per
دانشگاه علم و صنعت ایران
علوم و فناوری کامپوزیت
2383-3823
2015-09-01
2
2
0
0
14610
Research Paper
جلد این شماره
-
https://jstc.iust.ac.ir/article_14610_6d8f7a177fcfd7c825a105da4a4157e4.pdf
per
دانشگاه علم و صنعت ایران
علوم و فناوری کامپوزیت
2383-3823
2015-09-01
2
2
0
0
14611
Research Paper
شناسه این شماره
-
https://jstc.iust.ac.ir/article_14611_6fa06fd2267fe29aed1ad8ae3d08064d.pdf
per
دانشگاه علم و صنعت ایران
علوم و فناوری کامپوزیت
2383-3823
2015-09-01
2
2
1
8
14382
Research Paper
مدلسازی آسیب پیشرونده در چندلایههای کامپوزیتی با در نظر گرفتن اثرات همزمان مکانیزمهای تخریب درون و برون لایهای
Progressive damage modeling of laminated composites by considering simultaneous effects of interlaminar and intralaminar damage mechanisms
محمود مهرداد شکریه
shokrieh@iust.ac.ir
1
محسن قاجار
ghajar@iust.ac.ir
2
مظاهر سلامت طلب
salamattalab@iust.ac.ir
3
رضا معدولیت
r_madoliat@iust.ac.ir
4
استاد، انشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
دانشجوی دکترا، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
در این تحقیق، شروع و پیشروی آسیب در چندلایههای کامپوزیتی AS4/PEEK با سوراخ مرکزی تحت بار کششی درون صفحهای با استفاده از تحلیل اجزا محدود بررسی شده است. بهمنظور بررسی شروع آسیب در لایههای کامپوزیتی از معیارهای هشین استفاده شده است. همچنین بهمنظور تعیین مکانیزمهای گوناگون تخریب درون صفحهای مدل آسیب پیشرونده هشین در چندلایههای کامپوزیتی مذکور استفاده شده است. مدلسازی شروع و رشد تورق در بین لایههای کامپوزیت با استفاده از مدل ناحیه چسبناک صورت گرفته است. در این تحلیل، شبیهسازیها با بهکارگیری نرمافزار آباکوس انجام شده که تمامی مدلهای تخریب استفاده شده نیز در آن موجود است. نکته قابل توجه در این روش این است که با استفاده از معیارهای تخریب بهطور همزمان تمام مکانیزمهای تخریب درون صفحهای و همچنین تورق مدل شدهاند. مقایسه نتایج عددی مدل اجزاء محدود حاضر، با نتایج آزمایشگاهی محققین دیگر نشان میدهد که با بهکارگیری مدل ناحیه چسبناک بهمنظور شبیهسازی تورق، میتوان منحنی بار-جابهجایی استخراج شده در آزمایش مذکور را با دقت بیشتری پیشبینی نمود. همچنین الگوهای آسیب درون لایهای و بینلایهای بین لایهها، بهدست آمده از مدل حاضر، در حین بارگذاری ارایه شده است.
In this study, initiation and evolution of damages in AS4/PEEK laminated composites with center open hole under in-plane loading are investigated using finite element analysis. Hashin failure criteria are used to obtain the damage initiation of composite laminates. In addition, in order to capture the various in-plane failure mechanisms in this laminate, Hashin progressive damage model, which is an energy based model, is used. As delamination is one of the most critical damage mechanisms in composite materials, initiation and propagation of delamination in the mentioned laminate are modeled utilizing cohesive zone model. In order to simulate progressive damages of laminated composites, Abaqus software is used and all applied damage models are available in this commercial software. It is worth to note that, in the proposed model, interlaminar and intralaminar damages are considered simultaneously. Comparison of the present numerical results and experimental ones shows that by using the cohesive zone model to simulate the delamination, experimental load-displacement curve can be predicted more accurately. Also different in-ply damages and delamination patterns that obtained by the proposed model are presented to clarify different damage mechanisms in composite materials..
