پایان نامه ارشد : ساخت و بررسی خواص مکانیکی سازه‌های مشبک کامپوزیتی حاوی مواد خودترمیم‌شونده

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی مواد 

گرایش : شناسایی، انتخاب و روش‌ ساخت مواد مهندسی

عنوان : ساخت و بررسی خواص مکانیکی سازه‌های مشبک کامپوزیتی حاوی مواد خودترمیم‌شونده

دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی 

دانشکده مهندسی و علم مواد

پروژه کارشناسی ارشد رشته مهندسی مواد

گرایش شناسایی، انتخاب و روش‌ ساخت مواد مهندسی

ساخت و بررسی خواص مکانیکی سازه‌های مشبک کامپوزیتی حاوی مواد خودترمیم‌شونده

 استاد راهنما

دکتر رضا اسلامی فارسانی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)چکیدهسازه‌های مشبک کامپوزیتی نسل جدیدی از مواد کامپوزیتی پیشرفته هستند که با توجه به طراحی منحصربفردی که دارند، از استحکام و سفتی ویژه بالا، و جذب انرژی فوق‌العاده خوبی برخوردار هستند. خواص مکانیکی قابل ‌توجه و کاربردهای چندمنظوره، موجب جلب توجه صنایع هوافضا، نظامی، نفت و گاز، ساختمانی و... به این سازه‌های پیشرفته شده است. قرارگیری سازه‌های مشبک کامپوزیتی در معرض بارگذاری‌های شدید در شرایط کاری، تشکیل ریزترک‌های ساختاری را در این مواد ناگزیر می‌کند. با توجه به این که ردیابی و تعمیر ترک‌های ایجاد شده در این سازه‌ها در شرایط کاری امری دشوار است، باید از موادی استفاده شود که قابلیت ترمیم خودکار عیوب را داشته باشند. تحت این شرایط استفاده از مواد خودترمیم‌شونده در سازه‌های مشبک کامپوزیتی منجر به کاهش چشمگیر هزینه‌های سنگین تعمیرات و نگهداری در صنایع مختلف و افزایش بهره‌وری سازه‌های مشبک خواهد شد.در این پژوهش، پنل‌های مشبک کامپوزیتی اپوکسی/الیاف شیشه حاوی مواد خودترمیم‌شونده و با الگوی انیزوگرید ساخته شده و تحت آزمون خمش سه‌نقطه‌ای قرار گرفتند. سیستم خودترمیم‌شونده شامل مجموعه‌ای از لوله‌های موئین شیشه‌ای بوده که با رزین اپوکسی (ML-526) و هاردنر آمینی (HA-11) به عنوان عامل ترمیم پر شدند. در ادامه تاثیر تغییر درصد حجمی مواد خودترمیم‌شونده (5، 8 و 11 درصد حجمی) و تغییر مدت ‌زمان ترمیم (3 و 7 روز) بر بازیابی حداکثر بار خمشی نمونه‌های ترمیم‌شده پس از تخریب شبه ‌استاتیک، بررسی شده است. نتایج آزمون خمش نشانگر آن است که بیشترین بازده ترمیم (84%) در نمونه‌های کامپوزیت مشبک حاوی 8 درصد حجمی مواد خودترمیم‌شونده و پس از ترمیم 7 روزه مشاهده شده ‌است.کلمات کلیدی: سازه مشبک کامپوزیتی، خودترمیم‌شونده، آزمون خمش سه‌نقطه‌ای، لوله‌های موئین شیشه‌ایفهرست مطالب
عنوانصفحه
مقدمه. 1 فصل اول: مروری بر تحقیقات پیشین.. 61-1- سازه‌های مشبک کامپوزیتی... 7   1-1-1- معرفی سازه‌های کامپوزیتی و سازه‌های مشبک کامپوزیتی.. 7   1-1-2- تاریخچه‌ سازه‌های مشبک کامپوزیتی.. 14   1-1-3- روش‌های ساخت سازه‌های مشبک کامپوزیتی.. 18   1-1-4- کاربرد سازه‌های مشبک کامپوزیتی.. 21   1-1-5- بررسی قابلیت جذب انرژی و مقاومت خمشی صفحات مشبک کامپوزیتی.. 231-2- پلیمرها و کامپوزیت‌های خودترمیم‌شونده. 