مقدمه
استفاده از مواد کامپوزیت طبیعی، بخشی از تکنولوژی بشر از زمانی که اولین بناهای باستانی، کاه را برای تقویت کردن آجرهای گلی به کار بردند بوده است. مغولهای قرن دوازدهم، سلاح های پیشرفته ای را نسبت به زمان خودشان با تیر و کمان هایی که کوچکتر و قوی تر از دیگر وسایل مشابه بودند ساختند. این کمانها سازه های کامپوزینی ای بودند که به وسیله ترکیب زردپی احشام (تاندون)، شاخ، خیزران (بامبو) و ابریشم ساخته شده بودند که با کلوفون طبیعی[1] پیچیده می شد.این طراحان سلاح های قرن دوازدهم، دقیقاً اصول طراحی کامپوزیت را می فهمیدند. اخیراً بعضی از این قطعات موزه ای 700 ساله کشیده و آزمون شدند. آنها از نظر قدرت حدود %80 کمانهای کامپوزیتی مدرن بودند. در اواخر دهه 1800، سازندگان کانو قایق های باریک و بدون بادبان و سکان، تجربه می کردند که با چسباندن لایه های کاغذ محکم کرافت[2] با نوعی لاک به نام شلاک[3]، لایه گذاری کاغذی را تشکیل می دهند.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
1- فصل اول: مقدمه ……………………………………………………………………………………………………… 1
2- فصل دوم: مروری بر منابع ……………………………………………………………………………………… 4
1-2- کامپوزیت های دارای ذرات ریز ………………………………………………………………………….. 5
1-1-2- خواص کامپوزیت های ذره ای ………………………………………………………………………… 9
2-1-2- انواع کامپوزیت های ذره ای از لحاظ جنس تقویت کننده ………………………………………….. 9
2-2- کامپوزیت های تقویت شده با الیاف …………………………………………………………………….. 11
1-2-2- خواص کامپوزیت های تقویت شده با الیاف ……………………………………………………… 13
2-2-2- خصوصیات کامپوزیت های تقویت شده …………………………………………………………… 15
3-2- مختصر در مورد آلومینیوم ……………………………………………………………………………….. 24
4-2- سرامیک های پیشرفته ……………………………………………………………………………. 26
5-2- توضیحات مختصر در مورد آزمون مکانیکی ………………………………………………………… 27
1-5-2- آزمون سختی ……………………………………………………………………………………….. 27
2-5-2- آزمون کشش………………………………………………………………………………………. 29
2-5-3- آزمون تخلخل سنجی………………………………………………………………………………. 30
3- فصل سوم: روش انجام آزمایش ……………………………………………………………. 32
4- فصل چهارم: تحلیل نتایج …………………………………………………………………….. 50
1-4- نتایج حاصل از آزمون نونه AX ……………………………………………………………………………………..
2-4- نتایج حاصل از آزمون نونه BX ……………………………………………………………………………………..
3-4- نتایج حاصل از آزمون نونه CX……………………………………………………………………………………….
4-4- نتایج حاصل از آزمون نونه DX ……………………………………………………………………………………..
5-4- نتایج حاصل از آزمون نونه EX……………………………………………………………………………………….
6-4- نتایج حاصل از آزمون نونه AY ……………………………………………………………………………………..
7-4- نتایج حاصل از آزمون نونه BY……………………………………………………………………………………….
8-4- نتایج حاصل از آزمون نونه CY……………………………………………………………………………………….
9-4- نتایج حاصل از آزمون نونه DY ……………………………………………………………………………………..
10-4- نتایج حاصل از آزمون نونه EY…………………………………………………………………………………….
11-4- نتایج حاصل از آزمون نونه AZ ……………………………………………………………………………………
12-4- نتایج حاصل از آزمون نونه BZ ……………………………………………………………………………………
13-4- نتایج حاصل از آزمون نونه CZ……………………………………………………………………………………..
14-4- نتایج حاصل از آزمون نونه DZ…………………………………………………………………………………….
15-4- نتایج حاصل از آزمون نونه EZ……………………………………………………………………………………..
5- فصل پنجم: تفسیر نتایج………………………………………………………………………………………. 100
نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………… 109
پیشنهادات………………………………………………………………………………………………….. 110
منابع…………………………………………………………………………………………………………… 111
فصل اول پیش گفتار
1-1مقدمه
ورق کامپوزیت لایهای
ماده کامپوزیت لایهای، شامل لایههایی از حداقل دو ماده متفاوت است که توسط باندهایی به هم متصل شدهاند. نتیجه روی هم قرار گرفتن لایهها به منظور ترکیب بهترین خواص تک تک آنها برای ایجاد ماده جدیدی است یا موارد استفاده بیشتر. خواصی که توسط روی هم چیدن لایهها تقویت میشوند عبارتند از: استحکام ـ سفتی وزن کم، مقاومت در برابر ضربه و غیره. لایهها میتوانند غیر ایزوتروپ باشند. و نیز لایهها را میتوان به نحوی انتخاب نمود که سفتی و مقاومت موردنیاز در طراحی یک سازه حاصل شود.
ماده کامپوزیت تقویت شده با الیافی (Fiber-reinforcel composit ) material)) که مختصراً (FRCM) نامیده میشود، شامل الیافهایی در یک ماتریس میباشد.اگر الیافها در یک راستای خاص قرار گیرند، ماده غیر ایزوتروپ خواهد بود، یک ورق کامپوزیت لایهای شامل لایههایی از FRCM است که در هر لایه، الیافها در راستایی متفاوت از راستای الیافها در سایر لایهها چیده شدهاند. این نوع کامپوزیتهای لایهای میتوانند به نحوی طراحی شوند تا از نسبتهای مقاومت به وزن و سختی به وزن بالایی برخوردار باشند. و نیز طراحی میتواند به گونهای باشد که ورق لایهای دارای جهات برتری از مقاومت و سختی تقویت شده باشد. و به این دلایل FRCM، جایگزین مناسبی است به جای مواد سفتی نظیر انواع فلزات در خیلی از کاربردها مانند صنایع هوایی ،خودروسازی و تجهیزات ورزشی.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
1 پیش گفتار
1-1 مقدمه…… ……………………………………………………………………4
2-1 کارهای انجام شده در این پروژه……………………………………18
2 تئوریهای صفحه
1-2 تئوری تغییر شکل برشی مرتب? اول(FSDT)………………21
2-2 تئوری کلاسیک صفحه((CPT…………………………………….31
3-2 ارائه یک تئوری جدید………………………………………………….33
4-2 بررسی ضربه در چهار چوب تئوری ورق ارائه شده
دربخش3 -2…………………………………………………………….51
5-2 تئوری صفح? مرتب? بالاتر(.…………………(HOPT62
6-2 انتشارامواج هارمونیک ………………………………………………….73
7-2 ارتعاشات آزاد صفحه…………………………………………………….79
3 مدلهای ضربه
1-3 مدل جرم-فنر……………………………………………………………..81
2-3 مدل بالانس –انرژی…………………………………………………….84
3-3 واکنش تیر برنولی دربرابرضربه………………………………………89
4-3 ضربه روی صفحه باتکیه گاه ساده براساس تئوری
کلاسیک صفحه…………………………………………………………..94
5-3 ضربه روی صفحه با تکیه گاه ساده براساس تئوری تغییر
شکل برشی مرتب? اول……………………………….. …………………………..95
6-3 جواب تقریبی برای ضربه باامواج کنترل شده……….. …………………….99
7-3 تئوری پوسته………… …………….. …………….. ………………… 110
8-3 اندازه گیری …….. …………….. …………….. ………………………. 115
4 خسارت ضربه با سرعت کم (DAMGE)
1-4 تستهای ضربه……….. …………….. …………….. …………………………… 120
2-4 انواع مدل در ضربه با تغییر شکل دائمی باسرعت کم………..126
3-4 روشهای تجربی برای تخمین خسارت.. …………….. …………..132
5 نتیجه گیری…………… …………….. …………….. ……………………….135