چكيده:

در اين پايان نامه رفتار كمانش ورق هاي دايره اي شكل مركب با استفاده از تئوري المان محدود و نرم افزار ANSYS مورد بررسي قرار گرفته است. هدف از اين پايان‌نامه بدست آوردن بارهاي فشاري كمانش در مودهاي مختلف مي باشد.

فصل اول مقدمه اي در مورد مواد كامپوزيت مي باشد.

در فصل دوم به معرفي ماتريسهاي به كار رفته در ساخت مواد مركب و بعضي از ويژگيهاي آنها پرداخته شده است.

در فصل سوم الياف و تقويت كننده هاي پر كاربرد در ساخت كامپوزيتها بررسي شده است.

در فصل چهارم به معرفي روش ساخت كامپوزيتها و پروسه توليد آنها اشاره شده است.

فصل پنجم به كاربرد كامپوزيتها در صنايع مختلف اختصاص يافته است.

در فصل ششم مقدمه اي از تئوري حاكم برمواد مركب و پيش بيني رفتار شكست اين مواد مي باشد.

در فصل هفتم معادلات حاكم بر كمانش ورقهاي كامپوزيت و معادلات تعادل آنها ارائه شده است.

پديده كمانش در مورد بسياري از سازه ها و جزء هاي تحت تاثير نيروي فشاري مطرح مي باشد. برخلاف تيرها كه پس از كمانش بدون تحمل بار زيادي دچار تسليم مي شوند، ورقها مي توانند پس از وقوع كمانش در مواردي تا چندين برابر بار كمانش را تحمل كنند. استفاده از اين توانايي ورقها گامي مهم و موثر درجهت بهينه سازي، سازه هاي هوايي شده است.

در فصل هشتم مقدمه اي در مورد روشهاي المان محدود و نرم افزار ANSYS ارائه شده است.

در فصل نهم، به معرفي المانها و روشهاي تحليل كمانش مواد مركب در نرم افزار ANSYS پرداخته شده است. در ادامه، تحليل گام به گام كمانش ورقهاي مركب و معرفي دستورات مربوط به هر مرحله صورت گرفته است.

در فصل دهم نتايج بدست آمده از 60 مورد تحليل كمانش ارائه شده است.

و بالاخره  در فصل يازدهم به مقايسه و تحليل داده هاي بدست آمده اختصاص يافته است. در پايان نتيجه گيري و پيشنهاد براي ادامه كار پژوهش آمده است.

 چكيده

فصل اول: مقدمه اي بر مواد مركب

1-1- كامپوزيت چيست؟2

1-2- مزاياي كامپوزيتها4

1-3- محدوديتهاي كامپوزيتها7

1-4- تاريخچه صنعت كامپوزيتها8

1-5- فازهاي كامپوزيتي و تقسيم بندي كامپوزيتها10

1-6- خواص كامپوزيتها12

1-7- مقاومت كامپوزيتهاي ليفي14

فصل دوم: ماتريسها (رزيتها)

2-1- ماتريسها18

2-2- پليمريزاسيون19

2-3- پليمرهاي گرما سخت و گرما نرم20

2-4- رزينهاي ترموپلاستيك (گرما نرم)20

2-5- رزينها گرما سخت (ترموست)21

2-6- نقش ماتريسها22

2-7- رزينهاي اپوكسي23

2-8- معايب رزينهاي اپوكسي24

2-9- تقسيم بندي انواع تجاري رزينهاي اپوكسي24

2-10- رزينهاي پلي استر غيراشباع25

2-11- انواع رزينهاي پلي استر تجاري26

2-12- خصوصيات رزينهاي پلي استر28

2-13- معايب رزينهاي پلي استر غيراشباع28

2-14- رزينهاي فنوليك29

2-15- خواص و كاربردهاي رزينهاي فنوليك30

2-16- معايب و محدوديتهاي رزينهاي فنوليك30

2-17- ماتريسهاي فلزي31

فصل سوم: الياف (تقويت كننده ها)

