در این پایان نامه رفتار کمانش ورق های دایره ای شکل مرکب با استفاده از تئوری المان محدود و نرم افزار ANSYS مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از این پایاننامه بدست آوردن بارهای فشاری کمانش در مودهای مختلف می باشد.
فصل اول مقدمه ای در مورد مواد کامپوزیت می باشد.
در فصل دوم به معرفی ماتریسهای به کار رفته در ساخت مواد مرکب و بعضی از ویژگیهای آنها پرداخته شده است.
در فصل سوم الیاف و تقویت کننده های پر کاربرد در ساخت کامپوزیتها بررسی شده است.
در فصل چهارم به معرفی روش ساخت کامپوزیتها و پروسه تولید آنها اشاره شده است.
فصل پنجم به کاربرد کامپوزیتها در صنایع مختلف اختصاص یافته است.
در فصل ششم مقدمه ای از تئوری حاکم برمواد مرکب و پیش بینی رفتار شکست این مواد می باشد.
در فصل هفتم معادلات حاکم بر کمانش ورقهای کامپوزیت و معادلات تعادل آنها ارائه شده است.
پدیده کمانش در مورد بسیاری از سازه ها و جزء های تحت تاثیر نیروی فشاری مطرح می باشد. برخلاف تیرها که پس از کمانش بدون تحمل بار زیادی دچار تسلیم می شوند، ورقها می توانند پس از وقوع کمانش در مواردی تا چندین برابر بار کمانش را تحمل کنند. استفاده از این توانایی ورقها گامی مهم و موثر درجهت بهینه سازی، سازه های هوایی شده است.
در فصل هشتم مقدمه ای در مورد روشهای المان محدود و نرم افزار ANSYS ارائه شده است.
در فصل نهم، به معرفی المانها و روشهای تحلیل کمانش مواد مرکب در نرم افزار ANSYS پرداخته شده است. در ادامه، تحلیل گام به گام کمانش ورقهای مرکب و معرفی دستورات مربوط به هر مرحله صورت گرفته است.
در فصل دهم نتایج بدست آمده از 60 مورد تحلیل کمانش ارائه شده است.
و بالاخره در فصل یازدهم به مقایسه و تحلیل داده های بدست آمده اختصاص یافته است. در پایان نتیجه گیری و پیشنهاد برای ادامه کار پژوهش آمده است.
کامپوزیت به موادی اطلاق می شود که در ساختار آن بیش از یک جز ماده استفاده شده باشد. در این مواد اجزاء مختلف خواص فیزیکی و شیمیایی خود را حفظ کرده و در نهایت ماده ای حاصل می شود که دارای خواص بهینه ای می باشد. این خواص در تک تک مواد شرکت کننده به صورت مجزاء و در همه حالت ها وجود ندارد.
تعریف جامع کامپوزیت را به صورت زیر می توان ارائه داد.
دو ماده غیر یکسان که در صورت ترکیب، مادهحاصله از تک تک مواد قویتر باشد.
کامپوزیتها همه بصورت طبیعی و همه به صورت مصنوعی ساخته می شوند.
چوب مثال خوبی از یک کامپوزیت طبیعی است. چون ترکیبی از الیاف سلولزی[1]و لیگنین می باشد. الیاف سلولزی استحکام را ایجاد می کند و لیگنین چسبی است که الیاف را به هم می چسباند و پایدار می کند.
بامبو[2] یا نی خیز ران، یک سازه کامپوزیتی چوبی بسیار کارآمد می باشد. اجزاء بامبو همان سلولز و لیگنین می باشد با این تفاوت که بامبو توخالی است و این امر باعث می شود سازه سفت و سبک حاصل شود. چوبهای بلند ماهیگیری کامپوزیتی و چوبهای گلف، کپی شده از این طرح طبیعی هستند.
از جمله مواد کامپوزیت مصنوعی که به دست انسان ساخته شده می توان موارد زیر را نام برد.
