دانلود تحقیق کاربرد کامپوزیت

کامپوزیتها (مرکب) معمولاً در هواپیما به کار می‌روند. آنها نه تنها در سطوح کنترلی و تیزه‌گرها به کار می‌روند بلکه در ساختارهای اصی هم در هواپیمای نظامی، هم در هواپیمای تجاری مورد استفاده قرار می‌گیرند. ممکن است قبل از آنکه آلیاژی آلومینیومی از وضعیت خود به عنوان اولین مواد از اسکلت هواپیما آغاز گردد، اتفاقی بیفتد.
مرکبها همانند فیبر کربنی کولار لایه‌های تقویت شده از فایبرگلاس باعث پیشرفت طراحیهای اسکلت هواپیما در دست‌اندازها شده‌اند و چند تولید کننده مجاز هواپیما این مرکبها را کاملاً پذیرفته‌اند. بیشترین اعتبار یا تسهیل برای تولیدکنندگان متقاعد در کسب تجربه از مرکبها به ناسا مرتبط است (شکل 1111 را ببینید)
در سال 1970، بیش از 60 میلیون دلار از برنامه بازدهی انرژی هواپیما (ACEE) را به طراحی، تولید و بررسی (آزمایش) مرکبات اختصاص دادند.

11-1-1- بازدهی از برنامه انرژی هواپیما در ناسا



با هر نسل جدیدی از هواپیماهای نظامی، کاربرد موارد کامپیوزیت (مرکبها) افزایش یافته است. هواپیمای جنگی در سال 1990 آماده گردید. این هواپیما به گونه‌ای طراحی شده بود که از تمام مزیتهای کامپوزیت حداکثر استفاده را می‌کرد.
معمولاً، 10 درصد از وزن ساختار هواپیمای جنگی جدید، از قبیل F-16‌ یا F-18 از این کامپوزیتها ناشی می‌شود. این مقدار فقط درصدی برای تجارتی‌ترین موارد حمل و نقل محسوب می‌شود، اما گرایشها به سمت کاربرد وسیع‌تر از کامپوزیها افزایش یافته است.
توسعه نسل دوم از کامپوزیها حدود تنش‌های قابل قبول را توسعه می‌دهد خصوصاً در شرایط فشرده‌سازی (متراکم) در حالی که هدف اصل این کامپوزیها کاهش هزینه‌های تولید است. خسارت زیاد از خصوصیات تلرانس و عملکرد قابل قبول ترکیب ماتریکس فیبر در شرایط محیطی از قبیل آن مواردی که در عملکرد مواجه می‌شویم را باید حفظ و نگهداری کنیم.
کاربرد کامپوزیهای زیر را فقط اشاره میکنیم: بعضی از آنها در تولید به کار می‌روند و بعضی فقط در امر توسعه. این بخش تمام کاربرد کامپوزیها را دربرنمی‌گیرد. بلکه چندین نمونه انتخاب شده از آنها را بررسی می‌نماید.
112 حمل و نقل تجاری در هواپیما
کاربرد کامپوزیتها در حمل و نقل تجاری عموماً در ماورای کاربرد نظامی عقب مانده‌اند. زیرا:
1 هزینه مسئله‌ای مهم‌تر است.
2 امنیت مسئله مهم‌تری است هم برای تولیدکننده و هم برای نمایندگان مجاز دولت.
3 حفاظتی کلی به علت تجربیات گذشته در مورد جریمه‌های مالی از تجهیزات در زمان
مواد کامپوزیت به طور گسترده نه فقط برای عناصر درونی و بیرونی از قبیل لبه‌های حمله یا لبه‌های فرار، تیزه‌گیر، رادارپوش‌ها، درهای ارابه فرود و غیره به کار می‌رود بلکه برای درون کابین در حمل و نقل تجاری نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند.
تمام مواد درونی باید هم مقاومت اشتعال (اگر کاربرد داشته باشد) و هم شرایط نشر گاز ترکیب و دود را برآورده سازد. به طور کلی، سیستم رزین فندلی برای کاربردهای درونی هواپیما به علت خصوصیات مقاومت عالی آن در برابر آتش به کار می‌رود.
مسائل اصلی در مورد کاربرد درونی پانل به این صورت هستند:
1 تاثیر مقاومت (خصوصاً در پانلهای جنب دیوار و کفه)
2 سفتی سختی
3 ظاهر و هموار بودن سطح
بازدهی از برنامه انرژی هواپیما در ناسا (ACEE)
برنامه ACEE که در سال 1975 آغاز شد، عمدتاً حیطه کاربرد کامپوزیتهای تجار در حمل و نقل را توسعه داد:
(a) ساختارهای دوم
1 توجه به قفل L-1011 در شپهبر داخل صفحه
2 بالابر بوئینگ 727
3 مکان DC-10 در مک دونالد داگلاس
(b) ساختارهای اولیه
1 توجه به قفل L-1011 در جعبه پرده عمودی
2 جعبه پایدارساز افقی در بوئینگ 737
3 جعبه عمودی پره D-10 در مک دونالد داگلاس
معیار اصلی که در طراحی این عناصر کامپوزیت در برنامه ACEE به کار بسته شده عبارتند از:
1 این قسمت باید در طراحی همان شرایط را برآورده سازد: همانند قسمت موجودی فلزی (در بعضی موارد، قسمتهای جزئی باید با قدرت پایداری قسمت فلزی هماهنگ باشند حتی اگر جدیداً طراحی شده باشند)
2 این بارها باعث ایجاد ساختارهایی مجاور می‌شود و باید از بارهای موجود سختی و سفتی کمتر داشته باشد یا باید همانند آنها باشند (یعنی، هیچ تغییری از ساختارهای مجاور نباید موردنیاز باشد)
3 رابط یا میانجی به تغییر نیاز ندارد و هر تغییر باید قسمت استاندارد فلزی همانند قسمت کامپوزیت را در خود جاسازی کند.
4 کارکرد خصوصیات در هواپیما نباید به طور سهمی تغییر یابد. (خصوصاً، باید هیچ تغییری در پاسخ کنترلی یا تغییرات معکوس تا لرزه پرش در هواپیما)
(1) توجه به قفل L-1011‌ در شپهبر داخل صفحه
شهبر L-1011 (شکل 3-1-1 (a) را ببینید) ساختاری با دو تیرک اصلی از کابل و پنج ساختار سفت شده در دنده به همراه ساختار پوسته سندویچی، به علت اینکه شهبر پس از سالهای موتور قرار گرفته است. این شهبر باید با برق‌گذاری آکوستیکی مقاوم گردد.
1 پوسترها از نواری اکپی / گرافیتی یا هسته‌های اسفنجی سینتاکتیک ساخته شدند. هسته سینتاکتیک یا سینکور (شکل 1462 را ببینید) از زمین اکسوسی تشکیل شده است که با بالونهای زیر پر شده‌اند.
2 نوار اکسپس / گرافیتی برای دنده‌های اصلی به کار می‌رود / پوشش گرافیتی / اکسپس برای دنده‌های بینابین
3 نوار گرافیتی / اکسپس و پوشش گرافیتی / اکسپس برای تیرک اصلی بال به کار می‌روند.
(2) بالابر بوئینگ 727
1 بالابرها در بوئینگ 727 (شکل 1211 را ببینید) با استفاده از پانلهای سندویچ شده و لانه زنبوری به همراه صفحاتی گرافیکی / اکسپس برای پانلهای سطح و
4 دنده ساخته شده‌اند.
2 از پوششهای تندویچ شده استفاده کنید که باعث حذف بیشترین دنده‌ها می‌شوند.
3 دنده‌ها شبکه‌هایی زنبوری و پایدارساز دارند و تیرکهای اصلی بال در واقع لایه‌هایی جامد هستند.
4 صفحات پوستی پانل لایه‌ای از ساختار گرافیتی دارند که جهتی در حدود 45 درجه دارد و لایه‌ای مجزا از نوار غیر مستقیم که در 90 درجه قرار گرفته است. این نوار به عنوان لایه‌ای بیرونی از صفحات درونی داشته است که سطحی هموار و غیر متخلل را فراهم می‌سازد.
5 لایه بیرونی صفحات داخلی فابریک است. زیرا در برابر رها شدن فیبر در طول حفاری مقاوم‌تر هستند. فقط از فابریک برای دنده‌ها استفاده می‌شود.
6 به واسطه ذخایر وزنی در بالابرها، برداشتن حجمی از وزن به مقادیر کلی در حدود 29 درصد کمک می‌کند (25.6 درصد از هزینه‌های ساختار، شکل 1111 را ببینید)
(3) سکان DC-10 در مک دونالد داگلاس
جعبه ساختار اکسپس و گرافیتی (شکل 2-2-11 را ببینید) مقادیری وزنی در حدود 33 درصد را فراهم می‌کردند (شامل توازن وزن نیز می‌شود). ساختاری با چند دنده یا ساختاری با دو تیرک اصلی به همراه پوسته‌های جامد بود. پوسته‌ها از وسایل وسیعی یا زیرساختارهایی از جنس فابریکی به غیر مستقیم ساخته شده‌اند. لبه‌های فرار یا لبه‌های حمله از جنس فایبرگلاس هستند. تاثیرگذاری هزینه بر طراحی از عوامل زیر نتیجه می‌شوند: