محمدحسین پل
-
در این پژوهش، جذب انرژی در سازه ساندویچ پنل با هسته لانه زنبوری و پوسته از جنس کامپوزیت شیشه-اپوکسی چند لایه، آلومینیم و پارچه های شیشه ای دوبعدی آغشته به سیال غلیظ شونده برشی تحت بارگذاری ضربه سرعت پایین مورد بررسی قرار گرفته است. برای ساخت سیال غلیظ شونده برشی از پلی اتیلن گلایکول 400 و سیلیکای دوده شده آب دوست با ابعاد نانومتری استفاده شده و سپس برای صحت سنجی از خواص ریولوژی سیال از دستگاه ریومتر استفاده شده است. آزمایش در دو ارتفاع 100 و 500 میلی متری با دستگاه سقوط وزنه انجام شده است. هسته لانه زنبوری ساندویچ پنل یک بار با سیال غلیظ شونده برشی پر شده و بار دیگر خالی از سیال غلیظ شونده برشی مورد برسی قرار گرفته است. نتایج آزمایش ریولوژی نشان دهنده آن است که با افزایش نرخ برش مقدار ویسکوزیته افزایش پیدا می کند. نتایج آزمایش ضربه نشان دهنده افزایش میزان جذب انرژی در سازه ساندویچ پنل های پر شده با سیال غلیظ شونده برشی نسبت به ساندویچ پنل های تو خالی می باشد. در ارتفاع سقوط 500 میلی متری جذب انرژی ویژه در سازه ساندویچ پنل با جنس پوسته از پارچه آغشته به سیال غلیظ شونده برشی نسبت ساندویچ پنل با جنس پوسته از آلومینیم و کامپوزیت به ترتیب 27/93 و 9/47 درصد افزایش یافته و جذب انرژی در ساندویچ پنل با جنس پوسته از کامپوزیت نسبت به ساندویچ پنل با جنس پوسته از آلومینیم 16/86 درصد افزایش یافته است.
کلید واژگان: جذب انرژی, ساندویچ پنل, سیال غلیظ شونده برشی, کامپوزیتIn this research, energy absorption in sandwich panel structures with honeycomb core and skin made of glass-epoxy multi-layer composite, aluminum, and two-dimensional glass fabrics impregnated with shear-thickening fluid under low-velocity impact loading has been investigated. Polyethylene glycol 400 and hydrophilic fumed silica with nanometer dimensions were used to make the shear thickening fluid, and then a rheometer was used to verify the rheological properties of the fluid. The test was carried out at two heights of 100 and 500 mm with a drop weight device. The sandwich panel honeycomb core has been tested once filled with shear thickening fluid and again empty of shear thickening fluid. The results of the rheology test show that the viscosity value increases with the increase of the shear rate. The impact test results show an increase in energy absorption in the structure of sandwich panels filled with shear thickening fluid compared to empty sandwich panels. At the drop height of 500 mm, the absorption of specific energy in the sandwich panel structure with a skin made of two-dimensional glass fabrics impregnated with shear thickening fluid, the ratio of sandwich panel with a skin made of aluminum and composite increased by 27.93, and 9.47%, respectively, and energy absorption in The sandwich panel with composite skin has increased by 16.86% compared to the sandwich panel with aluminum skin.
Keywords: Energy absorption, Sandwich panel, Shear thickening fluid, Composite -
بشر همواره می کوشد تا از طبیعت الهام گرفته و سازه های جدید خلق کند. یکی از این سازه های نوین، سازه های سلولی و مشبک هستند که به دلیل وزن پایین و استحکام فشاری مناسب مورد توجه محققان قرار گرفته اند. در این مقاله با الهام از طبیعت و ساختار های موجود در آن به بررسی این سازه ها و با الگوبرداری از موجوداتی مانند لاک پشت، حلزون و صدف دریایی پرداخته شده است. به این منظور از هر الگو دو مدل جدید که مشابه آن قبلا طراحی و ساخته نشده است، طراحی و با استفاده از روش افزایشی از جنسPetg ساخته شد. نمونه ها تحت آزمایش دو ضربه (سرعت پایین) متوالی با وزن ضربه زننده2.2Kg و در دو ارتفاع 5cmو 10cm قرار گرفتند. نتایج نشان داد بیشترین نیروی حاصل از ضربه در ارتفاع 5cm به ترتیب مربوط به یکی از نمونه های الگو برداری شده از لاک پشت و یکی از نمونه های الگو برداری شده از حلزون و با نسبت 325% و کمترین نیروی حاصل از ضربه در ارتفاع 10cm به ترتیب مربوط به یکی از نمونه های لاک پشت و یکی از نمونه های حلزون و با نسبت 200% می باشد. بیشترین و کمترین جابجایی در حداکثر نیروی حاصل از ضربه در ارتفاع 5cm به ترتیب مربوط به یکی از نمونه های الگو برداری شده از حلزون و یکی از نمونه های الگو برداری شده از لاک پشت و با نسبت 252% و در ارتفاع10cm به ترتیب مربوط به یکی از نمونه های حلزون و یکی از نمونه های لاک پشت و با نسبت 238% می باشد.
کلید واژگان: ضربه, سازه های سلولی, لاک پشت, حلزون, صدف دریاییMan always tries to get inspiration from nature and create new structures. One of these new structures is cellular and lattice structures, which have attracted the attention of researchers due to their low weight and appropriate compressive strength. In this article, inspired by nature and the structures in it, these structures have been investigated and modeled on creatures such as turtles, snails and sea shells. For this purpose, two models of each pattern were designed and made of Petg material using the additive method. The samples were subjected to the test of two consecutive impacts with the impact weight of 2.2 Kg and at two heights of 5 cm and 10 cm. The results showed that the highest and the lowest impact force at a height of 5cm respectively correspond to one of the samples taken from a turtle and one of the samples taken from a snail with a ratio of 325% and at a height of 10 cm, respectively, it corresponds to one of the turtle samples and snail samples, with a ratio of 200%. The highest and lowest displacement in the maximum force resulting from the impact is at a height of 5 cm, respectively, related to one sample taken from a snail and a turtle with a ratio of 252%, and at a height of 10 cm, respectively, it corresponds to one of the snail samples and turtle samples, with a ratio of 238%
Keywords: Impact, cellular structures, Turtle, Snail, sea shell -
پلاک های ارتوپدی فلزی می تواند سبب مشکلاتی از جمله پوکی استخوان در ناحیه زیر پلاک، رهایش محصولات خوردگی ناخواسته در بدن به دلیل سایش پلاک های فلزی و در نتیجه عفونت و همچنین عمل جراحی سخت مجدد جهت بیرون آوردن پلاک سخت فلزی شوند لذا پلاک های پلیمری و کامپوزیتی می تواند جایگزین مناسبی برای پلاک های فلزی باشد. در تحقیق حاضر تاثیر جنس بر خواص مکانیکی دو پلاک تثبیت کننده استخوانی با هندسه یکی تخت و دیگری انحناء دار و هر دو با سوراخ های ردیفی و کاربرد بالینی زیاد با استفاده از آزمایش خمش سه نقطه ای بررسی شده است. به این منظور نمونه ها با استفاده از روش ساخت افزایشی پرینت سه بعدی و به روش لایه نشانی مذابی FDM از جنس ABS، PLA و PETG ساخته شدند. نتایج آزمایش نشان داد بیشترین مقاومت و مدول خمشی برای هر دو مدل نمونه پلاک ارتوپدی مربوط به PLA است. برای نمونه تخت، مقاومت خمشی و مدول خمشی PLA نسبت به PETG به ترتیب 58 و 100 درصد و برای نمونه انحناء دار مقاومت خمشی و مدول خمشی PLA نسبت به PETG به ترتیب 49 و 100 درصد بیشتر است. همچنین دیده شد اگرچه مقاومت و مدول خمشی وابستگی به ابعاد و هندسه مدل ها دارد ولیکن نسبت تغییرات این خواص به ویژه مدول خمشی تقریبا ثابت است.
کلید واژگان: پلاک های ارتوپدی, روش ساخت افزایشی, پرینت سه بعدی, خواص خمش سه نقطه ایMetal orthopedic plaques can cause problems such as osteoporosis in the area under the plaque, the release of unwanted corrosion products in the body due to the wear of metal plaque and as a result of infection, as well as surgery to remove the hard metal plaque. Therefore, polymer plaques and composite plaques can be a good substitute for metal plaques. In the current research, the effect of polymeric material type on the mechanical properties of two bone stabilizing plaques, one flat and the other curved, both with a row of holes and high clinical application, is investigated using the three-point bending test. For this purpose, samples were made of ABS, PLA and PETG using additive manufacturing method of 3D printing and FDM melt deposition method. The test results showed that the highest strength and flexural modulus for both models of orthopedic plaque samples is related to PLA material. For the flat plaque, the bending strength and bending modulus of PLA compared to PETG are 58% and 100% higher, respectively. For the curved plaque, the bending strength and bending modulus of PLA compared to PETG are 49% and 100% higher, respectively. It was also seen that although the strength and flexural modulus depend on the dimensions and geometry of the models, but the ratio of changes in these properties, especially the flexural modulus, is almost constant.
Keywords: Orthopedic plaque, additive manufacturing method, 3D Printing, three-point bending properties -
اضافه شدن ذرات نانو به ورق چندلایه، باعث بهبود هر چه بیشتر خواص و کارایی این چندلایه ها می شود. در این پژوهش، فرایند تغییر شکل در ورق های چندلایه فلز-نانوکامپوزیت شامل زمینه پلی پروپیلن تقویت شده با ذرات نانو رس و الیاف شیشه به عنوان لایه هسته و آلومینیوم 1050 آنیل شده به عنوان لایه های پوسته، با استفاده از آزمایش های تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا، اثر درصدهای وزنی مختلف ذرات نانو رس نسبت به فاز زمینه شامل 1، 3، 5 و 7 درصد وزنی بر مقادیر عمق کشش و نیروی بیشینه تغییر شکل در فرایند شکل دهی پرسی اندازه گیری شده است. به منظور تعیین اثر اضافه شدن ذرات نانو رس، نتایج حاصل از تغییر شکل ورق های چندلایه فلز/نانوکامپوزیت با ورق چندلایه فلز/کامپوزیت شامل فاز زمینه پلی پروپیلن خالص تقویت شده با الیاف شیشه بدون ذرات نانو رس مقایسه شده است. نتایج حاصل نشان دهنده قابلیت اجرای فرایند پرس کاری در ورق های چندلایه فلز/نانوکامپوزیت می باشد. همچنین مشاهده شد که به طورکلی با اضافه شدن درصدهای مختلف ذرات نانو رس، پارامترهای کشش شامل نیروی بیشینه و عمق کشش تغییر یافته است. همچنین مکانیزم های آسیب غالب در تمامی نمونه ها، ترک خوردگی لایه ها و جدایش بین لایه ها می باشد. اضافه شدن ذرات نانو رس تاثیری بر اصول مکانیزم شکست در فرایند شکل دهی پرسی ورق های چندلایه فلز/کامپوزیت ندارد و تنها بر مقادیر پارامترهای فرایند کشش تاثیرگذار می باشد.
کلید واژگان: ورق چندلایه فلز, نانوکامپوزیت, ذرات نانو رس, مکانیزم تغییر شکل, فرایند پرس کاریThe addition of nanoparticles to the multilayer sheets improves the properties and performance of these laminates. In this research, the deformation process in metal-nanocomposite laminates including polypropylene matrix reinforced with nanoclay and glass fibers as core layer and annealed aluminum 1050A as the skin layer has been investigated using experimental method. In this regard, the effect of different weight percentages of nanoclay relative to the base phase, including 1, 3, 5 and 7 wt% on the values of drawing depth and maximum drawing force in the stamping process has been measured. In order to determine the effects of adding nanoclay particles, the results of deformation of metal/nanocomposite laminates are compared with metal/composite laminate including pure polypropylene reinforced with glass fibers. The results show the ability to perform stamping process of metal/nanocomposite laminates. It was observed that in general, with the addition of different percentages of nanoclay particles, drawing parameters including the maximum drawing force and the drawing depth have changed. Also, the failure mechanisms in all samples are crack growth in layers and delamination of layers. Addition of nanoclay particles has no effect on the principle of failure mechanism in the stamping process of metal/composite laminates and only affects the values of the process parameters.
Keywords: Metal-Nanocomposite Laminates, Nanoclay Particles, Deformation mechanism, Stamping Process -
در این مقاله با استفاده میزان جذب انرژی ویژه(SAE) و خواص مکانیکی ساندویچ پنلهای فوم آلومینیومی با رویه های کامپوزیتی تحت بارگذاری شبه استاتیکی مورد مطالعه قرار گرفت. هسته نمونه های از بلوک های فوم آلومینیومی با ضخامت های cm 1 ، cm 2 و cm 3 می باشند. برای ساخت رویه ها از الیاف شیشه نوع E با بافت دو بعدی و با چگالی سطحی Kg/m2200 و رزین اپوکسی برای ساخت رویه ها استفاده شد. از چسبندگی رزین برای اتصال رویه به هسته ها استفاده شد. تاثیر تغییر ضخامت و چگالی هسته، رویه کامپوزیتی، رویه در یک طرف هسته، چند لایه بودن هسته با ضخامت معادل، تغییر چگالی هسته فوم آلومینیومی در این پژوهش بررسی شده و مقدار جذب انرژی ویژه(SAE) نمونه ها با یکدیگر مقایسه گردید. نتایج نشان داد که افزایش ضخامت فوم آلومینیومی از cm 2 به cm 3 باعث افزایش SAE بین 12% تا 26% می شود. همچنین استفاده از رویه کامپوزیتی باعث کاهش مقدار SAE می گردد. چند لایه بودن هسته خواص SAE در ناحیه الاستیک خطی را تقویت کرده و در بقیه سطوح نیرو باعث تضعیف حداکثر 6% مقدار SAE می گردد. همچنین افزایش چگالی هسته باعث تقویت نیروی تخریب و کاهش مقدار جابجایی شد.
کلید واژگان: فوم آلومینیومی, ساندویچ پنل, جذب انرژی ویژه(SAE), کامپوزیت شیشه, اپوکسی, آزمایش شبه استاتیکیIn this paper, the specific absorbed energy (SAE) and mechanical properties of aluminum foam sandwich panels with composite surfaces under quasi-static loading were studied experimentally. The core of the samples are aluminum foam blocks with thicknesses of 1 cm, 2 cm and 3 cm. 2D-woven E-type glass fibers with surface density of 200 Kg/m2 and epoxy resin were used for fabrication of the surfaces. From adhesion of resin was used for bonding to the core and surface. the effect of changing the thickness and density of the core, the composite surface, the surface on one side of the core, the multilayered core having an equivalent thickness, the effect of changing the density of the aluminum foam core is studied and SAE values of the samples were compared. The results showed that increasing thickness of the aluminum foam from 2 cm to 3 cm increased the SAE between 12% and 26%. The use of composite surface reduces the amount of SAE. The multilayer core increased the SAE in the linear elastic zone and at the other force levels decreased the maximum of 6% of the SAE. Moreover, increasing the core density increased the degradation force and reduced the amount of displacement.
Keywords: Aluminum foam, Sandwich Panel, Specific absorbed energy, Glass, epoxy composite, Quasi- Static test -
لوله های کامپوزیتی در طول استقرار در محل یا کارکرد، ممکن است تحت بارهای ضربهای قرار گیرند. بارهای ضربهای می توانند در اثر سقوط اجسام، به وجود آمده و آسیبهای داخلی قابل توجهی را ایجاد کنند که موجب کاهش شدید مقاومت باقیمانده لایه ها در لوله های کامپوزیتی میشود. در این پژوهش، پارامترهای موثری نظیر ضخامت لوله، انرژی ضربه و قطر داخلی بر رفتار لوله های کامپوزیتی تک جداره تحت بارگذاری ضربه ای و آسیب های ناشی از این بارگذاری، به صورت عددی و با استفاده از نرم افزار ال اس داینا مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. به این منظورلوله های کامپوزیتی با استفاده از المان 3D Solid 164 و مدل ماده CODAM مدل سازی شده و تحت بارگذاری ضربه ای سرعت پایین قرار داده شد. به منظور صحت سنجی داده مدل سازی و نتایج عددی، بعضی از نتایج عددی با نتایج تجربی مقایسه گردید. برای ساخت نمونه تجربی از سخت کننده اف 205، رزین ایپون 828 و الیاف 400 گرمی شیشه استفاده گردید. بررسی نتایج نشان داد نتایج عددی همخوانی خوبی با نتایج تجربی دارد. بررسی نتایج تحلیل عددی نشان داد که با افزایش قطر داخلی شبب نمودار تغییری نمی کند به عبارت دیگر با افزایش قطر استحکام نمونه افزایش و علاوه بر آن مقاومت نمونه در برابر ضربه هم افزایش پیدا می کند. همچنین با افزایش تعداد لایه ها در ساختار نمونه کامپوزیتی، سطح نیروی متوسط نمودار نیرو-جابه جایی بالاتر می رود که نشان دهنده افزایش مقاومت نمونه، در برابر بار ضربه ای وارد شده است.کلید واژگان: لوله کامپوزیتی, خواص ضربه ای, سقوط وزنه, ضربه سرعت پایینThere is possibility of impact loading on composite tubes while they are being placed or operated. Impact loads can be caused by the objects falls and they are able to make considerable internal damages that decrease residual resistance of layers in composite tubes. In the present study, effective parameters such as tube thickness, impact energy and inner diameter on single-wall tubes behavior under impacting and its consequent damages have been studied numerically, using LS-dyna software. Therefore, composite tubes have been modeled using 3D Solid 164 element and CODAM material model and they have been impact loaded with low velocity. In order to validate the numerical results and modeling, some of the numerical results have been compared with experimental data. An experimental sample of F205 hardener, Epon 828 resin and 400 g/m2 glass fiber was used to make the test sample. There is a reasonable good agreement between experimental and numerical results. Result discussion showed that there are no changes in diagram slope with increase in inner diameter. In other words sample strength and its resistance to impact are increased with growing in inner diameter. Furthermore, mean force level of force-displacement diagram goes up with increase in number of layers in composite sample structure which indicates an increase in sample resistance to impact.Keywords: Comosite tube_Impact peroperties_Drop wieght & low velocity impact
-
لوله های کامپوزیتی در طول استقرار در محل یا کارکرد، ممکن است تحت بارهای ضربه ای شبه استاتیکی قرار گیرند. با تعیین خواص ضربه ای لوله های کامپوزیتی و بهره گیری از آن ها در فرایند طراحی، صحت رفتار این سازه ها در شرایط بارگذاری شبه استاتیکی تضمین می شود. در پژوهش حاضر، به بررسی تاثیر تغییر پارامترهایی نظیر قطر لوله، چگالی الیاف، زاویه چیدمان الیاف و افزودن فوم بر رفتار لوله های کامپوزیتی شیشه/اپوکسی تحت بارگذاری شبه استاتیکی محوری پرداخته شده است. نمودار نیرو-جابجایی برای تمام آزمایش ها استخراج و با نمودار سایر آزمایش ها مقایسه شد. همچنین میزان جذب انرژی ویزه در هر آزمایش برای تمام نمونه ها محاسبه شد. نتایج این پژوهش نشان داد تغییر پارامترهای ذکر شده بر میزان جذب انرژی ویژه لوله های کامپوزیتی موثرند. به طوری که با افزایش قطر داخلی نمونه و چگالی الیاف به کار رفته برای ساخت نمونه، انرژی جذب شده ویژه نیز افزایش می یابد. همچنین نتایج نشان داد که فوم با چگالی 700 Kg⁄m^3 ، تاثیر کمی بر میزان تحمل نیروی وارده داشت که این مسئله باعث کاهش نسبتا کم جذب انرژی ویژه نمونه ها شد. ولی با افزایش چگالی فوم تا 1400 Kg⁄m^3 ، هم مقاومت نمونه در مقابل بارگذاری صورت گرفته و هم میزان جذب انرژی ویژه افزایش پیدا کرد. از پژوهش حاضر این مسئله نیز روشن شد که برای نمونه های با چگالی الیاف 400 گرم بر مترمربع و زاویه چیدمان [±45] ، مود له شدگی به شکل مود تا شدگی با الگوی خاص بود که شبیه تخریب نمونه های فلزی گزارش شده توسط سایر محققان می باشد.کلید واژگان: لوله های کامپوزیتی, بارگذاری شبه استاتیکی, جذب انرژی ویژه, شیشه, اپوکسیComposite tubes may be subjected to quasi-static loads during placement or operation. By determining the impact properties of composite tubes and using them in the design process, the accuracy of the behavior of these structures in a quasi-static loading condition is guaranteed. In the present study, the effect of changing parameters such as pipe diameter, fiber density, fiber alignment angle and the addition of foam on the behavior of glass/epoxy composite tubes under axial loading has been investigated. The force-displacement diagram was extracted for all experiments and compared with other experiments. Also, the specific energy absorption in each experiment was calculated for all samples. The results of this study showed that the change of parameters mentioned on the energy absorption of composite tubes is effective. As the sample's internal diameter and the density of the fibers used to make the sample increases, the specific absorbed energy also increases. Also, the results showed that with increasing foam density up to1400 Kg⁄m^3 , the sample resistance was increased against the loading and the specific energy absorption was increased. From the present study, it was also clear that for samples with fiber density of 400 g/m2 and angle of alignment [±45], the clustering mode was folding with a special pattern, similar to the destruction of metal samples reported by other researchers.Keywords: Composite tubes, quasi-static loading, specific absorbed energy, glass, epoxy
-
در این مقاله به بررسی تحلیلی جذب انرژی و آسیب لایه لایه شدگی در صفحات نازک کامپوزیتی تقویت شده با نانوذرات تحت برخورد با سرعت بالا پرداخته شده است. مناطق مختلفی طی فرایند برخورد در صفحات نانوکامپوزیت در نظر گرفته شده که عبارت اند از ناحیه شکست، ناحیه تغییر شکل غیرخطی، ناحیه بدون تغییر شکل و ناحیه لایه لایه شدن. خواص مکانیکی مانند مدول کششی، کرنش شکست، مدول برشی، چقرمگی شکست و نیز مشخصات هندسی پرتابه و هدف به عنوان ورودی به مدل تحلیلی داده شده است. در ادامه، به کمک روابط تحلیلی و داده های ورودی خیز، کرنش ها و تنش های اطراف محل برخورد در هدف به دست آمده است. همچنین میزان انرژی های جذب شده در حالت های مختلف شکست و تغییرات انرژی جنبشی پرتابه و هدف در بازه های زمانی کوچک، شعاع ناحیه آسیب و انرژی لایه لایه شدگی و سرعت خروجی پرتابه تخمین زده شده است. در نهایت نتایج حاصل از مدل تحلیلی با نتایج تجربی برخورد با سرعت بالا روی صفحات نانوکامپوزیت مقایسه و تطابق خوبی مشاهده شده است. در انتها با توجه به نتایج به دست آمده اثر نانوذرات در بهبود خواص مکانیکی مواد کامپوزیت و بررسی مودهای مختلف شکست مورد بحث قرار گرفته است.کلید واژگان: برخورد با سرعت بالا, نانوکامپوزیت, جذب انرژی, آسیب لایه لایه شدگیIn this paper, the energy absorption and delamination damage in thin composite plates reinforced with nanoparticles under ballistic impact are investigated analytically. During perforation process in the nanocomposite plates considered different regions such as: fracture region, elastic deformation region, delamination region. Mechanical properties like tensile modulus, fracture strain, shear modulus, strain energy release rate specification of projectile and target were used as input to the analytical model. Then, by using of analytical relations and input data are achieved the deflection, strains and tensions around the impact point of the target. Also the amount of energy absorbed by different failure modes and the kinetic energy variation of projectile and target at small time intervals, the radius and energy of the delamination and residual velocity of the projectile is estimated. Finally, the results of analytical models on the nanocomposite plates compared with experimental results under ballistic impact and a good agreement was found. According to the results obtained the effect of nanoparticles on the improved mechanical properties of composite materials and also investigation of various failure modes is discussed.Keywords: High velocity impact, Nanocomposite, energy absorption, delamination damage
-
لوله های کامپوزیتی در طول استقرار در محل یا کارکرد، ممکن است تحت بارهای ضربه ای قرار گیرند. با تعیین خواص ضربه ای لوله های کامپوزیتی و بهره گیری از آن ها در فرایند طراحی، صحت رفتار این سازه ها در شرایط بارگذاری ضربه ای تضمین می شود. در این پژوهش، رفتار لوله های کامپوزیتی شیشه/اپوکسی تحت بارگذاری دینامیکی محوری به صورت تجربی، بررسی شده است. همچنین تاثیر پارامترهایی نظیر چگالی الیاف، زاویه چیدمان الیاف، قطر داخلی لوله و انرژی ضربه بر میزان تخریب لوله ها نیز مورد مطالعه قرار گرفت. برای تهیه نمونه های کامپوزیتی از الیاف شیشه نوع E با دو چگالی متفاوت 200 gr⁄m^2 و 400 gr⁄m^2 استفاده شد. نمونه ها توسط یک فیکسچر، بر روی دستگاه سقوط وزنه دانشگاه تفرش قرار داده شدند و ضربه زن از ارتفاع 2 متری بر روی آن ها رها شد. نمودارهای نیرو-جابجایی برای هر آزمایش، استخراج و با یکدیگر مقایسه شدند. همچنین پارامتری به نام جذب انرژی ویژه، جهت مقایسه بهتر کارایی نمونه ها به عنوان انرژی ، برای نمونه های تمام آزمایش ها محاسبه شد. نتایج این پژوهش نشان داد که افزایش چگالی الیاف، تعداد لایه ها و قطر داخلی لوله، سبب افزایش انرژی جذب شده ویژه می شود. همچنین مشاهده شد که با افزایش انرژی ضربه دینامیکی محوری، خواص مکانیکی نمونه تغییر پیدا کرده و نمونه مستحکم تر خواهد شد.کلید واژگان: لوله های کامپوزیتی, بارگذاری دینامیکی محوری, انرژی جذب شده ویژه, سقوط وزنهComposite tubes may be subjected to impact loads during placement or operation. By determining the impact properties of composite tubes and using them in the design process, the accuracy of the behavior of these structures in the loading condition is guaranteed. In this study, the behavior of glass/epoxy composite tubes under dynamic axial loading was experimentally investigated. Also, the effects of parameters such as fiber density, fiber alignment angle, internal diameter of the tube and impact energy on the amount of pipe damage were also studied. To prepare composite specimens, E-type glass fiber was used with two different densities of 200 gr⁄m^2 and 400 gr⁄m^2 . The specimens were placed on a drop weight machine of Tafresh University by a fixture, and the Impactor was released from the height of 2 meters. The force -displacement diagrams for each test were extracted and compared with each other. Also, a parameter called specific energy absorption was calculated for all samples in order to compare the efficiency of the samples as energy absorber. The results of this study showed that increasing the fiber density, number of layers and diameter of the tube increases the specific energy absorption. It was also observed that with the increase of the axial dynamic impact energy, the mechanical properties of the specimen will be changed and the specimen will be firmly established.Keywords: composite tubes, dynamic loading, Specific energy absorption, drop weight
-
در این پژوهش از نانو فیبر سلولز به عنوان پرکننده چسب، در ساخت تخته لایه از چوب ملج (Ulmus globra) استفاده شد و سپس مقاومت به ضربه نمونه های تخته لایه مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور نانو الیاف سلولز در چهار سطح 0، 5/0 و 1 و 5/1 درصد نسبت به وزن خشک چسب اوره فرمالدهید، به چسب اضافه گردید و تخته 4 لایه با این چسب ها ساخته شدند که جهت الیاف لایه رو و زیر یا هم موازی بودند و جهت الیاف دو لایه مغزی عمود بر آنها قرار گرفت. به منظور بررسی خواص ضربه ای، نمونه هایی از این تخته لایه ها با دستگاه ضربه سقوط آزاد آزمایش شد و نیروی بیشنه وارد به نمونه، جابه جایی در نیروی بیشینه، انرژی صرف شده برای نیروی بیشینه و انرژی جذب شده کل مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که نمونه دارای 5/0 درصد نانو الیاف سلولز، بهترین خاصیت ضربه پذیری را داشت. و با افزایش نانو، تمامی خواص ضربه ای به طور معنی داری با افت مواجه شدند. همچنین در اکثر خواص ضربه ای، نمونه های دارای نانو سلولز بهتر از نمونه های بدون نانوسلولز (شاهد) بودکلید واژگان: مقاومت مکانیکی, آزمون ضربه سقوط آزاد, تخته لایه, چسب, نانو الیاف سلولزIn this research, nanocellulose fibers were used as adhesive filler in the manufacture of plywood from wych elm (Ulmus globra). Then, the drop-weight impact of the plywood samples was investigated. For this purpose, the nanocellulose fibers were added to dry weight of urea formaldehyde adhesive at four levels of 0, 0.5, 1 and 1.5%. The "4-ply" plywoods were made with these adhesives that the layers in top and bottom were parallel and had two core layers perpendicular with top. In order to investigate the impact properties, plywood samples were tested in the drop-weight impact device. The maximum force on the samples, the displacement in maximum force, the energy consumed in the maximum force and the total absorbed energy were evaluated. The results showed that the sample containing 0.5% of the nanocellulose fibers had the best impact property and with increasing nanocellulose fibers, the impact properties were significantly reduced. Also, the impact resistances in the most of samples with nanocellulose fibers were better than the without nanocellulose (control) samples.Keywords: Mechanical Strength, Drop-Weight Impact Test, Plywood, Adhesive, Nanocellulose fibers
-
در این مقاله، یک مدل تحلیلی دوبعدی برای پیش بینی رفتار بالستیک ورقهای نازک کامپوزیتی چندلایه بر اساس معیارهای سای-هیل و کرنش ماکزیمم معرفی می شود. در ابتدا سعی در تعیین تغییرشکل لحظه ای ورق کامپوزیت همراه با انتشار موج عرضی از نقطه برخورد ضربه، تعیین کرنش ها و تنش های غیرخطی در ورق است. سپس انرژی جذب شده توسط هر یک از مودهای شکست و تغییرشکل ورق کامپوزیت از جمله انرژی تغییرشکل الاستیک، انرژی شکست کششی طولی و عرضی، انرژی جنبشی حرکت محلی، انرژی ورقه ورقه شدن و ترک خوردگی ماتریس محاسبه می شود. برای بررسی شکست لایه های مختلف ورق کامپوزیت در حین نفوذ پرتابه از معیارهای سای-هیل و کرنش ماکزیمم استفاده می شود. همچنین اثر نرخ کرنش روی خواص مکانیکی لایه های ورق کامپوزیتی به صورت لحظه ای در حین فرآیند نفوذ اعمال می شود. در نهایت نتایج مدل تحلیلی حاضر بر اساس معیارهای سای-هیل و کرنش ماکزیمم با نتایج تجربی مقایسه می شود. معیار کرنش ماکزیمم تطابق خیلی خوبی نسبت به معیار سای-هیل در محاسبه سرعت حد بالستیک از خود نشان می دهد. با توجه به نتایج بدست آمده سهم انرژی شکست در مقایسه با انرژی تغییرشکل الاستیک با افزایش ضخامت بیشتر و بیشتر می شود. همچنین به ترتیب انرژی جنبشی حرکت محلی ورق، لایه لایه شدن و ترک خوردگی ماتریس سهم کمتری در فرآیند جذب انرژی دارند.کلید واژگان: رفتار بالستیک, مواد کامپوزیت, سای, هیل, کرنش ماکزیممIn this paper, a 2D analytical model is introduced for predicting the ballistic behavior of the thin laminated composite plate based on tsai-hill and maximum strain criterions. At first, try to determine the moment deformation along with the expansion of transverse wave from impact point and the nonlinear strains and stresses in the composite plate. Then, the energy absorbed due to failure modes and deflection of composite plate such as elastic deformation energy, longitudinal and lateral fracture energy, kinetic energy of local movement, delamination and matrix cracking energy is calculated. For investigation of the various failed layers is used of tsai-hill and maximum strain criterions. In addition to the effects of strain rate on the mechanical properties of the composite layers is applied momentarily during Penetration process. Finally, the present analytical model based on tsai-hill and maximum strain criterions is compared with experimental results. The maximum strain criterion respect to tsai-hill criterion has shown a good agreement with experimental results in the calculation of ballistic limit velocity. According to the obtained results the share of fracture energy compared to the elastic deformation energy by increasing the thickness becomes more and more. And also, the kinetic energy of the local movement, delamination and matrix cracking energy have lower share in the process of energy absorption.Keywords: Ballistic behavior, Composite Material, tsai-hill, maximum strain
-
استفاده از ذرات نانو در ساختارهای کامپوزیت پلیمری تقویت شده با الیاف، روشی است برای طراحی و ساخت کامپوزیت های چندمقیاسی با خواص مکانیکی و سازه ای ارتقا یافته. در این پژوهش، لایه نشانی الکتروفورتیک جهت ایجاد سطحی یکنواخت از نانولوله های کربن در سطح مشترک الیاف شیشه و پلیمر استفاده شده است. نخست عوامل موثر در این فرآیند نظیر غلظت محلول، مدت فرآیند و شدت میدان، بر کیفیت و کمیت لایه ایجاد شده، بصورت تجربی مطالعه شده است. پس از شناسایی حالت بهینه، نمونه های بافت شیشه تقویت شده برای ساخت نانوکامپوزیت شیشه-اپوکسی استفاده شده و جهت تعیین خواص برشی بین لایه ای آنها، مورد آزمایش استحکام تیر کوتاه و فرورفتگی شبه استاتیکی قرار گرفتند. نتایج به دست آمده نشان دهنده تاثیر چشمگیر استفاده هدفمند از نانولوله های کربن در تقویت فیزیکی و شیمیایی سطح مشترک کامپوزیتها جهت بهبود عملکرد مکانیکی آنهاست. استحکام برشی در نمونه های تقویت شده 42% نسبت به نمونه مرجع ارتقا یافت و در فرورفتگی شبه استاتیکی، نانوکامپوزیتها بیش از 10% مستحکم تر شدند. در ایجاد لایه نانولوله های کربن بر سطح الیاف شیشه، لزوما استفاده از شدت میدان قوی تر و غلظت بالاتر محلول موجب بهبود کیفیت لایه نشانی نخواهدشد. شدت میدان در غلظت های بالای نانوذرات به دلیل خروج از شرایط تعادل محدود شده و بهترین نتایج در فرآیندهای نه چندان طولانی، با چگالی شدت جریان بین 0.5 تا 1 میلی آمپر بر سانتی متر مربع به دست آمد. تاثیر افزایش شدت میدان الکتریکی بر جرم نشست در حدود 8.5 برابر مشاهده شد درحالی که این فاکتور برای افزایش غلظت 5.5 برابر بود.کلید واژگان: استحکام برش بین لایه ای, لایه نشانی, نانولوله کربن, ضربه شبه استاتیکی, الکتروفورزNanoparticles are being used nowadays to improve the mechanical and structural specification of Fiber Reinforced polymers (FRPs) due to production of hybrid & Multi scale composites. Electrophoretic deposition has been utilized to deposit a smooth layer of carbon nanoparticles on the surface of woven glass fibers, and later in the fiber/matrix interface of composite structure. Initially, the experimental parameters in deposition of CNTs investigated. Suspension concentration, field strength and process duration effects has been studied on the quality and quantity of deposition mass. Then the best situation has been used to fabricate CNT reinforced glass fiber-epoxy composite to evaluate its short beam strength and also quasi static indentation performance subject to lateral shear loads. Results demonstrates the salient effect of grafted CNTs in the nanocomposites interface on their mechanical behavior. The interlaminar shear strength of prepared nanocomposites has been increased by 42% regarding control samples and 10% improvement achieved in their quasi static performance. It has been shown that there is a range of optimum values for field and concentration due to stability of process and also deposition mass. The stability of process will restrain the field and concentration in the process. In best practices the current density values encountered between 0.5 and 1 mA/Cm2. The effect of field strength was around 8.5 times, but the effect of concentration was around 5.5 times. The current density diagram was steady in stable processes and the first three minutes of each process known as the effective deposition time.Keywords: Interlaminar shear strength, Electrophoretic deposition, Carbon nanotubes, Quasi static indentation, Nanocomposites
-
امروزه استفاده از مواد کامپوزیتی به ویژه در صنایع هوافضا و خودروسازی به طور روز افزونی در حال افزایش می باشد. سوراخ کاری فرآیند اصلی برای مونتاژ کردن اجزای کامپوزیتی است. آسیب های فرایند سوراخ کاری مانند جدایش بین لایه ای و ترک خوردگی ماتریس در اطراف سوراخ، در نهایت ممکن است باعث افت در استحکام باقیمانده ی اجزای سوراخ کاری شده، شود. در این مقاله اثر پارامترهای سوراخ کاری نظیر نرخ پیشروی، سرعت اسپیندل و قطر مته سوراخ کاری بر نیروی محوری و فاکتور جدایش بین لایه ای برای نمونه های کامپوزیتی با درصدهای مختلف نانو لوله کربنی اصلاح شده، بررسی شده است. همچنین در این تحقیق از روش تاگوچی برای طراحی آزمایش به منظور تجزیه و تحلیل تاثیر پارامترهای ماشین کاری بر نیروی محوری و فاکتور جدایش بین لایه ای استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که با افزودن نانو لوله کربنی تا درصد مشخصی (در حدود 5/0 درصد وزنی)، نیروی محوری و جدایش بین لایه ای کاهش می یابد. همچنین با کاهش نرخ پیشروی و افزایش سرعت اسپیندلکلید واژگان: نانو کامپوزیت, نرخ پیشروی, سرعت اسپیندل, نیروی محوری, فاکتور جدایش لایه ای اصلاح شدهNowadays, using composite materials has been grown increasingly especially in aerospace and automobile manufacturing. Composite drilling is the main machining process for assembling the composite components. The damages caused by drilling process, such as delamination, fiber breakage, fiber pull out and matrix cracking around the hole can decrease the residual strength of drilled components. In this paper, the effect of drilling parameters such as feed rate, spindle speed and drill diameter on the thrust force, delamination for composite specimens with different percentages of nano fibers are discussed. Taguchi method is used for Designing of Experiment to analysis effect of machining parameters (feed rate, spindle speed, drill diameter) and percentage of nano particles on the thrust force and delamination factor. The results show that by increasing carbon nano tube up to a special percentage (about 5%) delamination and thrust force decrease. Also, by decreasing feed rate and increasing spindle speed, thrust force and delamination factor decreaseKeywords: Nano composite, Feed rate, Spindle speed, Thrust force, Adjusted delamination factor
-
در این مقاله تاثیر افزودن نانولوله های کربنی روی رفتار برش پانچ شبه استاتیکی کامپوزیت چندلایه ای شیشه/اپوکسی تحت نفوذ نفوذکننده هایی با سه دماغه مختلف به طور تجربی مورد بررسی قرار می گیرد. نانوکامپوزیتهای هیبریدی از 12 لایه الیاف به روش لایه چینی دستی ساخته شده است. الیاف شیشه دارای بافت دوبعدی با چگالی سطحی 200g/m2 بوده، در حالیکه سیستم رزین اپوکسی از دیکلیسیدیل اتر بیسفنول نوع آبا نام تجاری ایپون 828 به عنوان پایه اپوکسی و سیکلوآلیفاتیک آمین اصلاح شده با نام تجاری اف205 به عنوان سفت کننده، ساخته شده است. نانولوله های کربنی چند دیواره (MWCNTs) اصلاح شده با هیدرواکسید (-COOH) درون سیستم اپوکسی با درصد وزنی 0 و 1 نسبت به وزن کل ماتریس پخش شده است.. در این پژوهش برای بررسی تاثیر شکل دماغه از سه نفوذکننده ی تخت، مخروطی و اجیوال استفاده شد. علاوه بر آزمایش نفوذ شبه استاتیکی برش پانچ، آزمایش کشش بر روی نمونه های نانورزین و نانوکامپوزیتهای هیبریدی انجام گردید. نتایج آزمون کشش نشان می دهد هر چند با افزودن نانولوله های کربنی در خواص کششی رزین افزایش قابل توجهی مشاهده میشود، ولیکن در خواص کششی نانوکامپوزیت های هیبریدی تغییر معناداری.مشاهده نمیگردد. نتایج آزمایش برش پانچ با نفوذکننده های مختلف در هر دو نمونه حاکی از آن است که بیشترین نیروی تماسی مربوط به نفوذکننده سرتخت و بیشترین انرژی جذب شده مربوط به نفوذکننده مخروطی می باشد. علاوه بر آن در مجموع افزودن نانولوله های کربنی باعث کاهش مقدار نیروی تماسی و انرژی جذب شده میشود.کلید واژگان: نانو کامپوزیت, برش پانچ, نانو لوله های کربنی, هندسه نفوذکننده و انرژی جذب شدهIn this paper, the effects of the adding of carbon nanotubes on quasi-static punch shear behavior of glass/epoxy laminated composites under penetration of three different indenters has been investigated experimentally. The hybrid laminate nanocomposites have 12 layers is manufactured by Hand lay-up method. Fibers have a plain-weave configuration with density of 200 g/m2, while the epoxy resin system is made of diglycidyl ether of bisphenol A resin (DGEBA), Epon 828, with Epikure F-205 as the curing agent. The multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) modified with hydroxide (-COOH) are dispersed into the epoxy system in a 0% and 1% ratio in weight with respect to the matrix. In order to study of influence of the nose shape, three different indenters, flat, conical and ogival, were used. Moreover, the tensile test was performed on the nanomatrix and the hybrid laminate nanocomposite samples. The tensile test indicated that the addition of nanotubes on the tensile properties of resin were seen a significant increase, but no significant changes were observed in the tensile properties of the hybrid laminate nanocomposites. Results of the quasi-static punch shear test show that the highest contact force is exhibited by flat indenter, while the highest absorbed energy is shown by conical indenter. Totally, the adding of carbon nanotubes reduces the contact force and absorbed energy.Keywords: Nanocomposite, punch shear, carbon nanotubes, indenter geometry, absorbed energy
-
در این مقاله تاثیر افزودن نانولوله های کربنی بر کشش و چقرمگی شکست بین لایه ای مود اول کامپوزیت شیشه/اپوکسی، مورد بررسی تجربی قرار گرفته است. به این منظور، نمونه های آزمایش مود اول شکست نانوکامپوزیت هیبریدی با زمینه اپوکسی که 18 لایه الیاف شیشه بافته شده دارند، به روش لایه چینی دستی تولید شدند. اپوکسی در این سیستم، ایپون 828 می باشد، از اف205 به عنوان سخت کننده، استفاده شده است. همچنین از نانولوله های کربنی چند دیواره (MWCNTs) اصلاح شده با هیدرواکسید (-COOH) به عنوان تقویت کننده با درصدهای وزنی 0، 0.1، 0.5 و 1 نسبت به وزن کل زمینه استفاده گردید. علاوه بر آن نمونه های کشش نانورزین و نانوکامپوزیت هیبریدی ساخته شد. با بررسی نتایج آزمون کشش رزین مشاهده شد بیشترین تغییر در مدول یانگ، استحکام نهایی و چقرمگی شکست نانورزین مربوط به نمونه 0.5 درصد وزنی می-باشد که به ترتیب با افزایش 31.2، 21.4 و 16.66 درصد نسبت به نمونه خالص همراه می باشد. همچنین بیشترین تغییر چقرمگی شکست، استحکام نهایی کششی و کرنش شکست نانوکامپوزیت های هیبریدی در 0.5 درصد وزنی می باشد که به ترتیب 12.6 ، 3.7 و 9.8 درصد نسبت به نمونه خالص افزایش می یابد. نتایج آزمون مود اول شکست بین لایه ای حاکی از آن بود که بیشترین تغییر نیرو (در نمودار نیرو-جابجایی مود اول شکست بین لایه ای) و انرژی (شکست بین لایه ای مود اول در گسترش ترک) مربوط به نانوکامپوزیت 0.5 درصد بوده که نسبت به کامپوزیت خالص 24.4 و 24.15 درصد افزایش می یابد.کلید واژگان: شکست بین لایه ای مود 1, کامپوزیت چند لایه, نانولوله های کربنIn this research, the influence of adding carbon nanotubes on the tensile and the mode I interlaminar fracture of glass-fiber-epoxy laminated composite has been experimentally studied. For this purpose, the hybrid glass-fiber-epoxy-nanotube laminated composites which have 18 fiber-glass plain-weave layers were manufactured by hand lay-up method. The epoxy resin system is made of Epon828 resin with Epikure F205 as the curing agent. The multi-walled carbon nanotube (MWCNTs) modified with hydroxide (-COOH) is also dispersed into the epoxy system as a reinforcement in a 0%, 0.1%, 0.5% and 1% ratio in weight with respect to the matrix. In addition, the tensile nano-resin and hybrid nano-composite specimen were produced. The results of the tensile test of nano-matrixes indicate that the maximum change in Young's modulus, ultimate strength and fracture toughness of the samples is in the 0.5% sample, with a 31.2%, 21.4% and 16.66% increase with respect to neat sample, respectively. Moreover, the results of the tensile test of hybrid nano-composites indicate that the maximum change in fracture toughness, ultimate strength and fracture strain and of the samples is in the 0.5% sample, with a 12.6%, 9.8% and 12.6% increase with respect to neat sample, respectively. The result of the mode I interlaminar fracture toughness test of hybrid nano-composites show that the maximum change in value of the force (in force-displacement diagram) and value of the energy (of crack propagation in mode I interlaminar fracture), is in 0.5% sample, with a 24.4% and 24.15% increase respect to neat sample, respectively.Keywords: Mode I interlaminar fracture_Laminated composite_Carbon nanotube
-
در این مقاله تاثیر نسبت قطر موثر نمونه بر قطر پانچ و سرعت بارگذاری و شکل هندسه نفوذکننده در رفتار خواص شبه استاتیکی برش پانچ (QS-PS) در کامپوزیت های چندلایه ای به طور تجربی بررسی می شود. مواد کامپوزیتی از 12 لایه الیاف شیشه با بافت دو بعدی با چگالی سطحی g/ 200 به روش لایه چینی دستی ساخته شده است. سیستم رزین نیز از یک اپوکسی، دیکلیسیدیل اتر بیسفنول نوع آبا نام تجاری ایپون 828 به عنوان پایه و از سیکلوآلیفاتیک آمین اصلاح شده با نام تجاری اف205 به عنوان سفت کننده ساخته شده است. در این پژوهش از دو نسبت دهانه 5 و10 و از سه نرخ کرنش mm/min 5، 250 و 500 و همچنین از سه نفوذکننده ی تخت، مخروطی و اجیوال استفاده شده است. نتایج حاصل از بررسی نسبت دهانه ها نشان می دهد که با کاهش نصف اندازه ی نسبت دهانه، تغییر شکل صفحه هدف کمتر شده و نیروی تماسی تقریبا 20 درصد افزایش می یابد. نتایج برش پانچ در نرخ کرنش های مختلف نشان می دهد که با افزایش سرعت بارگذاری، استحکام کامپوزیت در برابر نفوذکننده افزایش می یابد. در مقایسه نتایج نفوذکننده ها با دماغه های مختلف حاکی از آن است که بیشترین نیروی تماسی مربوط به نفوذکننده سرتخت و بیشترین انرژی جذب شده توسط نفوذکننده مخروطی می باشد.کلید واژگان: کامپوزیت چند لایه ای, برش پانچ, نرخ کرنش, نسبت دهانه ها و هندسه نفوذکنندهIn this paper, the effective diameter of the punch and the speed of loading and geometry penetrating properties of quasi-static punching (QS-PS) laminate composites has been studied experimentally. The composites have 12 layers of 2D woven glass fiber with area density of 200 g/m2, is manufactured by Hand lay-up method. Epoxy resin systems is made of a diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA), Epon 828, as the epoxy prepolymer and Epikure F-205 as the curing agent. In this study, of two ratio of span 5 and 10 and three strain rate 5, 250 and 500 mm / min as well as three indenters with flat, conical and ogival used. The results of investigation ratio of span show that with decrease half size in the ratio of span, deform the target page lower and contact force 20% increases. Results punching shear at different strain rates shows that with increasing strain rate, composite strength increases. In comparing the results of indenter with different geometries indicate that the flat indenter has higher contact force and maximum of the absorbed energy is by the cone indenter.Keywords: Laminate composite, Punch shear, Strain rate, Spans rate, indenter geometry
-
بررسی تجربی تاثیر نانوسیلیکا بر مود دوم چقرمگی شکست بین لایه ای کامپوزیت های تقویت شده با الیاف شیشه
در این مقاله، تاثیر افزودن نانوذرات سیلیکا بر چقرمگی شکست بین لایه ای مود دو مورد بررسی تجربی قرار گرفته است. نانو مواد مرکب با زمینه اپوکسی و با 18 لایه الیاف شیشه بافته شده با کسر حجمی الیاف 40 درصد و به روش لایه چینی دستی تولید شده است. نانورزین اپوکسی انتخاب شده از دو بخش، یک دیکلیسیدیل اتر بیسفنول نوع آ(DGEBA) با نام تجاری ایپون 828 به عنوان پایه اپوکسی و یک پلی اکسیپروپیلن دیامین با نام تجاری جف امین دی 400 به عنوان سخت کننده، تشکیل شده است. برای بررسی تاثیر نانوذرات بر مود دوم شکست بین لایه ای نانوکامپوزیت ها، نمونه هایی با چهار درصد وزنی مختلف صفر، 5/0، 1 و 3 درصد نانوسیلیکا ساخته شدند. همچنین نمونه هایی با 1% وزنی نانوسیلیکا و با درصد حجمی الیاف 55% جهت بررسی تاثیر نسبت حجمی الیاف روی نتایج ساخته شدند. از روش نمونه خمشی با شکاف انتهایی (ENF) برای اندازه گیری مقاومت بین لایه ای نمونه ها استفاده گردید.
نتایج نشان می دهد که به ازای افزودن درصدهای وزنی بالای نانوسیلیکا در نمونه های نانوکامپوزیتی تغییر چندانی در چقرمگی شکست بین لایه ای مود دو ایجاد نمی شود. این در حالی است که به ازای افزودن 5/0 درصد نانوسیلیکا در ماتریس نمونه ها، چقرمگی شکست بین لایه ای تا 36% نسبت به نمونه های کامپوزیتی خالص بهبود می یابد. همچنین با توجه به نتایج به ازای کاهش نسبت حجمی الیاف چقرمگی شکست نمونه ها بیشتر می شود.کلید واژگان: تورق, شکست بین لایه ای, چقرمگی شکست, نانوسیلیکاIn this research, effect of adding silica nano-particles on the mode II interlaminar fracture toughness of epoxy matrix composites reinforced with glass fibers was experimentally studied. Hand lay-up method has been used to manufacture nanocomposites with18 layers of 2D woven glass fibers with 40% fiber volume fraction. The nano-epoxy resin system is made of diglycidyl ether of bisphenol A (epon 828) resin with jeffamine D400 as the curing agent. Nanosilica particles are dispersed with 0, 0.5, 1 and 3 wt.% (of epoxy resin) to study the effect of nanosilica content on fracture toughness. Also a series of nanocomposites with 1 wt.% nanosilica content and contained 55 vol.% glass fibers were fabricated to investigate the effect of fiber volume fraction on results. End notch flexure (ENF) test was adopted for the measurement of mode II interlaminar fracture toughness.The results show that high loading of nanosilica has no significant effect on the interlaminar fracture toughness of nanocomposites while the addition of 0.5 wt% nanosilica enhanced the interlaminar fracture toughness about 36% compared to the neat composites. Decreasing fiber volume fraction improved interlaminar fracture energy.
Keywords: Delamination, Interlaminar fracture, Fracture toughness, Nano, silica -
در این مقاله تاثیر افزودن نانوذرات رسی به ماتریس پلیمری بر رفتار کمانشی پوسته های مشبک نانوکامپوزیتی الیاف شیشه/ اپوکسی- نانوذرات رسی به صورت تجربی مورد مطالعه قرار گرفته است. در تولید پوسته های مشبک نانوکامپوزیتی از نانو مواد اپوکسی/نانورس به عنوان زمینه و از تارهای شیشه به عنوان الیاف استفاده شده است. مورفولوژی و خواص مکانیکی نانو مواد اپوکسی/نانورس سخت شده با هاردنر اف 205 (با درصدهای وزنی 0، 5/1، 3 و 5 از نانوذرات رسی) با استفاده از آزمون های پراش اشعه ایکس و کشش استاندارد، تعیین شده است. این سازه ها با استفاده از روش پیچش الیاف ساخته شده اند. به منظور مطالعه اثر نانوذرات رسی بر رفتار کمانشی پوسته های مشبک نانوکامپوزیتی، این سازه ها تحت بارگذاری یکنواخت محوری به صورت فشاری قرار گرفتند. نتایج مربوط به آزمون پراش اشعه ایکس نشان می دهد که زنجیره های پلیمری توانسته اند به فاصله بین صفحات نانوذرات رسی نفوذ کرده و فاصله صفحات آن را افزایش دهند که این امر نشان دهنده لایه لایه ای بودن ساختار این نانوکامپوزیت ها می باشد. نتایج تست کشش نیز بیانگر آن است که افزودن نانوذرات رسی به اپوکسی سبب افزایش مدول، استحکام کششی، کرنش شکست و انرژی جذب شده تا شکست نانوکامپوزیت های اپوکسی/نانورس آن می گردد. نتایج آزمون کمانش پوسته های مشبک نانوکامپوزیتی نیز نشان دهنده بهبود رفتار کمانشی این سازه ها با افزایش نانوذرات رسی به زمینه، می باشد. بیشینه بهبود بار کمانشی نمونه های مشبک نانوکامپوزیتی مربوط به نمونه های با 5 درصد وزنی از نانوذرات رسی به مقدار 10 درصد می باشد.
کلید واژگان: بار کمانشی, پوسته مشبک, نانوکامپوزیت, نانوذرات رسی, هاردنر اف 205The current study represents the influence of nanoclay on buckling behavior of glass fiber reinforced polymer (GFRP) grid-stiffened nanocomposite shells. The nanocomposite grid shells were manufactured from continuous glass fiber using a specially designed filament winding machine. The epoxy/clay nanocomposites with different clay content (0%, 1.5%, 3% and 5% of clay) were used as the matrix of the grid stiffened structures. The state of dispersion and mechanical properties of the epoxy/clay nanocomposites were obtained by X-ray diffraction (XRD) method and uniaxial tensile test, respectively and also the grid structures were loaded under uniform axial compression test. The results of XRD show that the clay has been further intercalated by the epoxy matrix. The tensile test results represent that the tensile modulus and Strength, strain to break and energy to break of the epoxy/clay nanocomposites increase with adding clay loading into the epoxy resin. Furthermore, it is found that the critical buckling load of the cylindrical grid samples increases continuously with increasing the clay content up to 5 wt. %. The maximum value of improvement in the critical buckling load is about 10% for the samples with 5 wt. % of nanoclay.
Keywords: Buckling Load, Grid Stiffened Shell, Nanocomposite, Clay Nanoparticle, Epikure F205 -
در این تحقیق به بررسی تجربی و عددی جذب انرژی و تغییرشکل لوله های جدار نازک با هندسه های مربعی و دایروی تحت بار ضربه ای عرضی پرداخته شده است. هدف از انجام این تحقیق بررسی اثر تغییر شکل هندسی برای لوله آلومینیومی بر میزان جذب انرژی و بررسی اثر وجود فوم درون آن جهت جذب انرژی بیشتر ناشی از ضربه ای عرضی می باشد. در بخش تجربی، ابتدا لوله هایی از جنس آلومینیوم به صورت تو خالی و توپر با فوم پلی اورتان تهیه شد و سپس آزمایش های شبه استاتیکی با نرخ بارگذاری ثابت و دینامیکی توسط دستگاه سقوط وزنه بر روی نمونه ها با انرژی های مختلف انجام گرفت و دیاگرام شتاب لحظه ای بر حسب زمان در هر آزمایش اندازه گیری گردید. در بخش عددی، شبیه سازی پدیده ی ضربه ی عرضی بر مقاطع جدار نازک با نرم افزار ABAQUS صورت گرفت. مقایسه نتایج تجربی و عددی نشان دهنده هم خوانی خوب (اختلاف کمتر از بیست درصد)میان این نتایج می باشد. در پایان چنین نتیجه گیری شد که با توجه به جنس سازه، در انرژی های بالا لوله مربعی نسبت به دایروی 50 درصد جذب انرژی ویژه بالاتر و لوله توپر نسبت به لوله توخالی 20 درصد جذب انرژی ویژه بالاتری دارد. میزان خیز در لوله توخالی و لوله دایروی همواره به ترتیب بیشتر از لوله توپر و لوله مربعی است.
کلید واژگان: جاذب انرژی, لوله جدار نازک, آلومینیوم, بار ضربه ای عرضی, فوم پلی اورتانIn this study, the numerical and experimental study of energy absorption and deformation of thinwalled tubes with square geometry and circular cross under impact loading is studied. The purpose of this study was to investigate the effect of geometry on the energy absorption of aluminum tubes and the effect of foam filled tubes to absorb more energy under transverse impact. In the experimental part, the tubes of aluminum in form of hollow and filled with solid polyurethane foam prepared and then the quasi-static tests with static and dynamic loading rates by drop hammer have been performed on samples with different energy and the acceleration-time diagrams in each test is obtained. In the last part of this study simulation of the phenomenon of transverse impact on thin sections was carried out with the ABAQUS software. The discussion and conclusions of this study, the results of experimental tests carried out by the author of the thesis has been compared with the results of numerical analysis show a good agreement(difference below twenty percent). Finally, it was concluded that with regard to material of structure, at high energies square tubes have 50 percent specific energy absorbed higher than circular tubes and filled tubes have 20 percent specific energy absorbed higher than hollowones. And transverse displacement of the hollow tube and circular tube is always higher than the filled tube and square tube.Keywords: energy absorber, thin walled tube, aluminum, transverse impact load, polyurethane foam -
در این تحقیق، تاثیر هندسه نفوذ کننده بر فرآیند نفوذ شبه استاتیکی در کامپوزیت لایه ای شیشه/ اپوکسی با الیاف بافته شده، به شکل تجربی، مورد مطالعه قرار می گیرد. آزمایش های نفوذ با نرخ بارگذاری پایین، توسط نفوذ کننده های استوانه ای با شش هندسه دماغه تخت، نیم کروی، مخروطی با زاویه دماغه های 37 و 90 درجه و اجیوال با شعاع کالیبر 1.5 و 2.5، انجام شده و رفتار چندلایه کامپوزیتی، از جمله میزان جذب انرژی، نیروی تماسی، مکانیزم های گسیختگی و نیروی اصطکاک، برای نفوذ کننده های مختلف مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. ماده مرکب با 18 لایه الیاف شیشه بافته شده با کسر حجمی الیاف 45 درصد و به روش لایه چینی دستی تولید شده است. بررسی نتایج نشان می دهند که منحنی نیرو- جابجایی نفوذ کننده، در حالت کلی، از پنج ناحیه تشکیل می شود که وابسته به شکل هندسی دماغه نفوذ کننده، در برخی از نفوذ کننده ها تعدادی از این نواحی دیده نمی شوند و یا طویل تر یا کوتاه تر می گردند. بیشترین نیروی تماسی را نفوذ کننده های کند ارائه می کنند. نفوذ کننده اجیوال با شعاع کالیبر 2.5 به نیروی کمتری برای نفوذ کامل به درون کامپوزیت نیازمند است و از این جهت بهترین عملکرد را نشان می دهد. مقایسه انرژی جذب شده نشان می دهد که در یک جابجایی (عمق نفوذ) یکسان، هدف کامپوزیتی انرژی بیشتری از نفوذ کننده های کندتر جذب می کند. نفوذ کننده مخروطی ̊37 بیشترین انرژی را برای نفوذ کامل نیاز دارد که مقدار آن 2.6 برابر انرژی مورد نیاز نفوذ کننده تخت است. طول دماغه بیشتر، افزایش جابجایی تا نفوذ کامل را به همراه دارد.
کلید واژگان: نفوذ شبه استاتیک, هندسه نفوذ کننده, نیروی تماسی, جذب انرژی, چندلایه کامپوزیتی بافته شدهThis paper, experimentally evaluates the effects of indenter geometry on quasi-static perforation process of laminated woven glass epoxy composites. Low loading rate tests were performed, using six indenters with blunt, hemispherical, conical (cone angle of 37˚ and 90˚) and ogival (caliber radius head of 1.5 and 2.5) nose shapes. Composite behaviors like energy absorption, contact force, failure mechanisms and friction force were investigated for different indenter shapes. Hand lay-up method has been used to manufacture composite targets with 18 layers of 2D woven glass fibers of 45% fiber volume fraction. The epoxy system is made of epon 828 resin with jeffamine D400 as the curing agent. The results show that the load displacement curve is divided to five areas. Some of these areas may have higher or lower magnitude, depending on indenter nose shape. The highest contact force is exhibited by unsharpened indenter. The lowest contact force and so the best performance is seen in ogival (CRH=2.5) indenter. Comparing absorbed energies shows that for an identical dent depth, the amount of absorbed energy is major for unsharpened indenters. The 37˚ conical indenter needs the highest energy for perforation, which is 2.6 times more than blunt indenter’s.Keywords: Quasi, static perforation, indenter geometry, contact force, energy absorption, laminated woven composite -
در این مقاله، تغییر خواص کششی ماده مرکب چندلایه شیشه/ اپوکسی با الیاف بافته شده، بر اثر افزودن دو نوع نانو ذره مختلف، مورد بررسی و مقایسه قرار می گیرد. نانو مواد مرکب با 12 لایه الیاف شیشه بافته شده با کسر حجمی الیاف 40 درصد و به روش لایه چینی دستی تولید شده است. سیستم رزین نیز از ایپون 828 به عنوان پایه اپوکسی و جف امین دی 400 به عنوان سخت کننده ساخته شده است. نانو رس معدنی و نانو سیلیکا به عنوان تقویت کننده به سیستم رزین (مجموع اپوکسی و سخت کننده) اضافه می گردند. نانو رس با نسبت های وزنی 0، 3، 5، 7 و 10 درصد و نانو سیلیکا نیز با نسبت های وزنی 0، 0.5، 1 و 3 درصد، درون رزین پخش می گردند. بررسی نتایج نشان می دهد که افزودن نانو رس در درصدهای پایین، تاثیر منفی بر خواص مکانیکی نانو ماده مرکب دارد. بیشترین افت خواص در 3 درصد وزنی مشاهده می شود. در 5 درصد وزنی نانو رس میزان جذب انرژی نمونه بیشینه است. در این حالت چقرمگی ماده 10% و استحکام کششی 7% افزایش را نشان می دهد. افزودن نانو سیلیکا به ماده مرکب برخلاف نانو رس، خواص را در درصدهای پایین بهبود می بخشد. بطوریکه بیشترین افزایش خواص مکانیکی را می توان در نانو ماده مرکب با 0.5 درصد وزنی نانو سیلیکا مشاهده نمود. در این حالت استحکام کششی 10%، کرنش شکست 14% و چقرمگی ماده 27% افزایش پیدا می کند.
کلید واژگان: نانو ماده مرکب, خواص مکانیکی, نانو رس, نانو سیلیکاIn this paper, the tensile properties of 2D woven glass epoxy composite reinforced by two different nanoparticles have been investigated and compared. Hand lay-up method has been used to manufacture nanocomposites with 12 layers of 2D woven glass fibers with 40% fiber volume fraction. The nano-epoxy resin system is made of epon 828 resin with jeffamine D400 as the curing agent. The composites were reinforced by adding organically modified montmorillonite nanoclay (Closite 30B) and nanosilica (SiO2) particles. The nanoclay particles were dispersed into the epoxy system in a 0%, 3%, 5%, 7% and 10% ratio in weight with respect to the matrix, while the spherical nanosilica particles were dispersed into the epoxy system in a 0%, 0.5%, 1% and 3% ratio in weight with respect to the matrix. The results show that low loading of nanoclay decreases the mechanical properties of nanocomposite, while significant improvements of nanocomposite mechanical properties are shown in low loading of nanosilica. Tensile strength and toughness of nanocomposite increase by 7% and 10% after adding 5 wt.% nanoclay. Loading of 0.5 wt.% nanosilica cause 10% and 27% improvement in tensile strength and toughness of nanocomposite.Keywords: Nanocomposite, Mechanical properties, Nanoclay, Nanoilica -
بررسی تجربی تاثیر شکل دماغه پرتابه های استوانه ای، بر نفوذ سرعت بالا در کامپوزیت پلیمری با الیاف بافته شدهدر این تحقیق، تاثیر شکل دماغه پرتابه های استوانه ای متقارن محوری و همچنین سرعت اولیه آن ها بر عملکرد بالستیکی کامپوزیت چند لایه شیشه/ اپوکسی با الیاف بافته شده، به صورت تجربی، مورد مطالعه قرار می گیرد. اثرات تغییر سرعت اولیه، تاثیر تغییر تیزی دماغه، تغییرات جذب انرژی، بررسی ناحیه لایه لایه شدگی و غیره، توسط شش پرتابه با شکل دماغه های تخت، مخروطی، نیم کروی و اجیوال، مورد بررسی قرار گرفته است. ماده مرکب با 18 لایه الیاف شیشه بافته شده با کسر حجمی الیاف 45 درصد و به روش لایه چینی دستی ساخته شده است. سیستم رزین نیز از ایپون 828 به عنوان پایه اپوکسی و جف امین دی 400 به عنوان سخت کننده ساخته شده است. بررسی نتایج نشان می دهند که بیشترین اختلاف مابین عملکرد پرتابه ها با دماغه های مختلف در سرعت حد بالستیک مشاهده می شود. در این محدوده سرعت اولیه، بهترین عملکرد بالستیکی را پرتابه اجیوال با شعاع کالیبر 2.5 و بدترین عملکرد بالستیکی را پرتابه با دماغه تخت ارائه می کند. مساحت ناحیه لایه لایه شدگی هدف با افزایش تیزی دماغه و همچنین افزایش سرعت اولیه پرتابه، کاهش پیدا می کند. منحنی بالستیک پرتابه های مختلف نشان می دهد که با افزایش سرعت اولیه پرتابه، اختلاف مابین سرعت باقی مانده پرتابه های مختلف کمتر می شود. به دلیل ایجاد گسیختگی برشی هدف در برخورد با پرتابه تخت، مقدار جذب انرژی هدف از این پرتابه، در سرعت های دورتر از سرعت حد بالستیک، کمتر از سایر پرتابه ها می شود.
کلید واژگان: شکل دماغه پرتابه, نفوذ بالستیکی, جذب انرژی, سرعت باقی مانده, کامپوزیت بافته شدهExperimental investigation of cylindrical projectiles nose shape effects on high velocity perforation of woven polymer compositeIn this study, experimental tests were performed to evaluate the effects of axisymmetric cylindrical projectile nose shapes and initial velocities on ballistic performance of laminated woven glass epoxy composites. Projectile initial velocity and nose sharpness changes, absorbed energy, delamination area, etc. are investigated by six blunt, hemispherical, conical and ogival projectiles. Hand lay-up method has been used to manufacture composite targets with 18 layers of 2D woven glass fibers of 45% fiber volume fraction. The epoxy system is made of epon 828 resin with jeffamine D400 as the curing agent. The results show that the maximum influence of projectile geometry on target behavior, occurs in ballistic limit area. In this range of initial velocity, ogival (CRH=2.5) and Blunt projectiles show the best and the worst ballistic performance. The delamination area decreases as the projectile nose sharpness increases or its initial velocity decreases. Ballistic curves for different projectiles show that the difference between projectiles behavior decreases in higher impact velocities. Because of target shear failure in blunt projectile impact, the amount of target absorbed energy for this projectile is less than other projectiles in higher impact velocities away from ballistic limit velocity.Keywords: Projectile nose shape, ballistic perforation, energy absorption, residual velocity, woven composite -
در این مقاله شبیه سازی عددی بر پایه روش اجزای محدود برای بررسی ضربه کم سرعت قائم، بر روی نانوتیر انجام شده است. ابتدا شبیه سازی برای بدست آوردن مدول الاستیسیته نانوتیرها، با ساختارهای مختلفی از آرایش زیگزاگ و آرمچیر به دو روش ضمنی و صریح و به منظور نشان دادن دقت حل عددی انجام شده است. سپس شبیه سازی ضربه برای نسبت های منظری مختلفی از نانوتیر انجام شده است. شرایط مرزی دو سر ساده و دو سر گیردار، همچنین تاثیر نسبت طول به قطر بر روی تغییر شکل دینامیکی نانوتیر بررسی شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی عددی، با دو روش تحلیلی بر اساس تئوری غیر محلی و برای نانوتیرهای اویلر- برنولی و تیموشنکو مقایسه و تطابق مناسبی مشاهده شده است. همچنین مقایسه مابین نتایج تحلیلی حاصل از نانوتیر اویلر- برنولی و تیموشنکو انجام شده و در هر دو تکیه گاه ساده و گیردار تطابق بسیار مناسبی مشاهده شده است. با افزایش طول نانوتیر صلبیت سازه کاهش یافته و حداکثر خیز افزایش می یابد. با افزایش نسبت منظری(طول به قطر) اثر تغییر شکل محلی بیشتر می شود. همچنین با افزایش پارامتر غیر محلی، تغییر شکل دینامیکی حداکثر وسط نانوتیر، افزایش یافته است.
کلید واژگان: روش اجزای محدود صریح, ضربه کم سرعت, شبیه سازی عددیIn this article, an improved 3D finite element (FE) model of low velocity transverse impact on armchair and zigzag single-walled carbon nanotubes (SWNTs) has been developed. Numerical examples for estimating the Young’s modulus of nanotubes are presented based on explicit and implicit analysis to illustrate the accuracy of this simulation technique. Based on explicit finite element model, the maximum dynamic deflections of single-walled carbon nanotubes with different boundary conditions, geometries as well as chiralities are obtained and then compared with theory investigation. Impact of a mass on simply supported and clamped nanobeams are investigated by using nonlocal Euler–Bernoulli and Timoshenko beam theory. The simulation results demonstrated good agreement with analytical results based on Euler–Bernoulli and Timoshenko nonlocal theory. When the aspect ratio is increased, the maximum dynamic deflection at the center of the beam is increased for both of the simply supported and the clamped-clamped nanobeams. The inclusion of the nonlocal effect increases the magnitudes of dynamic deflections. The dynamic deflections predicted by the classical theory are always smaller than those predicted by the nonlocal theory due to the nonlocal effects.Keywords: Explicit finite element method, Low velocity impact, Numerical Simulation -
مطالعه تاثیر حضور نانوذرات رسی بر خواص کششی و خمشی در سیستم رزین اپوکسی با سخت کننده های تتا و اف205
در این مقاله، تاثیر افزودن نانوذرات اصلاح شده رسی بر خواص مکانیکی دو سیستم رزین اپوکسی بررسی شده است. پایه اپوکسی در هر دو سیستم، دیگلیسیدیل اتر بیس فنول نوع آبا نام تجاری ایپون 828 بوده و از یک سیکلوآلیفاتیک آمین اصلاح شده با نام تجاری اف205و تری اتیلن تترامین با نام تجاری تتا به عنوان پایه دوم سیستم رزین اپوکسی، سخت کننده، استفاده شده است. نانوذرات رسی کلویسید سی بی با درصد های وزنی 0، 5/1، 3 و 5 درصد نسبت به مجموعه رزین (اپوکسی- نانوذرات رس) در سیستم اپوکسی پخش شده اند. به منظور تعیین مورفولوژی نانوکامپوزیت های اپوکسی/ نانورس از آزمون پراش اشعه ایکس استفاده شده است. مشاهدات به روش پراش پرتو ایکس نشان می دهد که توزیع نانوذرات رسی اصلاح شده در زمینه پلیمری در هر دو سیستم رزین از نوع بین لایه ای می باشد. خواص مکانیکی نانوکامپوزیت های اپوکسی/ نانورس نیز با استفاده از آزمون های استاندارد کشش تک محوری و خمش سه نقطه ای تعیین گردید. نتایج مربوط به آزمایش های مکانیکی نشان می دهد که رفتار مکانیکی دو سیستم رزین اپوکسی با افزودن نانوذرات رسی، متفاوت از یکدیگر می باشد. با مقایسه نتایج مربوط به دو سیستم رزین اپوکسی تقویت شده با نانوذرات رسی می توان نتیجه گرفت که تاثیر مثبت حضور نانوذرات رسی بر خواص مکانیکی در سیستم رزین اپوکسی سخت شده با سخت کننده اف205مشهودتر می باشد.
کلید واژگان: نانوکامپوزیت, نانوذرات رسی, خواص مکانیکی, سخت کننده تتا, سخت کننده اف205In this study, the reinforcing effect of organically modified layered clay in two epoxy matrices, TETA-cured and F205-cured, was studied. The epoxy resin system is made of a diglycidyl ether of bisphenol A, Epon 828, as the epoxy prepolymer and the two hardeners were Epikure 3234, namely TETA, and Epikure F205. The organically modified clay, Closite 30B, is dispersed into the epoxy system in a 0%, 1.5%, 3% and 5% ratio in weight with respect to the matrix. The state of dispersion was characterized by X-ray diffraction method. In both systems of epoxy resin, the results of XRD show that the clay has been further intercalated by the epoxy matrix. The tensile and flexural properties of the epoxy/clay nanocomposites were investigated according to the standard tests. The results of mechanical tests indicate that the mechanical behavior of two epoxy resin systems reinforced with clay nanoparticles, are different from each other, so that adding clay into the epoxy matrices makes the TETA-cured nanocomposites more brittle and the others cured with F205 more soften. By comparing the results of two epoxy resin systems reinforced with clay nanoparticles, it is concluded that positive effect of presence of the clay nanoparticles is evident on the mechanical properties of the F205-cured epoxy resin.
Keywords: Nanocomposite, Clay nanoparticles, Mechanical properties, Epikure TETA, Epikure F205 -
فروریزش محوری مواد فومی به دو صورت قابل رخداد است: تخریب نواری گسسته و فروریزش پیشرونده. در این مقاله، یک مدل ریاضی کاملا جدید برای تخمین مقاومت و توصیف کیفی و کمی فروریزش پیشرونده یک بعدی فوم آلومینیومی در برابر بارگذاری ضربه ای معرفی گردیده و بر توانایی آن در تفکیک این الگوی فروریزش به دو رژیم مجزای انتشار موج شوک و موج الاستیک- پلاستیک، با استفاده از معیارهای صحیح تاکید شده است. سپس با استفاده از روابط بقا و بکارگیری این مدل جدید، حل تحلیلی تغییرشکل دینامیکی فومهای آلومینیومی در دو رژیم مذکور ارائه گردیده است. ویژگی بارز رژیم دوم، افزایش دو مرحله ای سطح تنش در خلال عبور موج از میان ماده است؛ بنحویکه تنش در ابتدا و با عبور بخش الاستیک موج تا آستانه تسلیم ارتقا یافته و آنگاه با عبور بخش پلاستیک آن، تا سطوح بسیار بالاتر پرش می نماید. حال آنکه در رژیم نخست، موج تنش تنها دارای یک بخش پلاستیک است که با جبهه ای عمودی و تیز و سرعتی کاملا فراصوتی، در محیطی اساسا آرام و دست نخورده منتشر می شود. مدل سازی تحلیلی ارائه شده با استفاده از شبیه سازی المان محدود درستی آزمایی و اعتبارسنجی گردیده است. نزدیکی بسیار مطلوب پیش بینی های تئوری به نتایج عددی، حاکی از دقت بالای مدل و معادلات توصیفگر آن است.
کلید واژگان: فوم آلومینیوم, مدل یکبعدی فروریزش پیشرونده, موج شوک, موج الاستیک, پلاستیک, موج الاستیک پیشروAxial compression behavior of foam materials can be explained by two ideal deformation scenarios: discrete crush band process and progressive collapse. In this paper، a perfectly new model for strength assessment and quantitative/qualitative description of one-dimensional progressive collapse of aluminum foams under impulsive loadings is presented and its capability to split this way of crushing into two distinct regimes of shock wave and elastic- plasic wave propagation is highlighted. Then، using conservation relations and the new introduced model، the analytical solution of dynamic deformation of aluminum foams in the two mentioned regimes is developed. Regime 2 considers the case when the crushing front velocity is lower than the linear sound velocity of the foam; but remains higher than the effective sound velocity for a perturbation in which the amplitude lies in the so-called “plateau region’ of the static stress-strain diagram. The physical difference between this regime and the fiest one entails not only the creation a shock front associated with the collapsing foam، but also an acoustic precursor in the case of second regime. Finite element simulation is also performed to validate the analytical procedure. The numerical prediction is found to be in very good agreement with the analytical results.Keywords: Aluminum foam, 1D progressive collapse model, Shock wave, Elastic, Plastic wave, Precurser elastic wave
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.