دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 7 3 2020 11 21 Effect of stress on the of chemical reactions during special polyacrylonitrile fibers stabilization as a heat-resistant material in polymeric composites تأثیر تنش بر واکنش های شیمیایی فرآیند پایدارسازی الیاف پلی اکریلونیتریل ویژه به‌عنوان ماده مقاوم به حرارت در کامپوزیت های پلیمری 973 980 38426 10.22068/jstc.2019.104650.1521 FA کوشا عباس بنایی دانشجوی دکتری، مهندسی نساجی و پلیمر، دانشگاه آزاد اسلامی واحد یزد، یزد محمد میرجلیلی دانشیار، مهندسی نساجی و پلیمر، دانشگاه آزاد اسلامی واحد یزد، یزد رضا اسلامی فارسانی دانشیار، مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران 0000-0002-7838-6199 Journal Article 2019 03 05 In this research, the effect of imposed stress on the extent of progression of cyclization, oxidation and dehydrogenation reactions during thermal stabilization of polyacrylonitrile fibers as a heat-resistant material in the polymeric composites were investigated. In this study, specific stress was determined based on the maximum entropy stress value. The progress rate of each of the stabilization reactions was identified separately through the using of thermal, chemical, elemental, X-ray diffraction, physical and mechanical analysis. Based on the results, stress had a deterrent effect on the development of reactions and also the competition between cyclization and dehydrogenation occurring under the influence of stress is very evident. With increasing tension, the temperature of the lowering of the weight due to thermal degradation has decreased. This result showed that the thermal stability of the samples decreases with the increase of the specific stresses during the thermal stabilization process. By applying a minimum specific stress of 0.6 cN/tex, the highest rate of stabilization reaction, especially the nitrile group cyclization, and the thermal stability of the oxidized polyacrylonitrile fibers were observed for application in polymer composites. 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. https://jstc.iust.ac.ir/article_38426_e657722b5cb4436e98eeaf60b4e6267a.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 7 3 2020 11 21 Investigation the flexural behavior of fiber metal laminates containing glass and Kevlar fibers subjected to thermal cycling بررسی رفتار خمشی چندلایه های الیاف/ فلز حاوی الیاف شیشه و کولار بعد از سیکل حرارتی 981 988 39260 10.22068/jstc.2019.109800.1561 FA مهدی عبدالهی آذغان دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران. مهرداد فلاح نژاد دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی کرج. امین زمانی دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی علوم تحقیقات تهران. رضا اسلامی فارسانی دانشیار، مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران. 0000-0002-7838-6199 Journal Article 2019 06 18 In this study, the effects of stacking sequence and thermal cycling on the flexural behavior of fiber metal laminates (FML) including glass and Kevlar fibers were investigated. The FML samples were composed of aluminum 2024-T3 sheet and epoxy composite. The polymer composites consisted of glass fibers and Kevlar fibers. These composites were prepared in 2 different fibers arrangement by hand lay-up method. Each thermal cycle was carried out for 2 min between -150 and 100 °C. The FML samples were cycled for 20, 40 and 60 times and their flexural performance was evaluated before and after thermal cycling. The highest values of flexural strength and modulus, and fracture energy were related to sample that Kevlar fibers were the bottom layer of composites. With applying 40 thermal cycles to the mentioned sample, the flexural strength and modulus and fracture energy values were respectively increased to 8, 9 and 35 percent compared to the samples without cycling. While a decreasing trend was observed for samples with 60 cycles compared to the samples with 40 cycles. When the glass fibers were the bottom layer of composites, flexural strength and modulus and fracture energy values were respectively increased to 10, 14 and 9 percent with applying 40 thermal cycles, compared to sample without thermal cycles. But in 60 cycles, flexural properties were reduced. Results of this research indicated that post curing, compressive stress and deboning between components of FML were three main mechanisms for changing the flexural properties of samples during thermal cycling. در این پژوهش، تاثیر چیدمان الیاف و سیکل حرارتی بر رفتار خمشی کامپوزیت های لایه ای الیاف- فلز (FML) حاوی دو نوع الیاف تقویت کننده مورد مطالعه قرار گرفت. نمونه های FML متشکل از ورق آلومینیوم 2024-T3 و کامپوزیت اپوکسی با الیاف شیشه و الیاف کولار در 2 حالت لایه چینی به روش لایه گذاری دستی ساخته شدند. هر سیکل دمایی در مدت زمان 2 دقیقه بین دمای 150- و 100 °C انجام شد. خواص خمشی نمونه ها بعد از 20، 40 و 60 سیکل حرارتی مورد ارزیابی قرار گرفت و با نمونه های بدون سیکل مقایسه شدند. در نمونه های بدون سیکل، بیشترین استحکام و مدول خمشی و انرژی شکست مربوط به نمونه ای بود که الیاف کولار در لایه زیرین کامپوزیت و متصل به آلومینیوم قرار داشتند. با اعمال سیکل حرارتی برای نمونه مذکور، مقادیر استحکام و مدول خمشی و انرژی شکست در 40 سیکل در مقایسه با نمونه بدون سیکل، به ترتیب 8، 9 و 35 درصد افزایش یافتند در حالی که برای نمونه 60 سیکل، این خواص سیر نزولی داشتند. در حالت مشابه برای نمونه ای که الیاف شیشه در لایه زیرین کامپوزیت قرار داشت، استحکام و مدول خمشی و انرژی شکست در 40 سیکل نسبت به نمونه بدون سیکل به ترتیب 10، 14 و 9 درصد افزایش یافتند، اما مجدداً در 60 سیکل کاهش خواص دیده شد. نتایج این تحقیق همچنین نشان داد که سه مکانیزم پخت ثانویه، تنش فشاری و جدایش بین اجزای FML، عوامل اصلی تغییر خواص خمشی در حین سیکل حرارتی بودند. https://jstc.iust.ac.ir/article_39260_adb10166081eca5b9313b4a35e45eaf1.