INTRODUCTION TO COMPOSITE

1

منابع

1. Fiber Reinforced Composites, Materials, Manufacturing, and Design-P.K. Mallick-CRC press, 2008.

2. Composite Materials_Design and Applications-D. Gay, S.V. Hoa, S.W. Tsai-CRC Press-2003.

3. Mechanics of Laminated Composite Plates and Shells-Theory and Analysis-J.N. Reddy, CRC Press-2004.

4. Material Science and Engineering - W.D. Callister, D.G. Rethwisch- John Wiley-2011.

2

تقسیم بندی مواد

دسته عمده تقسیم میشوند:4مواد به فلزات-سرامیکها-پلیمرها-کامپوزیتها

ذیریYکل پYتحکام و شYلبیت، اسYای صYزات دارای مزیتهYفلباال اما عیب چگالی باال میباشند.

کلYدم شYاال ولی عYتحکام بYلبیت و اسYسرامیکها دارای صپذیری مناسب میباشند.

ولی خYوب پYذیری شYکل کم، چگYالی دارای پلیمرهYا استحکام و صلبیت پایین میباشند.

کلYتحکام و شYلبیت و اسYای صYا دارای ویژگیهYکامپوزیتهپYذیری خYوب در حYد فلYزات و در عین چگYالی پYایین در حYد

پلیمرها میباشند.3

4

مقدمه

واد ازYدی از مYته جدیYوان دسYه عنYامپوزیت بYط ورود کYاواسبیشYتم کامپوزیتهYای چنYدفازی سYاخت و طYراحیبYا قYرن

بYا تقYویت شYده پلیمYری کامپوزیتهYای الیYاف شیشYهمثYل )فایبر گالس( آغاز گشت.

5

ازیYد فYواد چنYاربرد مYه کYالبتنظYیر چYوب، کYاه گYل )الیYاف می تقYYویت را گYYل کYYاه کننYد(، و حYتی بYرخی آلیاژهYا نمونYه عنYوان بYه فYوالدی هسYتند کYامپوزیت از هYایی بکYار ایYام این از قبYل کYه

میرفتند.

” هYروزی آن کYوم امYه مفهYامپوزیت بYا کYیزیکی از امYرکیب فYد تYچننYوYع مYواد YنYاهYمگYونY میتYوYان YبYه مYاYدهY Yای جYدیYدYی رYسYید کYه بYاY دسYته بنYدYی قبYلYی مYوYاد Y(YفلYزYات، YسYرامیکYها، YپلیمرهYاY( متYفYاوت اYسYت و

Y“تYاسY هYتYفYود یاYبهبY YزندهYاYزای سYجYا YواصYخY هYبت بYنس Yاص آنYوYخ ،Y.از گشتYبیستم آغ Yل قرنYز اوایYا

هYوان بYواد میتYف مYای مختلYرکیب فازهYیله تYون می دانیم بوسYاکنبYا خYواYصY مختYلYف YدYسYت یYافتY کYه YدYواYاز مY YادیYیYز YارYیYبسY عYوYنYت

بYه آن دسYت یافت.نمی تYوان توYسYط Yهیچ یYک از YمYواد موYنولیتیYک

کYف مونولیتیYتعریmonolithic ه دارایYوادی کYه مYاختار : بYریزسیکنوYاخت و پیوYسته هستند وY از یYک نوع مادهY تشYکیل Yشده اند.

ه دارایYتند کYا هسYل، کامپوزیتهYاختاردر مقابYیریکنواخت، ریزسYغ ناپیوسته و چندفازی هستند. 6

کابرد کامپوزیتها

،دYواص جدیYه خYتیابی بYرای دسYف بYواد مختلYاگون مYق گونYتلفیقYه YبYه Yعال YذاYل میYدYهYد. YرYراYق اختیYارY طراYحYان YرYد بسYیYاری تنYوYع

استفاده از کامپوزیت روزافزون است. یYل دسترسYر قابYته دیگYه دسYک از سYط هیچ یYواص توسYاین خ

نیستند. رایYذا بYتند. لYامعمول هسYژه و نYواص ویYامپوزیتی دارای خYمواد ک

YاYژه بYای ویYاربردهYاال کYوژی بYولYال تکنYثYان مYوYعن YهYد. بYدارن YاربردYکدYرY صYنایYعY YهYوایYی YبYه YدنبYاYل مYوYاYد بYاY YاسYتYحYکاYمY بYاال،Y YچگYالYی پYایین،

.YتیمYهسY ائیدگیYس YوY ضربهY برابرY Yوم درYمقاY ،لبYصY ،ستحکمYم وادYت. مYع نیسYواص جمYامی این خYتیکی تمYاده مونولیYدر هیچ م

و اYفYزایش YاسYتحکام و دارنYد YاالییYب چYگYالی مYسYتحکم YمعمYوال صلبیت با کاهش چقرمگی همراه است.

از بایYد یYک مYاده این خYواص در تمYامی بYه بYرای دسYتیابی لذا ترکیYب موادY و خواصY آنها بYرایY بهبود YخواصY ترکیYب بهره برد.

7

کاربرد در صنعت خودرو

تمYشاسی-سیس ترمYز- دیسYک اتوبوسYها- و خودروهYا بدنYه تعلیق- میل گاردان- مخزن بنزین و ...

8

کاربرد در صنایع هوافضا

رارتیYپر حYک، سYور موشYازل موتYه و نYا، بدنYه هواپیماهYبدنشاتلهای فضایی

9

کابرد در ورزش و عمران

ابقهYینهای مسYا و ماشYا، موتورهYه هYه دوچرخYکیها و بدنYاسای

پلها و نماهای کامپوزیتی، ترمیم بتون بوسیله کامپوزیت

10

تعریف کامپوزیت

هYک اسYت فYازی چنYد مYاده هYر کYامپوزیت از تعمYدامنظYور بYا Yهم مصYنوعYیبصYورت شYیمYیایی بYصYورت کYه YوادیYم از

اYز همY جYدا شYدهY انYد، مرزهYای مYجYزاهمخYواYنی نداYرنYد وY توسYط طراحی و ساخته شده است.

یمیایی. درYرکیب شYک تYه یYت نYیزیکی اسYرکیب فYک تYکامپوزیت یتYرکیYب فYیزیYکی YمYوادY دYر کنYار YیکYدیگYر درY کنYارY YیکYدیگYر قYرYارY می

گیرند.

وب وYل چYد. مثYود دارنYبیعی وجYورت طYا بصYبرخی از کامپوزیتهاستخوان

اYب پلیمرهYا در طYراحی کامپوزیتهYا عمYدتا فلYزات، سYرامیکها و صYلبیYت، مثYل مکYانیYکی YواصYخ تYا YوندYمیش تYرکیYب یYکYدیگYر

چقرمگی و استحکام حتی در دماهای باال بهبود یابد..فلذا کامپوزیتها دسته وسیعی از مواد را شامل میشوند

11

دسته بندی کامپوزیت

:بسیاری از کامپوزیتها متشکل از دو فاز هستند.1( مYاتریس پیوسYته Matrixفاز فYاز تقYویت شYونده کYه یYا )

بوده و فاز دیگر را احاطه کرده است..2( پراکنYده تقYویت dispersed phaseفاز یYا ناپیوسYته یYا )

(reinforcementکننده )

12

o امپوزیتYYYYک خواص تYابعی از خYواص فازهYای آن، درصYد مشYارکت هYر فYYاز هندسYYه و یYYک

پراکنده میباشد. o ازYف از هندسYه منظYور

ذرات، شYYکل پراکنYYده و توزیYYع ذرات، سYYایز

جهت آنها میباشد.

دسته بندی کامپوزیت

ابقYمط کامپوزیتهYا کننYده تقYویت یYا پراکنYده فYاز مبنYای بر شکل زیر دسته بندی میشوند:

تقYویت کننYده -تقYویت کننYده ذراتسه دسYته اصYلی کامپوزیتهYا، میباشند.سازه ای و کامپوزیتهای الیاف

ویتYا تقYده یYاز پراکنYده ذرات، فYویت کننYا تقYامپوزیت بYدر ککننده، ذرات با ابعاد تقریبا مساوی در هر جهت می باشند.

ورتYبص پراکنYده فYاز الیYاف، کننYده تقYویت کYامپوزیت در الیاف است )نسبت طول به قطر زیاد(

واد همگنYا و مYاز کامپوزیته تلفیقی ای کامپوزیتهYای سYازه می باشد.

13

PRCکامپوزیتهای تقویت کننده ذرات )ذره ای(-

کامپوزیتهای ذرات به دو دسته تقسیم می شوند:(large particle- ذرات بزرگ )1(dispersion strengthened- تقویت پراکندگی )2 در و کننYده تقYویت ذرات انYدازه در دسYته دو این تفYاوت

نتیجه مکانیزم تقویت کنندگی کامپوزیت می باشد. ابYل انتخYه این دلیYزرگ بYزرگ، واژه بYامپوزیت ذرات بYدر ک

انYدازه تYرYکیبY ذرYات و مYاتریس دYر شYده YتYا نYشYان YدهYد YکYه اتمها و مولکولها نیست.

