بخشی از مقاله
چکیده
کاربرد کامپوزیت ها در اکثر صنایع در حال پیشرفت می باشد. در صنایع حمل و نقل نیز کامپوزیت ها پیشرفت گسترده ای داشته اند. یکی از قطعات وسایل نقلیه، مخازن سوخت میباشد که در سالهای اخیر بر روی جایگزینی آن با مواد کامپوزیتی فعالیتهای زیادی انجام گرفته و رایج شده است.
این در حالی است که در موتورسیکلتها همچنان از مواد فلزی ساخته میشود که مشکلات و معایب مخصوص به خود را دارد . با توجه به اینکه اکثر موتورسیکلتهای کوچک دارای مخازن مکعبی شکل میباشند، در این مقاله سعی شده است تا مخزنی مکعبی با حجم تقریبی 4 لیتر با 200 میلیمتر طول، 200 میلیمتر عرض و 100 میلیمتر ارتفاع و از جنس رزین پلیاستر تقویت شده با الیاف شیشه جهت جایگزینی مخازن سوخت رایج موتورسیکلتها مورد بررسی قرار گیرد .
در ادامه - با توجه به روش ساخت لایه چینی دستی - 18 حالت مختلف لایهچینی در سه لایه به همراه دو نوع ساختار الیاف تقویت کننده - سوزنی و بافته شده - و سه درصد وزنی رزین به عنوان متغیرهای طراحی در نظر گرفته شد. به منظور تعیین خواص مکانیکی مواد کامپوزیتی، تستهای کشش و فشار بر روی نمونههای ساخته شده انجام گرفته شد. سپس با استفاده از نرم افزار المان محدود Abaqus، خواص مکانیکی اندازه گیری شده و شرایط بارگذاری ذکر شده در استاندارد ISIRI 11410، مخزن کامپوزیتی تحلیل شد. در نهایت با بدست آوردن تنشها و کرنشهای ناشی از فشار داخلی و با در نظر گرفتن معیارهای شکست رایج تسای- وو و تعریف تابع هدف، مخزن بهینه یافت شد.
مقدمه
با گسترش کامپوزیت ها در صنایع مختلف استفاده از این مواد در صنایع حمل و نقل نیز گسترش یافته است. استفاده از این مواد در صنایع حمل و نقل با توجه به خواص منحصر به فرد این مواد مزیت های فراوانی را برای وسایل نقلیه به همراه داشته است. یکی از موارد کاربرد مواد کامپوزیتی در صنایع حمل و نقل، طراحی و ساخت مخازن سوخت میباشد.
در سال های اخیر بر روی جایگزینی مخازن سوخت فلزی خودروها با مواد کامپوزیتی فعالیتهای زیادی انجام گرفته ولی در رابطه با جایگزینی مخازن سوخت فلزی موتورسیکلتها فعالیت چندانی صورت نگرفته است. مخازن کامپوزیتی مکعبی شکل که در این مقاله به طراحی و تحلیل آنها پرداخته شده مقاومت خوبی در برابر خوردگی مواد سوختی دارد و با توجه به این که مخازن سوخت موتورسیکلتهای کوچک و کم مصرف عموما در زیر نشیمنگاه راننده وسیله و در داخل بدنه موتورسیکلت قرار دارند و این مکان دارای فضایی مکعبی شکل میباشد، از ضربه و نور آفتاب کاملا دور است و مکان ایده آلی برای مخازن مکعبی کامپوزیتی میباشد.
در وسایل نقلیه کنونی معمولا از مخازن فولادی استفاده میشود. وزن بالای این مخازن باعث اعمال بارهای اضافی به شاسی و بدنه و همچنین تغییر رفتار دینامیکی آنها میگردد. استفاده از مخازن کامپوزیتی،کاهش بارهای اعمالی به وسیله و امنیت بیشتر برای آن را فراهم میآورد
در این مقاله در ابتدا مشخصه های مهم مخازن سوخت موتورسیکلت ها تعریف شده و در ادامه سعی شده است تا مخزنی مکعبی با حجم تقریبی 4 لیتر از جنس رزین پلیاستر تقویت شده با الیاف شیشه مورد بررسی قرار گیرد. در ادامه - با توجه به روش ساخت لایه چینی5 دستی - 18 حالت مختلف لایهچینی در سه لایه به همراه دو نوع ساختار الیاف تقویت کننده - سوزنی6 و حصیری - 7 و سه درصد وزنی الیاف به عنوان متغیرهای طراحی در نظر گرفته شده است. به منظور تعیین خواص مکانیکی مواد کامپوزیتی، تستهای کشش و فشار بر روی نمونههای ساخته شده انجام گرفته شد. سپس با استفاده از نرم افزار المان محدود Abaqus و با توجه به خواص مکانیکی اندازه گیری شده و شرایط بارگذاری ذکر شده در استاندارد ISIRI 11410، مخزن کامپوزیتی تحلیل شده است.
مشخصه های مهم مخازن سوخت
در طراحی مخازن سوخت مشخصه های متعددی باید در نظر گرفته شود. اولین مرحله جنس آن است. جنس مخزن باید در مقابل سوختی که توسط موتور مصرف میشود مقاوم باشد و به هیچ عنوان با آن واکنش شیمیایی نشان ندهد. مخازن سوخت معمولاً فلزی ساخته شده و در ساخت آنها از ورقهای فولادی با پوشش مخصوص آلومینیومی یا گالوانیزه استفاده میکنند. البته در وسایل نقلیه، نسل جدید از مخزنهای پلاستیکی یا غیرفلزی نیز استفاده شده است که در مقابل فعل و انفعالات شیمیایی مقاوم بوده و در مقابل ضربه نیز خوب عمل میکنند.
یکی دیگر از مشخصههای یک مخزن سوخت ظرفیت آن است. این میزان که در موتورسیکلتهای مختلف متفاوت است با توجه به عوامل زیادی تعیین میشود.
