دانشگاه آزاد اسلامی
واحد تهران جنوب
دانشکده فنی ومهندسی
پایان‌نامه جهت اخذ درجه كارشناسی ارشد ,,M.Sc,,
مهندسی مكانیك- طراحی كاربردی
عنوان
مقایسه خواص مکانیکی صفحات کامپوزیتی تقویت‌شده با الیاف کنف-شیشه و کنف-پلی استر ساخته شده به روش بافت پارچه هیبریدی و لایه‌ای تک جهته
برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما،استاد مشاور و نگارنده درج نمی شود
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
متن کامل را می توانید دانلود نمائید
چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)
ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه
با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند
موجود است
چكیده
كامپوزیتهای زمینه پلیمری با تقویت‌كننده الیافی، به علت خصوصیات كششی مناسب و نسبت استحكام به وزن بالا (در جهات خاص) بسیار مورد توجه قرار دارند. امكان قالب‌گیری ساده و آسان، مقاومت شیمیایی، خواص جهت‌دار، اتصال مناسب زمینه به الیاف و همچنین امكان استفاده در محدوده وسیعی از كاربردها، این گروه از كامپوزیتها را به عنوان گروهی رایج مطرح ساخته است. با این وجود، مشخص شدن برخی خطرات زیست محیطی ناشی از استفاده از الیاف معدنی در كامپوزیتها (كه در گذشته به عنوان رایج‌ترین نوع الیاف مورد استفاده در ساخت كامپوزیتهای زمینه پلیمری مطرح بودند)، محققان را بر آن داشته تا امكان استفاده از انواع الیاف طبیعی و تجدیدپذیر را در ساخت كامپوزیتهای زمینه پلیمری و همچنین تاثیرات استفاده از این الیاف بر خواص مكانیكی را مورد بررسی قرار دهند.
در این تحقیق، خصوصیات كامپوزیتهای زمینه پلیمری مقاوم شده با الیاف كنف به همراه الیاف شیشه و پلی‌استر، مورد بررسی قرار گرفت. فاز تقویت‌كننده به دو صورت پارچه هیبریدی و همچنین لایه‌ای تك‌جهته درون زمینه پلیمری قرار داده شد و در نهایت برای بررسی خصوصیات مكانیكی نمونه‌ها، آزمایشهای كشش و خمش بر روی آنها انجام گرفت.
نتایج نشان داد كه نمونه با مقاومساز الیافی كنف-شیشه كه به صورت لایه‌ای تك‌جهته در زمینه قرار داده شده، بهترین خصوصیات مكانیكی را از خود بروز میدهد. همچنین مشخص شد در شرایط یكسان، استحكام الیاف مورد استفاده نسبت به نحوه قرارگیری آنها در زمینه، نقش پررنگ‌تری در تعیین خواص مكانیكی كامپوزیت دارد.
1-1- مقدمه
تقاضای روزافزون برای بهبود عملکرد فرآورده‌ها به صورت خواسته‌های مختلف از قبیل وزن کمتر، استحکام بیشتر و هزینه‌های کمتر مطرح می‌شوند. تداوم خواسته‌ها برای بهبود ایفای نقش که ممکن است توسط معیارهای مختلف از جمله وزن کم مطرح شود، باعث شده است که مواد کنونی دیگر جوابگو نباشند. از این رو دانشمندان و صاحب نظران علم مواد همیشه در تکاپو هستند که یا خواص مواد موجود را بهبود بخشند و یا مواد جدیدتری تولید نمایند که به عنوان نمونه می‌توان به مواد مرکب اشاره کرد.
واژه كامپوزیت یا ماده مركب، بیانگر ترکیب حداقل دو ماده متفاوت در مقیاس ماکروسکوپی جهت حصول ماده‌ای جدید است. مقیاس ماکروسکوپی بدین معنی است که هر کدام از مواد تشکیل دهنده ماده مرکب را پس از ترکیب می توان با چشم غیر مسلح مشاهده نمود. با همین دیدگاه، در تحقیق حاضر در جهت ساخت سازهای سبك که در عین حال چقرمگی شكست و استحكام بالایی نیز داشته باشد، تلاش شده است.
با در نظر گرفتن مسایل زیست محیطی و همچنین امکان بازیافت یا بازگشت مواد به چرخه طبیعی، سعی شده است كه از مواد طبیعی و دوست دار محیط زیست در ساخت سازههای مرکب استفاده شود. به این منظور، می‌توان از مواد و الیاف طبیعی مانند کنف، خرما و نارگیل استفاده نمود.
برای محاسبه خواص مکانیکی مواد، بهتر است با در نظر گرفتن ماده مرکبی که در آن الیاف در یک جهت ردیف شدهاند (یعنی یک ماده مرکب یک جهتی) به عنوان مبنا، نسبت به اندازه‌گیری‌ها و آزمایشهای خواص مكانیكی اقدام كرد. نکته اساسی در مورد یک ماده مرکب با الیاف یک جهتی این است که سخت پایی و استحکام آن در جهات مختلف متفاوت است.
