دانلود تحقیق درباره کامپوزیت

دانلود تحقیق و مقالات رشته با عنوان دانلود تحقیق درباره کامپوزیت در قالب ورد و قابل ویرایش و در ۶۰ صفحه گرد آوری شده است. در زیر به مختصری از آنچه شما در این فایل دریافت می کنید اشاره شده است.

مقدمه:
در سراسر دنیا، تکنولوژی کاربرد کامپوزیت ها طی دو دهه اخیر با پیشرفت های فوق العاده ای همراه بوده است و شواهد نشان میدهند که میزان مصرف مصالح کامپوزیتی در ناحیه آسیا و اقیانوس آرام ۲۴ درصد بوده است، در حالیکه این میزان مصرف در کل ۲/۲ میلیون MT بوده است. بطور متداول تقریباً چهل هزار عدد از اقلام مصالح کامپوزیتی در سراسر دنیا در بخش های مختلف صنعتی کاربرد دارند. از زمانی که چین و هند کاربرد مصالح مرکب را آغاز کردند و بطور هم زمان از ۳۰ سال پیش پیشرفت چین با تراز مصرفی MT 000/200 در مقایسه با تراز مصرفی هند که MT 30000 بوده است مبهوت کننده است. مهمترین ویژگی که انتخاب این مصالح و قاب ساختمانی قطعات آنها دارد انسجام سازه ای آنها است. بالا بودن مقاومت ویژه و سبک وزن بودن این مصالح غالباً از جمله معیارهای میباشند که سبب تفوق و پرتوی آنها به سایر مصالح می شود، بویژه در کاربردهای هوا – فضایی این مسئه شاخص تر میباشد، امروزه بر معیارهای دیگری نظیر دوام محیطی، انرژی توکار و مقاومت در برابر آتش تاکید می شود. مصالحی که قبلاً تصور می شد که هم ردیف مصالح حاوی FRP با کارکرد بالا هستند نظیر الیاف کربن امروزه بیشتر قابل عرضه میباشند و به علت محدودیت قابلیت هایشان همیشه مورد استفاده قرار نمی گیرند. پژوهش های انجام شده در خصوص روندهای تکنولوژی در سطح بین المللی این حقیقت را نشان میدهد که مصالح ساختمانی مرکب یا کامپوزیت ها جایگاه شاخص در میان مصالح ساختمانی اشغال کرده اند و بسیاری از مصالح ساختمانی قدیمی و مرسوم را از رده خارج کرده اند. کامپوزیت ها از جمله طرح های جذابی هستند که در مقایسه با فولاد، آلومینیم و سایر فلزات از انرژی توکار بیشتری برخوردار هستند. سایر ویژگی های مهم کامپوزیت ها نظیر مقاومت در برابر ضربه، مقاومت در برابر ضربه، مقاومت در برابر خوردگی و داشتن عایق های حرارتی و اکوستیکی به نحو مطلوبی سبب شده اند تا آنها جایگاه ایده آلی را در میان مصالح ساختمانی به خود اختصاص دهند. فرآورده های کامپوزیتی ابداعی که دارای خواص گرما سختی هستند و کامپوزیت های ترموپلاستیکی راه طولانی را جهت توسعه کاربردهای نوین در پیش دارند و می بایست راه رسیدن به بازار تسریع شود.

