فهرست مطالب

علوم و فناوری کامپوزیت - سال ششم شماره 1 (پیاپی 19، بهار 1398)
  • سال ششم شماره 1 (پیاپی 19، بهار 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/03/25
  • تعداد عناوین: 16
|
  • سیدمحمدرضا خلیلی، محمدامین پورمیر، رضا اسلامی فارسانی* صفحات 1-7

    در پژوهش حاضر خواص کششی کامپوزیت زمینه فلزی خودترمیم با زمینه ای از جنس آلیاژ قلع-بیسموت و سیم سوپرالاستیک نیکل-تیتانیوم به صورت تجربی و با استفاده از روش طراحی آزمایش تاگوچی جهت مطالعه پارامترهای تاثیرگذار در بازده ترمیم شامل کسر حجمی سیم، پیش کرنش و دمای ترمیم، مورد بررسی قرار گرفته است. آلیاژ دوتایی قلع-بیسموت (Sn-13%Bi) در دمای 300 درجه سانتیگراد، ذوب و درون قالبی فلزی که قبلا پیش گرم شده بود، ریخته شد. سیم های آلیاژ حافظه دار پیش از ریخته گری، درون قالب و در مقادیر مختلف (1، 2 و 3 سیم) تحت پیش کرنش های متفاوت (0، 2 و 4 درصد) قرار گرفتند. با درنظر گرفتن سه دمای 170، 180 و 190 درجه سانتیگراد برای عملیات حرارتی مربوط به ترمیم و استفاده از آرایه ی L-9 روش طراحی آزمایش تاگوچی، نمونه ها در 9 حالت اصلی جهت بررسی اثرات عوامل دخیل در آزمایش، ساخته شدند. سپس، نمونه ها پس از آزمون اولیه کشش و شکست، به مدت 24 ساعت درون کوره و در دمای ترمیم قرار داده شدند. پس از ترمیم، قطعات بار دیگر تحت آزمون کشش قرار گرفته و بر اساس خروجی این دو آزمون، میزان بازیابی خواص مکانیکی نمونه ها تعیین شد. نتایج نشان داد که در حالت 2 سیم با پیش کرنش 4 درصد، به ترتیب در دو دمای ترمیم 190 و 180 درجه سانتی گراد، بهترین بازده ترمیم برای استحکام کششی نهایی و چقرمگی حاصل شده است.

    کلیدواژگان: کامپوزیت زمینه فلزی، سیم نیکل-تیتانیوم، خودترمیمی، سوپرالاستیک، تاگوچی
  • علی نظری، علی اصغر نادری، کرامت ملک زاده*، احمد حاتمی صفحات 9-20
    یک سازه در عمر کاری خود به ندرت تنها تحت اثر بار استاتیکی قرار می گیرد و معمولا ماهیت بارگذاری بر روی سازه ها دینامیکی است. پوسته های کامپوزیتی تحت بارهای دینامیکی دچار تغییر شکل های بزرگ می گردند که این امر منجر به کاهش محسوس استحکام این پوسته ها می گردد. یکی از راه های غلبه بر این ضعف پوسته های کامپوزیتی استفاده از پوسته های کامپوزیتی فلز و الیاف می باشد که به اختصار به آنها FML گفته می شود. همچنین بارهای دینامیکی منجر به ایجاد ارتعاشات در سازه ها می گردند. لذا تعیین خصوصیات ارتعاشی پوسته های FML ، به منظور فهم کاربردهای صنعتی آنها بسیار مهم است. در این مقاله ابتدا به نحوه ساخت پوسته های FML تقویت شده اشاره می شود سپس سه نمونه پوسته ساخته شده تحت شرایط مرزی گیردار-آزاد و به روش تجربی مورد تحلیل ارتعاشی قرار گرفته و فرکانس های آنها استخراج می گردند. در نهایت نتایج حاصل از تحلیل های تجربی با نتایج عددی حاصل از نرم افزار المان محدودی آباکوس مقایسه گردیده تا میزان همپوشانی نتایج عددی و تجربی تعیین گردند. همچنین به منظور تحلیل شرایط مختلف، رفتار ارتعاشی یک پوسته FML با یک پوسته تمام کامپوزیتی از جنس شیشه /اپوکسی مقایسه گردیده است. علاوه بر این تاثیر وجود و عدم وجود تقویت کننده ها بر پاسخ ارتعاشی پوسته های FML نیز مورد بررسی قرار گرفته است. وجود تحلیل های تجربی برای ارتعاشات پوسته های FML تقویت شده که برای اولین بار در این پژوهش ارائه گردیده است یکی از مهمترین نوآوری های مقاله حاضر می باشد که می توان از این نتایج تجربی به عنوان معیاری مناسب جهت تعیین دقت روش های عددی و تحلیلی استفاده نمود.
    کلیدواژگان: ارتعاشات، چند لایه فلز و کامپوزیت، تحلیل تجربی، فرکانس طبیعی، پوسته تقویت شده
  • علی عباس نیا، محمد جعفری، عباس روحانی* صفحات 21-29

    تمرکز تنش در ناپیوستگی های هندسی یکی از عوامل شکست سازه می باشد. امروزه با توجه به اینکه صفحات دارای گشودگی جزء جدانشدنی طراحی ها و قطعات می باشند؛ لذا مطالعه در مورد تمرکز تنش ناشی از این گشودگی ها جهت جلوگیری از شکست سازه ضروری است. ازاینرو طراح برای ارائه ی یک طرح بایستی از مقدار تمرکز تنش در گشودگی آگاه باشد و با توجه به آن طرح را پایه ریزی کند. در این پژوهش سعی می شود به کمک روش رگرسیون، رابطه ای صریح جهت تخمین تمرکز تنش در صفحات ارتوتروپیک دارای گشودگی شبه مربعی، بر حسب خواص مکانیکی ماده و شعاع انحنای گوشه گشودگی ارائه گردد. این رابطه علاوه بر سهولت در استفاده و کنار گذاشتن فرآیند سخت و پیچیده ی حل تحلیلی، این امکان را برای طراح فراهم می آورد تا با استفاده از روش مدول موثر و یا اصل برهمنهی بولتزمن، تنش صفحات ویسکوالاستیک دارای گشودگی را نیز محاسبه کند. در ابتدا به کمک حل تحلیلی بر پایه روش لخنیتسکی، مقادیر تنش در بسیاری از صفحات کامپوزیتی دارای گشودگی شبه مربعی محاسبه می-شود. سپس با استفاده از رگرسیون خطی چندگانه، رابطه ای صریح برای ضریب تمرکز تنش برحسب خواص مکانیکی ارائه می گردد. نتایج بیان می کند که مدل رگرسیونی قادر به پیش بینی تنش محیطی با حداکثر خطای دو درصد می باشد.

    کلیدواژگان: ضریب تمرکز تنش، گشودگی شبه مربعی، رگرسیون خطی چندگانه، روش متغیر مختلط
  • احمد قاسمی قلعه بهمنی*، الهام چلویان صفحات 31-42

    در این مقاله به بررسی ارتعاشات میکروپنل کامپوزیتی پلیمری هوشمند پلی وینیلیدن فلوراید تقویت شده با نانولوله نیترید بور تحت تاثیر میدان الکتریکی واقع بر بستر الاستیک با استفاده از تئوری برشی مرتبه اول پرداخته شده است. نحوه توزیع نانولوله ها در بستر پلیمری به صورت یکنواخت فرض می شود. برای مدل سازی بستر الاستیک از فنرهای وینکلر و لایه ی برشی پاسترناک و برای بررسی اثرات اندازه از تئوری مرتبه بالای گرادیان کرنش اصلاح شده استفاده شده است. در ابتدا با استفاده از روش مدل-سازی میکرومکانیک، معادلات ساختاری نانوکامپوزیت برای یک المان حجمی نمونه استخراج شده و سپس روابط تنش- کرنش بر حسب ترم های مکانیکی و الکتریکی به دست آمده است. همچنین معادلات حرکت به کمک اصل همیلتون به دست آمده و در نهایت با استفاده از روش حساب تغییرات و با استخراج ماتریس های جرم و سختی، فرکانس طبیعی میکروپنل به دست می آید. نتایج به دست آمده در این مقاله نشان می دهد که با افزایش نسبت ابعادی و کاهش درصد حجمی نانولوله ها، سختی پنل کاهش یافته و فرکانس طبیعی نیز کاهش می یابد. در ادامه پارامترهای مختلفی از قبیل سفتی بستر الاستیک، میزان تاثیر میدان الکتریکی، مودهای مختلف ارتعاشی، نسبت ابعادی و سایر عوامل بررسی شده است. همچنین مقایسه ای بین تئوری های کلاسیک، تنش کوپل اصلاح شده و گرادیان کرنش اصلاح شده انجام شده است.

    کلیدواژگان: ارتعاشات آزاد، نانوکامپوزیت پلیمری هوشمند، تئوری مرتبه بالای گرادیان کرنش اصلاح شده، نانولوله نیترید بور، میدان الکتریکی
  • تقی شجاعی، بیژن محمدی*، رضا معدولیت صفحات 43-52
    استفاده از تقویت کننده یکی از راه های افزایش ظرفیت بار کمانش ورق می باشد. با این حال به منظور کاهش وزن، طراحی بهینه تقویت کننده ضروری می باشد. در این تحقیق رفتار کمانش و پس کمانش ورق کامپوزیتی شامل گشودگی به شکل دایره در مرکز آن با سه نوع تقویت کننده با هدف دستیابی به بالاترین مقاومت کمانشی در برابر بارهای محوری بررسی گردیده است. تقویت کننده صفحه ای به شکل ورق نازک مربعی شکل ساخته شده و اطراف گشودگی چسبانده شده است. دو تقویت کننده دیگر انواع طولی و حلقوی نامیده می شوند. این دو تقویت کننده ورق های نازکی بوده که عمود بر ورق به ترتیب در راستای اعمال بار فشاری و در راستای محیطی اطراف گشودگی نصب شده اند. ورق و تقویت کننده های مذکور به گونه ای ساخته شده اند که یک کامپوزیت لایه ای متعامد و متقارن باشند. جهت مدل سازی موارد یاد شده در نرم افزار اجزا محدود انسیس آزمون های کششی و برشی روی نمونه های کامپوزیتی صورت گرفته است تا خواص مکانیکی لازم، مطابق با استانداردهای جهانی به دست آیند. رفتار کمانشی ورق های تقویت شده به کمک روش اجزا محدود تحلیل شده و نتایج حاصل با نتایج تجربی مطابقت داشته اند. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهند که در بین تقویت کننده های ارائه شده، بیشترین بار کمانشی در مقایسه با ورن مربوط به تقویت کننده ی طولی و کمترین بار کمانشی مربوط به تقویت کننده حلقوی است.
    کلیدواژگان: کمانش، ورق چندلایه متعامد و متقارن، تقویت کننده، گشودگی دایروی، روش اجزاء محدود
  • محمد رحمانی، امین فرخ آبادی * صفحات 53-67

    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.

    کلیدواژگان: چند لایه های متقارن، ترک ماتریسی، جدایش بین لایه ای، نرخ رهایی انرژی، انرژی کرنشی بحرانی
  • محمد صدیقی*، محمد شکیبایی نسب، امیرحسین جباری مستحسن صفحات 69-78
    امروزه استفاده از مواد با ساختار هدفمند به دلیل ویژگی های منحصربه فرد این گونه مواد در ارائه خواص چندگانه و گاهی متضاد در یک حجم ماده، کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف به خصوص صنایع هوافضا، توربوماشین ها، صنایع پوشش دهی و... پیدا کرده است. هدف این مقاله تولید ورق هدفمند کامپوزیت پایه آلومینیومی با تقویت کننده SiC و با استفاده از روش متالورژی پودر و نورد گرم میباشد. بدین منظور مقدار تقویت کننده در راستای ضخامت به صورت پله ای از مقدار صفرتا چهار درصد حجمی تغییر نموده است. نمونه ها در 4 مرحله شامل آسیابکاری مکانیکی، گاز زدایی، فشرده سازی سرد و تف جوشی تهیه شده وسپس تا سه مرحله نورد گرم بر روی آنها انجام پذیرفته است. نحوه توزیع ذرات تقویت کننده در فاز ماتریس با استفاده از میکروسکوپ نوری مورد بررسی قرار گرفته است . بعلاوه خواص مکانیکی نمونه ها شامل سختی، استحکام کششی و خمشی آنها اندازه گیری و گزارش شده است. در نهایت نیز سطح شکست نمونه های آزمون کشش و خمش با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد توجه قرار گرفته است. مطابق تصاویر به دست آمده از ریزساختار نمونه ها، ذرات تقویت کننده توزیع قابل قبولی در فاز ماتریس دارند. همچنین نتایج نشان دهنده افزایش سختی و استحکام، با افزایش ذرات تقویت کننده و افزایش تعداد مراحل نورد است. بعلاوه مکانیزیم اصلی شکست در لایه آلومینیوم خالص ایجاد و رشد ترک بین ذرات پودر اولیه آلومینیوم است، در حالی که مکانیزم غالب در نمونه کامپوزیتی جدایش در سطح مشترک دو فاز و ایجاد ترک بعلت تجمع محدود ذرات تقویت کننده می باشد.
    کلیدواژگان: ورق با ساختار هدفمند، کامپوزیت پایه فلزی، خواص مکانیکی، متالورژی پودر، نورد گرم
  • زهرا زمانی*، حسن حدادپور صفحات 79-87

    در این تحقیق تحلیل استاتیکی و دینامیکی بال هواپیما ساخته شده از مواد مرکب، به روش تحلیلی بررسی می شود. بال به صورت تیر جدار نازک یکسرگیردار با سطح مقطع بسته و دارای لایه چینی سختی محیطی نامتقارن CAS، مدلسازی شده است. در مدل تیر اثرات غیرکلاسیک مثل تنش برشی، قید واپیچش، مدل پیچشی غیریکنواخت و غیر ایزوتروپ بودن ماده در نظر گرفته می شود. معادلات حاکم با استفاده از اصل هامیلتون توسعه یافته به دست می آیند و بر اساس روش گالرکین توسعه یافته حل می شوند. نتایج حاصل از آنالیز از تطابق خوبی با داده های تجربی و نتایج تحلیل عددی برخوردار است. در این مقاله برای اولین بار اثرات تغییرات خطی و پیوسته زاویه الیاف در طول تیر جدار نازک کامپوزیتی که منجر به سفتی متغیر در سازه می شود، مورد بررسی و تحلیل قرار می گیرد. برای این منظور از دو تعریف مسیر با تغییرات خطی زاویه الیاف و مسیر با انحنای ثابت استفاده می شود. بر مبنای نتایج تحلیل، فرکانس طبیعی و کوپلینگ خمش-پیچش وابسته به زاویه الیاف می باشد و استفاده از الیاف خمیده با تغییر پیوسته زاویه الیاف در طول تیر، امکان استفاده بهینه از خواص کامپوزیت و افزایش فضای طراحی نسبت به بال معمولی با الیاف مستقیم را فراهم می کند.

    کلیدواژگان: تیر جدار نازک کامپوزیتی، بال هواپیما، الیاف خمیده، اثرات غیر کلاسیک
  • علی رضا شماعی کاشانی، محمود مهرداد شکریه* صفحات 89-97

    تحقیق حاضر با استفاده از روابط مایکرومکانیک روش تئوری جدیدی را برای بررسی رفتار مکانیکی و شروع آسیب اتصالات مکانیکی تک لبه کامپوزیتی ارائه می دهد. بدین منظور ابتدا با استفاده از خواص الاستیک و استحکامی و ضریب پواسون رزین و الیاف به عنوان ورودی، رفتار مکانیکی الاستیک تک لایه کامپوزیتی مشخصه سازی می شود. سپس با استفاده از این خواص، لایه چینی و پارامترهای هندسی اتصال مکانیکی تک لبه و با استفاده از مدل جرم-فنر اصلاح شده، سفتی اتصال محاسبه می شود. همچنین با تعریف ضریب تمرکز تنش و با استفاده از مفهوم معیار حداکثر تنش در مواد کامپوزیتی، بار شروع آسیب اتصال مکانیکی تک لبه کامپوزیتی محاسبه می شود. مدل فوق با استفاده از خواص الاستیک و استحکامی رزین و الیاف، لایه چینی و پارامترهای هندسی اتصال تک لبه، رفتار مکانیکی و بار شروع تخریب اتصال را با دقتی بسیار خوب پیش بینی می کند. با استفاده از مدل فوق اتصالات تک لبه کامپوزیتی با دو لایه چینی 〖[-45/0/45/90]〗_s و 〖[90/〖-45〗_2/45]〗_s مدلسازی شدند. اتصالات تک لبه کامپوزیتی با دو لایه چینی فوق ساخته شده و تحت آزمایش قرار گرفتند. مقایسه نتایج مدلسازی با آزمایش های فوق نشان می دهد که حداکثر خطای مدل برای اتصال با لایه چینی اول 2.17% و برای اتصال با لایه چینی دوم 3.91% است.

    کلیدواژگان: اتصال مکانیکی، کامپوزیت، حل تئوری، آزمایش
  • الهام مرادی، افشین زین الدینی*، احسان حیدری شاهملکی صفحات 99-108

    نیاز روز افزون به تولید محصولات سازگار با محیط زیست، محققان را بر آن داشته تا امکان استفاده از الیاف طبیعی در ساخت کامپوزیت ها را مورد بررسی قرار دهند. در ‏پژوهش حاضر، از الیاف گیاهی پنبه و کنف، و الیاف حیوانی پشم بافته شده ساده به عنوان تقویت کننده در کامپوزیت های لایه ای پایه اپوکسی، استفاده شد. بعلاوه، بمنظور ‏ارزیابی خواص مکانیکی کامپوزیت های تقویت شده با الیاف طبیعی، نمونه های کامپوزیتی شیشه بافته شده ساده/اپوکسی نیز ساخته شدند. خواص مکانیکی نمونه ها تحت ‏بارگذاری های کششی، برشی و خمشی تعیین شد. نتایج نشان دادند که نسبت استحکام ویژه تحت بار کششی چندلایه ای های پنبه/اپوکسی به چندلایه ای تقویت شده با ‏الیاف کنف یا پشم بترتیب برابر ‏‎ 1.71‎و ‏‎4.47‎‏ است. تحت بار برشی، استحکام ویژه نمونه ها بترتیب با تغییر الیاف کنف و پشم به پنبه نیز ‏‎1.24‎‏ و ‏‎2.45‎‏ برابر بزرگتر گردید. ‏بعلاوه، استحکام خمشی ویژه کامپوزیت های پنبه/اپوکسی بترتیب ‏‎1.42‎‏ و ‏‎2.34‎‏ برابر بزرگتر از کامپوزیت های کنف/اپوکسی و پشم/اپوکسی بدست آمد. همچنین، انرژی ‏جذب شده ویژه مربوط به کامپوزیت های لایه ای پنبه/اپوکسی تحت بار کششی ‏‎2.7‎‏ برابر بزرگتر از مقدار مربوط به کامپوزیت های لایه ای تقویت شده با الیاف شیشه است. ‏در انتها نیز به منظور بررسی میزان آب جذب شده توسط نمونه های مختلف، آزمون جذب رطوبت در فواصل زمانی ‏‎3‎‏ و ‏‎10‎‏ روز صورت گرفت. آشکار گردید که بیشترین ‏درصد جذب آب ‏‎(7.47%)‎‏ مربوط به نمونه تقویت شده با پنبه در بازه زمانی ‏‎10‎‏ روز بوده است.‏

