در این تحقیق یک مدل جدید خستگی برای پیش بینی عمر خستگی تک لایه های کامپوزیتی تحت بارگذاری خستگی با دامنه ثابت و برای حالت های بارگذاری کششی - کششی و فشاری - فشاری ارایه شده است. مدل ارایه شده یک مدل نرمالیزه بر پایه روش انرژی بوده و از عدد تخریب استاتیکی معیار ساندو (Sandhu) بعنوان یک سنجه جدید خستگی استفاده نموده است. این مدل قادر به پیش بینی عمر خستگی کامپوزیت های تک جهته با جهت های دلخواه، برای کلیه وضعیت های تنش و نسبت تنش های مثبت می باشد. با استفاده از این مدل کلیه نتایج بدست آمده از نسبت های مختلف تنش و جهت های مختلف الیاف به یک منحنی اصلی خلاصه می شوند. نتایج پیش بینی شده توسط مدل و نتایج آزمایشگاهی موجود در مقالات از همخوانی بسیار خوبی برخوردار هستند. 

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

معمول ترین روش مقاوم سازی ستون ها با FRP، محصور کردن محیط خارجی آن ها است. محصور کنندگی برای اعضای فشاری موثراست و به منظور افزایش ظرفیت تحمل بار، یا افزایش شکل پذیری استفاده می شود. هدف اصلی در این تحقیق، بررسی مقاوم سازی ستون های بتن مسلح دایروی با کامپوزیت های FRP چند جهته می باشد. برای این منظور، ابتدا سه نمونه آزمایشگاهی موجود، عینا در نرم ا فزار ABAQUS مدل سازی شدند؛ بدین ترتیب با مقایسه و نزدیک بودن نتایج نرم افزاری و آزمایشگاهی، صحت مدل سازی ها به اثبات رسید. سپس با در نظر گرفتن متغیرهایی مانند جنس الیاف، جهت لایه های کامپوزیت و درصد فولاد طولی مقطع ستون، 18 نمونه تحلیلی تعریف و در نرم افزار ABAQUS مدل سازی شدند. نمونه های تحلیلی به دو گروه، نیمی با میزان فولادی طولی 2 درصد و نیمی دیگر با میزان فولاد 4 درصد تقسیم شدند. در هر گروه، یک نمونه بدون تقویت، چهار نمونه محصور شده با ورق های CFRP و چهار نمونه تقویت شده با ورق های GFRP در نظر گرفته شد. هم چنین نمونه های هر گروه با لایه های کامپوزیت در جهات مختلف 0،0، 0 درجه و 90، 0، 90 درجه و 45-، 45، 0 درجه و 45-، 45، 90 درجه تقویت شدند. نتایج به دست آمده از تحلیل مدل های اجزای محدود این نمونه ها نشان داد که کامپوزیت های FRP چند جهته، ظرفیت باربری محوری ستون های تقویت شده را 1.43 تا 2.77 برابر و شکل پذیری آن ها را 5.5 تا 13 برابر افزایش می دهند. مقاوم-سازی به وسیله کامپوزیت های FRP با لایه های در جهت 0 و45 و45- درجه، راه کار خوبی برای افزایش شکل پذیری ستون های بتن مسلح است. هم چنین اثر مقاوم سازی روی نمونه های با فولاد مقطع دو درصد، 8 الی 16 درصد بیش از نمونه های با فولاد مقطع چهار درصد می باشد.

کامپوزیت های گرمانرم به دلیل خواص ذاتی در صنایع مختلف به طور وسیع استفاده می شود. اتصال قطعات کامپوزیتی از پارامترهای مهم در صنعت کامپوزیت است. در این پژوهش استحکام اتصالات کامپوزیت های تک جهته گرمانرم به صورت تجربی بررسی شده است. نمونه های کامپوزیتی از الیاف کامینگلد، از جنس شیشه-پلی پروپیلن و با استفاده از فرآیند پالتروژن و به صورت پروفیل های تسمه ای شکل تولید شده اند. برای اتصال نمونه ها از سه روش پیچی، جوش آلتراسونیک و گرمایی_فشاری استفاده شده است. بر اساس نتایج تجربی، مکانیزم عملکرد و شکست مکانیکی اتصالات جوشی و پرسی با اتصال دهنده های مکانیکی مقایسه شد. نتایج نشان دهنده آن است که نمونه های متصل شده به روش آلتراسونیک نسبت به روش پرس گرم و پیچی استحکام بهتری دارند. در جوش آلتراسونیک بهترین استحکام مربوط به بیش ترین زمان جوشکاری 1. 8s است و برای اتصال پرس گرم مربوط به بیش ترین دما 200 C و فشار 1. 5bar است. بیشینه نیروی قابل تحمل برای اتصال پیچی، متعلق به نمونه با نسبت قطر به عرض تسمه 0. 2 و نسبت فاصله سوراخ به عرض تسمه 1. 25 است. همچنین نتایج آزمایش کشش نشان می دهد که استحکام اتصال با آلتراسونیک و پرس گرم به ترتیب تقریبا 4 و 1. 5 برابر نسبت به اتصال پیچی افزایش یافته است.

جهت گیری الیاف یکی از مهم ترین پارامترهای موثر بر مود دوم نرخ رهایی انرژی کرنشی در شروع جدایش بین لایه ای است. از تیری با شکاف انتهایی برای اندازه گیری نرخ رهایی انرژی کرنشی در شروع جدایش بین لایه ای کامپوزیت های لایه ای استفاده شده است. در واقع هدف از این تحقیق، پیش بینی مقدار نرخ رهایی انرژی کرنشی نمونه چندجهته از روی نتایج تجربی مربوط به قطعه تک جهته می باشد، بدون اینکه مستقیما به آزمایش های تجربی و مدل سازی اجزاء محدود قطعه کامپوزیتی لایه ای چندجهته نیاز شود. در این زمینه، روشی پیشنهاد شده که ترکیبی از روش های پیش بینی و تحلیلی است. ضمنا نتایج بدست آمده از این روش با نتایج مدل سازی عددی و نتایج تحلیلی مقایسه شده است. این روش، حجم محاسبات عددی و تحلیلی و نیز هزینه مطالعات آزمایشگاهی را به مقدار چشم گیری کاهش می دهد.

امروزه استفاده از مواد کامپوزیتی در صنایع مختلفی هم چون هوافضا، حمل و نقل، ساختمان و .... رو به افزایش است. بنابراین درک صحیح از فرایندهای تولید و مونتاژ قطعات تولید شده با این مواد امری اجتناب ناپذیر است. یکی از فرآیندهای مهم و پرکاربرد در مونتاژ قطعات کامپوزیتی، ماشینکاری است. این فرآیند شامل دو دسته فرآیندهای سنتی و نوین ماشینکاری بوده که سنگزنی از رایج ترین روش های سنتی می باشد. پارامترهای ماشینکاری مختلفی همچون سرعت چرخش سنگ، سرعت پیشروی، عمق برشی، مشخصات قطعه کار، اندازه و جنس ذرات ساینده و هندسه سنگ بر کیفیت ماشینکاری تاثیرگذار است. در این مطالعه تأثیر پارامترهای سنگزنی شامل نرخ پیشروی، عمق برشی، راستای الیاف و اندازه ذرات ساینده بر زبری سطح کامپوزیت تقویت شده با الیاف کربن مورد بررسی قرارگرفته است. قطعات از جنس الیاف کربن-اپوکسی بوده اند. آزمایشات با نرم افزار مینی تب نسخه 19 و به روش سطح پاسخ طرح ریزی شدند. نتایج نشان دادند که اندازه ذرات و عمق برش مؤثرترین پارامترها بر زبری سطح می باشند. پس ازآن نرخ پیشروی و راستای الیاف در مراتب بعدی اهمیت قرار دارند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نیز تأییدکننده نتایج می باشند. در پایان پیشنهاد شد برای روتراشی کامپوزیت از سنگ با دانه بندی زبر، عمق برش 50 میکرومتر، نرخ پیشروی 200 میلیمتر بر دقیقه و عمود بر الیاف استفاده شود تا به زبری کم تر از 0/5 میکرومتر دست یافت.

هدف از انجام تحقیق حاضر، بررسی تاثیر بهسازی شیمیایی توسط تیتانیم و فرایند فورج چند جهته (MDF)، بر ریزساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت SiP/ZA22 حاوی 4 و 8 درصد وزنی سیلیسیم است. فرآیند فورج در دمای 100 درجه سانتیگراد انجام شد و نمونه ها در معرض دو و پنج پاس MDF قرار گرفتند. بر اساس نتایج، بهسازی کامپوزیت توسط تیتانیم موجب ظریف شدن شبکه دندریتی درشت اولیه، کاهش ابعاد ذرات سیلیسیم اولیه (SiP) و کاهش اندازه دانه آن می شود. فرایند MDF نیز ضمن حذف تدریجی ساختار دندریتی، موجب کاهش ابعاد و توزیع ظریف ذرات SiP و تخلخل ها در ریزساختار می شود. بر اساس نتایج آنالیز تصویری، در کامپوزیت های حاوی 4 و 8 درصد وزنی سیلیسیم، اندازه متوسط ذرات SiP پس از 5 پاس فورج، از حدود 25 و 30 میکرومتر به ترتیب به حدود 6 و 7 میکرومتر می رسد. نتایج حاصل از خواص مکانیکی نیز حاکی از کار نرمی کامپوزیت ها طی MDF است به گونه ای که سختی و استحکام کششی کامپوزیت پایه پس از 2 پاس MDF به ترتیب حدود 30 و 25 درصد کاهش یافته و درصد ازدیاد طول و چقرمگی آن به ترتیب حدود 120 و 325 درصد افزایش می یابند. حضور ذرات سیلیسیم به حفظ سختی و استحکام کامپوزیت پس از MDF کمک می کند به گونه ای که پس 2 پاس MDF، میزان افت سختی و استحکام کششی کامپوزیت بهسازی شده حاوی 4 درصد وزنی سیلیسیم، به ترتیب حدود 18 و 2 درصد است اما درصد ازدیاد طول و چقرمگی آن به ترتیب حدود 25 و 175 درصد بهبود می یابند.

در این تحقیق تراشکاری ارتعاشی (VC)، تراشکاری ارتعاشی بیضوی (EVC) و تراشکاری معمولی (OC) بر روی قطعه کار Ud500 مورد آزمایش قرار گرفته است. این آزمایش ها با ابزار الماس تک کریستال و دستگاه تراش CNC بسیار دقیق انجام شد و علاوه بر بررسی نتایج نیروی ماشینکاری، زبری سطح و عمر ابزار در فرایندهای فوق با تغییر عوامل ماشینکاری شامل سرعت برشی، پیش روی، دامنه ارتعاش و زاویه فاز بررسی و مقایسه شد. نتایج نشان می دهند که نیروی ماشینکاری در فرایند EVC بسیار کمتر از دیگر فرایندها است. در فرایند EVC زبری سطح هم در جهت برشی و هم در جهت پیشروی کمتر از دیگر فرایندها است. هم چنین عمر ابزار در فرایند EVC بیشتر از دیگر فرایندها است.

در این مطالعه تاثیرات دماهای مختلف محیطی و لایه چینی الیاف بر رفتار خمشی کامپوزیت های هیبریدی متشکل از رزین اپوکسی، الیاف بازالت و الیاف نازک تک جهته کربن مورد بررسی قرار گرفت. کامپوزیت های هیبریدی با استفاده از روش لایه گذاری دستی 2 لایه الیاف نازک تک جهته کربن و 6 لایه الیاف بازالت ساخته شدند. نمونه ها با سه نوع مختلف لایه چینی به طوری که موقعیت الیاف نازک تک جهته کربن از مرکز به سطوح نمونه ها تغییر می کرد، آماده شدند. همچنین، تاثیر دما بر رفتار خمشی نمونه ها با استفاده از دماهای 25، 60 و 95 درجه سانتی گراد مورد بررسی قرار گرفت. تمامی نمونه ها دارای شکست تدریجی بودند و به دلیل حضور الیاف نازک تک جهته کربن، رفتار شبه انعطاف پذیر نشان دادند. نتایج نشان دادند که با قرار دادن الیاف نازک تک جهته کربن در بیرونی ترین لایه ها، استحکام و مدول خمشی نمونه ها به شدت افزایش یافت. به عنوان نمونه، در دمای 25 درجه سانتی گراد، مدول خمشی نمونه هایی که الیاف نازک تک جهته کربن در بیرونی ترین لایه هایش قرار داشتند، حدود 42 درصد بالاتر از مدول خمشی نمونه های با الیاف نازک تک جهته کربن در مرکز بود. با این وجود، مقادیر کرنش شکست نمونه ها با نزدیک کردن الیاف نازک تک جهته کربن به مرکز نمونه ها افزایش داشت. همچنین، نتایج نشان داد که افزایش دما منجر به کاهش مقادیر استحکام و مدول خمشی نمونه ها شده، در حالی که مقادیر کرنش افزایش یافته است.