فایل ورد کامل کاربرد روش المان محدود در مکانیک نساجی

فهرست مطالب

مقدمه     1
رفتار عمومی برشی پارچه های تاری پودی     4
تغییر شکلهای پیچیده پارچه و معرفی پدیده برش     5
تعریف برش پارچه (Shearing)    7
طبیعت برش     7
 مسأله عملی برش     16
۱-۱-    منحنی برش پارچه     20
     1-3-1- منحنی رفت و برگشتی برش ( دو طرفه )    21
     1-3-2- منحنی برش یکطرفه     25
۱-۲-    خصوصیات برش پارچه     28
    1-4-1- رفتار برش پارچه     28
    1-4-2 رابطه بین تغییر شکل برشی و خمشی پارچه     36
فصل دوم : روشهای آزمایشی برش پارچه های تاری پودی     38
۲-۱- مقدمه    39
۲-۲- روش آزمایشی Cusick     44
۲-۳- روش آزمایشی KES (سیتم ارزیابی کاواباتا)    49
     2-3-1- مقدمه    49
     2-3-2- تاریخچه پیدایش دستگاه KES .    50
     2-3-3- معرفی و شناخت آزمایش برش توسط دستگاه KES    52
۲-۴- روش آنالیز تصویری     59
فصل سوم : استفاده از روش آنالیز  المان محدود
در بررسی تغییر فرم برشی پارچه تاری پودی     66
۳-۱- مقدمه ای بر تجزیه و تحلیل تغییر شکل های پیچیده پارچه     67
    3-1-1- ساختمان پارچه و فرض پیوستگی آن    68
    3-1-2-  سیمای تغییر شکل پارچه    70
    3-1-3- اندازه گیری کرنش    72
    3-1-4-  اندازه گیری تنش    74
    3-1-5-  روابط تنش – کرنش    75
    3-1-6- حالتهای خاص    76
    3-1-7- بررسی اعتبار روابط     78
۳-۲- روشهای  المان محدود در مکانیک نساجی    80
۳-۲-۱-  مقدمه    80
    3-2-2- اصول آنالیز المان محدود ( با استفاده از نتایج آزمایش KES)    81
      3-2-3- محاسبات تئوریک آنالیز برش     83
         3-2-3-1- تغییر شکل برش پارچه     83
         3-2-3-2- توزیع کرنش برشی      84
         3-2-3-3- توزیع تنش برشی     86
         3-2-3-4- عناصر ثابت در معادله    88
         3-2-3-5- مدول برشی    89
         3-2-3-6- روش محاسبه مدول برشی (C33) با استفاده از مدول کششی (C22 )    91
فصل چهارم : خصوصیات برشی پارچه های تاری پودی در جهات مختلف پارچه     92
۴-۱- مقدمه    93
۴-۲-  مدلسازی برای خصوصیات برشی غیرهمگون (آنیزوتروپیک )    95
۴-۳- نمودارهای قطبی مدل برشی     97
     4-3-1-  صور عمومی‌    97
     4-3-2- اثردانسیته بافت بر روی برش پارچه     100
۴-۴- ارتباط بین سختی برشی و هیسترسیس در جهات مختلف پارچه     102

