دانشگاه علم و صنعت ایرانعلوم و فناوری کامپوزیت2383-382311420250219Comparison of mechanical properties and low velocity impact behavior of basalt/epoxy and basalt/vinyl ester compositesمقایسه خواص مکانیکی و رفتار ضربه سرعت پایین کامپوزیتهای بازالت/اپوکسی و بازالت/وینیل استر2584259672222610.22068/jstc.2025.2049775.1910FAهادیرزقی ملکیاستادیار، مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی ، دانشگاه بناب، بناب.0000-0002-5882-805Xپویاپروندهدانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک ، دانشگاه تهران، تهرا ن.0009-0000-3916-9442Journal Article20250116Nowadays, composite structures are widely used in various industries due to their unique properties. Considering the applications of composites, it is essential to evaluate their mechanical properties and impact behavior. In this study, the behavior of basalt/vinyl ester and basalt/epoxy composites was tested under impact, tensile, and flexural tests. The samples were fabricated using the hand lay-up method with a hot press technique, and standard mechanical tests were conducted on them. The results showed that the epoxy matrix composite, due to its superior mechanical properties, performed better in tensile and flexural tests compared to the vinyl ester matrix composite. In the impact test, the basalt/epoxy sample absorbed more energy; however, all the absorbed energy was utilized in the propagation of complex internal damages such as matrix cracking, delamination, and fiber breakage. In contrast, the basalt/vinyl ester sample, with lower energy absorption and a longer impact time at higher energy levels, experienced different damages. Additionally, at lower energy levels, rebound energy was observed in the basalt/vinyl ester sample, indicating its limited ability to return to its original state. This study highlights the importance of selecting an appropriate matrix to enhance the impact and mechanical performance of basalt-reinforced composites.امروزه سازههای کامپوزیتی به دلیل خواص منحصربهفردشان، به طور گستردهای در صنایع مختلف مورد استفاده قرار میگیرند. باتوجه به کاربرد کامپوزیتها، خواص مکانیکی و رفتار ضربه این مواد بایستی مورد ارزیابی قرار گیرند. در پژوهش حاضر، رفتار کامپوزیتهای بازالت/وینیل استر و بازالت/اپوکسی تحت آزمونهای ضربه، کشش و خمش بررسی شد. نمونهها با استفاده از روش لایهگذاری دستی به همراه تکنیک پرس گرم ساخته شدند و آزمونهای استاندارد مکانیکی بر روی آنها انجام گرفت. نتایج نشان داد که کامپوزیت زمینه اپوکسی به دلیل خواص مکانیکی برتر، در آزمونهای کشش و خمش عملکرد بهتری نسبت به کامپوزیت زمینه وینیل استر داشت. در آزمون ضربه، نمونه بازالت/اپوکسی انرژی بیشتری جذب کرد اما تمامی انرژی جذبشده صرف گسترش آسیبهای پیچیده داخلی مانند ترکخوردگی ماتریسی، لایهلایهشدن و شکست الیاف شد. در مقابل، نمونه بازالت/وینیل استر با جذب انرژی کمتر و مدت زمان ضربه طولانیتر در سطوح بالای انرژی، آسیبهای متفاوتی را تجربه کرد. همچنین در سطح انرژی پایین، در نمونه بازالت/وینیل استر بازگشت انرژی نسبی مشاهده شد که این موضوع نشاندهنده توانایی محدود این کامپوزیت در بازگشت به حالت اولیه است. این پژوهش اهمیت انتخاب ماتریس مناسب در بهبود عملکرد ضربه ای و مکانیکی کامپوزیتهای تقویت شده با بازالت را برجسته میکند.https://jstc.iust.ac.ir/article_722226_119e0247be838d1405d5e3322f5e48f5.pdfدانشگاه علم و صنعت ایرانعلوم و فناوری کامپوزیت2383-382311420250219Stability Analysis of a Sandwich plate with an Auxetic Core Reinforced with Carbon Nanotubes under Aeroelastic Forcesبررسی پایداری ورق ساندویچی با هسته آگزتیک تقویت شده با نانو لوله های کربنی تحت تاثیر نیروی آیروالاستیک2597261072330310.22068/jstc.2025.2048747.1909FAکوروشخورشیدیدانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه اراک، اراک.0000-0002-7321-972Xهانیهنوروزیانکارشناس ارشد ، مهندسی مکا نیک ، دانشگاه اراک، اراک.Journal Article20250107In the present study, the stability analysis of a three-layer sandwich plate with an auxetic core under aeroelastic forces has been investigated using simply supported boundary conditions. In this sandwich plate, the middle layer, or the so-called core, is made of auxetic material, while the upper and lower layers are composed of isotropic material. The plate is subjected to aerodynamic forces from one side. To reduce the intensity of the vibrations in the structure, the upper and lower layers of the plate has been reinforced with carbon nanotubes. For the analysis and modeling of the plate's vibrations, the modified shear deformation plate theory has been employed and the aerodynamic forces applied from the airflow, assuming first-order piston theory. Using Hamilton's principle, the governing equations of motion for the vibrational behavior of the sandwich plate have been derived, and the Galerkin method with weighted residuals has been used to solve these equations. To demonstrate the validity of the derived relationships and the proposed solution method, the results of this study have been compared with results published in reputable articles and numerical results obtained using the Galerkin method with commercial software. Finally, the effects of various parameters such as the geometric dimensions of the sandwich panel, the dimensions of the auxetic core, aerodynamic pressure, and the volume fraction of carbon nanotubes on the stability of the structure have been analyzed and discussed.در تحقیق حاضر، تحلیل پایداری یک ورق ساندویچی سه لایه با هسته آگزتیک تحت نیروی آیروالاستیک در شرایط مرزی ساده مورد بررسی قرار گرفته است، که در این ورق ساندویچی لایه وسط یا به اصطلاح هسته مرکزی از ساختار آگزتیک و لایه های بالایی و پایینی از جنس ماده ایزوتروپیک تشکیل گردیده است و ورق از یک طرف تحت نیروی آیروالاستیک قرار دارد. به منظور کاهش شدت ارتعاش سازه، لایه های بالایی و پایینی ورق بوسیله نانولوله های کربنی تقویت شده است. جهت تحلیل و مدلسازی ارتعاش ورق، از تئوری برشی اصلاح شده و نیروی آیرودینامیکی وارده از سمت جریان هوا بر روی ورق با فرض تئوری پیستون مرتبه اول استفاده شده است. با استفاده از اصل همیلتون، معادلات حاکم بر رفتار ارتعاشی ورق ساندویپی بدست آمده است و برای حل معادلات از روش باقیمانده وزنی گلرکین استفاده شده است. برای نشان دادن اعتبار روابط حاصله و روش حل ارائه شده، نتایج این تحقیق با نتایج منتشر شده در مقالات معتبر و نتایج حل عددی با استفاده از روش گلرکین به کمک نرم افزارهای تجاری مقایسه شده است. نهایتا تاثیر پارامترهای مختلف مانند ابعاد هندسی ورق ساندویچی، ابعاد هسته آگزتیک، فشار آیرودینامیکی و کسر حجمی نانولوله کربنی بر پایداری سازه مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفته است.https://jstc.iust.ac.ir/article_723303_ef41220467a10093dd034cdcafcc69a3.pdfدانشگاه علم و صنعت ایرانعلوم و فناوری کامپوزیت2383-382311420250219Effect of axial load and internal pressure on the dynamic response of multi-layered composite cylindrical shell under lateral impulse Loadاثر نیروی محوری و فشار داخلی بر پاسخ دینامیکی پوسته استوانه ای کامپوزیتی چند لایه تحت ایمپالس جانبی2611262572330410.22068/jstc.2025.2050693.1911FAرضاآذرافزادانشیار، مجتمع دانشگاهی مواد و فناور یهای ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران.0000-0002-7957-3295,علیداوردانشیار، مجتمع دانشگاهی مواد و فناور یهای ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران.0000-0002-4386-1965Journal Article20250117In this paper, the free and forced vibrations of multi-layered composite cylindrical shells under axial load and internal pressure investigated. The equilibrium equations are written based on first-order shear deformation theory of shells. Strain-displacement and curvature-displacement relationships are written based on the first law approximation and by replacing them in the stress-strain relationships, equilibrium equations are obtained in terms of displacement components. Boundary conditions are fixed-free. Displacement components are the product of function of position and time. The function of position components of displacement was considered in the form of double Fourier series. First, the analysis of buckling load and free vibrations of the composite cylindrical shell was performed and the buckling load, natural frequencies were extracted. In forced vibration analysis, the sinusoidal impulse load is applied in the radial direction on a rectangular area. The response function of time is obtained using the results of free vibration and integral convolution. Finally, the effect of axial load, internal pressure and geometrical parameters on the natural frequencies and dynamic response of shell have been investigated. The results show that with the increase of the compressive axial load and the increase of the ratio of length to radius, the natural frequencies decrease and when the compressive axial load on the shell is equal to the critical buckling load, the basic natural frequency will be zero. Also, with the increase of the internal pressure, the critical buckling load and the fundamental natural frequency increase.در این مقاله ارتعاشات آزاد و اجباری پوسته های استوانه ای کامپوزیتی چند لایه تحت اثر بار محوری و فشار داخلی بررسی شده است. معادلات تعادل بر اساس تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول پوسته ها نوشته شده اند. روابط کرنش- تغییرمکان و انحناء- تغییرمکان بر مبنای تقریب اول لاو نوشته شده و با جایگزینی آنها در روابط تنش-کرنش، معادلات تعادل بر حسب مولفه های تغییرمکان بدست آمده اند. شرایط مرزی به صورت یکسر گیردار – یکسر آزاد می باشد. مولفه های تغییرمکان، حاصلضرب تابع مکانی در تابع زمانی می باشند. مولفه های تابع مکانی بصورت سریهای فوریه دوگانه در نظر گرفته شده اند. ابتدا تحلیل بارکمانشی و ارتعاشات آزاد پوسته استوانه ای کامپوزیتی انجام شده و بار کمانشی و فرکانس های طبیعی استخراج شده اند. در حل ارتعاش اجباری، بارایمپالس سینوسی در جهت شعاعی بر سطح مربعی اعمال شده است. تابع زمانی پاسخ با استفاده نتایج ارتعاش آزاد و انتگرال کانولوشن بدست آمده است. در نهایت اثر بار محوری، فشار داخلی و پارامترهای هندسی بر بار کمانشی، روی فرکانس های طبیعی و پاسخ بررسی شده اند. نتایج نشان می دهد با افزایش بار محوری فشاری و افزایش نسبت طول به شعاع فرکانسهای طبیعی کاهش یافته و هنگامیکه بار محوری فشاری وارد بر پوسته برابر بار بحرانی کمانش باشد، فرکانس طبیعی پایه برابر صفر خواهد شد. همچنین با افزایش فشار داخلی بار بحرانی کمانش و فرکانس طبیعی پایه افزایش می یابند.https://jstc.iust.ac.ir/article_723304_fd1375abcdd351f4a3564f97115c2bf4.pdfدانشگاه علم و صنعت ایرانعلوم و فناوری کامپوزیت2383-382311420250219Investigation of microwave absorption properties of epoxy composites reinforced with glass, carbon, basalt, and Kevlar fibers in the X-bandبررسی خواص جذب امواج ماکرویوو کامپوزیتهای اپوکسیتقویت شده با الیاف شیشه،کربن، بازالت و کولار در باند X2626263372400410.22068/jstc.2025.2051978.1914FAمحمدحیدری قاسم آبادیدانشجوی دکتری هوافضا، مرکز تحصیلات تکمیلی، دانشگاه علوم و فنون هوایی شهید ستاری، تهران.هادیصبوریدانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه خوارزمی، تهران.رضاسرخوشاستادیار، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه علوم و فنون هوایی شهید ستاری، تهران.محمدکاظمی نصرآبادیدانشیار، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه علوم و فنون هوایی شهید ستاری، تهران.Journal Article20250211In today's world, the need to effectively protect humans and equipment from electromagnetic waves has become one of the fundamental challenges in materials science. This research investigated the absorption of electromagnetic wave-absorbing materials and sought to design and manufacture ideal composite samples with desirable characteristics such as lightweight, low thickness, and high absorption capability in the X frequency band (8-12 GHz). For this purpose, carbon, Kevlar, glass, and basalt fibers were used as composite reinforcements, and four samples with dimensions of 20×20 cm and a thickness of 1 mm were manufactured. Using a network analyzer, the radio frequency absorption ability of these fibers was evaluated by the reflection method. The experimental results showed that with increasing frequency, the reflection power decreases in all samples, such that the carbon/epoxy composite exhibited the best performance with a minimum return power of -39.6961 dB at 12 GHz. Also, the remarkable performance of the basalt/epoxy sample at 11 GHz with a reflected coefficient of -31.4755 dB emphasizes the possibility of special electromagnetic shielding applications in sensitive industries such as the large aviation industry, the creation of isolated rooms, medical departments, and special military applications. This research is an effective step in designing composite materials with high absorption properties of electromagnetic waves. It can be a suitable basis for future research in material optimization and the development of new technologies.در دنیای امروز، نیاز به حفاظت مؤثر از انسانها و تجهیزات در برابر امواج الکترومغناطیسی به یکی از چالشهای اساسی در علم مواد تبدیل شده است. این تحقیق به بررسی میزان جذب مواد جاذب امواج الکترومغناطیسی پرداخته و به دنبال طراحی و ساخت نمونههای کامپوزیتی ایدهآل با ویژگیهای مطلوب نظیر وزن سبک، ضخامت کم و قابلیت جذب بالا در باند فرکانسی X (8-12 گیگاهرتز) بوده است. به این منظور، از الیاف کربن، کولار، شیشه و بازالت به عنوان تقویتکنندههای کامپوزیتی استفاده شده و چهار نمونه با ابعاد 20×20 سانتیمتر و ضخامت یک میلیمتر ساخته شدند. با بهرهگیری از دستگاه تحلیلگر شبکه، توانایی جذب فرکانس رادیویی این الیاف به روش بازتابی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج آزمایشها نشان داد که با افزایش فرکانس، قدرت بازتابی در تمامی نمونهها کاهش مییابد، به گونهای که کامپوزیت کربن/اپوکسی بهترین عملکرد را با حداقل توان بازگشتی معادل 39.6961- دسیبل در 12 گیگاهرتز به نمایش گذاشت. همچنین، عملکرد قابل توجه نمونه بازالت/اپوکسی در فرکانس 11 گیگاهرتز با ضریب منعکسشده 31.4755- دسیبل، امکان کاربردهای حفاظتی الکترومغناطیسی ویژه در صنایع حساسی مانند صنعت بزرگ هوانوردی، ایجاد اتاقهای ایزوله، بخشهای پزشکی و کاربردهای ویژه نظامی را تأکید میکند. این تحقیق، گام مؤثری در زمینه طراحی مواد کامپوزیتی با خواص جذب بالای امواج الکترومغناطیسی بوده و میتواند مبنای مناسبی برای پژوهشهای آتی در بهینهسازی مواد و توسعه فناوریهای جدید باشد.https://jstc.iust.ac.ir/article_724004_c714d227ff8e244cd81d0b9bfb08587a.pdfدانشگاه علم و صنعت ایرانعلوم و فناوری کامپوزیت2383-382311420250219Study of the Flexural Strength and Low-Velocity Impact Behavior of Sandwich Structures with Basalt/Epoxy Face Sheets and a Cork Coreبررسی استحکام خمشی و رفتار ضربه سرعت پایین سازههای ساندویچی با رویههای کامپوزیتی بازالت/اپوکسی و هسته چوبپنبه2634264472400510.22068/jstc.2025.2055945.1917FAهادیرزقی ملکیاستادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه بناب، بناب .0000-0002-5882-805Xپویاپروندهدانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران.0009-0000-3916-9442Journal Article20250314Sandwich composite structures are widely used across various industries. This study investigates the performance of sandwich structures with basalt/epoxy face sheets and a cork core under flexural and low-velocity impact loading. The primary objective of the research is to analyze the flexural and impact behavior of these structures and to evaluate the effect of combining a synthetic face sheet with a natural core in a sandwich configuration. Basalt fibers were used as reinforcement in the face sheets, and the cork sheet served as the core material for specimen fabrication. The samples were prepared using the hand lay-up method and were cured under specific pressure and temperature conditions. Three-point bending and drop weight impact tests were conducted to evaluate the structures' flexural and low-velocity impact behavior. The results showed that the structures exhibited high resistance to flexural loads at early stages; however, irreversible damages such as cracks and permanent deformations were observed as the load increased. The impact test examined the structural behavior under various impact energy levels. The structures absorbed much of the impact energy at low energy level and returned some of it elastically. However, as the impact energy increased, all the energy was absorbed, leading to damage such as indentation, fiber failure, and face sheet/core debonding. The findings indicate that combining basalt with a cork enhances the mechanical properties and provides acceptable impact and flexural resistance performance.سازههای کامپوزیتی ساندویچی به طور گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار میگیرند. این تحقیق به بررسی عملکرد سازههای ساندویچی با رویه بازالت/اپوکسی و هسته چوبپنبه در برابر بارهای خمشی و ضربه سرعت پایین پرداخته است. هدف اصلی تحقیق، تحلیل رفتار خمشی و ضربهای این سازهها و ارزیابی اثر ترکیب رویه مصنوعی و هسته طبیعی در ساختار ساندویچی است. الیاف بازالت بهعنوان تقویتکننده رویه و ورق چوبپنبه بهعنوان هسته برای ساخت نمونهها استفاده شدند. نمونهها با روش لایهچینی دستی تهیه شده و پس از لایهچینی، نمونهها تحت فشار و دمای مشخصی آماده شدند. از آزمونهای خمش سهنقطهای و سقوط آزاد برای بررسی رفتار خمشی و ضربه سرعت پایین سازهها استفاده شد. نتایج نشان داد که سازهها در مراحل اولیه مقاومت بالایی در برابر بارهای خمشی دارند اما با افزایش بار، آسیبهای غیر قابل برگشتی مانند ترکها و تغییر شکلهای دائمی مشاهده شد. در آزمون ضربه، رفتار سازهها تحت سطوح مختلف انرژی ضربهای بررسی گردید. در سطح انرژی پایین، سازهها مقدار زیادی از انرژی ضربه را جذب و مقداری از آن را بهصورت انرژی الاستیک برگشت داد؛ اما با افزایش انرژی ضربه، تمام انرژی جذب و آسیبهایی مانند فرورفتگی، شکست الیاف و جدا شدن رویه از هسته اتفاق افتاد. نتایج نشان داد که ترکیب بازالت با چوبپنبه باعث بهبود ویژگیهای مکانیکی و رفتار قابلقبول مقاومت به ضربه و خمشی میشود.https://jstc.iust.ac.ir/article_724005_cfa0b4641b52e618f9943d59951c259c.pdfدانشگاه علم و صنعت ایرانعلوم و فناوری کامپوزیت2383-382311420250219Preparation of toughened high temperature bismaleimide resin based on DGEBA epoxy resin and investigation of its composite properties with glass fibersتهیه رزین دمابالای بیسمالئیمید چقرمه بر پایه رزین اپوکسی DGEBA و بررسی خواص کامپوزیت آن با الیاف شیشه2645265472573910.22068/jstc.2025.2058084.1920FAحسنفتاحیاستادیار، شیمی پلیمر، پژوهشکده مهندسی کامپوزیت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران.0000-0002-0436-5088ساراجلیل القدردانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی پلیمر، پژوهشکده مهندسی کامپوزیت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران.محمد رضااحسانیدانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی پلیمر، پژوهشکده مهندسی کامپوزیت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران.مهرزادمرتضاییدانشیار، مهندسی پلیمر، پژوهشکده مهندسی کامپوزیت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران.0000-0003-4045-1810Journal Article20250422In this study, a new bismaleimide resin was designed and synthesized based on epoxy resin to improve the mechanical and thermal properties of epoxy resin and to overcome the inherent brittleness of bismaleimide. For this aim, two maleimide precursors including 4-hydroxyphenyl maleimide (HPM) and 4-carboxyphenyl maleimide (CPM) were synthesized through the reaction of maleic anhydride with 4-aminophenol and 4-aminobenzoic acid, respectively, in the presence of suitable dehydrating agents. These intermediates were then reacted with diglycidyl ether bisphenol A (DGEBA) epoxy resin. Through DSC and FT-IR analyses, the curing cycle of synthesized bismaleimide resin was determined. TGA results indicated the higher thermal stability of the synthesized bismaleimide resin compared to neat epoxy resin. ILSS of the composites prepared by glass fibers showed 44.03 MPa and 46.40 MPa at 78 °C for bismaleimides synthesized from HPM and CPM, respectively. Moreover, the ILSS of the prepared composites at room temperatures were determined 50.10 MPa and 52.65 MPa, respectively, indicating an improvement in both interlaminar shear strength and toughness compared to neat epoxy resin.در این پژوهش، بهمنظور بهبود خواص مکانیکی و حرارتی رزین اپوکسی و همچنین رفع شکنندگی ذاتی بیسمالئیمید، رزین بیسمالئیمید جدیدی بر پایه رزین اپوکسی طراحی و سنتز شد. بدین منظور، دو پیشماده مالئیمیدی شامل -4هیدروکسی فنیل مالئیمید (HPM) و 4-کربوکسی فنیل مالئیمید (CPM) به ترتیب از واکنش مالئیک انیدرید با -4آمینو فنول و -4آمینو بنزوئیک اسید در حضور عوامل آبگیر مناسب تهیه و سپس با رزین اپوکسی دی گلیسیدیل اتر بیسفنول A DGEBA)) وارد واکنش شدند و رزین بیس مالئیمید سنتز شد. بر اساس آزمونهای DSC و FT-IR چرخه پخت رزین سنتز شده تعیین شد. نتایج آزمون TGA نشان داد که رزین بیس مالئیمید سنتز شده پایداری حرارتی بالاتری نسبت به رزین اپوکسی خالص دارد. آزمون ILSS بر روی کامپوزیتهای تهیه شده با الیاف شیشه، مقادیر 44.03 MPa و 46.40 MPa در دمای 78 °C را به ترتیب برای بیس مالئیمید سنتز شده از HPM و CPM نشان داد. همچنین مقادیر ILSS برای این کامپوزیتها در دمای محیط به ترتیب برابر 50.10 MPa و 52.65 MPa به دست آمد که حاکی از افزایش استحکام برشی بینلایهای و بهبود چقرمگی نمونهها در مقایسه با رزین اپوکسی خالص میباشد.https://jstc.iust.ac.ir/article_725739_209ad0d54ac33c4a11622fae9a8a1b9c.pdf