پایان نامه تحلیل کمانش ورق های مدورمرکب ارتوتروپ با استفاده از نرم افزار المان محدود

چکیده.......................................................................................................................................................

فصل اول: مقدمه ای بر مواد مرکب

1-1- کامپوزیت چیست؟.................................................................................................................... 2

1-2- مزایای کامپوزیتها....................................................................................................................... 4

1-3- محدودیتهای کامپوزیتها........................................................................................................... 7

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

1-5- فازهای کامپوزیتی و تقسیم بندی کامپوزیتها.................................................................... 10

1-6- خواص کامپوزیتها....................................................................................................................... 12

1-7- مقاومت کامپوزیتهای لیفی...................................................................................................... 14

فصل دوم: ماتریسها (رزیتها)

2-1- ماتریسها........................................................................................................................................ 18

2-2- پلیمریزاسیون.............................................................................................................................. 19

2-3- پلیمرهای گرما سخت و گرما نرم........................................................................................... 20

2-4- رزینهای ترموپلاستیک (گرما نرم)......................................................................................... 20

2-5- رزینها گرما سخت (ترموست)................................................................................................. 21

2-6- نقش ماتریسها.............................................................................................................................. 22

2-7- رزینهای اپوکسی........................................................................................................................ 23

2-8- معایب رزینهای اپوکسی........................................................................................................... 24

2-9- تقسیم بندی انواع تجاری رزینهای اپوکسی....................................................................... 24

2-10- رزینهای پلی استر غیراشباع................................................................................................ 25

2-11- انواع رزینهای پلی استر تجاری........................................................................................... 26

2-12- خصوصیات رزینهای پلی استر............................................................................................. 28

2-13- معایب رزینهای پلی استر غیراشباع................................................................................... 28

2-14- رزینهای فنولیک...................................................................................................................... 29

2-15- خواص و کاربردهای رزینهای فنولیک............................................................................... 30

2-16- معایب و محدودیتهای رزینهای فنولیک............................................................................ 30

2-17- ماتریسهای فلزی...................................................................................................................... 31

 

عنوان                                                                               صفحه

 

فصل سوم: الیاف (تقویت کننده ها)

3-1- تقویت کننده ها.......................................................................................................................... 33

3-2- تقویت کننده های لیفی........................................................................................................... 33

3-3- الیاف شیشه................................................................................................................................. 35

3-4- مزیتهای اصلی الیاف شیشه.................................................................................................... 35

3-5- عیوب اصلی الیاف شیشه........................................................................................................ 36

3-6- سایز الیاف.................................................................................................................................... 38

3-7- آهار................................................................................................................................................ 39

3-8- خواص الیاف شیشه................................................................................................................... 40

3-9- الیاف پیشرفته............................................................................................................................. 41

3-10- الیاف بور.................................................................................................................................... 42

3-11- خواص و کاربرد الیاف بور..................................................................................................... 43

3-12- الیاف سیلیکون کاربید........................................................................................................... 44

3-13- الیاف سیلسیم کاربید............................................................................................................ 44

3-14- الیاف آلومینا............................................................................................................................. 45

3-15- الیاف کربن وگرافیت.............................................................................................................. 46

3-16- الیاف کربن................................................................................................................................ 46

3-17- خواص الیاف کربن و گرافیت.............................................................................................. 48

3-18- کامپوزیتهای کربن و گرافیت............................................................................................... 48

3-19- مزیتهای اصلی الیاف کربن................................................................................................... 49

3-20- بحث میکروسکوپی در مورد الیاف کربن.......................................................................... 49

3-21- الیاف آرامید یا پلی آمیدهای حلقوی................................................................................ 50

3-22- خصوصیات آرامیدها............................................................................................................... 51

3-23- الیاف پلی اتیلن....................................................................................................................... 52

3-24- الیاف سرامیکی........................................................................................................................ 52

3-25- مقایسه الیاف مختلف............................................................................................................. 53

 

عنوان                                                                               صفحه

 

فصل چهارم: ساخت مواد مرکب

4-1- فرایندهای ساخت کامپوزیتها.................................................................................................. 56

4-2- قالب گیری باز............................................................................................................................. 56

4-3- قالب گیری بسته........................................................................................................................ 57

4-4- تقسیم بندی براساس حجم تولید......................................................................................... 58

4-5- تعاریف فرایند قالب گیری باز................................................................................................. 59

4-6-تعاریف بکار بردن رزین.............................................................................................................. 59

4-7- روش لایه گذاری دستی.......................................................................................................... 60

4-8- روش پاشش توسط پیستوله................................................................................................... 62

4-9- فیلامنت وایندینگ.................................................................................................................... 63

4-10- قالب گیری فشاری................................................................................................................. 66

4-11- روش کششی............................................................................................................................ 69

4-12- قالب گیری با کیسه خلاء..................................................................................................... 70

4-13- فرایند تزریق در خلاء............................................................................................................ 73

4-14- قالب گیری به روش انتقال رزین RTM........................................................................... 74

فصل پنجم: کاربرد کامپوزیتها

5-1- مقدمه............................................................................................................................................ 79

5-2- صنایع حمل و نقل جاده ای................................................................................................... 79

5-3- استفاده از مواد کامپوزیت در ساخت تانکهای جنگی و سلاح....................................... 81

5-4- کاربرد کامپوزیتها در صنایع هوا فضا..................................................................................... 82

5-5- استفاده در ساخت فضاپیماها.................................................................................................. 84

5-6- استفاده کامپوزیتها در صنایع حمل و نقل ریلی................................................................ 86

5-7- کاربرد کامپوزیتها در واحدهای شیمیایی............................................................................. 86

5-8- کامپوزیتها درصنعت دریایی.................................................................................................... 88

5-9- صنایع الکتریکی......................................................................................................................... 88

5-10- صنعت هسته ای..................................................................................................................... 89

فصل ششم: تئوری حاکم بر مواد مرکب

6-1- مقدمه............................................................................................................................................ 91

عنوان                                                                               صفحه

 

6-2- رفتار ماکرومکانیک یک لایه.................................................................................................... 91

6-3- ثابتهای مهندسی برای مواد ارتوتروپ................................................................................... 95

6-4- جهت گیری الیاف در مواد مرکب.......................................................................................... 96

6-5- استحکام در مواد مرکب........................................................................................................... 96

6-6- تئوریهای شکست در حالت دو محوری بر مواد ارتوتروپ................................................ 97

6-7- تئوری تنش حداکثر.................................................................................................................. 97

6-8- معیار کرنش حداکثر................................................................................................................. 98

6-9- تئوری Tsai-Hill........................................................................................................................ 99

6-10- تئوری Tsai-Wu...................................................................................................................... 101

فصل هفتم: کمانش پوسته ها و مباحث تئوری مربوط به آن

7-1- مقدمه............................................................................................................................................ 104

7-2- معادلات غیرخطی تعادل ورق................................................................................................ 106

فصل هشتم: آشنایی با المان محدود و نرم افزار ANSYS

8-1- مقدمه............................................................................................................................................ 126

8-2- مسائل مهندسی.......................................................................................................................... 126

8-3- روشهای عددی........................................................................................................................... 127

8-4- تاریخچه ای کوتاه بر روش المان محدود و نرم افزار ANSYS..................................... 128

8-5- مراحل اصلی در روش المان محدود..................................................................................... 131

8-6- توابع شکل (Shape Function)............................................................................................. 132

8-7- تقسیم بندی یک ناحیه به تعدادی المان برای المانهای یک بعدی............................. 133

8-8- معرفی توابع شکل برای یک المان خطی............................................................................ 134

8-9- خواص توابع شکل..................................................................................................................... 145

8-10- المان درجه دوم....................................................................................................................... 136

فصل نهم: مدل سازی مواد مرکب در ANSYS 5.4

9-1- مقدمه............................................................................................................................................ 139

9-2- مدل سازی مواد مرکب در روش h-method..................................................................... 139

9-3- المان Sheel-91......................................................................................................................... 139

عنوان                                                                               صفحه

 

9-4- المان Shel-99............................................................................................................................ 141

9-5- المان Solid-46.......................................................................................................................... 142

9-6- مدل سازی مواد مرکب در روش p-method...................................................................... 143

9-7- روش تعریف ساختارهای لایه ای........................................................................................... 144

9-8- روش تعریف خصوصیات هر لایه بطور جداگانه................................................................. 144

9-9- تفاوت روش p-method / h-method................................................................................... 144

9-10- روش تحلیل کمانش در نرم افزار ANSYS.................................................................... 145

9-11- نکاتی در مورد مش بندی توسط نرم افزار ANSYS................................................... 145

9-12- نکاتی در مورد تحلیل کمانش.............................................................................................. 148

9-13- تحلیل ورق های دایره ای شکل در نرم افزار ANSYS............................................... 149

9-14- حل مساله کمانش توسط دستورات APDL.................................................................. 160

9-15- برنامه APDL برای حل مساله کمانش............................................................................ 161

فصل دهم: نتایج

10-1- مقدمه......................................................................................................................................... 170

10-2- ملاحظات................................................................................................................................... 170

فصل یازدهم: نتیجه گیری و پیشنهاد برای ادامه کار

11-1- مقدمه......................................................................................................................................... 247

11-2- نقش ضخامت بر بارهای حاصل از کمانش....................................................................... 247

11-3- نقش مدولهای الاستیسیته................................................................................................... 250

11-4- زاویه الیاف و تاثیر آن در کمانش....................................................................................... 252

11-5- پیشنهاد برای ادامه کار.......................................................................................................... 253

مراجع...................................................................................................................................................... 255

ضمائم...................................................................................................................................................... 256