تبليغاتX
تحقیق در مهندسی عمران - تکنولوژی تولید کامپوزیت

با نگاهي به طبيعت در مي‌يابيم، موادي چون چوب، دندان، استخوان و چرم، همگي كامپوزيت‌هايي هستند با ساختار دروني  پيچيده و خواص  مكانيكي  مطلوب  كه  بدست  خالق  متعال طراحي شده‌اند. كامپوزيتها، يكي از مهمترين و گسترده‌ترين مواد مهندسي هستند. تركيب مناسب استحكام بالا و وزن كم، مواد كامپوزيت را بسوي عرصه‌‌های جديدي سوق مي‌دهد، اما خواص ديگر آنها نيز موردد توجه قرار گرفته است. ضريب انبساط حرارتي مواد كامپوزيت كوچك، قابليت خفه‌كنندگي لرزش آنها مطلوب ومقاومت به خستگي آنها خوب است.

 

انعطاف‌پذيري در طراحي و ساخت اين مواد  بگونه‌اي  است  كه  تعداد  قطعات  مورد  نياز براي كاربردهاي معين را  كاهش داده  و در نتيجه  نياز به  مواد خام، اتصالات و  بستها و همچنين زمان لازم براي مونتاژ را كم مي‌كند.

 

كامپوزيت‌ها، به افزايش  دما، خوردگي  و سايش  مقاوم  هستند، خصوصاً در محيطهاي  صنعتي و باعث كاهش هزينه‌‌های  تعويض می‌شوند. توليد  سالانه آنها در جهان بالغ  بر ده ميليون تن بوده و در سالهاي  اخير، ميزان تقاضا  براي  اين  ماده، سالانه  5 الي 10 درصد  افزايش  يافته  است. كامپوزيت‌ها كاربردهاي گسترده‌اي دارند و ساختار آنها به گونه‌اي است كه مي‌توانند براي شرايط كاربري مختلف، تنظيم شوند. گفتيم كه بسياري از مواد خصوصاً مواد طبيعي، به نوعي كامپوزيت هستند.

 

كامپوزيت‌ها حداقل از دو جزء تشكيل شده‌اند: يك بخش سخت با استحكام بالا و يك بخش نرمتر بنام زمينه.مثلاً چوب از فيبرهاي سلولزي در زمينه ليگنين ساخته شده است؛ يا دندان و استخوان هر دو، ازكريستالهاي سخت غيرآلي در يك زمينه كلاژني ( ماده آلي چقرمه) تشكيل شده‌اند.در حقيقت، يكي از مهمترين مزاياي تركيب زمينه و فيبر، ماهيت مكملي آن است.

 

مثلاً رشته‌‌های نازك شيشه، استحكام كششي نسبتاً بالايي دارند اما زود مي‌شكنند؛ در مقابل، اكثر رزينهاي پليمري، استحكام كششي خوبي ندارند اما بسيار چقرمه، انعطافپذير و چكشخوار هستند.

با تركيب فيبر و زمينه،  هر جزء ضعف  ديگري  را  مي‌پوشاند و ماده  حاصل  مفيدتر از هر جزء بتنهايي خواهد بود.استفاده از پلاستيكهايي كه با فيبرتقويت شده‌اند، رو به افزايش است و طراحان و سازندگان متخصص به خواص منحصر بفرد كامپوزيتها پي برده‌اند و مي‌توانند قطعاتي با كارايي بهينه طراحي كنند.   

 

ذكر اين نكته لازم بنظر مي‌رسد كه، خاصيت آن‌ايزوتروپي (Anisotropy) در اين مواد مشاهده می‌شود، يعني در جهات مختلف، خواص متفاوتي دارند. اين موضوع به دليل آن است كه معمولاً جزء  سخت‌تر بصورت فيبري  (رشته‌اي)  وجود دارد.به عنوان مثال، چوب در  جهت  آوندها مستحكمتر است زيرا معمولاً آوندها موازي با محور شاخه يا تنه درخت قرار مي‌گيرند، بنابراين شاخه  مثل يك ميله معلق، وزنش را تحمل  كرده  و  تنه  درخت،  باد  و طوفان را  به  همين روش تحمل مي‌كند.

 

در  ساخت  مواد كامپوزيت  غير طبيعي، قابليت  كنترل  آن‌ايزوتروپي  (غير يكنواختي خواص در جهات متفاوت)، شرايط را براي طراحي اجزاء و فرايندهاي  توليد  بصورت  دلخواه، فراهم مي‌آورد. يك مهندس بايد اجزاء را بگونه‌اي طراحي كند تا ماده ايزوتروپ (با خواص يكنواخت در جهات مختلف) شود. اين موضوع بسيار مهمي است، زيرا احتمال دارد قطعه در سرويس دچار پارگي و شكستگي شود و در بايد طراحي مورد توجه قرار گيرد. البته استثنائاتي هم وجود دارد.ورقهاي فلزي بصورتي توليد می‌شوند كه خواص آنها در صفحه نسبت به خواص در جهت ضخامت  متفاوت است، كه  البته  بدليل  نوع  بافت كريستالوگرافي  است كه در حين نورد بوجود مي آيد.

 

خواصي كه در طراحي و توليد كامپوزيتها بايد مورد توجه قرار گيرند، عبارتند از: چقرمگي (تافنس)، استحكام، سفتي، چگالي و خواص حرارتي مثل هدايت و انبساط حرارتي.

تفاوت بين  ضريب  انبساط  حرارتي  دو  جزء، درهنگام  حرارت  منجر  به  باقي  ماندن  تنش هاي دروني و در نتيجه تغيير خواص مكانيكي می‌شود.

 

انتخاب تركيب و ساختار ماده كامپوزيت براي هر كاربرد  خاص، كار ساده‌اي  نيست.وارد كردن ماده  تقويت كننده  به زمينه، كل خواص  ماده  را تغيير مي‌دهد. توجه  به  تغييرات  احتمالي ريزساختار زمينه ناشي از حضورماده تقويت كننده، و همچنين تنشهاي باقيمانده ناشي ازضريبهاي حرارتي متفاوت، ضروري است. آناليز توزيع بار نيز در تعيين رفتار مكانيكي ماده كامپوزيت لازم بنظر مي‌رسد.

 

گفتیم که كامپوزيت‌ها حداقل از دو جزء تشكيل شده‌اند: 

يك بخش سخت با استحكام بالا(تقویت کننده) و يك بخش نرمتر بنام زمينه در ادامه توضیحاتی در باره ی انواع تقویت کننده ها و زمینه میدهیم :

 

برای دریافت اطلاعات بیشتر در مورد تقویت کننده ها و زمینه میتوانید بر روی لینک های زیر کلیک کنید...

 

 

 
صفحه نخست
پست الکترونیک
آرشیو
درباره وبلاگ
این وبلاگ جهت افزایش اطلاعات عمومی بازدید کنندگان راه اندازی شده و اطلاعات تحقیقات جدید انجام شده را در اختیار شما قرار می دهد.در صورتی که مقاله ای برای نگارش دارید می توانید آن را به ایمیل بنده ارسال کنید و اگر نقل قول می کنید کپی رایت را رعایت کنید و اسم منبع را بنویسید!

 

 RSS

POWERED BY
BLOGFA.COM