بررسی اثر پوشش های پلیمری کربنی در تقویت و ترمیم تیرهای پیوند
چکیده :
در این پژوهش، اثر پوشش های پلیمری CFRP در تقویت لرزه ای و ترمیم تیرهای پیوند بتنی بررسی می شود. برای این منظور سه تیر پیوند با آرماتور گذاری های مختلف و یا الگوهای تقویت متفاوت، آزمایش شده و نتایج ظرفیت، شکل پذیری، سختی و جذب انرژی آنها مورد ارزیابی قرار گرفته است. همچنین، دو عدد از نمونه ها پس از شکست نیز مجدداً توسط CFRP ترمیم وسپس آزمایش شده اند. در برخی نمونه ها، اثر مقید سازی طولی ناشی از دیافراگم کف در نظر گرفته شده است. بررسی حاضرنشان می دهد که استفاده از پوشش های CFRP در نمونه های با آرماتور گذاری معمولی موجب افزایش ظرفیت می شود و تغییر جدی در شکل پذیری تیر های پیوند ایجاد نمی کند. وجود دیافراگم کف، باعث کاهش شکل پذیری و افزایش سختی تیر ها می گردد. همچنین با ترمیم تیرهای پیوند توسطCFRP می توان به ظرفیت اولیه و حتی بیشتر ازآن دست یافت ولی این عمل باعث کاهش پارامترهای سختی و شکل پذیری می شود.
کلید واژه : تیر پیوند، دیوار برشی، دیوار بتنی، دیوار همبسته، پوشش پلیمری
1- مقدمه :
رفتار دیوار برشی همبسته بسیار متاثر از سختی، ظرفیت و شکل پذیری تیر پیوند می باشد. لذا تا کنون مطالعات بسیار زیادی در رابطه با رفتار این نوع تیرانجام شده است. نخستین بار پائولی[1,2]، نشان داد که تیر های پیوند با نسبت دهانه به ارتفاع کم با آرماتورگذاری متعارف دارای شکست بسیار ترد بوده و رفتار لرزه ای مناسبی ندارند. وی استفاده از آرماتورگذاری قطری را برای افزایش شکل پذیری پیشنهاد نمود[3]. این نوع آرماتور گذاری شکل پذیری تیر را به نحو چشمگیری افزایش می دهد ولی معمولا اجرا ی آن بسیار مشکل و دست وپا گیر است. پس از آن مطالعات گسترده ای برای ارائه یک آرایش مناسب میلگردگذاری انجام شد [4,5,6]. در پاره ای از تحقیقات نیز استفاده از ورق ویا تیر فولادی مورد بررسی قرار گرفت[7,8]. در این پژوهش، با توجه به گسترش کاربرد مواد پلیمری در صنعت ساختمان
اثر این نوع مواد درتقویت وترمیم تیرهای پیوند مطالعه می شود. در بسیاری از مواقع به علت تغییر آیین نامه های طراحی و یا خطاهای محاسباتی، تیرهای پیوند نیاز به تقویت دارند. در این مورد استفاده از کامپوزیت CFRP با توجه به ظرفیت بالا و سهولت اجرا می تواند مفید باشد. همچنین می توان از این کامپوزیت ها برای بازسازی و ترمیم عناصرآسیب دیده در زلزله نیز استفاده نمود. در قسمتهای بعدی کارایی این مواد در بهبود مشخصات لرزه ای تیر پیوند مورد مطالعه قرار می گیرد. اکثر مطالعات آزمایشگاهی در خصوص تیرهای پیوند، بدون در نظر گرفتن اثر مقید کننده دال دیافراگم بوده است و حتی در برخی از آنها افزایش طول تیرگزارش شده است[9,10]. با توجه به اینکه مقیدسازی طولی تیر ظرفیت و شکل پذیری آن را تغییر می دهد[10]، تیرها به صورت مقید و نامقید طولی بررسی شده اند.
2- برنامه آزمایش :
2-1- نمونه ها و متغیرها
این پژوهش حاصل قسمتی ازمطالعات یک طرح پژوهشی است که دردانشگاه فردوسی در حال انجام است. درنخستین بخش این پژوهش3 تیرپیوندآزمایش شد. پس از انجام اولین مرحله آزمایش،2عددازتیرهای یادشده مجددا ترمیم گردیدند.آرماتورگذاری کلیه نمونه ها به صورت متعارف می باشد. متغیرهای اصلی آزمایشها عبارتند از: نحوه تقویت با FRP، شرایط مقید سازی طولی ومیزان آرماتورهای برشی و خمشی. ابعاد نمونه ها به همراه آرماتورگذاری کلی آن در شکل 1 نمایش داده شده است.
تعداد مشاهده: 359 مشاهده
فرمت فایل دانلودی:.doc
فرمت فایل اصلی: doc
تعداد صفحات: 15
حجم فایل:1,710 کیلوبایت
-
محتوای فایل دانلودی:
مدلسازی و آنالیز خواص مکانیکی نانولوله های کربنی
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فهرست علائم ر
فهرست جداول ز
فهرست اشکال س
چکیده 1
فصل اول
مقدمه نانو 3
1-1 مقدمه 4
1-1-1 فناوری نانو 4
1-2 معرفی نانولوله‌های کربنی 5
1-2-1 ساختار نانو لوله‌های کربنی 5
1-2-2 کشف نانولوله 7
1-3 تاریخچه 10
فصل دوم
خواص و کاربردهای نانو لوله های کربنی 14
2-1 مقدمه 15
2-2 انواع نانولوله‌های کربنی 16
2-2-1 نانولوله‌ی کربنی تک دیواره (SWCNT) 16
2-2-2 نانولوله‌ی کربنی چند دیواره (MWNT) 19
2-3 مشخصات ساختاری نانو لوله های کربنی 21
2-3-1 ساختار یک نانو لوله تک دیواره 21
2-3-2 طول پیوند و قطر نانو لوله کربنی تک دیواره 24
2-4 خواص نانو لوله های کربنی 25
2-4-1 خواص مکانیکی و رفتار نانو لوله های کربن 29
2-4-1-1 مدول الاستیسیته 29
2-4-1-2 تغییر شکل نانو لوله ها تحت فشار هیدرواستاتیک 33
2-4-1-3 تغییر شکل پلاستیک و تسلیم نانو لوله ها 36
2-5 کاربردهای نانو فناوری 39
2-5-1 کاربردهای نانولوله‌های کربنی 40
2-5-1-1 کاربرد در ساختار مواد 41
2-5-1-2 کاربردهای الکتریکی و مغناطیسی 43
2-5-1-3 کاربردهای شیمیایی 46
2-5-1-4 کاربردهای مکانیکی 47
فصل سوم
روش های سنتز نانو لوله های کربنی 55
3-1 فرایندهای تولید نانولوله های کربنی 56
3-1-1 تخلیه از قوس الکتریکی 56
3-1-2 تبخیر/ سایش لیزری 58
3-1-3 رسوب دهی شیمیایی بخار به کمک حرارت(CVD) 59
3-1-4 رسوب دهی شیمیایی بخار به کمک پلاسما (PECVD ) 61
3-1-5 رشد فاز بخار 62
3-1-6 الکترولیز 62
3-1-7 سنتز شعله 63
3-1-8 خالص سازی نانولوله های کربنی 63
3-2 تجهیزات 64
3-2-1 میکروسکوپ های الکترونی 66
3-2-2 میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) 67
3-2-3 میکروسکوپ الکترونی پیمایشی یا پویشی (SEM) 68
3-2-4 میکروسکوپ های پروب پیمایشگر (SPM) 70
3-2-4-1 میکروسکوپ های نیروی اتمی (AFM) 70
3-2-4-2 میکروسکوپ های تونل زنی پیمایشگر (STM) 71
فصل چهارم
شبیه سازی خواص و رفتار نانو لوله های کربنی بوسیله روش های پیوسته 73
4-1 مقدمه 74
4-2 مواد در مقیاس نانو 75
4-2-1 مواد محاسباتی 75
4-2-2 مواد نانوساختار 76
4-3 مبانی تئوری تحلیل مواد در مقیاس نانو 77
4-3-1 چارچوب های تئوری در تحلیل مواد 77
4-3-1-1 چارچوب محیط پیوسته در تحلیل مواد 77
4-4 روش های شبیه سازی 79
4-4-1 روش دینامیک مولکولی 79
4-4-2 روش مونت کارلو 80
4-4-3 روش محیط پیوسته 80
4-4-4 مکانیک میکرو 81
4-4-5 روش المان محدود (FEM) 81
4-4-6 محیط پیوسته مؤثر 81
4-5 روش های مدلسازی نانو لوله های کربنی 83
4-5-1 مدلهای مولکولی 83
4-5-1-1 مدل مکانیک مولکولی ( دینامیک مولکولی) 83
4-5-1-2 روش اب انیشو 86
4-5-1-3 روش تایت باندینگ 86
4-5-1-4 محدودیت های مدل های مولکولی 87
4-5-2 مدل محیط پیوسته در مدلسازی نانولوله ها 87
4-5-2-1 مدل یاکوبسون 88
4-5-2-2 مدل کوشی بورن 89
4-5-2-3 مدل خرپایی 89
4-5-2-4 مدل قاب فضایی 92
4-6 محدوده کاربرد مدل محیط پیوسته 95
4-6-1 کاربرد مدل پوسته پیوسته 97
4-6-2 اثرات سازه نانولوله بر روی تغییر شکل 97
4-6-3 اثرات ضخامت تخمینی بر کمانش نانولوله 98
4-6-4 اثرات ضخامت تخمینی بر کمانش نانولوله 99
4-6-5 محدودیتهای مدل پوسته پیوسته 99
4-6-5-1 محدودیت تعاریف در پوسته پیوسته 99
4-6-5-2 محدودیت های تئوری کلاسیک محیط پیوسته 99
4-6-6 کاربرد مدل تیر پیوسته 100
فصل پنجم
مدل های تدوین شده برای شبیه سازی رفتار نانو لوله های کربنی 102
5-1 مقدمه 103
5-2 نیرو در دینامیک مولکولی 104
5-2-1 نیروهای بین اتمی 104
5-2-1-1 پتانسیلهای جفتی 105
5-2-1-2 پتانسیلهای چندتایی 109
5-2-2 میدانهای خارجی نیرو 111
5-3 بررسی مدل های محیط پیوسته گذشته 111
5-4 ارائه مدل های تدوین شده برای شبیه سازی نانولوله های کربنی 113
5-4-1 مدل انرژی- معادل 114
5-4-1-1 خصوصیات محوری نانولوله های کربنی تک دیواره 115
5-4-1-2 خصوصیات محیطی نانولوله های کربنی تک دیواره 124
5-4-2 مدل اجزاء محدود بوسیله نرم افزار ANSYS 131
5-4-2-1 تکنیک عددی بر اساس المان محدود 131
5-4-2-2 ارائه 3 مدل تدوین شده اجزاء محدود توسط نرم افزار ANSYS 141
5-4-3 مدل اجزاء محدود بوسیله کد عددی تدوین شده توسط نرم افزار MATLAB 155
5-4-3-1 مقدمه 155
5-4-3-2 ماتریس الاستیسیته 157
5-4-3-3 آنالیز خطی و روش اجزاء محدود برپایه جابجائی 158
5-4-3-4 تعیین و نگاشت المان 158
5-4-3-5 ماتریس کرنش-جابجائی 161
5-4-3-6 ماتریس سختی برای یک المان ذوزنقه ای 162
5-4-3-7 ماتریس سختی برای یک حلقه کربن 163
5-4-3-8 ماتریس سختی برای یک ورق گرافیتی تک لایه 167
5-4-3-9 مدل پیوسته به منظور تعیین خواص مکانیکی ورق گرافیتی تک لایه 168
فصل ششم
نتایج 171
6-1 نتایج حاصل از مدل انرژی-معادل 172
6-1-1 خصوصیات محوری نانولوله کربنی تک دیواره 173
6-1-2 خصوصیات محیطی نانولوله کربنی تک دیواره 176
6-2 نتایج حاصل از مدل اجزاء محدود بوسیله نرم افزار ANSYS 181
6-2-1 نحوه مش بندی المان محدود نانولوله های کربنی تک دیواره در نرم افزار ANSYS و ایجاد ساختار قاب فضایی و مدل سیمی به کمک نرم افزار ]54MATLAB [ 182
6-2-2 اثر ضخامت بر روی مدول الاستیک نانولوله های کربنی تک دیواره 192
6-3 نتایج حاصل از مدل اجزاء محدود بوسیله کد تدوین شده توسط نرم افزار MATLAB 196
فصل هفتم
نتیجه گیری و پیشنهادات 203
7-1 نتیجه گیری 204
7-2 پیشنهادات 206
فهرست مراجع 207
تعداد مشاهده: 71 مشاهده
فرمت فایل دانلودی:.zip
فرمت فایل اصلی: zip
تعداد صفحات: 207
حجم فایل:8,659 کیلوبایت
-
محتوای فایل دانلودی:
فایل دانلودی دارای محتوای word است