28   1-2-1- معرفی و تاریخچه مواد خودترمیم‌شونده 28   1-2-2- روند خودترمیمی در پلیمرها 31      1-2-2-1- طراحی مواد خود ترمیم شونده 31      1-2-2-2- انواع مکانیزم‌های خودترمیمی در پلیمرها 31         1-2-2-2-1- خودترمیمی ذاتی در پلیمرها 31         1-2-2-2-2- خودترمیمی غیرذاتی در پلیمرها 38         1-2-2-2-3- ارزیابی بازده خودترمیمی.. 43   1-2-3- مروری بر کامپوزیت‌های پلیمری خودترمیم‌شونده حاوی الیاف توخالی.. 44   1-2-4- کاربرد پلیمرها و کامپوزیت‌های خودترمیم‌شونده 54      1-2-4-1- پوشش‌های ضدخراش... 54      1-2-4-2- صنایع پزشکی.. 55      1-2-4-3- صنایع هوافضا 55      1-2-4-4- صنایع نفت، گاز و پتروشیمی.. 56      1-2-4-5- سایر کاربردها 561-3- اهداف اصلی از انجام پژوهش.... 57 فصل دوم: مواد، تجهیزات و روش‌های آزمایش.... 582-1- معرفی مواد. 59   2-1-1- رزین اپوکسی.. 59   2-1-2- الیاف و پارچه شیشه. 61   2-1-3- لوله‌های موئین شیشه‌ای.. 63   2-1-4- سیلیکون قالب‌گیری.. 652-2- تجهیزات آزمایش.... 66   2-2-1- تجهیزات مورد نیاز برای قالب‌گیری.. 66   2-2-2- تجهیزات مورد نیاز برای ساخت نمونه کامپوزیت مشبک... 68   2-2-3- نگهدارنده آزمون خمش سه‌نقطه‌ای.. 70   2-2-4- دستگاه آزمون خمش سه‌نقطه‌ای.. 73   2-2-5- سیستم اعمال فشار بر روی نمونه‌های کامپوزیتی مشبک... 742-3- روش انجام آزمایش.... 74   2-3-1- ساخت قالب سیلیکونی.. 76   2-3-2- روش ساخت نمونه‌های کامپوزیتی مشبک خودترمیم‌شونده 79      2-3-2-1- محاسبات مربوط به وزن و درصد حجمی مواد مورد نیاز برای ساخت نمونه. 79      2-3-2-2- برش الیاف و پارچه شیشه. 83      2-3-2-3- ساخت شبکه خودترمیم‌شونده 83      2-3-2-4- ساخت نمونه کامپوزیت‌مشبک (خودترمیم‌شونده و شاهد) 85      2-3-2-5- کدگذاری نمونه‌ها 89   2-3-3- تخریب نمونه‌های خودترمیم‌شونده 92   2-3-4- آزمون خمش سه‌نقطه‌ای.. 93فصل سوم: نتایج و بحث... 943-1- نتایج آزمون خمش نمونه‌های کامپوزیت مشبک.... 95   3-1-1- نمونه‌های شاهد. 95   3-1-2- نمونه‌های خودترمیم‌شونده 108      3-1-2-1- تخریب نمونه‌های خودترمیم‌شونده 108      3-1-2-2- محاسبه بازده ترمیم و تعیین درصد حجمی بهینه مواد خودترمیم‌شونده 111      3-1-2-3- تعیین مدت‌زمان بهینه مورد نیاز برای ترمیم. 1203-2- نتایج آزمون خمش نمونه‌های اپوکسی مشبک.... 121   3-2-1- نمونه‌های شاهد. 121   3-2-2- نمونه‌های خودترمیم‌شونده 125      3-2-2-1- تخریب نمونه‌های خودترمیم‌شونده 125      3-2-2-2- محاسبه بازده ترمیم و تعیین درصد حجمی بهینه مواد خودترمیم‌شونده 127      3-2-2-3- تعیین مدت‌زمان بهینه مورد نیاز برای ترمیم. 137فصل چهارم: نتیجه‌گیری و پیشنهادها 1384-1- نتیجه‌گیری... 1394-2- پیشنهادها. 141مراجع   142کامپوزیت‌ها موادی مهندسی هستند که حداقل از دو جزء غیر قابل امتزاج در یکدیگر تشکیل می‌شوند، و خواص آنها همواره از خواص هریک از اجزای تشکیل ‌دهنده برتر است. استفاده از مواد کامپوزیتی در زندگی بشر به دلیل خواص قابل‌ توجه آنها از دیرباز مورد توجه بوده ‌است، کمااینکه در گذشته و برای ساخت بناها از کاه‌گل که یکی از ابتدایی‌ترین کامپوزیت‌ها به شمار می‌آید، استفاده می‌شده است.اما آغاز توسعه و کاربرد مواد کامپوزیتی پیشرفته در صنایع مختلف به اوایل قرن بیستم بازمی‌گردد، جایی که کامپوزیت‌های زمینه ‌پلیمری تقویت‌شده با الیاف پراستحکامی نظیر کربن و شیشه، به دلیل دارابودن ویژگی‌هایی نظیر وزن کم، قابلیت فرآیندپذیری خوب، پایداری شیمیایی در شرایط محیطی مختلف، خواص استحکامی مناسب و وزن کم، مورد توجه بسیاری از صنایع نظیر صنایع هوافضا، دریایی، خودروسازی، حمل ونقل ریلی و صنعت ساخت لوازم ورزشی قرار گرفتند.همانگونه که اشاره شد، صنعت هوافضا همواره به دلیل خواص قابل توجه سازه‌های کامپوزیتی، یکی از مشتریان اصلی این مواد بوده ‌است. اگرچه به دلیل هزینه‌های زیاد فرآیند ساخت، استفاده از این مواد فراگیر نشده است ولی نیاز به موادی با بازدهی بالاتر و وزن کمتر، همچنان موجب تمایل روزافزون به استفاده از کامپوزیت‌ها شده است. بنابراین می‌توان گفت که این مواد در عین سبکی دارای قابلیت تحمل بار و سفتی بسیار زیادی هستند.کامپوزیت‌های زمینه پلیمری تقویت‌شده با الیاف پراستحکام با توسعه در قالب سازه‌های مشبک کامپوزیتی، نسل جدیدی از کامپوزیت‌های پیشرفته پرکاربرد در صنایع هوافضا را معرفی کرده‌اند. سازه‌های مشبک کامپوزیتی، کامپوزیت‌هایی هستند که به صورت مشبک ساخته می‌شوند. این سازه‌ها علاوه بر دارا بودن خواص ویژه یک کامپوزیت پیشرفته به دلیل برخورداری از طراحی ویژه هندسی، جذب انرژی و مقاومت به ضربه فوق‌العاده خوبی از خود نشان می‌دهند.ریب و پوسته اجزای اصلی تشکیل‌دهنده سازه‌های مشبک کامپوزیتی هستند. در این سازه‌ها ریب‌ها اصلی‌ترین المان‌های تحمل‌کننده بار به شمار می‌آیند. گره‌ها در محل برخورد ریب‌ها تشکیل شده و وظیفه دارند تا تنش‌های اعمالی به سازه مشبک را بین ریب‌ها توزیع کنند.قابلیت اطمینان، بهره‌وری بالا، بازده وزنی زیاد و سایر خواص منحصربفرد سازه‌های مشبک کامپوزیتی ناشی از طبیعت تک‌جهته بودن خواص در ریب‌های آنها است. تحت شرایطی که ریب‌ها از الیاف تقویت‌کننده تک‌جهته ساخته شده باشند، پس از بارگذاری هیچگونه غیریکنواختی در خواص مکانیکی سازه مشاهده نخواهد شد. بنابراین احتمال بروز پدیده لایه‌ای شدن در این سازه‌ها بسیار کم است.پیش‌بینی ظرفیت تحمل بار سازه‌های مشبک کامپوزیتی یکی از پارامترهای مهم در طراحی آنها است. البته به دلیل وجود پیچیدگی‌ در خواص ساختاری و مکانیکی این سازه‌ها، پیش‌بینی ظرفیت تحمل بار آنها بسیار مشکل خواهد بود. این سازه‌ها نیز همانند سایر مواد تحت بارگذاری‌های شدید دچار گسیختگی و شکست می‌شوند. اما با توجه به طراحی خاص بکار رفته در آنها، تنوع مکانیزم‌های شکست احتمالی بسیار زیاد خواهد بود. شکست و کمانش ریب‌ها، کمانش ریب‌ها، بروز ترک در ریب‌ها و پوسته، کمانش موضعی و کلی پوسته و ترکیبی از مکانیزم‌های فوق منجر به گسیختگی سازه‌های مشبک کامپوزیتی خواهد شد.نقطه آغاز هر یک از مکانیزم‌های شکست احتمالی، تشکیل ریزترک‌ها در ساختار داخلی کامپوزیت است. قرارگیری سازه‌های مشبک کامپوزیتی تحت بارگذاری‌های شدید منجر به بروز ترک در این مواد خواهد شد. رشد ترک‌ها تحت بارگذاری‌های پیوسته در شرایط کاری منجر به شکست نهایی سازه‌های کامپوزیتی می‌شود.در بسیاری از سازه‌های کامپوزیتی مشبک مورد استفاده در هواپیماها و سازه‌های هوافضایی، فرآیند تعمیر و نگهداری همواره با هزینه‌های سنگینی همراه است. بنابراین به منظور کاهش هزینه تعمیرات سازه‌های مشبک کامپوزیتی مورد استفاده در این صنایع، کاهش زمان خارج از سرویس‌ بودن، و همچنین در جهت افزایش بهره‌وری و طول عمر این سازه‌ها می‌توان از مواد خودترمیم‌شونده با قابلیت تعمیر خودکار ترک‌ها در شرایط کاری استفاده نمود. در اینجا واژه‌ی "تعمیر" به بازیابی خواص مکانیکی کامپوزیت‌های آسیب‌ دیده اطلاق می‌شود. کامپوزیت‌های خودترمیم‌شونده بسیار متنوع بوده و از عوامل ترمیم‌کننده‌ی گوناگونی تشکیل می‌شوند. فرآیند خودترمیمی در پلیمرها و کامپوزیت‌های پلیمری تقویت‌شده با الیاف نیز با الگوبرداری از مکانیزم‌های زیستی به‌ چند طریق قابل دستیابی است: استفاده از میکروکپسول‌های پر شده با مواد خودترمیم‌شونده، الیاف توخالی، شبکه‌های آوندی نافذ و یا بکارگیری فرآیندهای خودترمیمی ذاتی با تغییر ساختار مولکولی پلیمرها.با توجه به مباحث مطرح ‌شده، هدف آن است که میزان بازیابی خواص خمشی و کارایی سیستم خودترمیم‌شونده در کامپوزیت‌های مشبک خودترمیم‌شونده حاوی لوله‌های موئین مورد بررسی قرار گیرد. بر این اساس، در فصل 1 این تحقیق به مرور تعاریف کلی از سازه‌های مشبک کامپوزیتی و مواد خودترمیم‌شونده پرداخته می‌شود و همچنین پژوهش‌هایی که تاکنون در رابطه با بحث خمش پنل‌های مشبک کامپوزیتی و سیستم‌های خودترمیم‌شونده حاوی لوله موئین (و الیاف توخالی) انجام شده است، مورد بررسی قرار می‌گیرد. در بخش سازه‌های مشبک کامپوزیتی، پس از ارائه تعاریف اولیه، تاریخچه‌ای از سازه‌های مشبک مطرح شده است. در ادامه روش‌های ساخت سازه‌های مشبک کامپوزیتی ارائه شده و کاربردهای آنها مورد بررسی قرار می‌گیرد. و در انتها، مروری بر مقالات مرتبط با بحث خمش سازه‌های مشبک کامپوزیتی و جذب انرژی آنها انجام شده است. در بخش کامپوزیت‌های زمینه پلیمری خودترمیم‌شونده پس از معرفی اولیه پلیمرها و مواد خودترمیم‌شونده، تاریخچه‌ای از کامپوزیت‌های زمینه پلیمری خودترمیم‌شونده ارائه شده است. در ادامه انواع مکانیزم‌های خودترمیمی مورد بررسی قرار گرفته است. در قسمت اصلی از این بخش، مقالات مرتبط با بحث استفاده از لوله‌های موئین یا الیاف توخالی به عنوان سیستم خودترمیم‌شونده در کامپوزیت‌ها به طور کامل مورد بررسی قرار گرفته‌ است. سپس در فصل 2 فصل شرح کاملی از فرآیند تجربی ساخت، تخریب و آزمون خمش سه‌نقطه‌ای نمونه‌ها ارائه می‌شود. در ادامه و در فصل 3 نتایج بدست آمده از آزمون خمش نمونه‌های مشبک خودترمیم‌شونده ارائه شده و مورد بررسی و تحلیل قرار می‌گیرند. همچنین بازده ترمیم سازه‌های مشبک کامپوزیتی حاوی مواد خودترمیم‌شونده محاسبه شده است. در پایان و در فصل 4، خلاصه‌ای از دستاوردهای این پژوهش تجربی در رابطه با قابلیت ترمیم سازه‌های مشبک کامپوزیتی ارائه شده و به منظور ادامه فعالیت‌های پژوهشی در این زمینه پیشنهاداتی مطرح می‌شود.تعداد صفحه :161قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید