دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 5 2 2018 09 11 The first page شناسه این شماره نشریه علوم و فناوری کامپوزیت 32580 FA Journal Article https://jstc.iust.ac.ir/article_32580_842625dc46b85b5a25f333e5ce7f3f42.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 5 2 2018 09 11 Finite element simulation of high velocity impact on polymer composite plates شبیه سازی اجزاء محدود ضربه سرعت بالا بر روی صفحات کامپوزیتی پلیمری 157 168 24237 10.22068/jstc.2018.24237 FA مجید صفرآبادی استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران - ایران 0000-0002-6825-1928 پرهام اشکانی دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران سید مهدی گنجیانی استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران - ایران Journal Article 2016 08 10 According to the increase in using of polymer composite materials in industry, exact characterization of the material properties in different loading conditions, including high velocity impact is very important. In this article, the high velocity impact on non-hybrid and hybrid polymer composite panel has been investigated. After introducing the impact load types and theories used for damage evaluation and comparison of them, the matzenmiler theory has been employed to predict damage. In this theory, in order to predict more accurate damage evaluation, the shear stress is considered nonlinear in elastic region. Afterwards, in order to use the theory in the finite element modeling, a VUMAT subroutine is implementated in the Abaqus software. Finally, the obtained results from the present modeling and analysis, are compared with available experimental data for non-hybrid and hybrid composite panels. The good agreement between the theoretical results and experimental data, introduces the ability of the applied model and provided subroutine با توجه به گسترش استفاده مواد کامپوزیت پلیمری در صنایع، بررسی دقیق خواص این مواد در شرایط مختلف بارگذاری از جمله ضربه سرعت بالا بسیار حائز اهمیت است. در این پژوهش به بررسی ضربه سرعت بالا بر روی پنل کامپوزیتی پلیمری غیر هیبرید و هیبریدی پرداخته شده است. در ابتدا پس از معرفی انواع بارگذاری ضربه، تئوریهای مورد استفاده در خصوص ارزیابی آسیب و مقایسه آنها، با استفاده از تئوری ماتزنمیلر، به پیش بینی آسیب پرداخته شده است. در این تئوری برای ارزیابی دقیق تر تخریب، تنش برشی در ناحیه الاستیک به صورت غیرخطی در نظر گرفته شده است. در ادامه، جهت استفاده از این تئوری، یک سابروتینVUMAT در قالب نرم افزار Abaqus جهت مدلسازی اجزا محدود نوشته شده است. در نهایت، نتایج حاصل از مدلسازی و تحلیل حاضر با نتایج تجربی موجود، برای حالت های مختلف پنل های کامپوزیتی غیرهیبرید و هیبریدی مقایسه شده است. تطابق مناسب نتایج تئوری مورد استفاده در این تحقیق با داده های آزمایشگاهی، توانمندی مدل و سابروتین ارائه شده در این تحقیق را نشان می دهد. https://jstc.iust.ac.ir/article_24237_680c256fb6e2c27e27a9d268e8379690.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 5 2 2018 09 11 Experimental analysis of graphene nanoparticles and glass fibers effect on mechanical and thermal properties of polypropylene/EPDM based nanocomposites تحلیل تجربی تاثیرحضور همزمان نانوصفحات گرافن و الیاف شیشه بر خواص مکانیکی و حرارتی نانوکامپوزیت‌های پایه پلی‌پروپیلن/EPDM 169 176 26381 10.22068/jstc.2018.26381 FA میثم نوری نیارکی کارشناس ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجائی، تهران، ایران فرامرز آشنای قاسمی دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجائی، تهران، ایران 0000-0002-4693-4373 اسماعیل قاسمی استاد، مهندسی پلیمر، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، تهران ، ایران سجاد دانش پایه دانشجوی دکترا، مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجائی، تهران، ایران Journal Article 2016 11 28 In this study, mechanical and thermal properties of a two-phase polymeric matrix composite including polypropylene and EPDM, reinforced with glass fibers and graphene nanoplates is investigated. Compounds were containing 0, 1 and 2 wt.% of graphene nanoplates and 10, 20 and 30 wt.% of glass fibers and 10 and 15 wt.%EPDM, which were prepared by an internal mixer. Samples for mechanical testing were obtained by a hot press machine. Mechanical and thermal tests were performed to determine the impact strength, tensile strength, modulus of elasticity and melting and crystallization temperature of compounds. It was observed that by using of glass fibers, impact strength was increased 46% and tensile strength and elastic modulus were increased slightly compared to the basic ingredients PP / EPDM. By using of up to 1 wt% of graphene nanoplates, impact strength was increased 16%. The more graphene nanoplates used resulted in a decrease in intensile strength. Adding geraghene nanoplates generally increased elastic modulus up to 13%. Also by adding of EPDM, impact strength of the samples was increased 18% but theirother mechanical peorperties were decreased. Graphene nanoplates also slightly increased the crystallization temperature of samples but their melting temperature have not been affected. در این تحقیق، خواص مکانیکی و حرارتی نانوکامپوزیت‌هایی بر پایه ماتریسی از دو فاز پلیمری پلی‌پروپیلن و اتیلن پروپیلن دی‌ان مونومر (EPDM)، تقویت شده با نانوصفحات گرافن و الیاف شیشه بررسی شده است. ترکیبات شامل 0، 1 و 2 درصد وزنی نانوصفحات گرافن و نیز 10، 20 و 30 درصد وزنی الیاف شیشه و 10 و 15 درصد وزنی EPDM می‌باشند که توسط یک مخلوط کن داخلی تهیه شدند. نمونه‌ها برای انجام آزمون‌های مکانیکی توسط یک دستگاه پرس داغ تهیه شدند. آزمون‌های مکانیکی و آنالیز حرارتی برای تعیین استحکام‌های ضربه، کشش، مدول الاستیسیته و دماهای ذوب و بلورینگی ترکیبات انجام شدند. مشاهده شد که با حضور الیاف شیشه استحکام ضربه 46 درصد افزایش یافته و استحکام کششی نسبت به ترکیب پایه پلی‌پروپیلن/EPDM اندکی افزایش می‌یابد. همچنین حضورمقادیر پایین نانوصفحات گرافن، استحکام ضربه را 16 درصد افزایش می‌دهد. این در حالی است حضور مقادیر بالای این میزان، استحکام ضربه و استحکام کششی را می‌کاهد. افزایش ذرات گرافن به طور کلی مدول الاستیک ترکیبات را 13 درصد افزایش می‌دهد. همچنین افزودن EPDM استحکام ضربه را 18 درصد افزایش داده و بر سایر خواص مکانیکی اثر کاهشی می‌گذارد. نتایج حاصل از آنالیز حرارتی نشان می دهد که حضور نانوصفحات گرافن باعث افزایش دمای بلورینگی پلی‌پروپیلن شده ولی بر دمای ذوب آن تاثیری نداشته است. https://jstc.iust.ac.ir/article_26381_02d1941438bbd398f00e76203eeee9ea.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 5 2 2018 09 11 Response of aluminum foam sandwiches under low rate impact رفتار فوم آلومینیومی ساندویچی در برابر بار ضربه با سرعت پایین 177 184 31520 10.22068/jstc.2018.71443.1368 FA محمد امین ترابی زاده استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه جامع علمی کاربردی، تهران، ایران 0000-0002-6696-8167 Journal Article 2017 09 11 The structures realized using sandwich technologies combine low weight with high energy absorbing capacity, so they are suitable for applications in the transport industry (automotive, aerospace, ship building industry) where the “lightweight design” philosophy and the safety of vehicles are very important aspects. While sandwich structures with polymeric foams have been applied for many years, currently there is a considerable and growing interest in the use of sandwiches with aluminum foam (AFS) core. The aim of this paper was the analysis of low-velocity impact response of aluminum foam sandwich panels in two different types (integral skins and bonded skins) and the investigation of their collapse modes using computed tomography (CT). A theoretical approach, based on the energy balance model, has been applied to investigate their impact behavior and the model parameters were obtained directly from the measurements carried out on CT images of the impacted sandwiches. The AFS structures are relatively intact compared to the more catastrophic and localized fracture of the polymeric sandwiches, so the mechanical properties and their performance after imact will be better than polymeric sandwiches. سازه هایی که با فناوریهای ساندویچی تولید می شوند دارای خواص مکانیکی منحصر بفردی از قبیل جذب انرژی بالا و وزن پایین می باشند. بنابراین در صنایع حمل ونقل (خودرو سازی، صنایع هوایی و کشتی سازی) که اصول سبک سازی و ایمنی وسایل نقلیه حائز اهمیت است، کاربردی فراوانی دارند. از آنجاییکه سازه های ساندویچی با هسته پلیمری سالهاست که مورد استفاده محققین قرار گرفته ، اخیراً توجه ویژه ای به استفاده از سازه های ساندویچی با هسته فوم آلومینیومی شده است. درتحقیق پیشرو به تحلیل رفتار صفحات فوم آلومینیومی ساندویچی در دو نوع رویه بهم پیوسته و رویه مجزا در برابر بار ضربه با سرعت پایین و همچنین بررسی شکل شکست آنها با استفاده از تصاویر مقطع نگاری رایانه ای پرداخته شده است. همچنین یک روش تئوری بر مبنای مدل موازنه انرژی برای بررسی رفتار ضربه ماده با استفاده از پارامترهای اندازه گیری شده از تصاویر مقطع نگاری نمونه های پس از ضربه، بکار گرفته شده است. تجمیع نتایج تئوری و آزمایشگاهی حاکی از آنست که تخریب نهایی و شکست کامل پانل های ساندویچی آلومینیومی در مقایسه با پانل های ساندویچی پلیمری، دارای گستره کمتر و نمونه های سالم تری پس از ضربه بوده و در نتیجه خواص مکانیکی و عملکرد آنها پس از ضربه بهتر خواهد بود. https://jstc.iust.ac.ir/article_31520_30b316f9f309658403dbe13be9cdd839.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 5 2 2018 09 11 Mechanical performance of self-healing fiber-metal laminates under transverse loading رفتار مکانیکی کامپوزیتهای لایه ای الیاف-فلز خودترمیم شونده تحت بارگذاری عرضی 185 190 31579 10.22068/jstc.2018.58008.1274 FA شعله عباس نیا دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران رضا اسلامی فارسانی دانشیار، دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران 0000-0002-7838-6199 حامد خسروی استادیار، مهندسی مواد، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران Journal Article 2017 01 31 Nowadays, fiber-metal laminates (FMLs) have gained many applications in aviation, marine and automotive industries. These structures include thin metallic face sheets bonded to the composite prepregs. Internal damages in FMLs are difficult to detect and repair by conventional methods. To overcome this, in the present study a self-healing polymeric system based on chopped hollow glass tubes has been introduced and employed to recover the flexural strength of Al-2024/E-glass-epoxy/Al-2024 specimens after damage. The micro-tubes were located next to each other in pairs and filled with restorative agents (epoxy resin + amine hardener). The aim of this study was to find a suitable volume fraction and also the optimum time to achieve the maximum healing efficiency. Various volume fractions of filled tubes containing 5, 8 and 11 vol.% healing agent together with different time passing period of 3 and 5 days after primary damage were employed. The results demonstrated that the maximum healing efficiency for flexural strength (89%) was observed for the specimen with 8 vol.% healing agent after passing 5 days from the time of damage creation. امروزه، چندلایه‌های الیاف- فلز کاربردهای زیادی در صنایع هوایی، دریایی و خودرو به دست آورده‌اند. این ساختارها شامل ورق های نازک فلزی اتصال یافته به کامپوزیت پیش‌آغشته می‌باشند. شناسایی و تعمیر ترک‌های داخلی ایجاد شده در چندلایه‌های الیاف- فلز، با روش‌های مرسوم مشکل است. برای غلبه بر این مشکل، در این پژوهش یک سیستم پلیمری خودترمیم شونده بر اساس میکرولوله‌های شیشه‌ای توخالی خردشده معرفی شده است که به بررسی استحکام خمشی چندلایه‌های الیاف- فلز با آرایش آلومینیوم 2024/رزین اپوکسی-الیاف شیشه; نوع E/آلومینیوم 2024، پس از تخریب می‌پردازد. میکرولوله‌های شیشه‌ای پرشده با عوامل ترمیمی (رزین اپوکسی + هاردنر آمینی) به صورت جفت کنار یکدیگر قرار داده شدند و در ادامه در داخل ساختار قرار گرفتند. هدف از این مطالعه دستیابی به کسر حجمی مناسب و همچنین زمان مطلوب جهت رسیدن به حداکثر بازده ترمیم می‌باشد. میکرولوله‌های حاوی عوامل ترمیمی با درصد حجمی‌های متفاوت 5، 8 و 11 درصد در نمونه‌ها به کار گرفته شدند و در ادامه تاثیر آن بر راندمان ترمیم استحکام خمشی پس از گذشت زمان‌های مختلف 3 و 5 روز پس از آسیب اولیه مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که بیشترین مقدار بازیابی استحکام خمشی به میزان 89 درصد برای نمونه حاوی 8 درصد حجمی عامل ترمیمی با گذشت مدت زمان 5 روز پس از ایجاد آسیب می‌باشد. https://jstc.iust.ac.ir/article_31579_e2ffe6e3efad872631508762c767e73b.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 5 2 2018 09 11 Three dimensional modeling of progressive damage in fiber reinforced materials base on invariant failure criteria مدل‌سازی سه‌بعدی آسیب پیش‌رونده در کامپوزیت های الیافی بر اساس معیار گسیختگی نامتغیرها 191 199 31816 10.22068/jstc.2018.57695.1269 FA مهدی مرادی دانشجوی دکترا، مهندسی عمران، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران علیرضا باقریه استادیار، مهندسی عمران، دانشگاه ملایر، ملایر - ایران علیرضا جهانپور استادیار، مهندسی عمران، دانشگاه ملایر، ملایر - ایران Journal Article 2017 01 31 Abstract<br /> Fibre reinforced composite (FRC) structures require reliable and economical design. Under monotonic or cyclic loads the stiffness of FRC laminates is reduced. The corresponding analysis is called as the ‘‘progressive failure analysis”. Which includes determining damage initiation and evolution up to structural failures. Several failures criteria of composite laminates have been developed. These criteria have a significant effect on the analytical response of FRC laminates. In this paper a comprehensive review on the general methodologies of the damage constitutive modeling is presented. For the first time, the invariant-based failure criteria for multi-layer materials together with Hashin Two and three-dimensional criteria are implemented and investigated. The analysis is performed by using a constitutive material model (UMAT) developed and implemented in the finite element software ABAQUS. Twelve samples in two groups are used to evaluate failure criteria. The accuracy of numerical results is compared by experimental data taken from literature. The modeling results obtained by using invariant-based failure criteria can predict the experimental data with a maximum error of 5%. سازه های متشکل از کامپوزیت های الیافی (Fibre Reinforced Composite) نیاز به طراحی ایمن و اقتصادی دارند. تحت بارگذاری پیوسته یا سیکلیک سفتی FRC تنزل می‌یابد، تحلیل متناظر این فرآیند تحلیل آسیب پیش‌رونده نامیده می‌شود که شامل تعیین آغاز آسیب و نحوه ی تکامل آن تا گسیختگی نهایی سازه می شود. معیارهای متعددی برای تعیین آغاز گسیختگی پیشنهاد شده اند. این معیارها اثر قابل‌توجهی بر پاسخ تحلیلی FRC دارند. در این پژوهش ضمن بررسی چگونگی مدل‌سازی آسیب پیش‌رونده در کامپوزیت‌های الیافی، معیار گسیختگی نامتغیرها برای اولین بار به‌صورت المان محدود پیاده-سازی و برای مصالح چندلایه در کنار معیار هشین دو و سه‌بعدی بررسی گردید. از یک زیر برنامه کاربر (UMAT) در نرم-افزار تجاری ABAQUS برای پیاده سازی مدل‌سازی آسیب پیش‌رونده به‌صورت عددی استفاده شد. دوازده نمونه برای بررسی معیارهای مطرح‌شده در دو گروه به‌صورت عددی استفاده شدند و نتایج آن‌ها با نتایج دو نمونه ی مشابه آزمایشگاهی برگرفته از ادبیات مقایسه گردیدند. نمونه های مدل‌سازی شده بر اساس معیار آغاز گسیختگی نامتغیرها توانستند با حداکثر 5% خطا نسبت به نتایج آزمایشگاهی بار نهایی را پیش‌بینی کنند. https://jstc.iust.ac.ir/article_31816_9b919c23d10644f99c0313a41316e90e.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 5 2 2018 09 11 Thermal Stability of FGM Cylindrical Shells on Pasternak Elastic Foundation under Axial Load پایداری حرارتی پوسته های استوانه ای از جنس مواد هدفمند تحت نیروی محوری بر روی بستر الاستیک پسترناک 200 207 31817 10.22068/jstc.2018.62430.1302 FA عباس هادی دانشجوی دکترا، مهندسی هوافضا، پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم تحقیقات و فناوری، تهران، ایران سعید شاخصی استادیار، مهندسی مکانیک، پژوهشگاه فضایی ایران، تهران - ایران حمیدرضا اویسی استاد، مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران - ایران جمشید فضیلتی استادیار، مهندسی هوافضا، پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم تحقیقات و فناوری، تهران - ایران Journal Article 2017 04 22 Thermal stability characteristics of functionally graded material (FGM) cylindrical shells surrounded by elastic medium under axial load are investigated in this paper. Firstly, governing equations based on the first-order shear deformation theory of Sanders-Koiter for the cylindrical shell resting on elastic foundation are derived by using Hamilton’s principle. The governing partial differential equations are converted to algebraic ones by using the Galerkin’s method and thermal buckling load is obtained. The material properties of functionally graded materials are assumed to be graded in the thickness direction according to the power law. The elastic medium is assumed as two-parameter Pasternak elastic foundation consist of Winkler and shear terms. Temperature distribution across the shell thickness is considered in three types: uniform temperature rise, linear and nonlinear temperature change. Two solution methods are used in case of nonlinear temperature distribution as approximate and exact analytical solutions and their effects on critical temperature of the shell are investigated. It is shown that approximate solution method yields different results with respect to exact analytical solution. Critical temperatures of isotropic cylindrical shell with simply supported boundary condition under uniform temperature rise and linear temperature distribution cases are obtained and compared with results in the literature. Based on the validated theory the effects of elastic foundation and axial load on thermal stability of FGM cylindrical shell are investigated. در این مقاله پایداری حرارتی پوسته های استوانه ای ساخته شده از مواد هدفمند تحت بستر الاستیک و نیروی محوری بررسی شده است. به این منظور ابتدا معادلات حاکم بر پوسته استوانه ای تحت بستر الاستیک مبتنی بر تئوری مرتبه اول برشی سندرز-کویتر با استفاده از اصل همیلتون استخراج شده اند. معادلات مشتق جزئی حاکم با استفاده از روش حل گالرکین به معادلات جبری معمولی تبدیل و بار کمانش حرارتی محاسبه می شود. خواص مواد هدفمند مطابق قانون توانی در جهت ضخامت تغییر می کند. بستر الاستیک مورد نظر از نوع دو پارامتری پسترناک بوده و شامل ترم های خطی وینکلر و برشی می شود. توزیع دما در طول ضخامت پوسته به سه صورت: تغییر دمای یکسان، توزیع خطی و غیرخطی در نظر گرفته شده است. برای حالت توزیع غیرخطی دما از دو روش حل تقریبی و دقیق استفاده شده و اثرات آنها بر دمای بحرانی پوسته بررسی شده اند. نشان داده شد که روش حل تقریبی نسبت به حل دقیق نتایج متفاوتی را حاصل می کند. دماهای بحرانی پوسته استوانه ای از جنس ماده همسانگرد تحت شرایط مرزی ساده و افزایش یکنواخت دما و توزیع خطی دما بدست آمده و با نتایج مراجع مقایسه شده اند. با تکیه بر تئوری توسعه داده شده، اثرات بستر الاستیک و نیروی محوری بر پایداری حرارتی پوسته از جنس ماده هدفمند بررسی می شوند. https://jstc.iust.ac.ir/article_31817_f1ada790ce8f26ed12d4f2070b44bc81.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 5 2 2018 09 11 Experimental and numerical investigation on semi-cylindrical compositelatticereinforced with triangular cellssubjected to high velocity impact تحلیل تجربی و عددی نیم استوانه مشبک کامپوزیتی تقویت شده با الگوی مثلثی تحت بارگذاری ضربه سرعت بالا 208 217 31850 10.22068/jstc.2018.42683.1167 FA سیدمحمدرضا خلیلی ستاد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران - ایران سید مهیار میر محمد حسین آهاری کارشناس ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی ، تهران، ایران یاسر صدیق کارشناس ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی ، تهران، ایران Journal Article 2016 06 19 In this paper, the process of manufacture of template for lattice cylindrical composite is studied and lattice composite samples has been manufactured by the filament winding process. Also, the structural behavior of lattice cylindrical composite made by glass/Epoxy with triangular cells has been studied under high velocity impact by experimental and numerical analysis. A gas gun testing machine has been used for high velocity impact test that recorded the input and output velocities. Also, for this test, suitable fixture has been designed. The cylindrical projectile with spherical head has been used as impactor. Numerical simulation of impact tests has been conducted by ABAQUS commercial finite element code and the results have been verified by experimental results. Output velocity, surface damage, the separation between the shell and the rib are compared experimentally and numerically. Finally, numerical investigation of the shape of the projectile and the layup orientation has been done. Results show that 45 degrees angle of layup has minimum output velocity and maximum energy absorption. Also, the projectile with flat head has been created maximum area damage, because of the less area contact with shell relative to another projectiles, therefore has less output velocity and more energy absorption. در این مقاله فرایند ساخت قالب برای استوانه مشبک کامپوزیتی مطالعه گردیده و نمونه مشبک با استفاده از روش رشته پیچی ساخته شده است. همچنین رفتار سازه مشبک کامپوزیتی استوانه‌ای با الگوی مثلثی از جنس شیشه- اپوکسی تحت بار ضربه‌ای به صورت تجربی و عددی بررسی شده است.. به منظور آزمون ضربه از دستگاه تفنگ گازی استفاده شده است که سرعت ورودی و خروجی از دستگاه به دست می‌آید. همچنین برای این آزمون فیکسچر مناسبی طراحی شده است. پرتابه مورد استفاده به شکل استوانه و دارای سر کروی می‌باشد. شبیه سازی عددی آزمون ضربه انجام شده است و با نتایج تجربی صحت سنجی شده است. سرعت خروجی، سطح آسیب، جدایش بین پوسته و ریب به صورت تجربی و عددی با هم مقایسه شده‌اند. در نهایت به بررسی عددی اثر نوع پرتابه و زاویه لایه چینی بر روی پارامترهای ضربه پرداخته شده است. در محدوده زاویه لایه چینی 45 درجه کم‌ترین میزان سرعت خروجی پرتابه و بیش‌ترین میزان جذب انرژی را دارا می‌باشد. پرتابه سرتخت نسبت به دو پرتابه سرمخروطی و سر کروی به دلیل این‌که سر پرتابه سطح تماس بیش‌تری با پوسته دارد، بیش‌ترین آسیب را به سازه وارد می‌کند و در نتیجه سرعت خروجی پرتابه کم‌تر و جذب انرژی سازه بیش‌تر است. https://jstc.iust.ac.ir/article_31850_f04ffa2caf8acc39b74a8383c3213aa6.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 5 2 2018 09 11 Development of a layer-wise model together with J-integral method for prediction of interlaminar crack growth in laminated composites plates توسعه‏ ی یک مدل لایه گون در حضور روش انتگرال جی برای پیش ‏بینی رشد ترک بین لایه‏ ای در ورق‏ های چندلایه مرکب 218 226 31851 10.22068/jstc.2018.57771.1271 FA سیدعلی حسینی کردخیلی دانشیار، مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف، تهران ، ایران رضا خراسانی دانشجوی دکترا، مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف، تهران - ایران حسین کاشانی کارشناسی ارشد، مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف، تهران ، ایران Journal Article 2017 02 24 In this paper, a numerical method is developed in order to predict the crack growth in multi-layerd composites. Reddy's layerwise theory is em employed to truly calculate the the interlaminar stresses and afterward the accuracy of results are satisfied by Abaqus finite element software. Then the capability of solving problems in the presence of delamination, as the most important cause of composites failure, is added to the elaborated model. In fallows, the J-integral method, which the integral is independent of the path around a crack, is introduced and by using the this method, the initially layerwised model is improved. Also, failure in structure is controlled by strain energy release rate; This means that firstly the process of computing total stiffness matrix of structure using layerwise element is described and nodal displacements and stress-strain fields in elements are extracted. Subsequently the possibility of predicting the crack growth is achieved by calculating the 3D J-integral using the criterion of strain energy release rate at crack front. Finally, the developed numerical model is validated by comparing the its results with the results of available analytical models and it is perceived that the model, despite being unique, is more similar to some of the analytical solutions. در این مقاله یک روش عددی به منظور پیش‏ بینی رشد ترک در ورق‏ های چند لایه مرکب توسعه داده شده است. برای محاسبه دقیق تنش های بین لایه ‏ای، تئوری لایه ‏گون ردی به کار گرفته شده و صحت نتایج بدست آمده به کمک نرم افزار اجزاء محدود آباکوس تأیید گردیده است. سپس قابلیت حل مسائل در حضور جدایش بین لایه ‏ای، به عنوان مهم‏ترین عامل خرابی مواد مرکب، به مدل اضافه شده است. در ادامه روش عددی انتگرال جی، به عنوان یک انتگرال مستقل از مسیر، برای ترک‏ های صفحه‌ای بین لایه‌ای در چند لایه‏ های مرکب معرفی شده و با استفاده از آن مدل لایه ‏گون ابتدایی تکمیل گردیده است. همچنین رشد آسیب در سازه با نرخ رهایی انرژی کرنشی کنترل می‏ گردد؛ به این صورت که در ابتدا روش محاسبه ماتریس سختی کل سازه به وسیله ‏ی المان لایه‏ گون بیان گشته و جابجایی‌های گره‏ ای و میدان تنش-کرنش در المان‌ها استخراج می‏ گردد. سپس با محاسبه ‏ی انتگرال جی سه بُعدی، امکان پیش‌بینی رشد ترک به کمک معیار نرخ رهایی انرژی کرنشی لبه‏ ی ترک، به دست می ‏آید. در انتها به منظور اعتبارسنجی مدل ارائه شده، نتایج بدست آمده با نتایج مدل‏ های موجود مقایسه گردید و مشاهده شد که در عین منحصر به فرد بودن، با برخی از مدل ‏های تحلیلی قرابت بیشتری دارد. https://jstc.iust.ac.ir/article_31851_01508de355b3ac040610aa81f0e5b185.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 5 2 2018 09 11 Energy Harvesting from Laminated Composite Beam with a Piezoelectric Layer under Forced Vibrations برداشت انرژی از تیر کامپوزیتی لایه‌ای دارای لایه پیزوالکتریک تحت ارتعاشات اجباری 227 237 31853 10.22068/jstc.2018.66495.1336 FA حسین وحدانی فر کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید چمران اهواز ، اهواز، ایران علی حاج نایب استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید چمران اهواز ، اهواز ، ایران رضا مسلمانی استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید چمران اهواز ، اهواز، ایران افشین قنبرزاده استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید چمران اهواز ، اهواز، ایران Journal Article 2017 06 22 Nowadays, piezoelectric transducers are widely applied because of their capability to convert environmental energies (e.g. mechanical vibrations) into the electrical energy. In an energy harvester structure, not only piezoelectric characteristics but also properties of the non-piezoelectric part of the energy harvesting structure are highly important. Therefore, in the present research, electrical energy generation from forced vibrations of a composite beam with the piezoelectric layer is considered. For this purpose, firstly, the governing equations of the system are obtained using Euler-Bernoulli beam theory. Then, Kantorovich method was used to calculate the output voltage for a composite beam with the piezoelectric layer. To verify the analytical method, the results were compared to the finite-element modeling results. Furthermore, the effects of fiber orientation angle and layup arrangement in the composite beam with piezoelectric layer on the amount of harvested energy were investigated. According to the obtained results, by increasing the elastic modulus of the composite beam and its effect on the damping ratio of the structure, considerably higher energy is harvested. Then, the effects of composite beam dimensions, the ratio of composite beam thickness to the piezoelectric layer thickness, the concentrated mass, and the damping ratio on the amount of harvested energy were studied. The results show that using the composite materials and by proper design of layup and fiber orientation angle in each layer, it is possible to get different equivalent elastic modulus in the composite beam, and consequently alter natural frequency of the system and output voltage amplitude of the circuit. امروزه استفاده از مبدل پیزوالکتریک به دلیل قابلیت تبدیل انرژی محیطی همچون ارتعاشات مکانیکی به انرژی الکتریکی، کاربرد گسترده‌ای پیدا کرده است. در یک سازه دارای لایه پیزوالکتریک، علاوه بر خصوصیات پیزوالکتریک، انتخاب خصوصیات بخش غیرپیزوالکتریکی سازه برداشت کننده انرژی نیز از اهمیت بالایی برخوردار است؛ بنابراین در پژوهش حاضر، تولید انرژی الکتریکی از ارتعاشات اجباری تیر کامپوزیتی با لایه پیزوالکتریک مورد بررسی قرارگرفته است. لذا در ابتدا، با استفاده از تئوری تیر اویلر-برنولی، معادلات حرکت سیستم به‌دست‌آمده و سپس با استفاده از روش کانتروویچ، روابط ولتاژ خروجی برای یک تیر کامپوزیتی دارای لایه پیزوالکتریک استخراج می‌گردند. جهت صحتسنجی، نتایج تحلیلی با نتایج حاصل از مدل‌سازی اجزای محدود مقایسه شده‌اند که خطای نسبی کمی را نشان می‌دهند. در ادامه تأثیر زاویه الیاف و نحوه چیدمان لایه‌های تیر کامپوزیتی دارای لایه پیزوالکتریک بر میزان برداشت انرژی بررسی‌شده است. مطابق با نتایج به‌دست‌آمده، با افزایش مدول الاستیسیته تیر کامپوزیتی و تأثیر آن بر نسبت میرایی سازه، میزان برداشت انرژی به مقدار قابل‌توجهی بهبود می‌یابد. همچنین در ادامه اثر ابعاد تیر کامپوزیتی، نسبت ضخامت تیر کامپوزیتی به ضخامت لایه پیزوالکتریک، مقدار جرم متمرکز و نسبت میرایی بر میزان برداشت انرژی بررسی شده است. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که با استفاده از مواد کامپوزیتی و با طراحی مناسب لایه‌چینی و زاویه الیاف در هر لایه، می‌توان مدول الاستیسیته معادل متفاوتی در تیر کامپوزیتی ایجاد نمود که درنتیجه، فرکانس طبیعی سیستم و میزان دامنه ولتاژ خروجی مدار هم ‌تغییر خواهد کرد. https://jstc.iust.ac.ir/article_31853_412c7b6ababadf8670a78daa965204ba.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 5 2 2018 09 11 Effect of Nitinol Addition on the Mechanical properties and the Microstructure of Nactural Hydroxyapatite Obtained from Calf Femoral Bone اثر افزودن ذرات نایتینول بر خواص مکانیکی و ریزساختار هیدروکسی‬آپاتیت طبیعی بدست‬آمده از استخوان گوساله 238 244 31954 10.22068/jstc.2018.63993.1318 FA سمانه کمالی دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی پزشکی بایومواد، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران - ایران علیرضا خاوندی استاد دانشگاه، مهندسی مواد، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران - ایران سپیده شمشاد دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی پزشکی بایومواد، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران الهام ملک محمدی کارشناس ارشد پژوهشی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران - ایران Journal Article 2017 05 29 Hydroxyapatite have been studied intensively for bone repairing and replacement applications due to their biocompatibility, bioactivity and the ability to bond to bone. Despite the poor mechanical properties of hydroxyapatite, its unique biological properties leads to study improving its properties rather than completely replacing it with other biomaterials. One of the ways to improve the properties of hydroxyapatite as a bioceramic, is preparing composite based hydroxyapatite.<br /> In this study, Nitinol was used as a reinforce phase in order to improve the mechanical properties of hydroxyapatite. Pure hydroxyapatite (HA) was obtained by the calcination of calf femoral bone.Then the hydroxyapatite composite reinforced with 5, 10 and 15 Wt% Nitinol was produced by powder metallurgy successfully. In order to examine changes occurring in the composite phase after sintering and fracture surface, XRD, FTIR and SEM were used, Respectively. Also, the compressive strength were measured to compare the bone properties.<br /> The results showed that hydroxyapatite composite with 10% Nitinol has the sutable conditions. It also optimizes the mechanical properties compared to other compounds intended. هیدروکسی‬ آپاتیت به دلیل خواص زیست‬ سازگاری، زیست‬ فعالی و توانایی پیوند با استخوان، به منظور ترمیم و جایگزینی استخوان مورد توجه قرار گرفته است. این ماده باوجود داشتن خواص مکانیکی ضعیف، خواص بیولوژیکی منحصر به فردی از خود نشان می‌دهد. این موضوع باعث تمرکز بیشتر مطالعات در راستای بهبود خواص مکانیکی این ماده تا جایگزینی آن شده است. یکی از راه‬ های بهبود خواص هیدروکسی‬ آپاتیت به عنوان یک بیوسرامیک، تهیه کامپوزیت بر پایه هیدروکسی‬ آپاتیت است.<br /> در این پژوهش از نایتینول به عنوان فاز تقویت کننده به منظور بهبود خواص مکانیکی هیدروکسی‬ آپاتیت استفاده شد. هیدروکسی‬ آپاتیت به روش سوزاندن استخوان گوساله، از منابع طبیعی تهیه شد و سپس کامپوزیت‬ های هیدروکسی‬ آپاتیت-نایتینول با 5، 10 و 15 درصد وزنی نایتینول به روش متالورژی پودر سنتز شدند. به منظور برررسی تحولات فازی رخ داده در کامپوزیت پس از زینتر و بررسی سطح مقطع شکست به ترتیب از آنالیز پراش پرتوی ایکس(XRD)، طیف سنجی پرتو فروسرخ (FTIR) و میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) استفاده شد. سپس خواص مکانیکی نظیر استحکام فشاری و مدول الاستیک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که کامپوزیت هیدروکسی‬ آپاتیت-10% نایتینول دارای شرایط مناسب و بهینه از نظر خواص مکانیکی نسبت به سایر ترکیبات در نظر گرفته شده، است. https://jstc.iust.ac.ir/article_31954_ba6c22e55a9e1f3d1c71c4e7f17be9b9.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 5 2 2018 09 11 Studying influence of adding carbon and boron amount on microstructure and hardness of iron – based hardfacing layer using Flux Cored Arc Welding اثر کربن و بور بر ریزساختار و سختی لایه روکش سخت پایه آهنی ایجاد شده به روش جوشکاری قوسی توپودری 245 252 31955 10.22068/jstc.2018.70942.1365 FA محمدرضا توکلی شوشتری دانشجوی دکتری، مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران مسعود گودرزی دانشیار، مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران حامد ثابت دانشیار، گروه مهندسی مواد و متالورژی، واحد کرج، دانشگاه آزاد اسلامی، کرج، ایران Journal Article 2017 09 03 In present investigation, hard claddings treatment was performed on st37 steel using two cored electrodes containing Fe-B and Fe-B-C powder-based by FCAW (Flux Cored Arc Welding) method during three stages of single pass, two-pass and three-pass welding process. Results indicated that the increasing of welding pass numbers for both welding electrode, boron percentage was improved from 2.3 to 3.18 wt. % at weld metal due to more presence of boron in liquid phase which caused volume increase of electrode at each welding pass. Microstructure observation results also expressed that the using of Fe-B electrode for single pass welding process caused to create a ferrite matrix and α-Fe2B eutectic; for two-pass welding process compared to single pass ferrite islands have been decreased, while the amount of α-Fe2B eutectic have been increased. Third pass of welding process caused to form α-Fe2B eutectic and primary particles of Fe2B which had columnar shape. Presence of carbon in Fe-B-C electrode will form pearlite islands beside primary Fe2B. Also, at third pass of welding process by both electrodes, very low amount of FeB phase would be formed around the Fe2B primary phase. Formation of FeB compound related to segregation of boron element during welding and non-equilibrium solidification. The increase in hardness can also be attributed to an increase in the amount of boron due to the increasing number of welding passes. در این تحقیق، با استفاده از دو سیم جوش مغزه دار حاوی پودر پایه Fe-B و Fe-B-C، عملیات روکش‌کاری سخت بر روی فولاد st37 به روش FCAW (جوشکاری قوسی توپودری)، طی سه فرایند تک پاسی، دو پاسی و سه پاسی انجام پذیرفت. نتایج نشان داد با افزایش تعداد پاس در هر دو سیم جوش، درصد بور منطقه جوش نیز از 3/2 تا 18/3 درصد وزنی افزایش می‌یابد که این امر را می‌توان به دلیل حضور بیشتر بور در مذاب جوش به دلیل افزایش حجم سیم جوش در هر پاس از فرایند جوشکاری دانست. همچنین بررسی‌های ریزساختاری نشان داد با استفاده از سیم جوش Fe-B فرایند جوشکاری تک پاسی منجر به ایجاد زمینه فریت و یوتکتیک α-Fe2B می‌گردد که در فرایند دو پاسی نسبت به فرایند تک پاسی جزایر فریتی کمتر شده و در عوض میزان یوتکتیک α-Fe2B افزایش می‌یابد. فرایند جوشکاری پاس سوم منجر به ایجاد ذرات اولیه Fe2B ستونی شکل و یوتکتیک α-Fe2B می‌گردد. حضور کربن در سیم جوش Fe-B-C باعث تشکیل جزایر پرلیتی در کنار ذرات اولیه Fe2B خواهد شد. همچنین در پاس سوم جوشکاری با هر دو سیم جوش، مقادیر بسیار کمی فاز FeB در اطراف فاز Fe2B اولیه تشکیل می‌شود. حضور ترکیب FeB را نیز می‌توان به دلیل جدایش عنصر بور در جوشکاری در طی انجماد غیر تعادلی دانست. نیز افزایش سختی بدست آمده را می توان به دلیل افزایش بور در اثر افزایش تعداد پاس های جوشکاری دانست. https://jstc.iust.ac.ir/article_31955_0817f5b4e989ffc649c10f58968a6201.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 5 2 2018 09 11 Curing kinetic of micro and nano composites based on styrenine butadiene rubber contains zinc oxide سینتیک پخت میکرو و نانوکامپوزیت‌های برپایه لاستیک استایرن بوتادین حاوی اکسیدروی 253 264 32066 10.22068/jstc.2018.68455.1350 FA ندا حبیبی کارشناسی، مهندسی پلیمر، دانشگاه گلستان، گرگان، ایران مهدی غفاری استادیار، مهندسی پلیمر، دانشگاه گلستان، گرگان – ایران ملیحه حسینی کارشناسی، مهندسی پلیمر، دانشگاه گلستان، گرگان، ایران Journal Article 2017 08 03 In the present study, the effect of particle size in micro and nano scale on curing reaction kinetic of Styrene Butadiene Rubber (SBR)/Zinc oxide (ZnO) composite was investigated using non-isothermal differential scanning calorimetry (DSC) at four heating rate. The experimental results were analyzed by both “model free” and “model fitting” approaches and curing kinetic triplet, i.e., Pre-exponantioal factor [A], activation energy [Ea] and reaction orders [n,m] were determined. The results of Ozawa, Kissinger, Borchard and Daniel modified methods revealed that activation energy and pre-exponantioal factor of the curing reaction of SBR/ZnO decrease in the presence of nano particles. Meanwhile, these results indicated to more decrease in activation energy with increasing of nano-ZnO percent. Similarly, the results of isoconversional method confirmed the activation energy reduction in presesence of ZnO too. This reduction can be attributed to activation properties and catalytic effect of ZnO in presence of a saturation acid by forming a complex that exhibited more efficiency with increasing the surface by decreasing the particle size of zinc oxide. Additionally, a good agreement between experimental data and auto-catalytic model is found for all heating rates and the models can predict the behaviour of curing reaction of this composite. در مطالعه حاضر، اثر اندازه ذرات در مقیاس میکرو و نانو بر سینتیک واکنش پخت کامپوزیت لاستیک استایرن بوتادی‌ان(SBR)/ اکسید روی (ZnO) با استفاده از روش کالریمتری روبشی تفاضلی(DSC) غیر همدما در چهار نرخ حرارت دهی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده با هر دو دیدگاه "با استفاده از مدل" و "بدون مدل" مورد آنالیز قرار گرفت و پارامترهای سه گانه سینتیک پخت شامل انرژی فعالسازی، عامل پیش نمایی و توانهای معادله واکنش پخت بدست آمد. نتایج حاصل از روش های اوزاوا، کیسینجر و بورچارت و دانیل اصلاح‌شده نشان داد که انرژی فعالسازی و عامل پیش نمایی واکنش پخت استایرن بوتادی ان رابر/ اکسیدروی در حضور نانو ذرات کاهش می یابد. همچنین نتایج این روشها کاهش بیشتر انرژی فعالسازی با افزایش درصد نانو اکسید روی را نشان داد. علاوه بر این نتایج حاصل از روش هم تبدیل نیز کاهش انرژی فعالسازی درحضور نانو اکسید روی را تایید کرد. این کاهش می توانند مربوط به خاصیت فعال‌کنندگی اکسید‌روی در حضور یک اسید اشباع و ایجاد کمپلکس ناشی از حضور Zn++ و نقش کاتالیزوری اکسیدروی باشد که با کاهش اندازه ذرات اکسید روی و افزایش سطح تماس کارائی آن بیشتر می شود. هم‌چنین نتایج نشان داد که همه مدل های استفاده شده از تطابق خوبی با نتایج تجربی بدست آمده در منحنی های تغییرات نرخ تبدیل با دما برخوردارند و به خوبی می توانند رفتار واکنش پخت را پیش بینی نمایند. https://jstc.iust.ac.ir/article_32066_21d6a4526873e2cf7d6afc4b79cea5c5.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 5 2 2018 09 11 Numerical investigation of tensile behavior of composite reinforced with woven carbon and Kevlar fabrics by multi scale method بررسی عددی رفتار کششی کامپوزیت تقویت شده با پارچه تاری و پودی کربن و کولار با استفاده از روش چند مقیاسی 265 270 32390 10.22068/jstc.2018.77364.1401 FA سید بهزاد عبدالهی کارشناسی ارشد، مهندسی نساجی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران مجید کاظمی اسفه کارشناسی ارشد، مهندسی هوافضا، دانشگاه امام حسین )ع(، تهران، ایران سید مهدی حجازی دانشیار، مهندسی نساجی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران Journal Article 2017 12 18 Nowadays, composites are being widely used in automotive, aerospace and military industrials. Woven composites are considered as a one of textile composites. In present study, tensile behavior of carbon and Kevlar woven composites was investigated by finite element method. Weave pattern of woven fabric was twill 2×2. In the first step, a unit-cell of composite was created in TexGen software in meso scale. After that, unit-cell was imported in ABAQUS software to finite element (FE) analysis. After FE analysis, a python code was applied in meso model to calculate mechanical coefficient of composite. The mechanical coefficients of composite were assigned in macro model. Then tensile test was done on macro model and results of FE analysis were compared with experiment results. The results showed that, tensile properties of model propose good agreement with experimental results. Therefore, meso model can be used to calculate mechanical properties of composite. Using multiscale method also leads to increase precision and solving reduction. استفاده از کامپوزیت های تقویت شده با منسوجات امروزه در صنایع مختلفی نظیر صنایع اتومبیل سازی، عمرانی، هوافضا و نظامی استفاده می شود. از جمله این کامپوزیت ها می توان به کامپوزیت های تاری و پودی اشاره کرد. در تحقیق حاضر رفتار کششی کامپوزیت تقویت شده با پارچه ی تاری و پودی کربن و کولار به روش اجزا محدود مورد بررسی قرار گرفته است. طرح بافت پارچه مورد بررسی سرژه 2×2 می باشد. در ابتدا یک سلول واحد کامپوزیت در ابعاد مزو در نرم افزار TexGen طراحی شد. سپس مدل طراحی شده به نرم افزار آباکوس جهت تحلیل اجزا محدود فراخوانی شد. پس از تحلیل مدل در ابعاد مزو با استفاده از کد پایتون نوشته شده ضرایب مکانیکی کامپوزیت استخراج شد. خواص مکانیکی استخراج شده به مدل طراحی شده در ابعاد ماکرو نسبت داده شد. سپس آزمون کشش بر روی مدل ماکرو انجام گرفته و خواص کششی حاصل از مدل با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شد. نتایج نشان می داد خواص کششی کامپوزیت انطباق مناسبی با نتایج مدل سازی دارد. از این رو می توان با استفاده از مدل مزو خواص مکانیکی کامپوزیت را استخراج کرده و سپس آزمون مورد نظر بر روی مدل ماکرو صورت گیرد. استفاده از روش چند مقیاسی سبب می شود علاوه بر افزایش دقت در پیش بینی خواص مکانیکی کامپوزیت، حجم محاسبات نیز کاهش یابد. https://jstc.iust.ac.ir/article_32390_34a95ac7da1b09da18951116349397c4.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 5 2 2018 09 11 Three dimensional weft knitted sandwich composites under drop-weight impacts in different energy levels کامپوزیت‌های ساندویچی سه بعدی حلقوی پودی ابداعی تحت ضربات ثقلی با سطوح مختلف انرژی 271 278 32063 10.22068/jstc.2018.78219.1409 FA محمد آزادیان دانشجو دکترا، مهندسی نساجی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان - ایران حسین حسنی دانشیار، مهندسی نساجی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان - ایران محمود مهرداد شکریه استاد، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران ، ایران 0000-0001-9693-1050 Journal Article 2018 01 03 In this study the behavior of a novel 3D integrated weft knitted sandwich composite (3DIWKSCs) were investigated. The weft knitted spacer fabrics produced by E-glass fibers on a flat knitted machine with tow cross-sectional shapes (rectangular and triangular). The 3DIWKSCs manufactured by use of the vacuum assisted resin transfer molding (VARTM). The results of the 3DIWKSCs with tow cross-sectional shapes under drop-weight impact tests in three energy levels showed that the triangular-shape of 3DIWKSC has the higher strength in all energy levels of impact than the rectangular-shape of 3DIWKSC. Furthermore the contact force of 3DIWKSCs was increased by increasing of the energy level of impacts. The main damage modes of 3DIWKSCs under impacts were the transverse cracks on the upper face-sheets and the cracks on the connecting layers of the core. Also, by increasing the energy level, cracks occurred in the lower face-sheets as the curved area and the local indentation were created underneath the impactor. There is no any de-bonding between the core-face of the 3DIWKSCs under drop-weight impact tests. در این تحقیق رفتار ضربه ثقلی نوع جدیدی از هسته‌های سه بعدی بافته شده به روش بافندگی حلقوی پودی بررسی شده است. هسته‌های سه بعدی بافته شده به روش بافندگی حلقوی پودی و بوسیله یک ماشین تخت باف با دو سطح مقطع هندسی مثلثی و مستطیلی بافته شدند. کامپوزیتهای ساندویچی از این هسته‌های سه بعدی به روش تزریق رزین به کمک کیسه خلا تولید شدند. نتایج نیروی تماس ضربه ثقلی در سه سطح انرژی مختلف برروی نمونه‌های کامپوزیت ساندویچی سه بعدی با سطح مقطع مستطیل و مثلث نشان داد که استحکام نمونه با سطح مقطع مثلثی در مقایسه با نمونه با سطح مقطع مستطیلی در تمام سطوح انرژی ضربه ثقلی بیشتر بوده است. همچنین با افزایش سطح انرژی ضربه ثقلی نیروی تماس ضربه برای تمام نمونه‌ها افزایش داشته است. آسیب وارد شده به نمونه‌ها شامل ترک‌های عرضی ایجاد شده در پوسته و ترک در لایه‌های اتصال در هسته بود. همچنین با افزایش سطح انرژی ترک در پوسته زیرین و تورفتگی در نقطه مورد اصابت ضربه مشاهده شد. هیچگونه تورق میان پوسته و هسته در کامپوزیت‌های ساندویچی سه بعدی حلقوی پودی مشاهده نشد. https://jstc.iust.ac.ir/article_32063_d2804bda02d05ee5868227fb24f13c98.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 5 2 2018 09 11 Evaluation of mechanical properties and microstructure for Al/Ni %5 produced by cross accumulative roll bonding process بررسی خواص مکانیکی وریزساختاری Al/Ni %5 تولیدشده با فرآیند نورد تجمعی متقاطع 279 288 32065 10.22068/jstc.2018.77158.1398 FA مسلم طیبی کارشناس ارشد، مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز ایران داود رحمت آبادی کارشناس ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران ایران 0000-0002-6898-3061 رضا رشیدی دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مواد، دانشگاه تهران، تهران ، ایران رامین هاشمی استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران ، ایران 0000-0001-8369-0390 Journal Article 2017 12 11 In recent years, different SPD methods have been attention of researchers to produce metal matrix multi-layered composite and to achieve good mechanical properties and microstructure. Among SPD methods, CARB process is inspired by ARB which has the ability to produce metal composites with better mechanical and microstructural properties. In this investigation, for