نوع فایل: word
قابل ویرایش 55 صفحه
مقدمه:
كامپوزيت به موادي اطلاق مي شود كه در ساختار آن بيش از يك جز ماده استفاده شده باشد. در اين مواد اجزاء مختلف خواص فيزيكي و شيميايي خود را حفظ كرده و در نهايت ماده اي حاصل مي شود كه داراي خواص بهينه اي مي باشد. اين خواص در تك تك مواد شركت كننده به صورت مجزاء و در همه حالت ها وجود ندارد.
تعريف جامع كامپوزيت را به صورت زير مي توان ارائه داد.
دو ماده غير يكسان كه در صورت تركيب، ماده‌حاصله از تك تك مواد قوي‌تر باشد.
كامپوزيتها همه بصورت طبيعي و همه به صورت مصنوعي ساخته مي شوند.
چوب مثال خوبي از يك كامپوزيت طبيعي است. چون تركيبي از الياف سلولزي و ليگنين مي باشد. الياف سلولزي استحكام را ايجاد مي كند و ليگنين چسبي است كه الياف را به هم مي چسباند و پايدار مي كند.
بامبويا ني خيز ران، يك سازه كامپوزيتي چوبي بسيار كارآمد مي باشد. اجزاء بامبو همان سلولز و ليگنين مي باشد با اين تفاوت كه بامبو توخالي است و اين امر باعث مي شود سازه سفت و سبك حاصل شود. چوبهاي بلند ماهيگيري كامپوزيتي و چوبهاي گلف، كپي شده از اين طرح طبيعي هستند.
از جمله مواد كامپوزيت مصنوعي كه به دست انسان ساخته شده مي توان موارد زير را نام برد.
آجرهاي خشتي كه اولين بار توسط مصريان بكار رفت و تركيبي از گل و كاه مي‌باشد.
تخته چندتايي كه تركيبي از ورقهاي نازك چوب و چسب مي باشد.
بتن مسلح كه تركيبي از فولاد و بتن مي باشد. فولاد به لحاظ ساختار مكانيكي در مقابل كشش قوي بوده و بتن ماده اي است كه داراي استحكام فشاري بالا مي باشد. با تركيب اين دو ماده، سازه اي بوجود مي آيد كه در مقابل كشش و فشار قابليت بالايي از تحمل را از خود نشان مي دهد.
تاير اتومبيل تركيبي است از مخلوط لاستيك و تقويت كننده هايي نظير فولاد، نايلون، آراميد يا ديگر الياف. لاستيك به عنوان ماتريس عمل مي كند و تقويت كننده را در جاي خود نگه مي دارد. ماتريس چسبي است كه الياف را در جاي خود نگه مي دارد.
با توجه به آنچه بيان گرديد و با توجه به مثالهاي بالا شايد تعريف كامپوزيتها در عين كامل بودن بسيار عمومي به نظر رسد.
تعريف پيشرفته مواد كامپوزيت كه در اين نيز بكار مي رود به صورت زير مي باشد. تركيبي از الياف تقويت كننده و يك ماتريس پليمري به عنوان رزين. به عنوان مثال مي توان رزين پلي استروالياف تقويت كننده فايبر گلاسرا نام برد.
در ادامه در مورد الياف و ماتريسها به صورت جداگانه صحبت خواهد شد.
