علوم و فناوری کامپوزیت

1. شناسه این شماره نشریه علوم و فناوری کامپوزیت

دوره 6، شماره 4 ، زمستان 1398، صفحه 495-660

چکیده

بیشتر

2. اثر روش های مختلف آماده سازی سطحی بر خواص خمشی کامپوزیت های الیاف/فلز

رضا اسلامی فارسانی؛ حامد آقامحمدی؛ سیدنوید حسینی آب بندانک؛ سید محمدحسین سیادتی

دوره 6، شماره 4 ، زمستان 1398، صفحه 495-502

چکیده

کامپوزیت های الیاف/ فلز گروه جدیدی از مواد کامپوزیتی هیبریدی هستند که از ورق های فلزی و لایه های پلیمری تقویت شده با الیاف تشکیل شده اند. استفاده از کامپوزیت های الیاف/ فلز موجب بهره وری از ترکیب مزایای ... بیشتر کامپوزیت های الیاف/ فلز گروه جدیدی از مواد کامپوزیتی هیبریدی هستند که از ورق های فلزی و لایه های پلیمری تقویت شده با الیاف تشکیل شده اند. استفاده از کامپوزیت های الیاف/ فلز موجب بهره وری از ترکیب مزایای فلزات و کامپوزیت های پلیمری می شود. به منظور بهبود چسبندگی بین لایه های فلزی و کامپوزیتی، از روش های مختلف آماده سازی سطحی بر روی سطح فلز استفاده می شود. در این تحقیق، کامپوزیت‌های آلومینیوم/ اپوکسی- الیاف بازالت با روش لایه گذاری دستی ساخته شد و اثر روش های مختلف آماده سازی سطحی مکانیکی و شیمیایی (شامل فرآیند قلیایی و حکاکی با محلول سولفوکرومیک) بر خواص خمشی آن ها با استفاده از آزمون خمش سه نقطه ای مورد بررسی قرار گرفت. از میکروسکوپ الکترونی روبشی به منظور بررسی مورفولوژی سطحی آلومینیوم استفاده شد. نتایج نشان داد که استفاده از روش آماده سازی حکاکی با محلول سولفوکرومیک موجب بهبود قابل توجهی در مقادیر استحکام خمشی، کرنش شکست و انرژی جذب شده در مقایسه با روش های مکانیکی و قلیایی می شود. تفاوت در رفتار خمشی نمونه ها مرتبط با مورفولوژی سطحی لایه آلومینیوم آن ها می باشد. مشاهدات میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان دهنده این است که روش آماده سازی حکاکی با محلول سولفوکرومیک موجب ایجاد یک ساختار متخلخل بر روی سطح آلومینیوم می شود. این لایه متخلخل با ایجاد مکان هایی برای پر شدن توسط رزین اپوکسی، چسبندگی بهتر و قفل مکانیکی قوی تر بین لایه ها را به همراه دارد.

3. بررسی اثر زمان بر رفتار ترمیمی کامپوزیت اپوکسی- الیاف شیشه خودترمیم حاوی میکروکانال‌های آوندی در شرایط بارگذاری‌های خمشی و کششی

محمدامین محمدی؛ محمدرضا باب الحوائجی؛ رضا اسلامی فارسانی؛ محمدرضا زمانی

دوره 6، شماره 4 ، زمستان 1398، صفحه 503-510

چکیده

وقوع آسیب امری اجتناب ناپذیر در کامپوزیت های زمینه پلیمری است. آسیب‌ها در این کامپوزیت‌ها به صورت تورق، ترک‌های سطحی، ترک‌ها در پلیمر و غیره می‌باشند. سیستم های خودترمیم با جلوگیری از رشد آسیب‌ها ... بیشتر وقوع آسیب امری اجتناب ناپذیر در کامپوزیت های زمینه پلیمری است. آسیب‌ها در این کامپوزیت‌ها به صورت تورق، ترک‌های سطحی، ترک‌ها در پلیمر و غیره می‌باشند. سیستم های خودترمیم با جلوگیری از رشد آسیب‌ها موجب افزایش عمر کاری سازه می شوند. در تحقیق حاضر، کامپوزیت پلیمری خودترمیم شونده اپوکسی-الیاف شیشه حاوی میکروکانال‌های آوندی ساخته شده و تعمیر سازه با انتقال مواد ترمیمی انجام شده است. نمونه ها با روش لایه‌گذاری دستی و کانال‌های میکروآوندی از طریق پیش‌شکل‌های جامد ساخته شدند. عامل مهم برای ترمیم موثر این سازه‌ها پس از ایجاد آسیب، سیالیت بالا و امتزاج‌پذیری مناسب در محل آسیب می‌باشد، لذا از سیستم رزین و هاردنر انیدریدی در این تحقیق به عنوان عامل ترمیم کننده استفاده شد که سیالیت بالاتری را نسبت به رزین و هاردنرهای آمینی دارند. هدف از پژوهش حاضر بررسی زمان مطلوب ترمیم جهت بدست آوردن راندمان ترمیم بهینه سیستم است. بدین منظور کانال‌های میکروآوندی با درصد حجمی ثابت (%4) در ساختار کامپوزیت تعبیه شدند. خواص خمشی و کششی نمونه ها با گذشت زمان های مختلف (صفر، 4، 7 و 11 روز) پس از ایجاد آسیب اولیه مورد بررسی قرار گرفتند. پس از شکست و ایجاد عیب در ساختار، مواد ترمیمی موجود در میکروکانال‌ها به محل ترک جریان یافته و با گذشت زمان، عملیات پلیمریزاسیون و ترمیم مجدد سازه تکمیل شدند. نتایج نشان داد که بیشترین مقدار بازیابی استحکام خمشی و کششی به ترتیب به میزان 59.07 درصد و 68.05 درصد برای نمونه ترمیم شده با گذشت 7 روز پس از ایجاد آسیب اولیه حاصل می‌شود.

4. مطالعه عددی اثر تقویت آهار الیاف شیشه توسط نانولوله‌های کربنی با توزیع تصادفی بر روی خواص مکانیکی عرضی کامپوزیت شیشه/اپوکسی

مجید صفرآبادی؛ احسان حیاتی؛ مهدی مقیمی زند

دوره 6، شماره 4 ، زمستان 1398، صفحه 511-524

چکیده

در این مطالعه، اثر تقویت مکانیکی آهار الیاف شیشه بر روی خواص مکانیکی عرضی کامپوزیت شیشه/اپوکسی، به جهت تأثیر زیاد این ناحیه بر روی خواص مکانیکی کلی کامپوزیت‌های تقویت‌شده با الیاف، بررسی شده است. برای ... بیشتر در این مطالعه، اثر تقویت مکانیکی آهار الیاف شیشه بر روی خواص مکانیکی عرضی کامپوزیت شیشه/اپوکسی، به جهت تأثیر زیاد این ناحیه بر روی خواص مکانیکی کلی کامپوزیت‌های تقویت‌شده با الیاف، بررسی شده است. برای پیش‌بینی مدول الاستیسیته و استحکام کششی عرضی کامپوزیت شیشه/اپوکسی، به ترتیب یک المان حجمی نماینده و یک مدل سه‌بعدی پوسته در نرم‌افزار تجاری آباکوس شبیه‌سازی شده‌اند. خواص مکانیکی آهار به‌صورت ناهمگن و غیریکنواخت در طول ضخامت آن در نظر گرفته شده است. علاوه بر این، تقویت آهار با استفاده از یک روش توزیع تصادفی و استفاده از نانولوله‌های کربنی انجام گرفته است. در این شبیه‌سازی، طول، قطر و کسر حجمی‌های مختلف برای نانولوله‌های کربنی در تقویت آهار در نظر گرفته شده است و سپس نتایج مقایسه شده‌اند. مقایسه نتایج به‌دست‌آمده از شبیه‌سازی و داده‌های تجربی موجود، نشان می‌دهد که شبیه‌سازی آهار با خواص مکانیکی غیریکنواخت نسبت به آهار با خواص مکانیکی ثابت، نتایج دقیق‌تری را ارائه می‌دهد. همچنین، نشان داده شده است که افزایش طول نانولوله‌های کربنی و یا کاهش قطر آن‌ها، که در آهار توزیع شده‌اند، باعث بهبود مدول الاستیسیته و استحکام کششی عرضی کامپوزیت شیشه/اپوکسی می‌شود.

5. بررسی عملکرد خمشی کامپوزیت‌های هیبریدی اپوکسی- الیاف بازالت تقویت‌شده با نانوذرات خاک رس

ارسلان باقری تیرتاش؛ عباس منتظری هدش؛ رضا اسلامی فارسانی؛ علیرضا شهرابی-فراهانی

دوره 6، شماره 4 ، زمستان 1398، صفحه 525-532

چکیده

در این تحقیق، تاثیر افزودن نانوذرات خاک رس بر رفتار مکانیکی کامپوزیت‌های زمینه اپوکسی تقویت‌شده با الیاف بازالت تحت بارگذاری خمشی بررسی شد. برای بهبود توزیع این نانوذرات درون زمینه کامپوزیت، سطح آنها ... بیشتر

6. اثر نانو لوله کربنی بر رفتار ضربه سرعت بالای کامپوزیت هیبریدی الیاف کولار- پلی اتیلن با وزن مولکولی بالا با چیدمان لایه لایه

منصور باوفا بیگدیلو؛ رضا اسلامی فارسانی؛ حسین ابراهیم نژاد خالجیری

دوره 6، شماره 4 ، زمستان 1398، صفحه 533-540

چکیده

در این تحقیق، تاثیر افزودن نانولوله کربنی چند جداره بر رفتار ضربه سرعت بالای کامپوزیت های زمینه اپوکسی تقویت شده با الیاف کولار و الیاف پلی اتیلن با وزن مولکولی بالا با چیدمان لایه لایه بررسی شد. در ابتدا، ... بیشتر

7. تاثیر شرایط محیط سرمایشی بر خواص خمشی کامپوزیت لایه ای آلومینیوم- اپوکسی/ الیاف بازالت و الیاف شیشه

رضا اسلامی فارسانی؛ فردین اصغری آرپاتپه؛ مهدی عبدالهی آذغان

دوره 6، شماره 4 ، زمستان 1398، صفحه 541-548

چکیده

در این پژوهش، تاثیر لایه چینی الیاف و سیکل سرمایش بر رفتار خمشی کامپوزیت های لایه ای الیاف- فلز (FML) حاوی الیاف شیشه و بازالت مورد بررسی قرار گرفت. نمونه های FML متشکل از دو ورق آلومینیوم 2024-T3 و لایه ی میانی ... بیشتر در این پژوهش، تاثیر لایه چینی الیاف و سیکل سرمایش بر رفتار خمشی کامپوزیت های لایه ای الیاف- فلز (FML) حاوی الیاف شیشه و بازالت مورد بررسی قرار گرفت. نمونه های FML متشکل از دو ورق آلومینیوم 2024-T3 و لایه ی میانی کامپوزیت زمینه اپوکسی با 4 لایه الیاف بازالت و شیشه در 5 حالت لایه چینی مختلف به روش لایه گذاری دستی ساخته شدند. به منظور افزایش چسبندگی بین آلومینیوم و کامپوزیت پلیمری، اصلاح سطحی آلومینیوم با روش الکتروشیمیایی (آندایز) صورت گرفت. هر سیکل دمایی در مدت زمان 3.5 دقیقه بین دمای°C 25 و -100 انجام شد. خواص خمشی نمونه ها بعد از 40 سیکل سرمایش مورد ارزیابی قرار گرفت و با نمونه های بدون سیکل مقایسه شدند. به منظور مشخصه یابی مکانیزم شکست از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و نوری استفاده شد. با توجه به نتایج، در نمونه های بدون سیکل دمایی، بیشترین و کمترین استحکام و مدول خمشی به ترتیب مربوط به کامپوزیت FML حاوی الیاف بازالت و حاوی الیاف شیشه (به علت خواص مکانیکی پایین تر الیاف شیشه نسبت به الیاف بازالت) بود. بعد از انجام سیکل سرمایش، بیشترین تغییرات استحکام و مدول خمشی به ترتیب با 6 و 4.9 درصد افزایش مربوط به نمونه حاوی الیاف بازالت و کم ترین آنها با 2.5 و 1.6 درصد مربوط به نمونه حاوی الیاف شیشه می باشد. علت افزایش خواص خمشی، غلبه مکانیزم تنش فشاری (که باعث بهبود چسبندگی بین اجزای کامپوزیت می شود) بر جدایش بین اجزای کامپوزیت است.

8. مروری بر رفتار ترمیمی و مکانیکی کامپوزیت های زمینه پلیمری خودترمیم شونده به روش های ترمیم غیرذاتی

رضا اسلامی فارسانی؛ حسین ابراهیم نژاد خالجیری

دوره 6، شماره 4 ، زمستان 1398، صفحه 549-570

چکیده

یکی از بزرگ ترین مشکلات قطعات کامپوزیتی در حین کار، ایجاد و رشد میکروترک در آن ها می باشد. رشد این میکروترک ها و به هم پیوستن آن ها می تواند باعث شکست فاجعه بار سازه کامپوزیتی شود. برای حل این مشکل، محققان ... بیشتر یکی از بزرگ ترین مشکلات قطعات کامپوزیتی در حین کار، ایجاد و رشد میکروترک در آن ها می باشد. رشد این میکروترک ها و به هم پیوستن آن ها می تواند باعث شکست فاجعه بار سازه کامپوزیتی شود. برای حل این مشکل، محققان به خصوص در طی سال های گذشته تلاش بسیاری کرده اند تا با ساخت مواد خودترمیم شونده، ترک های ایجاد شده را ترمیم کنند و مانع شکست کل قطعه شوند. ماده خودترمیم شونده، ماده ای است که باعث ترمیم میکروترک به صورت خودبه خودی و بدون هیچ گونه دخالت خارجی می شود. براساس روش های خودترمیمی، این مواد هوشمند به دو دسته ی بزرگ ذاتی و غیرذاتی تقسیم بندی می شوند. در سیستم ترمیم شوندگی ذاتی، ترمیم به صورت واکنش های فیزیکی، شیمیایی و ابرمولکولی انجام می شود. در مقابل در سیستم غیرذاتی، عامل ترمیمی در داخل محفظه ای نظیر الیاف توخالی، شبکه میکروآوندی و میکروکپسول ذخیره می شود. تحقیق حاضر سعی دارد تا پیشرفت های اخیر در زمینه انواع سیستم های ترمیم غیرذاتی را با تاکید بر بکارگیری آن ها در کامپوزیت های زمینه پلیمری به خصوص در طی سال های 2009 تاکنون مورد بررسی قرار دهد. در این راستا و در این کار مروری، ضرورت ترمیم کامپوزیت، مفهوم خودترمیم شوندگی، انواع روش های ترمیم غیرذاتی، ارزیابی عملکرد ترمیم در آزمون های مکانیکی مختلف، و همچنین گزارش های آماری و سیر تکاملی مرتبط با خودترمیم شوندگی ارائه شده اند.

9. بررسی تجربی رفتار دینامیکی ضربه باسرعت کم درکامپوزیت‌های بافتی ماتریس اپوکسی تقویت‌شده با الیاف کربن

بابک عبازاده؛ فرزین عظیم پور شیشوان

دوره 6، شماره 4 ، زمستان 1398، صفحه 571-580

چکیده

در این مقاله عکس‌العمل ضربه با سرعت کم کامپوزیت‌های بافتی تقویت‌شده با الیاف کربن و ماتریس اپوکسی به‌صورت تجربی بررسی‌شده است. صفحات کامپوزیت پس از ساخت تحت تست ضربه با سرعت کم در مقادیر انرژی 30،20، ... بیشتر

10. ارزیابی خواص الاستیک و پلاستیک کامپوزیت آلومینیوم/برنج/آلومینیوم تولید شده با اتصال نوردی به روش همبستگی تصاویر دیجیتال

داود رحمت آبادی؛ علی شاهمیرزالو؛ مسلم طیبی؛ محمدرضا فراهانی؛ رامین هاشمی

دوره 6، شماره 4 ، زمستان 1398، صفحه 581-590

چکیده

در این مقاله، برای اولین بار مدول یانگ، ضریب ناهسانگردی و پارامترهای الاستیک و پلاستیک کامپوزیت‌های سه لایه آلومینیوم-برنج-آلومینیوم تولیدشده با فرآیند اتصال نوردی با استفاده از روش همبستگی تصاویر ... بیشتر در این مقاله، برای اولین بار مدول یانگ، ضریب ناهسانگردی و پارامترهای الاستیک و پلاستیک کامپوزیت‌های سه لایه آلومینیوم-برنج-آلومینیوم تولیدشده با فرآیند اتصال نوردی با استفاده از روش همبستگی تصاویر دیجیتال ارزیابی شده است. همبستگی تصاویر دیجیتال یک روش نسبتا جدید است که برای اندازه‌گیری میدان کرنش و تعیین پارامترهای مختلف مختلف مانند ناهسانگردی و مدول یانگ برای مواد و آلیاژهای زیادی آزموده شده است. ساختار، خواص مکانیکی، پارامترهای الاستیک و پلاستیک، کامپوزیت‌های سه لایه آلومینیوم/برنج/آلومینیوم تولید شده با روش اتصال سرد نوردی با استفاده از میکروسکوپ نوری، میکروسختی و آزمون کشش همراه با ستاپ دوبعدی روش همبستگی تصاویر دیجیتال تعیین شد. با استفاده از کرنش طولی و عرضی بدست آمده از روش همبستگی تصاویر دیجیتال و روابط پلاستیسیته، کرنش در راستای ضخامت، ضریب ناهمسانگردی و سایر پارامترهای الاستیک و پلاستیک محاسبه شد. نتایج نشان داد که به دلیل کارسختی ناشی از افزایش چگالی نابه‌جایی در حین نورد خواص مکانیکی نسبت به نمونه‌های اولیه بهبود یافت به طوری که استحکام تسلیم و استحکام کششی نهایی کامپوزیت، نسبت به آلومینیوم اولیه بیش از پنج برابر و میکروسختی هر دولایه آلومیینوم و برنج بیش از دو برابر افزایش یافت. مقدار مدول الاستیسیته محاسبه شده با استفاده از روش همبستگی تصاویر دیجیتال 77.8GPa بدست آمد که نسبت به مقادیر بدست آمده از روابط تئوری بر اساس حجم مواد تشکیل‌دهنده دارای اختلاف اندک است. همچنین مقدار ضریب ناهمسانگردی در حین آزمون کشش، پس از نوسان اولیه تا نقطه گلویی، افزایش و سپس روند کاهشی به خود گرفت و کمی قبل از شکست ثابت شد.

11. شبیه‌سازی عددی و تجربی دمانگاری برای شناسایی جدایش در آلومینیوم ترمیم شده با وصله کامپوزیتی

مرتضی مرادی؛ میر سعید صفی زاده

دوره 6، شماره 4 ، زمستان 1398، صفحه 591-600

چکیده

در سازه‌های مهم و حساسی مانند هواپیما، کشتی و خطوط انتقال گاز تعویض قطعات آسیب دیده امری پرهزینه و زمان‌بر است. در نتیجه، ترمیم سازه معیوب، یک روند قابل قبول می‌باشد. به منظور ترمیم سازه‌های آسیب دیده ... بیشتر در سازه‌های مهم و حساسی مانند هواپیما، کشتی و خطوط انتقال گاز تعویض قطعات آسیب دیده امری پرهزینه و زمان‌بر است. در نتیجه، ترمیم سازه معیوب، یک روند قابل قبول می‌باشد. به منظور ترمیم سازه‌های آسیب دیده در صنایع مختلف و به ویژه صنعت هوافضا، از وصله‌های کامپوزیتی استفاده می‌شود. ارزیابی سازه ترمیم شده برای اطمینان از بازسازی، موضوعی چالش‌برانگیز است. تکنیک دمانگاری یکی از قدرتمندترین روش‌های آزمون غیرمخرب است که برای ارزیابی سازه‌های ترمیم شده استفاده می‌شود. در مطالعه حاضر، عیوب نوع جدایش بین سازه مادر آلومینیومی و وصله کربن/اپوکسی 4 لایه با لایه‌چینی [04] به وسیله روش دمانگاری گامی ارزیابی شده است. عیوب نزدیک لبه وصله قرار گرفته‌اند چرا که در عمل، شروع جدایش در یک سازه ترمیم شده از لبه‌ها محتمل‌تر است. علاوه‌براین، به دلیل اثرات لبه، شناسایی عیوب لبه نسبت به عیوب میانی دشوارتر می‌باشد. نتایج آزمون دمانگاری گامی با استفاده از روش دمانگاری فاز پالسی پردازش شده است. همچنین شبیه‌سازی روند آزمون دمانگاری به وسیله مدل‌سازی اجزا محدود انجام شده است. در نهایت، نتایج تجربی و شبیه‌سازی اجزا محدود مقایسه شده‌اند و دقت خوبی در دمانگاری گامی و الگوریتم دمانگاری فاز پالسی بدست آمده است.

12. تحلیل مد شکست کششی و سازوکار حاکم بر تخریب کامپوزیت پلیمری

محمد امینی؛ شیرین کلانتری؛ علیرضا خاوندی

دوره 6، شماره 4 ، زمستان 1398، صفحه 601-608

چکیده

علیرغم تحقیقات پیشین درزمینه رفتار خوردگی کامپوزیت پلیمری تقویت‌شده با الیاف شیشه، هنوز بررسی ارتباط مابین میزان تخریب فصل مشترک رزین/الیاف و خواص مکانیکی آن‌ها امری ضروری است. در این پژوهش، تحقیقاتی ... بیشتر علیرغم تحقیقات پیشین درزمینه رفتار خوردگی کامپوزیت پلیمری تقویت‌شده با الیاف شیشه، هنوز بررسی ارتباط مابین میزان تخریب فصل مشترک رزین/الیاف و خواص مکانیکی آن‌ها امری ضروری است. در این پژوهش، تحقیقاتی تجربی به‌منظور ارزیابی این موضوع انجام می‌شود. بدین منظور، نمونه‌های پلی‌استر/شیشه در هیدروکلریک اسید 10 درصد وزنی با سه دمای مختلف 25 °C، 50 °C و 70 °C غوطه‌ور می‌شوند و تغییرات در خواص مکانیکی نمونه‌ها و تغییرات ظاهری محلول در بازه‌های زمانی یک تا چهار هفته‌ای موردبررسی قرار می‌گیرند. نتایج نشان داد که استحکام کششی نهایی و مدول یانگ نمونه‌های کامپوزیتی، زمانی که در محلول با دمای بالاتر و یا زمان غوطه‌وری بیشتر قرار می‌گیرد کاهش می‌یابد. بعلاوه، ایجاد ترک ناشی از خوردگی در فصل مشترک رزین/الیاف به کمک عکس‌های میکروسکوپ الکترونی عبوری نشان داده شد و تخریب رزین پلی‌استر با مشاهده‌ی افزایش ترک‌های سطحی و تغییر در رنگ محلول مورد تأیید قرار گرفت. همچنین، بازرسی چشمی سطوح شکست نمونه بعد از آزمون کشش نشان داد که شکست رخ داده از نوع DGM می‌باشد. درنهایت آنالیز طیف‌سنجی جذب اتمی (AAS) به‌منظور اثبات وقوع سازوکار تبادل یونی انجام پذیرفت. نتایج حاصل از این پژوهش حاکی از رخداد سازوکار‌های خوردگی در ناحیه فصل مشترک نمونه‌های کامپوزیتی است.

