دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی مواد 

گرایش : شناسايي، انتخاب و روش‌ ساخت مواد مهندسي

عنوان : ساخت و بررسي خواص مكانيكي سازه‌هاي مشبك كامپوزيتي حاوي مواد خودترميم‌شونده

دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی 

دانشکده مهندسي و علم مواد

پروژه کارشناسي ارشد رشته مهندسي مواد

گرايش شناسايي، انتخاب و روش‌ ساخت مواد مهندسي

ساخت و بررسي خواص مكانيكي سازه‌هاي مشبك كامپوزيتي حاوي مواد خودترميم‌شونده

 استاد راهنما

دكتر رضا اسلامي فارساني

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)

چكيده

سازه‌هاي مشبك كامپوزيتي نسل جديدي از مواد كامپوزيتي پيشرفته هستند كه با توجه به طراحي منحصربفردي كه دارند، از استحكام و سفتي ويژه بالا، و جذب انرژي فوق‌العاده خوبي برخوردار هستند. خواص مكانيكي قابل ‌توجه و كاربردهاي چندمنظوره، موجب جلب توجه صنايع هوافضا، نظامي، نفت و گاز، ساختماني و… به اين سازه‌هاي پيشرفته شده است. قرارگيري سازه‌هاي مشبك كامپوزيتي در معرض بارگذاري‌هاي شديد در شرايط كاري، تشكيل ريزترك‌هاي ساختاري را در اين مواد ناگزير مي‌كند. با توجه به اين كه رديابي و تعمير ترك‌هاي ايجاد شده در اين سازه‌ها در شرايط كاري امري دشوار است، بايد از موادي استفاده شود كه قابليت ترميم خودكار عيوب را داشته باشند. تحت اين شرايط استفاده از مواد خودترميم‌شونده در سازه‌هاي مشبك كامپوزيتي منجر به كاهش چشمگير هزينه‌هاي سنگين تعميرات و نگهداري در صنايع مختلف و افزايش بهره‌وري سازه‌هاي مشبك خواهد شد.

در اين پژوهش، پنل‌هاي مشبك كامپوزيتي اپوكسي/الياف شيشه حاوي مواد خودترميم‌شونده و با الگوي انيزوگريد ساخته شده و تحت آزمون خمش سه‌نقطه‌اي قرار گرفتند. سيستم خودترميم‌شونده شامل مجموعه‌اي از لوله‌هاي موئين شيشه‌اي بوده كه با رزين اپوكسي (ML-526) و هاردنر آميني (HA-11) به عنوان عامل ترميم پر شدند. در ادامه تاثير تغيير درصد حجمي مواد خودترميم‌شونده (5، 8 و 11 درصد حجمي) و تغيير مدت ‌زمان ترميم (3 و 7 روز) بر بازيابي حداكثر بار خمشي نمونه‌هاي ترميم‌شده پس از تخريب شبه ‌استاتيك، بررسي شده است. نتايج آزمون خمش نشانگر آن است كه بيشترين بازده ترميم (84%) در نمونه‌هاي كامپوزيت مشبك حاوي 8 درصد حجمي مواد خودترميم‌شونده و پس از ترميم 7 روزه مشاهده شده ‌است.

كلمات كليدي: سازه مشبك كامپوزيتي، خودترميم‌شونده، آزمون خمش سه‌نقطه‌اي، لوله‌هاي موئين شيشه‌اي

فهرست مطالب

عنوانصفحه

مقدمه. 1

 فصل اول: مروري بر تحقيقات پيشين.. 6

1-1- سازه‌هاي مشبك كامپوزيتي7

   1-1-1- معرفي سازه‌هاي كامپوزيتي و سازه‌هاي مشبك كامپوزيتي.. 7

   1-1-2- تاريخچه‌ سازه‌هاي مشبك كامپوزيتي.. 14

   1-1-3- روش‌هاي ساخت سازه‌هاي مشبك كامپوزيتي.. 18

   1-1-4- كاربرد سازه‌هاي مشبك كامپوزيتي.. 21

   1-1-5- بررسي قابليت جذب انرژي و مقاومت خمشي صفحات مشبك كامپوزيتي.. 23

1-2- پليمرها و كامپوزيت‌هاي خودترميم‌شونده. 28

   1-2-1- معرفي و تاريخچه مواد خودترميم‌شونده 28

   1-2-2- روند خودترميمي در پليمرها 31

      1-2-2-1- طراحی مواد خود ترمیم شونده 31

      1-2-2-2- انواع مكانيزم‌هاي خودترمیمی در پليمرها 31

         1-2-2-2-1- خودترميمي ذاتي در پليمرها 31

         1-2-2-2-2- خودترميمي غيرذاتي در پليمرها 38

         1-2-2-2-3- ارزيابي بازده خودترميمي.. 43

   1-2-3- مروري بر كامپوزيت‌هاي پليمري خودترميم‌شونده حاوي الياف توخالي.. 44

   1-2-4- كاربرد پليمرها و كامپوزيت‌هاي خودترميم‌شونده 54

      1-2-4-1- پوشش‌هاي ضدخراش… 54

      1-2-4-2- صنایع پزشکی.. 55

      1-2-4-3- صنايع هوافضا 55

      1-2-4-4- صنايع نفت، گاز و پتروشيمي.. 56

      1-2-4-5- ساير كاربردها 56

1-3- اهداف اصلي از انجام پژوهش…. 57

 فصل دوم: مواد، تجهيزات و روش‌هاي آزمايش…. 58

2-1- معرفي مواد. 59

   2-1-1- رزين اپوكسي.. 59

   2-1-2- الياف و پارچه شيشه. 61

   2-1-3- لوله‌هاي موئين شيشه‌اي.. 63

   2-1-4- سيليكون قالب‌گيري.. 65

2-2- تجهيزات آزمايش…. 66

   2-2-1- تجهيزات مورد نياز براي قالب‌گيري.. 66

   2-2-2- تجهيزات مورد نياز براي ساخت نمونه كامپوزيت مشبك… 68

   2-2-3- نگهدارنده آزمون خمش سه‌نقطه‌اي.. 70

   2-2-4- دستگاه آزمون خمش سه‌نقطه‌اي.. 73

   2-2-5- سيستم اعمال فشار بر روي نمونه‌هاي كامپوزيتي مشبك… 74

2-3- روش انجام آزمايش…. 74

   2-3-1- ساخت قالب سيليكوني.. 76

   2-3-2- روش ساخت نمونه‌هاي كامپوزيتي مشبك خودترميم‌شونده 79

      2-3-2-1- محاسبات مربوط به وزن و درصد حجمي مواد مورد نياز براي ساخت نمونه. 79

      2-3-2-2- برش الياف و پارچه شيشه. 83

      2-3-2-3- ساخت شبكه خودترميم‌شونده 83

      2-3-2-4- ساخت نمونه كامپوزيت‌مشبك (خودترميم‌شونده و شاهد) 85

      2-3-2-5- كدگذاري نمونه‌ها 89

   2-3-3- تخريب نمونه‌هاي خودترميم‌شونده 92

   2-3-4- آزمون خمش سه‌نقطه‌اي.. 93

فصل سوم: نتايج و بحث94

3-1- نتايج آزمون خمش نمونه‌هاي كامپوزيت مشبك…. 95

   3-1-1- نمونه‌هاي شاهد. 95

   3-1-2- نمونه‌هاي خودترميم‌شونده 108

      3-1-2-1- تخريب نمونه‌هاي خودترميم‌شونده 108

      3-1-2-2- محاسبه بازده ترميم و تعيين درصد حجمي بهينه مواد خودترميم‌شونده 111

      3-1-2-3- تعيين مدت‌زمان بهينه مورد نياز براي ترميم. 120

3-2- نتايج آزمون خمش نمونه‌هاي اپوكسي مشبك…. 121

   3-2-1- نمونه‌هاي شاهد. 121

   3-2-2- نمونه‌هاي خودترميم‌شونده 125

      3-2-2-1- تخريب نمونه‌هاي خودترميم‌شونده 125

      3-2-2-2- محاسبه بازده ترميم و تعيين درصد حجمي بهينه مواد خودترميم‌شونده 127

      3-2-2-3- تعيين مدت‌زمان بهينه مورد نياز براي ترميم. 137

فصل چهارم: نتيجه‌گيري و پيشنهادها 138

4-1- نتيجه‌گيري139

4-2- پيشنهادها. 141

مراجع   142

كامپوزيت‌ها موادي مهندسي هستند كه حداقل از دو جزء غير قابل امتزاج در يكديگر تشكيل مي‌شوند، و خواص آنها همواره از خواص هريك از اجزاي تشكيل ‌دهنده برتر است. استفاده از مواد كامپوزيتي در زندگي بشر به دليل خواص قابل‌ توجه آنها از ديرباز مورد توجه بوده ‌است، كمااينكه در گذشته و براي ساخت بناها از كاه‌گل كه يكي از ابتدايي‌ترين كامپوزيت‌ها به شمار مي‌آيد، استفاده مي‌شده است.

اما آغاز توسعه و كاربرد مواد كامپوزيتي پيشرفته در صنايع مختلف به اوايل قرن بيستم بازمي‌گردد، جايي كه كامپوزيت‌هاي زمينه ‌پليمري تقويت‌شده با الياف پراستحكامي نظير كربن و شيشه، به دليل دارابودن ويژگي‌هايي نظير وزن كم، قابليت فرآيندپذيري خوب، پايداري شيميايي در شرايط محيطي مختلف، خواص استحكامي مناسب و وزن كم، مورد توجه بسياري از صنايع نظير صنايع هوافضا، دريايي، خودروسازي، حمل ونقل ريلي و صنعت ساخت لوازم ورزشي قرار گرفتند.

همانگونه كه اشاره شد، صنعت هوافضا همواره به دليل خواص قابل توجه سازه‌هاي كامپوزيتي، يكي از مشتريان اصلي اين مواد بوده ‌است. اگرچه به دليل هزينه‌هاي زياد فرآيند ساخت، استفاده از اين مواد فراگير نشده است ولي نياز به موادي با بازدهي بالاتر و وزن كمتر، همچنان موجب تمايل روزافزون به استفاده از كامپوزيت‌ها شده است. بنابراين مي‌توان گفت كه اين مواد در عين سبكي داراي قابليت تحمل بار و سفتي بسيار زيادي هستند.

كامپوزيت‌هاي زمينه پليمري تقويت‌شده با الياف پراستحكام با توسعه در قالب سازه‌هاي مشبك كامپوزيتي، نسل جديدي از كامپوزيت‌هاي پيشرفته پركاربرد در صنايع هوافضا را معرفي كرده‌اند. سازه‌هاي مشبك كامپوزيتي، كامپوزيت‌هايي هستند كه به صورت مشبك ساخته مي‌شوند. اين سازه‌ها علاوه بر دارا بودن خواص ويژه يك كامپوزيت پيشرفته به دليل برخورداري از طراحي ويژه هندسي، جذب انرژي و مقاومت به ضربه فوق‌العاده خوبي از خود نشان مي‌دهند.

ريب و پوسته اجزاي اصلي تشكيل‌دهنده سازه‌هاي مشبك كامپوزيتي هستند. در اين سازه‌ها ريب‌ها اصلي‌ترين المان‌هاي تحمل‌كننده بار به شمار مي‌آيند. گره‌ها در محل برخورد ريب‌ها تشكيل شده و وظيفه دارند تا تنش‌هاي اعمالي به سازه مشبك را بين ريب‌ها توزيع كنند.

قابليت اطمينان، بهره‌وري بالا، بازده وزني زياد و ساير خواص منحصربفرد سازه‌هاي مشبك كامپوزيتي ناشي از طبيعت تك‌جهته بودن خواص در ريب‌هاي آنها است. تحت شرايطي كه ريب‌ها از الياف تقويت‌كننده تك‌جهته ساخته شده باشند، پس از بارگذاري هيچگونه غيريكنواختي در خواص مكانيكي سازه مشاهده نخواهد شد. بنابراين احتمال بروز پديده لايه‌اي شدن در اين سازه‌ها بسيار كم است.

پيش‌بيني ظرفيت تحمل بار سازه‌هاي مشبك كامپوزيتي يكي از پارامترهاي مهم در طراحي آنها است. البته به دليل وجود پيچيدگي‌ در خواص ساختاري و مكانيكي اين سازه‌ها، پيش‌بيني ظرفيت تحمل بار آنها بسيار مشكل خواهد بود. اين سازه‌ها نيز همانند ساير مواد تحت بارگذاري‌هاي شديد دچار گسيختگي و شكست مي‌شوند. اما با توجه به طراحي خاص بكار رفته در آنها، تنوع مكانيزم‌هاي شكست احتمالي بسيار زياد خواهد بود. شكست و كمانش ريب‌ها، كمانش ريب‌ها، بروز ترك در ريب‌ها و پوسته، كمانش موضعي و كلي پوسته و تركيبي از مكانيزم‌هاي فوق منجر به گسيختگي سازه‌هاي مشبك كامپوزيتي خواهد شد.

نقطه آغاز هر يك از مكانيزم‌هاي شكست احتمالي، تشكيل ريزترك‌ها در ساختار داخلي كامپوزيت است. قرارگيري سازه‌هاي مشبك كامپوزيتي تحت بارگذاري‌هاي شديد منجر به بروز ترك در اين مواد خواهد شد. رشد ترك‌ها تحت بارگذاري‌هاي پيوسته در شرايط كاري منجر به شكست نهايي سازه‌هاي كامپوزيتي مي‌شود.

در بسياري از سازه‌هاي كامپوزيتي مشبك مورد استفاده در هواپيماها و سازه‌هاي هوافضايي، فرآيند تعمير و نگهداري همواره با هزينه‌هاي سنگيني همراه است. بنابراين به منظور كاهش هزينه تعميرات سازه‌هاي مشبك كامپوزيتي مورد استفاده در اين صنايع، كاهش زمان خارج از سرويس‌ بودن، و همچنين در جهت افزايش بهره‌وري و طول عمر اين سازه‌ها مي‌توان از مواد خودترميم‌شونده با قابليت تعمير خودكار ترك‌ها در شرايط كاري استفاده نمود. در اينجا واژه‌ي “تعمير” به بازيابي خواص مكانيكي كامپوزيت‌هاي آسيب‌ ديده اطلاق مي‌شود. كامپوزيت‌هاي خودترميم‌شونده بسيار متنوع بوده و از عوامل ترميم‌كننده‌ي گوناگوني تشكيل مي‌شوند. فرآيند خودترميمي در پليمرها و كامپوزيت‌هاي پليمري تقويت‌شده با الياف نيز با الگوبرداري از مكانيزم‌هاي زيستي به‌ چند طريق قابل دستيابي است: استفاده از ميكروكپسول‌هاي پر شده با مواد خودترميم‌شونده، الياف توخالي، شبكه‌هاي آوندي نافذ و يا بكارگيري فرآيندهاي خودترميمي ذاتي با تغيير ساختار مولكولي پليمرها.

با توجه به مباحث مطرح ‌شده، هدف آن است كه ميزان بازيابي خواص خمشي و كارايي سيستم خودترميم‌شونده در كامپوزيت‌هاي مشبك خودترميم‌شونده حاوي لوله‌هاي موئين مورد بررسي قرار گيرد. بر اين اساس، در فصل 1 اين تحقيق به مرور تعاريف كلي از سازه‌هاي مشبك كامپوزيتي و مواد خودترميم‌شونده پرداخته مي‌شود و همچنين پژوهش‌هايي كه تاكنون در ارتباط با بحث خمش پنل‌هاي مشبك كامپوزيتي و سيستم‌هاي خودترميم‌شونده حاوي لوله موئين (و الياف توخالي) انجام شده است، مورد بررسي قرار مي‌گيرد. در بخش سازه‌هاي مشبك كامپوزيتي، پس از ارائه تعاريف اوليه، تاريخچه‌اي از سازه‌هاي مشبك مطرح شده است. در ادامه روش‌هاي ساخت سازه‌هاي مشبك كامپوزيتي ارائه شده و كاربردهاي آنها مورد بررسي قرار مي‌گيرد. و در انتها، مروري بر مقالات مرتبط با بحث خمش سازه‌هاي مشبك كامپوزيتي و جذب انرژي آنها انجام شده است. در بخش كامپوزيت‌هاي زمينه پليمري خودترميم‌شونده پس از معرفي اوليه پليمرها و مواد خودترميم‌شونده، تاريخچه‌اي از كامپوزيت‌هاي زمينه پليمري خودترميم‌شونده ارائه شده است. در ادامه انواع مكانيزم‌هاي خودترميمي مورد بررسي قرار گرفته است. در قسمت اصلي از اين بخش، مقالات مرتبط با بحث استفاده از لوله‌هاي موئين يا الياف توخالي به عنوان سيستم خودترميم‌شونده در كامپوزيت‌ها به طور كامل مورد بررسي قرار گرفته‌ است. سپس در فصل 2 فصل شرح كاملي از فرآيند تجربي ساخت، تخريب و آزمون خمش سه‌نقطه‌اي نمونه‌ها ارائه مي‌شود. در ادامه و در فصل 3 نتايج بدست آمده از آزمون خمش نمونه‌هاي مشبك خودترميم‌شونده ارائه شده و مورد بررسي و تحليل قرار مي‌گيرند. همچنين بازده ترميم سازه‌هاي مشبك كامپوزيتي حاوي مواد خودترميم‌شونده محاسبه شده است. در پايان و در فصل 4، خلاصه‌اي از دستاوردهاي اين پژوهش تجربي در ارتباط با قابليت ترميم سازه‌هاي مشبك كامپوزيتي ارائه شده و به منظور ادامه فعاليت‌هاي پژوهشي در اين زمينه پيشنهاداتي مطرح مي‌شود.

تعداد صفحه :161

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

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

:        ****       serderehi@gmail.com

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.

***  *** ***

جستجو در سایت : کلمه کلیدی خود را وارد نمایید :