به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

فهرست مطالب amin farrokhabadi

  • علی دولتشاهی، حسین توزنده جانی، امین فرخ آبادی*

    در این مقاله یک ساختار مشبک جدید با شکل سلول واحد الهام گرفته از ترکیب ساختار لانه زنبور و دی ان ای مرکز سلول جانداران ابداع و از ماده پی ال ای (pla) ساخته شد که در راستای X  و Y  تحت آزمون کشش قرار گرفت و همچنین یک روش جدید تحلیلی_عددی با استفاده از تئوری تیر تموشنکو، روابط مقاومت مصالح و اجزاء محدود برای بدست آوردن خواص مکانیکی و پیش بینی شکست سازه های مشبک ارائه شد که با استفاده از نرم افزار تجاری آباکوس روش گفته شده صحه سنجی شد. در بررسی ها مشاهده شد هرچقدر نسبت ضخامت به طول المان در سازه مشبک به تئوری تیرها یعنی نسبت 1 10  نزدیکتر باشد نتایج دقیق تر خواهد بود و ساختار سلولی با شکل سلول واحد ابداعی هنگامی که تحت کشش در راستای  x قرار می گیرد قابلیت تحمل بار %7  بیشتر، حداکثر تنش تسلیم %8 بیشتر و سفتی معادل %75 کمتر از حالتی که تحت کشش در راستای Y قرار می گیرد را دارد.

    کلید واژگان: ساختار سلولی, سازه مشبک, پیش بینی شکست, المان محدود, روش تجربی, روش عدد}
    Ali Dolatshahi, Hossein Toozandehjani, Amin Farrokhabadi*

    This study introduces a novel lattice structure, whose unit cell design draws inspiration from the fusion of honeycomb patterns and the DNA found at the core of cells, constructed from PLA material. This structure underwent tensile testing along the X and Y axes. Additionally, the paper presents a new analytical-numerical approach that combines Timoshenko beam theory, mechanics of materials principles, and finite element analysis to determine the mechanical properties and forecast failure in cellular structures. This method was corroborated using the ABAQUS commercial software. Research indicated that a closer ratio of thickness to unit cell length, specifically 1/10, leads to more precise predictions for the mechanical behavior of the cellular structure under tension along the X axis. The findings showed that, in comparison to the Y axis, the X direction exhibited a 7% increase in load-bearing capacity and an 8% increase in maximum yield stress, yet the equivalent stiffness was 75% lower

    Keywords: Cellular Structure, Lattice Structure, Failure Prediction, Finite Element, Experimental Method, Numerical Method}
  • ریحانه شاهواری، امین فرخ آبادی*، محمدسجاد گازر

    امروزه مواد کامپوزیتی و ساختارهای ساندویچی به دلیل خواص منحصر به فردی مثل استحکام به وزن بالا، مقاومت در برابر خوردگی، توانایی جذب انرژی و صدا مورد مطالعه قرار گرفته اند. یکی از مهم ترین کاربردهای کامپوزیت های لایه ای، استفاده از آن ها در ساخت سازه های ساندویچی است. اخیرا پانل های ساندویچی به صورت وسیعی در سازه های مهندسی به واسطه خواص مکانیکی که از خود نشان می دهند، در زمینه های مختلف همچون رفتار خمشی، برشی، پاسخ به ضربه و بارگذاری های دینامیکی، خستگی و شبه استاتیکی مورد استفاده قرار گرفته اند. در همین راستا، این تحقیق رفتار مکانیکی ساندویچ پانل کامپوزیتی با هسته موج دار چند لایه را در معرض خمش سه نقطه شبه استاتیکی به صورت تجربی بررسی کرده است. پارامترهایی مانند سفتی خمشی و حداکثر بار خمشی تحملی برای هندسه های هسته موج دار (مربعی و پروانه ای) در طول فرایند بارگذاری و شکست با تغییر هسته از مربعی به پروانه ای و افزودن فوم پلی اورتان مورد مطالعه قرار گرفتند. هدف از افزودن کامپوزیت موج دار به داخل هسته، تقویت آن و در نتیجه تقویت سازه ساندویچی در برابر بارهای خمشی بدون افزایش چشم گیر وزن سازه است. صفحات کامپوزیت و هسته های موج دار با تکنیک انتقال رزین به کمک خلا و با استفاده از پارچه شیشه بافته شده و رزین اپوکسی ام ال506 با 15% سخت کننده ساخته شده اند. نتایج تجربی نشان می دهد که ساندویچ پانل های کامپوزیتی چند لایه ساختار را در فرایند خمشی سه نقطه شبه استاتیکی تقویت می کنند. مکانیسم های اصلی آسیب و شکست نمونه های ساندویچ پانل در طول فرایند تحمل بار عبارت ا ند از: ترک خوردگی ماتریس، شکستن الیاف، لایه لایه شدن، فرورفتگی موضعی، خمش سراسری، خرد شدن و کمانش دیواره های سلولی و رویه ها.

    کلید واژگان: خمش سه نقطه, ساندویچ پانل کامپوزیتی, مکانیسم آسیب, آزمون تجربی}
    Reyhaneh Shahvari, Amin Farrokhabadi *, Mohammadsajjad Gazor

    Today, composite materials and sandwich structures have been studied due to their unique properties such as strength to high weight, corrosion resistance, ability to absorb energy and sound. One of the most important applications of layered composites is their use in the construction of sandwich structures. Recently, sandwich panels have been widely used in engineering structures due to the mechanical properties they show in various fields such as bending behavior, shear, impact response and dynamic loads. Fatigue and quasi-static have been used. In this regard, this research has experimentally investigated the mechanical behavior of composite sandwich panel with multi-layer corrugated core subjected to quasi-static three-point bending. Parameters such as bending stiffness and maximum bending load tolerance for corrugated core geometries (square and trapezoidal) by changing the core from square to propeller and also the effect of adding polyurethane foam were studied. The purpose of adding corrugated composite inside the core is to strengthen it and, as a result, strengthen the sandwich structure against bending loads without significantly increasing the weight of the structure. Composite plates and corrugated cores are made by vacuum resin transfer technique and using E-glass woven fabric and ML506 epoxy resin with 15% hardener. The experimental results show that the multilayer composite sandwich panels strengthen the structure in the quasi-static three-point bending process. The main damage and failure mechanisms of sandwich panel samples during the load bearing process are: matrix cracking, fiber breakage, delamination, local indentation, global bending, crushing and buckling of cell walls and skins.

    Keywords: Three Point Bending, Composite Sandwich Panel, Damage Mechanism, Experimental Test}
  • رضا سرخوش، حمید عرب قمی، امین فرخ آبادی*
    در این مقاله به فرآیند اصلاح سطح، ساخت و بررسی خواص مکانیکی و الکتریکی یک کامپوزیت نیمه زیست تخریب پذیر تهیه شده از پلیمر پلی پروپیلن و پارچه الیاف کنف پرداخته شده است. تولید نمونه های کامپوزیتی با استفاده انحلال پلیمر پلی پروپیلن در محلول زایلن و سپس ترکیب با پارچه الیاف تحت فشار و دمای پخت پرس گرم انجام شد. به منظور بهبود فصل مشترک الیاف و ماده زمینه و بهبود خواص مکانیکی نمونه های تولید شده، سطح پارچه الیاف کنف با استفاده از محلول 6 درصد سدیم هیدرواکسید به مدت 12 ساعت اصلاح سطح انجام شد. جهت تعیین خواص مکانیکی نمونه های تولید شده دو آزمون کشش و خمش سه نقطه انجام گرفت مدول الاستیک، تنش تسلیم، تنش نهایی، میزان حداکثر تغییر طول، و میزان چقرمگی از آزمون کشش اندازه گیری شدند و مورد تحلیل و بررسی قرار گرفتند استحکام خمشی و مدول الاستیک خمشی کامپوزیت از آزمون خمش به دست آمد. جهت تعیین و بررسی خواص الکتریکی کامپوزیت، آزمون ثابت دی الکتریک با استفاده از دستگاه تحلیلگر شبکه در باند x انجام شد بیشینه استحکام کششی و مدول یانگ کششی که در این پژوهش به دست آمد به ترتیب برابر با 8 مگاپاسکال و 6/1 گیگاپاسکال است. بیشینه ثابت دی الکتریک و تانژانت تلفات نمونه های تولیدی در باند x به ترتیب برابر با  48/3 و 24/0 است. درنهایت به منظور اعتبار سنجی نتایج به دست آمده در این تحقیق، نتایج آزمون های انجام شده با نتایج سایر مراجع در این زمینه مقایسه شده است.
    کلید واژگان: کامپوزیت نیمه زیست تخریب پذیر, پارچه الیاف کنف, پلی پروپیلن, خواص مکانیکی, ثابت دی الکتریک}
    Reza Sarkhosh, Hamid Arabqomi, Amin Farrokhabadi *
    In this research, the process of surface modification, fabrication, and examination of the mechanical and electrical properties of a semi-biodegradable composite prepared from polypropylene and hemp fiber fabric has been discussed. Production of composite samples was done by dissolving polypropylene polymer in a xylene solution and then combining it with fiber fabric under pressure and temperature curing of a hot press. To improve the interface between the fibers and the matrix and to improve the mechanical properties of the produced samples, the surface of the hemp fiber fabric was modified using a 6% sodium hydroxide solution for 12 hours. To determine the mechanical properties of the produced samples, two tensile and three-point bending tests were performed. The elastic modulus, yield stress, ultimate stress, elongation, and toughness were measured from the tensile test and were analyzed and investigated. The bending of the composite was obtained from the bending test. To determine the electrical properties of the composite, the dielectric constant test was performed using a network analyzer in the x band. The maximum tensile strength and Young's modulus obtained in this research are 8 MPa and 1.6 GPa respectively. The maximum dielectric constant and loss tangent of the produced samples in the x-band is equal to 3.48 and 0.24, respectively. Finally, to validate the results obtained in this research, the results of the tests have been compared with the results of other authorities in this field.
    Keywords: Semi-biodegradable composite, hemp fiber fabric, polypropylene, Mechanical properties, Dielectric Constant}
  • نوشین قنادی، امین فرخ آبادی*، شهرام حسینی
    در این پژوهش یک ساختار شبکه ای 4×4 مربعی از جنس تیتانیوم با استفاده از پارامترهای مرتبط تحت نیروی کششی بهینه سازی شده است. ساختار شبکه ای یک ساختار چهارضلعی با طول ضلع L و زاویه Θ می باشد و ترتیب شکست دیواره ها با استفاده از نرم افزار متلب و روش المان محدود مقایسه شده است. در پژوهش حاضر تابع هدف در بهینه سازی، افزایش جذب انرژی و به حداقل رساندن بیش ترین تنش در نظر گرفته شده است و تاثیر پارامترهای اندازه اضلاع و زوایای مختلف در این ساختار مورد بررسی قرار گرفته است. 100 حالت مختلف برای مقادیر L و Θ با خروجی مساحت زیر نمودار (انرژی جذب شده) و بیش ترین تنش و کرنش از نرم افزار متلب به دست آمده است. با داشتن داده های ورودی (L و Θ) و خروجی (انرژی جذب شده و بیش ترین تنش)، شبکه عصبی آموزش داده شده و با استفاده از مدل رگرسیون در شبکه عصبی میزان پیش بینی با دقت بالای 99 درصد به دست آمده است که از دقت بالایی برخوردار می باشد. تابع ارتباط بین ورودی ها و خروجی های شبکه عصبی از نرم افزار متلب به دست آمده است و بهینه سازی این ساختار شبکه ای 4×4 با استفاده از الگوریتم ژنتیک صورت گرفته است. تابع هدف در این پژوهش افزایش جذب انرژی و به حداقل رساندن بیش ترین تنش می باشد تا سازه شبکه ای بیش ترین استحکام را با در نظر گرفتن پارامترهای مورد بررسی داشته باشد.
    کلید واژگان: یادگیری ماشین, الگوریتم ژنتیک, شبکه عصبی مصنوعی, شکست, تیتانیوم, ساختار شبکه ای مربعی}
    Noushin Ghanadi, Amin Farrokhabadi *, Shahram Hosseini
    In this study, a 4×4 square network structure made of titanium has been optimized under tensile force using relevant parameters. The network structure is a quadrilateral structure with a side length of L and ϴ, and the fracture order of the walls has been compared using MATLAB software and simulation with Abaqus software, and the results of the fracture order of the structure match each other. In the present study, the objective function in optimization is to increase energy absorption and minimize the maximum stress, and the effect of parameters such as side lengths and various angles in this structure has been investigated. 100 different cases have been obtained for values of L and ϴ with output of area under the curve (energy absorbed) and maximum stress and strain using MATLAB software. With input data (L and ϴ) and output data (energy absorbed and maximum stress), a neural network has been trained and a regression model has been used in the neural network to achieve a prediction accuracy of over 99%, which is a high level of accuracy. The relationship function between input and output of the neural network has been obtained using MATLAB software, and the optimization of this 4×4 network structure has been carried out using the genetic algorithm. The objective function in this study is to increase energy absorption and minimize the maximum stress so that the network structure has the highest strength considering the examined parameters.
    Keywords: Machine Learning, Genetic Algorithm, Artificial Neural Network, fracture, Titanium, Lattice structure}
  • مرتضی خادمی کوهی*، احمد قاسمی قلعه بهمن، امین فرخ آبادی، محمدرضا محمد علیها، محمود جدی
    این پژوهش به بررسی ارتعاشات پوسته های استوانه ای چند لایه الیاف-فلزی آلومینیوم با لایه های تعبیه شده پیزوالکتریک که دارای اندرکنش سیال-سازه است بر اساس تیوری الاستیسیته سه بعدی می پردازد. با استفاده از رویکرد فضای حالت معادلات حرکت برای شرایط مرزی تکیه گاهی ساده بدست آمدند. فرکانس های طبیعی پوسته استوانه چند لایه فیبر فلز شامل سیال محرک با حل معادله فرکانس ویژه حاصل شدند. اثر پارامترهای مختلف مثل طول به شعاع، سرعت سیال، عدد موج محیطی و شعاع به ضخامت برای آلومینیوم تقویت شده با الیاف کربن مورد بررسی قرار گرفت. نسبت حجمی کامپوزیت/فلز ثابت در نظر گرفته شد. تاکنون پژوهشی بروی پوسته های استوانه ای چند لایه الیاف-فلزی آلومینیوم با لایه های تعبیه شده پیزوالکتریک که دارای اندرکنش سیال-سازه انجام نشده است . موضوع بسیار جدیدی است. مطابقت و همگرایی نتایج پژوهش حاضر با مقایسه نتایج فرکانس های طبیعی گزارش شده در ادبیات تایید گردید و بیانگردقت بالای نتایج حاصل از این پژوهش می باشد.
    کلید واژگان: ارتعاشات آزاد, پوسته استوانه ای, فیبر فلز لمینیت, تئوری الاستیسیته, _ روش اجزاء محدود}
    Morteza Khademi-Kouhi *, Ahmad Ghasemi Ghale-Bahman, Amin Farrokh Abadi, Mohammad Reza Mohammad Aliha, Mahmoud Jedi
    This research examines the vibrations of multi-layer aluminum-metal fiber cylindrical shells with embedded piezoelectric layers that have fluid-structure interaction based on the three-dimensional elasticity theory. Using the state space approach, the equations of motion for simple support boundary conditions were obtained. The natural frequencies of the multi-layer metal fiber cylindrical shell containing the driving fluid were obtained by solving the special frequency equation. The effect of different parameters such as length to radius, fluid velocity, ambient wave number and radius to thickness was investigated for aluminum reinforced with carbon fibers. The volume ratio of composite/metal was considered constant. So far, no research has been done on multi-layered aluminum fiber-metal cylindrical shells with embedded piezoelectric layers that have fluid-structure interaction. It is a very new topic. The consistency and convergence of the results of this research was confirmed by comparing the results of natural frequencies reported in the literature, and the high accuracy of the results of this research is expressed.
    Keywords: Vibration, _ Cylindrical Shell, _ Fiber- Metal Laminate, _ Elasticity Theory, _ FEM}
  • مرتضی خادمی کوهی*، احمد قاسمی قلعه بهمن، امین فرخ آبادی، محمدرضا محمدعلیها، محمود جدی

    این مقاله به بررسی اثر چیدمان لایه ها و زوایای الیاف بر رفتار ارتعاشاتی پوسته استوانه ای [i] FML در نمونه های GLARE[ii]  و ARALL[iii]  و بر روی بستر الاستیک پاسترناک با شرایط مرزی مختلف با استفاده از تیوری الاستیسیته سه بعدی می پردازد (نسبت حجمی کامپوزیت/ فلز ثابت درنظر گرفته شده است). معادلات حاکم با استفاده از اصل کمینه سازی انرژی پتانسیل به دست می آید. جهت اطمینان از دقت و همگرایی نتایج مطالعه حاضر، حل عددی با استفاده از روش المان محدود [iv] (FEM) انجام شده است. نتایج نشان دهنده این موضوع است که لایه بندی بر رفتار ارتعاشاتی پوسته استوانه ای FML تاثیر بسیار زیادی دارد. نتایج با سایر ادبیات دارای مطابقت بسیار خوبی است. استفاده از تیوری الاستیسیته سه بعدی همراه با تحلیل نمونه های مختلف برای ارتعاشات پوسته های FML تقویت شده که برای اولین بار در این تحقیق ارایه شده است یکی از مهم ترین نوآوری های پژوهش حاضر است که می توان از این نتایج  به عنوان معیاری مناسب جهت تحلیل و بهینه نمودن پوسته های FML با هر تعداد لایه های فلز و کامپوزیت، هر نوع زاویه قرارگیری الیاف و تحت هر نوع شرایط مرزی استفاده نمود. 

    کلید واژگان: فیبر فلز لمینیت(FML), پوسته استوانه ای, بستر الاستیک, چیدمان لایه ها, زوایای الیاف}
    Morteza Khademi-Kouhi *, Ahmad Ghasemi Ghale-Bahmanmi Ghale-Bahman, Amin Farrokh Abadi, MohammadReza Mohammad Aliha, Mahmoud Jedi

    This article examines the effect of layer arrangement and fiber angles on the vibration behavior of cylindrical shell (FML) in GLARE and ARALL samples and on Pasternak elastic bed with different boundary conditions using 3D elasticity theory (composite/metal volume ratio is fixed in taken). The governing equations are obtained using the potential energy minimization principle. In order to ensure the accuracy and convergence of the results of this study, the numerical solution was done using the Finite Element Method (FEM). The results show that the layering has a great influence on the vibration behavior of the FML cylindrical shell. The results are in good agreement with other literature. The use of three-dimensional elasticity theory along with the analysis of different samples for the vibrations of reinforced FML shells, which is presented for the first time in this research, is one of the most important innovations of the current research, and these results can be used as a suitable criterion for analyzing and optimizing FML shells. It can be used with any number of metal and composite layers, any fiber placement angle and under any boundary conditions.

    Keywords: fiber metal laminated (FML), cylindrical shell, Elastic foundation, Lay-up of layers, fiber angles}
  • حسین قره باغی، امین فرخ آبادی*
    مقاله حاضر عملکرد مکانیکی و ظرفیت جذب انرژی ساختار مشبک سه بعدی دو ماده را از طریق رویکرد تجربی و عددی بررسی می کند. در ابتدا، با استفاده از ساخت افزایشی بخش بیرونی ساختار مشبک سه بعدی پیشنهادی با ماده ماده ترمو پلاستیک پلی اورتان ساخته شده است. با استفاده از یک سرنگ، رزین اپوکسی به قسمت داخلی ساختار مشبک تولید شده تزریق می‏شود. سپس، آزمایش های فشرده سازی برای تجزیه و تحلیل خواص مکانیکی و ظرفیت جذب انرژی ساختار مشبک سه بعدی دو ماده انجام شده است. مطالعه عددی غیرخطی، رفتار الاستو -پلاستو-آسیب در آنالیزهای المان محدود که پاسخ غیرخطی ساختار های در نظر گرفته شده را دنبال می کند، اجرا شده است. این مدل قادر است تفاوت خواص کششی و فشاری مواد را نیز بررسی کند. منحنی نیرو-جابجایی ساختار مشبک تحت بارگذاری فشاری مقایسه شده است. مدل عددی پیش بینی قابل قبولی در مورد پاسخ های خطی و غیرخطی ساختار مشبک سه بعدی پیشنهادی نشان می دهند. نتایج نشان می دهد که نه تنها استفاده از ساختارهای مشبک دو ماده‏ای باعث جذب انرژی بیشتر و بهبود خواص مکانیکی می شود، بلکه ترکیب منطقی دو ماده باعث می شود ساختار مشبک سه بعدی دو ماده با جذب انرژی و سفتی بهینه در مقایسه با ساختارهای مشبک معمولی با یک ماده واحد داشته باشد.
    کلید واژگان: الاستو-پلاستو-آسیب, ساخت افزایشی, اجزای محدود غیرخطی}
    Hussain Gharehbaghi, Amin Farrokhabadi *
    This paper investigates the mechanical performance and energy absorption capacity of bi-material three-dimensional lattice structures via experimental and numerical approaches. At first, fused deposition modeling was used to manufacture the outer part of the proposed three-dimensional lattice structure with TPU material. Using a syringe, epoxy resin is injected into the inner part of the manufactured lattice structure. Then, quasi-static compression tests were conducted to analyze the mechanical properties and energy absorption capacity of the bi-material three-dimensional lattice structure. As the nonlinear numerical study, the elasto-plasto-damage behavior was implemented in finite element analyses which track the nonlinear response of considered structures. This model is capable to investigate the differences in tensile and compressive properties of the materials as well. The comparison of the load-displacement curve of structures under compressive loading has been compared. The numerical models exhibit an acceptable prediction about the linear and nonlinear responses of the proposed three-dimensional lattice structure. The results reveal that not only does the use of hybrid structures provide more energy absorption and improve mechanical properties, but also the rational combination of two materials makes the bi-material three-dimensional lattice structure with the optimum energy absorption and stiffness, in comparison to those usual lattice structures with a single material.
    Keywords: Additive manufacturing, Elasto-plasto-damage, Nonlinear FEM}
  • ملیحه آورزمانی، امین فرخ آبادی*، محمدسجاد گازر

    در این مقاله، تحلیل استحکام سازه ساندویچی مرکبی تحت بارگذاری کمانش و همچنین هسته ی ترکیبی از جنس فوم پلی اورتان در سازه های ساندویچی مرکبی به صورت تجربی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای عملکرد بهتر پوسته و هسته در سازه ساندویچی و همچنین بالا بردن استحکام آن ها در برابر بار فشاری کمانش، از تقویت کننده با هندسه جدید ساعت شنی و مربعی با فوم و بدون فوم استفاده شده است. داشتن ضریب پواسون منفی و سفتی خمشی بیشتر و هم چنین قابلیت تحمل بار بیشینه دلیل استفاده از هندسه ساعت شنی می باشد. به منظور ایجاد نمونه هایی با کیفیت بهتر و یکنواخت تر از روش جدید کیسه خلا (VARTM) استفاده شده است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد سازه های ساندویچی موج دار با هسته ساعت شنی پر شده با فوم پلی اورتان در مقابل بارگذاری کمانشی بار بیشتری را تحمل می کنند و همچنین کارایی خوبی در جذب انرژی دارند. در سازه ی ساندویچی مرکبی بدون فوم به دلیل خالی بودن هسته موج دار، هسته دچار اعوجاج شده (جدایش پوسته از هسته)، و کمانش محلی رخ می دهد. در حالیکه در سازه ساندویچی با فوم به دلیل وجود فوم در هسته، از اعوجاج سازه جلوگیری شده است. هم چنین فوم با وجود داشتن وزن سبک قادر به تحمل بار فشاری ناشی از کمانش محلی می باشد. در نتیجه سازه تنها دچار کمانش کلی گردیده است.

    کلید واژگان: بار کمانش, سازه های ساندویچی چندلایه, جدایش پوسته از هسته}
    Malihe Avarzamani, Amin Farrokhabadi *, MohamadSajad Gazor

    In this paper, the strength analysis of composite sandwich structures under buckling load as well as composite polyurethane foam core in composite sandwich structures has been studied experimentally. For better performance of the shell and core in the sandwich structure as well as to increase their strength against buckling compressive load, a reinforcer with new geometry of hourglass and square with foam and without foam has been used. Having a negative Poisson's ratio and greater flexural stiffness as well as maximum load bearing capacity is the reason for using hourglass geometry. The new VARTM method has been used to create better and more uniform quality samples. The results of this study show that corrugated sandwich structures with hourglass filled with polyurethane foam withstand more load against buckling load and also have good efficiency in energy absorption. In a foamless composite sandwich structure, the core is distorted (separation of the shell from the core), and local buckling occurs due to the empty core. While in the sandwich structure with foam, due to the presence of foam in the core, the distortion of the structure is prevented. Also, despite its light weight, foam is able to withstand the compressive load due to local buckling. As a result, the structure has only suffered general buckling.

    Keywords: Buckling load, multilayer sandwich structures, Separation}
  • رضا سرخوش، حمید عرب قمی، امین فرخ آبادی*

    در این مقاله به طراحی، ساخت و بررسی خواص مکانیکی و الکتریکی یک کامپوزیت زیست تخریب پذیر تهیه شده از رزین ML506 و الیاف کنف پرداخته شده است. تولید نمونه های کامپوزیتی با استفاده از روش انتقال رزین به داخل قالب به کمک خلاء (VARTM) استفاده شده است. جهت تعیین خواص مکانیکی کامپوزیت، دو آزمون کشش و خمش سه نقطه ای بر روی نمونه ها انجام شده است. مدول الاستیک، تنش تسلیم، تنش نهایی، میزان حداکثر تغیر طول، و میزان چقرمگی از آزمون کشش و استحکام خمشی، مدول الاستیک وتری خمشی از آزمون خمش سه-نقطه به دست آمده است. در ادامه جهت تعیین خواص الکتریکی کامپوزیت، بر روی نمونه های تهیه شده، آزمون ثابت دی الکتریک در باند x انجام شد. همچنین تانژانت تلفات کامپوزیت تولید شده به دست آمد. بیشینه استحکام کششی و مدول الاستیک به دست آمده در این پژوهش به ترتیب برابر با 62/42 مگاپاسکال و 4/43 گیگاپاسکال است. میانگین استحکام خمشی و مدول الاستیک وتری خمشی نمونه های تولیدی به ترتیب برابر با 99/19 مگاپاسکال و 5/619 گیگاپاسکال است. بیشینه ثابت دی الکتریک و تانژانت تلفات نمونه های تولیدی در باند x به ترتیب برابر با 4/74 و 0/053 است. درنهایت به منظور اعتبارسنجی نتایج بدست آمده در این تحقیق، نتایج آزمون های انجام شده با نتایج سایر مراجع در این زمینه مقایسه شده است.

    کلید واژگان: کامپوزیت زیست تخریب پذیر, الیاف کنف, آزمون کشش, آزمون خمش سه نقطه, ثابت دی الکتریک}
    Reza Sarkhosh, Hamid Arabqomi, Amin Farrokhabadi *

    In this study, a biodegradable composite by ML506 as matrix and kenaf fibers as reinforcement was designed, manufactured, and finally, its mechanical properties were investigated. The test samples were manufactured by the Vacuum-assisted resin transfer molding (VARTM) method. To determine the mechanical properties, a tensile test and three-point bending test were performed. Young modulus, yield stress, ultimate stress, maximum elongation, and toughness were obtained from the tensile test. Flexural strength and flexural chord modulus of elasticity were obtained from the three-point bending test. To determine the electrical properties, a dielectric constant test in X-band was performed. The loss tangent, as well as composite products, were obtained. The maximum tensile strength and tensile modulus were achieved in this research respectively equal to 62.42 Mpa and 4.43 Gpa. The flexural strength and flexural modulus were achieved in this research respectively equal to 99.19 Mpa and 5.619 Gpa. The dielectric constant and loss tangent of the samples produced in the X -band were 4.74 and 0.053, respectively. Finally, to validate the results in this research, the result of the tests were compared with the result of the other similar studies.

    Keywords: biodegradable composite, hemp fiber, Tensile test, Three-point bending test, Dielectric Constant}
  • علی زین العابدین بیگی، مظاهر سلامت طلب*، امین فرخ آبادی، حسن مسلمی نائینی

    در مطالعه حاضر به بررسی اثر میکرو الیاف های طبیعی (ذرات کرک) بر چقرمگی شکست مود I چندلایه های کامپوزیتی با الیاف بافته شده پرداخته شده است. به همین منظور نمونه های تیر دو لبه یکسر گیردار (DCB) با استفاده از روش لایه چینی دستی و با چیدمان 28]0[ساخته شده اند. برای بررسی اثر ذرات میکرو کرک بر چقرمگی شکست، نمونه هایی با دو درصد وزنی مختلف (1% وزنی و 3% وزنی) ساخته شده و نتایج بدست آمده با نمونه با رزین اپوکسی خالص مقایسه گردیده است. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که با افزایش مقدار ذرات کرک، مقدار چقرمگی بین لایه ای شروع تورق افزایش داشته است. مقدار بهبود چقرمگی شکست شروع برای نمونه DCB با %1 و %3 وزنی کرک به ترتیب %67.15 و  %71.96 موجب افزایش شده است که علت این امر به نقش کرک در ناحیه غنی از رزین در نوک ترک بر می گردد که مانع شروع تورق در این ناحیه شده است. بر خلاف چقرمگی شکست شروع، چقرمگی شکست رشد با اضافه کردن ذرات کرک به رزین کاهش یافته است. در حین رشد تورق از آنجاییکه این الیاف به دلیل تجمع و کلوخگی در فصل مشترک تورق موجب ایجاد نواحی تمرکز تنش می گردند، در نتیجه میکرو الیاف های کرک نتوانسته اند مقدار چقرمگی شکست رشد را افزایش داده و در بعضی موارد موجب کاهش اندک چقرمگی شکست رشد تورق شده است. همچنین به منظور بررسی مکانیزم های آسیب، از سطوح شکست نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی عکسبرداری شده است.

    کلید واژگان: ذرات میکرو کرک, مود I شکست, تیر دو لبه یکسر گیردار, تورق, چندلایه های کامپوزیتی}
    Ali Zeinolabedin Beygi, Mazaher Salamat-Talab*, Amin Farrokhabadi, Hassan Moslemi Naeini

    In the present study, the effect of natural microfibers (cork particles) on the mode I fracture toughness of plain-woven laminated composites has been investigated. For this purpose, double cantilever beam (DCB) specimens manufactured using hand lay-up method with stacking sequence of [0]28. To investigate the effect of cork particles on fracture toughness, samples with two different weight percentages (1% by weight and 3% by weight) were manufactured and the experimental results were compared with one obtained from sample with pure epoxy resin. Experimental results show that as the amount of cork particles increases, the onset of crack growth requires more energy. The amount of improvement in initiation fracture toughness for the DCB sample with 1% and 3% cork weigh has been increased by 67.15% and 71.96%, respectively which is due to the role of the cork in the resin rich area near the crack tip that arrested the delamination growth. Unlike the initiation fracture toughness, the propagation value is reduced by adding cork particles to the resin.   During delamination growth, due to the agglomeration of micro fiber at delamination interface and role of stress concentration of these particles, hence, micro-cork fibers have not been able to increase the propagation fracture toughness and in some cases have slightly reduced the propagation fracture toughness of the delamination. Also, in order to investigate the mechanisms of damage, the fracture surfaces of the samples were scanned using scanning electron microscopy.

