دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 6 4 2020 02 20 Effect of various surface treatment methods on the flexural properties of fiber metal laminates اثر روش های مختلف آماده سازی سطحی بر خواص خمشی کامپوزیت های الیاف/فلز 495 502 31524 10.22068/jstc.2020.31524 FA حامد آقامحمدی دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران سیدنوید حسینی آب بندانک دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهرا ن رضا اسلامی فارسانی دانشیار، دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهرا ن 0000-0002-7838-6199 سید محمدحسین سیادتی استادیار، دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهرا ن Journal Article 2017 04 28 Fiber metal laminates (FMLs) are a new group of composite materials that consist of alternating thin laminates of metals and fiber reinforced polymeric composites. FMLs combine the advantages of metals and polymeric composites. In order to enhance the interfacial bonding between the alternating laminates, various surface treatment methods can be used on the metal surfaces. In this research, FMLs of alternating laminates of aluminum/epoxy-basalt fibers were fabricated using hand lay-up method. The effect of various surface treatment methods of mechanical and chemical (consist of alkaline and sulfochromic etching) on the flexural properties of the fabricated FMLs were investigated with three-point bend tests. SEM were utilized to investigate surface morphology of aluminum. Results showed that the sulfochromic etch method brought about a significant improvement in the flexural strength, strain to failure and absorbed energy in comparison to the mechanical and alkaline methods. Difference in flexural behavior of samples is attributed to their aluminum surface morphology. SEM observations showed that sulfochromic etch method created a porous layer on the aluminum surfaces. This porous layer provided channels for the epoxy resin to fill in, creating better adhesion and a much stronger mechanical interlocking between the laminates. کامپوزیت های الیاف/ فلز گروه جدیدی از مواد کامپوزیتی هیبریدی هستند که از ورق های فلزی و لایه های پلیمری تقویت شده با الیاف تشکیل شده اند. استفاده از کامپوزیت های الیاف/ فلز موجب بهره وری از ترکیب مزایای فلزات و کامپوزیت های پلیمری می شود. به منظور بهبود چسبندگی بین لایه های فلزی و کامپوزیتی، از روش های مختلف آماده سازی سطحی بر روی سطح فلز استفاده می شود. در این تحقیق، کامپوزیت‌های آلومینیوم/ اپوکسی- الیاف بازالت با روش لایه گذاری دستی ساخته شد و اثر روش های مختلف آماده سازی سطحی مکانیکی و شیمیایی (شامل فرآیند قلیایی و حکاکی با محلول سولفوکرومیک) بر خواص خمشی آن ها با استفاده از آزمون خمش سه نقطه ای مورد بررسی قرار گرفت. از میکروسکوپ الکترونی روبشی به منظور بررسی مورفولوژی سطحی آلومینیوم استفاده شد. نتایج نشان داد که استفاده از روش آماده سازی حکاکی با محلول سولفوکرومیک موجب بهبود قابل توجهی در مقادیر استحکام خمشی، کرنش شکست و انرژی جذب شده در مقایسه با روش های مکانیکی و قلیایی می شود. تفاوت در رفتار خمشی نمونه ها مرتبط با مورفولوژی سطحی لایه آلومینیوم آن ها می باشد. مشاهدات میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان دهنده این است که روش آماده سازی حکاکی با محلول سولفوکرومیک موجب ایجاد یک ساختار متخلخل بر روی سطح آلومینیوم می شود. این لایه متخلخل با ایجاد مکان هایی برای پر شدن توسط رزین اپوکسی، چسبندگی بهتر و قفل مکانیکی قوی تر بین لایه ها را به همراه دارد. https://jstc.iust.ac.ir/article_31524_ce20169db964e41ea7518836aab50628.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 6 4 2020 02 20 Effect of time on healing behavior of microvascular channels based self-healing E-glass fibers/epoxy composite under flexural and tensile loadings condition بررسی اثر زمان بر رفتار ترمیمی کامپوزیت اپوکسی- الیاف شیشه خودترمیم حاوی میکروکانال‌های آوندی در شرایط بارگذاری‌های خمشی و کششی 503 510 31823 10.22068/jstc.2020.31823 FA محمدامین محمدی کارشناس ارشد، مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران محمدرضا باب الحوائجی کارشناس ارشد، مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران رضا اسلامی فارسانی دانشیار، مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهرا ن 0000-0002-7838-6199 محمدرضا زمانی استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران. Journal Article 2017 12 23 The occurrence of damage is an unavoidable fact in polymer composites. Damage modes in polymer composites are delamination, surface cracking, polymer cracking, etc. The presence of self-healing could extend the service life time of structure via preventing of damage growth. In this study, a self-healing E-glass fibers/epoxy composite based on micro-vascular channels has been fabricated and focused on the repair of the structure through the delivery of self-healing agents. The specimens were fabricated by hand lay-up route, while the fabrication of microvascular channels was conducted through creating solid preforms and then removing them. Since an important factor for effective healing of this structures after damage creation is high fluidity and suitable miscibility in the damage area, so anhydride resin-hardener system was used because of the higher fluidity in comparison to the amine resin-hardener. The aim of this study is to investigate the role of healing time for achieve of system optimum healing efficiency. To do so, microvascular channels with a constant volume fraction (4%) were incorporated in the composites. The flexural and tensile behavior of the specimens were assessed during the different times (0, 4, 7 and 11 days) from the primary damage creation. After damage creation and break, healing agents present in the microvascular channels flowed in the damage area and over a time span local polymerization and restoring of structure were completed. The results showed that, the highest flexural and tensile strength recovery was obtained 59.07% and 68.05% for the specimen after 7 days from initial damage creation. وقوع آسیب امری اجتناب ناپذیر در کامپوزیت های زمینه پلیمری است. آسیب‌ها در این کامپوزیت‌ها به صورت تورق، ترک‌های سطحی، ترک‌ها در پلیمر و غیره می‌باشند. سیستم های خودترمیم با جلوگیری از رشد آسیب‌ها موجب افزایش عمر کاری سازه می شوند. در تحقیق حاضر، کامپوزیت پلیمری خودترمیم شونده اپوکسی-الیاف شیشه حاوی میکروکانال‌های آوندی ساخته شده و تعمیر سازه با انتقال مواد ترمیمی انجام شده است. نمونه ها با روش لایه‌گذاری دستی و کانال‌های میکروآوندی از طریق پیش‌شکل‌های جامد ساخته شدند. عامل مهم برای ترمیم موثر این سازه‌ها پس از ایجاد آسیب، سیالیت بالا و امتزاج‌پذیری مناسب در محل آسیب می‌باشد، لذا از سیستم رزین و هاردنر انیدریدی در این تحقیق به عنوان عامل ترمیم کننده استفاده شد که سیالیت بالاتری را نسبت به رزین و هاردنرهای آمینی دارند. هدف از پژوهش حاضر بررسی زمان مطلوب ترمیم جهت بدست آوردن راندمان ترمیم بهینه سیستم است. بدین منظور کانال‌های میکروآوندی با درصد حجمی ثابت (%4) در ساختار کامپوزیت تعبیه شدند. خواص خمشی و کششی نمونه ها با گذشت زمان های مختلف (صفر، 4، 7 و 11 روز) پس از ایجاد آسیب اولیه مورد بررسی قرار گرفتند. پس از شکست و ایجاد عیب در ساختار، مواد ترمیمی موجود در میکروکانال‌ها به محل ترک جریان یافته و با گذشت زمان، عملیات پلیمریزاسیون و ترمیم مجدد سازه تکمیل شدند. نتایج نشان داد که بیشترین مقدار بازیابی استحکام خمشی و کششی به ترتیب به میزان 59.07 درصد و 68.05 درصد برای نمونه ترمیم شده با گذشت 7 روز پس از ایجاد آسیب اولیه حاصل می‌شود. https://jstc.iust.ac.ir/article_31823_3124f20ae7f8b97d325e86b1acfb7d3c.