Skip to main content
SUPERVISOR
Dariush Semnani,Mohammad Zarrebini
داریوش سمنانی (استاد راهنما) محمد ذره بینی اصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Behrooz Sarijehlor
بهروز ساری جه کور

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی نساجی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

The influence of fiber orientation on air permeability and mechanical properties of nonwoven fabrics using artificial intelligence
Today, fibre-based materials are used in many applications. The fibre-reinforced composites are used as strong lightweight materials in many civil and constructional engineering applications. The fibrous porous scaffolds are used as supports for tissue growth in tissue engineering applications. The fibrous pads are used as absorbents in many medical and technical applications. In addition, there are a range of fibrous materials we use in our everyday life. The performance of these materials depends by and large on their structures and the characteristics of the fibres employed. The structure of the fibrous materials refers to the arrangement of fibres which is generally described by their directional arrangement and their packing arrangement. Properties of fibrous webs are usually determined by orientation of constituent fibers. Fiber orientation also can determine the anisotropic degree of webs or composite materials. Mechanical properties of nonwoven fabrics are expressed using properties of the components employed and also their structural arrangement within the web. In this respect factors such fiber morphology, fiber orientation, fiber crimp and fabric thickness are among the most important properties. Variation in these properties can affect the mechanical behavior as well as the fracture mechanisms of the fibrous structures. In order to change and improve the properties of the final product, these parameters can easily be made to vary during the production process. Permeability of anisotropic fibrous material is directly dependent on fiber orientation which in turn affects anisotropy of the fabric. Permeability is the property of a porous material that characterizes the traortation of a fluid through the material under a pressure gradient. In other words, it is the fluid conductivity of the porous material. The permeability characteristics of textile fabrics are dependent on pore shape and size, pressure drop and fibre and fabric geometries. Depending on the type of fabric (woven, knitted or nonwoven), the permeability influences other properties and various applications. Fibers are arranged in various directions in a nonwoven fabric. Mechanical properties such as strength, permeability, bending rigidity and phisycal properties like pore shapes and their distribution are controlled with fiber orientation of webs. Porosity of nonwoven has important role in determination of transfer properties such as heat and moisture transfer. The arrangement of fibers in the fabric can be influenced by both web formation and bond formation operations. Fibers can be arranged both two and three dimensionally. In the research the effect of fiber arrangement on mechanical and thermal transfer properties of fabrics have been studied. For this purpose samples were prepared and images of the cross-section of the samples were taken. Geometrical properties of the fabric cross sections were determine using image processing technique. Using this technique, it was possible to measure pore size and distribution of the samples. Additionally using the image processing technique, the mechanical properties of the samples were evaluated. Results showed that mechanical and thermal properties of the samples are directly affected by pore size and distribution. It was also found that ANN is a strong and valid tool for prediction of mechanical properties of the samples based on geometrical properties of the sample cross-sections. Key words : Fiber orientation, nonwoven fabric, ANN, image processing, porosity, pore distribution.
امروزه مواد الیاف محور در بسیاری از کاربردها مورد استفاده قرار می گیرند. کامپوزیت های تقویت شده با الیاف به عنوان یک ماده مستحکم و سبک در بسیاری از کاربردهای مهندسی عمران و سازه ها به کار می روند. داربست های متخلخل الیافی برای رشد بافت های زنده در مهندسی بافت نقش حمایتی خود را بعهده دارند. لایه های الیافی به عنوان جاذب در بسیاری از کاربردهای فنی و پزشکی به کار گرفته می شوند. علاوه بر این محدوده وسیعی از مواد الیافی وجود دارند که بطور روزمره در زندگی استفاده می گردند. ساختار این مواد الیافی برگرفته از آرایش الیاف است که بطور عمومی با جهت قرارگیری آنها و آرایش انباشتگی آنها توصیف می گردد. اصولاً آرایش یافتگی الیاف خصوصیات مکانیکی سازه های الیافی را تعیین می کند. آرایش یافتگی الیاف ناهمگنی در خصوصیات وب های مورد استفاده در تهیه یک نوع معین بی بافت یا ساختارهای کامپوزیتی را نیز تعیین می کند. خصوصیات مکانیکی پارچه های بی بافت با استفاده از خصوصیات اجزاء پارچه و آرایش ساختاری این اجزا تعیین می‍شود. در میان جنبه های مهم مورفولوژی لیف، آرایش الیاف، فر الیاف و ضخامت می باشد. تغییرات آن ها می تواند روی رفتار مکانیکی و مکانیسم های شکست موثر باشد، این پارامترها به راحتی قابل تغییر هستند و به آسانی طی تولید به منظور بهبود عملکرد و طراحی پارچه قابل کنترل می باشند. آرایش الیاف همچنین رفتارهای نفوذپذیری سیال و جذب سیال را نیز تعیین می کنند. نفوذپذیری سازه های الیافی غیرهمگن بسیار مرتبط با آرایش یافتگی الیاف که تأثیرگذار بر ناهمگنی ساختاری پارچه های بی بافت است می باشد. الیاف در پارچه بی بافت به ندرت به طور تصادفی کامل آرایش یافته هستند و الیاف اکثراً در جهات مختلف به صورت صفحه ای قرار گرفته اند. خواص مکانیکی مانند استحکام، نفوذپذیری، سختی خمشی و پیچشی و ... و همچنین خواص فیزیکی مانند شکل تخلخل و توزیع آنها با آرایش یافتگی لایه کنترل می شوند. تخلخل بی بافت نقش عمده ای در خواص انتقالی مانند انتقال حرارت و رطوبت دارد. آرایش این الیاف ناشی از فرایندهای پیوند و تشکیل وب می باشد. آرایش های قطعات الیاف در پارچه بی بافت در دو و سه بعد هستند. بنابراین تعیین خصوصیات آرایش یافتگی الیاف در سطح مقطع پارچه های بی بافت و تأثیر آن بر خصوصیات مکانیکی و انتقال حرارتی نمونه ها موضوعی بود که در این پروژه به آن پرداخته شد. برای این منظور بعد از تهیه نمونه های مورد نیاز سطح مقطع نمونه ها برش داده شده و از آنها عکس هایی تهیه گردید. جهت استخراج خصوصیات هندسه سطح مقطع نمونه ها از روش پردازش تصویر که امروزه به روشی مدرن و پرکاربرد در تعیین خصوصیات ظاهری منسوجات و دیگر مواد تبدیل گشته است استفاده شد. با استفاده از این روش خصوصیات اندازه میانگین منافذ و توزیع آنها در سطح مقطع به دست آمد و تأثیر آن بر خصوصیات مکانیکی پارچه بررسی شد. همچنین در این تحقیق مدل شبکه عصبی مصنوعی به منظور پیش بینی خصوصیات مکانیکی پارچه ها با استفاده از هندسه سطح مقطع طراحی گردید. نتایج آزمایشات و بررسی ها نشان داد که خصوصیات اندازه منافذ و توزیع آنها در سطح مقطع رابطه مستقیمی با خصوصیات مکانیکی و انتقال حرارت نمونه ها دارد. همچنین مدل شبکه عصبی طراحی شده نیز نشان داد که مدل هایی موفق در پیش بینی خصوصیات مکانیکی نمونه ها با استفاده از خصوصیات هندسه سطح مقطع آنها می باشند. کلمات کلیدی : آرایش یافتگی الیاف، پارچه بی بافت، شبکه عصبی مصنوعی، پردازش تصویر، تخلخل و آرایش یافتگی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی