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
کامپوزیتهای زمینه پلیمری با تقویت‌کننده الیافی، به علت خصوصیات کششی مناسب و نسبت استحکام به وزن بالا (در جهات خاص) بسیار مورد توجه قرار دارند
مشخصات فایل
| تعداد صفحات | 108 |
| حجم | 5 کیلوبایت |
| فرمت فایل اصلی | docx |
| دسته بندی | مکانیک |
توضیحات کامل
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
کامپوزیتهای زمینه پلیمری با تقویت‌کننده الیافی، به علت خصوصیات کششی مناسب و نسبت استحکام به وزن بالا (در جهات خاص) بسیار مورد توجه قرار دارند. امکان قالب‌گیری ساده و آسان، مقاومت شیمیایی، خواص جهت‌دار، اتصال مناسب زمینه به الیاف و همچنین امکان استفاده در محدوده وسیعی از کاربردها، این گروه از کامپوزیت‌ها را به عنوان گروهی رایج مطرح ساخته است. با این وجود، مشخص شدن برخی خطرات زیست محیطی ناشی از استفاده از الیاف معدنی در کامپوزیت‌ها (که در گذشته به عنوان رایج‌ترین نوع الیاف مورد استفاده در ساخت کامپوزیتهای زمینه پلیمری مطرح بودند)، محققان را بر آن داشته تا امکان استفاده از انواع الیاف طبیعی و تجدیدپذیر را در ساخت کامپوزیتهای زمینه پلیمری و همچنین تاثیرات استفاده از این الیاف بر خواص مکانیکی را مورد بررسی قرار دهند.
در این تحقیق، خصوصیات کامپوزیتهای زمینه پلیمری مقاوم شده با الیاف کنف به همراه الیاف شیشه و پلی‌استر، مورد بررسی قرار گرفت. فاز تقویت‌کننده به دو صورت پارچه هیبریدی و همچنین لایه‌ای تک‌جهته درون زمینه پلیمری قرار داده شد و در نهایت برای بررسی خصوصیات مکانیکی نمونه‌ها، آزمایش‌های کشش و خمش بر روی آنها انجام گرفت.
نتایج نشان داد که نمونه با مقاوم‌ساز الیافی کنف-شیشه که به صورت لایه‌ای تک‌جهته در زمینه قرار داده شده، بهترین خصوصیات مکانیکی را از خود بروز می‌دهد. همچنین مشخص شد در شرایط یکسان، استحکام الیاف مورد استفاده نسبت به نحوه قرارگیری آنها در زمینه، نقش پررنگ‌تری در تعیین خواص مکانیکی کامپوزیت دارد.
فهرست مطالب
چکیده
فصل اول
مقدمه
1-1- مقدمه
فصل دوم
مروری بر منابع
2-1-مقدمه
2-2- انواع الیاف مورد استفاده در کامپوزیتهای زمینه پلیمری
2-2-1-الیاف شیشه
شکل (2-1) دسته بندی انواع مواد کامپوزیتی بر اساس شکل و نحوه توزیع فاز مقاوم‌ساز
جدول (2-1) مهم‌ترین خصوصیات انواع الیاف شیشه مورد استفاده در صنایع کامپوزیت
جدول (2-2) ترکیب شیمیایی انواع الیاف شیشه بر اساس درصد حجمی مواد سازنده آن
شکل (2-2) انواع مختلف الیاف شیشه (الف) الیاف رشته‌ای (ب) تار (پ) نمد الیاف کوتاه یا CSM (ت) نمد الیاف بلند یا GRM (ث) پارچه بافت ریز (ج) پارچه بافت درشت (چ) پودر شیشه (ح) الیاف خرد
2-2-2- الیاف کربن
شکل (2-3) انواع الیاف کربن مورد استفاده در صنایع کامپوزیت (الف) رشته‌های پیچیده شده و (ب) الیاف کربن بافته شده به صورت پارچه
جدول (2-3) خصوصیات مکانیکی انواع مختلف الیاف کربن
2-2-3- الیاف آرامید
شکل (2-4) نوعی جلیقه ضدگلوله ساخته شده از جنس الیاف آرامید
شکل (2-5) نمایی از ساختار مولکولی آرامید نوع زنجیر-خم
جدول (2-4) خصوصیات مکانیکی برخی انواع الیاف مورد استفاده در ساخت کامپوزیتهای زمینه پلیمری
شکل (2-6) برخی انواع الیاف آرامید (الف) رشته (ب) الیاف پیچیده شده (پ) الیاف خرده
ساختار شیمیایی الیاف کولار
2-2-4- الیاف طبیعی
شکل (2-7) برخی انواع الیاف گیاهی (الف) الیاف نارگیل به صورت نمد (ب) الیاف شاهدانه (پ) الیاف کنف (ت) پارچه بافته شده از الیاف سیسال
2-2-5-سایر الیاف مورد استفاده در ساخت کامپوزیتهای زمینه پلیمری
2-2-5-1- الیاف آلومینا
2-2-5-2- الیاف بور
2-3- انواع رزینهای مورد استفاده در ساخت کامپوزیتهای زمینه پلیمری
2-3-1- رزین‌پلی‌استر
شکل (2-8) واکنش تشکیل رزین پلی استر غیر اشباع
2-3-2- رزینهای اپوکسی
شکل (2-9) واکنش تشکیل رزین اپوکسی
2-3-3- رزینهای وینیل‌استر
شکل (2-10) واکنش تشکیل رزین وینیل استر
2-3-4- رزینهای فنولیک
شکل (2-11) واکنش تشکیل رزین تک مرحلهای فنولیک
شکل (2-12) واکنش تشکیل رزین دو مرحلهای فنولیک
2-3-4- پلی ایمیدها
شکل (2-13) فرمول شیمیایی و شکل یک مونومر پلی ایمید
2-3-5- پلی اتر اتر کتون
شکل (2-14) زنجیره پلی اتر اتر کتون
2-3-6- رزینهای طبیعی
2-4- کامپوزیتهای زمینه پلیمری با الیاف طبیعی
شکل (2-15) (الف) نحوه قرار گیری عناصر تشکیل دهنده جدار سلولی و (ب) ساختار مولکولی سلولز
2-4-1- مزایا و محدودیتهای استفاده از الیاف طبیعی در کامپوزیتهای زمینه پلیمری
2-4-2- ناسازگاری الیاف طبیعی و پلیمر
2-4-2-1- اصلاحات با روشهای فیزیکی
2-4-2-2- اصلاحات با روشهای شیمیایی
فصل سوم
روش تحقیق
3-1- مقدمه
3-2- ساخت و آماده‌سازی الیاف و نمونه‌های کامپوزیت
شکل (3-1) دستگاه گلیم بافی سنتی مورد استفاده جهت بافت پارچه
شکل (3-2) یک نمونه پارچه ساخته شده با استفاده از دستگاه گلیم بافی سنتی
شکل (3-3) طرح بافت 1/1 در پارچه هیبریدی
جدول (3-1) داده‌های حاصل از اندازه‌گیری جرم و چگالی الیاف مورد استفاده در ساخت پارچه هیبریدی
جدول (3-2) کدگذاری نمونه‌ها و داده‌های حاصل از محاسبه درصد حجمی الیاف در آنها
جدول (3-3) مشخصات رزین مورد استفاده در ساخت نمونه‌ها
شکل (3-4) نحوه آغشته‌سازی پارچه با رزین برای تولید نمونه‌های کامپوزیت
3-3- آزمایش‌های تعیین خصوصیات مکانیکی
شکل (3-5) نحوه برش خوردن نمونه‌ها بااستفاده از اره چوب بری فارسی‌بر
شکل (3-6) نمونه‌های ساخته شده و کدگذاری آنها
شکل (3-7) نحوه قرارگیری صفحات آلومینیمی در دو انتهای نمونه‌های بررسی خواص مکانیکی
جدول (3-4) مشخصات دستگاه اعمال نیرو مورد استفاده در آزمایش
شکل (3-8) نمای کلی دستگاه اعمال بار برای انجام تست‌های کشش و خمش
شکل (3-9) (الف) فیکسچر مورد استفاده در تست کشش و (ب) نحوه اتصال نمونه به فیکسچر در تست کشش
فصل چهارم
نتایج و تحلیل
4-1- مقدمه
4-2- اندازه‌گیری چگالی
جدول (4-1) چگالی نمونه‌های تولید شده در مقایسه با مواد سازنده (چگالی بر اساس gr/cm3)
4-3- نتایج آزمایش کشش
4-3-1- نمونه کامپوزیت با مقاوم‌ساز بافت پارچه هیبریدی کنف-پلی استر (نمونه A)
شکل (4-1) نمونه A پس از اعمال تست کشش
شکل (4-2) نمودار نیرو-جابجایی نمونه با مقاوم‌ساز پارچه‌ای کنف-پلی‌استر (نمونه A)
شکل (4-3) (الف) نمودار تنش-کرنش نمونه A و (ب) بخش الاستیک همین نمودار
جدول (4-2) خصوصیات مکانیکی نمونه A که از نمودارهای تنش-کرنش و نیرو-جابجایی استخراج شده‌است
4-3-2- نمونه کامپوزیت با مقاوم‌ساز بافت پارچه هیبریدی کنف-شیشه (نمونه B)
شکل (4-4) نمونه B پس از اعمال تست کشش
شکل (4-5) نمودار نیرو-جابجایی نمونه با مقاوم‌ساز پارچه‌ای کنف-شیشه (نمونه B)
شکل (4-6) (الف) نمودار تنش-کرنش نمونه B و (ب) بخش الاستیک همین نمودار
جدول (4-3) خصوصیات مکانیکی نمونه B که از نمودارهای تنش-کرنش و نیرو-جابجایی استخراج شده‌است
4-3-3- نمونه کامپوزیت با مقاوم‌سازهای لایه‌ای تک‌جهته کنف و شیشه (نمونه C)
شکل (4-7) نمونه C پس از اعمال تست کشش
شکل (4-8) نمودار نیرو-جابجایی نمونه با مقاوم‌ساز لایه‌ای تک جهته کنف و شیشه (نمونه C)
شکل (4-9) (الف) نمودار تنش-کرنش نمونه C و (ب) بخش الاستیک همین نمودار
جدول (4-4) خصوصیات مکانیکی نمونه C که از نمودارهای تنش-کرنش و نیرو-جابجایی استخراج شده‌است
4-3-4- نمونه کامپوزیت با مقاوم‌سازهای لایه‌ای تک‌جهته کنف و پلی‌استر (نمونه D)
شکل (4-10) نمونه D پس از اعمال تست کشش
شکل (4-11) نمودار نیرو-جابجایی نمونه با مقاوم‌ساز لایه‌ای تک جهته کنف و پلی‌استر (نمونه D)
شکل (4-12) (الف) نمودار تنش-کرنش نمونه D و (ب) بخش الاستیک همین نمودار
جدول (4-5) خصوصیات مکانیکی نمونه D که از نمودارهای تنش-کرنش و نیرو-جابجایی استخراج شده‌است
4-3-5- مقایسه و تحلیل نتایج تست کشش
شکل (4-13) نمودارهای ترکیبی مقایسه‌ای (الف) نیرو-جابجایی و (ب) تنش-کرنش نمونه‌های A و B
شکل (4-14) نمودارهای ستونی مقایسه‌ای خصوصیات مکانیکی نمونه‌های A و B (الف) جابجایی تا قبل از شکست (ب) انرژی جذب شده (پ) استحکام نهایی کششی و (ت) مدول یانگ
شکل (4-15) نمودارهای مقایسه‌ای (الف) نیرو-جابجایی و (ب) تنش-کرنش نمونه‌های C و D
شکل (4-16) نمودارهای ستونی مقایسه‌ای خصوصیات مکانیکی نمونه‌های C و D (الف) جابجایی تا قبل از شکست (ب) میزان انرژی جذب شده (پ) مدول یانگ (ت) استحکام نهایی کششی و (ث) کرنش شکست
شکل (4-17) نمودارهای مقایسه‌ای (الف) جابجایی-نیرو و (ب) تنش-کرنش تمامی نمونه‌ها
شکل (4-18) نمودارهای مقایسه‌ای ستونی خواص کششی نمونه‌های تست کشش (الف) جابجایی تا قبل از شکست (ب) انرژی جذب شده (پ) مدول یانگ (ت) استحکام نهایی کششی و (ث) کرنش شکست
4-4- آزمایش خمش و نتایج آن
4-4-1- نمونه کامپوزیت با مقاوم‌ساز پارچه هیبریدی کنف و پلی‌استر (نمونه A)
شکل (4-19) نمای کلی نمونه A پس از انجام تست خمش سه نقطه‌ای
شکل (4-20) نمودارهای (الف) نیرو-جابجایی و (ب) تنش-کرنش نمونه کامپوزیت مقاوم شده با پارچه هیبریدی کنف-پلی‌استر (پ) بخش الاستیک نمودار تنش-کرنش نمونه مذکور
جدول (4-6) خصوصیات خمشی نمونه A که از نمودارهای تنش-کرنش و نیرو-جابجایی استخراج شده‌است
4-4-2- نمونه کامپوزیت با مقاوم‌ساز پارچه هیبریدی کنف و شیشه (نمونه B)
شکل (4-21) نمای کلی نمونه B پس از انجام تست خمش سه نقطه‌ای
شکل (4-22) نمودارهای (الف) نیرو-جابجایی و (ب) تنش-کرنش نمونه کامپوزیت مقاوم شده با پارچه هیبریدی کنف-شیشه (پ) بخش الاستیک نمودار تنش-کرنش نمونه مذکور
جدول (4-7) خصوصیات خمشی نمونه B که از نمودارهای تنش-کرنش و نیرو-جابجایی استخراج شده‌است
4-4-3- نمونه کامپوزیت با مقاوم‌ساز لایه‌ای کنف و شیشه (نمونه C)
شکل (4-23) نمای کلی نمونه C پس از انجام تست خمش سه نقطه‌ای
شکل (4-24) نمودارهای (الف) نیرو-جابجایی و (ب) تنش-کرنش نمونه کامپوزیت مقاوم شده با لایه‌های یک در میان و تک‌جهته کنف و شیشه (پ) بخش الاستیک نمودار تنش-کرنش نمونه مذکور
جدول (4-8) خصوصیات خمشی نمونه C که از نمودارهای تنش-کرنش و نیرو-جابجایی استخراج شده‌است
4-4-4- نمونه کامپوزیت با مقاوم‌ساز لایه‌ای کنف و پلی‌استر (نمونه D)
شکل (4-25) نمای کلی نمونه D پس از انجام تست خمش سه نقطه‌ای
شکل (4-26) نمودارهای (الف) نیرو-جابجایی و (ب) تنش-کرنش نمونه کامپوزیت مقاوم شده با لایه‌های یک در میان و تک‌جهته کنف و پلی‌استر (پ) بخش الاستیک نمودار تنش-کرنش نمونه مذکور
جدول (4-9) خصوصیات خمشی نمونه D که از نمودارهای تنش-کرنش و نیرو-جابجایی استخراج شده‌است
4-5- مقایسه و تحلیل نتایج آزمایش خمش
شکل (4-27) نمودار تنش-کرنش خمشی مقایسه‌ای نمونه‌های A و B
شکل (4-28) نمودارهای مقایسه‌ای خواص خمشی نمونه‌های A و B (الف) استحکام تسلیم خمشی (ب) استحکام خمشی حداکثر (پ) کرنش حداکثر در نقطه شکست و (ت) سفتی خمشی
شکل (4-29) نمودار تنش-کرنش خمشی مقایسه‌ای نمونه‌های C و D
شکل (4-30) نمودارهای مقایسه‌ای خواص خمشی نمونه‌های C و D (الف) استحکام تسلیم خمشی (ب) استحکام خمشی حداکثر (پ) کرنش حداکثر در نقطه شکست و (ت) سفتی خمشی
شکل (4-31) نمودار تنش-کرنش خمشی مقایسه‌ای میان تمام نمونه‌های تست خمش
شکل (4-32) نمودارهای ستونی مقایسه‌ای خصوصیات تمامی نمونه‌های تست خمش (الف) استحکام تسلیم خمشی (ب) استحکام خمشی حداکثر (پ) کرنش حداکثر در نقطه شکست و (ت) سفتی خمشی
فصل پنجم
نتیجه‌گیری و پیشنهادها
5-1- نتیجه‌گیری
5-2- پیشنهادها
منابع و مراجع
توضیحات بیشتر و دانلود
صدور پیش فاکتور، پرداخت آنلاین و دانلود