    Keywords: Micro cork particles, Mode l fracture, Double cantilever beam, Delamination, Laminated composite}
  • حمیدرضا زارعی، رضا سرخوش*، امین فرخ آبادی، حمید مرشدی
    با توجه به غیرممکن بودن انجام آزمایش های مخرب، بر روی ناوگان هواپیمایی نیاز به روش های جدید و غیرمخرب به شدت احساس می شود. در پژوهش حاضر با استفاده از روش غیرمخرب نفوذ اتوماتیک گوی (ناگ) برخی از خواص مکانیکی فولاد 4340 آنیل شده و آلومینیوم 7075 خام و تهیه شده از هواپیمای فرسوده تعیین شده است. به منظور انجام محاسبات مربوط به روش ناگ کدنویسی روابط صریح در نرم افزار فرترن انجام و اعتبار سنجی شده است. در ادامه نمونه های آزمون کشش تک محوری از فولاد 4340 آنیل شده و آلومینیوم 7075 خام و تهیه شده از هواپیمای فرسوده آماده شده و منحنی تنش کرنش آن استخراج شده است. همچنین آزمون نفوذ اتوماتیگ گوی بر روی نمونه های فولادی 4340 آنیل شده و آلومینیوم 7075 خام و تهیه شده از هواپیمای فرسوده انجام گردید و نتایج حاصل از دو روش با هم مقایسه شد. نتایج مقایسه بین آزمایش کشش و ناگ نشان داد که خطای محاسبه تنش تسلیم و استحکام نهایی، به ترتیب کم تر از 9 و 14٪ بود. با افزایش نیرو، این مقدار در برخی نقاط به کم تر از 0/7 ٪ رسید.
    کلید واژگان: نفوذ اتوماتیک گوی, ناگ, غیر مخرب, تنش-کرنش}
    Hamidreza Zarei, Reza Sarkhosh *, Amin Farrokhabadi, Hamid Morshedi
    Due to the impossibility of performing destructive tests, the need for new and Non-Destructive Tests (NDT) in this area is strongly felt. In the present study, using the non-destructive method of Automated Ball Indentation (ABI) test method, some mechanical properties of 4340 annealed steel and 7075 raw aluminum and prepared from aged aircraft are determined. To perform calculations related to ABI method, the explicit relations routine was coded in FORTRAN and verified. Then samples of uniaxial tensile test of 4340 annealed steel and 7075 raw aluminum and prepared from aged aircraft are prepared and their stress-strain curves are obtained. Also, ABI tests are performed on 4340 annealed steel samples and 7075 raw aluminum and prepared from aged aircraft and the results of the two methods were compared. The comparison of results showed that the calculated error of yield strength and ultimate strength was less than 9 and 14%, respectively. With increasing force, this value in some areas reached less than 0.7%.
    Keywords: Automated Ball Indentation, ABI, NDT, Stress- Strain}
  • علی دلبریانی نژاد، امین فرخ آبادی*، محمد فتوحی
    چندلایه های کامپوزیتی برخلاف سایر مواد از منابع عدم قطعیت بیشتری نظیر عدم قطعیت در خواص مواد برخوردارند، از این رو پیش بینی احتمالاتی وقوع انواع آسیب ها در چندلایه های کامپوزیتی تحت اثر رفتار تصادفی سازه های کامپوزیتی، بسیار ضروری می باشد. جدایش بین لایه ای ناشی از ترک ماتریسی یکی از مودهای مخربی می باشد که در چندلایه های کامپوزیتی می تواند رخ دهد. در این مقاله یک الگوریتم جدید برای پیش بینی احتمالاتی وقوع و رشد جدایش بین لایه ای ناشی از ترک ماتریسی بر مبنای مفهوم نرخ رهایی انرژی و مقدار بحرانی آن در مود دوم بارگذاری توسعه داده شده است و با به کارگیری روش پیشنهاد شده تحلیل قابلیت اطمینان عدم وقوع جدایش بین لایه ای ناشی از ترک ماتریسی انجام شده است. تابع حالت حدی با استفاده از یک معیار خرابی عمومی که توسط نویسندگان این مقاله در قبل توسعه داده شده است، فرموله شده است. برای نشان دادن عملکرد الگوریتم پیشنهاد شده، با استفاده از روش های مرتبه اول و مرتبه دوم قابلیت اطمینان احتمال وقوع و رشد جدایش بین لایه ای ناشی از شکل گیری ترک ماتریسی به شکل های مختلف در یک چندلایه شبه همسانگرد حاوی تک لایه های 45، 90، 45- و 0 درجه تحت شرایط بارگذاری و لایه چینی های متفاوت به دست آمده است. احتمالات به دست آمده با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو صحت سنجی شده است. علاوه بر این نتایج مهم به صورت کیفی با استفاده از برخی داده های تجربی در دسترس اعتبارسنجی شده اند. در این پژوهش اثر متغیرهایی چون ضخامت تک لایه ها، سطح تنش تک محوره طولی و حضور تنش های درون صفحه ای به طور همزمان بر احتمال وقوع و رشد جدایش بین لایه ای ناشی از ترک ماتریسی بررسی شده اند.
    کلید واژگان: قابلیت اطمینان, احتمال خرابی, جدایش بین لایه ای, تابع حالت حدی, معیار خرابی}
    Ali Delbariani-Nejad, Amin Farrokhabadi *, Mohammad Fotouhi
    Unlike other materials, composite laminates have more uncertainty sources, such as uncertainty in the material properties; hence it is very essential to predict the probability of the occurrence of various types of damage modes in composite laminates due to random behaviors of composite structures. Matrix cracking induced delamination (MCID) is one of the catastrophic modes that can occur in composite laminates. In this paper, a new algorithm for probabilistic prediction of MCID based on the concept of energy release rate and its critical value was developed and by applying this proposed framework, the reliability analysis of MCID damage was performed. The limit state function was formulated using a general failure criterion which was developed by the authors of this article, previously. To represent the performance of the proposed algorithm, the probability of the occurrence and growth of MCID in a quasi-isotropic laminate including 45°, 90°, -45° and 0° plies under different loading conditions and various stacking sequences was extracted by using first and second order reliability methods (FORM and SORM),. The verification of the obtained probabilities was performed using Monte Carlo simulation (MCS). In addition, some significant results were validated using several experimental data, qualitatively. The effect of variables such as the ply thickness, the level of longitudinal uniaxial stress and the presence of general in-plane stresses on the probability of occurrence and growth of MCID was investigated.
    Keywords: Reliability, Probability of Failure, Delamination, Limit state function, failure criterion}
  • احمد عطایی، حامد احمدی*، امین فرخ آبادی
    سازه های مشبک کامپوزیتی بخاطر دارا بودن فوایدی همچون سفتی و استحکام بالا در عین سبکی، کاربرد وسیعی در صنایع هواپیماسازی، خودروسازی و کشتی سازی پیدا کرده اند. در این تحقیق به بررسی تجربی استحکام کمانشی پس از ضربه پانلهای تخت کامپوزیتی مشبک پرداخته شده است. برای این منظور پانل مشبک کامپوزیتی تقویت شده با ریب های مثلثی با سه ضخامت رویه 6 لایه، 12 لایه و 18 لایه طراحی، ساخته و مورد آزمایش قرار گرفت. برای هر دو تقویت کننده و رویه از الیاف شیشه نوع E و رزین اپوکسی استفاده شده است. نمونه های ساخته شده ابتدا تحت آزمایش ضربه سرعت پایین با بهره گیری از دستگاه سقوط وزنه قرارگرفتند و سپس آزمایش کمانش در راستای طولی روی نمونه ها انجام شد. با استفاده از نتایج بدست آمده مشاهده شد که با افزایش ضخامت رویه، زمانی که نمونه تحت بارگذاری قرار می گیرد، مکانیزم هایی چون شکست الیاف، لایه لایه شدگی و ترک ماتریسی، نیرو و میزان انرژی بیشتری می طلبد. و علی رغم افزایش میزان بیشینه نیرو در نمونه های 18 لایه، میزان استحکام بر واحد وزن نمونه ها نسبت به نمونه 12 لایه کاهش و نسبت به نمونه با رویه 6 لایه افزایش می یابد. بنابراین میتوان نسبت ضخامت تقویت کننده به ضخامت رویه برابر 4 به عنوان نسبت بهینه نتیجه گرفت.
    کلید واژگان: سازه های کامپوزیتی مشبک, کمانش پس از ضربه, ضربه سرعت پایین}
    Ahmad Ataei, Hamed Ahmadi *, Amin Farrokhabadi
    Composite lattice structures are widely used in the aerospace, automobile and marine industries due to their benefits such as high stiffness and strength with light weight. In this study buckling strength after impact of grid stiffened composite panels was investigated experimentally. For this purpose, grid stiffened composite panels with iso-grid reinforced lattice and three types of skin thickness of 6, 12 and 18 layers were designed, fabricated and tested. E-glass fibers and epoxy resin was used for both ribs and skin. At first, the specimens were subjected to a low velocity impact and then the buckling test was carried out. From results it is concluded that with increasing the thickness of skin, failure mechanisms such as fiber breakage, delamination, matrix cracking consumes more energy. But, by considering the weight, the buckling strength per weight of the specimen was maximum for the specimen with 12 layers for skin. More explanation about failre mechanisms are included in the manuscript.
    Keywords: Grid Stiffened Composite panels, buckling After Impact, Low velocity impact}
  • محمد رحمانی، امین فرخ آبادی *
    این مقاله با استفاده از روش برپایه انرژی به پیش بینی رشد جدایش بین لایه ای ناشی از ترک ماتریسی در مواد مرکب لایه ای متقارن با لایه چینی عمومی تحت تنش های داخل صفحه درحضور تنش های پسماند حرارتی پرداخته است. در این پژوهش بر روی دو حالت کلی نامقید و کرنش صفحه ای عمومی مطالعه می شود. برای هر دو حالت نامقید و کرنش صفحه ای عمومی ابتدا فرض بر وجود ترک ماتریسی می شود و پس از ایجاد جدایش بین لایه ای، افت خواص ناشی از ترک و جدایش محاسبه شده و ماتریس سفتی جدید کاهش یافته برای آن به دست می آید. سپس تعدادی ثوابت ترموالاستیک که فقط به خواص ماده ی تک لایه ها وابسته هستند و خود به نوعی جزو خواص ماده می باشند به دست آمده و پس از مرتبط ساختن درایه های ماتریس نرمی با یکدیگر توسط این ثوابت، معادله ای ساده برای انرژی آزاد گیبس به دست می آید. در ادامه با مشتق گرفتن از معادله ی انرژی آزاد گیبس نسبت به طول جدایش معادله ای بسیار ساده برای تعیین نرخ رهایی انرژی به دست می آید که اگر این انرژی از انرژی کرنشی بحرانی آن ماده برابر یا بیشتر باشد جدایش رشد می کند. به منظور صحه گذاری روابط توسعه داده شده در این مقاله از نرم افزار المان محدود انسیس استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان داد که تطابق قابل قبولی بین روش توسعه یافته و روش المان محدود در پیشبینی افت سفتی چندلایه های حاوی جداشدگی وجود دارد.
    کلید واژگان: چند لایه های متقارن, ترک ماتریسی, جدایش بین لایه ای, نرخ رهایی انرژی, انرژی کرنشی بحرانی}
    Mohammad Rahmani, Amin Farrokhabadi *
    In this study, by using an energy-based method, growth of induced delamination due to matrix cracking has been studied in symmetric composite laminates subjected to constant in-plane stresses as well as thermal stresses. Two unconstrained and generalized plane strain states have been analyzed here. Matrix cracking as a primary assumption has been supposed in both states and the impact of matrix cracking and delamination on the stiffness degradation is calculated. Then, some thermoelastic constants are proposed. By relating stiffness matrix elements using these constants, a simple equation due for energy release rate due to delamination formation is derived. The accuracy of developed relations is examined using ANSYS finite element software. The obtained results reveal that there is good agreement between the extended and FE approaches
    Keywords: composites, Matrix cracks, Delamination, Energy release rate, Strain energy, Critical strain energy}
  • Mohammad Bahrami, Amin Farrokhabadi *
    Due to the mismatch of mechanical properties in composite laminates, propagation of delami-nation is considered as a severe damage mechanism in beams with various lay-up configurations. Delamination can be generated due to matrix cracking propagation or it can also be initiated due to the manufacturing process before using composite beams. Using a micromechanics model, this study is aimed to investigate the bending moment required for matrix cracking and induced delamination in cross-ply composite beams. To that end, a unit cell is selected from the lamina surface in a composite beam containing matrix cracking and delamination. Later, the governing equation of stress and displacement fields are extracted in the unit cell to calculate the strain energy release rate due to the propagation of matrix cracking and induced delamination.  In order to validate this method, the stiffness variations in Carbon-Epoxy cross-ply laminate [90/02]s is examined and the obtained results are compared with the numerical results. It concluded that there is a favorable agreement between the results of the proposed micromechanics model and available numerical results.
    Keywords: Matrix cracking, Delamination, Micromechanics, Unit cell, Strain energy release rate}
  • حسین ملکی نژاد بهابادی، امین فرخ آبادی*، محممد مهدی خطیبی، رحمت الله رحمانی
    سازه های ساندویچی سازه هایی هستند که از دو رویه نازک با خواص مکانیکی بالا و هسته ای ضخیم ولی نسبتا ضعیف و سبک تشکیل شده اند. به دلیل استحکام و سفتی بالا در برابر وزن پایین، به طور وسیعی در سازه های مهندسی مانند سازه های هوافضایی، بدنه کشتی ها، پره های توربین و... از این سازه ها استفاده می شود. در این پژوهش تاثیر ایجاد جدایش بین رویه و هسته در رفتار ارتعاشی آزاد برای تیرهای عریض ساندویچی با رویه کامپوزیتی و هسته ای ازجنس فوم PVC ؛ به صورت تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. ابعاد جدایش به شدت بر روی فرکانس های طبیعی سازه تاثیر می گذارد به نحوی که، با کاهش در سختی سازه که بعلت وجود جدایش در ناحیه ی بین رویه بالایی و هسته اتفاق می افتد، فرکانس های طبیعی کاهش می یابد و افزایش طول و عمق جدایش باعث کاهش سفتی موضعی نمونه شده و در نتیجه باعث کاهش فرکانس طبیعی سازه شده است. برای ساخت رویه ها و اتصال آن ها به هسته به منظور ایجاد نمونه هایی با کیفیت بهتر و یکنواخت تر از تکنیک VIP استفاده شده است. برای صحت سنجی نتایج بدست آمده از آزمون تجربی مودال و همچنین بررسی تاثیر ابعاد جدایش اولیه بر فرکانس های طبیعی و شکل مودها از نرم افزار آباکوس استفاده شده است. نتایج بیانگر تطابق خوبی بین تحلیل عددی و آزمون تجربی می باشد.
    کلید واژگان: کامپوزیت, سازه های ساندویچی, آنالیز مودال, اجزای محدود}
    Hossein Maleki Nejad Bahabadi, Amin Farrokhabadi *, Mohammad Mahdi Khatibi, Rahmatollah Rahmani
    Sandwich structures are made of two thin skin with high mechanical properties and a thick core that have weak strength. Due to high strength and stiffness to weight down, sandwich plate are used too much in engineering structures such as ship hulls, turbines, etc. In this paper, the effect of skin/core debonding on the dynamic response of sandwich structures with composite skins and a PVC foam core is investigated experimentally and also numerically. The separation size affects strongly on the natural frequency so that with a reduction in structural stiffness due to the separation zone between the upper skin and the core occurs, the natural frequencies decreases. Increase the length and depth of separation reduces the local stiffness and thereby reduces the natural frequency of the structure. The composite skins are bonded to the foam using VIP (Vacume Infusion Process) method because of VIP method can make more qualify specimens. In order to validate the obtained results, the results of modal test and also the effect of separation length on the natural frequencies and mode shapes in ABAQUS software are used.The results show good agreement between the numerical and experimental tests respectively
    Keywords: Composite, sandwich structure, modal analysis, Finite element}
  • محسن علی زاده، محمد آزادی *، امین فرخ ابادی، سید محمد جعفری
    نسبت استحکام به وزن قابل توجه در کامپوزیت های کربن/اپوکسی باعث شده در اکثر سازه ها خصوصا سازه های هوافضایی، استفاده از آنها مورد توجه واقع شود. به علاوه، برای افزایش قابلیت اطمینان در چنین سازه هایی، شناسایی خرابی های بالقوه و پایش مداوم آنها، لازم و مهم است. یکی از روش های جدید تشخیص عیوب در کامپوزیت ها، قبل از شکست، روش انتشار صوت است. بر این اساس، هدف از این مقاله بررسی و شناسایی انواع سازوکار های خرابی در نمونه های کامپوزیتی چندلایه سوراخدار با چیدمان 〖[0_3/〖90〗_2/0_2]〗_s، تحت بارگذاری خستگی کمچرخه در دامنه های جابجایی مختلف، با استفاده از روش انتشار صوت است. روش تحقیق بدین شرح است که نخست یک قطعه کامپوزیتی سوراخدار، تحت بارگذاری خستگی کمچرخه مطابق با استاندارد قرار گرفت. موج های الاستیک انتشاریافته حاصل از شکست قطعه توسط دو حسگر انتشار صوت از نوع نوار پهن ثبت شدند. برای تشخیص مقدار درصد خرابی از دو روش تبدیل موجک بسته ای و خوشه بندی فازی استفاده شد. نتایج این دو روش با تحلیل تصاویر حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی نیز، مقایسه گردیدند. نتایج بدست آمده از این پژوهش نشان دهنده بازدهی مطلوب روش انتشار صوت در تعیین نوع خرابی ها و مقدار درصد هریک از آن ها در کامپوزیت های چندلایه است.
    کلید واژگان: کامپوزیت, انتشار صوت, خوشه بندی فازی, تبدیل موجک بسته ای, خستگی کمچرخه}
    Mohsen Alizadeh, Mohammad Azadi *, Amin Farrokhabadi, Seyed Mohammad Jafari
