دانشگاه آزاد اسلامی
واحد تهران جنوب
دانشكده تحصیلات تكمیلی
“M.Sc” سمینار برای دریافت درجه كارشناسی ارشد
مهندسی نساجی – شیمی نساجی و علوم الیاف
عنوان :
بررسی خصوصیات مكانیكی الیاف
استاد راهنما :
دكتر رامین خواجوی
نگارش:
حامد سوریان ریحانی پور
چكیده
تاكنون بحث های زیادی در رابطه با تاثیر نیرو در راستای طولی لیف و همچنین استحكام الیاف شده
است. در این سمینار برآنیم تا تاثیر نیرو در جهات مختلف (به غیر از راستای طولی ) كه باعث تغییر
حالت لیف شده و در آن خمش و یا پیچش ایجاد می كند را بررسی كنیم.
این نیروها وتاثیرات آنها بسیار حائز اهمیت می باشد، زیرا نیروهای خمشی و پیچشی در خصوصیات
ظاهری و مكانیكی لیف مانند پوشش دهی, آویزش و زیر دست نقش مهمی ایفا كرده و بدون مطالعه
دقیق این نیرو ها و تاثیرات آنها نمی توان به نتیجه دلخواه در محصول دست یافت؛ به جهت فهم بهتر و
دقیق تر چگونگی تاثیر نیرو و عملكرد آن و پاسخ لیف به آن نیرو از علم مكانیك و مقاومت مصالح و
یک مطلب دیگر :
خصوصا مبحث استاتیك كمك گرفتیم تا روابط را بهتر و اصولی تر درك كرده و ارائه نماییم؛ البته بدلیل
ویسكوالاستیك بودن الیاف و عدم پیروی از قوانین مواد صلب و یا مواد الاستیك ، یك لیف دارای
پیچیدگی های بسیار است و از روابط بسیار پیچیده ای پیروی می كند و در بعضی مواقع نتایج بسیار
عجیب و غیر عادی بدست می دهد.
در این سمینار به بررسی تاثیر نیروها در جهات مختلف بر روی لیف پرداخته و تاثیر آنهارا از جمله
خمش، سختی خمشی، پیچش و سختی پیچش را تا حد امكان بررسی و تحلیل می كنیم.
مقدمه
جهت بررسی مقاومت یك نمونه در برابر نیرو های مختلف, ابتدا باید تاثیر این نیروها از لحاظ تئوری بر
روی نمونه مورد نظر بررسی شود , تا مشخص شود از لحاظ تئوری مقاومت یك نمونه در برابر نیروهای
اعمالی به چه پارامترهایی وابسته است. سپس این نتایج را با نتایج بدست آمده از مراحل عملی مقایسه
می كنیم. به این ترتیب می توانیم درك درستی از مقاومت لیف در برابر نیروهای مختلف داشته باشیم و
بر طبق آن یك نتیجه كلی ارائه دهیم.
به همین دلیل سعی شده است در فصل اول ابتدا به مفهوم های كلی مانند مفهوم تنش, كرنش,
نیروی محوری, نیروی خمشی, نیروی برشی و موارد دیگر اشاره شده وسپس به بررسی تاثیر نیروهای
مختلف برروی اجسام صلب پرداخته شود. در فصل دوم نیز با استفاده از روابط ارائه شده از فصل اول, به
بررسی تاثیر نیرو در جهات مختلف برروی الیاف پرداخته شده است.
البته همان طور كه در فصل اول اشاره خواهد شد, به دلیل این كه نیروهای برشی و كششی باعث
ایجاد تنش برشی و تنش كششی در مصالح می شوند و تنش فقط مقدار نیرو را بر روی یك سطح نشان
میدهد و به شكل هندسی سطح وابسته نمی باشد , میتوانیم بیان كنیم كه از لحاظ تئوری دو نمونه از
یك جنس و با داشتن مساحت سطح مقطع یكسان (بدون در نظر گرفتن شكل سطح مقطع ) باید داری
استحكام كششی و برشی یكسان باشند. به همین دلیل در فصل دوم بیشتر به بررسی نمونه هایی كه
تحت تاثیر خمش و پیچش قرار گرفته اند پرداخته شده است.
