فهرست مطالب

علوم و فناوری کامپوزیت - سال چهارم شماره 4 (پیاپی 14، زمستان 1396)

نشریه علوم و فناوری کامپوزیت
سال چهارم شماره 4 (پیاپی 14، زمستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/12/08
  • تعداد عناوین: 12
|
  • شیما سادات مجابی، محمد مهدی خیری خواه * صفحات 363-374
    در این مقاله، ارتعاشات اجباری یک ورق چند لایه کامپوزیتی یکسرگیردار مسلح با عملگرهای سیم های آلیاژ حافظه دار، به روش کلاسیک و فازی و بصورت مدار بسته کنترل می شود. به این منظور، ابتدا معادلات حاکم بر ارتعاشات ورق کامپوزیتی چند لایه که شامل سیم های آلیاژ حافظه دار است، با استفاده از تئوری کلاسیک ورق ها و اصل همیلتون استخراج می شود. همچنین رفتار حرارتی - مکانیکی سیم های آلیاژ حافظه دار با استفاده از فرمول لیانگ مدل سازی می گردد. سپس حل نیمه تحلیلی مساله با توجه به شرایط مرزی آن و به روش ریلی- ریتز ارائه و فرکانس های طبیعی ورق محاسبه و با نتایج تجربی مقایسه می گردد. نتایج حاصله حاکی از دقت مدل سازی و تطابق خوب آن با نمونه واقعی دارد. سپس جهت کنترل دامنه ارتعاشات ورق تحت بار اجباری نوسانی، از سیستم مدار بسته با عملگرهای سیم آلیاژ حافظه دار که بر روی ورق متصل شده اند، استفاده می گردد. از سه روش کنترلی کلاسیک، فازی و ترکیبی جهت کاهش دامنه جابه جایی ورق استفاده می شود. در نهایت با استفاده از الگوریتم ژنتیک، به بهینه سازی ضرایب بهره کنترل کننده کلاسیک و قواعد و پارامترهای کنترل کننده فازی جهت هدف کاهش دامنه ارتعاشات سازه پرداخته می شود. نتایج حاصله نشان می دهد که کلیه کنترل کننده-های طراحی شده دامنه جابه جایی پایدار ورق را به طور چشمگیری کاهش می دهند و در این بین کنترل کننده ترکیبی فازی-کلاسیک بهترین عملکرد را داراست.
    کلیدواژگان: آلیاژ حافظه دار، ورق کامپوزیتی، ارتعاشات، کنترل کننده فازی، الگوریتم ژنتیک
  • محمد منصور محی الدین قمشه ای *، رضا شاهی صفحات 375-385
    در این تحقیق اتصال چسبی رویهم تک لبه بین لوله های کامپوزیتی که همزمان تحت یک گشتاور پیچشی و اثرات حرارتی-رطوبتی قرار دارد، به روش عددی تربیع دیفرانسیل (DQM) مورد مطالعه قرار گرفته است. این تحلیل بر اساس تئوری خطی پوسته های استوانه ای به انجام رسیده و در آن خیز عرضی ایجاد شده در لوله ها لحاظ گردیده است. ابتدا معادلات دیفرانسیل حاکم بر تغییر شکل لوله ها و ناحیه چسب برحسب مولفه های میدان جابجائی استخراج گردیده اند. کل سازه به چند ناحیه همپوشانی و غیرهمپوشانی تقسیم گردیده، و معادلات مربوط به نواحی همپوشانی لوله ها، که حل تحلیلی ندارند، به روش عددی DQM گسسته سازی شده، و نهایتا مجموعه معادلات مربوط به کل سازه با توجه به شرایط مرزی و پیوستگی بین نواحی بطور همزمان حل گردیده اند، تا جابجائی های محیطی و شعاعی (عرضی) بدست آیند. سپس با معلوم بودن مولفه های جابجائی، مولفه های تنش برآمدن و تنش برشی در ناحیه همپوشانی تعیین شده اند. به منظور صحت سنجی مدل عددی حاضر، نتایج عددی حاصل از آن با نتایج عددی یک مرجع به چاپ رسیده و نیز با نتایج نرم افزار آباکوس مقایسه گردیده، که مطابقت و همخوانی قابل قبولی بین آنها ملاحظه می شود. نهایتا با استفاده از مدل DQM حاضر مطالعات پارامتری به انجام رسیده و تاثیر پارامترهایی شامل ضخامت لایه چسب، طول ناحیه همپوشانی، تغییر دما و رطوبت نسبی بر روی چگونگی توزیع تنش ها در ابن ناحیه بررسی گردیده است.
    کلیدواژگان: لوله کامپوزیتی، اتصال چسبی، اثرات حرارتی - رطوبتی، روش تربیع دیفرانسیل
  • فرامرز آشنای قاسمی*، اسماعیل قاسمی، سجاد دانش پایه صفحات 386-390
    در این تحقیق، خواص مکانیکی، شامل مدول الاستیک، استحکام کششی و استحکام ضربه نانوکامپوزیت های بر پایه آلیاژ پلی پروپیلن و پلی اتیلن خطی با چگالی کم، در حضور نانوذرات اکسید تیتانیوم، به روش اختلاط مذاب در یک اکسترودر دو مارپیچه هم سوگرد تهیه گردید. بدین منظور، به ترتیب 0، 2 و 4 درصد وزنی نانو ذرات اکسید تیتانیوم به ترکیبات پایه پلی پروپیلن/پلی اتیلن خطی با چگالی کم با نسبت ثابت 60/40 درصد وزنی افزوده شده و ترکیبات نهایی تهیه شد. آزمون های کشش و ضربه به ترتیب برای تعیین مدول الاستیسیته، استحکام کششی و استحکام ضربه ترکیبات انجام شد. مشاهده شد که افزودن نانو ذرات اکسید تیتانیوم تا 2 درصد وزنی مدول الاستیسیته و استحکام ضربه نسبت به ترکیب پایه پلی پروپیلن/پلی اتیلن خطی با چگالی کم را افزایش می دهد اما تاثیر چندانی بر استحکام کششی ندارد. حضور بیش از 2 درصد وزنی نانو ذرات (تا 4 درصد وزنی) باعث کاهش خواص مذکور می شود. همچنین مشاهده گردید که حضور نانو ذرات با درصد وزنی کم (حدود 2 درصد وزنی)، تقریبا 7 درصد استحکام ضربه و مدول الاستیک ترکیبات را افزایش می دهد.
    کلیدواژگان: نانو کامپوزیت ها، مدول الاستیک، استحکام ضربه، نانو ذرات اکسید تیتانیوم
  • احسان حیطه، مهدی دیواندری *، مرتضی غلامی صفحات 391-398
    مصرف کامپوزیت های شامل دو یا چند فلز، با هدف بهبود بهره وری در صنایع مختلف، در سالهای اخیر افزایش یافته است. در این تحقیق، ریخته گری کامپوزیت دوفلزی آلومینیم- مس در حالت ذوب ریزی مذاب آلومینیم درون بوش جامد مسی به ابعاد، ارتفاع 40 میلی متر و قطر داخلی و خارجی 79 و 84 میلی متر، در سرعت دوران 1480 دور بر دقیقه و دماهای پیش گرم 100، 150، 200، 300 و 400 درجه ی سانتی گراد به وسیله ی دستگاه ریخته گری گریز از مرکز عمودی انجام شد و فصل مشترک تشکیل شده مورد مطالعه قرار گرفت. کاهش دمای پیش گرم با تشدید آهنگ تبرید موجب کاهش ضخامت فصل مشترک و نیز ظریف تر شدن ساختار یوتکتیک غیرعادی α-Al/Al3Cu می شود. بررسی های آنالیز میکروسکوپ الکترونی مجهز به طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDS) نشان داد فازهای (به ترتیب از سمت مس) AlCu2، AlCu و Al2Cu، رسوبات Al2Cu جدا شده از لایه ی سوم و پراکنده در زمینه ی از ساختار یوتکتیک غیرعادی α-Al/Al3Cu و نهایتا ساختار یوتکتیک غیرعادی α-Al/Al3Cu در مجاورت آلومینیم تشکیل شده است. سختی فصل مشترک تابع یک روند نزولی است به گونه ای که سختی فازهای تشکیل شده از سمت دیواره ی خارجی به طرف داخل قطعه ریختگی کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: فصل مشترک، آلومینیوم، مس، ریخته گری گریز از مرکز، انحلال، دمای پیشگرم
  • رضا اسلامی فارسانی *، فاطمه محبتی، حامد خسروی صفحات 399-404
    کامپوزیت های چندلایه ای الیاف- فلز که از اتصال ورق های نازک فلزی و کامپوزیت های تقویت شده با الیاف تشکیل شده اند، به دلیل دارابودن وزن کمتر و خواص مکانیکی بهتر در مقایسه با سایر کامپوزیت ها و آلیاژهای آلومینیوم در صنایع مختلف کاربرد فراوانی پیدا کرده اند. در صورت ایجاد عیوبی همچون ترک در این مواد، ساختار آن ها آسیب دیده و لذا باید آن را جایگزین نمود. جهت بهبود عیوب و ترک ها بدون جایگزین کردن کامپوزیت چندلایه ای از سیستم های خودترمیمی استفاده می شود. در این پژوهش یک سری میکرولوله های شیشه ای کوتاه پرشده با نوعی ماده ترمیم کننده شامل رزین اپوکسی و هاردنر مربوط به آن به عنوان سیستم خودترمیمی استفاده شده است. هنگامی که در حین بارگذاری عیب یا ترک در کامپوزیت ایجاد شود، این عیوب با میکرولوله های شیشه ای کوتاه برخورد کرده، در نتیجه میکرولوله ها شکسته و عامل ترمیمی در محل آسیب جریان پیدا می کند که با گذشت زمان موجب ترمیم آسیب و در نتیجه بهبود خواص کامپوزیت می شود. هدف از این پژوهش بررسی کسر حجمی مناسب و زمان مطلوب جهت مشاهده پدیده ترمیم شوندگی است. بدین منظور میکرولوله های شیشه ای حاوی مواد ترمیم کننده با کسرهای حجمی 4، 8 و 12 پر و خردشده و در کامپوزیت زمینه اپوکسی تقویت شده با الیاف شیشه پراکنده شدند. خواص کششی نمونه ها با گذشت زمان های مختلف پس از ایجاد آسیب مورد بررسی قرار گرفت. بیشترین میزان بازیابی راندمان ترمیم به میزان 3/58 درصد برای نمونه حاوی 8 درصد حجمی ماده ترمیمی مشاهده شد.
    کلیدواژگان: کامپوزیت چندلایه ای الیاف- فلز، پدیده خود ترمیمی، رفتار کششی، میکرولوله های شیشه ای کوتاه
  • حسین نوپور، عبدالرضا کبیری عطاآبادی*، محمود مهرداد شکریه صفحات 405-417
    در این تحقیق، تاثیر مسیر الیاف منحنی بر روی بهبود بار کمانش صفحه کامپوزیتی تحت فشار محوری و با در نظر گرفتن مسیرهای تغییر خطی و غیرخطی (مسیر شعاع انحناء ثابت) زاویه الیاف، بررسی شد. در مسیر تغییر خطی و غیر خطی، زاویه الیاف با مختصات نقاط واقع در صفحه به ترتیب به صورت خطی و غیرخطی تغییر می کند. در تحقیقات گذشته بر روی کمانش صفحات کامپوزیتی با الیاف منحنی، عمدتا مسیرهای تغییر خطی زاویه الیاف بررسی گردید، اما فعالیت قابل توجهی در زمینه مقایسه بین میزان اثرگذاری این مسیر با سایر مسیرها صورت نگرفت. لذا در این تحقیق، این مقایسه برای دو مسیر تغییر خطی و غیرخطی و برای یک صفحه کامپوزیتی بدون گشودگی و دارای گشودگی انجام شده است. برای مدل سازی ها از نرم افزار المان محدود آباکوس استفاده گردید. نتایج نشان می دهد که برای صفحه کامپوزیتی بدون گشودگی با ابعاد، جنس، لایه چینی و شرایط مرزی مورد نظر، مسیر تغییر خطی زاویه الیاف در حالت ایده آل، در حدود ده درصد بار کمانش بیشتری را نسبت به مسیر شعاع انحناء ثابت نتیجه داده اما با لحاظ قیود ساخت، مسیر شعاع انحناء ثابت، حدود چهار درصد نتایج بهتری را نشان می دهد. با توجه به شرایط مرزی اعمالی، مکانیزم افزایش بار کمانش با به کارگیری الیاف منحنی شکل، باربرداری از نواحی مرکزی و انتقال بار به لبه ها می باشد. دو هندسه گشودگی دایروی و بیضی شکل با قطر و نسبت های منظری مختلف نیز بررسی گردید. نتایج نشان می دهد که در مدل های با گشودگی با لحاظ قید ساخت، هر دو مسیر بار کمانش تقریبا یکسانی دارند.
    کلیدواژگان: صفحه کامپوزیتی، الیاف منحنی، تغییر خطی زاویه الیاف، مسیر شعاع انحناء ثابت، کمانش
  • علی داور*، رضا آذرافزا، وحید باقری صفحات 418-425
    در این مقاله رفتار فشاری سازه های مخروط ناقص مشبک کامپوزیتی با و بدون نانولوله کربنی به عنوان تقویت کننده، به روش تجربی و شبیه سازی عددی مورد بررسی قرار گرفت. نمونه های کامپوزیتی از جنس شیشه/اپوکسی بدون نانولوله کربنی و تقویت شده با 2% وزنی نانولوله کربنی به روش پیچش الیاف ساخته شد و مورد آزمایش نیروی محوری فشاری قرار گرفت. همچنین مدلسازی مخروط ناقص مشبک کامپوزیتی و شبیه سازی عددی در نرم افزار آباکوس انجام پذیرفت و نتایج نیروی فشاری-جابجایی محوری با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردید و تطابق خوبی حاصل شد. در شبیه سازی عددی، برای اختصاص دادن خواص ماده نانوکامپوزیت، از مدل هالپین-سای اصلاح شده استفاده شد. تاثیر کسر حجمی نانولوله کربنی و همچنین ضرایب پراکندگی نانولوله ها در داخل رزین اپوکسی، به کمک تحلیل اجزاء محدود بررسی شد. نتایج نشان داد که افزودن 2% وزنی نانولوله کربنی به رزین اپوکسی در حین ساخت، نیروی قابل تحمل بیشینه را حدود 44% افزایش می دهد. این در حالی است که با افزایش کسر حجمی نانولوله بالاتر از 2% وزنی، به دلیل کاهش کیفیت پراکندگی و کلوخه ای شدن و غیر یکنواختی توزیع نانولوله درون رزین اپوکسی، حداکثر نیروی قابل تحمل سازه کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: مخروط ناقص مشبک، شیشه، اپوکسی، نانوکامپوزیت، آزمایش فشار محوری، شبیه سازی عددی
  • الهه خدابخشی، شهاب کاظمی*، سعید احمدی فرد صفحات 426-433
    فرآیند اصطکاکی اغتشاشی یک روش بهسازی سطح است. این فرآیند برای اصلاح ریزساختار و بهبود خواص مکانیکی و همچنین تولید کامپوزیت سطحی توسعه یافته است. هدف از انجام این پژوهش تولید نانو کامپوزیت سطحی زمینه مس با ذرات تقویت کننده SiO2 به روش فرآوری اصطکاکی اغتشاشی برای بهبود خواص مکانیکی است. در این مقاله از سرعت پیشروی ثابت 56 میلیمتر بر دقیقه و از سرعت های دورانی 500، 710 و 1000 دور بر دقیقه بهره گرفته شد. نمونه بهینه با در نظر گرفتن نتایج ریزساختاری و بالاترین خواص مکانیکی انتخاب شد. ریزساختاری نمونه ها به وسیله میکروسکوپ نوری (OM) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دهنده این است که با افزایش سرعت دورانی اندازه ذرات افزایش و در نتیجه سختی کاهش می یابد. بیشترین سختی به دست آمده، مربوط به نمونه تولید شده با سرعت دورانی 500 دور بر دقیقه و به میزان 121 HV و با کمترین اندازه دانه 10 میکرون در ناحیه اغتشاشی است. همچنین خواص کششی نمونه های تولید شده به وسیله آزمون کشش بررسی شد. نتایج آزمون نشان دهنده آن است که استحکام کششی فلز پایه و کامپوزیت سطحی تولید شده به ترتیب 218 به227 مگاپاسکال به دست آمد. در نهایت خواص سایشی کامپوزیت سطحی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمون سایش˓ بهبود رفتار سایشی کامپوزیت تولید شده را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: فرآیند اصطکاکی اغتشاشی، خواص مکانیکی، میکروسختی، مس، سایش
  • نوید جلالیان میرزاپور، مهدی یارمحمد توسکی* صفحات 434-442
    در این تحقیق، رفتار ضربه شارپی پانل ساندویچی با لحاظ مواد خودترمیم در آن، مورد بررسی قرار گرفته است. پانل ساندویچی شامل پوسته کامپوزیتی الیاف کربن با چیدمان متقارن (0/90) در قسمت بالا و پایین و هسته جامد از فوم PVC بین آنها می باشد. مواد خودترمیم درون لوله های نازک شیشه ای پرشده و بین لایه های کامپوزیت پانل ساندویچی قرار داده شده اند. ساخت پانل ساندویچی به روش لایه چینی دستی بوده که از اپوکسی برای اتصال لایه ها نیز استفاده شده است.
    مواد خودترمیم دارای سه کسر حجمی 0.5، 1 و 1.5 درصد هستند که در بین لایه های کامپوزیتی پانل ساندویچی بکار گرفته شده اند. تخریب پانل ساندویچی با لحاظ مواد خودترمیم توسط دستگاه خمش سه نقطه ای انجام شده است. پس از تخریب، ترمیم آغاز شده و مدت زمان های صفر، سه و هفت روز برای تاثیر مواد خودترمیم پانل ساندویچی در نظر گرفته شده است. نمونه ها تحت آزمایش ضربه شارپی در مدت زمان های مذکور قرار گرفته و تاثیر مواد خودترمیم برروی رفتار ضربه پانل ساندویچی مورد ملاحظه قرار گرفته است.
    نتایج تجربی رفتار ضربه شارپی پانل ساندویچی با لحاظ مواد خودترمیم بیانگر این است که بیشترین میزان چقرمگی شکست دینامیکی و بازدهی ترمیم متعلق به نمونه با کسر حجمی 1.5 درصد پس از گذشت هفت روز از زمان تخریب در مقایسه با نمونه شاهد می باشد. بکارگیری لوله های شیشه ای خود به تنهایی موجب افزایش استحکام سازه ساندویچی به میزان چشمگیری می شوند و تعداد لوله ها در افزایش استحکام سازه موثر است. با افزایش کسر حجمی و زمان ترمیم، بازدهی ترمیم پانل ساندویچی افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: پانل ساندویچی، کامپوزیت، مواد خودترمیم، ضربه شارپی، کسر حجمی
  • کرامت ملک زاده *، ناصر ذوالقدر، علیرضا پورموید صفحات 443-452
    در این تحقیق برای اولین بار تاثیر پارامترهایی نظیر سفتی موضعی هوشمند و ابعاد جسم متصله هوشمند حافظه دار در رفتار دینامیکی ورق های ضخیم با حضور جسم متصله هوشمند حافظه دار بررسی شده است. در بدست آوردن معادلات حاکمه ی حرکت این ورق از تئوری مرتبه بالای 12 مولفه ایی گارک- کانت استفاده شده است که در این حالت اثرات ناشی از آلیاژهای حافظه دار و سفتی موضعی جسم متصله در نظر گرفته شده و در ادامه معادلات ارتعاشی ورق حامل جسم متصله هوشمند دارای آلیاژ حافظه دار با استفاده از اصل همیلتون بدست آورده شده است. به جهت گسسته سازی سیستم از روش گلرکین استفاده گردیده و سپس ماتریس های سفتی و جرمی سیستم مذکور برای دستیابی به یک مسئله ارتعاشی استاندارد مقادیر ویژه استخراج شده است. فرکانس های ارتعاشی سیستم محاسبه شده با نتایج مقالات و مجلات معتبر مقایسه و اثر پارامترهای مختلف ورق ضخیم ارزیابی شده است. نتایج حاصله نشان می دهد در نظر گرفتن سفتی موضعی جسم متصله ناشی از اثر آلیاژهای حافظه دار و سفتی خود ورق، نقش قابل ملاحظه ایی در رفتار ارتعاشاتی ورق ها دارد به گونه ایی که در صورت عدم فعالسازی مناسب هر یک از پارامترهای مختلف آلیاژ حافظه دار و یا در نظر نگرفتن سفتی جسم متصله هوشمند حافظه دار تغییرات در پاسخ های سیستم قابل ملاحظه خواهد بود. همچنین ابعاد جسم متصله نیز دارای اهمیتی خاص خواهد بود زیرا که اثر وزن آلیاژ حافظه دار، جسم متصله و همچنین نیروهای ناشی از استحاله ی آلیاژهای حافظه دار هر کدام تاثیرات زیاد بعضا ناهمسویی بر ارتعاشات سیستم دارند.
