فایل ورد کامل ویژگی‌های مکانیکی سازه‌های پارچه‌ای

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 بان¬ها 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 ۴ برابر پارچه پیراهنی استحکام داشته و سختی خمشی آن در جهت تار ۶۰ برابر و در جهت مورب ۳۲ برابر پارچه پیراهنی می‌باشد و علاوه بر این ۵ برابر پارچه پیراهنی وزن دارد.

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. ]۴[
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 ۲۵ میلیون دلاری در سال است و یکی از معدود صنایعی است که در آن نسبت به دیگر رقبای خارجی کمی پیشرفته‌تر است. بیش از ۳۰۰۰ مرکز در ارتباط با ساخت قطعات و توزیع مواد کامپوزیت در آمریکا وجود دارند. این امکانات، بیش از ۲۳۶۰۰۰ نفر را به کار گمارده است. علاوه بر آن حدود ۲۵۰.۰۰۰ نفر در ارتباط با تجارت این صنعت شامل، تهیه‌کنندگان مواد، فروشندگان تجهیزات و دیگر پرسنل پشتیبانی کننده، مشغول به کار می‌باشند. ]۴[
در حدود ۹۰% کامپوزیتهای تولید شده، از الیاف شیشه و رزین پلی استر و وینیل استر استفاده می‌شود. ۶۵% کامپوزیتها با استفاده از روش قالبگیری باز ساخته می‌شوند و ۳۵% باقیمانده با استفاده از روشهای قالبگیری بسته یا پیوسته تولید می شوند. ]۲[
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. ]۲[
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،

