فهرست مطالب

علوم و فناوری کامپوزیت - سال دوم شماره 3 (پیاپی 5، پاییز 1394)

نشریه علوم و فناوری کامپوزیت
سال دوم شماره 3 (پیاپی 5، پاییز 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/09/30
  • تعداد عناوین: 8
|
  • تحلیل دقیق مایکرومکانیکی تنش در کامپوزیت تقویت شده با الیاف بلند تحت بارگذاری کششی یکنواخت
    حسین رهنما، محمود مهرداد شکریه * صفحات 1-10

    در این مقاله سعی بر این است که بر اساس یک روند نظام مند در حوزه ی تئوری الاستیسیته، برای مسئله ی مقدار مرزی المان حجمی معرف کامپوزیت الیاف بلند تحت بارگذاری کشش یکنواخت، یک حل بسته ی دقیق ارایه شود. برای این منظور المان حجمی معرف کامپوزیت های الیاف بلند در نظر گرفته شد که متشکل از دو استوانه ی هم مرکز با استوانه ی درونی از جنس الیاف و استوانه ی بیرونی از جنس ماتریس است. بدین ترتیب مسئله ی مورد بررسی در این پژوهش در حوزه ی مسائل متقارن محوری تئوری الاستیسیته قرار می گیرد. با بهره گیری از تابع لاو برای مسائل متقارن محوری، دستگاه معادلات تعادل ناویر برای مولفه های میدان جابجایی تبدیل به یک معادله ی بای هارمونیک بر حسب تابع لاو می شود. سپس یک عبارت جامع برای حل های جداپذیر معادله ی بای هارمونیک در مختصات استوانه ای ارائه می شود. در گام بعدی، عبارات مناسب از حل های جداپذیر با الهام از شرایط مرزی و فیزیک مسئله انتخاب شده و یک حل پیشنهادی استخراج می شود. در گام نهایی ثوابت مجهول موجود در حل پیشنهادی توسط شرایط مرزی به دست می آیند. بدین ترتیب حل دقیق به دست آمده قادر به ارضای تمامی معادلات میدانی تئوری الاستیسیته است. با استفاده از این حل توزیع دقیق مولفه های میدان تنش و جابجایی در المان حجمی معرف مشخص شده و برخی نتایج عددی برای آن ارایه می گردد. بر اساس این حل دقیق عبارتی برای مدول الاستیک طولی معادل کامپوزیت الیاف بلند به دست می آید و با رابطه ی معروف قانون اختلاط مقایسه می شود. این مقایسه نشان می دهد که قانون اختلاط می تواند تقریب مهندسی خوبی برای محاسبه ی مدول الاستیک طولی معادل باشد.

    کلیدواژگان: حل بسته ی دقیق، الاستیسیته، کامپوزیت الیاف بلند، المان حجمی معرف، معادله ی بای هارمونیک
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • مسئله تماس لغزشی پانچ صلب استوانه ای و جسم نیمه بی نهایت هدفمند در حضور ترک سطحی
    علی طالع زاده لاری، علی نیک بخت، مجتبی صدیقی صفحات 11-22
    در این مقاله تماس لغزشی دوبعدی یک پانچ صلب استوانه ای روی یک سطح نیمه بی نهایت ساخته شده از مواد هدفمند در حضور و عدم حضور یک ترک سطحی بررسی شده است. مدول الاستیسیته در لایه هدفمند طبق مدل تی-تی-او محاسبه شده است. این مدل با تعریف پارامتر q، تاثیر برهم کنش های ریزساختارها را نیز در نظر می گیرد. برای حل معادلات حاکم از کد نویسی روش تفاضلات محدود در نرم افزار متلب استفاده شده است. اثر ناهمگنی، q، شعاع پانچ، ضخامت لایه هدفمند و ضریب اصطکاک بر نمودار نیرو – جابه جایی، تنش های ایجاد شده و ضرایب شدت تنش مود اول و دوم بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که افزایش ضخامت لایه هدفمند، شعاع پانچ و ضریب ناهمگنی(r) برای جابه جایی های یکسان پانچ افزایش نیروی تماس را در پی دارد. همچنین تغییرات این پارامترها بر توزیع تنش فشاری زیر پانچ موثر است. اما تغییرات q تاثیری بر نیروی تماس و نیز توزیع تنش فشاری ندارد. در تماس بدون اصطکاک ضریب شدت تنش مود اول همواره نامثبت است و ترک تمایلی به رشد تحت این مود ندارد. افزایش ضریب اصطکاک، ضریب شدت تنش مود اول را افزایش می دهد؛ اما موجب کاهش ضریب شدت تنش مود دوم می شود.
    کلیدواژگان: تماس، پانچ صلب استوانه ای، ضرایب شدت تنش، مواد هدفمند، تفاضلات محدود
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • تحلیل خرابی چند لایه های کامپوزیتی با سوراخ مرکزی با استفاده از مکانیک خرابی محیط های پیوسته
    بیژن محمدی، علی کاظمی، روح الله قاسمی صفحات 23-34
    مدل های خرابی مبتنی بر مکانیک خرابی محیط های پیوسته در دهه های اخیر مورد توجه محققین حوزه ی خرابی در کامپوزیت ها قرار گرفته است. این مدل ها با درنظر گرفتن اثرات خرابی روی خواص مکانیکی کامپوزیت مورد بررسی و بدون مدل کردن دقیق هندسه ی خرابی، توانسته است که طیف وسیعی از مود های خرابی، بارگذاری ها و لایه چینی ها را تحلیل کند. این مقاله به تحلیل خرابی یک چند لایه ی کامپوزیتی دارای سوراخ مرکزی، با استفاده از مکانیک خرابی محیط های پیوسته می پردازد. در این مطالعه از مدل خرابی لادووز برای تحلیل خرابی استفاده شده است که در آن کرنش های ماندگار و افت سفتی ناشی از وقوع خرابی در چند لایه محاسبه می شود. این مدل به صورت زیربرنامه تعریف مدل های مادی در نرم افزار اجزاء محدود آباکوس پیاده شده و تحلیل خرابی برای چهار لایه چینی [s[902/02]، s[90/0/90/0]، s[452- /452] و s[45-/45/90/0 انجام گرفته است. نتایج حاصل از تحلیل عددی شامل چگونگی رشد و گسترش پارامتر های خرابی، کرنش های ماندگار و کانتور تنش برای لایه چینی های مختلف ارائه شده است. علاوه بر این، آنالیز حساسیت نسبت به اندازه سوراخ برای بررسی تاثیر اندازه ی سوراخ بر استحکام چندلایه انجام شده و همچنین تاثیر تغییر پارامتر مادی کرنش ماندگار بر اندازه ی کرنش های ماندگار مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحلیل مشخص شده است که با افزایش قطر سوراخ، استحکام چند لایه کاهش پیدا می کند و با بزرگ تر شدن پارامتر مادی کرنش ماندگار اندازه ی کرنش های ماندگار عرضی افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: کامپوزیت های چند لایه سوراخ دار، مکانیک خرابی، مکانیک محیط پیوسته، مدل لادوز
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • بررسی رفتار پس از کمانش صفحات کامپوزیتی با لایه چینی متعامد پادمتقارن تحت کوتاه شدگی انتهایی
    سیدامیرمهدی قنادپور، محسن برکتی صفحات 35-42
    به منظور بررسی رفتار پس از کمانش صفحات کامپوزیتی مستطیلی با لایه چینی متعامد پادمتقارن تحت کرنش کوتاه شدگی انتهایی، یک روش عددی بر پایه چندجمله ای های مثلثاتی چبیشو دوگانه گسترش داده شده است. در این تحقیق فرض شده است که ضخامت صفحه بسیار نازک است، به همین دلیل برای تحلیل مسئله از تئوری صفحات کامپوزیتی کلاسیک استفاده می شود. در این مقاله از چندجمله ای های مثلثاتی چبیشو برای حل معادلات تعادل حاکم بر صفحات کامپوزیتی با لایه چینی متعامد پادمتقارن استفاده شده است که این معادلات با در نظر گرفتن فرضیات ون-کارمن استخراج شده اند. مهم ترین دلیل به کارگیری چندجمله ای های مثلثاتی چبیشو، امکان در نظر گرفتن انواع مختلفی از شرایط مرزی بر روی صفحات است. معادلات نهایی حاصل از گسسته سازی معادلات تعادل و شرایط مرزی حاکم، تشکیل یک دستگاه معادلات غیرخطی را می دهند که همواره در آن تعداد معادلات از تعداد مجهولات بیشتر است. برای خطی سازی دستگاه معادلات غیرخطی از تکنیک برون یابی مرتبه دوم استفاده شده است. ازآنجاکه تعداد معادلات از تعداد مجهولات بیشتر است از روش حداقل مربعات برای حل دستگاه معادلات استفاده خواهد شد. نتایج رفتار پس از کمانش برای صفحات ایزوتروپ، متعامد پادمتقارن ارائه شده و تا حد امکان با نتایج موجود مقایسه شده است. در استخراج تمامی نتایج با توجه به آنالیزهای همگرایی انجام پذیرفته از تعداد 13 ترم استفاده شده است.
    کلیدواژگان: پس از کمانش، تئوری کلاسیک صفحات کامپوزیتی متعامد پادمتقارن، چندجمله ای های چبیشو مثلثاتی دوگانه، روش حداقل مربعات
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • تحلیل تنش های بین لایه ای در پوسته های استوانه ای کامپوزیتی با لایه گذاری متعامد تحت بارگذاری شعاعی
    عیسی احمدی صفحات 43-54
    هدف این مقاله مدل سازی پوسته استوانه ای بسته کامپوزیتی و محاسبه میدان تنش، مخصوصا تنش های برون صفحه ای در پوسته های استوانه ای کامپوزیتی با طول محدود تحت بارگذاری شعاعی می باشد. برای فرمول بندی مسئله از تئوری لایه ای بر مبنای جابه جایی بهره گیری شده است. با در نظر گرفتن فرم میدان جابه جایی مناسب برای پوسته استوانه ای کامل، فرمول بندی تئوری لایه ای برای مسئله استخراج شده است. ابتدا میدان کرنش پوسته در تئوری لایه ای به دست آمده و سپس با استفاده از اصل حداقل انرژی پتانسیل کل معادلات حرکت حاکم بر استوانه در تئوری لایه ای و شرایط مرزی متناسب برای آن استخراج شده است. معادلات حاکم بر مسئله به تعداد دلخواهی معادله دیفرانسیل کوپل بر حسب توابع جابه جایی تبدیل شده است. با تعریف متغیر مناسب، حل تحلیلی برای معادلات پوسته کامپوزیتی متعامد ارایه شده و شرایط مرزی در لبه های پوسته اعمال شده است. در قسمت نتایج عددی، پوسته کامپوزیتی متعامد از جنس کربن-اپوکسی با لایه گذاری متقارن و نامتقارن که تحت بارگذاری فشار داخلی یا خارجی است بررسی شده است. ابتدا همگرایی تنش ها نسبت به تعداد لایه های عددی در تئوری لایه ای مورد مطالعه قرار گرفته است و سپس توزیع میدان تنش و مخصوصا تنش های بین لایه ای در نزدیکی لبه های استوانه ارایه شده است و توزیع تنش های بین لایه ای عمودی و برشی در لایه مرزی نزدیک به لبه ها مطالعه شده است. ملاحظه شد که لایه گذاری تاثیر زیادی در اندازه و نحوه توزیع تنش های بین لایه ای دارد. همچنین مشاهده شد که اندازه بیشینه تنش بین لایه ای عمودی در لبه های آزاد پوسته از مقدار فشار داخلی اعمال شده به استوانه بزرگتر است و اندازه تنش بین لایه ای برشی در حدود اندازه فشار اعمالی می باشد.