آجرهای خشتی که اولین بار توسط مصریان بکار رفت و ترکیبی از گل و کاه میباشد.
تخته چندتایی که ترکیبی از ورقهای نازک چوب و چسب می باشد.
بتن مسلح که ترکیبی از فولاد و بتن می باشد. فولاد به لحاظ ساختار مکانیکی در مقابل کشش قوی بوده و بتن ماده ای است که دارای استحکام فشاری بالا می باشد. با ترکیب این دو ماده، سازه ای بوجود می آید که در مقابل کشش و فشار قابلیت بالایی از تحمل را از خود نشان می دهد.
تایر اتومبیل ترکیبی است از مخلوط لاستیک و تقویت کننده هایی نظیر فولاد، نایلون، آرامید یا دیگر الیاف. لاستیک به عنوان ماتریس عمل می کند و تقویت کننده را در جای خود نگه می دارد. ماتریس چسبی است که الیاف را در جای خود نگه می دارد.
با توجه به آنچه بیان گردید و با توجه به مثالهای بالا شاید تعریف کامپوزیتها در عین کامل بودن بسیار عمومی به نظر رسد.
[1] Cellulose
[2] Bamboo
چکیده
فصل اول: مقدمه ای بر مواد مرکب
1-1- کامپوزیت چیست؟2
1-2- مزایای کامپوزیتها4
1-3- محدودیتهای کامپوزیتها7
1-4- تاریخچه صنعت کامپوزیتها8
1-5- فازهای کامپوزیتی و تقسیم بندی کامپوزیتها10
1-6- خواص کامپوزیتها12
1-7- مقاومت کامپوزیتهای لیفی14
فصل دوم: ماتریسها (رزیتها)
2-1- ماتریسها18
2-2- پلیمریزاسیون19
2-3- پلیمرهای گرما سخت و گرما نرم20
2-4- رزینهای ترموپلاستیک (گرما نرم)20
2-5- رزینها گرما سخت (ترموست)21
2-6- نقش ماتریسها22
2-7- رزینهای اپوکسی23
2-8- معایب رزینهای اپوکسی24
2-9- تقسیم بندی انواع تجاری رزینهای اپوکسی24
2-10- رزینهای پلی استر غیراشباع25
2-11- انواع رزینهای پلی استر تجاری26
2-12- خصوصیات رزینهای پلی استر28
2-13- معایب رزینهای پلی استر غیراشباع28
2-14- رزینهای فنولیک29
2-15- خواص و کاربردهای رزینهای فنولیک30
2-16- معایب و محدودیتهای رزینهای فنولیک30
2-17- ماتریسهای فلزی31
عنوان صفحه
فصل سوم: الیاف (تقویت کننده ها)
3-1- تقویت کننده ها33
3-2- تقویت کننده های لیفی33
3-3- الیاف شیشه35
3-4- مزیتهای اصلی الیاف شیشه35
3-5- عیوب اصلی الیاف شیشه36
3-6- سایز الیاف38
3-7- آهار39
3-8- خواص الیاف شیشه40
3-9- الیاف پیشرفته41
3-10- الیاف بور42
3-11- خواص و کاربرد الیاف بور43
3-12- الیاف سیلیکون کاربید44
3-13- الیاف سیلسیم کاربید44
3-14- الیاف آلومینا45
3-15- الیاف کربن وگرافیت46
3-16- الیاف کربن46
3-17- خواص الیاف کربن و گرافیت48
3-18- کامپوزیتهای کربن و گرافیت48
3-19- مزیتهای اصلی الیاف کربن49
3-20- بحث میکروسکوپی در مورد الیاف کربن49
3-21- الیاف آرامید یا پلی آمیدهای حلقوی50
3-22- خصوصیات آرامیدها51
3-23- الیاف پلی اتیلن52
3-24- الیاف سرامیکی52
3-25- مقایسه الیاف مختلف53
عنوان صفحه
فصل چهارم: ساخت مواد مرکب
4-1- فرایندهای ساخت کامپوزیتها56
