عنوان تحقیق: مقایسه خواص مکانیکی صفحات کامپوزیتی تقويت‌شده با الیاف کنف-شیشه و کنف-پلی استر ساخته شده به روش بافت پارچه هیبریدی و لایه‌ای تک جهتهفرمت فایل: wordتعداد صفحات: 108شرح مختصر:كامپوزیت‌های زمینه پلیمری با تقویت‌كننده الیافی، به علت خصوصیات كششی مناسب و نسبت استحكام به وزن بالا (در جهات خاص) بسیار مورد توجه قرار دارند. امكان قالب‌گیری ساده و آسان، مقاومت شیمیایی، خواص جهت‌دار، اتصال مناسب زمینه به الیاف و همچنین امكان استفاده در محدوده وسیعی از كاربردها، این گروه از كامپوزیت‌ها را به عنوان گروهی رایج مطرح ساخته است. با این وجود، مشخص شدن برخی خطرات زیست محیطی ناشی از استفاده از الیاف معدنی در كامپوزیت‌ها (كه در گذشته به عنوان رایج‌ترین نوع الیاف مورد استفاده در ساخت كامپوزیت‌های زمینه پلیمری مطرح بودند)، محققان را بر آن داشته تا امكان استفاده از انواع الیاف طبیعی و تجدیدپذیر را در ساخت كامپوزیت‌های زمینه پلیمری و همچنین تاثیرات استفاده از این الیاف بر خواص مكانیكی را مورد بررسی قرار دهند.در این تحقیق، خصوصیات كامپوزیت‌های زمینه پلیمری مقاوم شده با الیاف كنف به همراه الیاف شیشه و پلی‌استر، مورد بررسی قرار گرفت. فاز تقویت‌كننده به دو صورت پارچه هیبریدی و همچنین لایه‌ای تك‌جهته درون زمینه پلیمری قرار داده شد و در نهایت برای بررسی خصوصیات مكانیكی نمونه‌ها، آزمایش‌های كشش و خمش بر روی آنها انجام گرفت.نتایج نشان داد كه نمونه با مقاوم‌ساز الیافی كنف-شیشه كه به صورت لایه‌ای تك‌جهته در زمینه قرار داده شده، بهترین خصوصیات مكانیكی را از خود بروز می‌دهد. همچنین مشخص شد در شرایط یكسان، استحكام الیاف مورد استفاده نسبت به نحوه قرارگیری آنها در زمینه، نقش پررنگ‌تری در تعیین خواص مكانیكی كامپوزیت دارد. فهرست مطالبچكیدهفصل اولمقدمه1-1- مقدمهفصل دوممروری بر منابع2-1-مقدمه2-2- انواع الیاف مورد استفاده در كامپوزیت‌های زمینه پلیمری2-2-1-الیاف شیشهشكل (2-1) دسته بندی انواع مواد كامپوزیتی بر اساس شكل و نحوه توزیع فاز مقاومسازجدول (2-1) مهم‌ترین خصوصیات انواع الیاف شیشه مورد استفاده در صنایع كامپوزیتجدول (2-2) تركیب شیمیایی انواع الیاف شیشه بر اساس درصد حجمی مواد سازنده آنشكل (2-2) انواع مختلف الیاف شیشه (الف) الیاف رشته‌ای (ب) تار (پ) نمد الیاف كوتاه یا CSM (ت) نمد الیاف بلند یا GRM (ث) پارچه بافت ریز (ج) پارچه بافت درشت (چ) پودر شیشه (ح) الیاف خرد2-2-2- الیاف كربنشكل (2-3) انواع الیاف كربن مورد استفاده در صنایع كامپوزیت (الف) رشته‌های پیچیده شده و (ب) الیاف كربن بافته شده به صورت پارچهجدول (2-3) خصوصیات مكانیكی انواع مختلف الیاف كربن2-2-3- الیاف آرامیدشكل (2-4) نوعی جلیقه ضدگلوله ساخته شده از جنس الیاف آرامیدشكل (2-5) نمایی از ساختار مولكولی آرامید نوع زنجیر-خمجدول (2-4) خصوصیات مکانیکی برخی انواع الیاف مورد استفاده در ساخت كامپوزیت‌های زمینه پلیمریشكل (2-6) برخی انواع الیاف آرامید (الف) رشته (ب) الیاف پیچیده شده (پ) الیاف خردهساختار شیمیایی الیاف كولار2-2-4- الیاف طبیعیشكل (2-7) برخی انواع الیاف گیاهی (الف) الیاف نارگیل به صورت نمد (ب) الیاف شاهدانه (پ) الیاف كنف (ت) پارچه بافته شده از الیاف سیسال2-2-5-سایر الیاف مورد استفاده در ساخت كامپوزیت‌های زمینه پلیمری2-2-5-1- الیاف آلومینا2-2-5-2- الیاف بور2-3- انواع رزینهای مورد استفاده در ساخت کامپوزیتهای زمینه پلیمری2-3-1- رزینپلیاسترشكل (2-8) واكنش تشكیل رزین پلی استر غیر اشباع2-3-2- رزینهای اپوكسیشكل (2-9) واكنش تشكیل رزین اپوكسی2-3-3- رزینهای وینیلاسترشکل (2-10) واکنش تشکیل رزین وینیل استر2-3-4- رزینهای فنولیكشکل (2-11) واکنش تشکیل رزین تک مرحلهای فنولیکشکل (2-12) واکنش تشکیل رزین دو مرحلهای فنولیک2-3-4- پلی ایمیدهاشکل (2-13) فرمول شیمیایی و شکل یک مونومر پلی ایمید2-3-5- پلی اتر اتر کتونشکل (2-14) زنجیره پلی اتر اتر کتون2-3-6- رزینهای طبیعی2-4- کامپوزیتهای زمینه پلیمری با الیاف طبیعیشکل (2-15) (الف) نحوه قرار گیری عناصر تشكیل دهنده جدار سلولی و (ب) ساختار مولكولی سلولز2-4-1- مزایا و محدودیتهای استفاده از الیاف طبیعی در کامپوزیتهای زمینه پلیمری2-4-2- ناسازگاری الیاف طبیعی و پلیمر2-4-2-1- اصلاحات با روشهای فیزیکی2-4-2-2- اصلاحات با روشهای شیمیاییفصل سومروش تحقیق3-1- مقدمه3-2- ساخت و آماده‌سازی الیاف و نمونه‌های كامپوزیتشكل (3-1) دستگاه گلیم بافی سنتی مورد استفاده جهت بافت پارچهشكل (3-2) یك نمونه پارچه ساخته شده با استفاده از دستگاه گلیم بافی سنتیشكل (3-3) طرح بافت 1/1 در پارچه هیبریدیجدول (3-1) داده‌های حاصل از اندازه‌گیری جرم و چگالی الیاف مورد استفاده در ساخت پارچه هیبریدیجدول (3-2) كدگذاری نمونه‌ها و داده‌های حاصل از محاسبه درصد حجمی الیاف در آنهاجدول (3-3) مشخصات رزین مورد استفاده در ساخت نمونههاشكل (3-4) نحوه آغشته‌سازی پارچه با رزین برای تولید نمونه‌های كامپوزیت3-3- آزمایش‌های تعیین خصوصیات مكانیكیشكل (3-5) نحوه برش خوردن نمونه‌ها بااستفاده از اره چوب بری فارسیبرشكل (3-6) نمونه‌های ساخته شده و كدگذاری آنهاشكل (3-7) نحوه قرارگیری صفحات آلومینیمی در دو انتهای نمونه‌های بررسی خواص مكانیكیجدول (3-4) مشخصات دستگاه اعمال نیرو مورد استفاده در آزمایششكل (3-8) نمای كلی دستگاه اعمال بار برای انجام تست‌های كشش و خمششكل (3-9) (الف) فیكسچر مورد استفاده در تست كشش و (ب) نحوه اتصال نمونه به فیكسچر در تست