فهرست مطالب

علوم و فناوری کامپوزیت - سال چهارم شماره 2 (پیاپی 12، شهریور 1396)
  • سال چهارم شماره 2 (پیاپی 12، شهریور 1396)
  • تاریخ انتشار: 1396/06/30
  • تعداد عناوین: 12
|
  • محمدرضا آشوری، احمد قاسمی قلعه بهمن*، محمد جواد کوکبی صفحات 125-134
    روش های ارتعاشی از جمله روش های مرسوم عیب یابی غیرمخرب برای شناسایی پارامترهای عیب است. یکی از مهم ترین مشکلات استفاده از روش های عیب یابی ارتعاشی، حساسیت پایین آن ها در حضور نویز می باشد. در کار حاضر روش عیب یابی هیبریدی برای افزایش پایداری نسبت به نویز ارائه شده است. بدین صورت که ابتدا ناحیه اولیه عیب توسط تبدیل ویولت شناسایی شده و سپس با استفاده از روش بروزرسانی مدل المان محدود مبتنی بر الگوریتم ژنتیک، پارامترهای کمی عیب شناسایی می شوند. از سیگنال نسبت انرزی کرنشی در دو حالت سالم و معیوب برای شناسایی اولیه و تقریبی محل عیب توسط تبدیل ویولت و از سیگنال اختلاف انرژی کرنشی به عنوان تابع خطا در فرآیند بروزرسانی استفاده شده است. با استفاده از این روش علاوه بر افزایش میزان پایداری نسبت به نویز، حجم محاسبات به میزان چشم گیری کاهش می یابد. در این فعالیت به مقایسه پایداری نسبت به نویز در دو روش بروزرسانی کلاسیک و روش هیبریدی مبتنی بر ویولت و بروزرسانی پرداخته شده است. نمونه مورد بررسی مدل المان محدود صفحه کامپوزیتی چند لایه با عیب تورق می باشد.
    کلیدواژگان: صفحه کامپوزیتی، عیب یابی، ویولت، بروزرسانی مدل، نویز
  • سعید بمانی فر، محمد رجبی*، سید جمال حسینی پور صفحات 135-140
    در این پژوهش، نانوکامپوزیت منیزیم- 20 درصد حجمی کاربید سیلیسیم به روش آسیاکاری مکانیکی تهیه شد. اثر زمان آسیاب بر مشخصه های ریزساختاری نانوکامپوزیت های حاصل شامل اندازه دانه، میزان کرنش شبکه، توزیع ذرات تقویت کننده و فازهای موجود توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به طیف سنج اشعه ایکس و الگوی تفرق اشعه ایکس بررسی شد. اندازه دانه و میزان کرنش شبکه منیزیم به روش ویلیامسون – هال و با استفاده از میزان پهن شدگی پیک های منیزیم در الگوی تفرق اشعه ایکس محاسبه شد. نتایج به دست آمده نشان داد که آسیاکاری مکانیکی ترکیب پودری تا 25 ساعت آسیاب، منجر به تشکیل هیچ گونه ترکیب بین فلزی نشده است. همچنین نتایج آنالیز عنصری، توزیع نسبتا یکنواخت ذرات فاز تقویت کننده در زمینه منیزیم را بدون آگلومراسیون نشان داد که می توان نتیجه گرفت که روش آسیاکاری مکانیکی می تواند برای ساخت نانوکامپوزیت با 20 درصد حجمی ذرات کابید سیلیسیم استفاده شود. با این وجود، مشاهده ناخالصی آهن در نتایج آنالیز عنصری را می توان از نقاط ضعف این فرایند در ساخت کامپوزیت ذکر کرد.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت زمینه منیزیم، کاربید سیلیسیم، آسیاکاری مکانیکی، ریزساختار
  • رضا معدولیت، احمد قاسمی قلعه بهمن*، قاسم محمد حنیفه صفحات 141-150
    در این مطالعه، پاسخ غیرخطی نانوکامپوزیت های گرافنی نسبت به تشدید هارمونیک بررسی شده است. از اهداف این مقاله ارایه روابط دینامیکی مواد نانو کامپوزیتی است که در آن اثرات هم زمان غیرخطی های هندسی و میرایی انرژی ناشی از محیط ویسکوالاستیک خارجی و میرایی داخلی در نظر گرفته شده است. بر اساس نظریه الاستیک غیرموضعی، روابط غیرخطی کرنش- جابه جایی وون- کارمن، معادله اساسی حرکت غیرخطی با روش همیلتون به دست آمده است و سپس با استفاده از روش گالرکین، به یک معادله دیفرانسیل معمولی غیرخطی ساده سازی می شود. این معادله برای یافتن رابطه فرم بسته بین فرکانس- دامنه ارتعاش ورق گرافنی چهارسر تکیه گاه ساده به صورت تحلیلی به وسیله روش مقیاس های چندگانه حل می شود. مطالعه پارامتری هم به صورت ویژه بر مجموعه ای از عوامل هم چون پارامتر غیرموضعی، نسبت ابعادی و هر دو ضریب میرایی (داخلی و خارجی) و نیز فرکانس نیروی تحریک خارجی انجام شده است. نتایج به دست آمده اثرات سختی افزایی غیرخطی را در حالت تشدید اولیه و همچنین پدیده های قابل توجه دیگری را برخلاف تحلیل خطی نشان می دهد.
    کلیدواژگان: نانو کامپوزیت گرافنی، ارتعاشات اجباری غیرخطی، میرایی، پاسخ تحلیلی
  • کوروش خورشیدی*، علی سیاه پوش، ابوالفضل فلاح صفحات 151-160
    هدف این مقاله مطالعه ارتعاش آزاد نانو ورق مستطیلی مرکب پیزوالکتریک تحت بار الکترومکانیکی شامل نیروی محوری و ولتاژ خارجی بر اساس تئوری های تغییر شکل برشی اصلاح شده نمایی و مثلثاتی به همراه تئوری الاستیسیته غیرمحلی و شرایط مرزی چهار طرف تکیه گاه ساده است. در تئوری غیرمحلی تنش در هر نقطه تابعی از کرنش در تمامی نقاط محیط می باشد. این تئوری اهمیت بسزایی در ساختارهای با ابعاد میکرو و نانو دارد. درتئوری تغییرشکل برشی اصلاح شده نمایی و تئوری تغییر شکل برشی اصلاح شده مثلثاتی، توابع نمایی و مثلثاتی در راستای ضخامت، جهت در نظر گرفتن تاثیرات تغییر شکل برشی عرضی و اینرسی دورانی بکار رفته است. از تئوری الاستیسیته غیرمحلی جهت در نظر گرفتن پارامتر مقیاس طول کوچک نانو ورق مستطیلی مرکب پیزوالکتریک استفاده شده است. نانو ورق مرکب پیزوالکتریک مورد مطالعه در این تحلیل ورق مستطیلی ساخته شده از ماده مرکب پیزوالکتریک PZT 4 متشکل از ترکیبات بلوری سرب، زیرکونیم و تیتانیم جهت دست یابی به خواص فلز- سرامیک و همچنین خاصیت پیزوالکتریک می باشد. با بکارگیری اصل همیلتون معادلات دیفرانسیل حاکم بر ارتعاش نانو ورق مستطیلی مرکب پیزوالکتریک به دست آمده و برای به دست آوردن پاسخ فرکانسی از حل دقیق ناویر استفاده شده است. در نهایت تاثیر پارامتر مقیاس نانو، نیروهای محوری، ولتاژ خارجی و نسبت های هندسی روی فرکانس های طبیعی بی بعد شش مد ارتعاشی اول نانو ورق مستطیلی مرکب پیزوالکتریک مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: نانو ورق مرکب پیزوالکتریک، ارتعاش آزاد، غیر محلی، تغییر شکل برشی نمایی و مثلثاتی
  • محمدحسین بیاتی چالشتری، کرامت ملک زاده*، محمد جعفری، علیرضا پورموید صفحات 161-170
    در این مقاله، مقادیر بهینه ی پارامترهای موثر بر توزیع تنش اطراف گشودگی پنج ضلعی واقع در صفحه ارتوتروپیک تحلیل و بررسی می شوند. برای تعیین پارامترهای بهینه به منظور دست یابی به کمترین مقدار تنش در اطراف گشودگی از الگوریتم بهینه سازی رقابت استعماری استفاده شده است. الگوریتم رقابت استعماری روشی در حوزه محاسبات تکاملی است که به یافتن پاسخ بهینه مسائل می پردازد. این الگوریتم با تقلید از روند تکامل اجتماعی، اقتصادی و سیاسی کشورها و با مدل سازی ریاضی بخش هایی از این فرآیند، عملگرهایی را در قالب منظم به صورت الگوریتم ارائه می دهد که می توانند به حل مسائل پیچیده بهینه سازی کمک کنند. پایه های اصلی این الگوریتم را سیاست هم سان سازی، رقابت استعماری و انقلاب تشکیل می دهند. در واقع این الگوریتم جواب های مسئله ی بهینه سازی را در قالب کشورها نگریسته و سعی می کند در طی فرآیندی تکرار شونده این جواب ها را رفته رفته بهبود داده و در نهایت به جواب بهینه مسئله برساند. روش استفاده شده در این مقاله، بسط روش تحلیلی است که برای گشودگی دایروی و بیضوی توسط لخنیتسکی انجام شده است. متغیرهای طراحی در این پژوهش شامل زاویه الیاف، زاویه ی بار، شعاع انحنای گوشه گشودگی، زاویه چرخش گشودگی و در نهایت جنس صفحه می باشد. نتایج حاصل شده از الگوریتم بهینه سازی رقابت استعماری بیانگر مناسب بودن این روش در بهینه سازی صفحات ارتوتروپیک می باشد. برای اثبات درستی نتایج، از حل عددی اجزای محدود استفاده شده است. نتایج نشان می دهند با انتخاب مناسب پارامترهای بهینه می توان مقدار تنش اطراف گشودگی را به میزان قابل توجهی کاهش داد.
    کلیدواژگان: صفحه ارتوتروپیک نامحدود، الگوریتم رقابت استعماری، گشودگی پنج ضلعی، حل تحلیلی
  • محمدرضا رضایی، سید حسین رضوی، سعید شبستری* صفحات 171-178
    در این پژوهش از فرآیند پرس در قالب زاویه دار (ECAP) برای ساخت کامپوزیت حجیم زمینه آلومینیمی با تقویت کننده ی ذرات آمورف Al65Cu20Ti15 استفاده شد. هدف از این پژوهش، بررسی نقش مکانیزم های استحکام دهی مختلف در تعیین استحکام نمونه های متراکم سازی شده است. به همین منظور، کامپوزیت حاوی 13 درصد وزنی از ذرات تقویت کننده آمورف تولید و رفتار مکانیکی آن با آلومینیم خالص متراکم سازی شده در شرایط یکسان مقایسه شد. ارزیابی نقش مکانیزم های استحکام دهی در خواص مکانیکی نمونه ها مستلزم مشاهده و تحلیل دقیق مشخصه های ریزساختاری و تحولات فازی رخ داده است. بنابراین، تحولات ریزساختاری توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FE-SEM) و آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) بررسی شد. همچنین، چگالی نابجایی های ذخیره شده در نمونه های مختلف با استفاده از الگوهای پراش پرتو ایکس و بهره گیری از روابط موجود محاسبه شد. از نرم افزار Clemex و روش های آماری برای کمی سازی مشخصات ریزساختاری بهره گرفته شد. چگالی نمونه های متراکمسازی شده توسط روش ارشمیدس اندازه گیری شد. ارزیابی خواص مکانیکی نمونه های متراکم سازی شده توسط آزمون فشار تک محوری انجام گرفت. با بررسی های ریزساختاری و تعیین مشخصه های ریزساختار اعم از اندازه دانه و چگالی نابه جایی های ذخیره شده، می توان کرنش سختی را به عنوان مکانیزم استحکام دهی اصلی در افزایش استحکام نمونه های متراکم سازی شده معرفی نمود. از طرفی، حضور عیوب ریزساختاری، سبب انحراف مقدار استحکام اندازه گیری شده توسط آزمون فشار تک محوری و مقدار پیش بینی شده توسط مکانیزم های استحکام دهی شد.
    کلیدواژگان: پرس در قالب زوایه دار (ECAP)، کامپوزیت زمینه آلومینیمی، ذرات آمورف Al65Cu20Ti15، مکانیزم های استحکام دهی
  • نادر وحدت آزاد *، اباذر وحدت آزاد صفحات 179-188
    در این پژوهش رفتار ارتعاشی و فلاتر یک ورق کامپوزیتی چند لایه یک سر گیردار در حضور جرم گسترده بررسی شده است. به منظور استخراج فرکانس های طبیعی با انتخاب مودهای فرضی از روش ریلی ریتز استفاده شده است. در این روش انرژی کرنشی ورق محاسبه شده و اثر جرم گسترده اضافه شده به صورت انرژی جنبشی برای سیستم لحاظ شده است. پس از حل مسئله مقدار ویژه فرکانس های طبیعی و حل ارتعاشات اجباری با در نظر گرفتن اثر سیال بر روی صفحه با استفاده از تئوری پیستون، سرعت فلاتر برای ورق با و بدون جرم گسترده بدست آمده است. اثر گستردگی طول یک جرم مشخص بر رفتار ارتعاشی ورق بررسی شده است. علاوه بر این، افزایش چگالی جرم اضافه شده در یک موقعیت مشخص بر سرعت فلاتر نشان داده شده است. تاثیر فاصله قرارگیری جرم گسترده از انتهای گیردار ورق مورد مطالعه قرار گرفته و تغییرات فشار آیرودینامیکی بی بعد و فرکانس بی بعد فلاتر به دست آمده است. در انتها با فرض چندلایه با زاویه لایه چینی های متفاوت رفتار ارتعاش اجباری ورق بدست آمده است.
    کلیدواژگان: ورق کامپوزيتي يکسرگيردار، ارتعاشات اجباري، جرم اضافه شده، ريلي ريتز، سرعت فلاتر
  • سحر شاهرخی نسب، راضی صحراییان، سید علیرضا ثابت* صفحات 189-194
    در این تحقیق استفاده از چسب ترکیبی با دو ضریب سفتی (مدول) متفاوت در مقایسه با یک چسب در اتصالات تک لبه برشی در نرخ کشش 5 و mm/min 100 و در دماهای محیط C°100 و C°200 مطالعه شده است. در این بررسی پنچ نوع چسب در اتصال تک لبه برشی مورد بررسی قرار گرفته که شامل چسب اپوکسی تنها، چسب سیلیکون، اپوکسی حاوی لاستیک مایع CTBN، چسب ترکیبی
    اپوکسی- سیلیکون و چسب ترکیبی اپوکسی- اپوکسی حاوی لاستیک مایع CTBN می باشد. همچنین ارزیابی از عملکرد این اتصالات در آزمون پوست کنی نیز انجام شد. نتایج حاکی از استحکام برشی بالاتر در اتصال چسبی حاوی چسب ترکیبی اپوکسی-سیلیکون نسبت دیگر چسب ها در آزمون تک لبه برشی است. و در مرتبه پایین تری اتصال با چسب اپوکسی تنها و چسب اپوکسی حاوی لاستیک مایع قرار دارد. این موضوع در هردو نرخ کشش صادق بوده است. بررسی استحکام برشی در سه طیف دمایی حاکی از عملکرد موفق چسب ترکیبی اپوکسی- سیلیکون نسبت به دیگر رقبای خود به خصوص در دمای C°200 به میزان افت 31 درصد در مقایسه با اتصال چسبی اپوکسی تنها با افتی درمحدوده 65 درصد دارد. ارزیابی عملکردی در آزمون پوست کنی این چسب ها نشان از استحکام پوست کنی بالاتر به ترتیب در نمونه چسب ترکیبی اپوکسی- اپوکسی لاستیک مایع، چسب ترکیبی اپوکسی –سیلیکون و چسب اپوکسی تنها دارد. بررسی رفتاری در آزمون های پوست کنی نشان از رفتار ناپایدار (نوسانی) در همه اتصالات چسبی به غیر از نمونه حاوی چسب ترکیبی اپوکسی- اپوکسی لاستیک مایع دارد.
    کلیدواژگان: چسب ترکیبی، ]چسبنده کامپوزیتی، اتصال تک لبه برشی، اتصال پوست کنی
  • احمد پارسایی، محمود مهرداد شکریه*، مهدی مندعلی صفحات 195-204
    هدف این تحقیق بدست آوردن خواص مکانیکی مواد مرکب چند فازی با درصد حجمی بالای اشغال کننده می باشد. بدین منظور یک روش جدید برای همگن سازی کامپوزیت های چند فازی ارایه گردیده است. روش همگن سازی ارائه شده در این مقاله بر پایه ترکیبی از مدل موری-تاناکا و مدل دیفرانسیلی توسعه یافته است. روش همگن سازی جدید با نام مدل MT-DS نام گذاری گردیده و شامل چهار مرحله می باشد. در مرحله اول، کرنش متوسط ایجاد شده در اشغال کننده محاسبه می شود. در مرحله دوم، تانسور سفتی برای ماده همگن سازی شده بر پایه مدل دیفرانسیلی تصحیح شده محاسبه می گردد. سپس در مرحله سوم، تانسور تمرکز کرنش بر اساس مدل موری-تاناکا و معادلات اشلبی محاسبه می گردد. در انتها و در مرحله چهارم، تانسور تمرکز کرنش و تانسور سفتی برای ماده همگن سازی شده بر اساس مدل MT-DS محاسبه می شوند. برای همگن سازی، با توجه به شکل اشغال کننده و درصد حجمی آن، تانسور تمرکز کرنش در هر مرحله محاسبه شده و برای محاسبه تانسور سفتی ماده همگن سازی بکار گرفته می شود. با این روش در هر مرحله خواص ماده زمینه همگن شده به جای مشخصات ماده زمینه اولیه وارد محاسبات می شوند. با انجام این عمل تاثیر سایر اشغال کننده ها بر روی اشغال کننده های مجاور نیز در نظر گرفته می شود. این جایگزینی به صورت پیوسته تکرار می شود تا در انتها تانسور سفتی معادل بدست آید. برای اعتبارسنجی مدل ارایه شده جدید، نتایج بدست امده از آن با نتایج آزمایش ها مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج بدست آمده از ارزیابی مدل جدید حاکی از توانمندی آن می باشد.
    کلیدواژگان: همگن سازی، اشغال کننده، کامپوزیت چند فازی، تنسور سفتی
  • جواد شهبازی کرمی، محمد مراد شیخی*، غلامحسن پایگانه، کرامت ملک زاده صفحات 205-218
    امروزه شکل دهی لوله های چندلایه با توجه به کاربرد گسترده آن در صنایع هوافضا، نفت و پتروشیمی و بررسی شکل پذیری آن توسط فرآیندهای مختلف شکل دهی مورد توجه محققان قرارگرفته است. در این پژوهش بررسی مقایسه ای شکل پذیری لوله های دولایه کامپوزیت فلزی در فرآیند شکل دهی سرد و داغ در یک الگوی هندسی بالج قالب بسته، تحت تاثیر شرایط فرآیندی آزمایش هیدروفرمینگ و دمش گاز مورد مطالعه قرارگرفته است، به طوری که نحوه عملکرد هریک از فرآیندها در شکل دهی لوله های دولایه مس (داخل)- آلمینیوم (خارج)، بر میزان چروکیدگی، پارگی، کمانش و کنترل توزیع ضخامت در محدوده پروفیل قالب بالج شکل، در حالت های مختلف مورد بررسی قرارگرفته است. فرآیند هیدروفرمینگ در دمای محیط و ماکزیمم فشار 300 بار انجام شده است. همچنین فرآیند دمش گاز در دمای 550 درجه سانتیگراد و فشار 40 بار صورت پذیرفته است. نسبت انبساط لوله دولایه در فرآیند دمش گاز، در حالت مقایسه ای با فرآیند هیدروفرمینگ به میزان 1.35 درصد افزایش و قبل از پرشدگی قالب دچار ترکیدگی شده است. نمونه سالم بالج قالب بسته در فرآیند هیدروفرمینگ با فشار شکل دهی 280 بار و الگوی بارگذاری خطی 6 میلی متر، ماکزیمم نازک شدگی به مقدار 1.65 میلی متر شکل داده شده است.
    کلیدواژگان: شکل دهی سرد و داغ، هیدروفرمینگ لوله، شکل دهی با گاز، شبیه سازی المان محدود
  • مرتضی غلامی، مهدی دیواندری* صفحات 219-228
    کامپوزیت های تشکیل شده از فلزات غیرمشابه در طراحی و ساخت قطعاتی که تحت شرایط نیروی مکانیکی جدی، حرارت و سایش خاص هستند به کار می رود. تولید بوش آلومینیم-برنج به عنوان جفت فلزی کامپوزیتی یکی از این موارد محسوب می شود. در این تحقیق با استفاده از دستگاه گریز از مرکز عمودی برخی متغیرهای موثر در تولید قطعه استوانه کامپوزیتی آلومینیم-برنج مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور مذاب آلومینیم با نسبت های حجمی 5/1 و 5/2 درون بوش برنجی پیش گرم شده در محدوده دمایی 100-400 درجه ی سانتی گراد و در حال دوران با سرعت های 800 و 1600 دور بر دقیقه ریخته گری شده و خصوصیات فصل مشترک بین این دو فلز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بررسی های حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نشان داد که فصل مشترک حاصله شامل چهار لایه ی مجزا است. لایه های متشکله به ترتیب از سمت برنج شامل Al2Cu5Zn4، Al3Cu3Zn، رسوبات Al2Cu توزیع شده در زمینه ی محلول جامد آلومینیم و نهایتا ساختار یوتکتیک غیرعادی α-Al/Al2Cu در مجاورت آلومینیم است. اندازه گیری های میکروسختی نشان داد که میزان سختی در عرض فصل مشترک از یک روند نزولی پیروی می کند به گونه ای که بالاترین سختی مربوط به نواحی مجاور برنج و کم ترین میزان سختی متعلق به نواحی مجاور آلومینیم ثبت شد.
    کلیدواژگان: کامپوزیت آلومینیوم - برنج، اتصال متالورژیکی، ریخته گری گریز از مرکز، فصل مشترک
  • مجید کریمی، رحمت الله قاجار *، عباس منتظری هدش صفحات 229-240
    در این مقاله خواص الاستوپلاستیک یک نانوکامپوزیت پلیمری با تکیه بر تعدادی از عوامل مقیاس مزو مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور از ترکیب روش اجزای محدود با میکرومکانیک استفاده شده است. با توجه به ماهیت پیوند ناکامل نانولوله و ماتریس، برای جایگزین کردن نانولوله و ناحیه ی مشترک با یک تک رشته ی توپر، از روش چندمقیاسی اجزای محدود استفاده شده است. سپس با استفاده از روش میدان میانگین موری- تاناکا، منحنی های تنش-کرنش نانوکامپوزیت استخراج و با استفاده از آن، تاثیر زاویه ی قرارگیری نانولوله بر مدول یانگ، تاثیر طول نانولوله بر خواص الاستوپلاستیک و تاثیر کلوخه شدن نانولوله ها بر رفتار الاستوپلاستیک بررسی شده است. همچنین با بررسی طول نانولوله ها مشخص شد که نانولوله های دارای طول 10 تا 300 نانومتر، تاثیر قابل توجهی بر سفتی نانوکامپوزیت دارد، درحالی که تاثیر طول های کوتاه تر و بلندتر چندان قابل توجه نیست. همچنین، با صرفنظر از کلوخه شدن، افزایش کسر حجمی نانولوله ها منجر به افزایش سفتی نانوکامپوزیت می گردد. این در حالی است که کلوخه شدن نانولوله ها، منجر به کاهش سفتی نانوکامپوزیت می شود. تاثیر منفی این پدیده به حدی است که در برخی موارد، افزایش کسر حجمی نه تنها باعث افزایش سفتی نانوکامپوزیت نمی شود، بلکه آن را کاهش می دهد.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت پلیمری، منحنی تنش، کرنش، کلوخه شدن، طول نانولوله، زاویه قرارگیری
|
  • Mohammad-Reza Ashory, Ahmad Ghasemi-Ghalebahman*, Mohammad-Javad Kokabi Pages 125-134
    Vibrational methods is one of the common nondestructive damage detection methods for detecting the damage parameters. The most important problem of these methods is their low sensitivity to detect the damage in the presence of noise. In this article, a hybrid damage detection method has been studied to increase the robustness of vibrational method to noise. First, the primary damage location has been detected by the wavelet transform. Next, all the damage parameters including location, depth and intensity of damage have been identified by the model updating process based on the Genetic Algorithm. The signal based on the strain energy ratio in intact and damaged states has been examined to primarily and approximately detect the location of damage thought applying wavelet transform. Also the selected error function in the updating process is based on the strain energy difference between these two states. Using the proposed method leads to raise level of robustness in the presence of noise, also the solution performs faster than the prior methods with the less computational cost. In this work, the solution robustness against noise in traditional model updating method and the proposed hybrid method based on the wavelet transform and updating process has been compared together. The case study has been the laminated composite plate with the delamination damage
  • Saeed Bemanifar, Mohammad Rajabi *, Seyed Jamal Hoseinipoor Pages 135-140
    In the present study, Mg–20 vol% SiC nanocomposite powders were produced by mechanical milling. The effect of milling time on the microstructural characteristics of nanocomposite powders during mechanical milling was investigated. The structural evolution during milling was monitored using scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectrometry (EDS), X-ray mapping and X-ray diffraction methods. Crystallite size and lattice strain of nanocomposite powders were estimated from the broadening of XRD peaks by Williamson-Hall equation. The results indicated that no intermetallic phases have been synthesized during ball milling; also X-ray map’s results exhibited a uniform distribution of reinforcement particles in magnesium matrix without any agglomeration. With all this taken into account, it can be demonstrated that mechanical milling can be used for producing Mg nanocomposite with 20 percent SiC particles. In spite of all that, the observation of Fe impurity in EDS results can be a weak point of mechanical alloying rout for fabricating Mg- 20% SiC nanocomposite
