دانلود پایان نامه ارشد: بررسی عددی زوال کامپوزیتهای پیشرفته چندراستا تحت ضربه بالستیک عمودی
استفاده از سازههای چندلایهای کامپوزیتی در صنایع مختلف، در سالهای اخیر روند روبه رشد و فزایندهای داشتهاست. نسبت استحکام ویژه بالا، چقرمگی، مقاومت در برابر خوردگی و خستگی، مقاومت مناسب در مقابل واکنشهای موجود در محیطهای شیمیایی، نفوذناپذیری در برابر آب، عایق مناسب حرارتی، قابلیت متنوع شکل دهی و دوخت و … از جمله دلایل قرارگیری این مواد در کانون توجه و اهمیت طراحان و صنعتکاران بشمار میآیند.
چند لایههای كامپوزیت از طریق قرار دادن لایههای حصیری و سوزنی روی هم و چسباندن آنها بوسیله رزین و با استفاده از پروسههای ساخت دستی، کیسه خلا و تزریق رزین در خلا ساخته می شوند. با وجود مزایای چند لایههای كامپوزیت، همواره معایبی نیز در بکارگیری این چند لایه ها وجود داشته است که ذهن دانشمندان و سازندگان را درگیر کرده است. مهمترین معایب آنها عبارتند از :
الف) خواص مکانیکی آنها در راستای ضخامت نسبت به خواص مكانیكی درون صفحهای پایینتر میباشد.
ب) در برابر جدایش لایه ها ضعیف میباشند.
ج) در برابر ضربه ضعیف بوده و خواص مکانیکی آنها پس از ضربه پایین میباشد.
د) هزینه ساخت آنها نسبتاً بالا میباشد.
در سالهای گذشته روشهای مختلفی برای حل مسائل فوق ارائه گردیده است. یكی از این روشها بکارگیری کامپوزیتهای سه بعدی می باشد. ساخت اولین نمونههای كامپوزیت سه بعدی به سال 1960 برمیگردد. در طی این 50 سال تحقیقات زیادی در زمینه روش های تولید كامپوزیت سه بعدی، افزایش خواص مكانیكی، تجاری سازی آنها و … انجام شده است. تنوع ساختار و روشهای تولید گوناگون، دامنه وسیعی از خواص مكانیكی را برای كامپوزیتهای سه بعدی به ارمغان آوردهاست. همچنین این کامپوزیت ها برخلاف كامپوزیتهای دو بعدی دارای رشته های فایبر در جهت ضخامت میباشند. این موضوع علاوه بر تقویت خواص مكانیكی در راستای ضخامت، از جدایش لایه ها تا حد امكان جلوگیری نموده و مقاومت در برابر ضربه را افزایش میدهد. در حقیقت كامپوزیتهای سه بعدی برخی از معایب اصلی كامپوزیت های دو بعدی را تا حد زیادی مرتفع كرده اند.
كامپوزیت های سه بعدی به چهار دسته اصلیِ Braided,Woven، Knitted و Stitched تقسیم بندی میشوند كه تفاوت آنها در نوع ساختار داخلی و قرارگیری الیاف میباشد. یكی از انواع كامپوزیت های سه بعدیِ Stitched، كامپوزیت پیشرفته چند راستا یا NCF میباشد. كامپوزیت های پیشرفته چند راستا از طریق قرارگیری الیاف تك جهته روی یكدیگر و اتصال آنها به یكدیگر به كمك الیاف عمودی (الیاف در راستای ضخامت) تولید میگردند، در حالیكه در كامپوزیت های دو بعدی رشته های فایبر بصورت تار و پود در محل خود قرار گرفتهاند. كامپوزیت های پیشرفته چند راستا در مقایسه با کامپوزیت های دو بعدی، دارای خواص مكانیكی بهتر، سختی بیشتر، مقاومت بالاتر در برابر جدایش لایه ها و استحکام بیشتر در برابر بارهای ضربه ای و انفجاری میباشند.
در ساختار داخلی سه بعدی کامپوزیت های پیشرفته چند راستا، الیاف عمودی در فواصل معین در راستای ضخامت و روی سطح لایه های بالا و پایین قرار گرفته است. با عبور الیاف عمودی از ضخامت، الیافِ لایه ها دچار انحراف شده و حفره هایی در ساختار داخلی ایجاد میگردد. این حفرهها در پروسه های ساخت کاملاً با رزین پر میشوند. با توجه به این موضوع ساختار داخلی کامپوزیتهای پیشرفته چند راستا یک ساختار ناهمگن و غیر ایزوتروپیک میباشد و خواص مکانیکی آنها با روش های متداولِ مورد استفاده در کامپوزیت های دو بعدی قابل محاسبه نیست. همچنین با توجه به وجود الیاف عمودی در راستای ضخامت، نمیتوان کامپوزیت های پیشرفته چند راستا را ایزوتروپیکِ عرضی فرض نمود]2[.
انجام بررسیهای تجربی، تئوری و عددی متعدد جهت شناخت هرچه بیشتر خصلتهای رفتاری کامپوزیتهای مختلف تحت شرایط بیرونی مختلف یکی از دلمشغولیهای عمده محققان در سالهای اخیر بوده بطوریکه نتایج به بارنشسته قبلی در کارکردهای عملی و صنعتی نیز به نمره قابل قبولی دست پیدا کردهاند.
از جمله این آزمایشات و مشاهدات که بر روی کامپوزیت ها انجام پذیرفته، پاسخ این لایه ها تحت بارگذاری ضربه است. ضربه قطعه خارجی در برخورد با قطعه کامپوزیتی از جمله مواردی است که اجزایی همچون بال و بدنه سازه های هوایی و دریایی را تهدید میکند و در صورت عدم دارایی استحکام مناسب می تواند به تخریب های گسترده و زیان آور بیانجامد. چرا که با همه این تفاسیر و تفاصیل، هنوز نیز کم و کیف پاسخ چندلایه های کامپوزیتی سه بعدی تحت بارگذاری های مساله سازی چون ضربه، محل دغدغه و اندیشه محققان است. بارهای ضربهای محتملی که در طول پروسه تولید و یا حین سرویس دهی و یا تعمیرات رخ میدهند گاهی تولید آسیب های داخلی کرده که با بازرسی های چشمی قابل تشخیص نیستند و در بارگذاریهای بعدی گسترش پیدا کرده و موجب کاهش استحکام سازه و متعاقبا وارد آمدن خسارت و صدمات به سازه و سازه های مرتبط و مجاور میشود. لذا منطقی است که در هنگام طراحی این سازه ها، جهت حصول اطمینان از میزان مقاومت شان در برابر بارهای ضربهای، استحکام آنها در این بارگذاریها مورد بررسی قرار گیرد.
نسخه قابل چاپ | ورود نوشته شده توسط نجفی زهرا در 1399/10/26 ساعت 11:14:00 ق.ظ . دنبال کردن نظرات این نوشته از طریق RSS 2.0. |