از دیر هنگام استفاده از سازه های پارچه ای در زندگی بشر نقش اساسی داشته است. انسانها از سازه های پارچه ای (چادر) به عنوان سرپناه برای محافظ از سرما و برف و باران استفاده می کردند. اما سازه های پارچه های امروزی تغییرات فراوانی کرده است. سازه های پارچه در این مقاله در مورد آن بررسی انجام گرفته است از پارچه های کامپوزیتی ساخته شده و بیشتر در سقف های استودیوم، نمایشگاه و سایه بان­ها استفاده می گردد. در صنعت نساجی پارچه های کامپوزیتی از ترکیب پلی استر و رزین وینیل و همچنین الیاف شیشه و رزین تفلن تولید می شوند.

امروزه الیاف، انواع پارچه‌ها و دیگر مواد نساجی در ساختمان‌سازی جایگاه مناسبی پیدا کرده‌اند. زیرا نسبت به آجر و ملات، سبکتر و قابل انعطاف‌ بوده و در زمان بسیار کمی بنا می‌شوند. همچنین توانایی پوشاندن سطح وسیعی را با بکار بردن کمترین مواد را دارند. در این پروژه علاوه بر معرفی و ضرورت سازه‌های پارچه‌ای، خواص مکانیکی پارچه کامپوزیتی مورد استفاده در آنها بررسی می‌شود که نمونه پارچه کامپوزیتی مورد استفاده در سازه های پارچه ای که در این پروژه مورد بررسی شده از شرکت اطلس تهیه شده و تنها یک نمونه انتخاب و خواص آن اندازه گیری شده است. برای درک بهتر این خواص، مقایسه‌ای بین این پارچه و پارچه مورد استفاده در پوشاک انجام گرفته که نمونه (پارچه پیراهنی) از کارخانه یزدباف تهیه گردیده و تنها یک نمونه مورد آزمایش قرار گرفته است که شامل مقایسه استحکام، سختی خمشی، سختی برشی و خواص ظاهری (جنس، وزن، تراکم و...) می‌باشد. نتایج بررسی‌ها نشان می‌دهد که پارچه کامپوزیتی 4 برابر پارچه پیراهنی استحکام داشته و سختی خمشی آن در جهت تار 60 برابر و در جهت مورب 32 برابر پارچه پیراهنی می‌باشد و علاوه بر این 5 برابر پارچه پیراهنی وزن دارد.

کلمات کلیدی: پارچه کامپوزیتی- خواص مکانیکی- سازه پارچه‌ای

فهرست مطالب

چکیده

فصل اول: آشنایی کلی با سازه‌های پارچه‌ای

بخش اول: مواد کامپوزیتی و خصوصیات آنها1

1-1- تاریخچه 1

2-1- مقدمه 2

3-1- کامپوزیتها چه هستند5

4-1- صنعت کامپوزیتها 8

1-4-1- کامپوزیتهای مصرفی8

2-4-1- کامپوزیتهای صنعتی9

3-4-1- کامپوزیتهای پیشرفته9

5-1- ساختارهای تشکیل دهنده مواد مرکب10

6-1- چرا کامپوزیتها متفاوتند11

7-1- کامپوزیتها از نقطه نظر دیگر13

8-1- طبقه بندی کامپوزیتها14

1-8-1- کامپوزیتهای الیافی (رشته‌ای15

2-8-1- کامپوزیتهای لایه‌ای16

3-8-1- کامپوزیتهای ذره‌ای17

4-8-1- کامپوزیتهای پولکی17

5-8-1- کامپوزیتهای پرشده17

9-1- مزایای هشتگانه کامپوزیتها (پلاستیکهای تقویت شده با الیاف FRP19

1-9-1- انعطاف پذیری در طراحی19

2-9-1- پایداری ابعاد19

3-9-1- ساخت قطعات به شکل یکپارچه19

4-9-1- مقاومت بالا 20

5-9-1- سبکی وزن 20

6-9-1- هزینه تجهیزات متوسط20

7-9-1- هزینه پرداختکاری پایین20

8-9-1- مقاومت در برابر خوردگی بالا20

بخش دوم: مروری بر تحقیقات انجام شده قبلی21

10-1- شبیه سازی سه بعدی زیرلایه‌های کامپوزیت بافته شده برای صفحه مدارهای چند لایه‌ای21