    کلیدواژگان: تنش های بین لایه ای، پوسته استوانه ای کامپوزیتی، تئوری لایه ای، لایه گذاری متعامد
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • حل تحلیلی ارتعاشات آزاد نانو ورق دولایه تقویت شده با نانولوله های کربنی مدرج تابعی واقع در بستر الاستیک
    محمد حیدری رارانی، سجاد علی میرزایی، کیوان ترابی صفحات 55-66
    در این پژوهش، ارتعاشات آزاد یک نانو ورق ناهمسانگرد دو لایه ی تقویت شده با نانولوله های کربنی به صورت تحلیلی حل شده است. نانو لوله های کربنی در راستای ضخامت ورق به صورت مدرج تابعی با دو فرم یکنواخت و کاهشی-افزایشی توزیع شده اند. محیط الاستیک اطراف ورق به صورت بستر الاستیک پاسترناک مدل سازی شده و اثرات نیروی واندروالس بین دو لایه نیز لحاظ شده است. معادلات حاکم با استفاده از روش انرژی و تئوری غیر محلی ارینگن به دست آمده و برای یک ورق مستطیلی با شرایط مرزی چهار طرف تکیه گاه ساده با استفاده از روش ناویر حل شده اند. در نهایت، اثر پارامترهای مختلف مانند ثابت فنری نوع وینکلر، ثابت برشی نوع پاسترناک، چیدمان های مختلف ذرات نانو و پارامترهای غیر محلی روی رفتار ارتعاشی نانو ورق دو لایه بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهند با افزایش ثابت فنری نوع وینکلر فرکانس طبیعی نانو ورق افزایش می یابد در حالی که تاثیر ثابت برشی نوع پاسترناک بر فرکانس طبیعی نانو ورق دولایه بسیار کم است. همچنین با افزایش ضریب غیرمحلی در یک طول ثابت نسبت فرکانس طبیعی کاهش می یابد. با افزایش نسبت طول به ضخامت ورق (L/h) فرکانس طبیعی غیر محلی کاهش پیدا کرده و در (L/h) ثابت، فرکانس طبیعی چیدمان کاهشی-افزایشی بیشتر از توزیع یکنواخت می باشد. نتایج حاصل از این تحقیق می تواند در ساخت وسایل نانو استفاده شده و همچنین الگویی برای ادامه کارهای دیگر باشد.
    کلیدواژگان: ارتعاشات آزاد، نانو ورق، نانولوله کرین، مدرج تابعی
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • بررسی تجربی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت های پلیمری تزریقی حاوی نانولوله های کربنی چند دیواره بر پایه ی طراحی آزمایش ها
    پرستو اسماعیلی، طاهر ازدست، علی دنیوی، رزگار حسن زاده، سجاد ممقانی شیشوان، ریجارد لی صفحات 67-74
    در تحقیق حاضر به بررسی استحکام کششی و سختی نانوکامپوزیت های پایه پلیمری حاوی نانولوله های کربنی چند دیواره پرداخته شده است. به این منظور، پلیمر پلی آمید 6 و نانولوله های کربنی چند دیواره در درصدهای وزنی مختلف به روش ذوبی در دستگاه اکسترودر دو ماردونه با هم اختلاط پیدا کردند. به منظور بررسی تاثیر افزودن نانولوله های کربنی چند دیواره و شرایط فرآیندی تزریق بر استحکام کششی و سختی، نمونه ها در درصدهای وزنی مختلف نانولوله کربنی شامل 0، 5/ 0، 1 و 5/ 1 درصد و شرایط فرآیندی مختلف شامل فشار تزریق و دمای تزریق بر پایه ی طراحی آزمایش ها به روش تاگوچی، قالب گیری شدند. نمونه ها پس از قالب گیری تزریقی، تحت آزمایش کشش و سختی قرار گرفتند. مطابق نتایج به دست آمده از آنالیز سیگنال به نویز، درصد وزنی نانولوله های کربنی موثرترین پارامتر بر استحکام کششی و سختی نمونه های نانوکامپوزیتی می باشد. نتایج همچنین نشان داد که با افزودن 1% وزنی نانولوله کربنی، استحکام کششی نمونه ها تقریبا به میزان 31% و با افزودن 5/ 1% وزنی نانولوله کربنی، سختی به میزان 15% بهبود یافت. نتایج آنالیز واریانس داده ها نشان داد که درصد وزنی نانولوله کربنی با 68% و 76% تاثیرگذاری به ترتیب روی داده های استحکام کششی و سختی، موثرتر از شرایط فرآیندی می باشد.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، پلیمر، نانولوله کربنی، خواص مکانیکی، طراحی آزمایش ها
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • رفتار جامد-مذاب-گاز در فصل مشترک کامپوزیت آلومینیم- منیزیم در روش ریخته گری گریز از مرکز
    مرتضی سروری، مهدی دیواندری صفحات 75-82
    کامپوزیت های آلومینیم- منیزیم در صنایع مختلفی مانند خودروسازی و هوا-فضا استفاده می شود. در این پژوهش نحوه رفتار جامد-مذاب-گاز و مشخصات فصل مشترک متالورژیکی در تولید کامپوزیت فلزی آلومینیم- منیزیم به روش ریخته گری گریز از مرکز عمودی، و عوامل تاثیرگذار بر آن بررسی شد. چهار دمای پیش گرم 30، 100، 150 و 200 درجه سانتی گراد بررسی شد. ریخته گری نمونه ها در سرعت دوران ثابت 1200 دور بر دقیقه و نسبت حجمی مذاب- جامد ثابت حدود 1 انجام شد. بدین منظور آلومینیم مذاب در دمای 700 درجه ی سانتی گراد درون استوانه های توخالی از جنس منیزیم، ریخته گری شد. نمونه های تهیه شده از جهات مناسب برش داده شده و با استفاده از میکروسکوپ نوری، الکترونی و پراش اشعه ایکس مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که ترکیبات بین فلزی Al3Mg2، Al12Mg17 و ترکیب یوتکتیک در فصل مشترک تشکیل می شود. هم چنین نتایج نشان می دهد که محتوای حرارتی مذاب آلومینیم، با انحلال نقاط برجسته ی مرجح در سطح فلز جامد، به تشکیل مناطق غنی از منیزیم منجر شده و در یک قسمت مشخص بین جامد- مذاب متمرکز می شود. همچنین با توجه به حضور گاز یا هوا در سطح ناهمواری های جامد، واکنش بین مذاب و گاز باعث تشکیل حباب های گازی در فصل مشترک شده و سپس در مقطعی دور از مکان واکنش اولیه مشاهده می شوند. نحوه و شرایط تشکیل این حباب ها و حفره های گازی مورد بحث قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: فصل مشترک، کامپوزیت، ترکیبات بین فلزی، حفره های گازی، ریخته گری گریز از مرکز
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
|
  • Exact micromechanical stress analysis of long fiber composites under uniform tensile loading
    Hosein Rahnama, Mahmood Mehrdad Shokrieh Pages 1-10

    In this paper, based on a systematic procedure in the field of theory of elasticity, it is tried to establish an exact closed form solution for the problem of a long-fiber composite representative volume element (RVE) under uniform tension loading condition. To this end, the RVE of long fiber composites is considered. The RVE is composed of two concentric cylinders where the inner and outer ones are of fiber and matrix materials, respectively. Consequently, this study deals with an axially symmetric problem of the theory of elasticity. Using the Love function for axisymmetric problems, the Navier equilibrium equations for displacement components are converted to a single biharmonic equation in terms of the Love function. Then, a general expression for the separable solutions of biharmonic equation in cylindrical coordinates is derived. Next, according to the boundary conditions and physical interpretations, appropriate terms from separable solutions are chosen and a solution is suggested. In the final step, the unknown constants in the suggested solution are computed by using the boundary conditions. The obtained exact solution satisfies the entire field equations of theory of elasticity. Using this solution, the exact distribution of stress and displacement field components of the RVE is determined and related numerical results are presented. Based on the exact solution, an expression for the equivalent longitudinal modulus of composite is obtained and compared with the well-known rule of mixture formula. This comparison reveals that the rule of mixture can be a good engineering approximation for the equivalent longitudinal modulus.

    Keywords: Exact closed form solution, Elasticity, Long, fiber composites, Representative volume element, Biharmonic equation
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Sliding contact between a rigid cylindrical punch and a functionally graded semi-infinite medium in the presence of a surface crack
    Ali Talezadehlari, Ali Nikbakht, Mojtaba Sadighi Pages 11-22
    In this article two dimensional sliding contact of a rigid cylindrical punch on a functionally graded (FG) semi-infinite medium is studied. The modulus of elasticity in the graded layer is calculated based on TTO model approximation. This model defines a parameter q which considers the microstructural interactions between the constituting phases. The governing equations are solved by finite difference (FD) method by means of MATLAB software. The effects of different parameters such as non-homogeneity­, q, the dimensions of the punch, the thickness of the graded layer and the coefficient of friction are investigated on the force-displacement diagram of the punch, stress distribution and modes I and II stress intensify factors (KI and KII). The results show that the contact force and the stress distribution under the punch are affected by the thickness of the graded layer, radius of the punch and the non-homogeneity­ coefficient. But the variation of q has no effects on the contact force and the stress distribution under the punch. In the absence of the friction, KI is always non-positive and the crack has no tendency to grow under this mode. Increasing the friction coefficient, increases KI but decreases KII.
    Keywords: Contact, Rigid cylindrical punch, Stress intensity factor Functionally graded material (FGM), Finite difference (FD)
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Damage analysis of holed composite laminates using continuum damage mechanics
    Bijan Mohammadi, Ali Kazemi, Roohallah Ghasemi Pages 23-34
    In recent decades, continuum damage mechanics based models, has been of interest to researchers in the area of damage in composites. These models with considering the effects of damage on the mechanical properties of composites and without considering detailed phenomenon of the damage, can analyze wide range of failure modes, loadings and layups. The aim of this paper is to analyze holed composite laminates using continuum damage mechanics. The general damage theory that serves as the foundation for the model of this paper is the model proposed by Ladeveze, which involves damage and inelastic strains to estimate residual stiffness. The Ladeveze model is implemented in a user material defined subroutine of the ABAQUS software, to analyze four different laminate sequences of [02/902]s, [0/90/0/90]s, [452/-452]s, and [0/90/45/-45]s. The analysis includes initiation and growth of damage parameters, subsequently a parametric study for the influence of diameter of hole and the inelastic strain material constant in Ladeveze model. Hence, it was shown that increasing the hole diameter, reduces the laminate strength, while the inelastic strain material constant is proportional to transverse inelastic strains
    Keywords: Holed laminated composite, Continuum, Damage mechanics, Ladeveze model
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Post-buckling analysis of anti-symmetric cross-ply composite plates under end-shortening
    Seyed Amir Mahdi Ghannadpour, Mohsen Barekati Pages 35-42
    In this paper, a method based on Chebyshev polynomials is developed for examination of the post-buckling behaviour of thin rectangular anti-symmetric cross-ply composite laminated plates with different boundary conditions under end shortening in their plane. Classical laminated plate theory is used for developing equilibrium equations that it produces acceptable results for thin plates. In this method, the equilibrium equations are solved directly by substituting the displacement fields with equivalent finite Chebyshev polynomials. Using this method allows developing the mathematical model of composite laminated plates with different boundary conditions on all edges. Equations system is introduced by discretizing equilibrium equations and boundary conditions with finite Chebyshev polynomials. Nonlinear terms caused by the product of variables are linearized by using quadratic extrapolation technique to solve the system of equations. Since number of equations is always more than the number of unknown parameters, the least squares technique is used to solve the system of equations. Some results for anti-symmetric cross-ply composite plates under end-shortening in their plane with different boundary conditions are computed and compared with those available in the literature, wherever possible.
    Keywords: Post, buckling, Classical laminated plate theory, Anti, symmetric cross, ply Double chebyshev polynomials, Least squares technique
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Analysis of interlaminar stresses in cross-ply composite cylinders subjected to radial loads
    Isa Ahmadi Pages 43-54
    In this study, the stress field and specially the interlaminar stresses in a composite cylinder with finite length which is subjected to radial load are studied. The displacement based layer-wise theory (LWT) of Reddy is used for formulation and solution of a composite cylinder which is subjected to internal and external pressure. The principle of minimum total potential energy is used to derive the governing equations and the appropriate boundary conditions (BC) for the problem. The governing equations of the problem include a set of coupled ordinary differential equations in the terms of the unknown displacement functions of the mathematical surfaces in the LWT. A set of new variables are defined and the governing equations of the problem are solved analytically. The free edge boundary conditions are considered in the analysis. In the numerical results, the distribution of the interlaminar stresses and in-plane stresses in the symmetric and un-symmetric laminated composite cylinders which are subjected to internal or external pressure are presented. It is seen that the layer stacking has important effect on the distribution and magnitude of the interlaminar stresses in the cylinder. It is observed that the maximum value of the interlaminar normal stresses in the free edge of the cylinder is bigger than the applied radial pressure and the interlaminar shear stress is in the order of the applied pressure.
    Keywords: Interlaminar Stresses, Laminated Composite Cylinder, Layer, wise Theory, Cross, ply layer stacking
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Analytical solution for free vibration of functionally graded carbon nanotubes (FG-CNT) reinforced double-layered nano-plates resting on elastic medium
    Mohammad Heidari, Rarani, Sajad Alimirzaei, Keivan Torabi Pages 55-66
    In this paper, free vibration of an embedded double-layered nano-plate reinforced by functionally graded carbon nanotubes (FG-CNT) is analytically investigated. Carbon nanotubes are distributed through the thickness in two ways: uniform distribution and symmetrically linear distribution (or decreasing-increasing layup). To accurately model this nanocomposite behavior, the elastic medium around the nano-plate is modeled by Pasternak elastic foundation and the Van der waals forces between two nano-plates are taken into account. Governing equations of motions are obtained using energy method in association with Eringen nonlocal theory and solved by Navier method for a simply-supported rectangular plate. Finally, the effect of elastic foundation parameters, different distributions of CNT and nonlocal parameters are investigated on the vibration behavior of orthotropic double-layer nano-plate. Results show that natural frequencies of a double-layer nano-plate increase by increasing the Winkler elastic constants while Pasternak elastic constant has less effect on the results. Also, increasing the nonlocal parameter at a constant length decreases the natural frequencies. By increasing the length to thickness ratio (L/h) of nano-plate, the nonlocal frequencies reduce and natural frequency of symmetrically linear distribution is more than those of uniform distribution for constant value of L/h.
    Keywords: Free vibration, Nano, plate, CNT, Functionally graded
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Experimental investigation of mechanical properties of injected polymeric nanocomposites containing multi-walled carbon nanotubes according to design of experiments
    Parastoo Esmaili, Taher Azdast, Ali Doniavi, Rezgar Hasanzadeh, Sajad Mamaghani, Richard Eungkee Lee Pages 67-74
    In present study, the tensile strength and hardness of polymeric nanocomposites containing multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) are investigated. For this purpose, polyamide-6 and MWCNTs in various weight percentages are melt compounded using a twin-screw extruder. To investigate the influence of MWCNTs and injection molding processing parameters on tensile strength and hardness, the samples in various MWCNT contents including 0, 0.5, 1 and 1.5 weight percentages and under different processing parameters including holding pressure and injection temperature, are injection molded according to Taguchi design of experiments. According to the results of signal to noise (S/N) ratio, the weight percentage of MWCNT is the most effective parameter on the tensile strength and hardness of samples. Also, the results indicate that by adding 1 wt% of MWCNT, the tensile strength of samples increased almost 31% and by addition of 1.5 wt% MWCNT, the hardness increased about 15%. Furthermore The results of analysis of variance (ANOVA) indicates that wt% of MWCNT with 68% and 76% contribution percentage on tensile strength and hardness of samples, are the most effective processing parameters, respectively.
    Keywords: Nanocomposite, Polymer, Carbon nanotube, mechanical properties, Design of experiments
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Melt-Solid-Gas behavior in the interface of Al/Mg composite produced by centrifugal casting
    Morteza Sarvari, Mehdi Divandari Pages 75-82
    Al/Mg composite have new applications in various industries such as car manufacturing and aerospace. In this work characteristic of metallurgical interface and the behavior of melt-solid-gas during production of Al/Mg composite via vertical centrifugal casting process was investigated Aluminium melt, at 700 oC and volume ratio of nearly one, was poured into a solid Mg rings preheated up to 30, 100, 150 and 200 oC, respectively while rotating at 1200 rpm, in a vertical centrifugal casting machine. After casting samples were cut and interfacial microstructure was studied by optical and scanning electron microscopes. Results show that the heat content of Al melt lead to dissolving preference prominent locations and creating local Mg rich regions. Study of the Al/Mg interface also showed that intermetallic compounds, Al3Mg2, Al12Mg17 are formed. Furthermore, gas pores may form, on notches present on the rough surface of the solid Mg ring, possibly as a result of melt/gas reaction. Possible states and conditions of the formation of bubble and gas porosity are discussed.
    Keywords: Interface, Al, Mg Composite, Intermetallic Compound, Centrifugal Casting
    Abstract View Paper Original: Persian