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 7 3 2020 11 21 Polyethylene/ethylene-vinyl acetate copolymer/nanoclay nanocomposite foams with two concurrent phase transitions in continuous extrusion process: Effects of material and processing parameters فوم های نانوکامپوزیتی پلی اتیلن/کوپلیمراتیلن-وینیل استات/نانورس با دو انتقال فاز همزمان در فرایند اکستروژن پیوسته: اثر متغیرهای فرایندی و موادی 989 999 240163 10.22068/jstc.2020.112497.1576 FA رضا قاسمی کارشناسی ارشد، مهندسی شیمی، دانشگاه تهران، تهران. رضا کاظمی دانشجوی کارشناسی، مهندسی پلیمر، دانشگاه تهران، تهران. فرخنده همتی استادیار، مهندسی پلیمر، دانشگاه تهران، تهران. جمشید محمدی روشنده دانشیار، شیمی آلی، دانشگاه تهران، تهران. Journal Article 2019 09 04 In this research, the structure and mechanical properties of polyethylene (PE)/ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA)/nanoclay microcellular foams obtained through extrusion physical foaming by using carbon dioxide were investigated. The effect of PE/EVA concentration, organically-modified nanoclay and temperature profile on the properties were evaluated. The foaming process of these systems has significant complexity due to the occurrence of two concurrent phase transitions including upper critical solution temperature (UCST) phase behavior of PE/EVA blends and gas phase transition in the cell nucleation and growth process. Owing to the UCST phase behavior of PE/EVA mixtures, an increment in the process temperature profile has a profound impact on the morphology and mechanical properties of the foams and results in higher miscibility of the polymeric constituents of the blends and nanocomposites. Moreover, the nanoclay compatibilization mechanism leads to better miscibility of the polymeric phases. At higher temperature profile, lighter foams with higher cell density are obtained. Increasing the EVA content in the blends improves the nanoclay dispersion state and as a result, causes an improvement in the foam structure. By increasing the temperature profile and adding nanoclay, the elastic modulus of the foams improves and worsens respectively, due to the better PE/EVA miscibility state and nanoparticle influential role in the bubble formation. در این پژوهش، خواص ساختاری و مکانیکی فوم های میکروسلولی نانوکامپوزیتی پلی اتیلن (PE)/کوپلیمر اتیلن-وینیل استات (EVA)/نانورس تهیه شده طی فرآیند فوم سازی اکستروژنی به روش فیزیکی با بکارگیری گاز دی اکسیدکربن در برابر غلظت PE/EVA، درصد بارگذاری نانورس اصلاح شده و پروفایل دمایی اکسترودر مورد بررسی قرار گرفته است. فرایند فوم سازی این سامانه ها به دلیل دو انتقال فازی همزمان شامل رفتار فازی دمای انحلال بحرانی فوقانی (UCST) آمیخته های PE/EVA وانتقال فاز گاز در فرایند هسته گذاری و رشد حباب ها بعد از خروج از دای فیلم تخت از پیچیدگی های بالایی برخوردار است. به دلیل رفتار فازی UCST آمیخته PE/EVA، افزایش دمای فرایندی بر روی مورفولوژی و خواص مکانیکی فوم ها بدست آمده تاثیر به سزایی داشته و افزایش دما منجر به امتزاج پذیری بهتر دو پلیمر در آمیخته ها و نانوکامپوزیت ها گردیده است. علاوه بر این، نانورس با اثر سازگارسازی خود موجب بهبود امتزاج پذیری دو فاز پلیمری می شود. با افزایش دمای فرایندی در تهیه فوم ها دیده شده است که در دمای بالاتر فوم هایی سبک تر با تراکم سلولی بیشتر بدست می آید. افزایش محتوای EVA در آمیخته موجب بهبود پراکنش نانوذرات و متعاقباً بهبود ساختار فوم ها می شود. با افزایش دما به دلیل بهبود امتزاج پذیری دو فاز و افزودن نانوذرات به دلیل نقش موثرشان در ایجاد حباب ها، به ترتیب مدول فوم ها افزایش و کاهش یافته است. https://jstc.iust.ac.ir/article_240163_f54a872cf6ac7ee2e016a227e044192a.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 7 3 2020 11 21 Design and Analysis of Opening Closure on the Composite Vessel Subjected to External Pressure طراحی و تحلیل دریچه دسترسی مخازن کامپوزیتی تحت فشار خارجی 1000 1012 240150 10.22068/jstc.2020.112452.1575 FA رضا بطالبلویی کارشناس ارشد، پژوهشکده علوم و فناوری شمال، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران. محمود ذبیح پور استادیار، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالکاشتر، تهران. پویا دهستانی دکتری، پژوهشکده علوم و فناوری شمال، دانشگاه صنعتی مالکاشتر، تهران. جواد بابایی کارشناس ارشد، پژوهشکده علوم و فناوری شمال، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران. Journal Article 2019 10 02 Composites are commonly used in pressure vessels. One of the critical problems in manufacturing composite vessel under the external pressure is sealed opening design and its considerations. It's required to review the body resistance in opening locations. In this paper, a special design process for opening closure presented and the influence of such cutouts on vessel body studied. Because of the importance of body resistance, the vessel material and structure mechanical performance were analytically evaluated. Then, Mechanical behavior of the vessel structure was investigated based on the parameters affecting the definition of different opening designs through finite element simulation and analysis in ABAQUS commercial code/software. Hence, the effect of the presence of openings, including the consequences of creating asymmetry in the structure, has been determined in a large aspect ratio. Finally, the results represents, the importance of complying practical requirements and implementation of reinforcement rings in the opening locations to get the suitable design as one of the most effective solutions to compensate the opening reduction consequences i.e.; buckling strength reduction and highly increasing asymmetry. بکارگیری کامپوزیت‌ها در ساخت مخازن تحت فشار از زمینه‌های مهم کاربردی این مواد است. بررسی این موارد کاربردی، در حالت پیچیده‌تر اعمال فشار خارجی بسیار مورد توجه می‌باشد. یکی از معضلات اصلی در طراحی و ساخت مخازن تحت فشار خارجی کامپوزیتی، طراحی مناسب دریچه‌های ضروری مختلف بر روی آن و ملاحظات مربوطه است. از آن-جا، بررسی استحکام و مقاومت سازه‌ای مخزن در موقعیت منافذ و دریچه‌ها، اجتناب‌ناپذیر می‌باشد. در این مقاله، ضمن ارائه‌ی یک فرایند طراحی جهت ایجاد دریچه‌ بر روی مخازن کامپوزیتی، شدت تأثیر حضور دریچه تحقیق گردید. نظر به اهمیت مواد و سازه کامپوزیتی در استقامت بدنه، سازه مخزن کامپوزیتی در نرم‌افزار قدرتمند اجزاء محدود آباکوس شبیه‌سازی گردید. در همین راستا، رفتار مکانیکی سازه بر اساس پارامترهای تاثیرگذار در تعریف طرح‌های مختلف دریچه، مورد ارزیابی قرار گرفت. در نتایج حاصل، تاثیر حضور دریچه در نسبت ابعادی بزرگ بر رفتار مخزن نشان داده شده است. در انتها، نتایج محاسبات اجزا محدود، اهمیت ملاحظات بکارگیری و طراحی صحیح حلقه تقویت-کننده(قطعه‌ی واسط) در دریچه‌ها را به عنوان یکی از تمهیدات جبران کننده عوارض کاهشی بار کمانشی ناشی از وجود دریچه در مخزن نمایش داده است. https://jstc.iust.ac.ir/article_240150_e443616cf790917a36ed502d67078b4d.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 7 3 2020 11 21 Synthesis, characterization and application of mesoporous silica/maghemite nanocomposite in removal of heavy metal ions from aqueous solution سنتز، مشخصه‏ یابی و بررسی کاربرد نانوکامپوزیت‏ مزوپروس سیلیکا/مگمایت در حذف یون‏های فلزی سنگین از محلول آبی 1013 1020 240161 10.22068/jstc.2020.112782.1581 FA شیرین کلانتری دانشجوی دکتری، مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران. 0000-0002-1188-1590 محمد امینی دانشجوی دکتری، مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران. علی شکوه فر استاد، مهندسی مواد و متالورژی ، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران. Journal Article 2019 10 05 In the present study, mesoporous silica/iron oxide nanocomposite (MCM-41/γ-Fe2O3) was prepared with hydrothermal method and then the application of the nanocomposite as an adsorbent for the removal of Ni(II), Cd(II), Cr(III), Pb(II) and Zn(II) ions from aqueous solution was investigated. Furthermore, the effects of the solution pH, contact time and adsorbent dosages on removal percentage were studied. The results indicated that the adsorption of these ions on the surface of the adsorbent increase with increasing of solution pH, contact time and adsorbent dosage. The maximum percent removal (in the condition of: pH=5, t=50min, w=0.16g) of Ni(II), Zn(II), Cd(II), Cr(III) and Pb(II) ions was reached 53, 79, 61, 89 and 99.5%, respectively. The synthesized mesoporous silica/iron oxide nanocomposite was characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), vibrating sample magnetometer (VSM), nitrogen adsorption-desorption (BET) and Field Emission Scanning electron microscopy (FE-SEM). The concentrations of metal ions of the solutions were measured by atomic absorption spectroscopy (AAS). According to the results, MCM-41/γ-Fe2O3 nanocomposite exhibited a large surface area 461.19m2/g, a total pore volume 0.4128cm3/g, a mean pore diameter 3.58nm, a narrow pore size distribution and the superparamagnetic behavior. در این تحقیق، سنتز نانوکامپوزیت مزوپروس سیلیکا‏/ اکسیدآهن (MCM-41/γ-Fe2O3) با روش هیدروترمال انجام شده و سپس کاربرد این نانوکامپوزیت به عنوان جاذب در حذف یون‏های نیکل، کادمیوم، کروم، سرب و روی از محلول آبی بررسی شده است. همچنین، تاثیر pH محلول، زمان تماس و دوز جاذب بر درصد حذف مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می‏دهد که جذب این یون‏ها بر سطح جاذب، با افزایش pH محلول، زمان تماس و دوز جاذب افزایش می‏یابد. بیشترین درصد حذف یون‏های فلزی سنگین در شرایط pH=5، t=50 دقیقه و 0.16 گرم جاذب (شرایط آزمایش کنونی) بوده است که مقادیر 53، 79، 61، 89 و 99.5% به‌ترتیب برای یون‏های نیکل، روی، کادمیوم، کروم و سرب از محلول آبی به دست آمد. نانوکامپوزیت مزوپروس سیلیکا/اکسیدآهن سنتز شده توسط آنالیزهای پراش‏ اشعه ایکس(XRD)، طیف‏سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز(FTIR)، مغناطیس سنج نمونه ارتعاشی(VSM)، جذب- واجذب گاز نیتروژن(BET) و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FE-SEM) مورد شناسایی قرار گرفت. اندازه‏ گیری غلظت یون‏های فلزی محلول، توسط دستگاه طیف‏سنج جذب اتمی (AAS) انجام گرفت. طبق نتایج بدست آمده، نانوکامپوزیت MCM-41/γ-Fe2O3 دارای مساحت سطحی بالا (461.19m2/g)، حجم کل حفرات 0.4128cm3/g، میانگین قطر حفره 3.58nm، توزیع باریک اندازه حفرات و رفتار سوپرپارامغناطیسی می‏ باشد. https://jstc.iust.ac.ir/article_240161_dded886fa6e0bce95547c01353212c3c.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 7 3 2020 11 21 Fabrication and investigation of properties of Al / WS2-CNT hybrid nanocomposites ساخت و بررسی خواص نانوکامپوزیت هیبریدی Al/WS2-CNT 1021 1028 240162 10.22068/jstc.2020.116605.1600 FA حسین صالحی وزیری دانشجوی دکترا، مهندسی مواد، خواجه نصیرالدین طوسی، تهران. علی شکوه فر استاد، مهندسی مواد، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، تهران. سید سلمان سید افقهی استادیار، مهندسی مواد، دانشگاه امام حسین، تهران. Journal Article 2019 11 02 In this research, a hybrid aluminum matrix nanocomposite was made using tungsten disulfide nanoparticles and carbon nanotube. Ultrasonic was used for mixing powders in acetone. Then hybrid particles and aluminum powder were mixed by mmechanical stirrer for 2 h and ball mill for 5h. The final mixed powder were compressed by hot pressing. Microstructural analysis of the specimens was performed by Optical Microscopy (OM) and Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM). The results showed that the reinforcement phases were properly adsorbed on aluminum particles, there was a good distribution of the reinforcement particles in the aluminum matrix, and nanoparticles maintained their structure. The density of samples was measured by Archimedes method and the relative density of hybrid samples was found to be 96 to 98%. Micro hardness test showed that hybridization had a positive effect on the hardness and the hybrid nanocomposite micro hardness increased with increasing carbon nanotube content up to 20% that of Al/ WS2 nanocomposite. Compressive strength measurements showed that hybridization increased the final compressive strength up to 17%. Wear test showed the friction coefficient of the hybrid nanocomposite decreased up to 50% compared to the pure aluminum. در این تحقیق نانوکامپوزیت هیبریدی زمینه آلومینیوم با استفاده از نانوذرات دی سولفید تنگستن و نانولوله کربنی ساخته شد. مخلوط سازی پودرها در حلال استن و با استفاده از آلتراسونیک انجام شد سپس ذرات هیبریدی و پودر آلومینیوم تحت آسیاکاری مکانیکی قرارگرفتند و با استفاده از پرس گرم پودر نهایی فشرده‌سازی و نانوکامپوریت هیبریدی ساخته شد. بررسی میکروساختاری نمونه‌ها با استفاده از میکروسکوب نوری(OM) و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی(FESEM) انجام شد. نتایج نشان داد فازهای تقویت کننده به نحو مطلوبی بر روی ذرات فلیکی آلومینیوم جذب شده اند، توزیع مناسبی از ذرات تقویت کننده در زمینه وجود دارد و تقویت کننده‌ها ساختار خود را در فاز زمینه حفظ کرده‌اند. دانسیته نمونه‌ها از روش ارشمیدوس اندازه گیری و مشخص شد دانسیته نسبی نمونه‌های هیبریدی در محدوده 96 تا 98 درصد قراردارد. آزمون میکرو سختی نشان داد هیبریدسازی اثر مثبتی بر افزایش سختی دارد به طوری که سختی نمونه‌های هیبریدی با افزایش میزان نانولوله کربنی افزایش می-یابد و 20 درصد بهبود در میکروسختی نسبت به نانوکامپوزیت آلومینیوم با تقویت کننده دی-سولفید تنگستن بوجود می‌آید. اندازه‌گیری استحکام فشاری نشان می‌دهد نانوکامپوزیت هیبریدی استحکام فشاری نهایی را تا 17 درصد افزایش می‌دهد. آزمون سایش کاهش 50 درصدی ضریب اصطکاک نانوکامپوزیت هیبریدی را نسبت به آلومینیوم خالص نشان داد. https://jstc.iust.ac.ir/article_240162_ff9db909e0ca317a25b8dc15416a2082.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 7 3 2020 11 21 Applying acoustic emission to investigate failure mechanisms on bending of polymer-based composite sandwich panels تحلیل مکانیزمهای تخریب در خمش پانلهای ساندویچی کامپوزیت پایه پلیمری توسط روش آکوستیک امیشن 1029 1039 240151 10.22068/jstc.2020.116440.1599 FA سیدرضا حمزه لو استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران. امیر رفاهی اسکوئی استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران. امیرمحمد زکی زاده کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران. Journal Article 2019 12 03 In recent years, due to achieving desired properties, increasing application of Composite in various industries is observable. Exact determination and evaluation of failure mechanisms lead to modified designs and helps assessment of loading in composite structures, specially sandwich panels. In this paper, failure mechanisms during bending of Foam / Glass - Polyester Sandwich panels, which degraded by pre-impact of various energy, have been investigated by acoustic data analysis. 