11-1- شبیه‌سازی تصادفی شکل گیری کامپوزیتهای بافته شده21

12-1- روش میکرو سطح/ ماکرو سطح و مولتی سطح برای آنالیز ورقه‌های کامپوزیت پارچه‌های بافته شده 22

1-12-1- روش میکروسطح / ماکروسطح و مولتی سطح24

13-1- روندهای نمونه برداری برای کامپوزیت‌های بافته شده هشت وجهی سه‌بعدی.. 26

1-13-1- فرایند تولید برای کامپوزیتهای بافته شده سه بعدی28

14-1- تست فریم تصویری تقویت‌های کامپوزیت بافته شده با یک ثبت واتنش میدان کامل29

15-1- مدل‌های میکرو مکانیکی برای رفتار خمش کامپوزیت بافته شده30

بخش سوم: سازه‌های پارچه‌ای32

16-1- سازه‌های پارچه‌ای 32

17-1- خصوصیات مواد نساجی34

18-1- پارچه‌های مورد استفاده در سازه‌های پارچه‌ای35

19-1- انواع سازه‌های پارچه‌ای35

20-1- مزیت‌های سازه‌های پارچه‌ای37

21-1- انتخاب سازه‌های پارچه‌ای37

22-1- کاربردهای امروزه38

فصل دوم: مقایسه خصوصیات مکانیکی پارچه کامپوزیتی با پارچه پیراهنی

بخش اول: روش انجام آزمایشات 42

1-2- مقدمه 42

2-2- معرفی مواد مورد آزمایش42

1-2-2- پارچه کامپوزیتی (سازه پارچه‌ای42

1-1-2-2- خصوصیات پارچه کامپوزیتی 42

2-2-2- پارچه پیراهنی 43

1-2-2-2- خصوصیات پارچه پیراهنی43

3-2- اندازه‌گیری ضخامت با دستگاه44

1-3-2- اندازه‌گیری ضخامت پارچه کامپوزیتی44

2-3-2- اندازه‌گیری ضخامت پارچه پیراهنی 45

4-2- تعریف خواص مکانیکی 46

1-4-2- خاصیت کشسانی و قانون هوک46

5-2- خواص مکانیکی پارچه47

1-5-2- استحکام 47

2-5-2- مقاومت خمشی 47

3-5-2- قابلیت ازدیاد طول48

6-2- طول خمشی 48

1-6-2- سختی خمشی 51

2-6-2- مدول خمشی 51

7-2- استحکام پارچه 52

1-7-2- مقدمه 52

2-7-2- خصوصیات موثر بر خواص استحکامی کششی پارچه52

3-7-2- اندازه‌گیری استحکام پارچه55

4-7-2- اندازه‌گیری استحکام پارچه با باریکه‌ای از پارچه56

بخش دوم: نتایج بدست آمده از آزمایشات58

8-2- محاسبه سختی خمشی58

1-8-2- سختی خمشی پارچه کامپوزیتی در جهت تار58

2-8-2- سختی خمشی پارچه کامپوزیتی در جهت مورب ^ס4558

3-8-2- سختی خمشی پارچه پیراهنی در جهت تار 59

4-8-2- سختی خمشی پارچه پیراهنی در جهت پود 59

5-8-2- سختی خمشی پارچه پیراهنی در جهت مورب ^ס4560

9-2- محاسبه استحکام 61

1-9-2- اندازه‌گیری استحکام پارچه کامپوزیتی در جهت تار61

2-9-2- اندازه‌گیری استحکام پارچه کامپوزیتی در جهت مورب ^ס4562

3-9-2- اندازه‌گیری استحکام پارچه پیراهنی در جهت تار 63

4-9-2- اندازه‌گیری استحکام پارچه پیراهنی در جهت پود 64

5-9-2- اندازه‌گیری استحکام پارچه پیراهنی در جهت مورب ^ס45 65

10-2- محاسبه سختی برشی66

1-10-2- سختی برشی برای پارچه کامپوزیتی66

2-10-2- سختی برشی برای پارچه پیراهنی66

فصل سوم: نتیجه‌گیری

1-3- مقدمه 67

2-3- مقایسه خواص مکانیکی پارچه پیراهنی و پارچه کامپوزیتی67

3-3- مقایسه خواص ظاهری پارچه پیراهنی و پارچه کامپوزیتی68

4-3- نتایج 68

ضمائم 69

منابع و مآخذ

فهرست منابع فارسی 95

فهرست منابع غیرفارسی 96

فهرست جداول

1-2- جدول: اندازه‌گیری ضخامت پارچه کامپوزیتی44

2-2- جدول: اندازه‌گیری ضخامت پارچه پیراهنی45

3-2- جدول: داده‌های آزمایش پارچه کامپوزیتی در جهت تار61

4-2- جدول: نتایج آماری پارچه کامپوزیتی در جهت تار61

5-2- جدول: داده‌های آزمایش پارچه کامپوزیتی در جهت مورب (^o4562

6-2- جدول: نتایج آماری پارچه کامپوزیتی در جهت مورب (^o4562

7-2- جدول: داده‌های آزمایش پارچه پیراهنی در جهت تار63

8-2- جدول: نتایج آماری پارچه پیراهنی در جهت تار63

9-2- جدول: داده‌های آزمایش پارچه پیراهنی در جهت پود64

10-2- جدول: نتایج آماری پارچه پیراهنی در جهت پود64

11-2- جدول: داده‌های آزمایش پارچه پیراهنی در جهت مورب (^o4565

12-2- جدول: نتایج آماری پارچه پیراهنی در جهت مورب (^o4565

1-3- جدول: مقایسه خواص مکانیکی پارچه پیراهنی و پارچه کامپوزیتی67

2-3- جدول: مقایسه خواص ظاهری پارچه پیراهنی و پارچه کامپوزیتی68

فهرست شکل‌ها

1-1- شکل: کامپوزیت طبیعی5

2-1- شکل: کاهگل (خشت7

3-1- شکل: واسطه ارتباط بین الیاف و ماتریس11

4-1- شکل: تفاوت ساختاری بین کامپوزیتها و فلزات12

5-1- شکل: شکل کلی انواع کامپوزیت‌ها15

6-1- شکل: طبقه بندی کامپوزیتها از دیدگاه دیگر18

7-1- شکل: روش چند سطحی برای ساختمان های کامپوزیت پارچه بافته شده25

8-1- شکل: ترمینال حج در عربستان سعودی 32

9-1- شکل: گنبد پارچه‌ای در لندن33

10-1- شکل: استادیوم ورزشی در کالیفرنیا 33

11-1- شکل: ساختار سازه پارچه‌ای34

12-1- شکل: چگونگی تشکیل سازه پارچه‌ای35

13-1- شکل: سازه‌های هوایی36

14-1- شکل: سازه‌های کششی36

15-1- شکل: سقف خانه38

16-1- شکل: گنبد 39

17-1- شکل: سالن‌های نمایش39

18-1- شکل: استادیوم‌های ورزشی40

19-1- شکل: پارکهای تفریحی40

20-1- شکل: سالن نمایشگاه41

1-2- شکل: منحنی تنش- کرنش یک ماده در منطقه‌ای که رفتار کشسان از خود نشان می‌دهد46

2-2- شکل: اصول اندازه گیری خمش پارچه 49

3-2- شکل: روش آزمایشگاهی بررسی خمش پارچه50

4-2- شکل: اثر تاب بر استحکام نخ53

5-2- شکل: دستگاه استحکام سنج کششی پارچه57