فصل اول:
كلیات
مسئله اصلی مكا نیك جامدات بررسی مقاومت داخلی و تغییر شكل اجسام تحت اثر بارهای خارجی است .
این امر مستلزم مطالعه ماهیت نیروهایی است كه در داخل جسم به وجود می آ یند تا همراه نیروه ای
خارجی مؤثر بر جسم، تعادل آن ر ا تضم ین كنند . برای این منظور به كار بردن یك روش مطالعه منظم،
ضروری است.
اولین گام در ا ین بررسی، تهیه یك نمودار از قطعه یا جسم موردنظر است كه در آن كلیه نیروها در
نقاط تأثیرشان نشان داده شده اند . كلیه نیروهای مؤثر بر جسم به انضمام واكنش تكیه گاه ها و و زن
جسم نیروهای خارج ی قلمداد م ی شوند . علاوه بر آن چون یك جسم پا ی دار در حالت سكون، در حال
تعادل م ی باشد، كل یه نیروهای مؤثر بر آن معادلات تعادل را ارضاء م ی نم ایند. بنابراین اگر ن یروه ای مؤثر
1- الف، نشان داده شده است، معادلات ایستایی ارضا نمایند، – بر یك جسم، شبیه جسمی كه در شكل 1
و تمامی آنها در روی آن نشان داده شوند، طرح به دست آمده، نمودار جسم آزاد 1 خواهد بود.
چون محاس به نیروهای داخ لی ناش ی از اعمال ن یروهای خارج ی بر جسم، موضوع اصل ی قاومت مصالح
است، در گام بعد ی، صفحه ای فرضی و دلخواه، از جسم عبور داده می شود، به طوری كه جسم به طور
1-1-پ، دیده می شود.1 – 1-ب، و كامل به دو قسمت مجزا، تقسیم شود. نتیجه این عمل در اشكال
این عمل روش مقطع 2 نامیده می شود . از آنج ایی كه اگر جسم ی كلاً در تعادل باشد، هر جزء آن ن یز ب اید
در حال تعادل باشد، نت یجه م ی شود كه برا ی تعادل هر قسمت با ید نیروهایی در سطح قطع شده وجود
داشته باشند. این امر به نتیجه اصلی زیر منتهی می شود:
نیروهای خارج ی مؤثر در یك طرف هر مقطع دلخواه، با نیروهای به وجود آمده در سطح قطع شده (كه
نیروهای مقاوم داخلی خوانده می شوند)، در حال تعادل هستند. و یا به طور خلاصه:
. نیروهای مقاوم داخلی، نیروهای خارجی را متعادل می كنند.
1-1-1 محاسبه نیروهای داخلی
هدف اص لی این قسمت حصول روش ی بر ای تع یین نیروهای داخ لی است كه در مقاطع ی ك عضو وجود
دارند. برای تع یین این نیروها، روش مقطع زدن كه به عنوان یك روش پا یه در مكان یك جامدات شناخ ته
شده است، به كار م ی رود . تحلیل هر عضو با رسم نمودار جسم آزاد آن شروع م ی گردد . سپس واكنش
های تك یه گاه ی محاس به م ی شوند . این امر در صورتی كه ت یر مع ین ایستایی باشد، یعنی تعداد مجه ولات
برابر تعداد معادلات مستقل تعادل باشد، به سادگ ی امكان پذ یر است . پس از محاس به واكنش ها، آ نه ا
دیگر م جهول نیستند و در گام ها ی بعد ی احت یاجی به تم ایز این نیروها و بارها ی خارج ی مؤثر بر جسم
