بررسی سازه‌های پارچه‌ای و خصوصیات مكانیكی پارچه‌های آن

از دیر هنگام استفاده از سازه های پارچه ای در زندگی بشر نقش اساسی داشته است. انسانها از سازه های پارچه ای (چادر) به عنوان سرپناه برای محافظ از سرما و برف و باران استفاده می كردند. اما سازه های پارچه های امروزی تغییرات فراوانی كرده است. سازه های پارچه در این مقاله در مورد آن بررسی انجام گرفته است از پارچه های كامپوزیتی ساخته شده و بیشتر در سقف های استودیوم، نمایشگاه و سایه بان­ها استفاده می گردد. در صنعت نساجی پارچه های كامپوزیتی از تركیب پلی استر و رزین وینیل و همچنین الیاف شیشه و رزین تفلن تولید می شوند.

امروزه الیاف، انواع پارچه‌ها و دیگر مواد نساجی در ساختمان‌سازی جایگاه مناسبی پیدا كرده‌اند. زیرا نسبت به آجر و ملات، سبكتر و قابل انعطاف‌ بوده و در زمان بسیار كمی بنا می‌شوند. همچنین توانایی پوشاندن سطح وسیعی را با بكار بردن كمترین مواد را دارند. در این پروژه علاوه بر معرفی و ضرورت سازه‌های پارچه‌ای، خواص مكانیكی پارچه كامپوزیتی مورد استفاده در آنها بررسی می‌شود كه نمونه پارچه كامپوزیتی مورد استفاده در سازه های پارچه ای كه در این پروژه مورد بررسی شده از شركت اطلس تهیه شده و تنها یك نمونه انتخاب و خواص آن اندازه گیری شده است. برای درك بهتر این خواص، مقایسه‌ای بین این پارچه و پارچه مورد استفاده در پوشاك انجام گرفته كه نمونه (پارچه پیراهنی) از كارخانه یزدباف تهیه گردیده و تنها یك نمونه مورد آزمایش قرار گرفته است كه شامل مقایسه استحكام، سختی خمشی، سختی برشی و خواص ظاهری (جنس، وزن، تراكم و...) می‌باشد. نتایج بررسی‌ها نشان می‌دهد كه پارچه كامپوزیتی 4 برابر پارچه پیراهنی استحكام داشته و سختی خمشی آن در جهت تار 60 برابر و در جهت مورب 32 برابر پارچه پیراهنی می‌باشد و علاوه بر این 5 برابر پارچه پیراهنی وزن دارد.

 كلمات كلیدی: پارچه كامپوزیتی- خواص مكانیكی- سازه پارچه‌ای

فهرست مطالب

چكیده

فصل اول: آشنایی كلی با سازه‌های پارچه‌ای

بخش اول: مواد كامپوزیتی و خصوصیات آنها1

1-1- تاریخچه 1

2-1- مقدمه 2

3-1- كامپوزیتها چه هستند5

4-1- صنعت كامپوزیتها 8

1-4-1- كامپوزیتهای مصرفی8

2-4-1- كامپوزیتهای صنعتی9

3-4-1- كامپوزیتهای پیشرفته9

5-1- ساختارهای تشكیل دهنده مواد مركب10

6-1- چرا كامپوزیتها متفاوتند11

7-1- كامپوزیتها از نقطه نظر دیگر13

8-1- طبقه بندی كامپوزیتها14

1-8-1- كامپوزیتهای الیافی (رشته‌ای15

2-8-1- كامپوزیتهای لایه‌ای16

3-8-1- كامپوزیتهای ذره‌ای17

4-8-1- كامپوزیتهای پولكی17

5-8-1- كامپوزیتهای پرشده17

9-1- مزایای هشتگانه كامپوزیتها (پلاستیكهای تقویت شده با الیاف FRP19

1-9-1- انعطاف پذیری در طراحی19

2-9-1- پایداری ابعاد19

3-9-1- ساخت قطعات به شكل یكپارچه19

4-9-1- مقاومت بالا 20

5-9-1- سبكی وزن 20

6-9-1- هزینه تجهیزات متوسط20

7-9-1- هزینه پرداختكاری پایین20

8-9-1- مقاومت در برابر خوردگی بالا20

بخش دوم: مروری بر تحقیقات انجام شده قبلی21

10-1- شبیه سازی سه بعدی زیرلایه‌های كامپوزیت بافته شده برای صفحه مدارهای چند لایه‌ای21

11-1- شبیه‌سازی تصادفی شكل گیری كامپوزیتهای بافته شده21

12-1- روش میكرو سطح/ ماكرو سطح و مولتی سطح برای آنالیز ورقه‌های كامپوزیت پارچه‌های بافته شده 22

1-12-1- روش میكروسطح / ماكروسطح و مولتی سطح24

13-1- روندهای نمونه برداری برای كامپوزیت‌های بافته شده هشت وجهی سه‌بعدی.. 26

1-13-1- فرایند تولید برای كامپوزیتهای بافته شده سه بعدی28

14-1- تست فریم تصویری تقویت‌های كامپوزیت بافته شده با یك ثبت واتنش میدان كامل29

15-1- مدل‌های میكرو مكانیكی برای رفتار خمش كامپوزیت بافته شده30

بخش سوم: سازه‌های پارچه‌ای32

16-1- سازه‌های پارچه‌ای 32

17-1- خصوصیات مواد نساجی34

18-1- پارچه‌های مورد استفاده در سازه‌های پارچه‌ای35

19-1- انواع سازه‌های پارچه‌ای35

20-1- مزیت‌های سازه‌های پارچه‌ای37

21-1- انتخاب سازه‌های پارچه‌ای37

22-1- كاربردهای امروزه38

فصل دوم: مقایسه خصوصیات مكانیكی پارچه كامپوزیتی با پارچه پیراهنی

بخش اول: روش انجام آزمایشات 42

1-2- مقدمه 42

2-2- معرفی مواد مورد آزمایش42

1-2-2- پارچه كامپوزیتی (سازه پارچه‌ای42

1-1-2-2- خصوصیات پارچه كامپوزیتی 42

2-2-2- پارچه پیراهنی 43

1-2-2-2- خصوصیات پارچه پیراهنی43

3-2- اندازه‌گیری ضخامت با دستگاه44

1-3-2- اندازه‌گیری ضخامت پارچه كامپوزیتی44

2-3-2- اندازه‌گیری ضخامت پارچه پیراهنی 45

4-2- تعریف خواص مكانیكی 46

1-4-2- خاصیت كشسانی و قانون هوك46

5-2- خواص مكانیكی پارچه47

1-5-2- استحكام 47

2-5-2- مقاومت خمشی 47

3-5-2- قابلیت ازدیاد طول48

6-2- طول خمشی 48

1-6-2- سختی خمشی 51

2-6-2- مدول خمشی 51

7-2- استحكام پارچه 52

1-7-2- مقدمه 52

2-7-2- خصوصیات موثر بر خواص استحكامی كششی پارچه52

3-7-2- اندازه‌گیری استحكام پارچه55

4-7-2- اندازه‌گیری استحكام پارچه با باریكه‌ای از پارچه56

بخش دوم: نتایج بدست آمده از آزمایشات58

8-2- محاسبه سختی خمشی58

1-8-2- سختی خمشی پارچه كامپوزیتی در جهت تار58

2-8-2- سختی خمشی پارچه كامپوزیتی در جهت مورب ס4558

3-8-2- سختی خمشی پارچه پیراهنی در جهت تار 59

4-8-2- سختی خمشی پارچه پیراهنی در جهت پود 59

5-8-2- سختی خمشی پارچه پیراهنی در جهت مورب ס4560

9-2- محاسبه استحكام 61

1-9-2- اندازه‌گیری استحكام پارچه كامپوزیتی در جهت تار61

2-9-2- اندازه‌گیری استحكام پارچه كامپوزیتی در جهت مورب ס4562

3-9-2- اندازه‌گیری استحكام پارچه پیراهنی در جهت تار 63

4-9-2- اندازه‌گیری استحكام پارچه پیراهنی در جهت پود 64

5-9-2- اندازه‌گیری استحكام پارچه پیراهنی در جهت مورب ס45 65

10-2- محاسبه سختی برشی66

1-10-2- سختی برشی برای پارچه كامپوزیتی66

2-10-2- سختی برشی برای پارچه پیراهنی66

فصل سوم: نتیجه‌گیری

1-3- مقدمه 67

2-3- مقایسه خواص مكانیكی پارچه پیراهنی و پارچه كامپوزیتی67

3-3- مقایسه خواص ظاهری پارچه پیراهنی و پارچه كامپوزیتی68

4-3- نتایج  68

ضمائم 69

منابع و مآخذ

فهرست منابع فارسی 95

فهرست منابع غیرفارسی 96

فهرست جداول

1-2- جدول: اندازه‌گیری ضخامت پارچه كامپوزیتی44

2-2- جدول: اندازه‌گیری ضخامت پارچه پیراهنی45

3-2- جدول: داده‌های آزمایش پارچه كامپوزیتی در جهت تار61

4-2- جدول: نتایج آماری پارچه كامپوزیتی در جهت تار61

5-2- جدول: داده‌های آزمایش پارچه كامپوزیتی در جهت مورب (o4562

6-2- جدول: نتایج آماری پارچه كامپوزیتی در جهت مورب (o4562

7-2- جدول: داده‌های آزمایش پارچه پیراهنی در جهت تار63

8-2- جدول: نتایج آماری پارچه پیراهنی در جهت تار63

9-2- جدول: داده‌های آزمایش پارچه پیراهنی در جهت پود64

10-2- جدول: نتایج آماری پارچه پیراهنی در جهت پود64

11-2- جدول: داده‌های آزمایش پارچه پیراهنی در جهت مورب (o4565

12-2- جدول: نتایج آماری پارچه پیراهنی در جهت مورب (o4565

1-3- جدول: مقایسه خواص مكانیكی پارچه پیراهنی و پارچه كامپوزیتی67

2-3- جدول: مقایسه خواص ظاهری پارچه پیراهنی و پارچه كامپوزیتی68

فهرست شكل‌ها

1-1- شكل: كامپوزیت طبیعی5

2-1- شكل: كاهگل (خشت7

3-1- شكل: واسطه ارتباط بین الیاف و ماتریس11

4-1- شكل: تفاوت ساختاری بین كامپوزیتها و فلزات12

5-1- شكل: شكل كلی انواع كامپوزیت‌ها15

6-1- شكل: طبقه بندی كامپوزیتها از دیدگاه دیگر18

7-1- شكل: روش چند سطحی برای ساختمان های کامپوزیت پارچه بافته شده25

8-1- شكل: ترمینال حج در عربستان سعودی 32

9-1- شكل: گنبد پارچه‌ای در لندن33

10-1- شكل: استادیوم ورزشی در كالیفرنیا 33

11-1- شكل: ساختار سازه پارچه‌ای34

12-1- شكل: چگونگی تشكیل سازه پارچه‌ای35

13-1- شكل: سازه‌های هوایی36

14-1- شكل: سازه‌های كششی36

15-1- شكل: سقف خانه38

16-1- شكل: گنبد 39

17-1- شكل: سالن‌های نمایش39

18-1- شكل: استادیوم‌های ورزشی40

19-1- شكل: پاركهای تفریحی40

20-1- شكل: سالن نمایشگاه41

1-2- شكل: منحنی تنش- كرنش یك ماده در منطقه‌ای كه رفتار كشسان از خود نشان می‌دهد46

2-2- شكل: اصول اندازه گیری خمش پارچه 49

3-2- شكل: روش آزمایشگاهی بررسی خمش پارچه50

4-2- شكل: اثر تاب بر استحکام نخ53

5-2- شكل: دستگاه استحکام سنج کششی پارچه57