منابع و مراجع     105

فهرست اشکال

شکل ۱- نمایه عمومی برش      8
شکل ۲- برش ساده سازی شده با اعمال نیروی کششی و نمایه شماتیک
نیروهای موثر در پدیده برش پارچه تاری پودی     12
شکل ۳- مدل شبکه ای     16
شکل ۴- دستگاه آزمایش گر برشی استفاده شده توسط ‌‌Treloar ( 1956) ، نیروهای موثر در آزمایش برش     19
شکل ۵- منحنی عمومی برش پارچه ( بعد از Cusick 1961 )     22
شکل ۶- منحنی تنش – کرنش پارچه های تاری پودی در حین تغییر شکل برشی    27
شکل ۷- منحنی های برش بدست آمده توسط Treloar (1965) ، برای پارچه های پنبه ای با نمونه مربعی شکل     29
شکل ۸- منحنی های برش به دست آمده توسط Treloar (1965) برای پارچه های پنبه ای با نمونه به شکل متوازی الاضلاع      30
شکل ۹- منحنی های برشی بدست آمده توسط Treloar (1965) . برای پارچه ویسکوزریون با نمونه متوازی الاضلاع     31
شکل ۱۰- منحنی های برش به دست آمده توسط Cusick (1961) . مقایسه ای بین پارچه های فاستونی ، ریونی و پنبه ای     32
شکل ۱۱- منحنی های برش به دست آمده توسط Cusick (1961) . برای پارچه سرژه ای      32
شکل ۱۲- مدل ارائه شده برای تشریح رفتار برشی پارچه     33
شکل ۱۳- منحنی حاصل از مدل ارائه شده برای تشریح رفتار برش پارچه     33
شکل ۱۴- مقایسه مدل ها با مقادیر مختلف       36
شکل ۱۵- نمای کلی برش پارچه    39
شکل ۱۶- تغییر فرم زاویه ای و طولی     40
شکل ۱۷- اصول آزمایش های برش     41
شکل ۱۸- نواحی تغییر شکل یافته پارچه تحت اثر نیروی کششی در جهت اریب پارچه    43
شکل ۱۹- دیاگرام نسبت بین نیروی کششی P و ازدیاد طول   در نمونه بریده شده در جهت اریب (۴۵ درجه )    44
شکل ۲۰- مکانیزم ابتدایی دستگاه برش پیشنهادی  Morner & Olofssom (1957)    47
شکل ۲۱- فرم ابتدائی برش پارچه    47
شکل ۲۲- مکانیزم ابتدایی دستگاه برش یشنهادی  Cusick (1961)     47
شکل ۲۳- نمونه برش یافته با نمایش زوایا و نیروهای برشی    47
شکل ۲۴- نمایش کشش در پدپده برش تحت تاثیر کوپل های برشی و وزن فک پایینی     48
شکل ۲۵- شماتیک دستگاه آزمایشگر KES     54
شکل ۲۶- دیاگرام و اصول ارز یابی برشی KES     55
شکل ۲۷- شیوه عملکرد دستگاه آزمایشگر برشی KES     56
شکل ۲۸- روش آزمایش مرسوم برای تعیین مدول برشی مواد سخت     57
شکل ۲۹- نیروهای اعمالی روی نمونه پارچه در دستگاه آزمایشگر برشی KES     58
شکل ۳۰- نحوه چیدمان ابزار آزمایش برای آنالیز تصویری     60
شکل ۳۱- تصاویر دیجیتالی ثبت شده از نمونه کشیده شده     61
شکل ۳۲- تغییرات gray-scale در تصویر دیجیتالی نمونه کشیده شده     63
شکل ۳۳- یک سلول بافت پارچه تاری پودی در نمایی بزرگ شده     64
شکل ۳۴- برآیند های نیروی تنش و کوپل های نیروی تنش    74
شکل ۳۵- مدل المان محدود برای جسم پیوسته دو بعدی    81
شکل ۳۶- نمونه پارچه تغییر فرم داده شده ، و ارز یابی شده توسط آنالیز المان محدود     83
شکل ۳۷- تغییر تنش برشی در طول جهت کوتاه تر نمونه     87
شکل ۳۸- تغییر تنش برشی در طول جهت بزرگتر نمونه     87
شکل ۳۹- نمودار های عمومی قطبی برای سختی برشی پارچه ( G )     98
شکل ۴۰- نمودارهای عمومی قطبی برای هیسترسیس برشی پارچه ( ۲HG و ۲HG5 )     99
شکل ۴۱- نمودارهای قطبی پارامتر های برش تحت تاثیر دانسیته بافت     101
شکل ۴۲- ارتباط بین سختی و هیسترسیس برشی در جهت های مختلف پارچه های تاری پودی     103
 

مقدمه

پارچه های نساجی در هنگام استفاده های معمول و کاربرد های عملی ، مثل پوشش لباس ، مصارف خانگی و مصارف صنعتی ، تحت یک سری از تغییر شکل های پیچیده قرار می گیرد . این تغییر شکل ها شامل : افت پارچه ، چروک یا تا خوردگی ، کیفیت زیر دست ، خمش پذیری و دیگر اثراتی است که مرتبط با اصول زیبایی پارچه
می باشند .
پدیده برش، یکی از همین تغییر شکل های پیچیده است که در سطح پارچه اتفاق
می افتد  . به نظر می رسد که به این خصوصیت فیزیکی – مکانیکی پارچه به دلیل آنکه در ظاهر دیده نمی شود ، در قیاس با دیگر  فرم های تغییر شکل پارچه ، کمتر توجه شده است . در حالی که باید اذعان نمود که قابلیت منحصر به فرد پارچه برای پوشش سطوح سه بعدی ، در گرو همین پدیده می باشد .
توانایی پارچه برای پذیرش تغییر شکل برشی ، یکی از ملزوماتی است  که پارچه
می تواند به عنوان پوشاک ، بر بدن انسان انطباق داشته باشد ، بدون آنکه ایجاد احساس ناراحتی کند پارچه به عنوان جسمی جدایی ناپذیر از نیاز های بشری مورد استفاده های گوناگون قرار می گیرد ، بدون آنکه اغلب مصرف کنندگان – و یا حتی برخی کارشناسان علم نساجی – اطلاع داشته باشند که کاربرد های ویژه پارچه در قیاس با دیگر مواد جهان پیرامون ، به پدیده برش مربوط است . رفتار برشی پارچه
 – با توجه به منابع موجود – نسبت به دیگر خصوصیات  و رفتار های پارچه کمتر  مورد ارزیابی قرار گرفته است و البته تا کنون هیچ استاندارد اجرائی برای آن تعیین نگردیده است .
منظور از انتخاب این موضوع برای سمینار کارشناسی ارشد اینجانب ، آشنایی شنونده یا خواننده با مفاهیم اساسی برش ، این پدیده مهم فیزیکی مکانیکی پارچه و دخیل در کاربرد های معمول و روزمره پارچه می باشد .
برای نیل به این هدف ، در فصل اول مفهوم برش پارچه تاری پودی ، رفتار و منحنی مربوطه از نگاهی ساده در چند بخش مختلف به تفصیل تشریح می شود و در ادامه ارتباط برش با تغییر شکل خمشی پارچه ، روشن می گردد .
در فصل دوم ، به روش های آزمایشی مهمی که تا کنون برای ارزیابی خصوصیات  برشی  پارچه های تاری پودی در منابع ذکر شده اند ، پرداخته می شود ؛ که از این دست می توان به دستگاه آزمایش گر برشی Kawabata اشاره نمود که هم اکنون به عنوان روش پیشرو برای تعیین مقادیر مختلف برش ،  استفاده می گردد . همچنین در این فصل شیوه آنالیز تصویری برش پارچه که در سال ۲۰۰۵ ، به شیوه عکس برداری از پروسه برش مقادیر آن را ارزیابی می نماید ، نشان داده می شود .
در فصل سوم تغییر شکل برشی پارچه به وسیله روش تجزیه و تحلیل المان محدود (Finite Element Analysis ) بررسی می شود و مقادیر مختلف برش از جمله تنش برشی ، کرنش برشی و روابط آنها به وسیله محاسبات تئوریک آنالیزی بیان
می گردد .
در فصل چهارم مدل ریاضی ارائه شده برای خصوصیات برشی ذکر می گردد ؛ تا از طریق آن و نمودار های قطبی حاصله ، خصوصیات برشی پارچه تاری پودی در
جهت های مختلف تبیین گردد .