فهرست مطالب

علوم و فناوری کامپوزیت - سال پنجم شماره 1 (پیاپی 15، خرداد 1397)
  • سال پنجم شماره 1 (پیاپی 15، خرداد 1397)
  • تاریخ انتشار: 1397/03/29
  • تعداد عناوین: 16
|
  • مقاله پژوهشی
  • امیرمهدی قنادپور *، عباس کورکانی بروج صفحات 1-10
    در این مقاله به بررسی مقاومت نهایی صفحات کامپوزیتی مربعی حاوی انحنای هندسی اولیه تحت نیروی فشاری درون صفحه ای و نیز فشار جانبی سینوسی با استفاده از روش ریتز پرداخته شده است. در این تحقیق از تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول استفاده شده که در این روابط خیزها و تغییر شکل ها کوچک فرض شده اند. این فرضیات باعث می شوند که مقاومت نهایی بدست آمده برای صفحات نازک، به دلیل نادیده گرفتن اثرات ترمهای غیرخطی، محتاطانه باشد در صورتی که برای صفحات ضخیم تر نتایج قابل قبول خواهد بود. برای بدست آوردن معادلات تعادل صفحه اصل انرژی پتانسیل کمینه به کار رفته است. شرایط مرزی خارج از صفحه، لولایی و برای شرایط مرزی درون صفحه ، لبه ها به صورت خط مستقیم جابجا می شوند. از معیار شکست هشین برای بررسی شکست استفاده شده است. دو نوع مدل کاهش سختی در این مقاله بررسی می شود که عبارتند از مدل کاهش سختی کل لایه ای که کاهش سختی به کل لایه شکسته شده اعمال می شود و مدل کاهش سختی ناحیه ای که بعد از شکست فقط سختی همان ناحیه کاهش می یابد. کاهش سختی مواد به صورت آنی بوده لذا بلافاصله بعد از شکسته شدن لایه یا ناحیه، سختی آن کاهش می یابد. علاوه بر محاسبه بار شکست لایه اول و آخر، تعداد لایه های شکسته شده و مختصات نقاط شکست اولین و آخرین لایه شکسته شده ارائه شده است. در آخر نتایج بدست آمده از طریق روش ارائه شده در این تحقیق با نتایج موجود در مراجع دیگر دیگر مقایسه گردیده است.
    کلیدواژگان: صفحات کامپوزیتی، ریتز، انحنای هندسی اولیه، مقاومت نهایی، فشارجانبی
  • حسین تقی پور، کرامت ملک زاده*، علی بیگدلی صفحات 11-24
    یکی از متداول ترین، دقیق ترین و مناسب ترین دیدگاه های مربوط به پدیده برخورد و نفوذ گلوله در اهداف کامپوزیتی ، مدل های مربوط به بحث انرژی می باشد. مطالعه حاضر با بررسی مدل های گوناگون قبلی سعی در انجام اصلاحات و کامل نمودن آنان نموده است. این مدل ضربه با بررسی مکانیزمهای جذب انرژی و مقایسه آن با انرژی کل گلوله در هنگام برخورد، توانایی یا عدم توانایی خروج گلوله از هدف را بررسی نموده است، و انرژی باقیمانده در هنگام خروج گلوله از هدف را پیش بینی می کند. در بررسی تجربی مخزنی از جنس شیشه/اپوکسی تحت نفوذ گلوله کروی با سرعت های متفاوت برای سهت در مدل پیشنهادی انجام شده است. در این مدل سهم تک تک مکانیزمهای جذب انرژی در سرعت های گوناگون تخمین زده شده است. همچنین سرعت بالستیکی گلوله در برخورد با یک هدف کامپوزیتی با دقت مناسبی برآورد شده است. مدل پیش رو نسبت به مدلهای ارائه شده قبلی بیشترین مکانیزمهای جذب انرژی را در نظر گرفته است، و سعی نموده است با اضافه کردن مکانیزم های جذب انرژی جدید شامل انرژی جذب شده ناشی از تغییر مکان راس مخروط تحت نیروی گلوله، انرژی جذب شده در تغییر شکل الاستیک- پلاستیک الیاف اولیه و انرژی جذب شده ناشی از اصطکاک ایجاد شده بین گلوله و هدف کامپوزیتی، بهترین و دقیقترین مدل جذب انرژی را بیان نماید. در نهایت نتایج این مدل با نتایج تحلیل المان محدود انجام گرفته با نرم افزار انسیس ماژول ال اس داینا مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: برخورد، نفوذ، هدف کامپوزیتی، مکانیزم جذب انرژی
  • هاجر جمشیدی، محمدحسین بهشتی*، رضا اکبری صفحات 25-32
    در پژوهش حاضر، اثر لاستیک مایع کوپلیمر بوتادی ان آکریلونیتریل با گروه های انتهایی کربوکسیل و اختصار CTBN و عامل پخت دی آمین انعطاف پذیر (جف آمینD-400) به طور مجزا بر خواص پیش آغشته های رزین اپوکسی برپایه دی گلیسیدیل اتر بیسفنول A و عامل پخت دیسیان دی آمید (Dicy) تقویت شده با الیاف شیشه مطالعه شده است. بدین منظور، خواص پیش آغشته های شیشه-اپوکسی مانند جریان پذیری، استحکام برشی پیش آغشته و استحکام برشی بین لایه ای مطالعه شد. از اینرو، درصد مواد فرار، درصد رزین و میزان پیش پخت در پیش آغشته ها ارزیابی شد. نتایج نشان داد، در تمام نمونه های حاوی لاستیک مایع CTBN و عامل پخت جف آمین تقریبا مقادیر درصد رزین، درصد مواد فرار و میزان پیش پخت با یکدیگر برابر بود و مقدار جریان پذیری با افزودن مقادیر مختلف لاستیک مایع و عامل پخت جف آمین تغییر چندانی نکرد. مقدار استحکام برشی با افزودن لاستیک مایع تا phr20 تغییر چندانی نداشته. اما، افزودن عامل پخت جف آمین به مقدار %20 سبب افزایش %8 استحکام برشی شد و افزودن بیشتر آن تا %40 اثر قابل توجهی بر استحکام برشی نداشت. افزودن لاستیک مایع تا phr 5 سبب افزایش استحکام برشی بین لایه ای به مقدار %7/7 شد، ولی در تمام نمونه های حاوی جف آمین استحکام برشی بین لایه ای از MPa 6/4 برای سامانه اپوکسی حاوی %100 عامل پخت دیسیان دی آمید به مقدار MPa 0/2 برای سامانه حاوی %60 عامل پخت جف آمین کاهش و سپس تا مقدار MPa 6/2 برای سامانه اپوکسی حاوی %100 عامل پخت جف آمین افزایش یافت.