اخبار و دیدگاهها – مصالح مرکّب در مهندسی عمران:
از دیرباز ظهور تمدّن بشری استفاده از مصالح مقاوم و سبک همواره توّجه بشر را به خود جلب کرده است. اندیشه ترکیب کردن دو یا چندین مصالح مختلف و تولید مصالحی جدید که به مراتب از خواص عمرانی بهتری برخوردار باشند در طول سالیان متوالی وجود داشته است. از سالها قبل دریافتند که مصالح مرکّب در مقایسه با مصالح مجزا از مزایای ترکیبی بیشتری برخوردار میباشند و از نظر عملکرد بر مصالح مجزا برتری دارند. از زمانهای کهن بشر از الیاف و مواد چسبنده و ملات در مصالح مرکّب استفاده میکرده است. کاربرد الیاف گیاهی در آجرها و ظروف سفالی جهت استحکام و جلوگیری از ترک خوردگی از جمله اقدامات بوده است که توسط فراعنه مصر انجام می شده است و تمدن های اینکا و مایا نیز از این شیوه ها استفاده می کردند. مصالح تأثیر بسزایی در زندگی ما دارند به نحوی که دورانهای تاریخی زندگی بشر تحت نفوذ آنها قرار گرفته است و حتّی با نام آنها نامگذاری شده است. با ظهور تمدن مدرن و رشد و توسعه دانش علمی بشر افزایش تقاضا جهت عرضه مصالح جدیدتر و کاربرد آنها در عرصه های نوین مشاهده شده است. در واقع، در سالهای اخیر با وقوع جهش های تکنولویکی نیاز به توسعه مصالح و بکارگیری آنها در شرایط سخت احساس شده است، مصالحی که بتوانند در درجه حرارت بالا و تحت فشار زیاد و شرایط محیطی که سبب خوردگی مصالح می گردد کاربرد داشته باشند و از استحکام بالایی برخوردار باشند و فاقد عوارض وزنی باشند چرا که مصالح متداول فاقد کارایی لازم میباشند. در مهندس مصالح خواص مصالح با نیازهای کاربردی آنها تطبیق داده می شود و بر همین مبنا این مصالح ساخته می شوند. ابداع و نوع آوری به توسعه مصالح و ویژگی های نوین آنها محدود نمی شود، بلکه شیوه های ساخت و تولید مصالح و بکارگیری تکنیک های پیشرفته فرآوری و استفاده مؤثر از انرژی هنگام فرآوری و مهمتر از همه اینکه حداقل آسیب های محیطی را ببینند همگی مدنظر میباشند. کاربرد مصالح پیشرفته که دارای خواص ترکیبی باشند و بتوانند در امور تخصصی مورد استفاده قرار بگیرند یک واقعیت محسوب می شود. طی ۳۰ سال گذشته مصالح مرکب، مواد پلاستیکی و مصالح سرامیکی از جمله مهمترین مصالح شناخته شده اند. حجم و تعداد موارد کاربردی مصالح مرکب دائماً افزایش یافته است و بدون وقفه در بازار فروش نفوذ کرده اند و آن را تحت سلطه خود درآورده اند. مصالح مرکب مدرن بخش اصلی بازار مصالح مهندسی را تشکیل میدهند، دامنه کاربردی آنها از فرآورده های روزمره تا کاربردهای مناسب و پیچیده گسترده شده است. امروزه مواد پلاستیکی ملّح از جنس الیاف (FRP) با کارایی بالا با رایج ترین مصالح ساختمانی معینی فولاد که یکی از مصالح مهم میباشد در چالش میباشند و کاربردهای روزمره ای دارند و در بدنه اتوموبیل ها و زیر ساخت ها بکار می روند. اگر تصور کنم که FRP سبب حذف نقش کلیدی فولاد می گردد حماقت کرده ایم.
با این حال، مزایای بی وقفه تکنولوژی ساخت و کارایی FRP کاربرد روبه رشد آن را تشدید می کنند و این امر منجر به پذیرش آن در بازار فروش می شود. در هر عرصه کاربردی و بخش صنعتی گزینش نهایی غالباً نتیجه یک رقابت میباشد و در پی آن پیشرفت هایی در انتخاب مصالح جانشین نظیر آلیاژهای آلومینیوم و هیبریدهای مرکب فلزی حاصل می شود.
هر نوع ماده مرکبی ویژگی های کاربردی خودش را داراست و نوعاً با کاربردهای تخصصی نیز متناسب میباشد. بطور فزاینده ای مصالح ماتریسی حاوی رزین پلیمردار و الیاف ملح شیشه که دارای کارایی بالایی نیز می باشند و کربن و آرامید و مصالح پیشرفته کاربردهای گسترده ای پیدا کرده اند و در حجم بالا تولید می شوند. حجم بالای تولید سبب کاهش هزینه مصرف می شود. عملکرد بالای FRP و کاربردهای متنوع و کاربردهای متنوع آن به گونه ای میباشد که در برابر آسیب های ناشی از انفجار مقاوم میباشند و در طرح های حفاظتی و در استوانه های سوخت که در وسائل نقلیه که با گاز طبیعی کار می کنند کاربرد دارند، همچنین در تیغه های آسیاب های بادی، میله های صنعتی و در تیلوهای محافظ پل های آزادراهها و حتی در غلتک های مخصوص تهیه کاغذ کاربرد دارند. بخش تنوع و گوناگونی اینگونه کاربردهای مدرن و بررسی نقطه نظرات اجتماعی – تجاری که در این مقدمه بدان اشاره گردید دیدگاه آموزنده ای را مطرح می کند و ما را از جایگاه بالای FRP در آینده آگاه می سازد.

مصالح مرکب چه مصالح میباشد ؟
مصالح مرکب از ترکیب دو یا چندین مصالح تشکیل می شوند و خواص مربوطه را هنگام ترکیب شدن حفظ می کنند و ویژگی های فیزیکی و شیمیایی را کسب می کنند که سبب برتری آنها بر مصالح مجزا میشود. اجرا اصلی مصالح مرکب عوامل تقویت کننده و خمیره یا ملات آنها است. الیاف ، مصالح دانه ای و ویکرها به عنوان مواد تقویت کننده عمل می کنند و سبب استحکام و سختی مصالح می شوند. ملات سبب سفت شدن و بهم چسبیدگی آرماتور می شود و این امر سبب می شود که انتقال بار از ماتریس یا ملات به آماتور صورت بگیرد. سایر مواد مانند فیلرها یا گرد سنگ ها از این جهت مورد استفاده قرار می گیرند که سبب کاهش هزینه ها میشوند و توانایی فرآوری و پایداری ابعاد را افزایش میدهند. الیاف مصالح مرکب ملح به الیاف ناپیوسته و پیوسته تقسیم می شوند. در طبقه بندی متداول دیگری ماتریس یا خمیره به پلیمر، مواد فلزی و سرامیک تقسیم می شود. در طراحی اجزای سازه ای که مصالح مرکب در آنها بکار برده می شود از طرح های مصالح و طرح های سازه ای استفاده می شود. برخلاف مصالح متداول نظیر فولاد، خواص مصالح مرکب می تواند با توجه به نماهای سازه ای طراحی شوند. خواص مصالح مرکب نظیر سختی، انبساط حرارتی و غیره می توانند بطور مداوم از نظر مقدار و تحت کنترل طراح تغییر کنند. کاربرد متداول مصالح مرکب حاوی پلیمر به آن علت است که این مصالح از خمیره رزین گرما سخت توأم با الیاف تسلیح تشکیل شده اند. برخی از رزین های گرما سخت پیشرفته مورد استفاده قرار می گیرند و در بعضی از مصالح مرکب آرماتورهای حاوی گرد سنگ نیز بکار می روند که ممکن است به تنهایی یا همراه با انواع الیاف ها بکار بروند. آرماتورهای متغلغل نظیر کف ها و مولد است جهت اعمال سختی مورد استفاده قرار می گیرند در عین حال که فوق العاده سبک میباشند. از جمله متداول ترین آرماتورها یا بتن آرمه ها می توان از شیشه، الیاف کربن و آرامید نام برد که در اشکال مختلف در دسترس میباشند، اینگونه مواد در اشکال پیوسته، خرد شده، بافته و غیر بافته و چند محوری وجود دارند. انتخاب دقیق نوع آرماتور سبب می شود که خواص فرآورده نهایی به گونه ای باشد که در هر مهندسی تخصصی مورد نیاز باشد. الیاف شیشه تاکنون در سطح وسیعی مورد استفاده قرار گرفته اند و به عنوان آرماتورهای رشته ای مورد استفاده قرار گرفته اند و بهمین علت اصطلاحاتی نظیر ARP یعنی مواد پلاستیکی مسلح به شیشه، فایبرگلاس، FRP مواد پلاستیکی مسلح به الیاف در مورد کالاهایی اطلاق می شوند که از مواد مرکب ساخته شده اند و بویژه در عرصه مهندس عمران کاربرد دارند. از آنجا که کاربرد مصالح مرکب یک انتخاب بدیهی در بسیاری از موارد شمرده می شود، انتخاب سایر مواد بستگی به فاکتورهایی نظیر نیازهای عمر مفید کاری، تعداد اقلام تولید شده، پیچیده بودن شکل فرآورده، صرفه جویی در هزینه های کلی و به تجربه و مهارت طراح در ارائه مصالح مرکب با پتانسیل مطلوب دارد. در بعضی از موارد، بهترین نتایج با کاربرد توأم مصالح مرکب و مصالح سنتی و رایج بدست می آید.

چرا از مصالح مرکب استفاده می کنیم ؟
مصالح مرکب نیازهای طراحی را در ابعاد گوناگون برطرف می سازند چرا که از اندوخته وزنی قابل توجهی برخوردار میباشند و ضریب مقاومت به وزن با چنین فاکتورهایی در مصالح سنتی قابل مقایسه نمیباشد. برخی از مزایای مصالح مرکب نسبت به مصالح سنتی و مرسوم عنوان شده اند:
• مقاومت کششی مصالح مرکب چهار تا شش برابر بیشتر از فولاد و آلومینیم میباشد.
• افزایش سختی پیچشی و خواص ضربه ای
• مصالح مرکب دارای حد خستگی بالاتری هستند یعنی حداکثر ۶۰ درصد از مقاومت کششی نهایی را دارا میباشد.
• مصالح مرکب بین ۳۰ تا ۴۵ درصد سبکتر از سازه های آلومینیمی هستند که جهت مرتفع کردن نیازهای کارکردی طراحی شده اند.
• در مقایسه با سایر مصالح سازه ای نظیر فولاد و آلومینیم و غیره دارای انرژی توکار کمتری میباشند.
• در هنگام بهره برداری سرو صدای کمتری دارند و در مقایسه با فلزات ارتعاش را کمتر منتقل می کنند.
• مصالح مرکب در مقایسه با فلزات کاربردهای بیشتری دارند و نیازهای اجرایی را بهتر مرتفع می سازند و جز ملزومات طراحی های پیچیده محسوب می شوند.
• طول عمر طولانی آنها بدلیل آن است که نسبت به عوامل محیطی، ضربه و خستگی مقاومت زیادی دارند و هزینه نگهداری کمتری را به خود اختصاص میدهند.
• مصالح مرکب در مقایسه با فلزات از هزینه دوره عمر کمتری برخوردار هستند.
• مواد مرکب در مقابل خوردگی از مقاومت خوبی برخوردار هستند و ضد آتش هستند.
• تقویت شده هستند و دارای سطوح صاف میباشند و از خواص دیگر مصالح مرکب آن است بسادگی با مواد ملالین ترکیب می شوند و حالت تزیینی و منسجمی پیدا می کنند.
• قطعات مصالح مرکب در مقایسه با قطعات فلزی مصالح سنتی می توانند درزها و اتصال دهنده ها را برطرف کنند و طرح های ساده تر و منسجم تری را ارائه میدهند.
جدول شماره یک خواص مکانیکی بیرون زده لامینیت های حاوی FRP را نشان میدهد. مقاومت کششی برابر mpa 97/88، مقاومت خمشی mpa 86/175، مقاومت ضربه ای zoules/m 44/609، میزان جذب آب در ۲۴ ساعت برابر ۸۰/۰ و میزان جذب آب طی ۴ ساعت برابر ۹۲/۰ میباشد. FRP در مقایسه با فولاد مقاومت بیشتری دارد و کمتر در معرض تخریب محیطی قرار دارد. مصالح مرکب حاوی FRP در محیط های ثور فاسد نمی شوند، در حالیکه این عامل طول عمر سازه های سنتی را کاهش میدهد. افزون بر این، FRP در مقایسه با بتن پنجاه مرتبه ضریب مقاومت به وزن بالاتری دارد و در مقایسه با فولاد هجده مرتبه ضریب مقاومت ان به وزن بیشتر است. مصالح مقاوم در مقابل ترک خوردگی که وزن کمی دارند از نظر ایمنی و اقتصادی حائز اهمیت میباشند. نیاز بازارهای جدید دستیابی به کاهش هزینه تولید مصالح خام و فرآورده های تولید میباشد و تلاش می کنند تا مصالح مرکبی ساخته شوند که بتوانند در عرصه فراساختاری شهری کاربردهای فراوانی داشته باشند.

مصالح مرکب و کاربردهای سازه ای :
مصالح مرکب از سالها قبل در صنایع ساختمانی کاربرد داشته اند. محدوده کاربرد انها از شبکه های غیر سازه ای و روکش کاریها تا سیستم های سازه ای گسترش داشته است و از آنها در نگهدارنده های صنعتی، ساختمان ها، سازه های بام های دو شیب متقارن و طویل، مخازن، قطعات پل ها و دستگاههای کامل پل ها استفاده شده است. مقاومت آنها در برابر خوردگی و سبک وزن بودن آنها سبب شده است که در عرصه های کم تنش مورد توجه قرار بگیرند. گستردگی کاربرد FRP و کارایی بالای آن در کاربردهای سازه ای اولیه سبب توسعه و پذیرش این مصالح شده است. در حال حاضر مصالح مرکب نقش فزاینده ای در جایگزینی سایر مصالح نظیر الوار و چوب، فولاد، آلومینیم و بتن بکار رفته در ساختمان ها دارند.