https://jstc.iust.ac.ir/article_14382_26b69911dd87c814a14c0981f6094899.pdf
مدلسازی آسیب پیشرونده
مدل ناحیه چسبناک
تورق
معیارهای هشین
Progressive damage modeling
Cohesive zone model
Delamination
Hashin criteria
per
دانشگاه علم و صنعت ایران
علوم و فناوری کامپوزیت
2383-3823
2015-09-01
2
2
9
16
14185
Research Paper
بررسی تاثیر نانوذرات هیدروکسی آپاتیت و آلومینا بر رفتار چقرمگی شکست کامپوزیتهای دندانی و استخوانی پایه پلیمری
Effects of alumina and hydroxyapatite nanoparticles on fracture toughness of PMMA based dental composite
محمدرضا محمدعلیها
mrm_aliha@iust.ac.ir
1
عاطفه موسوی
moosavi.atefe@yahoo.com
2
نبی مهری خوانساری
nabi_mehri@yahoo.com
3
مجید صفرآبادی
msafarabadi@ut.ac.ir
4
استادیار، مرکزتحقیقات جوش و اتصال، دانشکده مهندسی صنایع، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
دانشچوی کارشناسی ارشد،دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم تحقیقات ایران، تهران، ایران
کارشناسی ارشد، د;انشکده علوم و فنون نوین، مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران
استادیار، مهندسی مکانیک، دانشکده فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران
استفاده از کامپوزیتهای دندانی و استخوانی پایه پلیمری از جنس پلی متیل متا اکریلات به سبب سازگاری مناسب بیولوژیکی با بدن و استحکام نسبتا خوب، وزن کم و قیمت پایین در کاربردهای بیومکانیکی و پزشکی به عنوان پروتز و یا برای جایگزینی و ترمیم استخوان ها و دندانهای آسیب دیده کاربرد فراوانی یافته است. یکی از نقاط ضعف این مواد، چقرمگی شکست نسبتا کم و مقاومت پایین در برابر رشد ترک در مقایسه با ماده دندانی و استخوانی میباشد که این امر میتواند نهایتا منجر به بروز و رشد ترک از محل فصل مشترک کامپوزیت – دندان و یا از داخل ماده کامپوزیت دندانی و پروتزهای جایگزین یا ترمیمی دندانی - استخوانی شود. استفاده از نانو موادی نظیر هیدروکسی آپاتیت و آلومینا برای مقاوم سازی این کامپوزیتهای دندانی– استخوانی گزینه مناسبی میباشد. در این پژوهش، اثر افزودن درصدهای مختلفی از نانو ذرات هیدرواکسی آپاتیت و آلومینا بر مقدار چقرمگی شکست (مود I) ماده کامپوزیت پروتز دندانی پایه پلیمری پلی متیل متا اکریلات (PMMA) با انجام آزمایشهای شکست مورد بررسی قرار میگیرد. نشان داده میشود که چقرمگی شکست ماده PMMA، با افزودن نانوذرات فوق تا حدودی باعث بهبود مقاومت در برابر رشد ترک میشود. البته اثر نانو ذرات آلومینا در افزایش چقرمگی شکستPMMA از هیدروکسی آپاتیت بیشتر میباشد. بیشترین افزایش چقرمگی شکست مربوط به ماده کامپوزیت دندانی حاوی 10 درصد هیدروکسی آپاتیت و 6 درصد آلومینا است.
Polymethylmethacrylate (PMMA) based dental and bone composites are used frequently in biomedical applications as implants, bone cements, restorative materials and etc. This is mainly because of some characteristics of PMMA such as biocompatibility, good mechanical properties and its low cost. However, in comparison with bone and dentin, PMMA based dentures or implants have lesser fracture toughness (i.e. smaller crack growth resistance) which makes them very susceptible to brittle and sudden failures. The use of nano additive materials like hydroxyapatite and alumina as filler particles may probably increase the crack growth resistance of such composites. Hence in this research the effects of adding different weight percentages of these two nano particles are examined on mode I fracture toughness of PMMA based denture composites. The experimental fracture toughness results demonstrated that the fracture resistances of manufactured nano-composites are increased in general relative to neat PMMA. The influence of alumina was more pronounced than the use of hydroxyapatite particle. The highest increase in fracture toughness was observed for composite containing 10% hydroxyapatite and 6% alumina.
