مقدمه‌ای بر مفهوم واپیچش و جمع‌شدگی کامپوزیت‌ها

نوع مقاله: تالیفی

نویسنده

تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران جنوب، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان

چکیده

کامپوزیت‌های کارآمد، معمولاً از الیاف پیوسته و یک ماتریس گرماسخت تشکیل شده‌اند. مثال خوبی در این باره، کامپوزیت اپوکسی تقویت شده با الیاف کربن است. در اثر پخت این ماده، تنش‌های باقی‌مانده و واپیچش به وجود می‌آیند که ناشی از کرنش‌های حجمی گرمایی و شیمیایی هستند. پخت مرحله‌ای از ساخت است که ماتریس گرماسخت از حالت مایع به حالت جامد تغییر شکل می‌دهد. این فرایند ترکیبی از تغییرات دمایی، شیمیایی و مکانیکی است که علاوه بر کرنش‌های حجمی، شامل تولید گرما و تغییرات خواص مکانیکی است. برای ساخت قطعات با رواداری زیاد، نظیر اجزای هواپیما و بالگرد، هندسه قالب طوری تغییر می‌کند که جمع شدگی و واپیچش شکل اصلی را جبران کند. امروزه بر اساس تجربه و سعی و خطا، این هندسه شناسایی می‌شود. این کار زمان‌بر و گران است. از این رو، ایجاد روش یا ابزاری برای پیش‌بینی شکل نهایی و تنش‌های باقی‌مانده مرحله مهمی برای بهینه کردن ساخت کامپوزیت‌هاست. در این مقاله، عوامل موثر بر واپیچش و جمع‌شدگی گرمایی بررسی و مقدار تأثیر هر یک بیان می‌شود. این رهنمودها برای کاهش جمع شدگی و واپیچش گرمایی مفیداند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

An Introduction to the Concept of Distortion and Shrinkage in Composites

نویسنده [English]

  • Rouhollah Hosseini
چکیده [English]

High performance composites usually consist of continuous fibers and a thermoset matrix. A well-known example is carbon fiber/epoxy composites. When this kind of material is cured, residual stresses and/or shape distortions are produced owing to thermally and chemically induced volumetric strains. The cure implies a stage where a thermoset matrix is transformed from a liquid to a solid state. It is a quite complex thermo-mechanochemical process that in addition to volumetric strains, involves heat generation and dramatic changes in mechanical properties. For manufacturing of parts with high shape tolerances, such as aircraft components, the geometry of the mould is compensated to accommodate for shape distortions. Today, this is based on thumb rules and tests are followed by trials, which are time consuming and expensive. Development of a tool for prediction of shape distortions and residual stresses is therefore an important step toward more optimized processes for manufacturing of composites. In this paper, we examine the factors affecting distortion and thermal contraction in each application. These guidelines are considered useful to reduce shrinkage and thermal distortion.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Polymer composites
  • thermal contraction and distortion
  • residual stresses
  • epoxy
  • shrinkage