دانشگاه علم و صنعت ایرانعلوم و فناوری کامپوزیت2383-382312120250522Numerical Simulation of the Bending Response of Biodegradable Sandwich Panels with Various Core Shapes and Materials by Finite Element Methodشبیهسازی عددی پاسخ خمشی ساندویچ پانلهای زیست تخریب پذیر با اشکال و مواد مختلف هسته با روش المان محدود2659266872895210.22068/jstc.2025.2050700.1913FAسید محمد رضاخلیلیاستاد، مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران .سعیدحبیبیدانش آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران.0009-0002-5323-6693علی اکبرطاهریدانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران.0009-0005-5574-4327Journal Article20250530Biodegradable sandwich panels, as a new generation of environmentally friendly structures, have attracted considerable attention due to their ability to return to nature at the end of their service life. In this study, the flexural behavior of such panels was numerically investigated using the finite element method. The panel structure consists of flax fiber-reinforced skins and cores with various geometric configurations made from composite, wooden, and aluminum materials. Simulations were performed under identical loading conditions. The main objective was to evaluate and compare the mechanical performance of different core configurations in terms of stress distribution and energy absorption capacity. The results indicated that the combination of core shape and material has a significant influence on the flexural behavior of the panels. Overall, cores with curved geometries such as C-shaped and W-shaped exhibited superior performance compared to other shapes, while R-shaped and X-shaped cores showed the weakest results. Furthermore, although aluminum cores provided more uniform stress distribution, wooden and composite cores demonstrated better energy absorption performance. These findings can serve as a basis for the optimal design of biodegradable sandwich panels in structural applications.ساندویچ پانلهای زیستتخریبپذیر بهعنوان نسل جدیدی از سازههای سازگار با محیط زیست، بهدلیل قابلیت بازگشت به طبیعت پس از پایان عمر مفید، مورد توجه گسترده قرار گرفتهاند. در این پژوهش، رفتار خمشی این نوع پانلها بهصورت عددی و با استفاده از روش اجزای محدود مورد بررسی قرار گرفته است. ساختار پانلها شامل پوستههایی تقویتشده با الیاف کتان و هستههایی با اشکال هندسی مختلف است که از مواد کامپوزیتی، چوبی و آلومینیومی ساخته شدهاند. شبیهسازیها با استفاده از روش اجزای محدود و تحت شرایط بارگذاری یکسان انجام شدهاند. هدف اصلی، ارزیابی و مقایسه عملکرد مکانیکی ترکیبهای مختلف از نظر توزیع تنش و میزان جذب انرژی بوده است. نتایج نشان داد که نحوه ترکیب شکل و جنس هسته تأثیر قابلتوجهی بر رفتار خمشی پانلها دارد. بهطور کلی، هستههای با هندسههای منحنی مانند هلالی و W عملکرد بهتری نسبت به سایر اشکال از خود نشان دادند، درحالیکه هستههای با اشکال مربعیِ R و X عملکرد ضعیفتری داشتند. همچنین مشخص شد که اگرچه هستههای آلومینیومی توزیع تنش یکنواختتری فراهم میکنند، اما نمونههای چوبی و کامپوزیتی از نظر جذب انرژی عملکرد بهتری دارند. این یافتهها میتواند به طراحی بهینه ساندویچ پانلهای زیستتخریبپذیر در کاربردهای سازهای کمک کند.https://jstc.iust.ac.ir/article_728952_51577f71e860602f6f27ca4a6bfe348d.pdfدانشگاه علم و صنعت ایرانعلوم و فناوری کامپوزیت2383-382312120250522Effect of porosity and gradation on transient thermoelastic response of a functionally graded plate: A Lord–Shulman theory-based approachتأثیر تخلخل و ناهمگنی خواص بر پاسخ گذرا ترموالاستیک یک ورق هدفمند: رویکردی مبتنی بر تئوری لرد–شولمن2669268072907610.22068/jstc.2025.2065542.1928FAزهرادانشجواستادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید بهشتی، تهران.0000-0002-0431-5929امیرمهدیمصطفی پوردانشجوی دکترا، مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید بهشتی، تهران .