این کتاب آموزش تندخوانی و تقویت حافظه دکتر سیدا می باشد که کاملاً جدید می باشد.
شما بدون نیاز به رفتن به کلاس های تند خوانی و تقویت حافظه دکتر سیدا با قیمت های گزاف می توانید این فایل آموزشی را خریداری کنید و همچنین با خرید این فایل آموزشی در کار خیر هم سهیم باشید.
تاًثیرات تقویت تراکمی بر روی استحکام برشی تیرهای پل بتن مسلح
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه:99
چکیده :
ظرفیت برشی پیش بینی شده از تیرهای بتن مسلح موجود یک موضوع مهمی است که لازم است به تفصیل بیشتری ذکر شود. توجه در خصوص اینکه آیا کد ارزیابی پل جاری برای انگلستان خیلی محافظه کارانه است هنگامی که مقاومت برش تیرهای بتن موجود ارزیابی می گردد که حاوی مقادیر قابل ملاحظه ای از فولاد می باشد در طی ارزیابی نا دیده گرفته می شود. این مقاله به تاثیرات سودمند چنین فولاد تراکمی ای بر روی استحکام برش تیرهای بتن مسلح توجه دارد. نتایج بررسی آزمایشگاهی با پیش بینی های کد جاری برای استحکام برش تیرهایی مقایسه می شوند که فرض می شوند صرفاً حاوی فولاد کشش می باشد. فشردگی های بعدی با یک راه حل پلاستیسیتة حدّ بالایی انجام می شوند که قادر است تمام تقویت فولاد را در یک تیر بتن در نظر بگیرد. دلایل متعددی وجود دارند که چرا پل ها مخازن پنهان استحکام را، نشان می دهند و عمل غشاء فشاری احتمالاً از همه مهمتر است. با این حال، دلایلی از قبیل حضور فولاد فشاری به استحکام پنهان کمک می کند طوری که تحقیق از این نوع، برای ارزیابی درست و انجام پیش بینی های استحکام لازم است. و نشان داده می شود که حضور فولاد با فشردگی زیاد دارای تأثیر چشمگیری بر روی ظرفیت تیرهای پل بتن مسلح است که دارای تقویت نهایی برش می باشد.
نمادها(نمادگذاری):
Abs مساحت فولاد تحتانی در تیر d عمق مؤثر تیر
Ats مساحت فولاد فوقانی در تیر a طول دهانه برش
D نرخ پراکندگی یا پراکنش انرژی در واحد حجم
bs d فاصله از نقطة دوران تا فولاد کف(تحتانی)
ts d فاصله از نقطه دوران تا فولاد سر(فوقانی)
ED نرخ پراکنش انرژی کل در سیستم
EDc پراکنش انرژی ناشی از بتن (صرفاً)
EDci پراکنش انرژی ناشی از بتن در هر نقطه در امتداد خط ناپیوستگی
EDs پراکنش انرژی ناشی از فولاد (صرفاً)
fc استحکام فشاری مؤثر بتن ( ( fc=yfcu fcn استحکام مکعب فشاری بتن
ft استحکام کشش بتن
fy استحکام تسلیم فولاد
Pهر بار بکار رفته (N )
aزاویة بین جهت Si و خط ناپیوستگی
Sبردار جابجایی نسبی در عرض یک خط ناپیوستگی
Siبردار جابجایی نسبی در هر نقطه در امتداد یک خط از ناپیوستگی
IPفاصله از خط دوران تا بار نقطة اول(mm)
Lstirrap طول دهانة برش که بر روی آن رکاب ها(Stirrups) بطور مؤثر لنگر می شوند.
nتعداد رکاب هایی که ناپیوستگی مفروض را قطع می کند
Uجابجایی افقی نمادی از بخش صلب
WDکار خارجی کل انجام شده بر روی سیستم
Xعمق تا محور خنثی بصورت یک تناسب از d
aزاویةبین S و خط ناپیوستگی
¦دوران بفش صلب
Æزاویة داخلی اصطحکاک برای بتن
Vضریب تأثیر برای بتن
PS درصد فولاد طولی در تیر
Psv درصد فولاد رکاب (Stirrup)در تیر
به دلیل افزایش ترافیک و وزن بالاتر کامیونها،هر پل ای در انگلستان از لحاظ استحکام برش و انعطاف پذیری اش ،بصورت بخشی از برنامة ارزیابی پل انگلستان مورد ارزیابی قرار می گیرد. مؤسسةبزرگراه ها،ناحیه(مساحت) ای از بتن را تعریف کرده است. موسوم به ارزیابی استحکام برش تیرهای پل بتن، که حاوی مقادیر قابل توجهی از فولاد (متراکم) است. راهنمای ارزیابی پل انگلیسی BD 44/95 حضور فولاد(متراکم) فوقانی را نادیده می گیرد هنگامی که استحکام برشی یک تیر بتن مسلح را پیش بینی می نماید این موارد در طی یک فرآیند طراحی قابل بررسی می باشند.با این حال، ارزیابی فعلی با استفاده از نظریة الاستیک یک درک محافظه کارانه از استحکام یک پل بتن موجود را ارائه می کند اکثر پل های بتنی موجود دارای مقادیر کافی از فولاد برای ایجاد یک قفسه برای ساختمان Stirrup هستند. اما این فولاد(ثانویه)در طی ارزیابی نادیده گرفته میشود.این امر منجر به ترمیز غیرضروری شده و از لحاظ بالقوه برای جامعه در طی ارزیابی یک پل موجود،گران قیمت است.
کار زیادی برای چندین دهه به صورت ضرایب گوناگون انجام شده است که بر روی استحکام برشی تیرهای بتن تأثیر می گذارد(استحکام بتن،درصد تقویت کششی،درصد تقویت Itirrup ).
با این حال، کار کمی برای تعیین تأثیرات فولاد بر استحکام برشی تیرهای بتن انجام شده است کانینر و گروه محققان تمام فولاد را در تحلیل های خودشان با توسعة نظریة میدان فشرده انجام داده اند.
آنها متوجه شده انداستحکام فشار بتن در ارتباط با پهنا و تعداد ترک های کششی از بین میرود که موازی با تنش فشاری می باشد . Kemp وalsafi استفاده از راه حل پلاستیک ـ صلب مرز بالایی را پیشنهاد کردند که توسط نیلسن و براستروپ بدست آمد. امّا از یک روش دیگر استفاده کرد که پیشنهاد می کند که: دوران های بلوک های صلب در نقص برشی رخ می دهد شبیه به روش توسعه یافته توسط Ibell I .
روش پلاستیسیته مرز بالایی ، ارتباط خوب با نتایج آزمایش را فراهم می کند، هنگامی که ضریب تأثیر صحیح برای بتن انتخاب می شود .
Hamadi وRegan بیان کرده اند که منطقة فشردگی در تیر های بتن تا 40 % مقاومت برش کل را فراهم می نماید. بنابراین:شخص انتظار دارد که از تأثیرات سودمند بهره ببرد. با این حال،این امر در تحلیل آنها نادیده گرفته شد. تایلور انتقال نیرو را در ترک ها مطالعه کرد و پیشنهاد کرد که مقاومت برشی یک تیر توسط سه مؤلفه شکل گرفت:
عمل (dowel )،اصطحکاک ترک و برش منطقة فشاری. برش منطقة فشاری 20 الی %40 مقاومت برشی است. Anderson و Ramiret نشان دادند که فولاد top بالایی در معرض خمیدگی (buckling ) در غیاب رکاب (stirrups ) می باشد اما مجدداً این امر در تحلیل نادیده گرفته شد. Wilby نتیجه گرفت که وقتی میله های تقویت کننده در مناطق فشردگی از تیر های مستطیلی لحاظ شدند که بطور ناکافی با stirrup ها دوباره کرنش دار شدند، خمیدگی تمایل دارد تا رخ دهد.
Regan یک بررسی جامع انجام داد که نشان می دهد که آنالوژی فرپای Morsch 45 چگونه توسط محققان گوناگون در بررسی رفتار برشی در بتن توسعه یافته و تمام تأثیرات فولاد بالایی نادیده گرفته شد. روشهای تحلیلی بکار رفته برای ارزیابی برش پله های بتن باید واقع بینانه و دقیق باشد شاید استفاده از یک روش پلاستیسیتة ارزیابی مناسب باشد نظریه توسط Ibell توسعه می یابد و رفتار واقعی پل را در هنگام فروریزش با نتایج خوب نشان می دهد. یک مدل پلاستیسیته مرز بالایی در اینجا پذیرفته می شود و سعی دارد نشان دهد که حضور تقویت در تیرهای بتن تأثیر چشمگیر بر روی استحکام برش تیر دارد. با بررسی انواع فولاد و برش ها، اعتبار پیش بینی های نظریة پلاستیسیته شرح داده شد.
یافته های مفیدی بدست آمدندو تأثیرات فولاد بررسی شد،و پل ها ارزیابی شدند.
نظریة پلاستیسیته مرز بالایی ـ مفروضات تحلیلی مقدماتی:
فرض شد که a در مدل ازکارافتادگی برخورد پلاستیک رخ دهد و استحکام کامل موجود باشد، فقط ناحیة پلاستیک از رفتار تغییر شکل در نظر است. تغییر شکل الاستیک کم می باشد و نادیده گرفته می شود
(b) معیار کرامب ـ موهر اصلاح شده با برش کششی غیر صفر برای بتن در نظر می باشد.زاویة داخلی اصطحکاک Æ برای تمام ترکیبات تنشی°37 است.
(C) میله های فولاد نیروهای تنش محوری دارند و هر تأثیر dowel نادیده گرفته میشود.
(d) به ضریب V برای استحکام فشردگی بتن بکار می رود.
برنامةآزمایش:
چهار تیر بررسی گردید هر کدام دارای کمیت های گوناگون تقویت کف،پایین و برش بودند. یک آزمایش چهار نقطه ای بر روی هر کدام از تیر ها انجام گرفت . شکل 5 ابعاد نمونه های تیر را نشان می دهد. حداکثر بار مورد نیاز برای تمام آزمایشات با استفاده از یک سیستم بار گذاری کف افقی بدست آمد ( شکل 6 ) .
دو بلوک الوار نمونه را پشتیبانی ( تکیه گاه ) کردند و دو ورق P T FE ( برای حداقل سازی اصطکاک ) ، برای رابط های فصل مشترک ها ، تکیه گاه استفاده شدند. بیست های تکیه گاه در داخل ریل ها بر روی کف ،ثابت شدند که یک متر فاصله داشتند بار بکار رفته توسط دیوار قوی مقاوم شد.
یک جک هیدرولیک برای بکارگیری بار به ( تیر انتقال) استفاده شد که دو بار نقطه ای مورد نیاز برای تیر را انتقال داد. بارهای ( نقطه ای ) و تکیه گاه ها از طریق یاتاقان های صفحة فولادی به ابعاد100* 100 * 25 mm بدست آمدند بالشتک های لاستیکی نیز بین یاتاقان های صفحه و بتن قرار گرفتند، تا بار را به طور یکنواخت در سطح تیر توزیع کنند. زیرا بطور کامل هموار نبود . همچنین، این بالشتک های لاستیکی اجازة حرکت جانبی ، و جلوگیری از تأثیرات غشاء را داد. شکل 7 یک راه اندازی دستگاه آزمایش را نشان می دهد .
نمونه های آزمایش:
تمام تیرها دارای سطح مقطع کلی یکسان بودند. تقویت فولاد کشش طولی در تیرهای دو نمونة اول شامل، میله های با استحکام زیاد T16 بودند اولین تیر حاوی فولاد کف و دومین تیر حاوی،فولاد بالا و پایین برابر (2 . 30 % ) بود. سومین نمونه حاوی دو میله T16 برای فولاد پایین با سیم های فولاد ملایم 3 mm برای فولاد فشاری بود . این امر برای ایجاد یک قفسه برای فولاد S tirrup برش بود و حضور فولاد بالایی در این نمونه می تواند ناچیز فرض شود . Stirrup ها شامل سیم فولادی ملایم 3 mm بودند و در فاصله 75 mm مرکز تا مرکز در سراسر طول تیر ،با Stirrup های اضافی بود که در هر سر تیر قرار داشت تا از خرابی احتمالی جلوگیری کند.
نمونه چهارم حاوی دو میله T16 با تسلیم زیاد برای فولاد کف و دو میله T16 با تسلیم زیاد برای فولاد بالایی بود. Stirrup ها حاوی سیم فولاد ملایم 3 mm بود و در فاصلة 75 mm مرکز تا مرکز در سراسر طول تیر قرار داشت . مجدداً ،Stirrup های اضافی در انتهای هر تیر قرار داشت تا از خرابی جلوگیری گردد. شکل 8 جزئیات تقویت را برای چهار آزمایش نشان می دهد. دامنة لازم برای استحکام فشاری مکعب بتن 4 0 _ 5 0
mpa بود که بطور ایده آل به Sompa نزدیکتر است زیرا اکثریت پل های موجود دارای استحکام بتن در این محدوده است . مخلوط طراحی شده و بکار رفته به شرح زیر بود: ( بصورت تناسبی از مقدار سیمان به ازای وزن ): نتایج و بحث آزمایش
آزمایش 1 :
ترک های انعطافی آغاز شد تا در امتداد کف تیر در بار بکار رفتة کلی از I SKN ظاهر گردد. تحت بار KN 45 ، ترک های برشی آغاز شد تا در دهانه های برش شکل بگیرد. بار تا KN 53 ، افزایش یافت، تا اینکه خرابی برش رخ داد. هشدار خیلی کوچک قبل از فروپاشی کل، داده شد که خیلی بود و یک صدای بلند و تیز تولید گردید. نمونه های از کار افتاده علائم حرکت جسم صلب را نشان داد. همانطور که در شکل 9 می توان ملاحظه کرد خرابی سنگر کردن نهایی نیز پس از رسیدن به بار اوج رخ داد، که به سبب ترک در امتداد خط تقویت تا انتهای تیر بود. بار پس مانده توسط تیر ، هنگامی که تیر شکسته شد رخ داد که فقدان چکش خواری را نشان می دهد. این بار باقیمانده KN 9.8 بود بنابراین ،بار باقیمانده در از کارافتادگی فقط 20 % بار اوج بود . طرح خمیدگی بار برای آزمایش 1 در شکل 10 دیده می شود.
آزمایش 2:
ترک های انعطافی مجدداً در امتداد کف تیر تحت بار بکار رفتة ISKN ظاهر گردید. جهت ترک ها مشابه با جهت آنها در آزمایش 1 بود. ترک های برشی، که شبیه به موارد پیش آمده در آزمایش 1 بود. تحت بار KN 40 مشهود گردید ( شکل 1 ). خرابی، که در بار KN 50 رخ داد، تردی کمتری داشت و بیش از مورد در آزمایش 1 کنترل شد. یک ناپیوستگی برشی سوم و دوم در محدوده دهانة برشی در طی خرابی نهایی طبق شکل 11 ملاحظه گردید. چون فولاد بالایی در تحت فشردگی قرار گرفت، تمایل به خمیدگی تحت بار از کارافتادگی بکار رفته قرار گرفت که به سبب فقدان Stirrup ها بود. این امر توسط آندرسن و رامیرز بحث شده است. لذا، یک تمایل برای بتن برای فشرده شدن به طرف خارج و بالا در سر تیر وجود دارد، که باعث تشکیل ترک در امتداد خط تقویت ( فشردگی) بالایی تیر می شود این مکانیزم فروپاشی مقداری چکش خواری را به آزمایش 2 اضافه کرد و الگوی ناپیوستگی را تا حدی تغییر داد.
( شکل 9 و 11 ) .
آزمایش 3:
ترک های انعطاف پذیر در کف تیر در یک نیروی KN 20 ظاهر گردید. ترک ها بطور قابل توجهی عمیق تر از آزمایش های قبلی بود که به دلیل حضور تقویت Stirrup است . این ترک ها بطرف بالای نمونه تحت بار گذاری زیاد، منتشر گردید و در سراسر تیر نسبتاً متقارن بودند. ( شکل 12 ) که نشان دهندة رفتار چکش خوار است. ترک های برشی پس از یک بار KN 55 ظاهر گردید و از تکیه گاه ها تا بارهای نقطه ظاهر شد هنگامی که بار تا KN 60 زیاد شد ( شکل 12 )، تیر تا خرابی در KN 95 بارگذاری گردید . تیر چکش خواری زیادی را نمایش داد ( در طرح خمیدگی برای این آزمایش در شکل 13 ملاحظه می شود ). با بار به تدریج به یک KN 84 کاهش می یابد. یک ترک برشی بزرگ تحت یک بار KN 60 و ناپیوستگی در امتداد این ترک
در بار شکستگی KN 95 رخ داد. حضور Stirrup ها بتن را محدود کرد و اجازه داد که یک خرابی کنترل شده و چکش خوار از نمونه پیش آید. خمیدگی ها از نوع متقارن بود.
آزمایش 4 :
استحکام بتن برای چهار نمونه کمتر از نمونة 3 بود این تیر همان ویژگی در آزمایش 3 را نشان داد. و ترک های انعطاف پذیر پس از یک نیروی KN 20 ظاهر گردید. مجدداً این ترک ها تیز بودند . تیر، ترک خوردن متقارن را بار دیگر نشان داد. ترک های برشی پس از KN 45 در هر دو انتهای نمونه ظاهر گردید و این امر تحت بارگذاری زیاد انتشار یافت ( شکل 14 ).
تیر سپس تا از کارافتادگی در KN 96 بارگیری شد. تیر رفتار چکش خوار را نمایش داد که مشابه با نمونة 3 بود . از جدول 1 ، مقایسة نمونه های 1 و 2 بنظر می رسد که هیچ استفاده ای از حضور فولاد بالایی بدون Stirrup های برشی بدست نیامد. با این حال، از مقایسة 3 و 4 ، فواید بسیاری بنظر می رسد که از حضور فولاد بالایی ، با حضور Stirrup ها بدست آید. این امر ممکن است لحاظ شود زیرا، اگر چه توانایی های شکست تا حدّی مشابه هستند، استحکام های بتن نمونه ها بطور فاحشی تفاوت دارند.
مقایسة بین پیش بینی های پلاستیسیته و نتایج آزمایش :
جدول 2 یک سری نتایج را برای هر نمونه نشان می دهد. مقدار در پرانتز تفاوت درصد بین نتایج آزمایش واقعی و پیش بینی شده را نشان می دهد.