    Keywords: Magnesium matrix nanocomposites, SiC, Mechanical milling, Microstructure
  • Reza Madoliat, Ahmad Ghasemi-Ghalebahman *, Ghasem Mohammad-Hanifeh Pages 141-150
    In this study, the nonlinear responses of graphene-based nanocomposite to harmonic resonances have been discussed. This paper presents results of a study aimed at representing dynamic interactions in nanocomposite with simultaneous consideration of geometrical nonlinearity and energy damping effect by viscoelastic medium and internal damping. Based on nonlocal elasticity theory and invoking the nonlinear von Karman strain- displacement relations, the nonlinear governing equation is extracted using the Hamilton principle. To reduce the equation of motion to a nonlinear ordinary differential equation, the Galerkin’s procedure is implemented; then using the multiple scale method, the obtained equation is solved analytically to assess the closed form nonlinear amplitude-frequency relations relevant to graphene with simply supported boundary conditions under harmonic excitation. The detailed parametric study is conducted, focusing on the series effects of nonlocal parameter, aspect ratio and both damping coefficients (internal and external), and frequency of excitation load. The outcomes show a hardening nonlinearity effect for the primary resonance as well as illustrate some phenomena different from the linear vibration
    Keywords: Graphene nanocomposites, Nonlinear Forced Vibration, Damping, Analytical solution
  • Korosh Khorshidi *, Ali Siahpush, Abolfazl Fallah Pages 151-160
    The aim of this paper is to study the free vibration of composite rectangular piezoelectric nanoplate subjected to an electro-mechanical loading includes a biaxial force and an external voltage based on exponential shear deformation theory and trigonometric shear deformation theory in conjunction with the nonlocal elasticity theory under the simply supported boundary condition. The nonlocal theory states that stress at a point is a function of strains at all points in the continuum. The nonlocal elasticity theory becomes significant for small length scale in micro and nanostructures. In exponential shear deformation theory andtrigonometric shear deformation theory, exponential and trigonometric functions are used in terms of thickness coordinate to include the effect of transverse shear deformation and rotary inertia. Nonlocal elasticity theory is employed to investigate effect of small scale on natural frequency of composite rectangular piezoelectric nanoplate. It is assumed that the composite rectangular piezoelectric nanoplate made of PZT 4 composite piezoelectric material includes crystal compounds of Pb, Zr and Ti to achieve metal-ceramic and piezoelectric properties. The governingdifferential equations of the vibration of the composite rectangular piezoelectric nanoplate are derived by using the Hamilton’s principle, which are then solved by using the Navier method to obtain the natural frequencies of the composite rectangular piezoelectric nanoplate. The detailed parametric study is conducted to discuss the influences of the nonlocal parameter, biaxial force external electric voltage and geometrical ratios on the first six nondimensional frequencies of the composite rectangular piezoelectric nanoplate
    Keywords: Composite piezoelectric nanoplate, free vibration, Nonlocal, Exponential, Trigonometric Shear Deformation
  • Mohammad Hossein Mohammad Hossein Bayati Chaleshtari, Keramat Malekzadeh Fard*, Mohammad Jafari, Ali Reza Pourmoayed Pages 161-170
    One of the designers concerns is structural failure as a result of stress concentration in the geometrical discontinuities. Understanding the effective parameters on stress concentration and proper selection of these parameters enables the designer to achieve a reliable design. In the analysis of perforated orthotropic plate, the effective parameters on stress distribution around cutouts include fiber angle, load angle, curvature radius of the corner of the cutout, rotation angle of the cutout and at last material of the plate. This paper tries to examine effective parameters on stress analysis of infinite orthotropic plate with central pentagonal cutout with imperialist competitive algorithm (ICA) introduced the optimum parameters to achieve the least amount of stress around the cutout. Like other evolutionary algorithms, ICA is becoming an important tool for optimization and other complex problem solving. The results reported in this review provide evidence of performance achievement of the ICA in terms of both computing time and quality of solution. In this paper, an analytical method has been used to Lekhnitskii theory for circular and elliptical cutouts. Finite element numerical solution is employed to examine the results of present analytical solution. Overlap of the results of the two methods confirms the validity of the presented solution. Results show that by selecting the aforementioned parameters properly, less amounts of stress could be achieved around the cutout leading to an increase in load-bearing capacity of the structure.
    Keywords: Perforated Plates, Pentagonal Cutout, Imperialist Competitive Algorithm, Analytical solution
  • Mohammad Reza Rezaei, Seyed Hossein Razavi, Saeed Shabestari * Pages 171-178
    In this study, equal channel angular pressing (ECAP) process was used to consolidate an Al-Cu-Ti metallic glass reinforced aluminum matrix composite. The role of strengthening mechanisms in the strength of developed composite was investigated. The composite with 13 wt% of amorphous reinforcements was produced and the mechanical properties were compared with pure Al specimen which consolidated in the same conditions. Precise study of microstructural features as well as phase transformations is necessary for evaluating the role of strengthening mechanisms on mechanical properties of consolidated specimens. Hence, microstructural evolutions were examined using field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and X-ray diffraction (XRD) method. Also, dislocations density was calculated through equations based on the characteristics of crystalline peaks in XRD patterns. Clemex software was also used to quantify the constituents of microstructures. The densities of the consolidated samples were measured by Archimedes method. Uniaxial compression test was utilized to determine the mechanical properties. Microstructural studies and assessment of microstructural features such as grain size and stored dislocations density revealed that strain hardening mechanism play the major role in the strengthening of consolidated specimens. On the other hand, presence of microstructural defects led to some discrepancies between measured and anticipated strength.
    Keywords: Equal channel angular, pressing (ECAP), Aluminum matrix composite, amorphous Al65Cu20Ti15, Strengthening mechanisms
  • Nader Vahdat Azad *, Abazar Vahdat Azad Pages 179-188
    In this study the vibration behavior of a laminated composite cantilever plate with an attached strip mass was studied. In order to extract flutter speed, the Rayleigh-Ritz method was used by choosing selected shape functions. In this method, strain energy of the plate is calculated and the effect of attached mass is considered as kinetic energy for the system. After reaching an eigenvalue problem then natural frequencies, the force vibration of the plate is analyzed by piston method and flutter speed for each case study is obtained. The effect of the attached mass length is shown. Moreover results have shown that flutter speed was reduced continuously by increasing the mass density. Also by considering a specific laminate with different orientation of layers flutter speed is obtained. At the end attached mass offset from clamped edge is analyzed. In this paper effect of attachment mass, mass length and mass position on plate flutter frequency is analyzed. The results obtained through this study reveal that strip mass density, attached mass length, orientation of composite layers and attached mass position can change the system critical dynamic pressure significantly.
    Keywords: Cantilever Composite plate, force vibration, Attached mass, Rayleigh-Ritz, flutter speed
  • Sahar Shahrokhinasab, Razi Sahraeian, Alireza Sabet * Pages 189-194
    This study investigates the effect of mixed adhesive having different modulus on single lap joint and also under peel test. The study compares these joints with that of corresponding joint containing single adhesive under two loading rate of 5 and 100 mm/min and three temperature range of room, 100°C and 200°C. Five types of adhesives were used in this assessment namely: silicon, epoxy, mixed epoxy-silicon, epoxy toughened with liquid rubber (CTBN), mixed epoxy toughened with liquid rubber (CTBN) –epoxy. Result indicated better shear strength performance by mixed epoxy-silicon adhesive joint in the single lap shear at both loading speed followed by epoxy and liquid rubber modified epoxy joints . Similar assessment under the three temperature range also revealed better retention of shear strength for the mixed epoxy-silicon adhesive joint in particular at 200°C. This result revealed about 65 percent reduction in strength for epoxy adhesive as against 31 percent reduction for the mixed epoxy-silicon adhesive. Peel tests showed unstable peeling behavior in all joints except joint with rubber modified epoxy toughened adhesive joint. Further assessment of peel test results showed both mixed adhesives i.e. mixed epoxy-silicon, epoxy toughened with liquid rubber (CTBN), mixed epoxy toughened with liquid rubber (CTBN)-epoxy had higher peel strength compared to the other adhesive joint tested.
    Keywords: Mixed adhesive, single lap shear, peel test, Composite, substrate
  • Ahmad Parsaee, Mahmoud-Mehrdad Shokrieh *, Mehdi Mondali Pages 195-204
    This study aims to obtain mechanical properties of multi-phase composite materials with high volume fraction of inclusion. For this purpose, a new method is presented for the homogenization of multi-phase composites. A new homogenization method was developed based on a combination of the Mori-Tanaka model and the differential model. The new homogenization method was named MT-DS model which consists of four stages. In the first stage, average strain created in the inclusion is calculated. Then, based on the modified differential scheme, the stiffness tensor for the homogenized material is calculated. In the third stage, based on the Mori-Tanaka model as well as Eshelby equations, the strain concentration tensor is calculated. Finally, in the fourth stage, using the MT-DS model, the strain concentration and stiffness tensors for the homogenized material are calculated. For homogenization, according to shape of the inclusion as well as its volume fraction, the strain concentration tensor is calculated and the homogenized material is used in order to calculate the stiffness tensor. Using this method, in each stage, instead of properties of the raw matrix material, properties of the homogenized matrix material are included in the calculations. The effect of other inclusions on the adjacent inclusions is also considered. This procedure is continuously repeated until the equivalent stiffness tensor is obtained. To validate the new proposed model, obtained results were evaluated in a comparison with the results of the experiments.
    Keywords: Homogenization, inclusion, multi-phase composite, stiffness tensor
  • Javad Shahbazi-Karami Shahbazi-Karami, Mohammad Morad-Sheikhi *, Gholamhasan Payganeh, Keramat Malekzadeh Pages 205-218
    Nowadays the formability of multi-layered tubes through different kinds of forming processes has been of interest to researchers due to its vast applications in aerospace, oil and petrochemical industries. This study compares cold forming and hot forming of bi-layered composite tubes via hydroforming and gas blow forming the tubes in geometrical model of a closed die bulge. The effect of these forming processes operational conditions on the bi-layered copper (inside) – aluminum (outside) tubes forming, wrinkling, bursting, buckling and the thickness distribution controlling on the die profile region in various situations were investigated. Hydroforming process was executed at ambient temperature with the maximum pressure of 300 bar. The process of blow gas forming at 550 ° C temperature and 40 bar pressure was implemented. The expansion ratio of the bi-layered tube during the gas blow forming process exceeded 1.35 % in comparison that of hydroforming process. In addition, the die experienced burst before the fitting during the gas blow forming process. The undamaged closed die bulge was formed through 280 bar hydroforming process with the conditions of 6 mm linear loading and 1.65 mm maximum thinning.
    Keywords: Cold, Hot Forming, Tube Hydroforming, Gas Forming, Finite Element Simulation
  • Morteza Gholami, Mehdi Divandari * Pages 219-228
    Composites made of dissimilar metals are designed and used in components subjected to various condition such as serious mechanical force, heat and erosion. Fabrication of Al- brass hollow cylinder, as a composite bimetallic part, is an example. In this work, Al-brass bimetallic hollow cylinders were produced using vertical centrifugal casting device and effective variables were studied. To achieve this, Al melt at 1.5 and 2.5 melt-to-solid volume ratio was cast into 100-400°C preheated cylindrical brass bush rotating at 800 and 1600 revolutions per minute (rpm) respectively and the interface characteristics were investigated. The results of scanning electron microscope (SEM) showed that the achieved interface consisted of four discrete layers from the brass side, including Al2Cu5Zn4, Al3Cu3Zn, Al2Cu precipitates scattering in aluminum matrix and finally α-Al/Al2Cu anomalous eutectic structure near the aluminum side. Micro hardness measurements showed that the hardness of various presented phases decreases from the brass side to the aluminum side.
    Keywords: Aluminum-brass composite, metallurgical bonding, centrifugal casting, interface
  • Majid Karimi, Rahmatollah Ghajar *, Abbas Montazeri Pages 229-240
    In this article, elastoplastic properties of polymeric nanocomposites embedded with carbon nanotubes (CNTs) are explored with emphasis on the meso-scale phenomena. To this end, a combination of finite element method and micromechanics is implemented. Accordingly, at first, considering the non-bonded nature of nanotube/polymer interactions, a multiscale finite element method is employed to replace the matrix, CNT, and polymer atoms neighboring it with a perfectly bonded equivalent nanofiller. Subsequently, nanocomposite stress-strain curves are extracted based on the mean field homogenization approach. Using this model, the effects of CNTs orientation and their agglomeration on the mechanical behavior of nanocomposite samples are thoroughly studied. Moreover, it is found that to have an efficient reinforcing effect, the CNT length should be greater than 10 nm. On the other hand, it can be concluded that there is an optimum value of this parameter (i.e. 300 nm) above which, there is no any extra stiffening effect. Furthermore, regarding the CNTs agglomeration, it is revealed that although, theoretical investigations show that increasing CNT volume fraction(VF) leads to an increase in the stiffness, occurring this phenomenon can have a deteriorative role in terms of influencing the mechanical behavior of these nanocomposites at higher VFs.
    Keywords: Polymeric Nanocomposite, Stress-strain curve, Agglomeration, Nanotube length, Orientation