طراحي و تحليل فرامواد مركب با خاصيت آگزتيك

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

مواد آگزتيك، به¬عنوان دسته‌اي از فرامواد، به¬دليل خواص مكانيكي منحصربه‌فردي كه دارند بسيار مورد توجه قرار گرفته‌اند. اين مواد به¬دليل ساختاري كه دارند در برابر اعمال كرنش طولي مثبت، داراي كرنش عرضي¬ مثبت بوده و در نتيجه ضريب پواسون اين مواد منفي به¬دست مي¬آيد، با اعمال كرنش در اين مواد به¬دليل چرخش عضوي از هندسه آن سبب افزايش طول عمود بر جهت اعمال كرنش مي‌شود كه در نتيجه منجر به ضريب پواسون منفي مي‌شود. اين نوع هندسه را هم در پارچه‌ها مي‌توان ايجاد كرد اما هندسه پارچه داراي حفره‌هاي ريز و درشت است كه سيال يا جسم‌هاي كوچك‌تر از حفره‌ها مي‌توانند از پارچه عبور كنند، همچنين تخلخل مي‌تواند عملكرد ساختار آگزتيك را كاهش دهد. در پژوهش حاضر، براي اولين بار به بررسي ضريب پواسون در پارچه بافته شده به روش حلقوي ساده كه به رزين آغشته شده و حفره‌هاي پارچه كاملاً مسدوده شده پرداخته شده است. تكنولوژي پارچه‌هاي حلقوي به¬عنوان مهم‌ترين و جذاب‌ترين تكولوژي در صنعت نساجي است. در پارچه دو الگوي بيضي و لوزي تو خالي ايجاد شده است كه الگوهاي ايجاد شده به¬صورت بيضي‌هاي عمود بر هم و لوزي‌هاي عمود بر هم با نسبت قطركوچك به قطر بزرگ معين هستند، كه در نهايت اين الگوها با رزين پر شده است. اين حفره‌هاي توخالي باعث ايجاد يك شبكه مربع شكل در پارچه شده است كه با اعمال كرنش اين مربع‌ها چرخيده به‌طوريكه باعث افزايش ضلع عمود بر جهت اعمال بار مي‌شود. اين تحقيق در دو بخش ماكرو و ميكرو انجام گرفته است. در بخش ماكرو با روش المان محدود در نرم‌افزار آباكوس به بررسي پارامترهاي مختلف در ايجاد ضريب پواسون منفي پرداخته شده است. پارامترهاي بررسي شده دربخش ماكرو شامل شكل هندسي الگو ايجاد شده در پارچه از قبيل قطر بزرگ الگوها و فاصله بين الگوها، ناهمسانگردي كامپوزيت يا به عبارتي ناهمسانگردي پارچه آغشته به رزين، ضريب پواسون كامپوزيت بودند و به¬عنوان مهترين پارامتر مي‌توان به بررسي تأثير نسبت مدول يانگ كامپوزيت به رزين اشاره كرد. در مقياس ميكرو كه به روش ميكرومكانيك تحليل شده است تأثير شكل هندسي بافت، قطر نخ و ضخامت سازه بر مدول يانگ كامپوزيت مورد بررسي قرار گرفته است. با توجه به بررسي¬ها و تجزيه و تحليل¬هاي انجام شده، نتايج به¬دست آمده نشان مي دهد كه نسبت مدول يانگ كامپوزيت به رزين بيشترين تأثير را برروي ضريب پواسون سازه دارد به عبارتي ديگر بالا بودن مدول يانگ كامپوزيت باعث چرخش راحت‌تر الگوهاي مربع‌ شكل ايجاد شده در روي سازه مي‌شود، با چرخش بيشتر اين مربع‌ها ضريب پواسون سازه به سمت منفي ميل مي‌كند. لازم به¬ذكر است بعد از افزايش بيش از حد مدول يانگ كامپوزيت، ضريب پواسون، ديگر به نسبت مدول يانگ‌ها بستگي نداشته و در عوض تأثير هندسه يا به عبارت ديگر تأثير قطر بزرگ بيضي يا لوزي‌ها و همچنين اثر فاصله بين اين الگوها بيشتر مي‌شود. در بررسي ناهمسانگردي كامپوزيت يك نقطه بهينه در هر هندسه به¬دست مي‌آيد، به عبارتي در اين نقطه ضريب پواسون كمترين مقدار است. در نهايت با در نظر گرفتن اين پارامتر‌ها مي‌توان به يك كامپوزيت آگزتيك بدون تخلخل كه تقويت¬كننده آن از پارچه حلقوي ساده تشكيل شده است دست پيدا كرد.

221708

طراحي كاربردي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان