مقدمه
پانل های کامپوزیتی استحکام با لا-مدول بالا و مقاوم در برابر ضربه موادی سودمند می باشند کـه درکاربردهای مختلفی از قبیل صنایع دریایی، هوایی، نظامی، هوافضا، صنایع اتومبیل، وسایل ورزشـی، لـوازمپزشکی و…. مورد استفاده قرار می گیرند. معمولا آنها از الیاف با کارایی بالا و یک ماتریس درخور مناسب و با یک روش مناسب ساخته می شوند. امروزه کاربرد جدیدتر پانل های کامپوزیت پلیمری استفاده جهتکاربرد های بالستیکی است. در سالهای اخیر وطالعات زیادی در مـورد توسـعه سـاختار هـای کـامپوزیتیجهت حفاظت بالستیک در زمینه نظامی انجام گرفته است، بدلیل تحرک انـسانها و ابزارهـا، لـزوم سـبکیتجهیزات محافظ ضروری بنظر می رسد. امروزه از پانل های کامپوزیت الیاف پلی اتیلن بـا کـارایی بـالا درزمینه نظامی جهت کاربردهای جلیقه ضد گلوله، کلاه ضد گلوله، شیلتر، دیوار های ضد انفجار، کیت هایقابل نصب و سبک بر روی ماشین جهت حفاظت تجهیزات نظامی و … می باشد. مزیت استفاده از پانل های کامپوزیت الیاف پلی اتیلن با کارایی بالا نسبت به سایر محافظ های بالـستیک از قبیـل کـولار، سـرامیک،فولاد و غیره، در درجه اول سبکی و سطح حفاظت بالاتر آنها در وزن یکسان و در درجات بعدی اسـتحکامو مدول بالاتر، سازگاری بهتر و مناسبتر و راحتی کاربرد آنها می باشد. انگیزه جهت این تحقیق نیز ساخت یک پانل کامپوزیتی بر پایه الیاف پلی اتـیلن بـا کـارایی بـالا کـهبتواند در برابر ضربه بالستیک کلاسIIIA مقاومت لازم را داشته باشد، بوده است. بدیهی است کـه الیـافپلی اتیلن ترموپلاست می باشند و در دمای بالا نرم و ذوب می شوند و می توانند به راحتی تغییـر شـکلدهند، چنانچه لایه های الیاف پلی اتیلن با کارایی بالا بـه طـور شایـسته بـا اعمـال فـشار مناسـب جهـتجلوگیری از جمع شدگی محدود گردند با بالا بردن دما تا تقریبا نزدیکـی دمـای ذوب و جائییکـه آرایـشیافتگی و کریستالینیتی الیاف افت پیدا نکند برای یک دوره زمانی و متعاقبا سرد کردن آنهـا و کریـستالیمجدد آنها ساخت یک قطعه سخت و با کارایی بالا امکان پذیر است.

فهرست مطالب

چکیده………………………………………………………………………………………………………………………ز
مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………..س

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل اول : کلیات

پانل های کامپوزیت استحکام و مدول بالا و مقاوم در برابر ضـربه تقویـت شـده بـا الیـاف پلـی اتـیلن باکارایی با لا ، موادی سودمند هستند که در کاربردهای فراوانی از قبیل،صنایع در یـایی، هوافـضا، نظـامی،صنایع اتومبیل، وسایل ورزشی، لوازم پزشکی و … مورد استفاده قرار می گیرند.هدف از این تحقیق ساخت پانل پلیمری سبک و مقاوم در برابر ضربات با انرژی و سرعت بالا (ضرباتبالستیک) و دستیابی به دانش فنی ساخت محافظ های بالستیک کلاس های مختلف پرتابه های بالستیکجهت رفع نیاز های کشور و همچنین ارائه ترکیب مناسب جهت ساخت که بتواند بیشترین میـزان جـذبانرژی ضربه بالستیک را داشته باشد و یا بعبارتی کمترین میزان ترومـا پـس از ضـربه بالـستیک را داشـتهباشد.الیاف پلی اتیلن با کارایی بالا از جمله الیاف پیشرفته ای هستند که به سبب استحکام بالا،مدول بـالا،چگالی کم، قابلیت جذب انرژی و سرعت صوت بالا،انعطاف پذیری خوب و… انقلاب وسیعی را در طراحـیقطعات با کارایی بالا از جمله محافظ های بالستیک ایجاد نموده اند.در این تحقیق الیاف پلی اتیلن با کارایی بالا تحت نام داینیما محصول شرکتDSM هلند به صورتمتعامد با % 18 وزنی رزین استفاده شده اسـ ت (Dyneema® UD) و بـا اسـتفاده از روش زینتـر کـردن/فشردن در دمای بالا-فشار بالا سعی شده است تا پانل کامپوزیت پلیمری با خواص مورد نظر تهیـه شـود.فرایند ساخت بسیار مقرون به صرفه،آسان، قابل بازیافت وهیچگونه شرایط نامناسب زیست محیطی ایجـادنمی کن د.دستیابی به پارامترهای مهـم فراینـد(نـرخ حرارتـی، دمـای زینتـر کـردن، فـشار و زمـان زینتـرکردن،سرد کردن وغیره) از اهداف تحقیق و از اهمیت ویژه ای برخوردار است که می توانـد خـواص پانـلکامپوزیتی را تقویت و یا کاهش دهد. حفظ خواص اولیه الیاف و انتقال آنها به کامپوزیت در هنگام فراینـدساخت سبب می شود تا کامپوزیت حاصله خواص بالایی داشته باشد.بدیهی است که الیاف پلی اتیلن ترموپلاستیک بوده و در دمای بالا نرم و ذوب می شوند و می تواننـدبه راحتی تغییر شکل دهند.چنانچه لایه های تک جهتی الیاف پلی اتیلن با کارایی بالای داینیما بـه طـورشایسته با اعمال فشار مناسب جهت جلوگیری از جمع شدگی محدود گردند، با بالا بردن دما تـا جاییکـهخواص الیاف افت پیدا نکند،ذوب سطحی الیاف و کریستالی مجدد آنها در فرایند سرد کـردن، تهیـه پانـلکامپوزیتی سخت با خواص بالا امکان پذیر می سازند.

2-1.پیشینه تحقیق

در کشورهای پیشرفته علی الخصوص کـشورهای تولیـد کننـده اصـلی الیـاف پلـی اتـیلن بـا کـاراییبالا(هلند،امریکا و ژاپن) در زمینه تولید الیاف پلی اتیلن با کارایی بالا و کامپوزیـت هـای پیـشرفته از ایـنالیاف جهت کاربردهای متفاوت اقدامات زیادی صورت گرفته و در حال حاضر نیز رو به پیشرفت اسـت. درداخل کشور نیز از نظر علمی در جهت ساخت کامپوزیت پلی اتیلن با کارایی بالا تا آنجا کـه اطـلاع اسـتاقدامی صورت نگرفته است و در زمینه کامپوزیت محافظ در برابر ضربه بالستیک اقدامات اندکی با استفادهاز مواد سرامیک و الیاف کولار صورت گرفته است و کار ارائه شده از اقدامات اولیه در این زمینه می باشد.الیاف پلی اتیلن با کارایی بالای داینیما در سطح محافظت یکسان، نسبت به سایر مـوادی کـه در سـاختمحافظ های بالستیک استفاده می شوند دارای وزن کمتر مـی باشـند و سـبب راحتـی و عملکـرد بهتـر وکاهش انرژی مصرفی می گردند.

1- 1.هدف…………………………………………………………………………………………………………………..2
1- 2.پیشینه تحقیق…………………………………………………………………………………………………………3
1- 3.روش کار و تحقیق……………………………………………………………………………………………………..3

نمونه هایی از بافت های سه بعدی

نمونه هایی از بافت های سه بعدی

فصل دوم : مروری بر ادبیات موضوع

در جهان امروز شاهد نیاز روز افزون به استفاده از کامپوزی ت برای دستیابی به خواص مطلوب هستیم ، کاربردهای اولیه نظامی کامپوزیت های زمینه پلیمری در طول جنگ جهانی دوم منجر به بهره بـرداریتجاری در مقیاس وسیع از این مواد مخصوصاً در صنعت زیردریایی در اواخر سالهای 1940 و اوایل گردید. امروزه صنایع هواپیما سازی، خودروسازی، ساخت وسایل ورزشی و سرگرمی، الکترونیک و پزشکیکاملاً به پلاستیک های تقویت شده لیفی وابسته اند و این گونه کامپوزیت هـ ا بـه طـور مرتـب طراحـی وساخته شده و مورد استفاده قرار می گیرند. خواص مکانیکی خوب کامپوزیت ها نتیجـه بهـره بـرداری ازخواص ویژه الیاف با کارایی بالا از قبیل شیـشه، کـربن، کـولار، پلـی اتـیلن و… مـی باشـند. مزیتـی کـهکامپوزیت ها ی زمینه پلیمری نسبت به فلزات دارند وزن مخصوص کم آنها می باشد. فواید وزن مخصوصکم زمانی مشخص می شود که مدول ویژه (نسبت مدول به دانسیته) و استحکام ویژه (نسبت استحکام بهدانسیته) مورد م لاحظه قرار گیرند. استحکام ویژه و مدول ویژه بالای این گونه کامپوزیت ها بدین مفهوماست که وزن قطعات و اجزاء مشخصی را می توان کاهش داد. این یک عامل بسیار با اهمیت برای اجزاء وقطعاتی است که به گونه ای با حرکت همراه می باشند مخصوصاً در تمام موارد مربوط به حمل و نقل کهکاهش وز ن، راندمان بیشتری را به دنبال داشته و سبب صرفه جویی در مصرف انرژی و در نتیجه کـاهشهزینه می گردد.کاربرد جدیدت ر ک ه در مورد کامپوزیتها حاصل شده است استفاده از آنهـا در کاربردهـای بالیـستیکیاست. حافظت در برابر عوامل بالیستیکی یکی از مسائل همیشگی در تحقیقات نظامی بـه شـمار مـ یرود ومطالعات انجام یافته در دهه اخیر نقش و اهمیت این امر را در این زمینه به وضوح روشن ساخته است. درسالهای اخیر مطالعات زیادی در مورد توسعه ساختارهای محافظ جهـت اسـتفاده در دو زمینـه نظـامی وشخصی انجام گرفته است. در زمینه نظامی به دلیل تحرک انسانها و ابزارها، لزوم سبکی تجهیزات محافظ،ضروری به نظر میرسد. کلاه ضد گلول ه، جلیقه ضدگلوله،پناهگاه هـای ضـد گلولـه سـبک و قابـل حمـل،کیتهای قابل نصب بر زره تانک جهت حفاظت بیشتر خدمه، صندلی هلیکوپترهای تهاجمی که بـه طـورمداوم در معرض تهدید جنگافزارهای گوناگونی هستند و… از جملـه مـوارد کـاربرد نظـامی سـاختارهایمحافظ به شمار میروند. از سوی دیگر نیروهای پلیس نیز به چنین ساختارهایی برای حفاظـت گروههـایضد تروریستی، اتومبیل های مقامات و حفاظت انفرادی نیاز دارند.

2- 1.مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………6
2-2.الیاف پلی اتیلن با کارایی بالا (HPPE)…ا…………………………………………………………………………….8
2- 3.کامپوزیت های پلیمری………………………………………………………………………………………………………….41
2-3- 1.کامپوزیت های لایه ای……………………………………………………………………………………………………….91
2-3- 1- 1.چند لایه های متقارن…………………………………………………………………………………………………….91
2-3- 1- 2.چند لایه های غیر متقارن……………………………………………………………………………………………..91
2-3- 1- 3.چند لایه های متعامد……………………………………………………………………………………………………20
2-3- 1- 4.چند لایه های ضربدری………………………………………………………………………………………………….20
2-3- 1- 5.چند لایه های بالانس…………………………………………………………………………………………………….20
2-3- 1- 6.چند لایه های هیبرید……………………………………………………………………………………………………20
2-4.اعمال ضربه بر کامپوزیت……………………………………………………………………………………………………….21
4-2- 1.ضربه با سرعت کم…………………………………………………………………………………………………………21
4-2- 2.ضربه پرتابی یا ضربه با سرعت بالا……………………………………………………………………………………..22
2- 5.رفتار مکانیکی مواد کامپوزیت……………………………………………………………………………………………….22
2-5- 1.رفتار مکانیکی یک لایه در مقیاس میکرو………………………………………………………………………………..23
2-5-1-1.تعیین 1E ..ا………………………………………………………………………………………………………………….24
2-5-1-2.تعیین 2E .ا………………………………………………………………………………………………………………….27
2-5-1-3.تعیین 12V..ا…………………………………………………………………………………………………………………28
2-5-1-4.تعیین 12G..ا…………………………………………………………………………………………………………………29
2-6.مکانیک نفوذ………………………………………………………………………………………………………………………..31
2- 7.آشنایی با استانداردها و تعاریف بالستیک……………………………………………………………………………………33
2-7- 1.بالیستیک……………………………………………………………………………………………………………………….33
2-7- 2.پرتابه……………………………………………………………………………………………………………………………..34
2-7- 3.نفوذ کننده……………………………………………………………………………………………………………………..34
2-7- 4.حد بالستیک…………………………………………………………………………………………………………………..34
2-7- 5.سرعت 50V…………………………………………………………………………………………………………………….34
2-7- 6.زره…………………………………………………………………………………………………………………………………35
2-7- 7.صفحه شاهد……………………………………………………………………………………………………………………35
2-7- 8.ماده پشتیبان………………………………………………………………………………………………………………….35
2-7- 9.تروما………………………………………………………………………………………………………………………………35
2-7- 01.پرتابه شبیه ساز ترکش(FSP).ا…………………………………………………………………………………………36
2-7- 01.سرعت برخورد Vs….ا……………………………………………………………………………………………………..36
2-7- 11.سرعت باقیمانده Vr…ا…………………………………………………………………………………………………….36
2-7- 21.استاندارد های بالیستیکی………………………………………………………………………………………………36
2-7- 21-1.استانداردهای امریکا………………………………………………………………………………………………….37
2-7- 21-2.استاندارد آلمان………………………………………………………………………………………………………..37
2-7- 21-3.استاندارد اروپا………………………………………………………………………………………………………….38
2-7- 21-4.استاندارد موسسه بین المللی زره………………………………………………………………………………….39
2- 8.بررسی یک مدل تحلیلی ساده جهت شبیه سازی رفتار ضربه بالستیک روی پارچه………………………………….40
2-8- 1.ضربه عرضی روی پارچه……………………………………………………………………………………………………43
2- 9.مدل سازی جذب انرژی ضربه بالستیک کامپوزیت های پلیمری………………………………………………………..46
2-9- 1.انرژی جذب شده بوسیله شکست کششی ن خهای اولیه (..( ETFا ……………………………………………48
2-9-2.انرژی جذب شده توسط تغییرشکل الاستیک نخ های ثانویه ( ( EED.ا……………………………………………..49
2-9-3.انرژی جنبشی مخروط شکل گرفته در پشت کامپوزیت ( ( EKEا…………………………………………………….50
2-9-4.محاسبه مقدار °V..ا………………………………………………………………………………………………………50
2- 01.کامپوزیت های تقویت شده با الیاف پلی اتیلن با کارایی بالا………………………………………………………….51
2-01- 1.خواص مکانیکی دینامیکی کامپوزیت های تقویت شده با الیاف پلی اتیلن با کارایی بالا…………………………74
2-11.نظریه طرح آزمایشها……………………………………………………………………………………………………………82
2-11-1.روش پیشین……………………………………………………………………………………………………………………84
2-11-2.روش تاگوچی…………………………………………………………………………………………………………………87

فصل سوم : مواد و روش های آزمایش

به منظور بررسی جمع شدگی الیاف در دماهای بالا ، داینیما UD به طول 30 سانتی متـر و عـرض1 سانتی متر در داخل حمام روغن سیلیکون در دماهـای 125 و 130 و 135 و 138 درجـه سـانتیگراد بـهمدت 10 دقیقه و مدت 5 ثانیه در دمای 142 درجه قرار گرفتند جمع شدگی نمونه پس از خارج سازی از حمام نسبت به طول اولیه برحسب درصد محاسبه شده است.

3-3. گرماسنجی افتراقی (DSC)
در روش گرماسنجی احتراقی ، نمونه مجهول و شاهد در دمای یکسان نگهداری شده و تفـاوت انـرژی لازم برای این یکسانی حرارتی ، برحسب تغییر دما رسم می شود، به عبارت دیگر نمونه مجهـول و شـاهد مقدار گوناگونی انرژی را می گیرند تا دمای آنها همیشه یکسان بماند در زیر نمونه شاهد و مجهول گرمکن های الکتریکی جداگانه برای گرمایش آنها وجود دارد. همچنین دو ترموکوپل دمای نمونه هـا را مـشخصمی کند یک واحد الکتریکی به نام مواد کنترل کنندهDSC پس از دریافت نشانه های دمایی مربـوط بـههر دو نمونه مقدار انرژی لازم برای یکسان کردن دمای آنها را تعیین و اجرا مـی کنـد و بنـابراین تفـاوتانرژی داده شده به نمونه مجهول و شاهد بر حسب دما توسط قسمت ثبت کننده رسم می شود.
3-3-1. روش تهیه نمونه
قالب فولادی با ابعاد 15× 15 سانتی متر و ضخامت یک سانتی متر تهیه شده سطح بالا و پایین آنها با کاغذ رهاساز پوشانده شده و سپس تک لایه های الیاف بـه ابعـاد 10 × 10 سـانتی متـر آمـاده و بـین دوصفحه فولادی قرار می گیرد. جهت فشردن داغ الیاف از دستگاه Hot press D8017 Ebersberg-collin-Germany اسـتفاده شـدهاست. دستگاه پرس کالیبرده شده و قالب درون دستگاه بین دوصفحه پرس قرار می گیرد سپس صـفحاتبالا و پایین پرس به آرامی بسته شده سیکل حرارتی و فشار اعمال شده و نمونه ها در فشار و دمای نهایی برای یک دوره زمانی مشخص به طور ثابت نگه داشته می شوند تا فرایند زینترکردن پایان یابد. سـپس بـاعبور آب سرد از داخل لوله هایخنک کننده صفحات پرس نمونه ها به آرامی سرد شده و تا دمای محیطخنک می شوند سپس پرس آزاد و صفحات آن جدا می شوند و نمونه ها خارج می گردند .

3- 1.مواد……………………………………………………………………………………………………………………………..92
3- 2.بررسی جمع شدگی حرارتی……………………………………………………………………………………………….93
3- 3.گرماسنجی افتراقی (DSC)…….ا………………………………………………………………………………………….93
3- 3-1.روش تهیه نمونه…………………………………………………………………………………………………………..94
3- 3-2.ارزیابی درجه کریستالی با DSC..ا……………………………………………………………………………………94
3- 4.ارزیابی چسبندگی بین لایه ای با تست T-peel….ا………………………………………………………………..95
3- 5.آماده سازی پانلها وطراحی آزمایشات………………………………………………………………………………..95
3- 6.ارزیابی کارایی بالستیک…………………………………………………………………………………………………96
3- 7.ارزیابی خواص حرارتی مکانیکی دینامیکی (DMTA)..ا…………………………………………………………97
3- 8.بررسی مورفولوژی و شکست الیاف پس از تست شلیک گلوله با SEM….ا……………………………….98

نمای پشت پارچه بافته شده کولار)سمت چپ( و بی بافت داینیما)سمت راست( پس از اصابت گلوله

نمای پشت پارچه بافته شده کولار)سمت چپ( و بی بافت داینیما)سمت راست(
پس از اصابت گلوله

فصل چهارم : نتایج و بحث

5-1.بررسی جمع شدگی حرارت الیاف داینیما UD…….ا………………………………………………………………..100
5-2.گرماسنجی افتراقی (DSC) و ارزیابی درجه کریستالی…………………………………………………………..101
5-3.ارزیابی چسبندگی بین لایه ای……………………………………………………………………………………….107
5-4.بهینه سازی پارامترهای اصلی فرایند و بررسی کارایی بالستیک پانلهای کامپوزیتی…………………………..109
5-4-1.آماده سازی نمونه ها……………………………………………………………………………………………….109
5-4-2.آزمایش مقاومت ضربه پذیری یا قابلیت جذب انرژی پانل ها با استفاده از تست بالستیک…………………..115
5-5.ارزیابی خواص مکانیکی دینامیکی پانل کامپوزیت داینیما………………………………………………………….130
5-6. بررسی مکانیزم جذب انرژی و شکست الیاف……………………………………………………………………….132

فصل پنجم : نتیجه گیری و پیشنهادات

5-1.نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………………………….139
5-2. پیشنهادات………………………………………………………………………………………………………………142
منابع و ماخذ…………………………………………………………………………………………………………………145
چکیده انگلیسی……………………………………………………………………………………………………………152

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فهرست جداول
جدول 2-1.انواع الیاف پلی اتیلن با کارایی بالا……………………………………………………………………………9
جدول 2-2.خصوصیات پارچه ها بر اسا نوع بافت آنها………………………………………………………………….71
جدول 2-3. استاندارد بالستیک NIJ 0101.04….ا………………………………………………………………………37
جدول 2-4.استاندارد پلیس آلمان…………………………………………………………………………………………38
جدول 2-5.استاندارد 52290DIN .ا……………………………………………………………………………………….38
جدول 2-6.استاندارد اروپا (تفنگ دستی ،کاربین ،مسلسل)…………………………………………………………39
جدول 2-7.استاندارد اروپا (تفنگ های ساچمه ای)…………………………………………………………………..39
جدول 2-8.استاندارد موسسه بین المللی زره………………………………………………………………………..40
جدول 2-9.خواص بالستیک کامپوزیت الیاف اسپکترا 1000 تحت ضربه بالستیک با پرتابه های شبه ترکش
(22/0 کالیبر،1/1 …………………………………………………………………………………………………………..60
جدول 2-01.کارایی بالستیک کامپوزیت های الیاف آرامید/پلی یورتان و الیاف UHMWPE/ پلی یورتان.61
جدول 2-11.تأثیر فشار قالب گیری در جذب انرژی کامپوزیت داینیما UD 66..ا……………………………………….66
جدول 2-21.تأثیر فشارهای مختلف در چسبندگی بین لایه ای الیاف داینیما UD66.ا…………………………….67
جدول 2-31.خصوصیات الیاف مختلف مورد قیاس………………………………………………………………………..68
جدول 2-41.جذب انرژی بالستیک کامپوزیت های الیاف با دانسیته سطحی مختلف…………………………………70
جدول 2-51. پارامترهای ساختاری کامپوزیت های الیاف مختلف……………………………………………………….71
جدول 2-61.کارایی بالستیک کامپوزیت های لیفی مختلف تحت سرعت های مختلف پرتابه……………………..72
جدول 2-71.عاملها و سطح های فرایند قالبگیری تزریقی…………………………………………………………..84
جدول 2-81.مربع لاتین 3×3…………………………………………………………………………………………..86
جدول 3- 1.مشخصات الیاف داینیما، رزین کراتون و لایه تک جهتی الیاف داینیماUDHB2…ا………………..92
جدول 4-1.جمع شدگی حرارتی داینیما UDH..ا…………………………………………………………………100
جدول 4-2.کریستالینیتی الیاف خام و زینتر شده در فشار MPa 1،زمان 30 دقیقه و دماهای مختلف…….107
جدول 4-3.چسبندگی بین لایه ای دو لایه الیاف داینیما UD زینتر شده در فشار Mpa 1،زمان 30 دقیقه و
دماهای مختلف………………………………………………………………………………………………………….108
جدول 4-4.مقاذیر انتخابی برای سطوح هر یک از متغیرها…………………………………………………………..111
جدول 4-5.آرایه 9L طرح تاگوچی……………………………………………………………………………………..112
جدول 4-6.ترتیب آزمایشات بر اساس طرح تاگوچی………………………………………………………………..113
جدول 4-7. جذب انرژی پانل های کامپوزیت داینیما بر حسب تروما بر اساس طرح تاگوچی…………………..116
جدول 4-8. برآورد اثرات اصلی نتایج جذب انرژی پانل های کامپوزیت داینیما بر حسب تروما…………………….117
جدول 4-9. قابلیت جذب انرژی پانل های کامپوزیت داینیما بر اساس طرح تاگوچی………………………………119
جدول 4-01.اثرات کلی نتایج جذب انرژی پانل های کامپوزیت داینیما……………………………………………….120
جدول 4-11.تحلیل واریانس نتایج جذب انرژی پانل های کامپوزیت داینیما………………………………………….129

فهرست شکل ها

شکل 2- 1.آرایش یافتگی مولکولی الیاف پلی اتیلن با کارایی بالا و الیاف پلی اتیلن معمولی……………………….9
شکل 2- 2. استحکام الیاف با کارایی بالا…………………………………………………………………………………………….01
شکل 2- 3. مقایسه تنش-کرنش الیاف مختلف………………………………………………………………………………………01
شکل 2- 4. شماتیکی از طول شکست آزاد الیاف مختلف………………………………………………………………………..11
شکل 2- 5. تنش مخصوص – مدول مخصوص الیاف با کارایی بالا………………………………………………………………..21
شکل 2- 6.سرعت صوت – قابلیت جذب انرژی در الیاف بالیستیک…………………………………………………………….31
شکل2-7.تقسیم بندی کامپوزیتها……………………………………………………………………………………………………….51
شکل2-8.انواع پارچه های بافته شده…………………………………………………………………………………………………..71
شکل 2- 9.لمینت الیاف زاویه ای (سمت راست)و متعامد (سمت چپ)………………………………………………………….81
شکل 2- 01.نمونه هایی از بافت های سه بعدی……………………………………………………………………………………….81
شکل 2- 11.سوال پایه میکرومکانیک……………………………………………………………………………………………………24
شکل 2- 21.بارگذاری المان حجمی نمونه در جهت 1……………………………………………………………………………..25
شکل 2- 31. تغییرات 1E با درصد حجمی الیاف…………………………………………………………………………………..26
شکل 2- 41. بارگذاری المان حجمی نمونه در جهت 2…………………………………………………………………………….27
شکل 2- 51. بارگذاری المان حجمی نمونه در جهت 1…………………………………………………………………………….29
شکل 2- 61.المان حجمی نمونه در بارگذاری برشی………………………………………………………………………………..30
شکل 2- 71.پرتابه های شبیه ساز ترکش (FSP)….ا………………………………………………………………………………36
شکل 2- 81.ضربه عرضی روی تار و فهرست علائم…………………………………………………………………………………41
شکل 2- 91.نماهای قائم و جنبی از برخورد پرتابه روی پارچه……………………………………………………………………43
شکل 2- 02.دفرمه شدن کامپوزیت بر اثر ضربه بالستیک با پرتابه فولادی a) Sphere)سطح پشت ،(b) سطح
جانبی………………………………………………………………………………………………………………………………….47
شکل 2- 12.شماتیکی از ساختمان الیاف تک جهتی اسپکترا و داینیما……………………………………………………….51
شکل 2- 22. شماتیکی از پخش انرژی و شکست گلوله…………………………………………………………………………52
شکل 2- 32. نمای پشت پارچه بافته شده کولار(چپ) و بی بافت داینیما(راست) پس از اصابت گلوله…………………..52
شکل 2- 42.مقایسه تروما آرامید و داینیما پس از ضربه بالستیک……………………………………………………………..53
شکل 2- 52.مقایسه کارایی بالستیک کامپوزیت های الیاف اسپکترا و آرامید………………………………………………..54
شکل 2- 52.نمودار DSC کامپوزیت داینیما UD66 به همراه الیاف شکسته شده روی ضربه بالستیک……………………..56

شکل 2- 72.پرتابه های B)FSP ،(A)Rounded )وC) Sharp).ا………………………………………………………………..59
شکل 2- 82. پرتابهmm parabellum 9 متوقف شده در کامپوزیت داینیما…………………………………………………..62
شکل 2- 92. پانل تست شده در مقابل پرتابه 7.62×38 AK47.ا……………………………………………………………62
شکل 2- 03. برش عرضی پانل 21 کیلوگرم بر متر مربع، یک گلوله ساچمه ای m 62/7 را بهنگام اصابت با
سرعت 838 متر بر ثانیه متوقف ساخته است………………………………………………………………………………….63
شکل 2- 13.سرعت حد بالستیک در مقابل دانسیته سطحی لمینت های پارچه اسپکترا و الیاف زاویه دار
اسپکترا…………………………………………………………………………………………………………………………64
شکل 2- 23.اثر ترکیبات ماتریس روی لایه لایه شدگی لمینت های تقویت شده با پارچه اسپکترا تحت ضربات
متوالی(سرعت برخورد m/s 150)………………………………………………………………………………………………………………………………65
شکل 2- 33.ارتباط دانسیته سطحی با قابلیت جذب انرژی کامپوزیت داینیما UD66.ا…………………………………..67
شکل 2- 43.ارتباط بین دانسیته سطحی و جذب انرژی کامپوزیت های الیاف مختلف………………………………….69
شکل 2- 53.اثر فشار بر جذب انرژی کامپوزیت الیاف توارن………………………………………………………………….73
شکل 2- 63.اثر فشار بر جذب انرژی کامپوزیت الیاف داینیماUD66..ا……………………………………………………….73
شکل 2- 73.نرخ فرکانس کاربردهای دینامیکی………………………………………………………………………………75
شکل 2- 83.حالات دینامیکی تست میکانیکی……………………………………………………………………………….76
شکل 2- 93.مفهوم کلی مربوط به تبدیلهای مختلف در منحنی فاکتور افت دمپینگ در مقابل دما…………………….77
شکل 2- 04.مدول ذخیره خمشی الیاف و پارچه اسپکترا در مقابل دما……………………………………………………79
شکل 2- 14.Tanδ لمینت الیاف و پارچه اسپکترا در Tg الیاف در مقابل دما……………………………………………..79
شکل 2- 24.مدول خیره کامپوزیت های کولار/اپوکسی و اسپکترا/کراتون………………………………………………80
شکل 2- 34.مدول ذخیره در مقابل تابعی از فرکانس کامپوزیت های کولار/اپوکسی و اسپکترا / کراتون…………..81
شکل2 – 44.تغییر فاکتور Tanδ با فرکانس کامپوزیت های کولار/اپوکسی و اسپکترا/کراتون………………………..82
شکل 3-1.شماتیکی از الیاف داینیما UDHB2….ا…………………………………………………………………………92
شکل 3-2.تصور SEM الیاف تک جهتی داینیما…………………………………………………………………………….93
شکل 3-3.شماتیکی از تست بالستیک استاندارد NIJ………………………………………………………………..97
شکل 4- 1. جمع شدگی حرارتی داینیما UDHB2.ا……………………………………………………………………101
شکل 4- 2. نمودار DSC الیاف داینیما UDHB2 سیکل رفت…………………………………………………………..101
شکل 4- 3. نمودار DSC سیکل برگشت……………………………………………………………………………….102
شکل 4- 4. نمودار زینتر کردن/فشردن دما بالا- فشار بالا تک لایه های الیاف داینیما…………………………….103
شکل 4- 5.نمودار DSC تک لایه الیاف زینتر شده در دمای C ْ 115،فشار MPa 1 و زمان 30 دقیقه………………104
شکل 4- 6.نمودار DSC تک لایه الیاف زینتر شده در دمای C ْ 125،فشار MPa 1 و زمان 30 دقیقه………………01
شکل 4- 7.نمودار DSC تک لایه الیاف زینتر شده در دمای C ْ 135،فشار MPa 1 و زمان 30 دقیقه…………….105
شکل 4- 8.نمودار DSC تک لایه الیاف زینتر شده در دمای C ْ 145،فشار MPa 1 و زمان 30 دقیقه…………….105
شکل 4- 9.کریستالینیتی الیاف خام و زینتر شده در فشار MPa 1،زمان 30 دقیقه و دماهای مختلف………..107
شکل 4- 01.چسبندگی بین لایه ای دو لایه الیاف داینیما UD زینتر شده در فشار Mpa 1،زمان30 دقیقه و دماهای مختلف……………………………………………………………………………………………………………………108
شکل 4- 11.نمودار زینتر کردن/فشردن دما بالا- فشار بالا پانل های کامپوزیت داینیما………………………….114
شکل 4- 21.پانل کامپوزیت داینیما……………………………………………………………………………………..114
شکل 4- 31.نمودارهای اثرهای کلی تغییر مقادیر اجزاء بر جذب انرژی پانل های کامپوزیت داینیما………….118
شکل 4- 41.نمودارهای اثرهای کلی تغییر مقادیر اجزاء بر جذب انرژی پانل های کامپوزیت داینیما………….120
شکل 4- 51.نمونه شماره 6 پس از تست بالستیک (تروما mm 29)……….ا………………………………….122
شکل 4- 61.سطح رویی و جانبی نمونه پس از تست بالستیک و ساقط شدگی پرتابه(تروما mm 82)…ا…. 123
شکل 4- 71.آنالیز حرارتی مکانیکی دینامیکی پانل کامپوزیت داینیما……………………………………………….130
شکل 4- 81.لایه لایه شدگی و برآمدگی در پشت نمونه و تخت شدن پرتابه پس از تست بالستیک (نمونه 1
،تروما mm49)..ا…………………………………………………………………………………………………………132
شکل 4- 91.جذی انرژی پرتابه بر اثر انرژی کرنشی بالای الیاف و شکل گیری برآمدگی در پشت نمونه (نمونه
3،تروما mm 50)………………………………………………………………………………………………………………………………..133
شکل 4- 02.شکست برشی الیاف در محل برخورد پرتابه………………………………………………………………….134
شکل 4- 12.شکست برشی الیاف در هنگام اصابت پرتابه…………………………………………………………………134
شکل 4- 22.ذوب شدن الیاف در اثر ضربه سرعت بالای پرتابه…………………………………………………………….135
شکل 4- 32.الیاف دفرمه شده وذوب شده در محل برخورد پرتابه………………………………………………………..136
شکل 4- 42.لایه لایه شدگی الیاف به همراه ماتریس……………………………………………………………………..136
شکل 4- 62.دفرمه شدن الیاف در محل برخورد پرتابه……………………………………………………………………..137

