فروشگاه ساز فایل و همکاری در فروش سل یو

گوگل رنک

پیج رنک

رتبه سنج گوگل

بررسی سازه‌های پارچه‌ای و خصوصیات مکانیکی پارچه‌های آن - فروشگاه بزرگ الماس
X
تبلیغات
رایتل

فروشگاه بزرگ الماس

این فروشگاه اینترنتی آمادگی خود را جهت ارائه انواع فایل های الکترونیک، پروژه های مختلف دانشجویی و صنعتی، کتاب ها و جزوات و دانشگاهی اعلام کرده و در این زمینه فعالیت خود را آغاز کرده است

بررسی سازه‌های پارچه‌ای و خصوصیات مکانیکی پارچه‌های آن

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 است
دسته بندی علوم انسانی
فرمت فایل doc
حجم فایل 2707 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل 65
بررسی سازه‌های پارچه‌ای و خصوصیات مکانیکی پارچه‌های آن

فروشنده فایل

کد کاربری 8044

فهرست مطالب

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


فهرست جداول

1-2- جدول: اندازه‌گیری ضخامت پارچه کامپوزیتی 44

2-2- جدول: اندازه‌گیری ضخامت پارچه پیراهنی.. 45

3-2- جدول: داده‌های آزمایش پارچه کامپوزیتی در جهت تار 61

4-2- جدول: نتایج آماری پارچه کامپوزیتی در جهت تار 61

5-2- جدول: داده‌های آزمایش پارچه کامپوزیتی در جهت مورب (o45) 62

6-2- جدول: نتایج آماری پارچه کامپوزیتی در جهت مورب (o45) 62

7-2- جدول: داده‌های آزمایش پارچه پیراهنی در جهت تار 63

8-2- جدول: نتایج آماری پارچه پیراهنی در جهت تار 63

9-2- جدول: داده‌های آزمایش پارچه پیراهنی در جهت پود 64

10-2- جدول: نتایج آماری پارچه پیراهنی در جهت پود 64

11-2- جدول: داده‌های آزمایش پارچه پیراهنی در جهت مورب (o45) 65

12-2- جدول: نتایج آماری پارچه پیراهنی در جهت مورب (o45) 65

1-3- جدول: مقایسه خواص مکانیکی پارچه پیراهنی و پارچه کامپوزیتی 67

2-3- جدول: مقایسه خواص ظاهری پارچه پیراهنی و پارچه کامپوزیتی 68


فهرست شکل‌ها

1-1- شکل: کامپوزیت طبیعی................... 5

2-1- شکل: کاهگل (خشت)...................... 7

3-1- شکل: واسطه ارتباط بین الیاف و ماتریس. 11

4-1- شکل: تفاوت ساختاری بین کامپوزیتها و فلزات 12

5-1- شکل: شکل کلی انواع کامپوزیت‌ها......... 15

6-1- شکل: طبقه بندی کامپوزیتها از دیدگاه دیگر 18

7-1- شکل: روش چند سطحی برای ساختمان های کامپوزیت پارچه بافته شده.............................................. 25

8-1- شکل: ترمینال حج در عربستان سعودی...... 32

9-1- شکل: گنبد پارچه‌ای در لندن............. 33

10-1- شکل: استادیوم ورزشی در کالیفرنیا..... 33

11-1- شکل: ساختار سازه پارچه‌ای............. 34

12-1- شکل: چگونگی تشکیل سازه پارچه‌ای........ 35

13-1- شکل: سازه‌های هوایی................... 36

14-1- شکل: سازه‌های کششی.................... 36

15-1- شکل: سقف خانه........................ 38

16-1- شکل: گنبد............................ 39

17-1- شکل: سالن‌های نمایش................... 39

18-1- شکل: استادیوم‌های ورزشی............... 40

19-1- شکل: پارکهای تفریحی.................. 40

20-1- شکل: سالن نمایشگاه................... 41

1-2- شکل: منحنی تنش- کرنش یک ماده در منطقه‌ای که رفتار کشسان از خود نشان می‌دهد......................................... 46

2-2- شکل: اصول اندازه گیری خمش پارچه....... 49

3-2- شکل: روش آزمایشگاهی بررسی خمش پارچه... 50

4-2- شکل: اثر تاب بر استحکام نخ........... 53

5-2- شکل: دستگاه استحکام سنج کششی پارچه.... 57

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 پارچه‌ای

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 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 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

³ الیاف یا رشته ها[7]

³ ذرات[8]

³ لایه ها[9]

³ پولکها[10]

³ 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[


***توجه مهم: دقت داشته باشید شما دوستان می توانید از اینجا وارد فروشگاه بزرگ الماس شده و پروژه ها و محصولات دلخواه مشابه دیگر را نیز بیابید
تاریخ ارسال: چهارشنبه 4 مرداد 1396 ساعت 03:27 | نویسنده: Diamond | چاپ مطلب
نظرات (0)
امکان ثبت نظر جدید برای این مطلب وجود ندارد.