تحقیق درباره تاریخچه تونل سازی و سازه‌های زیر زمینی

اختصاصی از کوشا فایل تحقیق درباره تاریخچه تونل سازی و سازه‌های زیر زمینی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

 فرمت فایل:word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

  تعداد صفحات:8

احتمالا اولین تونل‌ها در عصر حجر برای توسعه خانه‌ها با انجام حفریات توسط ساکنان شروع شد . این امرنشانگر این است که آنها در تلاشهایشان جهت ایجاد حفریات به دنبال راهی برای بهبود شرایط زندگی خود بوده اند. پیش ازتمدن روم باستان ، در مصر ، یونان ، هند و خاور دور و ایتالیای شمالی ، تماما تکنیکهای تونلسازی دستی مورد استفاده قرار می‌گرفت که در اغلب آنها نیز از فرایندهای مرتبط با آتش برای حفر تونل های نظامی ، انتقال آب و مقبره‌ها کمک گرفته شده است. در ایران نیز از چند هزار سال پیش، به منظور استفاده از آبهای زیر زمینی تونل هایی موسوم به قنات حفر شده است که طول بعضی از آنها به 70 کیلومتر و یا بیشتر نیز می‌رسد. تعداد قنات های ایران بالغ بر50000 رشته برآورده شده است. جالب توجه است که این قنات های متعدد، طویل و عمیق با وسایل بسیار ابتدایی حفر شده اند.

رومی ها نیز در ساخت قنات‌ها و همچنین در حفاری تونل های راه پرکار بودند. آنها در ضمن اولین دوربینهای مهندسی اولیه را در جهت کنترل تراز وحفاری تونل ها به کار بردند.

مقاله درباره کاربرد کامپوزیت‌های FRP در سازه‌های بتن آرمه و بررسی دوام آنها

اختصاصی از کوشا فایل مقاله درباره کاربرد کامپوزیت‌های FRP در سازه‌های بتن آرمه و بررسی دوام آنها دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود در "پایین مطلب"

 فرمت فایل: word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

 تعداد صفحات:39

خلاصه

 خوردگی قطعات فولادی در سازه‌های مجاور آب و نیز خوردگی میلگردهای فولادی در سازه‌های بتن آرمه ای که در معرض محیط‌های خورندة کلروری و کربناتی قرار دارند، یک مسالة بسیار اساسی تلقی می‌شود. در محیط‌های دریایی و مرطوب وقتی که یک سازة بتن‌آرمة معمولی به صورت دراز مدت در معرض عناصر خورنده نظیر نمک‌ها، اسید‌ها و کلرورها قرار گیرد، میلگردها به دلیل آسیب دیدگی و خوردگی، قسمتی از ظرفیت خود را از دست خواهند داد. به علاوه فولادهای زنگ زده بر پوستة بیرونی بتن فشار می‌آورد که به خرد شدن و ریختن آن منتهی می‌شود. تعمیر و جایگزینی اجزاء فولادی آسیب دیده و نیز سازة بتن آرمه‌ای که به دلیل خوردگی میلگردها آسیب دیده است، میلیون‌ها دلار خسارت در سراسر دنیا به بار آورده است. به همین دلیل سعی شده که تدابیر ویژه‌ای جهت جلوگیری از خوردگی اجزاء فولادی و میلگرد‌های فولادی در بتن اتخاذ گردد که از جمله می‌توان به حفاظت کاتدیک اشاره نمود. با این وجود برای حذف کامل این مساله، توجه ویژه ای به جانشینی کامل اجزاء و میلگردهای فولادی با یک مادة جدید مقاوم در مقابل خوردگی معطوف گردیده است.  از آن‌جا  که  کامپوزیت‌های FRP (Fiber Reinforced Polymers/Plastics) بشدت در مقابل محیط‌های قلیایی و نمکی مقاوم هستند که در دو دهة اخیر موضوع تحقیقات گسترده‌ای جهت جایگزینی کامل با قطعات و میلگردهای فولادی بوده‌اند. چنین جایگزینی بخصوص در محیط‌های خورنده نظیر محیط‌های دریایی و ساحلی بسیار مناسب به نظر می‌رسد. در این مقاله مروری بر خواص، مزایا و معایب مصالح کامپوزیتی FRP  صورت گرفته و قابلیبت کاربرد آنها به عنوان جانشین کامل فولاد در سازه‌های مجاور آب و بخصوص در سازة بتن آرمه، به جهت حصول یک سازة کاملاً مقاوم در مقابل خوردگی، مورد بحث قرار خواهد گرفت.

1 – مقدمه

بسیاری از سازه‌های بتن آرمة موجود در دنیا در اثر تماس با سولفاتها، کلریدها و سایر عوامل خورنده، دچار آسیب‌های اساسی شده‌اند. این مساله هزینه‌های زیادی را برای تعمیر، بازسازی و یا تعویض سازه‌های آسیب ‌دیده در سراسر دنیا موجب شده است. این مساله و عواقب آن گاهی نه تنها به عنوان یک مسالة مهندسی، بلکه به عنوان یک مسالة اجتماعی جدی تلقی شده است ]1[. تعمیر و جایگزینی سازه‌های بتنی آسیب‌دیده میلیون‌ها دلار خسارت در دنیا به دنبال داشته است. در امریکا، بیش از 40 درصد پلها در شاهراهها نیاز به تعویض و یا بازسازی دارند ]2[. هزینة بازسازی و یا تعمیر سازه‌های پارکینگ در کانادا، 4 تا 6 میلیارد دلار کانادا تخمین زده شده است ]3[. هزینة تعمیر پلهای شاهراهها در امریکا در حدود 50 میلیارد دلار برآورد شده است؛ در حالیکه برای بازسازی کلیة سازه‌های بتن آرمة آسیب‌دیده در امریکا در اثر مسالة خوردگی میلگردها، پیش‌بینی شده که به بودجة نجومی 1 تا 3 تریلیون دلار نیاز است ]3[ !

از مواردی که سازه‌های بتن آرمه به صورت سنتی مورد استفاده قرار می‌گرفته، کاربرد آن در مجاورت آب و نیز در محیط‌های دریایی بوده است. تاریخچه کاربرد بتن آرمه و بتن پیش‌تنیده در کارهای دریایی به سال 1896 بر می‌گردد ]4[. دلیل عمدة این مساله، خواص ذاتی بتن و منجمله مقاومت خوب و سهولت در قابلیت کاربرد آن چه در بتن‌ریزی در جا و چه در بتن پیش‌تنیده بوده است. با این وجود شرایط آب و هوایی و محیطی خشن و خورندة اطراف سازه‌های ساحلی و دریایی همواره به عنوان یک تهدید جدی برای اعضاء بتن آرمه محسوب گردیده است. در محیط‌های ساحلی و دریایی، خاک، آب زیرزمینی و هوا، اکثراً حاوی مقادیر زیادی از نمکها شامل ترکیبات سولفور و کلرید هستند.

در یک محیط دریایی نظیر خلیج فارس، شرایط جغرافیایی و آب و هوایی نامناسب، که بسیاری از عوامل خورنده را به دنبال دارد، با درجة حرارت‌های بالا و نیز رطوبت‌های بالا همراه شده که نتیجتاً خوردگی در فولادهای به کار رفته در بتن آرمه کاملاً تشدید می‌شود. در مناطق ساحلی خلیج فارس، در تابستان درجة حرارت از 20 تا 50 درجة سانتیگراد تغییر می‌کند، در حالیکه گاه اختلاف دمای شب و روز، بیش از 30 درجة سانتیگراد متغیر است. این در حالی است که رطوبت نسبی اغلب بالای 60 درصد بوده و بعضاً نزدیک به 100 درصد است. به علاوه هوای مجاور تمرکز بالایی از دی‌اکسید گوگرد و ذرات نمک دارد [5]. به همین جهت است که از منطقة دریایی خلیج فارس به عنوان یکی از مخرب‌ترین محیط‌ها برای بتن در دنیا یاد شده است [6]. در چنین شرایط، ترک‌ها و ریزترک‌های متعددی در اثر انقباض و نیز تغییرات حرارتی و رطوبتی ایجاد شده، که این مساله به نوبة خود، نفوذ کلریدها و سولفاتهای مهاجم را به داخل بتن تشدید کرده، و شرایط مستعدی برای خوردگی فولاد فراهم می‌آورد [7-

کاربرد کامپوزیت‌های FRP در سازه‌های بتن آرمه و بررسی دوام آنها

اختصاصی از کوشا فایل کاربرد کامپوزیت‌های FRP در سازه‌های بتن آرمه و بررسی دوام آنها دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

مقالات  عمران  با فرمت           DOC           صفحات  33

خلاصه

 خوردگی قطعات فولادی در سازه‌های مجاور آب و نیز خوردگی میلگردهای فولادی در سازه‌های بتن آرمه ای که در معرض محیط‌های خورندة کلروری و کربناتی قرار دارند، یک مسالة بسیار اساسی تلقی می‌شود. در محیط‌های دریایی و مرطوب وقتی که یک سازة بتن‌آرمة معمولی به صورت دراز مدت در معرض عناصر خورنده نظیر نمک‌ها، اسید‌ها و کلرورها قرار گیرد، میلگردها به دلیل آسیب دیدگی و خوردگی، قسمتی از ظرفیت خود را از دست خواهند داد. به علاوه فولادهای زنگ زده بر پوستة بیرونی بتن فشار می‌آورد که به خرد شدن و ریختن آن منتهی می‌شود. تعمیر و جایگزینی اجزاء فولادی آسیب دیده و نیز سازة بتن آرمه‌ای که به دلیل خوردگی میلگردها آسیب دیده است، میلیون‌ها دلار خسارت در سراسر دنیا به بار آورده است. به همین دلیل سعی شده که تدابیر ویژه‌ای جهت جلوگیری از خوردگی اجزاء فولادی و میلگرد‌های فولادی در بتن اتخاذ گردد که از جمله می‌توان به حفاظت کاتدیک اشاره نمود. با این وجود برای حذف کامل این مساله، توجه ویژه ای به جانشینی کامل اجزاء و میلگردهای فولادی با یک مادة جدید مقاوم در مقابل خوردگی معطوف گردیده است.  از آن‌جا  که  کامپوزیت‌های FRP (Fiber Reinforced Polymers/Plastics) بشدت در مقابل محیط‌های قلیایی و نمکی مقاوم هستند که در دو دهة اخیر موضوع تحقیقات گسترده‌ای جهت جایگزینی کامل با قطعات و میلگردهای فولادی بوده‌اند. چنین جایگزینی بخصوص در محیط‌های خورنده نظیر محیط‌های دریایی و ساحلی بسیار مناسب به نظر می‌رسد. در این مقاله مروری بر خواص، مزایا و معایب مصالح کامپوزیتی FRP  صورت گرفته و قابلیبت کاربرد آنها به عنوان جانشین کامل فولاد در سازه‌های مجاور آب و بخصوص در سازة بتن آرمه، به جهت حصول یک سازة کاملاً مقاوم در مقابل خوردگی، مورد بحث قرار خواهد گرفت.

1 – مقدمه

بسیاری از سازه‌های بتن آرمة موجود در دنیا در اثر تماس با سولفاتها، کلریدها و سایر عوامل خورنده، دچار آسیب‌های اساسی شده‌اند. این مساله هزینه‌های زیادی را برای تعمیر، بازسازی و یا تعویض سازه‌های آسیب ‌دیده در سراسر دنیا موجب شده است. این مساله و عواقب آن گاهی نه تنها به عنوان یک مسالة مهندسی، بلکه به عنوان یک مسالة اجتماعی جدی تلقی شده است ]1[. تعمیر و جایگزینی سازه‌های بتنی آسیب‌دیده میلیون‌ها دلار خسارت در دنیا به دنبال داشته است. در امریکا، بیش از 40 درصد پلها در شاهراهها نیاز به تعویض و یا بازسازی دارند ]2[. هزینة بازسازی و یا تعمیر سازه‌های پارکینگ در کانادا، 4 تا 6 میلیارد دلار کانادا تخمین زده شده است ]3[. هزینة تعمیر پلهای شاهراهها در امریکا در حدود 50 میلیارد دلار برآورد شده است؛ در حالیکه برای بازسازی کلیة سازه‌های بتن آرمة آسیب‌دیده در امریکا در اثر مسالة خوردگی میلگردها، پیش‌بینی شده که به بودجة نجومی 1 تا 3 تریلیون دلار نیاز است ]3[ !

از مواردی که سازه‌های بتن آرمه به صورت سنتی مورد استفاده قرار می‌گرفته، کاربرد آن در مجاورت آب و نیز در محیط‌های دریایی بوده است. تاریخچه کاربرد بتن آرمه و بتن پیش‌تنیده در کارهای دریایی به سال 1896 بر می‌گردد ]4[. دلیل عمدة این مساله، خواص ذاتی بتن و منجمله مقاومت خوب و سهولت در قابلیت کاربرد آن چه در بتن‌ریزی در جا و چه در بتن پیش‌تنیده بوده است. با این وجود شرایط آب و هوایی و محیطی خشن و خورندة اطراف سازه‌های ساحلی و دریایی همواره به عنوان یک تهدید جدی برای اعضاء بتن آرمه محسوب گردیده است. در محیط‌های ساحلی و دریایی، خاک، آب زیرزمینی و هوا، اکثراً حاوی مقادیر زیادی از نمکها شامل ترکیبات سولفور و کلرید هستند.

در یک محیط دریایی نظیر خلیج فارس، شرایط جغرافیایی و آب و هوایی نامناسب، که بسیاری از عوامل خورنده را به دنبال دارد، با درجة حرارت‌های بالا و نیز رطوبت‌های بالا همراه شده که نتیجتاً خوردگی در فولادهای به کار رفته در بتن آرمه کاملاً تشدید می‌شود. در مناطق ساحلی خلیج فارس، در تابستان درجة حرارت از 20 تا 50 درجة سانتیگراد تغییر می‌کند، در حالیکه گاه اختلاف دمای شب و روز، بیش از 30 درجة سانتیگراد متغیر است. این در حالی است که رطوبت نسبی اغلب بالای 60 درصد بوده و بعضاً نزدیک به 100 درصد است. به علاوه هوای مجاور تمرکز بالایی از دی‌اکسید گوگرد و ذرات نمک دارد [5]. به همین جهت است که از منطقة دریایی خلیج فارس به عنوان یکی از مخرب‌ترین محیط‌ها برای بتن در دنیا یاد شده است [6]. در چنین شرایط، ترک‌ها و ریزترک‌های متعددی در اثر انقباض و نیز تغییرات حرارتی و رطوبتی ایجاد شده، که این مساله به نوبة خود، نفوذ کلریدها و سولفاتهای مهاجم را به داخل بتن تشدید کرده، و شرایط مستعدی برای خوردگی فولاد فراهم می‌آورد [7-9]. به همین جهت بسیاری از سازه‌‌های بتن مسلح در نواحی ساحلی ایران نظیر سواحل بندرعباس، در کمتر از 5 سال از نظر سازه‌ای غیر قابل استفاده گردیده‌اند.

تحقیق در مورد کنترل فعال متمرکز و نامتمرکز سازه‌های بلند در حالت سه بعدی با پسخورجابجایی و سرعت 21 ص

اختصاصی از کوشا فایل تحقیق در مورد کنترل فعال متمرکز و نامتمرکز سازه‌های بلند در حالت سه بعدی با پسخورجابجایی و سرعت 21 ص دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 21

کنترل فعال متمرکز و نامتمرکز سازه‌های بلند در حالت سه بعدی با پسخورجابجایی و سرعت

*مهران فدوی، فیاض رحیم‌زاده رفویی2، سهیل منجمی‌نژاد3

1. دانشجوی دکتری و عضو هیات علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد گرگان

2. استاد دانشگاه صنعتی شریف تهران

3. استادیار دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکز

*. [e-mail]

چکیده

نیاز به ترازهای ایمنی بالاتر در سازه‌های بااهمیت، تامین پایداری و ایجاد محدودیت‌هایی در خصوص میزان لرزش به لحاظ احساس ایمنی ساکنین در سازه‌های بلند از اهداف اصلی طراحان و مهندسان عمران می‌باشد. در این گونه سازه‌ها بکارگیری سیستم‌های کنترل ارتعاشات سازه‌ای به صورت فعال و غیرفعال مرسوم بوده و برخی از آنها نیز کاربردی شده‌اند. در این مقاله کنترل متمرکز سازه‌های بلند تشریح شده و در خصوص نامتمرکز کردن این کنترل به گونه‌ای که بر رفتار کلی سازه تاثیر مثبت داشته باشد، پژوهش گردیده است. در این پژوهش سازه به صورت سه بعدی مدل شده و الگوریتم کنترل فعال بهینه لحظه‌ای، با پسخور جابجایی و سرعت جهت حل معادلات کنترل استفاده شده است. روابط حاکم بر پایداری سازه در حالت نامتمرکز و نوشتن الگوریتم حل معادلات به گونه‌ای که پایداری سازه در کلیه حالت‌ها برقرار باشد، بحث و اثبات گردیده و در انتها نمونه‌های عددی از حل روابط و معادلات حاکم با توجه به حالت‌های گوناگون از نامتمرکزسازی کنترل در سازه‌‌های بلند ارائه شده است. یکی از حالت‌‌های نامتمرکزسازی کنترل به تقسیم سازه اصلی با تعداد 3n درجه آزادی به زیرسازه‌‌هایی با تعداد 3ni درجه آزادی گفته می‌شود که مجموع تعداد درجه آزادی زیر سازه‌ها برابر با تعداد درجه آزادی سازه اصلی می‌باشد.

واژه‌های کلیدی: سازه‌های بلند، متمرکز، نامتمرکز، سه بعدی، پسخور

1. مقدمه

کنترل فعال (Active Control) ‌سازه‌ها به طور کلی شامل دو بخش الگوریتم‌های مورد نیاز جهت بدست آوردن مقدار نیروی کنترل و مکانیزم‌های اعمال نیرو می‌باشد. در این نوع کنترل، از الگوریتم‌های گوناگونی که دارای دیدگاه‌های کنترلی متفاوتی می‌باشند، استفاده می‌شود. الگوریتم‌هایی نظیر کنترل بهینه، کنترل بهینه لحظه‌ای (Instantaneous Optimal Control)، جایابی قطبی (Pole Assignment)، کنترل فضای مودی (IMSC)، پالس کنترل و الگوریتم‌های مقاوم (Robust) مانند ، ، کنترل مود لغزش (Sliding Mode Control) و غیره از جمله الگوریتم‌های به کار رفته در کنترل سازه می‌باشند. با توجه به تعریف‌هایی که از کنترل فعال توسط آقای یائو (Yao) و سایر پژوهشگران شده است یک سیستم کنترل فعال شامل بخش‌های زیر می‌باشد (شکل 1):

شکل 1: الگوریتم کلی کنترل فعال سازه در حالت کنترل متمرکز

سیستم‌های کنترل را می‌توان در دو دسته سیستم‌های معمولی و سیستم‌های بزرگ مقیاس (Large Scale Systems) در نظر گرفت. در سیستم‌های معمولی، کنترل سازه به صورت متمرکز مناسب بوده و نیازی به تقسیم سیستم به سیستم‌های ریزتر نمی‌باشد ولی در سیستم‌های بزرگ مقیاس نظیر ساختمان‌های بلند و حجیم، اندازه سیستم کنترلی و حجم آن در انتقال و جابجایی اطلاعات و فرمان‌ها، به ویژه با توجه به اینکه نیروهای لرزه‌ای در مدت زمان کوتاهی (کمتر از دقیقه) بر سازه وارد می‌شوند، مشکل ایجاد کرده و تأخیر زمانی قابل توجهی در صدور فرمانها به وجود می‌آورد. بر این اساس تلاش می‌شود تا هر بخش از سیستم به صورت مستقل کنترل شود. به هر بخش زیرسیستم گفته شده و یک سیستم از تعداد معینی زیرسیستم (Subsystem) تشکیل می‌شود (شکل 2).

شکل 2: الگوریتم کلی کنترل فعال در حالت کنترل غیرمتمرکز با سه زیرسیستم

شیوه ریز کردن یک سیستم به چند زیر سیستم بستگی به طرح سیستم از نظر سازه‌ای، درجات آزادی آن و میزان گستردگی فیزیکی آن دارد. کنترل غیرمتمرکز در آغاز در مورد سیستم‌های قدرت بکار رفته و سپس توسط افرادی مانند یانگ و سیلژاک (Yanng & Siljack) گسترش یافته است. در این کنترل، آقایان ونگ و دیویدسون (Wang & Davidson) مساله پایداری سیستم را بررسی کردند. آنها یک شرط لازم و کافی را برای اینکه سیستم تحت قوانین کنترلی با پس‌خور محلی و جبران‌سازی دینامیکی پایدار باشد، بیان کردند.

کنترل غیرمتمرکز در مهندسی عمران اولین بار توسط ویلیامز و ژو (Williams & Xu) در سازه‌های فضایی انعطاف‌پذیر بررسی شد. سپس ریاسیوتاکی و بوسالیس (Ryaciotaki & Boussalis) از روش کنترل تطبیقی مدل مرجع (Reference Adaptive Control Theory Model) برای تعیین قانون

پایان نامه ساخت و بررسی خواص مکانیکی سازه‌های مشبک کامپوزیتی حاوی مواد خودترمیم‌شونده

اختصاصی از کوشا فایل پایان نامه ساخت و بررسی خواص مکانیکی سازه‌های مشبک کامپوزیتی حاوی مواد خودترمیم‌شونده دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:161

پایان نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی مواد
گرایش شناسایی، انتخاب و روش‌ ساخت مواد مهندسی

فهرست مطالب:
عنوان    صفحه
مقدمه    1

فصل اول: مروری بر تحقیقات پیشین    6
1-1- سازه‌های مشبک کامپوزیتی    7
   1-1-1- معرفی سازه‌های کامپوزیتی و سازه‌های مشبک کامپوزیتی    7
   1-1-2- تاریخچه‌ سازه‌های مشبک کامپوزیتی    14
   1-1-3- روش‌های ساخت سازه‌های مشبک کامپوزیتی    18
   1-1-4- کاربرد سازه‌های مشبک کامپوزیتی    21
   1-1-5- بررسی قابلیت جذب انرژی و مقاومت خمشی صفحات مشبک کامپوزیتی    23
1-2- پلیمرها و کامپوزیت‌های خودترمیم‌شونده    28
   1-2-1- معرفی و تاریخچه مواد خودترمیم‌شونده    28
   1-2-2- روند خودترمیمی در پلیمرها    31
      1-2-2-1- طراحی مواد خود ترمیم شونده    31
      1-2-2-2- انواع مکانیزم‌های خودترمیمی در پلیمرها    31
         1-2-2-2-1- خودترمیمی ذاتی در پلیمرها    31
         1-2-2-2-2- خودترمیمی غیرذاتی در پلیمرها    38
         1-2-2-2-3- ارزیابی بازده خودترمیمی    43
   1-2-3- مروری بر کامپوزیت‌های پلیمری خودترمیم‌شونده حاوی الیاف توخالی    44
   1-2-4- کاربرد پلیمرها و کامپوزیت‌های خودترمیم‌شونده    54
      1-2-4-1- پوشش‌های ضدخراش    54
      1-2-4-2- صنایع پزشکی    55
      1-2-4-3- صنایع هوافضا    55
      1-2-4-4- صنایع نفت، گاز و پتروشیمی    56
      1-2-4-5- سایر کاربردها    56
1-3- اهداف اصلی از انجام پژوهش    57

فصل دوم: مواد، تجهیزات و روش‌های آزمایش    58
2-1- معرفی مواد    59
   2-1-1- رزین اپوکسی    59
   2-1-2- الیاف و پارچه شیشه    61
   2-1-3- لوله‌های موئین شیشه‌ای    63
   2-1-4- سیلیکون قالب‌گیری    65
2-2- تجهیزات آزمایش    66
   2-2-1- تجهیزات مورد نیاز برای قالب‌گیری    66
   2-2-2- تجهیزات مورد نیاز برای ساخت نمونه کامپوزیت مشبک    68
   2-2-3- نگهدارنده آزمون خمش سه‌نقطه‌ای    70
   2-2-4- دستگاه آزمون خمش سه‌نقطه‌ای    73
   2-2-5- سیستم اعمال فشار بر روی نمونه‌های کامپوزیتی مشبک    74
2-3- روش انجام آزمایش    74
   2-3-1- ساخت قالب سیلیکونی    76
   2-3-2- روش ساخت نمونه‌های کامپوزیتی مشبک خودترمیم‌شونده    79
      2-3-2-1- محاسبات مربوط به وزن و درصد حجمی مواد مورد نیاز برای ساخت نمونه    79
      2-3-2-2- برش الیاف و پارچه شیشه    83
      2-3-2-3- ساخت شبکه خودترمیم‌شونده    83
      2-3-2-4- ساخت نمونه کامپوزیت‌مشبک (خودترمیم‌شونده و شاهد)    85
      2-3-2-5- کدگذاری نمونه‌ها    89
   2-3-3- تخریب نمونه‌های خودترمیم‌شونده    92
   2-3-4- آزمون خمش سه‌نقطه‌ای    93

فصل سوم: نتایج و بحث    94
3-1- نتایج آزمون خمش نمونه‌های کامپوزیت مشبک    95
   3-1-1- نمونه‌های شاهد    95
   3-1-2- نمونه‌های خودترمیم‌شونده    108
      3-1-2-1- تخریب نمونه‌های خودترمیم‌شونده    108
      3-1-2-2- محاسبه بازده ترمیم و تعیین درصد حجمی بهینه مواد خودترمیم‌شونده    111
      3-1-2-3- تعیین مدت‌زمان بهینه مورد نیاز برای ترمیم    120
3-2- نتایج آزمون خمش نمونه‌های اپوکسی مشبک    121
   3-2-1- نمونه‌های شاهد    121
   3-2-2- نمونه‌های خودترمیم‌شونده    125
      3-2-2-1- تخریب نمونه‌های خودترمیم‌شونده    125
      3-2-2-2- محاسبه بازده ترمیم و تعیین درصد حجمی بهینه مواد خودترمیم‌شونده    127
      3-2-2-3- تعیین مدت‌زمان بهینه مورد نیاز برای ترمیم    137

فصل چهارم: نتیجه‌گیری و پیشنهادها    138
4-1- نتیجه‌گیری    139
4-2- پیشنهادها    141

مراجع    142

فهرست شکل‌ها
عنوان    صفحه
شکل 1-1- اجزای اصلی تشکیل‌دهنده یک سازه مشبک    10
شکل 1-2- پارامترهای هندسی موثر در طراحی یک سازه مشبک کامپوزیتی    11
شکل 1-3- سازه مشبک نوع مثلثی (ایزوگرید)    12
شکل 1-4- سازه مشبک نوع شش‌ضلعی (انیزوگرید)    12
شکل 1-5- الگوهای هندسی سازه‌های مشبک    13
شکل 1-6-  انواع سازه‏های مشبک کامپوزیتی    14
شکل 1-7- برج رادیویی شخوف (1921)    16
شکل 1-8- نمایی از سازه‏های مشبک فلزی در بمب‌افکن ولینگتون انگلیسی (1930)    17
شکل 1-9- هسته فومی مورد استفاده در فرآیند رشته‌پیچی سازه مشبک کامپوزیتی    19
شکل 1-10- قالب‌های لاستیکی شیاردار مخصوص رشته‌پیچی سازه مشبک کامپوزیتی    19
شکل 1-11- قالب پلاستیکی ساخت کامپوزیت مشبک صفحه‌ای ایزوگرید، و روش رشته‌پیچی صفحه‌ای    20
شکل 1-12- تجهیزات آزمایشگاهی برای انجام آزمون خمش سه¬نقطه-ای    25
شکل 1-13-  منحنی نیرو-جابجایی پنل مشبک کامپوزیتی ایزوگرید تحت آزمون خمش سه‌نقطه‌ای    25
شکل 1-14- نمودار نیرو-جابجایی آزمون خمش سه‌نقطه‌ای پنل ایزوگرید پلی¬پروپیلن- الیاف شیشه E    26
شکل 1-15- تجهیزات آزمایشگاهی برای انجام آزمون ضربه دینامیکی    27
شکل 1-16- رویکردهای فرآیند خودترمیمی الف) ذاتی، ب) آوندی و پ) کپسولی    29
شکل 1-17- طراحی چرخه‌ ترمیم در پلیمرهای خودترمیم‌شونده ذاتی    33
شکل 1-18- نسل جدید پلیمرهای خودترمیم‌شونده نوری    35
شکل 1-19- چگونگی ترمیم یک پلیمر گرماسخت با استفاده از عامل ترمیم گرمانرم    36
شکل 1-20- مراحل ترمیم هیدروژل یوریوپیریمدینون    37
شکل 1-21- نمایی از فرآیند ترمیم در حضور کپسول‌ها (میکروکپسول‌ها) و کاتالیزورها    39
شکل 1-22- شماتیکی از خودترمیمی با استفاده از الیاف توخالی    40
شکل 1-23- طرح شماتیک شبکه‌های آوندی    42
شکل 1-24- (الف) الیاف کربن توخالی و (ب) الیاف شیشه توخالی    44
شکل1-25- مکانیزم خودترمیمی در کامپوزیت‌های پلیمری خودترمیم‌شونده برمبنای الیاف توخالی    45
شکل 1-26- روش پرکردن الیاف شیشه توخالی با رزین رقیق‌شده و به‌کمک خلاً    46
شکل 1-27- (الف) کامپوزیت لایه‌ای شیشه/اپوکسی حاوی الیاف توخالی و (ب) ردیابی مناطق درحال ترمیم با روش ردیابی ماورای بنفش    47
شکل 1-28- (الف) توزیع آسیب در کامپوزیت لایه‌ای (تورقی شدن)، (ب) ورود رزین حاوی رنگ فلورسنت به ترک‌ها، (پ) آغاز تورقی‌شدن از فصل مشترک الیاف توخالی و کامپوزیت و (ت) رشد ترک در امتداد فصل مشترک    48
شکل 1-29- ابعاد نمونه کامپوزیت خودترمیم‌شونده حاوی لوله‌های موئین شیشه‌ای    49
شکل 1-30- ناحیه تورقی‌شده و الیاف توخالی شکسته‌شده در نمونه‌ تحت ضربه با انرژی 4ژول    50
شکل 1-31- لایه میانی خودترمیم‌شونده، رزین (آبی رنگ) و هاردنر (قرمز رنگ) و محل قرارگیری لایه در ساندویچ پنل کامپوزیتی    51
شکل 1-32-نمونه‌های ترمیم‌شده پس از تخریب ضربه‌ای    51
شکل 1-33- الگوی موازی و زیگزاگی شبکه‌های سه‌بعدی الیاف توخالی در کامپوزیت    52
شکل 1-34- (الف) مکانیزم خودترمیمی در واکنش شیمیایی کلیکی فعال‌شونده با اشعه ماورای بنفش در لوله‌های موئین، (ب) نمونه‌ای از کامپوزیت خودترمیم‌شونده و (پ) طرحی از واکنش پلیمری ترمیم کلیکی و ایجاد اتصالات عرضی پس از تابش اشعه ماورای بنفش    53
شکل 1-35- فرآیند پرکردن لوله‌های موئین و ساخت کامپوزیت خودترمیم‌شونده    54
شکل 1-36- اصول کار پوشش ضدخراش طراحی‌شده توسط نیسان موتور در مقایسه با پوشش‌های معمولی    55
شکل 1-37- شماتیکی از خودترمیمی برمبنای استفاده از پلیمر جاذب آب در تایر    56

شکل 2-1- الیاف رووینگ تک‌جهته شیشه سری E    62
شکل 2-2- پارچه شیشه سری E دارای بافت تاروپود ساده    63
شکل 2-3- تصویر میکروسکوپ نوری از مقطع لوله‌های موئین شیشه‌ای    64
شکل 2-4- نمای طولی از لوله‌های موئین شیشه‌ای    64
شکل 2-5- الگوی طراحی‌شده شبکه انیزوگرید برای ساخت شابلون قالب‌گیری    67
شکل 2-6- شابلون قالب‌گیری از جنس PVC    68
شکل 2-7- (الف) بشر مخصوص اختلاط رزین و هاردنر و (ب) غلتک مخصوص لایه‌گذاری دستی    69
شکل 2-8- شمای کلی و ابعاد نگهدارنده آزمون خمش سه‌نقطه‌ای با استاندارد ASTM D7264    71
شکل 2-9- تغییرحالت نگهدارنده آزمون خمش برای رعایت ملزومات استانداردهای مختلف خمش    73
شکل 2-10- دستگاه آزمون خمش و قرارگیری نگهدارنده خمش بر روی آن    74
شکل 2-11- نمودار درختی پروژه کامپوزیت مشبک خودترمیم‌شونده    75
شکل 2-12- مراحل ساخت قالب سیلیکونی    78
شکل 2-13- (الف) الیاف رووینگ شیشه مخصوص ریب‌های هلیکال و (ب) الیاف رووینگ شیشه مخصوص ریب‌های طولی    80
شکل 2-14- الیاف رووینگ شیشه بریده‌شده برای ساخت نمونه کامپوزیت مشبک    83
شکل 2-15- شبکه‌های خودترمیم‌شونده مورد استفاده در ساخت نمونه    84
شکل 2-16- روند ساخت نمونه کامپوزیت مشبک خودترمیم‌شونده    88
شکل 2-17- روش کدگذاری نمونه‌ها    89
شکل 2-18- تصویر برخی از نمونه‌های اپوکسی مشبک خودترمیم‌شونده آماده برای آزمون خمش    91
شکل 2-19- فرآیند تخریب کنترل‌شده و تخلیه لوله‌های موئین درون ترک‌های ایجاد شده در ریب‌ها    92
شکل 2-20- نمونه کامپوزیتی مشبک تحت آزمون خمش سه‌نقطه‌ای طبق استاندارد ASTM D7264    93

شکل 3-1- نمودار نیرو-جابجایی نمونه شاهد تحت خمش سه‌نقطه‌ای    96
شکل 3-2- توزیع شماتیک تنش در نمونه‌های کامپوزیتی مشبک تحت بار خمشی    97
شکل 3-3- تنش‌های کششی و فشاری غیرهم‌جهت و جدایش فصل مشترک بین لایه‌ها تحت آزمون خمش    98
شکل 3-4- طرح شماتیک حالات ممکن شکست کامپوزیت تحت بارگذاری خمش سه‌نقطه‌ای    99
شکل 3-5- مکانیزم شکست الیاف پیوسته تقویت‌کننده ریب‌های طولی تحت نیروی کششی    100
شکل 3-6- حالت I شکست (تحت بارکششی) در کامپوزیت‌های زمینه پلیمری تقویت‌شده با الیاف پیوسته    101
شکل 3-7- نمونه کامپوزیت مشبک شاهد در لحظه شکست ریب‌های طولی و حداکثر بار خمشی    102
شکل 3-8- تصویر میکروسکوپ نوری از سطح شکست الیاف شیشه در اثر شکست کششی در ریب طولی    103
شکل 3-9- لایه‌لایه شدن ریب‌ها در اثر تنش‌های برشی بین لایه‌ای در ناحیه 2    104
شکل 3-10- نمونه کامپوزیت مشبک در ناحیه 3 آزمون خمش سه‌نقطه‌ای    105
شکل 3-11- لایه‌لایه شدن و کمانش موضعی پوسته تحت تنش‌های فشاری ناشی از خمش    106
شکل 3-12- طرح شماتیک مکانیزم کمانش موضعی پوسته تحت تنش‌های فشاری ناشی از خمش    106
شکل 3-13- (الف) وقوع شکست نهایی در نمونه کامپوزیتی مشبک و (ب) شکست نهایی پوسته در مرحله 4    107
شکل 3-14- نمودار نیرو-جابجایی فرآیند تخریب نمونه AGSC-R30-HA8-D7    109
شکل 3-15- فرآیند تخریب نمونه کامپوزیتی خودترمیم‌شونده و تخلیه لوله‌های موئین درون ترک سطحی    110
شکل 3-16- نفوذ مواد خودترمیم به سطح ریب‌های طولی در نمونه‌های خودترمیم‌شونده    111
شکل 3-17- نمودار نیرو-جابجایی آزمون خمش نمونه‌های AGSC-R30-HA5-D0/3/7    112
شکل 3-18- نمودار نیرو-جابجایی آزمون خمش نمونه‌های AGSC-R30-HA8-D0/3/7    113
شکل 3-19- نمودار نیرو-جابجایی آزمون خمش نمونه‌های AGSC-R30-HA11-D0/3/7    114
شکل 3-20- حداکثر بارخمشی نمونه‌های خودترمیم‌شونده براساس تغییردرصد حجمی مواد خودترمیم‌    116
شکل 3-21- بازده ترمیم حداکثر بار خمشی در نمونه‌های کامپوزیت مشبک خودترمیم‌شونده    117
شکل 3-22- بازده ترمیم متوسط نمونه‌های خودترمیم‌شونده پس از ترمیم‌های 3 و 7روزه    120
شکل 3-23- حداکثر بارخمشی قابل تحمل نمونه‌های خودترمیم‌شونده براساس تغییر مدت‌زمان ترمیم    121
شکل 3-24- نمودار نیرو-جابجایی نمونه شاهد تحت خمش سه‌نقطه‌ای    122
شکل 3-25- جدایش ریب‌ها از پوسته در ناحیه تمرکز بار خمشی در نمونه شاهد    124
شکل 3-26- خمش Uشکل پوسته در لحظه اتمام آزمون خمش نمونه شاهد و عدم شکست آن    125
شکل 3-27- ترک ایجاد شده دراثر تخریب در نمونه اپوکسی مشبک و نفوذ ماده خودترمیم به درون آن    126
شکل 3-28- نمودار نیرو-جابجایی فرآیند تخریب نمونه AGSC-R0-HA11-D3    127
شکل 3-29- نمودار نیرو-جابجایی آزمون خمش نمونه‌های AGSC-R0-HA5-D0/3/7    128
شکل 3-30- تصویر ماکروسکوپی از ترک ترمیم‌شده در نمونه AGSC-R0-HA5-D7    129
شکل 3-31- تصویر میکروسکوپ نوری از ترک ترمیم‌شده در نمونه AGSC-R0-HA5-D7    130
شکل 3-32- نمودار نیرو-جابجایی آزمون خمش نمونه‌های AGSC-R0-HA8-D0/3/7    131
شکل 3-33- نمودار نیرو-جابجایی آزمون خمش نمونه‌های AGSC-R0-HA11-D0/3/7    132
شکل 3-34- حداکثر بارخمشی نمونه‌های خودترمیم‌شونده براساس تغییردرصد حجمی مواد خودترمیم‌    133
شکل 3-35- بازده ترمیم حداکثر بار خمشی در نمونه‌های اپوکسی مشبک خودترمیم‌شونده    134
شکل 3-36- بازده ترمیم متوسط نمونه‌های خودترمیم‌شونده پس از ترمیم‌های 3 و 7روزه    135
شکل 3-37- حداکثر بارخمشی قابل تحمل نمونه‌های خودترمیم‌شونده براساس تغییر مدت‌زمان ترمیم    137