 

ABSTRACT
High performance polyethylene fibers are made of ultra high molecular weight polyethylene(>2000000) by a gel-spinning process, This fibers because of lightweight, modulus, strength and high energy absorption capability, high sonic distribute velocity, good flexibility and other appropriate properties have revolutionized the design of high velocity impact resistance composites panels.
In this research, preliminary the effect of temperature on thermal behaviour, crystallinity and interlayer adhesion of unidirectional Dyneema fibers laminate under constant pressure and time investigated, For fabrication of composite panel a new method called high temperature-high pressure sintering/compaction method used, the Tagushi quality engineering method is used to optimize the processing condition and ballistic tests, In order to achieve the best ballistic impact properties and investigation process parameters such as time, pressure,sintering temperature and areal density. Dynamic mechanical thermal properties and morphology and failure modes of fibers after ballistic tests are investigated by DMTA and SEM, respectively.
According to results, the shrinkage of fibers laminate increase slowly up to 138˚C, as soon as the temperature passes 140°C, the shrinkage increases rapidly and reaches its maximum value very quickly, the crystallinity of the compacted single layer of fibers laminate under costant pressure and time increase with rising temperature up to 135˚C then it decreases at 145˚C, the T-Peel strength of sintered bilayer under constant pressure and time, increase with rising temperature and The ballistic results show that in pressure 3 MPa, time 30 min, areal density 7.95 kg/m², ballistic impact absorption energy is up to the highest value when the sintering/compaction temperature is about 125˚C.


 


 مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصاله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان