کتاب مکانیک سازه های مرکب pdf

معرفی کتاب مکانیک سازه‌های مرکب

امروزه مواد مرکب در انواع سازه‌های مهندسی شامل فضاپیما، هواپیما، خودرو، قایق وسایل رزشی پل و ساختمان در حجم وسیعی مورد استفاده قرار می‌گیرند. کاربرد وسیع مواد مرکب در صنایع متأثر از کارآیی بسیار مناسب مقاومت به دانسیته و سختی به دانسیته این مواد است. امکان افزایش این مشخصه‌ها با استفاده از بکارگیری تکنولوژیهای روز و روش های ساخت متنوع، دامنه استفاده از این مواد را روزافزون کرده است.

مواد مرکب در واقع علوم مختلف شیمی مواد، مهندسی شیمی، مهندسی مکانیک و مهندسی سازه را به خدمت گرفته و نیازهای مهندسی هر یک از این بخش‌ها، باعث رشد و توسعه کاربرد این مواد شده‌اند. کاربرد روز افزون این مواد در صنایع داخلی و خارجی باعث شده است که تعداد دانشجویانی که درس مواد مرکب را با گرایشهای مختلف انتخاب می‌نمایند، در سال‌های اخیر مخصوصاً در دانشگاه‌های ایران افزایش یابد.

به علت کاربرد نهایی این مواد در سازه‌های مهندسی کتاب مکانیک سازه‌های مرکب به جنبه‌های مختلف مرتبط با این موضوع پرداخته است و جهت‌گیری اصلی آن مکانیک مواد مرکب و نحوه آنالیز و طراحی سازه‌های ساخته شده از این مواد می‌باشد. چند لایه‌های مرکب، اصلی‌ترین موضوع مهندسی مواد مرکب بوده و با انتخاب چیدمان مناسب لایه‌ها، به طراح امکان بهینه‌سازی سازه را در مقیاس وسیعی می‌دهد. از اینرو این کتاب بحث و بررسی این سازه‌ها را به طور کامل مورد نظر قرار داده است.

فصل اول کتاب به بررسی اجزای تشکیل‌دهنده مواد مرکب پرداخته و طبقه‌بندی‌های این مواد از جهات مختلف و نسبت‌های مقایسه‌ای بین این مواد و مواد رایج مهندسی مثل فلزات مطرح‌شده است. مزیت‌ها و محدودیت‌های این مواد و همچنین روش‌های ساخت آن‌ها و در نهایت نحوه استفاده و کاربرد آن‌ها در این فصل مورد بحث قرار گرفته است.

رفتار ماکرومکانیکی تک‌لایه‌ها در فصل دوم توضیح داده می‌شود. ارتباط تنش–کرنش سه‌بعدی برای مواد الاستیک انیزوتروپ، ارتوتروپ و ایزوتروپ مورد بحث قرار می‌گیرد. خصوصیات فیزیکی–مکانیکی مواد به‌عنوان داده‌های مورد نیاز آنالیز و طراحی تمامی سازه‌ها کاربرد دارد. از سوی دیگر، روش‌های متداول تست مواد ایزوتروپ پاسخ‌گوی مواد مرکب نمی‌باشد.

فصل سوم به شرح روش‌های آزمایش مورد نیاز مواد مرکب اختصاص داده شده است. یکی از بحث‌هایی که به لحاظ علم مواد اهمیت دارد، بررسی میکرومکانیک مواد مرکب است که در فصل چهارم ارائه شده است. فصل پنجم آنالیز چندلایه‌ها که از روی هم قرار گرفتن تک‌لایه‌ها با جنس‌ها، جهات و ضخامت‌های مختلف حاصل می‌شوند را شرح می‌دهد. تأثیر عوامل محیطی مثل درجه حرارت و رطوبت و ایجاد تنش‌های مربوطه نیز مورد بحث قرار می‌گیرد. چیدمان لایه‌ها و اثر آن‌ها در افزایش و یا کاهش تنش‌های بین‌لایه‌ای و نیز جدایی لایه‌ها در لبه‌های آزاد چندلایه‌ها نیز در این فصل توضیح‌داده می‌شود. رفتار متنوع مواد تشکیل‌دهنده مواد مرکب باعث شده است که تحت تنش‌های چندمحوری، تئوری‌های مختلف گسیختگی مورد بحث قرار گیرند.

فصل ششم به انواع مختلف این تئوری‌ها اشاره می‌نماید. خمش، کمانش و ارتعاش صفحات چندلایه در طراحی این سازه‌ها نقش اصلی ایفا می‌نماید که در فصل هفتم توضیح داده شده است. در فصل هشتم، به علت کاربرد وسیع صفحات ساندویچی، این صفحات و نحوه آنالیز آن‌ها مطرح می‌گردد. اثرات فاصله گرفتن صفحات توسط مغزی از یکدیگر و کمانش و گسیختگی‌های این صفحات نیز مورد بحث و بررسی قرار می‌گیرد. اثرات خستگی در سازه‌های مرکب و نیز تمرکز تنش در فصل نهم توضیح داده شده است. مکانیک شکست و اثرات شدت تنش نیز به‌طور مختصر در این فصل مورد بررسی قرار گرفته است. فصل دهم به آنالیز و طراحی اتصالات چسبی و مکانیکی در سازه‌های مرکب می‌پردازد. در فصل یازدهم به اصول کلی طراحی سازه‌های مرکب شامل فلسفه طراحی، انتخاب مواد، نحوه پیکربندی و در نهایت کنترل گسیختگی مواد مرکب پرداخته شده است.

گزیده کتاب مکانیک سازه‌های مرکب

سرامیک‌ها به علت پیوند مولکولی بالا دارای سختی بالا و نیز پایداری حرارتی مناسب می‌باشند. سرامیک‌ها دارای بیشترین سختی در میان مواد می‌باشند. عدم شکل‌پذیری سرامیک‌ها مهم‌ترین وجه تمایز این مواد با فلزات بوده و گسیختگی این مواد طبق مواد ترد و شکننده بررسی می‌گردد. این مواد دارای بالاترین نقطه ذوب می‌باشند. کاربرد اصلی این مواد در قسمت‌هایی است که نیاز به مقاومت در برابر درجه‌حرارت‌های بالا و سایش بوده و همچنین محیط‌هایی که در معرض حمله مواد شیمیایی باشند.

برای ساخت سرامیک‌ها نیاز به وسایل مقاوم در برابر درجه‌حرارت بالا بوده و بنابراین تکنیک‌های معمول متالورژی که برای فلزات استفاده می‌شود کارایی ندارد. از طرف دیگر، به علت سختی بالای سرامیک‌ها ماشین‌کاری آن‌ها بسیار مشکل و نیازمند ابزارهای برشی گران‌قیمت مانند الماس و کاربید است؛ لذا بهتر است روش‌های ساخت به‌گونه‌ای انتخاب گردند که نتیجه آن منجر به قطعه تمام‌شده گردد.