https://jstc.iust.ac.ir/article_14185_59da79d40a06e2f33bd36bffa9712816.pdf
کامپوزیت دندانی
هیدروکسی آپاتیت
آلومینا
چقرمگی شکست
مطالعه آزمایشگاهی
Dental composite
Hydroxyapatite
Alumina
Fracture toughness
Experimental study
per
دانشگاه علم و صنعت ایران
علوم و فناوری کامپوزیت
2383-3823
2015-09-01
2
2
17
30
13839
Research Paper
کنترل زمانگسسته و مقاوم ارتعاشات عرضی تیر مدرج تابعی دارای سطح مقطع متغیر
Robust vibration control of a functionally graded beam with a variable cross section
بهروز رحمانی
b_rahmani@yu.ac.ir
1
محمدرضا نغمه سنج
mohammadreza_508@yahoo.com
2
استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران
دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران
در این مقاله، کنترل مقاوم ارتعاشات عرضی تیر یک سرگیردار ساخته شده از مواد مدرج تابعی دارای سطح مقطع متغیر مورد بررسی قرار گرفته است. برای رسیدن به این هدف، از صفحات پیزوالکتریک بهمنظور اندازهگیری میزان ارتعاشات عرضی تیر و همچنین اعمال نیروهای کنترلی بهره برده شده است. در این راستا، با بهکار بردن روش تجزیهی متعامد مناسب، حداقل مدهای بهینهی ارتعاشی سیستم برگزیده و سپس از روش تصویرسازی گالرکین برای استخراج حداقل معادلههای دیفرانسیل معمولی زمانی تشریحکنندهی رفتار دقیق آن استفاده شده است. از آنجا که در پیادهسازی واقعی یا شبیهسازی عددی، تنها در بازههای زمانی مشخصی ورودی کنترلی ولتاژ محرک پیزوالکتریک را میتوان تغییر داد، و همچنین کنترلکننده سیستم تحت کنترل را تنها در زمانهای نمونهبرداری میبیند، بنابراین سیستم حلقهبسته را میتوان معادل با یک سیستم زمان گسسته دانست. برای حل مشکلات ناشی از تناوبهای نمونهبرداری و همچنین عدم قطعیتهای مربوط به مدلسازی، روش بازخورد خروجی مبتنی بر رؤیتگر حالت گسستهمی مقاوم برای کنترل این سیستم پیشنهاد میشود. به این منظور، طراحی بهرههای کنترلکننده و رؤیتگر حالت بهکمک قضیهی مستقیم لیاپانوف که منجر به حل مجموعهای از نامعادلات ماتریسی خطی میشود، انجام میشود. در پایان با انجام چند شبیهسازی، کارایی روش پیشنهادی نشان داده شده است
In this paper, robust vibration control of a thin functionally graded beam with a variable cross-section has been investigated. For this purpose, piezoelectric patches are used as sensors to measure the displacement of the beam and as actuators to apply control forces. In this way, firstly, Euler-Bernoulli theory is used to derive the governing dynamical partial differential equation, through the Hamilton’s principle. Approximate solution of these equations is achieved using finite difference method, and the proper orthogonal decomposition is then used to obtain vibration mode shapes. After that, time-dependent ordinary differential equations are attained using Galerkin projection scheme and then represented in the state-space form. Since the data measurement is done in sampling intervals, the system is considered as sampled-data. In this way, direct digital control design methodology is used. For this purpose, based on its zero-order hold equivalent model, a robust discrete-time, observer-based, output feedback controller is designed. In this regard, controller and observer gains are designed by a Lyapunov-based method. This procedure is done by solving a set of linear matrix inequalities. Simulation studies show the effectiveness of the proposed method.