3-1- تقويت كننده ها33

3-2- تقويت كننده هاي ليفي33

3-3- الياف شيشه35

3-4- مزيتهاي اصلي الياف شيشه35

3-5- عيوب اصلي الياف شيشه36

3-6- سايز الياف38

3-7- آهار39

3-8- خواص الياف شيشه40

3-9- الياف پيشرفته41

3-10- الياف بور42

3-11- خواص و كاربرد الياف بور43

3-12- الياف سيليكون كاربيد44

3-13- الياف سيلسيم كاربيد44

3-14- الياف آلومينا45

3-15- الياف كربن وگرافيت46

3-16- الياف كربن46

3-17- خواص الياف كربن و گرافيت48

3-18- كامپوزيتهاي كربن و گرافيت48

3-19- مزيتهاي اصلي الياف كربن49

3-20- بحث ميكروسكوپي در مورد الياف كربن49

3-21- الياف آراميد يا پلي آميدهاي حلقوي50

3-22- خصوصيات آراميدها51

3-23- الياف پلي اتيلن52

3-24- الياف سراميكي52

3-25- مقايسه الياف مختلف53

فصل چهارم: ساخت مواد مركب

4-1- فرايندهاي ساخت كامپوزيتها56

4-2- قالب گيري باز56

4-3- قالب گيري بسته57

4-4- تقسيم بندي براساس حجم توليد58

4-5- تعاريف فرايند قالب گيري باز59

4-6-تعاريف بكار بردن رزين59

4-7- روش لايه گذاري دستي60

4-8- روش پاشش توسط پيستوله62

4-9- فيلامنت وايندينگ63

4-10- قالب گيري فشاري66

4-11- روش كششي69

4-12- قالب گيري با كيسه خلاء70

4-13- فرايند تزريق در خلاء73

4-14- قالب گيري به روش انتقال رزين RTM74

فصل پنجم: كاربرد كامپوزيتها

5-1- مقدمه79

5-2- صنايع حمل و نقل جاده اي79

5-3- استفاده از مواد كامپوزيت در ساخت تانكهاي جنگي و سلاح81

5-4- كاربرد كامپوزيتها در صنايع هوا فضا82

5-5- استفاده در ساخت فضاپيماها84

5-6- استفاده كامپوزيتها در صنايع حمل و نقل ريلي86

5-7- كاربرد كامپوزيتها در واحدهاي شيميايي86

5-8- كامپوزيتها درصنعت دريايي88

5-9- صنايع الكتريكي88

5-10- صنعت هسته اي89

فصل ششم: تئوري حاكم بر مواد مركب

6-1- مقدمه91

6-2- رفتار ماكرومكانيك يك لايه91

6-3- ثابتهاي مهندسي براي مواد ارتوتروپ95

6-4- جهت گيري الياف در مواد مركب96

6-5- استحكام در مواد مركب96

6-6- تئوريهاي شكست در حالت دو محوري بر مواد ارتوتروپ97

6-7- تئوري تنش حداكثر97

6-8- معيار كرنش حداكثر98

6-9- تئوري Tsai-Hill99

6-10- تئوري Tsai-Wu101

فصل هفتم: كمانش پوسته ها و مباحث تئوري مربوط به آن

7-1- مقدمه104

7-2- معادلات غيرخطي تعادل ورق106

فصل هشتم: آشنايي با المان محدود و نرم افزار ANSYS

8-1- مقدمه126

8-2- مسائل مهندسي126

8-3- روشهاي عددي127

8-4- تاريخچه اي كوتاه بر روش المان محدود و نرم افزار ANSYS128

8-5- مراحل اصلي در روش المان محدود131

8-6- توابع شكل (Shape Function)132

8-7- تقسيم بندي يك ناحيه به تعدادي المان براي المانهاي يك بعدي133

8-8- معرفي توابع شكل براي يك المان خطي134

8-9- خواص توابع شكل145

8-10- المان درجه دوم136

فصل نهم: مدل سازي مواد مركب در ANSYS 5.4

9-1- مقدمه139

9-2- مدل سازي مواد مركب در روش h-method139

9-3- المان Sheel-91139

9-4- المان Shel-99141

9-5- المان Solid-46142

9-6- مدل سازي مواد مركب در روش p-method143

9-7- روش تعريف ساختارهاي لايه اي144

9-8- روش تعريف خصوصيات هر لايه بطور جداگانه144

9-9- تفاوت روش p-method / h-method144

9-10- روش تحليل كمانش در نرم افزار ANSYS145

9-11- نكاتي در مورد مش بندي توسط نرم افزار ANSYS145

9-12- نكاتي در مورد تحليل كمانش148

9-13- تحليل ورق هاي دايره اي شكل در نرم افزار ANSYS149

9-14- حل مساله كمانش توسط دستورات APDL160

9-15- برنامه APDL براي حل مساله كمانش161

فصل دهم: نتايج

10-1- مقدمه170

10-2- ملاحظات170

فصل يازدهم: نتيجه گيري و پيشنهاد براي ادامه كار

11-1- مقدمه247

11-2- نقش ضخامت بر بارهاي حاصل از كمانش247

11-3- نقش مدولهاي الاستيسيته250

11-4- زاويه الياف و تاثير آن در كمانش252

11-5- پيشنهاد براي ادامه كار253

مراجع255

ضمائم256