بررسی اثر حضور الگوهایی از معایب ساخت در طراحی مخازن کامپوزیتی

در چند دهه اخیر، استفاده از مواد مرکب به دلیل داشتن خواصی ویژه از جمله سفتی و استحکام ویژه بالا، در صنایع مختلف روندی رو به رشد را داشته است. اخیرا لوله ها و مخازن کامپوزیتی یکی از تولیدات مهم صنایع هوایی، دریایی و پالایشگاه ها میباشند و تا به امروز فرآیند رشته پیچی مناسب ترین روش در تولید آنها محسوب میشود.عمده عیوب ایجاد شده در فرآیند رشته پیچی شامل خطای زاویه الیاف و عدم یکنواختی در توزیع رزین (درصد حجمی الیاف) میباشد. این عیوب بر رفتار مکانیکی قطعات تولید شده تاثیر یسزایی میگذارد. در نتیجه در این پژوهش به بررسی تاثیر خطای زاویه الیاف و عدم یکنواختی در توزیع رزین بر رفتار کمانشی لوله و مخازن کامپوزیتی تحت فشار خارجی هیدرواستاتیک یکنواخت پرداخته شده است.ساخت دستگاه در دقتهای بالا، مشمول صرف هزینه های بسیار بالا میباشد که ابتدا باید پاسخی برای سوال چه میزان دقت لازم است پیدا کرد. در این پژوهش، کمانش لوله و مخزن کامپوزیتی تحت فشار خارجی به صورت تجربی و شبیه سازی اجزای محدود مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا از لوله و مخزن کامپوزیتی به قطرهای 150 و 500 میلیمتر و طول 1/5متر از جنس E-glass/Epoxy استفاده شده است. تاثیر خطای زاویه الیاف و درصد حجمی الیاف بر رفتار کمانشی این قطعات مورد مطالعه قرار گرفت.در بررسی خطای زاویه، بیشترین اثر خطا در لایه چینی [±30] دیده شد و کمترین اثر خطا در لایه چینی [±60] مشاهده شد. اثر خطای (±5) درجه در دستگاه پیچش الیاف سبب اختلاف 10 درصدی در فشار کمانشی مخزن میشود. در لوله ها و مخازن تولید شده با نسبت طول به قطر 4 اثر خطا سبب میشود فشار کمانشی تا 12 درصد کاهش یابد و همچنین در نسبت قطر به ضخامت 50 باعث میشود فشار کمانشی تا 37 درصد کاهش یابد.

Keywords:

کمانش مخزن و لوله کامپوزیتی , دستگاه پیچش الیاف , فرآیند رشته پیچی , خطای زاویه و درصد حجمی الیاف