فهرست مطالب:
فصل اول
مقدمه اي بر مواد مركب
1-1- كامپوزيت چيست؟
1-2- مزاياي كامپوزيتها
استحكام ويژه بالا
وزن مخصوص كم
مقاومت به خوردگي بالا
انعطاف پذيري طراحي
سرمايه گذاري نسبتاً كم
1-3- محدوديتهاي كامپوزيتها
1-4- تاريخچه صنعت كامپوزيتها
1-5- فازهاي كامپوزيتي و تقسيم بندي كامپوزيتها
1-6- خواص كامپوزيتها
1-7- مقاومت كامپوزيتهاي ليفي
فصل دوم
ماتريسها (رزينها)
2-1- ماتريسها
2-2- پليمريزاسيون
1- پليمر شدن تراكمييا پليمرشدن مرحله‌اي
2- پليمر شدن افزايشي يا پليمر شدن زنجيره‌اي
2-3- پليمرهاي گرما سختو گرما نرم
2-4- رزينهاي ترموپلاستيك (گرما نرم)
2-5- رزينهاي گرما سخت (ترموست)
2-6- نقش ماتريس
2-7- رزينهاي اپوكسي
2-8- معايب رزينهاي اپوكسي
2-9- تقسيم بندي انواع تجاري رزينهاي اپوكسي
2-10- رزينهاي پلي استر غيراشباع
2-11- انواع رزينهاي پلي استر تجاري
1- رزينهاي با كيفيت پايين سطحي
2- رزينهاي سطحي
3- رزينهاي مقاوم در مقابل مواد شيميايي
4- رزينهاي مقاوم در مقابل اشتعال
5- رزينهاي انعطاف پذير
6- رزينها با انتشار استايرن پايين
2-12- خصوصيات رزينهاي پلي استر
2-13- معايب رزينهاي پلي استر غيراشباع
2-14- رزينهاي فنوليك
2-15- خواص وكاربردهاي رزينهاي فنوليك
2-16- معايب و محدوديتهاي رزينهاي فنوليك
2-17- ماتريسهاي فلزي
فصل سوم
الياف (تقويت كننده‌ها)
3-1- تقويت كننده ها
3-2- تقويت كننده هاي ليفي
3-3- الياف شيشه
3-4- مزيتهاي اصلي الياف شيشه
3-5- عيوب اصلي الياف شيشه
3-6- سايز الياف
3-7- آهار
3-8- خواص الياف شيشه
3-9- الياف پيشرفته
3-10- الياف بور
3-11- خواص و كاربرد الياف بور
3-12- الياف سيليكون كاربيد
3-13- الياف سيلسيم كاربيد
3-14- الياف آلومينا
3-15- الياف كربن و گرافيت
3-16- الياف كربن
3-17- خواص الياف كربن وگرافيت
3-18- كامپوزيتهاي كربن و گرافيت
3-19- مزيتهاي اصلي الياف كربن
3-20- بحث ميكروسكوپي در مورد الياف كربن
3-21- الياف آراميد يا پلي آميدهاي حلقوي
3-22- خصوصيات آراميدها
3-23- الياف پلي اتيلن
3-24- الياف سراميكي
3-25- مقايسه الياف مختلف
فصل چهارم
ساخت مواد مركب
4-1- فرايندهاي ساخت كامپوزيتها
4-2- قالب گيري باز
4-3- قالب گيري بسته
4-4- تقسيم بندي براساس حجم توليد
توليد در حجم كم
توليد در حجم متوسط
توليد در حجم بالا
4-5- تعاريف فرايند قالب گيري باز
فرايند لايه گذاري دستي
فرايند لايه گذاري پاششي
4-6- تعاريف بكار بردن رزين
كاربرد رزين به صورت مكانيكي
4-7- روش لايه گذاري دستي
تشريح فرايند
قالبها
مزيتهاي اصلي
4-8- روش پاشش توسط پيستوله
تشريح فرايند
قالبها
مزيت اصلي
4-9- فيلامنت و ايندينگ
تشريح فرايند
قالبها
مزيت اصلي
4-10- قالبگيري فشاري
تشريح فرايند
قالبها:
مزيت اصلي
4-11- روش كششي
تشريح فرايند
قالبها
مزيت اصلي
4-12- قالبگيري با كيسه خلاء
تشريح فرايند
قالبها
مزيت اصلي
4-13- فرايند تزريق در خلاء
تشريح فرايند
قالبها
مزيت اصلي
4-14- قالبگيري به روش انتقال رزين (RTM)
تشريح فرايند
قالبها
مزيت اصلي
فصل پنجم
كاربرد كامپوزيتها
5-1- مقدمه
5-2- صنايع حمل و نقل جاده اي
5-3- استفاده از مواد كامپوزيت در ساخت
تانكهاي جنگي و سلاح
5-4- كاربرد كامپوزيتها در صنايع هوا- فضا
5-5- استفاده در ساخت فضاپيماها
5-6- استفاده كامپوزيتها در صنايع حمل و نقل ريلي