https://jstc.iust.ac.ir/article_13839_a34d9a0cca8bdb9a79fe7f4393cab402.pdf
کنترل ارتعاشات عرضی
تیر یک سرگیردار مدرج تابعی با سطح مقطع متغیر
تجزیه متعامد بهینه
کنترل دیجیتال مقاوم
Vibration Control
Functionally graded clamped beam
Proper orthogonal decomposition
Optimal digital control
per
دانشگاه علم و صنعت ایران
علوم و فناوری کامپوزیت
2383-3823
2015-09-01
2
2
31
40
14272
Research Paper
تحلیل تخریب اتصالات چسبی بال کامپوزیتی با استفاده از المان واسط چسبنده سهبعدی
Failure analysis of composite wing adhesive joints using 3D cohesive interface element
مجتبی حیدری
mojtaba.heidari87@yahoo.com
1
داود سلیمی مجد
d.salimimajd@gmail.com
2
بیژن محمدی
bijan_mohammadi@iust.ac.ir
3
کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
مواد کامپوزیتی چندلایه با توجه به استحکام و سفتی بالا نسبت به وزن، کاربرد بسیار وسیعی در صنایع مختلف از جمله هوافضا دارند. لذا تشخیص مکانیزمهای خرابی این مواد اهمیت بسیار زیادی در پیشبینی رفتار مکانیکی آنها دارد. یکی از اصلیترین مودهای خرابی اصلی این مواد، جدایی بین لایهای است که در بین لایههای کامپوزیتی و در نقاط اتصال قطعات مختلف به یکدیگر مشاهده میشود. در این پژوهش بهمنظور پیشبینی رشد آسیب در اتصالات چسبی بال کامپوزیتی، مدل ناحیه چسبنده بهکار گرفته میشود. مزیت این روش، امکان مدلسازی رشد جدایی بین لایهای بدون نیاز بهوجود ترک اولیه و المانبندی مجدد میباشد. بهعلاوه بهمنظور پیشبینی آسیب احتمالی در لایههای کامپوزیتی، مدل آسیب پیشرونده لادوز در نرم افزار آباکوس با استفاده از کد نوشته شده توسط کاربر (Umat) پیادهسازی شده و میزان اهمیت در نظر گرفتن تخریب درون لایهای در لایههای کامپوزیتی بر تسریع شروع تخریب و رشد آن در اتصال چسبی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج حاصل از اعتبارسنجی نشان از دقت مناسب روش بهکار گرفته شده، دارد. بهعلاوه نتایج تحلیل نشان داد، استفاده از المانهای سهبعدی بهمراتب دقت بهتری در تشخیص شروع تخریب و رشد آن نسبت به مدلهای دوبعدی دارد. در ادامه اثرات مشخصات اتصال چسبی مثل ضخامت و کیفیت اتصال در استحکام سازه بال مورد بررسی قرار گرفته است.
Due to high strength and stiffness in comparison with their weights, laminated composite materials are widely used in many structures such as aerospace. Therefore to predict their mechanical response, the understanding of their failure mechanisms is very important. The delamination between composite layers and adhesive joints is one of the main damage modes of these materials. In this research, the cohesive zone model is used to predict the damage evaluation of composite wing adhesive joints. The advantage of this method is the modeling of delamination growth without any requirements to the presence of initial crack and remeshing. Moreover to predict the probable damage in composite layers the Ladeveze progressive damage model has been implemented in Abaqus using user defined code (Umat) and also the importance of considering the intralaminar failure on the acceleration in damage initiation and propagation in adhesively bonded joints have been evaluated. The results verify the proper accuracy of implemented method. Furthermore, the results of solid cohesive elements showed to be more accurate in predicting damage initiation and evaluation in comparison to shell elements. Finally effects of adhesive properties such as thickness and quality of bonding in load capability of wing structure have been investigated.
https://jstc.iust.ac.ir/article_14272_832ea8e1952a39b47893659c0a770784.pdf
مدل ناحیه چسبنده
مکانیک محیط پیوسته
تئوری خرابی لادووز
پوسته-تقویت کننده
Cohesive zone model
Continuum damage mechanics
Ladeveze damage theory
Skin/Stringer
per
دانشگاه علم و صنعت ایران
علوم و فناوری کامپوزیت
2383-3823
2015-09-01
2
2
41
54
13876
Research Paper
تحلیل تجربی و تئوری شکست قطعات پلیمری شبه ترد دارای شیار V شکل با سوراخ انتهایی تحت بارگذاری مرکب کششی/ برشی
Experimental and theoretical fracture analysis of quasi-brittle polymer components containing V-notches with end holes under combined tensile-shear loading
علیرضا ترابی
a_torabi@ut.ac.ir
1
شهاب امینی نژاد
mec_eng_2010@yahoo.com
2
استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران
کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه تهران، تهران، ایران
در پژوهش حاضر، ابتدا تعداد 48 آزمایش شکست روی نمونههای آزمایشگاهی دیسک برزیلی دارای شیار مرکزی V شکل با سوراخ انتهایی از جنس پلیمر شبه ترد پلی متیل متاکریلات زیر بارگذاری ترکیبی کشش- برش و برای نسبتهای ترکیب مختلف از کشش و برش انجام و بار شکست و زاویه شروع شکست از مرز شیارهای V شکل با سوراخ انتهایی بهصورت تجربی اندازهگیری شد. سپس، دو معیار شکست ترد بر مبنای مفاهیم تخریب حداکثر تنش محیطی (MTS) و تنش متوسط (MS) بهمنظور پیشبینی بار شکست و زوایای شروع شکست نمونههای پلیمری توسعه یافته و نتایج آنها در قالب نمودارهای شکست و زاویه شروع شکست ارائه شد. مقایسه نتایج تئوری با نتایج تجربی نشان داد که هر دو معیار با دقت بالایی قادر به پیشبینی چقرمگی شکست و زوایای شروع شکست در نمونههای پلیمری، به ازای ترکیبهای مختلف کشش و برش بوده و نتایج هر دو معیار، تقریبا منطبق بر یکدیگر است.
In the present investigation, first, 48 fracture tests were conducted on the Brazilian disk specimens made of the quasi-brittle polymer Polymethyl-methacrylate and weakened by central V-notches with end holes (VO-notches) under combined tensile-shear loading with different mode mixity ratios. The fracture loads and the fracture initiation angles (FIAs) were experimentally measured. Then, two brittle fracture criteria were developed on the basis of the failure concepts of the maximum tangential stress (MTS) and the mean stress (MS) for predicting the experimental fracture loads and the FIAs, and the theoretical results were obtained in the form of the fracture curves and curves of fracture initiation angle. A very good agreement was shown to exist between the theoretical and the experimental results. Moreover, it was found that both the criteria provide almost identical predictions to the experimental results.
https://jstc.iust.ac.ir/article_13876_cd99369b6c8e6409c1e060f1aecf43e3.pdf
شیار V شکل با سوراخ انتهایی
بار شکست
زاویه شروع شکست
معیار MTS
معیار MS
V-notch with end hole
Fracture load
Fracture initiation angle
MTS criterion
MS criterion
per
دانشگاه علم و صنعت ایران
علوم و فناوری کامپوزیت
2383-3823
2015-09-01
2
2
55
62
14183
Research Paper
مشخصهیابی سیکلهای حرارتی و مطالعه رفتار انبساط حرارتی کامپوزیت آلیاژ Al-4%Cu تقویت شده با ذرات SiC
Characterization of thermal cycles and investigation of thermal expansion behavior of the Al-4%Cu composite alloy reinforced by SiC particles
مرتضی طیبی
m.tayebi@stu.sku.ac.ir
1
حسن شریفی
sharifi_h@iust.ac.ir
2
حمید غیور
ghayour_ham@iust.ac.ir
3
دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران
استادیار، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران
استادیار، مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، مهندسی مواد، واحد نجفآباد، دانشگاه آزاد اسلامی نجفآباد، اصفهان، ایران
اگرچه در حال حاضر کامپوزیت Al/SiC موضوع تحقیقهای زیادی است اما توجه کمتری به خواص فیزیکی و بهویژه پایداری ابعادی آن شده است. بههمین دلیل سعی بر آن شده است که در این پژوهش به بررسی خواص حرارتی-فیزیکی این کامپوزیتها و مدلهای ارائه شده برای این خواص پرداخته شود. به این منظور ابتدا آلیاژ Al/4%Cu به روش آلیاژسازی مکانیکی تولید شد و سپس کامپوزیت آلومینیوم با درصدهای مختلف کاربید سیلیسیم (با اندازه ذرات متفاوت) به روش متالورژی پودر ساخته شد. با انجام آزمون حرارتی بر روی کامپوزیتهای Al-4%Cu/SiC مشخص شد که با افزایش کسر حجمی ذرات SiC تا 25 درصد، ضریب انبساط حرارتی کامپوزیت بهصورت خطی کاهش یافته است که این امر حاکی از حضور ذرات سرامیکی با ضریب انبساط حرارتی بسیار کم در کامپوزیت است و همچنین نتایج بیانگر این بوده است که با افزایش دما تا 500 درجه سانتی گراد ضریب انبساط حرارتی تا 6/20 برای کامپوزیت دارای 15 درصد ذرات تقویت کننده افزایش یافته ولی این افزایش خطی نبوده است. آزمونهای حرارتی بهمنظور بررسی تأثیر اندازه ذرات تقویت کننده بر ضریب انبساط حرارتی کامپوزیت Al-4%Cu/SiC انجام گرفت. با توجه به آزمایشها مشخص شد که اندازه ذرات تقویت کننده تأثیر محسوسی بر ضریب انبساط حرارتی کامپوزیت ندارد ولی به میزان % 8/0 سبب کرنش حرارتی کامپوزیت میشود.