علیترکاشونددانشجوی دکترا، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران.0000-0002-7464-5501امیرحسینقمی فروشانیکارشناس ارشد، مهندسی هوافضا، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران.Journal Article20250711Functionally graded materials (FGMs) are an advanced class of heterogeneous materials whose mechanical properties vary continuously through the thickness due to gradual changes in the volume fractions of constituent phases. This study investigates the transient thermoelastic response of a porous functionally graded rectangular plate subjected to a time-dependent thermal shock within the framework of the Lord–Shulman generalized thermoelasticity theory. A comprehensive three-dimensional numerical analysis is carried out using the state-space method in conjunction with the Lord–Shulman model. The coupled governing equations for stress components, displacements, temperature, and heat flux are solved through the differential quadrature method combined with numerical inversion of the Laplace transform, under simply supported boundary conditions. The parametric study explores the influence of porosity type, porosity coefficient, time, and gradation parameter on the spatial distribution and magnitudes of temperature, displacement, and stresses. The results reveal that these parameters significantly affect the transient thermoelastic behavior of the functionally graded plate. Furthermore, optimizing the volume fraction distribution and porosity characteristics can enhance the performance of porous FGM structures. These findings underscore the critical role of structural and material parameters in controlling coupled thermal–mechanical responses and provide practical insights for the optimal design of FGMs in advanced engineering applications.مواد هدفمند تابعی بهعنوان دستهای از مواد پیشرفته با ساختاری ناهمگن شناخته میشوند که خواص مکانیکی آنها بهصورت پیوسته از یک سطح به سطح دیگر تغییر میکند. این تغییرات ناشی از توزیع تدریجی نسبت حجمی مواد تشکیلدهنده در راستای ضخامت سازه است. در این مقاله، پاسخ دینامیکی ترموالاستیک گذرای یک ورق مستطیلی هدفمند متخلخل تحت اثر شوک حرارتی زمانی، با تکیه بر تئوری لرد-شولمن مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه، پس از اعمال بار حرارتی وابسته به زمان به ورق هدفمند متخلخل، تحلیل عددی سهبعدی بر پایه تئوری لرد-شولمن و روش فضای حالت انجام شده است. حل معادلات حاکم شامل مؤلفههای تنش، جابجایی، دما و شار حرارتی با استفاده از روش دوربین و وارونسازی عددی تبدیل لاپلاس برای ورق با شرایط مرزی ساده تکیهگاهی صورت گرفته است. درنهایت، با در نظر گرفتن انواع مختلف تخلخلها، اثر پارامترهای گوناگونی از جمله نوع تخلخل، ضریب تخلخل، زمان و پارامتر غیرهمگن بر توزیع و مقدار دما، جابجایی و تنشها بررسی شدهاند. نتایج حاصل نشان میدهد که تغییرات این پارامترها تأثیر قابلتوجهی بر رفتار گذرای ورق هدفمند دارد. همچنین، با انتخاب بهینه توزیع کسر حجمی و مشخصات تخلخل، امکان طراحی بهینه سازههای هدفمند فراهم میگردد. تأکید این پژوهش بر ارتباط مستقیم بین پارامترهای ساختاری و پاسخهای مکانیکی و حرارتی، راهگشای مهندسان در بهینهسازی عملکرد سازههای هدفمند در کاربردهای پیشرفته صنعتی خواهد بود.https://jstc.iust.ac.ir/article_729076_bf6eae071162c0164ff13f50dcaaf09c.pdfدانشگاه علم و صنعت ایرانعلوم و فناوری کامپوزیت2383-382312120250522Optimization of 3D printing process parameters for the production of CNT/ABS nanocomposites using the Taguchi methodبهینهسازی پارامترهای فرآیند چاپ سهبعدی برای تولید نانوکامپوزیتهای CNT/ABS با استفاده از روش تاگوچی2681269272867410.22068/jstc.2025.2066556.1930FAرهامرفیعیاستاد، دانشکدگان علوم و فناوریهای میانرشتهای، دانشگاه تهران، تهران.0000-0002-1552-5024هدیخزمهدانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکدگان علوم و فناوریهای میانرشتهای ، دانشگاه تهران، تهران.هیرادعموحاجیکارشناسی ارشد، دانشکدگان علوم و فناوریهای میانرشتهای ، دانشگاه تهران، تهران .Journal Article20250721In this study, the optimization of 3D printing process parameters for the fabrication of CNT/ABS nanocomposites was investigated using the Taguchi method. The primary objective was to optimize the mechanical properties, weight, printing time, and material consumption of the fabricated parts. To achieve this, key printing parameters—including printing temperature, printing angle, infill percentage, printing speed, infill pattern, carbon nanotube (CNT) weight fraction, and layer thickness—were systematically examined to identify the most optimal configuration. Experimental results revealed that infill percentage and layer thickness had the most significant influence on tensile strength and Young’s modulus; specifically, increasing the infill percentage and decreasing the layer thickness led to notable improvements in these properties. Furthermore, by optimizing these parameters and precisely adjusting the printing angle, the part weight was reduced, and both printing time and filament consumption were optimized. Additionally, the ratio of strength to the product of weight, printing time, and filament length was introduced as an effective index for evaluating the overall printing performance.در این پژوهش، بهینهسازی پارامترهای فرآیند چاپ سهبعدی برای تولید نانوکامپوزیتهای CNT/ABS با استفاده از روش تاگوچی مورد بررسی قرار گرفته است. هدف اصلی مطالعه، بهینه سازی خواص مکانیکی، وزن، زمان چاپ و مقدار ماده مصرفی در قطعات تولید شده است. در این راستا، پارامترهای کلیدی چاپ شامل زاویه چاپ، درصد پرشوندگی، سرعت چاپ، الگوی پرشوندگی، کسر وزنی نانولولههایکربنی (CNT) و ضخامت لایهها بهصورت سیستماتیک بررسی شدند تا بهینهترین حالت موجود شناسایی شود. نتایج آزمایشها نشان داد که درصد پرشوندگی و ضخامت لایهها بیشترین تأثیر را بر استحکام کششی و مدول یانگ دارند؛ بهطوریکه افزایش پرشوندگی و کاهش ضخامت لایهها موجب بهبود قابل توجهی در این خواص شد. همچنین، با بهینهسازی این پارامترها و تنظیم دقیق زاویه چاپ، وزن قطعات کاهش یافت و زمان چاپ و مصرف فیلامنت بهینه گردید. علاوه بر این، نسبت استحکام به وزن بر زمان چاپ و مصرف فیلامنت نیز به عنوان شاخصی مؤثر برای ارزیابی عملکرد بهینه چاپ معرفی شد.https://jstc.iust.ac.ir/article_728674_f517de060b0595ee36effab919f82cf4.pdfدانشگاه علم و صنعت ایرانعلوم و فناوری کامپوزیت2383-382312120250522Analysis of forced vibrations of truncated conical nanoshell containing fluid under harmonic load using modified couple stress theoryتحلیل ارتعاشات اجباری نانوپوسته مخروطی ناقص حاوی سیال تحت بار هارمونیک با استفاده از تئوری کوپل استرس اصلاح شده2693270372990010.22068/jstc.2025.2057303.1919FAشهروزیوسف زادهگروه مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد الیگودرز، الیگودرز، ایران0000-0002-7763-340Xامیرحسیننصراله براتیاستادیار، گروه مکانیک، واحد الیگودرز، دانشگاه آزاد اسلامی، الیگودرز.Journal Article20250414In the present research, the forced vibration of a truncated conical nanoshell in contact with fluid under harmonic load has been investigated. Classical plate theory along with modified stress couple theory has been used for shell analysis. The energy method and Hamilton's principle have been used to determine the governing equations. The applied pressure from the fluid to the shell has been determined by using the fluid potential function and using the velocity boundary conditions at the contact surface of the fluid and the shell. Also, to determine the vibration response, the method of hypothetical modes along with the Galerkin technique has been used. Finally, for a sample nanoshell, numerical results have been determined with the help of MATLAB software, and the numerical results of forced vibration and the effect of various parameters such as aspect ratios, cone apex angle, external force parameters, and fluid density on the vibration response of the system have been analyzed.در پژوهش حاضر ارتعاش اجباری نانوپوسته مخروطی ناقص در تماس با سیال تحت بار هارمونیک مورد بررسی قرار گرفته است. برای تحلیل پوسته از تئوری کلاسیک صفحات همراه با تئوری کوپل استرس اصلاح شده استفاده شده است. برای تعیین معادلات حاکم از روش انرژی و اصل همیلتون بهره گرفته شده است. فشار اعمالی از طرف سیال به پوسته با استفاده از تابع پتانسیل سیال و بکارگیری شرایط مرزی سرعت در سطح تماس سیال و پوسته تعیین گردیده است. همچنین برای تعیین پاسخ ارتعاشی از روش مودهای فرضی به همراه تکنیک گالرکین استفاده شده است. در نهایت، برای یک نانوپوسته نمونه، نتایج عددی به کمک نرمافزار متلب تعیین شده و به تحلیل نتایج عددی ارتعاش اجباری و تأثیر پارامترهای مختلف از قبیل نسبتهای ابعادی، زاویه رأس مخروط، پارامترهای نیروی خارجی و چگالی سیال بر پاسخ ارتعاشی سیستم پرداخته شده است.در نهایت، برای یک نانوپوسته نمونه، نتایج عددی به کمک نرمافزار متلب تعیین شده و به تحلیل نتایج عددی ارتعاش اجباری و تأثیر پارامترهای مختلف از قبیل نسبتهای ابعادی، زاویه رأس مخروط، پارامترهای نیروی خارجی و چگالی سیال بر پاسخ ارتعاشی سیستم پرداخته شده است..https://jstc.iust.ac.ir/article_729900_bf76eaacf1a9dd8bdd41cb8991f3de12.pdfدانشگاه علم و صنعت ایرانعلوم و فناوری کامپوزیت2383-382312120250522Investigation of Glass, Basalt, and Hybrid Fibers Effect on the Mechanical Behavior and Energy Absorption of Fiber–Metal Laminates Based on 5052 Aluminum alloyبررسی تأثیر الیاف شیشه، بازالت و هیبرید آنها بر رفتار مکانیکی و جذب انرژی چندلایه های الیافی – فلزی با پایه آلیاژ آلومینیوم 50522704271672999810.22068/jstc.2025.2065632.1929FAپویاپروندهدانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشکدگان فنی، دانشگاه تهران، تهران.0009-0000-3916-9442محسنحامدیاستاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشکدگان فنی، دانشگاه تهران، تهران.هادیرزقی ملکیاستادیار، مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی ، دانشگاه بناب، بناب.0000-0002-5882-805XJournal Article20250712In this study, the significance of fiber–metal laminates (FMLs) as a new generation of engineering materials with superior properties such as high strength, good ductility, and enhanced damage resistance was investigated. Due to their combined metallic–composite performance, these structures are widely applied in marine and aerospace industries. Three types of laminates, including GLARE, BARAL, and a novel hybrid glass/basalt–aluminum configuration with a constant FML 5-3/2 lay-up, were fabricated. The metallic layers consisted of 5052-H32 aluminum alloy, while the composite layers were reinforced with unidirectional glass, basalt, and glass/basalt hybrid fibers in a vinyl ester matrix. To evaluate the mechanical behavior, tensile, flexural, and low-velocity impact tests were performed at three energy levels. The results showed that GLARE exhibited the highest tensile strength of 315 MPa, BARAL displayed a more brittle behavior with 281 MPa, and the hybrid laminate presented an intermediate performance with 287 MPa. Under flexural loading, the maximum stresses were measured as 285 MPa for GLARE, 250 MPa for BARAL, and 227 MPa for the hybrid laminate. In the impact tests, the primary energy absorption mechanisms were identified as plastic deformation of the aluminum layers and interfacial delamination. The use of vinyl ester resin instead of conventional epoxy, along with the employment of 5052-H32 aluminum alloy and the incorporation of a glass/basalt hybrid configuration, introduced a distinctive approach compared to conventional practices, with the comparative results highlighting their significant influence on mechanical response and energy absorption capacity.در این پژوهش اهمیت چندلایههای الیافی–فلزی بهعنوان نسل نوین مواد مهندسی با ویژگیهایی همچون استحکام بالا، شکلپذیری مناسب و مقاومت مطلوب در برابر آسیب بررسی شده است. این ساختارها بهدلیل عملکرد ترکیبی فلز و کامپوزیت، در صنایع دریایی و هوافضا کاربرد گستردهای دارند. سه نوع چندلایه شامل گلر، بارال و یک نمونه ترکیبی شیشه/بازالت–آلومینیوم با آرایش ثابت FML 5-3/2 ساخته شدند. لایههای فلزی از آلومینیوم آلیاژ 5052-H32 و لایههای کامپوزیتی از الیاف شیشه، بازالت و ترکیب شیشه/بازالت در زمینه رزین وینیلاستر تهیه گردیدند. بهمنظور ارزیابی رفتار مکانیکی، آزمونهای کشش، خمش و ضربه سرعت پایین در سه سطح انرژی انجام شد. نتایج نشان داد گلر بیشترین استحکام کششی با 315 مگاپاسکال را داشته و بارال با 281 مگاپاسکال رفتار تردتری از خود نشان داد، در حالیکه نمونه ترکیبی با 287 مگاپسکال عملکرد میانی ارائه کرد. در خمش، تنش بیشینه برای گلر 285، بارال 250 و نمونه ترکیبی 227 مگاپاسکال به دست آمد. در آزمون ضربه نیز جذب انرژی عمدتاً ناشی از تغییر شکل پلاستیک آلومینیوم و جدایش بینلایهای بود. بهکارگیری رزین وینیلاستر بهجای اپوکسی رایج و استفاده از آلیاژ آلومینیوم 5052-H32 همراه با نمونه ترکیبی شیشه/بازالت، مسیری متفاوت از رویکردهای مرسوم ایجاد کرده است که مقایسه نتایج نشان میدهد این انتخابها نقش قابل توجهی در تغییر رفتار مکانیکی و ظرفیت جذب انرژی دارند.https://jstc.iust.ac.ir/article_729998_6cd3ac2926ce83268dfbd4ae85de66da.pdfدانشگاه علم و صنعت ایرانعلوم و فناوری کامپوزیت2383-382312120250522An Experimental Study on the Effect of Tin on Tool Wear Control and Machining Parameter Optimization in Turning of Aluminum Compositeبررسی تجربی تأثیر قلع بر کنترل سایش ابزار و بهینهسازی شرایط برشی در ماشینکاری کامپوزیت زمینه آلومینیوم2717272773128910.22068/jstc.2025.2065172.1925FAمحمدحسنی فرددانشجوی دکتری ، مجتمع دانشگاهی مواد و فناور یهای ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهرا ن.0009-0005-9560-2104رضاآذرافزادانشیار ، مجتمع دانشگاهی مواد و فناور یهای ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران.0000-0002-7957-3295محمد حسینعلائیاستادیار ، مجتمع دانشگاهی مواد و فناور یهای ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران.0000-0001-9385-5865مسلمنجفیاستادیار ، مجتمع دانشگاهی مواد و فناور یهای ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران.0000-0002-9978-8840Journal Article20250708Aluminum matrix composites reinforced with Mg₂Si particles are considered advanced engineering materials due to their desirable mechanical and thermal properties, such as high specific strength and hardness. However, machining these composites is often accompanied by challenges such as severe tool wear, mainly due to the presence of hard and brittle phases. In this study, the effects of machining parameters and tin (Sn) additive on tool wear behavior during the turning of Al–Mg₂Si composites were experimentally and statistically investigated. Two types of composites—one without additive and the other containing 1 wt.% Sn—were fabricated using the in-situ casting method. Machining tests were performed under four levels of cutting speed, feed rate, and depth of cut, and in both dry and wet conditions, based on the Taguchi design with an L16 orthogonal array. Tool wear was evaluated in terms of wear morphology and wear area using a scanning electron microscope (SEM) and ImageJ software. The results indicated that adhesive wear was the dominant mechanism in both composites, and the addition of Sn significantly reduced tool wear. Taguchi analysis and multiple regression modeling revealed that depth of cut had the most significant effect on tool wear. The optimal machining condition was identified as a 0.5 mm depth of cut, 0.08 mm/rev feed rate, 710 rpm spindle speed, and wet cutting. Additionally, an alternative condition with 1 mm depth of cut and 0.12 mm/rev feed rate was suggested for improved productivity.کامپوزیتهای زمینه آلومینیوم تقویتشده با ذرات Mg₂Si بهدلیل خواص مکانیکی و حرارتی مطلوب، از جمله استحکام ویژه و سختی بالا، در زمرهی مواد مهندسی پیشرفته قرار میگیرند؛ اما ماشینکاری این کامپوزیتها بهدلیل حضور فازهای سخت و ترد، همواره با چالشهایی مانند سایش شدید ابزار مواجه است. در این پژوهش، تأثیر پارامترهای ماشینکاری و افزودنی قلع بر رفتار سایش ابزار در فرآیند تراشکاری کامپوزیت Al–Mg₂Si بهصورت تجربی و آماری مورد بررسی قرار گرفت. دو نوع کامپوزیت، یکی بدون افزودنی و دیگری حاوی 1 درصد وزنی قلع، با استفاده از روش ریختهگری درجا تولید شدند. آزمایشهای ماشینکاری در چهار سطح از سرعت برش، نرخ پیشروی و عمق برش و در دو حالت خشک و مرطوب، بر اساس طرح آزمایش تاگوچی با آرایه L16 اجرا گردید. ارزیابی سایش ابزار با تمرکز بر مورفولوژی و مساحت ناحیه سایش، به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی و نرمافزار ایمیججی انجام شد. نتایج نشان داد که سایش چسبنده مکانیزم غالب در هر دو نوع کامپوزیت است و افزودن قلع منجر به کاهش قابلتوجه سایش ابزار میشود. تحلیل تاگوچی و مدل رگرسیون چندمتغیره نشان داد که عمق برش بیشترین تأثیر را بر سایش ابزار دارد. شرایط بهینه شامل عمق برش 0.5 میلیمتر، نرخ پیشروی 0.08 mm/rev، سرعت 710 rpm و برش مرطوب تعیین شد. همچنین پیشنهاد شد که برای افزایش راندمان، میتوان از شرایط جایگزین با عمق برش 1 میلیمتر و نرخ پیشروی 0.12 mm/rev نیز استفاده کرد.https://jstc.iust.ac.ir/article_731289_14335aef1cdd0d0ec1a2c17b6a7f439a.pdf