    High ratio of strength to weight in carbon/epoxy composites causes to their applications in several structures, especially aerospace structures. In addition, to enhance the reliability in such structures, investigating damages in composites is essential. One way to detect defects in composites is to utilize the acoustic emission approach. Thus, the objective of the present research is to find failure mechanisms in open-hole laminate composite specimens with 〖[0_3/〖90〗_2/0_2]〗_s layup under cyclic loadings at different displacement amplitudes, using the acoustic emission. First, the standard specimen was examined and elastic waves due to failures in the specimen were detected by acoustic emission wide-band sensors. Two methods have been utilized to detect the failure percent, including Pocket wavelet transform and Fuzzy clustering approaches. Results from these methods were compared to micro-structure images by the scanning electron microscopy. Obtained results in this research indicated the appropriate efficiency of the acoustic emission approach to detect the type of failures and their percent in laminate composites.
  • امین فرخ ابادی *، حمیدرضا مددی
    در بررسی رفتار مواد مرکب در شرایط مختلف بارگذاری، انواع متنوعی از مودهای خرابی ممکن است ایجاد شوند که تاثیر بسزایی در نحوه عملکرد و خواص سازه دارند. در این مقاله با در نظرگیری مود های خرابی محتمل در مقیاس میکرو و توسعه آن ها در مقیاس ماکرو به مطالعه پاسخ چندلایه های متعامد در حضور خرابی به صورت عددی پرداخته می شود. بدین منظور در مقیاس میکرو اثر پیدایش و رشد جدایش اتصال الیاف از ماتریس و متعاقبا شکل گیری ترک ماتریسی موردبررسی قرار می گیرد. در ادامه و در مقیاس ماکرو به بررسی جدایش بین لایه ای ناشی از ترک ماتریسی پرداخته می شود. به منظور مدل سازی مود خرابی جدایش اتصال الیاف از ماتریس که یکی از اولین مودهای خرابی حاکم هست، از روش ناحیه چسبنده استفاده می شود و با شبیه سازی نتایج مربوط به جدایش فایبر از ماتریس، روش توسعه یافته در این مقاله با نتایج پژوهش-های صورت گرفته صحت سنجی می شود. در ادامه، به منظور در نظرگیری مود خرابی ترک ماتریسی، از روش المان محدود تعمیم یافته استفاده گردیده و درنهایت جدایش بین لایه ای ناشی از ترک ماتریسی با به کارگیری ناحیه چسبنده شبیه سازی می گردد. بدیهی است که در مطالعه موجود برهمکنش ناشی از این سه مود خرابی به صورت همزمان موردمطالعه قرار می گیرد. به طورکلی مدل سازی این حجم از فایبر و ماتریس به کمک اسکریپت نویسی در زبان برنامه نویسی پایتون در نرم افزار آباکوس صورت گرفته و روش شبیه سازی و حل مبتنی بر استفاده از روش المان محدود و نرم افزار آباکوس می باشد.
    کلید واژگان: مایکرومکانیک, المان حجمی نماینده, ناحیه چسبنده, ترک ماتریسی, جدایش بین لایه ای, المان محدود توسعه یافته}
    Amin Farrokhabadi *, Hamid Reza Madadi
    Studying the behavior of composite materials reveals that various types of failure modes occur when material experiences different loading conditions, which may have a significant impact on performance and properties of a structure. In this research, we study the mechanical response of orthogonal multi-layers by considering different failure modes at micro-scale and their development in macro-scale. For this purpose, the effect of the emergence and growth of fiber separation and subsequent formation of matrix cracks are investigated in the micro-scale. Furthermore, interlayer separation caused by leaving the matrix are studied in macro-scale. To model the separation of fiber matrix which is the first dominant failure mode, the sticky area method is used. The model verification and obtained results are compared with the previous research. Then, XFEM method is used to take into account the failure mode of matrix. Finally, using of the sticky area method, we are able to simulate the separation of matrix layers. The FE-program Abaqus via its user scripting interface (Python) are employed in this research for modeling of fibers embedded into matrix.
    Keywords: Micromechanics, Representative volume element, Cohesive zone, Matrix cracking, induced delamination, Extended finite element method}
  • بیژن محمدی*، سمیه اصل کامکار، امین فرخ آبادی
    در این تحقیق، خرابی ترک خوردگی ماتریسی و جدایی بین لایه ای ناشی از ترک ماتریسی در چندلایه های متعامد [0n/90m]s و زاویه ای [θ/-θ]s تحت بارگذاری کششی و برشی با روش خرابی تک لایه بررسی شده است. میدان تنش و جابجایی با استفاده از فرضیات و شرایط مورد نظر و با به کارگیری روش بهبود لایه ای تعیین می شوند. هم چنین، با استفاده از فرض بسته شدن ترک لایه حاوی خرابی، روابط درونی مابین خواص لایه حاوی خرابی و لایه سالم استخراج شد. با به کارگیری روابط درونی و میدان تنش و کرنش به دست آمده خواص لایه حاوی خرابی پیش بینی شده و با استفاده از نتایج افت سفتی، نرخ رهایی انرژی کرنشی ناشی از خرابی های ترک ماتریسی و جدایی بین لایه ای محاسبه شد. نتایج به دست آمده، با روش حساب تغییرات، روش اجزاء محدود و مشاهدات و نتایج آزمایشگاهی مقایسه شدند. هماهنگی خوبی بین نتایج افت خواص مکانیکی روش تک لایه با روش های حساب تغییرات، روش اجزاء محدود و مشاهدات و نتایج آزمایشگاهی مشاهده شد. با مقایسه نتایج نرخ رهایی انرژی روش تک لایه و روش های حساب تغییرات و روش اجزاء محدود مشاهده شد که نتایج روش تک لایه به دلیل اختلاف در شیب تغییرات سفتی همراه با خطا است. در نهایت، دقت و صحت روش مایکرومکانیکی تک لایه در پیش بینی خواص چندلایه حاوی خرابی و عدم دقت نتایج نرخ رهایی انرژی حاصله اثبات شد.
    کلید واژگان: ترک خوردگی ماتریسی, جدایی بین لایه ای القایی, افت خواص مکانیک, نرخ رهایی انرژی, روش چندمقیاسی}
    Bijan Mohammadi *, Somayeh Asl Kamkar, Amin Farrokhabadi
    Matrix Cracking and induced delamination in symmetric cross-ply, [0m/90n]s, and angle-ply, [θ/-θ]s, laminated composites under axial and shear loading are studied by multi-scale micro-meso approach. The stress transfer model is implemented to predict the stress and displacement distribution incorporated with the ply-refinement technique in laminates. By considering crack closure condition, a series of useful inter-relationships between thermo-elastic constants for damaged and corresponding undamaged laminates are derived. By using both of stress and displacement fields and these inter-relationships the properties of damaged laminated structure are achieved. These obtained properties are used to calculate the energy release rate in load control condition for the initiation and growth of matrix cracking and induced delamination in cross-ply symmetric laminates with [0m/90n]s layup. The obtained results of mechanical properties degradation show a good agreement with the results of experiments, variational approach and finite element methods (FEM) existed in literature. By comparing the results of the energy release rate of single-layer method with variational approach and finite element methods, it was observed that the results of proposed single-layer have a considerable error due to differences in slop of stiffness versus crack density.Finally, the accuracy of single-layer micromechanical approach in predicting the mechanical properties and inaccuracies in predicting of energy release rate was confirmed
    Keywords: Matrix Cracking, Induced Delamination, Reduced Mechanical Properties, Energy Release Rate, Multi Scale Damage Modeling}
  • حسین ملکی نژاد بهابادی، غلامحسین رحیمی، امین فرخ ابادی
    سازه های ساندویچی سازه هایی هستند که از دو رویه با خواص مکانیکی بالا و هسته ای ضخیم ولی ضعیف و سبک تشکیل شده اند. به دلیل استحکام و سفتی ویژه بالا، به طور وسیعی در سازه های مهندسی از قبیل سازه های هوافضایی، بدنه کشتی ها، پره های توربین و... از این سازه ها استفاده می شود. یکی از اصلی ترین مکانیزم های خرابی این سازه ها جدایش بین رویه و هسته می باشد. در این تحقیق جدایش بین رویه و هسته تحت بارگذاری خمشی استاتیکی در سازه های ساندویچی با رویه های کامپوزیتی و هسته ی ترکیبی ازجنس فوم پی وی سی و یک چندلایه ی کامپوزیتی موج دار با هندسه ی مربعی به صورت تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. در هریک از نمونه ها یک ترک اولیه ایجاد شده تا جدایش بین رویه و هسته اتفاق بیفتد و نتایج با نمونه مرجع که هسته آن ساده و فقط از فوم تشکیل شده مقایسه شده است. تاثیر ضخامت رویه ها بر مقاومت جدایش نیز مورد بررسی قرار گرفته است. از آزمون خمش سه نقطه ای مطابق با استاندارد ASTM به همراه فیکسچرENS برای آزمون تجربی نمونه ها استفاده شده است. نتایج نشان دادند که در نمونه های مربعی با رویه ی سه و شش لایه رویه ی بالایی قبل از جدا شدن از هسته شکست شده و بیشترین بار قابل تحمل برای نمونه ی مربعی با رویه ی هشت لایه تا قبل ازجدایش269.26 نسبت به نمونه ی مرجع افزایش داشته است. تحلیل عددی جدایش در نرم افزار المان محدود و با استفاده از مدل ناحیه چسبنده انجام شده است. نتایج تطابق نسبی خوبی را بین داده های عددی و تجربی نشان دادند.
    کلید واژگان: سازه های ساندویچی, بار خمشی, ناحیه چسبنده}
    Hossein Malekinejad Bahabadi, Gholam Hossein Rahimi, Amin Farrokhabadi
    Sandwich structures are consisted of two thin skins with high mechanical properties and a thick core with lower mechanical properties and weight. Due to high strength/ stiffness to weight ratio, these structures are used extensively in engineering structures such as aerospace structures, ship hulls, turbines blades, etc. Skin/core debonding is one of the major failure modes in these structures. In this paper, debonding resistance of sandwich panels with composite skins and a core consisted of PVC foam and a corrugated composite laminate is investigated both experimentally and numerically. Square geometry is considered for corrugated composite laminate and obtained results are compared with reference specimen with simple core made of PVC foam. The three point bend test with attached ENS fixture is used to perform the standard experimental test. The results have shown that in square specimen with 3 and 6 layer skin before the separation between skin/core, the specimens are failed from the middle of the upper skin, but for 8 layer skin, the skin/core debonding are accured before other modes of failure. The maximum skin/core debonding resistance for square specimen are increased 269.26 percent. Specimens are modeled in Abaqus and results show a reasonable agreement between experimental and numerical result.
    Keywords: Sandwich structures, Bending loading, Cohesive zone model}
  • Hamid Reza Mahdavi, Gholam Hosein Rahimi, Amin Farrokhabadi, Hossein Saadatmand
    In this study, the longitudinal and hoop tensile strengths of an industrial ±55° Glass Reinforced Epoxy (GRE) pipe with eighteen layers as well as the associated failure mechanisms are determined. To obtain the longitudinal and hoop tensile strengths values, three specimens are cut from the studied GRE pipe in each direction. A comparison is done between both the strength values, and the fracture pattern of the specimens is studied. Determining the different failure mechanisms which are created during both of the tests, the acoustic emission technique is used. The acoustic emission energy as an important damage parameter in determining the different failure mechanisms of the specimens is depicted for both of the tests and is related to the obtained results from the stress-time curve. A high magnification camera is used to verify the failure mechanisms characterized by the acoustic emission method.
    Keywords: GRE composite pipe, Longitudinal strength, Hoop strength, Acoustic emission, Failure mechanisms}
  • امین فرخ آبادی *، محسن نقدی نسب
    یکی از موارد مهم درباره رفتار کامپوزیت ها در شرایط بارگذاری مختلف، پیدایش و رشد مودهای خرابی متنوعی است که دارای تاثیر بسزایی بر نحوه عملکرد آن ها هستند. مود خرابی مربوط به جدایش اتصال بین الیاف و ماتریس را می توان جزو اولین موارد در پیدایش خرابی در کامپوزیت های مختلف دانست که متعاقب آن و یا به صورت هم زمان، مودهای خرابی دیگری هم چون ترک های ماتریسی نیز به وجود می آیند. در مقاله حاضر با استفاده از مدل ناحیه چسبنده و المان محدود تعمیم یافته و با اعمال بارگذاری عرضی بر المان های حجمی نماینده در فاز مایکرومکانیک، اثرات پیدایش و رشد خرابی هایی هم چون جدایش بین الیاف و ماتریس، و ترک های ماتریسی مطالعه شده است. بدین منظور، در ابتدا رفتار ناحیه چسبنده بررسی شده و با شبیه سازی نتایج مربوط به جدایش الیاف از ماتریس در مقالات گذشته، روش طراحی صحت سنجی شده است. سپس اثرات مدل ناحیه چسنده در المان های حجمی مختلف مطالعه و نتایج آن ها با یکدیگر مقایسه می شوند. در ادامه با وارد کردن اثرات مربوط به پیدایش و رشد ترک ماتریسی با استفاده از روش المان محدود تعمیم یافته، اثرات ناشی از خرابی ناحیه چسبنده و ترک های ماتریسی به صورت هم زمان با استفاده از روش المان محدود و نرم افزار آباکوس مطالعه می شوند.
    کلید واژگان: مایکرومکانیک, المان حجمی نماینده, ناحیه چسبنده, ترک ماتریسی, روش المان محدود تعمیم یافته}
    Amin Farrokhabadi*, Mohsen Naghdinasab
    One of the most important issues about the composites behavior in different loading conditions is the initiation and propagation of various damage modes that have significant effects on the application of these materials. Fiber/matrix debonding is one of the first damage modes that appears in different composites and causes the formation of other damage modes like matrix cracking. In the present study, by using the cohesive zone model (CZM) as well as an extended finite element method (XFEM) and by applying a transverse loading on different representative volume elements (RVE’s) in micromechanical scale, the effects of initiation and propagation of different damage modes like fiber/matrix debonding and matrix cracking will be studied. To this aim, the authors start by studying the behavior of cohesive zone model and validating the applied method by simulating the previous researchs. Then, the effects of cohesive zone on different volume elements will be studied and the results will compare with each other. Finally by entering the effects of matrix cracking initiation and propagation using the extended finite element method, effects of cohesive zone damage and matrix cracking will be studied simultaneously based on finite element method and using Abaqus software
    Keywords: Micromechanics, Representative volume element, Cohesive zone, Matrix cracking, Extended finite element method}
  • امین فرخ آبادی، مریم اقا ابراهیمی سامانی
    در این مقاله با استفاده از یک مدل تاخیر برش توسعه یافته، با درنظرگیری اثرات تنشهای برشی خارج صفحه ای، میدانهای تنش، کرنش، جابجایی و انرژی کرنشی در چندلایه های کامپوزیتی متعامد نمونه 0m/90n]s] محاسبه می شود. در ادامه روابطی برای تعیین افت سختی ناشی از وجود ترک ماتریسی در چندلایه های کامپوزیتی متقارن متعامد ارایه می شود و پارامترهای خرابی ناشی از وجود ترک ماتریسی در ماترسی سختی لایه کامپوزیتی تعریف می گردند. در ادامه با استفاده از مفاهیم مکانیک شکست و با بکارگیری دو معیار بیشترین تنش و معیار انرژی کرنشی آزاد شده، رشد مکانیزم های خرابی نظیر ترک ماتریسی و جداشدگی بین لایه ای حاصل از آن مطالعه می شود و یک رابطه بسته تحلیلی برای رشد خرابی در مواد مرکب لایه ای برحسب تنش محوری اعمال شده ارائه میگردد و در نهایت نتایج حاصل با نتایج تحلیلی و تجربی موجود مقایسه می گردد. نتایج ارائه شده نشان خواهد داد که روابط ارائه شده در این پژوهش در مقایسه با نتایج نیمه تحلیلی قبلی دارای دقت مناسبتر و خطای کمتر در مقایسه با نتایج تجربی میباشند. لازم به ذکر است که مدل ارائه شده در این مقاله، قابل توسعه به چندلایه های متقارن عمومی نیز می باشد.
    کلید واژگان: مدل تاخیربرش ارتقا یافته, ترک ماتریسی, جداشدگی بین لایه ای, معیاربیشترین تنش, معیار انرژی کرنشی آزاد شده}
    Amin Farrokhabadi, Maryam Aghaebrahimi
    In the present study, using a precise shear lag parameter in an extended shear lag model, by considering the effects of out of plane shear stresses, the stress fields distribution as well as strain fields and displacement distributions will be obtained for a typical [0m/90n]s cross ply composite laminate containing a specified matrix cracking density. Then, the stiffness degradation due to existence of matrix cracking in these cross-ply composite laminates will be evaluated and specific damage parameters, which affect the stiffness matrix of composite ply, will be defined. Furthermore, using the concept of fracture mechanics by applying two different criteria including the maximum stress and strain energy release rate, the matrix cracking initiation and evolution as well as induced delamination propagation will be studied. Finally, a closed form relation will be presented which predicts the evolution of matrix cracking under uniaxial loading conditions in cross-ply composite laminates. At last, the obtained results by present study will be compared with available semi-analytical and experimental results. The obtained results reveal that the proposed closed form relations by the authors have a less difference with experimental results in comparison with the previous semi analytic results.
    Keywords: shear lag model, matrix cracking, delamination, max stress, strain energy release rate}
بدانید!
  • 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.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال