فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل 1- مقدمه… 1
1-1- مقدمه….. 2
1-2- تعریفموضوعوبیانمسئله 2
1-3- ضرورتانجامپژوهش 3
فصل 2- تعاریفومفاهیماولیه 5
2-1- موادسلولی 6
2-1-1- مقدمه……………………………………………………… 6
2-1-2- ساختاروویژگی‌هایموادسلولی…………….. 6
2-1-2-1- ساختارسلول…………. 6
2-1-2-2- ویژگی‌هایموادسلولی 8
2-1-3- مکانیکفوم‌ها…………………………………………….. 9
2-1-3-1- مکانیکجذبانرژیدرفوم‌ها 10
2-2- سیالغلیظشوندهبرشی 11
2-2-1- مقدمه………………………………………………………… 11
2-2-2- مکانیزمغلیظشوندگیبرشی…………………….. 13
2-2-3- پارامترهایحائزاهمیتدرغلیظشوندگیبرشی 16
2-2-3-1- درصدحجمی………… 16
2-2-3-2- اندازهذرات…………….. 17
2-2-3-3- شکلذرات……………. 18
2-2-3-4- توزیعاندازهذرات….. 21
2-2-3-5- برهم‌کنشذرات……. 22
فصل 3- پیشینهتحقیق 24
3-1- ساندویچپانلباهستهفومی 25
3-2- سیالغلیظشوندهبرشی 30
3-3- فومپرشدهباسیال 32
3-4- نتیجه‌گیری 35
3-4-1- ساندویچپانلباهستهفومی……………………….. 35
3-4-2- سیالغلیظشوندهبرشی………………………………. 36
3-4-3- فومپرشدهباسیال………………………………………… 36
فصل 4- مدل‌سازیتحلیلی 37
4-1- مقدمه….. 38
4-2- فرضیاتمدلتحلیلی 38
4-3- ارائهمدلتحلیلینفوذگلولهکرویدرهدفساندویچپانل 39
4-3-1- روشموازنهانرژی………………………………………. 39
4-3-2- روندمدلسازیومکانیزم‌هایجذبانرژی… 39
4-3-3- معادلاتحرکت………………………………………………. 41
4-3-4- انتخابتابعشکلبرایصفحهکامپوزیتیرویی 41
4-3-5- رویهمحاسبهفشارودبیسیال…………………….. 43
4-3-6- تورفتگیاولیه………………………………………………… 45
4-3-7- شکستصفحهکامپوزیتیروییوتشکیلپتال 50
4-3-8- توسعهحفرهدرفوم……………………………………….. 55
4-3-9- تماسمستقیمپرتابهباصفحهکامپوزیتیزیری 58
4-3-10- شکستصفحهکامپوزیتیزیریوتشکیلپتال.. 59
4-4- آنالیزحساسیت 64
فصل 5- ساختنمونهوانجامآزمایش‌ها 67
5-1- مقدمه….. 68
5-2- آماده‌سازیوتعیینمشخصاتسیالغلیظشوندهبرشی 68
5-2-1- مواد……………………………………………………………. 68
5-2-2- تهیهسوسپانسیون…………………………………….. 69
5-2-3- تعییندرصدجرمی…………………………………… 72
5-2-4- تعیینخواصرئولوژیکی…………………………… 73
5-3- تعیینخواصفوم 74
5-3-1- مواد……………………………………………………………. 74
5-3-2- تعیینچگالی…………………………………………….. 75
5-3-3- تعیینرفتارتنش-کرنشدرکرنش‌هایفشاری 75
5-3-4- تعیینانرژیشکستدرمودیک………………. 76
5-3-5- تعیینانرژیشکستدرموددو………………. 78
5-4- آماده‌سازیلایه‌هایکامپوزیتی 78
5-4-1- مواد……………………………………………………………. 78
5-4-2- تهیهکامپوزیت………………………………………….. 79
5-5- آماده‌سازینمونه‌ها 82
5-5-1- تزریقسیالبهفوم…………………………………….. 82
5-6- آزمایش‌هاینفوذ 84
5-6-1- نفوذشبهاستاتیک…………………………………….. 85
5-6-2- نفوذبالستیک……………………………………………. 86
فصل 6- نتایجوبحث 90
6-1- مقدمه…….. 91
6-2- بحثوبررسینتایجآزمایشها 91
6-2-1- رفتارتنش-کرنشفومسرامیکیتحتبارگذاریفشاری 91
6-2-2- انرژیشکستمودیکودوفومسرامیکی…. 92
6-2-3- چگالینسبیفوم………………………………………….. 94
6-2-4- چگالیسیالودرصدجرمینانوسیلیکادرسیالغلیظشوندهبرشی 94
6-2-5- خواصرئولوژی……………………………………………. 95
6-2-6- منحنیتغییراتنیرو-جابجاییتحتنفوذشبهاستاتیک 96
6-2-7- منحنیتغییراتجذبانرژی-جابجاییتحتنفوذشبهاستاتیک 98
6-2-8- تغییرفرم‌هادرنفوذشبه‌استاتیک…………….. 101
6-2-8-1- تغییرفرمدرصفحهروییتحتنفوذشبهاستاتیک 101
6-2-8-2- تغییرفرمدرهستهتحتنفوذشبهاستاتیک 102
6-2-8-3- تغییرفرمدرصفحهزیریتحتنفوذشبهاستاتیک 102
6-2-9- جذبانرژیدرسرعتهایبالاترازحدبالستیکدرساندویچپانلهایباهستهفومسرامیکی…………………………………………………….. 103
6-2-10- سطحمقطعشکستدرنفوذشبهاستاتیکونفوذبالستیک 106
6-2-10-1- سطحمقطعشکستدرنفوذبالستیک 106
6-2-10-2- سطحمقطعشکستدرنفوذشبه‌استاتیک 108
6-2-10-3- تأثیرشرایطتکیه‌گاهیوضخامتصفحاتکامپوزیتیدرسطحشکستتحتنفوذشبه‌استاتیک………….. 109
6-2-10-4- تأثیرنرخبارگذاریدرسطحشکست 109
6-2-11- تأثیرنرخکرنشدرجذبانرژیسازه‌هایباهستهفومی 110
6-2-12- حدبالستیکدرساندویچپانلهایباهستهفومپلیمری 111
6-3- بحثوبررسیمدلتحلیلی 112
6-3-1- صحتسنجینتایجمدلتحلیلی………………………. 112
6-3-2- تورفتگیاولیه……………………………………………………. 113
6-3-3- شکستصفحهکامپوزیتیروییوتشکیلپتال ………………………………………………………….119
6-3-4- توسعهحفرهدرفوم…………………………………………… 123
6-3-5- تماسمستقیمپرتابهباصفحهکامپوزیتیزیری 127
6-3-6- شکستصفحهکامپوزیتیزیریوتشکیلپتال 130
6-3-7- رفتارمدلتحلیلیدرطولنفوذ………………………. 130
فصل 7- نتیجه‌گیریوپیشنهادها 133
7-1- نتیجه‌گیری 134
7-1-1- نتایجتجربی……………………………………………………….. 134
7-1-2- نتایجمدلسازیتحلیلی…………………………………… 136
7-2- پیشنهادها 137
فصل 8- مراجع… 138
فهرست جدول‌ها
عنوان صفحه
جدول 1-1: نرخبرشبحرانیبرایانواعمختلفذرات.. 17
جدول 4- 1: ورودی‌هایمدلتحلیلی 64
جدول 5- 2: دستگاه‌هاومحدودهنرخکرنشآن‌ها 84
جدول 5- 3: نحوهنامگذارینمونههادرآزموننفوذشبهاستاتیک 85
جدول 5- 4: نحوهنام‌گذارینمونه‌هادرآزمونضربهبالستیک 88
جدول 6- 1: خواصمکانیکیفومسرامیکیتحتبارگذاریفشاریشبهاستاتیکی 92
جدول 6- 2: درصدجرمینانوسیلیکا 94
فهرست شکل‌‌ها
عنوان صفحه
شکل2‑1: موادباساختارهایسلولیدوبعدی: (a) لانه‌زنبوریآلومینیوم، (b) لانه‌زنبوریرزینفنولیکصفحه‌ای، (c) لانه‌زنبوریسرامیکیباسلول‌هایمربعی، (d) لانه‌زنبوریسرامیکیباسلول‌هایمثلثی. 7
شکل2‑2: موادسلولیباساختارسه‌بعدی: a)فومسلولبازپلی‌یورتان،b)فومسلولبستهپلی‌یورتان 8
شکل2‑3: مجموعه‌ایازچندوجهی‌هاکهفضاراپوششداده‌اند: چهاردهوجهی. 9
شکل2‑4: نمودارتنش-کرنشبراییکمادهالاستیکوفومساخته‌شدهازهمانماده،انرژیبرواحدحجمجذب‌شدهدرتنشگلابی‌شکلσ_pرانشانمی‌دهد. 10
شکل2‑5: ناپیوستگیگرانرویدرسوسپانسیونناپراکنده. 12
شکل2‑6: شماتیکیازگرانرویبهازاینرخبرشبرایسیستم‌هایغلیظشوندهبرشی،هرمنحنییکدرصدحجمیخاصرامشخصمی‌کند. γ ̇_cوγ ̇_mنرخبرش‌هاییهستندکهناحیهغلیظشوندگیبرشیشروعوخاتمهمی‌یابد. 12
شکل2‑7: الگویانکسارنَرماسُلناپراکندهبرشخوردهدرجریانبرشینمونه. نمونهسمتچپنمونهبرشخوردهقبلازنرخبرشبحرانی،نمونهسمتراستنمونهبرشخوردهبعدازنرخبرشبحرانی. 13
شکل2‑8: شماتیکیکهگرانرویرابهازاینرخبرشبرایسیستمغلیظشوندهبرشیبیانمی‌کند. 14
شکل2‑9: گرانرویبهازاینرخبرش (چپ) وبهازایتنشبرشی (راست) برایسیالغلیظشوندهبرشیPCC/PEGبهازایدرصدهایحجمیمتفاوت. 16
شکل2‑10: نرخبرشبحرانیبهازایاندازهذراتمختلف. 18
شکل2‑11: تأثیرشکلبررویغلیظشوندگیبرشیبهازایϕ=0.2. 19
شکل2‑12: گرانرویبهازایتنشبرشی (a) ذراتPCC (b)ذراتکرویسیلیکا. 20
شکل2‑13: گرانرویمخلوطکلسیمکربناتدرϕ=0.48،به‌صورتتابعیازنرخبرش. کلیA 12 μm،کلیB 0.65 μm. 21
شکل2‑14: تأثیرلختهشدنبررویرفتارغلیظشوندگیبرشی. 23
شکل3‑1: مدلماتونبرایشبیه‌سازیرفتارویسکوالاستیکفومپرشدهباسیال. 33
شکل 4- 1: هندسهساندویچپانل 42
شکل 4- 2: تابعشکلتغییرفرمصفحهرویی 42
شکل 4- 3: مدلجریانسیالدریککانالمستطیلی 43
شکل 4- 4: فلوچارتمراحلاولودوممدلتحلیلی 62
شکل4- 5: فلوچارتمراحلسوموچهارممدلتحلیلی 63
شکل 4- 6: فلوچارتمرحلهپنجممدلتحلیلی 64
شکل 4- 7: همگراییسرعتخروجیبه‌ازایگام‌هایمکانیمتفاوت 66
شکل 5- 1: تصویرمیکروسکوپالکترونیروبشیذراتایروسیل 200 69
شکل 5- 2: ابزارهایبهکارگرفته‌شدهدرتهیهسوسپانسیوندرآزمایشگاهپلیمرومکانیکضربهدانشگاهتربیتمدرس،الف) همزنمکانیکی،ب) همزنسرعت‌بالا،ج) هموژنایزراولتراسونیک،د) آونخلأ 71
شکل 5- 4: رئومتراستفادهشدهدرآزمایشگاهرئولوژیپژوهشکدهرنگ 73
شکل 5- 5: فومسرامیکیاستفادهشدهدرساختنمونهها 74
شکل 5- 6: نمونهآزمونفشارفومونحوهقرارگیریآن 76
شکل 5- 7: نمونههایآزمونشکستفوم 77
شکل 5- 8: نحوهقرارگیرینمونههایآزمونشکستفوم،الف) تکیهگاهطراحیشدهبهمنظورتعیینانرژیموددوشکست،ب) تکیهگاهاستفادهشدهبهمنظورتعیینانرژیمودیکشکست 78
شکل 5- 9: الیافشیشهاستفادهشدهدرساختنمونهها 79
شکل 5- 10: پرساستفادهشدهدرآزمایشگاهمکانیکضربهدانشگاهتربیتمدرس 80
شکل 5- 11: ارهفلکهایوسنگسنبادهاستفادهشدهدرآزمایشگاهلولهومخازنکامپوزیتی 81
شکل 5- 12: ساندویچپانلباهستهفومپلییورتانتولیدشدهدراینپژوهش 82
شکل 5- 13: سلولتزریقسیالطراحی‌شده 83
شکل 5- 14: سلولتزریقسیالساخته‌شده 84
شکل 5- 15: نحوهاعمالشرایطتکیهگاهیسادهوگیرداردرنفوذشبهاستاتیک،الف) تکیهگاهگیردار،ب) تکیهگاهساده 86
شکل 5- 16: تصویرشماتیکازنحوهداده‌برداریدستگاهتفنگگازی 87
شکل 6- 1: منحنیتغییراتتنش-کرنشبرایفومسرامیکیتحتبارگذاریفشاری 91
شکل 6- 2: نمودارنیرو-جابجاییبرایمودیکشکستفومسرامیکی 92
شکل 6- 3: نمودارنیرو-جابجاییبرایموددوشکستفومسرامیکی 93
شکل 6- 4: منحنیتغییراتگرانرویوتنشبرشیبرحسبنرخبرش 95
شکل 6- 5: منحنیتغییراتنیرو-جابجاییبراینمونه‌هایساندویچپانلباهستهفومسرامیکی 97
شکل 6- 6: شماتیکروندتغییراتمنحنینیرو-جابجایی 97
شکل 6- 7: منحنینیرو-جابجاییبراینمونههایباهستهپرشدهباگلیسرولوسیالغلیظشوندهبرشی 98
شکل 6- 8: منحنیتغییراتانرژیجذبشدهسازههایباهستهفومخالیدرطولنفوذشبهاستاتیک 99
شکل 6- 9: منحنیتغییراتانرژیجذبشدهسازههایباهستهفومپرشدهدرطولنفوذشبهاستاتیک 99
شکل 6- 10: صفحهرویینمونهآزموننفوذشبهاستاتیکبعدازآزمون 101
شکل 6- 11: نمایبالاوپایینهستهسرامیکیتحتنفوذشبهاستاتیکی (شکلسمتراستسطحروییوشکلسمتچپسطحزیریفوم) 102
شکل 6- 12: صفحهزیرینمونههایآزموننفوذشبهاستاتیکبعدازآزمون 103
شکل 6- 13: تغییراتسرعتباقیماندهبرحسبسرعتورودینمونههایباهستهفومسرامیکی 104
شکل 6- 14: تغییراتمیزانجذبانرژیبرحسبسرعتورودینمونههایباهستهفومسرامیکی 105
شکل 6- 15: صفحهرویینمونهایازساندویچپانلهایباهستهفومسرامیکبعدازآزمونضربهبالستیک 105
شکل 6- 16: صفحهزیرینمونهایازساندویچپانلهایباهستهفومسرامیکبعدازآزمونضربهبالستیک 106
شکل 6- 17: سطحمقطعشکستدرنفوذبالستیک 106
شکل 6- 18: سطحمقطعشکستدرنفوذشبه‌استاتیک 108
شکل 6- 19: تأثیرشرایطتکیه‌گاهیوضخامتصفحاتکامپوزیتیدرسطحشکستتحتنفوذشبه‌استاتیک 109
شکل 6- 20: تأثیرنرخبارگذاریدرسطحشکستدرصفحهکامپوزیتیزیری 110
شکل 6- 21: تأثیرنرخکرنشدرجذبانرژیسازه‌هایباهستهفومی 110
شکل 6- 22: تغییراتسرعتخروجیبرحسبسرعتورودینمونه‌هایباهستهفومپلی‌یورتانپرشدهباسیالغلیظشوندهبرشی 111
شکل 6- 23: تغییراتانرژیجذب‌شدهبرحسبسرعتورودیدرنمونه‌هایباهستهفومپلی‌یورتانپرشدهباسیالغلیظشوندهبرشی 112
شکل 6- 24: روندتغییراتسرعتخروجیبرحسبسرعتورودیدرمدلتحلیلی 113
شکل 6- 25: تغییراتانرژیپتانسیلخمشیدرصفحهروییدرمرحلهتورفتگیاولیه 114
شکل 6- 26: تغییراتانرژیپتانسیلغشائیدرصفحهروییدرمرحلهتورفتگیاولیه 115
شکل 6- 27: تغییراتانرژیجنبشیصفحهروییدرمرحلهتورفتگیاولیه 115
شکل 6- 28: تغییراتانرژیجذبشدهبهواسطهرشدترکدرصفحهکامپوزیتیرویی 116
شکل 6- 29: تغییراتکارانجامشدهتوسطسیالدرمرحلهتورفتگیاولیه 116
شکل 6- 30: تغییراتانرژیپتانسیلخمشیصفحهکامپوزیتیزیریدرمرحلهتورفتگیاولیه 117
شکل 6- 31: تغییراتانرژیپتانسیلغشائیصفحهکامپوزیتیزیریدرمرحلهتورفتگیاولیه 117
شکل 6- 32: تغییراتانرژیجنبشیصفحهکامپوزیتیزیریدرمرحلهتورفتگیاولیه 118
شکل 6- 33: تغییراتانرژیجنبشیسیالدرمرحلهتورفتگیاولیه 118
شکل 6- 34: درصدمشارکتمکانیزمهایجذبانرژیدرمرحلهتورفتگیاولیه 119
شکل 6- 35: تغییراتانرژیجذبشدهبهوسیلهرشدپتالدرصفحهکامپوزیتیرویی 120
شکل 6- 36: تغییراتانرژیجذب‌شدهبه‌وسیلهکارسیالدرمرحلهرشدپتالدرصفحهکامپوزیتیرویی 120
شکل 6- 37: تغییراتانرژیپتانسیلخمشیصفحهکامپوزیتیزیریدرمرحلهرشدپتالدرصفحهرویی 121
شکل 6- 38: تغییراتانرژیپتانسیلغشائیصفحهکامپوزیتیزیریدرمرحلهرشدپتالدرصفحهرویی 121
شکل 6- 39: تغییراتانرژیجنبشیصفحهکامپوزیتیزیریدرمرحلهرشدپتالدرصفحهرویی 122
شکل 6- 40: تغییراتانرژیجنبشیسیالدرمرحلهرشدپتالدرصفحهرویی 122
شکل 6- 41: درصدمشارکتمکانیزم‌هایمختلفدرانرژیجذب‌شدهدرمرحلهرشدپتالدرصفحهرویی 123
شکل 6- 42: تغییراتاختلافسرعتپیشانیپرتابهومرکزصفحهکامپوزیتیزیریدرمرحلهتوسعهحفرهدرفوم 123
شکل 6- 43: تغییراتانرژیجنبشیصفحهکامپوزیتیزیریدرمرحلهتوسعهحفره 124
شکل 6- 44: تغییراتانرژیجنبشیسیالدرمرحلهتوسعهحفره 125
شکل 6- 45: تغییراتکارانجامشدهتوسطسیالدرمرحلهتوسعهحفره 125
شکل 6- 46: تغییراتانرژیپتانسیلخمشیصفحهکامپوزیتیزیریدرمرحلهتوسعهحفره 126
شکل 6- 47: تغییراتانرژیپتانسیلغشائیصفحهکامپوزیتیزیریدرمرحلهتوسعهحفرهدرفوم 126
شکل 6- 48: درصدمشارکتمکانیزمهایمختلفدرجذبانرژیدرمرحلهتوسعهحفرهدرفوم 126
شکل 6- 49: تغییراتانرژیپتانسیلخمشیصفحهکامپوزیتیزیریدرمرحلهتماسمستقیمپرتابهباصفحهزیری 127
شکل 6- 50: تغییراتانرژیپتانسیلغشائیصفحهکامپوزیتیزیریدرمرحلهتماسمستقیمپرتابهباصفحهزیری 128
شکل 6- 51: تغییراتانرژیجنبشیصفحهکامپوزیتیزیریدرمرحلهتماسمستقیمپرتابهباصفحهزیری 128
شکل 6- 52: تغییراتانرژیجذبشدهبهواسطهرشدترکدرصفحهکامپوزیتیزیریدرمرحلهتماسمستقیمپرتابهباصفحهزیری 129
شکل 6- 53: درصدمشارکتمکانیزمهایمختلفدرجذبانرژیدرمرحلهتماسمستقیمپرتابهباصفحهکامپوزیتیزیری 129
شکل 6- 54: روندتغییراتانرژیجذبشدهبهواسطهرشدوتوسعهپتالدرصفحهکامپوزیتیزیری 130
شکل 6- 55: تغییراتسرعتپرتابهبرحسبجابجاییپرتابه 131
فهرست علائم و نشانه‌ها
عنوان |
علامت اختصاري |
چگالی فوم |
|
چگالی ماده سازنده فوم |
|
طول هر گوشه سلول فوم |
L |
ضخامت دیواره سلول |
T |
تنش فروریزش الاستیک |
|
کرنش فروریزش الاستیک |
|
کرنش چگال شدن |
|
کار |
|
ضریب پخش |
D0 |
انرژی گرمایی ذرات |
|
شعاع هیدرودینامیکی ذرات |
a |
گرانروی سیال حامل |
|
نرخ برش بحرانی |
|
عدد پکلت |
Pe |
تراکم حجمی ذرات |
Φ |
مساحت ویژه ذرات فیلر |
Ap |
شعاع ژیراسیون ذرات فیلر |
Rg |
خیز صفحه رویی ساندویچ پانل |
w1 |
خیز صفحه رویی در زیر پرتابه |
δ1 |
فاصله شعاعی از مرکز هدف |
r |
شعاع دینامیکی صفحه رویی |
ξ |
سرعت صورت در صفحه کامپوزیتی |
Cs |
چگالی صفحه رویی |
ρface |
مدول صلبیت درون صفحه، صفحه کامپوزیتی |
G |
انرژی مکانیکی |
L |
انرژی جنبشی |
T |
انرژی پتانسیل |
П |
سفتی خمشی |
Dij |
سفتی غشائی |
Aij |
سطح تحت تأثیر نفوذ |
S |
انرژی تغییر فرم خمشی صفحه رویی |
Ub1 |
انرژی تغییر فرم غشائی صفحه رویی |
Um1 |
مدول الاستیک درون صفحه‌ای کامپوزیت |
E11 |
ضخامت صفحه کامپوزیتی |
hface |
ضریب پواسون |
υ12 |
ضرایب ثابت سیال توانی |
m,n |
تنش برشی در سیال |
τyz |
دبی جریان |
Q |
فاصله دو صفحه کامپوزیتی |
h |
ضخامت اولیه فوم |
c |
خیز صفحه زیری |
w2 |
سرعت پرتابه |
v |
انرژی تغییر فرم خمشی صفحه زیری |
Ub2 |
انرژی تغییر فرم غشائی صفحه زیری |
Um2 |
شعاع صفحه کامپوزیتی |
R |
خیز صفحه زیری در زیر پرتابه |
δ2 |
استحکام کششی طولی صفحه کامپوزیتی |
XT |
استحکام کششی عرضی صفحه کامپوزیتی |
YT |
استحکام فشاری طولی صفحه کامپوزیتی |
XC |
استحکام فشاری عرضی صفحه کامپوزیتی |
YC |
استحکام برشی |
SL |
استحکام برشی درون صفحه‌ای |
ST |
ماتریس سفتی |
Qij |
کرنش درون صفحه‌ای نرمال در راستای x |
εx |
کرنش درون صفحه‌ای نرمال در راستای y |
εy |
کرنش درون صفحه‌ای برشی در صفحه xy |
γxy |
طول لبه‌ی پتال |
|
سرعت رشد پتال |
|
مسافت طی‌شده توسط پرتابه |
x |
شعاع پرتابه |
Rp |
جرم پرتابه |
M |
شعاع دینامیکی صفحه زیری |
ξ2 |
جابجایی پرتابه از لحظه تماس با صفحه زیری |
δ22 |
نرخ رهاسازی انرژی کرنشی |
GIc |
چقرمگی شکست |
kI |
نقد و بررسی‌ها
هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.