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

تعداد صفحات: 50 فرمت فایل: word کد فایل: 4107
سال: 1387 مقطع: کارشناسی دسته بندی: مهندسی مکانیک
قیمت قدیم:۱۹,۲۰۰ تومان
قیمت: ۱۶,۰۰۰ تومان
دانلود فایل
  • 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 مکانیکی- سازه پارچه‌ ای

    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.

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

    فهرست:

    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:

    ندارد

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