فهرست جدول‌ها
عنوان    صفحه
جدول 1-1- برخی از کاربردهای سازه‌های مشبک کامپوزیتی    21
جدول 1-2- میزان جذب انرژی ویژه پنل ایزوگرید کامپوزیتی پلی¬پروپیلن- الیاف شیشه E    26
جدول 2-1- خواص فیزیکی و ظاهری رزین اپوکسی ML-526    59
جدول 2-2- مشخصات پخت رزین اپوکسی ML-526    60
جدول 2-3- خواص مکانیکی رزین اپوکسیML-526‌    60
جدول 2-4- مشخصات فیزیکی و مکانیکی رووینگ تک‌جهته شیشه سری E    61
جدول 2-5- مشخصات فیزیکی و مکانیکی پارچه شیشه سری E    62
جدول 2-6- مشخصات فیزیکی و مکانیکی لوله‌های موئین شیشه‌ای    65
جدول 2-7- مشخصات سیلیکون قالب‌گیری    66
جدول 2-8- ابعاد قالب سیلیکونی و مشخصات نمونه‌های کامپوزیتی    79
جدول 2-9- وزن و طول تک‌الیاف تقویت‌کننده ریب‌های هلیکال و طول    81
جدول 2-10- وزن رزین و هاردنر مورد نیاز برای ساخت یک نمونه کامپوزیت مشبک    81
جدول 2-11- تعداد واحدهای خودترمیمی مورد استفاده در ساخت شبکه‌های خودترمیمی    84
جدول 2-12- مشخصات کامل نمونه‌های کامپوزیتی مشبک    90
جدول 2-13- ملزومات آزمون خمش سه‌نقطه‌ای نمونه‌های کامپوزیت مشبک با استاندارد ASTM D7264    93
جدول 3-1- نتایج آزمون خمش سه‌نقطه‌ای نمونه‌های شاهد AGSC-R30-HA0-D0    96
جدول 3-2- نتایج آزمون خمش سه‌نقطه‌ای نمونه‌های خودترمیم‌شونده حاوی 5%حجمی مواد خودترمیم    112
جدول 3-3- نتایج آزمون خمش سه‌نقطه‌ای نمونه‌های خودترمیم‌شونده حاوی 8%حجمی مواد خودترمیم    113
جدول 3-4- نتایج آزمون خمش سه‌نقطه‌ای نمونه‌های خودترمیم‌شونده حاوی 11%حجمی مواد خودترمیم    114
جدول 3-5- نتایج آزمون خمش سه‌نقطه‌ای نمونه‌های شاهد AGSC-R0-HA0-D0    122
جدول 3-6- نتایج آزمون خمش سه‌نقطه‌ای نمونه‌های خودترمیم‌شونده حاوی 5%حجمی مواد خودترمیم    128
جدول 3-7- نتایج آزمون خمش سه‌نقطه‌ای نمونه‌های خودترمیم‌شونده حاوی 8%حجمی مواد خودترمیم    131
جدول 3-8- نتایج آزمون خمش سه‌نقطه‌ای نمونه‌های خودترمیم‌شونده حاوی 11%حجمی مواد خودترمیم    132

چکیده
سازه‌های مشبک کامپوزیتی نسل جدیدی از مواد کامپوزیتی پیشرفته هستند که با توجه به طراحی منحصربفردی که دارند، از استحکام و سفتی ویژه بالا، و جذب انرژی فوق‌العاده خوبی برخوردار هستند. خواص مکانیکی قابل ‌توجه و کاربردهای چندمنظوره، موجب جلب توجه صنایع هوافضا، نظامی، نفت و گاز، ساختمانی و... به این سازه‌های پیشرفته شده است. قرارگیری سازه‌های مشبک کامپوزیتی در معرض بارگذاری‌های شدید در شرایط کاری، تشکیل ریزترک‌های ساختاری را در این مواد ناگزیر می‌کند. با توجه به این که ردیابی و تعمیر ترک‌های ایجاد شده در این سازه‌ها در شرایط کاری امری دشوار است، باید از موادی استفاده شود که قابلیت ترمیم خودکار عیوب را داشته باشند. تحت این شرایط استفاده از مواد خودترمیم‌شونده در سازه‌های مشبک کامپوزیتی منجر به کاهش چشمگیر هزینه‌های سنگین تعمیرات و نگهداری در صنایع مختلف و افزایش بهره‌وری سازه‌های مشبک خواهد شد.
در این پژوهش، پنل‌های مشبک کامپوزیتی اپوکسی/الیاف شیشه حاوی مواد خودترمیم‌شونده و با الگوی انیزوگرید ساخته شده و تحت آزمون خمش سه‌نقطه‌ای قرار گرفتند. سیستم خودترمیم‌شونده شامل مجموعه‌ای از لوله‌های موئین شیشه‌ای بوده که با رزین اپوکسی (ML-526) و هاردنر آمینی (HA-11) به عنوان عامل ترمیم پر شدند. در ادامه تاثیر تغییر درصد حجمی مواد خودترمیم‌شونده (5، 8 و 11 درصد حجمی) و تغییر مدت ‌زمان ترمیم (3 و 7 روز) بر بازیابی حداکثر بار خمشی نمونه‌های ترمیم‌شده پس از تخریب شبه ‌استاتیک، بررسی شده است. نتایج آزمون خمش نشانگر آن است که بیشترین بازده ترمیم (84%) در نمونه‌های کامپوزیت مشبک حاوی 8 درصد حجمی مواد خودترمیم‌شونده و پس از ترمیم 7 روزه مشاهده شده ‌است.
کلمات کلیدی: سازه مشبک کامپوزیتی، خودترمیم‌شونده، آزمون خمش سه‌نقطه‌ای، لوله‌های موئین شیشه‌ای