آزمایش 1 :
B D 44 / 95 و نظریة پلاستیسیته حدّ بالایی با دقت ظرفیت بار شکست آزمایش 1 را نشان می دهد. پیش بینی از کد کمی دقیق تر از نظریة پلاستیسیته است . اما، آنها هر ارزیابی خوبی از ظرفیت بارگذاری از یک تیر حاوی فولاد کششی را می دهند. یک دلیل احتمالی برای پیش بینی کمتر، از نظریة پلاستیسیته آن است : که متکی بر چکش خواری کامل است. در حالیکه یک تیر بدون تقویت S tirrup ، مانند مورد در آزمایش 1 ، که مستعد به خرابی ترد است.
آزمایش 2 :
پیش بینی کد بسیار دقیق است و یک برآورد عدد 2 . 5 % از بازار خرابی واقعی را می دهد. نظریة پلاستیسیته حدّ بالایی، یک بار خرابی پیش بینی شدة 2 4 % را بالاتر از نتیجة آزمایش واقعی را می دهد. دلیل اصلی برای این امر آن است که فولاد فوقانی مستعد به خمیدگی در غیاب تقویت Stirrup می باشد.
و...
چکیده : . .................................................................................................................................................................................... 1
مقدمه: ....................................................................................................................................................................................... 2
تاریخچه : .................................................................................................................................................................................. 4
فصل اول: سیستمهای باند فرا پهن . ..................................................................................................................................... 5
فراپهن باند در مقایسه با باند باریک ................................................................................................................................... 6
فرستنده ها ............................................................................................................................................................................... 9
گیرنده ها .................................................................................................................................................................................. 9
فصل دوم : تقویت کننده کم نویز و ساختارهای مختلف آن . ........................................................................................ 11
روش اول: ............................................................................................................................................................................... 12
روش دوم:............................................................................................................................................................................... 13
فصل سوم : تکنولوژیهای نیمه هادی تقویت کننده های کم نویز باند فراپهن . .......................................................... 15
16 ........................................................................................................................................... . SiGe یک مثال برای ساختار
18 ................................................................................................................................................................................. . CMOS
18 ............................................................................................................................................................ . CMOS ساختار 1
22 ......................................................................................................................................................... . CMOS ساختار 2
24 ......................................................................................................................................................... . CMOS ساختار 3
26 ......................................................................................................................................................... . CMOS ساختار 4
29 ......................................................................................................................................................... . CMOS ساختار 5
32 ......................................................................................................................................................... . CMOS ساختار 6
35 ......................................................................................................................................................... . CMOS ساختار 7
38 ......................................................................................................................................................... . CMOS ساختار 8
و
فهرست مطالب
عنوان مطالب شماره صفحه
41 ......................................................................................................................................................... . CMOS ساختار 9
44 ...................................................................................................................................................... . CMOS ساختار 10
46 ...................................................................................................................................................... . CMOS ساختار 11
49 ...................................................................................................................................................... . CMOS ساختار 12
51 ...................................................................................................................................................... . CMOS ساختار 13
مقایسه ساختارهای بررسی شده : .................................................................................................................................... 54
های ارائه شده برای باند فراپهن . .................................................................... 56 MMIC فصل چهارم : ترانزیستورها و
57 ................................................................................................................................................... (AVAGO) HP شرکت
58 ................................................................................................................................................................ . ATF‐34143