والYمعم کننYده تقYویت ذرات بYزرگ، ذرات کYامپوزیت در تYر Yاز مYاتریYس هسYتند و Yاز حYرYکت فYاز تYرY و صYلب سYخت

ماتریس در نزدیکی ذرات جلوگیری به عمل می آورند. لYه ذرات منتقYالی را بYهای اعمYداری از تنشYیز مقYماتریس ن

می کYند و درY نتیجه کسریY از Yبار به YعهدهY ذراYت است. 14

PRCکامپوزیتهای تقویت کننده ذرات )ذره ای(-

یزانYم بYه وابسYته کYامپوزیت شYوندگی تقYویت درجYه )وجYه اسYت مYاتریس بYه ذرات چسYبندگی اسYتحکام

مشترک ذرات و ماتریس(. یارYر بسYدگی، ذرات دارای قطYویت پراکنYامپوزیت تقYدر ک

هستند.)µm )10-100 nm 0.1-0.01کم در حد اتریسYل ذرات و مYل و عکس العمYا، عمYدر این کامپوزیته

در محدوده قطر اتمها و مولکولها میباشد. وبYبیه رسYامپوزیت شYوندگی در این کYویت شYانیزم تقYمک

سYختی در آلیاژهYا اسYت. عمYده بYار توسYط مYاتریس تحمYل میشYود و ذرات پراکنYده ریYز از حYرکت نابجاییهYا جلوگYیری عمYل بYه جلوگYیری پالسYتیک تغیYیر شYکل از لYذا میکننYد.

آمده و استحکام تسلیم، نهایی و سختی بهبود می یابد. 15

کامپوزیتهای ذرات بزرگ

و بتYون بYزرگ، ذرات کYامپوزیت معYروف مثالهYای از یک آسYفالت میباشYد. در بتن مYاتریس سYیمان و ذرات، شYن و ماسYه هسYتند. در آسYفالت، مYاتریس قYیر و ذرات، شYن و

ماسه هستند. دYبای ولی هسYتند. مختلفی هYای هندسYه دارای ذرات

ابعادشYان در جهتهYای مختلYف تقریبYا یسYکان باشYد. بYرای داخYل یکنYواخت بطYور و ریYز بایYد ذرات مYوثر تقYویت

ماتریس توزیع شده باشند. انیکیYواص مکYزایی در خYیر بسYاز تاصYر حجمی دو فYکس

کYامپوزیت دارد. بYرای تعYیین مYدول االسYتیک کYامپوزیت دو رابطYه اساسYی وجYود دارد کYه توسYط آنهYا میتYوان محYدود

باال و پایینی برای مدول االستیک ترکیب را بدست آورد. به این قوانین، قاعده ترکیبrule of mixture.گویند

16

قاعده یا قانون ترکیب

رارYه قYامپوزیت بYتیک کYدول االسYرای مYرای بYاال بYدوه بYمحاست:

تYر بدسYه زیYتیک از رابطYدول االسYرای مYایینی بYدوده پYمح می آید:

Vm, Vp مYدول االسYتیک مYاتریس و ذرات، Em, Epکه در آن کسر حجمی ماتریس و ذرات است.

توجه شود که17

C m m p pE u E V E V

1 pm

C m p

VV

E u E E

100%m pV V

ازYف و مس ذره فYاز تنگسYتن آن در کYه – مس تنگسYتن کامپوزیت ماتریس است.

و سYرامیکی فلYزی، مYاده نYوع سYه هYر در بYزرگ ذرات کامپوزیت پلیمری بکار گرفته میشود.

سرمتهاcermets اYآنه در کYه کامپوزیتهYای سYرامیکی-فلزی هسYتند ( کربیYد YتیتYانیYوم مYثYل بYسYیار سYخت YسYرامیYکی کربیYد TiCذرات یYا )

(Y تنYتنگسWC می نیکYل YقYرار کبYالت Yو مثYل فلYزاتی مYاترYیس دYر )گیرند.

18

CERMETSسرمتها-

.این کامپوزیتها برای برش فوالدهای سخت بکار میروند د، ولیYکیل می دهنYده را تشYطح برنYخت سYد سYذرات کربی

برابYر آنهYا و شکسYتن در بYاالی بYودن بسYیار تYرد آنهYا عیب تنشهای برشی میباشد.

زیYذیر فلYکل پYاتریس شYه مYزودن بYا افYا را بYرمگی آنهYلذا چقافYزایش می دهنYد. این مYاتریس ذرات کربیYد را از یکYدیگر دیگYر ذره بYه ای ذره از تYرک انتشYار مYانع و کYرده جYدا

میشود. .هیچ ماده ای به تنهایی خواص سرمتها ندارد االیYب حYدود )در ذرات از بYاالیی در سYرمتها کسYر حجمی

( بکار میرود. مثل سنگ برشها40% 19

RUBBERالستیکها-

هYب بYه وقYور پلیمYری نظYیر االسYتومترها و پالسYتیکها مواد عنوان ماتریس در کامپوزیت به کار می روند.

تیکهاYاز الس کYربن سYیاه rubberبسYیاری ذرات توسYط carbon black املYش سYیاه کYربن انYد. شYده تقYویت

در حYدود )قطYری کYروی ریYز بسYیار ( nm 50-20ذرات اسYت کYه توسYط احYتراق گYاز طYبیعی یYا نفت در هYوا تولیYد

میشود. اعثYب شYود، اضYافه السYتیک بYه ارزان مYاده این وقYتی

برابYر در مقYاومت چقYرمگی، نهYایی، اسYتحکام افYزایش خوردگی و پارگی میشود.

کسر حجمی%30-15تایر ماشینها دارای کربن سیاه است.

20

CONCRETEبتون -

ازYر دو فYه هYت کYزرگ اسYب انYواع کYامپوزیت ذرات از بتYون ماتریس و تقویت کننده از جنس سرامیکها هستند.

گاها اشتباها به آن سیمانCement.گویند طYه توسYت کYه اسYن و ماسYامل تجمعی از ذرات شYون شYبت

یYک YمحیYط چسYبYنده YجامYد )سYیYمان(Y بYه یکYدYیگر YمتصYل شYده اند.

اهشYاال( کYه بYرفی )دارای هزینYیمان مصYیزان سYه مYبرای آنکیYابد، ازY ذرات درشت ماسYه در Yبتون اسYتفادهY میشود.

اس بینYود و تمYر شYه پYالی بین ذرات ماسYای خYه فضYبرای آنکاYسYتفادYه نYیYز شYن ذرات از ،YذیردYپY ورتYصY وبیYبخ ذرات

میشود. بین و %80-60معمYوال ریYز ذرات را بتYون حجمی کسYر

درشت شن وماسه و مابقی را سیمان تشکیل میدهد.21

یمان و آبYوب سYق خYدار آب و تلفیYت مقYردن درسYافه کYاضY ترکYمشY رزYم YامYتحکYاسY وY ونYبتY ر کیفیتYن دYش Yه وYاسYو م

چسYبنده بYین سیمان وY ذرات شن و ماYسه موثرY اسYت. وبیYیمان بخYه سYود کYاعث میشYه بYظن ماسYاک در شYود خYوج

بهY ذراتY شن و ماYسه نچسبYد و اYستحکام Yبتون کاهYش یابد. :ونYای بتYه مزایYتی ریختYاز براحYورد نیYل مYده و در در محYش

سYخت اتYاق سYخت دمYای نYیز آب زیYر در حYتی میشYود. میشود.

:ایبYتمعYرد اسYیار تYی آن . بسYتحکام کششY1/10-1/15اس دYچYار آYن اسYت. سYاYزه هYای بYزYرگ بYتYونی اسYتحکامY فشYاری

توجYه قابYل YارتیYرYح و YانقبYاض در انYبسYاط میشYوند. Yآب سYطحY YآنY اYیجYاYدY YحفYره YکYردهY و YبYاعYثY نفYوذ Yآب و یخ زدن Yآن

در هوای سرد میشود.22

REINFORCEDبتون تقویت شده-CONCRETE

اYه یYایی از جنس میلYده هYویت کننYیله تقYون را بوسYتحکام بتYاستYرتیYب سYازه YدینYب افYزایYش داد. YوانYوالدی میتYفY ایYه YبکهYشخYواهYد بیشYتری برشYی Yو فشYاری کشYشYی، بارYهYای تYحمYل

داشت..تقویت کننده از گسترش ترک داخل بتون جلوگیری میکنند ریبYض زیYرا اسYت. بتYون بYرای خYوبی کننYده تقYویت فوالد

انبسYاط حYرارتی آن بYا بتYون تقریبYا یکی اسYت. همچYنین داخل بتون سریعا زنگ نمیزند.

چسبندگی بین فوالد و سیمان نسبتاخوب است. این چسبندگی بوسیله ایجاد

زائده روی میله افزایش میدهند.افزودن الیاف شیشه، نایلون، پولی اتیلن

نیز باعث افزایش استحکام بتون است.

23

PRESTRESSEDبتون دارای پیش بار- CONCRETE

،ونYبت اسYتحکام افYزایش دیگYر روش آن در فشYاری پسYماند تنشYهای ایجYاد

است. االYب اسYتحکام بYا سYیمهای اول: روش

و شYده داده قYرار خYالی قYالب داخYل از بعYد .YدYگیرنYمی قYرار کYشYش تحYت ریYخYتن بYتYون وY سYخYت شYدنY آنY، نYیرYوی و YدهYش YتهYشYرداYبY مهاYیYسY رویY یYششYک

بYتون تحتY فشار قراYر میYگیرد. هYیله تعبیYوراخهایی را بوسYروش دوم: س

ایجYاد YونYبت سراسYر Yدر توخYاYلی YهYلولکYردYه، بYعYد از سYخت شYدهY بتYوYن از Yاین و کYرده رYد فYوالدی سYوراخها YسYیمهای لYذا YبتYون قYرار YمیدYهنYد. کشYش تYحت

تحت فشار قرار میگیرد.