13. بررسی آسیب پیشرونده در کامپوزیت تقویت شده با الیاف بافته شده تاری و پودی تحت بارگذاری کششی

عباسعلی سبکتکین؛ مهران شه روز

دوره 6، شماره 4 ، زمستان 1398، صفحه 609-614

چکیده

در این پژوهش به توسعه یک مدل سلول واحد جهت تعیین خواص مکانیکی و بررسی آسیب پیشرونده درکامپوزیت‌های تاری و پودی به روش اجزاء محدود پرداخته شده است. همچنین بمنظور تعریف هندسه مدل از اندازه‌گیری‌های واقعی ... بیشتر

14. تحلیل تجربی و عددی ضربه سرعت پایین بر روی پانل ساندویچی با هسته مشبک کامپوزیتی

رضا آذرافزا؛ علی داور؛ جواد فرجی شعاع

دوره 6، شماره 4 ، زمستان 1398، صفحه 615-626

چکیده

پانل ساندویچی با هسته مشبک کامپوزیتی، پانلی متشکل از یک هسته با ساختار مشبک کامپوزیتی از نوع کاگوم، به همراه دو صفحه فوقانی و تحتانی در دو طرف این هسته میباشد. این سازه‌ها می‌توانند جایگزین سازه‌های ... بیشتر پانل ساندویچی با هسته مشبک کامپوزیتی، پانلی متشکل از یک هسته با ساختار مشبک کامپوزیتی از نوع کاگوم، به همراه دو صفحه فوقانی و تحتانی در دو طرف این هسته میباشد. این سازه‌ها می‌توانند جایگزین سازه‌های تقویت شده با استرینگر، پانل‌های ساندویچی با هسته لانه‌زنبوری و سازه‌های مشبک آلومینیومی گردند.در این پژوهش، با انجام تستهای تجربی و با کمک نرمافزار آباکوس، به بررسی تجربی و عددی ضربه سرعت پایین در پانل ساندویچی با هسته مشبک پرداخته شده است. برای انجام تست ضربه سرعت پایین، دو پانل ساندویچی با هسته مشبک ساخته شده و تحت بارگذاری سقوط آزاد ضربه‌زننده با نوک نیم کروی قرار گرفته‌اند. برای شبیهسازی عددی، از انواع المانهای سه بعدی و حل آسیب پیشرونده به کمک زیر-برنامه‌نویسی با زبان فرترن در نرمافزار، کمک گرفته شده است. مقایسه بین نتایج عددی و تجربی نشان می‌دهد که روش المان محدود، روشی کارآمد جهت کاهش زمان و هزینه برای پیش-گویی رفتار این نوع سازهها در مقابل بارهای ضربهای است. در بارگذاری ضربه، آنچه که موجب جذب انرژی در سازه میشود، آسیب دیدن بخشی از سازه است که در مقابل ضربه‌زننده قرار دارد. بسته به میزان انرژی وارده، این آسیب دیدگی میتواند شامل صفحه فوقانی یک پانل ساندویچی و یا ریب‌های درون هسته آن باشد و صلبیّت بیشتر محل برخورد ضربه‌زننده، موجب کاهش سطح آسیب قابل مشاهده در سازه شده است. همچنین در اثر ضربه روی نقاطی مانند محل تقاطع ریبها که نسبت به فضای بین ریبها، از سفتی بیشتری برخورداراند، مدت زمان برخورد کاهش و حداکثر نیروی تماس افزایش می‌یابد.

15. تحلیل قابلیت اطمینان بر اساس روش بسط چند جمله‌ای آشوب در سازه‌های کامپوزیتی

محمد راوندی؛ محمد نوریان

دوره 6، شماره 4 ، زمستان 1398، صفحه 627-636

چکیده

در دهه های اخیر، نظر به اهمیت کاهش هزینه ها، افزایش بهره وری و بقا در رقابت فزاینده صنایع مختلف، و همچنین به دلیل وجود منابع عدم قطعیت متعدد، توجه به تحلیل قابلیت اطمینان در رشته های مختلف رشد چشمگیری ... بیشتر در دهه های اخیر، نظر به اهمیت کاهش هزینه ها، افزایش بهره وری و بقا در رقابت فزاینده صنایع مختلف، و همچنین به دلیل وجود منابع عدم قطعیت متعدد، توجه به تحلیل قابلیت اطمینان در رشته های مختلف رشد چشمگیری داشته است. با توجه به مزیت های فراوان استفاده از سازه های کامپوزتی در صنایع مختلف و رشد روزافزون بکارگیری آن، توجه به مسئله قابلیت اطمینان در سازه های کامپوزیتی از اهمیت بسزایی برخوردار می باشد. برای تحلیل قابلیت اطمینان سازه ها، روش های مختلفی از جمله روش شبیه سازی مستقیم مونت کارلو ارائه شده است که به دلیل هزینه محاسباتی بسیار بالا، استفاده از آن فقط برای مسائل ساده امکان پذیر می باشد. در مقاله حاضر، برای تحلیل قابلیت اطمینان یک سازه ی کامپوزیتی با وجود منابع عدم قطعیت گسترده در پارامترهای ورودی مانند خواص مکانیکی، خواص هندسی، استحکام و بارگذاری، روش توسعه یافته ای مبنی بر روش بسط چند جمله ای های آشوب ارائه شده است که نسبت به روش های قدیمی از جمله مونت کارلو، از هزینه محاسباتی بسیار پایینی برخوردار بوده و دارای دقت بالایی می باشد. در نهایت با انجام یک مثال عددی در دو مرحله با افزایش پارامترهای ورودی غیر قطعی کارایی این روش در تحلیل مسائل با منابع عدم قطعیت گسترده از لحاظ تعداد پارامترها نشان داده شده و با بررسی نتایج حاصله با روش مونت کارلو، مزیت این روش از نظر دقت و سرعت محاسباتی مورد ارزیابی قرار گرفته است.

16. تحلیل ارتعاش آزاد غیرخطی ورق مستطیلی از جنس مواد مدرج تابعی با استفاده از روش لیندشتد پوانکاره بهبودیافته

سهیل هاشمی؛ علی اصغر جعفری

دوره 6، شماره 4 ، زمستان 1398، صفحه 637-648

چکیده

در تحقیق حاضر، تحلیل ارتعاش آزاد غیرخطی ورق مستطیلی از جنس مواد مدرج تابعی با استفاده از نظریه تغییر شکل برشی مرتبه اول برای اولین بار مورد بررسی واقع شده‌است. برای این منظور ابتدا با استفاده از اصل هامیلتون، ... بیشتر

17. بررسی تاثیر افزودن ذرات زیرکونیا بر مقاومت به سایش و سختی پلی تترا فلورو اتیلن

محمد ملازاده؛ رضا ارغوانیان

دوره 6، شماره 4 ، زمستان 1398، صفحه 649-656

چکیده

پلی تترا فلورو اتیلن (تفلون) به دلیل خواص منحصر به فرد کاربرد بسیار زیادی بعنوان زمینه در کامپوزیتهای زمینه پلیمری دارد. در این تحقیق به تاثیر افزودن ذرات زیرکونیا بر نرخ سایش و ضریب اصطکاک تفلون خالص ... بیشتر

1. ارزیابی استحکام ضربه‌ای مواد کامپوزیتی و چندلایه‌های الیافی فلزی هیبرید شده با نانورس پس از قرارگیری در معرض شوک حرارتی دما بالا

مسلم نجفی؛ ابوالفضل درویزه؛ رضا انصاری

دوره 4، شماره 3 ، پاییز 1396، ، صفحه 263-274

چکیده

مواد کامپوزیتی نظیر چندلایه‌های پلیمری تقویت شده با الیاف به طور گسترده‌ای در کاربردهای مختلف مهندسی مورد استفاده قرار می‌گیرند. از بزرگترین موانع استفاده از این مواد در کاربردهای پیشرفته، کاهش خواص ... بیشتر مواد کامپوزیتی نظیر چندلایه‌های پلیمری تقویت شده با الیاف به طور گسترده‌ای در کاربردهای مختلف مهندسی مورد استفاده قرار می‌گیرند. از بزرگترین موانع استفاده از این مواد در کاربردهای پیشرفته، کاهش خواص مکانیکی و انسجام ساختاری آن‌ها در مواجهه با دماهای بالا است. در این مقاله، اثر افزودن نانورس بر خواص ضربه‌ای چندلایه‌های کامپوزیتی و چندلایه‌های الیافی فلزی قبل و بعد از مواجهه با شوک حرارتی دما بالا مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور، نانورس توسط همزن مکانیکی، همگن‌ساز مکانیکی سرعت بالا و همگن‌ساز مافوق صوت به رزین اپوکسی خالص افزوده شد. سپس چندلایه‌های کامپوزیتی و چندلایه‌های الیافی فلزی 2/1 با استفاده از ورق-های آلومینیوم، رزین اپوکسی خالص و بهبودیافته با نانورس و الیاف شیشه توسط روش لایه‌چینی دستی تولید شدند. اثر استفاده از نانورس بر استحکام ضربه‌ای چندلایه-های کامپوزیتی و چندلایه‌های الیافی فلزی پیش و پس از قرارگیری در معرض دمای 230 درجه سانتیگراد مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج به‌دست آمده مشخص شد که نانورس نقش موثری در حفظ خواص ضربه‌ای نمونه‌ها دارد. همچنین به سبب نقش محافظتی لایه‌های فلزی، میزان افت خواص ضربه‌ای ناشی از شوک حرارتی در چندلایه‌های الیافی فلزی کاهش یافت.

2. بررسی ریزساختار و رفتار تریبولوژیکی لایه‌ی کامپوزیتی ایجاد شده حاوی ذرات کاربید سیلیسیوم روی فولاد ASTM A106 به‌روش جوشکاری GTAW

حسین مظاهری؛ محمود فاضل نجف آبادی؛ علیرضا اعلایی

دوره 2، شماره 1 ، بهار 1394، ، صفحه 65-72

چکیده

در این پژوهش ایجاد پوشش‌ کامپوزیتی حاوی ذرات کاربید‌ سیلیسیوم بر سطح فولاد ASTM A106-Gr.B با به‌کارگیری فرآیند جوشکاری قوسی تنگستن–گاز بررسی شده است. بدین منظور ذرات کاربید سیلیسیوم با درصد‌های حجمی ... بیشتر در این پژوهش ایجاد پوشش‌ کامپوزیتی حاوی ذرات کاربید‌ سیلیسیوم بر سطح فولاد ASTM A106-Gr.B با به‌کارگیری فرآیند جوشکاری قوسی تنگستن–گاز بررسی شده است. بدین منظور ذرات کاربید سیلیسیوم با درصد‌های حجمی متفاوت بر سطح فولاد مورد نظر پیش ‌‌نشانی شده و با تغییر شدت جریان، فرآیند ذوب و اختلاط آن‌ها با فلز پایه انجام شد. مطالعه ریز ساختار پوشش ایجاد شده توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) همراه با آنالیز نقطه‌ای انجام گرفت. یافته‌های آزمون‌ها نشان داد که پوشش حاصله ساختار دندریتی حاوی تقویت ‌کننده‌ی کاربید سیلیسیوم را دارا می‌باشد که می‌تواند باعث بهبود سختی و رفتار سایشی پوشش مذکور شود. سختی پوشش‌ها در آزمون‌های ریز سختی سنجی و رفتار سایشی پوشش‌ها توسط آزمون سایش به‌‌‌صورت رفت و برگشتی ارزیابی شد. نتایج آزمون ریز سختی سنجی نشان ‌دهنده‌ی افزایش سختی پوشش ایجاد شده (حدود 650 تا 1200 ویکرز) نسبت به نمونة بدون پوشش (حدود 200 ویکرز) بود. بررسی‌های رفتار سایشی پوشش‌ها بیانگر بهبود چشمگیر رفتار سایشی آن‌ها در اثر افزودن تقویت‌کننده‌ی کاربید سیلیسیوم بود. مکانیزم عمده‌ی سایش در نمونه‌ی بدون پوشش سایش ورقه‌ای و اکسایش سطحی و در نمونه‌های پوشش داده شده مخلوطی از سایش چسبان، اکسایش سطحی و سایش ورقه‌ای تشخیص داده شد.

3. ساخت و مشخصه‌یابی کامپوزیت سطحی آلومینیم 5083 با میکرو‌ذرات کاربید سیلیسیم توسط فرآوری اصطکاکی اغتشاشی

سعید احمدی فرد؛ نصیر شاهین؛ شهاب کاظمی؛ اکبر حیدرپور؛ علی شیرازی

دوره 2، شماره 4 ، زمستان 1394، ، صفحه 31-36

چکیده

فرآوری اصطکاکی اغتشاشی، یک فرآیند جدید برای اصلاح ریزساختار، خواص مکانیکی مواد و تولید کامپوزیت سطحی محسوب می‌شود. در این پژوهش، از این فرآیند برای تولید کامپوزیت سطحی زمینه فلزی آلومینیم 5083 با ذرات ... بیشتر

4. تحلیل فرکانسی تیر کامپوزیتی آلیاژ حافظه‌دار روی بستر الاستیک پاسترناک با استفاده از چهار نظریه مهندسی تیر

ایمان رحیمی بافرانی؛ حمید اختراعی طوسی

دوره 3، شماره 1 ، بهار 1395، ، صفحه 73-84

چکیده

در چند دهه‌ی اخیر، تولید مواد هوشمند منجر به ایجاد سازه‌های برتر با خواص ممتاز شده است. از جمله‌ی این مواد می‌توان به آلیاژ‌های حافظه‌دار، که قابلیت بازیابی کرنش‌های پلاستیک بزرگ در اثر اعمال تنش ... بیشتر در چند دهه‌ی اخیر، تولید مواد هوشمند منجر به ایجاد سازه‌های برتر با خواص ممتاز شده است. از جمله‌ی این مواد می‌توان به آلیاژ‌های حافظه‌دار، که قابلیت بازیابی کرنش‌های پلاستیک بزرگ در اثر اعمال تنش یا حرارت را دارند، اشاره نمود. توسعه‌ی عملگر‌های آلیاژ حافظه‌دار به شکل‌های سیم و استنت در حوزه‌های مهندسی و سازه‌های هوشمند بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این راستا، مدل تحلیلی برای تیر کامپوزیتی با الیافی از جنس آلیاژ حافظه‌دار که روی بستر الاستیک پاسترناک قرار گرفته، ارائه شده است. تیر کامپوزیتی دارای تکیه‌گاه ساده در دو طرف بوده و الیاف حافظه‌دار با پیش-کرنش فشاری در لایه‌ی میانی تیر قرار گرفته‌اند. معادله‌های دیفرانسیل حاکم بر تیر‌های اولر-برنولی، رایلی، برشی و تیموشنکو با استفاده از اصل همیلتون استخراج شده‌اند. با اعمال حرارت، عملیات بازیابی کرنش، نیروی کششی در راستای طول تیر اعمال و این نیرو منجر به ایجاد نیروی فشاری در تکیه‌گاه‌ها می‌شود. نیروی ایجاد شده با استفاده از رابطه‌ی تغییر فاز مارتنزیتی مدل شده است. با بی‌بعد‌سازی معادله‌های دیفرانسیل حاکم، روابط تحلیلی برای ارزیابی پاسخ دقیق فرکانس طبیعی تیر ارائه شده است. اعتبار نتایج از طریق مقایسه‌ی موردی با تحلیل‌های مشابه مورد صحت‌سنجی قرار گرفته است. براساس تحلیل‌های انجام شده، تاثیر ضرایب بستر الاستیک پاسترناک، تعداد الیاف حافظه‌‌دار، نسبت ضخامت به طول تیر، حد کرنش قابل بازیابی و نسبت طول به پهنای تیر روی فرکانس طبیعی در دمای بالاتر از دمای پایان آستنیت براساس نظریه‌های مختلف مهندسی تیر تعیین و ارائه شده است.