59 ................................................................................................................................................................... Hittite شرکت
59 .......................................................................................................................................................... HMC‐ALH444
60 .......................................................................................................................................................... HMC753LP4E
61 ............................................................................................................................................................. HMC772LC4
فصل پنجم : نتیجه گیری . ................................................................................................................................................... 63
منابع و ماخذ .......................................................................................................................................................................... 65
فهرست منابع فارسی ............................................................................................................................................................ 65
فهرست منابع لاتین .............................................................................................................................................................. 66
سایتهای اطلاع رسانی . ....................................................................................................................................................... 67
چکیده انگلیسی
کامپوزیت های زمینه فلزی تقویت شده باآلیاژهای حافظه شکلی
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه:63
پایان‌نامه برای دریافت درجه کارشناسی
فهرست مطالب :
فصل اول: ۱
کامپوزیت ها ۲
۱-۱-ساختمان کامپوزیت ها: ۳
۱-۱-۱-رشته ها: ۳
۱-۱-۲-فاز زمینه:. ۳
۱-۲- انواع کامپوزیت ها: ۴
۱-۲-۱- کامپوزیت با الیاف تصادفی: ۴
۱-۲-۲- کامپوزیت لایه ای: ۴
۱-۲-۲-۱- انواع کامپوزیت های لایه ای: ۵
۱-۲-۳- کامپوزیت ذره ای: ۵
۱-۲-۴- کامپوزیت های زمینه پلیمری.. ۶
۱-۲-۵- کامپوزیت های زمینه فلزی.. ۶
۱-۲-۶-کامپوزیت های زمینه سرامیکی.. ۷
۱-۳- خواص مکانیکی کامپوزیت ها: ۱۰
۱-۴- شکل و چگونگی بافتن الیاف: ۱۰
۱-۴-۱- الیاف تجاری: ۱۱
۱-۵- مزایای کامپوزیت ها [۲]: ۱۲
فصل دوم: ۱۳
کامپوزیت های زمینه فلزی.. ۱۳
۱-۱ ) انواع کامپوزیت های زمینه فلزی.. ۱۶
۱-۲ ) خصوصیات کامپوزیتی های زمینه فلزی.. ۱۷
تقویت کننده ها ۱۷
۲-۱) مواد رشته ای.. ۱۸
۲-۲ ) انعطاف پذیری رشته ها ۱۸
۲-۳ ) رشته های کربن.. ۱۹
۲-۴ ) الیاف بور. ۱۹
۲-۴-۱ ) تنش های باقیمانده. ۲۱
۲-۵) رشته های اکسیدی.. ۲۱
۲-۵-۱) رشته های اکسیدی نوع آلومینا ۲۱
۲-۶) رشته های غیر اکسیدی.. ۲۱
۲-۷ ) ویسکر ها ۲۲
۲-۸)ذرات.. ۲۲
۲-۸-۱)کاربید سیلیسیم ذره ای.. ۲۲
۲-۸-۲)کاربیدتنگستن ذره ای.. ۲۴
۲-۹) مقایسه رشته ها با هم. ۲۴
۳)مواد زمینه. ۲۴
۳-۱) زمینه های متداول در کامپوزیت های فلزی.. ۲۵
۳-۱-۱) آلومینیوم و آلیاژهای آن.. ۲۵
۳-۱-۲) آلیاژ های تیتانیم. ۲۶
۳-۱-۳)منیزیم و آلیاژ آن.. ۲۷
۳-۱-۴) کبالت.. ۲۷
۳-۱-۵) مس… ۲۸
۳-۱-۶) نقره. ۲۸
۳-۱-۷) نیکل.. ۲۸
۳-۱-۸) نایوبیم. ۲۹
۳-۱-۹) ترکیبات بین فلزی.. ۲۹
۴)روش های تولید. ۲۹
۴-۱) فرایند های حالت مایع.. ۳۰
۴-۲ ) فرایندهای حالت جامد. ۳۱
۴-۲-۱) فرایند متالورژی پودر. ۳۱
۴-۲-۲) اکستروژن.. ۳۲
۴-۲-۳) فورج.. ۳۴
۴-۲-۴) پرس و تفجوشی.. ۳۵
۴-۲-۵) اتصال دهی نوردی و اکستروژن همزمان.. ۳۵
۴-۲-۶) اتصال دهی نفوذی.. ۳۶
۴-۲-۷)متراکم سازی با شوک انفجاری.. ۳۶
۴-۳) فرایند حالت گازی.. ۳۷
۴-۳-۱) رسوب فیزیکی بخار. ۳۷
۵-)فصل مشترک… ۳۸
۵-۱ ) انواع پیوند ها در فصل مشترک… ۳۹
۵-۳-۱) پیوند مکانیکی.. ۴۰
۵-۱-۲) پیوند شیمیایی.. ۴۰
۵-۲) اندازه گیری استحکام پیوند فصل مشترک… ۴۱
۷-)رفتار کامپوزیتی.. ۴۱
۷-۱) مکانیزم های استحکام بخشی.. ۴۱
۷-۱-۱ ) استحکام بخشی مستقیم. ۴۳
۷-۱-۲) استحکام بخشی غیر مستقیم ۴۳
۷-۲ ) کامپوزیت های زمینه فلزی با رشته های پیوسته. ۴۵
۷-۲-۳) تاثیر واکنش های فصل مشترکی بر رفتار کامپوزیت.. ۴۸
کاربرد ها ۵۰
۱۱-۱) هوا فضا ۵۱
۱۱-۱-۴) سازه های فضایی.. ۵۲
۱۱-۲) حمل ونقل ( خودرو و راه آهن ). ۵۲
۱۱-۳) صنایع الکترونیک و کنترل حرارت در آن.. ۵۳
۱۱-۴) آهنرباهای ابر رسانای رشته ای.. ۵۳
۱۱-۵) هادی های به کار رفته در سیستم های قدرت.. ۵۴
فصل سوم: ۵۶
کامپوزیت های زمینه فلزی تقویت شده با آلیاژ های حافظه شکلی.. ۵۶
مقدمه:[۲] ۵۷
روش های تولید
چکیده :
کامپوزیت ها [1]
بسیاری از فن آوریهای نوین به موادی نیاز دارند که ترکیب غیر معمولی از خواص را با آلیاژهای فلزی ، سرامیکی و پلیمرهای معمولی حاصل نمی آید بدست می دهد . به عنوان نمونه مواد مورد نیاز درسفینه های فضائی ، زیر دریائی ها و کاربردهای حمل و نقل از این قبیل است که باید در عین چگالی کم ، استحکام سفتی و مقاومت به سایش و ضربه نیز وجود داشته باشد .از اینرو نیاز به مواد
جدیدی به نام کامپوزیت میباشد. کامپوزیت عبارت است از هر ماده چند فازی که سهم برای بدست آوردن مواد با استحکام و به ویژه استحکام به وزن بالا، می توان رشته هایی با مدول کشسانی و استحکام بالا را در یک زمینه فلزی یا پلیمری قرار داد. در کامپوزیت ها که مواد مرکب هم نامیده می شوند، دو یا چند ماده در مقیاس ماکروسکوپی با هم ترکیب شده و خواص مورد نظر را ایجاد می کنند. اگر چه می توان با ترکیب کردن بعضی مواد در مقیاس میکروسکوپی هم به خواص مورد نظر دست یافت، که به بحث آلیاژها مربوط می گردد.درواقعکامپوزیتها موادی چند جزئی هستند که خواص آنها در مجموع از هرکدام از اجزاء بهتر است.ضمن آنکه اجزای مختلف، کارایی یکدیگر را بهبود می‌بخشند. کاپوزینت یک ماده چند فازی است که بصورت مصنوعی ساخته می شود فازها باید از لحاظ شیمیائی متفاوت باشد و با فصل مشترکهایی مچزا شوند. مطابق این تعریف ، اغلب آلیاژهای فلزی و بسیاری از سرامیکها کامپوزیت نیستند زیرا فارهای چند گانه آنها درنتیجه یک پدیده طبیعی تشکیل شده است .بسیاری از کامپوزیت هاتنها از دو فاز تشکیل شده اند:
فاز زمینه که پیوسته است وفاز دیگر که غالبا فاز پراکنده است تقویت کننده گفته میشود . خواص کامپوزیت به خواص فازهای تشکیل دهنده آن ، مقادیر آنها و هندسه فاز پراکنده شده وا بسته است . منظور از هندسه فاز پراکنده شده ، شکل و اندازه ذرات ، نحوه توزیع و جهت آنهاست .
1-1-ساختمان کامپوزیت ها:
کامپوزیت ها از سه قسمت اصلی تشکیل شده اند: 1)الیاف یا تارها. 2)پرکننده یا ماتریس. 3)چسب. معمولاً ماتریس دارای سختی و استحکام کمتری نسبت به ا لیاف می باشند، ولی اختلاط الیاف و ماتریس باعث تشکیل محصولی می شود که دانسیته کمی داشته ودر عین حال از استحکام فشاری و کششی بالایی برخوردار می باشد. مانند مواد اپوکسی مثل نارمکو((Narmco2387 که دارای دانسیته / lb044/0، استحکام فشاری / lb23000 و استحکام کششی / lb4200 است.
1-1-1-رشته ها:
هر چه قطررشته کوچکتر باشد ، رشته مستحکم تر ازماده زمینه خواهد بود.موادی که بعنوان رشته های تقویت کننده بکارمیرود استحکام کششی بالایی دارند.براساس قطر و مشخصه رشته ها به 3 دسته تقسیم می شوند:ویسکرها،رشته ها وسیم ها.ویسکرها تک بلورهای بسیارنازکی هستند که نسبت طول به قطرآنهافوق العاده زیاداست.آنها مستحکم ترین موادی هستندکه شناخته شده اند. مواد ویسکری شامل گرافیت ، کاربید سیلیسیم، نیترید سیلیسیم و اکسید آلومینیم است.
1-1-2-فاز زمینه:
فاززمینه کامپوزیت های رشته ای میتواند فلز ، پلیمر یا سرامیک باشد. معمولا ازفلزات یا پلیمرها به عنوان ماده زمینه استفاده میشود،زیراانعطاف پذیری مطلوبی دارند.درکامپوزیت های زمینه سرامیکی جز تقویت کننده برای بهبود چقرمگی شکست استفاده می شود . در انتخاب ترکیب زمینه – رشته ، مهمترین عامل استحکام پیوند است
1-2- انواع کامپوزیت ها:
کامپوزیت ها را می توان بر اساس شکل تقویت کننده،نوع تقویت کننده وفاز زمینه دسته بندی کرد.دسته بندی بر اساس شکل تقویت کننده شامل سه دسته است: 1)کامپوزیت با الیاف تصادفی. 2) کامپوزیت لایه ای. 3) کامپوزیت ذره ای.وبر اساس فاز زمینه به سه دسته عمده تقسیم میشود:1)زمینه پلیمری،2)زمینه فلزی،3)زمینه سرامیکی،
درابتدا درمورد شکل الیاف توضیح داده میشود:
1-2-1- کامپوزیت با الیاف تصادفی:
از لحاظ تکنولوژیکی ، مهمترین کامپوزیتها آنهایی هستندکه فازپراکنده شده در آنهابه شکل رشته است.کامپوزیتهای رشته ایی تقویت شده استحکام ویا سفتی بالائی دارند. خواص مکانیکی این کامپوزیت ها به خواص رشته و میزان نیروی منتقل شده به رشته از سوی فاز زمینه بستگی دارد .بنابراین طول بحرانی رشته در استحکام کامپوزیت نقش دارد.این مواد دارای استحکام و سختی بالاتری نسبت به سایراشکال کامپوزیت ها هستند، که ازکاهش نقایص کریستالی و جهت یافتگی کریستال ها در جهت طول آنها ناشی میشود. این حالت ساده ترین شکل مواد کامپوزیت است که در آن تعیین دقیق خواص ممکن نمی باشد.
1-2-2- کامپوزیت لایه ای:
در این مواد که حداقل شامل دو ماده مختلف می باشند، لایه ها طوری روی هم قرار داده می شوند که استحکام لازم را درجهت مورد نظرایجاد کنند. مانند مواد ساخته شده از دو لایه فلز با ضریب انبساط حرارتی مختلف، فلزات روکش دار، لایه های شیشه- پلاستیک که در آنها شیشه سختی لازم را برای پلاستیک و پلاستیک انعطاف پذیری لازم را برای شیشه تأمین می کند.
1-2-2-1- انواع کامپوزیت های لایه ای:
1)تک لایه : در این کامپوزیت ها، در یک صفحه الیاف در یک جهت قرار داشته و می توان آنها را در جهت دیگر تقویت کرد. الیاف معمولاً بدلیل داشتن سختی و مدول الاستیسیته بالا در جهت اعمال بار قرار داده می شود و ماتریس باعث توزیع مناسب بار می شود.
2)چند لایه: در این کامپوزیت ها نیروهای اعمالی به یک صفحه، می توانند در جهات مختلف وارد شود و لایه ها را با زوایای مختلف برای دستیابی به سختی مناسب در کنار یکدیگر قرار می دهند.
3)صفحات مختلط(هیبرید): در این کامپوزیت ها علاوه بر داشتن لایه ها با جهات مختلف، جنس لایه ها هم متفاوت است. در اینجا استفاده از مواد مناسب، به عملکرد سازه های مختلف در مقابل
نیروهای مکانیکی و عوامل محیطی بستگی دارد.
1-2-3- کامپوزیت ذره ای:
این مواد شامل یک ماتریس و یک ماده دیگری که در آن به شکل ذرات کوچک توزیع شده اند،
می با شند. فاز پراکنده شده در کامپوزیت های تقویت شده با ذرات هم محور و همسواست ، یعنی ذرات تقریبا در همه جهات همسو هستند. دو زیر دسته این نوع کامپوزیت ها عبارتند از : کامپوزیت های درشت ذره و مستحکم شده به وسیله پراکندگی ذرات .تفاوت این دو گروه به مکانیزم مستحکم شدن یا تقویت شدن بستگی دارد واژه درشت بدین جهت استفاده می شود که نشان دهد فعل و انفعال بین ذره – زمینه نمی تواند در مقیاس اتمی یا مولکولی صورت گیرد ومکانیک محیط های پیوسته استفاده می شود . در بیشتر این نوع کامپوزیت ها ، فاز پراکنده سخت تر وسفت تر از زمینه است این ذرات تقویت شده٬ جابجائی و حرکت فاز زمینه را در مجاور خود مهار ومتوقف می کنند. اساسا زمینه ، مقداری از تنش اعمال شده را به ذرات منقل می کند . میزان تقویت شدن یا بهبود رفتار مکانیکی به استحکام پیوند در فصل مشترک زمینه – ذره بستگی دار د . کامپوزیت های ذره ای به صورت های زیر هستند:
1)غیر فلز در غیر فلز.
2)فلز در غیر فلز.
3)غیر فلز در فلز.
4)فلز در فلز.
1-2-4- کامپوزیت های زمینه پلیمری
کامپوزیتهای زمینه پلیمری از یک رزین پلیمری پلاستیک تقویت شده مولکول درشت به عنوان زمینه تشکیل شده است،. از ویژگیهای این دسته از کامپوزیت ها ، کاربرد متنوع و گسترده ، خواص خوب در دمای محیط ، سهولت ساخت و هزینه کم است . . این نوع کامپوزیت هابراساس بر اساس نوع تقویت شدن به شیشه ایی ، کربنی و آرامید تقسیم می شوند. کامپوزیت های پلیمری رشته پلیمری رشته شیشه ای شامل رشته های شیشه ایی پیوسته یا ناپیوسته در زمینه است در آینده بجای شیشه بیشتر از کربن به عنوان رشته تقویت کننده درکامپوزیت های پلیمری استفاده خواهد شد،چون رشته های کربنی بیشترین استحکام ویژه ومدول ویژه را در میان رشته های تقویت کننده دارا است. در کامپوزیت های زمینه پلیمری ، غیر از سه نوع رشته تقویت کننده شیشه ای،کربنی ،آرامید ،گاه از بور ،کاربید سیلیسیوم واکسید آلومینیومدر حد محدودی استفاده میشود.
1-2-5- کامپوزیت های زمینه فلزی
در کامپوزیت های زمینه فلزی زمینه عبارت است از یک فلز انعطاف پذیر . برتری های این نوع کامپوزیت نسبت به کامپوزیت های زمینه پلیمری شاکل دمای عملکرد بالاتر ، شعله پذیر نبودن و مقاومت بیشتر در برابر تهاجم
سیالات آلی است . البته هزینه آنها بیشتر و در نتیجه استفاده از آنها محدود تر است .
از سوپر آلیاژها ، آلیاژهای آلومنییم و منیزیم ، تیتانیم و مس به عنوان مواد زمینه استفاده می شود . موادتقویت کنند ه ممکن است به شکل ذرات ، رشته های پیوسته و ناپیوسته و یا ویسکرها باشند که 10 الی 60% حجمی کامپوزیت را تشکیل می دهد رشته های پیوسته شامل کربن ، کاربید سیلیسیم ، بور ، آلومینا و فلزات دیر گداز است رشته های ناپیوسته از ذرات همین مواد تشکیل می شوند از یک جهت می توان سرمت ها را جز این ( MMC) ها قرار دارد .
خودرو سازان اخیرا در محصولات خود شروع به استفاده از کامپوزیتهای زمینه فلزی کرده اند به عنوان نمونه برخی قطعات موتور از زمینه آلیاژهای آلومینیم تقویت شده با رشته های آلومینا و کربن تولید شده که سبک وزن تر هستند و مقاومت آنها در برابر سایش و اعوجاج حرارتی بیشتر است استفاده از این نوع کامپوزیت ها در محورهای محرک که سرعت چرخش بالاتر و میزان کمتر سرو صدای ناشی از ارتعاش را به همرا دارد صورت گرفته است . صنایع هوا فضا نیز از این نوع کامپوزیت ها بهره می برد له عنوان نمونه در قطعات تلسکوپ فضائی هابل از رشته های گرافیتی پیوسته استفاده شده است .
1-2-6-کامپوزیت های زمینه سرامیکی
بدلیل مقاومت آلی در برابر اکسایش در دمای بالا ، با وجود احتمال شکست ترد ، بهترین گزینه برای استفاده در دمای بالا و تنش های شدید میباشند . به ویژه در قطعات موتور خودرو و توربین های گازی هواپیما . چرمگی شکست این کامپوزیت ها معمول است در حالی که در اغلب فلزات 15 است . چقرمگی شکست نسل جدید و توسعه یافته کامپوزیت های زمینه سرامیکی که بصورت ذزه ای، رشته ای یا ویسکری از مواد سرامیکی است بهبود یافته وبه 6 رسیده است . این بدان دلیل است که ترکی که در زمینه توسط ذرات ، رشته ها یا ویسکرها ایجاد میشود، نه تنها اشاعه نمی یابد بلکه از اشاعه آن ممانعت به عمل مِی آید،به این امرکمک می کند.
کامپوزیت های زمینه سرامیکی را با روش های پرسکاری گرم ، پرسکاری ایزوستاتیک گرم وزینتر کردن فاز مذاب تولید می کنند، آلومینا های تقویت شده با ویسکرهای SiC به عنوان ابزار برش در ماشین کاری آلیاژهای فلزی سخت استفاده می شود.
سرامیکهای پیشرفته دارای ویژگیهای مطلوبی مانند سختی، استحکام بالا، تحمل دماهای بالا، خنثایی شیمیایی، مقاومت در برابر فرسایش و چگالی کم هستند. ولی در برابر بارهای کششی و ضربه ضعیف هستند و بر خلاف فلزات، از خود انعطافپذیری نشان نمیدهند و مستعد شکست تحت بارهای مکانیکی و شوک حرارتی هستند. در مقایسهای بین سرامیکها و دیگر مواد ، باید گفت که سرامیکها تنها گروهی از مواد هستند که در دماهای بالا قابل استفادهاند و دارای سختی، استحکام و مدول الاستیک بالاتری از فلزات و پلیمرها میباشند. همچنین چگالی، ضریب انبساط حرارتی و هدایت الکتریکی و حرارتی کمی دارند. به ویژه چگالی و انبساط حرارتی کم سرامیکها اهمیت زیادی در اغلب کاربردها دارد. که اگر چه نسبت مدول الاستیسیتة تقویتکننده و زمینه در کامپوزیتهای زمینه فلزی و پلمیری عموماً بین 10 و 100 است ولی برای کامپوزیت زمینه سرامیکی، این نسبت معمولاً برابر یک یا کمتر از آن است. نسبت مدول بالا در کامپوزیتهای زمینه فلزی و پلیمری، سبب انتقال موثر بار از زمینه به تقویتکننده میشود. در حالی که در یک کامپوزیت سرامیکی، زمینه و تقویتکننده در توانایی تحمل بار اختلاف زیادی ندارد؛ به این معنا که هدف از ساخت کامپوزیت سرامیکی، افزایش استحکام نیست. مگر آنهایی که زمینة آنها مدول الاستیسیتة کمی دارند. ازحوزههای مهم در تهیه کامپوزیتهای زمینه سرامیکی انواع گوناگون شیشه، شیشه‌سرامیکها و سرامیکهایی همچون کربن، کاربیدسیلیسیوم، نیتریدسیلیسیوم، آلومیناتها و اکسیدها. تقویتکنندهای مورد استفاده عبارتند از کاربیدها، بوریدها، نیتریدها و کربن.
کامپوزیتهای زمینه سرامیکی تنها کامپوزیتهایی هستند که بالای 900 درجة سانتیگراد استحکام خود را حفظ میکنند. عمدهترین کامپوزیتهای زمینه سرامیکی عبارتند از: کامپوزیتهای کربن/کربن، کامپوزیتهای آلومینا/SiCو کامپوزیتهایی با زمینهSi3N4 یا SiC تقویت شده با الیاف پیوسته SiC و کربن.
معمولاً کاربرد کامپوزیتهای سرامیکی به دو دستة هوافضایی و غیرهوافضایی تقسیم میشوند. در کاربردهای هوافضایی مسالة اصلی، عملکرد کامپوزیت است. در حالی که در کاربردهای غیر هوافضایی عامل قیمت بسیار مهم است.
کامپوزیتهای سرامیکی با الیاف پیوسته، عموماً دارای خواص مکانیکی ویژة بالایی هستند و میتوانند در کاربردهای هوافضایی دمای بالا به کار گرفته شوند. کامپوزیتهای کربن/کربن با پوشش SiC به عنوان محافظ حرارتی در شاتلهای فضایی استفاده شده است و کامپوزیتهای کاربید سیلیسیم/کربن مواد مناسبی برای هواپیماها هستند.
از کاربردهای غیر هوافضایی کامپوزیتهای سرامیکی میتوان به اجزای موتورهای دما بالا، مته و ابزار تراش، اجزای مقاوم در برابر سایش، لوله اگزوز، نازل، لولههای مبدل گرما و غیره اشاره کرد
1-3- خواص مکانیکی کامپوزیت ها:
در حالت کلی کامپوزیت ها غیر همگن و آنیزوتروپ هستند. برای مطالعه وبحث بیشتر درباره خواص مکانیکی کامپوزیت ها باید به دو جنبه اصلی آنها یعنی خواص مکانیکی ذرات و خواص مکانیکی خود جسم پرداخته شود.
مکانیک ذرات به بررسی رفتار کامپوزیت ها در مقیاس میکروسکوپی می پردازد و خواص مکانیکی مواد تشکیل دهنده را بررسی می کند. مکانیک جسم به بررسی رفتارکامپوزیت ها با فرض هموژن بودن می پردازد و تأثیر مواد تشکیل دهنده در خواص کامپوزیت ها را بررسی می کند.
طبق استاندارد ASTM براى محاسبه استحکام و مدول الاستیسیته یک جسم، ازآزمایش کشش
استفاده مى کنیم، ولى در یک جسم آنیزوتروپ به علت دخالت تغییر شکل هاى مختلف درهم، به
انجام آزمایش هاى پیچیده ترى نیاز دارد.
1-4- شکل و چگونگی بافتن الیاف:
الیاف تک را رشته می نامند. یک مجموعه از رشته ها را که معمولاً 3000 تا 4000 رشته می باشد، ریسمان می نامند. 50 تا 60 ریسمان نیز دسته نامیده می شود. حال اگر ریسمان از پیچاندن رشته ها دور هم ایجاد شود، ریسمان تابیده خواهد بود.
برای مصارف صنعتی، دسته و ریسمان تابیده را بافته که به ترتیب دسته بافته و پارچه نامیده می شود. دسته به علت جذب زیاد چسب استحکام کمتری دارد ولی پارچه اجازه می دهد که رطوبت
توسط اعمال فشار از رزین خارج شود و یک لایه با استحکام بالا ایجاد گردد.
همچنین الیاف به صورت کوتاه و بریده شده که در جهات مختلف نسبت به هم قرار گرفته اند،هم مورد استفاده قرارمی گیرند. این نوع الیاف معمولاً از ریختن خرده های ا لیاف شیشه با طول تقریبی
mm 25تا mm50 بصورت تصادفى روى یک سطح بدست مى آیند.
نوع دیگر الیاف نوارها یا تسمه ها مى باشند که در صنایع هوا- فضا بکارمی روند. معمولاً الیاف بر را
به علت سختى زیاد نمی بافند، بلکه بصورت نوار در مى آورند.
1-4-1- الیاف تجاری:
انواع الیاف تجاری عبارتند از:
شیشه : نوع اصلی این الیاف E-glass و نوع دیگر آن S-glass است که استحکام و مدول و قیمت بالاتری نسبت به نوع E-glass دارد. استحکام کششی مناسب الیاف شیشه باعث شده تا این الیاف در بسیاری از مصارف بکار رود.
کربن وگرافیت : الیاف کربنی ارزان از تجزیه حرارتی بسیاری از مواد آلی بدست می آیند وبرای مصارف عمومی بکار می روند. نوع دیگر الیاف کربنی، الیاف گرافیتی است.
بر: این الیاف با روش تبخیر بدست می آیند. در این روش یک سیم نازک تنگستن توسط جریان الکتریکى گرم شده و بواسطه وجود هیدروژن در هوا و با کنترل دقیق دما،بر روى تنگستن مى نشیند. به علت نیاز به مقاومت بالا در درجه حرارت هاى بالا، از W خالص استفاده می شود.
از آنجا که انهدام الیاف بعد از مقاومت زمینه و رسیدن به استحکام برشی به خمش الیاف بستگی دارد، الیاف بر به علت داشتن قطر بالا که حدود μm125 است دارای مقاومت خمشی خوبی است.
الیاف آرامید: این الیاف از جدیدترین الیاف صنعتی و تجاری است و تنها محصول این الیاف کولار می باشد.
1-5- مزایای کامپوزیت ها [2]:
1) استحکام ویژه بالا: استحکام ویژه عبارتست از نسبت استحکام به وزن. کامپوزیت ها استحکام ویژه بالاتری نسبت به بسیاری از مواد دیگر دارند.
2) توانایی شکل گیری: کامپوزیت ها می توانند ساده تر از مواد دیگر به شکل های دقیق تر و پیچیده ترساخته شوند.
3) با دوام بودن ذاتی: مثال های بسیاری از قطعات وجود دارد که پس از گذشت سال ها هنوز در حال سرویس دهی هستند و فقط %2 تا % 3 از استحکام اولیه کاسته شده است.
4)سرمایه گذاری کم : اگرچه در فرآیندهایی نظیر قالبگیری به روش تزریق ترموپلاستیک نیاز به سرمایه گذاری زیادی در تجهیزات در حدود چند میلیون دلار است، اما هزینه کلی وارد شدن به تجارت کامپوزیت ها بسیار کمتر از مبادرت ورزیدن به ساخت بسیاری از مواد دیگر است.
و...