24

کامپوزیتهای تقویت پراکندگی )ذرات ریز(- DISPERSION STRENGTHENED

ذرات پخش توسYط میتنواننYد فلYزات و فلYزی آلیاژهYای بسYیYار Y YریYز YبYسYیار YسYخت )مثYلY Yذرات سYراYمYیکی YمYثYل اکسYید

آلومینیوم( مستحکم و تقویت شوند. رکتYح از جلوگYیری شYامل کننYدگی تقYویت مکYانیزک

در Yروش Yاین اسYت. کننYده تقYویYت Yذرات توYسYط نابYجاییهYا دمای باال قابل بکارگیری است.

یYاتریس واکنشYا مYه بYوند کYاب شYه ای انتخYد بگونYذرات بایصورت ندهند.

الت کم وYدر این حYویت کنندهYر حجمی ذرات تقYدار کسYمقدر حد چند درصد است.

یدYYآلومینیوم-اکس بYYه میتYYوان کامپوزیتهYYا این جملYYه از آلYومیYنیومY اشYاره داYشYت. ذراYت پYودر اکYسYید آYلومینYوم بYسYیار

سخت بوده و به ماتریس نرم آلومینیوم اضافه میشوند.

25

FRCکامپوزیتهای تقویت کننده الیاف-

افYالی کننYده تقYویت فYاز بYا کامپوزیتهYای کYامپوزیت، نYوع مهمYترین میباشند.

و توزیYع شYده الیYاف بین مYاتریس توسYط بYار کامپوزیتهYا، نYوع این در توسط آنها تحمل میشود.

تحکامYه اسYیدن بYافی، رسYده الیYویت شYای تقYاخت کامپوزیتهYهدف از سو صلبیت باال در عین سبکی است.

:تفاده میشودYژه اسYدول ویYژه و مYتحکام ویYواص از اسYان این خYبرای بی(: نسYبت اسYتحکام کششYی بYه وزنspecific strength)اسYتحکام ویYژه

(: نسYبت مYدول االسYتیک بYه وزنspecific modulus )مدول ویYژه :وندYدی میشYته بنYاف دسYول الیYای طYر مبنYافی بYای الیYاف کامپوزیتهYالی

خرد و پیوسته اثیرYد تYه بتواننYت کYاهتر از آن اسYیار کوتYاف بسYول الیYاه، طYاف کوتYدر الی

بسزاییY درY افزایشY استحکام کYامپوزیتY داشته Yباشند. 26

تاثیر طول الیاف

هYا بYه تنهYافی، نYای الیYانیکی کامپوزیتهYای خواص مکYویژگیهدرجYه انتقYال بYار بYه الیYاف توسYط بکYار رفتYه، بلکYه بYه الیYاف

بستگی دارد.ماتریس هYب وابسYته مYاتریس توسYط الیYاف بYه بYار انتقYال درجYه

اسYتحکام و مYیزان چسYبندگی الیYاف بYه مYاتریس در وجYه مشترک بین آن دو میباشد.

د وYان می یابYاف پایYای الیYاتریس در انتهYاف و مYال الیYاتصالگYوی تغیYیر شYکل مYاتریس در حYالت بارگYذاری، مطYابق شYکل اسYت. یعYنی انتقYال ابYر در انتهYای الیYاف کYاهش یافتYه

و پایان میپذیرد.

27

CRITICAL FIBERطول بحرانی الیاف- LENGTH

تحکامYه اسYرای آنکYاز بYورد نیYول مYداقل طYرانی: حYطول بحبخشی الیاف بصورت موثر باشد.

رانیYطول بحLc افYر الیYابعی از قطYت d اییYتحکام نهYاس ،)یYا الیاف-مYاتریس مشYترک وجYه اسYتحکام و الیYاف اسYتحکام برشYی تسYلیم مYاتریس، هرکYدام کوچکYتر اسYت(

است:

رانیYول بحYربن، طYه و کYاف شیشYای الیYدر اغلب کامپوزیتهحYدود تقریبYا mm 1در کYه اسYت برابYر قطYر 20-150

الیاف است.28

*f

*c

*

2f

cc

dl

طول بحرانی الیاف

ترYرانی، کوچکYول بحYر طYول برابYا طYاف بYع تنش در الیYتوزیکYامپوزیت بYه اعمYالی تنش حالیکYه در آن از بزرگYتر و

برابر استحکام نهایی الیاف است، مطابق شکل است. لYداکثر تحمYه حYاف بYط الیYا در وسYرانی، تنهYول بحYدر ط

بار میتوان دست یافت. داکثرYد، از حYرانی باشYول بحYتر از طYاف کمYول الیYر طYاگ

ظرفیت باربرداری الیاف استفاده نشده است.

29

باشYد )معمYوال L>>Lcبه کامپوزیتهYایی کYه در آن طYول الیYاف L>15Lc( پیوسYته الیYاف بYا کYامپوزیت ،)Continuous )

گوینYد. در غYیر اینصYورت بYه آن کYامپوزیت بYا الیYاف خYرد یYا ( گویند.shortکوتاه )

تاثیر زاویه الیاف و غلظت الیاف

و خYواص در بسYزایی تYاثیر الیYاف غلظت و الیYاف زوایYه استحکام کامپوزیت دارد.

:با توجه به زاویه الیاف دو حالت امکان وقوع داردچیدمان موازی و همراستای تمامی الیاف در یک جهت1.جهتگیری نامنظم و تصادفی الیاف نسبت به یکدیگر2.الیاف پیوسته معموال همراستا

هستند. در حالیکه الیاف خرد ممکن است همراستا و یا با جهت

تصادفی باشند. توزیع الیاف معموال یکنواخت است.

30

کامپوزیتهای الیاف پیوسته همراستا

رفتار تنش-کرنش در بارگذاری کشش طولیاساسYی عامYل سYه بYه کامپوزیتهYا نYوع این مکYانیکی پاسYخ

بستگی دارد:رفتار تنش-کرنش فاز ماتریس و فاز الیاف1.کسر حجمی الیاف و ماتریس2.جهت اعمال بار3. انگردYYناهمس خYYواص همراسYYتا، الیYYاف بYYا کامپوزیتهYYای

(anisotropic.دارند ) و مYاتریس فYاز الیYاف، فYاز بYرای تنش-کرنش نمYودار

کYامپوزیت در حYالت بارگYذاری طYولی در شYکل نشYان داده شده است.

.ذیر استYکل پYاتریس شYرد و مYامال تYاف کYه الیYده کYفرض ش31

* * * *,f m f m

رفتار تنش-کرنش در بارگذاری کشش طولی

32

رفتار تنش-کرنش در بارگذاری کشش طولی

:دو مرحله در رفتار کامپوزیت مشاهده میشودمرحلYه اول: هYردوی الیYاف و مYاتریس بصYورت االسYتیک تغیYیر کYامپوزیت نمYودار معمYوال مرحلYه این در میدهنYد. شYکل

بصورت خطی است. مرحلYه دوم: بعYد از مرحلYه اول و در کرنشYها بزرگYتر از کYه تغیYیر YشYکل YمیدهYد. Yدر حالیکYه YتیکYپالس YورتYبص مYاترYیس در هسYتند. Yخطی االسYتیک YارYرفت مYنطقYه در YوزYهن YافYالیمرYحلYه دوم رفتYاYر شYبیه خطYی اسYت، ولی بYا Yاین تفYاوYت کYه

شیب آن کاهش یافته است. اریYدار بYه دوم، مقYه مرحلYه اول و ورود بYور از مرحلYبا عب

که به دوش الیاف می افتد، افزایش می یابد. هYروع بYاف شYه الیYت کYانی اسYامپوزیت زمYریب کYشروع تخ

شکست میکنند یعنی در کرنش تقریبی

33

ym

*f

:ه دو علتYت. بYانی نیسYتهای ناگهYامپوزیت از جنس شکسYریب کYتخهمYه الیYاف در یYک زمYان دچYار شکسYت نمیشYوند. زیYرا اسYتحکام آنهYا 1.

دقیقا یکی نیست.بعYد از شکسYت الیYاف، مYاتریس هنYوز دچYار تخYریب نشYده اسYت. لYذا 2.

تغیYیر الYیYاف YشکسYته YشYده هنYوز دYاخYل مYاتریسYیY قYرار داYرنYدY کYه شYکل YپالسYتیم YمیدهYد. فلYذاY میتواننYد قسYمYتی از بYار Yرا هYنYوز تحمYل

کنند. انیYYناگه شکسYYتهای نYYوع از کYYامپوزیت تخYYریب البتYYه

(catastrophic:نیست. این امر به دو علت است )همYه الیYاف در یYک زمYان دچYار شکسYت نمیشYوند. زیYرا اسYتحکام 1.

نهایی آنها دقیقا یک عدد نیست.بعYد از شکسYت الیYاف، مYاتریس هنYوز دچYار تخYریب نشYده اسYت) 2.

Y (. بYنYابراین الYیYاف شکYسYته YشYده درY داYخYل YمYاتریس YبYا تغYیYیر YشYکل پYالستیک YهستندY و هYنوز میتYوانند Yبارتحمل Yکنند. 34

* *f m

رفتار االستیک-بارگذاری طولی

)اول )منطقYه االسYتیک رفتYار بYه را خYود توجYه حال کامپوزیتهYای الیYاف بYا بارگYذاری در راسYتای طYولی معطYوف

میکنیم. بندهYامال چسYاف کYالی اتصYال مYاتریس و فرض میشYود کYه

اسYت. لYذا جابجYایی آنهYا در راسYتای طYولی در وجYه مشYترک یکسان است )فرض هم کرنشی(.

کل باری که توسط کامپوزیت تحمل میشودFcبرابر است با مجموع بارهای تحمل شده توسط الیاف

Ff و توسط ماتریس Fm.

لذا با توجه به مفهوم تنش داریم:35

c f mF F F

c c f f m mA A A

با تقسیم طرفین رابطه بر سطح مقطع کلAc:داریم

تهYود وابسYع میشYاتریس توزیYا مYاف و یYه در الیYی کYابراین تنشYبنبه کسر حجمی آنهاست.

