دانشگاه آزاد اسلامی
واحد تهران جنوب
دانشکده تحصیلات تکمیلی
“M.Sc” سمینار برای دریافت درجه کارشناسی ارشد
مهندسی نساجی – شیمی نساجی و علوم الیاف
عنوان :
بررسی خصوصیات مکانیکی الیاف
استاد راهنما :
دکتر رامین خواجوی
نگارش:
حامد سوریان ریحانی پور
چکیده
تاکنون بحث های زیادی در رابطه با تاثیر نیرو در راستای طولی لیف و همچنین استحکام الیاف شده
است. در این سمینار برآنیم تا تاثیر نیرو در جهات مختلف (به غیر از راستای طولی ) که باعث تغییر
حالت لیف شده و در آن خمش و یا پیچش ایجاد می کند را بررسی کنیم.
این نیروها وتاثیرات آنها بسیار حائز اهمیت می باشد، زیرا نیروهای خمشی و پیچشی در خصوصیات
ظاهری و مکانیکی لیف مانند پوشش دهی, آویزش و زیر دست نقش مهمی ایفا کرده 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 عملکرد آن و پاسخ لیف به آن نیرو از علم مکانیک و مقاومت مصالح و
یک مطلب دیگر :
خصوصا مبحث استاتیک کمک گرفتیم تا روابط را بهتر و اصولی تر درک کرده و ارائه نماییم؛ البته بدلیل
ویسکوالاستیک بودن الیاف و عدم پیروی از قوانین مواد صلب و یا مواد الاستیک ، یک لیف دارای
پیچیدگی های بسیار است و از روابط بسیار پیچیده ای پیروی می کند 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 امکان بررسی و تحلیل می کنیم.
مقدمهجهت بررسی مقاومت یک 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 یک نمونه در برابر نیروهای
اعمالی به چه پارامترهایی وابسته است. سپس این نتایج را با نتایج بدست آمده از مراحل عملی مقایسه
می کنیم. به این ترتیب می توانیم درک درستی از مقاومت لیف در برابر نیروهای مختلف داشته باشیم و
بر طبق آن یک نتیجه کلی ارائه دهیم.
به همین دلیل سعی شده است در فصل اول ابتدا به مفهوم های کلی مانند مفهوم تنش, کرنش,
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 که در فصل اول اشاره خواهد شد, به دلیل این که نیروهای برشی و کششی باعث
ایجاد تنش برشی و تنش کششی در مصالح می شوند و تنش فقط مقدار نیرو را بر روی یک سطح نشان
میدهد و به شکل هندسی سطح وابسته نمی باشد , میتوانیم بیان کنیم که از لحاظ تئوری دو نمونه از
یک جنس و با داشتن مساحت سطح مقطع یکسان (بدون در نظر گرفتن شکل سطح مقطع ) باید داری
استحکام کششی و برشی یکسان باشند. به همین دلیل در فصل دوم بیشتر به بررسی نمونه هایی که
تحت تاثیر خمش و پیچش قرار گرفته اند پرداخته شده است.
فصل اول:کلیاتمسئله اصلی مکا نیک جامدات بررسی مقاومت داخلی و تغییر شکل اجسام تحت اثر بارهای خارجی است .
این امر مستلزم مطالعه ماهیت نیروهایی است که در داخل جسم به وجود می آ یند تا همراه نیروه ای
خارجی مؤثر بر جسم، تعادل آن ر ا تضم ین کنند . برای این منظور به کار بردن یک روش مطالعه منظم،
ضروری است.
اولین گام در ا ین بررسی، تهیه یک نمودار از قطعه یا جسم موردنظر است که در آن کلیه نیروها در
نقاط تأثیرشان نشان داده شده اند . کلیه نیروهای مؤثر بر جسم به انضمام واکنش تکیه گاه ها و و زن
جسم نیروهای خارج ی قلمداد م ی شوند . علاوه بر آن چون یک جسم پا ی دار در حالت سکون، در حال
تعادل م ی باشد، کل 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 یک جسم، شبیه جسمی که در شکل 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 که جسم به طور
1-1-پ، دیده می شود.1 – 1-ب، و کامل به دو قسمت مجزا، تقسیم شود. نتیجه این عمل در اشکال
این عمل روش مقطع 2 نامیده می شود . از آنج ایی که اگر جسم ی کلاً در تعادل باشد، هر جزء آن ن یز ب اید
در حال تعادل باشد، نت یجه م ی شود که 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 یک طرف هر مقطع دلخواه، با نیروهای به وجود آمده در سطح قطع شده (که
نیروهای مقاوم داخلی خوانده می شوند)، در حال تعادل هستند. و یا به طور خلاصه:
. نیروهای مقاوم داخلی، نیروهای خارجی را متعادل می کنند.
1-1-1 محاسبه نیروهای داخلیهدف اص لی این قسمت حصول روش ی بر ای تع یین نیروهای داخ لی است که در مقاطع ی ک عضو وجود
دارند. برای تع یین این نیروها، روش مقطع زدن که به عنوان یک روش پا یه در مکان یک جامدات شناخ ته
شده است، به کار م ی رود . تحلیل هر عضو با رسم نمودار جسم آزاد آن شروع م ی گردد . سپس واکنش
های تک یه گاه ی محاس به م ی شوند . این امر در صورتی که ت یر مع ین ایستایی باشد، یعنی تعداد مجه ولات
برابر تعداد معادلات مستقل تعادل باشد، به سادگ ی امکان پذ یر است . پس از محاس به واکنش 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