    کلیدواژگان: الیاف طبیعی، اپوکسی، خواص مکانیکی، ‎ ‎کامپوزیت های لایه ای
  • احمدرضا قادری، اعظم قاسمی*، مهدی یار محمد توسکی صفحات 109-117

    دراین مقاله، تاثیر افزودن ذرات نانو گرافن به رزین و استفاده از الیاف بازالت در ساخت پانل ساندویچی کامپوزیتی، بر پاسخ نفوذ شبه استاتیکی و میزان جذب انرژی، مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از انجام این آزمایش بررسی میزان جذب انرژی و مقاومت در برابر نفوذ شبه استاتیکی در بین نمونه های پانل ساندویچی کامپوزیتی با درصد های وزنی 0، 0.3، 0.7و 1.1 نانو گرافن و انتخاب بهترین نمونه در جذب انرژی می باشد. در ساخت پانل از نانو گرافن با خلوص 90% و قطر µm 10-5، تعداد 8 لایه الیاف بازالت با جرم واحد سطح 350 گرم بر متر مربع، هسته فوم از جنس پلی اورتان به ضخامت یک سانتی متر و با جرم حجمی80 کیلو بر سانتی مترمکعب، رزین و سخت کنندهEPR1080 استفاده شده است. نمونه ها با درصدهای وزنی 0، 0.3، 0.7و 1.1 نانوگرافن ساخته شده اند. آزمایش با بارگذاریی با سرعت 8 میلیمتر بر دقیقه انجام شده است. از دیگر عوامل تاثیر گذار در این آزمایش می توان به ضخامت، جنس و دانسیته هسته فوم اشاره کرد. مطابق نتایج میزان جذب انرژی در پانل ساندویچی کامپوزیتی حاوی نانوگرافن بهبود میابد. این نتایج نشان می دهند که بهترین جذب انرژی و مقاومت در برابر نفوذ شبه استاتیکی، مربوط به نمونه ی حاوی 0.7% نانو گرافن می باشد. نمونه ها تحت آزمایش SEMقرار گرفته اند. مطابق تصاویر در نمونه با درصدوزنی 0.7 نانوگرافن، ساختار میکروسکوپی مناسب تری در مقایسه با سایر نمونه ها وجود دارد. نمونه با درصد وزنی 0.7 نانوگرافن بیشترین جذب انرژی را قبل از شکست و کمترین آسیب را بعد از نفوذ کامل دارد.

    کلیدواژگان: الیاف بازالت، نانوگرافن، شبه استاتیکی، پانل ساندویچی کامپوزیتی
  • علیرضا مالکی خوراسگانی، حمزه شاهرجبیان* صفحات 119-125

    هدف از این تحقیق، تعیین پارامترهای بهینه فرآیندی از قبیل پلی اتیلن ترفتالات بازیافتی (rPET)، سازگارکننده و درصد چوب در ماده مرکب چوب پلاستیک با زمینه PP/HDPE/rPET به منظور بیشینه کردن استحکام مخصوص (نسبت استحکام به چگالی) با در نظر گرفتن مدول کششی، انرژی ضربه و میزان جذب آب به عنوان قیود، می-باشد. برای این منظور، نمونه های چوب پلاستیک شامل rPET به میزان 0، 15، 25 و 35 درصد رزین (phr)، سازگارکننده به میزان 4، 8 و 12 phr و درصد چوب به میزان 30 و 40 درصد وزنی تهیه شد. آزمون های تجربی به منظور تعیین استحکام کششی، مدول کششی، انرژی ضربه، چگالی، و میزان جذب آب انجام شد. از روش سطح پاسخ (RSM) برای ایجاد مدل های ریاضی بین پارامترهای ورودی (میزان rPET، سازگارکننده و درصد چوب) و پارامترهای پاسخ (استحکام کششی، چگالی، مدول کششی، میزان جذب آب و انرژی ضربه) استفاده شد. آنالیز واریانس (ANOVA) برای تعیین درجه اهمیت مدل و هر یک از پارامترهای ورودی بر پارامترهای خروجی استفاده شد. کد الگوریتم ژنتیک برای تعیین شرایط بهینه مقید اجرا شد. استحکام مخصوص به عنوان تابع اصلی برای الگوریتم ژنتیک در نظر گرفته شده و مدول کششی، انرژی ضربه و میزان جذب آب به عنوان قیود تابع اصلی درنظر گرفته شد.

    کلیدواژگان: بهینه سازی مقید، چوب پلاستیک با زمینه PP، HDPE، rPET، روش سطح پاسخ، الگوریتم ژنتیک
  • سیدحسین حسینی، محمد شرعیات* صفحات 127-142
    تلاش برای اصلاح نارسایی های تئوری های تک لایه معادل و تئوری های لایه ای، سبب ارائه تئوری های کلی-محلی ورق شده است. در این مقاله به بررسی پاسخ دینامیکی ورق مستطیلی ساندویچی با رویه های کامپوزیتی تقویت شده با سیم های آلیاژ حافظهدار تحت ضربه کمسرعت از طریق ارائه و به کارگیری یک تئوری کلی-محلی هایپربولیک مرتبه بالا جدید پرداخته شده است. برای استخراج نتایجی دقیق، توزیع غیریکنواخت و وابسته به زمان برای فازهای آلیاژ حافظه دار و همچنین جابجایی عرضی برای هسته انعطافپذیر در نظر گرفته شده است. به جای استفاده از قانون متداول هرتز از قانون تماس اصلاح شده استفاده گردیده است و قوانین تماس مختلفی برای فازهای بارگذاری و باربرداری در نظر گرفته شده است. آثار سفتی همه لایه ها به همراه ضخامت ورق بر سفتی تماس در نظر گرفته شده است. معادلات حاکم المان محدود غیرخطی حاصل شده با استفاده از یک الگوریتم تکرارشونده در هر گام زمانی حل شدند. نتایج تحلیل حاضر با نتایج تجربی مقایسه و صحت نتایج مورد تایید قرار گرفته است. در انتها اثر سیمهای آلیاژ حافظهدار، هسته آگزتیکی، سفتی هسته، ضخامت هسته، خارج از مرکز بودن ضربه و پیشبار دوبعدی بر پاسخ ضربه ورق ساندویچی، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تحلیل نشان می دهند که پیش بار کششی، به دلیل کاهش آزادی حرکت کلی ورق و افزایش سفتی ظاهری سازه، باعث افزایش نیروی برخورد و کسر حجمی مارتنزیت و کاهش خیز جانبی و مدت زمان برخورد می شود. در حالی که پیشبار فشاری، به دلیل تمایل به ایجاد خیزهای بزرگتر، عکس این نتایج را حاصل مینماید.
    کلیدواژگان: ورق ساندویچی کامپوزیتی، پاسخ دینامیکی، سیم های آلیاژ حافظه دار، سفتی هسته، پیش بار دوبعدی
  • مسعود صابری، سید علی نیک نام*، رامین هاشمی صفحات 143-149

