فهرست مطالب

علوم و فناوری کامپوزیت - سال چهارم شماره 3 (پیاپی 13، پاییز 1396)

نشریه علوم و فناوری کامپوزیت
سال چهارم شماره 3 (پیاپی 13، پاییز 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/09/26
  • تعداد عناوین: 12
|
  • صادق میرزامحمدی، حمید خرسند*، محمود علی اف خضرایی صفحات 245-254
    در این پژوهش از یک روش نوین جهت افزایش محتوای نانوذرات آلومینا در پوشش های کامپوزیتی پایه نیکل آبکاری شده با جریان پالسی استفاده شد. متانول، اتانول و فرمالدهید به عنوان مواد آلی به صورت جزئی به محلول وات اضافه شدند و پوشش های نانوکامپوزیتی نیکل آلومینا در حضور همگن سازی هم زمان اولتراسونیک و مگنتیک ایجاد شدند. بعد از فرایند پوشش دادن، تاثیر حضور این حلال های آلی در محلول آبکاری با مقایسه سطح مقطع پوشش های نانوکامپوزیتی، با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (FESEM) مجهز به طیف سنج پراش انرژی پرتو ایکس (EDS)، بررسی شد. رفتار سایشی و سختی پوشش های نانو کامپوزیتی آبکاری شده به وسیله آزمایش گوی روی دیسک ارزیابی شد. مطالعات ریزساختاری نشان داد که مقدار نانوذرات در پوشش های ایجاد شده با محلول وات بدون حلال آلی 2.1 wt.% است و این مقدار با افزودن حلال های آلی افزایش می یابد. به طوری که، بیشینه مقدار نانوذرات در این تحقیق (5.2 wt.%) با افزودن متانول به دست می آید. سختی سطحی پوشش های ایجاد شده با محلول وات 301 Hv بود که با افزودن متانول به 485 Hv افزایش یافت. آزمایش های سایش نیز نشان داد که افزودن متانول، مقاومت سایشی را بیش از دو برابر نسبت به الکترولیت بدون حلال آلی افزایش می دهد. بررسی میکروسختی پوشش ها موید این واقعیت است که افزایش نانوذرات تقویت کننده و میکروسختی در اثر استفاده از حلال آلی متانول سبب تقویت مکانیکی لایه اکسیدی و ایجاد بیشترین مقاومت سایشی در نانوکامپوزیت های آبکاری شده می شود.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت نیکل آلومینا، مواد آلی، آبکاری الکتریکی پالسی، میکروسختی، سایش
  • مژگان نجفی*، زهرا عالمی پور، فاطمه رجبی صفحات 255-262
    آرایه های نانوسیمی Fe100−x Mn x (0 ≤ x ≤ 87) با استفاده از الکتروانباشت همزمان Fe و Mn در حفرات قالب اکسید آلومینیوم آندی (AAO) ساخته شده در آزمایشگاه سنتز شدند. تاثیر ترکیب درصد فلزات انباشت شده، دمای تابکاری و فرکانس الکتروانباشت بر ساختار بلوری و خواص مغناطیسی نانوسیم های سنتز شده مورد بررسی قرار گرفت. تغییرات مغناطش اشباع، وادارندگی (Hc) و نسبت مربعی (Mr/Ms) و تغییر ساختار بلوری با تغییر پارامترهای فوق مطالعه گردید. نتایج تصاویر SEM وطیف XRD ساختار bbc نانوسیم ها را مشخص نموده و نشان می دهد که فاز بلوری با تغییر دمای تابکاری تغییر می نماید. نانوسیم های تشکیل شده دارای ناهمسانگردی مغناطیسی تک محوره با جهت مغناطیسی آسان در امتداد محور نانوسیم می باشند که ناشی از ناهمسانگردی شکلی بزرگ است. همچنین، وادارندگی نانوسیم های Fe100−x Mn x با افزایش دمای تابکاری برای همه ترکیبات افزایش می یابد. از سوی دیگر، نانوسیم های الکتروانباشت شده در فرکانس های مختلف رفتار مغناطیسی متفاوتی را نشان می دهند زیرا با افزایش فرکانس الکتروانباشت سرعت احیا یونهای فلزی در قالب کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: نانوسیم، الکتروانباشت، وادارندگی، آلیاژ آهن-منگنز
  • مسلم نجفی، ابوالفضل درویزه، رضا انصاری * صفحات 263-274
    مواد کامپوزیتی نظیر چندلایه های پلیمری تقویت شده با الیاف به طور گسترده ای در کاربردهای مختلف مهندسی مورد استفاده قرار می گیرند. از بزرگترین موانع استفاده از این مواد در کاربردهای پیشرفته، کاهش خواص مکانیکی و انسجام ساختاری آن ها در مواجهه با دماهای بالا است. در این مقاله، اثر افزودن نانورس بر خواص ضربه ای چندلایه های کامپوزیتی و چندلایه های الیافی فلزی قبل و بعد از مواجهه با شوک حرارتی دما بالا مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور، نانورس توسط همزن مکانیکی، همگن ساز مکانیکی سرعت بالا و همگن ساز مافوق صوت به رزین اپوکسی خالص افزوده شد. سپس چندلایه های کامپوزیتی و چندلایه های الیافی فلزی 2/1 با استفاده از ورق-های آلومینیوم، رزین اپوکسی خالص و بهبودیافته با نانورس و الیاف شیشه توسط روش لایه چینی دستی تولید شدند. اثر استفاده از نانورس بر استحکام ضربه ای چندلایه-های کامپوزیتی و چندلایه های الیافی فلزی پیش و پس از قرارگیری در معرض دمای 230 درجه سانتیگراد مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج به دست آمده مشخص شد که نانورس نقش موثری در حفظ خواص ضربه ای نمونه ها دارد. همچنین به سبب نقش محافظتی لایه های فلزی، میزان افت خواص ضربه ای ناشی از شوک حرارتی در چندلایه های الیافی فلزی کاهش یافت.
    کلیدواژگان: چندلایه های الیافی فلزی، شوک حرارتی دما بالا، نانورس، خواص ضربه ای
  • جواد شهبازی کرمی، محمد مراد شیخی*، داود منافی، اورنگ چایچی صفحات 275-282
    لوله های کامپوزیت فلزی می توانند از طریق فرآیند هیدروفرمینگ چندلایه تولید شوند که در صنایع مختلفی از جمله هوافضا و نفت کاربرد دارد. مسیرهای بارگذاری فشار و پیشروی دو پارامتر مهم در فرآیند هیدروفرمینگ لوله های دولایه می باشند که روابط تئوری برای بدست آوردن مسیرهای بارگذاری دقیق این پارامترها وجود ندارد. از طرف دیگر مسیر بارگذاری این پارامترها تاثیر زیادی روی کیفیت محصول تولیدی دارد. از این رو در این مقاله به تعیین مسیر بارگذاری این پارامترها با استفاده از روش بهینه سازی فراابتکاری پرداخته شده است. برای این کار ابتدا مدل المان محدود فرآیند هیدروفرمینگ لوله های دولایه، ایجاد و سپس این مدل با داده های تجربی صحت سنجی شده است. در نهایت این مدل المان محدود فرآیند با الگوریتم بهینه سازی فراابتکاری برای تعیین مسیرهای بارگذاری فشار و پیشروی ترکیب شده است. در این مقاله از الگوریتم فرا ابتکاری ژنتیک برای تعیین این مسیرهای بارگذاری استفاده شده است. در این الگوریتم تابع هدف، مطابقت ابعاد محصول تولیدی با مشخصات طراحی محصول نهایی تعریف شده است. همچنین دو قید حداکثر میزان تغییرات ضخامت و تنش ایجاد شده در طول لوله ها در نظر گرفته شده است. در این مقاله مسیر بارگذاری فشار داخلی و پیشروی محوری خطی فرض شده است. برنامه نویسی پایتون و نرم افزار المان محدود آباکوس برای پیاده سازی الگوریتم و شبیه سازی فرآیند بکار گرفته شده اند.
    کلیدواژگان: فرآیند هیدروفرمینگ، لوله های کامپوزیت فلزی، بهینه سازی مسیر بارگذاری، الگوریتم ژنتیک
  • فتح الله طاهری بهروز *، سید محمد جواد مهدوی زاده، محمد جواد غلامی صفحات 283-294
    در این پژوهش از یک مدل مایکرومکانیکی جهت پیش بینی انتقال تنش از لایه میانی کامپوزیت سه فازی تقویت شده استفاده شده است. مدل متقارن شامل الیاف، زمینه و لایه میان آن ها است. در این مطالعه رفتار مکانیکی اجزا تشکیل دهنده کامپوزیت به صورت الاستیک خطی فرض شده اند. همچنین، زمینه به صورت یک ماده ی همسانگرد و الیاف و لایه ی میانی به صورت مواد همسانگرد عرضی فرض شده اند. تحلیل تنش سه بعدی در دو حالت الف) لایه میانی کاملا متصل و سالم و ب) لایه میانی تا حدی جداشده انجام شده است. از مدل سازی تحلیلی، یک جفت معادلات دیفرانسیل جزئی مستقل برحسب مولفه های نامعین جابجایی به دست آمده است. سپس به منظور حل دقیق معادلات دیفرانسیل از روش جداسازی متغیرها و بسط توابع ویژه استفاده شد. حل های تحلیلی برای شرایط مرزی آزاد در سطح خارجی ماتریس جهت مدل کردن آزمون بیرون کشی به دست آمده اند. در هر دو حالت نتایج حاصل از روش تحلیلی همخوانی خوبی با نتایج به دست آماده از روش عددی دارند. با مقایسه مولفه های تنش برشی، شعاعی و محوری مشخص می شود که کامپوزیت سه فازی به مراتب مقادیر کمتری نسبت به کامپوزیت دوفازی اتخاذ می کند، همچنین میدان تنش به دست آمده در حالت تا حدی جداشده، مقادیر کوچک تری نسبت به حالت سالم اتخاذ می کند.
    کلیدواژگان: مایکرومکانیک، فاز میانی، انتقال تنش، حالت سالم، حالت تا حدی جداشده
  • فاطمه قهارپور، علی بهاری، مجید عباسی فیروزجاه* صفحات 295-302
    تقویت مواد با استفاده از نانولوله های کربنی، رویکرد جدید در ساخت کامپوزیت های نو و پیشرفته است. در این بین، استفاده از نانولوله های کربنی برای تقویت مواد سیمانی از جمله سیمان های ترمیمی مورد توجه قرار گرفته است. چالش مهم در ساخت کامپوزیت سیمان- نانولوله کربنی فرایند سنتز نانولوله روی سیمان است. در این مقاله، سنتز و مشخصه یابی کامپوزیت سیمان- نانولوله کربنی تولید شده به روش نهشت بخار شیمیایی مورد ارزیابی قرار گرفت. این سنتز در دمای 800 درجه سانتی گراد و با استفاده از گاز استیلن به عنوان منبع کربنی، آرگون به عنوان گاز حامل و اکسید آهن هماتیتی به عنوان عامل کاتالیستی انجام شد. از روش تلقیح مرطوب برای آماده سازی بستر کاتالیستی شامل ذرات سیمان و اکسید آهن استفاده شد. مشخصه یابی کامپوزیت سیمان-نانولوله کربن و کیفیت نانولوله های کربنی به ترتیب با استفاده از تصاویر میکرسکوپ های الکترونی روبشی و عبوری و آنالیز اشعه ایکس و طیف سنجی رامان انجام شد. همچنین بهره کربنی محصول سنتز شده به وسیله آنالیز حرارتی جرمی تعیین شد. نتایج حاصل از آزمایشات نشان داد که به روش نهشت بخار شیمیایی امکان رسوب نانولوله های کربنی با توزیع قطری، بهره و کیفیت مناسب وجود دارد. همچنین مشاهده شد که بیشتر نانولوله های کربنی سنتز شده دارای سرهای باز هستند که بیان گر رشد از سر نانولوله های کربنی است. در نهایت نتایج آزمون های مکانیکی نشان داد که حضور نانولوله های کربنی با ساز و کار پل زدن، بیرون زدگی و پر کردن تخلخل ها موجب تقویت مقاومت فشاری نمونه های ملات سیمان شده است.
    کلیدواژگان: سیمان، نانولوله کربن، کامپوزیت، نهشت بخار شیمیایی
  • فاطمه میرعربشاهی، علیرضا مشرقی * صفحات 303-310
    در این پژوهش تولید کامپوزیتAl/(Al2O3+AlxVy+AlaNib) به روش فعال سازی مکانیکی- حرارتی، در سیستم Al،V2O5،NiO مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور مخلوط پودرهای Al،V2O5،NiO با دو نسبت وزنی مختلف(P0: Al-18.9 V2O5-7.9NiO و P1: Al-13.3V2O5-5.6NiO) تحت آسیاکاری و سپس تراکم قرار گرفتند. جهت بررسی دماهای وقوع تحولات فازی از آنالیز حرارتی افتراقی استفاده شد. نمونه های خام با توجه به دمای پیک واکنش ها در آنالیز حرارتی افتراقی، تفجوشی شدند. نمونه های خام P0 در دماهای 725،770 و 950 درجه سانتیگراد و نمونه های خام P1 در دماهای 725، 830 و 960 درجه سانتیگراد حرارت داده شدند. نتایج آنالیز XRD و بررسی ریزساختاری پس از تفجوشی نمونه ها در دمای 960 نشان داد که فازهای Al3V،Al23V4،α-Al2O3،Al2V3 در هر دو نمونه به عنوان تقویت کننده تشکیل شده است. با این تفاوت که در نمونه P0، فاز AlNi و در نمونه P1 فاز Al4Ni3 وجود دارد. بررسی های سختی و چگالی نیز نشان دهنده افزایش این دو پارامتر با افزایش درجه حرارت پخت و افزایش درصد تقویت کننده می باشد. مقادیر سختی و چگالی در نمونه P0 نسبت به P1 به دلیل وجود ترکیبات بین فلزی بیشتر، بیشتر می باشد.
    کلیدواژگان: کامپوزیت درجا، تقویت کننده، ترکیبات بین فلزی و سرامیکی، سنتز احتراقی
  • داود رحمت آبادی، مسلم طیبی، رامین هاشمی * صفحات 311-318
    در این پژوهش کامپوزیت لایه ای آلومینیوم/مس با استفاده از روش پیوند نوردی در دمای اتاق، بدون استفاده از روانکار و با استفاده از یک ماشین نورد آزمایشگاهی با اعمال کاهش ضخامت 60% تولید شد. همچنین خواص مکانیکی، شکست نگاری و ریزساختار با استفاده از آزمون کشش تک محوره، میکروسختی، عکس برداری از سطح مقطع شکست با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ نوری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از آزمون های انجام شده حاکی از افزایش استحکام و میکروسختی برای نمونه ی کامپوزیتی آلومینیوم/مس نسبت به نمونه های اولیه آلومینیوم 5052 و مس خالص می باشد که عامل اصلی این افزایش اعمال کرنش زیاد و کار سرد می باشد. استحکام کششی برای نمونه ی تولید شده به 415مگاپاسکال می رسد که نسبت به نمونه های اولیه آلومینیوم و مس به ترتیب 48% و 140% افزایش می یابد. همچنین میکروسختی برای هر لایه به صورت جداگانه محاسبه شد و برای لایه های آلومینیوم و مس به ترتیب 14% و 83% افزایش یافت. عکس های میکروسکوپ الکترون روبشی نشان می دهد که مکانیزم شکست نرم برای کامپوزیت لایه ای آلومینیوم/مس همانند نمونه های اولیه حاکم است، البته با این تفاوت که میکروحفرات برای نمونه ی کامپوزیتی نسبت به نمونه های اولیه کم عمق تر و کوچکتر شده اند.
    کلیدواژگان: کامپوزیت لایه ای آلومینیوم-مس، پیوند سرد نوردی، خواص مکانیکی، شکست نگاری و ریزساختار
  • مجید مختاری *، مرتضی شهروی صفحات 319-326
    اتصال ها به علت حساسیت بیشتر در برابر انتقال بار، تمرکز تنش و ناهمگونی جنس، هندسه و شرایط مرزی، یکی از مهم ترین و حساس ترین اجزا در سازه های کامپوزیتی هستند. اتصال های T شکل یکی از انواع پرکاربرد اتصال های کامپوزیتی محسوب می شوند. افزایش استحکام و ارتقای خواص دینامیکی اتصال به عنوان یکی از مهم ترین رویکردهای مهندسی در حوزه ی اتصال ها مطرح بوده است. در این مقاله به بررسی تاثیر پلکانی کردن رفتار ناحیه ی اتصال بر اساس رفتار تابعی آن روی رفتار دینامیکی اتصال پرداخته شده است. اتصال T شکل در نظر گرفته شده با اجزای اتصال ساندویچی با رویه های کربنی، به عنوان اجزای اتصال و چسب اپوکسی لاکتایت 3422 برای اتصال بین اجزای اتصال مدل سازی شده است. تحلیل مودال اتصال و آنالیز رفتار دینامیکی اتصال تحت بار نیم- سینوسی گذرا در نرم افزار المان محدود ABAQUS 6.12 انجام شده است. نتایج عددی برای ارزیابی پنل کامپوزیتی با نتایج تجربی انجام شده توسط نویسند گان و صحت فرایند طراحی اتصال T شکل برای ارزیابی رفتار دینامیکی، با نتایج عددی ارائه شده در مراجع مقایسه و تایید شده است. یکی از راه کارهای نوین برای بهبود رفتار دینامیکی اتصال، استفاده کردن از ناحیه ی اتصال پلکانی است. مشاهده شدن 34% تغییر در فرکانس طبیعی اول و همچنین تغییر شکل مودهای ارتعاشی از نتایج قابل توجه این تحقیق است. پاسخ ارتعاشی سازه به بار دینامیکی گذرا، در وضعیتی که از تقویت پلکانی استفاده شود، میرایی سازه ای بیشتری را نشان می دهد. همچنین نشان داده شده است که تغییر توپولوژی پلکانی اتصال، تاثیر قابل توجهی در جابجایی بیشینه ی تحت بار دینامیکی دارد.
    کلیدواژگان: اتصال های T شکل کامپوزیتی، ناحیه اتصال با خواص پله ای، رفتار دینامیکی، بارگذرا، تحلیل مودال
  • مهسا جهانی، حمید بهشتی*، محمد حیدری رارانی صفحات 327-336
    در دهه های اخیر، کامپوزیت ها به دلیل نسبت استحکام به وزن بالا کاربردهای گسترده ای در صنایع مختلفی از جمله هوافضا و خودروسازی دارند. جعبه تصادف ها به عنوان جاذب انرژی برای جلوگیری از صدمه به سرنشینان خودرو، بین سپر و شاسی قرار می گیرند. به علت اهمیت حفظ جان سرنشینان، کاهش نیروی بیشینه جعبه تصادف پس از وقوع برخورد بسیار حائز اهمیت است. به طور کلی، یک جعبه تصادف ایده آل دارای جذب انرژی مخصوص بالاتر و نیروی بیشینه ی پایین تر است. بنابراین دست یابی به ابزار طراحی پیش بینی کننده ای که بتواند رفتار سازه های جدارنازک کامپوزیتی را تحت ضربه و یا بارگذاری فشاری پیش بینی کند، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این پژوهش، در ابتدا به منظور بررسی صحت نتایج حاصل از شبیه سازی عددی در نرم افزار آباکوس، یک جعبه تصادف کامپوزیتی مطابق تحقیق تجربی موجود، شبیه سازی شده و منحنی نیرو-جابجایی حاصل از نتایج تحلیل عددی با نتایج تجربی موجود مقایسه شد. پس از اطمینان از صحت روش حل، به منظور ارائه راهکار کلی برای کاهش نیروی بیشینه جعبه تصادف ها، یک جعبه تصادف کامپوزیتی مدل سازی شد و تاثیرات سه نوع محرک لبه بر رفتار تصادم آن مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که وجود محرک لبه در جعبه تصادف های شبیه سازی شده تاثیر مثبتی در عملکرد آن ها داشته است.
    کلیدواژگان: جعبه تصادف، جاذب انرژی، کامپوزیت، محرک لبه
  • علیرضا ترابی *، بهادر بهرامی، مجیدرضا آیت الهی صفحات 337-346
    مسیر رشد ترک از شیارهای V شکل نوک گرد در نمونه ی دیسک برزیلی ساخته شده از پلیمر پلکسی گلاس تحت بارگذاری برشی- فشاری به دو صورت تجربی و تئوری مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا با انجام 18 آزمایش شکست، مسیر تجربی رشد ترک بر روی نمونه ی دیسک برزیلی دارای شیار V شکل (RV-BD) برای زوایای دهانه ی شیار مختلف و شعاع نوک شیار 5/0 میلی متر به دست آمده است. سپس با استفاده از دو روش المان محدود توسعه یافته بر مبنای مدل ناحیه ی چسبناک و روش گام به گام بر مبنای معیار حداکثر تنش محیطی، مسیر رشد ترک پیش بینی شده است. پیش بینی های حاصل از هر دو روش المان محدود توسعه یافته و روش گام به گام و همچنین نتایج آزمایشگاهی نشان می دهند که اگرچه شیار V شکل تحت بارگذاری برشی- فشاری قرار دارد، اما شکست آن در اثر تنش های کششی موجود در لبه ی شیار آغاز شده و تا مرز خارجی قطعه رشد می کند. تطابق کیفی مسیرهای پیش بینی شده توسط هر دو معیار با مسیر به دست آمده از مشاهدات آزمایشگاهی نشان دهنده ی توانایی هر دو روش در پیش بینی مسیر رشد ترک، برای شیارهای V شکل تحت بارگذاری برشی- فشاری می باشد.
    کلیدواژگان: مسیر رشد ترک، شیار V شکل، المان محدود توسعه یافته، روش گام به گام
  • علی اصغر معصومی*، غلامحسین رحیمی، غلامحسین لیاقت صفحات 347-358
    این مقاله حل تحلیلی انتقال حرارت ناپایدار در استوانه فلزی و فلز کامپوزیت به کمک تئوری لایه ای و روش حل دیفرانسیل مربعات بررسی می شود. بدین منظور پنج نمونه از مخزن استوانه ای فلزی و فلز کامپوزیت مورد تحلیل انتقال حرارت ناپایدار قرار گرفته شده است. شرایط حرارتی حاکم بر مسئله از یک شرایط کاربردی و تجربی استخراج شده است. هدف از این تحقیق بررسی رفتار انتقال حرارت در مخازن مذکور می باشد. لذا ابتدا معادلات حاکم بر انتقال حرارت در یک مخزن استوانه ای چند لایه بدست آمده و سپس با توجه به رفتار متفاوت لایه های مختلف در انتقال حرارت جهت بررسی دقیق انتقال حرارت در لایه ها از تئوری لیروایز استفاده خواهد شد. پس از استخراج روابط حاکم بر مسئله با استفاده از تئوری لیروایز این روابط به فرم معادلات ماتریسی مربوط به روش حل دیفرانسیل مربعات نوشته شده و برای حل معادلات بدست آمده به فرم دیفرانسیل مربعات از کد برنامه نویسی متلب استفاده شده است. پس از استخراج نتایج به بحث و بررسی چگونگی تغییرات دما در لایه های مختلف و نحوه رفتار حرارتی در این مخازن پرداخته شده و آنگاه برای صحه گذاری نتایج و مقایسه حل مدلسازی و تحلیل عددی انتقال حرارت یکی از مخازن مورد نظر در نرم افزار المان محدود آباکوس صورت گرفته است. و در انتها روش حل استفاده شده با روش حل دقیق معادلات انتقال حرارت در چند مرجع دیگر مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: دیفرانسیل مربعات، مخزن فلز کامپوزیت، تئوری لایه ای، آنالیز انتقال حرارت، المان محدود
|
  • Sadegh Mirzamohammadi, Hamid Khorsand *, Mahmood Aliofkhazraei Pages 245-254
    In this study, a novel method was used to increase alumina nanoparticles content in nickel base composite coatings plated by pulse current. Methanol, ethanol and formaldehyde were partially added to the Watt’s solution as organic substances and nickel alumina nanocomposite coatings were produced adopted by simultaneous ultrasonic and magnetic homogenizing. After electroplating, the effect of these organic solvents was investigated by comparison of cross sectional observation of the coatings by field emission scanning electron microscopy (FESEM) equipped with energy dispersive X-ray analysis (EDX). The hardness and wear behavior of electroplated nanocomposite coatings were evaluated by ball on disk test at room temperature and ambient air. Microstructures studies showed that the amount of incorporated nanoparticles in the coatings plated with the electrolyte without organic solvent is 2.1 wt. % and this amount increases with the addition of organic solvents. So that, the maximum amount of nanoparticles in this study (5.2 wt. %) is achieved by adding methanol. Surface hardness of the coatings plated with Watt’s solution was 301 Hv which increased to 485 Hv with adding methanol. Wear tests also showed that the addition of methanol increased the wear resistance twice more than the electrolyte without organic solvent. The microhardness investigation verifies this fact that increasing of reinforcement nanoparticles and coating’s microhardness due to adding methanol provides the oxide layer’s mechanical strength and creates the highest wear resistance in the plated nanocomposites.
    Keywords: Nickel alumina nanocomposites, Organic substances, Pulse electrodepostion, Microhardness, Wear
  • Mojgan Najafi *, Zahra Alemipour, Fatemeh Rajabi Pages 255-262
    Ordered Fe100−x Mn x (0 ≤ x ≤ 87) nanowire arrays have been prepared by co-electrodeposition of Fe and Mn into pores of homemade anodized aluminum oxide (AAO). The influence of composition, annealing temperature, and frequency on structure and magnetic properties of Fe/Mn nanowires was studied. The changes in the saturation magnetization, coercivity (Hc), remanent squareness (Mr/Ms), and crystal structure of nanowires with changing of the above parameters were also investigated. The results of XRD and SEM suggest that the nanowires have a bcc structure and that their phases change with the annealing temperature. The nanowires have uniaxial magnetic anisotropy with easy magnetization direction along the nanowire axis due to the large shape anisotropy. Also, the coercivity of the Fe100−xMn x nanowires was increased with increasing annealing temperature for all the compositions. On the other hand, the nanowire arrays electrodeposited at different electrodeposition frequencies show remarkably different magnetic behaviors, due to increasing of the electrodeposition frequency, the rate of ions for reduction was decreased.
    Keywords: Nanowire, Electrodeposition, Coercivity, Fe-Mn alloy
  • Moslem Najafi, Abolfazl Darvizeh, Reza Ansari * Pages 263-274
    Composite materials such as fiber reinforced polymeric laminates are used extensively in various engineering applications. Of the greatest impediments to the use of these materials in advanced applications is the reduction of their mechanical properties and structural integrity when they are exposed to high temperatures. In this paper, the effect of nanoclay addition on impact properties of composite and fiber metal laminates before and after exposure to high temperature shock have been investigated. For this purpose, the nanoclay particles were added to pure epoxy resin using mechanical mixer, high-speed mechanical homogenizer, and ultrasonic homogenizer. Then, both the composite laminates and fiber metal laminates 2/1 were laminated by aluminum sheets, pure epoxy resin and modified resin with nanoclay and glass fiber using hand lay-up process. The effects of using nanoclay on the impact strength of composite laminates and fiber metal laminates before and after exposure to temperature of 230 ° C were studied. According to the results obtained, it was found that nanoclay has effective role in maintaining impact properties of the specimens. Additionally, as a result of protective role of metallic layers, the thermal shock induced degradation in impact properties of fiber metal laminates was decreased.
    Keywords: Fiber metal laminate, High temperature thermal shock, Nanoclay, Impact properties
  • Javad Shahbazi Karami, Mohammad Morad Sheikhi *, Morad Sheikhi, Davood Manafi, Orang Chaechi Pages 275-282
    Metalic composite tubes, used in special applications such as aerospace and oil industries, can be produced by multi-layered tube hydroforming. Pressure and feed loading paths are two important parameters in two-layered tube hydroforming process. Theoretical formulas don’t exist to obtain correct pressure and feed loading paths. On the other hand, these loading paths have a significant influence on the quality of products. Therefor determining of optimal pressure and feed loading paths with meta-heuristic algorithm was studied in this paper. First, finite element (FE) model of two-layered tube hydroforming process was created and validated with experimental data. Then FE model and meta-heuristic optimization algorithm were combined to determine of the loading paths. In this paper, genetic algorithm was used as a meta-heuristic optimization. Conformation of the geometrical dimension of the product with the design dimension of final product was goal function in this algorithm. Also, the maximum amount of thickness changing and Von-mises stress were considered as constrains of optimization. Both loading paths were assumed linear. Python programming and ABAQUS software are utilized for process simulation and linking the FE model and genetic algorithm.
    Keywords: Hydroforming Process, Metal Composite Tubes, Optimization of Loading Path, Genetic algorithm
  • Fathollah Taheri-Behrooz *, Seyyed Mohammad Javad Mahdavizade, Mohammad Javad Gholami Pages 283-294
    In the current paper, a micromechanical based model is presented to estimate the stress transfer in interphase of three-phase reinforced composites. The symmetric model consists of fiber, matrix and a layer in between them. In this study, composite constituents were considered as linear elastic materials. Also, the matrix was treated as isotropic material while the fiber and the interphase were considered as transversely isotropic materials. The stress distribution solutions for an intact model and partially debonded model are obtained. A pair of uncoupled partial differentiation equations were obtained in terms of unknown displacement components. The separation of variable with Eigenfunction expansion methods were used to derive the exact solution of the PDE’s. Analytical solutions for the free boundary conditions on the external surface of the matrix are obtained to simulate the pullout test. In both cases, numerical findings revealed a good correlation with the analytical results. By comparing the shear, radial and axial stress components become clear that three- phase composite adopts smaller amounts than of two- phase composites. Also, it was shown that the stress field in the partially debonded model has small quantities in comparison to the intact model.
    Keywords: Micromechanics, Interphase, Stress transfer, Intact, Partially debonded
  • Fatemeh Ghaharpour, Ali Bahari, Majid Abbasi * Pages 295-302
    Reinforcing of materials using carbon nanotubes are new approach for development of new and or advanced composites. In the meantime, the use of carbon nanotubes to reinforce cementitious materials, especialy reconstructing cement, is considered. The synthesis process of nanotubes on cement is the main problem in making the composite. In the paper, synthesis and characterization of cement-CNT composite produced by CVD process was investigated. The CVD process at 800°C using acetylene gas as a carbon source, argon as carrier gas and hematite iron oxide as a catalyst was performed. Wet impregnation method for preparing the catalyst bed of cement and iron oxide particles were used. FESEM, EDX, TEM and Raman spectroscopy were used to characterization CNTs/Cement composite and the size, morphology and quality of CNTs respectively. The growth yield of carbon nanotubes was determined by TGA. The results showed that the chemical vapor deposition method allows the deposition of carbon nanotubes with proper distribution of diameters and quality. It was also observed that most of the synthesized carbon nanotubes have open ends that represent the end growth of the carbon nanotubes. Finally the result of mechanical tests indicated that CNTs addition to the cement paste dramatically the increased compressive strength by bridging between cracks and filling pores.
    Keywords: Cement, Carbon Nanotubes, composite, Chemical vapor deposition
  • Fatemeh Mirarabshahi, Alireza Mashreghi * Pages 303-310
    In present study, production of Al/(Al2O3ɜ嗋棘) composite in Al-V2O5-NiO system with thermomechanical activation method has been investigated. For this purpose, the mixing of Al, V2O5 and NiO powders with two different weight fraction (P0: Al-18.9 V2O5-7.9NiO, P1: Al-13.3V2O5-5.6NiO) were grinded and densification was occurred. Differential thermal analysis method was used to investigation of phase transitions. Heat treatments was conducted on the raw comperest silenderical samples due to the peak temperature of the reactions, P0 raw samples heated at temperatures of 725,770 and 950 °C and P1 raw samples at temperatures of 725, 830 and 960 °C. XRD analysis and the microstructure of the sintered samples at temperature of 960 showed that the phases Al3V, Al23V4, α-Al2O3, Al2V3 in both sample as reinforcement is formed.in this temperature. The difference between P0 and P1 samples is that in the P0, AlNi phase and in P1 Al4Ni3 phase formed. Studies also show that by increasing temperature we have increase in the hardness and density. In P0, hardness and density values in this sample where much more than of P1.
    Keywords: In-Situ Composite, reinforcement, Intermetallic, Ceramic Compounds, Combustion Synthesis
  • Davood Rahmatabadi, Moslem Tayyebi, Ramin Hashemi * Pages 311-318
    In the present study, Al/Cu layered composite was produced through CRB method at room temperature, without lubricant and via using laboratory rolling machine by applying 60% reduction in thickness. Also mechanical properties, fracturgraphi and microstructure investigated through uniaxial tensile test, microharsness, scanning electron and optiv microscope. Results of carried out tests, showed the value of tensile strength and microhardness for Al/Cu layered composite compared to initial Al 5052 and pure Cu, increased that the main cause of this increase is applied high strain and cold working. Value of tensile strength for Al/Cu layered composite received 415 MPa that compared to initial Al 5052 and pure Cu 48% and 140% enhanced, respectively. Also microhardness calculated for each layers of composite individually and for Al and Cu increased 14% and 83% respectively. Results of SEM demonstrated that ductile fracture mechanism govern for Al/Cu composite such as initial samples, but the difference is that dimples for composite layers shallower and smaller compared to initial samples.
    Keywords: Layered Al-Cu composite, Cold Roll Bonding, Mechanical properties, fracturgraphi, Microstructure
  • Majid Mokhtari *, Morteza Shahravi Pages 319-326
    Due to stress concentration, adherends non-homogeneity (adherends materials, geometry and boundary conditions), and load transferring phenomenon, joints are the most critical locations in the structures especially composite structures. Enhance the strength of the adhesive joints and improve the dynamic behavior of the joints are the main goal of the most adhesive joints studies during the last decade. The effect of the step graded behavior of adhesive zone on dynamic behavior of composite T- joint is studied in present work. Finite element analysis (FEA) of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) face-sheets, presented with ABAQUS 6.12-1 FEM code software. Loctite Hysol 3422, an epoxy adhesive, selected to bonding purpose and step wise behavior of adhesive region. Modal analysis and transient half-sine dynamic response of the composite T- joint are presented in this paper. Two verification processes employed to verify the dynamic modeling of manufactured sandwich panels and T-joint modeling. Step wise graded adhesive zone is a brilliant recommendation to control and improve the dynamic behavior of T-joints. The effect of the step wise graded adhesive zone on natural frequencies and mode shapes and transient response are compared for different topology of the step wise graded adhesive zone. It has been shown that the step wise graded adhesive zone cases changed the first natural frequency in range of 34 % and affected the mode shapes. Also the structural damping of the step wise graded adhesive zone cases and dynamic responses are smoother and more applicable.
    Keywords: Composite T-joints, Step Graded Adhesive Zone, Dynamic Behavior, Transient Loading, modal analysis
  • Mahsa Jahani, Hamid Beheshti *, Mohammadi Heidari-Raran Pages 327-336
    In recent decades, composite materials have wide range of applications in different industries such as aerospace and automotive due to their high strength to weight ratio. Crash box uses as energy absorber in automobiles between bumper and chassis to prevent damage to passengers. Due to high importance of passenger’s safety, reduction of maximum load of crash box after crash is very important. In general, an ideal crash box has higher specific energy (SEA) and lower maximum load. Therefore, it is very important to have a predictive design tool to be able to simulate the response of thin-walled structures under impact or crash loading. In this study, at first to validate the numerical simulation, a composite crash box is simulated in Abaqus/Explicit, according to available experimental research and extracted force-displacement curve from numerical simulation is compared with available experimental results. After ensuring the solution method, in order to provide an overall strategy to reduce the amount of the maximum load of crash boxes, a composite crash box is modelled and the effects of three different triggers on collapse behavior, especially on the maximum load is evaluated. Results show that presence of trigger in simulated crash boxes has a positive effects on their performance.
    Keywords: Crash box, Energy absorber, composite, Edge trigger
  • Ali Reza Torabi *, Bahador Bahrami, Majid Reza Ayatollahi Pages 337-346
    Crack growth trajectory in V-notched specimens is investigated by polymeric round-tip V-notched Brazilian disk (RV-BD) under combined compressive-shear loading conditions both experimentally and theoretically. First, the experimental fracture trajectory of RV-BD specimens is obtained by means of 18 fracture tests for various notch opening angles and 0.5 mm notch tip radius. Then, by utilizing two methods, namely the extended finite element method (XFEM) based on the cohesive zone model and the incremental method on the basis of the maximum tangential stress (MTS criterion), the fracture trajectory is predicted. Predictions of both the methods and also the experimental observations show that although the V-notch is under compressive-shear loading conditions, fracture initiates due to the tensile stresses at the notch border and propagates to the external boundary of the specimen. The graphical agreement of the two predicted trajectories with the experimental one demonstrates the ability of both methods in predicting the fracture trajectory for V-notches under compressive-shear loading conditions.
    Keywords: Crack growth trajectory, V-notch, Extended finite element, Incremental method
  • Ali Asghar Masoumi *, Gholam Hosain Rahimi, Sharbaf Moghadas Pages 347-358
    In this paper, transient heat transfer analysis in composite metal cylindrical vessel will be investigated using the layerwise theory and differential quadrature method. For this purpose, five samples from the metallic cylindrical vessel and composite metal cylindrical vessel has been under transient heat transfer analysis.Thermal conditions of governing the issue has been extracted from a practical and experimental conditions. The aim of this research is study and investigate the behavior of heat transfer in the vessels mentioned. Therefore, the governing equations of heat transfer is achieved in a multilayered cylindrical vessel. Due to the different behavior of multilayer cylindrical in heat transfer, the analysis is to be done using the layerwise theory in order to obtain more accuracy. Then, the governing equations of heat transfer are derived for this vessel and are solved by differential quadrature method. In differential quadrature method, to solve the governing relations, These equations must be in the form of the matrix equations. The MATLAB programming code to be used to solve this matrix equations. After extracting result, temperature changes and heat transfer behavior in multilayer cylindrical vessel versus time have been discussed. To validate the resulting solution of the layerwise theory and differential quadrature method, modeling and numerical analysis of heat transfer in Abaqus finite element software done and the results of this software were compared with the solution of differential quadrature. Finally, the results of this study have been compared with exact solution of heat transfer equations in the several reference.
    Keywords: differential quadrature, composite metal vessel, layerwise theory, heat transfer analysis, Finite element