كششفصل چهارمنتایج و تحلیل4-1- مقدمه4-2- اندازه‌گیری چگالیجدول (4-1) چگالی نمونه‌های تولید شده در مقایسه با مواد سازنده (چگالی بر اساس gr/cm3)4-3- نتایج آزمایش كشش4-3-1- نمونه كامپوزیت با مقاوم‌ساز بافت پارچه هیبریدی كنف-پلی استر (نمونه A)شكل (4-1) نمونه A پس از اعمال تست كشششكل (4-2) نمودار نیرو-جابجایی نمونه با مقاوم‌ساز پارچه‌ای کنف-پلی‌استر (نمونه A)شكل (4-3) (الف) نمودار تنش-كرنش نمونه A و (ب) بخش الاستیك همین نمودارجدول (4-2) خصوصیات مكانیكی نمونه A كه از نمودارهای تنش-كرنش و نیرو-جابجایی استخراج شده‌است4-3-2- نمونه كامپوزیت با مقاوم‌ساز بافت پارچه هیبریدی كنف-شیشه (نمونه B)شكل (4-4) نمونه B پس از اعمال تست كشششكل (4-5) نمودار نیرو-جابجایی نمونه با مقاوم‌ساز پارچه‌ای کنف-شیشه (نمونه B)شكل (4-6) (الف) نمودار تنش-كرنش نمونه B و (ب) بخش الاستیك همین نمودارجدول (4-3) خصوصیات مكانیكی نمونه B كه از نمودارهای تنش-كرنش و نیرو-جابجایی استخراج شده‌است4-3-3- نمونه كامپوزیت با مقاوم‌سازهای لایه‌ای تك‌جهته كنف و شیشه (نمونه C)شكل (4-7) نمونه C پس از اعمال تست كشششكل (4-8) نمودار نیرو-جابجایی نمونه با مقاوم‌ساز لایه‌ای تك جهته کنف و شیشه (نمونه C)شكل (4-9) (الف) نمودار تنش-كرنش نمونه C و (ب) بخش الاستیك همین نمودارجدول (4-4) خصوصیات مكانیكی نمونه C كه از نمودارهای تنش-كرنش و نیرو-جابجایی استخراج شده‌است4-3-4- نمونه كامپوزیت با مقاوم‌سازهای لایه‌ای تك‌جهته كنف و پلی‌استر (نمونه D)شكل (4-10) نمونه D پس از اعمال تست كشششكل (4-11) نمودار نیرو-جابجایی نمونه با مقاوم‌ساز لایه‌ای تك جهته کنف و پلی‌استر (نمونه D)شكل (4-12) (الف) نمودار تنش-كرنش نمونه D و (ب) بخش الاستیك همین نمودارجدول (4-5) خصوصیات مكانیكی نمونه D كه از نمودارهای تنش-كرنش و نیرو-جابجایی استخراج شده‌است4-3-5- مقایسه و تحلیل نتایج تست كشششكل (4-13) نمودارهای تركیبی مقایسه‌ای (الف) نیرو-جابجایی و (ب) تنش-كرنش نمونه‌های A و Bشكل (4-14) نمودارهای ستونی مقایسه‌ای خصوصیات مكانیكی نمونه‌های A و B (الف) جابجایی تا قبل از شكست (ب) انرژی جذب شده (پ) استحكام نهایی كششی و (ت) مدول یانگشكل (4-15) نمودارهای مقایسه‌ای (الف) نیرو-جابجایی و (ب) تنش-كرنش نمونه‌های C و Dشكل (4-16) نمودارهای ستونی مقایسه‌ای خصوصیات مكانیكی نمونه‌های C و D (الف) جابجایی تا قبل از شكست (ب) میزان انرژی جذب شده (پ) مدول یانگ (ت) استحكام نهایی كششی و (ث) كرنش شكستشكل (4-17) نمودارهای مقایسه‌ای (الف) جابجایی-نیرو و (ب) تنش-كرنش تمامی نمونههاشكل (4-18) نمودارهای مقایسه‌ای ستونی خواص كششی نمونه‌های تست كشش (الف) جابجایی تا قبل از شكست (ب) انرژی جذب شده (پ) مدول یانگ (ت) استحكام نهایی كششی و (ث) كرنش شكست4-4- آزمایش خمش و نتایج آن4-4-1- نمونه كامپوزیت با مقاوم‌ساز پارچه هیبریدی كنف و پلی‌استر (نمونه A)شكل (4-19) نمای كلی نمونه A پس از انجام تست خمش سه نقطهایشكل (4-20) نمودارهای (الف) نیرو-جابجایی و (ب) تنش-كرنش نمونه كامپوزیت مقاوم شده با پارچه هیبریدی كنف-پلی‌استر (پ) بخش الاستیك نمودار تنش-كرنش نمونه مذكورجدول (4-6) خصوصیات خمشی نمونه A كه از نمودارهای تنش-كرنش و نیرو-جابجایی استخراج شده‌است4-4-2- نمونه كامپوزیت با مقاوم‌ساز پارچه هیبریدی كنف و شیشه (نمونه B)شكل (4-21) نمای كلی نمونه B پس از انجام تست خمش سه نقطهایشكل (4-22) نمودارهای (الف) نیرو-جابجایی و (ب) تنش-كرنش نمونه كامپوزیت مقاوم شده با پارچه هیبریدی كنف-شیشه (پ) بخش الاستیك نمودار تنش-كرنش نمونه مذكورجدول (4-7) خصوصیات خمشی نمونه B كه از نمودارهای تنش-كرنش و نیرو-جابجایی استخراج شده‌است4-4-3- نمونه كامپوزیت با مقاوم‌ساز لایه‌ای كنف و شیشه (نمونه C)شكل (4-23) نمای كلی نمونه C پس از انجام تست خمش سه نقطهایشكل (4-24) نمودارهای (الف) نیرو-جابجایی و (ب) تنش-كرنش نمونه كامپوزیت مقاوم شده با لایه‌های یك در میان و تك‌جهته كنف و شیشه (پ) بخش الاستیك نمودار تنش-كرنش نمونه مذكورجدول (4-8) خصوصیات خمشی نمونه C كه از نمودارهای تنش-كرنش و نیرو-جابجایی استخراج شده‌است4-4-4- نمونه كامپوزیت با مقاوم‌ساز لایه‌ای كنف و پلی‌استر (نمونه D)شكل (4-25) نمای كلی نمونه D پس از انجام تست خمش سه نقطهایشكل (4-26) نمودارهای (الف) نیرو-جابجایی و (ب) تنش-كرنش نمونه كامپوزیت مقاوم شده با لایه‌های یك در میان و تك‌جهته كنف و پلی‌استر (پ) بخش الاستیك نمودار تنش-كرنش نمونه مذكورجدول (4-9) خصوصیات خمشی نمونه D كه از نمودارهای تنش-كرنش و نیرو-جابجایی استخراج شده‌است4-5- مقایسه و تحلیل نتایج آزمایش خمششکل (4-27) نمودار تنش-کرنش خمشی مقایسه‌ای نمونه‌های A و Bشکل (4-28) نمودارهای مقایسه‌ای خواص خمشی نمونه‌های A و B (الف) استحکام تسلیم خمشی (ب) استحکام خمشی حداکثر (پ) کرنش حداکثر در نقطه شکست و (ت) سفتی خمشیشکل (4-29) نمودار تنش-کرنش خمشی مقایسه‌ای نمونه‌های C و Dشکل (4-30) نمودارهای مقایسه‌ای خواص خمشی نمونه‌های C و D (الف) استحکام تسلیم خمشی (ب) استحکام خمشی حداکثر (پ) کرنش حداکثر در نقطه شکست و (ت) سفتی خمشیشکل (4-31) نمودار تنش-کرنش خمشی مقایسه‌ای میان تمام نمونه‌های تست خمششکل (4-32) نمودارهای ستونی مقایسه‌ای خصوصیات تمامی نمونه‌های تست خمش (الف) استحکام تسلیم خمشی (ب) استحکام خمشی حداکثر (پ) کرنش حداکثر در نقطه شکست و (ت) سفتی خمشیفصل پنجمنتیجهگیری و پیشنهادها5-1- نتیجه‌گیری5-2- پیشنهادهامنابع و مراجع