5. بررسی تجربی خواص فوم‌های نانوکامپوزیت پلیمری حاوی نانولوله‌های کربنی چند دیواره توسط روش تاگوچی

رزگار حسن زاده؛ طاهر ازدست؛ علی دنیوی؛ پرستو اسماعیلی؛ سجاد ممقانی؛ ریچارد لی

دوره 2، شماره 4 ، زمستان 1394، ، صفحه 37-44

چکیده

در پژوهش حاضر، خواص فوم‌های نانوکامپوزیت پلیمری با مقادیر مختلف نانولوله‌ کربنی چند دیواره و تحت شرایط فرآیندی مختلف بررسی شده است. به این منظور پلیمر پلی‌آمید6 به‌عنوان فاز زمینه انتخاب شد و با نانولوله‌های ... بیشتر در پژوهش حاضر، خواص فوم‌های نانوکامپوزیت پلیمری با مقادیر مختلف نانولوله‌ کربنی چند دیواره و تحت شرایط فرآیندی مختلف بررسی شده است. به این منظور پلیمر پلی‌آمید6 به‌عنوان فاز زمینه انتخاب شد و با نانولوله‌های کربنی چند دیواره توسط دستگاه اکسترودر دو ماردونه در درصدهای وزنی نانولوله کربنی شامل 0، 5/0، 1 و 5/1، اختلاط ذوبی شد. سپس نانوکامپوزیت‌های تولید شده توسط عامل فوم‌زای آزودی‌کربنامید در دستگاه تزریق بر پایه طراحی آزمایش‌ها به‌روش تاگوچی مطابق آرایه متعامد L16 فوم شدند. تاثیر درصد وزنی نانولوله‌های کربنی و شرایط فرآیندی شامل فشار نگهداری و زمان اعمال فشار نگهداری هر کدام در چهار سطح مختلف، بر خواص مکانیکی و ساختاری نمونه‌های فوم نانوکامپوزیت بررسی شده است. استحکام کششی ویژه به‌عنوان خاصیت مکانیکی بررسی شد و برای بررسی خواص ساختاری، نمونه‌ها تحت آزمایش SEM قرار گرفتند که تصاویر مربوط به این تست نشان داد که ساختار میکروسلولی بسیار مناسبی حاصل شده است. مطابق نتایج آنالیز سیگنال به نویز، درصد وزنی نانولوله کربنی موثرترین پارامتر روی استحکام کششی ویژه و خواص ساختاری نمونه‌های فوم نانوکامپوزیتی می‌باشد. نتایج نشان داد که با افزودن 1% وزنی نانولوله کربنی، استحکام کششی ویژه نمونه‌ها به میزان 147% بهبود یافت. همچنین با افزودن نانولوله‌های کربنی، چگالی سلولی افزایش و متوسط اندازه سلولی کاهش یافت که به معنی دست‌یابی به شرایط بهینه برای تولید فوم می‌باشد.

1. بررسی تجربی و یکپارچه سازی تحلیل المان محدود و روش پاسخ سطح برای بهینه سازی چندمتغیره پارامترهای هندسی در هیدروفرمینگ لوله های دولایه مس- آلومینیوم

جواد شهبازی کرمی؛ محمد مراد شیخی؛ غلامحسن پایگانه؛ کرامت ملک زاده فرد

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 08 آذر 1396

چکیده

فرآیند هیدروفرمینگ، یک روش پیشرفته برای شکل دهی قطعات لوله ای به شکل موردنظر قالب، با اعمال فشار بالا و تغذیه محوری می باشد. لوله های دو لایه متشکل از دو لوله فلزی مختلف (مانند آلومینیوم و مس) می باشند ... بیشتر

2. بررسی تجربی اثر نانوسیلیکا و نانوگرافن اصلاح شده بر کامپوزیت اپوکسی-الیاف بازالت تحت ضربه سرعت بالا

سید امیرحسین کرسوی کاشانی؛ رضا اسلامی فارسانی

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 04 بهمن 1397

چکیده

مواد مرکب به عنوان جایگزینی سبک و بهینه شده برای مواد متداول تر نظیر فلزات، نیاز به بکارگیری روش های گوناگون جهت تقویت استحکام را دارند. افزودن نانو مواد، به عنوان روشی نوین جهت ارتقای استحکام مواد مرکب ... بیشتر مواد مرکب به عنوان جایگزینی سبک و بهینه شده برای مواد متداول تر نظیر فلزات، نیاز به بکارگیری روش های گوناگون جهت تقویت استحکام را دارند. افزودن نانو مواد، به عنوان روشی نوین جهت ارتقای استحکام مواد مرکب استفاده می شود. از طرفی اهمیت پدیده ضربه و کاربردهای فراوان آن در صنایع گوناگون بر کسی پوشیده نیست. از این رو در این پژوهش، کامپوزیت چند مقیاسی زمینه اپوکسی تقویت شده با الیاف بازالت حاوی مجموعاً 1% وزنی زمینه از نانو ذرات سیلیکا و نانو صفحات گرافن اصلاح سطحی شده، تحت آزمون ضربه سرعت بالا قرار گرفت. ابتدا 5 سری نمونه حاوی 6 لایه از الیاف بازالت به روش لایه چینی دستی ساخته شده و دو نوع پرتابه از جنس آلومینیوم با دماغه سر تیز و سر کروی به ترتیب با جرم های 26.7 و 26.3 گرم با سرعت 116 m/s به نمونه ها برخورد داده شد. به منظور بررسی عملیات اصلاح سطحی، طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR) انجام پذیرفت و به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نیز اثر افزودن نانو مواد بر اتصال بین زمینه و الیاف در مقیاس میکروسکوپیک بررسی شد. نتایج نشان داد، نمونه حاوی 0.7% نانوسیلیکا و 0.3% نانوگرافن بهترین عملکرد را در جذب انرژی حاصل از ضربه سرعت بالا با افزایش جذب 7.3% برای پرتابه سر تیز و 20.4% برای پرتابه سر کروی نسبت به نمونه بدون نانو مواد از خود نشان می دهد.

3. پیش‌بینی تجربی بار کمانش ورق کامپوزیتی مستطیلی چندلایه دارای تورق درعرض با استفاده از رهیافت همبستگی ارتعاشی

پوریا َاعظمی؛ غلامحسین رحیمی؛ محمد سجاد گازر

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 12 مرداد 1398

چکیده

ازجمله پراهمیت‌ترین تحلیل‌هایی که در زمان طراحی سازه‌های کامپوزیتی صورت می‌گیرد، تحلیل پایداری آن‌ها تحت بارمحوری یا تحلیل رفتار کمانشی است. روش همبستگی ارتعاشی از دقیق‌ترین روش‌های تعیین بار ... بیشتر ازجمله پراهمیت‌ترین تحلیل‌هایی که در زمان طراحی سازه‌های کامپوزیتی صورت می‌گیرد، تحلیل پایداری آن‌ها تحت بارمحوری یا تحلیل رفتار کمانشی است. روش همبستگی ارتعاشی از دقیق‌ترین روش‌های تعیین بار کمانش سازه به صورت غیرمخرب است. روش همبستگی ارتعاشی یک روش غیرمخرب مبتنی بر تحلیل مودال است که با اندازه‌گیری فرکانس‌های طبیعی سازه تحت بارهای مختلف محوری به پیش‌بینی بار کمانش سازه می‌پردازد. یکی از متداول‌ترین آسیب‌هایی که در زمان ساخت و یا در زمان سرویس ممکن است به سراغ کامپوزیت‌ها بیاید، لایه‌لایه شدگی این مواد بوده، که با عنوان تورّق مطرح می‌گردد. بنابراین بررسی کمانش سازه‌های مرکب دارای آسیب تورّق از اهمیت بالایی برخوردار است که در این مطالعه سعی شده است که به بررسی تجربی این پدیده‌ به کمک روش‌ غیر مخرب همبستگی ارتعاشی و مقایسه آن با نتایج آزمون مخرب کمانش، به‌صورت تجربی، پرداخته شود. در واقع، این مقاله قابلیت اعمال روش همبستگی ارتعاشی بر سازه‌های دارای آسیب را بررسی می‌کند. برای رسیدن به این هدف ورق‌های کامپوزیتی مستطلیی دارای تورق سرتاسری در عرض به کمک روش تزریق رزین به قالب به کمک خلا ساخته شد. هریک از نمونه‌ها تحت آزمون کمانش مخرب قرار گرفت. سپس به منظور بررسی کارایی روش همبستگی ارتعاشی، آزمون مودال تجربی به منظور تعیین فرکانس طبیعی سازه در بارهای فشاری مختلف انجام گرفت. نتایج نشانگر آن اند که روش همبستگی ارتعاشی دقت بسیار خوبی در تعیین بار کمانش ورق کامپوزیتی دارای تورق داشته و درصد اختلاف کمتر از 8 درصد میان نتایج آزمون مخرب و روش غیرمخرب همبستگی ارتعاشی دال این موضوع است

4. بررسی خواص مکانیکی سازه‌های ساندویچی چند منظوره با هسته z-پین با استفاده از شبیه‌سازی عددی دستگاه آزمایش میله فشاری هاپکینسون

علیرضا طلوعی؛ احسان اعتمادی

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 14 اسفند 1398

چکیده

استفاده از z-پین‌ها علیرغم وزن کم و اندازه‌ی کوچک، به منظور کاهش معایب کامپوزیت‌ها و سازه‌های ساندویچی، افزایش مقاومت و استحکام آنها و همچنین جلوگیری از رشد ترک، گسترش فراوانی پیدا کرده است. در این ... بیشتر استفاده از z-پین‌ها علیرغم وزن کم و اندازه‌ی کوچک، به منظور کاهش معایب کامپوزیت‌ها و سازه‌های ساندویچی، افزایش مقاومت و استحکام آنها و همچنین جلوگیری از رشد ترک، گسترش فراوانی پیدا کرده است. در این مقاله با استفاده از روش المان‌محدود، رفتار سازه‌های ساندویچی چند منظوره با هسته z-پین در نرخ کرنش‌های متوسط (بین 164 تا 327 بر ثانیه)، تحت آزمایش میله فشاری هاپکینسون مورد بررسی قرار گرفته شده‌است. اثرات نرخ کرنش و رفتار مکانیکی سازه ساندویچی چند منظوره تحت بارگذاری دینامیکی بررسی و با نتایج تجربی موجود مقایسه شده است که توافق خوبی بین نتایج وجود دارد. همچنین به بررسی پارامترهای موثر در جهت افزایش مقاومت مکانیکی سازه‌های ساندویچی با هسته‌های z-پین، مانند پرداخته شده است. این پارامترها شامل زاویه قرار گیری z-پین‌ها نسبت به افق، جنس ماده تشکیل‌دهنده و بررسی تغییر قطر z-پین‌ها می‌باشد. به طور خلاصه نتایج نشان می‌دهد که این سه پارامتر تاثیر بسزایی در افزایش تنش جریان و افزایش مقاومت نهایی سازه خواهند داشت. در انتها به مقایسه خواص مکانیکی سازه ساندویچی با هسته z-پین و هسته لانه‌زنبوری شبیه سازی شده پرداخته شده است. نتایج نشان می‌دهد که تحت شرایط وزنی و حجمی یکسان هسته، میزان مقاومت فشاری نهایی هسته ساخته شده از z-پین‌ از هسته لانه زنبوری کمتر ولی انعطاف پذیری آن بیشتر می‌باشد.

5. تحلیل ارتعاشات پوسته مخروطی ساندویچی با هسته هدفمند متخلخل در بارگذاری حرارتی مختلف

محسن رحمانی؛ یونس محمدی؛ فرشاد کاکاوند

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 14 اسفند 1398

چکیده

به دلیل کاربرد گسترده پوسته‌های مخروطی ساندویچی در صنایع پیشرفته، بررسی رفتار مکانیکی این سازه‌ها امری ضروری است. در این تحقیق، برای اولین بار، با در نظر گرفتن انعطاف‌پذیری هسته در تئوری مرتبه بالای ... بیشتر به دلیل کاربرد گسترده پوسته‌های مخروطی ساندویچی در صنایع پیشرفته، بررسی رفتار مکانیکی این سازه‌ها امری ضروری است. در این تحقیق، برای اولین بار، با در نظر گرفتن انعطاف‌پذیری هسته در تئوری مرتبه بالای پوسته‌های ساندویچی، رفتار ارتعاشی پوسته مخروطی ناقص ساندویچی که شامل هسته هدفمند متخلخل و رویه‌های همگن است، در توزیع دماهای مختلف بررسی شده است. خواص مواد رویه ها و هسته وابسته به دما در نظر گرفته شده و تغییرات خواص مواد هدفمند به کمک قانون توانی که با در نظر گرفتن دو مدل توزیع تخلخل اصلاح شده، نشان داده می‌شود. با استفاده از اصل همیلتون و در نظر گرفتن تنش‌های درون صفحه‌ای در هسته و رویه‌ها و کرنش غیرخطی ون کارمن هم برای تنش مکانیکی و هم تنش حرارتی، معادلات حرکت سازه بدست آمده‌اند. برای حل معادلات در شرایط تکیه‌گاهی ساده از روش گلرکین استفاده شده است. برای بررسی اثر تغییر دما در سازه، توزیع دما به صورت یکنواخت، خطی و غیرخطی در نظر گرفته شده است. نتایج تحلیل حاضر به منظور صحت سنجی، در حالات خاص با مقالات دیگر و همچنین با نتایج بدست آمده از نرم افزار آباکوس مقایسه شده و همچنین تغییرات فرکانس ویژه بی‌بعد نسبت به تغییرات هندسی سازه، تغییرات دما، خواص مواد و تخلخل بررسی شده است.

6. تأثیر تنش بر واکنش های شیمیایی فرآیند پایدارسازی الیاف پلی اکریلونیتریل ویژه به‌عنوان ماده مقاوم به حرارت در کامپوزیت های پلیمری

کوشا عباس بنایی؛ محمد میرجلیلی؛ رضا اسلامی فارسانی

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 14 اسفند 1398

چکیده

در این پژوهش، تأثیر تنش اعمالی بر تقدم، تأخر و نرخ پیشرفت واکنش های حلقوی سازی، اکسایش و هیدروژن زدایی در طی فرآیند پایدارسازی حرارتی الیاف پلی-اکریلونیتریل ویژه به‌منظور دستیابی به الیاف مقاوم به حرارت ... بیشتر در این پژوهش، تأثیر تنش اعمالی بر تقدم، تأخر و نرخ پیشرفت واکنش های حلقوی سازی، اکسایش و هیدروژن زدایی در طی فرآیند پایدارسازی حرارتی الیاف پلی-اکریلونیتریل ویژه به‌منظور دستیابی به الیاف مقاوم به حرارت به‌عنوان تقویت کننده کامپوزیت های پلیمری مورد بررسی قرار گرفت. در این مطالعه، تنش مخصوص بر اساس تنش مخصوص آنتروپی بیشینه تعیین گردید. با کاربرد آزمون های حرارتی، شیمیایی، عنصری، تفرق اشعه ایکس، مشخصه یابی فیزیکی و مکانیکی، نرخ پیشرفت هر یک از واکنش های پایدارسازی به تفکیک شناسایی گردید. بر اساس نتایج به دست آمده، تنش اثر بازدارنده بر پیشرفت واکنش‌های پایدارسازی داشته و ضمناً رقابت بین وقوع حلقوی سازی و هیدروژن زدایی تحت تأثیر تنش اعمالی بسیار مشهود است. با افزایش تنش مخصوص، دمای شروع کاهش وزن ناشی از تخریب حرارتی، کاهش یافته است. این نتیجه بیانگر کاهش پایداری حرارتی نمونه ها با افزایش نرخ تنش مخصوص اعمالی در طی فرآیند پایدارسازی حرارتی است. با اعمال حداقل تنش مخصوص معادل cN/tex 0.6، بیشترین نرخ پیشرفت واکنش های پایدارسازی به‌ویژه حلقوی سازی گروه های نیتریل و ارتقای پایداری حرارتی الیاف پلی اکریلونیتریل اکسید شده جهت کاربرد در کامپوزیت های پلیمری مشاهده گردید.

7. مطالعه تجربی تاثیر پارامترهای مختلف ساخت بر خواص کششی نمونه‌های PLA چاپ‌شده به روش مدل‌سازی رسوب ذوب‌شده

محمد حیدری رارانی؛ پریسا صادقی؛ نیلوفر عزتی

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 14 اسفند 1398

چکیده

مدل‌سازی رسوب ذوب‌شده یکی از روش‌های رایج چاپ سه‌بعدی قطعات پلیمری است که به دلیل توانایی آن برای ساخت قطعات پیچیده کاربردی استفاده از آن در حوزه‌های مختلف صنعتی و کاربردهای مهندسی در حال گسترش است. ... بیشتر مدل‌سازی رسوب ذوب‌شده یکی از روش‌های رایج چاپ سه‌بعدی قطعات پلیمری است که به دلیل توانایی آن برای ساخت قطعات پیچیده کاربردی استفاده از آن در حوزه‌های مختلف صنعتی و کاربردهای مهندسی در حال گسترش است. خواص مکانیکی قطعات تولید شده با این روش به شدت به انتخاب صحیح پارامترهای ساخت بستگی دارد. در این تحقیق، اثر سه پارامتر مهم ساخت از قبیل چگالی پرشدن شبکه‌ی داخلی، سرعت چاپ و ضخامت لایه‌ها بر خواص کششی نمونه‌‌های پرینت شده با PLA مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور نمونه‌های استاندارد با چهار چگالی شبکه داخلی 20، 40، 60 و 80 درصد، دو سرعت چاپ 20 mm/s و 40 mm/s و دو ضخامت لایه 0.1mm و 0.2mm چاپ شده و تحت آزمون کشش شبه‌استاتیک قرار گرفتند. در تمام قطعات چاپ شده، زاویه پرینت شبکه داخلی 45± درجه فرض شده است. نتایج تجربی نشان می‌دهند افزایش چگالی پرشدن شبکه‌ی داخلی تا 60 درصد افزایش قابل ملاحظه‌ای بر روی مدول الاستیسیته، استحکام نهایی و کرنش شکست دارد. اما در چگالی 80 درصد، علی‌رغم داشتن بیشترین نسبت سفتی/وزن و استحکام/وزن، کرنش شکست در مقایسه با نمونه با چگالی 60 درصد 31.9 درصد کاهش داشته است. کاهش سرعت چاپ از 40 mm/s به 20 mm/s منجر به افزایش سفتی، استحکام نهایی و کرنش شکست به ترتیب 7.8 درصد، 9.7 درصد و 1.6 درصد شده است. همچنین مشاهده شد که با کاهش ضخامت لایه از 0.2mm به 0.1mm به ازای افزایش 5.4 درصدی وزن، مدول الاستیسیته 18.7 درصد افزایش و کرنش شکست 53.4 درصد کاهش می‌یابد.

8. مقایسه ریزساختار، مقاومت سایشی و خوردگی کامپوزیت‌های سطحی AZ31B/SiO2، AZ31B/graphite و AZ31B/SiO2/graphite تولید شده به روش اصطکاکی اغتشاشی

مهدی رضائیان دلوئی؛ حسن عبداله پور؛ محمد تجلی؛ سید مصطفی موسوی زاده نوقابی

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 11 فروردین 1399

چکیده

هدف از این پژوهش مقایسۀ ریزساختار، ریزسختی، مقاومت به سایش، و مقاومت به خوردگی سه کامپوزیت‌ سطحی حاوی نانوذرات سیلیکا، نانوذرات گرافیت و مخلوط نانوذرات سیلیکا و گرافیت تولیدشده به روش اصطکاکی اغتشاشی ... بیشتر

9. تهیه و بهینه‌سازی فرمولاسیون نانوکامپوزیت کیتوزان/مونت موریلونیت حاوی دی-فرولوئیل‌متان (کارکامین)

مهدیه چگنی؛ شبنم جهانی زاده

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 11 فروردین 1399

چکیده

در این پژوهش با هدف بهبود بازده بارگذاری واندازه ذرات، نانوکامپوزیت کیتوزان‌مونت‌موریلونیت (Chitosan-MMT)، به وسیله روش ژل‌سازی یونی جهت کنترل رهایش کارکامین (دی‌فرولوئیل‌متان) تهیه گردید وتوسط روش سطح ... بیشتر در این پژوهش با هدف بهبود بازده بارگذاری واندازه ذرات، نانوکامپوزیت کیتوزان‌مونت‌موریلونیت (Chitosan-MMT)، به وسیله روش ژل‌سازی یونی جهت کنترل رهایش کارکامین (دی‌فرولوئیل‌متان) تهیه گردید وتوسط روش سطح پاسخ بهینه‌سازی شد. متغیرهای متفاوت (غلظت پلی‌ساکارید، درصد مونت‌موریلونیت، غلظت سورفکتانت (فعال کننده سطح)، مقدار دارو و مدت زمان ارتعاش اولتراسونیک جهت تعیین فرمولاسیون بهینه بررسی شد. دو متغیر غلظت پلی‌ساکارید و حجم توئین که بر بازده بارگذاری و اندازه ذرات کارایی قویتری داشتند، برای به‌دست آوردن فرمول مطلوب انتخاب شدند. غلظت پلی‌ساکارید، غلظت فعال کننده سطح و زمان ارتعاش اولتراسونیک بیشترین تاثیر را بر اندازه ذرات داشت. افزودن مونت موریلونیت به طور قابل ملاحظه‌ای باعث افزایش بازده بارگذاری کارکامین شد. درصد مطلوب برای مونت-موریلونیت30% بود. همچنین، افزایش مقدار کارکامین تا مقدار بهینه (میلی‌گرم/ میلی‌لیتر) منجر به افزایش بازده بارگذاری شد. شاخصه‌های فیزیکوشیمیایی فرمولاسیون بهینه نانوسامانه از منظر بازده درون‌گیری، پروفایل رهایش دارو، اندازه، پتانسیل زتا، مورفولوژی سطح و طیف FTIR تعیین گردید. فرمولاسیون A2 با اندازه ذرات 23.8-31.6 nm بازده بارگذاری 93.71% و پتانسیل زتاmV 0.18 ± -38.73 به عنوان فرمول بهینه انتخاب شد. بررسی‌های SEM و FTIR نشان از مورفولوژی کروی و عدم وجود برهمکنش شیمیایی میان نانوسامانه و دارو بوده است.

10. اثر جهت‌گیری عامل خودترمیم آوندی بر بازدهی ترمیم در کامپوزیت اپوکسی-الیاف شیشه

علیرضا عدلی؛ کریم شلش نژاد؛ محمد رضا خوشروان آذر؛ محمد محمدی اقدم

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 11 فروردین 1399

چکیده

در این پژوهش به مطالعه تجربی اثر جهت‌گیری عامل خودترمیم آوندی بر استحکام کششی و بازدهی ترمیم در کامپوزیت‌ اپوکسی-الیاف شیشه پرداخته شده است. ابتدا الیاف شیشه توخالی (با قطر خارجی 450±10 میکرومتر و کسر ... بیشتر در این پژوهش به مطالعه تجربی اثر جهت‌گیری عامل خودترمیم آوندی بر استحکام کششی و بازدهی ترمیم در کامپوزیت‌ اپوکسی-الیاف شیشه پرداخته شده است. ابتدا الیاف شیشه توخالی (با قطر خارجی 450±10 میکرومتر و کسر تهینگی 50%-55%) با استفاده از یک دستگاه اکسترودر تولید شد. سپس، الیاف شیشه توخالی با اجزای خود ترمیم پر شد و به عنوان خودترمیم آوندی در چند لایه کامپوزیتی استفاده شد. جهت‌گیری آوند‌های خودترمیم در سه سطح 0، 45 و 90 درجه نسبت به راستای الیاف شیشه تقویت‌کننده، و فاصله آوندها از یکدیگر 200 میکرومتر در نظر گرفته شد. نمونه‌های شاهد، آسیب دیده و ترمیم شده تحت آزمون کشش قرار گرفتند و بازدهی ترمیم مطالعه شد. نتایج آزمون کشش نشان داد که وجود آوندهای خالی در زوایای 0، 45 و 90 درجه در ساختار کامپوزیت سبب به ترتیب 17%، 14% و 21% کاهش در استحکام کششی می شود. آسیب در نمونه‌های کشش با کرنش 1.2% ایجاد شد و سپس فرایند خودترمیم در دمای ℃ 70 و مدت زمان 48 ساعت انجام شد. در مرحله بعد، بازدهی ترمیم با استفاده از آزمون کشش اندازه‌گیری شد. نتایج آزمون های کشش و بازدهی ترمیم نشان داد که بهترین جهت‌گیری برای چینش آوند‌های حاوی عامل خودترمیم، زاویه 45 درجه نسبت به راستای الیاف شیشه تقویت‌کننده می‌باشد، بطوریکه در این حالت بازدهی ترمیم 42% است. شکل شناسی آوندهای شکسته شده و محل های ترمیم شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مطالعه شد.