4 different Lay-up techniques for laminates with 4 types of with and without pre-impacts and totally 16 samples were studied. Matrix crack, fiber de-bonding, fiber breakage and foam crack were the mechanisms were investigated through sample failure photos, acoustic frequency count analysis, extracted energy in each frequency range and force-time diagrams. Results showed that brittle failure mechanisms containing matrix crack and foam crack release more condensed and in lower frequency range with higher energy acoustic counts in comparison with ductile failure mechanisms like as fiber de-bonding and fiber breakage. Ductile failure mechanisms release more scattered in higher frequency range but with lower energy acoustic counts. Acoustic Results which applied to assess failure mechanisms validated by visual pictures and force diagrams also lead to a new frequency range determination for foam crack (190 to 220 kHz). در سالهای اخیر به دلیل دستیابی به خواص مورد نظر و مطلوب از کامپوزیتها در صنایع مختلف استفاده می‌گردد. تعیین دقیق مکانیزمهای تخریب کمک شایانی به تصحیح طراحی و تحلیل بارگذاری در کامپوزیتها و بخصوص پانلهای ساندویچی می‌نماید. در این مقاله با تحلیل داده های آکوستیکی، به بررسی و تشخیص مکانیزمهای خرابی در پانلهای ساندویچی کامپوزیت پلی استر/ شیشه با هسته فوم پلی اورتان در آزمون خمش سه نقطه با اعمال تضعیف اولیه حاصل از ضربه‌های با انرژی مختلف پرداخته ‌شده ‌است. بدین منظور نمونه‌هایی با 4 لایه‌چینی متفاوت و با 4 حالت مختلف با و بدون پیش ضربه مورد استفاده قرار گرفت. شکست ماتریس، جدایش الیاف از ماتریس، شکست الیاف و شکست فوم بعنوان مکانیزمهای تخریب غالب، از روی تصاویر چشمی، بررسی وقایع آکوستیک رخ داده در بازه‌های فرکانسی مختلف، استخراج انرژی هر بازه و بررسی نمودار نیرو-زمان تعیین شده‌اند. نتایج حاصل‌شده نشان داد که مکانیزمهای شکست ترد شامل شکست ماتریس و شکست فوم در هر رویداد مختلف آکوستیک، مجموع انرژی های بالاتر با پراکندگی کمتر در بازه فرکانسی پایینتر نسبت به مکانیزمهای شکست نرم مانند شکست الیاف شیشه آزاد می‌کنند. اما رویداد‌های آکوستیک در مکانیزم شکست نرم الیاف شیشه با مجموع انرژی های کمتر و بصورت پراکنده در بازه فرکانسی بالاتر اتفاق افتاده است. تطبیق تصاویر چشمی با داده‌های آکوستیکی و همچنین نمودار نیرو جابجایی، علاوه بر صحه گذاری درتعیین مکانیزمهای تخریب در این پانلهای ساندویچی، منجر به تعیین بازه فرکانسی جدید شکست فوم متخلخل (190 الی220 کیلوهرتز) نیزگردید. https://jstc.iust.ac.ir/article_240151_5faeca3c977ca457cb01799a33fa4f67.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 7 3 2020 11 21 Study on the mechanical behavior and morphology of ABS/TPU/CNT nanocomposites مطالعه ی رفتار مکانیکی و شکل شناسی نانو کامپوزیت های ABS/TPU/CNT 1040 1046 240152 10.22068/jstc.2020.119515.1621 FA فرشاد حیدری کارشناس ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز. میلاد آقالاری دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز. کریم شلش نژاد دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز. 0000-0002-4215-3246 Journal Article 2020 01 17 Acrylonitrile butadiene styrene (ABS) has comparatively good mechanical properties, but its low fluidity limits the injection molding of thin parts. In this research, acrylonitrile butadiene styrene/thermoplastic polyurethane (ABS/TPU) blends and ABS/TPU nanocomposites containing multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) were produced by employing a twin-screw extruder and injection molding. The morphology of fracture surfaces was studied by scanning electron microscopy. The tensile, flexural and impact properties as well as melt fluidity of different specimens were evaluated. The addition of TPU to ABS substantially increased the melt flow index (MFI), but decreased the mechanical properties. The presence of carbon nanotubes in ABS/TPU blend improved mechanical properties and expanded the plastic deformation of fractured surfaces. The maximum tensile and flexural strengths were obtained by applying 0.3 and 0.5 wt.% MWCNT, respectively. The notched impact strength in nanocomposite containing 0.1 wt.% CNT showed about 95% increase in comparison with ABS/TPU blends. The appropriate dispersion of carbon nanotubes and their adhesion to polymer matrix were considered as the most important factors in improving mechanical properties. پلیمر اکریلونیترایل بوتادین استایرن (ABS)از خواص مکانیکی نسبتاً خوبی برخوردار است، اما جریان پذیری ذوب پائین آن، امکان قالبگیری تزریقی قطعات نازک را محدود می کند. در این تحقیق، آمیخته‌های پلیمری اکریلونیترایل بوتادین استایرن-پلی یورتان گرمانرم (ABS/TPU) و نمونه‌های نانوکامپوزیتی بر پایه آمیخته پلیمری ABS/TPU حاوی نانولوله‌های کربنی چند دیواره (MWCNT) با استفاده از اکسترودر دو مارپیچه و قالب‌گیری تزریقی تولید شد. شکل شناسی مقاطع شکست نمونه‌ها با استفاده از دستگاه میکروسکوپ الکترونی مطالعه شد. خواص کششی، خمشی و ضربه‌ای و نیز جریان پذیری مذاب برای نمونه‌های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. افزودن TPU به ABS، نمایه جریان مذاب (MFI) را تا حد زیادی افزایش داد، اما باعث افت خواص مکانیکی شد. وجود نانولوله‌های کربنی درآمیخته ABS/TPU باعث بهبود خواص مکانیکی و توسعه تغییر شکل پلاستیک در سطوح شکست نمونه‌ها شد. بیشترین استحکام کششی و خمشی به ترتیب در نانوکامپوزیت های حاوی 0.3 و 0.5 درصد وزنی CNT مشاهده شد. استحکام ضربه ای شکاف دار در نمونه محتوی 0.1 درصد وزنی CNT، یک افزایش حدود 95 درصدی نسبت به آمیخته های ABS/TPU را نشان داد. شرایط مناسب پخش نانولوله های کربنی و چسبندگی آنها به زمینه پلیمری به عنوان مهمترین عوامل اثر گذار در بهبود خواص مکانیکی شناخته شد. https://jstc.iust.ac.ir/article_240152_9f4f227d238acb80db3e8d90e1b2a659.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 7 3 2020 11 21 Design and Develpoment of Polymer Based Composite in Order to Minimize the RCS طراحی و ساخت پوشش کامپوزیتی پایه پلیمری با هدف کاهش سطح مقطع راداری 1047 1056 240153 10.22068/jstc.2020.120113.1628 FA معصومه رحیمی پیشبیجاری دانش آموخته کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، تهران. جعفر اسکندری جم استاد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، تهران محسن حیدری بنی دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، تهران. Journal Article 2020 01 21 Radar cross section (RCS) is an indicator of the radar detectability of an object. The greater this value, the more visible is the object is to the radar. Basic methods of RCS reduction in composite materials are accomplished through modifications in the design, use of adsorbents additives and composite layup. In this research, the design and development of a GFRP composite material with low RCS has been accomplished. For this purpose, at first, the GFRP samples were manufactured using the Infusion process. In the next step, a layer containing epoxy reinforced by 1, 3 and 5 Vol.% of aluminum, alumina and iron oxide powder has been applied on the GFRP samples. Finally the manufactured samples were subjected to X-band VNA test at four frequencies of 8.5, 9.5, 10.5 and 11.5 GHz. In order to save money and time, Responsive Surface Method (RSM) of Design of experiments (DOE) was used to find the optimum sample. The results show that the maximum absorption was in the sample containing the AL powder (5%) and minimum was observed in the sample having 1 Vol.% of alumina due to their conductivity. Overall in all samples, the absorption increased with the increase in the volume percent of the additives. سطح مقطع راداری میزان قابل شناسایی بودن یک شی توسط رادار را بیان می‌کند. هرچه این مقدار بیشتر باشد، شئ برای رادار قابل رویت‌تر است. روش‌های اساسی کاهش سطح مقطع راداری در قطعات کامپوزیتی از سه طریق تغییر در هندسه قطعه، استفاده از مواد جاذب و لایه‌چینی کامپوزیت‌ها انجام می‌شود. در این تحقیق، به ساخت و بررسی کامپوزیت پایه پلیمری با هدف کاهش سطح مقطع راداری پرداخته شده است. برای این منظور، ابتدا نمونه های کامپوزیتی اپوکسی تقویت شده با شیشه (GFRP) با استفاده از فرآیند نفوذ در خلاء ساخته شده و در گام بعد، پوشش اپوکسی با افزودنی‌های آلومینیوم، آلومینا و اکسید آهن در درصدهای 1، 3 و 5 درصد حجمی بر روی نمونه‌ها اعمال شده و در نهایت میزان جذب امواج آن‌ها در فرکانس های 8/5، 9/5، 10/5 و 11/5 گیگاهرتز تحت آزمون VNA در باند X مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور صرفه‌جویی در تعداد آزمایش‌ها و انتخاب نمونه بیهنه، از طراحی آزمایش به روش رویه پاسخ سطح استفاده گردید. نتایج نشان داد که بیشترین جذب در کامپوزیت با پوشش آلومینیوم ( 5%) به دلیل رسانایی بالاتر و کمترین جذب در کامپوزیت با پوشش آلومینا (1%) به دلیل رسانایی کم می‌باشد. در کلیه نمونه‌ها با افزایش درصد افزودنی‌ها، میزان جذب امواج افزایش می‌یابد. https://jstc.iust.ac.ir/article_240153_4f109322c316f482bb1d5bfbfcf52d27.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 7 3 2020 11 21 Experimental investigation of the effect of shape memory alloy wire embedding on the low-velocity impact behavior of fiber metal laminates composites at different temperatures بررسی تجربی اثر افزودن سیم آلیاژ حافظه‌دار بر رفتار ضربه‌ی‌ سرعت پایین کامپوزیت‌های چندلایه الیاف/ فلز در دماهای مختلف 1057 1063 240154 10.22068/jstc.2020.120427.1630 FA محمدرضا فضل الله پور کارشناسی ارشد، مهندسی مواد، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، تهران رضا اسلامی فارسانی استاد، مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران 0000-0002-7838-6199 حامد آقامحمدی دانشجوی دکترا، مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران. Journal Article 2020 01 24 Fiber metal laminates (FMLs) are one of the most widely used hybrid polymeric composites in the aerospace and marine industries that are fabricated using the bonding between the metallic and polymeric layers. The combination of the advantages of both metals and composites is the main reason for the usage of the FMLs. Due to the application of FMLs under different temperature conditions, in the present study, the Charpy impact behavior of smart FMLs in comparison to fiber metal laminate was investigated at temperatures of -45, +25 and 90 °C. FML samples were made of two layers of 6061-T6 aluminum alloy and four layers of glass fiber-reinforced epoxy (GFRE), which shape memory alloy (SMA) wires by zero and 5% pre-strain were placed in the middle layers. The investigated parameters in this study were the number of SMA wires, the pre-strain effect of SMA wires, and also the effect of temperature on the energy absorption values of the FMLs. The results showed that the presence of two SMA wires at temperatures of -45, +25 and + 90 °C respectively caused the increment in the energy absorption by 14, 20 and 8%, compared to the without SMA wire samples. کامپوزیت‌های چندلایه الیاف/ فلز یکی از پرمصرف‌ترین کامپوزیت‌های زمینه پلیمری ترکیبی در صنایع هوایی و سازه‌های دریایی هستند که با اتصال بین لایه‌ها‌ی فلزی به لایه‌‌های کامپوزیتی ساخته می-شوند. تلفیق خواص مواد فلزی و کامپوزیتی مهم‌ترین دلیل در استفاده از این کامپوزیت‌‌ها می‌باشد. با توجه به کاربرد این نوع از کامپوزیت‌‌ها در شرایط دمایی مختلف، در تحقیق حاضر، رفتار ضربه‌ای سرعت پایین چارپی کامپوزیت‌‌های چندلایه الیاف/ فلز هوشمند تحت دماهای 45-، 25+ و 90+ درجه سانتی‌گراد مورد بررسی قرار گرفت. کامپوزیت‌‌های چندلایه الیاف/ فلز هوشمند از دو لایه آلومینیوم T6-6061 و چهار لایه رزین اپوکسی تقویت شده با الیاف شیشه ساخته شدند که سیم‌های آلیاژ حافظ‌دار نیز با صفر و 5 درصد پیش‌کرنش در لایه‌ی میانی آنها قرار گرفتند. متغیرهای مورد بررسی در این مطالعه، شامل اثرات تعداد و پیش‌کرنش سیم‌های آلیاژ حافظه‌دار و همچنین اثر دما بر میزان جذب انرژی کامپوزیت‌‌های مذکور بود. نتایج نشان داد که وجود 2 سیم آلیاژ حافظه‌دار، در دماهای 45-، 25+ و 90+درجه‌ سانتی‌گراد، به ترتیب سبب افزایش 20، 14 و 8 درصد جذب انرژی نسبت به نمونه‌های بدون سیم آلیاژ حافظه‌دار شده است. https://jstc.iust.ac.ir/article_240154_ac728daf9c469f1aee953d655094c2e3.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 7 3 2020 11 21 Introducing novel sandwich panels based on of cork/polyurethane foam hybrid core and composite grid structure for marine applications معرفی پانل های ساندویچی نوین مبتنی بر هسته هیبریدی کورک/فوم پلی یورتان و ساختار مشبک کامپوزیتی برای کاربردهای دریایی 1064 1075 240155 10.22068/jstc.2020.129066.1663 FA مسلم نجفی محقق پسادکترا، دانشکده مهندسی و علم مواد دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران. 0000-0002-9978-8840 رضا اسلامی فارسانی استاد، دانشکده مهندسی و علم مواد دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران. 0000-0002-7838-6199 Journal Article 2020 06 11 Low-density polyurethane foams as the low-cost and lightweight materials are used to produce some structural parts of marine vessels. However, these foams have low mechanical properties and they are susceptible to water and moisture penetration. The presence of initial defects or impact-induced damages on the external surface of the marine vessels can lead to the water penetration into the foam core, which generally results in core decay and, subsequently, delamination in core/skin interfacial bonding. Thus, the main objective of this research is to reduce the weaknesses of low-density polyurethane foam-based structures by introducing a novel material in this field. For this purpose, a sandwich panel with a hybrid core consisting of agglomerated cork and low-density polyurethane foam reinforced by a composite grid from epoxy/glass fibers structure is successfully designed, fabricated, and tested. Results of 100-days aging indicated that the water absorption of novel specimens was less than half of the conventional polyurethane-based specimens. In addition, replacing the stiffened cork/polyurethane hybrid core instead of the polyurethane core resulted in 506, 814 and 144.94 % increase in maximum flexural load, initial flexural stiffness and flexural toughness, respectively. In the following, the structural behavior of both the novel and conventional structures was investigated by numerical simulation of bending test. The results of numerical analysis showed that the flexural stiffness of novel panel was enhanced about 884%, comparing to the conventional structure. فوم های پلی یورتان کم چگالی به عنوان موادی ارزان‌قیمت و در عین ‌حال سبک، در ساخت بخش هایی از سازه شناورهای دریایی استفاده می شوند. با این وجود، این فوم ها دارای خواص مکانیکی پایین بوده و در برابر نفوذ آب و رطوبت حساس هستند. وجود عیوب اولیه یا آسیب‌های ناشی از ضربه در سطح خارجی شناورهای دریایی می تواند به نفوذ آب به داخل هسته فومی منجر شود که عموماً به فساد هسته و متعاقب آن تورق در ناحیه اتصال هسته/پوسته خواهد انجامید. بر این اساس، هدف اصلی این پژوهش کاهش نقاط ضعف ساختارهای مبتنی بر فوم های پلی یورتان کم چگالی از طریق معرفی یک ماده جدید در این حوزه است. بدین منظور، یک پانل ساندویچی با هسته هیبریدی متشکل از کورک آگلومره و فوم پلی یورتان کم چگالی، تقویت شده با ساختار مشبک کامپوزیت اپوکسی/الیاف شیشه، طراحی، ساخته و مورد آزمون قرار گرفت. نتایج آزمون پیرسازی 100 روزه در آب نشان داد که جذب آب نمونه های جدید کمتر از نصف نمونه های ساندویچی متداول مبتنی بر فوم پلی‌یورتان است. همچنین جایگزین نمودن هسته هیبریدی فوم پلی‌یورتان/کورک تقویت‌شده به‌جای هسته فوم پلی‌یورتان منجر به افزایش 506، 814 و 144.94 درصد به ترتیب در بیشینه بار خمشی، سفتی خمشی اولیه و چقرمگی خمشی پانل شد. در ادامه با استفاده از شبیه سازی عددی آزمون خمش، رفتار سازه‌ای دو نوع ساختار جدید و متداول مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تحلیل عددی نشان داد که سفتی خمشی پانل جدید نسبت به ساختار متداول حدود 884% ارتقاء یافته است. https://jstc.iust.ac.ir/article_240155_1d678090f723bf6c70e5c574c6938543.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 7 3 2020 11 21 Production of high strength metallic foil by accumulative roll bonding process تولید فویل فلزی چند لایه استحکام بالا با روش نورد پیوندی تجمعی 1076 1082 240156 10.22068/jstc.2020.129497.1665 FA الهه علیزاده علیسرایی فارغ التحصیل کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران. رامین هاشمی دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران. 0000-0001-8369-0390 داود رحمت آبادی فارغ التحصیل کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران. 0000-0002-6898-3061 کریستوف سومیچ استاد، انستیتو علم مواد، اتصال دهی و شکل دهی، دانشگاه صنعتی گراتس، گراتس. Journal Article 2020 07 03 Aluminum foils have been extensively used in packaging and household applications to protect foods and pharmaceutical products from environmental effects. In recent years, sever plastic deformation processes have been highly regarded due to the production of ultra-fine-grained metal materials. The high applicability of nanostructures, due to their unique physical and mechanical properties, reveals the importance of investigations on new forming methods. Accumulative roll bonding (ARB) process is one of the best and most practical methods for forming metal sheets, which mechanism is the plastic deformation of material through the passage between two or more rollers. In this investigation, thin aluminum foils with a thickness of two hundred microns were produced using accumulative roll bonding method in five passes without lubricant or additional heat treatment between passes and at ambient temperature. To investigate the mechanical properties, uniaxial tensile test and microhardness test were used, and to investigate the microstructure and fracture surface area, scanning electron microscopy was used. The ultimate tensile strength at the end of the fifth ARB pass reached 393 MPa, about 5.9 times larger than of the initial sample. Also, compared to the previous research, the obtained strength was highest due to the lower thickness of the layers and the penetration of surface oxides into the metal matrix during preparation. Furthermore, by increasing the number of accumulative roll bonding passes, the thickness of the layers decreases and the bonding quality between layers is improved. Investigation on tensile fracture surface after five passes exhibits ductile failure mechanism. فویل آلومینیوم به طور گسترده‌ای در بسته‌بندی و مصارف خانگی مورد استفاده قرار می‌گیرد تا از مواد غذایی و محصولات دارویی در برابر اثرات محیطی محافظت کند. در سال‌های اخیر، روش‌های تغییر شکل پلاستیک شدید، به سبب تولید مواد فلزی با ساختار فوق ریزدانه بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. گستره‌ی بالای کاربرد نانوساختارها، به دلیل ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی منحصر به فردشان، اهمیت مطالعه برروی این روش‌های شکل‌دهی را آشکار می‌سازد. فرآیند نورد پیوندی تجمعی یکی از بهترین و کاربردی‌ترین روش‌های شکل‌دهی ورق‌های فلزی است که مکانیزم آن، تغییرشکل پلاستیک ماده از طریق عبور بین دو یا چند غلتک است. در پژوهش حاضر، فویل‌های آلومینیومی به ضخامت 200 میکرون به روش نورد تجمعی در 5 گذر، بدون استفاده از روانکار، بدون عملیات حرارتی بین گذر‌ها و در دمای محیط تولید شدند. به منظور بررسی خواص مکانیکی آزمون کشش تک محوره و میکروسختی، و برای بررسی سطح مقطع شکست، از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شده است. استحکام کششی نهایی در پایان گذر پنجم نورد تجمعی به 393 مگاپاسکال رسید که نسبت به نمونه ی اولیه 5.9 برابر شده است. همچنین نسبت به پژوهش پیشین، استحکام بدست آمده بالاترین مقدار بوده که به دلیل ضخامت کمتر لایه‌ها و نفوذ اکسید‌های سطحی به نمونه در مرحله آماده‌سازی است. همچنین با افزایش گذر‌های نورد پیوندی تجمعی، ضخامت لایه‌ها کمتر شده و کیفیت پیوند بین لایه ها بهبود می یابد. بررسی سطوح شکست در گذر پنجم نشان می‌دهد که مکانیزم شکست از نوع نرم است. https://jstc.iust.ac.ir/article_240156_73d572bc22594207ce7db2315a3d0dd0.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 7 3 2020 11 21 Study of the surface roughness, material removal rate and deflection in thin-walled composite structures during the high speed machining process مطالعه زبری سطح، نرخ براده برداری و انحراف در قطعات کامپوزیتی جدار نازک طی فرآیند ماشین کاری سریع 1083 1094 240157 10.22068/jstc.2020.130640.1668 FA مریم رضی فر کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران. پیام سرائیان استادیار، مهندسی مکانیک ، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد. 0000-0001-7035-112X احسان شکوری استادیار، مهندسی مکانیک، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران. عادل مقصودپور استادیار، مهندسی مکانیک، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران Journal Article 2020 07 13 Nowadays, due to the need of composite structures with thin walls in industry and due to low weight ratio to high strength, has received more consideration than before. Composite laminates are cause of more problems and damages in machining process. This problems are especially in thin wall composite structures. One of the best ways for preventing damage during machining process in thin wall composite structures is use of machining process with high speed. In this study effect of milling parameters in high speed on surface roughness, material removal rate, and deflection in thin wall composite structures was studied. For this purpose, firstly were made samples of glass- epoxy composite with thicknesses 2mm, 4mm and 6mm and then milling process with high speed and changing spindle speed, feed rate, and cutting depth was done. To get test results using an experimental design. Comparison of the optimization results on composites with different thicknesses by the response surface methodology, showed that the optimal values of surface roughness 2.12 μm and material removal rate 5.99 mm3/min and deflection of 0.082 mm is for the sample with a thickness 6 mm. In composites with a thickness 6 mm due to higher rigidity, better results were obtained. Also, the predicted error rate was calculated in comparison with the experimental values obtained for the surface roughness parameters, material removal rate and deflection rate 6%, -5.22% and 2.5%, respectively, which indicates the favorable agreement between the experimental results and statistical analysis. امروزه، به علت نیاز صنایع مختلف، استفاده از قطعات کامپوزیتی با جدار نازک به دلیل بالا بودن نسبت استحکام به وزن آن بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. ساختار لایه‌ای کامپوزیت‌ها، موجب مشکلات و آسیب‌هایی در فرآیند ماشین‌کاری می‌گردد، این مشکلات مخصوصاً در ماشین‌کاری قطعات کامپوزیتی با جدار نازک، بیشتر می‌باشد. یکی از راهکارهای مناسب جهت جلوگیری از بروز آسیب طی ماشین‌کاری کامپوزیت‌های جداره نازک استفاده از فرآیند ماشین-کاری سرعت بالا می‌باشد. در این تحقیق تأثیر پارامترهای فرزکاری سرعت بالا بر روی زبری‌سطح، نرخ براده‌برداری و میزان انحراف در کامپوزیت جدار نازک، مورد مطالعه قرار گرفت. به این منظور ابتدا نمونه‌های کامپوزیتی از جنس شیشه-اپوکسی با ضخامت‌های 2، 4 و 6 میلی‌متر تهیه گردید و سپس عملیات فرزکاری سرعت بالا بر روی نمونه‌ها، با تغییر پارامترهای سرعت اسپیندل، نرخ پیشروی و عمق برش، انجام شد. آزمایشات انجام شده توسط نرم-افزار مینی‌تب طراحی و آنالیز گردید. مقایسه نتایج حاصل از بهینه‌سازی بر روی کامپوزیت‌ها با ضخامت‌های متفاوت به روش سطح‌ پاسخ نشان داد که مقادیر بهینه میزان زبری سطح 2.12 میکرومتر، نرخ براده‌برداری 5.99 میلی‌متر مکعب بر دقیقه و میزان انحراف 0.082 میلی‌متر مربوط به نمونه با ضخامت 6 میلی‌متر می‌باشد. در کامپوزیت‌های با ضخامت 6 میلی-متر به علت برخورداری از صلبیت بالاتر، نتایج مطلوب‌تری بدست آمد. همچنین میزان خطای پیش-بینی شده در مقایسه با مقادیر تجربی بدست آمده برای پارامترهای زبری سطح، نرخ براده-برداری و میزان انحراف به ترتیب 6%، -5.22% و 2.5% محاسبه گردید که نشان دهنده توافق مطلوب نتایج تجربی و تحلیل آماری می باشد. https://jstc.iust.ac.ir/article_240157_da85050ad87f7397dc867d63cb979aee.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 7 3 2020 11 21 Numerical and experimental analyses of fracture carbon/epoxy composite pipe to steel cylinder with internal pressure تحلیل عددی و تجربی آسیب اتصال لوله کامپوزیتی کربن / اپوکسی به استوانه فولادی تحت فشار داخلی 1095 1105 240160 10.22068/jstc.2020.131104.1670 FA احمدرضا محمد شریفی دانش آموخته کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، محمود فرهادی نیا دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران علی داور استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران. 0000-0002-4386-1965 محسن حیدری بنی دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران. جعفر اسکندری جم استاد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر،. Journal Article 2020 07 22 A mechanical joint has been used to joint metal cylinder to composite pipe made by filament<br /> winding so that by creation bump grooves, on the steel cylinder a guided path for manufacturing<br /> the composite pipe, during filament winding was made. Considering the modulus difference<br /> between composite carbon-epoxy pipe and steel cylinder, it’s predictable that the main<br /> parameter of joint strength under internal pressure is the mentioned modulus difference and<br /> fracture at joint edge. Finite element simulation and with hashin criteria for predicting failure<br /> initiation and progressive damage criteria that definet by UMAT subrotine achieving damage<br /> evolution has been used. The numerical solution results has been compared with experimental<br /> test results which are in good agreement with each other. Besides using microscopic imaging,<br /> the failure zone has been investigated. For numerical modeling the element with various orders<br /> has been used and numerical solution precision and speed, using this elements compared to<br /> experimental results has been investigated and continuum element with reduced integral 3D<br /> high order proposed. در این مقاله به تحلیل عددی و تجربی آسیب اتصال لوله کامپوزیتی کربن/اپوکسی به استوانه فولادی تحت‌فشار داخلی پرداخته شده است. از اتصال مکانیکی برای اتصال استوانه فلزی به لوله کامپوزیتی ساخته‌شده به روش رشته پیچی استفاده‌شده است. به این ترتیب که با ایجاد برآمدگی‌ها و شیارهایی بر روی استوانه فولادی مسیر هدایت‌شده‌ای در طی فرایند رشته پیچی برای ساخت لوله کامپوزیتی ایجادشده است. با توجه به اختلاف مدول بین لوله کامپوزیتی کربن / اپوکسی و استوانه فولادی پیش‌بینی می‌شود عامل اصلی تعیین‌کننده استحکام اتصال تحت فشار داخلی همین اختلاف مدول ذکرشده و شکست در لبه اتصال باشد. از شبیه‌سازی المان محدود و با استفاده از معیار هاشین برای پیش‌بینی شروع شکست و از آسیب پیش‌رونده تعریف شده با زیرروال UMAT برای به دست آوردن تکامل آسیب استفاده ‌شده است. سپس نتایج حل عددی شکست به‌دست‌آمده با نتایج آزمون تجربی مقایسه شده است که نتایج تطابق خوبی دارند. همچنین با استفاده از تصاویر میکروسکوپی ناحیه شکست به‌دست‌آمده بررسی ‌شده است. برای مدل‌سازی عددی از المان‌ها با مرتبه‌های مختلفی استفاده‌ شده و دقت و سرعت حل عددی با استفاده از این المان‌ها با نتایج به‌دست‌آمده از آزمون تجربی مقایسه شده و المان پیوسته سه‌بعدی مرتبه بالا با انتگرال کاهش ‌یافته پیشنهاد شده است. https://jstc.iust.ac.ir/article_240160_acdf50413a3f92f03d001abef773ffdb.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 7 3 2020 11 21 Analytical investigation of Low-Velocity Oblique Impact on Composite Cylindrical Shells بررسی تحلیلی ضربه مایل سرعت‌پایین روی پوسته‌های استوانه‌ای کامپوزیتی 1106 1119 240158 10.22068/jstc.2020.131527.1673 FA رضا آذرافزا دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران 0000-0002-7957-3295 امیرحسین گلکار دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران علی داور استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران. 0000-0002-4386-1965 Journal Article 2020 07 29 In this paper, dynamic analysis of the composite cylindrical shells subjected to oblique low-velocity impact by a spherical impactor is investigated. The equations of motion based on classical shell theory (CST) have been extracted using the Newton method. The boundary conditions are considered to be simply supported. The displacement components are written as double Fourier series expansions according to the boundary conditions. In order to obtain the natural frequency and cylindrical shell response under low-velocity impact loading, the equations of motion are solved using the Galerkin weighted functions method. The contact force history is improved by the mass-spring modeling method and predicted using the Hertz linear contact law. For verification purpose, the results are compared with the Abaqus finite element software and the latest available literature and good agreement is observed between the contact force history parameters like maximum contact force and the contact time. In this study, the effect of shell geometrical parameters including ratio of length-to-radius (L⁄R) and ratio of thickness-to- radius (h⁄R) and also the effect of impactor parameters including velocity (v_0), mass (m_i) and angle of impact (γ) on the impact response is investigated. در این مقاله به تحلیل دینامیکی پوسته‌های استوانه‌ای کامپوزیتی تحت ضربه مایل سرعت پایین توسط یک ضربه زننده کروی پرداخته شده است. معادلات حرکت بر اساس تئوری کلاسیک پوسته (CST) و با استفاده از روش نیوتن استخراج شده‌اند. شرایط مرزی پوسته دو سر ساده در نظر گرفته شده است. مؤلفه‌های جابه‌جایی با توجه به شرایط مرزی به‌صورت بسط سری فوریه دوگانه نوشته شده‌اند. برای بدست آوردن فرکانس طبیعی و پاسخ پوسته استوانه‌ای تحت بارگذاری ضربه سرعت‌پایین، معادلات حرکت با استفاده از روش توابع وزنی گالرکین حل شده است. تاریخچه نیروی تماس، با استفاده از مدل جرم و فنر بهبودیافته (IS-M) و با بهره‌گیری از قانون خطی هرتز پیش‌بینی شده است. برای صحه‌گذاری، نتایج با نرم‌افزار المان محدود آباکوس و آخرین کارهای انجام شده در این زمینه مقایسه شده اند که مطابقت خوبی بین پارامترهای تاریخچه نیروی تماس نظیر بیشینه نیروی تماس و زمان تماس وجود دارد. در این مطالعه اثر پارامترهای هندسی پوسته مانند نسبت طول به شعاع (L⁄R) و نسبت ضخامت به شعاع (h⁄R) و هم‌چنین اثر پارامترهای ضربه زننده شامل سرعت (v_0)، جرم (m_i) و زاویه برخورد ضربه زننده (γ) بر روی پاسخ ضربه بررسی شده است. https://jstc.iust.ac.ir/article_240158_3b548ffb25a587127dd95adacb3037a6.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 7 3 2020 11 21 Free vibration analysis of perforated composite cylindrical shell using Generalized Differential Quadrature Method تحلیل ارتعاشات آزاد پوسته استوانه‏ای کامپوزیتی دارای گشودگی با استفاده از روش مربعات تفاضلی تعمیم‌یافته 1120 1132 240159 10.22068/jstc.2020.131419.1672 FA علی طالع زاده لاری استادیار، مهندسی مکانیک، مجتمع آموزش عالی لارستان، لار. Journal Article 2020 07 31 In this paper, the free vibration of a composite shell with and without a rectangular cutout was studied based on the first-order shear deformation theory. The equations were derived in a general form and can be converted to Donnell`s, Love`s, and Sanders` theories. To investigate the perforated shell a physical domain was decomposed into several elements with uniform boundary and loading conditions in each element edges. In each element, the governing equations were discretized in both longitudinal and circumferential directions by the use of generalized differential quadrature method (GDQM) as well as the boundary conditions at the cutout edges, and the compatibility conditions at the interface boundaries of adjacent elements. Assembling these discretized relations, a system of algebraic equations was generated. Finally, the natural frequencies were calculated by an eigenvalue solution. To validate the presented method, the results of GDQM were compared with the available ones in the literature and also with the ABAQUS finite element model. Then a parametric analysis was performed to investigate the effects of different parameters on the vibrational behavior of the shells with and without cutouts. This study illustrated that small cutouts (c/L<0.3) had no significant effect on the natural frequency of the shell. This was independent of both shell material and layup. In addition, decreasing the length to radius ratio or increasing the shell thickness decreased the effect of cutout on natural frequency. Moreover, circumferential cutouts had less effect than longitudinal ones. در این پژوهش ارتعاشات آزاد پوسته‌های کامپوزیتی کامل و دارای گشودگی مستطیلی بر پایه تئوری برشی مرتبه اول مورد مطالعه قرار گرفته است. معادلات در حالت کلی به گونه‌ای نوشته شده که قابل تبدیل به هر یک از تئوری‌های دانل، لاو و یا ساندرز هستند. برای مطالعه پوسته دارای گشودگی فضای حل مسئله به گونه‌ای المان‌بندی شده که شرایط مرزی و بارگذاری در لبه‌های هر المان یکنواخت باشد. برای هر المان، معادلات حاکم، شرایط مرزی لبه‌ها و شرایط سازگاری در مرز مشترک المان‌های مجاور به کمک روش مربعات تفاضلی تعمیم‌یافته در راستای طولی و محیطی گسسته شده و با مونتاژ آنها یک دستگاه معادلات جبری تشکیل شده است. در نهایت، با استفاده از حل مقدار ویژه فرکانس طبیعی سازه محاسبه شده است. برای اعتبارسنجی این روش، نتایج حاصل از آن با نتایج موجود در مقالات و نیز نتایج نرم‌افزار المان محدود آباکوس مقایسه شده است. پس از اطمینان از کارایی روش حاضر، از آن برای مطالعه اثر پارامترهای مختلف بر رفتار ارتعاشی پوسته‌های با و بدون گشودگی استفاده شده است. این بررسی‌ها نشان می‌دهد که مستقل از جنس و لایه‌چینی پوسته، گشودگی‌های نسبتاً کوچک (c/L<0.3) تاثیر چندانی بر فرکانس طبیعی پوسته ندارند. ضمن اینکه کاهش نسبت طول به شعاع و یا افزایش ضخامت پوسته نیز در کاهش اثرات گشودگی موثر است. علاوه‌ بر این، اثر گشودگی‌های محیطی به مراتب کمتر از گشودگی‌های طولی است. https://jstc.iust.ac.ir/article_240159_abd3514ed4a6d6da14bebca879c3c58d.pdf