پديد آورنده :
معصومي، مهرداد
عنوان :
بررسي خواص خمشي و فشاري لوله هاي كامپوزيتي مسلح با الياف هيبريدي توليد شده به روش رشته پيچي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
تكنولوژي نساجي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده نساجي
صفحه شمار :
نه، 152ص.: مصور
استاد راهنما :
مهدي حجازي
استاد مشاور :
غلامرضا ميري
توصيفگر ها :
الياف پلي پروپلين وشيشه , رزين اپوكسي
استاد داور :
محمد شيخ زاده، حسين حسني
تاريخ ورود اطلاعات :
1394/12/10
چكيده فارسي :
چكيده لولههاي زيرزميني براي انتقال نفت گاز آب فاضالب و حفاظــت از كابلهاي مخابراتي و خطوط انتقال نيرو استفاده ميشوند بازسازي و تعمير خطوط لوله از نظر اقتصادي و فني اهميت فراواني دارد معايبي از جمله وزن باال هزينه نصب و راهاندازي زياد عدم مقاومت به خوردگي و غيره در لولهها سبب عرضه لولههاي فيالمنت پيچي شده به بازار گرديد نصب سـريع عدم نياز بـه حفاري و خارج كردن لوله و همچنين امكان تعمير لوله در حال سرويسدهي پايين بودن هزينههاي تعمير و نگهداري و مقاومت به پديده خوردگي از مزايـاي حـائز اهميت اين لوله هاست اما هزينه توليد باال و رفتار شكست نسبتا ت رد از جمله معايب اين لولهها تلقي ميشود طراحي كامپوزيتها شامل سه قسمت انتخاب مواد مناسب تعريف يك ساختار مناسب و يافتن يك روش براي توليد آن است باال بودن تعداد متغيرهاي درگير در طراحي كامپوزيت باعث ميشود كه طراحي آنها بسيار پيچيده شود جهت دستيابي به سختي يا استحكام خاص مورد نياز نوع الياف كسر حجمي الياف زاويه الياف و ترتيب چينش ميتواند متفاوت باشد در نهايت با تغيير ترتيب چينش يا هيبريد اثرات خاص ميتواند بهدست آيد بر اين مبنا در اين پژوهش سيستم نويني جهت توليد لولههاي كامپوزيتي به روش فيالمنت پيچي با استفاده از ساختارهاي هيبريد از فيالمنتهاي پليپروپيلن و شيشه به كار گرفته شده است نوع چيدمان فيالمنتها نسبت به يكديگر زاويه پيچش و سيستم توليد متغيرهاي اثر گذار بر روي نتايج ميباشند بنابراين در طرح آزمايشات سه نمونه بهصورت اليه اليه دو نوع نمونه بهصورت تغذيه همزمان هيبريد يك نمونه با ماتريس اپوكسي و يك نمونه با ماتريس پليپروپيلن اپوكسي توليد شد همچنين اثر زاويه پيچش با توليد نمونههاي هيبريد و نمونه بهينه اليهاليه با زاويههاي مختلف بررسي گرديد نتايج حاصل از ميزان فضاي خالي موجود در نمونههاي كامپوزيتي نشان داد كه نمونههاي هيبريد 5 9 درصد و نمونههاي اليهاليه بين 3 تا حدود 20 درصد فضاي خالي دارند همچنين نمونه اپوكس شيشه داراي 9 1 درصد فضاي خالي است كه اين مقدار با افزودن پليپروپيلن به 9 2 درصد كاهش مييابد نتايج آزمونهاي خمش و فشار نشان داد كه در چينش اليهاي نمونهها نمونه هفت اليه نسبت به پنج و ن ه اليه عملكرد بهتري دارد بهطوركلي چينش اليه اليه زمان بر است اما با استفاده از چينش هيبريدي راحتي كار اپراتور و صرفه زماني كار نيز تأمين ميشود نمونههاي توليدشده در اين روش عملكرد بهتري نسبت به نمونههاي چنداليه از خود نشان دادند نتايج نشان ميدهد كه افزايش كسر حجمي الياف در حالت هيبريدي اگرچه برخي خواص مكانيكي از جمله حداكثر نيروي خمشي تنش خمشي و سختي را بهبود مي بخشد اما بر روي برخي خواص مكانيكي مانند خواص فشاري تاثير چنداني نداشت در توليد نمونهها با زاويههاي پيچش مختلف ديده شد كه كاهش زاويه تأثير چشمگير در بهبود خواص دارد با بررسي و مقايسه نمونههاي توليدشده با نمونههاي اپوكسي و پليپروپيلن اپوكسي ديده شد كه خواص نمونه هيبريدي در زاويه 55 بهتر از اين دو نمونه بوده است در بخش سختي فشاري مشاهدات نشان ميدهد كه نمونههاي چنداليه وهيبريد تا 82 ميليمتر فشردگي نسبت به قطر داخلي در انتهاي آزمون هيچگونه انتشار و گسترش ترك را نشان نميدهند در حالي كه نمونه شيشه اپوكسي متداول در صنعت پس از 5 2 ميليمتر فشرده شدن با شروع تركهاي ريز شروع به شكست ميكند و پيش از رسيدن به 00 ميليمتر فشردگي جداشدگي اليهها نيز در آن ديده ميشود با افزودن پليپروپيلن به اپوكسي ترك خوردگي كامپوزيت از 12 ميليمتر آغاز ميشود نتايج نشان داد كه توليد لوله فيالمنت پيچي شده با چينش هيبريد در زاويه 55 درجه از نظر اقتصادي مقرونبهصرفه و از نظر مكانيكي مطلوب ميباشد در نهايت با بررسي شاخص سختي لوله مشخص شد كه اكثر لولههاي توليد شده ميتوانند به صورت مدفون در خاك نصب شوند كلمات كليدي رشته پيچي لولههاي كامپوزيتي الياف پليپروپيلن و شيشه رزين اپوكسي خواص خمشي سختي لوله
چكيده انگليسي :
Abstract Underground pipes are used to transport oil gas water sanitation and protection of cablesand transmission lines Reconstruction and repairing of pipelines economically andtechnically is very important Disadvantages of conventional pipes which included highweight high installation costs lack of resistance to corrosion and so on lead to developingof filament wound pipes in the market Quick installation no need to excavation possibility of pipe fixing in situ low maintenance costs and resistance to corrosion areimportant benefits of filament wound pipes However high production costs and relativelybrittle fracture behavior are considered as the disadvantages of these pipes Mainly composite design includes selection of appropriate materials definition of asuitable structure and finding a way to produce it The high number of variables involvedin the design of composite materials makes the design process of them to be verycomplicated Moreover by changing the arrangement of reinforcing layers special effectscan be achieved Therefore in this study a new system for the production of filament wound composite pipes was developed by using a hybrid of polypropylene pp and glassfilaments Alignment of filaments relative to each other the winding angle and productionsystem were the variables affecting the results So in the experimental design threelayered samples two hybrid samples a sample with epoxy matrix and a glass reinforcedsample with matrix of polypropylene epoxy was produced and analyzed Results of void content in the composite samples showed that hybrid samples contain 3 5percent of void layered samples have void content between 9 to 12 The void ofEpoxy glass sample is estimated to be 7 3 By adding pp filament the void contentdecreases to 2 3 The results of bending and compression tests showed that sample whitseven layers compared to five and nine layers proposes better performance In general layered arrangement is time consuming but by using a hybrid arrangement operatorconvenience and saving time cab be provided The results also show that by increasing offiber volume fraction in the hybrid mode although some mechanical properties such asbending force bending stress and hardness improves but on some mechanical propertiessuch as compression had little effect Consequently samples with less winding angle werefound to have superior mechanical properties By studying and comparing the sampleswith epoxy and pp epoxy matrix it was found that the properties of the hybrid sample atthe angle of 55 were better than the epoxy sample It is interesting to know that the conventional glass epoxy pipe is began to break undercompressive loading as the micro cracks develop The delamination of samples can beseen up to 11 mm of compressive deformation whereas the crack propagation will bestarted at 20 mm of compressive deflection as the composite pipe is reinforced by ppfilaments On the whole the results showed that producing of filament wound pipes byusing hybrid orientation and winding angle of 55 is economically and mechanically themost feasible production method In the final pipe stiffness parameter was obtained for allsamples and it was revealed that some engineered pipes satisfy the requirements to beburied within the soil Keywords Filament winding Composite pipe Polypropylene and Glass filament Epoxyresin Flexural properties Pipe stiffness
استاد راهنما :
مهدي حجازي
استاد مشاور :
غلامرضا ميري
استاد داور :
محمد شيخ زاده، حسين حسني
