دانلود فایل بررسی میز هیدرولیکی و کاربرد آن

بررسی میز هیدرولیکی و کاربرد آن

جزوه حاضر جهت استفاده دانشجویان رشته های مهندسی عمران و مکانیک تهیه شده است در این جزوه 8 آزمایش مهم که در اکثر دانشگاهها تدریس می شود بیان گردیده است و هر آزمایش در یک فصل جداگانه آمده است در این مجموعه ضمن آشنا ساختن دانشجویان با دستگاه مورد آزمایش و روش انجام آزمایش ، بصورت خلاصه در مورد تئوری مربوط به آزمایشات توضیحاتی ارائه شده است هم چنین ض

دسته بندی	مکانیک
فرمت فایل	doc
حجم فایل	2475 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	88

دریافت فایل

فروشنده فایل

کد کاربری 8044

تمام فایل ها

فهرست مطالب

عنوان صفحه

فصل اول : آشنایی با میز هیدرولیکی....... 3

فصل دوم : جریان عبوری از ونتوری متر..... 9

فصل سوم : جریان عبوری از اوریفیس........ 17

فصل چهارم: برخورد جت.................... 24

فصل پنجم : وسایل اندازه گیری شدت جریان.. 31

فصل ششم : جریان عبوری از سرریزها........ 45

فصل هفتم : افت انرژی در شبکه ها......... 53

فصل هشتم : جریان های گردابی (ورتکس)..... 68

فصل نهم : آزمایش مرکز فشار.............. 82

جزوه حاضر جهت استفاده دانشجویان رشته های مهندسی عمران و مکانیک تهیه شده است در این جزوه 8 آزمایش مهم که در اکثر دانشگاهها تدریس می شود بیان گردیده است و هر آزمایش در یک فصل جداگانه آمده است در این مجموعه ضمن آشنا ساختن دانشجویان با دستگاه مورد آزمایش و روش انجام آزمایش ، بصورت خلاصه در مورد تئوری مربوط به آزمایشات توضیحاتی ارائه شده است هم چنین ضمن بیان اهداف آزمایش ، موارد ارائه نتایج که به صورت جداول یا نمودارها است و می بایست توسط دانشجویان تکمیل شود ذکر گردیده است.

بطور کلی جهت فراگیری و درک عمیق از موضوعات پیچیده علمی ، نمی توان فقط از طریق مطالعه و با شنیدن مطالب به این هدف رسید بلکه می بایست با انجام آزمایشات و از روش های تجربی ، پدیده های مختلف را مشاهده و مورد تجزیه و تحلیل قرار داد دانشجویان با انجام آزمایشات ، ضمن آشنا شدن با وسایل مختلف و روشهای مختلف اندازه گیری با تجزیه و تحلیل داده ها و یافته های آزمایشگاهی ، به شناخت و درک عمیق مطالب خواهند رسید.

توصیه می شود دانشجویان قبل از انجام هر آزمایش ، ضمن مطالعه مطالب مربوط به آن آزمایش و اندیشیدن به مطالب تئوری آن ، در حین آزمایش با قسمتها و جزئیات مختلف دستگاه و همچنین روش انجام آزمایشات آشنا گردند.

پس از انجام آزمایشات ضمن درج داده ها و یافته های آزمایشگاهی در جداول ، با انجام محاسبات لازم و با ارائه نمودارها و رسم منحنی ها به شرح و بسط مشاهدات پرداخته و با روشهای مختلف محاسباتی به تجزیه و تحلیل نتایج و بدست آوردن روابط اقدام نمود پس از این مرحله با تنظیم گزارش آزمایشگاهی و با رعایت روشهای صحیح و استاندارد نتایج کار را ارائه نمود .

فصل اول :

آشنایی با میز هیدرولیکی

اجزاء تشکیل دهنده میز هیدرولیکی

هدف از طرح میز هیدرولیکی ، فراهم نمودن وسیله ای برای انجام یک سری آزمایشات ساده در مکانیک سیالات و هیدرولیک می باشد شکل (1) تصویری از یک میز هیدرولیکی را نشان می دهد.

در شکل (2) دیاگرام قسمت داخلی یک میز هیدرولیکی نمایش داده شده است طبق این شکل یک پمپ کوچک سانتریفوژ ، آب را از منبع S که در قسمت پایینی میز هیدرولیکی قرار گرفته است پمپ نموده و از طریق شیر V به دستگاههای مورد آزمایش منتقل می کند.

در این میز هیدرولیکی یک تانک وزنی W قرار دارد که این تانک به منظور اندازه گیری وزن آبی که از دستگاه مورد آزمایش عبور نموده است و از طریق لوله کوتاه D که از قسمت F به تانک وزنی منتهی می شود بکار می رود تانک وزنی W به یک طرف اهرمی متصل است که در طرف دیگر آن آویزی قرار دارد و می توان وزنه هایی را که وزن هر کدام دو کیلوگرم می باشد بر روی آویز قرار دارد نسبت فاصله تانک وزنی تا محل تکیه گاه این اهرم به فاصله تکیه گاه تا محل اتصال آویز برابر نسبت یک به سه است در کف تانک وزنی W یک شیر خروجی B قرار دارد و بسته به موقعیت اهرم باز یا بسته می باشد.

بر روی محفظه این میز هیدرولیکی ، صفحه ای به عنوان درپوش قرار می گیرد که هر زمان لازم باشد می توان با برداشتن این درپوش ، پمپ و دیگر وسایل موجود در داخل میز هیدرولیکی را مورد بررسی و بازدید قرار داد با توجه به بلند بودن لبه های اطراف این صفحه در صورتی که دستگاه دارای نشت باشد آب جمع آوری شده بر روی آن از طریق سوراخی وارد منبع S می شود دستگاه های مورد آزمایش بر روی صفحه میز هیدرولیکی قرار می گیرد لوله ای لاستیکی از پمپ به دستگاه متصل می گردد که معمولاً یک شیر هم به منظور تنظیم مقدار دبی دستگاه بین پمپ و دستگاه قرار دارد در قسمت خروجی دستگاه هم یک لوله پلاستیکی قرار دارد که آب را از دستگاه پس از عبور از یک شیر کنترل ، جهت اندازه گیری دبی به تانک وزنی منتقل می کند بعد از اینکه مقدار دبی مناسب برای دستگاه تنظیم گردید میزان آن به روش زیر اندازه گیری می شود.

اندازه گیری دبی توسط میز هیدرولیکی

زمانی که انتهای بیرونی اهرم میز هیدرولیکی توسط تیغه نگهدارنده بالا نگه داشته شده است شیرخروجی تانک وزنی باز می باشد و آبی در آن انباشته نمی شود با رها ساختن اهرم بوسیله کنار زدن تیغه نگهدارنده وزن آویز باعث می شود تا انتهای بیرونی اهرم به طرف پایین حرکت کند و در این لحظه شیر خروجی تانک وزنی بسته می شود و آب در تانک وزنی جمع آوری می شود.

پس از چند لحظه اهرم به حالت تعادل می رسد (وضعیت تعادل اهرم وقتی است که میله اهرم با زیر تیغه نگهدارنده تماس می یابد که در این لحظه اهرم به حالت افقی قرار می گیرد ) از این لحظه می توان مقدار آبی که در تانک پس از این لحظه وارد می شود را اندازه گیری نمود بنابراین بلافاصله پس از تعادل اهرم ، کرنومتر را راه اندازی می کنیم وبسته به میزان دبی ، چند وزنه دو کیلوگرمی را بر روی آویز اهرم قرار می دهیم و به محض اینکه اهرم دوباره به حالت تعادل رسید کرنومتر را متوقف کرده و زمان نشان داده شده را یادداشت می کنیم برای حصول دقت مطلوب حتی المقدور ، تعداد وزنه ها را چنان انتخاب کنید که زمان جمع شدن آب کمتر از 60 ثانیه نباشد بعد از اینکه مدت زمان جمع شدن مقدار معینی آب مشخص شد می توان مقدار دبی را محاسبه نمود با توجه به اینکه نسبت طولی میله اهرم از محل اتصال تانک وزنی تا محل تکیه گاه به فاصله آویز اهرم با تکیه گاه مساوی یک به سه است بنابراین هر کدام از وزنه های دو کیلوگرمی معادل شش کیلوگرم آب جمع آوری شده داخل تانک می باشد.

اکنون با تقسیم جرم آب جمع آوری شده بر زمان جمع آوری آن ، میزان دبی جرمی و از روی آن مقدار دبی حجمی (دبی ) را محاسبه می کنیم :

دبی جرمی تعداد وزنه های دو کیلوگرمی روی آویز = n

دبی حجمی = جرم مخصوص سیال/ دبی جرمی

t = زمانی را که کرنومتر نشان می دهد.

موارد زیر جهت عملکرد صحیح و دقیق میز هیدرولیکی بایستی مورد توجه قرار گیرد:

1- قبل از روشن نمودن پمپ باید مطمئن شد که منبع S تا ارتفاع تقریبی mm 320 از آب پر بوده و شیر فلکه پمپ هم بسته باشد.

2- در صورت وجود هر گونه نشت و با چکانده شدن قطره آب بر روی موتور الکتریکی و یا استارتر ، دستگاه را از برق قطع کرده و تا اطمینان کامل از رفع عیب ، دستگاه را به برق متصل ننمائید نشت آب بر روی صفحه میز هیدرولیکی در صورتیکه مقدار آن کم باشد با توجه به اینکه آب به منبع بر می گردد خیلی حائر اهمیت نیست .

3- در صورتیکه دستگاه تحت فشار کامل باشد و در صورت نیاز ، محل اتصال لوله های پلاستیکی به لوله های فلزی دستگاه را با بست ، محکم ببندید.

4- در تمامی مواقع به جز زمانهایی که مقدار آب اندازه گیری می شود با بالا نگهداشتن انتهای هرم توسط تیغه نگهدارنده ، شیر تانک وزنی را باز نگه دارید البته اگر تانک وزنی پر و سرریز شود با توجه به اینکه آب به منبع S بر می گردد زیاد اشکالی ندارد.

5- در پایان عملیات اندازه گیری دبی برای جلوگیری از وارد آمدن ضربه به دستگاه انتهای بیرونی اهرم را با دست نگاه داشته و به پائین فشار دهید سپس تیغه نگهدارنده را آزاد نموده و انتهای اهرم را به آرامی به بالا هدایت کنید و سپس وزنه ها را از روی آویز بردارید .

6- پس از اتمام آزمایش شیرهای فلکه را بسته و پس از آن پمپ را خاموش می کنیم.

فصل دوم :

جریان عبوری از ونتوری متر

مقدمه

(ونتوری متر وسیله ایست که برای اندازه گیری شدت جریان در لوله ها مورد استفاده قرار می گیرد)

جریان سیال از طریق یک لوله همگرا به مقطعی از لوله که سطح مقطع آن کمتر از سطح مقطع لوله اصلی است هدایت می شود که این کاهش سطح مقطع در گلوگاه باعث افزایش سرعت در آن مقطع خواهد شد بنابر معادله برنولی ، افزایش سرعت در مقطعی از لوله با دبی ثابت باعث کاهش فشار در آن مقطع می شود و چون میزان سرعت و فشا رهر دو به مقدار جریان بستگی دارد بنابراین می توان با اندازه گیری تغییرات فشار در دو مقطع مختلف از لوله ونتوری ، میزان شدت جریان را محاسبه نمود.

هدف از انجام این آزمایش مقایسه جریان عبوری محاسبه شده با کمک دستگاه ونتوری متر با میزان جریان واقعی بدست آمده با استفاده از تانک وزنی میزهیدرولیکی و تعیین ضریب تخلیه (C) جهت این مقایسه می باشد همچنین با کمک دستگاه ونتوری متر که در شکل (1) نشان داده شده می توان توزیع فشار در طول لوله ونتوری را بدست آورده و با توزیع فشار حقیقی (ایده آل ) مقایسه نمود.

شرح دستگاه

همانطور که در شکل (1) نشان داده است دستگاه ونتوری متر تشکیل شده است از یک لوله همگرا- واگرا که آب از قسمت چپ وارد دستگاه شده و پس از گذشتن از قسمت همگرا و عبور از گلوگاه ونتوری وارد قسمت واگرا شده و سپس با عبور از شیر کنترل به تانک وزنی میز هیدرولیکی جهت اندازه گیری دبی واقعی هدایت می شود در طول لوله ونتوری 11 لوله پیزومتر جهت اندازه گیری فشار در مقاطع مختلف نصب شده است دو پیزومتری که یکی در ابتدای لوله ونتوری و دیگری در گلوگاه ونتوری نصب شده است جهت محاسبه میزان دبی عبوری مورد استفاده قرار می گیرد و پیزومترهای دیگر برای مقاصد آزمایشی و مطالعه تغییرات فشار در طول لوله ونتوری نصب شده است تمامی پیزومترها توسط لوله های مانومتری شفاف به یک محفظه هوای متراکم متصل شده و مجموعه ، روی یک تابلو مدرج شده نصب شده است در ضمن قطر لوله در مقاطع مختلف ونتوری در محل اتصال پیزومترها در جدول (1) مشخص گردیده است .

تئوری آزمایش

لوله ونتوری مطابق شکل (2) را در نظر می گیریم که جریان دائم یک سیال تراکم ناپذیر در آن برقرار است .

پیزومترهای (1) و (2) به ترتیب در ابتدا و در گلوگاه ونتوری نصب شده اند و پیزومترهای (n) در مقاطعی دلخواه ونتوری قرار گرفته اند تمامی لوله های پیزومتر به یک محفظه هوا متصل هستند که دارای فشار P می باشد بنابراین با توجه به ارتفاع سیال در لوله متصل به پیزومتر مقطع دلخواه (n) فشار در این مقطع برابر با خواهد بود به موجب معادله برنولی در سیستمی مانند لوله ونتوری مذکور که از افت انرژی در طول لوله صرفنظر شده است در هر مقطع دلخواه (n) از این لوله مقدار عبارت برابر با مقداری ثابت است و در نتیجه برای مقاطع (1) ،(2) و (n) می توان نوشت :

(1)

در رابطه بالا می باشد.

همچنین با توجه به معادله پیوستگی خواهیم داشت :

(2)

که در معادلات فوق V معرف سرعت جریان و a معرف سطح مقطع می باشد.

با استفاده از معادلات (1) و (2) سرعت در گلوگاه ونتوری از رابطه زیر محاسبه می گردد :

و در نتیجه مقدار شدت جریان را می توان از رابطه زیر محاسبه نمود.

(3)

علت اینکه از دو مقطع (1) و (2) جهت محاسبه شدت جریان استفاده شده است این موضوع می باشد که جریان در لوله ونتوری بین این دو مقطع در جهت جریان همگراست و آزمایشات نشان می دهد که افت انرژی در طول لوله های همگرا ، ناچیز و قابل صرفنظر می باشد اما همین میزان ناچیز افت ، مقدار اندکی تفاوت در دبی محاسبه شده در مقایسه با دبی واقعی می گذارد که با ضریب C که از آزمایش بدست می آید می توان آنرا تصحیح نمود این ضریب را ضریب تخلیه ونتوری گویند که با بکار بردن این ضریب ، دبی واقعی چنین بدست می آید:

(4)

مقدار ضریب C برای شدت جریانهای مختلف متفاوت است و معمولاً بین 92/0 تا 99/0 متغیر می باشد.

با صرف نظر از افت انرژی در طول لوله ونتوری و در نتیجه استفاده از رابطه (1) حاصل از معادله برنولی ، اختلاف هد فشار بین دو مقطع (n) و (1) چنین بدست خواهد آمد :

جهت انجام محاسبات و همچنین مقایسه نتایج حاصل از آزمایش با تئوری می توان مقدار را در رابطه فوق بصورت بخشی از هد سرعت در گلوگاه نوشت:

با استفاده از معادله پیوستگی (رابطه 2) و جایگزین نمودن سطح مقطع ها به جای نسبت سرعت ها در رابطه فوق به رابطه زیر خواهیم رسید :

(5)

روش آزمایش

ابتدا دستگاه را برای انجام آزمایش چنین تنظیم می کنیم :

با روشن کردن پمپ ، شیرهای کنترل و پمپ را کاملاً باز کرده و اجازه می دهیم که مدت کوتاهی ، آب در ونتوری متر جریان داشته باشد تا حبابهای هوا از دستگاه خارج شود اکنون شیر کنترل را به تدریج می بندیم این کار باعث افزایش فشار و بالا رفتن سطح آب در لوله های مانومتریک متصل به پیزومتر ها خواهد شد و هوای داخل محفظه فوقانی مانومترها متراکم شده و سطح آب در لوله های مانومتر در یک تراز افقی قرار می گیرند در این لحظه شیر پمپ را به تدریج بسته و سپس بوسیله پیچهای پایه ، دستگاه را در حالت افقی تراز می کنیم بدینگونه که تمامی قسمتهای تابلوی مدرج یک ارتفاع را برای سطح آب داخل مانومترها نشان دهند.

پس از حصول اطمینان از تراز بودن دستگاه انجام آزمایشات آغاز می گردد بهتراست آزمایشات را با دبی ماکزیمم شروع نمود ماکزیمم دبی زمانی حاصل می شود که مقدار بیشترین مقدار باشد برای این منظور می توان با باز نمودن تدریجی شیرهای پمپ و کنترل ، ارتفاع را در ماکزیمم و ارتفاع را در پایین ترین قسمت خط کش مدرج تنظیم نمود باز نمودن هم زمان شیرها باعث افزایش دبی و همچنین افزایش اختلاف و می شود باز نمودن شیر پمپ باعث بالا آمدن ارتفاع آب در لوله های پیزومتر و باز نمودن شیر کنترل باعث پایین رفتن سطح آب در لوله های پیزومتر می شود در صورت پیش آمدن هر نوع مشکلی برای ایجاد دبی ماکزیمم می توان با وارد کردن هوا به کمک پمپ هوا یا خارج نمودن هوا از قسمت بالای دستگاه به این منظور رسید.

آزمایش را برای 8 الی 10 دبی مختلف انجام داده و علاوه بر وزن نمودن آب توسط تانک وزنی ، ارتفاع آب در لوله های پیزومتر در طول لوله ونتوری یادداشت می گردد.

منحنی های زیر را برای این آزمایش رسم نمائید :

1- تغییرات نسبت به Q

2- تغییرات C نسبت به Q

3- توزیع فشار تئوریک و آزمایش در طول لوله ونتوری برای دو دبی آزمایش .

میز هیدرولیکیکاربرد میز هیدرولیکیافت انرژیاجزا تشکیل دهنده میز هیدرولیکی

نمونه قرارداد ,دانلود پروژه معماری,, طراحی نما دانلود مقاله ,تحقیق در مورد خودرو ,پایان نامه ,طراحی ,طراحی داخلی ,دانلود تحقیق ,نمونه سوال ,طرح توجیهی نمونه قرارداد ,دانلود پروژه معماری,, طراحی نما دانلود مقاله ,تحقیق در مورد خودرو ,پایان نامه ,طراحی ,طراحی داخلی ,دانلود تحقیق ,نمونه سوال ,طرح توجیهی دکوراسیون داخلی ,تحقیق

دانلود فایل بررسی وظایف روانکار و انواع آن

بررسی وظایف روانکار و انواع آن

هر گاه بین دو سطح در تماس ، حرکت نسبی رخ دهد مقاومتی در برابر حرکت ایجاد خواهد شد این مقاومت نیروی اصطکاکی یا به بیان ساده تر اصطکاک نامیده می شود در صورت بروز این حالت مطلوب آن است که از اصطحکاک بکاهیم آن را کنترل یا اصلاح نماییم

دسته بندی	مکانیک
فرمت فایل	doc
حجم فایل	100 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	70

دریافت فایل

فروشنده فایل

کد کاربری 8044

تمام فایل ها

1-1 وظایف روانکار⁽¹⁾ و انواع آن

هر گاه بین دو سطح در تماس ، حرکت نسبی رخ دهد مقاومتی در برابر حرکت ایجاد خواهد شد این مقاومت نیروی اصطکاکی یا به بیان ساده تر اصطکاک نامیده می شود در صورت بروز این حالت مطلوب آن است که از اصطحکاک بکاهیم آن را کنترل یا اصلاح نماییم .

به بیان کلی ، هر فرآیندی را که طی آن اصطکاک بین دوجسم متحرک در تماس کاهش یابد روانکاری می نامند به طور سنتی در این تعریف هیچ ابهامی وجود ندارد کاهش اصطکاک با وارد کردن یک ماده جامد یا مایع به نام روانکار درمحل تماس حاصل می شود به موجب آن ، سطوح دارای حرکت نسبی ، با فیلمی از روانکار از یکدیگر جدا می شوند روانکارها ازانواع نسبتا ً کمی از مواد تشکیل شده اند مانند روغنهای طبیعی یا معدنی ، گرافیت ، دی سولفید مولیبدنیوم⁽²⁾ ، و طلق⁽³⁾ ،رابطه بین مواد و فرآیند روانکاری ، کاملا ً واضح و روشن است .

پیشرفتهای تکنولوژیکی اخیر ، تصویر واضح گذشته را قدری مبهم نموده است کاهش اصطکاک ، در حال حاضر به وسیله مایعات ، جامدات ، گازها یا با اصلاح فیزیکی یا شیمیایی خود سطوح ایجاد می شود به اختیار ، اجزای لغزان را می توان از موادی ساخت که برای کاهش اصطکاک طراحی شده اند و روانکار به طور یکنواخت یا غیر یکنواخت در آنها توزیع شده است این سیستمها روانکاری نشده⁽⁴⁾ می نامند که البته این فقط یک اصطلاح است سیستم ممکن است به روشی غیرمعمول روانکاری شده باشد ولی مطمئنا ً روانکاری نشده نیست .

از طرف دیگر روانکاری ممکن است برای اصلاح میزان اصطکاک باشد و نه به طور خاص برای کاهش آن .(مواد مرکب عایق و مخصوص ممکن است از گرافیت یا دی سولفید مولیبدنیوم تشکیل شده باشند درصد این مواد طوری طراحی می شود که بتوان از یکنواختی یا پیوستگی سطوح⁽⁵⁾ اصطکاک اطمینان یافت ) این افزودنیها مشخصا ً روانکار هستند و غیر واقعی خواهد بود اگر ادعا شود که کاربر این مواد عایق ، روانکاری نیست .

این مقدمه ارائه شده تا یک آمادگی ذهنی را در مورد فرآیندهای روانکاری و انتخاب روانکارها ایجاد کند در عمل ، محدوده وسیعی از سیستمها موجودند که هنوز با روغنها یا گریسهای⁽⁶⁾ مرسوم یا با جامدات نسبتا ً قدیمی و غیر مرسوم روانکاری می شوند ولی وقتی به علت برخی ویژگیهای سیستم ، استفاده از روانکارهای ساده ، مشکل باشد یا رضایت بخش نباشد ، باید از روانکارهای ترکیبی استفاده کرد علاوه بر کاربرد اولیه که عبارت است از کنترل یا کاهش اصطکاک ، روانکارها برای کاهش ساییدگی⁽⁷⁾ یا احتمالا ً کاهش حرارت یا خوردگی ⁽⁸⁾ نیز بکار می روند .

در محدوده های وسیع ، مهمترین نوع روانکارها ، مایعات (روغنها) و شبه مایعات (گریسها) هستند از حدود سال 1950 روز به روز بر اهمیت روانکارهای جامد افزوده شده است بویژه در آن شرایط محیطی که کار برای روغنها و گریسها سخت است گازها نیز در موارد مشابهی مثل مایعات کاربرد دارند اما همانطور که در ادامه خواهد آمد لزجت پایین گازها طراحی و ساخت یاتاقانها را مشکل می سازد .

2-1 انتخاب نوع روانکار

اولین اصل مفید در انتخاب طریقه روانکاری انتخاب ساده ترین روشی است که با رضایت کامل کار کند در بسیاری از موارد این موضوع ، شامل وارد کردن مقدار کمی روغن یا گریس در داخل قطعه های مونتاژ شده می باشد بیشتر این روانکارها نه تعویض می شوند ونه سرریز .

برای نمونه می توان از قفلهای در ، لولاها⁽⁹⁾ ، شیشه بالابر اتومبیل ، فیلم پیچ⁽¹⁰⁾ ، ساعتهای دیواری و انواع ساعتهای مچی نام برد .

این سیستم ساده وقتی بارگذاریها یا سرعتها بالا باشد یا طول مدت کار زیاد و پیوسته باشد دیگر رضایت بخش نیست بنابراین لازم است انتخاب روانکار با دقت صورت گیرد یک سیستم پرکردن مجدد⁽¹¹⁾ بکار گرفته شود د وعامل اصلی در انتخاب نوع روانکار عبارتند از سرعت و بار در سرعت بالا انتظار داریم میزان گرمای ناشی از اصطکاک زیاد باشد و در نتیجه ، روانکارهای با لزجت پایین ، اصطکاک لزجی کمتر و انتقال حرارت بهتری را موجب می شوند در بارگذاری زیاد ، روانکارهای با لزجت پایین از محل تماس بیرون رانده می شوند این وضعیت در شکل (1-1) خلاصه شده است .

ارائه راهنمایی دقیق در مورد محدودیتهای بار و سرعت برای انواع مختلف روانکارها مشکل است زیرا تأثیرات شکل ، محیط و تغییرات در هر نوع روانکار ، قابل ملاحظه است شکل (2-1) تا حدی این محدودیتهای تقریبی را مشخص می سازد .

برخی از ویژگی های دیگر یک سیستم نیز گاهی انتخاب نوع روانکار را محدود می سازد برای مثال در ساعتها یا مکانیزمهای ابزار دقیق ، هر روانکاری ، تاب تحمل سرعت و بار را ندارد ولی به دلیل نیاز به اصطکاک کم ، روش معمول انتخاب روغنی با لزجت بسیار کم می باشد برای چرخدنده های باز ، سیم بکسلها یا زنجیرها ، مسأله اصلی ، جلوگیری از خروج روانکار از محل تماس قطعه های متحرک است و استفاده از یک روغن چسبناک قیر مانند⁽¹²⁾ یا گریسی با خواص چسبندگی ویژه ضرورت دارد .

در یک سیستم ، ممکن است شکل سیستم انتخاب نوع روانکار را محدود سازد بدین ترتیب مثلا ً یک یاتاقان غلتشی آب بندی نشده ^{(13 )} باید با گریس روانکاری شود چرا که روغن در درون یاتاقان باقی نخواهد ماند در جایی که نیازمندی روانکاری است یا مسأله اهمیت خاصی دارد لازم است ابتدا نوع روانکار را برگزینیم و سپس یک سیستم مناسب برای آن روانکار طراحی نماییم یکی از اشتباهاتی که بسیار گران تمام می شود حتی در تکنولوژیهای پیشرفته ای مانند مهندسی هوا – فضا این است که سیستمی طراحی و ساخته می شود ولی قابلیت روانکاری ندارد .

3-1 اصول و نیازمندیهای روانکارهای مایع

مهمترین ویژگی یک روانکار مایع ، لزجت آن است شکل (3-1) نشان می دهد که چگونه لزجت یک روانکار ، طبیعت و کیفیت روانکاری را تحت تأثیر قرار می دهد این شکل را معمولا ً منحنی استریبک ⁽¹⁴⁾ می نامند اگر چه تردیدهایی در مورد استفاده استریبک از منحنی به همین شکل وجود دارد .

پارامتر N/P را به عنوان عدد سامرفیلد می شناسند که در آن : لزجت روانکار ، N سرعت نسبی بین قطعه های یاتاقان و P فشار متوسطی یا بار خاصی است که باید توسط یاتاقان تحمل شود از میان این سه پارامتر فقط لزجت ، خاصیت مربوطه به روانکار است و اگر N و P ثابت نگه داشته شوند شکل ، مستقیما ، بیانگر رابطه بین ضریف اصطحکاک و لزجت روانکار می باشد .

منحنی مورد بحث را اصولا ً می توان به سه بخش تقسیم کرد در ناحیه 3 سطوح یاتاقان به وسیله فیلم ضخیمی از روانکار مایع ، کاملا ً از یکدیگر جدا شده اند بنابراین، ناحیه فیلم ضخیم یا روانکاری هیدرودینامیکی نامیده می شود و اصطکاک ، کاملا ً اصطکاک لزجی ناشی از برش مکانیکی فیلم مایع است در این حالت هیچ تماس مستقیمی بین سطوح در حال کار وجود ندارد ودر نتیجه هیچ ساییدگی هم بوجود نمی آید .

با کاهش لزجت در ناحیه 3 ، ضخامت فیلم مایع نیز کاهش می یابد تا در نقطه C که این ضخامت فقط برای اطمینان از جدایش کامل سطوح کافی است کاهش بیشتر در لزجت و بنابراین در ضخامت فیلم ، تماسهای اتفاقی بین زبریهای سطوح یاتاقان را به دنبال دارد اصطکاک نسبتا ً زیاد در تماسهای زبر⁽¹⁵⁾ ، کاهش پیوسته اصطحکاک لزجی را جبران می کند ، بطوری که اصطکاک در نقطه B ، کاملا ً با اصطکاک در نقطه C برابر است .

نقطه C ، نقطه ایده آل برای روانکاری است که تقریبا ً کمترین اصطکاک را بدون ساییدگی ایجاد می کند درعمل ، هدف طراحی ، در مجاورت سمت راست نقطه C می باشد تا یک محدوده مطمئن ایجاد شود .

با کاهش بیشتر لزجت از نقطه B افزایش متناسب بار حمل شده به وسیله تماسهای زبر و افزایش سریع اصطکاک تا نقطه A را شاهد خواهیم بود در این نقطه ، تمام بار یاتاقان بوسیله تماسهای زبرتحمل می شود و کاهش بیشتر در لزجت فقط تأثیر کمی بر اصطکاک دارد .

ناحیه 1، قسمت چپ نقطه A ، ناحیه روانکاری مرزی می باشد در این ناحیه خواص فیزیکی و شیمیایی روانکار علاوه بر لزجت حجمی ⁽¹⁶⁾ آن ، وظیفه کنترل کیفیت روانکاری را نیز بر عهده دارند این خواص در بخش (5-1) شرح داده شده اند .

ناحیه 2، بین نقاط A و B ، ناحیه روانکاری مرکب است که در آن بار بطور مشترک هم توسط فیلم روانکار مایع و هم توسط زبریهای یاتاقان تحمل می شود نسبت بار حمل شده بوسیله تماس زبریها ، از 100 درصد در نقطه A تا صفر درصد در نقطه C کاهش می یابد .

شکل (3-1) مربوط به یک یاتاقان لغزشی است که در آن N معمولا ً دور است سایر شکلهای یاتاقان که در آنها برخی صورتهای فیلم روغن هیدرودینامیک بوجود می آید نیز به طریق مشابه قابل توصیف می باشند .

رابطه بین لزجت و ضخامت فیلم روغن ، بوسیله معادله رینولدز داده شده که می توان آن را مطابق رابطه زیر نوشت :

که در آن :

h = ضخامت فیلم روانکار

P = فشار

x,z = مختصات

V,U = سرعت در راستاهای z,x

اطلاعات تکمیلی در مورد تأثیر لزجت روانکار بر یاتاقان لغزشی ساده ⁽¹⁷⁾ در بخش 4 خواهد آمد .

در سیستم های با روانکاری غیریکنواخت ⁽¹⁸⁾ مثل یاتاقانهای غلتشی و چرخدنده ها رابطه بین لزجت روانکار و ضخامت فیلم با دو اثر تکمیل می شود :

1- تغییر شکل کشسان سطوح دیگر

2- افزایش لزجت روانکار در نتیجه فشار بالا .بنابراین رژیم روانکاری ، تحت نام الاستوهیدرودینامیک ⁽¹⁹⁾ شناخته می شود و با معادلات مختلف ریاضی می توان آن را بیان نمود .

یک معادله متداول برای رولربیرینگها ^{(20 )} معادله " داوسون هینگسون " است :

که در آن

= لزجت روغن در ناحیه ورودی

R = شعاع موثر

a = ضریب فشار لزجت

در ایجا U سرعت ، p پارامتر بار و E پارامتر ماده بر مبنای مدول و نسبت پواسون می باشند برای بلبرینگها ⁽²¹⁾ رابطه معادل " آرچارد و کوکینگ ^{(22 )} می باشد :

برای چنین سیستمهای غیریکنواختی ، نموداری مشابه با شکل (3-1) ارائه شده که در آن ناحیه 2 بیانگر روانکای الاستوهیدرودینامیک است یافتن سیستم خاصی که رابطه در آن بطور دقیق بکار رود کار دشواری است اما یک مطلب مهم این است که ضخامت فیلم روانکار و اصطکاک در روانکاری الاستوهیدرودینامیک ، فاصله بین روانکاری هیدرودینامیک با فیلم ضخیم و روانکاری مرزی را پر می کند .

نمونه ای از روانکاری میکروالاستوهیدرودینامیک ^{(23 )} به عنوان مکانیزمی برای روانکاری زبر⁽²⁴⁾ تحت شرایط مرزی پیشنهاد شده است ( بخش (5-1) را ببینید ) اگر این پیشنهاد معتبر باشد فرآیند احتمالا ً د رناحیه روانکاری مرکب ^{(25 )} انجام می شود .

در جایی که روانکاری فیلم کامل سیال ^{(26 )} نیاز است ولی لزجت ، بار ، سرعت و شکل برای ایجاد جدایی هیدرودینامیکی فیلم کامل سیال مناسب نیست روش اعمال فشار خارجی ^{(27 )} می تواند مفید باشد به بیان ساده : وارد کردن سیال پر فشار به درون یاتاقان تا فشار هیدرواستاتیک حاصل ، برای جدایش سطوح درگیر یاتاقان کافی باشد .

یاتاقانهای تحت فشار خارجی ، محدوده سیستمهایی را که فواید جدایی فیلم کامل سیال در آنها قابل دستیابی است را وسعت بخشیده اند و سیالات زیادی را قادر ساخته اند تا با موفقیت تمام ، به عنوان روانکار بکار روند سیالاتی که در شرایطی غیر از این مناسب نبوده اند این سیالات ، شامل سیالات آبی ^{( 28)} و دیگر سیالات کم لزجت می باشند به خاطر داشته باشید که لزجت روانکار که در شکل (3-1) و در معادلات مختلف ضخامت فیلم آمده است لزجتی تحت شرایط مربوط به آن سیستمها و بویژه دما می باشد لزجت تمام سیالات با افزایش دما ، کاهش می یابد این عامل و عوامل دیگر مؤثر بر لزجت در بخش (4-1) بیان شده اند .

لزجت و روانکاری مرزی یک روانکار بطور کامل عملکرد آن روانکار را تعریف می کند اما خواص بسیار دیگری نیز در این مورد مهم اند بیشتر این خواص ، با فساد⁽²⁹⁾ فزاینده روانکار در ارتباطند و در بخش (6-1) بحث خواهند شد .

4-1 لزجت روانکار

لزجت روانکارها به دو صورت تعریف می شود و هر دو تعریف به شکل وسیعی کاربرد دارند .

1-4-1 لزجت دینامیکی 14 لزجت مطلق ^{(30 )}

لزجت دینامیکی یا لزجت مطلق ، عبارت است از : نسبت تنش برشی به نرخ برش ناشی از جریان سیال در سیستم SI لزجت با واحد پاسکال – ثانیه یا نیوتن – ثانیه بر مترمربع اندازه گیری می شود اما در سیستم سانتیمتر ، گرم ، ثانیه ،(cgs) واحد " سانتی پویز " پذیرفته تر می باشد :

1 centipoise (cP) = 10 Pa.s = 10 N.s/m

سانتی پویز واحد کاربردی لزجت برای محاسباتی است که بر پایه معادلات رینولدز^{(31 )} و معادلات مختلف روانکاری الاستوهیدرودینامیک انجام می شود .

2-4-1 لزجت سینماتیکی ^{(32 )}

لزجت سینماتیکی برابر است با لزجت دینامیکی تقسیم بر چگالی ، در سیستم SI ، واحد آن مترمربع بر ثانیه S/m می باشد اما در سیستم cgs واحد سانتی استوک پذیرفته تر است :

1 cetistoke (cSt) = 1 mm/s

سانتی استوک واحدی است که بیشتر توسط تهیه کنندگان ومصرف کنندگان روانکار بیان می شود .

در عمل ، تفاوت بین لزجتهای سینماتیکی و دینامیکی برای روغنهای روانکاری اهمیت چندانی ندارد زیرا چگالی روغنها در دمای کار بیشتر بین 8/0 و 2/1 می باشد اما برای بعضی روغنهای ترکیبی فلوئوردار با چگالیهای بالا و نیز برای گازها این اختلاف می تواند مهم باشد .

در دمای کار ، لزجتهای بیشتر روغنهای روانکاری بین 10 تا حدود cSt 600 می باشد که بطور متوسط عدد آن حدود cSt 90 می باشد لزجتهای کمتر بیشتر برای یاتاقانها به کار می رود تا برای چرخدنده ها مانند مواقعی که میزان بارها پایین و سرعتها زیادند یا سیستم کاملا ً بسته می باشد برعکس لزجتهای بالاتر برای چرخدنده ها و محلهایی انتخاب می شوند که سرعتها پایین و بارها زیادند یا سیستم ، کاملا ً تمیز است برخی محدوده های متداول لزجت چند نوع روانکار در دمای کار در جدول (1-1) آمده است .

تغییرات لزجت روغن بر حسب دما ، در بعضی سیستمها بسیار با اهمیت است مثل

سیستمی که در آن ، دمای کارکرد در محدوده وسیعی تغییر کند یا با دماهای مرجع بیان شده برای لزجت روغن متفاوت باشد .

روانکار	حدود لزجت (سانتی استوک )
روغنهای ابزار دقیق و ساعتهای دیواری	5-20
روغنهای موتور	10-50
روغنهای رولربرینگ	10-300
روغنهای یاتاق ساده	20-1500
روغنهای چرخدنده با سرعت متوسط	50-150
روغنهای چرخدنده هیپوئید	50-600
روغنهای چرخدنده حلزونی	200-1000

لزجت هر مایع ، با افزایش دما کاهش می یابد اما نرخ کاهش از یک سیال تا سیال دیگر می تواند به طور قابل ملاحظه ای متفاوت باشد شکل (4-1) تغییر لزجت بر حسب دما را برای

جدول (1-1) محدوده لزجت برای موارد معمول مصرف

چند نوع روغن روانکاری نمایش می دهد نمایش ترسیمی از این نوع ، مفیدترین راه برای ارائه این اطلاعات می باشد آنچه بیشتر مرسوم است بیان شاخص لزجت ⁽³³⁾ (VI) می باشد .

شاخص لزجت ، معرف رابطه دما – لزجت برای یک روغن بر روی یک مقیاس اختیاری و در قیاس با دو روغن استاندارد می باشد یکی از این روغنهای استاندارد ، شاخص لزجت صفر دارد که بیانگر سریعترین تغییرات لزجت با دمایی است که معمولا ً برای روغنهای معدنی یافت می شود دومین روغن استاندارد ، شاخص لزجت صد دارد که که مبین کمترین تغییر لزجت با دمایی می باشد که برای روغنهای معدنی بدون افزودنیهای مناسب یافت می شود .

معادله محاسبه شاخص لزجت برای یک نمونه روغن به شکل زیر است :

VI =

که در آن :

U = لزجت روغن نمونه در دمای C40 بر حسب سانتی استوک است .

L = لزجت روغنی با شاخص لزجت صفر در C40 که لزجتش در C100 مشابه لزجت نمونه آزمایشی است و بر حسب سانتی استوک محاسبه می شود .

H = لزجت روغنی با شاخص لزجت 100 در C40 که لزجت آن در C100 مثل لزجت روغن تحت آزمایش است .

وظایف روانکارروانکارنوع روانکار

نمونه قرارداد ,دانلود پروژه معماری,, طراحی نما دانلود مقاله ,تحقیق در مورد خودرو ,پایان نامه ,طراحی ,طراحی داخلی ,دانلود تحقیق ,نمونه سوال ,طرح توجیهی نمونه قرارداد ,دانلود پروژه معماری,, طراحی نما دانلود مقاله ,تحقیق در مورد خودرو ,پایان نامه ,طراحی ,طراحی داخلی ,دانلود تحقیق ,نمونه سوال ,طرح توجیهی دکوراسیون داخلی ,تحقیق

دانلود فایل بررسی تکنیکهای مدل سازی

بررسی تکنیکهای مدل سازی

در دهه 1880، اسبرن رینولدز، مهندس انگلیسی، گذار بین جریان لایه ای، و جریان متلاطم را در یک لوله مطالعه کرد او کشف کرد که پارامتر زیر (که بعداً به نام او خوانده شد) معیاری است که با آن می توان نوع جریان را به دست آورد بعدها، آزمایش ها نشان دادند که عدد رینولدز پارامتری کلیدی برای دیگر حالت های جریان نیز می‌باشد از این‌رو، به طور کلی، داریم

دسته بندی	مکانیک
فرمت فایل	doc
حجم فایل	196 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	30

دریافت فایل

فروشنده فایل

کد کاربری 8044

تمام فایل ها

= نیروی چسبندگی

= نیروی فشاری

= نیروی گرانش

= نیروی کشش سطحی

= نیروی تراکم پذیری

نیروهای اینرسی در اکثر مسائل مکانیک سیالات مهم هستند. نسبت نیروی اینرسی به هر یک از نیروهای دیگر فهرست شده در بالا، پنج گروه بی‌بعد اصلی در مکانیک سیالات را تشکیل می دهد.

در دهه 1880، اسبرن رینولدز، مهندس انگلیسی، گذار بین جریان لایه ای، و جریان متلاطم را در یک لوله مطالعه کرد. او کشف کرد که پارامتر زیر (که بعداً به نام او خوانده شد)

معیاری است که با آن می توان نوع جریان را به دست آورد. بعدها، آزمایش ها نشان دادند که عدد رینولدز پارامتری کلیدی برای دیگر حالت های جریان نیز می‌باشد. از این‌رو، به طور کلی، داریم:

که در آن L طول مشخصه توصیفی هندسه میدان جریان است. عدد رینولدز عبارت است از نسبت نیروهای اینرسی به نیروهای چسبندگی. جریان با عدد رینولدز “بزرگ” معمولاً متلاطم است. جریانی که در آن نیروهای اینرسی در مقایسه با نیروهای چسبندگی “کوچک” هستند به طور مشخصه جریان لایه ای است.

در آیرودینامیک و آزمون های مدل، بهتر است داده های فشار را به شکل بی‌بعد نشان داد. نسبت زیر:

تشکیل داده می شود، که در آن فشار محلی منهای فشار جریان آزاد است، و V خواص جریان آزاد هستند. این نسبت به نام لئونارد اویلر، ریاضیدان سوئیسی که اکثر کارهای تحلیلی اولیه را در مکانیک سیالات انجام داد، خوانده می شود. اویلر اولین کسی است که نقش فشار را در حالت سیال تشخیص داد؛ عدد اویلر عبارت است از نسبت نیروهای فشاری به نیروهای اینرسی. (ضریب در مخرج وارد می‌شود تا فشار دینامیکی را بدهد). عدد اویلر را اغلب ضریب فشار، C_p، می نامند.

در مطالعه پدیده حفره‌زایی، اختلاف فشار به صورت گرفته می‌شود، که در آن شرایط جریان مایع هستند. و فشار بخار در دمای آزمایش است. پارامترهای بعد زیر را عدد حفره زایی می نامند،

ویلیام فرود یک آرشیتکت دریایی انگلیسی بود. همراه با پسرش، رابرت ادموند فرود، کشف کرد که پارامتر زیر

برای جریان ها با تاثیرات سطح آزاد مهم است. با مجذور کردن عدد فرود داریم:

که می توان آن را به عنوان نسبت نیروهای اینرسی به نیروهای گرانشی تفسیر کرد. طول، L، طول مشخصه توصیفی میدان جریان است. در حالت جریان در کانال باز، طول مشخصه عمق آب است؛ اعداد فرود کم تر از واحد نشان می دهد که جریان زیر بحرانی است و مقادیر بزرگ تر از واحد نشان می دهد که جریان فوق بحرانی است.

عدد و بر عبارت است از نسبت نیروهای اینرسی به نیروهای کشش سطحی. آن را می توان چنین نوشت:

در دهه 1870، فیزیکدان استرالیایی ارنست ماخ پارامتر زیر را دکرد:

که در آن V سرعت جریان و c سرعت صوت محلی است. تحلیل و آزمایش نشان می‌دهد که عدد ماخ پارامتری کلیدی است، تاثیرات تراکم ناپذیری را در یک جریان مشخص می کند. عدد ماخ را می توان چنین نوشت:

یا

آن را به عنوان نسبت نیروهای اینرسی به نیروهای ناشی از تراکم پذیری می توان تفسیر کرد. برای جریان کاملاً تراکم ناپذیر (در عرضی شرایط حتی مایعات کاملاً تراکم ناپذیر هستند)، . بنابراین M=0.

5- تشابه جریان و مطالعه های مدل

برای اینکه آزمون مدل مفید باشد باید داده هایی را بدهد که بتوان آنها را مقیاس بندی کرد و نیروها، و گشتاورها و بارهای دینامیکی موثر بر نمونه اصلی با اندازه کامل را به دست آورد. چه شرایطی باید برقرار باشد تا بین جریان مدل و جریان نمونه اصلی تشابه وجود داشته باشد؟

شاید بدیهی ترین شرط این است که مدل و نمونه اصلی باید به دور هندسی متشابه باشند. تشابه هندسی ایجاب می کند که مدل و نمونه اصلی دارای شکل یکسان باشند، و تمام ابعاد خطی مدل با تقریب مقیاس ثابتی به ابعاد متناظر نمونه اصلی ارتباط داده شوند.

شرط دوم این است که جریان مدل و جریان نمونه اصلی باید به طور سینماتیکی متشابه باشند. دو جریان وقتی به طور سینماتیکی متشابه هستند که سرعت ها در نقاط متناظر هم جهت باشند و مقدار آنها با یک ضریب مقیاس ثابت به هم ارتباط داده شوند. از این رو دو جریان که به طور سینماتیکی متشابه هستند دارای نقش های خط جریانی نیز هستند که با ضریب مقیاس ثابت به هم مربوط می شوند. از آنجا که مرزها خطوط جریان احاطه کننده تشکیل می دهند، جریان هایی که به طور سینماتیکی متشابه هستند باید به طور هندسی متشابه باشند.

اصولاً، تشابه سینماتیکی ایجاب می کند که برای به دست آوردن داده های بازدارندگی موثر بر یک جسم، از تونل باد با مقطع عرضی نامحدود استفاده شود تا عملکرد در یک میدان جریان محدود به درستی مدل بندی شود. در عمل، این محدودیت را به طور قابل توجه می توان تعدیل کرد، و از وسیله ای با اندازه منطقی استفاده کرد.

تشابه سینماتیکی ایجاب می کند که نوع جریان مدل و نوع جریان نمونه اصلی با هم یکسان باشند. اگر آثار تراکم ناپذیری یا حفره زایی، که نقش های جریان را به طور کیفی می توانند تغییر دهند، در جریان نمونه اصلی وجود نداشته باشند، در جریان مدل از وجود آنها باید جلوگیری کرد.

وقتی توزیع نیروها در دو جریان به صورتی باشد که در تمام نقاط متناظر، انواع نیروهای همسان با هم موازی باشند و مقدار آنها با ضریب مقیاس ثابت به هم مربوط شود، جریان ها به طور دینامیکی متشابه هستند.

شرایط تشابه دینامیکی بسیار محدود است: دو جریان باید هر دو تشابه هندسی و سینماتیکی را داشته باشند تا به طور دینامیکی متشابه باشند.

برای در نظر گرفتن شرایط لازم برای تشابه دینامیکی کامل، تمام نیروهایی که در جریان مهم هستند باید در نظر گرفته شوند. از این رو، تاثیرات نیروهای چسبندگی، نیروهای فشاری، نیروهای کشش سطحی و غیره، باید در نظر گرفته شود. شرایط آزمون باید طوری در نظر گرفته شود که تمام نیروهای مهم میان جریان های مدل و نمونه اصلی با ضریب مقیاس یکسان به هم ارتباط داده شود. وقتی تشابه دینامیکی وجود دارد، داده های اندازه گیری شده در یک جریان مدل را می توان به طور کمی به شرایط جریان نمونه اصلی ارتباط داد. در این صورت، شرایطی که تشابه دینامیکی بین جریان های مدل اصلی را برقرار می کنند چه هستند؟

برای یافتن گروه های بی‌بعد حاکم در یک پدیده جریان، از نظریه پی بوکینگهام می‌توان استفاده کرد؛ برای یافتن تشابه دینامیکی بین جریان های به طور هندسی متشابه، باید تمام این گروه های بی‌بعد به غیر از یکی را همانند قرار داد.

مثلاً در بررسی نیروی بازدارندگی موثر بر یک کره در مثال 1، با رابطه زیر شروع می کنیم:

نظریه پی بوکینگهام رابطه تابعی زیر را می دهد

در قسمت 4 نشان دادیم که پارامترهای بی‌بعد را به صورت نسبت نیروها می توان تفسیر کرد. از این رو، در بررسی جریان مدل و جریان نمونه اصلی پیرامون یک کره (جریان ها به طور هندسی متشابه هستند)، جریان ها به طور دینامیکی متشابه هستند اگر

به علاوه، اگر

در این صورت

و نتایج حاصل از مطالعه مدل را برای پیش بینی بازدارنگی موثر بر نمونه اصلی با اندازه کامل می توان به کار برد.

نیروی واقعی که سیال بر جسم وارد می کند در هر حالت یکسان نیست، اما مقدار بی‌بعد آن یکسان است. در صورت لزوم، می توان دو آزمایش را با استفاده از سیالات متفاوت انجام داد تا اعداد رینولدز با هم برابر شوند. مطابق مثال 4، برای سهولت آزمایش می توان داده های آزمون را در یک تونل باد در هوا اندازه گیری کرد و از نتایج برای پیش بینی نیروی بازدارندگی در آب استفاده کرد.

مثال 4 تشابه: نیروی بازدارندگی مبدل یک وسیله کاشف زیر دریایی.

بازدارندگی مبدل یک وسیله کاشف زیر دریایی قرار است از روی داده های آزمون در تونل باد تعیین شود. نمونه اصلی، کره ای به قطر mm300، باید با سرعت 5نات (مایل دریایی در ساعت، و یک مایل معادل 1852 متر است) در آب دریای حرکت کند. مدل به قطر mm150 است. سرعت لازم را برای آزمایش در هوا بیابید. اگر بازدارندگی مدل در شرایط آزمایش 24.8N باشد، بازدارندگی موثر بر نمونه اصلی را تخمین بزنید.

تحلیل مثال 4

داده: مبدل یک وسیله کاشف زیر دریایی قرار است در تونل باد آزمایش شود.

خواسته: (الف) (ب)

حل:

از آنجا که نمونه اصلی در آب عمل می کند و آزمایش مدل قرار است در هوا انجام شود، فقط اگر تاثیرات حفره زایی در جریان نمونه اصلی و تاثیرات تراکم ناپذیری در آزمایش مدل وجود نداشته باشد، نتایج مفیدی به دست می آید. در این شرایط

و آزمایش را باید در

انجام داد تا تشابه دینامیکی برقرار شود. برای آب دریا در ، و . در شرایط نمونه اصلی،

شرایط آزمایش مدل باید طوری باشد که این عدد رینولدز را برقرار کند. از این رو

برای هوا در شرایط استاندارد، و تونل باد باید در شرایط زیر عمل کند:

این سرعت آنقدر کم است که بتوان از تاثیرات تراکم ناپذیری صرف نظر کرد. در این شرایط آزمایش، جریان مدل و جریان نمونه اصلی به طور دینامیکی متشابه هستند. از این رو،

اگر انتظار حفره زایی برود- اگر مبدل خورشیدی در سرعت زیاد نزدیک سطح آزاد آب دریا عمل می کرد- در این صورت از روی آزمایش مدل در هوا نمی توانستیم نتایج مفیدی به دست آوریم.

این‌مساله محاسبه مقادیر نمونه اصلی را از روی داده های آزمایش نشان می‌دهد.

5-1- تشابه غیر کامل

نشان داده ایم که برای یافتن تشابه کامل دینامیکی بین جریان های به طور هندسی متشابه باید تمام گروه های بی‌بعد مهم به جز یکی همانند باشند.

در حالت ساده مثال 4، همانند ساختن عدد رینولدز بین مدل و نمونه اصلی، تشابه دینامیکی را بین جریان ها برقرار می کرد. با آزمایش در هوا می توانستیم عدد رینولدز را دقیقاً همانند کنیم (در این حالت، با آزمایش در تونل آب نیز می‌توانستیم این کار را انجام دهیم). نیروی بازدارندگی موثر بر کره در واقع به طبیعت جریان در لایه مرزی بستگی دارد. بنابراین، تشابه هندسی ایجاب می کند که زبری نسبی سطح مدل و نمونه اصلی یکسان باشند. این معنی می دهد که زبری نسبی نیز پارامتری است که باید بین حالت های مدل و نمونه اصلی همانند باشد. اگر فرض کنیم که مدل با دقت ساخته شده است، مقادیر اندازه گیری شده بازدارندگی از روی آزمایش های مدل را می توان مقیاس بندی کرد و بازدارندگی را در شرایط عمل اصلی به دست آورد.

در اغلب مطالعه های مدل، به دست آوردن تشابه دینامیکی مستلزم این است که چند گروه بی‌بعد همانند باشند. در بعضی حالت ها، تشابه دینامیکی کامل بین مدل و نمونه اصلی انجام پذیر نیست. نمونه ای از چنین حالتی، تعیین نیروی بازدارندگی (مقاومت) موثر بر یک کشتی سطحی است. مقاومت موثر بر یک کشتی سطحی از اصطکاک جداری موثر بر بدنه (نیروهای چسبنده) از مقاومت موج سطحی (نیروهای گرانشی) ناشی می شود.

تشابه کامل دینامیکی ایجاب می کند که اعداد رینولدز و فرود، هر دو، بین مدل و نمونه اصلی همانند باشند.

به طور کلی نمی توان مقاومت موج را به طور تحلیلی پیش بینی کرد، بنابراین باید آن را مدل بندی کرد. این موضوع ایجاب می کند:

برای همانند بودن اعداد فرود بین مدل و نمونه اصلی باید نسبت سرعت زیر را داشته باشیم:

نقش های موج سطحی به طور دینامیکی متشابه باشند.

برای هر مقیاس طول مدل، همانند ساختن اعداد فرود نسبت سرعت را می دهد. فقط چسبندگی سینماتیکی را می توان تغییر داد اعداد رینولد همانند شوند. از این رو رابطه

شرایط زیر را می دهد

از نسبت سرعتی که از روی همانندی اعداد رینولدز به دست آمده استفاده کنیم، تساوی اعداد رینولدز نسبت چسبندگی سینماتیکی زیر را می دهد

مساوی (یک مقیاس طول نمونه ای برای آزمایش های طول کشتی) باشد، در این صورت باید باشد. شکل 3 نشان می دهد که جیوه تنها مایعی است که چسبندگی سینماتیکی آن از چسبندگی سینماتیکی آب کم تر است. ولی، چسبندگی سینماتیکی جیوه فقط در حدود یک دهم چسبندگی سینماتیکی آب است. بنابراین نسبت چسبندگی سینماتیکی لازم همانندی اعداد رینولدز را نمی توان به دست آورد.

آب تنها سیال عملی برای آزمایش های مدل برای جریان با سطح آزاد است بنابراین، برای به دست آوردن تشابه کامل دینامیکی نمونه اصلی را آزمایش کرد. ولی، حتی اگر نتوان به تشابه کامل سینماتیکی دست یافت، مطالعه های مدل اطلاعات مفیدی می‌دهد.

شکل 1 داده های مربوط به آزمایش مدل یک کشتی با مقیاس 8 : 1 را نشان می دهد که در آزمایشگاه هیدرودینامیکی آکادمی دریایی آمریکا انجام شده است. در نمودار، داده‌های ضریب مقاومت برحسب عدد فرود نشان داده شده است. نقاط چهارگوش از روی مقادیر مقاومت کل اندازه گیری شده در آزمایش محاسبه شده اند.

داده ها از:

U.S.Naval Academy Hydromechanics Laboratory, Courtesy of Professor Bruce Johnson

با استفاده از روش زیر، مقاومت کشتی با مقیاس کامل را زا روی نتایج آزمایش مدل اصلی می توان محاسبه کرد. نقش موج های سطحی، و از این رو مقاومت موج، بین مدل و نمونه اصلی در اعداد فرود متناظر تطبیق داده می شود. مقاومت موج مدل به صورت تفاضل بین بازدارندگی کل و بازدارندگی اصطکاک تخمینی محاسبه می شود. (ضریب های مقاومت تخمینی موج برای مدل به صورت دایره رسم شده اند).

با استفاده از مقیاس بندی فرود، ضریب های مقاومت موج را در مدل و نمونه اصلی مساوی هم قرار می دهیم و مقاومت موج نمونه اصلی را حساب می کنیم. در شکل 7-2 نقاط دایره ای برای نمونه اصلی با ضریب های مدل در اعداد رینولدز متناظر همسان هستند. ضریب های بازدارندگی اصطکاک جداری که برای نمونه اصلی به طور تحلیلی حساب می شود، و در شکل 7-2 با لوزی نشان داده شده است، با ضریب‌های بازدارندگی موج جمع می شود و ضریب های بازدارندگی کل نمونه اصلی را می دهد.

از آنجا که در آزمایش های مدل کشتی های سطحی نمی توان عدد رینولدز را ]میان مدل و نمونه اصلی[ همانند کرد، رفتار لایه مرزی برای مدل و نمونه اصلی یکسان نیست. عدد رینولدز مدل فقط برابر مقدار عدد رینولدز نمونه است، از این رو گسترش جریان لایه ای در لایه مرزی روی مدل، با همان نسبت، خیلی زیاد است. در روش گفته شده این طور فرض می شود که رفتار لایه مرزی را می توان مقیاس بندی کرد. برای انجام این کار، لایه مرزی مدل “تحریک” می شود تا در مکانی متناظر با رفتار کشتی اصلی، متلاطم شود. در شکل 7-1، گل میخ هایی که برای تحریک کردن لایه مرزی در نتایج آزمون مدل به کار رفتند نشان داده شده است.

داده‌ها از روی:

U.S.Naval Academy Hydromechanics Laboratory, Courtesy of Professor Bruce Johnson

گاهی اوقات ضرایب نمونه اصلی که از روی داده های آزمایش مدل حساب می‌شود، تصحیح می شوند. این تصحیح، زبری، تموج و ناهمواری ها را که مسلماً در نمونه اصلی بارزتر از مدل هستند در نظر می گیرد. مقایسه بین داده های حاصل از آزمایش‌های مدل و اندازه گیری های انجام شده در نمونه با مقیاس کامل نشان می‌دهد که دقت کلی باید در محدوده درصد باشد.

برای مدل بندی رودخانه ها و بندرگاه ها، عدد فرود پارامتری مهم است. در این شرایط، به دست آوردن تشابه کامل عملی نیست. با استفاده از یک مقیاس مدل منطقی می‌توان از عمق های آب بسیار کوچک استفاده کرد. تاثیرات نسبی نیروهای چسبنده و نیروی کشش سطحی در جریان مدل بسیار بیش تر از جریان در نمونه اصلی است. در نتیجه، از مقیاس های طول متفاوت در جهت های عمودی و افقی استفاده می شود. با استفاده از اجزای زبری مصنوعی، نیروهای چسبنده در جریان مدل عمیق تر افزایش می‌یابد.

مدلسازیسینماتیکیدینامیکی

نمونه قرارداد ,دانلود پروژه معماری,, طراحی نما دانلود مقاله ,تحقیق در مورد خودرو ,پایان نامه ,طراحی ,طراحی داخلی ,دانلود تحقیق ,نمونه سوال ,طرح توجیهی نمونه قرارداد ,دانلود پروژه معماری,, طراحی نما دانلود مقاله ,تحقیق در مورد خودرو ,پایان نامه ,طراحی ,طراحی داخلی ,دانلود تحقیق ,نمونه سوال ,طرح توجیهی دکوراسیون داخلی ,تحقیق

دانلود فایل بررسی شرح عملکرد کلی اتومبیل پراید

بررسی شرح عملکرد کلی اتومبیل پراید

موتور پراید دارای سیلندر چدنی و سر سیلندر آلومینیومی است برای گردش میل لنگ، پنج محور ثابت در نظر گرفته شده است برای هر سیلندر یک سوپاپ ورود وی یک سوپاپ خروج در نظر گرفته شده است و حرکت آن هم توسط یک میل سوپاپ که در سیلندر قرار دارد و حرکت چرخش خود را از میل لنگ توسط تسمه میگیرد و استفاده از تسمه هم باعث کم شدن سرو صدا می شود و حرکت نوسانی بادامک ه

دسته بندی	مکانیک
فرمت فایل	doc
حجم فایل	4356 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	38

دریافت فایل

فروشنده فایل

کد کاربری 8044

تمام فایل ها

فهرست مطالب

عنوان

صفحه

روغن موتور..................................... 2

بازدید سیستم خنک کننده......................... 4

بازدید سیستم جرقه زنی.......................... 4

بازرسی و تنظیم لقی سوپاپ ها.................... 5

تعمیرات موتور.................................. 6

سیستم روغن کاری ............................... 8

واترپمپ........................................ 10

عیوب کلاچ ونحوه تشخیص آن........................ 11

شرح عملکرد سیستم ترمز.......................... 13

بازکردن و نصب و بستن لنتهای ترمز چرخ جلو 14

بازکردن و تعمیر و نصب مجدد پمپ اصلی ترمز 15

تشریح کلی گیربکس پراید......................... 17

سیستم جرقه زنی................................. 19

سیستم جرقه زنی پلاتین دار....................... 20

نمای کلی سیستم فرمان........................... 24

بازدید ،تعمیر و نگهداری فرمان روی اتومبیل 26

پیاده و سوار کردن سیبک رابط میل فرمان.......... 27

خلاصه مطالب:

موتور پراید دارای سیلندر چدنی و سر سیلندر آلومینیومی است. برای گردش میل لنگ، پنج محور ثابت در نظر گرفته شده است برای هر سیلندر یک سوپاپ ورود وی یک سوپاپ خروج در نظر گرفته شده است و حرکت آن هم توسط یک میل سوپاپ که در سیلندر قرار دارد و حرکت چرخش خود را از میل لنگ توسط تسمه میگیرد و استفاده از تسمه هم باعث کم شدن سرو صدا می شود و حرکت نوسانی بادامک ها میل سوپاپ مستقیماً به اسبکها وارد می شود و سوپاپها را باز و بسته می کند.

سیستم روغن کاری از نوع تحت فشار است و جریان روغن پس از عبور از یک فیلتر که به صورت سری در مدار جریان روغن تعبیه شده است به دیگر مسیر یا هدایت می شود. پمپ روغن از نوع دور موتوری غیر هم مرکز است و چرخش خود را از انتهای جلوی میل لنگ کسب می کند. به دلیل برابری دور میل لنگ و روتورهای پمپ و همچنین بزرگی نسبی روتورها، توان بالایی در تأمین روغن مورد نیاز موتور دارد.

موتور و ؟؟ به صورت متصل به همه کثیر و در جهت محور عرضی اتومبیل به روی شاخص نصب می شود و نیروی خود را توسط دو عدد پلوس با اتصلات ویژه به چرخهای جلوی اتومبیل انتقال می دهند.

شکل 1: نمای برش خورده موتور پراید

بازرسی های لازم و دوره ای موتور:

بازرسی های دوره ای موتور باید در زمان بندی خاص باشد تا بتوان عیوب موتور را گرفت.

روغن موتور:

هر هفته کلی مسافت 400 الی 500 کیلومتر باید سطح روغن مورد بررسی قرار گیرد وقتی که موتور خاموش است کیج روغن را از محل خود در می آوریم. مقدار آن بایستی تا F باشد و در صورتی که به L رسیده باشد باید 5/0 تا 1 لیتر روغن به آن اضافه شود.

کیفیت روغن را نیز می توان آزمایش کرد اگر روغن کاملاً سیاه یا نزدیک به سیاهی باشد و یا لزمیت آن کمتر از روغن نو باشد باید حتماً آن روغن تعویض شود.

دلایل کاهش روغن:

1- نشت روغن از تمامی درزها و اتصلاتی که روغن در آنجا با فشار یا بدون فشار حضور دارد

2- بدلیل فرسودگی بیش از حد سیلندر و پیستون و رینگ روغن و گشاد شدن کایدهای سوپاپ و خشک شدگی کاسه نمدها و اورینگ های کنترل روغن- فرسایش بیش از اندازه و افزایش لقی یا تاقانهای متحرک موتور

3- بدلیل پایین بودن ویسکوزیته و از دست دادن خاصیت روانکاری بعضی از روغن ها در موتورهای سالم هم می سوزند.

بازدید فیلتر هوا:

با مشاهدة ملایمی مانند آغشتگی به روغن، پارگی و یا هر گونه آسیب دیدگی کاغذ و دو لبة فیلتر باید آن را تعویض کنیم. و در بعضی مواقعه شدت گرفتگی فیلتر به قدری زیاد است که نمی گذارد هوا از آن عبور کند و در این شرایط باید حتما آن را تعویض کنیم.

بازدید سیستم خنک کننده:

1- بازدید کلیه شیلنگ ها و لوله های عبور آب به لحاظ عدم پوسیدگی، پارگی و نشت که باید اصلاح شود در غیر این صورت موتور آب خود را از دست داده و آسیب جدی می بیند.

2- بازدید میزان آب موجود در رادیاتور که بایستی تا نزدیکی درچه رادیاتور باشد برای این کار باید موتور خنک باشد و آب در رادیاتور باید بین Low ,Full باشد.

3- تسمه واتر پمپ که آلترناتور را نیز به گردش در می آورد نباید دارای پوسیدگی یا ترک های در لبه های داخلی و بیرونی باشد.

بازدید سیستم جرقه زنی:

شمع ها را باید مورد بازرسی قرار داد و خرابی رزوه ها و اثر آب بندی آنها وجود روغن بر روی الکتروها و فرسودگی الکترو ها از علائمی هستند که در صورت مشاهده باید شمع ها را تعویض شوند.

درب دلکر را از نظر ترک خودرگی، رسوب گرفتن ترمینالها، سوختگی یا خوردگی ترمینالها و سائیدگی زغالها مورد بررسی قرار میدهیم.

آزمایش فشار تراکم:

کاهش قدرت موتور و همچنین نامنظم کار کردن آن که با لرزش نیز همراه است. که برای آزمایش آن از این طریق استفاده می کنیم.

1- موتور را تا درجه حرارت نرمال گرم می کنیم

2- موتور را خاموش می کنیم و تمام شمع های آن را باز می کنیم.

3- سیم مثبت کویل را باز می کنیم تا مدار ثانویه سیستم جرقه زنی قطع شود

4- پدال گاز را تا انتها نگه می داریم و شروع به استارت زدن می کنیم

5- پس از چند دور گردش موتور، عقربة فشار سنج به نقطه ای می رسد که دیگر حرکت نمی کند و همانجا می ایستد عددی که مقابل نوک عقربه است معرف میزان فشار تراکم سیلندر است.

بازرسی و تنظیم لقی سوپاپ ها ( فیلر گیری)

فیلر گیری سوپاپ های موتور به دلیل فرسایش لبة سوپاپها و نشیمنگاه آنها بایستی هر 10000 کیلومتر انجام می شود در غیر این صورت نه تنها موتور به طور نامنظم کار می کند، بلکه با کاهش تدریجی خلاصی یا لقی سوپاپ و ادامة کار موتور در این شرایط سوپاپ ها می سوزند. همچنین اگر لقی سوپاپها بیش از اندازه باشد موتور بد کار می کند و ایجاد صدا می کند. البته سوپاپها در یک موتور تازه تعمیر بایستی پس از کلی 1000 کیلومتر مسافت بازرسی سطح آب باطری و سنجش غلظت آن

در هر 1500 کیلومتر باید سطح آب باطری بازدید شود سطح آب باطری باید بین دو خط موازی روی دیوارة کنارة باطری باشد در صورت کم بودن باید به آن آب مقطر اضافه شود و غلظت اسید هم با غلظت سنج اندازه می گیرند. و همچنین اگر اتصالات کثیف بشاد یا محکم هم نباشد اتصلات باطری با افت ولتاژ می شود.

کم شدن کمپرس یا فشار تراکم سیلندرهای موتور:

کم بودن قدرت و کنش موتور را می توان از علائم کم شدن کمپرس دانست و حتی چرخش آسان میل لنگ هنگامی که موتور خاموش است و دلیل آن سائیده شدن سیلندر و پیستون، رینگ پیستون و یا شکستن رینگ کمپرس می تواند باشد. این پمپ را از طریق تست کمپرس موتورتوسط دستگاه کمپرس سنج هم انجام می دهند.

تعمیرات موتور:

1- باز کردن قاب تسمه، تعویض تسمه تایمینگ و تعمیرات مربوط به اویل پمپ و کاسه نمد آن که کاسه نمد جلوی میل لنگ می باشد.

2- تعمیرات مربوط به سرسیلندر مثل واشر سرسیلندر و تعمیر سوپاپ و فنر سوپاپ ها و کربن ؟؟ سیلندر و در صورت نیاز قاب کثیری سیلندر

3- تعمیرات مربوط به دلکو، واتر پمپ، استارت، دینام و سایر قسمتهای موتور

4-تعمیرات مربوط به فلایول، دندة فلایون و کاسه نمد و بلبرینگ انتهای میل لنگ از طریق باز کردن پیچ های دور پوستة کلاج و جدا کردن گیربکس از موتور

تعمیر اساسی موتور:

1- برای باز کردن موتور ابتدا باید کاپوت ماشین را به دلیل استفاده از جرثقیل باز کرد.

2- آب رادیاتور را خالی می کنیم

3- اتصلات باطری را برای جلوگیری از اتصال کوتاه باز می کنیم

4- روغن موتور را تخلیص کنیم.

5- شلنگ های واتر پمپ و لوله بخاری و شلنگ بالا و پایین رادیاتور را باز می کنیم

6- کلیه فیش های متصل به آلتوناتور کوئل و دلکو و استارت را باز می کنیم

7- لوله بین بوستر ترمز و مانیفولد هوا و سیم گاز کاربراتور را جدا می کنیم.

8- لوله ورودی بنزین به پمپ بنزین را جدا می کنیم

9- گلویی اگزوز را از مانیفولد دو جدا می کنیم. و بعد موتور را با جرثقیل بیرون می آوریم و به پایة مخصوص می بندیم و پمپ آن را برطرف می کنیم.

اتومبیل پرایدروغن موتورگیربکس پراید

نمونه قرارداد ,دانلود پروژه معماری,, طراحی نما دانلود مقاله ,تحقیق در مورد خودرو ,پایان نامه ,طراحی ,طراحی داخلی ,دانلود تحقیق ,نمونه سوال ,طرح توجیهی نمونه قرارداد ,دانلود پروژه معماری,, طراحی نما دانلود مقاله ,تحقیق در مورد خودرو ,پایان نامه ,طراحی ,طراحی داخلی ,دانلود تحقیق ,نمونه سوال ,طرح توجیهی دکوراسیون داخلی ,تحقیق

دانلود فایل بررسی روند اتصال بین دوماده سرامیکی و اتصال بین یک ماده سرامیکی با فلز

بررسی روند اتصال بین دوماده سرامیکی و اتصال بین یک ماده سرامیکی با فلز

در این مجموعه روند اتصال بین دوماده سرامیکی و اتصال بین یک ماده سرامیکی با فلز بررسی می‌شود در ابتدا اتصال بین سرامیک با فلز بررسی می‌شود که این اتصال نیازمند متالیزه کردن یا فلزی کردن سطح سرامیک می‌باشد چرا که با این کار جذب و چسبندگی فلز به سرامیک بهتر انجام می‌شود

دسته بندی	مکانیک
فرمت فایل	doc
حجم فایل	2671 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	95

دریافت فایل

فروشنده فایل

کد کاربری 8044

تمام فایل ها

فهرست عناوین

فصل 1 - متالیزه کردن و تکنیکهای آن

1-1 ) فرایند متالیزه کردن

1-2 ) تکنیک پودر فلز زینترشده

1-3 ) تکنیک نمک فلز نسوز یاراکتیو

1-4 ) تکنیک پودر شیشه‌ / فلز

1-5 ) تکنیک رسوب دادن بخار

فصل 2- روشهای اتصال سرامیک به فلزبا استفاده از فازجامد

2-1) تکنیک استفاده از پرس گرم

2-2) اتصال بوسیله بانددیفوزیونی

فصل 3- روشهای اتصال سرامیک به فلز با استفاده ازفاز مایع

3-1 ) لحیم‌کاری

3-2 ) جوشکاری (Brazing)

فصل 4 - اتصال سرامیکهای اکسیدی به یکدیگر

4-1) اتصال سرامیکهای اکسیدی به یکدیگر با استفاد از شیشه

فصل 5- اتصال سرامیکهای غیر اکسیدی

5-1) واکنشهای اتصالی

5-2 ) روشهای اتصال

5-3 ) اتصال حالت جامد

5-4 ) اتصال یوتکتیک

5-5 ) خواص اتصال

5-6 ) مواد مخصوص اتصال

فصل 6 - کاربرد سرامیکها و اتصالات آنها

6-1 ) کاربرد در دستگاههای خودکار

6-2 ) کاربرد در الکترونیک

6-3 ) مصارف هسته‌ای

6-4 ) کاربردهای متفرقه

چکیده :

در این مجموعه روند اتصال بین دوماده سرامیکی و اتصال بین یک ماده سرامیکی با فلز بررسی می‌شود. در ابتدا اتصال بین سرامیک با فلز بررسی می‌شود که این اتصال نیازمند متالیزه کردن یا فلزی کردن سطح سرامیک می‌باشد چرا که با این کار جذب و چسبندگی فلز به سرامیک بهتر انجام می‌شود. ابتدا فرایند متالیزه کردن توضیح داده می‌شود و بعد انواع تکنیکهای آن که عبارتند از 1- تکنیک پودر فلز زینتر شده 2- تکنیک نمک فلز نسوز 3- تکنیک پودر شیشه / فلز 4- روش رسوب دادن بخار

بعد از متالیزه کردن اتصال سرامیک به فلز با استفاده از فاز جامد و فاز مایع توضیح داده می‌شود. اتصال در دوفاز جامد دو قسمت دارد 1- اتصال پرس گرم 2- اتصال بوسیله باند دیفوزیونی و اتصال با استفاده از فاز مایع نیزدو قسمت دارد 1- لحیم‌کاری 2- جوشکاری (Brazing) درفصل بعد اتصال سرامیکهای اکسیدی با استفاده از شیشه مورد بحث قرار می‌گیرد. و در این مورد مقاله‌ای درباره اتصال آلوسینا به یک کامپوزیت عنوان می‌شود. اتصال سرامیکهای غر اکسیدی مبحث بعدی می‌باشد که شامل سرفصل‌های زیررا شامل می‌شود: 1- واکنشهای اتصالی 2- روشهای اتصال 3- اتصال حال جامد 4- اتصال یوتکتیک 5- خواص اتصال 6- مواد مخصوص اتصال درفصل آخر نیز کاربردهای سرامیکهای پیشرفته و اتصالات آنها مورد بررسی قرار می‌گیرد.

مقدمه

تعریفی که برای اتصال مواد یا همان جوینینگ می‌توانیم داشته باشیم عبارتست از :

نزدیک کرد دو ماده به یکدیگر به طوری که سطوح این دوماده یک فصل مشترک را تشکل دهند و این دوماده را بوسیله روشهای مختلفی مانند: بستهای مکانیکی، انواع چسبها، ایجاد یک باند شیمیائی و یا ایجاد یک باند دیفوزیونی متصل به یکدیگر نگه‌ می‌دارند.

در این رساله در مورد روشهای اتصال سرامیک به سرامیک و سرامیک به فلز بحث خواهد شد. عمل جوینینگ یا اتصال، استفاده از سرامیکهائی را که نمی‌توان بصورت تکی استفاده کرد آسانتر می‌کند. ویا اینکه هزینه آ‌نها بوسیله جوینینگ پائین می‌آید.

در حقیقت وقتی دو قطعه به هم متصل می‌شود ماده حاصل تقویت شده و استحکام بهتری پیدا می‌کند. کاربرد قابل توجه برای اتصال سرامیکها وابسته است به کار اجزاء سرامیکی در دماهای بالا و ایستادگی آنها در برابر تنشها او گرادیانهای بالای حرارتی . از جمله مواردی که می‌تواند گرادیانهای حرارتی و تنش در اتصال ایجاد کند عبارتند از روند سرمایش قطعه که باعث ایجاد گرادیان حرارتی درداخل اتصال می‌شود. حرکتهای پاندولی و چرخش کاربر نیز ایجاد تنش می‌کند. برای طراحی سیستمهائی با اتصالات سرامیکی نیازمند یک سری اطلاعات از مواد موجود در لایه‌ها می‌باشیم که این اطلاعات شامل شاخت خواصی از قبیل: انبساط حرارتی، ویسکوزیته، مدول الاستیک، استحکام، تافنس شکست، خزش و خستگی می‌باشد. قابل دسترس بودن تکنیکهای اتصال و داشتن اطلاعات کافی و مفید از این خواص در طراحی مناسب سیستمها با ساختار سرامیکی در دماهای بالا تأثیر بسزائی خواهد گذاشت. اتصال سرامیک به سرامیک و سرامیک به فلز حداقل بوسیله یکی ازسه روش زیر انجام می‌شود.

1- اتصال مکانیکی: که به صورت بستهای مکانیکی می‌باشد مثل نگهداری نسوزهای کف کوره بوسیله قالبهای فلزی

2- اتصال مستقیم، که این اتصال به این صورت است که دوسطح خیلی تخت را روی هم قرار می‌دهند و تارسیدن به مرحله دیفوزیون آنها را تحت فشار قرار می‌دهند. مکانیزم اتصال در این روش ایجاد یک باند دیفوزیونی می‌باشد.

3- اتصال غیر مستقیم: در این روش محدوده وسیعی از باندهای واسط شبیه چسبهای آلی، شیشه‌ها، شیشه سرامیکها، ترکیبات اکسیدی (شامل سیمانها و ملاتها) یا بعضی از فلزات استفاده می‌شوند. لایه‌های واسط فلزی استفاده می‌شوند. بعنوان عامل تولید باند دیفوزیونی حالت جامد که به این لایه‌های واسط فیلریا پرکننده می‌گویند]1[

1-1- فرایندمتالیزه کردن: که در آن یک لایه فلزی نازک به یک زمینه سرامیک متصل می‌شود که اغلب بعنوان یک لایه واسط است. فرایندهای متالیزه کردن قابلیت‌ترشدن سطوح سرامیک برای فلزات فیلر را بهبود داده و عضو فلزی می‌تواند به بستر سرامیک فلزی متصل شود. موفق‌ترین متصل کننده‌های سرامیک به فلز بوسیله جوش‌کاری یک عضو فلزی به سرامیک متالیزه همراه با فلز فیلربرنجی با پایه نقره تولید شده‌اند. فرایندهای متالیزه کردن هنوز از تکنیکهای باکاربرد وسیع برای اتصالهای فلز به سرامیک می‌باشد. البته بهبودهای حائز اهمیت در تکنیکهای متالیزه کردن انجام شده و چندین فرآیند جدید ایجاد و ارزیابی شده است. همچنین تحقیق جامع درمورد واکنشهائی که در هنگام متالیزه کردن سطح سرامیک روی می‌دهند دراثر بخش بودن متالیزه سهیم است.

رویه های متالیزه کردن نیز جهت بهبود قابلیت‌ تر شدن سطح سرامیک بوسیله فلزات و پرکننده‌های متعارف بادمای پائین ایجاد شده‌اند. بعدا محققان دریافتند که برخی فلزات فعال و آلیاژها یا ترکیباتشان می‌توانند سطوح سرامیک غیر متالیزه را تحت شرایط سرامیک تر نمایند. هرچند تفاوت‌های فرایند فلز فعال جهت تولید اتصالهای سرامیک به فلز بکار رفته، اما هنوز جهت تولید این اتصالات بصورت تجاری بکار می‌رود. در مروری در خصوص پیشرفتهای انجام شده در این زمینه باید تأکید شود که متالیزه‌کردن، آمادگی سطح برای سرامیکهاست نه یک فرایند اتصال ] 1 [

فرایند متالیزه کردن معمولا برای سرامیکهای اکسیدی استفاده می‌شود که به صورت مخلوطی از یک فاز شیشه ویک فلز نسوز می‌باشد. علت استفاده از فاز شیشه ایجاد یک باند بین فلز نسوز و سرامیک اکسیدی می‌باشد. فرایند متالیزه کردن در دولایه انجام می‌شود. لایه اول متالیزه شامل مخلوطی از فلز نسوز و شیشه می‌باشد که روی سطح سرامیک روکش می‌شود. درحقیقت سطح سرامیک را بوسیله این مواد که معمولا شامل تنگستن (w) مولیبدنیوم (Mo)، اکسید منگنز (Mno) و مقدرای شیشه فریتی می‌باشد نقاشی می‌کنند. درضمن برای نقاشی کردن، این مواد را همراه بایک حامل و یک حلال مورد استفاده قرار می‌دهند. برای رسیدن به یک حدمطلوب از متالیزه کردن پارامترهای متعددی دخیل هستند، از آن جمله می‌توان به مواردی نظیر: درجه حرارت، زمان، وضعیت اتمسفر و ضخامت لایه‌ نقاشی شده اشاره کرد: متدهای رایج برای متالیزه کردن عبارتند از: اسپری کردن، چاپ شابلنی، تزریق یا نقاشی بوسیله نازل و انتقال با استفاده از چرخ یانواز نقاله. دستیابی به یک ضخامت مشخص به خواص رئولوژی ماده نقاشی شونده و نوع روش متالیزه کردن بستگی دارد. یکی از خواص مهم ماده نقاشی شونده که‌در کنترل ضخامت مورد بررسی می‌گیرد ویسکوزیته می‌باشد. نتایج حاصل از متالیزه کردن بوسیله روشهای مختلف درجدول 1-1 آمده است.

درلایه‌ دوم متالیزه ازیک فلز مانند نیکل، مس، طلا، قلع یا سرب استفاده می‌شود این لایه بوسیله الکترولیت ته‌نشین می‌شود. ضخامت این لایه معمولا 4-2 می‌باشد. البته دربرخی موارد لایه مذکور بوسیله احیای اکسیدهای فلزی مطلوب تولید می‌شود. این لایه‌های ثانویه چندین کار انجام می‌دهند و این روش به کار رفته جهت اتصال سرامیک به فلز بستگی دارد. چنانچه قرار باشد این اتصالات با فلزات فیلتر پایه یا انجام شود روک‌ها دارای کاربردهای زیرمی‌باشند:

1) وقتی فلزات به کاررفته برای متالیزه کردن بوسیله فلزات فیلر با دامای پائین‌، تر نمی‌شوند پوشش سطحی را همراه با فلزی فراهم می‌کند که به آسانی بوسیله چنین فلزات پرکننده تر شوند

2) تاحدی فلزات پوشش دهنده بعنوان مانعی برای نفوذ لایه متالیزه بوسیله فلز پرکنده عمل می‌کندبرخی فلزات پرکننده با فلزاتی واکنش می‌دهند که برای متالیزه کردن بکارمی روند

چنانچه این واکنش تا مدت زیادی دوام داشته باشد، فلز پرکننده می‌تواند در روکش متالیزه نفود کرده و آنرا از سرامیک بلند کند روکش‌های متالیزه شده معمولا با پوشش می‌شوند تا نفوذ را به تأخیر انداخته وبا پوشش داده شده تا نمناکی خوبی را فراهم کند. اتصال سرامیک به فلز بوسیله روشهائی غیراز جوشکاری نیز تولید می‌‌شود. عمل پوشش کارکردهای دیگری نیز دارد. مثلا اتصالات جوش کاری شده نیازمند موادی هستند که انتشار میان سطح سرامیک متالیزه و فلز را ارتقا می‌بخشد.

2-1 تکنیک پودر فلز زینترشده:

در این فرایند پودرهای فلزی جداشده با یک چسب مناسب ترکیب می‌شوند تا سوسپانسیون یا خمیری را تولید کنند که بتواند روی سطح سرامیک رنگ شود. این روکش بوسیله حرارت به سرامیک زینتر می‌شود. این کار بوسیله گرمایش سرامیک دردمای بالا درفضای کنترل شده انجام می‌شود. معمولا یا درکاربردهای دما بالا بکار می‌روند. ، ، ، نیز بکار رفته‌اند. متداولترین فرایند ازای دست فرایند شلی منگنز است که در آن پودر با پودر یا نورد می‌شود تا ذره‌ای از1 تا 2 تولید کند. گاهی پودرهای فلزی بجای اکسیدها بکار می‌روند. یک سوسپانسیون با استفادها از یک چسب نظیر نیترو سلوز آماده‌ می‌شود به نحوی که یک لایه رنگ به ضخامت 10 الی 25 میکرون می‌تواند برای سرامیک پایه به‌کار رود. سرامیک پایه دریک فضای دردمای 100ت پخت می‌شود. برخی اکسیدهای مذکور احیا می‌شوند برخی دیگر باخودشان و سرامیک پایه ترکیب می‌شوند تا یک ماده مذاب چسبنده را شکل دهند این ماده مذاب روی فاز فلزی زینتر شده را می‌پوشاند و کاملا سرامیک پایه را تر کرده و سخت می‌‌شود. تا یک فاز شیشه رادرهنگام سردشدن ایجاد کند. این فاز شیشه‌ کمتر از سرامیک پایه متراکم می‌شود و لذا با فاز فلزی درفشار قرار می‌گیرد. بنابراین فاز شیشه‌ای قویا به فلز زینتر شده و سرامیک پایه می‌چسبد. لایه مقاوم متالیزه شده نوعا ضخامت داشته و می‌تواند بصورت لایه‌ای ضخیم از 2 ای 4 میکرومتر از نیکل یا مس پوشش گردد تا ترشدن را حین جوشکاری بهبود دهد. استحکام کششی اتصال سرامیک به فلز از70 یا بالاتر دردسترس می باشد.

فرایند ایجاد شده بوسیله ملت و اسپرک بوسیله صنعت بعنوان روش استاندارد پذیرفته شده تا سطوح سرامیک را متالیزه کنند. اختلافات زیادی جهت گسترش فرایند ایجاد شده است. برای تولید کم و بدنه‌های شکل‌گرفته مخلوط متالیزه معمولا همراه بایک پرس کوچک استعمال می‌‌شود. باید توجه کرد که از این روکش بصورت یکنواخت استفاده می‌شود. روکش کاری بوسیله اسپری و روکش کاری رولر وغربال کردن نیازمند تجهیزات بیشتر بوده و برای تولید در حجم زیاد مناسب است. این مخلوط متالیزه می‌تواند روی نوار انتقالی برای استعمال برسطوح سرامیک تهیه شود. در تولید این نوار مخلوط متالیزه بطور یکنواخت روی صفحه پلی‌اتیلن پخش شده و با چسب ضدفشار روکش می‌شود. و بوسیله یک ورق محافظت می‌شود. برای استفاده این ورق محافظ برداشته شده و بدنه‌های سرامیک روی نوار فشار داده می‌شوند. وقتی سرامیک از روی نوار بلند می‌شود روکش متالیزه به این بخش انتقال می‌یابد. زینتر کردن هم به صورتی معمول انجام می‌شود. صنعت دارای عملیات‌های انتقال نوارخودکار و همچنین روش‌های دیگری برای استعمال مخلوط‌های متالیزه برای بدنه‌ها یا اجسام سرامیکی می‌باشد. سایر تحقیقات نشانگر برنامه‌های جامع انجام شده بوسیله محققان جهت قابلیت اطمینان فرایند متالیزه پودر فلزی زینتر شده می‌باشد. براساس یک بررسی درخصوص مطالب در این زمینه محققان مشاهدات و تئوری‌های چسبندگی میان روکش متالیزه و جسم سرامیکی را تحلیل کرده‌اند تا درجات موادی را که این چسب را بهبود می‌دهند تعیین کنند. براساس این رویه تحلیلی بیش از 200 مخلوط، متالیزه فرموله و ارزیابی شده‌اند. اثر بخش‌بودن متالیزه توسط تست‌هائی از قبیل چسبندگی، استحکام پوسته، استحکام فشاری و استحکام کششی مورد سنجش قرار گرفته است. تستهای مذکور نشان می‌دهد که بسیاری از فلزات و اکسیدها می‌توانند بجای به‌‌کار روند. دست کم16 مخلوط متالیزه ترکیباتی با قدرت برابر یا بیشتر از قدرت تولید شده بوسیله فرایند مولی منگنز را تولید می‌کنند که می‌توان نتیجه‌ گرفت:

1) استحکا کششی اتصال سرامیک به فلز همراه با مثلا 3 قسمت باافزایش کاهش می‌‌یابد حداکثر قدرت کششی 196، 152 و 110 برای به ترتیب سرامیک‌های بادرصدهای 94، 96، 6،99 می‌باشد.

2)‌ دامنه دمای زینترنیگ بهینه 1500 الی 1600 است.

3)‌ مخلوط‌های متالیزه برای بدنه - 6/99% نیازمند افزودن یا مواد دارای سیلیکات جهت تولید اتصالات رضایتبخش است. سایر ترکیبات متالیزه با پایه مخلوط می‌شوند با افزودنی‌های: هیدرید تیتانیوم، Fe واکسیدهای فلزی زیاد مخلوط می‌شود که جهت افزایش چسبندگی لایه متالیزه به سطح سرامیک می‌باشد، شخصی بنام تنتارلی برنامه را گزارش کرد که جهت ایجاد مواد متالیزه با دمای پائین تدوین شده است.

حال معلوم است که ریز ساختارها و ویژگیهای تغییر سرامیک‌ها درهنگام حرارت دردمای بالا نیازمند زینترنیگ روکش‌های می‌باشد. مثلا گزارش شده است کهقدرت اتصال درمقابل مدول گسیختگی، تخلخل و غلظت وقتی افزایش می‌یابد که دمای پخت از فراتر رود بنابراین افزایش 4/1 دصدی درطول یک سرامیک بامیزان آلومینای 96% گزارش شده‌است. چنین تفاوتهائی در ابعاد فیزیکی دردماهای1000 الی 1900 روی نمی‌دهد. یک‌سری از رنگهای متالیزه برمبنای اکسیدهای فلزی ، و فرموله می‌شوند درحالیکه بیشترین توجه را بعنوان یک جزء متالیزه دریافت می‌کند. همچنین بررسی شده‌ است تا سرامیک‌ها

را برای کار دردای بالا متالیزه نماید. تنتارلی توجه می‌کند که:

1) هیچ تفاوتهای قابل توجه در قدرت اتصال وجود ندارد و این صرفنظر از ضخامت روکش و دمای متالیزه می‌باشد. 2) استحکام‌های کششی متوسط 189 الی 96 همراه با سرامیک‌های مختلف بدست می‌آید 3) تستهای دوره گرمائی جهت ارزیابی قابلیت اطمینان اتصال بدست با سیستم متالیزه دمای پائین نسبت به قابلیت اطمینان بدست آمده همراه با دمای بالای متعارف است و هیچ تفاوت قابل ملاحظه‌ای در نتایج ذکر نشده است.

5)‌ سیستمهای متالیزه با دمای پائین به روش‌های نوار انتقال و قیلتر یا غربال با فرایند MO – Mn منطبق می‌باشند. متالیزه کردن در دمای پائین مزایای اقتصادی همراه با دمای زینتراسیون پائین و فضای زینتراسیون با اهمیت کمتر را ارائه می‌‌کنند.

1-3 تکنیکهای نمک‌فلز نسوز یا راکتیو:

محلولهای این نمکها جهت متالیزه کردن سرامیک پایه بکار رفته‌ است. سرامیک پایه همراه با محلولی از نمک فلزی رنگ می‌شود و سپس دردمای بالا حرارت داده می‌شود. تانمک فلزی را بصورت احیا درآورده و بر سرامیک متصل می‌شود. لیتیم مولیبدیت محلول درآب و برخی ترکیبات فلزی در تنوعی از حلالها به کار رفته‌اند. تمامی این ترکیبات دردمای پائین جداشده و لایه‌ای چسبنده‌ را روی سرامیک قرار می‌دهند. تنتارلی برنامه‌ای را شرح داد که جهت توسعه رویه‌های متالیزه بادمای کم از طریق استفاده از نمکهای فلزی محلول در آب برای متالیزه بکار می‌رود. این نمکها در مقادیر زیادی از آب حل می‌شوند. سپس این محلول در قطعات تست رنگ می‌شوند که جهت تسهیل خشک‌ شدن از قبل حرارت داده می‌شوند. بعد از خشک‌شدن این قطعات سرامیک تا حرارت می‌بینند. البته در که نقطه شبنمی‌شدن آن است. این قطعات با جوش‌‌کاری می‌شوند و قطعات مذکور در تنش و فشار تست می‌شود تارویه متالیزه‌کردن را ارزیابی کنند. محلول مولیبدیت آمونیوم و نیترات منگنز امکان کمترین حرکت درنواحی رنگ نشده را نمی‌دهد و اتصالهائی را با بالاترین استحکام کششی متوسط تولید می‌‌‌کند. همچنین مشاهده شده که 1) محلولهای متالیزة‌ غلیظ اتصالاتی همراه با قدرت‌های اتصال و حرکت بیشتر را نشان می‌دهد.

2) قدرتهای اتصال بدست آمده بوسیله متالیزه شدن قابل توجه می‌باشد. محلولهای نمکهای مذاب نیز جهت متالیزه کردن سطوح سرامیک بکار می‌روند. دو دانشمند این فرایند را بعنون وسیله‌ای برای روکش‌کردن بررسی می‌کنند. دراین فرایندمخلوط 90 درصد یا و 10% پودر آماده شده ئ دریک ظرف دربسته تحت حرارت می‌بینند. پودر معمولا حاولی 2 الی 5% بصورت می‌باشد. مکانیزم روکش به این صورت است که و واکنش داده تا کلرید و فلزی را شکل می‌دهد. بطوری کلی یک سطح سرامیک روکش می‌شود توسط یک ورقه نازک یامخلوطی از قلیائی‌ها خاکی بدنه سرامیک درورقه روکش شده قرار می‌گیرد. ضخامت روکش می‌تواند بوسیله تنظیم زمان و دما تغییر کند.

1-4 تکنیک پودر شیشه‌ / فلز:

مخلوط‌های تقسیم شده پوردهای فلزی و شیشه‌ها در یک محیط‌ آلی سطح سرامیک را متالیزه می‌‌کند. این تکنیک برای متالیزه کردن سرامیک‌هائی قابل استفاده است که شامل فاز شیشه‌ای نیستند. این فرایند برای کاربردهای غیرخلاء بکار می‌رود که در آن هزینه پائین درهرواحد دردرجه اول یک عامل کنترل کننده می‌باشد. استحکام و قابلیت‌های دما بالا دردرجه دوم قرار دارند. روکش‌های تولید شده دراین روش می‌توانند هم پوشش دهنده باشند و هم اتصالات لحیم‌شده‌ می‌تواندروی آن انجام شود فلزاتی مثل ، و جهت متالیزه‌ کردن سرامیک بکار می‌روند اما رایج‌تر است نویسندگان بسیاری درمورد تولید لایه‌های نازک، تکنیکهای روکش کاری و روش‌های خشک‌کردن و حرارت‌‌دادن بحث کرده‌اند. سایر مطالعات اثر دما برچسبندگی نقره به سرامیک را تعیین می‌کند و معلوم شده که چسبندگی به ترکیب شیمیائی شیشه‌ گداز‌آور در مخلوط رنگ نقره و سرامیک بستگی دارد. سرانجام هریتیج و بالم اشاره دارند به اینکه سرامیک‌ها بوسیله احیای محلولهای نمکی فلزات متالیزه می‌شوند این محلولها برای ته‌نشین کردن لایه‌ای از و یاسایز فلزات بکار می‌رود

1-5 تکنیک‌ رسوب‌دادن بخار:

این فرایند‌های بخار بکار رفته جهت متالیزه‌کردن سرامیک به دودسته تقسسیم می‌شوند. فیزیکی و شیمیائی. این تکنیکها شامل تصعید و تبخیر، اسپاترینگ، پوشش یونی، می‌باشند.

1) تبخیر و تصعید: ماده روکش‌کننده حرارت داده می‌شود تا تعداد اتمها و مولکولهای موجود درسطح آن جهت ایجاد ته‌نشین‌مطلوب به حدکفایت برسد. برخی غیرفلزات می‌توانند دراین حالت ته‌نشین شوند.

2) اسپاترینگ: اسپاترینگ فیزیکی نرمال بوسیله بمباران کاتد بوسیله یون گاز بی‌‌‌اثر باعث خروج اتمهای مذکور از سطح کاتد به گاز محیط می‌شود. ته‌نشین شدن اتم‌ها در زمینه‌نزدیک روکش نازکی از ماده‌ای که درهدف بمباران قرار گرفته را تولید می‌کند.

3) پوشش یونی: اتم‌‌های فلزی تبخیرشده یونیزه شده و درمیدان الکتریکی شتاب می‌گیرند یونها با انرژی جنبشی به سطح برخورد می‌کنند استحکام کششی 35 الی با استفاده از تکنیکهای متالیزه ته‌نشین شده بخار فیزیکی بدست می‌آیند.

متالیزه کردنپودر فلز زینترشدهجوشکاریلحیم کاریروشهای اتصال سرامیک به فلزبا استفاده از فازجامداتصال سرامیکهای اکسیدی به یکدیگراتصال سرامیکهای غیر اکسیدیکاربرد سرامیکها و اتصالات آنها

نمونه قرارداد ,دانلود پروژه معماری,, طراحی نما دانلود مقاله ,تحقیق در مورد خودرو ,پایان نامه ,طراحی ,طراحی داخلی ,دانلود تحقیق ,نمونه سوال ,طرح توجیهی نمونه قرارداد ,دانلود پروژه معماری,, طراحی نما دانلود مقاله ,تحقیق در مورد خودرو ,پایان نامه ,طراحی ,طراحی داخلی ,دانلود تحقیق ,نمونه سوال ,طرح توجیهی دکوراسیون داخلی ,تحقیق

دانلود فایل بررسی تحلیل کمانش ورقهای مدورمرکب ارتوتروپ با استفاده از نرم افزار المان محدود

بررسی تحلیل کمانش ورقهای مدورمرکب ارتوتروپ با استفاده از نرم افزار المان محدود

در این پایان نامه رفتار کمانش ورق های دایره ای شکل مرکب با استفاده از تئوری المان محدود و نرم افزار ANSYS مورد بررسی قرار گرفته است هدف از این پایان‌نامه بدست آوردن بارهای فشاری کمانش در مودهای مختلف می باشد فصل اول مقدمه ای در مورد مواد کامپوزیت می باشد در فصل دوم به معرفی ماتریسهای به کار رفته در ساخت مواد مرکب و بعضی از ویژگیهای آنها پردا

دسته بندی	مکانیک
فرمت فایل	doc
حجم فایل	2922 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	196

دریافت فایل

فروشنده فایل

کد کاربری 8044

تمام فایل ها

فهرست مطالب

عنوان صفحه

چکیده.......................................

فصل اول: مقدمه ای بر مواد مرکب

1-1- کامپوزیت چیست؟......................... 2

1-2- مزایای کامپوزیتها...................... 4

1-3- محدودیتهای کامپوزیتها.................. 7

1-4- تاریخچه صنعت کامپوزیتها................ 8

1-5- فازهای کامپوزیتی و تقسیم بندی کامپوزیتها 10

1-6- خواص کامپوزیتها........................ 12

1-7- مقاومت کامپوزیتهای لیفی................ 14

فصل دوم: ماتریسها (رزیتها)

2-1- ماتریسها............................... 18

2-2- پلیمریزاسیون........................... 19

2-3- پلیمرهای گرما سخت و گرما نرم........... 20

2-4- رزینهای ترموپلاستیک (گرما نرم).......... 20

2-5- رزینها گرما سخت (ترموست)............... 21

2-6- نقش ماتریسها........................... 22

2-7- رزینهای اپوکسی......................... 23

2-8- معایب رزینهای اپوکسی................... 24

2-9- تقسیم بندی انواع تجاری رزینهای اپوکسی.. 24

2-10- رزینهای پلی استر غیراشباع............. 25

2-11- انواع رزینهای پلی استر تجاری.......... 26

2-12- خصوصیات رزینهای پلی استر.............. 28

2-13- معایب رزینهای پلی استر غیراشباع....... 28

2-14- رزینهای فنولیک........................ 29

2-15- خواص و کاربردهای رزینهای فنولیک....... 30

2-16- معایب و محدودیتهای رزینهای فنولیک..... 30

2-17- ماتریسهای فلزی........................ 31

فصل سوم: الیاف (تقویت کننده ها)

3-1- تقویت کننده ها......................... 33

3-2- تقویت کننده های لیفی................... 33

3-3- الیاف شیشه............................. 35

3-4- مزیتهای اصلی الیاف شیشه................ 35

3-5- عیوب اصلی الیاف شیشه................... 36

3-6- سایز الیاف............................. 38

3-7- آهار................................... 39

3-8- خواص الیاف شیشه........................ 40

3-9- الیاف پیشرفته.......................... 41

3-10- الیاف بور............................. 42

3-11- خواص و کاربرد الیاف بور............... 43

3-12- الیاف سیلیکون کاربید.................. 44

3-13- الیاف سیلسیم کاربید................... 44

3-14- الیاف آلومینا......................... 45

3-15- الیاف کربن وگرافیت.................... 46

3-16- الیاف کربن............................ 46

3-17- خواص الیاف کربن و گرافیت.............. 48

3-18- کامپوزیتهای کربن و گرافیت............. 48

3-19- مزیتهای اصلی الیاف کربن............... 49

3-20- بحث میکروسکوپی در مورد الیاف کربن..... 49

3-21- الیاف آرامید یا پلی آمیدهای حلقوی..... 50

3-22- خصوصیات آرامیدها...................... 51

3-23- الیاف پلی اتیلن....................... 52

3-24- الیاف سرامیکی......................... 52

3-25- مقایسه الیاف مختلف.................... 53

فصل چهارم: ساخت مواد مرکب

4-1- فرایندهای ساخت کامپوزیتها.............. 56

4-2- قالب گیری باز.......................... 56

4-3- قالب گیری بسته......................... 57

4-4- تقسیم بندی براساس حجم تولید............ 58

4-5- تعاریف فرایند قالب گیری باز............ 59

4-6-تعاریف بکار بردن رزین................... 59

4-7- روش لایه گذاری دستی..................... 60

4-8- روش پاشش توسط پیستوله.................. 62

4-9- فیلامنت وایندینگ........................ 63

4-10- قالب گیری فشاری....................... 66

4-11- روش کششی.............................. 69

4-12- قالب گیری با کیسه خلاء................. 70

4-13- فرایند تزریق در خلاء................... 73

4-14- قالب گیری به روش انتقال رزین RTM...... 74

فصل پنجم: کاربرد کامپوزیتها

5-1- مقدمه.................................. 79

5-2- صنایع حمل و نقل جاده ای................ 79

5-3- استفاده از مواد کامپوزیت در ساخت تانکهای جنگی و سلاح 81

5-4- کاربرد کامپوزیتها در صنایع هوا فضا..... 82

5-5- استفاده در ساخت فضاپیماها.............. 84

5-6- استفاده کامپوزیتها در صنایع حمل و نقل ریلی 86

5-7- کاربرد کامپوزیتها در واحدهای شیمیایی... 86

5-8- کامپوزیتها درصنعت دریایی............... 88

5-9- صنایع الکتریکی......................... 88

5-10- صنعت هسته ای.......................... 89

فصل ششم: تئوری حاکم بر مواد مرکب

6-1- مقدمه.................................. 91

6-2- رفتار ماکرومکانیک یک لایه............... 91

6-3- ثابتهای مهندسی برای مواد ارتوتروپ...... 95

6-4- جهت گیری الیاف در مواد مرکب............ 96

6-5- استحکام در مواد مرکب................... 96

6-6- تئوریهای شکست در حالت دو محوری بر مواد ارتوتروپ 97

6-7- تئوری تنش حداکثر....................... 97

6-8- معیار کرنش حداکثر...................... 98

6-9- تئوری Tsai-Hill............................ 99

6-10- تئوری Tsai-Wu........................... 101

فصل هفتم: کمانش پوسته ها و مباحث تئوری مربوط به آن

7-1- مقدمه.................................. 104

7-2- معادلات غیرخطی تعادل ورق................ 106

فصل هشتم: آشنایی با المان محدود و نرم افزار ANSYS

8-1- مقدمه.................................. 126

8-2- مسائل مهندسی........................... 126

8-3- روشهای عددی............................ 127

8-4- تاریخچه ای کوتاه بر روش المان محدود و نرم افزار ANSYS 128

8-5- مراحل اصلی در روش المان محدود.......... 131

8-6- توابع شکل (Shape Function)................... 132

8-7- تقسیم بندی یک ناحیه به تعدادی المان برای المانهای یک بعدی.............................................. 133

8-8- معرفی توابع شکل برای یک المان خطی...... 134

8-9- خواص توابع شکل......................... 145

8-10- المان درجه دوم........................ 136

فصل نهم: مدل سازی مواد مرکب در ANSYS 5.4

9-1- مقدمه.................................. 139

9-2- مدل سازی مواد مرکب در روش h-method........ 139

9-3- المان Sheel-91............................ 139

9-4- المان Shel-99............................. 141

9-5- المان Solid-46............................ 142

9-6- مدل سازی مواد مرکب در روش p-method........ 143

9-7- روش تعریف ساختارهای لایه ای............. 144

9-8- روش تعریف خصوصیات هر لایه بطور جداگانه.. 144

9-9- تفاوت روش p-method / h-method................. 144

9-10- روش تحلیل کمانش در نرم افزار ANSYS.... 145

9-11- نکاتی در مورد مش بندی توسط نرم افزار ANSYS 145

9-12- نکاتی در مورد تحلیل کمانش............. 148

9-13- تحلیل ورق های دایره ای شکل در نرم افزار ANSYS 149

9-14- حل مساله کمانش توسط دستورات APDL...... 160

9-15- برنامه APDL برای حل مساله کمانش....... 161

فصل دهم: نتایج

10-1- مقدمه................................. 170

10-2- ملاحظات................................ 170

فصل یازدهم: نتیجه گیری و پیشنهاد برای ادامه کار

11-1- مقدمه................................. 247

11-2- نقش ضخامت بر بارهای حاصل از کمانش..... 247

11-3- نقش مدولهای الاستیسیته................. 250

11-4- زاویه الیاف و تاثیر آن در کمانش....... 252

11-5- پیشنهاد برای ادامه کار................ 253

مراجع....................................... 255

ضمائم....................................... 256

فهرست اشکال

عنوان صفحه

فصل اول: مقدمه ای بر مواد مرکب

شکل 1-1: انواع مختلف کامپوزیتها............. 12

شکل 1-2: نمودارهای تنش- کرنش در زوایای مختلف 13

شکل 1-3: انواع مختلف تقویت کننده ها......... 15

شکل 1-4: انواع مختلف الیاف.................. 16

فصل سوم: الیاف (تقویت کننده ها)

شکل3-1: تنش- کرنش برای تقویت کنندگان مختلف.. 35

شکل3-2: تصاویر میکروسکوپی از الیاف برون اپوکسی 42

شکل 3-3: شکل الیاف مختلف.................... 54

فصل چهارم: ساخت مواد مرکب

شکل 4-1: نحوه بافت در روش فیلامنت............ 63

شکل 4-2: شماتیک دستگاه بافت فیلامنت.......... 64

شکل 4-3: دستگاه بافت فیلامنت................. 65

شکل 4-4: ماشین آلات بکار رفته در روش BMC..... 66

شکل 4-5: ماشین آلات بکار رفته در روش SMC..... 67

شکل 4-6: روش کششی........................... 69

شکل 4-7: ماشین آلات RTM...................... 75

شکل 4-8: ماشین آلات بکار رفته در روش RTM..... 76

فصل پنجم: کاربرد کامپوزیتها

شکل 5-1: کاربرد کامپوزیتها در بوئینگ 737-300 82

شکل 5-2: پوسته موتور و نگهدارنده آن در بوئینگ 757 82

شکل 5-3: کاربرد کامپوزیتها در موتور راکتها.. 85

فصل هفتم: کمانش پوسته هاو مباحث تئوری مربوط به آن

شکل 7-1: ورق مستطیلی تحت نیروی فشاری دو محوره 110

شکل 7-2: برایندهای تنش و ممان بر روی یک المان از ورق 110

شکل 7-3: لایه های ورق........................ 117

شکل 7-4: کوتاه شدگی لبه های ورق............. 117

فصل هشتم: آشنایی با المان محدود و نرم افزار ANSYS

شکل 8-1: کاربرد اولیه المان محدود........... 130

شکل 8-2: مدل سازی تیر مخروطی تحت کشش به فنرهای سری 130

شکل 8-3: تقسیم یک ناحیه به مناطق کوچکتر (گره ها و المانها) 133

فصل نهم: مدل سازی مواد مرکب در ANSYS 5.4

شکل 9-1:المان پوسته ای Shell-91 برای مدل سازی ورق ها و پوسته ها.............................................. 140

شکل 9-2: المان پوسته ای Shell-99 برای مدل سازی ورق ها و پوسته ها.............................................. 141

شکل 9-3: المان سه بعدی Solid-46 المان بندی مسائل سازه ای 143

شکل 9-4: مش بندی آزاد....................... 146

شکل 9-5: استفاده از Smart Size برای ریز کردن مش بندی 146

شکل 9-6: مش بندی دستی....................... 148

شکل 9-7: منوی انتخاب المان.................. 150

شکل 9-8: منوی ویژگیهای مکانیکی.............. 151

شکل 9-9: منوی انتخاب تعداد لایه.............. 152

شکل 9-10: منوی مربوط به ضخامت و زاویه الیاف. 153

شکل 9-11: مدل سازی ورق...................... 153

شکل 9-12: منوی مش بندی...................... 155

شکل 9-13: ورق مش بندی شده از نمای ایزومتریک. 156

شکل 9-14: فعال کردن منوی محاسبه ماتریس سختی. 158

فصل دهم: نتایج

شکل 10-1: نمای روبرو- مود اول کمانش- کولار اپوکسی 172

شکل 10-2: نمای ایزومتریک- مود اول کمانش- کولار اپوکسی 172

شکل 10-3: معادله رویه کمانش داده در مد اول.. 173

شکل 10-4: نمای روبرو- مود دوم کمانش- کولار اپوکسی 174

شکل 10-5: نمای ایزومتریک- مود دوم کمانش- کولار اپوکسی 174

شکل 10-6: معادله رویه کمانش داده در مود دوم. 175

شکل 10-7: معادله رویه کمانش داده در مود دوم. 176

عنوان صفحه

شکل 10-8: معادله رویه کمانش داده در مود دوم. 177

شکل 10-9: نمای روبرو- مود سوم کمانش- کولار اپوکسی 178

شکل 10-10: نمای ایرومتریک- مود سوم کمانش- کولار اپوکسی 178

شکل 10-11: نمایش رویه کمانش داده در مد سوم.. 179

شکل 10-12: نمایش رویه کمانش داده در مد سوم.. 180

شکل 10-13: نمایش رویه کمانش داده در مد سوم.. 181

شکل 10-14: نمای روبرو- مد چهارم کمانش- کولار اپوکسی 182

شکل 10-15: نمای ایزومتریک- مد چهارم کمانش- کولار اپوکسی 182

شکل 10-16: معادله روی کمانش داده در مد چهارم 183

شکل 10-17: معادله روی کمانش داده در مد چهارم 184

شکل 10-18: معادله روی کمانش داده در مد چهارم 185

فهرست جداول

عنوان صفحه

فصل سوم: الیاف (تقویت کننده ها)

جدول 3-1: انواع الیاف شیشه تجاری- نام و نوع مواد موجود در لیف 36

جدول 3-2: قطرهای موجود الیاف تجاری.......... 39

جدول 3-3: اتر دما بر استحکام الیاف شیشه نوع E 41

جدول 3-4: خواص الیاف Sic..................... 44

جدول 3-5: خواص بعضی از الیاف آلومینا........ 45

جدول 3-6: خواص بعضی از الیاف کربن........... 47

جدول 3-7: مهمترین خصوصیات تقویت کننده های با کارایی بالا 53

فصل پنجم: کاربرد کامپوزیتها

جدول 5-1: برخی از خصوصیات کامپوزیتها و فلزات صنعتی 83

جدول 5-2: نمونه ای از اجزاء ساخته شده با کامپوزیت 84

فصل دهم: نتایج

جدول 10-1: ویژگیهای مکانیکی کامپوزیتها...... 170

فصل یازدهم: نتیجه گیری و پیشنهاد برای ارائه کار

جدول 11-1: مقایسه بارهای کمانش برای چهار ماده مرکب در حالت زاویه‌ای90/0 با سه

ضریب P 5/0 و 1/0 و 015/0.................... 248

جدول 11-2: نقش الیاف در تغییر بارهای کمانش.. 252

چکیده:

در این پایان نامه رفتار کمانش ورق های دایره ای شکل مرکب با استفاده از تئوری المان محدود و نرم افزار ANSYS مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از این پایان‌نامه بدست آوردن بارهای فشاری کمانش در مودهای مختلف می باشد.

فصل اول مقدمه ای در مورد مواد کامپوزیت می باشد.

در فصل دوم به معرفی ماتریسهای به کار رفته در ساخت مواد مرکب و بعضی از ویژگیهای آنها پرداخته شده است.

در فصل سوم الیاف و تقویت کننده های پر کاربرد در ساخت کامپوزیتها بررسی شده است.

در فصل چهارم به معرفی روش ساخت کامپوزیتها و پروسه تولید آنها اشاره شده است.

فصل پنجم به کاربرد کامپوزیتها در صنایع مختلف اختصاص یافته است.

در فصل ششم مقدمه ای از تئوری حاکم برمواد مرکب و پیش بینی رفتار شکست این مواد می باشد.

در فصل هفتم معادلات حاکم بر کمانش ورقهای کامپوزیت و معادلات تعادل آنها ارائه شده است.

پدیده کمانش در مورد بسیاری از سازه ها و جزء های تحت تاثیر نیروی فشاری مطرح می باشد. برخلاف تیرها که پس از کمانش بدون تحمل بار زیادی دچار تسلیم می شوند، ورقها می توانند پس از وقوع کمانش در مواردی تا چندین برابر بار کمانش را تحمل کنند. استفاده از این توانایی ورقها گامی مهم و موثر درجهت بهینه سازی، سازه های هوایی شده است.

در فصل هشتم مقدمه ای در مورد روشهای المان محدود و نرم افزار ANSYS ارائه شده است.

در فصل نهم، به معرفی المانها و روشهای تحلیل کمانش مواد مرکب در نرم افزار ANSYS پرداخته شده است. در ادامه، تحلیل گام به گام کمانش ورقهای مرکب و معرفی دستورات مربوط به هر مرحله صورت گرفته است.

در فصل دهم نتایج بدست آمده از 60 مورد تحلیل کمانش ارائه شده است.

و بالاخره در فصل یازدهم به مقایسه و تحلیل داده های بدست آمده اختصاص یافته است. در پایان نتیجه گیری و پیشنهاد برای ادامه کار پژوهش آمده است.

فصل اول

مقدمه ای بر مواد مرکب

1-1- کامپوزیت چیست؟

کامپوزیت به موادی اطلاق می شود که در ساختار آن بیش از یک جز ماده استفاده شده باشد. در این مواد اجزاء مختلف خواص فیزیکی و شیمیایی خود را حفظ کرده و در نهایت ماده ای حاصل می شود که دارای خواص بهینه ای می باشد. این خواص در تک تک مواد شرکت کننده به صورت مجزاء و در همه حالت ها وجود ندارد.

تعریف جامع کامپوزیت را به صورت زیر می توان ارائه داد.

دو ماده غیر یکسان که در صورت ترکیب، ماده‌حاصله از تک تک مواد قوی‌تر باشد.

کامپوزیتها همه بصورت طبیعی و همه به صورت مصنوعی ساخته می شوند.

چوب مثال خوبی از یک کامپوزیت طبیعی است. چون ترکیبی از الیاف سلولزی[1]و لیگنین می باشد. الیاف سلولزی استحکام را ایجاد می کند و لیگنین چسبی است که الیاف را به هم می چسباند و پایدار می کند.

بامبو[2] یا نی خیز ران، یک سازه کامپوزیتی چوبی بسیار کارآمد می باشد. اجزاء بامبو همان سلولز و لیگنین می باشد با این تفاوت که بامبو توخالی است و این امر باعث می شود سازه سفت و سبک حاصل شود. چوبهای بلند ماهیگیری کامپوزیتی و چوبهای گلف، کپی شده از این طرح طبیعی هستند.

از جمله مواد کامپوزیت مصنوعی که به دست انسان ساخته شده می توان موارد زیر را نام برد.

آجرهای خشتی که اولین بار توسط مصریان بکار رفت و ترکیبی از گل و کاه می‌باشد.

تخته چندتایی که ترکیبی از ورقهای نازک چوب و چسب می باشد.

بتن مسلح که ترکیبی از فولاد و بتن می باشد. فولاد به لحاظ ساختار مکانیکی در مقابل کشش قوی بوده و بتن ماده ای است که دارای استحکام فشاری بالا می باشد. با ترکیب این دو ماده، سازه ای بوجود می آید که در مقابل کشش و فشار قابلیت بالایی از تحمل را از خود نشان می دهد.

تایر اتومبیل ترکیبی است از مخلوط لاستیک و تقویت کننده هایی نظیر فولاد، نایلون، آرامید یا دیگر الیاف. لاستیک به عنوان ماتریس عمل می کند و تقویت کننده را در جای خود نگه می دارد. ماتریس چسبی است که الیاف را در جای خود نگه می دارد.

با توجه به آنچه بیان گردید و با توجه به مثالهای بالا شاید تعریف کامپوزیتها در عین کامل بودن بسیار عمومی به نظر رسد.

تعریف پیشرفته مواد کامپوزیت که در این پروژه نیز بکار می رود به صورت زیر می باشد. ترکیبی از الیاف تقویت کننده و یک ماتریس پلیمری به عنوان رزین. به عنوان مثال می توان رزین پلی استر[3] والیاف تقویت کننده فایبر گلاس[4] را نام برد.

در ادامه در مورد الیاف و ماتریسها به صورت جداگانه صحبت خواهد شد.

1-2- مزایای کامپوزیتها

استفاده روز افزون کامپوزیتها در ذهن هر خواننده ای این مساله را تداعی می کند که چرا این مواد با این سرعت در حال رشد و تکامل هستند. آنچه مسلم است این مواد نسبت به سایر مواد مهندسی مرسوم (عموماً فلزها) دارای مزایای قابل توجه ای هستند که در ذیل تعدادی از آنها نام برده شده است.

- استحکام ویژه بالا :

استحکام ویژه، عبارتی است که به نسبت استحکام به وزن اطلاق می شود. کامپوزیتها از استحکام ویژه بالاتری نسبت به بسیاری از مواد دیگر برخوردار هستند. مواد کامپوزیت برای نیازهای استحکامی خاص در یک کاربرد می توانند طراحی شوند. توانایی استفاده کردن از انواع رزین ها و الیاف و همچنین نحوه قالبگیری و ترکیب آنها باعث فراهم شدن رنج بالا و متنوعی از استحکام برای این مواد شده است.

- وزن مخصوص کم:

کامپوزیتها موادی را ارائه می دهند که می توانند برای استحکام بالا و هم وزن طراحی پایین مورد استفاده قرار گیرند.

- مقاومت به خوردگی بالا:

مثالهای بیشماری از کامپوزیتها وجود دارد که دارای سرویسی به مدت چهل تا پنجاه سال بوده است. در سال 1947 گارد ساحلی آمریکا یک سری قایقهای گشتی 40 فوتی را با استفاده از رزین پلی استر و فایبرگلاس ساخت. این قایقها تا اوایل دهه 1970 استفاده شدند تا اینکه به دلیل منسوخ شدن طراحی، از سرویس خارج شدند. تستهای زیادی روی لایه ها بعد از خارج شدن از ماموریتهای آنها انجام شد و معلوم شد که فقط 2% تا 3% از استحکام اولیه بعد از 25 سال سرویس سخت افت کرده است.

تفاوتهای بیشمار دیگری از قایقها، ساختمانها و دیگر سازه های کامپوزیتی در سال 1950 وجود دارد که هنوز درحال سرویس دهی هستند.

بدنه اولیه اتومبیلهای کروت[5] در سال 1953 فایبرگلاس بوده اند و به استثناء تعمیرات تزئیناتی، تاامروز سالم و بی عیب مانده اند.

مواردی از مجاری و لوله های فایبرگلاس که در کارخانجات شیمیایی به مدت 25 سال به کار گرفته شده اند موجود هستند،‌ که در شرایط محیطی بسیار سخت شیمیایی و به صورت 24 ساعته و هفت روز در هفته در حال کار بوده اند.

- انعطاف پذیری طراحی:

کامپوزیتها نسبت به دیگرمواد این مزیت را دارند که می توانند با شکلهای پیچیده نسبت به هزینه کم قالبگیری شوند. انعطاف پذیری در ایجاد شکلهای پیچیده، به طراحان آزادی عمل می دهد که نشانی از موفقیت کامپوزیتها است. قایقها نمونه ای از این توانایی شکل پذیری کامپوزیتها را نشان می دهند.

- سرمایه گذاری نسبتاً کم:

یک دلیل آنکه صنعت کامپوزیتها موفق بوده است سرمایه گذاری نسبتاً کم در تاسیس و ایجاد وسایل ساخت کامپوزیتها است. تعداد بسیاری از شرکتهای بزرگ و خلاق سازنده کامپوزیتها ریشه خود را در شرکتهای کوچک اولیه سازنده این مواد پیدا می کنند.

در فرایند قالبگیری ترموپلاستیکها هزینه های چند میلیون دلاری برای تجهیزات نیاز است. ولی این هزینه ها در قالبیگری باز به مراقب کمتر و با توجیه اقتصادی بیشتری همراه است. آنچه مسلم است ورود به بازار کامپوزیت با هزینه کمتری نسبت به سایر مواد امکان پذیر است.

از دیگر مزایای کامپوزیتها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

- پایداری حرارتی خوب

- توانایی بالا در جذب انرژی ها

- ظرفیت دمپینگ بالا

- مقاومت به خستگی بالا

- هزینه پرداخت کاری پائین

1-3- محدودیتهای کامپوزیتها

محدودیت کامپوزیتها را می توان در موارد ذیل جمع بندی کرد.

- با وجود آنکه قوانین ساده ای برای نمونه های کوچک وجود دارد. اما پیش بینی خواص نمونه های بزرگتر مسئله ساز بوده و از لحاظ ایمنی باعث وقوع زیانهای جدی می گردد.

- پیچیدگی کنترل کیفیت قطعات ساخته شده از مواد مرکب بویژه قطعات حساس و تحت تنشهای مکانیکی شدید نظیر قطعات هواپیما.

- طرح مهندسی ویژه کامپوزیتها، این محدودیت بیشتر در موارد عمومی صنعتی وجود دارد، نه در تا صنایع فضایی که در آن، طرح های غامض معمول می باشد.

- محدودیت تخصصی و آموزشی در تمام سطوح در عرصه طراحی، ساخت و مصرف کامپوزیتها.

1-4- تاریخچه صنعت کامپوزیتها

استفاده ازمواد کامپوزیت طبیعی، بخشی از تکنولوژی بشر از زمانی که اولین بناهای باستانی، کاه را برای تقویت کردن آجرهای گلی بکار بردند بوده است.

مغولهای قرن دوازدهم، کمانهای پیشرفته ای را که کوچکتر و قوی تر از دیگر وسایل مشابه بودند، ساختند. این کمانها سازه‌های کامپوزیتی بوده اند که بوسیله ترکیب زردپی احشام (تاندون)، شاخ، خیزران (بامبو) و ابریشم ساخته شده بودند و با کلوفون طبیعی پیچیده می شدند. این کمانها از نظر قدرت 80% کمانهای کامپوزیتی مدرن بودند.

در اواخر دهه 1800 میلادی سازندگان قایقهای کانو، از چسباندن لایه های کاغذ محکم کرافت[6] با نوعی لاک به نام شلاک[7] اقدام به ساخت قایقهای سبک و یک نفره می کردند. با وجود اینکه تئوری حاکم کاملاً صحیح بود ولی به علت عدم وجود مواد مناسب برای ساخت کامپوزیتها این قایقها چندان موفق نبودند.

در سالهای بین 1870 تا 1890 انقلابی در شیمی بوقوع پیوست. اولین رزینهای مصنوعی ساخت بشر توصعه یافت. رزینهای امروزی که به رزینهای پلیمری معروف هستند، از حالت مایع به حالت جامد توسط پیوند متقاطع مولکولی تبدیل می شوند. رزینهای مصنوعی اولیه شامل، سلولوئید، ملامین، و باکلیت[8] بودند.

در اوایل دهه 1930 دو شرکت شیمیایی که روی توسعه رزینهای پلیمری فعالیت می کردند، عبارت بودند از “American Cyanamid” و “Dupont”. این دو شرکت در یک زمان به تکنولوژی ساخت پلی استر دست یافتند.

در همان زمان، شرکت شیشه “Owens-lllinois” شروع به ساخت الیاف شیشه به همان صورت بنیادی بافت پارچه نساجی نمود. در طی سالهای 1934، 1936 محققی به نام Ray Green در اوهایو این دو محصول جدید را ترکیب کرد و شروع به قالبگیری قایقهای کوچک نمود. بدین وسیله اولین کامپوزیت مدرن ساخته شد.

در طول جنگ جهانی دوم توسعه رادار به محفظه های غیر فلزی نیاز پیدا کرد و ارتش آمریکا با تعداد زیادی پروژه های تحقیقاتی، تکنولوژی نوپای کامپوزیتها را توسعه بخشید.

تکنولوژی صنعت کامپوزیتها در سالهای 1940 تا 1950 میلادی با استقبال و پیشرفت زیادی مواجه شد. اکثر روشهای قالبگیری و فرایند انجام کار روی کامپوزیتها در سال 1955 گسترش یافت.

کاربرد مواد کامپوزیت چنان گسترده و همه گیر شده است که شاید کمترین شاخه‌ای از علم از آن بی نصیب مانده باشد. ولی شاید بتوان صنایع هوا فضا، صنایع خودرو، صنایع نظامی، صنعت ساخت مخازن نگهداری مواد شیمیایی را از بزرگترین مصرف کننده های کامپوزیتها نامید. در مورد کاربرد کامپوزیتها به تفصیل در ادامه صحبت خواهد شد.

1-5- فازهای کامپوزیتی و تقسیم بندی کامپوزیتها

در کامپوزیتها عموماً سه ناحیه متمایز، شامل فاز پیوسته (ماتریس)، فاز ناپیوسته (تقویت کننده) و لایه مرزی بین این دو فاز وجود دارد که تعیین کننده خواص و مشخصه‌های ماده مرکب خواهند بود.

فاز ناپیوسته غالباً به سه دسته کلی ذرات پودری[9]، ذرات صفحه ای[10] و الیاف[11] تقسیم می شوند که هر دسته خصوصیات ویژه ای را در کامپوزیت ایجاد می کنند.

در کامپوزیتهای ذره ای خواص به جهت بستگی ندارد، در حالیکه در کامپوزیتهای لیفی این امر از اهمیت فراوانی برخوردار است.

با احتساب مواد مرکب حاوی ذرات صفحه ای در زمره یکی از دو دسته دیگر، کامپوزیتها را می توان بصورت زیر طبقه بندی کرد.

در یک کامپوزیت بطور کلی الیاف، عضو بار پذیر اصلی سازه هستند. در حالیکه فاز ماتریس آنها را در محل و آرایش مطلوب نگه داشته و به عنوان یک محیط منتقل کننده بار بین الیاف عمل می کند و به علاوه آنها را از صدمات محیطی در اثر بالا رفتن دما و یا رطوبت و غیره حفظ می کند. بنابراین اگرچه الیاف باعث تقویت ماتریس می شوند اما ماده اخیر نیز اثرات مثبتی بر ماده کامپوزیت دارد.

از مواد مختلفی می توان در ساخت کامپوزیتها استفاده کرد و ظاهراً هم محدودیتی در زمینه انواع ترکیبات ممکن وجود ندارد. ولی براساس شکل مواد داخل کامپوزیت، می توان آنها را به پنج نوع ذیل تقسیم نمود.

1- کامپوزیت الیافی[12]: که شامل الیاف محاط شده در ماتریس هستند.

2- کامپوزیت لایه‌ای[13]: که شامل لایه ای از موادند که رویهم قرار گرفته اند.

3- کامپوزیت ذره‌ای[14]: که شامل ذرات محاط شده در ماتریس هستند.

4- کامپوزیت پولکی[15]: ساخته شده از پولک با یا بدون ماتریس.

5- کامپوزیت پر شده[16]: که از یک ماتریس که بوسیله ماده دیگر پر شده است تشکیل می شوند.

1-6- خواص کامپوزیتها

خواص کامپوزیتها را می توان ناشی از عوامل زیر دانست.

1- خواص فازهای تشکیل دهنده آن

2- توزیع فازها

3- اثر متقابل فازها بر یکدیگر[17]

4- ابعاد ماده تقویت کننده

الف: شکل[18]

ب: اندازه[19]

ج: توزیع اندازه ذرات[20]

در مواد مرکب الیافی، زاویه قرار گرفتن الیاف تحت بارگذاری اهمیت بسزایی دارد. شکل زیر نمونه ای از وابستگی خواص به جهات را نشان می دهد.

خواصی راکه می توان بوسیله به هم آمیختن مواد بهبود بخشید عبارتنداز:

- مقاومت

- سختی

- مقاومت در برابر خوردگی

- جذابیت ظاهری

- وزن

- مقاومت در مقابل خستگی

- انبساط یا انقباض ناشی از تغییرات درجه حرارت

- عایق حرارتی بودن

- قابلیت هدایت حرارتی

- قابلیت هدایت الکتریکی

- عایق صوتی بودن

البته یافتن کامپوزیتی که دارای کلیه خواص فوق باشد کار دشواری است. معمولاً برخی از این خواص در یک کامپوزیت مورد نیازاست.

1-7- مقاومت کامپوزیتهای لیفی

از میان تمام مواد مرکبی که ذکر آنها به عمل آمد، تنها مواد مرکب الیافی موضوع این پروژه می باشد. این مواد در صنعت هم از بالاترین درجه اهمیت در میان سایر مواد مرکب برخوردار می باشند. لذا تا حدودی بر روی این مواد تمرکز بیشتری کرده و به شرح و تفضیل آنها می پردازیم.

چندین عامل در میزان مقاومت کامپوزیتهای فایبر- ماتریس موثرند.

احتمالاً مهمترین عامل،‌ آرایش الیاف یا طرز قرار گرفتن آنها درون ماتریس می‌باشد. معمولاً الیاف بیشترین مقاومت را در امتداد طول خود نشان می دهند.

شکل زیر انواع مختلفی از آرایش الیاف در کامپوزیتها را نشان می‌دهد که اصلی‌ترین طرز قرارگیری الیاف می باشند.

- تقویت کننده تک جهتی[21] که حداکثر مقاومت را در یک جهت نشان می دهند.

- تقویت کننده دو جهتی[22] که در دو جهت مقاوم بوده، معذلک مقاومت در هر جهت نصف مقاومتی است که تقویت کننده تک جهتی می تواند داشته باشد.

- تقویت کننده ایزوتروپیک[23] که به ماده مرکب متجانس نیز معروف است. این ماده مقاومت یکسان در تمام جهات را فراهم می کند.

منتهی مقاومت در هر جهت یک سوم مقاومتی است که تقویت کننده تک جهتی می‌تواند تامین کند.

عوامل موثر بر مقاومت کامپوزیتهای لیفی را می توان به موارد ذیل خلاصه نمود.

1- مقاومت خود الیاف

2- طول الیاف

3- تعداد ترکهای ریز در الیاف

4- شکل الیاف

5- میزان چسبندگی الیاف به ماتریس[24]

برای مثال ویسکوهای شش ضلعی قویترین الیاف به شمار می روند ولی کار با آنها دشوار است. انواع مختلف الیاف در زیر آمده است.

از میان عوامل پنج گانه فوق، مورد میزان چسبندگی الیاف به ماتریس از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. عواملی که در میزان استحکام بین الیاف و ماتریس موثرند عبارتند از:

- ایجاد حبابهای هوا در ماده مرکب که باعث اتصال غیر کامل ماتریس و فیبرها می‌شود.

- مشکل دیگر رطوبت است. چنانچه سطح الیاف خیس باشد اتصال مناسب با ماتریس بوجود نمی آید. بهمین خاطر اغلب سطح الیاف را با عامل پیوند دهنده[25] پوشش می دهند. این پوشش باعث بهبود مقاومت چسبندگی می‌شود.

فصل دوم

ماتریسها (رزین‌ها)

2-1- ماتریسها

ماتریس در یک کامپوزیت نقش یک بستر را داشته و به انواع مختلف فلزی، سرامیکی، پلیمری و… تقسیم می شود. نظر به اهمیت ماتریسهای پلیمری و همینطور کاربردهای بسیار متنوع آن، به شرح تفضیلی آن می پردازیم. به علت اینکه در این پروژه مواد مرکب الیافی مد نظر می باشد و در این مواد از ماتریس پلیمری استفاده می‌شود. لذا بحث در مورد سایر ماتریسها در حوصله این پروژه تحقیقاتی نمی گنجد.

کامپوزیتها با ماتریس پلیمری نه تنها به عنوان موضوع جالب آزمایشگاهی یا ماده ای برای ساخت محصولاتی ارزان قیمت، بلکه به عنوان موادی با ساختار مهندسی، مورد توجه قرارگرفته اند. پیشرفت مواد مرکب را می توان نتیجه دو عامل دانست.

1- پیشرفت ماتریسهای پلیمری جدید

2- الیاف جدید یا آرامیدها (کربن، کولار، بور)

در اینجا لازم به ذکر است در مقایسه با ماتریسهای سرامیکی و فلزی، ماتریسهای پلیمری بسیار پیچیده تر بوده ولی با هزینه کمتر و به سهولت فرایند می شوند. از طرف دیگر این مواد استحکام و مدول کشسانی کمتر و گستره دمای کاربردی پایین تری دارند.

قرار گرفتن دراز مدت پلیمرها در معرض نور ماوراء بنفش یا بعضی از حلالها، کاهش خواص آنها را به دنبال دارد. چون در پلیمرها پیوند کووالانسی حاکم است، معمولاً این مواد رسانایی گرمایی، هدایت حرارتی و الکتریکی ضعیفی از خود نشان می دهند. در هر صورت معمولاً پلیمرها در مقایسه با فلزات در مقابل مواد شیمیایی مقاوم تر هستند.

پلیمرهااز نظر ساختاری، مولکولهای زنجیری بزرگی هستند، از این رو به آنها ماکرومولکول می گویند. پیوندهای کووالانس اتمهای کربن استخوان بندی اصلی زنجیر را تشکیل می دهند. فرایند تشکیل مولکولهای بزرگ از مولکولهای کوچک (منومر) را پلیمرشدن می گویند.

2-2- پلیمریزاسیون

بطور کلی فرایند پلیمر شدن به دو گروه مهم طبقه بندی می شود:

1- پلیمر شدن تراکمی[26] یا پلیمرشدن مرحله‌ای[27]

در این فرایند واکنش مولکولها بصورت مرحله ای روی می دهد و در هر مرحله یک مولکول ساده که معمولاً آب است بعنوان محصول جانبی تشکیل می شود.

2- پلیمر شدن افزایشی یا پلیمر شدن زنجیره‌ای

در این فرایند منومرها، بدون تولید محصول جانبی به یکدیگر متصل می شوند. معمولاً این نوع پلیمر شدن در حضور یک کاتالیزور صورت می گیرد.

2-3- پلیمرهای گرما سخت[28] و گرما نرم[29]

دو گروه اصلی پلیمرها که بوسیله هر دو روش پلیمر شدن تراکمی و افزایشی تولید می شوند و از نظر رفتار با یکدیگر متمایزند، پلیمرهای گرما سخت و گرما نرم نامیده می شوند. تفاوت رفتار آنها مبتنی بر ساختار و شکل مولکولی، اندازه وزن مولکولی و یا مقدار و نوع پیوندهاست.

2-4- رزینهای ترموپلاستیک (گرما نرم)

چنانچه بیان کردیم به گروهی از رزینها گویند که در اثر اعمال حرارت نرم می‌شوند.

متداولترین انواع این گروه از رزینها عبارتند از:

پلی پروپیلن، پلی آمید، پلی استیرن و پلی اتیلن.

نظیر رزینهای ترموست این گروه از رزینها را نیز می توان با افزایش تقویت کننده (معمولاً الیاف کوتاه[30]) تقویت نمود. الیافی نظیر شیشه، گرافیت و…

البته نحوه آرایش و قرار گرفتن این الیاف در سیستم کاملاً به صورت تصادفی یا راندوم می باشد. کلیه ترموپلاستیکها به هنگام حرارت دهی نرم شده و خواص مکانیکی آنها تنزل شدیدی پیدا می کند. بنابراین رزینهای ترموپلاستیک اصلاً کارایی خوبی در دماهای بالا ندارند. ولی در دماهای معمولی دارای چندین ویژگی مناسب می‌باشند.

سخت بالا، مقاومت عالی در برابر خزش (منظور از مقاومت در برابر خزش مقاومت یک ماده پلیمری در برابر تغییر شکل خود، به هنگامی است که تحت یک بار خارجی مداوم قرار می گیرد) و همچنین قیمت مناسب می باشد.

2-5- رزینهای گرما سخت (ترموست)

عبارتند از آن گروه از پلیمرهایی که هرگاه در معرض حرارت قرار می گیرند ساری و جاری نشده (برخلاف ترموپلاستیکها) و اگر عملیات حرارت دهی آنها بازهم ادامه یابد دچار تجزیه حرارتی می شوند.

این گروه از مواد پلیمری بعلت وسعت و تنوع در کاربرد از اهمیت بسیار زیادی برخوردارند.

مهمترین این پلیمرها عبارتند از:

رزینهای اپوکسی، پلی استر، فنولیک، وینیل استر، اپوکسی- نووالاک، پلی بنزایمیدازول.

2-6- نقش ماتریس

نقش ماتریس در یک کامپوزیت تقویت شده با الیاف عبارت است از:

1- انتقال تنشها بین الیاف

2- ایجاد سپر محافظتی مناسب در مقابل شرایط محیطی نامناسب

3- حفاظت سطح الیاف در مقابل سایش مکانیکی

ماتریس نقش کمی را در پذیرش بار کششی وارد بر یک سازه کامپوزیتی بازی می‌کند. امانوع ماتریس تاثیرمهمی براستحکام برشی بین لایه‌ای[31]، استحکام برشی درصفحه[32] ماده کامپوزیت دارد. استحکام برشی بین لایه ای یک مشخصه طراحی در سازه هایی است که تحت بار خمشی[33] قرار دارند در حالیکه استحکام برشی در صفحه در هنگام اعمال بارهای پیچشی[34] اهمیت پیدا می کند.

ماتریس حفاظت جانبی از کمانش احتمالی الیاف، در موقع اعمال بارهای فشاری را نیز بعهده دارد. لذا تا اندازه ای در استحکام فشاری ماده کامپوزیت نقش بازی می کند. بالاخره نقایص در یک ماده کامپوزیت به شدت وابسته به خصوصیات فیزیکی ماتریس مانند ویسکوزیته، نقطه ذوب و دمای پخت ماتریس است.

در بین ماتریسهای ذکر شده پلیمرهای ترموست مانند اپوکسی ها، پلی استرها و فنولیکهابه علت سهولت فرایند پذیری، بیشترین کاربرد را در صنایع کامپوزیت دارند. در ادامه به توضیح مختصر رزینها می پردازیم.

2-7- رزینهای اپوکسی

رزینهای اپوکسی گروهی از مواد پلیمری ترموست هستند که در طول واکنش و عمل پخت همچنان به تشکیل اتصالات عرضی ادامه می دهند. این مواد دارای قدرت چسبندگی خوب به مواد دیگر، مقاومت شیمیایی و مقاومت خوب در مقابل عوامل محیطی و خواص مکانیکی مناسب و یک عایق الکتریکی خوب می باشند.

رزینهای اپوکسی پلیمرهایی هستند که حاوی یک حلقه سه عضوی

که به اپوکساید یا اکسیران معروف است می باشد.

این رزین بصورت تجارتی در اواخر دهه 1940 در آمریکا تولید شد و به خاطر خواص ویژه اش مقبولیت زیادی را در صنایع برق، ساختمان و غیر بدست آورد.

مهمترین این خواص عبارتند از:

الف: مقاومت شیمیایی خوب بویژه در برابر محیط های قلیایی. این خاصیت بیشتر به خاطر حضور حلقه های بنزنی در زنجیره اصلی و پایداری شیمیایی خوب اتصالات فنولیک اتر می باشد.

ب: چسبندگی عالی به تعداد زیادی از مواد مانند فلزات، چوب، بتون، شیشه، سرامیک و بسیاری از پلاستیک ها. این خاصیت بیشتر به خاطر وجود گروههای اپوکسی و هیدروکسیل در زنجیر است.

ج: خواص مکانیکی خوب مانند چقرمگی، سختی و مقاومت سایشی خوب که بیشتر به خاطر حضور ساختارهایی چون بیسفنل آ در این رزینها است.

د: خاصیت الکتریکی خوب و مقاومت حرارتی بسیار خوب.

هـ : فرو رفتگی بسیار کم در حین واکنش های شبکه ای شدن. این امر امکان ساخت قطعاتی با ابعاد دقیق و تنش باقیمانده کم در جسم را فراهم می‌کند. این فرورفتگی حدوداً کمتر از 2% می باشد.

2-8- معایب رزینهای اپوکسی

1- گرانقیمت بودن رزینهای اپوکسی نسبت به رزینهای پلی استر و فنولیک ها.

2- محدودیت در قابلیت عدم فرسایش در برابر هوا.

3- خطرات ناشی از مسمومیت در تماس با رزینهای اپوکسی و هاردنرهای آنها.

2-9- تقسیم بندی انواع تجاری رزینهای اپوکسی

1- نوع سنتی ترکیب اپی کلروهیدرین با بیسفنل A.

2- رزینهای اپوکسی سیکلو آلیفاتیک.

3- رزینهای اپوکسی نووالاک

2-10- رزینهای پلی استر غیراشباع

رزین پلی استر ماده پلیمری غیراشباعی است که محصول واکنش الکلهای دو یا چند عاملی با اسیدهای دو یا چند عاملی بوده و پس از تولید، در یک منومر مانند استیرن حل می شوند.

این خانواده از رزین ها بسته به نوع و درصد مواد اولیه، طیف وسیعی از مواد دیگر را در بر می گیرند. در زنجیره اصلی رزین پلی استر، عامل غیر اشباعی وجود دارد که می تواند با منومرهای غیراشباع تولید جسم جامد گرما سخت غیرمحلول و ذوب نشدنی نماید.

پلی استرهای غیراشباع کاربردهای فراوانی دارند و در درجه حرارتهای معمولی (دمای اتاق) این رزینها برای ماهها و حتی سالها دوام داشته، ضمن اینکه می توان در ضمن چند دقیقه آنها را به جسم صلب و سختی تبدیل نمود.

رزین های پلی استر را معمولاً با مواد تقویت کننده بکار می برند. (عمدتاً با الیاف شیشه جهت ساخت محصولات فایبرگلاس).

این تقویت کننده ها می توانند تغییرات زیادی را در خواص کامپوزیت، بسته به مقدار تقویت کننده ایجاد نماید. برای مثال مقاومت مکانیکی در برابر ضربه کامپوزیتها پلی استر را می توان با استفاده از تقویت کننده پارچه شیشه تا حدود پنجاه برابر حالت خالص این رزین رسانید.

2-11- انواع رزینهای پلی استر تجاری

1- رزینهای با کیفیت پایین سطحی[35]

رزینهای پلی استر بطور متوسط حدود 8% فرورفتگی از خود نشان می دهند که در مورد قطعات با سطوح بزرگ و برای قطعات حساس، این مقدار فرورفتگی، سطحی با کیفیت ضعیف را بوجود می آورد. برای جلوگیری از شکل بالا ازمواد افزودنی کاهش دهنده فرورفتگی استفاده می شود که این مواد مشکلات زیر را بوجود می آورند.

رنگ پذیری مشکلتر قطعه و یا چسبندگی کمتر رنگ به مسطح کامپوزیت می‌شود. بعلاوه حضور حفره های میکروسکوپی باعث افت خواص مکانیکی می شود.

2- رزینهای سطحی

عموماً به دو مجموعه پوشش ژلی و پوشش رویی اطلاق می شود. پوشش ژلی اولین لایه از رزین است که به سطح قالب آغشته به مواد جدا کننده زده می شود و نقش آن تشکیل لایه ای بر روی محصول برای ایجاد مقاومت جوی، رطوبتی یا شیمیایی است. ضخامت معمول این لایه حدود mm4/0 است و معادل با g/m²450 رزین می باشد.

پوشش رویی لایه ای از رزین است که بعد از خارج نمودن قطعه از قالب به سطح آن زده می شود. بهمین خاطر پرداخت و صافی سطح در اینجا کمتر از حالت پوشش ژلی است زیرا در مورد اخیر رزین با سطح قالب در تماس است.

3- رزینهای مقاوم در مقابل مواد شیمیایی

برا‌ی آنکه یک رزین بیشترین مقاومت را در برابر مواد شیمیایی دارا باشد بایستی بطور کامل پخت گردد و عمل پخت بهتر است حداقل در دما 10 تا 20 بالاتر ازدمایی که در آن بکار گرفته می شود صورت پذیرد.

4- رزینهای مقاوم در مقابل اشتعال

در بسیاری از کاربردها مانند قطعات کامپوزیت مورد استفاده در ساختمانها و وسایل نقلیه، رزینهای مقاوم در مقابل اشتعال پذیری مورد نیاز می باشند.این امر را می توان با استفاده از مواد اولیه هالوژن دار تحقق بخشید. برای مثال دو نمونه متداول از این مواد تتراکلروفتالیک انیدرید و HET انیدرید می باشد.

5- رزینهای انعطاف پذیر

با جایگزینی تمام و یا بخشی از اسیدهای اشباع بوسیله اسیدهای دو عامله آلیفاتیک مانند اسید ادیپیک یا اسید سباسیک و یا اسید آزالائیک می توان رزینهای منعطف را تولید نمود.

6- رزینها با انتشار استایرن پایین

در مراحل قبل از ژل شدن رزین، بخاری به نام استایرن از پلی استر غیراشباع متصاعد می شود که برای محیط زیست خطرناک می باشد، تعدادی از رزینها مقدار بخار کمتری از خود متصاعد می کنند.

2-12- خصوصیات رزینهای پلی استر

1- رزینهای پلی استر به تنهایی دارای مقاومت مکانیکی متوسط هستند و می توان آنها را در درجه حرارتهای کم (دمای اتاق) پخت نمود و به صورت کامپوزیت درآورد.

2- این رزینها نسبت به رزینهای اپوکسی از نظر مسمومیت از خطر کمتری برخوردارند.

3- این رزینها عایق الکتریسیته بوده و ضریب دی الکتریک آنها افت کمی دارد.

2-13- معایب رزینهای پلی استر غیراشباع

1- انقباض و کاهش ابعادی قابل ملاحظه در مدت سخت شدن رزین که حدوداً معادل هشت درصد می باشد.

2- چسبندگی کم به الیاف در شرایط رطوبت زیاد

3- امکان کاهش خواص مکانیکی به علت اثرات محیطی

4- مقاومت حرارتی کم

5- شکنندگی در اثر تست ضربه

6- بوی زننده در هنگام کار با رزین

2-14- رزینهای فنولیک

82 سال پیش صنایع پلیمری با کاربرد تجارتی رزین فنولیک شروع شد، هرچند که قبل از آن نیترات سلولز کشف شده بود، اولین بار لئوهنریک بکلند روش ساخت صنعتی آنرا در سال 1907 ارائه داد و اولین کارخانه آن در سال 1910 تاسیس شد.

به دلیل خواص خوب الکتریکی که این ماده دارد از همان ابتدای ساخت در صنایع الکتریکی کاربرد فراوانی پیدا کرد.

وزن مخصوص کم و سهولت ساخت قطعات با رزینهای فنولیک در مقایسه با فلزات و چوب به طراحان صنعتی این امکان را داده که در نیمه قرن بیستم این ماده را جایگزین بسیاری مواد دیگر نمایند.

امروزه قیمت ارزان و خواص جالب آن باعث شده که رزین فنولیک نقش حیاتی در صنایع اتومبیل سازی، الکتریکی، هوا فضا و غیره داشته و هنوز در اکثر موارد ماده‌ای جهت جانشینی آن پیدا نشده است. این گروه از رزینها از جمله رزینهای گرما سخت بوده که کاربرد بسیار فراوانی، بالاخص در ساخت مواد عایق حرارتی دارند.

رزینهای فنولیک از واکنش فنول به فرمالدئید در حضور کاتالیزور اسیدی یا بازی حاصل می شوند.

2-15- خواص وکاربردهای رزینهای فنولیک

آمیزه های مختلف رزینهای فنولیک را می توان اولین پلاستیکهای مهندسی واقعی نامید که دارای خواص کلیدی ذیل می باشند.

1- مقاومت در دماهای بالا

2- مدل الاستیسیته بالا در دماهای بالا

3- مقاومت در مقابل جرقه و شعله

4- مقاومت در مقابل مواد شیمیایی و پاک کننده ها

5- سختی نسبتاً بالا

6- خواص الکتریکی خوب

7- قیمت نسبتاً مناسب

2-16- معایب و محدودیتهای رزینهای فنولیک

1- سمی بودن فنل و مشتقات آن که برای سلامتی انسان بسیار مضر است.

2- نیاز به اعمال فشار همزمان با اعمال حرارت در طول فرایند پخت.

3- مشکل اختلاط سیستمهای رزین فنولیک پودری شکل با سایر اجزاء کامپوزیت.

2-17- ماتریسهای فلزی

از دیگر مواد که در ساخت کامپوزیتها مورد استفاده قرار می گیرد مواد با ماتریس فلزی هستند. البته دامنه کاربرد این مواد به هیچ وجه به وسعت پلاستکیها نمی باشد. کامپوزیتهای حاصل از این ماتریس های فلزی به نام MMC [36] نامیده می شوند.

متداولترین فلزاتی که به عنوان ماتریسهای فلزی بکار می روند عبارتند از آلومینیوم، تیتانیوم و منیزیم که همگی فلزات سبک وزنی هستند. از آنجایی که این مواد دارای مدول‌بالایی‌هستند() لذا تقویت کننده های مورد استفاده در این سیستمها نیز باید از مدل بالایی برخوردار باشد.

---

[1] Cellulose

[2] Bamboo

[3] Polyester

[4] Fiber Glass

[5] Corvette

[6] Kraft

[7] Shellac

[8] Bakelite

[9] Particles

[10] Platelets

[11] Fibers

[12] Fiber Composite

[13] Laminar Composite

[14] Partical Composite

[15] Flake Composite

[16] Fille d Composite

[17] Ineraction

[18] Shape

[19] Size

[20] Size Distribution

[21] One-Dimensional Reinforcment

[22] Two-Dimensional Reinforcment

[23] Iso Tropic Reinforcement

[24] Bonding

[25] Coupling Agent

[26] Condensation Polymerization

[27] Step Growth Polymerization

[28] Thermosetting Polymers

[29] Thermo Plastic Polymers

[30] Short Fiber

[31] Interlaminar Shear

[32] In-Plane Shear

[33] Bending

[34] Torsional

[35] Low Profile

[36] Metal Matrix Material

کامپوزیت چیستماتریسهارزینهای فنولیکفازهای کامپوزیتی و تقسیم بندی کامپوزیتهامقاومت کامپوزیتهای لیفیتقسیم بندی انواع تجاری رزینهای اپوکسیرزینهای پلی استر غیراشباعخصوصیات رزینهای پلی استر

نمونه قرارداد ,دانلود پروژه معماری,, طراحی نما دانلود مقاله ,تحقیق در مورد خودرو ,پایان نامه ,طراحی ,طراحی داخلی ,دانلود تحقیق ,نمونه سوال ,طرح توجیهی نمونه قرارداد ,دانلود پروژه معماری,, طراحی نما دانلود مقاله ,تحقیق در مورد خودرو ,پایان نامه ,طراحی ,طراحی داخلی ,دانلود تحقیق ,نمونه سوال ,طرح توجیهی دکوراسیون داخلی ,تحقیق

دانلود فایل بررسی سیستمهای ترمز ضد قفل A.B.S

بررسی سیستمهای ترمز ضد قفل A.B.S

سیستم بدیکس مکاترونیک II 1برروی فورت کانتور2و مرکوری میستیک3 مدل 1995 نصب گردید انتخاب سیستم کنترل قدرت4 موجود بر روی این سیستم اختیاری5 است و به سفارش مشتری انجام می‌شود مکاتورونیک II یک سیستم غیر مجتمع چهارکاناله می باشد و از روی سیستم ترمز اصلی معمولی و یک واحد هیدرولیکی نصب شده در بین سیلندر اصلی و ترمزهای چهارچرخ تشکیل شده است

دسته بندی	مکانیک
فرمت فایل	doc
حجم فایل	1162 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	45

دریافت فایل

فروشنده فایل

کد کاربری 8044

تمام فایل ها

فهرست مطالب

عنوان صفحه

سیستم بندیکس مکاترونیک II ............. 1

سیستم بوش 2 .......................... 2

نیپوندسو (تویوتا) .................... 15

سیستم تویوتا ......................... 17

سیستم ABS چهارچرخ تویوتا ............. 22

کنترل قدرت سوپرا TRAC ................ 24

کنترل قدرت کمری ...................... 25

سیستم دولفی ABS VI .................... 26

کلسی- هایز EBC4 ....................... 32

بندیکس مکاترونیک II

سیستم بدیکس مکاترونیک II [1]برروی فورت کانتور[2]و مرکوری میستیک[3] مدل 1995 نصب گردید. انتخاب سیستم کنترل قدرت[4] موجود بر روی این سیستم اختیاری[5] است و به سفارش مشتری انجام می‌شود.

مکاتورونیک II یک سیستم غیر مجتمع چهارکاناله می باشد و از روی سیستم ترمز اصلی معمولی و یک واحد هیدرولیکی نصب شده در بین سیلندر اصلی و ترمزهای چهارچرخ تشکیل شده است. واحد هیدرولیکی خود متشکل است از:

یک محرک هیدرولیکی، یک پمپ فشار ABS یک تنظیم کننده الکترونیکی که جعبة رله ای برروی آن سوار شده و دو عدد شیر فشارشکن. ترمز هر یک از چهارچرخ توسط یک شیر سلونوئیدی مجزا ومستقل که در یک محرک هیدرولیکی[6] تعبیه شده کنترل می‌شود در حالتی که سرعت خودرو بیش از mph3 بوده و یکی از چرخها در آستانة‌قفل شدن باشد شیری باز شده و فشار روغن آن چرخ را آزاد می کند تا بتواند آزادانه و متناسب با سرعت خودرو حرکت کند. این دوره می‌تواند در یک ثانیه چند بار تکرار شود. بروز نقص در سیستم ABS هیچ مشکلی برای سیستم ترمز اصلی به وجود نمی آورد. سیستم کنترل قدرت از همان سیستم اصلی ABS و یک پمپ و یک شیر اضافی که روی تنظیم کننده هیدرولیکی سوار شده استفاه می کند. اگر سرعت خودرو کمتر ازmph 30 بوده و در اثر شتاب زیاد یکی از چرخهای محرک به طور هرز بچرخد (اصطلاحا به صورت بکسواد) در این صورت یکی از شیرها باز شده وبه پمپ اجازه می دهد تا فشار ترمز درآن چرخ را بیافزاید و بدین ترتیب از چرخش هرز آن چرخ به دور خود جلوگیری کند. با این عمل در واقع گشتاور زیادی به چرخ وارد می‌شود در همین حال دریچه گاز نیز به آرامی بسته می‌شود تا گشت آور موتور را کاهش دهد. در سرعت های بالای mph30 گشتاور توسط تنظیم دریچه گاز کنترل می‌شود زیرا بکارگیری ترمز دریکی ازچرخهای محرک ممکن است باعث ناپایداری خودرو شود.

سیستم بوش

بوش (2)

سیستم ترمز ضد قفل بوش S2[7]، سیستم غیر مجتمعی است که در سال 1978 برای نخستین بار، در اروپا و در سال 1985، در آمریکای شمالی (توسط شرکتهای بی‌.ام.و[8] و مرسدس[9] ) مورد استفاده قرار دگرفت. این سیستم توسط بسیاری از خودروسازان از قبیل آئودی[10]، بی.ام.و کرایسلر[11]، فورود[12] ، جنرال موتورز[13]، ایسوزو[14]، نیسان[15]، پورشه[16]، سوبارو[17]، سوزوکی[18] و تویتا[19] به کارگرفته شد. سیستم بوش2، در نمونه های سه و چهارکاناله عرضه می‌شود که عبارتند از: S2، E2، U2، و S2 میکرو[20].

وسایل نقیه‌ای که سیستم ترمز اصلی آنها به دومدار هیدرولیکی مجزای عقب و جلو تقسیم شده است. از سیستم سه کاناله استفاده می کنندو برای هر یک از چرخهای جلو در کانال مجزا و برای جفت چرخهای عقب، یک کانال به کار گرفته می‌شود. هر یک از چرخهای جلو دارای یک سنسور سرعت چرخ می باشند. در برخی از مدل ها، برای هر یک از چرخهای عقب یک سنسور مجزا استفاده شده و در برخهی دیگر برای اندازه گیری سرعت چرخهای عقب یک سنسور مجزا استفاده شده و در برخی دیگر برای اندازه گیری سرعت چرخهای عقب، یک سنسور برروی دیفرانسیل نصب می‌شود.

خودروهایی که سیستم ترمز اصلی آنها به صورت قطری مجزاست و از سیستم جهارکانالی استفاده می کنند.

اجزای سیستم

به شکلهای 1-2 و 2-2 مراجعه شود.

اجزای سیستم ABS بوش عبارتند از: واحد کنترل الکترونیک، تنظیم کننده هیدرولیکی ، شیرهای سلونوئیدی ، پمپ و آکومولاتور (که در تنظیم کننده هیدرولیکی قرار دارند). سنسور سرعت چرخ و چرخهای تن، رله شیر سلئنوئیدی، رله پمپ، سوییچ چراغ ترمز و چراغ هشدار ABS به (شکل مراجعه شود). سیستم های بوش S2 را میتوان به واسطه تنظیم کننده هیدرولیکی شان شناسایی کرد (به شکل مراجعه شود).

واحد کنترل الکترونیکی

به شکلهای 3-2 و 4-2 مراجعه شود.

واحد الکترونیکی در واقع سیستم بوش 2، می باشد که با توجه به مدل سیستم، در محلهای متفاوتی نصب می‌شود. اجزای این واحد کنترل عبارتند از: یک مدار ورودی، دومدار دیجیتالی LSI [21] یکسان، یک حافظه مرکب تثبیت کننده ولتاژ – کد نقض[22]، دو مدارخروجی و یک راه‌انداز اداز شیر سلنوئیدی. هر کدام از مدارهای LSI، سیگنال های ورودی از یک جفت ازچهار سنسور را دریافت می کنند (به شکل مراجعه شود). تقسیم سیگنال ها در بین دو مدار، باعث افزایش سرعت پردازش می گردد.

اطلاعات خروجی ازسنسورهای های چرخ به مدار ورودی داخل شده و درآنجا به سیگنال های موج مربعی آنالوگ تبدیل و سپس تقویت می شوند. سیگنال های موج مربعی به کنترل کننده دیجیتال ارسال و در آنجا به سیگنال های دیجیتال تبدیل می‌شوند (10بیت - ورد[23]). در هنگام پردازش ، داخلهای حاصل از جاده های ناهموار و حرکت سیستم تعلیق پاکسازی می شوند . سیگنال هی تبدیلی به واحد محاسبه[24] وارد شده و پس از تحلیل و آنالیز به سیگنال های عملیاتی تبدیل می شوند که برای کنترل شیرهای سلونوئیدی به کار می روند.

مدارهای ناظر[25] ECU که هر کدام، در یک مدار LSI قرار دارند. تمامی اجزای الکتریکی سیستم ABS را تست می نمایند تا از عملکرد صحیح‌آنها اطمینان حاصل کنند. این مدار، مواردی همچون مجموع سیگنال های غیر منطقی و پایداری[26]آنها را آزمایش می کند. هنگامی که یک مدار ناظر خطایی را می یابد، سیستمABS را خاموش و یک عیب را ثبت میکند. همچنین این مدار در این لحظه چراغ هشدار ABS را نیز روشن می کند.

مدارخروجی ECU ، از ترازنزیستورهای قدرت[27]، به عنوان سوییچ هایی برای کنترل شیرهای سلوئیدی ABS، از طریق راه اندازها، استفاده می کند که این راه اندازها، سیگنال هایی با شدت جریان کافی را برای تحریک شیرها، تولید می کنند.

حافظه تثبیت کننده ولتاژ – کد نقص، ولتاژ سیستم ABS را در یک محدوده معین نگاه داشته و در صورت افت بیش از حد آن، سیستم را خاموش می کند. همچنین این قسمت، کدهای مربوط به عیوب را ثبت و چراغ اخطار ABS را کنترل می کند.

تنظیم‌کننده هیدرولیکی

به شکلهای 5-2 و 6-2 مراجعه شود.

تنظیم کننده هیدرولیکی درنزدیک سیلندر اصلی نصب شده و توسط لوله های هیدرولیکی به آن متصل گردیده است (به شکل مراجعه شود). این تنظیم کننده شامل شیرهای سلونوئیدی (یک شیر برای هرکانال هیدرولیکی)، دو عدد آکومولاتور (هر کدام برای یک مدار هیدرولیکی) و پمپ می باشد.

هنگام عملکرد سیستم ABS، در دوره یا مرحله آزادسازی روغن، آکومولاتورها روغن آزاد شده از مدار هیدرولیکی را جمع‌آوری می کنند. درخودروهای دارای سیستم ترمز مجزا عقب و جلو، برای هر مدار عقب و جلو، از یک آکومولاتور مجزا استفاده شده است. در وسایل نقلیه مجهز به سیستم ترمز مجزای قطری، از یک آکومولاتور، یک مدار ترمز جلو – سمت چپ، عقب – سمت راست و از آکومولاتور دیگری برای مدار ترمز عقب – سمت راست جلو – سمت چپ، استفاده شده است.

پمپ، روغن ترمز را از آکومولاتور جمع آوری نموده و به سیلندر اصلی باز می‌گرداند.

شیرهای سلونوئیدی از نوع سه وضعیتی بوده وتوسط ECU دروضعیت مناسب قرار می‌گیرند در این سیستم، سه یا چهار شیر سلونوئیدی وجود دارد که از هریک در یک کانال هیدرولیکی استفاده شده است.

سنسورهای سرعت چرخ

سنسورهای سرعت در سیستم بوش2، در دونوع اصلی DS2 و DS3 موجودند. (به شکل مراجعه شود.) شکل وطریقه نصب سنسورها با توجه به نوع وسیله نقلیه متفاوت است. نوک سنسور می‌تواند به صورت گرد[28]، لوزی[29] یا قلمی[30] شکل بوده و طریقه نصب سنسور نیز می‌تواند به صورت محوری (خارج ازمحیط چرخ تن) یا به صورت شعاعی(در امتداد محیط خارجی چرخ تن) باشد.

مطابق آنچه گفته شد، سنسورهای چرخ، سیگنالی را به صورت ولتاژ متغیر AC به CAB ارسال می دارند.

سوییچ چراغ ترمز

سوییچ چراغ ترمز به CAB اعلام می کند که ترکز گفته شده است.

سوییچ شتاب منفی

گاهی اوقات این سوییچ، سوییچ g نیز نامیده می‌شود و در برخی از خودروهای تویوتا برای اعلام نرخ کاهش سرعت (شتاب منفی ) به ECU به کار می رود و بدین ترتیب ECU به میزان ضریب اصطکاک چرخها با سطح جاده پی برده و با توجه به آن، زمان بازوبسته شدن شیرهای سلوئونیدی را تعیین می کند. سیگنالهای ارسالی از سنسورهای سرعت چرخ، فقط زمان به کارگیری ABS را اعلام می نمایند که سیگنال های ارسالی از سوییچ g، اطلاعاتی در رابطه با چگونگی اصطکاک سطح جاده را می دهند.

این سوییچ متشکل از دو سوییچ جیوه ای است که در یک محفظه قرار دارند. یکی از آنها هنگام افزایش و دیگری در هنگام کاهش سرعت. بسته می وشند. این تغییرات درداده های ورودی، باعث می شود که ECU زمان عملکرد شیرهای ABS را تنظیم کند.

سوییچ شتاب جانبی

این سوییچ در بنی سالهای 1986 وو 1989 در خودروی کوروت به‌ کار گرفته شد. این سوییچ، مشابه سوییچ شتاب منفی می باشد با این تفاوت که دو سوییچ جیوه ای از پهلو به بدنه سوییچ متصل شده وهنگام گردش سریع و تند خودرو به راست (بیش ازg6/0)، یکی از این سوییج های درحال عادی بسته،باز و در یک گردش سریع به چپ (بیش ازg6/0) دیگری باز می‌شود. ECU هر دو سیگنال را به منظور تطبیق عملکرد سیستم ABS با شرایط رانندگی، به کار می گیرد.

شتاب جانبی سنج

این سنسور در خودروهای کوروت مجهز به سیستم ASR/ABS به کار می رود و شامل یک میله از جنس سیلیکون با تراشکاری فوق العاده ظریف می باشد که درانتهای آن وزنه ای تعبیه شده است. برروی میله مزبور یک آهنربای دائمی نیز نصب شده و مستقیما به طرف یک سنسور «اثر هال»[31]نشانه گیری شدهاست. در هنگام گردش سریع خودرو به یک طرف، میله در اثر نیروی g ، از محل استقرار اولیه خود منحرف شده و آهنربا را از گردش سریع خودرو به یک طرف، میله در اثر نیرویg، از محل استقرار اولیه خود منحرف شده و آهنربا را از سنسور هال دورکرده و بنابراین ظرفیت الکتریکی را تغییر می دهد. سنسور از ECU ولتاژ 5 ولتی ای را به عنوان سیگنال مبنا دریافت کرده سپس آن را به یک ترمینال[32] اتصال بدنه در ECU ارسال می‌دارد. مقدار این سیگنال، با حرکت میله و تغییر فاصله آن از سنسور هال، تغییر پیدا می کند.

هنگام رانندگی عادی، یک شتاب سنج جانبی معیوب می‌تواند باعث نوسانات کمی در پدال ترمز شود با این وجود، عوامل دیگری از قبیل تاب برداشتن دیسک های ترمز، می‌تواند باعث ایجاد این مشکل گردد بنابراین قبل از هر گونه قضاوتی دررابطه با این سوییچ، باید عوامل دیگری را نیز کنترل و بازدید نمود. اگرقرار شد که این سوییج را تعویض کنید اطلاع داشته باشید که خیلی حساس است و در اثر افتادن ممکن است آسیب ببیند.

نحوه عملکرد سیستم

درهنگام راه اندازی و همچنین خاموش بون سوییچ استارت، ECU به منظور عیب یابی سیستم خود را آزمایش می کند. بدین منظور، مدار ناظر (مونیتورینگ) ECU ، نقایص را شبیه سازی کرده و پاسخ مربوطه را کنترل می کند.

هنگام ترمز گرفتن ABS، EUC با توجه به شرایط، باز بازوبسته کردن شیرهای سلونوئیدی (بین 4 تا 10 بار در ثانیه) . فشار هیدرولیکی در ترمزها را کنترل می کند. این مراحل عبارتند از سه مرحلة نگهداری (یا تثبیت[33]) کاهش[34] وافزایش[35] فشار.

مرحله نگهداری

در ترمز گیری معمولی ، شیر سلونوئیدی موجود در کانال، باز بوده و از طریق سیلندر اصلی، فشار پدال را به کالیپرها وسیلندرها چرخ، ارتباط می دهد (به شکل مراجعه شود).

وقعی چرخی در آستانه قفل دارد، ECU به آن پی برده و جریان نگهدارنده ای را به شیر سلونوئیدی ارسال می دارد (50 درصد جریان کامل) دریچه ورودی کانال هیدرولیکی چرخ را بسته و فشار پدال را از چرخ قطع می کند. همچنین، در این حالت دریچه خروجی شیر بسته می ماند. در نتیجه فشار هیدرولیکی در چرخ افزایش یا کاهش نیافته و ثابت می ماند. این مرحله را، دورة نگهداری[36] یا جداسازی[37] می‌نامند.

ترمز ضد قفل ABSترمزبندیکس مکاترونیکسیستم بوش

نمونه قرارداد ,دانلود پروژه معماری,, طراحی نما دانلود مقاله ,تحقیق در مورد خودرو ,پایان نامه ,طراحی ,طراحی داخلی ,دانلود تحقیق ,نمونه سوال ,طرح توجیهی نمونه قرارداد ,دانلود پروژه معماری,, طراحی نما دانلود مقاله ,تحقیق در مورد خودرو ,پایان نامه ,طراحی ,طراحی داخلی ,دانلود تحقیق ,نمونه سوال ,طرح توجیهی دکوراسیون داخلی ,تحقیق