Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein Hasani,Reza Gafari nadooshan
حسین حسنی (استاد مشاور) رضا جعفری ندوشن (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohsen Akbari
محسن اکبری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Investigation of the Mechanical Properties of Biaxial Weft Single Jersey Knitted Composites
Nowadays with regard to industrial requirements, application of composite materials is increasing. Textile composites for their numerous applications are of great interests in this regard. In Textile composites a textile preform is the reinforcement phase. Advantages of preform as reinforcement phase are integrity and flexibility to deform into the work-piece geometry. Weft knitted preforms are among the textile composites reinforcement. Weft knitted preforms due to their fiber knitted structure has week in-plane mechanical properties. To reinforce these properties weft and warp reinforcing yarns have been added in preform structure. With devising weft and warp reinforcing yarns in preform simultaneously, biaxial weft knitted preform has been formed. In this study mechanical properties such as young's modulus and composite strength of single jersey biaxial weft knitted reinforcement have been studied. In first step an appropriate geometrical model for single jersey biaxial weft knitted preform has been presented and implemented in ABAQUS software using python scripting. Then a unite cell of the composite was modeled and using finite element solution, composite young's modulus has been calculated in three main directions. Also using various damage criteria including: maximum tension, Tsai-Hill and Tsai-Wu, final strength and critical strain of composite has been predicted. In the next step, single jersey biaxial weft knitted composite using vacuum infusion process has been manufactured and after cured. Then using tensile test, mechanical properties has been measured. Finally, experimental data have been used to validate finite element solutions. Calculated mechanical properties from finite element in warp direction has good agreement and in weft direction has a fairly good agreement with experimental data. Therefore it can be concluded that by using finite element solution, single jersey biaxial weft knitted composite behavior can well be predicted before manufacturing. Keywords Textile composites, Single jersey biaxial weft knitted composite, Finite element analysis, Experimental tests, Stiffness, Strength, Vacuum infusion process
امروزه با توجه به نیازهای صنعت، بر کاربرد مواد مرکب و انواع آن افزوده می شود. مواد مرکب نساجی با توجه به کاربردهای فراوان در این عرصه مورد توجه قرار گرفته اند. در مواد مرکب نساجی از انواع پیش شکل یافته ها به عنوان فاز تقویت کننده استفاده می شود. از مزیت پیش شکل یافته ها به عنوان فاز تقویت کننده، می توان به یک پارچه بودن و انطباق با هندسه قطعه اشاره کرد. یکی از انواع مواد مرکب نساجی، ماده مرکب با تقویت کننده ای از نوع پیش‌شکل یافته های حلقوی پودی است. پیش شکل یافته های حلقوی پودی به دلیل ساختار حلقه ای نخ، دارای خواص مکانیکی درون صفحه‌ای ضعیفی هستند. برای تقویت این خواص نخ های تقویت کننده تار و پود در ساختار بافت قرار می گیرد. با قرارگیری نخ های تقویت کننده تار و پود در پیش شکل یافته به صورت هم زمان، پیش شکل یافته حلقوی پودی دومحوری ایجاد می شود. در این تحقیق به بررسی رفتار مکانیکی هم چون مدول یانگ و استحکام نهایی ماده مرکب با تقویت کننده حلقوی پودی دومحوری با بافت زمینه یک رو سیلندر پرداخته می شود. در گام نخست یک مدل هندسی مناسب برای بافت حلقوی پودی دومحوری یک‌رو سیلندر در نرم افزار آباکوس ارائه می شود. سپس به مدل سازی سلول واحد ماده مرکب مورد نظر پرداخته می شود و با استفاده از حل اجزای محدود در سه راستای اصلی، مدول یانگ ماده مرکب محاسبه می‌گردد. همچنین با استفاده از معیارهای آسیب تنش ماکزیمم، تسای-هیل و تسای-وو، استحکام نهایی و کرنش بحرانی ماده مرکب پیش بینی می شود. در گام بعدی نمونه هایی از ماده مرکب حلقوی پودی دومحوری یک رو سیلندر با استفاده از روش تزریق رزین با خلاء ساخته می شوند و پس از فرآیند پخت، با انجام آزمون کشش بر روی آن ها خواص مکانیکی مورد نظر محاسبه می گردد. در انتها از داده‌های تجربی برای اعتبارسنجی نتایج حل اجزای محدود استفاده می گردد. خواص مکانیکی مورد نظر محاسبه شده از روش اجزای محدود در راستای ردیف(نخ تار) تطابق خوبی، و در راستای رج(راستای پود) تطابق نسبی با داده های تجربی از خود نشان می دهند. بنابراین می‌توان ادعا کرد که به وسیله ی حل اجزای محدود می توان رفتار ماده مرکب حلقوی پودی دومحوری یک روسیلندر را قبل از ساخت آن پیش بینی کرد. کلمات کلیدی: مواد مرکب نساجی، پیش شکل یافته حلقوی پودی دومحوری یک روسیلندر، مدل هندسی، سلول واحد، تزریق رزین با خلاء،

ارتقاء امنیت وب با وف بومی