    کلیدواژگان: ارتعاشات آزاد، جسم متصله هوشمند، سفتی موضعی، مواد مرکب هوشمند
  • امیرحسین دادو، محمد گلزار *، داوود اکبری، محمدحسین محمدی پور صفحات 453-463
    فرآیند پالتروژن یکی از روش های پیوسته تولید پروفیل هایی با مقطع ثابت می باشد. در این پژوهش شکل گیری محصول پالتروژن از یک ماده گرمانرم در قالب مستقیما مشاهده و اطلاعات مهمی از حرکت مذاب و شکل گیری حباب در حین فرآیند حاصل گردید.در این راستا از یک قالب پالتروژن تخت (همگرا- موازی) با طرفین شیشه ای جهت آشکارسازی استفاده شد. برای حرارت دهی محصول در حین انجام فرآیند از یک منبع مادون قرمز استفاده شد تا فضای کافی جهت تامین حرارت پیوسته در تمامی قالب ممکن گردد. از مواد آشکارساز مانند گرانول و الیاف رنگی جهت آشکارسازی بهتر جریان مذاب نسبت به الیاف استفاده شد. جهت مشاهده بهتر درون قالب و ثبت تصاویر باکیفیت، از دوربین تصویر برداری استفاده گردید.سرعت متوسط ذره در جریان مذاب با حضور الیاف شیشه در جهت طولی 0.43 سانتی متر بر ثانیه و درجهت عرضی 0.54 سانتی متر بر ثانیه اندازه گیری شد. سرعت متوسط طولی مذاب نسبت به سرعت کشنده بیست در صد کمتر محاسبه شد ولی سرعت طولی ذره در انتهای قالب نزدیک به سرعت کشنده شد در حالی که سرعت عرضی در آنجا به صفر رسید. در خصوص حباب های موجود در جریان مذاب درون قالب حدود 17 درصد کاهش حجم تا سه چهارم انتهایی قالب اندازه گیری گردید ضریب نفوذ با استفاده از رابطه دارسی با فرض فشار فرضی 7 بار به مقدار 8-10× 5 تخمین زده شد.
    کلیدواژگان: پالتروژن، آشکارسازی، جریان برگشتی، ضریب آغشتگی، گرما نرم
  • علی تابش، غلامرضا ابراهیمی*، حمید عزت پور صفحات 464-470
    فرایند اتصال نورد انباشتی یکی از روش های تغییر شکل پلاستیک شدید برای تولید مواد فوق ریزدانه با استحکام بالا می باشد. در این پژوهش از فرایند جدید اتصال نورد انباشتی ترکیبی برای تولید کامپوزیت زمینه آلومینیومی تقویت شده با ذرات آلومینا و نانولوله ی کربنی استفاده شد. این فرایند در واقع ترکیبی از روش اتصال نورد انباشتی همراه با آنیل متناوب و روش اتصال نورد انباشتی متقاطع می باشد. این فرایند شامل دو مرحله است. در مرحله ی اول افزودن تقویت کننده همراه با اتصال نورد انباشتی در چهار پاس ابتدایی نورد، به همراه آنیل ورقها پس از هر پاس بمدت یک ساعت در دمای C° 350 و در مرحله ی دوم اتصال نورد انباشتی بدون اضافه کردن تقویت کننده و بدون آنیل، انجام شد. در هر دو مرحله پس از هر پاس نورد، ورق ها به اندازه ی°90 در جهت ساعتگرد چرخیده و سپس نورد شدند. کامپوزیت زمینه آلومینیومی با 1% وزنی تقویت کننده ی نانولوله ی کربنی تا 11 پاس و کامپوزیت هیبریدی زمینه آلومینیومی با 1% وزنی نانولوله ی کربنی و 2% وزنی آلومینا تا 9 پاس نورد تولید شدند. نتایج XRD نشان دهنده ایجاد دانه های فرعی در حد ابعاد نانو متری در پاس انتهایی در هر دو کامپوزیت می باشند.
    کلیدواژگان: کامپوزیت هیبریدی، فرایند اتصال نورد انباشتی ترکیبی، نانولوله ی کربنی، خواص مکانیکی
|
  • Shima Sadat Mojabi, Mohammad Mahdi Kheirikhah * Pages 363-374
    The purpose of this study is controlling the forced vibration of a layered composite cantilever plate embedded with shape memory alloys wires using classical and fuzzy controllers. The governing equations of motion of the composite plate including shape memory alloy wires are calculated using the classical laminated plate theory and the Hamilton principle. The Liang formula is also used to model the thermo-mechanical behavior of the shape memory alloys wire actuators. Then, the free vibration solution for the layered composite plate is calculated using semi-analytical Rayleigh-Ritz method and then is compared with experimental method. Comparison between the obtained natural frequencies of the composite plate and those of published experimental results confirms the accuracy of the purposed modeling and solution. Finally, three controlling system are designed to reduce the amplitude of vibrational displacement of the structure against forced vibrational excitations including PID controller, Fuzzy controller and PID-Fuzzy controller. Finally, the genetic algorithm is used to optimize the gain coefficients of the classic controller and the rules and parameters of the fuzzy controller to reduce the vibrational displacement amplitude of the plate. The obtained results show that the all designed controllers can reduce the steady-state vibrational displacement amplitude of the plate significantly, but the PID-Fuzzy controller has the best performance.
    Keywords: Shape memory alloy, Composite plate, Vibration, Fuzzy Controller, Genatic Algorithm
  • Mohammad Mansour Mohieddin Ghomshei *, Reza Shahi Pages 375-385
    In this research, adhesively tubular single lap joints subjected to torsional and hygrothermal loadings are studied using the Differential Quadrature Method (DQM), in which the lateral deflections are taken into account. The analysis is based on the linear cylindrical shell theory. At first, governing differential equations of the tubes and the interfacing adhesive layer are expressed in terms of the displacement field components. The total structure is divided into the overlapping and non-overlapping areas. The differential equations of the overlapping area which do not have closed form solution, are discretized by implementing the DQM. Then, the equations of the total areas are solved simultaneously regarding their boundary and continuity equations, to find the circumferential and radial (lateral) displacements. Next, having known the displacement field components, the distribution of the peel and shear stresses in the interfacing adhesive are calculated. Results obtained from the presented DQM solutions are compared well with those of a published reference as well as those of an ABAQUS finite element model. Finally, using the DQM model, the influence of the adhesive layer thickness, the overlap length, and the changes in the temperature and relative humidity on the interfacing stress distributions are investigated.
    Keywords: Composite tube, adhesively bonded joint, hygrothermal effects, Differential Quadrature Method (DQM)
  • Faramarz Ashenai Ghasemi *, Ismail Ghasemi, Sajjad Daneshpayeh Pages 386-390
    In this study, mechanical properties, including elastic modulus and impact strength of nanocomposites based on polypropylene and polyethylene, linear low-density blends, in the presence of titanium oxide nanoparticles have been studied. 0, 2 and 4 wt% titanium dioxide nanoparticles were added to the basic ingredients polypropylene / polyethylene linear low density with a fixed ratio of 60/40 wt. % to reach the final composition that was prepared using an extruder. Tensile and impact tests were carried out in order to determine the elastic modulus and impact strength of compounds. It was observed that the presence of titanium dioxide nanoparticles at 2 wt. %, elastic modulus and impact strength compared to the basic polypropylene/polyethylene linear low-density increase and the presence of higher level of titanium dioxide nanoparticles up to 4 wt. % decrease mechanical properties of compounds. It was also seen that usilng low weight percent of nano particles, increase impact strength of the samples up to 7 percenrt.
    Keywords: Nanocomposite analytical, elastic modulus, Impact strength, Titanium dioxide
  • Ehsan Hiteh, Mehdi Divandari *, Morteza Gholami Pages 391-398
    Application of composites of two or more metals has been increased, aiming to increase productivity, in various sectors of industry in recent years. In this work an Al/Cu bimetallic composite was prepared by casting Al melt into a Cu bush with 40 mm height and 79 and 84 inner and outer diameters, rotating at 1480 revolutions per minute (rpm), and 100, 150, 200, 300, and 400°C preheating temperature, respectively in a vertical centrifugal casting machine. Cooling rate increment, due to lower preheating temperature, not only lead to interface thinning but also it can modify microstructure. The results of scanning electron microscope (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) analysis showed that four discrete layers have been formed from the Cu side, including AlCu2, AlCu, Al2Cu continuous layers, Al2Cu precipitates scattering in anomalous eutectic structures and finally α-Al/Al3Cu anomalous eutectic structure near the Al side. Micro hardness measurements showed that hardness of various presented phases decreases from outward to the inward.
  • Reza Eslami-Farsani *, Fatemeh Mohabbati, Hamed Khosravi Pages 399-404
    Fiber metal laminates (FMLs) are a family of hybrid composite structures formed from the combination of metal layers sandwiching a fiber- reinforced plastic layer. Because of low weight and better mechanical properties in comparison with aluminum alloys and other composites, they have found a wide range of use in aerospace industriy. In the case of deep micro-cracks within the FMLs, they must be replaced. To avoid of replacing the FMLs, the self-healing phenomenon is an appropriate strategy to control the defects and micro-cracks. In this research a series of chopped micro glass tubes were employed to provide a self-healing system. These chopped micro glass tubes were filled with epoxy resin hardener as a healing agent system. When the structure is exposed under loading condition, the created damages and micro-cracks rupture the chopped micro-glass tubes and the healing agent flows in the damage area and over a time span the defects will be healed and eliminated. The aim of this study is to find out the appropriate chopped micro-glass tubes volume fraction and the healing time to obtain an efficient healing. For this purpose, the chopped micro-tubes containing 4, 8, and 12 Vol.% were incorporated in epoxy- glass fibers composite and the tensile behavior observed for the specimens were assessed during different healing time. The highest healing efficiency of 58.3% was observed for the specimen with 8% healing agent.
    Keywords: Fiber metal laminate composite, Self-healing phenomenon, Tensile behavior, Chopped microglass tubes
  • Hossein Nopour, Abdulreza Kabiri Ataabadi *, Mahmood Mehrdad Shokrieh Pages 405-417
    In this research, effect of curvilinear fibers on the buckling load improvement of composite plates was studied. Two paths for curvilinear fiber were considered, namely, the linear variation of fiber angle and the nonlinear variation of fiber angle (constant curvature). The fiber orientation varies linear and nonlinear with the coordinates of plate in these two mentioned paths respectively. In the previous researches, linear variation of fiber angle was usually investigated. However, the results were not compared with those of the other paths. In this research, comparisons between the two paths of the linear variation of fiber orientation and the constant curvature of composite plates with and without cutout were performed. ABAQUS finite element software was used for modeling and analysis. Results show that for composite plates without cutouts and with intended dimensions, material, lay-up and boundary conditions in the ideal state, the linear variation of fiber orientation caused ten percent increase in the buckling load in comparison with the constant curvature path. However, by considering the minimum practical radius constraint of the manufacturing method, the constant curvature path shows better results. According to applied boundary conditions, the mechanism of buckling load increase with curvilinear fibers is due to shifting the load from the center of plate to the side edges. Two geometries of cutout, circular cutout with different diameters and elliptical cutout with different aspect ratios were also considered. The results show that in the models with cutout by considering the manufacturing constraints, both paths have similar buckling load approximately.
    Keywords: Composite plate, Curvilinear fiber, Linear variation of fiber orientation, Constant curvature path, Buckling
  • Ali Davar *, Reza Azarafza, Vahid Bagheri Pages 418-425
    In the present paper the compressive behavior of composite lattice truncated cone reinforced with and without carbon nanotube (CNT) is investigated using experimental and numerical simulation methods. Composite lattice truncated cone samples, made of glass/epoxy without CNT and reinforced with 2% wt. CNT are fabricated using filament winding process and tested under compressive axial force. Moreover, modeling of the structure is performed and numerical simulation is achieved using commercial finite element ABAQUS software and the results of compressive force vs. axial displacement are verified by the experimental data and good agreement is observed. Halpin-Tsai micromechanics model is also utilized in order to calculate the nanocomposite material properties and assigned in the numerical simulation. The effects of CNT weight percentage and coefficients of CNT dispersion within the epoxy resin matrix are investigated using numerical simulation method. The results showed that addition of CNT by 2% wt. to the epoxy resin of the composite lattice conical structure, enhanced the maximum carried compressive force by 44%. While addition of CNT more than 2% wt. causes the compressive strength to be decreased due to less dispersion quality and agglomeration and non-uniform dispersion of the CNTs within the epoxy resin.
    Keywords: Lattice truncated cone, glass-epoxy, Nanocomposite, Axial compression test, Numerical simulation
  • Elaheh Khodabakhshi, Shahab Kazemi *, Saeed Ahmadifard Pages 426-433
    Friction stir processing (FSP) is a method for improvement surface. This process development for refinement of microstructure, improvement of materials mechanicals properties so production of surfsce composite. The aim of article product metal matrix composite (MMC) on surface of copper sheets by means of SiO2 refinement by friction stir processing for improve mechanical properties. In this article travel speed was fixed and56 mm/min and rotationals speed were 500, 710, 1000 rpm to sue. Optimum sample selected due to microstructure resualts and highest mechanical properties. Microstructure resualts reported by optical and scaning electron microscopical. Resualt indicating via increase rotational speed, increase size and decrase hardness. Maximum hardness related to specimen whit rotational speed 500 rpm, and 121 Hv, least size 10µm. so tensile properties statement white standard tensile test. Resualt of mechanichal surface composite were about on 218 to 227 Mpa respectively. At last wear properties of surface composite were investigated. The resualt of wear test exhibiting better wear behaviour of the developed composite.
    Keywords: Friction stir processing, Mechanical properties, Microhardness, Copper, Wear
  • Navid Jalalian Mirzapour, Mehdi Yarmohammad Tooski * Pages 434-442
    In this research, CHARPY impact behavior of sandwich panel using the self-healing materials is considered. The sandwich panel consists of a PVC solid foam core between Carbon fibers composite faces with lay-up (0/90)s at the top and down structure. The thin glass tubes are filled by the self-healing materials and put among the composite layers of sandwich panel. The sandwich panel construction is made of handy lay-up, using Epoxy to bond the layers.
    The self-healing materials with (0.5, 1, 1.5) volume fraction are used among composite layers of sandwich panel. The destruction of sandwich panel using the self-healing materials is carried out by three point bending. After destruction, the healing will be started from zero point then 3 to 7 days have been considered to determine the effect of the self-healing materials of sandwich panel. CHARPY impact test are performed on the specimens at the mentioned time to investigate the effect of the self-healing material on the impact behavior of sandwich panel.
    The experimental results of CHARPY impact behavior of sandwich panel considering the self-healing materials illustrates that the most dynamic fracture toughness and healing efficiency belong to the specimen with 1.5 volume fraction after 7 days from destruction time comparing the control specimen. Using glass tubes particularly and the quantity of tubes also will be significant effect on increasing the strength of construction. By increasing the volume fraction and the time of healing, the healing efficiency of sandwich panel will be enhanced as well.
    Keywords: Sandwich panel, Composite, self-healing, CHARPY impact, volume fraction
  • Keramat Malekzadeh Fard *, Naser Zolghadr, Ali Reza Pourmoayed Pages 443-452
    This article for the first time is concerned with effects of parameters as local smart stiffness and smart attached mass dimensions of dynamic behavior of thick laminated plates with attached mass. In deriving governing equations, Gark-Kant’s higher order theory is used and effects of SMA and attached mass`s stiffness taken into account and finally vibration equations of thick plate carrying attached mass contain SMA is reached by using Hamilton`s principal. Then by means of Galerkin method, mass and stiffness matrices are extracted for achieving to a standard eigenvalue vibration problem. In this problem simply supported boundary condition is used for each four edges. Some important parameters such as ratio of local stiffness to stiffness of host structure and smart attached mass dimension on main frequencies of laminated thick plate is studied. A Comparative result with those in published references is presented. These numerical results show that local stiffness due to smart attached mass has a great role on dynamic behavior of thick laminated plates that if SMA didn`t active properly or ignore the effect of attached mass`s stiffness the dynamic response of system will have a lot of changes.
    Keywords: Free Vibrations, Smart Attached Mass, Local Stiffness, Smart composite material
  • Amirhossein Dadou, Mohammad Golzar *, Davood Akbari, Mohammad Hosain Mohamadipour Pages 453-463
    Pultrusion is a continuous method for producing profiles with a constant cross section. Mechanical Properties of pultruded composite is related to process parameters such as pulling velocity, Temperature of die, texture of reinforced fibers, etc.
    Visualization of Physical variables such as velocity of melted resin, position of backward melt flow, orientation of reinforced fiber in the die can be useful in estimation of degree of impregnation and estimation of quality of pultruded composite. visualization and optimization of these parameters can be a major step to achieve pultruded composite with requested specifications and better performance.
    In this research, pultrusion die with glass walls has been used for direct observation of process during pultrusion. glass die has been heated using IR radiation.
    In this way important parameters such as, position of molten backflow, velocity profile of melted resin, orientation of reinforced fibers and void state have been observed directly and volume of voids among the die has been reducted about 0.17 instead of first volume and Impregnation Ratio in Y Direction calculated 0.05 * 10-5 m2 and Vx=0.43cm/s ,Vy=0.05cm/s.
  • Ali Tabesh, Gholamreza Ebrahimi *, Hamid Ezatpor Pages 464-470
    Accmulative roll bonding prcess is one of severe plastic deformation procidures for produce high strength-ultrafine grain materials. In this investigation, the new method of mixed accumulative roll bonding was used to produce Al-based composite reinforced with carbon nanotube and alumina. This method is mixed of Continual Annealing roll Bonding and cross roll accumulative roll bonding procedures. This process has two steps. The first step is reinforcement adding with accumulative roll bonding in four rolling passes and annealing for one hour and 350°C after any pass. The next step is accumulative roll bonding without adding reinforcement and annealing. After any rolling pass, strips rotate 90° in each step and then rolled. In this process 11 rolling passes perform on Al/(1%wt CNT) composite and 9 rolling passes on Al/(1%wt)CNT/(2%wt) AL2O3 composite. X-ray diffraction result show that grain size is about nanometer in final rolling pass for both composite and with increase pass number increases tensile strength and elongation decrease first and then increases. strenght in Al/CNT/Al2o3 composite is higher than Al/CNT composite at the same rolling pass. FESEM picture show that reinforced distribution was well in final rolling pass.
    Keywords: Hybrid composite, Mixed accumulative roll bonding process, carbon nanotube, Mechanical properties