4-2- قالب گیری باز56
4-3- قالب گیری بسته57
4-4- تقسیم بندی براساس حجم تولید58
4-5- تعاریف فرایند قالب گیری باز59
4-6-تعاریف بکار بردن رزین59
4-7- روش لایه گذاری دستی60
4-8- روش پاشش توسط پیستوله62
4-9- فیلامنت وایندینگ63
4-10- قالب گیری فشاری66
4-11- روش کششی69
4-12- قالب گیری با کیسه خلاء70
4-13- فرایند تزریق در خلاء73
4-14- قالب گیری به روش انتقال رزین RTM74
فصل پنجم: کاربرد کامپوزیتها
5-1- مقدمه79
5-2- صنایع حمل و نقل جاده ای79
5-3- استفاده از مواد کامپوزیت در ساخت تانکهای جنگی و سلاح81
5-4- کاربرد کامپوزیتها در صنایع هوا فضا82
5-5- استفاده در ساخت فضاپیماها84
5-6- استفاده کامپوزیتها در صنایع حمل و نقل ریلی86
5-7- کاربرد کامپوزیتها در واحدهای شیمیایی86
5-8- کامپوزیتها درصنعت دریایی88
5-9- صنایع الکتریکی88
5-10- صنعت هسته ای89
فصل ششم: تئوری حاکم بر مواد مرکب
6-1- مقدمه91
عنوان صفحه
6-2- رفتار ماکرومکانیک یک لایه91
6-3- ثابتهای مهندسی برای مواد ارتوتروپ95
6-4- جهت گیری الیاف در مواد مرکب96
6-5- استحکام در مواد مرکب96
6-6- تئوریهای شکست در حالت دو محوری بر مواد ارتوتروپ97
6-7- تئوری تنش حداکثر97
6-8- معیار کرنش حداکثر98
6-9- تئوری Tsai-Hill99
6-10- تئوری Tsai-Wu101
فصل هفتم: کمانش پوسته ها و مباحث تئوری مربوط به آن
7-1- مقدمه104
7-2- معادلات غیرخطی تعادل ورق106
فصل هشتم: آشنایی با المان محدود و نرم افزار ANSYS
8-1- مقدمه126
8-2- مسائل مهندسی126
8-3- روشهای عددی127
8-4- تاریخچه ای کوتاه بر روش المان محدود و نرم افزار ANSYS128
8-5- مراحل اصلی در روش المان محدود131
8-6- توابع شکل (Shape Function)132
8-7- تقسیم بندی یک ناحیه به تعدادی المان برای المانهای یک بعدی133
8-8- معرفی توابع شکل برای یک المان خطی134
8-9- خواص توابع شکل145
8-10- المان درجه دوم136
فصل نهم: مدل سازی مواد مرکب در ANSYS 5.4
9-1- مقدمه139
9-2- مدل سازی مواد مرکب در روش h-method139
9-3- المان Sheel-91139
عنوان صفحه
9-4- المان Shel-99141
9-5- المان Solid-46142
9-6- مدل سازی مواد مرکب در روش p-method143
9-7- روش تعریف ساختارهای لایه ای144
9-8- روش تعریف خصوصیات هر لایه بطور جداگانه144
9-9- تفاوت روش p-method / h-method144
9-10- روش تحلیل کمانش در نرم افزار ANSYS145
9-11- نکاتی در مورد مش بندی توسط نرم افزار ANSYS145
9-12- نکاتی در مورد تحلیل کمانش148
9-13- تحلیل ورق های دایره ای شکل در نرم افزار ANSYS149
9-14- حل مساله کمانش توسط دستورات APDL160
9-15- برنامه APDL برای حل مساله کمانش161
فصل دهم: نتایج
10-1- مقدمه170
10-2- ملاحظات170
شامل 200 صفحه فایل word
دانلود پایان نامه بررسی کمانش ورقهای مدور مرکب با تئوری المان محدود