( یYرفی در هم کرنشYاز طisostrain ،افYولی الیYرنش طYک )مYاتYریس وY کYامپوزیتY یکسYان اسYت.Y لYذا YبYا تYقسYیمY طYرفیYن بYر

کرنش کامپوزیت داریم:

تیکYدول االسYا مYاده همگن بYک مYورت یYامپوزیت بصYع کYدر واق بصورت زیر فرض شده است:Eclطولی

:ت می آیدYابه بدسYه مشYیز از رابطYامپوزیت نYط کYالی متوسYچگ 36

f mc f m f f m m

c c

A AV V

A A

c f f m mE E V E V

1cl f f m fE E V E V

c f f m mV V

نسبت بار الیاف به بار ماتریس

افYالی بYر دوش بYاری از روابYط قبلی نسYبت اسYتفاده با افتاده نسبت به ماتریس بصورت زیر بدست می آید:

37

ff

f f f f f f f f

mm m m m m m mm

m

VF A V E V

F A V E VV

مثال

اویYح پیوسYته الیYاف کYامپوزیت حجمی 40یک کسYر %و شیشYه اسYتر 60الیYاف پYولی رزین حجمی کسYر %

شیشYYYه الیYYYاف االستیسYYYیته مYYYدول میباشYYYد. 69 Gpa ،دYخت شYه سYد از آنکYتر بعYولی اسY3.4 و پ Gpa

است. موارد زیر را حساب کنید:الف( مدول االستیسیته کامپوزیت در جهت طولی

باشYد و تنش در mm2 250ب( اگYر سYطح مقطYع کYامپوزیت طYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYولی راسYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYتای

50 Mpa طYه توسYاری کYدار بYود، مقYال شYامپوزیت اعمYه کYب هر یک از فازها تحمل میشود.

ج( کرنش هر فاز را محاسبه نمایید.

حل:38

3.4 0.6 69 0.4 30clE GPa

مثال

39

69 0.413.5 13.5

3.4 0.6

50 250 12500

14.5 12.5 860 , 11640

ff m

m

c c c

f m m m f

FF F

F

F A N

F F F F N F N

محاسبه کرنش هر فاز

2

2

50 61.67 3

30 9

0.6 250 150

0.4 250 100

860 116405.73 , 116.4

150 100

1.68 3 , 1.68 3

cc

cl

m m c

f f c

m fm f

m f

m fm f

m f

EE

E E

A V A mm

A V A mm

F FMPa MPa

A A

E EE E

رفتار االستیک-بارگذاری عرضی

تا در جهتYته همراسYاف پیوسYا الیYامپوزیت بYه کYالتی کYدر حعرضYی بارگYذاری شYود، تنش در کYامپوزیت بYا تنش در هYر

یک از فازهای ماتریس و الیاف برابر است )هم تنشی(:

رYه زیYامپوزیت از رابطYل کYی کYرنش عرضYا کYکل یYیر شYتغیتبعیت میکند:

40

c f m

c f f m mV V

:اثبات

ذاYل اسYت. االسYتیک خطی کYامپوزیت رفتYار یYک، منطقYه در داریم:

.دYت می آیYه بدسYامپوزیت از رابطYی کYتیک عرضYدول االسYلذا م ولی راYانبی و طYتیک جYدول االسYرای مYده بYت آمYط بدسYرواب

بYرای کامپوزیتهYای ذره ای )ذرات درشYت( نYیز میتYوان بکYار بYرد کYه درY قبYل بYهY عنYوان YروابYط حYدY بYاال و Ec=Ecl=EctکYه درY آن

حد پایین بیان شدند.41

c f m c c f f m m

f mc f m f f m m

c c

B B B B B B

B BV V

B B

1c f m f mf m

c f m ct f m

V VV V

E E E E E E

مثال

.مثال قبلی را برای برای حالت بارگذاری جانبی حل کنید

دولYم از بزرگYتر کمی مقYدار عرضYی االسYتیک مدول حYدود در و اسYت مYاتریس االسYتیک 1/5االسYتیک مYدول

طولی کامپوزیت است.

42

3.4 695.5 GPa

0.6 69 0.4 3.4f m

ctm f f m

E EE

V E V E

استحکام نهایی طولی

امپوزیتYک کYه اسYت تنشYی حYداکثر برابYر نهYایی اسYتحکام میتوانYد تحمYل کنYد )حYداکثر تنش در نمYودار تنش-کرنش( و

مترادف است با نقطه شکست الیاف. واصYه خYته بYده و وابسYداری پیچیYا مقYریب در کامپوزیتهYمد تخ

مYاتریسY، الیاف، وY وجه مشتYرک اYلیاف باY ماتYریسY است. تYار شکسYاتریس دچYر از مYاف زودتYذا الیYوال لYمعم

شده و باری آنها به دوش ماتریس می افتد.:استجکام نهایی از رابطه زیر

تنش ماتریس در کرنش 43 است.

* *f m

* *' 1cl m f f fV V

'm*f

استحکام نهایی عرضی

هYجهت تYک و پیوسYته الیYاف بYا کامپوزیتهYای نهYایی اسYتحکام (unidirectional اYکامپوزیته نYوع این اسYت. ناهمسYانگرد )

معموال برای تحمل بار در راستای طولی طراحی میشوند. .دYواره موجودنYد کم، همYی هرچنYذاریهای عرضYال باگYر حYه هYا بYان

Y.ود داردYوج YامپوزیتYک YسYزودرY ریبYتخ YالYحتمYذاریها، اYارگYب Yدر اینزYیرا استYحکاYم Yعرضی این Yنوع کYامYپوزیتهاY بسیاYر YپاYیین اYست.

ا درYت. امYاف اسYتحکام الیYاثیر اسYتر تحت تYولی بیشYتحکام طYاساستحکام عرضی خواص تابعی از سه عامل است:

خواص الیاف و ماتریس1.

استحکام وجه مشترک الیاف و ماتریس2.

(voidوجود حباب )3. اتریسYواص مYامپوزیت، خYی کYتحکام عرضYود اسYرای بهبYاغلب ب

را بهبود میدهند.44

از کمYYتر بسYYیار عرضYYی اسYYتحکام میشYYود مشYYاهده اسYتحکام طYولی کYامپوزیت و بعضYا حYتی کمYتر از اسYتحکام تقYویت، بجYای کYامپوزیت اینحYالت در اسYت. مYاتریس

تضعیف شده است.

45

سوال

اتYر 4مشخصYا را بYت. آنهYده اسYی داده شYامپوزیت فرضYک اساس استحکام رده بندی نمایید.

امپوزیتYک ایالف، بحYرانی طYول معیYار اسYاس جYزء Aبر کامپوزیتهYای الیYاف خYرد بYوده و مYابقی کYامپوزیت بYا الیYاف

پیوسته هستند. ربنYک الیYاف بیشYتر اسYتحکام و حجمی کسYر بYه توجYه با

بصYورت بنYدی رده شیشYه، الیYاف بYه C, D,B, AنسYبت است. 46

کامپوزیتهای الیاف ناپیوسته همراستا

تهYاف پیوسYتر از الیYته کمYاف ناپیوسYدگی الیYویت کننYه تقYاگرچالیYاف خYرد اسYت، امYا اسYتفاده از در حYال گسYترش اسYت.

( بYه chopped-glass fiberشیشYه کYامپوزیت در صYنعت )وفور استفاده میشود.

.الیاف خورد کربن و آرامید نیز در برخی موارد کاربرد دارد دYحیح، میتواننYاخت صYورت سYاه در صYاف کوتYای الیYکامپوزیته

برابYر االستیسYیته برابYر 90مYدول اسYتحکام و %50 %کامپوزیتهای الیاف پیوسته همتای خود داشته باشند.

47

دو در الیYاف بYه طYول توجYه بYا کامپوزیتهYا نYوع این اسYتحکام حالت محاسبه میشود:

(. اسYتحکام نهYایی lc<l<15lcطول الیYاف ناپیوسYته همراسYتا )1.طولی:

(. اسYتحکام نهYایی طولی:l<lcطول الیYاف ناپیوسYته همراسYتا )2.

آن در الیYاف، dکه بYا c قطYر الیYاف وجYه مشYترک اسYتحکام مYاتریس )یYا اسYتحکام تسYلیم برشYی مYاتریس هYر کYدام کوچکYتر

است( میباشند.48

* * 1 ' 12c

cd f f m f

lV V

l

*' ' 1cd c m f

lV

d

کامپوزیتهای الیاف ناپیوسته با جهتهای تصادفی

تفادهYاس خYرد ازالیYاف باشYد، تصYادفی الیYاف چنانچYه جهت ( تYرکیب قYانون حYالت این در ( rule of mixtureمیشYود.

برای مدول االستیسیته بصورت زیر است:

K( افYالی مYوثری پYارامتر fiber efficiency هYب کYه اسYت ) Ef/Em و نسYبت VfمقYدار آن وابسYته بYه کسYر حجمی الیYاف

است. مقدارK 0.1 کوچکتر از یک و مابین>K<0.6.است

49

cd f f m mE KE V E V

یYات بررسYر پلی کربنYرد بYاف خYدگی الیYویت کننYر تقYر اثYدول زیYدر جشده است.

،تYده اسYوض نشYاده خیلی عYالی مYه چگYود آنکYا وجYه بYود کYه میشYمالحظY داYدوYن حYی آYایYنه YتحکامY3اسY دوداYیته حYسYالستیYدول اYر و مYبYر 5 براYبراب

شYده اسYتY .YهمچYنیYنY پلیکYرنبYات Yشکل پYذیر YبسYیاYر YتردتYر شYده YاسYت. زایش میYدگی آن افYویت کننYرد، تقYاف خYر حجمی الیYزایش کسYبا اف

یابد.50

لYدول ذیYف در جYدگی االیYویت کننYورد تقYاال در مYالب بYمطخالصه شده است.

