزینه آن در محصولات کامپوزیتی، مواد مطابق با خواسته مشتری، باید انتخاب شوند. ]2[

    7-1- کامپوزیتها از نقطه نظر دیگر

    1- واژه کامپوزیت از کلمه انگلیسی To Composeبه معنای ترکیب کردن، ساختن و مخلوط کردن مشتق شده است. کامپوزیت از ترکیب و اختلال چند ماده حاصل می‌شود. در اینجا منظور ترکیب و اختلاط فیزیکی است نه شیمیایی، به طوری که اجزای تشکیل دهنده ماهیت شیمیایی و طبیعی خود را کاملاً حفظ می‌کنند.

    2- تعریف کامپوزیت از دیدگاه دیگر: هر جسمی که از اختلاط فیزیکی و ماکروسکوپیک دو یا چند ماده متمایز، به منظور تولید یک سیستم چند فازی با خواص فیزیکی متفاوت از مواد اولیه متشکله آن ساخته شود، کامپوزیت نامیده می شود. بنابراین مواد کامپوزیت به هیچ وجه کشف جدیدی به شمار نمی‌روند. بلکه در طول تاریخ کاملا شناخته شده بودند.

    مثلا مصریان باستان از تخته سه لا استفاده می‌کردند که در واقع کامپوزیتی متشکل از لایه‌های مختلف چوب و چسب می‌باشد. ]2[

    در انجیل نیز از کاه گل نامبرده شده که توسط کاه تقویت شده است.

    شمشیرها و زره‌های مورد استفاده در قرون وسطی نیز از لایه های مختلفی از فلزات و همینطور مواد دیگر ساخته شده بودند که باز هم یک ماده کامپوزیت است.

    حتی یک دیوار سنگی را می‌توان یکنوع کامپوزیت (سنگ و ملات) به حساب آورد.

    کامپوزیتها در طبیعت نیز به وفور یافت می‌شوند. فومها یا اسفنجهای طبیعی دریایی، معدنی و گیاهی (ساقه درخت آفتابگردان) و استخوان‌های تشکیل دهنده اسکلت جانداران، مثالهای دیگری از کامپوزیتهای طبیعی‌اند. با تعاریف فوق، از آنجاییکه تقریباً اکثر مواد طبیعی و مصنوعی را می‌توان کامپوزیت به حساب آورد، به تعریفی جامع‌تر و تخصصی‌تر از آن می‌پردازیم.

    3- کامپوزیت ماده‌ای است که دارای چهار ویژگی ذیل می‌باشد:

    الف- جامد

    ب- مصنوعی (در این تعریف کامپوزیتهای طبیعی حذف می شوند.)

    ج- متشکل از دو یا چند جزء (یا فاز) که از نظر شیمیایی یا فیزیکی کاملا متفاوت و به صورت منظم یا پراکنده کنار هم قرار گرفته‌اند و لایه مشترکی بین آنها وجود دارد.

    د- دارای خواص و ویژگی‌هایی هستند که هیچ یک از فازهای تشکیل دهنده به تنهایی نمی‌توانند آنها را داشته باشند. ]2[

    8-1- طبقه بندی کامپوزیتها

    از مواد مختلفی می‌توان در ساخت کامپوزیتها استفاده کرد و ظاهراً هم محدودیتی در زمینه انواع ترکیبات ممکن وجود ندارد ولی بر اساس شکل مواد داخل کامپوزیت می‌توان آنها را به پنج نوع تقسیم نمود: ]2[

    شکل زیر انواع مختلف از کامپوزیتها را نشان می‌دهد چنانکه در شکل مشاهده می‌شود این پنج نوع عبارتند از:

    شکل 5-1- شکل کلی انواع کامپوزیت‌ها ]2[

      (شکل در فایل اصلی موجود است)

    1-8-1-  کامپوزیتهای الیافی[14]  (رشته ای)

    که شامل الیاف محاط شده در ماتریس هستند.

     در این حالت رشته ها در یک زمینه به صورت کامپوزیت درمی آیند.این نوع کامپوزیتها استحکام ، مقاومت در مقابل خستگی و سفتی[15] را افزایش می دهند.

    زمینه کامپوزیت نیروی وارده را به رشته ها انتقال میدهد و تقریباً تا زمانی که نیروی وارده از مقاومت رشته ها کمتر باشد، کامپوزیت از خودنرمی و چقرمگی نشان میدهد. استحکام این کامپوزیت در کل بیشتر از کامپوزیت ذره ای است.الیاف دراین نوع کامپوزیت ها می توانند به صورت پیوسته[16] یا شکسته[17] باشند.

    رشته های تقویت کننده را می توان درجهات مختلف درکامپوزیت قرار داد واین باعث  افزایش مقاومت کامپوزیت در جهت دلخواه قطعه می شود. ]4[

    از این کامپوزیت ها تقسیم بندی های دیگر نیز ذکر شده اند، به عنوان مثال می‌توان به کامپوزیت های الیافی - لایه ای [18]اشاره کرد که حاوی کامپوزیت های رشته ای وتکنیک های لایه‌ای هستند.در این دسته کامپوزیت‌های حاوی رشته درجهات لازم مختلف نسبت به یکدیگر قرار می گیرند. به دلیل استحکام وسختی بالای این کامپوزیت ها می توان از آنها برای طراحی تجهیزات ولوازم خاص اجزای ساختمانی استفاده کرد. ]4[

    2-8-1- کامپوزیت های لا یه ای[19]

    که شامل لایه‌هایی از موادند که بر روی هم قرار گرفته‌اند.

     این نوع کامپوزیت ها[20] از لایه  مواد مختلف درماده کامپوزیت تشکیل میشوند. ورقه ها لایه هایی ازمواد به هم پیوسته به یک چسب آلی اند. خصوصیاتی از قبیل استحکام ، سفتی ، وزن کم ، مقاومت درمقابل خوردگی ،مقاومت در مقابل سایش و... رامی توان بدین وسیله بدست آورد. روش های متعددی در تولید این کامپوزیت به کار می روند که در نوع و تکنیک تغییر فرم واتصال لایه ها متفاوت اند ( به هر کدام از لایه ها یک Lamina  و به دو یا چند لایه به هم پیوسته laminate می گویند). ]4[

  • فهرست و منابع پایان نامه بررسی سازه‌ های پارچه‌ ای و خصوصیات مکانیکی پارچه‌ های آن

    فهرست:

    چکیده

    فصل اول: آشنایی کلی با سازه‌های پارچه‌ای

    بخش اول: مواد کامپوزیتی و خصوصیات آنها........................................................................ 1

    1-1- تاریخچه............................................................................................................................................. 1

    2-1- مقدمه................................................................................................................................................ 2

    3-1- کامپوزیتها چه هستند؟................................................................................................................. 5

    4-1- صنعت کامپوزیتها........................................................................................................................... 8

    1-4-1- کامپوزیتهای مصرفی................................................................................................................ 8

    2-4-1- کامپوزیتهای صنعتی................................................................................................................ 9

    3-4-1- کامپوزیتهای پیشرفته.............................................................................................................. 9

    5-1- ساختارهای تشکیل دهنده مواد مرکب.................................................................................... 10

    6-1- چرا کامپوزیتها متفاوتند؟.............................................................................................................. 11

    7-1- کامپوزیتها از نقطه نظر دیگر....................................................................................................... 13

    8-1- طبقه بندی کامپوزیتها.................................................................................................................. 14

    1-8-1- کامپوزیتهای الیافی (رشته‌ای)............................................................................................... 15

    2-8-1- کامپوزیتهای لایه‌ای.................................................................................................................. 16

    3-8-1- کامپوزیتهای ذره‌ای................................................................................................................... 17

    4-8-1- کامپوزیتهای پولکی................................................................................................................... 17

    5-8-1- کامپوزیتهای پرشده.................................................................................................................. 17

    9-1- مزایای هشتگانه کامپوزیتها (پلاستیکهای تقویت شده با الیاف FRP)............................ 19

    1-9-1- انعطاف پذیری در طراحی...................................................................................................... 19

    2-9-1- پایداری ابعاد............................................................................................................................... 19

    3-9-1- ساخت قطعات به شکل یکپارچه.......................................................................................... 19

    4-9-1- مقاومت بالا.................................................................................................................................. 20

    5-9-1- سبکی وزن.................................................................................................................................. 20

    6-9-1- هزینه تجهیزات متوسط.......................................................................................................... 20

    7-9-1- هزینه پرداختکاری پایین........................................................................................................ 20

    8-9-1- مقاومت در برابر خوردگی بالا................................................................................................ 20

    بخش دوم: مروری بر تحقیقات انجام شده قبلی.................................................................. 21

    10-1- شبیه سازی سه بعدی زیرلایه‌های کامپوزیت بافته شده برای صفحه مدارهای چند لایه‌ای....... 21

    11-1- شبیه‌سازی تصادفی شکل گیری کامپوزیتهای بافته شده................................................ 21

    12-1- روش میکرو سطح/ ماکرو سطح و مولتی سطح برای آنالیز ورقه‌های کامپوزیت پارچه‌های بافته شده   22

    1-12-1- روش میکروسطح / ماکروسطح و مولتی سطح.............................................................. 24

    13-1- روندهای نمونه برداری برای کامپوزیت‌های بافته شده هشت وجهی سه‌بعدی.......... 26

    1-13-1- فرایند تولید برای کامپوزیتهای بافته شده سه بعدی.................................................. 28

    14-1- تست فریم تصویری تقویت‌های کامپوزیت بافته شده با یک ثبت واتنش میدان کامل............... 29

    15-1- مدل‌های میکرو مکانیکی برای رفتار خمش کامپوزیت بافته شده................................. 30

    بخش سوم: سازه‌های پارچه‌ای....................................................................................................... 32

    16-1- سازه‌های پارچه‌ای ...................................................................................................................... 32

    17-1- خصوصیات مواد نساجی............................................................................................................ 34

    18-1- پارچه‌های مورد استفاده در سازه‌های پارچه‌ای................................................................... 35

    19-1- انواع سازه‌های پارچه‌ای............................................................................................................. 35

    20-1- مزیت‌های سازه‌های پارچه‌ای.................................................................................................... 37

    21-1- انتخاب سازه‌های پارچه‌ای......................................................................................................... 37

    22-1- کاربردهای امروزه......................................................................................................................... 38

    فصل دوم: مقایسه خصوصیات مکانیکی پارچه کامپوزیتی با پارچه پیراهنی

    بخش اول: روش انجام آزمایشات ................................................................................................. 42

    1-2- مقدمه................................................................................................................................................ 42

    2-2- معرفی مواد مورد آزمایش............................................................................................................ 42

    1-2-2- پارچه کامپوزیتی (سازه پارچه‌ای)........................................................................................ 42

    1-1-2-2- خصوصیات پارچه کامپوزیتی........................................................................................... 42

    2-2-2- پارچه پیراهنی........................................................................................................................... 43

    1-2-2-2- خصوصیات پارچه پیراهنی................................................................................................ 43

    3-2- اندازه‌گیری ضخامت با دستگاه................................................................................................... 44

    1-3-2- اندازه‌گیری ضخامت پارچه کامپوزیتی................................................................................ 44

    2-3-2- اندازه‌گیری ضخامت پارچه پیراهنی.................................................................................... 45

    4-2- تعریف خواص مکانیکی ............................................................................................................... 46

    1-4-2- خاصیت کشسانی و قانون هوک............................................................................................ 46

    5-2- خواص مکانیکی پارچه.................................................................................................................. 47

    1-5-2- استحکام...................................................................................................................................... 47

    2-5-2- مقاومت خمشی......................................................................................................................... 47

    3-5-2- قابلیت ازدیاد طول.................................................................................................................... 48

    6-2- طول خمشی.................................................................................................................................... 48

    1-6-2- سختی خمشی........................................................................................................................... 51

    2-6-2- مدول خمشی............................................................................................................................. 51

    7-2- استحکام پارچه............................................................................................................................... 52

    1-7-2- مقدمه........................................................................................................................................... 52

    2-7-2- خصوصیات موثر بر خواص استحکامی کششی پارچه.................................................... 52

    3-7-2- اندازه‌گیری استحکام پارچه.................................................................................................... 55

    4-7-2- اندازه‌گیری استحکام پارچه با باریکه‌ای از پارچه............................................................. 56

    بخش دوم: نتایج بدست آمده از آزمایشات............................................................................. 58

    8-2- محاسبه سختی خمشی................................................................................................................ 58

    1-8-2- سختی خمشی پارچه کامپوزیتی در جهت تار................................................................. 58

    2-8-2- سختی خمشی پارچه کامپوزیتی در جهت مورب ס45................................................. 58

    3-8-2- سختی خمشی پارچه پیراهنی در جهت تار..................................................................... 59

    4-8-2- سختی خمشی پارچه پیراهنی در جهت پود.................................................................... 59

    5-8-2- سختی خمشی پارچه پیراهنی در جهت مورب ס45...................................................... 60

    9-2- محاسبه استحکام........................................................................................................................... 61

    1-9-2- اندازه‌گیری استحکام پارچه کامپوزیتی در جهت تار...................................................... 61

    2-9-2- اندازه‌گیری استحکام پارچه کامپوزیتی در جهت مورب ס45....................................... 62

    3-9-2- اندازه‌گیری استحکام پارچه پیراهنی در جهت تار ......................................................... 63

    4-9-2- اندازه‌گیری استحکام پارچه پیراهنی در جهت پود ........................................................ 64

    5-9-2- اندازه‌گیری استحکام پارچه پیراهنی در جهت مورب ס45 ......................................... 65

    10-2- محاسبه سختی برشی................................................................................................................ 66

    1-10-2- سختی برشی برای پارچه کامپوزیتی............................................................................... 66

    2-10-2- سختی برشی برای پارچه پیراهنی.................................................................................... 66

    فصل سوم: نتیجه‌گیری

    1-3- مقدمه................................................................................................................................................ 67

    2-3- مقایسه خواص مکانیکی پارچه پیراهنی و پارچه کامپوزیتی.............................................. 67

    3-3- مقایسه خواص ظاهری پارچه پیراهنی و پارچه کامپوزیتی................................................ 68

    4-3- نتایج ................................................................................................................................................. 68

    ضمائم............................................................................................................................................................ 69

    منابع و مآخذ

    فهرست منابع فارسی................................................................................................................................. 95

    فهرست منابع غیرفارسی.......................................................................................................................... 96

     

     

    منبع:

    - توفیقیان، سیدحمیدرضا ؛ مهدی نژاد اشکذری، محمدحسین ؛ مقایسه خواص مکانیکی نخ‌های اپن اند و رینگ ؛ دانشگاه آزاد اسلامی واحد یزد، اسفند 1376 .

    2- خوش‌قامت احمدی، رضا ؛ کاربرد پارچه‌های حلقوی در کامپوزیتها ؛ دانشگاه آزاد اسلامی واحد یزد، زمستان 1383 .

    3- داداشیان، فاطمه ؛ گودرزی، غلامرضا ؛ آزمون‌های فیزیکی پارچه ؛ انتشارات جهاد دانشگاهی، واحد صنعتی امیر کبیر، 1384 .

    4- صدیقی، مجتبی ؛ سازه های مرکب (مکانیک مواد و طراحی) ؛ دانشگاه صنعتی امیرکبیر، 1385 .

    5- عبقری، رامین ؛ روش‌های اندازه‌گیری خواص مکانیکی پارچه ؛ دانشگاه آزاد اسلامی واحد یزد، پائیز 1384 .

     

     

     

     

     

     

    منابع غیرفارسی:

    6- A. Altekin and Y.W.Kwon, Mechanical Engineering Department Naval Postgraduate School, October 2001

    7- M. Barburski, Technical University of Lodz, Poland, 2006

    8 -Daniel Bertrand,The Textile Journal, LARevue Du Textile,June 2005

    9- Pranav Shrotriya, Nancy R.Sottos, Philippe H. Geabelle, Department of Theoretical and Applied Mechanics, University of Illinois at Urbanachampaign, March 2003

    10- A.A. Skordos and M.P.F.Sutcliffe, Department of Engineering, University of Cambridge, Trumpington Street, January 2007

    11- O.Soykasap, Department of Engineering, University of Cambridge, Trumpington street, Cambridge, CB21PZ, UK, April 2005

    12- G.P.Steven and P.TAN.L. Tong, Department of Aeronautical Engineering University of Sydney, October 2006

پروپوزال در مورد پایان نامه بررسی سازه‌ های پارچه‌ ای و خصوصیات مکانیکی پارچه‌ های آن, گزارش سمینار در مورد پایان نامه بررسی سازه‌ های پارچه‌ ای و خصوصیات مکانیکی پارچه‌ های آن, تز دکترا در مورد پایان نامه بررسی سازه‌ های پارچه‌ ای و خصوصیات مکانیکی پارچه‌ های آن, رساله در مورد پایان نامه بررسی سازه‌ های پارچه‌ ای و خصوصیات مکانیکی پارچه‌ های آن, پایان نامه در مورد پایان نامه بررسی سازه‌ های پارچه‌ ای و خصوصیات مکانیکی پارچه‌ های آن, تحقیق در مورد پایان نامه بررسی سازه‌ های پارچه‌ ای و خصوصیات مکانیکی پارچه‌ های آن, مقاله در مورد پایان نامه بررسی سازه‌ های پارچه‌ ای و خصوصیات مکانیکی پارچه‌ های آن, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه بررسی سازه‌ های پارچه‌ ای و خصوصیات مکانیکی پارچه‌ های آن, تحقیق دانشجویی در مورد پایان نامه بررسی سازه‌ های پارچه‌ ای و خصوصیات مکانیکی پارچه‌ های آن, مقاله دانشجویی در مورد پایان نامه بررسی سازه‌ های پارچه‌ ای و خصوصیات مکانیکی پارچه‌ های آن, پروژه دانشجویی درباره پایان نامه بررسی سازه‌ های پارچه‌ ای و خصوصیات مکانیکی پارچه‌ های آن
ثبت سفارش
عنوان محصول
قیمت