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 6 4 2020 02 20 Numerical study of the effect of glass fiber sizing reinforcement by randomly distributed CNTs on the glass/epoxy composite transverse mechanical properties مطالعه عددی اثر تقویت آهار الیاف شیشه توسط نانولوله‌های کربنی با توزیع تصادفی بر روی خواص مکانیکی عرضی کامپوزیت شیشه/اپوکسی 511 524 37035 10.22068/jstc.2019.108366.1551 FA احسان حیاتی دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران. مجید صفرآبادی دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهرا ن 0000-0002-6825-1928 مهدی مقیمی زند استادیار ، مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهرا ن. Journal Article 2019 05 22 In this study, the effect of mechanical reinforcement of glass fiber sizing on the transverse mechanical properties of the glass/epoxy composite, due to the significant impact of this region on the overall mechanical properties of reinforced composites with fibers, has been investigated. To predict the transverse elastic modulus and tensile strength of the glass/epoxy composite, a representative volume element (RVE) and a three-dimensional shell model are simulated respectively, in ABAQUS commercial software. Sizing mechanical properties are held non-homogeneous and non-uniform along its thickness in the simulation. Furthermore, sizing reinforcement is done by a Random-Distribution method using carbon nanotubes (CNTs). Different lengths, diameters and, volume fractions are considered for the CNTs in sizing reinforcement in this simulation, and then the results are compared. The comparison between the results obtained from simulation and available experimental data illustrates that the sizing simulated by non-uniform mechanical properties provides more precise results than the sizing assumed by constant mechanical properties. Also, it is shown that increasing in CNTs length or decreasing in their diameter, which are distributed in sizing, would lead to improving the transverse elastic modulus and tensile strength of the glass/epoxy composite. در این مطالعه، اثر تقویت مکانیکی آهار الیاف شیشه بر روی خواص مکانیکی عرضی کامپوزیت شیشه/اپوکسی، به جهت تأثیر زیاد این ناحیه بر روی خواص مکانیکی کلی کامپوزیت‌های تقویت‌شده با الیاف، بررسی شده است. برای پیش‌بینی مدول الاستیسیته و استحکام کششی عرضی کامپوزیت شیشه/اپوکسی، به ترتیب یک المان حجمی نماینده و یک مدل سه‌بعدی پوسته در نرم‌افزار تجاری آباکوس شبیه‌سازی شده‌اند. خواص مکانیکی آهار به‌صورت ناهمگن و غیریکنواخت در طول ضخامت آن در نظر گرفته شده است. علاوه بر این، تقویت آهار با استفاده از یک روش توزیع تصادفی و استفاده از نانولوله‌های کربنی انجام گرفته است. در این شبیه‌سازی، طول، قطر و کسر حجمی‌های مختلف برای نانولوله‌های کربنی در تقویت آهار در نظر گرفته شده است و سپس نتایج مقایسه شده‌اند. مقایسه نتایج به‌دست‌آمده از شبیه‌سازی و داده‌های تجربی موجود، نشان می‌دهد که شبیه‌سازی آهار با خواص مکانیکی غیریکنواخت نسبت به آهار با خواص مکانیکی ثابت، نتایج دقیق‌تری را ارائه می‌دهد. همچنین، نشان داده شده است که افزایش طول نانولوله‌های کربنی و یا کاهش قطر آن‌ها، که در آهار توزیع شده‌اند، باعث بهبود مدول الاستیسیته و استحکام کششی عرضی کامپوزیت شیشه/اپوکسی می‌شود. https://jstc.iust.ac.ir/article_37035_4fd76758ca20a054063d174c3cd7f394.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 6 4 2020 02 20 An investigation on the flexural performance of basalt fibers-epoxy hybrid composites reinforced with nanoclay particles بررسی عملکرد خمشی کامپوزیت‌های هیبریدی اپوکسی- الیاف بازالت تقویت‌شده با نانوذرات خاک رس 525 532 32816 10.22068/jstc.2020.32816 FA ارسلان باقری تیرتاش دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهرا ن. عباس منتظری هدش استادیار، دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهرا ن. رضا اسلامی فارسانی دانشیار، دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهرا ن. 0000-0002-7838-6199 علیرضا شهرابی-فراهانی کارشناس ارشد ، دانشکده مهندسی و علم مواد ، دانشگاه صنعتی خواج ه نصیرالدین طوسی ، تهران. Journal Article 2017 10 25 In this investigation, consequence of introducing nanoclay particles on the flexural response of basalt fibers reinforced epoxy composites was examined. To improve the dispersion of nano reinforcements into the polymer matrix, their surface was modified with 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane coupling agent (3-GPTS). Accordingly, the surface functionalization was vouched using Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). Results of the three-point bending test suggested that the highest enhancement of flexural properties was achieved via 5 wt. % of nanoclay particles. In this case, with the addition of 5 wt. % of nanofillers, flexural strength, flexural modulus, failure strain and energy absorption were increased by 30, 38, 15 and 40 percent, respectively. Microscopic investigations demonstrated that presence of nanoclay particles within the structure of basalt fibers reinforced epoxy composites enhances the stress transfer between epoxy matrix and basalt fibers which, in turn, causes a significant improvement in the mechanical properties of basalt fibers reinforced polymer composites. در این تحقیق، تاثیر افزودن نانوذرات خاک رس بر رفتار مکانیکی کامپوزیت‌های زمینه اپوکسی تقویت‌شده با الیاف بازالت تحت بارگذاری خمشی بررسی شد. برای بهبود توزیع این نانوذرات درون زمینه کامپوزیت، سطح آنها توسط عامل کوپلینگ تری گلیسیداکسی پروپیل تری متوکسی سیلان اصلاح سطحی شد و روند انجام این فرآیند با استفاده از آزمون طیف سنجی مادون قرمز مورد تایید قرار گرفت. نتایج بدست آمده از آزمون خمش سه‌نقطه‌ای نشان داد که بیشترین افزایش در خواص خمشی به ازای توزیع 5 درصد وزنی نانورس درون زمینه پلیمری کامپوزیت‌ بدست می‌آید. در این درصد وزنی نانورس، استحکام خمشی، مدول خمشی، کرنش شکست و انرژی جذب‌شده به ترتیب به میزان 30، 38، 15 و 40 درصد افزایش یافت. بررسی‌های ریزساختاری نشان داد که افزودن نانورس اصلاح سطحی شده منجر به بهبود انتقال تنش بین الیاف بازالت و زمینه پلیمری می‌گردد که این امر، تاثیر قابل توجهی بر بهبود عملکرد مکانیکی کامپوزیت‌های زمینه پلیمری تقویت‌شده با الیاف بازالت تحت بارگذاری خمشی دارد. https://jstc.iust.ac.ir/article_32816_6a27685d602a50fe587c4ab6cfb07d90.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 6 4 2020 02 20 The effect of carbon nanotubes on high velocity impact behavior of hybrid Kevlar- ultrahigh molecular weight polyethylene fibers composite with interlayer configuration اثر نانو لوله کربنی بر رفتار ضربه سرعت بالای کامپوزیت هیبریدی الیاف کولار- پلی اتیلن با وزن مولکولی بالا با چیدمان لایه لایه 533 540 33058 10.22068/jstc.2018.83208.1425 FA منصور باوفا بیگدیلو دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب، تهران. رضا اسلامی فارسانی دانشیار، مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهرا ن. 0000-0002-7838-6199 حسین ابراهیم نژاد خالجیری دانشجوی دکترا، مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران. 0000-0003-0503-2928 Journal Article 2018 05 13 In this research, the effect of adding multi-wall carbon nanotubes on high velocity impact behavior of epoxy matrix composites with kevlar fibers and ultra-high molecular weight polyethylene fibers layered arrangement was investigated. Initially, hybrid composite specimens were made in 0.1, 0.3, 0.5 and 0.9 wt.% cabon nanotube by hand lay-up method, in temperature of 200 °C and 50 minutes. Therefore, high velocity impact test with a sharp projectile with velocity 84 m/s was performed on hybrid composites. Also, to investigate the failure mechanism of hybrid nanocomposites, a field emission scanning electron microscope (FESEM) was used. The results showed that energy adsorption increased for the specimen containing 0.1 wt.% of carbon nanotubes by 13.56% in comparison with the without nano specimen. Proper distribution of carbon nanotubes and stress transfer between fibers and matrix, increased delamination and has been more energy absorbed. Also, microscopic results showed that in 0.1 wt.% of carbon nanotube, the cracking bridging phenomenon and nanotube pulling out, energy absorption in the hybrid composite was increased. در این تحقیق، تاثیر افزودن نانولوله کربنی چند جداره بر رفتار ضربه سرعت بالای کامپوزیت های زمینه اپوکسی تقویت شده با الیاف کولار و الیاف پلی اتیلن با وزن مولکولی بالا با چیدمان لایه لایه بررسی شد. در ابتدا، نمونه های کامپوزیتی هیبریدی در درصدهای وزنی 1/0، 3/0، 5/0 و 9/0 از نانولوله کربنی به روش لایه گذاری دستی در دمای 200 درجه سانتیگراد و زمان 50 دقیقه ساخته شدند. سپس آزمایش ضربه سرعت بالا با پرتابه نوک تیز با سرعت m/s 84 بر روی کامپوزیت های هیبریدی انجام پذیرفت. همچنین برای بررسی مکانیزم شکست نانو کامپوزیت های هیبریدی از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) استفاده شد. نتایج بدست آمده نشان داد جذب انرژی برای نمونه حاوی 1/0 درصد وزنی نانولوله کربنی نسبت به نمونه بدون نانو به میزان 56/13 درصد افزایش یافته است. توزیع مناسب نانو لوله کربنی و انتقال تنش بین الیاف و زمینه، باعث افزایش لایه لایه شدگی و جذب انرژی بیشتر شده است. همچنین نتایج میکروسکوپی نشان داد در 1/0 درصد وزنی نانولوله کربنی با ایجاد پدیده پل زنی ترک و بیرون کشیدگی نانولوله، جذب انرژی در کامپوزیت هیبریدی افزایش یافته است. https://jstc.iust.ac.ir/article_33058_1f163d2cf1782152bdd7333dbd880b46.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 6 4 2020 02 20 Effect of Cryogenic Environmental Condition upon Flexural Properties of Aluminum- Epoxy/ Basalt Fibers- Glass Fibers Laminates تاثیر شرایط محیط سرمایشی بر خواص خمشی کامپوزیت لایه ای آلومینیوم- اپوکسی/ الیاف بازالت و الیاف شیشه 541 548 36091 10.22068/jstc.2019.95546.1478 FA رضا اسلامی فارسانی دانشیار، مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهرا ن. 0000-0002-7838-6199 فردین اصغری آرپاتپه کارشناس ارشد، مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران. مهدی عبدالهی آذغان کارشناس ارشد، مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران. Journal Article 2018 10 13 In this study, effect of fiber arrangement and cryogenic cycles on the flexural behavior of fiber metal laminates (FMLs) were investigated. The FMLs were prepared from two aluminum 2024-T3 plates and basalt-glass fibers/epoxy composite in the central part of it. These composites were prepared in 5 different fiber arrangement by hand Lay-up technique. In order to enhancement of adhesion between aluminum and composite, aluminum surfaces were treated by electrochemical treatment (anodizing). Each cycle was carried out in 3.5 min between -100 and 25 °C. The laminates were cycled for 40 times and their flexural performance were studied before and after cryogenic cycle. In order to characterization of failure mechanism of specimens, scanning electron microscopy and optical microscopy were used. The highest and lowest flexural strength and modulus consequently belonged to the specimen with layers of basalt fibers (BFML) and the specimen consisted of glass fibers (GFML) because of weak properties of glass fibers in comparison to basalt fibers. After carrying out cryogenic cycles, BFML had the highest percentage of difference with respect to this specimen before carrying out the cryogenic cycle. These difference in flexural strength and modulus were 6% and 4.9% respectively. But in the case of GFML, difference percentage in flexural strength and modulus were 2.5% and 1.6% respectively that was the lowest percentage of difference after cycling. When the hybrid FMLs were carried out by cryogenic cycles, due to overcoming the pressure stress mechanism on delamination between composite components, results showed enhancement in flexural behavior. در این پژوهش، تاثیر لایه چینی الیاف و سیکل سرمایش بر رفتار خمشی کامپوزیت های لایه ای الیاف- فلز (FML) حاوی الیاف شیشه و بازالت مورد بررسی قرار گرفت. نمونه های FML متشکل از دو ورق آلومینیوم 2024-T3 و لایه ی میانی کامپوزیت زمینه اپوکسی با 4 لایه الیاف بازالت و شیشه در 5 حالت لایه چینی مختلف به روش لایه گذاری دستی ساخته شدند. به منظور افزایش چسبندگی بین آلومینیوم و کامپوزیت پلیمری، اصلاح سطحی آلومینیوم با روش الکتروشیمیایی (آندایز) صورت گرفت. هر سیکل دمایی در مدت زمان 3.5 دقیقه بین دمای°C 25 و -100 انجام شد. خواص خمشی نمونه ها بعد از 40 سیکل سرمایش مورد ارزیابی قرار گرفت و با نمونه های بدون سیکل مقایسه شدند. به منظور مشخصه یابی مکانیزم شکست از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و نوری استفاده شد. با توجه به نتایج، در نمونه های بدون سیکل دمایی، بیشترین و کمترین استحکام و مدول خمشی به ترتیب مربوط به کامپوزیت FML حاوی الیاف بازالت و حاوی الیاف شیشه (به علت خواص مکانیکی پایین تر الیاف شیشه نسبت به الیاف بازالت) بود. بعد از انجام سیکل سرمایش، بیشترین تغییرات استحکام و مدول خمشی به ترتیب با 6 و 4.9 درصد افزایش مربوط به نمونه حاوی الیاف بازالت و کم ترین آنها با 2.5 و 1.6 درصد مربوط به نمونه حاوی الیاف شیشه می باشد. علت افزایش خواص خمشی، غلبه مکانیزم تنش فشاری (که باعث بهبود چسبندگی بین اجزای کامپوزیت می شود) بر جدایش بین اجزای کامپوزیت است. https://jstc.iust.ac.ir/article_36091_6f521dd735ccda98b373dae2db137a15.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 6 4 2020 02 20 A review on healing and mechanical behaviors of self-healable polymer matrix composites by extrinsic healing methods مروری بر رفتار ترمیمی و مکانیکی کامپوزیت های زمینه پلیمری خودترمیم شونده به روش های ترمیم غیرذاتی 549 570 37758 10.22068/jstc.2019.108618.1554 FA رضا اسلامی فارسانی دانشیار ، مهندسی و علم مواد، دانشکده مهندسی و علم مواد دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی ، تهران. 0000-0002-7838-6199 حسین ابراهیم نژاد خالجیری دانشجوی دکترا، مهندسی و علم مواد، دانشکده مهندسی و علم مواد دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی ، تهرا ن. 0000-0003-0503-2928 Journal Article 2019 05 29 One of the major problems of composite parts during their services is the creating and growing microcracks into them. The growth of microcracks and incorporation of them together, can lead to the catastrophic failure of composite structure. To solve this problem, the researchers especially during the last years ago have made many efforts to fabricate self-healable materials to heal the microcracks and prevent the failure of whole part. The self-healable matter is the substance which is caused to heal the microcracks automatically and without any external intervention. According to self-healing methods, these smart materials are divided into two major group of intrinsic and extrinsic. In intrinsic healing system, the healing was carried out by physical, chemical and super molecular interactions. In contrast in extrinsic healing system, the healing agent is stored into the container such as hollow fibers, micro vascular and microcapsule. The present work tries to investigate the most recent breakthroughs in the various extrinsic healing systems with emphasis on using them into the polymeric matrix composites, especially in period time of 2009 up to now. In this regard and in the review work, the necessity composite healing, self-healing concept, different extrinsic self-healing system, and healing performance evaluation in the different mechanical exams, as well as the related statistical reports and development to the self-healing are exhibited. یکی از بزرگ ترین مشکلات قطعات کامپوزیتی در حین کار، ایجاد و رشد میکروترک در آن ها می باشد. رشد این میکروترک ها و به هم پیوستن آن ها می تواند باعث شکست فاجعه بار سازه کامپوزیتی شود. برای حل این مشکل، محققان به خصوص در طی سال های گذشته تلاش بسیاری کرده اند تا با ساخت مواد خودترمیم شونده، ترک های ایجاد شده را ترمیم کنند و مانع شکست کل قطعه شوند. ماده خودترمیم شونده، ماده ای است که باعث ترمیم میکروترک به صورت خودبه خودی و بدون هیچ گونه دخالت خارجی می شود. براساس روش های خودترمیمی، این مواد هوشمند به دو دسته ی بزرگ ذاتی و غیرذاتی تقسیم بندی می شوند. در سیستم ترمیم شوندگی ذاتی، ترمیم به صورت واکنش های فیزیکی، شیمیایی و ابرمولکولی انجام می شود. در مقابل در سیستم غیرذاتی، عامل ترمیمی در داخل محفظه ای نظیر الیاف توخالی، شبکه میکروآوندی و میکروکپسول ذخیره می شود. تحقیق حاضر سعی دارد تا پیشرفت های اخیر در زمینه انواع سیستم های ترمیم غیرذاتی را با تاکید بر بکارگیری آن ها در کامپوزیت های زمینه پلیمری به خصوص در طی سال های 2009 تاکنون مورد بررسی قرار دهد. در این راستا و در این کار مروری، ضرورت ترمیم کامپوزیت، مفهوم خودترمیم شوندگی، انواع روش های ترمیم غیرذاتی، ارزیابی عملکرد ترمیم در آزمون های مکانیکی مختلف، و همچنین گزارش های آماری و سیر تکاملی مرتبط با خودترمیم شوندگی ارائه شده اند. https://jstc.iust.ac.ir/article_37758_0d4b4d86ad5494dd9816cbf00dde7b73.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 6 4 2020 02 20 An experimental investigation of the low velocity impact behavior of woven carbon-fiber-epoxy composites بررسی تجربی رفتار دینامیکی ضربه باسرعت کم درکامپوزیت‌های بافتی ماتریس اپوکسی تقویت‌شده با الیاف کربن 571 580 38421 10.22068/jstc.2019.100091.1502 FA بابک عبازاده استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه بناب، بناب. فرزین عظیم پور شیشوان گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مراغه، واحد مراغه دانشگاه فنی و حرف های، تهران. Journal Article 2019 02 04 In this paper, the low velocity impact of woven carbon-fiber-epoxy composites have been investigated experimentally using a number of impact tests. The woven laminates are twill and made by vacuum infusion technique (VARIM). The low velocity impact tests were carried out with different impact energies of 20, 30, 50, 60 and 80 J to find the penetration and perforation threshold energies using profile energy method. Then the impact behavior of the samples was studied using drawn diagrams of contact force-deflection, contact force-time, deflection-time, and energy-time to investigate the effect of the energy of impact and its' variations on the maximum contact force, absorbed energy and deflection in the woven Carbon-Fiber-Epoxy Composites. The results show that the contact force, absorbed energy and deflection increases when the applied impact energy increases up to 60 J. It is worth mentioning that the observed enhancement trends of the contact force, absorbed energy and deflection are different from each other. در این مقاله عکس‌العمل ضربه با سرعت کم کامپوزیت‌های بافتی تقویت‌شده با الیاف کربن و ماتریس اپوکسی به‌صورت تجربی بررسی‌شده است. صفحات کامپوزیت پس از ساخت تحت تست ضربه با سرعت کم در مقادیر انرژی 30،20، 50، 60 و 80 ژول قرار گرفته و انرژی آستانه نفوذ و سوراخ شدگی با استفاده از روش پروفایل انرژی مشخص و رفتار کامپوزیت‌های ساخته‌شده در مواجهه با بارهای ضربه‌ای، با ترسیم نمودار‌های نیروی تماس-خیز، نیروی تماس-زمان، خیز-زمان وانرژی-زمان مطالعه گردیده است. نهایتا اثرات تغییر انرژی بر مقادیر بیشینه نیروی تماس، انرژی جذب‌شده و خیز نیز بررسی‌شده است. نتایج نشان‌دهنده روندهای مختلف افزایش نیروی تماس، انرژی جذب‌شده و خیز با افزایش انرژی ضربه می‌باشد، بطوریکه با افزایش انرژی ضربه تا حدود 60 ژول (آستانه سوراخ شدگی)، انرژی جذب شده روند صعودی داشته و سپس کاهش می یابد درحالیکه مقدار نیروی تماس پس از این مقدار ثابت بوده و مقدار خیز با افزایش انرژی ضربه روند صعودی خود را حفظ می کند. https://jstc.iust.ac.ir/article_38421_cceb9d12436d7333402c76860baf380c.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 6 4 2020 02 20 Evaluation of the elastic and plastic properties of Al/Brass/Al composite fabricated by roll bonding process via digital image correlation method ارزیابی خواص الاستیک و پلاستیک کامپوزیت آلومینیوم/برنج/آلومینیوم تولید شده با اتصال نوردی به روش همبستگی تصاویر دیجیتال 581 590 38422 10.22068/jstc.2019.100127.1503 FA داود رحمت آبادی کارشناس ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران. 0000-0002-6898-3061 علی شاهمیرزالو کارشناس ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران. مسلم طیبی کارشناس ارشد، مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز. محمدرضا فراهانی دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران. رامین هاشمی دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران. 0000-0001-8369-0390 Journal Article 2018 12 31 In the present study, for the first time the Young's modulus, anisotropy coefficient and elastic and plastic parameters of multi-layered Al/Br/Al composite produced by cold roll bonding process were assessed by digital image correlation method. The digital image correlation (DIC) is a relatively new method used to measure strain fields to determine various parameters such as anisotropy and Young's modulus for many materials and alloys. Structure, mechanical properties, elastic and plastic parameters are determined by optical microscopy (OM), micro-hardness measurements and tensile tests equipped by 2D DIC system. Using longitudinal and transverse strains from DIC and plasticity theory thickness strain, anisotropy coefficient and other elastic and plastic parameters were calculated. The results showed that mechanical properties were improved compared to the primary samples, so that the yield strength and ultimate tensile strength of the composite were more than five times the original aluminum, and microhardness of both layers of aluminum and brass improved more than two times due to cold working caused by increasing the dislocation density during rolling. The value of the calculated elastic modulus was obtained 77.8GPa by digital image correlation method, which are little difference from the values obtained from theoretical relationships based on the volume of the composite materials. Also, the anisotropy coefficient during the tensile test, after the initial oscillation increased to the necking point, then decreased and a little before the failure point fixed. در این مقاله، برای اولین بار مدول یانگ، ضریب ناهسانگردی و پارامترهای الاستیک و پلاستیک کامپوزیت‌های سه لایه آلومینیوم-برنج-آلومینیوم تولیدشده با فرآیند اتصال نوردی با استفاده از روش همبستگی تصاویر دیجیتال ارزیابی شده است. همبستگی تصاویر دیجیتال یک روش نسبتا جدید است که برای اندازه‌گیری میدان کرنش و تعیین پارامترهای مختلف مختلف مانند ناهسانگردی و مدول یانگ برای مواد و آلیاژهای زیادی آزموده شده است. ساختار، خواص مکانیکی، پارامترهای الاستیک و پلاستیک، کامپوزیت‌های سه لایه آلومینیوم/برنج/آلومینیوم تولید شده با روش اتصال سرد نوردی با استفاده از میکروسکوپ نوری، میکروسختی و آزمون کشش همراه با ستاپ دوبعدی روش همبستگی تصاویر دیجیتال تعیین شد. با استفاده از کرنش طولی و عرضی بدست آمده از روش همبستگی تصاویر دیجیتال و روابط پلاستیسیته، کرنش در راستای ضخامت، ضریب ناهمسانگردی و سایر پارامترهای الاستیک و پلاستیک محاسبه شد. نتایج نشان داد که به دلیل کارسختی ناشی از افزایش چگالی نابه‌جایی در حین نورد خواص مکانیکی نسبت به نمونه‌های اولیه بهبود یافت به طوری که استحکام تسلیم و استحکام کششی نهایی کامپوزیت، نسبت به آلومینیوم اولیه بیش از پنج برابر و میکروسختی هر دولایه آلومیینوم و برنج بیش از دو برابر افزایش یافت. مقدار مدول الاستیسیته محاسبه شده با استفاده از روش همبستگی تصاویر دیجیتال 77.8GPa بدست آمد که نسبت به مقادیر بدست آمده از روابط تئوری بر اساس حجم مواد تشکیل‌دهنده دارای اختلاف اندک است. همچنین مقدار ضریب ناهمسانگردی در حین آزمون کشش، پس از نوسان اولیه تا نقطه گلویی، افزایش و سپس روند کاهشی به خود گرفت و کمی قبل از شکست ثابت شد. https://jstc.iust.ac.ir/article_38422_c14bdb64a278e0c10d5ab9cd30c43481.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 6 4 2020 02 20 Experimental and Numerical Simulation of Thermography for Detection of Disbond in Repaired Aluminum by Composite Patch شبیه‌سازی عددی و تجربی دمانگاری برای شناسایی جدایش در آلومینیوم ترمیم شده با وصله کامپوزیتی 591 600 38424 10.22068/jstc.2019.104433.1516 FA مرتضی مرادی دانشجوی کارشناس یارشد ، مهندسی مکانیک ، دانشگاه علم و صنعت ایران ، تهران. 0000-0002-2543-0766 میر سعید صفی زاده دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت، تهران. Journal Article 2019 02 28 The replacement of damaged components is not affordable in important structures such as aircraft, ship or gas pipelines. So, the repair of a defective structure is an acceptable process. Composite patches are used to repair the damaged metal and composite structures in different industries, especially the aerospace industry. Assessment of the repaired structure is a challenging topic in order to ensure the restoration. The thermography technique is one of the most powerful non-destructive testing methods that is used to survey the repaired structures. In the present study, the defects of the de-bonding type between the based aluminum structure and the carbon/epoxy patch made by 4 layers with layup configuration [04] have been investigated by step heating thermography method. Defects locate close to the patch edges because it is more likely that debond onset in a repaired structure at edges in practice. Furthermore, detection of the edge defects is more difficult than the middle defects because of edge effects. The step heating thermography results have been processed by using pulse phase thermography (PPT) approach. Also, the simulation of thermography testing procedure carried out by finite element modeling (FEM). Finally, the results of the experiment and finite element modeling have been compared and good accuracy has been obtained in step heating thermography and PPT algorithm. در سازه‌های مهم و حساسی مانند هواپیما، کشتی و خطوط انتقال گاز تعویض قطعات آسیب دیده امری پرهزینه و زمان‌بر است. در نتیجه، ترمیم سازه معیوب، یک روند قابل قبول می‌باشد. به منظور ترمیم سازه‌های آسیب دیده در صنایع مختلف و به ویژه صنعت هوافضا، از وصله‌های کامپوزیتی استفاده می‌شود. ارزیابی سازه ترمیم شده برای اطمینان از بازسازی، موضوعی چالش‌برانگیز است. تکنیک دمانگاری یکی از قدرتمندترین روش‌های آزمون غیرمخرب است که برای ارزیابی سازه‌های ترمیم شده استفاده می‌شود. در مطالعه حاضر، عیوب نوع جدایش بین سازه مادر آلومینیومی و وصله کربن/اپوکسی 4 لایه با لایه‌چینی [04] به وسیله روش دمانگاری گامی ارزیابی شده است. عیوب نزدیک لبه وصله قرار گرفته‌اند چرا که در عمل، شروع جدایش در یک سازه ترمیم شده از لبه‌ها محتمل‌تر است. علاوه‌براین، به دلیل اثرات لبه، شناسایی عیوب لبه نسبت به عیوب میانی دشوارتر می‌باشد. نتایج آزمون دمانگاری گامی با استفاده از روش دمانگاری فاز پالسی پردازش شده است. همچنین شبیه‌سازی روند آزمون دمانگاری به وسیله مدل‌سازی اجزا محدود انجام شده است. در نهایت، نتایج تجربی و شبیه‌سازی اجزا محدود مقایسه شده‌اند و دقت خوبی در دمانگاری گامی و الگوریتم دمانگاری فاز پالسی بدست آمده است. https://jstc.iust.ac.ir/article_38424_f43091d43d9312511c264d4f24da163a.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 6 4 2020 02 20 Analysis of tensile failure mode and the mechanism dominated over polymer composite degradation تحلیل مد شکست کششی و سازوکار حاکم بر تخریب کامپوزیت پلیمری 601 608 38427 10.22068/jstc.2019.104911.1523 FA محمد امینی دانشجوی دکترا، مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالد ین طوسی، تهران. شیرین کلانتری دانشجوی دکترا، مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی خواجهنصیرالد ین طوسی، تهران. 0000-0002-1188-1590 علیرضا خاوندی دانشیار، مهندسی مواد، دانشگاه علم و صنعت، تهران. Journal Article 2019 05 01 Despite previous research on the corrosion behavior of glass fiber reinforced polymer composites, the relationship between the degree of weakening of the resin/fiber interface bond and their mechanical properties is still necessary. In this research, empirical research is conducted to evaluate this issue. For this purpose, the polyester/glass samples were immersed in 10% HCl with three different temperatures of 25 °C, 50 °C and 70 °C, and changes in the mechanical properties of the samples and the apparent variations of the solution at time intervals of one up to four weeks are examined. The results showed that the ultimate tensile strength and Young modulus of composite specimens were reduced when placed in a solution with higher temperature or immersion time. Cracking caused by corrosion was shown in the resin/fiber interface using SEM photographs, and the degradation of the polyester resin was confirmed by observing the increase in surface cracks and changes in the solution color. Furthermore, visual inspection of sample failure surfaces after a tensile test showed that the failure occurred as DGM type. Finally, atomic absorption spectroscopy (AAS) analysis was performed to prove the occurrence of ion exchange mechanism. The results of this study indicate the occurrence of corrosion mechanisms in the interface area of composite specimens. علیرغم تحقیقات پیشین درزمینه رفتار خوردگی کامپوزیت پلیمری تقویت‌شده با الیاف شیشه، هنوز بررسی ارتباط مابین میزان تخریب فصل مشترک رزین/الیاف و خواص مکانیکی آن‌ها امری ضروری است. در این پژوهش، تحقیقاتی تجربی به‌منظور ارزیابی این موضوع انجام می‌شود. بدین منظور، نمونه‌های پلی‌استر/شیشه در هیدروکلریک اسید 10 درصد وزنی با سه دمای مختلف 25 °C، 50 °C و 70 °C غوطه‌ور می‌شوند و تغییرات در خواص مکانیکی نمونه‌ها و تغییرات ظاهری محلول در بازه‌های زمانی یک تا چهار هفته‌ای موردبررسی قرار می‌گیرند. نتایج نشان داد که استحکام کششی نهایی و مدول یانگ نمونه‌های کامپوزیتی، زمانی که در محلول با دمای بالاتر و یا زمان غوطه‌وری بیشتر قرار می‌گیرد کاهش می‌یابد. بعلاوه، ایجاد ترک ناشی از خوردگی در فصل مشترک رزین/الیاف به کمک عکس‌های میکروسکوپ الکترونی عبوری نشان داده شد و تخریب رزین پلی‌استر با مشاهده‌ی افزایش ترک‌های سطحی و تغییر در رنگ محلول مورد تأیید قرار گرفت. همچنین، بازرسی چشمی سطوح شکست نمونه بعد از آزمون کشش نشان داد که شکست رخ داده از نوع DGM می‌باشد. درنهایت آنالیز طیف‌سنجی جذب اتمی (AAS) به‌منظور اثبات وقوع سازوکار تبادل یونی انجام پذیرفت. نتایج حاصل از این پژوهش حاکی از رخداد سازوکار‌های خوردگی در ناحیه فصل مشترک نمونه‌های کامپوزیتی است. https://jstc.iust.ac.ir/article_38427_f2183cad9a6f8b5996b4a7ef2f7cc57a.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 6 4 2020 02 20 PROGRESSIVE DAMAGE ANALYSIS OF PLAIN WOVEN COMPOSITES UNDER TENSILE LOADING بررسی آسیب پیشرونده در کامپوزیت تقویت شده با الیاف بافته شده تاری و پودی تحت بارگذاری کششی 609 614 38429 10.22068/jstc.2019.110781.1566 FA مهران شه روز دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان. عباسعلی سبکتکین استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدا ن. 0000-0001-6360-1784 Journal Article 2019 07 31 In this study, develop accurate finite element models of plain woven fabrics to determine their mechanical properties and progressive damage analysis. In addition, in order to describe the internal geometry from actual measurements of tow geometry made on photomicrographs of sectioned laminates. In the first step, a unit-cell of composite was created in CATIA software in meso scale. After that, unit-cell was imported in ABAQUS software to finite element (FE) analysis. For each architecture, the yarns are assumed to be transversely isotropic and the resin assumed isotropic. After that a stress averaging technique based on an iso-strain assumption is used to determine the effective moduli of the unit cells. Afterwards, The damage model is implemented in the FE code by a user-defined (USDFLD). In this damage model, in order to predict damage initiation of composite plates, 3D Hashin’s failure criterion is chosen. And in order to evolution damage instantaneous Material Property Degradation Method is applied. The good agreement between the theoretical results and experimental data, introduces the ability of the applied model and provided subroutine. در این پژوهش به توسعه یک مدل سلول واحد جهت تعیین خواص مکانیکی و بررسی آسیب پیشرونده درکامپوزیت‌های تاری و پودی به روش اجزاء محدود پرداخته شده است. همچنین بمنظور تعریف هندسه مدل از اندازه‌گیری‌های واقعی و دقیق الیاف پارچه و سطح مقطع آن به کمک عکسبرداری میکروسکوپی استفاده گردیده ‌است. در مرحله اول سلول واحد با نرم افزار کتیا در مقیاس مزو ایجاد شده و به نرم افزار آباکوس فراخوانی می-گردد. در این مدل خواص مکانیکی الیاف از نوع رفتار همسانگرد عرضی و برای رزین رفتار همسانگرد در نظر گرفته شده و جهت محاسبه ضرایب مکانیکی کلی کامپوزیت، از روش همگن‌سازی بر اساس کرنش یکنواخت استفاده شده است. در ادامه برای اعمال رفتار آسیب و پیش بینی استحکام کششی کامپوزیت تاری و پودی، از یک زیربرنامه (USDFLD) برای کدنویسی استفاده گردید. در این مدل برای پیش‌بینی شروع آسیب معیار تخریب هاشین سه بعدی و برای پیشروی آسیب، تئوری کاهش آنی خواص ماده به کاربرده شد. تطابق مناسب نتایج تئوری مورد استفاده در این تحقیق با داده های آزمایشگاهی، توانمندی مدل و سابروتین ارائه شده در این تحقیق را نشان میدهد. https://jstc.iust.ac.ir/article_38429_a6efc3c4d6322a0d73c7a1e88a8a8b55.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 6 4 2020 02 20 Experimental and numerical analysis of low-velocity impact on composite sandwich panels with grid stiffened core تحلیل تجربی و عددی ضربه سرعت پایین بر روی پانل ساندویچی با هسته مشبک کامپوزیتی 615 626 38430 10.22068/jstc.2019.110374.1563 FA علی داور استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران. 0000-0002-4386-1965 رضا آذرافزا استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران. 0000-0002-7957-3295 جواد فرجی شعاع کارشناس ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهرا ن. Journal Article 2019 07 05 Composite sandwich panels with grid stiffened core, are composed of composite face sheets and kagome type lattice core. These structures can be used as alternative to the structures reinforced with stringer, sandwich panels with honeycomb core and aluminum grid structures. <br />In this study, experimental tests and finite element analysis using ABAQUS software are applied for low-velocity impact on grid stiffened sandwich panels. In the experimental method, two sandwich panels with grid stiffened core are manufactured and undergo drop weight impact with a hemispherical steel impactor. Also, in the numerical method, the results are compared with the three-dimensional elements and progressive damage model is applied by employing user defined material subroutines in finite element method using ABAQUS software. Making comparison between the present numerical results with experimental results, shows that the finite element method is an efficient way to reduce the time and cost for understanding the behavior of this type of structure against impact loads. The energy absorption occurs in the structures mainly due to the induced damage in the impact region of the structure. This damage may affect the top face sheets or the ribs within the core of the sandwich panel and the rigidity of the impact position, reduces the visible damaged area in the structure. Also, the impact on the points such as the ribs’ intersections, which are more rigid than the space between the ribs, causes the contact time to be decreased and the maximum contact force to be increased. پانل ساندویچی با هسته مشبک کامپوزیتی، پانلی متشکل از یک هسته با ساختار مشبک کامپوزیتی از نوع کاگوم، به همراه دو صفحه فوقانی و تحتانی در دو طرف این هسته میباشد. این سازه‌ها می‌توانند جایگزین سازه‌های تقویت شده با استرینگر، پانل‌های ساندویچی با هسته لانه‌زنبوری و سازه‌های مشبک آلومینیومی گردند.<br />در این پژوهش، با انجام تستهای تجربی و با کمک نرمافزار آباکوس، به بررسی تجربی و عددی ضربه سرعت پایین در پانل ساندویچی با هسته مشبک پرداخته شده است. برای انجام تست ضربه سرعت پایین، دو پانل ساندویچی با هسته مشبک ساخته شده و تحت بارگذاری سقوط آزاد ضربه‌زننده با نوک نیم کروی قرار گرفته‌اند. برای شبیهسازی عددی، از انواع المانهای سه بعدی و حل آسیب پیشرونده به کمک زیر-برنامه‌نویسی با زبان فرترن در نرمافزار، کمک گرفته شده است. مقایسه بین نتایج عددی و تجربی نشان می‌دهد که روش المان محدود، روشی کارآمد جهت کاهش زمان و هزینه برای پیش-گویی رفتار این نوع سازهها در مقابل بارهای ضربهای است. در بارگذاری ضربه، آنچه که موجب جذب انرژی در سازه میشود، آسیب دیدن بخشی از سازه است که در مقابل ضربه‌زننده قرار دارد. بسته به میزان انرژی وارده، این آسیب دیدگی میتواند شامل صفحه فوقانی یک پانل ساندویچی و یا ریب‌های درون هسته آن باشد و صلبیّت بیشتر محل برخورد ضربه‌زننده، موجب کاهش سطح آسیب قابل مشاهده در سازه شده است. همچنین در اثر ضربه روی نقاطی مانند محل تقاطع ریبها که نسبت به فضای بین ریبها، از سفتی بیشتری برخورداراند، مدت زمان برخورد کاهش و حداکثر نیروی تماس افزایش می‌یابد. https://jstc.iust.ac.ir/article_38430_edc8ca5f86528cca2fa5444cd59d18ae.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 6 4 2020 02 20 Reliability analysis based on polynomial chaos expansion method in composite structures تحلیل قابلیت اطمینان بر اساس روش بسط چند جمله‌ای آشوب در سازه‌های کامپوزیتی 627 636 38431 10.22068/jstc.2019.107476.1546 FA محمد نوریان دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی ، تهران. محمد راوندی استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی، تهران. 0000-0002-8168-7160 Journal Article 2019 05 09 Reliability analysis of composite structures has gained increased attention due to the growing use of composite materials in many industries such as aerospace, automotive and construction in recent decades. Uncertainty analysis approaches are effective tools in order to probabilistically assess the behavior and evaluate the reliability of composite structures with variabilities in material properties. In this study, a computationally efficient surrogate model based on the polynomial chaos expansion for reliability analysis of composite structures with a large number of uncertain parameters is presented. The uncertain input parameters including composite material properties, geometry and loads, are assumed as random variables with a normal distribution and are taken into account for reliability evaluation. A sparse grid collocation strategy is used to determine the sample points for constructing the surrogate model relating the uncertain variables to the structural response. In the end, a numerical example is performed to demonstrate the accuracy and efficiency of this methodology for a higher number of uncertain variables by comparing the results with the direct Monte Carlo simulation method. در دهه های اخیر، نظر به اهمیت کاهش هزینه ها، افزایش بهره وری و بقا در رقابت فزاینده صنایع مختلف، و همچنین به دلیل وجود منابع عدم قطعیت متعدد، توجه به تحلیل قابلیت اطمینان در رشته های مختلف رشد چشمگیری داشته است. با توجه به مزیت های فراوان استفاده از سازه های کامپوزتی در صنایع مختلف و رشد روزافزون بکارگیری آن، توجه به مسئله قابلیت اطمینان در سازه های کامپوزیتی از اهمیت بسزایی برخوردار می باشد. برای تحلیل قابلیت اطمینان سازه ها، روش های مختلفی از جمله روش شبیه سازی مستقیم مونت کارلو ارائه شده است که به دلیل هزینه محاسباتی بسیار بالا، استفاده از آن فقط برای مسائل ساده امکان پذیر می باشد. در مقاله حاضر، برای تحلیل قابلیت اطمینان یک سازه ی کامپوزیتی با وجود منابع عدم قطعیت گسترده در پارامترهای ورودی مانند خواص مکانیکی، خواص هندسی، استحکام و بارگذاری، روش توسعه یافته ای مبنی بر روش بسط چند جمله ای های آشوب ارائه شده است که نسبت به روش های قدیمی از جمله مونت کارلو، از هزینه محاسباتی بسیار پایینی برخوردار بوده و دارای دقت بالایی می باشد. در نهایت با انجام یک مثال عددی در دو مرحله با افزایش پارامترهای ورودی غیر قطعی کارایی این روش در تحلیل مسائل با منابع عدم قطعیت گسترده از لحاظ تعداد پارامترها نشان داده شده و با بررسی نتایج حاصله با روش مونت کارلو، مزیت این روش از نظر دقت و سرعت محاسباتی مورد ارزیابی قرار گرفته است. https://jstc.iust.ac.ir/article_38431_1543c5bc507f1a3931bd936f99e2c8be.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 6 4 2020 02 20 Nonlinear free vibration analysis of functionally graded rectangular plate using modified Lindstedt-Poincare method تحلیل ارتعاش آزاد غیرخطی ورق مستطیلی از جنس مواد مدرج تابعی با استفاده از روش لیندشتد پوانکاره بهبودیافته 637 648 38433 10.22068/jstc.2019.106866.1542 FA سهیل هاشمی دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه خواج ه نصیرالدین طوسی، تهران. علی اصغر جعفری استاد، مهندسی مکانیک، دانشگاه خواج ه نصیرالدین طوسی، تهران. Journal Article 2019 05 04 In this research, the nonlinear free vibration analysis of functionally graded (FG) rectangular plate is investigated analytically using first order shear deformation theory (FSDT) for the first time. For this purpose, firstly, using Hamilton principle, the partial differential equations of motion are developed based on first order shear deformation theory (FSDT) and von Karman nonlinearity strain displacement relations. Afterward, by applying Galerkin method, the nonlinear partial differential equations are transformed into nonlinear ordinary differential equations. Then, using the modified Lindstedt-Poincare method, the nonlinear equation of transverse motion of the FG plate is solved analytically to determine nonlinear frequency ratio. The material properties of the plate are assumed to be graded continuously according to power law distribution in the thickness direction. The effects of some key system parameters such as vibration amplitude, volume fraction index and aspect ratio on the nonlinear natural frequency ratio to linear natural frequency are discussed. To validate the analysis, the results of this study are compared with the results of previously published papers and numerical solution and good agreement has been observed. در تحقیق حاضر، تحلیل ارتعاش آزاد غیرخطی ورق مستطیلی از جنس مواد مدرج تابعی با استفاده از نظریه تغییر شکل برشی مرتبه اول برای اولین بار مورد بررسی واقع شده‌است. برای این منظور ابتدا با استفاده از اصل هامیلتون، معادلات دیفرانسیل جزئی حرکت براساس تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول و با درنظرگرفتن روابط کرنش جابجایی غیرخطی ون‌کارمن استخراج شده‌اند. پس از آن با اعمال روش گالرکین، معادلات دیفرانسیل جزئی غیرخطی حرکت به معادلات دیفرانسیل معمولی غیرخطی تبدیل می‌شوند. سپس با استفاده از روش لیندشتد پوانکاره بهبودیافته، معادله غیرخطی حرکت عرضی ورق مدرج تابعی بصورت تحلیلی حل گشته و فرکانس های غیرخطی استخراج می‌شوند. خواص مواد مدرج تابعی ورق به صورت تابع توانی و پیوسته در راستای ضخامت فرض گردیده است. در نهایت، اثرات برخی پارامتر های کلیدی سیستم همچون دامنه ارتعاش بدون‌بعد، توان کسرحجمی ماده تابعی و همچنین نسبت ابعاد ورق روی نسبت فرکانس طبیعی غیرخطی به فرکانس طبیعی خطی مورد بحث قرار گرفته‌است. برای تایید و صحت فرمولاسیون مساله، نتایج این مطالعه با نتایج مقالات منتشر شده قبلی و همچنین راه حل عددی مقایسه گشته و تطابق خوبی دیده شده است. https://jstc.iust.ac.ir/article_38433_46fcdbdf41213265862476ee79fd1564.pdf

دانشگاه علم و صنعت ایران علوم و فناوری کامپوزیت 2383-3823 6 4 2020 02 20 Study of the zirconia particles incorporation effects on the wear resistance and hardness of polytetrafluoroethylene بررسی تاثیر افزودن ذرات زیرکونیا بر مقاومت به سایش و سختی پلی تترا فلورو اتیلن 649 656 38432 10.22068/jstc.2019.107254.1545 FA محمد ملازاده دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی ساخت و تولید،گروه مهندسی ساخت و تولید، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز. رضا ارغوانیان استادیار، مهندسی مواد، گروه مهندسی ساخت و تولید، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز. 0000-0003-0471-840X Journal Article 2019 05 02 Polytetrafluoroethylene (Teflon) is one of the most widely used materials as the matrix in polymer-matrix composites due to its unique properties. In this study, the effect of zirconia particles addition on the wear rate and friction coefficient of pure Teflon has been investigated. For this, composite samples were manufactured by adding of 5 to 30wt.% zirconia into the PTFE matrix containing 10wt% graphite. Production of the samples were done by cold press and sintering method according ASTM D4894 and 4745 standards. To evaluate the wear resistance of the samples, pin on disk test was performed according to ASTM G99 standard. Finally, the hardness of the samples was measured using ASTM D2240 (Shore D) standard. The scanning electron microscope was applied to investigate the distribution of second phase particles and worn surfaces of the samples. The lowest wear rate and friction coefficient and the highest hardness were obtained for the sample containing 20wt.% zirconia. This sample had approximately 3 times lower wear rate and 12% higher hardness with respect to pure PTFE. This improvement is due to the higher load carrying capability of composite samples as a result of zirconia particles incorporation in the polymer matrix. پلی تترا فلورو اتیلن (تفلون) به دلیل خواص منحصر به فرد کاربرد بسیار زیادی بعنوان زمینه در کامپوزیتهای زمینه پلیمری دارد. در این تحقیق به تاثیر افزودن ذرات زیرکونیا بر نرخ سایش و ضریب اصطکاک تفلون خالص پرداخته شده است. برای این منظور نمونه‌های کامپوزیتی با افزودن 5 الی 30 wt.% زیرکونیا به زمینه تفلون دارای 10 wt.% گرافیت ساخته شد. ساخت نمونه ها به روش پرس سرد و پخت با استفاده از استاندارد 4745 وASTM D4894 صورت پذیرفت. برای بررسی مقاومت به سایش نمونه‌ها آزمایش پین روی دیسک چرخان مطابق استاندارد ASTM G99 انجام شد. در نهایت سختی نمونه ها با استفاده از استاندارد ASTM D2240 (Shore D) بدست آمد. برای بررسی توزیع ذرات فاز ثانوی و همچنین بررسی محل سائیده شده پس از تست سایش از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. کمترین نرخ سایش و ضریب اصطکاک به همراه بیشترین سختی در نمونه دارای 20wt.% زیرکونیا حاصل گردید. این نمونه تقریبا 3 برابر نرخ سایش کمتر و 12% سختی بیشتر نسبت به تفلون خالص نشان داد. این بهبود خواص در نتیجه ارتقاء توان حمل بار در نمونه‌های کامپوزیتی به دلیل وجود ذرات زیرکونیا در زمینه پلیمری حاصل شده است. https://jstc.iust.ac.ir/article_38432_eefe7f432cc413d0de72d41b6ad7fbad.pdf