5-7- كاربرد كامپوزيتها در واحدهاي شيميايي
5-8- كامپوزيتها در صنعت دريايي
5-9- صنايع الكتريكي
5-10- صنعت هسته اي
فصل ششم
تئوري حاكم بر مواد
مركب
6-1- مقدمه
6-2- رفتار ماكرومكانيك يك لايه
6-3- ثابتهاي مهندسي براي مواد ارتوتروپ
6-4- جهت گيري الياف در مواد مركب
6-5- استحكام در مواد مركب
6-6- تئوريهاي شكست در حالت دو محوري بر
مواد ارتوتروپ
6-7- تئوري تنش حداكثر
6-8- معيار كرنش حداكثر
6-9- تئوري Tsai-Hill
6-10- تئوري Tsai-Wu
فصل هفتم
كمانش پوسته ها و مباحث
تئوري مربوط به آن
7-1- مقدمه
7-2- معادلات غيرخطي تعادل ورق
معادلات حاكمه تعادل ورق
فصل هشتم
آشنايي با المان محدود
و نرم افزار ANSYS
8-1- مقدمه
8-2- مسائل مهندسي
8-3- روشهاي عددي
8-4- تاريخچه اي كوتاه بر روش المان
محدود و نرم افزار ANSYS
8-5- مراحل اصلي در روش المان محدود
مرحله پيش پردازش
مرحله حل كردن
مرحله پردازش تكميلي
8-6- توابع شكل (Shap Function)
8-7- تقسيم بندي يك ناحيه به تعدادي
المان براي المانهاي يك بعدي
8-8- معرفي توابع شكل براي يك المان خطي
8-9- خواص توابع شكل
8-10- المان درجه دوم
فصل نهم
مدلسازي مواد مركب در ANSYS 5.4
9-1- مقدمه
9-2- مدلسازي مواد مركب در روش h-method
9-3- المان Shell 91
9-4- المان Shell 99
فرضيات و محدوديتها
9-5- المان Solid 46
فرضيات و محدوديتها
9-7- روش تعريف ساختارهاي لايه اي
9-8-روش تعريف خصوصيات هر لايه بطور جداگانه
9-9- تفاوت روش p-method / h-method
9-10- روش تحليل كمانش در نرم افزار ANSYS
روش غيرخطي
روش خطي
9-11- نكاتي در مورد مش بندي توسط نرم
افزار ANSYS
1- مش بندي آزاد يا Free
مزاياي مش بندي آزاد
معايب مش بندي آزاد
2- مش بندي دستي يا Mapped
مزاياي مش بندي دستي
معايب مش بندي دستي
9-12- نكاتي در مورد تحليل كمانش
روش اول: Sub Space
روش دوم: Reduce
9-13- تحليل ورق هاي دايره اي شكل در
نرم افزار ANSYS
مرحله اول: انتخاب المان لايه اي
مرحله سوم: تغيير مقادير ثابت
مرحله پنجم: مش بندي
مرحله ششم: بارگذاري و تعريف شرايط مرزي
مرحله هفتم: حل مسئله كمانش
مرحله هشتم: مشاهده نتايج
9-14- حل مساله كمانش توسط دستورات APDL
9-15- برنامه APDL براي حل مساله كمانش
فصل دهم
نتايج
10-1- مقدمه
10-2- ملاحظات
فصل يازدهم
نتيجه‌گيري وپيشنهادات
براي ادامه‌كار
11-1- مقدمه
11-2- نقش ضخامت بر بارهاي حاصل از
كمانش
1- الزامات طراحي
2- محدوديتهاي طراحي
11-3- نقش مدولهاي الاستيسيته
11-4- زاويه الياف و تاثير آن در كمانش
11-5- پيشنهاد براي ادامه كار
مراجع
منابع و مأخذ:
1- مواد كامپوزيت با نگرش بر روشهاي نوين آناليز حرارتي- تاليف مهندس رضا فيروز بخش.
2- Engineered Material Hand Book - Composites
3- Mechanics of Composite Material by Jones
4- ANSYS Help
5- دوره آموزشي ساخت كامپوزيتها فايبرگلاسها، كامپوزيتهاي كربني، مترجم: مهندس مسعود اسماعيلي.
6- بررسي رفتار پس از كمانش ورقهاي كامپوزيت با تغيير مكان برشي، پايان نامه كارشناسي ارشد دانشگاه شريف. توسط: پژمان صالح ايزد خواست.
7- تحليل به روش المان محدود: مترجمين مهدي محبي، روزبه پناهي.
8- تحليل المان محدود به كمك ANSYS: تاليف محمدرضا شعبانعلي.
9- ANSYS: تاليف محمدرضا جاهد مطلق، محمدرضا نوبان، محمد امين اشراقي.