برای افزایش استحکام و مقاومت نمونه، از ترکیبی شامل الیاف طبیعی كنف و انواع دیگری از الیاف متداول در ساخت کامپوزیتهای زمینه پلیمری (الیاف شیشه و الیاف پلی استر) به صورت بافته شده به عنوان فاز مقاومساز استفاده گردید.
در این تحقیق، بافت هیبریدی كنف-شیشه و پارچه هیبریدی كنف-پلی استر که با بهره گرفتن از دستگاه بافندگی ابداعی محققین ساخته شدهاند، برای نخستین بار مورد استفاده قرار گرفتند که از این دیدگاه اقدامی نوآورانه به نظر میرسد. در ابتدا، تکرشتههای مورد استفاده به وسیله دستگاه‌های ریسندگی سنتی به صورت نخ (الیاف) ریسیده شده و از این نخها در بافت پارچه هیبریدی استفاده شد. پارچهها به شكل بافت عمودی ساده تار و پودی بافته شده اند كه برای این كار، الیاف كنف در چله دستگاه قرا گرفته و الیاف شیشه یا پلی استر نیز به وسیله ماكو در پود آن قرار داده شد.
بدین ترتیب، نمونههای مورد بررسی به صورت نمونه هایی به شکل تیر با فاز تقویت کننده پارچه هیبریدی (كنف-شیشه یا كنف-پلی استر) و یا الیاف تک جهته آنها در زمینهای از جنس رزین اپوكسی، ساخته شد.
خصوصیات مکانیکی نمونههای ساخته شده از قبیل مقاومت کششی و فشاری، بر اساس استاندارد ASTM مورد بررسی قرار گرفته و برای نمونههای مختلف با هم مقایسه شدهاند.
مقایسه دادههای حاصل از آزمایشهای خواص مکانیکی نشان میدهد که در نمونههای لایه‌ای با الیاف شیشه، نمونه تا قبل از شکست مقدار زیادی تغییر شکل پلاستیک خواهد داشت، حال آنکه در نمونههای لایه‌ای با الیاف پلی استر، شکست معمولا به صورت ترد رخ میدهد.
همچنین مشخص شد که نمونههایی با جنس هیبریدی کنف-شیشه استحکام خمشی و کششی بیشتری نسبت به نمونههایی با جنس هیبریدی کنف-پلی استر نشان میدهند.
-1-مقدمه
در كاربردهای مهندسی، اغلب به تلفیق خواص مواد نیاز است. به عنوان مثال در صنایع هوافضا، كاربردهای زیر آبی، حمل و نقل و امثال آنها، امكان استفاده از یك نوع ماده كه همه خواص مورد نظر را فراهم نماید، وجود ندارد. به عنوان مثال در صنایع هوافضا به موادی نیاز است كه ضمن داشتن استحكام بالا، سبك بوده و دارای مقاومت سایشی مناسبی نیز باشند و همچنین در برابر اشعه فرابنفش مقاومت كنند [1].
از آنجا كه نمی‌توان ماده‌ای یافت كه همه خواص مورد نظر را دارا باشد، باید به دنبال چاره‌ای دیگر بود. كلید این مشكل، استفاده از كامپوزیتها[1]است [1].
كامپوزیتها موادی چند جزئی هستند كه خواص آنها در مجموع از هركدام از اجزاء بهتر است. ضمن آنكه اجزای مختلف، كارایی یكدیگر را بهبود می‌بخشند [1]. اگرچه كامپوزیتهای طبیعی، فلزی و سرامیكی نیز در این بحث می‌گنجند، ولی با توجه به اهمیت موضوع تحقیق، تنها در زمینه كامپوزیتهای زمینه پلیمری بحث خواهد شد.
در كامپوزیتهای پلیمری حداقل دو جزء مشاهده می‌شود كه عبارتند از:
– فاز تقویت كننده یا مقاومساز[2]
– فاز زمینه[3] (ماتریس) كه فاز دیگر را در بر می‌گیرد و معمولا یك ماده پلیمری گرماسخت[4] یا گرمانرم[5] است كه گاهی قبل از سخت شدن آن‌را رزین[6] می‌نامند[2].
مواد مركب (كامپوزیتها) از دیدگاه‌های مختلفی دسته‌بندی می‌شوند. معمول‌ترین انواع دسته بندی، بر اساس نوع زمینه و همچنین بر اساس شكل فاز مقاومساز انجام می‌گیرد. از دیدگاه نوع و جنس زمینه، كامپوزیتها به سه دسته كامپوزیتهای با زمینه فلزی[7]، كامپوزیتهای با زمینه سرامیكی[8] و كامپوزیتهای زمینه پلیمری[9] تقسیم می‌شوند.
تعداد صفحه :111
قیمت :تومان14700
