Đề tài ứng dụng vật liệu composite trong đóng thùng xe tải

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM
KHOA ĐỘNG LỰC
BÁO CÁO
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD : TRẦN ANH SƠN
SVTH : NGUYỄN HOÀNG
NGUYỄN HOÀNG BẢO
KHÁI NIỆM VỀ VẬT LIỆU COMPOSITE
KIM LOẠI
HỮU CƠ
VÔ CƠ
composite
Polymer dẫn điện
Bán dẫn
silicon
KHÁI NIỆM VỀ VẬT LIỆU COMPOSITE
PHÂN LOẠI
COMPOSITE
CACBON-
CACBON
POLYMER
COMPOSITE
COMPOSITE
GỐM
COMPOSITE
KIMLOAI
PHÂN LOẠI
CẤU TRÚC
VẬT LIỆU COMPOSITE

VẬT LIỆU
GIA CƯỜNG
PHỤ GIA
VẬT LIỆU
NỀN
VAI TRÒ VẬT LIỆU THÀNH PHẦN
PHỤ GIA
CẤU TRÚC
VẬT LIỆU COMPOSITE
XÚC TÁC – XÚC TIẾN
CHẤT LÀM KÍN
CHẤT TẨY BỌT KHÍ
CHẤT RÓC KHUÔN
CHẤT THẤM ƯỚT SỢI
LIÊN KẾT
VẬT LIỆU NỀN VÀ VẬT LIỆU CỐT
ƯU ĐIỂM
-
Nhẹ, độ bền cao, cứng vững, chịu
va đập,
-
Chịu hóa chất, không sét rỉ, chống
ăn mòn.
-
Đàn hồi cao.
-
Chịu nhiệt chịu lạnh chống cháy.
-
Cách điện, cách nhiệt tốt.
SO SÁNH COMPOSITE VỚI KIM LOẠI

•
Cấu trúc composite nhẹ hơn từ 25% - 40% so với một cấu trúc nhôm
•
Độ bền khoảng 4 - 6 lần so với nhôm và thép.
•
ít ồn ào và độ rung động
•
chống ăn mòn
•
cấu trúc đơn giản và thiết kế thích hợp
ƯU ĐIỂM
Khối lượng riêng một số cấu trúc vât liệu phổ biến
ƯU ĐIỂM
Độ bền kéo riêng một số cấu trúc vật liệu phổ biến
ƯU ĐIỂM
ƯU ĐIỂM
Vật liệu
Môđun E
(GPa)
Ứng suất
phá hủy σ
b
(MPa)
Khối lượng
riêng
ρ(kg/m
3)
Mô đun
riêng E/ρ
(MNm/kg)

Độ bền
riêng σ
b
(kNm/kg)
Thép
210 340-2100 7800 26,9 43-270
Hợp kim nhôm 70 140-620 2700 25,9 52-230
Gỗ 30 - 390 33,3 -
Thủy tinh 70 700-2100 2500 28 280-840
Von fram 250 1100-4100 19300 18,1 57-210
Beryli 300 700 1830 164 380
Sợi thủy tinh E 72,4 3500 2540 28,5 1380
Sợi thủy tinh S 85,5 4600 2480 34,5 1850
Sợi C môđun cao 390 2100 1900 205 1100
Sợi C ứng suất
cao
240 3500 1850 130 1800
Sợi kevlar 130 2800 1500 87 1870
Sợi bo 385 2800 2630 146 1100
Đăc tính cơ học
ƯU ĐIỂM
Vật liệu
Dãn nở dài
Bền uốn Mang tải
Tiết
diện
Trọng
lượng
Tiết
diện

Trọng
lượng
Tiết
diện
Trọng
lượng
Thép
1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
Hợp kim nhôm 2,3 0,8 1,3 0,4 2,0 0,7
Gậy, sào sợi một chiều 70%
5,2 1,2 1,7 0,4 0,6 0,2
Sản phẩm laminat 60% 12,0 2,5 2,3 0,5 1,5 0,5
Laminat với MAT 30% 30,0 5,7 3,1 0,6 2,6 0,9
Bảng : Tiết diện, trọng lượng các vật liệu khi chịu ứng lực như nhau
Đăc tính cơ học
Đặc tính về va đập
ƯU ĐIỂM
Vật liệu
Chiều
dày
(mm)
Trọng
lượng
(g/m
2
)
Năng lượng va đập (Joul)
4 8 12 20
Thép dẻo
1,3 9800 Không

hư
Lõm nhẹ lõm Cong
Nhôm dẻo
2,0 5400 Lõm nhỏ Lõm, cong bản
Lõm và cong
Rất cong
Fibro ximăng
6,3 10700 Gẫy, vỡ Vỡ tan
Ván gỗ ép
3,2 3400 Không
hư
Không hư,
hơi có dấu vết
Gãy
Gỗ dán 4ly
4 1800 Không
hư
Vỡ toàn bộ các
lớp
Gãy tan
Gỗ dán 6ly
6 3100 Không
hư
Lớp đáy bị gãy Gãy tất cả các
lớp
Vỡ tan
FRP 2 lớp
450g/cm
2
1,9 2700 Không

hư
Không hư Rạng nhẹ Rạn nứt
nhẹ
FRP 2 lớp
600g/cm
2
3,6 4900 Rạn nhẹ Rạn Rạn Rạn tổng
thể
ƯU ĐIỂM
Vật liệu Mức gồ ghề bề mặt (μm) Mức độ
mòn (μm)
Số
điểm
màu
Ban đầu Sau 1200
chu kỳ
thử lau
với
chất mài
Lớp gelcoat tốt trên laminat
0,25 – 0,76
1,0 64 44
Thép tráng men sứ 0,25 – 0,51
4,0 5 20
Laminat trang trí với áp lực cao 1,02 – 2,04
2,8 128 68
Gạch ốp ceramic 1,02 - - 40
Tấm ốp bằng chất dẻo polyester - - - 42
Bảng : Đăc tính chịu ma sát của composite và vật liệu khác
ƯU ĐIỂM

Đặc tính về nhiệt
Composite có hệ số dẫn nhiệt thấp
Composite chịu nhiệt độ khá cao đến 260
o
C
ƯU ĐIỂM
Tạo dáng dễ dàng, đa dạng, màu sắc phong phú
Đáp ứng được nhiều mục đích khác nhau
Trình độ công nhân cao
Thiết bị nói chung không nặng nề, phức tạp.
KIỂM NGHIỆM BỀN CHO KHUNG THÙNG XE
Tính toán sức bền dầm ngang sàn thùng xe tải
KIỂM NGHIỆM BỀN CHO KHUNG THÙNG XE
v
Lực cản gió
P
V
F = 7,7 m
2
Thép vuông 40 x 40 x 1,5
Ứng suất uốn
cho phep 130 MPa
KIỂM NGHIỆM BỀN CHO KHUNG THÙNG XE
Tính toán khung xương và vách thùng
P
W
= K. F. V
2
= 0,25 × 7,7 × 22,8 = 1000N
W

W W
1000
500
2 2
T p
P
P P N= = = =
W
W (1cot)
500
35,8
14 14
T
T
P
P N= = =
Mu = P
WT(1 cột)
× L
C
= 35,8 × 2,5 = 89,3N.m
3 3 3 3
6 3
0,04 0,37
W 5,56 10
6 6 0,04
u
BH bh
m
H

−
− −
= = = ×
×
Tính toán sức bền mối ghép lắp thùng tải với chassi ô tô
KIỂM NGHIỆM BỀN CHO KHUNG THÙNG XE
0
0
(2 . ).
.
ms e
p
j
p n p m f
m J
p
g
= +
=
Pms > Pj
p
e
= 1600 (kG) : Lực ép cho phép
của bulong có đường kính 16 mm
m
0
= 9920 (kG) : trọng lượng thùng
tải và hàng hóa
f = 0,25 : hệ số masat giữa gỗ và
kim loại

n = 10 : số bulong
Pms = 10480 (kG) > Pj = 7078 (kG)
CHUẨN BỊ KHUÔN
WAX KHUÔN
TẠO LỚP
GELCOAT
VẬT LIỆU
COMPOSITE
QUÉT PHUN VẬT
LIỆU NỀN
TẠO CÁC LỚP GIA
CƯỜNG
QUY TRÌNH SẢN XUẤT VẬT LIỆU COMPOSITE