انگردYناهمس شYدت بYه همراسYتا الیYاف بYا کامپوزیتهYای تقYویت و اسYتحکام حYداکثر کامپوزیتهYا این در هسYتند. کننYدگی در جهت الیYاف اسYت و در جهت عرضYی عمال هیچ کامپوزیتهYا )شکسYت نمیگYیرد صYورت کننYدگی تقYویت

معموال در این راستا صورت میگیرد(.

51

اعمال بارگذاری در جهتهای مختلف

یرد، از دوYرار گYوره قYد محYهای چنYرض تنشYامپوزت در معYک کYر یYاگروش برای تحمل بار میتوان استفاده نمود:

جهتهYای 1. در کYه همراسYتا کامپوزیتهYای صYفحه چنYد از اسYتفاده مYختلYف بYهY هم چسYبYانده YشYدهY انYد کYه YبYه آنهYا کامYپوزیتهYای YچندالیYه

(laminar.گویند )استفاده از الیاف خرد با جهات مختلف و رندوم2. ه روش دوم بینYود کYه میشYدول قبلی مالحظYابق جY37-20مط%

بYاعث YتقYویت YکYامپوYزیت میشYود. Yولی خYواص YمکYانیکYی کYامپوزیت است.همسانگرددر آن

)و جهت )طYول کYامپوزیت در اسYتفاده مYور الیYاف نYوع انتخYاب وYابسYته بYهY طYبYیYعت Yو بYزرYگی YبارگYذاریY Yو YهزینYه YسYاخYت اYسYت. در کاYمYپوزیتهYای YالیYافY ناپYیوYسYتهY نسYبت YبYه الYیYاف YپیوYسYتYه نYرخ تولیYدY و تYوانY تولYیYد شYکلهYای پیYچیYده تYر،Y بسYیار بیشYتر Yو هزYینYه سYاخت بسYیار

کمتر است.

52

اYپلیمره هماننYد خYرد الیYاف کامپوزیتهYای تولیYد روشYهای ( injection(، تزریYق )compressionشYامل پرسYکاری )

و اکسYتروژن باشYد کYه در روشYهای سYاخت مفصYال بحث خواهد شد.

53

فاز الیاف

یارYبس الیYاف و نYازک بصYورت تYرد، مYواد بخصYوص مYواد اغلب ( هسYتند. این امYر بYه علت bulkمسYتحکم تYر از حYالت حجیمشYان )

کمYتر شYدن اYحتمYال حYضYور تYرکهYای بYا طYوYل بYحYرانیY بYا کوYچYک شYدن ابعاد ماده است.

ودYمیش اسYتفاده کننYدگی تقYویت بYرای الیYاف در این خاصYیت از YارتقYاء یافتYه Y GpaبYه مرتبYه Mpa)معYمYوال اسYتحکام YالیYاف از YمرتبYه

است(Y. ضمYن آنکYه YالیاYف از Yمواد بYاY استYحYکام YباYال ساYخته مYیشوند.:بر مبنای قطر الیاف، ماد به سه دسته تقسیم میشوند.1Whisker.2Fiber.3Wire رYقطwhisker اYذا تقریبYوده و لYور( بYک بلYد یYازک )در حYیار نYبس

(Y رYزی YرکYتY دونYبflaw وادYرین مYکمتYتحYمس YزءYواد جYمY اینY .دYمیباشY )میباشند.

54

االیYب اسYتحکام وجYود بYرای سYاخت whiskerبا آنهYا از کYامپوزیت اسYتفاده نمیشYود. زیYرا اوال قیمت بسYیار بYاالیی

بYا مYاتریس غYیرعملی whiskerدارنYد و ثانبYا تلفیYق مYوثر است.

وادYاز مwhisker دYیلیکون، نیتریYد سYرافیت، کربیYوان گYمیت سیلیکون و اکسید آلومینیوم را نام برد.

( الیYاف مYواد دیگYر قطYر fiberدسYته بYا مYواد شYامل )مYواد شYامل معمYوال میباشYند. بلYور چنYد حYد در کوچYک پلیمYری و سYرامیکی مثYل شیشYه، آرامیYد )پلیمYری(، کYربن،

بورون، اکسید آلومینیوم و کربید سیلسیوم میباشد.( سYیمها مYواد دیگYر بYزرگ wireدسYته قطYر دارای )

میباشYند و میتYوان بYه سYیمهای فYوالدی و تنگشYتن اشYاره بدنYه ماشYین، تایرهYای در تقYویت بYرای سYیمها از کYرد.

( filament woumdingموشYکها و مخYازن تحت فشYار )استفاده میشود.

55

56

فاز ماتریس تهYدس از مYوادی شYامل مYاتریس و سYرامیکها، فلYزاتفاز پلیمرهYا

میباشد. داریYه مقYرا بYند. زیYزی میباشYا فلYری و یYها از جنس پلیمYاغلب ماتریس

شYکل پYذیری دYر مYاYتریس احتیYاج اسYت. درY کامپYوزیتهYای زمینYه سYرامیکی، فYاز تقYویتY YکننYدهY YعمYدYتا YبYرای YبYرای YبYهبYودY چقYرمگیY YشکسYتY YکYامپوزیYت،

افزوده میشود.

:ر داردYرح زیYه شYه بYدین وظیفYاتریس چنYافی، مYای الیYدر کامپوزیتهماتریس الیاف را در کنار یکدیگر نگه میدارد.1.توزیYع 2. آنهYا بین و کYرده منتقYل الیYاف بYه را بYه سYازه اعمYالی تنشYهای

مینYمایYد. Yبخش کYوچکYی از بارYگYذاری توسYط خYود مYاتریYس تYحمYل میشYود. لYذا مYاتریسY بایYدY از مYواد YشYکل پYذیر YباشYد وY مYدولY االسYتیک الیYاف بسYیار

بیشتر از آن باشد.شYیمیایی 3. خYوردگی و مکYانیکی سYائیدگی برابYر در الیYاف سYطح از

مYحYافظت مینYمایYد. سYائیدYگی وY خYوردگی بYاYعث ایجYاYد تYرک ریYز در سYطح الیYاف وY در نYتیجه شYکست کاYمپوزیت در تنYشهای Yکم میشود.

57

ماتریس بYاعث جYداکردن الیYاف از یکYدیگر و جلوگYیری از 4.رشYد تYرک تYرد از لیفی بYه لیYف دیگYر میشYود. لYذا مYاتریس بایYد از مYواد نYرم تشYکیل شYده باشYد و بYه عنYوان سYدی در برابYر رشYد تYرک عمYل کنYد. بYه همین دلیYل در کامپوزیتهYا

شکست ناگهانی روی نمیدهد.

اتریس ازYاف و مYد بین الیYه پیونYت کYروری اسYیار ضYبساسYتحکام بYاالیی برخYوردار باشYد. در واقYع اسYتحکام وجYه

انتخYابمشYترک الیYاف بYا مYاتریس عامYل بسYیار مهم در ترکیب الیاف-ماتریس است.

یزانYم بYه وابسYته زیYادی حYد تYا مYاتریس اسYتحکام انتقYال الیYاف اسYت. زیYرا بYاعث چسYبندگی مYاتریس بYه

موثر تنش از ماتریس ضعیف به الیاف قوی میشود.58

POLYMER MATRIXکامپوزیتهای پایه پلیمری COMPOSITE

( ریYه پلیمYای پایYکامپوزیتهPMC ریYک رزین پلیمYامل یYش )(resin ایYده هYویت کننYراه تقYه همYاتریس بYوان مYه عنYب )

الیافی است. علت سYاختبه و ارزانی، راحYتی مناسYب در خYواص

تعYداد فYراوان و تنYوع نYوع کامپوزیتهYا در این اتYاق دمYای تولید میشوند.

هYپای کامپوزیتهYای انYواع از تعYدادی بعYدی بخشYهای در جملYه از و GFRPپلیمYری CFRP و AFRP یYبررس

الیYاف از تYرتیب بYه تقYویت بYرای آنهYا در کYه میشYوند شیشه، کربن و آرامید استفاده شده است.

والYا %40-30معمYرزینه را کYامپوزیت حجمی کسYر تشکیل میدهند.

59

GFRPکامپوزیتهای با الیاف شیشه

اYته یYه )پیوسYاف شیشYامل الیYامپوزیت شYک کYفایبرگالس یناپیوسته( داخل ماتریس پلیمری می باشد.

20-3قطر الیاف شیشه معموال m .است :علت مقبولیت الیاف شیشه به دالیل زیر استتولیYد 1. شیشYه مYذاب کشYش از براحYتی شیشYه الیYاف

میشوند.به راحYتی در دسYترس اسYت و در روشYهای مختلYف تولیYد 2.

کامپوزیت میتوانند بکار روند.تولیYد 3. پالسYتیکی ماتریسYهای در بYاالیی ویYژه اسYتحکام

میکنند.تلفیYق الیYاف شیشYه بYا مYاتریس پالسYتیکی تولیYد کYامپوزیت 4.

مقاوم در برابر شرایط محیطی میکند. 60

دYباش ریYز تYرک از هرگونYه بایYد عYاری الیYاف شیشYه سطح )کYاهش اسYتحکام(. این ترکهYای ریYز سYطحی بYه راحYتی بYر اثYر

سایش با دیگر مواد سخت بوجود می آیند. دتYم بYه حYتی الیYاف، گYرفتن سYطح قYرار هYوا معYرض در

کYوتYاه YبYاعث YضYعیفY شYدن سYطح الیYاف و دYر نYتیجYه YضYعیف شدن استحکام وجه مشترک الیاف با ماتریس میشود.

برای جلوگیری از موارد باال، به سطح میزنند.آستری الیاف در هنگام تولید

کامپوزیتهای الیاف شیشه:معایببا وجود استحکام باال، صلبیت و 1.

سفتی باالیی ندارند.200cدمای کاری آن پایین و زیر 2.

است. در دمای باالتر پلیمرها شروع به ترک خوردن میکنند.

61

دهYته عمYه دسYه در سYاف شیشYالیE-glass, C-glass, S-glass افYالی از عمYومی مصYارف در میشYوند. تولیYد E

اسYتفاده میشYود. در مYواردی کYه نیYاز بYه مقYاومت بیشYتری در و در CبرابYر آب و مYواد شYیمیایی خورنYده اسYت، از الیYاف

الیYاف از بیشYتر اسYتحکام بYرای ای سYازه SمصYارف استفاده میشود.

انواع الیاف شیشه

62

CFRPکامپوزیتهای با الیاف کربن

ایYه در کامپوزیتهYد کYاال میباشYرد بYا عملکYاف بYزء الیYربن جYکپیشرفته بکار میرود.

:دالیل استفاده از الیاف کربنتمYامی 1. بین را ویYژه مYدول و ویYژه اسYتحکام بیشYترین کربن

الیاف در کامپوزیتها ایجاد میکند.در دمYای بYاال اسYتحکام و مYدول بYاالی خYود را حفYظ میکنYد. البتYه 2.

زودتر اکسید میشود.در دمای اتاق، رطوبت و مواد خورنده در آن تاثیری ندارد.3.نسYبتا 4. قیمت آن مطلYوب بسYیار مهندسYی خYواص بYه توجYه با

مناسبی دارد. ونYوند: رایYد میشYف تولیYواد مختلYته مYه دسYربن از سYاف کYالی

(rayon( لYپلی اکریلونیتری – )PAN( دYیر ماننYواد قYم – )pitch) 10-4قطر الیاف کربن معموال m.است

63

هYربن بYاف کYالی دسYته تقسYیم 4بر اسYاس مYدول کششYی میشوند:

(UHM( – بسیار باال )HM( – باال )IM استاندارد – متوسط ) افYوند. الیYد میشYورد تولیYته و خYورت پیوسYربن بصYاف کYالی

میشYوند داده پوشYش اپوکسYی آسYتری یYک توسYط کYربن )نقش محافظتی و بهبود چسبندگی به ماتریس پلیمری(

64

کامپوزیتهای با الیاف آرامید

الYه در سYتند کYاالیی هسYدول بYتحکام و مYا اسYواد بYد مYاف آرامیYالی شناسایی شدند. 1970

لYدلی بYه ویYژه بYه الیYاف این از نسYبت کامپوزیتهYای سYاخته شYده باال مورد توجه هستند.استحکام به وزن

ترینYه معروفYوند کYاخته میشYری سYف پلیمYواد مختلYد از مYاف آرامیYالیY( کYوYالر )KevlarآنهYا YالیYاف نYامکس و )Nomex افYالی هسYتند. )

Y( لفYمخت YیهایYبند YدرجهY الر، درY29کوY ,49Y ,149.میشود Yتولید ) افYواع الیYی را بین انYدول کششYتحکام و مYترین اسYوالر بیشYاف کYالی

بYا YاYین YالیYاف در پلYیYمYری YهYدYیت شYوYتق داYرYاسYت. وYلیY کامپوYزیتهYای فشار ضعیف هستند.

رYاومت در برابYاال، مقYب الیYاف کYوالر، دارای چقYرمگی کامپوزیتهYای ضربهY، مYقاومت دYر برابر خزش Yو خYستگی باYالیی Yبرخوردارند.

( میکننYYد حفYYظ را خYYود مکYYانیکی خYYواص بYYاال دماهYYای -در 200>T<200c.و در برابر احتراق مقاوم هستند ) 65

.الیاف کوالر در برابر مواد شیمیایی مقاوم نیستند راهYه همYری بYه پلیمYای پایYد اغلب در کامپوزیتهYاف آرامیYالی

ماتریسهای اپوکسی و پولی استر بکار میروند. ذیرYاف پYبتا انعطYاف نسYا این الیYده بYویت شYای تقYکامپوزیته

و نYرم بYوده و اغلب بYرای مصYارف پرتابYه ای )ضYد گلولYه-و فشYار تحت مخYازن موشYکها، بدنYه ضYربه-زره(، ضYد

جایگزین آزبست در صنایع خودرویی بکار میرند.

66

اYده بYویت شYای تقYانیکی کامپوزیتهYواص مکYر خYدول زیYدر جالیYاف گونYاگون در جهت طYولی و عرضYی آنهYا نمYایش داده

شده است.کمترین چگالی- بیشترین مدول – بیشترین استحکام

67

H.B

igla

ri-Tabriz U

niv

ersity

تست کشش الیاف برای یافتن خواص آنها

68

شکل الیاف-تحقیق

رکتYک شYوالت یYواع محصYرکت داخلیانYک شYارجی و یYخ را یافتYه، دسYته بنYدی نمYوده و بصYورت یYک گYزارش ارائYه

نمایید. .خواص آنها را در جدول مقایسه نمایید.ماتریسهای مناسب با این الیاف را معرفی نمایید

69

FIBERS ARCHITECTUREطرح الیاف-

امپوزیت و درYل کYاف داخYدمان الیYوه چیYانگر نحYاف بیYطرح الیاسYYت. YYحYYتی YYبYYر کYYامپYوزیت YواصYYخYY دهYYکنن YیینYYعYت نتیجYYه

پارامترهای ساخت کامپوزیت نیز تاثیرگذار است. و بعYدی طYراحی و سYه بعYدی دو بعYدی، یYک بصYورت الیYاف

بافته میشوند. ( تهYامی رشYدی، تمYک بعYاف یYدر الیstrands-yarns کYدر ی )

الیYاف YتایYراس در کYامپYوزیت لYذا YاسYتحکYام Y.ندYمیباش جYهت بساYیر خوYب و دYرجهت عمود بر Yآن بYسیار ضعYیف اسYت.

ایYه در زوایYک جهتYاف تYه الیYد الیYه از چنYبران این نقیصYبرای جمختلYف اسYتفاYده مYیشYود. ولیY خYواص ضYعیYف بینY الیYه ای در چندYالیYه هYا بعالوهY تنYشYهای کششYی و YبرشYی بYاYالی بوجYود آمYده

( میشود.DelaminationدYر آن باعYث تورYق )70

دYه و چنYورت دو جهتYته بصYاف پیوسYالی الیYاف دوبعYدی، در جهتYه بYرای تقYویت خYواص در جهتهYای مختلYف بافتYه میشYوند.

الیاف دو بعدی دارای الگوهای مختلفی میباشند. ورتYبص تصYادفی جهتهYای دارای میتواننYد دوبهYدی الیYاف

الیاف خرد یا پیوسته نیز باشند.

71

دو در کYامپوزیت تقYویت بYر بعYدی، عالوه االیYف سYه در نیز کامپوزیت تقویت میشود.z(، در جهت x,yجهت )

72

الیاف دیگر تفادهYورد اسYاف مYترین الیYد معمولYربن و آرامیYه، کYاف شیشYالی

در کامپوزیتهای زمینه پلیمری هستند. وردYتر مYه کمYد کYود دارنYاال وجYاف بYیر از الیYه غYری بYاف دیگYالی

اسYتفاده قYرار میگیرنYد. از جملYه االیYف بYور یYا بYورون، کربیYد سیلیکون، اکسید آلومینیوم

هYامی و تیغYای نظYوال در هواپیماهYور معمYاف بYا الیYکامپوزیت بهلیکوپتر بکار میرود.

در آلومیYنیوم اکسYید و سYیلیکون کربیYد الیYاف کامپوزیتهYای راکتهYای تYنیس، بوردهYای الکYتریکی، زره هYای نظYامی و دماغYه

های راکتها کاربرد دارد.

73

مواد ماتریسهای پلیمری

اتریسYم توسYط پلیمYری زمینYه کامپوزیتهYا کYاری دمYای معمYوال پلیمYری ماتریسYهای تجزیYه یYا دمYای ذوب زیYرا مشYخص میشYود.

بسیار پایین تر از دمای الیاف است.

هYذار شیشYگ )دمYای glass transition temp. اYب کYه دمYایی :)بYه حYالتY صYلYب YیYیکYتYالسY مYرYن YالتYز حYا YرYپلیمY YارYن رفتYآ عYبYور Yاز شYیشYه ایY تغYیYیر مYیYکنYد.Y رYفتYارY صYلب شYیشYه YایY دYر زیYر دمYای YگYذاYر

شیشه برای مواد پلیمری رخ میدهد. امپوزیتYک در پلیمYری ماتریسYهای بYرای ای رفتYار صYلب شیشYه

مYناسYب تYر اسYت.Y زیYرا مYاتریسY بهYتYر میتوانYد بYار را YبYه YالیYاف منتقYل کند و از کمانش الیاف جلوگیری کند.

.امپوزیت استYرد کYای عملکYده دمYدود کننYه، محYذار شیشYای گYدم د و اینYاهش یابYاتریس کYذار مYای گYا دمYود تYاعث میشYوبیت بYرط

خطرناک است.74

( ختYته گرماسYه دو دسYا بYرزینه)تYترموس( theromset و )( تقسYیم میشوند. thermoplastic )ترموپالسYتیک(گرمYانرم )

یمیاییYرارت واکنش شYر حYر اثYه بYتند کYایی هسYتها رزینهYترموسبYرگشYت ناپYذیرY انجYاYم میدهنYد کYه اصYطYالحYا بYهY آن پختY شYدن

(curing یYای عرضYهYلینک ( گوینYد. در پخYت شYدن، ترموYسYتها (cross-linked.ندYاد میکنYدر ساختار خود ایج )

رارتYح دوبYاره اگYر شYدن، پخت از بعYد ترموسYت رزینهYای ببیننYد، ذوب نمیشYوند و شYکل خYود را حفYظ میکننYد، تYا جاییکYه

شروع به تجزیه کنند. ،دYرارت ببیننYه حYاد، چنانچYد از انجمYتیک، بعYای ترموپالسYرزینه

لYذا داد. شYکل را آنهYا دوبYاره میتYوان و شYده ذوب دوبYاره کامپوزیتهای ترموپالستیک قابلیت تعمیر دارند.

75

ماتریس ترموست و ترموپالستیک

لYتر و وینیYولی اسYه پYوان بYاربرد میتYری ارزان و پرکYای پلیمYاز رزینهاسYتر اشاره YداشتY که دYر کامپوYزیتYهای الیاف شیشهY بکار میروند.

رYه دو رزین دیگYبت بYتری نسYبتا گرانYری نسYاتریس پلیمYی مYاپوکساسYت و درY کارYبردهYای صYنعتی بYخصYوصY هوافضYا YبYه وفYور اسYتفاده

میشود. و اسYتر پYولی بYه بهYتری نسYبت دارای خYواص مکYانیکی اپوکسYی

ویYنیل استر YبودهY و دYر برابر رطوبتY مقاYومتر اYست. دYایمی پYولی رزین از معمYوال بYاالتر دمYای در کاربردهYای برای

YایYدمY اYت پیوYسYته YورYبط پلیمYر این Yاز 230cاسYتفYاده YمیشYود. میتوان استفاده نمود.

دYتیک هماننYای ترموپالسYرزینهPEEK و PPS و PEI ایYرا در دماه باالتر در مصارف هوافضایی میتوان بکار گرفت.

ابYکت در رزینهYا انYواع مکYانیکی یYا Mallikخواص و Callister )پیوستها( موجود است.

76

77

مثال رYقط بYه پیوسYته االیفYل بYا کYامپوزیت از جنس لولYه یک

داخلی do=70 mmخYارجی قطYر و di=50 mm و احتیYاج اسYت. مهمYترین معیYار طYراحی مYدول m 1طYول

االستیسYیته طYولی لولYه اسYت. بگونYه ای کYه در آزمYایش بYار تحت نقطYه، از N 1000خمش سYه آن خYیز 0.35

mm .بیشتر نشود و اسYتفاده شYود راسYتای طYولی در الیYاف از فقYط اگYر

مجYاز باشYیم کYه از یکی از الیYاف شیشYه، کYربن بYا مYدولهای حجمی کسYر حYداکثر بYا بYاال و متوسYط 0.6اسYتاندارد،

استفاده نماییم، کدام االیف مناسب است؟هزینه کدام الیاف به صرفه تر است؟

78

:از آزمایش سه نقطه تیر با مقطع دایروی داریم

79

3 3

4 4

4 4

4,

48 64 3o i

o i

FL FLy I d d E

EI y d d

1000 , 1 ,

0.35 ,

70 , 50

69.3o i

F N L m

y mm

d mm d mm

E Gpa

حال از قانون ترکیبها استفاده میکنیم:

تYامین بYرای نیYاز مYورد الیYاف زیYر کسYر حجمی جYدول در مدول االستیک مورد نیاز کامپوزیت محاسبه شده است.

مشاهده میشود که از الیاف شیشهنمیتوان استفاده نمود.

برای محاسYبه هزینYه، از روی کسYر حجمی، حجم هYر یYک از فازها، سپس جرم و بعد هزینه ها محاسبه میشود.

حجم کامپوزیت برابر است با:

80

1c m f f fE E V E V

4 4 30 1885

4c i

LV d d cm

محاسبات صورت گرفته در جدول زیر خالصه شده است.

الیYاف کYربن بYا مYدول اسYتاندارد از لحYاظ هزینYه مناسYب تYر است. میشود.kg 2.514جرم کل لوله کامپوزیتی برابر

و Gpa 70همین لولYه از جنس آلومیYنیوم بYا مYدول االستیسYیته برابYر YاسYت YبYا g/cm3Y 2.70چگYالYی 5.090 kg قیمت و

7/$kg 81 است.$35.6 برابر

MMCکامپوزیتهای پایه فلزی-

زیتYت. مYذیر اسYکل پYرم و شYز نYاتریس فلYا، مYدر این کامپوزیتهپاYیYه YپلیYمYرYی، شYامYل YایYزیتهYپوYکام YهYب کاYمپوYزیتهYا نسYبYت نYوع اYین دYمYایY کYاریY بYاالتYر، غYیYر قاYبYل اشYتYعاYل بYودنY و مYقYاومت YدرY برYابYر

کاYهش خواص موادY درY برابYر رطوYبت است. ذاYتند و لYری هسYه پلیمYتر از پایYیار گرانYزی بسYه فلYای پایYکامپوزیته

بکارگیری آنها بسیار محدودتر است. ،یزیومYمن آلومیYنیوم، فلYزات از معمYوال فلYزی مYاتریس برای

تیتانیوم و مس استفاده میشود. رYا کرسYته بYرد و پیوسYاف خYورت ذرات، الیYده بصYویت کننYفاز تق

استفاده میشود. %60-10حجمی یدYور و اکسYیلیکون، بYد سYربن، کربیYته اغلب از جنس کYاف پیوسYالی

کربیYد YکرزهایYYویسY از اسYYت. دیYرگYداز فلYزات Yو آلوYمیYنیوم آلوYمYیYنیوم وY کYربن، وY YذراYت کربیYد الیYاYف خYردY اکYسYید ،YکونYیYیلYس

.YمیشودY تفادهYم نیز اسYسید آلومینیوYاک Yسیلیکون و82

لیYاص بخش دو شYامل فلYزی پایYه کامپوزیتهYای تولیYد روش است:

تYرکیب کYردن و در کنYار هم قYرار دادن فYاز تقYویت کننYده و 1 -- شکل دهی کامپوزیت.2ماتریس

.تYترش اسYه گسYنایع رو بYزی در صYه فلYای پایYکاربرد کامپوزیتهمYاتریس شYاYمل موتYور YمتهایYسYق بYرخی خودروسYازی YدرآYلومیYنیوم تقYویت شYدهY بYا اYلیYافY کYربنY و اYکسYید آلومYیYنیوم اسYت.

دهYکنن تقYویت بYا آلومیYنیوم مYاتریس از هوافضYایی صYنایع در هابYل تلسYکوپ و شYاتلها بدنYه در کYربن یYا و بYورون الیYاف

استاده شده و میشود. 83

CMCکامپوزیتهای پایه سرامیکی -

ایYوردگی و در دماهYر خYاوم در برابYواد مقYزء مYسرامیکها جبYاال هسYتند. ولی مقYدار چقYرمگی شکسYت بسYیار کم و در

دارای Mpa.m-0.5 5-1حYYدود فلYYزات بیشYYتر میباشYYند. میباشد.Mpa.m-0.5 50-15چقرمگی شکست

،ده ذراتYکنن تقYویت بYا پایYه سYرامیکی از کامپوزیتهYای لذا الیYاف و ویسYکرز بYرای افYزایش چقYرمگی شکسYت اسYتفاده میشYود. در کامپوزیتهYای پایYه سYرامیکی، چقYرمگی شکسYت

ارتقاء می یابد.Mpa.m-0.5 20-6به دهYویت کننYاز تقYدرکنش فYل انYه دلیYت بYرمگی شکسYود چقYبهب

بYا تYرک می باشYد. رشYد تYرک معمYوال در مYاتریس صYورت می پذیرد. ولی فاز تقویت کننده مانع رشد ترک می شود.

طYرک توسYد تYیری از رشYرای جلوگYاوتی بYای متفYمکانیزمهفاز تقویت کننده وجود دارد.

84

رامیکی از جنسYکرزهای سYزایش ویسYمثال افSiC, Si3N4 افYزایش بYاعث جYدول مطYابق سYرامیکی ماتریسYهای بYه اسYتحکام شکسYت و چقYرمگی شکسYت میشYود. بYه دالیYل

زیر:کاهش تیزی نوک ترک1.ایجاد پلهایی بر روی سطوح ترک2.مYاتریس 3. از ویسYکرز آمYدن بYیرون حین در انYرژی جذب

هنگام رشد ترکدر مقYاومت و خYزش عمYر سYرامیکی پایYه کامپوزیتهYای در

برابر بارگذاری حرارتی ناگهانی نیز افزایش می یابد.

85

HYBRIDکامپوزیتهای هیبریدی – COMPOSITE

وعYک نYتفاده از یYای اسYه جYافی، بYای الیYوع کامپوزیتهYدر این نالیYاف، از چنYد نYوع الیYاف بصYورت همزمYان بYه عنYوان تقYویت

کننده استفاده میشود. ریYه پلیمYای پایYتفاده، کامپوزیتهYا اسYرین آنهYداول تYیک از مت

بYا الیYاف کYربن و شیشYه اسYت. الیYاف کYربن بYه تنهYایی هزینYه را بYاال می بYرد. بYرای حفYظ قیمت و در حین حYال داشYتن و الیYاف شیشYه از بYاال، و صYلبیت اسYتحکام بYا کYامپوزیت

کربن استفاده میشود.:دو صورت کامپوزیتهای هیبریدیدر کنار هم قرار گرفتن الیاف متفاوت در یک الیه1.داشتن الیه های متفاوت از الیاف متفاوت2.

86

فرآیندهای ساخت کامپوزیت

:دو دسته روش کلی ساخت وجود داردیکYدیگر قYرار 1. الیYاف و مYاتریس در هنگYام سYاخت در کنYار

میگیرند.هنگYام سYاخت 2. در و مخلYوط شYده قبال مYاتریس و الیYاف

استفاده میشوند.پیوسYته 3. االیYف کامپوزیتهYای سYاخت متYداول روشYهای

بصورت زیر است:-پالتروژنPaltrusion اتYقطع سYاخت بYرای روش این :

طویYل و سYطح مقطYع یکنYواخت )لوله-تیر-پروفYل( مناسYب است.

الیYاف آغشYته بYه رزین ابتYدا بYه داخYل قYالب فلYزی بYرای شYکل دهی اولیYه و سYپس بYه داخYل قYالب پخت بYرای شYکل گYیری

نهایی و پخت میروند.87

-کامپوزیتهای نیم پختPrepreg :( پYYرگ بYYه preimpregnatedپری کYYه صYYنعتی واژه یYYک )

کامپوزیتهYای الیYاف پیوسYته داخYل رزین پلیمYری گوینYد کYه بطYور کامل پخت و سفت نشده اند.

این کامپوزیتهYا بYه فYرم نYوار بYه سYازنده هYای کYامپوزیت تحویYل دادYهY میشYود. سYاYزنYده YآنYرا مسYتYقیمYا YدYاخYل قYالبY قYرYار داده و

پخت مینماید.پهنYا در هYا نYواره و در ضYخامتهای mm 1525-15این 0.08-

0.25 mm دودYدر ح YاYر آنهYی رزین دYر حجمYکسY .دYونYه میشYتهی است.35-45%

carrier- صفحه release- صفحه

- غلطکهای اتوکشی(calender)

- نقش تیغه( doctor blade)

88فیلم

در دمYای اتYاق، رزینهYای گرماسYخت شYروع بYه پخت مینماینYد. لYذا نگYهYداری prepregنYوارهYای دYرجYه زYیYر صYفYر دمYای Yدر بایYد

شونYد. بدیYن صورتY میتوYان تا شYش ماهY آنYها Yرا نگهYداری نمود.در هنگYام سYاخت بایYد مYدت زمYان محYدودی در دمYای اتYاق قYرار

گیرند.ورق بایYد ابتYدا آنهYا از اسYتفاده آنهYا carrierبرای روی از

چیYنی الیYه Y،البYق تعYداد الزم روی بYه بYرداشYتYه شYوYد. سYپس شده و پخت میشود.

ورقهایSMC )Sheet Molding Compound(: ورقهYای از prepregهماننYد آن در کYه تفYاوت این بYا اسYت.

الیاف خرد نیز استفاده میشود.این ورقها عمدتا برای تولید به روش قالب تهیه میشوند. لذا از رزینهای با زمان پخت پایین مثل

پلی استر و وینیل استر استفاده میشود و کمتر از اپوکسی استفاده میشود.

89

به سه دسته کلی تقسیم میشوند:SMCورقهای

SMC-R, SMC-CR, XMC پروسYه تولیYد این ورقهYا در شYکل شYماتیک زیYر نشYان داده

شده است.

90

( الیاف پیچیFilament Winding:)در این روش الیYاف بطYور پیوسYته بYدور نمونYه الگYویی کYه بایYد سYاخته شYود، پیچیYده میشYوند. الیYاف بصYورت تکی یYا دسYته ای ابتYدا YبYه دYاخYل حYمYام Yرزین رفتYه وY سYپس YبصYورتY پیوسYته YبYدور

( پیچیده میشوند.mandrelیک مرغک )بعYد از پیچیYدن بYه تعYداد دور کYافی، در دمYای اتYاق یYا کYوره پخت

نYیز prepregشYده و مرغYک از آن جYدا میشYود. از نوارهYای گاها بجای الیاف استفاده میشود.

الگوهYای متفYاوتی بYرای پیجیYدن الیYاف بYدور مرغYک بYرای تYامین خواص مکانیکی مورد نیاز وجود دارد.

محیطی-مارپیچ-قطبی در این روش به توزیع

یکنواخت و منظم بسیار باالیی از الیاف میتوان

دست یافت.

91

( روشهای تولید بر مبنای قالبMolding Process :)روشYهای تولیYد بYر مبنYای قYالب بسYیار متنYوع اسYت کYه در زیYر

به برخی از آنها میپردازیم:

92

93

فیلم

تخمین چگالی و کسر حجمی حباب داخل کامپوزیت

زایYواص اجYه خYه بYا توجYده بYاخته شYامپوزیت سYواص کYتخمین خساYزنده Yالزمه طراحYی وY ساخت اصYولی کاYمپوزیYت است.

رYر از کسYیار راحت تYر وزنی بسYا کسYارکردن بYگاه کYدر آزمایشحجYمی اسYت. اYمYا مبYنYای مYحاسYبات YتئYوری YکسYر حجYمی اسYت.

راه تبدYیل کسر حجYمی و کYسر وزنی بصوYرت زیر اسYت:

دو توسYط را شYده سYاخته کYامپوزیت در الیYاف وزنی کسYر آزمایش استاندارد میتوان تعیین نمود:

.1( مYاتریس سYوزاندن دمYای ASTM D2854روش در :)500-600C

(: در اسYید نیتریکASTM D3171روش حYل کYردن مYاتریس )2. 94

1,

f

ff c

f m f m

f m f m

W

VW W W W

یردYکل میگYامپوزیت شYل کYایی داخYوال حبابهYاخت معمYد سYدر طی فراین )YتگیYخس جملYه )از YامپوزیتYک مکYاYنیکی خYواYص کYه YبYاعث YکYاهYش

میشود. از بیش اکمپYوزیت در موجYود حبYاب کYامپوزیت 2درصYد باشYد، %

کYیفYیت مطلYوبیY نخواYهYد داشYت. دYرصYد کYسYر حYجمYی حبYاب اYز راYبطYه زیر محاسبه میشود:

آن در و c=fVf+mVmکه تئYوری چگYالی یریYگ انYدازه چگYالی شده است.

مطلوب است محاسبه حداکثر کسر حجمی تئوری مثال :الیاف در کامپوزیت با ساختار سلول واحد نشان داده شده.

الیاف کامل وجود دارد.2=1+1/4*4در هر سلول

روی قطYر RکسYر حجمی در صYورتی حYداکثر اسYت کYه فاصYله بین الیYاف سلول صفر شود:

95

cv

c

V

2

2

2 2ff f

f

rV a r

a V

2 0 78.5%4f f

f

R r VV

STRUCTURALکامپوزیتهای سازه ای – COMPOSITE

وده وYامپوزیتی بYواد همگن و کYکل از مYازه ای متشYای سYکامپوزیتهخYواص آنهYا عالوهY بYر خYواص YمYواYد سYازYنده, YوابسYته بYه هYندسYهY سYازه

نیز میباشد.:دو دسته کامپوزیت سازه ای

sandwich( – پنلهای ساندویچی )laminar compositeچندالیه ها )panels)

:هYچندالی الیYه کامپوزیتهYای چنYد از مشYکل کامپوزیتهYا نYوع این دYوبعYدی بYه هم چسYبیده اسYت. YاینY الیYه هYا Yدارای خYوYاص برجسYتYه

در جهات خاص میباشند. وند. مثال درYبانده میشYف روی هم چسYات مختلYا در جهYه هYاین الی

تختYه سYه الیYه هYر الیYه دYارای YخYواص جهت Yدار اسYت کYه در YزوایYای روی هم چیده میشوند.90 و 0

.ذ، چ.ب و ... باشدYامپوزیتی، کاغYای کYد از ورقهYه میتواننYد الیYچن به تلفیق ورقهای فلزی و کامپوزیتFML.گویند

96

SANDWICH PANELSپنلهای ساندویچی-

بکیYس عین در اسYتحکام و صYلبیت دارای هYا سYازه این ( facesheetمیباشYند. پنYل سYاندویچی متشYکل از دو رویYه )

نYام هسYته ) بYه بYه الیYه ضYخیمتر وسYط ( چسYبیده coreکYه است.

،والدYنیوم، فYل آلومیYلب مثYتحکم و صYواد مسYا از مYه هYرویبایYد هYا رویYه میشYوند. سYاخته چYوب و الیYاف کYامپوزیت تحمYل نیروهYای کششYی و فشYاری صYفحه ای زیYادی داشYته

باشند. ایینYپ االسYتیک مYدول بYا معمYوال و سYبک مYواد از هسYته

فومهYای صYورت سYه بYه معمYوال هسYته میشYود. سYاخته پلیمری، چوب

و النه زنبوری میباشد.97

:وظیفه هسته به شرح زیر استبطور پیوسته تکیه گاهی برای رویه باشد.1.دارای اسYتحکام برشYی مناسYب بYرای تحمYل تنشYهای برشYی 2.

جانبی باشد.و خمشYی 3. برشYی تYا صYلبیت باشYد کYافی ضYخیم انYدازه به

باالیی ایجاد نماید. فحهYهای صYتر از تنشYیار کمYفحه ای بسYهای صYته تنشYدر هس

ای داخل رویه ها بوده و قابل صرف نظر کردن است. دYآرامی و آلومیYنیوم جنس از معمYوال زنبYوری النYه هسYته

ساخته شده میشود. ادYابعی از ابعYوری تYه زنبYای النYته هYلبیت هسYتحکام و صYاس

سلول و ضخامت دیواره و جنس سازنده آن است.

98