فهرست مطالب

نشریه علوم و فناوری کامپوزیت
سال پنجم شماره 4 (پیاپی 18، زمستان 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/12/22
  • تعداد عناوین: 16
|
  • محمد علی پور، رضا اسلامی فارسانی* صفحات 461-468
    در این تحقیق، خواص مکانیکی و ریزساختار نانوکامپوزیت آلومینیوم 7068 تقویت شده با 1، 2، 3 و 5 درصد نانوذرات کاربید سیلسیم (SiC) تولید شده به روش ریخته گری گردابی با کمک حباب زائی مافوق صوت بررسی شد. جهت اختلاط مناسب آلیاژ و نانوذرات از دستگاه مافوق صوت مجهز به سیستم خنک کننده با توان 2000 وات استفاده شد. همچنین برای مطالعات ریزساختاری، میکروسکوپ الکترونی روبشی بکار گرفته شد. مطالعات ریزساختاری نانوکامپوزیت نشان داد که حضور نانوذرات SiC باعث کاهش اندازه دانه می شود. اما در درصدهای بالای نانوذرات SiC (5% وزنی)، کاهش محسوسی در اندازه دانه ایجاد نمی شود. همچنین حضور نانوذرات و کاهش اندازه دانه، افزایش چشمگیر سختی نانوکامپوزیت را به همراه دارد. البته در درصدهای بالای نانوذرات SiC (5% وزنی)، این ذرات در مرزدانه ها کلوخه ای شده و باعث کاهش سختی کامپوزیت می شوند. نانوکامپوزیت تقویت شده با 3% وزنی نانوذرات، سختی 155 برینل را نشان داد که بهینه ترین درصد نانوذرات SiC می باشد. با توجه به نتایج سختی نمونه اولیه و نانوکامپوزیت با 3 درصد وزنی SiC، 24 درصد افزایش سختی مشاهده می شود.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت ریختگی، نانوذرات کاربید سیلیسیم، ریخته گری گردابی، فرآوری مافوق صوت
  • داود شاه قلیان قه فرخی، غلام حسین رحیمی* احمد قنادی صفحات 469-478
    پوسته های مشبک کامپوزیتی به دلیل خواص منحصربفردشان یکی از سازه های پرکاربرد در صنایع هوایی، دریایی و خودروسازی می باشد. هدف تحقیق حاضر، تحلیل تجربی و عددی ارتعاشات آزاد پوسته استوانه ای کامپوزیتی ساندویچی با هسته لوزی شکل می باشد. برای ساخت این پوسته ها، از قالب سیلیکونی، روش رشته پیچی و لایه چینی دستی استفاده شد. پوسته تقویت شده مشبک و پوسته ساده ساخته شده و سپس با چسباندن این دو بخش بهم، پوسته ساندویچی با شبکه لوزی شکل ایجاد می شود. نمونه های ساخته شده تحت آزمایش آنالیز مودال قرار گرفته و فرکانس های طبیعی ارتعاشی استخراج شده است. از مقایسه ی نتایج تجربی و عددی به دست آمده از نرم افزار آباکوس، مشاهده شد که انطباق مناسبی بین آن ها وجود دارد. با استفاده از روش تاگوچی یک مطالعه پارامتری روی اثر تغییرات 6 پارامتر، شامل تعداد جفت ریب، ضخامت ریب، تعداد سلول واحد، ضخامت پوسته، چیدمان لایه ها و شرایط مرزی بر رفتار ارتعاشی پوسته ساندویچی با هسته لوزی شکل انجام شده است. نتایج نشان می دهد، فرکانس طبیعی پوسته ساندویچی استوانه ای بیشترین حساسیت را نسبت به شرایط مرزی و ضخامت پوسته داشته و کمترین حساسیت را نسبت به ضخامت ریب و چیدمان لایه ها دارد. همچنین به جهت بررسی کارایی پوسته ساندویچی، فرکانس طبیعی پوسته ساندویچی با شبکه لوزی شکل با پوسته ساده معادل در شرایط مرزی مختلف مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد فرکانس طبیعی پوسته ساندویچی با شبکه لوزی شکل در حالت شرط مرزی آزاد، 176% و در حالت شرط مرزی گیردار، 34% نسبت به پوسته ساده معادل بیشتر است.
    کلیدواژگان: ارتعاشات آزاد، پوسته ساندویچی، هسته لوزی شکل، رشته پیچی، روش تاگوچی
  • مجید خدابخشی، مسعود محمودی * صفحات 479-484
    در این مقاله به مطالعه استحکام لایه ای در کامپوزیت آلومینیوم AA1050 و فولاد SS 316 تولید شده به روش فرآیند اتصال نورد تجمعی پرداخته شده است. نمونه های فرآیند نورد تجمعی به منظور بررسی استحکام لایه کنی و برشی تحت آزمون کشش تک محور در جهت نورد قرار گرفتند . استحکام لایه ای در هر نمونه اندازه گیری و نتایج حاصل از آزمایش ها با یکدیگر مقایسه شدند . نتایج نشان داد که استحکام در برش لایه ای نسبت به لایه کنی بیشتر بوده است؛ همچنین پس از انجام 5 پاس فرآیند نورد تجمعی، ریز ساختار ورق مشاهده شد. به منظور بررسی استحکام نمونه ها طی پاس های مختلف فرآیند، آزمون های کشش انجام شدند که نتایج، به طور کلی بیانگر افزایش استحکام بودند. مطالعات بعدی بر روی تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مقاطع شکست نمونه های حاصل نشان داد که با افزایش پاس های فرآیند، ضخامت لایه های فولاد کمتر گشته تا این لایه ها در پاس 3 به پارگی رسیدند. در ادامه تغییرات سختی در راستای ضخامت ورق، در پاس های متوالی مطالعه شدند. نتایج حاکی از آن بودند که در پاس 2 افزایش سختی چشمگیر بوده است.
    کلیدواژگان: کامپوزیت Al، St، فرآیند نورد تجمعی(ARB)، استحکام لایه کنی، استحکام برشی
  • مجتبی حق گو، رضا انصاری *، محمدکاظم حسن زاده اقدم صفحات 485-498
    در این مقاله رفتار الکترومکانیکی کامپوزیت های هیبریدی تقویت شده با فیبر فازی حاوی نانولوله ی کربنی بررسی می شود. از یک مدل میکرومکانیکی سلول واحد و روابط ساختاری کوپل الکترومکانیکی برای به دست آوردن ثابت های الاستیک و الکتریکی کامپوزیت هیبریدی استفاده می شوند. این کامپوزیت های هیبریدی از فیبر پیزوالکتریک و نانولوله ی کربنی یه عنوان فاز تقویت و زمینه پلیمری ساخته شده است. فیبرهای پیزوالکتریکی با نانولوله های کربنی که در جهت شعاعی هم راستا شده اند پوشانده می شوند. یک ناحیه فاز میانی بین نانولوله ی کربنی و پلیمر به علت فعل و انفعالات بین نانولوله و زمینه پلیمری در نظر گرفته می شود. تاثیرات درصد حجمی و اندازه نانولوله ی کربنی بر خواص نهایی کامپوزیت هیبریدی بررسی شده است. این تاثیرات در جهت عرضی به علت هم راستا شدن نانولوله های کربنی در جهت شعاعی فیبر کربن قابل توجه است. با در نظر گرفتن PZT-7A به عنوان فیبر پیزوالکتریکی تقویت کننده، مطالعه ای بر روی خواص استحکام بخشی آن در مقایسه با PZT-5A انجام شده است تا یک کامپوزیت بهتری ساخته شود. با مقایسه مدل حاضر با یک مدل میکرومکانیکی دیگر، اعتبارسنجی مدل بررسی شده است. تطابق خوبی بین نتایج دو مدل میکرومکانیکی وجود دارد. هم چنین نتایج نشان می دهند که برای خواص الکترومکانیکی عرضی بهتر، استفاده کردن از نانولوله ی کربنی با قطر کمتر پیشنهاد می شود.
    کلیدواژگان: میکرومکانیک، نانولوله کربن، الکتروالاستیک، فیبر فازی، پیزوالکتریک
  • امید نجف زاده اصل، محمدحسین پل *، نبیاللهرضایی گلشن صفحات 499-510
    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.
    کلیدواژگان: لوله های کامپوزیتی، بارگذاری شبه استاتیکی، جذب انرژی ویژه، شیشه، اپوکسی
  • میثم خدایی، مجید صفرآبادی *، محتبی حقیقی یزدی صفحات 511-520
    استفاده گسترده از سازه های لانه زنبوری به عنوان هسته سازه های ساندویچی در صنایع هوایی و امکان برخورد اجسام کوچک با سرعت های بالا به این سازه ها، بیانگر ضرورت مطالعه بر روی رفتار ضربه سرعت بالای سازه های لانه زنبوری است. در این مقاله با در نظر گرفتن وابستگی خواص سازه لانه زنبوری به نرخ کرنش بالا، به شبیه سازی المان محدود رفتار ضربه سرعت بالا و تعیین سرعت حد بالستیک این سازه ها در برخورد با پرتابه های سرنیمکره و سرتخت پرداخته شده است. نتایج شبیه سازی با نتایج آزمایشگاهی موجود در منابع مقایسه شده است و سرعت حد بالستیک حاصل از مدل های عددی، انطباق خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارند. همچنین جهت بررسی اثر خواص وابسته به نرخ کرنش، سرعت حد بالستیک مدل های عددی در صورت عدم اعمال خواص وابسته به نرخ کرنش تعیین و با نتایج مدل های دارای اثرات وابسته به نرخ کرنش مقایسه شده است. مقایسه نتایج این دو حالت نشان می دهد که به کارگیری اثرات وابسته به نرخ کرنش موجب افزایش جذب انرژی به صورت انرژی اتلافی پلاستیک و انرژی اتلافی اصطکاکی می شود که دقت شبیه سازی عددی را به طور قابل توجهی بهبود می بخشد. از سوی دیگر در شبیه سازی برخورد پرتابه به سازه لانه زنبوری، مکانیزم های تخریب، و همچنین سطوح آسیب در جلوی لانه زنبوری، مشابه با نمونه های آزمایشگاهی مشاهده شده است. با این حال نحوه ساخت لانه زنبوری و ماهیت اتفاقی برخورد، موجب تفاوت سطوح آسیب در پشت لانه زنبوری شده است.
    کلیدواژگان: سازه لانه زنبوری، ضربه سرعت بالا، سرعت حد بالستیک، خواص وابسته به نرخ کرنش، شبیه سازی عددی
  • محیا فرجی، امیرمسعود رضادوست *، مسعود اسفنده صفحات 521-528
    کامپوزیت ها انواع مختلف دارند که از جمله آن هاکامپوزیت ها با ساختار لایه ای می باشند که در آنها احتمال تورق تحت بار های اعمالی وجود دارد. کامپوزیت رزین فنولیک / الیاف شیشه از جمله کامپوزیت های پر کاربرد می باشد که احتمال تورق در آن زیاد است. در این پژوهش افزایش مقاومت این کامپوزیت در برابر تورق با کمک افزودنی پلیمری گرمانرم پلی وینیل بوتیرال (PVB) با مقادیر 1، 3، 5، 10 و phr 20 مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا پیش آغشته الیاف شیشه و رزین فنولی اصلاح شده تهیه شده، به منظور رسیدن به پخت جزئی ، در شرایط دما-زمان معین قرار داده و میزان جریان یابی آن ها اندازه گیری شد. سپس با فرآیند قالب گیری فشاری از نمونه های با مقدار جریان یابی یکسان %10، نمونه های آزمون خمش تهیه شد. نتایج آزمون خمش سه نقطه ای نشان دادکه افزودن PVB در مقادیر مختلف موجب بهبود نسبی استحکام و مقاومت در برابر تورق شده که میزان آن تابع مقدار افزودنی است. افزودن PVB تا phr 3 موجب افزایش چقرمگی شکست تا %2/58 و بیشتر از phr 3 موجب کاهش آن شده، متوسط نیروی پیش برنده شکست نیز تنها در کامپوزیت حاوی phr 3 از PVB افزایش یافت. در این راستا میزان phr 3 از PVB به عنوان مقدار بهینه شناخته شد. بررسی مورفولوژی سطوح شکست با استفاده از SEM بیانگر ممانعت از رشد ترک در این کامپوزیت ها حتی در مقدار phr 1 می باشند.
    کلیدواژگان: کامپوزیت شیشه-فنولی، تورق، پلی وینیل بوتیرال، چقرمه سازی، استحکام خمشی
  • شهروز یوسف زاده، علی اصغر جعفری *، علیرضا محمدزاده صفحات 529-538
    در این پژوهش به بررسی ارتعاشات آزاد ورق دایروی از جنس مواد تابعی در تماس با سیال محدود و غیرقابل تراکم پرداخته شده است. ابتدا معادلات حاکم بر ورق دایروی بر اساس تئوری مرتبه اول تغییر شکل برشی یا تئوری میندلین با در نظر گرفتن اثرات اینرسی دورانی و نیروهای برشی استخراج شده است. برای تقریب جابجایی های ورق از توابع پذیرفتنی هارمونیک چبیشف همراه با توابع مرزی استفاده شده است. سپس معادلات حاکم بر نوسان سیال با بهره گیری از حل معادله لاپلاس پتانسیل سرعت و ارضای شرایط مرزی حاصل شده است. با استفاده از روش ریتز، فرکانس های طبیعی و شکل مودهای ورق دایروی در تماس با سیال بر مبنای انرژی پتانسیل کمینه استخراج شده اند. در ادامه، تاثیر پارامترهای مختلف هندسی از قبیل نسبت ضخامت بر شعاع ورق، شرایط مرزی، چگالی سیال، نسبت کسر حجمی ماده تابعی و ارتفاع سیال روی فرکانس های طبیعی مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور حصول اطمینان از نتایج به دست آمده از حل تحلیلی، فرکانس های طبیعی حاصل از ورق دایروی در تماس با سیال در حالت خاص ورق همگن آلومینیومی با نتایج حاصل از آزمایش تجربی مورد مقایسه قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: ورق دایروی، فرکانس طبیعی، ماده مدرج تابعی، تئوری مرتبه اول تغییر شکل برشی
  • علیرضا ستوده *، نوید سخندانی، سید مجتبی زبرجد صفحات 539-550
    رزین وینیل استر به علت خواص خوب مکانیکی و مقاومت شیمیایی بالا، در بسیاری از ساختار های کامپوزیتی و صنایع مختلف استفاده می شود. یکی از مهم ترین اهداف اضافه کردن تقویت کننده های نانومتری به زمینه های پلیمری افزایش مدول الاستیک و استحکام آن ها می باشد. نانو لوله کربنی به دلیل ساختار صلب و نسبت منظری می تواند به طور موثری در افزایش مدول الاستیک و سفتی زمینه پلیمری عمل کند. مهم ترین هدف کاربردی این پژوهش، دستیابی به توزیع مناسبی از نانو لوله های کربنی چند جداره دارای عامل کربوکسیل در رزین وینیل استر است به طوری که همزمان مدول الاستیک، استحکام کششی و میزان چقرمگی نانو کامپوزیت حاصل افزایش یابد. بر این اساس، نانوکامپوزیت هایی با شش درصد وزنی مختلف از نانوفیلر ساخته شد و نمونه های مربوطه تحت آزمون کشش قرار گرفت. بررسی نتایج نشان می دهد که افزودن نانو لوله کربنی در درصد های پایین، تاثیر مثبت بر خواص مکانیکی پلیمر وینیل استر دارد به طوری که در 25/0 درصد وزنی نانو لوله کربنی چند جداره بهترین خواص مکانیکی حاصل گردید. در این حالت چقرمگی ماده 52 درصد، استحکام کششی 23 درصد و مدول الاستیک 14 درصد افزایش یافت. به منظور تایید نتایج آزمایشگاهی و بررسی جامع نقش نانو لوله کربنی در رفتار رزین وینیل استر، به وسیله میکروسکوپ الکترونی از سطح شکست نمونه های کامپوزیتی عکس برداری شد و مهم ترین مکانیزم های شکست مورد بحث و بررسی قرار گرفت. همچنین جهت ارائه یک مدل تئوری مناسب برای پیش بینی مدول الاستیک نانو کامپوزیت، نتایج آزمایشگاهی با مدل های تئوری موجود مقایسه گردید و یک ضریب تصحیح جدید بر اساس تئوری هرسچ و نتایج آزمایشگاهی جهت کاربرد های صنعتی آینده ارائه شد.
    کلیدواژگان: نانو کامپوزیت، نانو لوله کربنی چند جداره، مدول الاستیک، استحکام کششی، چقرمگی
  • سید محمدرضا خلیلی *، طیبه اکبری صفحات 551-564
    در این پژوهش به مطالعه کمانش استاتیکی پوسته استوانه ای کامپوزیتی تقویت شده با آلیاژ حافظه دار به صورت تجربی پرداخته شده است. سازه کامپوزیتی مورد نظر از جنس کربن اپوکسی می باشد که بصورت چهار لایه به روش رشته پیچی با دو لایه چینی مختلف +55 /-55 /SMA/+55 /-55 و +75 /-75 /SMA/+75 /-75 ساخته شده است، سیم های حافظه دار از نوع سوپرالاستیک انتخاب شده اند که در لایه میانی در دو حالت، با پیش کرنش 5% و بدون پیش کرنش چیده شده اند. کلیه آزمون های کمانش استاتیکی بر روی پوسته استوانه ای کامپوزیتی توسط دستگاه یونیورسال 2.5 تنی، تحت فشار محوری با نرخ بارگذاری 0.1mm/min انجام شده است. در آزمون کمانش نمونه های کامپوزیتی تقویت شده با سیم های سوپرالاستیک و نمونه های بدون سیم، دو نوع شرایط مرزی بررسی شده است؛ یکی تکیه گاه دو سر گیردار و دیگری تکیه گاه دو سر مفصل. همچنین جهت استخراج خواص مکانیکی پوسته کامپوزیتی آزمون های استاندارد متعددی شامل آزمون کشش رزین، آزمون کشش مکانیکی حلقه نول، آزمون کشش نمونه های استاندارد کامپوزیتی تک جهته و آزمون کشش سیم حافظه دار سوپرالاستیک انجام شده است. نتایج آزمون های کمانش نشان می دهند وجود سیم حافظه دار سوپرالاستیک باعث افزایش ظرفیت تحمل بار بحرانی کمانش در پوسته کامپوزیتی می گردد. از سویی دیگر در لایه چینی با زاویه 75 درجه نسبت به 55 درجه، سازه کامپوزیتی بار کمانشی بیشتری تحمل می کند. همچنین در شرایط مرزی دو سر مفصل بار بحرانی کمانش بزرگتر از حالتی است که شرایط مرزی پوسته بصورت دو سر گیردار باشد.
    کلیدواژگان: کمانش استاتیکی، پوسته استوانه ای، آلیاژهای حافظه دار، سوپرالاستیک، کربن اپوکسی
  • حسین تقی پور، کرامت ملک زاده * صفحات 565-574
    در این پژوهش تاثیر روش پرکردن هسته های موجدار ذوزنقه ای شکل دو لایه، با فوم های پلی یورتان از نوع سخت با وزن سبک، مورد مطالعه قرار گرفته است. پنج نوع هسته موجدار از جنس آلمینیوم به صورت خالی و پر شده از فوم، تحت بارگذاری شبه استاتیکی به صورت، فشاری تک محوره قرار گرفته اند. در ادامه با استفاده از شبیه سازی عددی توسط نرم افزار آباکوس به بررسی پارامترهای ضربه پذیری، شامل جذب انرژی ویژه، بعنوان اهداف آزمایش می پردازیم. این نوع سیستم جاذب انرژی، می تواند در صنایع هوایی، کشتی سازی، خودروسازی، صنایع ریلی و آسانسورها جهت جذب انرژی ضربه مورد استفاده قرار گیرد. مقایسه ی نتایج حاصل از تحلیل عددی و آزمایشگاهی، نشان از همپوشانی بالا و تطابق خوب دو روش با هم دارد. نتایج تحلیل های اجزاء محدود و آزمایشگاهی نشان داد، که به کارگیری فوم در هسته، می تواند ظرفیت جذب انرژی را به صورت قابل ملاحضه ای افزایش دهد. در انتها پارامترهای هندسی مناسب، و بهترین نمونه ها از لحاظ معیارهای در نظر گرفته شده با توجه به اهداف طراحی، معرفی می شوند.
    کلیدواژگان: جذب انرژی، هسته ذوزنقه ای مرکب، بارگذاری شبه استاتیک، فوم پلی یورتان سخت، شبیه سازی عددی
  • محمد صدیقی *، محمدرضا فاضلی، امیرحسین جباری مستحسن صفحات 575-582
    منیزیم و آلیاژهای آن به عنوان سبک ترین فلز تجاری با نسبت استحکام به چگالی بسیار بالا، مورد توجه روزافزون قرار گرفته است. بااینحال، خواص نامطلوبی از قبیل سختی و مقاومت سایشی پایین، سبب محدودیت در کاربرد های این فلز منحصربه فرد شده است. تبدیل منیزیم به کامپوزیت پایه منیزیمی علاوه بر افزایش استحکام، سبب بهبود میزان سختی و مقاومت به سایش می گردد. از آنجا که تبدیل کامل یک قطعه فلزی به کامپوزیت ممکن است سبب تردی و همچنین افزایش هزینه های تولید شود، ایجاد کامپوزیت سطحی می تواند به عنوان راهکاری مناسب مورد توجه قرارگیرد. در این مقاله با استفاده از فرآیند نورد گرم و لایه واسطی از فلز روی، یک لایه کامپوزیت سطحی پایه منیزیمی (تهیه شده به روش ریخته گری هم زنی) به زیرلایه منیزیمی اتصال داده شده و ورق منیزیمی با پوشش کامپوزیتی تهیه گردیده است. استفاده از این روش می تواند سبب تولید ورق های منیزیمی با لایه کامپوزیت سطحی با سرعت تولید بالاتر و هزینه کمتر شود. لایه روی استفاده شده علاوه بر اتصال دو لایه به یکدیگر، سبب حفاظت سطح آن ها از اکسیداسیون در طول فرآیند نورد گرم شده و نیاز به استفاده از اتمسفر کنترل شده را برطرف می نماید. نتایج نشان دهنده ایجاد اتصالی مناسب بین کامپوزیت سطحی و زیرلایه منیزیمی می باشد. طبق آزمون میکروسختی، مقدار سختی در کامپوزیت سطحی نسبت به لایه منیزیمی در سطح مقطع نمونه 23% و بر روی سطح آن حدود 52% افزایش یافته است. همچنین مقاومت به سایش در لایه کامپوزیتی نسبت به زیرلایه منیزیمی بهبود قابل توجهی به میزان 43% داشته است. نرخ سایش نیز در لایه کامپوزیتی با کاهش مواجه شده است.
    کلیدواژگان: منیزیم، کامپوزیت پایه منیزیمی، کامپوزیت سطحی، نورد گرم، سختی، آزمون سایش
  • مسلم طیبی، داود رحمت آبادی، رامین هاشمی* صفحات 583-594
    کامپوزیت های زمینه فلزی دسته ای از مواد می باشند که دارای کاربردهای وسیع و گوناگونی از قبیل ساختمانی، سایشی و گرمایی می باشند. این نوع کامپوزیت ها نسبت به نقطه مقابل خود یعنی فلز پایه کاربردهای دمایی، استحکام، سفتی، هدایت حرارتی، مقاومت به سایش، مقاومت خزشی و پایداری ابعادی بهتری از خود نشان می دهند. در این پژوهش به بررسی روش های ساخت کامپوزیت های زمینه آلومینیمی تقویت شده با ذرات سرامیکی به ویژه فرآیندهای تغییر شکل پلاستیک شدید مبتنی بر نورد پرداخته شده است. تمرکز اصلی این پژوهش، بررسی خواص ریزساختاری، مکانیکی و مکانیزم های حاکم بر این نوع کامپوزیت ها که با دو روش نورد تجمعی و نورد تجمعی متقاطع تولید شده اند است. نتایج پژوهش های انجام شده نشان داد که در پاس های ابتدایی کامپوزیت های فراوری شده دارای توزیع مناسبی از ذرات تقویت کننده نیستند ولی با افزایش پاس، توزیع ذرات بهبود یافته و ذرات تقویت کننده در جهات طولی و عرضی توزیع می شوند. استحکام کششی و ریزسختی تقریبا روال مشابهی دارند به گونه ای که رفته رفته با افزایش میزان کرنش اعمالی و بهبود توزیع ذرات هر دو افزایش می یابند اما ازدیاد طول در پاس های ابتدایی به سبب توزیع نامناسب ذرات، تخلخل و ذرات خوشه ایابتدا افت و سپس با رفع این عیوب و توزیع مناسب بهبود می یابد. البته خواص مکانیکی و ریزساختاری در روش نورد تجمعی متقاطع مطلوب تر می باشد. همچنین مکانیزم های حاکم بر اصلاح ریزساختار در کامپوزیت های فرآوری شده با استفاده از فرآیندهای برپایه نورد، تشکیل حلقه ی اوروان، نقش ذرات تقویت کننده، اختلاف در ضریب انبساط حرارتی زمینه و تقویت کننده و غیره می باشد.
    کلیدواژگان: کامپوزیت زمینه فلزی، تعییر شکل پلاستیک، ذرات تقویت کننده، خواص مکانیکی و ریزساختاری، مکانیزم های حاکم
  • علی فولادی، علیرضا سرایی *، علی کیانی صفحات 595-604
    کامپوزیت های نساجی که از پیش شکل یافتهی نساجی به عنوان تقویت کننده استفاده می کنند، به دلیل سهولت تولید قطعات با اشکال خاص و ساختاری کارآمدتر و قابل اعتمادتر، به عنوان جایگزین مناسب برای چندلایه های متداول هستند. در میان انواع کامپوزیت های نساجی، کامپوزیت هایی با فاز تقویت کننده برید شده از اهمیت ویژه و کاربرد گسترده تری برخوردار است. در فرآیند بریدینگ یکی از مهم ترین مولفه ها در خواص مکانیکی کامپوزیت نهایی زاویه برید است. در این مقاله ابتدا به توضیح مختصر روابط تحلیلی جدید و راهکاری جدید جهت تغییر و کنترل زاویه برید بر روی تک تک وجوه یک مغزی تخت به کمک تغییر شکل حلقه ی راهنما از دایره ای به بیضی و کنترل خروج از مرکزی که قبلا توسط نویسندگان توسعه داده شده پرداخته شده است. سپس به ارایه برنامه ی کاملی پرداخته شده است که خواص مکانیکی کامپوزیت نهایی را بر اساس زوایای برید پیش بینی می کند برای صحت بخشی به نتایج حاصله به مقایسه نتایج حاصله با تحقیقات گذشته جهت بررسی صحت نتایج صورت پذیرفته است پس از بررسی های انجام شده مشخص گردید که نتایج حاصل از برنامه مورد نگارش و روابط میکرومکانیک جهت پیش بینی خواص کامپوزیت نهایی از صحت بسیارخوبی برخوردار است. بنابراین می توان به کنترل خواص مکانیکی بر روی هر یک از وجوه مغزی به کمک تغییر پارامترهای بیان شده دست یافت.
    کلیدواژگان: کامپوزیت ساخته شده با بریدینگ مدور، زاویه برید، خروج از مرکزی، شکل حلقه ی راهنما، تحلیل میکرومکانیک
  • محمد طباطبایی*، فتحاللهطاهری بهروز، سید مرتضی رضوی، غلام حسین لیاقت صفحات 605-614
    هدف این پژوهش توسعه کامپوزیت های زمینه پلیمری رسانا می باشد به طوری که مقدار این رسانایی بالاتر از حد استاندارد موسسه انرژی آمریکا باشد. در این صورت کامپوزیت های توسعه داده شده می توانند در ساخت الکترودها مورد استفاده قرار بگیرند. بدین منظور ذرات هادی دوده، نانولوله کربنی و گرافیت منبسط شده با درصدهای وزنی مختلف (5، 10، 15، 20، 25، 35 درصد ) به رزین اپوکسی اضافه شده و هدایت الکتریکی نمونه ها مطابق استاندارد روش چهار نقطه ای اندازه گیری شده است. متوسط آستانه تراوایی الکتریکی برای پلیمرهای حاوی ذرات دوده، نانو لوله کربنی و گرافیت منبسط شده به ترتیب 25، 10 و15 درصد وزنی بدست آمده است. همچنین تاثیر پارامترهای مختلف ساخت ازجمله استفاده از پمپ خلا و گرمادهی روی هدایت الکتریکی نمونه های کامپوزیتی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش ها نشان دادند استفاده از پمپ خلاء هدایتی الکتریکی را به ترتیب 10.8 ، 11.4 و 9.6 درصد در نمونه های دوده و نانو لوله کربنی و گرافیت منبسط شده افزایش داده است. به منظور افزایش مقاومت مکانیکی نمونه های پلیمری هادی از ده لایه پارچه کربنی تک جهته استفاده شده و نشان داده شد استفاده از الیاف کربن هدایت الکتریکی را به ترتیب 23.2، 27.3 و 24.7درصد برای نمونه های حاوی دوده ، گرافیت منبسط شده و نانولوله کربنی افزایش داده است. با استفاده از تصاویر تهیه شده به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی کیفیت توزیع نانو ذرات در نمونه ها بررسی شده است.
    کلیدواژگان: کامپوزیت رسانا، نانو لوله کربنی، دوده، گرافیت منبسط شده، آستانه هدایت الکتریکی
  • زهره زنگی آبادی، محمدجعفر هادیان فر* صفحات 615-620
    در این پژوهش به بررسی تاثیر اندازه و نوع ساختار نانوذرات سیلیکا بر مورفولوژی ساختاری نمونه های اسفنج منعطف پلی یورتان و همچنین به بررسی رفتار کششی آن ها پرداخته شد. بدین منظور نانوذرات سیلیکا با دو ساختار مختلف توپر و توخالی و میانگین اندازه ذرات 40 nm و 150 nm تهیه گشتند و به عنوان فاز تقویت کننده در زمینه اسفنج منعطف پلی یورتان با درصدهای وزنی مشابه 0.1،0.2 و 0.3 پخش گردیدند و نمونه های نانوکامپوزیتی ساخته شدند. در ادامه به مقایسه و بررسی ساختار این دو گروه از نانوکامپوزیت ها با یکدیگر و نمونه خالص توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) پرداخته شد و تاثیر ساختار نمونه بر رفتار کششی آن ها بررسی شد. نتایج حاصل از SEM نشان می داد که در درصدهای وزنی مشابه از فاز تقویت کننده، اندازه و تعداد سلول های تشکیل شده در نانوکامپوزیت پلی یورتان- نانوذرات توپر سیلیکا نسبت به نانوکامپوزیت پلی یورتان- نانوذرات توخالی سیلیکا و نمونه پلی یورتان خالص بیشتر می باشد. همچنین نتایج آزمون کشش نشان داد که با افزایش درصد وزنی فاز تقویت کننده در زمینه اسفنج پلی یورتان، استحکام کششی نسبت به نمونه خالص بهبود و درصد ازدیاد طول کاهش پیدا کرده است. بعلاوه افزایش خواص کششی با تعداد و اندازه سلول های شکل گرفته رابطه مستقیمی دارد. به طوری که نانوکامپوزیت های تقویت شده با نانوذرات توپر و نانوذرات توخالی سیلیکا در 0.3% وزنی، استحکام کششی به ترتیب حدود %78 و %34 افزایش و درصد ازیاد طول نیز به ترتیب حدود 44% و 30% نسبت به نمونه خالص کاهش پیدا کرد.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، خواص کششی، نانوذرات سیلیکا، نانوذارت توخالی سیلیکا
|
  • Mohammad Alipour*, Reza Eslami, Farsani Pages 461-468
    In this study, microstructure and mechanical properties of AA7068 nanocomposite reinforced with 1, 2, 3 and 5 wt.% SiC nanoparticles (SiCnp) produced by stir casting and ultrasonic treatment have been investigated. Ultrasound device equipped with a cooling system with 2000 W powers was used for mixing alloy and nanoparticles. Also scanning electron microscopy was used for microstructure studies. The microstructure of nanocomposite was investigated by scanning electron microscope.The microstructural studies of the nanocomposite revealed that SiCnp addition reduces the grain size, but adding higher SiCnp content (5 wt.%) does not change the grain size considerably. Further investigations on hardness revealed that the addition of SiCnp increases hardness. At higher SiCnp contents (5 wt.%), the presence of SiCnp agglomerate on grain boundaries was found that causes decrease the hardness. The optimum amount of nanoparticles is 3 wt.% SiCnp that nanocomposite exhibits hardness of 155 BHN. According to the results of hardness for the initial samples and nanocomposites reinforced with 3 wt.% SiC, 24% increase in hardness can be seen.
    Keywords: Casting nanocomposite, SiC nanoparticles, Stir casting, Ultrasonic treatment
  • Davoud Shahgholian, Ghahfarokhi*, Gholamhossein Rahimi, Ahmad Ghanadi Pages 469-478
    Due to unique properties, lattice composite shells are used extensively in aviation, marine and automotive industry. The aim of this research is experimental and numerical free vibration analysis of composite sandwich cylindrical shells with lozenge cores. For the fabrication of this shells, silicone mold, filament winding, and hand lay-up method were used. Stiffened shells and simple shells are fabricated, separately. Then, composite sandwich cylindrical shells with lozenge cores were created by attaching the two parts together. The modal test is done on the shells and natural frequencies have been extracted. The comparison of experimental results and, numerical results obtained from Abaqus showed that there is a good agreement between them. By using Taguchi method, a parametric study was performed on the vibrational behavior of sandwich shells with lozenge cores via six parameters that such as stiffeners’ pair number, stiffener thickness, unit cell number, skin thickness, layers sequence and boundary condition. The results show that the natural frequency has a most sensitive to the boundary condition, skin thickness and least sensitive to stiffener thickness, layers sequence. To evaluate the efficiency of a sandwich shell, the natural frequency of sandwich shell are compared with simple shell in the different boundary condition. The results show that the natural frequency of sandwich shell with lozenge core is 176% and 34% higher than an equivalent simple shell at free and clamp boundary condition, respectively.
    Keywords: Free vibration, Sandwich shell, Lozenge core, Filament winding, Taguchi method
  • Majid Khodabakhshi*, Masoud Mahmoodi Pages 479-484
    This paper studies the shear and peel strength of composite AA1050 aluminum and SS 316 steel manufactured by accumulative roll bonding (ARB) process. The ARB samples were tested for shear and peel strength under a single axial tensile test. The layer strength was measured in each sample and the results of the experiments were compared. The results showed that the shear strength of layers was higher than the peel strength; also the microstructure of the sheet after performing 5 cycles of the ARB process was observed. To test the strength of the samples during different passes of the process, tensile tests were carried out; the results indicated a general increase in strength. Further studies on the scanning electron microscope (SEM) images of the fracture sections of the samples showed that by increasing the number of passes, the thickness of the steel layers was less than that in the pass 3 of these layers to tear. In the following, hardness changes along the sheet thickness were studied in successive passes. The results indicated that the pass 2 had an impressive increase in hardness.
    Keywords: Composite Al, St, Accumulative roll bonding (ARB), Peel strength, Shear strength
  • mojtaba haghgoo, Reza Ansari Khalkhali*, mohammad kazem Hassanzadeh, Aghdam Pages 485-498
    In this paper the electromechanical behavior of fuzzy fiber reinforcement hybrid composites containing carbon nanotubes (CNTs) is investigated. A unit cell micromechanical model and electromechanical coupled constitutive equations are used to obtain the elastic and electrical coefficients of the hybrid composites. This hybrid composite is made up of piezoelectric fiber and CNT as reinforcement and polymer matrix. The piezoelectric fibers are coated with radially aligned CNTs. An interphase region is considered due to the interaction between CNT and matrix. The effect of volume fraction and size of CNT on the overall hybrid composite properties is investigated. These effects are remarkable in the transverse direction due to the aligned CNTs in the fiber radial direction. Considering PZT-7A as reinforcement piezoelectric fiber, study of its mechanical strength compared to PZT-5A was implemented in order to make a better composite. By comparing the proposed model with another micromechanical model, the validation of the proposed model is studied. Generally, a good agreement is observed between the results of these two models. The results also reveal that for the improved transverse electromechanical properties, using a CNT with a lower diameter is suggested.
    Keywords: Micromechanics, Carbon Nanotube, Electro-elastic, Fuzzy fiber, Piezoelectric
  • omid Najafzade Asl, Mohammad Hosein Pol*, Nabiollah Rezaei GolshanTafresh, Iran Pages 499-510
    Composite 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
  • Meysam Khodaei, Majid Safarabadi Farahani*, Mojtaba Haghighi Yazdi Pages 511-520
    In this paper, high velocity impact behavior of honeycomb structures was modeled by implementing high strain rate dependent properties of honeycomb and its ballistic limit velocities in collision with hemispherical as well as flat ended projectiles were calculated. The obtained results were validated with those available in open literature and numerical ballistic limit velocities were found to be in good agreement with experimental ballistic limit velocities. In addition, ballistic limit velocities in models without strain rate dependent properties were calculated and compared with those in previous models to evaluate the influence of strain rate dependent properties. Comparing the results of these two kinds of models showed that using strain rate dependent properties increases absorbed energy as plastic dissipated and frictional dissipated energies which improve accuracy of numerical modeling significantly. On the other hand, fracture mechanisms and damaged zones were investigated in numerical models and were compared with experimental output. Damaged zones in front of honeycombs in numerical models were similar to experiments but honeycomb manufacturing process and random collision of projectile with honeycomb, made some differences in damaged zone at the back of the honeycombs.
    Keywords: Honeycomb, High velocity impact, Ballistic Limit Velocity, Strain Rate Dependent Properties, Numerical Modeling
  • Mahya Faraji, Masoud Esfandeh, Amir Masoud Rezadoost* Pages 521-528
    There are various types of composites among which these with layered structure are susceptible to delamination under the applied loads. Phenolic resin/glass fiber composites, one of the most commonly used composites, are prone to delamination. In this research, the improvement of the delamination resistance of phenolic composites via the addition of polyvinyl butyral (PVB), a thermoplastic additive at various contents (i.e. 1, 3, 5, 10 and 20 phr) has been studied. For this purpose a phenolic/glass fiber prepreg modified with thermoplastic additive was prepared and brought to a partially cured (B-stage) by using a specified temperature-time condition. The flow ability of the prepared prepregs was measured. Samples for the flexural test were then prepared by compression molding of the prepregs having the flow abilities of 10%. Three-point bending test results showed that the addition of PVB relatively improves the strength and delamination resistance of the composites, the extent of which depends on the additive content. The addition of PVB at 3 phr increased the fracture toughness up to 58.2%, however beyond which it was reduced; hence 3phr was regarded as the optimum value. Inspection of the fracture surface morphology by SEM revealed the inhibition of crack propagation even at 1 phr of PVB.
    Keywords: Glass-phenolic Composites, Delamination, Polyvinyl Butyral, Toughening, Flexural Strength
  • shahrouz yousefzadeh, Aliasghar Jafari*, Alireza Mohammadzadeh Pages 529-538
    This study investigates the free vibration of a thick FG circular plate in contact with an inviscid and incompressible fluid. Analysis of the plate is based on First-order Shear Deformation Plate Theory (FSDT) with consideration of rotational inertial effects and transverse shear stresses. Dynamic transverse displacements of the plate are approximated by set of admissible Chebyshev functions which is required to satisfy the geometric boundary conditions. Potential theory together Bernouli’s equation are utilized to obtain the fluid pressure on the free surface of the plate. The governing equation of the oscillatory behavior of the fluid is obtained by solving Laplace equation and satisfying its boundary conditions. The natural frequencies and mode shapes of the plate are determined using Rayleith-Ritz method based on minimizing the Rayleith quotient. The effects of the geometrical parameters such as plate thickness to its radius ratio, boundary conditions, fluid density, volume fraction index, and height of the fluid on natural frequencies and mode shapes are investigated. Comparison of analytically outcome of this study is made with results of the experimental modal test for homogeneous Aluminum plate.
    Keywords: Circular plate, natural frequency, Functionally graded material, First order shear deformation plate theory
  • AliReza Setoodeh*, Navid Sokhandani, Seyed Mojtaba Zebarjad Pages 539-550
    Vinyl ester resins are widely used in structural composites because of their excellent mechanical properties. One of the main goals of adding nanofillers to polymer matrix is to enhance the Young’s modulus and strength of the original base polymers. Due to the rigid structure of carbon nanotube as well as their aspect ratios, they can effectively increase the elastic modulus and stiffness of the polymer matrix. The main practical target of the present study is to obtain the best distribution of the multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) with carboxylic group in order to simultaneously improve the elastic modulus, tensile strength and toughness of the resulted nanocomposite. In this regard, nanocomposites with six different weight fractions (wt%) of MWCNTs are made and the specimens are subjected to the tensile test. The results exhibit that addition of MWCNTs with low concentration leads to improvement in the mechanical properties of the vinyl ester polymer such that the optimum mechanical properties are obtained with 0.25wt% of MWCNTs. In this case, the fracture toughness, tensile strength and Young’s modulus are respectively enhanced by amount of 52%, 23%, and 14%. In order to validate the experimental results and investigation the role of MWCNTs on tensile behavior of vinyl ester resin, the scanning electron microscope (SEM) is used and the most important failure mechanisms are discussed and studied in details. Also, the experimental results are compared with existing theoretical models and a new correction factor based on Hirsch’s theory and experimental results is introduced for future industrial applications.
    Keywords: Nanocomposites, Multi-walled carbon nanotubes, Young's modulus, Tensile strength, Toughness
  • Seyed Mohammad Reza Khalili*, Tayebe Akbari Pages 551-564
    In the present work static buckling behavior of laminated cylindrical composite shells were investigated experimentally. The laminated composite shells were fabricated from carbon-epoxy composite by filament winding process. The stacking sequences were +55˚/-55˚/SMA/+55˚/-55˚ and +75˚/-75˚/SMA/+75˚/-75˚. The superelastic SMA wires placed between plies 2 and 3 of the four layers laminate. Shape memory alloy wires were used in the middle of the composite in two cases, without pre-strain and with 5% pre-strain. All of buckling test were performed using 2.5 ton universal test machine with crosshead speed of about 0.1 mm/min. The buckling tests were arranged with two kinds of boundary conditions, simply supported- simply supported and clamped- clamped boundary conditions. Several tests were done to achieve the mechanical properties of composite shells, like standard tensile test of the resin samples, mechanical tensile test of the nol ring, tensile test of the unidirectional composite samples and the tensile test of the superelastic shape memory alloy wire. The experimental buckling analyses of the cylindrical composite shells with embedded superelastic SMA wires show that the critical buckling load increased by using the SMA wires. Also, in the laminated composite with stacking sequences +75˚/-75˚/SMA/+75˚/-75˚, the buckling load of shells was increased. In addition the buckling capability of composite shells in the simply supported- simply supported boundary condition is greater than the clamped- clamped boundary condition.
    Keywords: Static Buckling, Cylindrical Shells, Shape Memory Alloys, Superelastic, Carbon Epoxy
  • hossein taghipoor, Keramat Malekzade Fard* Pages 565-574
    The aim of this research work is to investigate the mechanical properties of double layer trapezoid-shape corrugated core sandwich structures under quasi-static loading conditions and to determine the failure mechanisms and energy-absorbing characteristics of the corrugated cores. In this investigation, influence of foam filling technique in double layer trapezoid-shape corrugated core by using lightweight rigid polyurethane foam is investigation. Five types of Aluminum corrugated cores both bare and foam-filled were subjected to unidirectional quasi-static compression. In the following, using numerical simulation by Abaqus software to evaluation the impact parameters, including Specific Energy Absorption (SEA) as discussed testing purposes. the energy absorbing system can be used in the aerospace industry, shipbuilding, automotive, railway industry and elevators to absorb impact energy. The FEM results are compared with Experimental results which reveal a good conformity. FEM and experimental results showed that foam filling technique can significantly increase specific absorbed energy. Finally, appropriate geometric parameters and the best examples of criteria considered with respect to the objectives, are introduced.
    Keywords: energy absorption, Trapezoidal Compound core, quasi-static loading, rigid polyurethane foam, numerical simulation
  • Mohammad Sedighi*, Mohammadreza Fazeli, Amirhossein Jabbari Mostahsan Pages 575-582
    Nowadays, there is an increasing demand for magnesium and its alloys as the lightest commercial metal with a high strength to density ratio. Nevertheles, afew undesirable properties, such as low hardness and poor wear resistance, have limited the applications of this exclusive metal. Fabrication of magnesium matrix composite could improve hardness and wear resistance in addition to strength increasing. Since converting all of a metal piece to composite could make it more brittle and increase the costs, fabrication of surface composite could be a solution. In this paper, a magnesium sheet with a surface composite has been fabricated by applying warm rolling process. Indeed, a layer of magnesium matrix composite (which has been fabricated by stir-casting) has been conjoined to a magnesium substrate layer using a zinc interlayer. This method could increase the production speed and decrease the costs. In addition to the connection of two layers together, the zinc interlayer would preserve the surfaces of the layers from oxidation without using any controlled atmosphere. The results show a proper connection between the surface composite and the substrate. According to the microhardness results, the hardness of surface composite increased about 23% and 52% in the cross-section and the surface, respectively. Moreover, wear resistance of surface composite improved about 43% in comparison to magnesium substrate. Also, wear rate decreased in the surface composite.
    Keywords: Magnesium. Magnesium matrix composite, Surface composite, Hot Rolling, Hardness, Wear test
  • Moslem tayyebi, Davood Rahmatabadi, Ramin Hashemi* Pages 583-594
    Metal matrix composites are bunch of materials that have wide range of uses such as construction, abrasion, and heat. This type of composite exhibits better dimension than the base metal such as temperature applications, strength, rigidity, thermal conductivity, wear resistance, creep resistance and stability. In this study, the methods of producing aluminum composite reinforced with ceramic particles, especially the processes of sever plastic deformation, have been investigated. The main focus of this research is to study the microstructure, mechanical properties and mechanisms governing this type of composite produced by two ARB and cross CARB methods. The results of the research showed that in the initial passes of the processed composites there is no proper distribution of reinforcing particles but by increasing the number of passes, the particle distribution is improved and the reinforcing particles are distributed in longitudinal and transverse directions. Tensile strength and microhardness have the same trend which they gradually increased with increasing strain rates and improvement of particle distribution but elongation at first decreased in the initial passes due to the inappropriate distribution of the particles, porosity and cluster particles, and then improved with the elimination of these imperfections and distribution. However, the mechanical and microstructural properties of the CARB method are more favorable. Also, the governing mechanisms for microstructure modification in produced composites by rolling processes are the formation of the Orowan loop, role of reinforcing particles, difference in the coefficient of thermal expansion of the matrix and reinforcement, and so on.
    Keywords: Metal Matrix Composite, sever plastic deformation, reinforced particles, microstructure, mechanical properties. governing mechanism
  • Ali Fouladi, ALIREZA SARAEI*, ALI KIANI Pages 595-604
    Textile composites, in which a textile preform is used as the reinforcement phase, can easily take the form of complex parts and possess a more efficient and reliable structure, hence, they are a suitable substitute for conventional laminates. Among the textile composites, braided composites are of great importance and they are used more extensively, one of the important factors in mechanical properties of final composite part is the braid angle. In this paper, at first, a brief explanation of the new analytical relationships is presented. Also, a new strategy for changing and controlling the braid angle on each face of the flat mandrel by changing the shape of the guide ring from circle to an ellipse and also controlling the eccentricity is discussed which was previously developed by the authors. Then a comprehensive program is presented which predicts the mechanical properties of the final composite considering the braid angles. To validate the results, they are compared with the results of previous studies. After investigations, it was determined that the results of the developed program and micromechanical relationships show very good consistency in predicting the properties of the final composite. Therefore, it is possible to control the mechanical properties on any of the mandrel's faces by changing the mentioned parameters.
    Keywords: Composites made with tubular braiding, braid angle, Eccentricity, guide ring shape, Micromechanical analysis
  • Mohammad tabatabaee*, Fathollah Taheri, Behrooz, seyed morteza razavi, gholam hossein liaghat Pages 605-614
    The present research work was aimed at developing conductive polymer-based composites in order to have a higher conductivity than the standard level of the Energy Institute of America. In this case, the composites can be applied to make electrodes. For this purpose, carbon clack particles, carbon nanotube and expanded graphite with different weight percentages (5%, 10%, 15%, 25%, and 35%) were added to the epoxy resin and the electrical conductivity of the samples was measured according to the four-point standard method. The average electrical conductivity threshold for carbon clack particles, carbon nanotube and expanded graphite was determined at 25, 10, and 15, respectively. Furthermore, the effect of different construction parameters such as the use of vacuum pumps and heating on the electrical conductivity of the composite samples was also investigated. The experiments revealed that the use of the vacuum pump increased the electrical conductivity by 10.8%, 11.4% and 9.6% in carbon black, carbon nanotube, and expanded graphite samples, respectively. In order to increase the mechanical strength of the conductive polymer samples, ten layers of unidirectional carbon fabric were used. The results obtained showed that the use of carbon fibers enhanced the electrical conductivity by 23.2%, 27.3%, and 24.7% for carbon black, expanded graphite, and carbon nanotube samples, respectively. Ultimately, using the scanned electron microscopy images, the quality of the nanoparticle distribution in the samples was investigated.
    Keywords: کليدواژه ها [English]electrical conductivityr, carbon black, Expanded graphite, carbon nano tube, electrical conductivity threshold
  • zohreh zangiabadi, Mohammad Jafar hadianfard* Pages 615-620
    In this research, the effect of size and type of silica nanoparticle structure on the morphology and tensile behavior of flexible polyurethane foams were investigated. For this purpose, silica nanoparticles were prepared with two structures rigid and hollow with average particle size of 40 and 100 nm respectively, and reinforcement phases were dispersed in the matrix of flexible polyurethane foam with weight percentages of 0.1, 0.2 and 0.3. Then, comparison and investigation of nanocomposite and pure samples were studied by scanning electron microscopy (SEM) and the effect of structure on the tensile behavior examined. The results of the SEM shown that among all of the samples, polyurethane/rigid silica nanocomposites have more than the size and number of cells. Also, the results of the tensile test shown that by increasing weight percentage of the reinforcement phase in the matrix, the tensile strength were increased and elongation at break were decreased. The addition, there was direct relationship with tensile properties and size and number of cells. So that, the nanocomposite reinforced with rigid and hollow silica nanoparticles at 0.3% wt, increased tensile strength by 78% and 34%, and decrease the elongation at break by 44% and 30%, respectively, relative to the pure sample.
    Keywords: nano Composite, tensile behavior, silica nanoparticles, hollow silica nanospheres