دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
دانشکده مهندسی مکانیک
طراحی، ساخت و تست دینامیکی سازه‌های کامپوزیتی جدارنازک Closed Loop – درمحدوده بارگذاری دینامیکی
پایان‌نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد
در رشته مهندسی مکانیک گرایش سازه و بدنه خودرو
استاد راهنما:
دکتر جمال زمانی
دکتر رضا کاظمی
چکیده
در این پایان نامه مخازن کامپوزیتی از جنس الیاف شیشه آغشته به رزین پلی‌استر با ابعاد مشخصی طراحی و در نهایت نمونهای از این مخازن، ساخته و تحت تست دینامیکی قرار گرفته شد. هدف این تحقیق بررسی کارایی پارچه کامپوزیتی به جای الیاف کامپوزیتی می‌باشد. در ابتدا رفتار مخازن کامپوزیت مورد بررسی قرار گرفت که در نتیجه جنس لاینر، آلومینیوم 6063 انتخاب گردید. این نمونه‌ها در ابعاد هندسی مختلف با ضخامت یکسان با توجه به تحقیقات انجامشده، طراحی و ساخته شد.
پس از انجام تست دینامیکی بر روی لاینر و بدست آوردن فشار ترکیدن دینامیکی این مخازن، به تقویت آنها به کمک پارچه‌های بافته‌شده کامپوزیتی پرداخته شد و اثر پارچه‌های کامپوزیتی مختلف موردبررسی قرارگرفت. این مخازن توسط پارچه‌های کامپوزیتی سوزنی (شبه ایزوتروپیک)، ساتنی [0˚/90˚] و چندمحوره [45˚/-45˚] در تعداد لایه‌های مختلف تقویت‌گردید و اثرات آنها با یکدیگر مقایسه‌شد.
در ادامه، به اثرات افزایش تعداد لایه‌ها بر روی تغییرات فشار ترکیدن دینامیکی در حالت استفاده از یک نوع پارچه کامپوزیتی، پرداخته‌شد.
در این پژوهش به بررسی اثرات پارچه‌های کامپوزیتی مختلف با تعداد لایه‌های یکسان پرداخته و میزان افزایش فشار ترکیدن دینامیکی این مخازن نسبت به لاینر فلزی موردبررسی قرار گرفت. درحالتی‌که از پارچه کامپوزیتی ساتنی [0˚/90˚]استفاده گردید، 24 درصد و با استفاده از پارچه‌های چندمحوره [45˚/-45˚]، 33 درصد و کامپوزیتی سوزنی، 46 درصد افزایش در فشار ترکیدن دینامیکی مشاهده می‌شود.
در نهایت به بررسی اثر طول مخازن روی فشار ترکیدن دینامیکی پرداخته شد. نتایج حاکی از آن است که با توجه به قرار گرفتن هندسه این مخازن در گروه استوانه‌های متوسط افزایش طول اثر چندانی روی فشار ترکیدن دینامیکی ندارد. همچنین در این طرح نتایج به دست آمده با نتایج محاسبات تئوری مقایسه گردید که مطابقت خوبی مشاهده‌شد.
واژه‌های کلیدی: کامپوزیت ـ مخازن جدار نازک ـ تست دینامیکی ـ فشار ترکیدن دینامیکی ـ الیاف‌پیچی ـ فشار داخلی ـ زاویه پیچش
فهرست مطالب
فصل 1: مفاهیم و پیشینه تحقیق 1
1-1- تاریخچه 2
1-2- معرفی انواع مخازن CNG 3
1-2-1- مخازن نوع اول، مخزن تمام فلزی 4
1-2-2- مخازن نوع دوم، مخزن کمرپیچ 5
1-2-3- مخزن نوع سوم، مخزن تمام‌پیچ 6
1-2-4- مخزن نوع چهارم، مخزن تمام‌کامپوزیتی 7
1-3- مقایسه انواع مخازن: 8
1-4- مقایسه کیفی مخازن ذخیره گاز طبیعی: 9
1-5- تکنولوژی رشته‌پیچی 9
1-5-1- مراحل فرآیند 10
1-5-2- روش‌های الیاف‌پیچی 10
1-5-3- مزایای و معایب رشته‌پیچی 11
1-5-4- انواع ماشین های رشته پیچی 11
1-5-5- فرآیند تولید 12
1-5-6- الگوهای پیچش 13
1-6- مخازن کامپوزیتی پیچیده‌شده با پارچه کامپوزیتی 15
1-6-1- پیچش پارچه‌های زاویه‌دار (Angle-ply) 15
1-7- مکانیک شکست مواد کامپوزیتی 16
1-8- رابطه تنش ـ کرنش برای لایه ای با جهت دلخواه 19
1-9- تخمین شکست 22
1-9-1- تخمین شکست در یک لایه تک جهته 23
1-9-2- تئوری شکست سای ـ وو 24
1-9-3- معیار شکست اصلاح شده سای– وو 27
1-9-4- مقدمه‌ای از تحلیل شکست تدریجی 27
1-9-5- چند تئوری پس شکست 28
فصل 2: مروری بر مقالات 31
2-1- مقدمه 32
2-2- مروری بر مقالات انجامشده 32
2-3- نتیجه‌گیری 42
فصل 3: دستگاه بارگذاری و نحوه ساخت مخازن 43
3-1- معرفی دستگاه تست دینامیکی 44
3-1-1- قابلیت‌های دستگاه بارگذاری دینامیکی 44
3-1-2- اجزای دستگاه بارگذاری دینامیکی 45
3-1-3- مدار هیدرولیک دستگاه 47
3-1-4- ثبت نتایج دینامیکی 48
3-1-5- آزمایشات دینامیکی: 51
3-1-6- تعیین نوع مخازن 51
3-1-7- تئوریهای شکست جونز 52
3-1-8- تئوری حد بالا 53
3-1-9- تئوری حد پایین 53
3-2- انتخاب ضخامت صفحات دو انتها 56
3-3- ضخامت قسمت استوانه‌ای 57
براي دانلود متن كامل پايان نامه اينجا كليك كنيد
نظرات شما عزیزان:
تبادل لینک هوشمند