    کامپوزیت پایه فلزی (MMCs) از تقویت کننده های غیر فلزی (به عنوان مثال، سرامیک) در ماتریس های فلزی ساخته شده است که دارای ویژگی هایی همچون سختی، مقاومت در برابر سایش و خستگی مطلوب و وزن نسبتا سبک هستند. یکی از کامپوزیت های فلزی با خواص مکانیکی قابل توجه، کامپوزیت پایه تیتانیوم (Ti-MMC) است که به عنوان جایگزینی برای آلیاژهای پایه نیکل در تعداد زیادی از محصولات و بخش های صنعتی، از جمله صنایع خودرو و هوافضا مورد توجه قرار گرفته است. با وجود ویژگی های مکانیکی و فیزیکی Ti-MMC، با توجه به قیمت بالا و حضور ذرات سرامیکی سخت و ساینده در ماتریس های فلزی، ماشینکاری Ti-MMC یک موضوع پیچیده و نیازمند مطالعات بیشتر است. نظر به اینکه مطالعات بسیار محدودی در زمینه ماشینکاری Ti-MMC در جریانهای مختلف و حالت های روانکاری در دسترس هستند، آگاهی کافی از اثرات پارامترهای برش و حالت های روانکاری در ویژگی های ماشینکاری، مسئله ای مهم و حائز اهمیت است. بنابراین، هدف از پژوهش، بررسی تجربی و فرکانسی تراشکاری Ti-MMC در حالت های خشک و با روانکار در نرخ جریان های مختلف می باشد. اثرات پارامترهای برشی بر روی شاخصه های ماشینکاری از جمله کیفیت سطح با استفاده از بررسی دامنه فرکانس مربوط سرعت دوران قطعه کار مورد بررسی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: کامپوزیت پایه تیتانیوم، ماشینکاری، روانکاری، آنالیز فرکانس
  • امین داداشی، غلامحسین رحیمی* صفحات 151-165

    امروزه از استوانه های پلیمری تقویت شده با الیاف شیشه ای در صنایع مختلفی استفاده می شود. یکی از متداول ترین بارگذاری هایی که استوانه های کامپوزیتی در حین کاربری متحمل می شوند، بارگذاری فشاری عرضی است. به منظور بررسی رفتار کمانشی و پس کمانشی استوانه های کامپوزیتی رشته پیچی شده نمونه های آزمایشگاهی با زاویه ی پیچش 75± ساخته شد. بدین منظور نمونه ها تحت بارگذاری فشاری بین دو صفحه ی صلب موازی طبق استاندارد ASTM D 2412-02 قرار گرفتند. در طی انجام آزمایش، نمودار نیرو-جابه جایی حاصل از بارگذاری در راستای عمود بر صفحه ی صلب اندازه گیری شد. علاوه بر انجام آزمایش های تجربی، شبیه سازی عددی با استفاده از نرم افزار آباکوس انجام گرفته است. با توجه به آنکه در حین فرآیند بارگذاری، استوانه ی کامپوزیتی دچار آسیب می شود، به منظور لحاظ این اثرات، مدل آسیب هشین 3 بعدی استفاده شده است. جهت اعمال مدل آسیب هشین 3 بعدی، با بهره گیری از نرم افزار برنامه نویسی فرترن 77 زیر برنامه ای در قالب UMAT کد نویسی گردید. تعریف خواص مکانیکی و استحکام-های شکست استوانه ی کامپوزیتی، بر اساس اندازه گیری خواص الیاف و رزین به طور جداگانه طبق استانداردهای مربوطه و با استفاده از روابط میکرو مکانیک لایه ها انجام گرفت. با توجه به نتایج آزمایش فشار نمونه ها بین دو صفحه ی صلب موازی و در نظر داشتن نمودار نیرو-جابه جایی، استوانه ی کامپوزیتی دچار کمانش می شوند اما با توجه به اینکه پس از کمانش وضعیت آن ها پایدار است، اتفاق افتادن کمانش تاثیر قابل ملاحظه ای در رفتار نمونه استوانه ها نمی گذارد. با مقایسه ی نتایج بدست آمده از آزمایش های تجربی و حاصل از شبیه سازی عددی، توافق مناسب نتایج با یکدیگر قابل مشاهده است.

    کلیدواژگان: استوانه ی کامپوزیتی، کمانش و پس کمانش، معیار هشین 3 بعدی
  • مجید رجبی* صفحات 167-177

    در مقاله ی حاضر، روش بسط تابع امواج به منظور مطالعه ی پدیده ی بازتابش امواج هارمونیک آکوستیکی از پوسته ی استوانه ای کامپوزیتی جداره ضخیم با ساختار تقویت شده با الیاف با چیدمان حلزونی و مستغرق در سیال ایده آل، استفاده می گردد. یک روش تقریبی مبتنی بر مدل لایه ای در قالب فرمولاسیون فضای حالت و با استافده از روش ماتریس انتقال، جهت حل رفتار الاستیک سه بعدی ناشی از بارگذاری آکوستیکی استفاده می گردد. با توجه به رفتار نامتقارن پدیده ی انتشار امواج بر روی لوله ی کامپوزیتی ناهمسانگرد مورد بررسی و با استفاده از تئوری بازتابش روزنانسی، میدان رزونانس بازتابشی سازه مستتر درون سیگنال های امواج بازتابش یافته (فشار آکوستیکی)، از میدان بازتابش پس زمینه تفکیک گردیده و مشخصه های روزنانسی ایزوله می گردد. سپس، مولفه های رزونانسی سازه بر اساس مود محیطی پایه، شماره ی زیر مود آن و جهت انتار موج پایه در دو جهت راست گرد یا چپ گرد حول محور اصلی سازه تفکیک می گردند. در نهایت، با هدف کنترل کیفی، ارزیابی کمی و شناسایی مشخصه های موادی سازه، آنالیز حساسیت بر روی فرکانس های رزونانسی سازه ی کامپوزیتی گرافایت/اپوکسی صورت می پذیرد.

    کلیدواژگان: پدیده ی بازتابش رزونانسی، شناسایی مشخصه های الاستیک ماده، امواج سطحی، انتشار امواج الاستیک
|
  • Seyed Mohammad Reza Khalili, Mohammad Amin Poormir, Reza Eslami Farsani * Pages 1-7

    In the current study tensile properties of a self-healing metal matrix composite with a matrix made of Sn-13%Bi alloy and Ni-Ti SMA wires as reinforcement have been studied experimentaly utilizing taguchi method in order to determine the effect of wires volume fraction, pre-strain and healing temperature on results. Matrix alloy was molten in furnace at 300℃ and was casted in a preheated metallic mold. SMA wires was installed inside the mold in different quantities (1, 2, 3 wires) and different pre-strains (0, 2, 4 percent). By considering 3 healing temperature and using L-9 taguchi array, specimens in 9 main state was fabricated and tensile tested until failure. After the first test and fracture, specimens was placed in a furnace at healing temperature for 24 hours and then another tensile test was conducted in order to calculate the amount of recovered mechanical properties and introduce the efficiency level of each parameter on healing effectiveness. Results show that the presence of 2 wires with 4 percent of pre-strain and consecutively 190℃ and 180℃ healing temperatures create the best circumstances to achive highest amont of self healing efficiency for ultimate tensile strength and toughness.

    Keywords: Metal Matrix Composite, Nickel Titanium wires, Self-healing, Superelastic, Taguchi
  • Ali Nazari, Ali Asghar Naderi, Keramat Malekzade‌Fard *, Ahmad Hatami Pages 9-20
    Most of composite cylindrical shells always are used under dynamic loads not static loads in working cycle of themes and Application of dynamic loads cause to large deformation and strength reduction. One way to reduce this negative characteristic is to make the fiber metal laminated shells that named FML in abbreviation. Also dynamic loads cause to vibration in structure. In the present study, firstly the fabrication of stiffened-FML cylindrical shell is explained. Then the vibration behavior and natural frequencies of three samples of FML-stiffened cylindrical shells are derived under clamp-free boundary condition. Moreover the vibration behaviors of these shells are investigated using abaqus finite element software and the FEM results are compared with experimental results in order to shows in agreement with each other. Also the effects of various parameters are studied in this article. For this purpose the frequency response of stiffened and unstiffened FML shells are compared with together and the vibration behavior of FML-shell are compared with glass/epoxy composite shell. One of the most innovations of this study is the experimental results that can be used as a benchmark for further study.
    Keywords: Vibration, Fiber metal laminate, experimental analysis, natural frequency, stiffened shell
  • Ali Abbasnia, Mohhamad Jafari, Abbas Rohani * Pages 21-29

    Stress concentration on the geometric discontinuities is one of the factors of structure failure. Nowadays, plates with holes are inseparable parts of designs and pieces, therefore studying the stress concentration caused by these holes is necessary to prevent structure failure. So the designer for presenting a design must be aware of the stress concentration in the hole and according to it design the basis. In this research, by using the regression method and on the basis of the mechanical properties of the materials and the radius of curvature in the corner of the hole, we try to present an explicit relation for estimating stress concentration in the orthotropic plates with quasi-square hole. This relation, in addition to easing the use and bypassing the hard and complex process of analytical solution, provides designer with the opportunity to calculate stress of perforated viscoelastic plates by using the effective module method or Boltzmann's superposition principle. At first, with analytical solution based on the Lekhnitskii method the stress values are calculated in many composite plates with quasi-square hole. Then, by using multiple linear regression and on the grounds of mechanical properties, is given an explicit relation for the stress concentration coefficient. The results show that the multiple regression model is able to predict the circumferential stress with a maximum error of 2%.

    Keywords: Stress Concentration Factor, Quasi-Square Hole, Multiple Linear Regression, Complex Variable Method
  • Ahmad Ghasemi Ghalebahman *, Elham Cheloeian Pages 31-42

    This paper investigates free vibration of a smart sandwich composite polymeric micro-panel blend of polyvinylidene fluoride reinforced with boron nitride nanotubes under an electric field resting on an elastic substrate using first order shear deformation theory. The distribution of nanotubes in the polymeric matrix is assumed uniformly. The Winkler springs and Pasternak shear layer are used for modeling the elastomeric substrate and the higher-order modified strain gradient theory is implemented to investigate the effects of size. First, using the microstructural modeling technique, the constitutive equations of the nanocomposite are extracted for a representative volume element, and then the stress-strain relations are obtained in terms of mechanical and electrical terms. Also, the equations of motion are derived using the Hamilton principle, and finally using the method of variational calculus and extracting the mass and stiffness matrices, the natural frequency of the micro-panel is obtained. The results of this paper show that by increasing the aspect ratio and reducing the volume fraction of nanotubes, the panel's hardness decreases and the natural frequency decreases. Further, various parameters such as the stiffness of elastic medium, the effect of electric field, different modes, aspect ratio and other factors are investigated. A comparison is also made between the classical, modified coupled stress, and higher-order modified strain gradient theories.

    Keywords: Free vibration, Smart polymeric nanocomposite, Higher-order modified strain gradient theory, Boron nitride nanotube, Electric field
  • Taghi Shojaee, Bijan Mohammadi *, Reza Madoliat Pages 43-52
    Using a stiffener is one of the ways to increase the buckling load capacity of the plate. However, to reduce the weight, the optimum design of the stiffener is necessary. In this study, buckling and post buckling behavior of composite plate with circular cut-out at its center with three types of stiffeners is investigated to achieve a plate with highest resistant to axial loading as buckling load. The Planer stiffener is made in the form of a thin, square layer and is attached around the opening. Two other stiffeners are named as Longitudinal and Ring types. These two stiffeners are thin layers which are attached perpendicular to the compression loading direction and at hoop direction around the openness, respectively. Plate and stiffeners are made as an orthogonal and symmetric layered composite. To model the above items in the Ansys software, tensile and shear tests on composite specimens were performed in accordance with international standards to achieve the required mechanical properties. Buckling behavior of plate with stiffener is analyzed by finite element method and the results are consistent with experimental results. The results of this research show that among the offered stiffeners, the plate with a longitudinal stiffener has maximum buckling load in comparison to the weight and minimum ratio of the buckling load to the weight is related to the ring stiffener.
    Keywords: Buckling, Orthogonal, symmetric multi-layer plate, stiffener, circular cutout, finite element method
  • Mohammad Rahmani, Amin Farrokhabadi * Pages 53-67

    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 Sedighi *, Mohammad Shakibaei Nasab, Amirhossein Jabbari Mostahsan Pages 69-78
    Nowadays, functionally graded materials have different applications in various industries, such as Aerospace industry, turbomachinery, coating industry, etc., due to their unique ability in providing multiple and sometimes opposite properties in a material volume. The purpose of this paper is to fabricate functionally graded material sheet of aluminum based composite with SiC reinforcing particles, using powder metallurgy and hot rolling methods. In this regard, the amount of reinforcement in the direction of thickness has been changed from the value of 0 to 4 weight percent. The samples were prepared in four steps including ball-milling, degassing, cold pressing and sintering, and then were hot-rolled up to three passes. The distribution of the reinforcing particles in the matrix phase was evaluated using optical microscope. Furthermore, the mechanical properties of the FGM samples including their hardness, tensile strength and flexural strength were measured and reported. Finally, the fracture surfaces in the tensile and flexural tests were observed using scanning electron microscope (SEM). According to the images obtained from the microstructure of the samples, the reinforcing particles have an acceptable distribution in the matrix phase. Also, the results indicate that the hardness and strength are enhanced by increasing reinforcing particles and the number of rolling passes. In addition, the main fracture mechanism in pure aluminum layer is the initiation and propagation of cracks between initial aluminum powder particles, while separation of two phases in the matrix-reinforcement interface and small SiC particle agglomerations are responsible for crack initiation in the composite layers.
    Keywords: FGM Sheet, Metal Matrix Composite, Mechanical properties, Powder Metallurgy, Hot Rolling
  • Zahra Zamani Miandashti *, Hasan Haddadpour Pages 79-87

    In this study, the static and dynamic analysis of composite wing is investigated using analytical method. The wing is modeled as a cantilevered thin walled beam with a single-cell closed cross section and the circumferentially asymmetric stiffness (CAS) configuration. The non-classical effects such as transverse shear, warping restraint, rotary inertia, nonuniform torsional model and material anisotropy are considered in the beam model. The governing equations were derived by means of the extended Hamilton’s principle and are solved based on the extended Galerkin’s method. From the validation process, the obtained results are in good agreement with the numerical results and experimental data. In this paper, a linear spanwise variation of the fiber orientation along the thin-walled beam span resulting in a variable-stiffness structure is investigated for the first time. Therefore, two fiber path definitions will be used with linear fiber orientation variation and with constant curvature of the fiber path. Numerical results indicate that eigenfrequencies and bending-torsion couplings depend on fiber angle, resulting improvements of wings with curvilinear fiber over conventional, straight ones through the variation of fiber angle along the beam span and increase of the design space.

    Keywords: Thin walled composite beam, Aircraft wing, Curvilinear fiber, Non-classical effect
  • Alireza Shamaee, Kashani, Mahmood Mehrdad Shokrieh * Pages 89-97

    In the present research, using a micromechanical approach, a novel analytical method was developed to predict the stiffness and damage initiation load of single-lap composite joints. The elastic and strength properties of fiber and matrix were used to characterize the elastic and strength properties of unidirectional composites. Based on the layup and geometrical parameters of the single-lap joint and using a nonlinear spring-mass model, the stiffness of the joint was predicted. Then, by defining the stress concentration factor and using the maximum stress failure criteria, the damage initiation load of the single-lap composite joint was predicted with a good accuracy. This model was used to simulate the mechanical behavior of single-lap joints with layups 〖[-45/0/45/90]〗_s and〖[90/〖-45〗_2/45]〗_s. Composite joints with these two layups were manufactured and tested. A comparison between the results of the model and experiments shows maximum errors of 2.17% and 3.91% for joints with these two layups, respectively.

    Keywords: Mechanical joint, composites, theoretical model, experiment
  • Elham Moradi, Afshin Zeinedini *, Ehsan Heidari Shahmaleki Pages 99-108

    The increasing need for manufacturing of eco-friendly products has led researchers to explore the possibility of using of natural fibers in ‎the fabricating of composites. In the current study, plain-woven plant fibers of cotton and kenaf, and animal fiber of wool with were used ‎as the reinforcement of epoxy-based laminated composites. Moreover, in order to evaluate the mechanical properties of the natural fibers ‎reinforced laminated composites, plain-woven E-glass/epoxy composites were also manufactured. The mechanical properties of the ‎samples subjected to tensile, shear and flexural loadings were determined. The results showed that the fraction of the specific tensile ‎strength of the cotton/epoxy laminates to laminates reinforced by kenaf or wool fiber is equal to 1.71 and 4.47, respectively. Under shear ‎loading, the specific strength of the samples was also 1.24 and 2.45 times greater by changing the kenaf and wool fibers to cotton fiber, ‎respectively. In addition, the specific flexural strength of the cotton/epoxy composites was respectively obtained 1.42 and 2.34 times ‎greater than that of the kenaf/epoxy and wool/epoxy composites. Moreover, the specific energy absorption related to the cotton/epoxy ‎laminated composites under tensile loading is 2.7 times greater than that of the glass fiber reinforced laminated composites. At the end, in ‎order to measure the amount of water absorbed by different samples, moisture absorption test was also carried out at intervals of 3 and ‎‎10 days. It was revealed that the greatest percent of the water absorption (7.47%) is related to the cotton reinforced specimen at interval of ‎‎10 days‎.

    Keywords: Natural fibers, epoxy, Mechanical properties, laminated composites ‎
  • Ahmadreza Ghaderi, Aazam Ghassemi *, Mehdi Yarmohamad Toski Pages 109-117

    In this paper, the effect of adding graphene particles to resin and the use of basalt fibers in composite sandwich panels on the quasi-static permeation response and energy absorption has been studied. In this study graphene with a 90% degree of purity, 8 layers of basalt fiber with a mass unit area of 350 g / m2, a polyurethane foam core of 1 cm thickness with a mass volume of 80 Kilograms per cubic meters, resin and EPR1080 hardener have been used. The samples of a mass percentage of 0, 0.3, 0.7, 1. graphene have been made. The quasi-static penetration test was performed on the samples by loading at a speed of 8 mm / min. The results of the quasi-static penetration test on the above samples show the improvement of performance in the composite sandwich panel containing graphene. The results show that the best performance is related to the 0.7% graphene sample. The samples are tested under SEM testing. The images of this experiment show that in a sample with 0.7% graphene, there is a better microscopic structure than other samples. The sample with 0.7% graphene has the highest energy absorption before the failure of the composite sandwich panel and the least damage after full penetration.

    Keywords: basailt, fibers, Graphene, static force, sandwich panel
  • AliReza Maleki Khorasgani, Hamzeh Shahrajabian * Pages 119-125

    The purpose of this study was to determine optimal process parameters such as recycled PET (RP), compatibilizer (COM), and wood flour (W) in HDPE/rPET/wood composites to maximize specified strength (the ratio of tensile strength to density) by consideration of water absorption (WA), tensile modulus (M), and impact energy (IE) as the constraints. In this regards, the wood composites samples were prepared with various contents of rPET (0, 15, 25, and 35 phr), MAPE as a compatibilizer (4, 8, and 12 phr), and wood flour (30 and 40 % wt.). The experimental tests were carried out to determine tensile strength (TS), tensile modulus, impact energy, density (ρ), and water absorption. Response surface methodology (RSM) was used to create the mathematical models between input parameters (RP, COM, W) and responses (TS, ρ, WA, M, and IE). The analysis of variance (ANOVA) was done to determine the significance of the model and each input parameter. Genetic algorithm (GA) code was performed to determine optimum condition. Specific strength formed the main function for GA, and water absorption, tensile modulus, and impact energy constituted the constraints of the function.

    Keywords: Constrained optimization, HDPE, rPET, wood composites, Response surface methodology, genetic algorithm
  • Seyedhossein Hosseini, Mohammad Shariyat * Pages 127-142
    The attempts to resolve shortcomings of the equivalent single-layer and layerwise theories has resulted in the development of the global-local plate theories. In the present paper, dynamic responses of rectangular sandwich plates with composite face sheets reinforced by SMA wires under low-velocity impact is investigated using a new higher-order hyperbolic global-local theory. In order to obtain accurate results, non-uniform and time-dependent distribution of the phases of the SMA and the transverse compliance of the soft core are considered. A refined contact law is proposed instead of using the traditional Hertz law and different contact laws are considered for the loading and unloading phases. Stiffness effects of all layers along with effect of the plate thickness on contact stiffness are considered. The obtained nonlinear finite element governing equations are solved by making use of an iterative algorithm at each time step. The present results are compared with the experimental results, and the current results and verified. Finally, effects of the SMA wires, presence of the auxetic core, stiffness of the core, thickness of the core, eccentricity of the impact and the in-plane biaxial preloads on impact responses of the sandwich plat are investigated. The results show that the tensile biaxial preloads increase the contact force and martensite volume fraction and decrease the lateral deflection and contact time due to the reduction of the lateral mobility of the plate and increasing the stiffness of the structure whereas compressive biaxial preloads, due to the tendency to create larger deflections, lead to opposite results.
    Keywords: Composite sandwich plate, Dynamic response, SMA wires, Core stiffness, Biaxial preload
  • Masoud Saberi, Seyed Ali Niknam *, Ramin Hashemi Pages 143-149

    Metal matrix composites are relatively low-weight materials comprising of reinforcing elements in their structure which tend to improve the hardness, abrasion resistance as well as well as fatigue resistance of the material. One of the metal matrix composites with significant mechanical features is titanium metal matrix composite (Ti-MMC) which can be considered as an alternative to nickel based superalloys in the wide range of applications in numerous manufacturing sectors, including automotive, and aerospace. Despite significant features aforementioned, due to high manufacturing costs and the presence of reinforcing elements in metal matrices, machining and machinability of Ti-MMCs is a complex subject. Knowing that limited studies are available on machining Ti-MMC under various lubrication modes and lubrication rates, adequate knowledge on the effects of cutting parameters and lubrication modes on machinability attributes of Ti-MMCs is a delicate subject. Therefore, the first aim of this work is to present the effects of cutting parameters, including lubrication modes and lubrication rate on machinability attributes, including surface quality. Furthermore, the Fast Fourier transform (FFT) will be used to evaluate the effects of cutting parameters on the frequency domain of recorded cutting forces.

    Keywords: Ti-MMC, Machining, Lubrication, Frequency analysis
  • Amin Dadashi, Gholamhossein Rahimi * Pages 151-165

    Nowadays, reinforced polymers using by means of glass fibers are extensively used in industry. One of the used loads that composite cylinders undergo during use are lateral compression loading. To investigate the buckling and post-buckling behavior of filament wound composite cylinder, some prototypes were prepared with winding angle equal to ±75 degree. The samples were pressurized by means of two parallel rigid plates according to ASTM standard. The force-displacement diagrams resulting from normal loading on the rigid plates were plotted experimentally. In addition to experimental tests, numerical simulations were carried out by means of Abaqus commercial software. Since the composite cylinder experiences damage, the Hashin’s three dimensional damage model was utilized to consider the damage effects occurring during loading. To apply Hashin’s three dimensional damage model, a UMAT subroutine coding procedure was conducted using program Fortran 77. The mechanical properties and composite cylinder fracture strengths were obtained by measuring fiber and resin properties based on the relative standard and then separately by micro mechanical relations concerning the layers. The cylinder undergoes buckling because of the existence of pressure between the parallel rigid plates. However since the cylinder undergoes a stability condition after buckling. This phenomena does not have significant effected on the overall behavior of the cylinders. Appropriate agreement is observed between the experimental results and the numerical simulations.

    Keywords: Composite cylinder, buckling, post-buckling, Hashin’s 3D damage model
  • Majid Rajabi * Pages 167-177

    The method of wave function expansion is adopted to study the three dimensional scattering of a plane progressive harmonic acoustic wave incident upon an arbitrarily thick-walled helically filament-wound composite cylindrical shell submerged in and filled with compressible ideal fluids. An approximate laminate model in the context of the so-called state space formulation is employed for the construction of T-matrix solution to solve for the unknown modal scattering coefficients. Considering the nonaxisymmetric wave propagation phenomenon in anisotropic cylindrical components and following the resonance scattering theory (RST) which determines the resonance and background scattering fields, the stimulated resonance frequencies of the shell are isolated and classified due to their fundamental mode of excitation, overtone and style of propagation along the cylindrical axis (i.e., clockwise or anticlockwise propagation around the shell) and are identified as the helically circumnavigating waves. The solution is particularly used for the quantitative sensitivity analysis of excited resonance frequencies of an air-filled and water submerged Graphite/Epoxy cylindrical shell to the perturbation in the material’s elastic constants.

    Keywords: Acoustic Non-destructive Evaluation, Material Characterization, Fiber-Reinforced Composite Material, Surface Waves, Sensitivity analysis