فهرست مطالب

چکیده
فصل اول: آشنایی کلی با سازه‌های پارچه‌ای
بخش اول: مواد کامپوزیتی و خصوصیات آنها    1
۱-۱- تاریخچه    1
۲-۱- مقدمه    2
۳-۱- کامپوزیتها چه هستند؟    5
۴-۱- صنعت کامپوزیتها    8
۱-۴-۱- کامپوزیتهای مصرفی    8
۲-۴-۱- کامپوزیتهای صنعتی    9
۳-۴-۱- کامپوزیتهای پیشرفته    9
۵-۱- ساختارهای تشکیل دهنده مواد مرکب    10
۶-۱- چرا کامپوزیتها متفاوتند؟    11
۷-۱- کامپوزیتها از نقطه نظر دیگر    13
۸-۱- طبقه بندی کامپوزیتها    14
۱-۸-۱- کامپوزیتهای الیافی (رشته‌ای)    15
۲-۸-۱- کامپوزیتهای لایه‌ای    16
۳-۸-۱- کامپوزیتهای ذره‌ای    17
۴-۸-۱- کامپوزیتهای پولکی    17
۵-۸-۱- کامپوزیتهای پرشده    17
۹-۱- مزایای هشتگانه کامپوزیتها (پلاستیکهای تقویت شده با الیاف FRP)    19
۱-۹-۱- انعطاف پذیری در طراحی    19
۲-۹-۱- پایداری ابعاد    19
۳-۹-۱- ساخت قطعات به شکل یکپارچه    19
۴-۹-۱- مقاومت بالا    20
۵-۹-۱- سبکی وزن    20
۶-۹-۱- هزینه تجهیزات متوسط    20
۷-۹-۱- هزینه پرداختکاری پایین    20
۸-۹-۱- مقاومت در برابر خوردگی بالا    20
بخش دوم: مروری بر تحقیقات انجام شده قبلی    21
۱۰-۱- شبیه سازی سه بعدی زیرلایه‌های کامپوزیت بافته شده برای صفحه مدارهای چند لایه‌ای    21
۱۱-۱- شبیه‌سازی تصادفی شکل گیری کامپوزیتهای بافته شده    21
۱۲-۱- روش میکرو سطح/ ماکرو سطح و مولتی سطح برای آنالیز ورقه‌های کامپوزیت پارچه‌های بافته شده    22
۱-۱۲-۱- روش میکروسطح / ماکروسطح و مولتی سطح    24
۱۳-۱- روندهای نمونه برداری برای کامپوزیت‌های بافته شده هشت وجهی سه‌بعدی    26
۱-۱۳-۱- فرایند تولید برای کامپوزیتهای بافته شده سه بعدی    28
۱۴-۱- تست فریم تصویری تقویت‌های کامپوزیت بافته شده با یک ثبت واتنش میدان کامل    29
۱۵-۱- مدل‌های میکرو مکانیکی برای رفتار خمش کامپوزیت بافته شده    30
بخش سوم: سازه‌های پارچه‌ای    32
۱۶-۱- سازه‌های پارچه‌ای     32
۱۷-۱- خصوصیات مواد نساجی    34
۱۸-۱- پارچه‌های مورد استفاده در سازه‌های پارچه‌ای    35
۱۹-۱- انواع سازه‌های پارچه‌ای    35
۲۰-۱- مزیت‌های سازه‌های پارچه‌ای    37
۲۱-۱- انتخاب سازه‌های پارچه‌ای    37
۲۲-۱- کاربردهای امروزه    38
فصل دوم: مقایسه خصوصیات مکانیکی پارچه کامپوزیتی با پارچه پیراهنی
بخش اول: روش انجام آزمایشات     42
۱-۲- مقدمه    42
۲-۲- معرفی مواد مورد آزمایش    42
۱-۲-۲- پارچه کامپوزیتی (سازه پارچه‌ای)    42
۱-۱-۲-۲- خصوصیات پارچه کامپوزیتی    42
۲-۲-۲- پارچه پیراهنی    43
۱-۲-۲-۲- خصوصیات پارچه پیراهنی    43
۳-۲- اندازه‌گیری ضخامت با دستگاه    44
۱-۳-۲- اندازه‌گیری ضخامت پارچه کامپوزیتی    44
۲-۳-۲- اندازه‌گیری ضخامت پارچه پیراهنی    45
۴-۲- تعریف خواص مکانیکی     46
۱-۴-۲- خاصیت کشسانی و قانون هوک    46
۵-۲- خواص مکانیکی پارچه    47
۱-۵-۲- استحکام    47
۲-۵-۲- مقاومت خمشی    47
۳-۵-۲- قابلیت ازدیاد طول    48
۶-۲- طول خمشی    48
۱-۶-۲- سختی خمشی    51
۲-۶-۲- مدول خمشی    51
۷-۲- استحکام پارچه    52
۱-۷-۲- مقدمه    52
۲-۷-۲- خصوصیات موثر بر خواص استحکامی کششی پارچه    52
۳-۷-۲- اندازه‌گیری استحکام پارچه    55
۴-۷-۲- اندازه‌گیری استحکام پارچه با باریکه‌ای از پارچه    56
بخش دوم: نتایج بدست آمده از آزمایشات    58
۸-۲- محاسبه سختی خمشی    58
۱-۸-۲- سختی خمشی پارچه کامپوزیتی در جهت تار    58
۲-۸-۲- سختی خمشی پارچه کامپوزیتی در جهت مورب ?۴۵    58
۳-۸-۲- سختی خمشی پارچه پیراهنی در جهت تار    59
۴-۸-۲- سختی خمشی پارچه پیراهنی در جهت پود    59
۵-۸-۲- سختی خمشی پارچه پیراهنی در جهت مورب ?۴۵    60
۹-۲- محاسبه استحکام    61
۱-۹-۲- اندازه‌گیری استحکام پارچه کامپوزیتی در جهت تار    61
۲-۹-۲- اندازه‌گیری استحکام پارچه کامپوزیتی در جهت مورب ?۴۵    62
۳-۹-۲- اندازه‌گیری استحکام پارچه پیراهنی در جهت تار     63
۴-۹-۲- اندازه‌گیری استحکام پارچه پیراهنی در جهت پود     64
۵-۹-۲- اندازه‌گیری استحکام پارچه پیراهنی در جهت مورب ?۴۵     65
۱۰-۲- محاسبه سختی برشی    66
۱-۱۰-۲- سختی برشی برای پارچه کامپوزیتی    66
۲-۱۰-۲- سختی برشی برای پارچه پیراهنی    66
فصل سوم: نتیجه‌گیری
۱-۳- مقدمه    67
۲-۳- مقایسه خواص مکانیکی پارچه پیراهنی و پارچه کامپوزیتی    67
۳-۳- مقایسه خواص ظاهری پارچه پیراهنی و پارچه کامپوزیتی    68