Although Al/SiC composite has attracted much attention of the researchers, no due attention has been paid so far to its physical properties particularly its dimensional stability. Therefore, the objective of this research is to investigate the thermal-physical properties of these composites and the presented models of these properties. Initially, the Al/4%Cu alloy was prepared by mechanical alloying, and then the aluminum composite was synthesized with different percentages of silicon carbide (with different particle sizes). To characterize the composite hardness and density tests were performed. Thermal test on the Al-4%Cu/SiC composites revealed that with increase of volume fraction of SiC particles up to 25%, thermal expansion coefficient of the composite has decreased linearly, which indicates the presence of ceramic particles with very low thermal expansion coefficient in the composite. Also, these results reveal that with increase of temperature up to 500°C, thermal expansion coefficient has increased up to 20.6 for the composite with 15% of reinforcement particles, although this increase is not linear. In order to investigate the effect of the reinforcement particles size on thermal expansion coefficient of the Al-4%Cu/SiC composite thermal tests were performed which indicated that the reinforcement particles size has no conspicuous effect on thermal expansion coefficient of the composite but causes a thermal strain of 0.8% in the composite to some extent.
https://jstc.iust.ac.ir/article_14183_23f47a2498e63df6305b9f3d40d0b528.pdf
انبساط حرارتی
سیکلهای حرارتی
مدل ترموالاستیک
کامپوزیتهای زمینه آلومینوم
As: Thermal expansion
Thermal cycles
Thermo-elastic model
Aluminum matrix composites
per
دانشگاه علم و صنعت ایران
علوم و فناوری کامپوزیت
2383-3823
2015-09-01
2
2
63
70
14184
Research Paper
مقایسهی روشهای تحلیل عددی آسیب پیشرونده در اتصالات پیچی کامپوزیتی و ارایه مدلی جدید برای تحلیل اتصالات پیچی
Comparison of numerical analysis methods for progressive damage analysis in composite bolted joints and suggestion of new method for bolted joints analysis
جعفر عبادی رجلی
jafarebadi@aut.ac.ir
1
مجید مختاری
m.mokhtari@sina.kntu.ac.ir
2
کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
دانشجوی دکترا، دانشکده مهندسی هوافضا، موسسه تحقیقات فضایی، تهران، ایران
اتصالات بهعلت حساسیت بیشتر در برابر انتقال بار، تمرکز تنش و ناهمگونی طرفین اتصال (جنس، هندسه و شرایط مرزی)، یکی از مهمترین اجزا در سازههای کامپوزیتی هستند. تحلیل عددی تمامی اتصالاتی که در یک سازهی بزرگ وجود دارد کار زمانبر و پر هزینهای است. استفاده از معیارهای مناسب برای یافتن بحرانیترین اتصال مکانیکی در مدلسازی دقیق اتصالات سازههای بزرگ، از اهمیت بالایی برخوردار است. در این مقاله به بررسی و مقایسه سه مدل المان محدود مختلف برای تحلیل تخریب پیشرونده در اتصالات تک لبهی تحت بار کششی در نرم افزار المان محدود آباکوس 6.11.1 پرداخته شد و مقادیر سفتی (شیب قسمت خطی منحنی بار-جابهجایی)، استحکام (بیشینه نیرو)، منحنیهای بار-جابهجایی در مدلهای مختلف با مقادیر تجربی مقایسه شد. همچنین زمان محاسباتی مدلهای مختلف با هم مقایسه شد. پس از بررسی نتایج بهدست آمده از این تحقیق مشاهده شد که مدل آجری-پوستهای(اصلاح شده) سفتی و استحکام را بهخوبی پیشبینی میکند. همچنین مدل تیر-پوسته سفتی را نسبتا خوب و استحکام را کمتر از واقعیت برآورد میکند. بنابراین پیشنهاد شد که اتصالات یک سازهی بزرگ، با استفاده از مدل تیر-پوسته مدلسازی شود و پس از تحلیل،اتصالاتی که دچار خرابی شدند با مدل آجری-پوستهای اصلاح شده جایگزین گردند و سازه دوباره تحلیل شود.
Joints are the most important parts of composite structures, because of their more sensitivity to load transmission, stress concentration and adherents differences (in materials, geometries and boundary conditions). Numerical analysis of all mechanical joints in big structures is costly in time and memory usage. In big structures, precise numerical analysis of mechanical joints needs to an appropriate criterion to find the critical joint. In this paper different modeling methods on analysis of mechanical joints are compared to each others. The numerical analysis is done by means of ABAQUS-6.11.1 finite element (FE) code. Predicted elastic modulus, the joint strength (maximum force) and load-displacement trends are compared with experimental results and time cost of modeling are compared to each others. Result study shown that the elastic modulus and the joint strength are better predicted in the improved Solid-Shell model. Beam-Shell model predicted a good elastic modulus in the joint, although the joint strength is predicted less than experiments. The final suggestion of this paper to time saving purpose in joint analysis of a big structure with many joints is to start the analysis of all joints with Beam-Shell model and finding the failed mechanical joints. In second step, just the failed joints should be re-model with improved Shell-Solid model and the structure should be checked for joint failure again
https://jstc.iust.ac.ir/article_14184_c6d491e3063979a5e9481e17af03b4ab.pdf
اتصالات مکانیکی
سازههای بزرگ
تخریب پیش رونده
هزینه محاسباتی
روش المان محدود
Mechanical joints
big structures
progressive damage
the computational cost
Finite elements method
per
دانشگاه علم و صنعت ایران
علوم و فناوری کامپوزیت
2383-3823
2015-09-01
2
2
71
78
14383
Research Paper
بررسی تاثیر عوامل هندسی و مادی تاثیرگذار بر استحکام اتصالات ترکیبی چسبی-پرچی
Investigation of the effect of material and geometrical parameters affecting the strength of hybrid adhesive- riveted joints
هادی خرمی شاد
khoramishad@iust.ac.ir
1
سجاد نصیری
sajadtehrany@yahoo.com
2
استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
در این تحقیق، عوامل تاثیرگذار بر استحکام اتصال ترکیبی چسبی-پرچی مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور ابتدا مدل اجزای محدود با استفاده از نتایج آزمایشگاهی اعتبارسنجی شد، سپس عوامل تاثیرگذار هندسی و مادی با استفاده از تحلیلهای اجزای محدود صریح با قابلیت مدلسازی آسیب در پرچها و لایه چسب بهصورت پیشرونده بررسی شد. نتایج نشان دادند، در یک اتصال ترکیبی بهترین حالت برای ایجاد سوراخ بهمنظور قرار دادن پرچ، حالتی است که کمترین کاهش استحکام را در اتصال چسبی ایجاد نماید یا به عبارت دیگر سوراخها از لبههای اتصال فاصله بیشتری داشته باشند که این بر خلاف اتصال پرچی تنها میباشد که نزدیکتر بودن پرچها به لبههای اتصال موجب افزایش استحکام میشود. بهطور کلی افزودن پرچ به یک اتصال چسبی بهمنظور ایجاد اتصال ترکیبی، میتواند تحت شرایط مختلف باعث افزایش یا کاهش استحکام اتصال شود که در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفته است. این مطلب باید مورد توجه طراحان قرار گیرد. قابل ذکر است اگر استحکام لایه چسب در مقایسه با پرچها پایینتر باشد پرچها بهتر است در نزدیکی لبههای اتصال قرار گیرند.
In this paper, the influencing factors on hybrid adhesive-riveted joints were investigated. For this purpose, first a finite element model was validated based on experimental results, then the effects of influencing material and geometrical factors on the strength of the hybrid joints were studied using the explicit finite element analyses. The numerical model was able to simulate damage in the adhesive layer and in the rivets. The results showed that in a hybrid adhesive-riveted joint, it is better to position the rivets where a minimum reduction in the adhesive joint due to the rivet holes obtained i.e. as far as possible from the joint ends. This is in contrary to the riveted joints in which placing the rivets closer to the joint ends resulted higher joint strength. In general, incorporating rivets in an adhesive joint for manufacturing a hybrid joint can result higher or lower joint strength in comparison with the adhesive joint in different conditions that were studied in this research. It should be noted that in case that a low-strength adhesive is utilized in a hybrid adhesive-riveted joint then placing the rivets closer to the joint ends can results higher strength for the joint similar to the riveted joints.
https://jstc.iust.ac.ir/article_14383_ad3cffb12dd3d87fcac5eac8fc977073.pdf
اتصال چسبی
اتصال پرچی
اتصال ترکیبی چسبی-پرچی
استحکام
مدل ناحیه چسبناک
Adhesive joint
Riveted joint
Hybrid adhesive-riveted joint
Strength
Cohesive zone model