the first time, aluminum composite matrix consisting of 5% pure nickel powder was produced by CARB in eight pass. Microstructure and mechanical properties of produced composite were evaluated in the different cycles of CARB process by optic and scanning electron microscopy, elemental analysis, uni-axial tensile test, microhardness, respectively. Results of microstructure showed that the bonding between the layers in the first passes is weak and there is a porosity in structure but by increasing the passes and after 8 pass, in produced composite, distribution of nickel powders and oxide layers has better than previous cycles, and porosity reduced. By increasing the number of CARB passes, tensile strength and microhardness increased continuously. The reason for this increase is due to the governing mechanisms in the process of SPD, and the nickel powder did not contribute much to this increase. Also, the amount of elongation after a severe drop in the initial sandwich, increased by increasing the pass until the end of the eighth cycle, continuously with a low increase rate. The tensile strength and microhardness increased 3.88 and 2.5 times, respectively, compared to the annealed sample. در سال‌های اخیر، روش‌های مختلف تغییر شکل شدید پلاستیک به‌منظور ساخت کامپوزیت‌های زمینه فلزی و دست‌یابی به خواص مکانیکی و ریزساختاری مطلوب مورد توجه محققین قرار گرفته است. در بین روش‌های تغییر شکل شدید پلاستیک، روش نورد تجمعی متقاطع الهام‌گرفته از نورد تجمعی معمولی می‌باشد که توانایی تولید کامپوزیت‌های فلزی با خواص مکانیکی و ریزساختاری مطلوب‌تر را دارد. در این تحقیق، برای اولین بار، کامپوزیت زمینه آلومینیمی متشکل از 5% پودر نیکل خالص به‌وسیله نورد تجمعی متقاطع در هشت پاس تولید شد. ریزساختار و خواص مکانیکی در پاس‌های مختلف با استفاده از میکروسکوپ‌های نوری و الکترون روبشی، آنالیز عنصری و آمون‌های کشش تک‌محوره و ریزسختی ویکرز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج ریزساختاری نشان داد که پیوند بین لایه‌ها در پاس‌های ابتدایی ضعیف‌تر بوده و در ساختار تخلخل وجود دارد، ولی با افزایش پاس و بعد از پاس هشتم، توزیع بهتری از پودرهای نیکل و لایه‌های اکسیدی در کامپوزیت مشاهده شد و از میزان تخلخل کاسته شد. با افزایش پاس‌های فرآیند نورد تجمعی استحکام کششی و ریزسختی به‌صورت پیوسته افزایش یافت. دلیل این افزایش به سبب مکانیزم‌های حاکم در فرآیند تغییر شکل پلاستیک شدید می‌باشد و پودر نیکل در این افزایش سهم چندانی نداشت. همچنین مقدار ازدیاد طول نیز پس از افت شدید در ساندویچ اولیه، با افزایش پاس تا پایان پاس هشتم به‌صورت پیوسته و با نرخ کم، افزایش یافت. مقدار استحکام کششی و ریزسختی نسبت به نمونه‌ی آنیل به‌ترتیب 3.88 و 2.5 برابر شد. https://jstc.iust.ac.ir/article_32065_934a966c733eda15d17c38e6456b4571.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 5 2 2018 09 11 Experimental Investigation on the Foaming Dynamics and Cell Microstructure of Polystyrene/Nanosilica/n-Pentane Nanocomposites بررسی تجربی دینامیک فوم شدن و ریزساختار سلولی نانوکامپوزیتهای پلی استایرن/نانوسیلیکا/نرمال پنتان 289 301 32064 10.22068/jstc.2018.77627.1403 FA مهدی زارعی کارشناسی ارشد، مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز ، ایران مصطفی رضائی استاد، مهندسی پلیمر، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران 0000-0003-3715-847X مصطفی صالحی دکتری تخصصی، مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران Journal Article 2017 12 23 In this study the foaming dynamics and cell microstructure of polystyrene (PS) and polystyrene/nanosilica nanocomposites containing n-pentane foaming agent were investigated. In order to evaluate the nucleation and growth of bubbles in samples, in-situ microscopic observation method was used, and their foaming process in a discontinuous system was investigated. Nanocomposites were prepared by solution mixing method and their rheological properties were determined by rheological test. The contact angle method was used surface tension measurements. Incorporating of nanosilica into PS matrix decreased the contact angle and increased the surface tension of the samples. In order to investigate the foaming dynamics of samples, sheets with thickness of 200 µm were saturated in a high temperature and pressure chamber. Foaming dynamics was studied by the designed system. The temperature effect on the foaming dynamics was investigated in the samples containing of 3 %wt. n-pentane. Although the nucleation and growth rate of bubbles with temperature increasing from 140 to 160 ºC has almost been doubled, but broader cell size distribution was observed. In nanocomposite samples the nucleation has been increased compared to polystyrene, and the onset of nucleation has been dropped. By increasing n-pentane content to 5 %wt., the nucleation in nanocomposite samples was significantly increased compared to polystyrene. For further investigation of the final microstructure of foams, scanning electron microscopy (SEM) images were prepared and the results showed that silica nanoparticles have generated more uniform cells in the final microstructure. در این تحقیق دینامیک فوم شدن و ریزساختار سلولی پلی‌استایرن و نانوکامپوزیتهای پلی‌استایرن/ نانوسیلیکا حاوی عامل فوم‌زای نرمال پنتان مورد ارزیابی قرار گرفت. برای بررسی دقیق نحوه ایجاد و رشد حباب‌ها در نمونه‌ها از مشاهدات مستقیم تصویربرداری میکروسکوپی درجا استفاده شده و فرآیند فوم‌شدن آن‌ها در سیستم ناپیوسته بررسی گردید. نانوکامپوزیت‌ها به روش اختلاط محلولی تهیه گردیدند و رفتار رئولوژیکی آنها توسط آزمون رئومتری ارزیابی شدند. برای تعیین کشش سطحی نمونه‌ها از آزمون زاویه تماس استفاده گردید. حضور نانوذرات سیلیکا منجر به کاهش زاویه تماس و افزایش کشش سطحی نمونه ها گردید. برای بررسی دینامیک فوم شدن نمونه‌ها، فیلم‌هایی به ضخامت 200 میکرومتر درون محفظه دما و فشار بالا با نرمال پنتان اشباع گردیدند و مقدار عامل فوم‌زای یکسانی در همه نمونه ها وارد شد. دینامیک فوم‌شدن توسط سامانه طراحی شده مورد مطالعه قرار گرفت. اثر دما بر روی دینامیک فوم‌شدن نمونه‌ها که همگی حاوی %3 وزنی نرمال‌پنتان بودند، بررسی گردید. با وجود این که نرخ هسته‌گذاری و رشد حباب در نمونه‌ها با افزایش دما از ºC140 به ºC160، تقریباً دو برابر گردید، اما توزیع اندازه‌ی سلولی پهن‌تری مشاهده شد. در نمونه‌های نانوکامپوزیتی، هسته‌گذاری نسبت به پلی‌استایرن افزایش یافته و زمان شروع هسته‌گذاری کاهش یافته است. با افزایش مقدار گاز نرمال پنتان در نمونه‌ها به %5 وزنی، میزان هسته‌گذاری در نمونه‌های نانوکامپوزیتی مختلف نسبت به پلی‌استایرن افزایش چشمگیری یافت. برای بررسی ریزساختار نهایی نمونه‌ها، تصاویر SEM تهیه شد و نتایج نشان داد که نانوذرات سیلیکا، ریزساختار نهایی سلول‌ها را یکنواخت‌تر کرده است. https://jstc.iust.ac.ir/article_32064_ecf3a02f5ddebd103faadb6c9ae0ad1f.pdf