    کلیدواژگان: پیش آغشته اپوکسی- شیشه، رزین اپوکسی، CTBN، جف آمین، استحکام برشی
  • سید بهنام عبدالهی برایی، مهدی اسماعیلی بیدهندی*، داریوش افضلی، رامین هاشمی صفحات 33-40
    با توجه به کمبود منابع آبی، استفاده از فاضلاب تصفیه شده بعنوان یک راهکار پایدار مد نظر صنایع مختلف بویژه واحدهای خنک کننده صنعتی و دیگ های بخار فعال در صنایع قرار گرفته است. لیکن استفاده از فاضلاب تصفیه شده، مشکلات خاص خود نظیر خوردگی قطعات فلزی که اغلب از فولاد کربنی ساخته شده اند را به همراه دارد. لذا روش های مختلفی نظیر پوشش دهی توسط بهره برداران صنعتی به منظور کاهش خوردگی مورد استفاده قرار گرفته است. در این پژوهش، پوشش سرامیکی نانو کامپوزیتی سیلیکا / تیتانیا به روش سل - ژل تولید و به روش غوطه وری به مدت 100 ثانیه بر روی فولاد کربنی نشانده شد و ساختار و خواص خوردگی پوشش های ایجاد شده بررسی گردید. نتایج نشان دادند که پوشش مذکور خواص خوردگی فولاد کربنی را بهبود می دهد. سپس به منظور بهبود خواص و عملکرد پوشش، نسبت های مولی اجزای سازنده و فاکتورهای موثر بر عملکرد پوشش بررسی شدند تا پوشش بهینه با ساختار نانویی و بیشترین میزان حفاظت از خوردگی تهیه گردد. جهت بررسی عملکرد حفاظت از خوردگی پوشش ها، منحنی های پلاریزاسیون و جهت بررسی مورفولوژی سطح، تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی به کار گرفته شد. به منظور بررسی نوع پیوندها و گروه های عاملی موجود در سل بهینه تهیه شده، از طیف مادون قرمز استفاده گردید. میزان حفاظت از خوردگی پوشش بهینه، در محلول سدیم کلراید 5/3 در صد مورد بررسی شد و نتایج حاصل نشان دادند که پوشش بهینه ی تهیه شده، حفاظت موثر برای سطح فولاد کربنی در برابر خوردگی در محلول سدیم کلراید 5/3 درصد را فراهم می کند.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، پوشش دهی، حفاظت از خوردگی، سل- ژل، منحنیهای پلاریزاسیون
  • سعید امینی*، محمد براهنی، مرتضی معینی افضل صفحات 41-50
    کامپوزیتهای تقویت شده با الیاف کربن دارای کاربردهای صنعتی متعددی می باشند که به علت خواص مکانیکی و فیزیکی مناسب آنها می باشد. سوراخکاری از جمله روش های رایج برای ایجاد اتصال بین سازه های از جنس مواد تقویت شده با الیاف می باشد. لایه های کامپوزیتهای تقویت شده با الیاف در عملیات ماشینکاری مخصوصا در عملیات سوراخکاری که در معرض تمرکز تنش قرار می گیرند، دچار آسیب لایه لایه شدگی می گردند. پدیده لایه لایه شدگی به شدت تحت تاثیر عواملی مانند جنس و هندسه ابزار و قطعه کار و همچنین پارامترهای ماشینکاری قرار دارد. در این پژوهش با استفاده از طراحی آزمایشات به روش تاگوچی، مطالعه ای تجربی بر روی فرآیند سوراخکاری کامپوزیت تقویت شده با الیاف کربن (CFRP) با ابزار از جنس کاربید تنگستن به منظور بررسی میزان لایه لایه شدگی انجام گردید. پارامترهای مورد بررسی شامل پیش مته زنی، سرعت دورانی، نرخ پیشروی، قطر ابزار و ضخامت قطعه کار می باشد. با توجه به آزمایشات انجام شده مشاهده گردید انجام عملیات پیش مته زنی، افزایش سرعت دورانی و کاهش سرعت پیشروی موجب کاهش آسیب لایه لایه شدگی شده و کیفیت سوراخ را بهبود می بخشد. همچنین استفاده از ابزار سوراخکاری با قطر کمتر و بکارگیری کامپوزیت نازکتر منجر به کاهش مقدار لایه لایه شدگی می گردد. با توجه به نتایج بدست آمده، در نرم افزار مینی تب، آنالیز واریانس (ANOVA) جهت بررسی کیفیت سوراخ ایجادشده و میزان تاثیرگذاری هر یک از پارامترها انجام شد. از بین پارامترهای مورد بررسی، ضخامت قطعه کار دارای بیشترین تاثیر بر مقدار لایه لایه شدگی می باشد. همچنین مقدار بهینه جهت به حداقل رساندن میزان لایه لایه شدگی بدست آمد.
    کلیدواژگان: کامپوزیت تقویت شده با الیاف کربن، لایه لایه شدگی، پارامترهای ماشینکاری، ضخامت قطعه کار
  • علیرضا نظری، محمد زمان کبیر*، حسین حسینی تودشکی صفحات 51-60
    در این مقاله تغییرات مدول الاستیسیته و مقاومت نهایی چندلایه ها با استفاده از مدل های المان محدود شبیه سازی شده از نمونه های آزمایشگاهی برای چندلایه های کامپوزیتی از جنس شیشه/وینیل استر مورد آزمایش و بررسی واقع شد. با استفاده از مدل های المان محدود دارای المان های سه بعدی با قابلیت خرابی پیشرونده و همچنین با تعریف دقیق رابطه تماس بین تیر و تکیه گاه، تاثیر رفتار غیرخطی مواد و هندسه در رفتار خمشی تیرها شبیه سازی شد. در ابتدا آزمایشات کشش به منظور ملاحظه رفتار خرابی پیشرونده در چندلایه ها و تصدیق مدلسازی خرابی انجام شده و شبیه سازی گردید. در ادامه با اجرای تست های خمش سه نقطه ای و سپس شبیه سازی تیرها، تغییر مدول الاستیسیته خمشی با مقایسه نمودارهای بار-تغییرمکان بدست آمده از آزمایشات و مدل های المان محدود اندازه گیری شد. برای پیشگویی خرابی از معیارهای بر پایه کرنش به جای معیارهای بر پایه تنش استفاده شد. با داشتن کرنش های خرابی ثابت برای نمونه های کششی و خمشی و از طرفی تغییر مدول الاستیسیته برای لایه چینی های مختلف چندلایه ها، تغییر مقاومت نهایی تجربه شده برای نمونه ها تحت بار خمشی تعیین شد. با توجه به وابسته بودن تغییر مدول الاستیسیته چندلایه های کامپوزیتی به عملکرد فاز پلیمری ماده، این تغییر به عملکرد لایه های ̊90 در چندلایه های با لایه چینی های مختلف نسبت داده شد و در انتها نموداری برای تغییر مدول الاستیسیته لایه های ̊90 مربوط به لایه چینی های مختلف ارائه شد.
    کلیدواژگان: تیر کامپوزیتی، مقاومت خمشی، مدول الاستیسیته خمشی، خرابی پیشرونده
  • سعید احمدی فرد، مسعود رکنیان، فاطمه خدایی، اکبر حیدرپور * صفحات 61-68
    آلیاژ A356 یک آلیاژ ریختگی بوده که شامل آلومینیم، سیلیسیم و منیزیم است. این آلیاژ دارای استحکام و شکل پذیری خوب به همراه خواص ریختگی عالی، مقاومت به خوردگی بالا و سیالیت خوب است. این آلیاژ به صورت گسترده ای در صنایع ماشین سازی، هواپیماسازی، صنایع دفاعی و به ویژه صنایع خودروسازی به جای اجزاء فولادی استفاده می گردد. اما مقاومت به سایش کم این آلیاژها باعث شده که استفاده از آن ها محدود گردد. فرآوری اصطکاکی اغتشاشی یک روش حالت جامد است که برای اصلاح سطح، بهبود خواص مکانیکی و تولید کامپوزیت استفاده می گردد. در این پژوهش با استفاده از فرآوری اصطکاکی اغتشاشی به اصلاح ریزساختار آلیاژ A356 و توسعه نانوکامپوزیت های سطحی A356/TiO2 و A356/TiO2/Gr پرداخته شده است. در ابتدا ترکیبی از سرعت های دورانی و پیشروی مختلف روی نمونه ها انجام شد تا نمونه بهینه با در نظر گرفتن نتایج ریزساختاری و خواص مکانیکی انتخاب شود و بهترین نتایج در سرعت دورانی rpm 900 و پیشروی mm/min 60 بدست آمد. از میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی، میکروسختی، سایش و نانوفرورونده برای مشخصه یابی سطح استفاده شد. بررسی ریزساختاری نشان داد که توزیع یکنواختی از ذرات تقویت کننده در سطح نانوکامپوزیت در منطقه اغتشاش وجود دارد. نتایج نشان داد که تشکیل نانوکامپوزیت سطحی منجر به بهبود خواص مکانیکی و رفتار سایشی آن می گردد. افزودن روانکار جامد گرافیت باعث بهبود خواص سایشی نانوکامپوزیت می شود.
    کلیدواژگان: فرآوری اصطکاکی اغتشاشی، آلومینیم A356، نانو کامپوزیت سطحی، خواص مکانیکی، سایش
  • محمد صالح احمدی*، مریم غلامی، محمدعلی توانایی، محمد خواجه مهریزی صفحات 69-78
    در این پژوهش الیاف تنه درخت خرما به عنوان تقویت کننده در کامپوزیت با ماتریس اپوکسی به کار گرفته شد. نمونه های کامپوزیتی با استفاده از الیاف برش داده شده به طول های 1، 2 و 3 سانتی متر و با سه سطح از درصد حجمی الیاف با استفاده از روش قالب گیری دستی تولید شدند و تحت آزمون های کشش و خمش سه نقطه ای قرار گرفتند. نتایج نشان داد طول الیاف در محدوده متغیرهای پژوهش اثر معناداری بر خواص کششی و خمشی نداشته است. به طورکلی افزودن الیاف خرما سبب بهبود مقاومت کششی کامپوزیت نسبت به ماتریس خالص نگردید که علت این مساله می تواند چسبندگی ضعیف الیاف و ماتریس و وجود عیوب ساختاری در نمونه ها باشد. مدول کششی محاسباتی با استفاده از مدل تسای-پاگانو انطباق نسبتا خوبی با مقادیر تجربی نشان داد. نتایج آزمون خمش بیان می کند که افزودن 5/7 درصد حجمی الیاف خرما سبب بهبود مقاومت خمشی کامپوزیت می گردد اما در درصد حجمی بالاتر (7/10 درصد) این خاصیت افت می نماید که علت آن افزایش بیش ازحد الیاف و درنتیجه نفوذ کمتر رزین در بین آن ها و اتصال و یکپارچگی کمتر کامپوزیت است. همچنین با افزودن الیاف خرما به اپوکسی مدول خمشی کامپوزیت افزایش یافت. این افزایش در نمونه های حاوی 5/7 و 7/10 درصد حجمی الیاف مشاهده شد که بیشترین مقدار آن به میزانGPa 7/3 در نمونه 5/7 درصد حجمی (% 105 افزایش) به دست آمد.
    کلیدواژگان: کامپوزیت، الیاف خرما، اپوکسی، کشش، خمش
  • محمد امین شاهرخیان دهکردی، جواد شهبازی کرمی، غلامحسن پایگانه * صفحات 79-90
    امروزه با توجه به نیاز صنایع مختلف به قطعات با استحکام بالا و وزن پایین، روش ساخت قطعات اهمیت بسیاری پیدا کرده است. روش شکل‏ دهی داغ با دمش گاز، فرآیند نوینی است که به دلیل حذف عملیات جانبی مانند جوشکاری، وزن کلی قطعات کاهش یافته، استحکام افزایش و در نهایت زمان تولید کاهش می‏یابد. در فرآیند هیدروفرمینگ به علت استفاده از سیال آب و یا روغن نمی توان از دماهای خیلی بالا برای شکل دهی استفاده نمود، اما در فرآیند شکل دهی داغ با دمش گاز با توجه به اینکه سیال مورد استفاده گاز است محدودیت دما وجود ندارد. در این پژوهش ابتدا با استفاده از روش طراحی آزمایشات تاگوچی برای دماهای مختلف 350، 400، 450 درجه سانتی گراد پارامترهای تغذیه محوری و فشار داخلی هرکدام در سه سطح از نظر کمترین مقدار نازک شدگی مورد ارزیابی قرار گرفت که بررسی این حالات با استفاده از شبیه سازی المان محدود بوده است و بهترین حالت بدست آمده مورد آزمون عملی فرآیند بالج آزاد گرم برروی لوله دولایه کامپوزیتی Al6063-AZ80 قرار گرفت. نتایج حاصل از روش تاگوچی و شبیه‏سازی المان محدود فرآیند نشان می‏دهد که بالج لوله در دمای 400°c و فشار داخلی به مقدار55bar با تغذیه محوری 4 میلی متر بهترین حالت برای انجام فرآیند شکل دهی داغ با دمش گاز است که آزمایشات عملی نیز در این شرایط با موفقیت انجام پذیرفت و با بیشینه اختلاف 5.49 درصدی در مقدار کاهش ضخامت نسبت به نتایج شبیه سازی تطابق خوبی با آن ها داشت.
    کلیدواژگان: شکل دهی داغ با دمش گاز، لوله کامپوزیتی، روش تاگوچی، شبیه سازی المان محدود
  • حسین ملکی نژاد بهابادی، امین فرخ آبادی*، محممد مهدی خطیبی، رحمت الله رحمانی صفحات 91-98
    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.
    کلیدواژگان: کامپوزیت، سازه های ساندویچی، آنالیز مودال، اجزای محدود
  • یوسف چپریان، عبدالرضا کبیری عطاآبادی *، حمید خواجه ارزانی، غلامرضا گرامی صفحات 99-108
    چندلایی های الیافی- فلزی نسل جدیدی از کامپوزیت های هیبریدی هستند که متشکل از لایه های فلزی نازک و پیش آغشته های کامپوزیتی می باشند. این مواد دارای خواص مکانیکی مناسب هستند و از وزن کمتری نسبت به فلزات مشابه برخوردار می باشند. این مقاله به بررسی سرعت حد بالستیک در چندلایی الیافی- فلزی و مقایسه ی آن با لایه-های فلزی، به صورت تجربی و عددی می پردازد. نمونه های الیافی- فلزی از لایه های آلومینیم 3T-2024 و پیش آغشته های کامپوزیتی از جنس شیشه/ اپوکسی به صورت بافته شده، تشکیل شده است و در پرس گرم تحت دما و فشار مشخص پخته می شود. نمونه های فلزی نیز از جنس آلومینیم با آلیاژ 3T-2024 می باشد. برای آزمایش ضربه از دستگاه تفنگ گازی استفاده شده است و سرعت ورودی پرتابه تا m/s90 می باشد. نتایج بدست آمده از تست نمونه های ساخته شده، نشان دهنده ی برتری چندلایی الیافی- فلزی می باشد به گونه ای که سرعت حد بالستیک، انرژی نفوذ و انرزی نفوذ مخصوص در این چندلایی ها بیشتر از آلومینیم می باشد. در نهایت نیز در نرم افزار آباکوس، ضربه ی سرعت بالا با استفاده از معیارهای آسیب کششی و برشی شبیه سازی شده است و توافق مناسبی بین نتایج تجربی و عددی بدست امده است.
    کلیدواژگان: سرعت حد بالستیک، چندلایی الیافی فلزی، دستگاه تفنگ گازی، انرژی نفوذ مخصوص
  • الهه کاظمی خسرق، سید محمدحسین سیادتی، رضا اسلامی فارسانی * صفحات 109-116
    در این پژوهش اثر اصلاح سطحی نانوصفحات گرافن با عامل سیلان بر روی رفتار ضربه سرعت بالای نانوکامپوزیت های اپوکسی- الیاف بازالت به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفت. نانوصفحات گرافن اصلاح نشده و اصلاح شده به میزان 0، 0.3 و 0.5درصد وزنی برای تقویت نمونه های نانوکامپوزیتی اپوکسی- الیاف بازالت استفاده شدند و در ادامه اصلاح سطحی نانوصفحات گرافن با استفاده از طیف سنجی مادون قرمز مورد بررسی قرار گرفت و به اثبات رسید. نتایج حاصل از آزمون ضربه سرعت بالا نشان داد که استفاده از نانوصفحات گرافن اصلاح شده با عامل سیلان تاثیر بسزایی بر عملکرد مکانیکی نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری تقویت شده با الیاف بازالت داشته است. در نمونه حاوی 0.3 درصد وزنی نانوصفحات گرافن، سرعت حد بالستیک و انرژی جذب شده به ترتیب به میزان 11 و 23 درصد در مقایسه با نمونه بدون نانوصفحات گرافن بهبود یافت، ولی در نانوکامپوزیت حاوی 0.5 درصد وزنی نانوصفحات گرافن به دلیل آگلومره شدن نانوذرات، عملکرد مکانیکی افت کرد. مطالعات میکروسکوپ الکترونی نشان دهنده این مطلب بود که افزایش انتقال بار بین الیاف تقویت کننده و زمینه پلیمری کامپوزیت ناشی از توزیع نانوصفحات گرافن تاثیر بخصوصی در بهبود رفتار مکانیکی کامپوزیت ها داشته است.
    کلیدواژگان: اصلاح سطحی، الیاف بازالت، ضربه سرعت بالا، نانوصفحات گرافن، نانوکامپوزیت
  • فاطمه حسنعلی زاده، هادی دبیریان *، مجتبی صدیقی صفحات 117-126
    استفاده از منسوج به عنوان جزء تقویت کنند،ه سبب بهبود چشمگیر برخی از خواص مکانیکی کامپوزیت ها می شود. یکی از ویژگی های مهم مکانیکی، مقاومت در برابر بارهای ضربه ای است. از اینرو، در مقاله حاضر، رفتار ضربه پذیری کامپوزیت های تقویت شده با پارچه های دوجداره حلقوی پودی مورد مطالعه قرار گرفت . از آنجا که ماهیت مکانیکی ضربه ناشی از نیروهای خارج از صفحه است، تقویت کامپوزیت ها در راستای ضخامت به منظور تحمل بارهای ضربه ای از اهمیت بالایی برخودار است. پارچه های دو جداره حلقوی پودی به دلیل وجود نخهای اتصال ساختار مناسبی برای تقویت در راستای ضخامت کامپوزیت ها به شمار می روند. در این تحقیق، ابتدا اصول کلی حاکم بر رفتار ضربه سرعت پایین کامپوزیت ها مورد مطالعه قرار گرفت؛ سپس، با به کارگیری پارامترهای ساختاری منسوج مانند هندسه، ساختمان بافت و خواص نخ، معادلات حاکم بر رفتار ضربه ای لایه ها استخراج و در قالب مدلی مکانیکی ارائه گردید. در ادامه پارچه های دوجداره حلقوی پودی با آرایش متفاوتی از نخ های اتصال که بر اساس مدل ارائه شده مهمترین پارامتر موثر در ضربه پذیری است، بافته شد و به عنوان تقویت کننده های کامپوزیت مورد استفاده قرار گرفت. در انتها نمونه ها تحت آزمون ضربه با سرعت پایین قرار گرفتند. انطباق نتایج تئوری و تجربی نشان داد که مدل ارائه شده به خوبی قادر به پیش بینی رفتار ضربه ای کامپوزیت های تقویت شده با پارچه های دوجداره حلقوی پودی است.
    کلیدواژگان: ضربه سرعت پایین، پارچه های دو جداره حلقوی پودی، کامپوزیت های منسوجی، مدل نیمه تجربی
  • حمزه شاهرجبیان *، علیرضا مالکی خوراسگانی صفحات 127-134
    مزایایی از قبیل هزینه پایین، فراوانی منابع طبیعی تجدید پذیر و سفتی بالا باعث شده مواد مرکب چوب-پلاستیک مورد توجه قرار گیرند. در این تحقیق، از مخلوط پلی اتیلن چگالی بالا (HDPE)، پلی پروپیلن (PP)، و پلی اتیلن ترفتالات بازیافتی (rPET)، همراه با سازگارکننده های مالئیک پلی اتیلن (MAPE) و مالئیک پلی پروپیلن (MAPP) به عنوان زمینه برای تهیه ماده مرکب چوب پلاستیک استفاده شد. فرآیند تهیه چوب پلاستیک در دو مرحله توسط اکسترودر دومارپیچه همسوگرد انجام شد. در مرحله اول مخلوط زمینه (PP/HDPE/rPET) تهیه شده و در مرحله دوم به منظور تهیه گرانول چوب پلاست، پودر چوب به زمینه اضافه شد. گرانول های چوب پلاستیک که در مرحله دوم اکسترودر تهیه شدند توسط دستگاه تزریق به نمونه های آزمایش تبدیل شدند. اثر میزان rPET (15، 25، 35 phr)، پودر چوب (30، 40 %wt.) و سازگارکننده (4، 8 phr) روی خواص مکانیکی، چگالی و میزان جذب آب ماده مرکب چوب پلاستیک بررسی شد. نتایج نشان داد که با افزایش میزان rPET و پودر چوب، مدول الاستیک کششی، چگالی و میزان جذب آب افزیش یافته، و استحکام ضربه، کرنش در نقطه شکست کاهش یافته است. با افزایش rPET، استحکام کششی و خمشی افزایش یافته و با افزایش میزان پودر چوب تغییر قابل توجهی مشاهده نشد. با افزایش میزان سازگارکننده ها، خواص مکانیکی (انعطاف پذیری، انرژی ضربه، مدول الاستیک و استحکام کششی و خمشی) و مقاومت در برابر جذب آب بهبود یافت. تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان داد که پلی اتیلن ترفتالات بازیافتی پس از اکستروژن دوم بصورت میکرو الیاف در ماده مرکب چوب پلاستیک درآمده است.
    کلیدواژگان: پلی اتیلن ترفتالات بازیافتی، پلی اتیلن چگالی بالا، پلی پروپیلن، چوب پلاستیک، خواص مکانیکی و فیزیکی
  • مهسا دریادل، طاهر ازدست *، رزگار حسن زاده، سیامک مولانی صفحات 135-142
    فوم های پلیمری نانوکامپوزیتی به دلیل خواص ویژه ای که دارند امروزه به صورت گسترده ای مورد توجه مجامع علمی و صنعتی قرار گرفته اند. فوم های با ساختار سلول باز قابلیت بالایی در جذب صدا، آب، ضربه و رطوبت دارند. از ضخامت دیواره سلولی می توان به عنوان پارامتری برای بررسی راهکارهای دست یابی به ساختار سلول باز استفاده کرد. در تحقیق حاضر به بررسی خواص ساختاری و مکانیکی فوم های نانوکامپوزیتی پلی پروپیلن/نانواکسید آهن در فرآیند فوم توده ای به وسیله ی گاز کربن دی اکسید پرداخته شده است. پارامترهای درصد وزنی نانواکسید آهن، دما و زمان فوم کردن به عنوان پارامترهای متغیر و ضخامت دیواره سلولی و استحکام به ضربه ویژه به عنوان پارامترهای خروجی در نظر گرفته شدند. طراحی آزمایش ها مطابق آرایه متعامد L9 تاگوچی صورت پذیرفت و از تحلیل های سیگنال به نویز و آنالیز واریانس بهره گرفته شد. تصاویر مربوط به میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که ساختار میکروسلولی مناسبی با چگالی سلولی از مرتبه 109 و 1010 سلول در سانتی متر مکعب حاصل شد. نتایج نشان داد که دما موثرترین پارامتر بر روی خواص فوم های نانوکامپوزیتی بود بصورتیکه با کاهش دما، ضخامت دیواره سلولی کاهش و استحکام به ضربه ویژه افزایش می یابد. همچنین نتایج مشخص ساخت که افزودن 4 درصد وزنی نانواکسید آهن باعث افزایش استحکام به ضربه ویژه به میزان 20% خواهد شد.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت میکروسلولی، ساختار سلول باز، ضخامت دیواره سلولی، فوم توده ای، نانواکسید آهن
  • احمد قاسمی قلعه بهمن*، حسن سیار، محمد آزادی، سید محمد جعفری صفحات 143-152
    استفاده از کامپوزیت های کربن/اپوکسی در اکثر سازه ها به دلیل نسبت استحکام به وزن قابل توجه، روشی متداول است. در این رابطه بررسی و دسته بندی انواع خرابی ها در سازه های کامپوزیتی برای جلوگیری از هرگونه اتفاقات احتمالی و افزایش قابلیت اطمینان آن‏ها، امری ضروری است. در یک دسته بندی کلی، خرابی های سازه های کامپوزیتی را می توان به چهار نوع تقسیم نمود: ترک ماتریسی، شکست الیاف، جدایش الیاف از ماتریس و جدایش لایه ای. یکی از روش های جدید تشخیص عیوب در کامپوزیت ها، استفاده از روش انتشار صوت است. بر این اساس، هدف از این مقاله بررسی و دسته بندی انواع مختلف ساز و کار های خرابی در نمونه های کامپوزیتی چندلایه سوراخدار، تحت بار کششی با استفاده از روش انتشار صوت است. نخست یک قطعه کامپوزیتی سوراخدار بر اساس استاندارد ASME تحت بارگذاری کششی 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 مقایسه گردیدند. نتایج نشان داد که حدود 50% خرابی ها مربوط به جدایش الیاف از ماتریس بوده، حدود 30% از ترک ماتریسی ناشی شده و حدود 20% در ارتباط با شکست الیاف می باشد. همچنین بیشترین اختلاف در این دو روش در تشخیص خرابی ها 7% می باشد. 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.
    کلیدواژگان: کامپوزیت، انتشار صوت، خوشه بندی فازی، تبدیل موجک بسته ای، میکروسکوپ الکترونی روبشی
|
  • Seyyed Amir Mahdi Ghannadpour *, Abbas Kurkaani Barvaj Pages 1-10
    This paper investigates the ultimate strength analysis of imperfect composite plates under both in-plane compressive load and lateral pressure using Ritz method. In this study, the first order shear deformation plate theory has been applied and the small deflection theory is also considered therefore the obtained results for thin plates could be a little bit off however the results for relatively thick plates are more reliable. The formulations are based on the concept of the principle of minimum potential energy. The laminates are simply supported at the loaded ends as well as the unloaded edges. The in-plane lateral expansion is allowed for all edges however they are kept straight. To investigate the failure analysis, Hashin failure criterion has been applied and also two different models for degradation of stiffness has been used. The first model is complete-ply stiffness degradation model that apply the degradation of properties to the whole ply, and the second is regional stiffness degradation model which degrade the properties of that region. The instantaneous degradation of material properties is used for failed ply or region of failed ply. In addition to find the first and last ply failure loads, the number of failed plies and coordinates of failure points in first and last plies has been obtained. Finally, the results obtained by the proposed method have been validated by results available in the literature.
    Keywords: Composite plates, Ritz, Imperfection, Ultimate Strength, Lateral pressure
  • Hossein Taghipoor, Keramat Malekzade Fard *, Ali Bigdeli Pages 11-24
    One of the most important, most accurate and the best of views to projectile impact and penetration phenomena in the composite target is the models related to energy discussion. In this paper previous works have been studied and it has been tried to verify and complete them. In the experimental study for the accuracy of model a reservoir of glass/epoxy is done under projectile impact and penetration of spherical pellets at different speeds. This model can investigate the ability or inability of projectile exit from the target and predict the remaining energy during passing through the target, by comparison the total energy of projectile with energy absorption mechanism, Also it is estimated the contribution of each mechanism to absorb energy at different speeds by this model. As well as ballistic velocity of projectile is estimated when it impacts to a composite target with good accuracy. This model has considered the most mechanism of energy absorption and it has been tried to add new mechanism of energy absorption; includes energy absorbed from the shift of the top cone under the projectile, energy absorbed by deformation of elastic – plastic primary fiber and energy absorbed from the friction make between the projectile and composite targets; and expresses the best and most accurate model of energy absorption. Finally, the results of this model have been compared with the results of FEM performed by ANSYS module LS.DYNA.
    Keywords: Impact, penetration, composite target, projectile
  • Hajar Jamshidi, Mohammad Hosain Beheshty *, Reza Akbari Pages 25-32
    Glass/epoxy prepregs are widely used in composite industry. Although they have significant advantages, the brittleness nature of its epoxy matrix produces some difficulties. In this paper the effect of liquid carboxyl-terminated butadiene-acrylonitrile rubber (CTBN) and a flexible diamine (Jeffamine D-400) curing agent on epoxy prepregs based on diglycidyl ether of bisphenol-A (DGEBA) resin and dicyandiamide (Dicy) reinforced with glass fiber were studied. For this purpose, after preparing the resin formulation and its impregnation with glass fiber or preparing the prepreg samples, the effect of CTBN and Jeffamine on epoxy/glass prepregs properties like resin flow, lap shear strength (LSS) and interlaminar shear strength (ILSS) were studied. Volatile content, resin content and pre-curing of prepared prepregs are characterized. Results show that in all samples the amount of resin content, volatile content and pre-curing were nearly the same and adding different amounts of CTBN or Jeffamine do not changed the resin flow. By adding 20 phr of liquid rubber, LSS does not changed but, adding the Jeffamine up to 20% increased the LSS by 8% and adding Jeffamine up to 40% does not changed this property. By adding the CTBN by 5 phr, the ILSS increased by 7.7% and in all Jeffamine samples the ILSS varied from 4.6 MPa for 100% Dicy to 2.0 MPa for sample containing 60% of Jeffamine and 2.6 MPa for 100% of Jeffamine content.
    Keywords: Epoxy, Glass prepreg, Epoxy resin, CTBN, Jeffamine, Shear Strength
  • Seyyed Behnam Abdollahi Boraei, Mehdi Esmaeili-Bidhendi *, Daryoush Afzali, Ramin Hashemi Pages 33-40
    Nowadays due to water shortage, the use of treated wastewater as sustainable solution has been considered by industrial units; especially in industrial cooling units and boilers. However the use of treated wastewater also has its own problems such as corrosion of metal parts that they are often made of carbon steel. Therefore different methods such as coating have been considered by the industrial user of treated wastewater in order to reduce corrosion. So in this study, SiO2/TiO2 Ceramic Nano composite coatings was put on Carbon Steel plates by Sol-Gel method and by dipping process for 100 seconds and microstructure and properties of produced ceramic coatings were investigated. The results showed that ceramic Nano composite coatings improved corrosion properties of Carbon Steel. In order to improve the properties and performance of the coating, the molar ratio of components and factors affecting performance of coating were evaluated till optimum coating with Nano structure and highest level of corrosion protection is provided. To evaluate the performance of coatings for corrosion protection, polarization curves and to determine the surface morphology, scanning electron microscope was used. In order to study the bonds type and functional groups in the optimal sol, infrared spectrum was used. The optimum corrosion protection coatings were studied in 3.5% sodium chloride solution. The results showed that the ceramic optimal deposited coating provides effective protection for the surface of Carbon Steel against corrosion in 3.5% sodium chloride solution.
    Keywords: Nano composite, Coating, Corrosion Protection, Sol-gel, Polarization Curves
  • Saeed Amini *, Mohammad Baraheni, Morteza Moeini Afzal Pages 41-50
    Carbon fiber reinforced composites because of suitable mechanical and physical properties are used in numerous industrial applications. Drilling is a common method to connect fiber reinforced material structures. Fiber reinforced composite laminates in machining operations, especially in drilling which is subjected to stress concentration, tend to be delaminated. Delamination phenomena is extremely under the influence of factors like tool and workpiece geometry and material as well as machining parameters. In this research, by using Taguchi experiment design method, an experimental study conducted on drilling of carbon fiber reinforced composite with tungsten carbide tool to investigate amount of delamination. Discussed parameters include predrilling, rotational speed, feed rate, tool diameter and workpiece thickness. According to conducted experiments, observed that predrilling, rotational speed increment and feed rate decrement cause delamination damage reduction and hole quality improvement. Also using drilling tool with smaller diameter and utilization of thinner composite cause delamination reduction. As for achieved results, in Minitab software, Analysis of Variance(ANOVA) carried out to examine hole quality and effectiveness of each parameter. Among examined parameters, workpiece thickness has the most effect on the amount of delamination. Optimized parameters to reduce the delamination also obtained.
    Keywords: Carbon fiber reinforced composite, Delamination, Machining parameters, Workpiece thickness
  • Alireza Nazari, Mohammad Zaman Kabir *, Hossein Hosseini Toudashki Pages 51-60
    In this paper, the performance of some glass/vinylester composite laminates was examined. Using 3D FE models for the specimens and progressive failure analysis of the models, an accurate simulation of the contact between the composite beam and the supports was implemented. Also the influence of material and geometric non-linearity on the flexural load carrying behavior of the beams was investigated. At the first, the tension experiments were conducted for observation of the progressive failure behavior in the composite laminates and verification of the failure model. In the following, by implementing the three-point-bending tests and then simulation of the composite beam specimens, varaition of the flexural modulus was investigated by the aid of comparing the load-deflection curves obtained by the experiments and the FE models. For prediction of the failure, the strain-based failure criteria were used rather than the stress-based failure criteria. Since the failure strains were identical for tensile and bending specimens, variation of the flexural modulus led in variation of the flexural strength. As variation of the flexural modulus was considered dependent on the performance of the polymeric phase of the composite laminates, this variation was attributed to the performance of the 90˚ layers.
    Keywords: Composite beam, Flexural strength, Flexural modulus, Progressive failure
  • Saeed Ahmadifard, Masoud Roknian, Fatemeh Khodaee, Akbar Heidarpour * Pages 61-68
    The A356 is a cast alloy which consist of aluminum, silicon and magnesium. This alloy has good strangth and ductility with excellent casting properties, high corrosion resistance and good fluidity. This alloy is wiedly used in the automotive industry, aircraft, defense industry and especially the automotive industry as a substitution of steel components. Poor wear resistance of the alloys is major limitation for their use. Friction stir processing (FSP) is a recognized surfacing technique as it overcomes the problems of fusion route surface modification methods. In this study, friction stir processing was utilized to incorporate TiO2 and graphite particles into the matrix of an A356 alloy to form surface hybrid nanocomposite. For fabrication of nanocomposite a constant tool rotation rate of 900 rpm and travel speed of 60 mm/min with a tool tilt angle of 3 degree was used. Keeping in view of the requirement for improving wear resistance of A356 alloy, friction stir processing was attempted for surface modification with TiO2 and graphite powders. SEM, metallography, hardness, nanoindentation and pin-on-disc wear testing were used for characterizing the surface of nanocomposite. Microstructural analysis showed a uniform distribution of reinforcement particles inside the nugget zone. The surface nanocomposite results in enhanced properties in mechanical properties and wear resistance compared to the behavior of the base metal. Addition of solid lubricant graphite improve tribological properties of the nanocomposite.
    Keywords: Friction stir processing, A356 Al Surface nano composites, mechanical properties, Wear
  • Mohammad Saleh Ahmadi *, Maryam Gholami, Mohammad Ali Tavanaie, Mohammad Khajeh Mehrizi Pages 69-78
    In this research trunk fibers of date palm tree were utilized as the reinforcement for epoxy matrix composites. Composite samples were produced using the fibers with the cut length of 1, 2 and 3 cm and with three levels of fiber volume percentage (FVP) by the hand molding method and were subjected to tensile and three-point bending tests. The results showed that fiber length, in the range of the research parameters, didn’t have a significant effect on the tensile and flexural properties. In general, adding date palm fibers (DPFs) didn’t improve tensile strength compared with the pure matrix, which may be due to week bonds between fibers and matrix and existence of structural defects in the samples. A fairly good agreement was observed between theoretical tensile moduli calculated using Tsai-Pagano model and experimental values. The results of bending test showed that adding 7.5 volume percent of DPFs leads to the improvement in flexural strength of the composites, however, in the higher FVP (10.7) it decreases which is due to the increase in fibers volume and thus less penetration of resin into them and deterioration of structural integrity of the samples. Moreover, by adding DPFs to epoxy the tensile modulus of the composite increased. This increase was observed in samples containing 7.5 and 10.7 FVP with a maximum value of 3.7 GPa in 7.5 FVP (105% enhancement).
    Keywords: Composites, Date palm fibers, Epoxy, Tension, Bending
  • Mohammad Amin Shahrokhian Dehkordi, Javad Shahbazi Karami, Gholamhasan Payganeh * Pages 79-90
    Given the demand for high strength, light materials in today's industry, fabrication methods implemented for manufacturing parts have become increasingly important. Hot Metal Gas Forming (HMGF) is a novel process that enhances the strength of the parts, while reducing total weight and fabrication time, due to the elimination of auxiliary processes such as welding. High temperatures are not feasible in hydroforming given the presence of water/oil in the forming process; however, there is no temperature limit in HMGF as the working fluid is gas. Drawing on Taguchi methods of experimental design, first, the axial feed and the internal pressure were evaluated at different temperatures (350, 400, 450 °C) and at three levels in terms of lowest thinning. The evaluation was performed through finite element simulation and the resulting optimum conditions were experimentally applied in bulge forming of a double-walled composite Al6063-AZ80 tube. The results of Taguchi methods and finite element simulation show that bulge forming of the tube at 400 °C with an internal pressure of 55 bar and axial feed of 4 mm is optimal for the HMGF process. Experiments were successfully performed under these conditions and showed good agreement with simulation results with a maximum difference of 5.49% in thickness reduction compared to simulations.
    Keywords: Hot gas forming, Composite tube, Taguchi method, Finite element analysis
  • Hossein Maleki Nejad Bahabadi, Amin Farrokhabadi *, Mohammad Mahdi Khatibi, Rahmatollah Rahmani Pages 91-98
    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
  • Yoosof Chaparian, Abdulreza Kabiri *, Hamid Khaje Arzani, Gholamreza Gerami Pages 99-108
    Fiber- metal laminates (FMLs) are new type of hybrid composites based on thin metal layers, such as aluminum or titanium alloys, and prepreg composite material, such as glass fiber reinforced epoxy resin. FML represents good mechanical property and less weight than traditional aluminum layers. This paper presents experimental and numerical investigations on high velocity impact response of fiber- metal laminates based on prepreg woven glass fiber and 2024-T3 aluminum alloy. After lay- up and curing of samples, in order to assessment of ballistic impact behavior, tests on FMLs and 2024-T3 aluminum layers, were undertaken using a light gas gun at velocities up to 90 m/s. The results of experimental works indicate that FMLs based on prepreg woven glass fiber have higher specific perforation energy than the aluminum samples. Numerical simulations were performed by the finite element software, ABAQUS, using tensile and shear failure for damage criteria. Good agreement was observed between the numerical and experimental data.
    Keywords: Ballistic limit velocity, Fiber Metal Laminate, Gas Gun, Specific Perforation Energy
  • E. Kazemi Khasrag, Hossein Siadati, Reza Eslami Farsi * Pages 109-116
    In this study, the effect of surface modified graphene nanoplatelets (GNPs) by silane on the high velocity impact behavior of basalt fiber epoxy nanocomposites was evaluated experimentally. The pristine and silane modified GNPs of 0, 0.3 and 0.5 weight percentages were employed for reinforcing basalt fiber- epoxy nanocomposites and the surface modification procedure of GNPs were confirmed using Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy. Results from the high velocity impact tests proved that utilizing silane modified GNPs had a considerable influence on the mechanical performance of the basalt fiber reinforced polymer nanocomposites. in the 0.3 wt.% GNPs sample, the impact limit velocity and absorbed energy respectively improved by 11 and 23 %, Compared with the 0 wt.% GNPs sample,but in the 0.5 wt.% sample, agglomeration of GNPs caused reduction in the mechanical properties. Electron microscopy investigations revealed that load transfer between the polymer matrix and the reinforcing fibers was greatly affected by the addition of GNPs in enhancing the mechanical response of the nanocomposites.
    Keywords: Basalt fibers, Graphene nanoplatelets, High velocity impact, Nanocomposite, Surface modification
  • Fatemeh Hasanalizadeh, Hadi Dabiryan *, Mojtaba Sadighi Pages 117-126
    Using fabrics as reinforcement of composites considerably leads to improve some of mechanical properties. One of the important mechanical properties is resistance to impact forces. Therefore, in the present study, the impact behavior of composites reinforced with weft-knitted spacer fabrics has been studied. Due to the out of plane nature of impact force , the through-the-thickness reinforcement of composite play a key rule in undergoing the impact forces. Weft-knitted spacer fabrics are adequate structures to reinforce through-the thickness of composite due to the existence of spacer yarns. In this study, at first, principle of low velocity impact behavior of composites was studied. Then, a semi-empirical model was generated to predict the impact behavior of composites considering the structural parameters of weft-knitted spacer fabrics as reinforcement of composites. In order to validate the proposed model, weft-knitted spacer fabrics with different types of spacer yarn's orientation were produced and used as reinforcement of composites. The low-velocity impact test was carried out on the prepared samples. A good correlation was found between theoretical and experimental results.
    Keywords: Low velocity impact, weft-knitted spacer fabrics, Composite, Semi-empirical model
  • Hamzeh Shahrajabian *, Ali-Reza Maleki Khorasgani Pages 127-134
    Several advantages such as low cost, availability of renewable natural resources and high stiffness are main reasons to pay attention to wood plastic composites. In this work, the blends of high density polyethylene (HDPE), polypropylene (PP) and recycled poly (ethylene terephthalate) (rPET) with maleated polyethylene (MAPE) and maleated polypropylene (MAPP) as the compatibilizer were used as the matrix of the wood-plastic composites (WPCs). WPCs has been prepared through an extrusion technology in two-step. In the first step, the bland of matrix (PP/HDPE/rPET) has been prepared, and in second step, the wood flour was added to polymer matrix to produce wood plastic granules. Wood plastic granules were converted to test samples through injection molding technology. The effects of rPET, wood flour and compatibilizer content on the mechanical properties (tensile strength, flexural strength, tensile modulus, elongation at break point and impact energy), density and water absorption resistance of WPCs were investigated. The results showed that the tensile modulus, density and water absorption of WPCs increased with rPET and wood flour, and impact strength and elongation at break point decreased. Tensile and flexural strength increased with rPET, whiles the strength significantly did not change with wood flour. Mechanical properties (elongation, impact energy, tensile modulus and flexural and tensile strength) and water absorption resistant improved with compatibilizer content. SEM images showed that rPET converted to micro fiber in matrix after second step of the extrusion.
    Keywords: Recycled poly (ethylene terephthalate), High density polyethylene, Polypropylene, Wood-plastic, Mechanical, physical properties
  • Mahsa Daryadel, Rezgar Hasanzadeh, Siamak Molani, Tahere Azdast * Pages 135-142
    Nowadays polymeric nanocomposite foams have attracted the attentions in both academic and industrial communities due to their advantages. Foams with open-cell structures have high ability to absorb sound, water, impact and moisture. The cell wall thickness can be used as a parameter to evaluate the approaches for achieving open-cell structures. In this study the structural and mechanical properties of polypropylene/nano Fe2O3 nanocomposite foams were investigated in batch foaming process using CO2 gas as blowing agent. Nano Fe2O3 content, foaming temperature and foaming time were considered as variable parameters. Design of experiments using L9 orthogonal array of Taguchi approach was used for studying cell wall thickness and specific impact strength. The signal to noise ratio and analysis of variance were carried out. The scanning electron microscope results showed that appropriate microcellular structures with cell density of 109 and 1010 cell/cm3 were achieved. The results indicated that foaming temperature was the most effective parameter on the properties of nanocomposite foams. Decreasing foaming temperature leads to decreasing cell wall thickness and increasing specific impact strength. Also, the results illuminated that specific impact strength was enhanced almost 20% by increasing 4 wt% of nano Fe2O3.
    Keywords: Microcellular nanocomposite, Open-cell structure, Cell wall thickness, Batch foam, Nano Fe2O3
  • Ahmad Ghasemi-Ghalebahman*, Hassan Sayyar, Mohammad Azadi, Seyed Mohammad Jafari Pages 143-152
    Carbon/epoxy composites have been used frequently in several structures due to their incredible ratio of strengths to weights. In this regard, investigation and classification of damages in composite structures are essential to prevent any probable happenings and to enhance the reliability. Such failures can be generally categorized into 4 groups, including matrix cracking, fiber breakage, debonding of fibers from the matrix, and the delamination. One of the new methods for detection of defects in composites is to utilize the acoustic emission approach. Accordingly, the aim of this article is to investigate and classify the different types of failure mechanisms in open-hole laminate composite specimens under tensile loading using acoustic emission. First, an open-hole specimen was examined under tensile loading based on ASME standards. Then, elastic waves due to failures in the specimen were recorded by wide-band acoustic emission 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. Results showed that about 50% of damages corresponds to debonding, about 30% comes from matrix cracking, and 20% is relevant to fiber breakage. In addition, the difference between two considered methods was 7%. 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.
    Keywords: Composite, Acoustic emission, Fuzzy clustering, Pocket wavelet transform, Scanning electron microscopy