فهرست مطالب

نشریه علوم و فناوری کامپوزیت
سال هفتم شماره 3 (پیاپی 25، پاییز 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/09/01
  • تعداد عناوین: 16
|
  • کوشا عباس بنایی، محمد میرجلیلی*، رضا اسلامی فارسانی صفحات 973-980

    در این پژوهش، تاثیر تنش اعمالی بر تقدم، تاخر و نرخ پیشرفت واکنش های حلقوی سازی، اکسایش و هیدروژن زدایی در طی فرآیند پایدارسازی حرارتی الیاف پلی-اکریلونیتریل ویژه به منظور دستیابی به الیاف مقاوم به حرارت به عنوان تقویت کننده کامپوزیت های پلیمری مورد بررسی قرار گرفت. در این مطالعه، تنش مخصوص بر اساس تنش مخصوص آنتروپی بیشینه تعیین گردید. با کاربرد آزمون های حرارتی، شیمیایی، عنصری، تفرق اشعه ایکس، مشخصه یابی فیزیکی و مکانیکی، نرخ پیشرفت هر یک از واکنش های پایدارسازی به تفکیک شناسایی گردید. بر اساس نتایج به دست آمده، تنش اثر بازدارنده بر پیشرفت واکنش های پایدارسازی داشته و ضمنا رقابت بین وقوع حلقوی سازی و هیدروژن زدایی تحت تاثیر تنش اعمالی بسیار مشهود است. با افزایش تنش مخصوص، دمای شروع کاهش وزن ناشی از تخریب حرارتی، کاهش یافته است. این نتیجه بیانگر کاهش پایداری حرارتی نمونه ها با افزایش نرخ تنش مخصوص اعمالی در طی فرآیند پایدارسازی حرارتی است. با اعمال حداقل تنش مخصوص معادل cN/tex 0.6، بیشترین نرخ پیشرفت واکنش های پایدارسازی به ویژه حلقوی سازی گروه های نیتریل و ارتقای پایداری حرارتی الیاف پلی اکریلونیتریل اکسید شده جهت کاربرد در کامپوزیت های پلیمری مشاهده گردید.

    کلیدواژگان: الیاف پلی اکریلونیتریل، پایدارسازی، کامپوزیت، تنش، واکنش شیمیایی
  • مهدی عبدالهی آذغان، مهرداد فلاح نژاد، امین زمانی، رضا اسلامی فارسانی* صفحات 981-988

    در این پژوهش، تاثیر چیدمان الیاف و سیکل حرارتی بر رفتار خمشی کامپوزیت های لایه ای الیاف- فلز (FML) حاوی دو نوع الیاف تقویت کننده مورد مطالعه قرار گرفت. نمونه های FML متشکل از ورق آلومینیوم 2024-T3 و کامپوزیت اپوکسی با الیاف شیشه و الیاف کولار در 2 حالت لایه چینی به روش لایه گذاری دستی ساخته شدند. هر سیکل دمایی در مدت زمان 2 دقیقه بین دمای 150- و 100 °C انجام شد. خواص خمشی نمونه ها بعد از 20، 40 و 60 سیکل حرارتی مورد ارزیابی قرار گرفت و با نمونه های بدون سیکل مقایسه شدند. در نمونه های بدون سیکل، بیشترین استحکام و مدول خمشی و انرژی شکست مربوط به نمونه ای بود که الیاف کولار در لایه زیرین کامپوزیت و متصل به آلومینیوم قرار داشتند. با اعمال سیکل حرارتی برای نمونه مذکور، مقادیر استحکام و مدول خمشی و انرژی شکست در 40 سیکل در مقایسه با نمونه بدون سیکل، به ترتیب 8، 9 و 35 درصد افزایش یافتند در حالی که برای نمونه 60 سیکل، این خواص سیر نزولی داشتند. در حالت مشابه برای نمونه ای که الیاف شیشه در لایه زیرین کامپوزیت قرار داشت، استحکام و مدول خمشی و انرژی شکست در 40 سیکل نسبت به نمونه بدون سیکل به ترتیب 10، 14 و 9 درصد افزایش یافتند، اما مجددا در 60 سیکل کاهش خواص دیده شد. نتایج این تحقیق همچنین نشان داد که سه مکانیزم پخت ثانویه، تنش فشاری و جدایش بین اجزای FML، عوامل اصلی تغییر خواص خمشی در حین سیکل حرارتی بودند.

    کلیدواژگان: کامپوزیت لایه ای الیاف- فلز، سیکل حرارتی، لایه چینی الیاف، خواص خمشی
  • رضا قاسمی، رضا کاظمی، فرخنده همتی*، جمشید محمدی روشنده صفحات 989-999

    در این پژوهش، خواص ساختاری و مکانیکی فوم های میکروسلولی نانوکامپوزیتی پلی اتیلن (PE)/کوپلیمر اتیلن-وینیل استات (EVA)/نانورس تهیه شده طی فرآیند فوم سازی اکستروژنی به روش فیزیکی با بکارگیری گاز دی اکسیدکربن در برابر غلظت PE/EVA، درصد بارگذاری نانورس اصلاح شده و پروفایل دمایی اکسترودر مورد بررسی قرار گرفته است. فرایند فوم سازی این سامانه ها به دلیل دو انتقال فازی همزمان شامل رفتار فازی دمای انحلال بحرانی فوقانی (UCST) آمیخته های PE/EVA وانتقال فاز گاز در فرایند هسته گذاری و رشد حباب ها بعد از خروج از دای فیلم تخت از پیچیدگی های بالایی برخوردار است. به دلیل رفتار فازی UCST آمیخته PE/EVA، افزایش دمای فرایندی بر روی مورفولوژی و خواص مکانیکی فوم ها بدست آمده تاثیر به سزایی داشته و افزایش دما منجر به امتزاج پذیری بهتر دو پلیمر در آمیخته ها و نانوکامپوزیت ها گردیده است. علاوه بر این، نانورس با اثر سازگارسازی خود موجب بهبود امتزاج پذیری دو فاز پلیمری می شود. با افزایش دمای فرایندی در تهیه فوم ها دیده شده است که در دمای بالاتر فوم هایی سبک تر با تراکم سلولی بیشتر بدست می آید. افزایش محتوای EVA در آمیخته موجب بهبود پراکنش نانوذرات و متعاقبا بهبود ساختار فوم ها می شود. با افزایش دما به دلیل بهبود امتزاج پذیری دو فاز و افزودن نانوذرات به دلیل نقش موثرشان در ایجاد حباب ها، به ترتیب مدول فوم ها افزایش و کاهش یافته است.

    کلیدواژگان: اکستروژن، نانوکامپوزیت، فوم، پلیمر
  • رضا بطالبلویی، محمود ذبیح پور*، پویا دهستانی، جواد بابایی صفحات 1000-1012

    بکارگیری کامپوزیت ها در ساخت مخازن تحت فشار از زمینه های مهم کاربردی این مواد است. بررسی این موارد کاربردی، در حالت پیچیده تر اعمال فشار خارجی بسیار مورد توجه می باشد. یکی از معضلات اصلی در طراحی و ساخت مخازن تحت فشار خارجی کامپوزیتی، طراحی مناسب دریچه های ضروری مختلف بر روی آن و ملاحظات مربوطه است. از آن-جا، بررسی استحکام و مقاومت سازه ای مخزن در موقعیت منافذ و دریچه ها، اجتناب ناپذیر می باشد. در این مقاله، ضمن ارایه ی یک فرایند طراحی جهت ایجاد دریچه بر روی مخازن کامپوزیتی، شدت تاثیر حضور دریچه تحقیق گردید. نظر به اهمیت مواد و سازه کامپوزیتی در استقامت بدنه، سازه مخزن کامپوزیتی در نرم افزار قدرتمند اجزاء محدود آباکوس شبیه سازی گردید. در همین راستا، رفتار مکانیکی سازه بر اساس پارامترهای تاثیرگذار در تعریف طرح های مختلف دریچه، مورد ارزیابی قرار گرفت. در نتایج حاصل، تاثیر حضور دریچه در نسبت ابعادی بزرگ بر رفتار مخزن نشان داده شده است. در انتها، نتایج محاسبات اجزا محدود، اهمیت ملاحظات بکارگیری و طراحی صحیح حلقه تقویت-کننده (قطعه ی واسط) در دریچه ها را به عنوان یکی از تمهیدات جبران کننده عوارض کاهشی بار کمانشی ناشی از وجود دریچه در مخزن نمایش داده است.

    کلیدواژگان: مخازن کامپوزیتی، دریچه دسترسی، تحلیل اجزای محدود، کمانش، فشار هیدرواستاتیک خارجی
  • شیرین کلانتری*، محمد امینی، علی شکوه فر صفحات 1013-1020

    در این تحقیق، سنتز نانوکامپوزیت مزوپروس سیلیکا‏/ اکسیدآهن (MCM-41/γ-Fe2O3) با روش هیدروترمال انجام شده و سپس کاربرد این نانوکامپوزیت به عنوان جاذب در حذف یون‏های نیکل، کادمیوم، کروم، سرب و روی از محلول آبی بررسی شده است. همچنین، تاثیر pH محلول، زمان تماس و دوز جاذب بر درصد حذف مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می‏دهد که جذب این یون‏ها بر سطح جاذب، با افزایش pH محلول، زمان تماس و دوز جاذب افزایش می‏یابد. بیشترین درصد حذف یون‏های فلزی سنگین در شرایط pH=5، t=50 دقیقه و 0.16 گرم جاذب (شرایط آزمایش کنونی) بوده است که مقادیر 53، 79، 61، 89 و 99.5% به ترتیب برای یون‏های نیکل، روی، کادمیوم، کروم و سرب از محلول آبی به دست آمد. نانوکامپوزیت مزوپروس سیلیکا/اکسیدآهن سنتز شده توسط آنالیزهای پراش‏ اشعه ایکس(XRD)، طیف‏سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR)، مغناطیس سنج نمونه ارتعاشی (VSM)، جذب- واجذب گاز نیتروژن (BET) و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FE-SEM) مورد شناسایی قرار گرفت. اندازه‏ گیری غلظت یون‏های فلزی محلول، توسط دستگاه طیف‏سنج جذب اتمی (AAS) انجام گرفت. طبق نتایج بدست آمده، نانوکامپوزیت MCM-41/γ-Fe2O3 دارای مساحت سطحی بالا (461.19m2/g)، حجم کل حفرات 0.4128cm3/g، میانگین قطر حفره 3.58nm، توزیع باریک اندازه حفرات و رفتار سوپرپارامغناطیسی می‏ باشد.

    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، مزوپروس سیلیکا، اکسیدآهن، خواص مغناطیسی
  • حسین صالحی وزیری*، علی شکوه فر، سید سلمان سید افقهی صفحات 1021-1028

    در این تحقیق نانوکامپوزیت هیبریدی زمینه آلومینیوم با استفاده از نانوذرات دی سولفید تنگستن و نانولوله کربنی ساخته شد. مخلوط سازی پودرها در حلال استن و با استفاده از آلتراسونیک انجام شد سپس ذرات هیبریدی و پودر آلومینیوم تحت آسیاکاری مکانیکی قرارگرفتند و با استفاده از پرس گرم پودر نهایی فشرده سازی و نانوکامپوریت هیبریدی ساخته شد. بررسی میکروساختاری نمونه ها با استفاده از میکروسکوب نوری (OM) و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) انجام شد. نتایج نشان داد فازهای تقویت کننده به نحو مطلوبی بر روی ذرات فلیکی آلومینیوم جذب شده اند، توزیع مناسبی از ذرات تقویت کننده در زمینه وجود دارد و تقویت کننده ها ساختار خود را در فاز زمینه حفظ کرده اند. دانسیته نمونه ها از روش ارشمیدوس اندازه گیری و مشخص شد دانسیته نسبی نمونه های هیبریدی در محدوده 96 تا 98 درصد قراردارد. آزمون میکرو سختی نشان داد هیبریدسازی اثر مثبتی بر افزایش سختی دارد به طوری که سختی نمونه های هیبریدی با افزایش میزان نانولوله کربنی افزایش می-یابد و 20 درصد بهبود در میکروسختی نسبت به نانوکامپوزیت آلومینیوم با تقویت کننده دی-سولفید تنگستن بوجود می آید. اندازه گیری استحکام فشاری نشان می دهد نانوکامپوزیت هیبریدی استحکام فشاری نهایی را تا 17 درصد افزایش می دهد. آزمون سایش کاهش 50 درصدی ضریب اصطکاک نانوکامپوزیت هیبریدی را نسبت به آلومینیوم خالص نشان داد.

    کلیدواژگان: آلومینیوم، نانوکامپوزیت، هیبرید، دی سولفید تنگستن، نانولوله کربنی
  • سید رضا حمزه لو*، امیر رفاهی اسکوئی، امیرمحمد زکی زاده صفحات 1029-1039

    در سالهای اخیر به دلیل دستیابی به خواص مورد نظر و مطلوب از کامپوزیتها در صنایع مختلف استفاده می گردد. تعیین دقیق مکانیزمهای تخریب کمک شایانی به تصحیح طراحی و تحلیل بارگذاری در کامپوزیتها و بخصوص پانلهای ساندویچی می نماید. در این مقاله با تحلیل داده های آکوستیکی، به بررسی و تشخیص مکانیزمهای خرابی در پانلهای ساندویچی کامپوزیت پلی استر/ شیشه با هسته فوم پلی اورتان در آزمون خمش سه نقطه با اعمال تضعیف اولیه حاصل از ضربه های با انرژی مختلف پرداخته شده است. بدین منظور نمونه هایی با 4 لایه چینی متفاوت و با 4 حالت مختلف با و بدون پیش ضربه مورد استفاده قرار گرفت. شکست ماتریس، جدایش الیاف از ماتریس، شکست الیاف و شکست فوم بعنوان مکانیزمهای تخریب غالب، از روی تصاویر چشمی، بررسی وقایع آکوستیک رخ داده در بازه های فرکانسی مختلف، استخراج انرژی هر بازه و بررسی نمودار نیرو-زمان تعیین شده اند. نتایج حاصل شده نشان داد که مکانیزمهای شکست ترد شامل شکست ماتریس و شکست فوم در هر رویداد مختلف آکوستیک، مجموع انرژی های بالاتر با پراکندگی کمتر در بازه فرکانسی پایینتر نسبت به مکانیزمهای شکست نرم مانند شکست الیاف شیشه آزاد می کنند. اما رویداد های آکوستیک در مکانیزم شکست نرم الیاف شیشه با مجموع انرژی های کمتر و بصورت پراکنده در بازه فرکانسی بالاتر اتفاق افتاده است. تطبیق تصاویر چشمی با داده های آکوستیکی و همچنین نمودار نیرو جابجایی، علاوه بر صحه گذاری درتعیین مکانیزمهای تخریب در این پانلهای ساندویچی، منجر به تعیین بازه فرکانسی جدید شکست فوم متخلخل (190 الی220 کیلوهرتز) نیزگردید.

    کلیدواژگان: آکوستیک امیشن، کامپوزیت ساندویچ پانل، مکانیزم های شکست، خمش
  • فرشاد حیدری، میلاد آقالاری، کریم شلش نژاد* صفحات 1040-1046

    پلیمر اکریلونیترایل بوتادین استایرن (ABS) از خواص مکانیکی نسبتا خوبی برخوردار است، اما جریان پذیری ذوب پایین آن، امکان قالبگیری تزریقی قطعات نازک را محدود می کند. در این تحقیق، آمیخته های پلیمری اکریلونیترایل بوتادین استایرن-پلی یورتان گرمانرم (ABS/TPU) و نمونه های نانوکامپوزیتی بر پایه آمیخته پلیمری ABS/TPU حاوی نانولوله های کربنی چند دیواره (MWCNT) با استفاده از اکسترودر دو مارپیچه و قالب گیری تزریقی تولید شد. شکل شناسی مقاطع شکست نمونه ها با استفاده از دستگاه میکروسکوپ الکترونی مطالعه شد. خواص کششی، خمشی و ضربه ای و نیز جریان پذیری مذاب برای نمونه های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. افزودن TPU به ABS، نمایه جریان مذاب (MFI) را تا حد زیادی افزایش داد، اما باعث افت خواص مکانیکی شد. وجود نانولوله های کربنی درآمیخته ABS/TPU باعث بهبود خواص مکانیکی و توسعه تغییر شکل پلاستیک در سطوح شکست نمونه ها شد. بیشترین استحکام کششی و خمشی به ترتیب در نانوکامپوزیت های حاوی 0.3 و 0.5 درصد وزنی CNT مشاهده شد. استحکام ضربه ای شکاف دار در نمونه محتوی 0.1 درصد وزنی CNT، یک افزایش حدود 95 درصدی نسبت به آمیخته های ABS/TPU را نشان داد. شرایط مناسب پخش نانولوله های کربنی و چسبندگی آنها به زمینه پلیمری به عنوان مهمترین عوامل اثر گذار در بهبود خواص مکانیکی شناخته شد.

    کلیدواژگان: ABS، TPU : نانولوله کربنی چند دیواره، خواص مکانیکی، شکل شناسی، جریان پذیری ذوب
  • معصومه رحیمی پیشبیجاری، جعفر اسکندری جم*، محسن حیدری بنی صفحات 1047-1056
    سطح مقطع راداری میزان قابل شناسایی بودن یک شی توسط رادار را بیان می کند. هرچه این مقدار بیشتر باشد، شی برای رادار قابل رویت تر است. روش های اساسی کاهش سطح مقطع راداری در قطعات کامپوزیتی از سه طریق تغییر در هندسه قطعه، استفاده از مواد جاذب و لایه چینی کامپوزیت ها انجام می شود. در این تحقیق، به ساخت و بررسی کامپوزیت پایه پلیمری با هدف کاهش سطح مقطع راداری پرداخته شده است. برای این منظور، ابتدا نمونه های کامپوزیتی اپوکسی تقویت شده با شیشه (GFRP) با استفاده از فرآیند نفوذ در خلاء ساخته شده و در گام بعد، پوشش اپوکسی با افزودنی های آلومینیوم، آلومینا و اکسید آهن در درصدهای 1، 3 و 5 درصد حجمی بر روی نمونه ها اعمال شده و در نهایت میزان جذب امواج آن ها در فرکانس های 8/5، 9/5، 10/5 و 11/5 گیگاهرتز تحت آزمون VNA در باند X مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور صرفه جویی در تعداد آزمایش ها و انتخاب نمونه بیهنه، از طراحی آزمایش به روش رویه پاسخ سطح استفاده گردید. نتایج نشان داد که بیشترین جذب در کامپوزیت با پوشش آلومینیوم (5%) به دلیل رسانایی بالاتر و کمترین جذب در کامپوزیت با پوشش آلومینا (1%) به دلیل رسانایی کم می باشد. در کلیه نمونه ها با افزایش درصد افزودنی ها، میزان جذب امواج افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: سطح مقطع راداری، میزان جذب، مواد جاذب رادار، کامپوزیت، طراحی آزمایش
  • رضا اسلامی فارسانی*، حامد آقامحمدی، محمدرضا فضل الله پور صفحات 1057-1063

    کامپوزیت های چندلایه الیاف/ فلز یکی از پرمصرف ترین کامپوزیت های زمینه پلیمری ترکیبی در صنایع هوایی و سازه های دریایی هستند که با اتصال بین لایه های فلزی به لایه های کامپوزیتی ساخته می-شوند. تلفیق خواص مواد فلزی و کامپوزیتی مهم ترین دلیل در استفاده از این کامپوزیت ها می باشد. با توجه به کاربرد این نوع از کامپوزیت ها در شرایط دمایی مختلف، در تحقیق حاضر، رفتار ضربه ای سرعت پایین چارپی کامپوزیت های چندلایه الیاف/ فلز هوشمند تحت دماهای 45-، 25+ و 90+ درجه سانتی گراد مورد بررسی قرار گرفت. کامپوزیت های چندلایه الیاف/ فلز هوشمند از دو لایه آلومینیوم T6-6061 و چهار لایه رزین اپوکسی تقویت شده با الیاف شیشه ساخته شدند که سیم های آلیاژ حافظ دار نیز با صفر و 5 درصد پیش کرنش در لایه ی میانی آنها قرار گرفتند. متغیرهای مورد بررسی در این مطالعه، شامل اثرات تعداد و پیش کرنش سیم های آلیاژ حافظه دار و همچنین اثر دما بر میزان جذب انرژی کامپوزیت های مذکور بود. نتایج نشان داد که وجود 2 سیم آلیاژ حافظه دار، در دماهای 45-، 25+ و 90+درجه سانتی گراد، به ترتیب سبب افزایش 20، 14 و 8 درصد جذب انرژی نسبت به نمونه های بدون سیم آلیاژ حافظه دار شده است.

    کلیدواژگان: چندلایه الیاف، فلز، آلیاژ حافظه دار، رفتار ضربه ای، پیش کرنش، شرایط دمایی مختلف
  • مسلم نجفی، رضا اسلامی فارسانی* صفحات 1064-1075
    فوم های پلی یورتان کم چگالی به عنوان موادی ارزان قیمت و در عین حال سبک، در ساخت بخش هایی از سازه شناورهای دریایی استفاده می شوند. با این وجود، این فوم ها دارای خواص مکانیکی پایین بوده و در برابر نفوذ آب و رطوبت حساس هستند. وجود عیوب اولیه یا آسیب های ناشی از ضربه در سطح خارجی شناورهای دریایی می تواند به نفوذ آب به داخل هسته فومی منجر شود که عموما به فساد هسته و متعاقب آن تورق در ناحیه اتصال هسته/پوسته خواهد انجامید. بر این اساس، هدف اصلی این پژوهش کاهش نقاط ضعف ساختارهای مبتنی بر فوم های پلی یورتان کم چگالی از طریق معرفی یک ماده جدید در این حوزه است. بدین منظور، یک پانل ساندویچی با هسته هیبریدی متشکل از کورک آگلومره و فوم پلی یورتان کم چگالی، تقویت شده با ساختار مشبک کامپوزیت اپوکسی/الیاف شیشه، طراحی، ساخته و مورد آزمون قرار گرفت. نتایج آزمون پیرسازی 100 روزه در آب نشان داد که جذب آب نمونه های جدید کمتر از نصف نمونه های ساندویچی متداول مبتنی بر فوم پلی یورتان است. همچنین جایگزین نمودن هسته هیبریدی فوم پلی یورتان/کورک تقویت شده به جای هسته فوم پلی یورتان منجر به افزایش 506، 814 و 144.94 درصد به ترتیب در بیشینه بار خمشی، سفتی خمشی اولیه و چقرمگی خمشی پانل شد. در ادامه با استفاده از شبیه سازی عددی آزمون خمش، رفتار سازه ای دو نوع ساختار جدید و متداول مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تحلیل عددی نشان داد که سفتی خمشی پانل جدید نسبت به ساختار متداول حدود 884% ارتقاء یافته است.
    کلیدواژگان: پانل های ساندویچی، هسته هیبریدی، کورک، فوم پلی یورتان، ساختار مشبک کامپوزیتی
  • الهه علیزاده علیسرایی، رامین هاشمی*، داود رحمت آبادی، کریستوف سومیچ صفحات 1076-1082

    فویل آلومینیوم به طور گسترده ای در بسته بندی و مصارف خانگی مورد استفاده قرار می گیرد تا از مواد غذایی و محصولات دارویی در برابر اثرات محیطی محافظت کند. در سال های اخیر، روش های تغییر شکل پلاستیک شدید، به سبب تولید مواد فلزی با ساختار فوق ریزدانه بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. گستره ی بالای کاربرد نانوساختارها، به دلیل ویژگی های فیزیکی و مکانیکی منحصر به فردشان، اهمیت مطالعه برروی این روش های شکل دهی را آشکار می سازد. فرآیند نورد پیوندی تجمعی یکی از بهترین و کاربردی ترین روش های شکل دهی ورق های فلزی است که مکانیزم آن، تغییرشکل پلاستیک ماده از طریق عبور بین دو یا چند غلتک است. در پژوهش حاضر، فویل های آلومینیومی به ضخامت 200 میکرون به روش نورد تجمعی در 5 گذر، بدون استفاده از روانکار، بدون عملیات حرارتی بین گذر ها و در دمای محیط تولید شدند. به منظور بررسی خواص مکانیکی آزمون کشش تک محوره و میکروسختی، و برای بررسی سطح مقطع شکست، از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شده است. استحکام کششی نهایی در پایان گذر پنجم نورد تجمعی به 393 مگاپاسکال رسید که نسبت به نمونه ی اولیه 5.9 برابر شده است. همچنین نسبت به پژوهش پیشین، استحکام بدست آمده بالاترین مقدار بوده که به دلیل ضخامت کمتر لایه ها و نفوذ اکسید های سطحی به نمونه در مرحله آماده سازی است. همچنین با افزایش گذر های نورد پیوندی تجمعی، ضخامت لایه ها کمتر شده و کیفیت پیوند بین لایه ها بهبود می یابد. بررسی سطوح شکست در گذر پنجم نشان می دهد که مکانیزم شکست از نوع نرم است.

    کلیدواژگان: فویل آلومینیوم، نورد تجمعی، خواص مکانیکی، شکست نگاری، مطالعه ی تجربی
  • مریم رضی فر، پیام سرائیان*، احسان شکوری، عادل مقصودپور صفحات 1083-1094
    امروزه، به علت نیاز صنایع مختلف، استفاده از قطعات کامپوزیتی با جدار نازک به دلیل بالا بودن نسبت استحکام به وزن آن بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. ساختار لایه ای کامپوزیت ها، موجب مشکلات و آسیب هایی در فرآیند ماشین کاری می گردد، این مشکلات مخصوصا در ماشین کاری قطعات کامپوزیتی با جدار نازک، بیشتر می باشد. یکی از راهکارهای مناسب جهت جلوگیری از بروز آسیب طی ماشین کاری کامپوزیت های جداره نازک استفاده از فرآیند ماشین-کاری سرعت بالا می باشد. در این تحقیق تاثیر پارامترهای فرزکاری سرعت بالا بر روی زبری سطح، نرخ براده برداری و میزان انحراف در کامپوزیت جدار نازک، مورد مطالعه قرار گرفت. به این منظور ابتدا نمونه های کامپوزیتی از جنس شیشه-اپوکسی با ضخامت های 2، 4 و 6 میلی متر تهیه گردید و سپس عملیات فرزکاری سرعت بالا بر روی نمونه ها، با تغییر پارامترهای سرعت اسپیندل، نرخ پیشروی و عمق برش، انجام شد. آزمایشات انجام شده توسط نرم-افزار مینی تب طراحی و آنالیز گردید. مقایسه نتایج حاصل از بهینه سازی بر روی کامپوزیت ها با ضخامت های متفاوت به روش سطح پاسخ نشان داد که مقادیر بهینه میزان زبری سطح 2.12 میکرومتر، نرخ براده برداری 5.99 میلی متر مکعب بر دقیقه و میزان انحراف 0.082 میلی متر مربوط به نمونه با ضخامت 6 میلی متر می باشد. در کامپوزیت های با ضخامت 6 میلی-متر به علت برخورداری از صلبیت بالاتر، نتایج مطلوب تری بدست آمد. همچنین میزان خطای پیش-بینی شده در مقایسه با مقادیر تجربی بدست آمده برای پارامترهای زبری سطح، نرخ براده-برداری و میزان انحراف به ترتیب 6%، -5.22% و 2.5% محاسبه گردید که نشان دهنده توافق مطلوب نتایج تجربی و تحلیل آماری می باشد.
    کلیدواژگان: ماشین کاری سریع، کامپوزیت جدار نازک، زبری سطح، نرخ براده برداری، انحراف
  • احمدرضا محمد شریفی، محمود فرهادی نیا، علی داور، محسن حیدری بنی، جعفر اسکندری جم* صفحات 1095-1105

    در این مقاله به تحلیل عددی و تجربی آسیب اتصال لوله کامپوزیتی کربن/اپوکسی به استوانه فولادی تحت فشار داخلی پرداخته شده است. از اتصال مکانیکی برای اتصال استوانه فلزی به لوله کامپوزیتی ساخته شده به روش رشته پیچی استفاده شده است. به این ترتیب که با ایجاد برآمدگی ها و شیارهایی بر روی استوانه فولادی مسیر هدایت شده ای در طی فرایند رشته پیچی برای ساخت لوله کامپوزیتی ایجادشده است. با توجه به اختلاف مدول بین لوله کامپوزیتی کربن / اپوکسی و استوانه فولادی پیش بینی می شود عامل اصلی تعیین کننده استحکام اتصال تحت فشار داخلی همین اختلاف مدول ذکرشده و شکست در لبه اتصال باشد. از شبیه سازی المان محدود و با استفاده از معیار هاشین برای پیش بینی شروع شکست و از آسیب پیش رونده تعریف شده با زیرروال UMAT برای به دست آوردن تکامل آسیب استفاده شده است. سپس نتایج حل عددی شکست به دست آمده با نتایج آزمون تجربی مقایسه شده است که نتایج تطابق خوبی دارند. همچنین با استفاده از تصاویر میکروسکوپی ناحیه شکست به دست آمده بررسی شده است. برای مدل سازی عددی از المان ها با مرتبه های مختلفی استفاده شده و دقت و سرعت حل عددی با استفاده از این المان ها با نتایج به دست آمده از آزمون تجربی مقایسه شده و المان پیوسته سه بعدی مرتبه بالا با انتگرال کاهش یافته پیشنهاد شده است.

    کلیدواژگان: اتصال کامپوزیت به فلز، آسیب پیشرونده، مدلسازی المان محدود، آزمون تجربی
  • رضا آذرافزا*، امیرحسین گلکار، علی داور صفحات 1106-1119

    در این مقاله به تحلیل دینامیکی پوسته های استوانه ای کامپوزیتی تحت ضربه مایل سرعت پایین توسط یک ضربه زننده کروی پرداخته شده است. معادلات حرکت بر اساس تیوری کلاسیک پوسته (CST) و با استفاده از روش نیوتن استخراج شده اند. شرایط مرزی پوسته دو سر ساده در نظر گرفته شده است. مولفه های جابه جایی با توجه به شرایط مرزی به صورت بسط سری فوریه دوگانه نوشته شده اند. برای بدست آوردن فرکانس طبیعی و پاسخ پوسته استوانه ای تحت بارگذاری ضربه سرعت پایین، معادلات حرکت با استفاده از روش توابع وزنی گالرکین حل شده است. تاریخچه نیروی تماس، با استفاده از مدل جرم و فنر بهبودیافته (IS-M) و با بهره گیری از قانون خطی هرتز پیش بینی شده است. برای صحه گذاری، نتایج با نرم افزار المان محدود آباکوس و آخرین کارهای انجام شده در این زمینه مقایسه شده اند که مطابقت خوبی بین پارامترهای تاریخچه نیروی تماس نظیر بیشینه نیروی تماس و زمان تماس وجود دارد. در این مطالعه اثر پارامترهای هندسی پوسته مانند نسبت طول به شعاع (L⁄R) و نسبت ضخامت به شعاع (h⁄R) و هم چنین اثر پارامترهای ضربه زننده شامل سرعت (v_0)، جرم (m_i) و زاویه برخورد ضربه زننده (γ) بر روی پاسخ ضربه بررسی شده است.

    کلیدواژگان: ضربه مایل سرعت پایین، پوسته استوانه ای کامپوزیتی، مدل جرم و فنر بهبود یافته، تاریخچه نیروی تماس
  • علی طالع زاده لاری* صفحات 1120-1132
    در این پژوهش ارتعاشات آزاد پوسته های کامپوزیتی کامل و دارای گشودگی مستطیلی بر پایه تیوری برشی مرتبه اول مورد مطالعه قرار گرفته است. معادلات در حالت کلی به گونه ای نوشته شده که قابل تبدیل به هر یک از تیوری های دانل، لاو و یا ساندرز هستند. برای مطالعه پوسته دارای گشودگی فضای حل مسئله به گونه ای المان بندی شده که شرایط مرزی و بارگذاری در لبه های هر المان یکنواخت باشد. برای هر المان، معادلات حاکم، شرایط مرزی لبه ها و شرایط سازگاری در مرز مشترک المان های مجاور به کمک روش مربعات تفاضلی تعمیم یافته در راستای طولی و محیطی گسسته شده و با مونتاژ آنها یک دستگاه معادلات جبری تشکیل شده است. در نهایت، با استفاده از حل مقدار ویژه فرکانس طبیعی سازه محاسبه شده است. برای اعتبارسنجی این روش، نتایج حاصل از آن با نتایج موجود در مقالات و نیز نتایج نرم افزار المان محدود آباکوس مقایسه شده است. پس از اطمینان از کارایی روش حاضر، از آن برای مطالعه اثر پارامترهای مختلف بر رفتار ارتعاشی پوسته های با و بدون گشودگی استفاده شده است. این بررسی ها نشان می دهد که مستقل از جنس و لایه چینی پوسته، گشودگی های نسبتا کوچک (c/L<0.3) تاثیر چندانی بر فرکانس طبیعی پوسته ندارند. ضمن اینکه کاهش نسبت طول به شعاع و یا افزایش ضخامت پوسته نیز در کاهش اثرات گشودگی موثر است. علاوه بر این، اثر گشودگی های محیطی به مراتب کمتر از گشودگی های طولی است.
    کلیدواژگان: ارتعاشات، پوسته کامپوزیتی، گشودگی، تئوری تغییرشکل برشی مرتبه اول، مربعات تفاضلی تعمیم یافته
|
  • Kosha Abbas Banaie, Mohammad Mirjalili *, Reza Eslami Farsani Pages 973-980

    In this research, the effect of imposed stress on the extent of progression of cyclization, oxidation and dehydrogenation reactions during thermal stabilization of polyacrylonitrile fibers as a heat-resistant material in the polymeric composites were investigated. In this study, specific stress was determined based on the maximum entropy stress value. The progress rate of each of the stabilization reactions was identified separately through the using of thermal, chemical, elemental, X-ray diffraction, physical and mechanical analysis. Based on the results, stress had a deterrent effect on the development of reactions and also the competition between cyclization and dehydrogenation occurring under the influence of stress is very evident. With increasing tension, the temperature of the lowering of the weight due to thermal degradation has decreased. This result showed that the thermal stability of the samples decreases with the increase of the specific stresses during the thermal stabilization process. By applying a minimum specific stress of 0.6 cN/tex, the highest rate of stabilization reaction, especially the nitrile group cyclization, and the thermal stability of the oxidized polyacrylonitrile fibers were observed for application in polymer composites.

    Keywords: Polyacrylonitrile Fibers, Stabilization, Composite, Stress, Chemical reaction
  • Mehdi Abdollahi Azghan, Mehrdad Fallahnejad, Amin Zamani, Reza Eslami Farsani * Pages 981-988

    In this study, the effects of stacking sequence and thermal cycling on the flexural behavior of fiber metal laminates (FML) including glass and Kevlar fibers were investigated. The FML samples were composed of aluminum 2024-T3 sheet and epoxy composite. The polymer composites consisted of glass fibers and Kevlar fibers. These composites were prepared in 2 different fibers arrangement by hand lay-up method. Each thermal cycle was carried out for 2 min between -150 and 100 °C. The FML samples were cycled for 20, 40 and 60 times and their flexural performance was evaluated before and after thermal cycling. The highest values of flexural strength and modulus, and fracture energy were related to sample that Kevlar fibers were the bottom layer of composites. With applying 40 thermal cycles to the mentioned sample, the flexural strength and modulus and fracture energy values were respectively increased to 8, 9 and 35 percent compared to the samples without cycling. While a decreasing trend was observed for samples with 60 cycles compared to the samples with 40 cycles. When the glass fibers were the bottom layer of composites, flexural strength and modulus and fracture energy values were respectively increased to 10, 14 and 9 percent with applying 40 thermal cycles, compared to sample without thermal cycles. But in 60 cycles, flexural properties were reduced. Results of this research indicated that post curing, compressive stress and deboning between components of FML were three main mechanisms for changing the flexural properties of samples during thermal cycling.

    Keywords: Fiber-metal laminate composite, Thermal cycling, Stacking sequence fibers, Flexural properties
  • Reza Ghasemi, Reza Kazemi, Farkhondeh Hemmati *, Jamshid Mohammadi Rovshandeh Pages 989-999

    In this research, the structure and mechanical properties of polyethylene (PE)/ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA)/nanoclay microcellular foams obtained through extrusion physical foaming by using carbon dioxide were investigated. The effect of PE/EVA concentration, organically-modified nanoclay and temperature profile on the properties were evaluated. The foaming process of these systems has significant complexity due to the occurrence of two concurrent phase transitions including upper critical solution temperature (UCST) phase behavior of PE/EVA blends and gas phase transition in the cell nucleation and growth process. Owing to the UCST phase behavior of PE/EVA mixtures, an increment in the process temperature profile has a profound impact on the morphology and mechanical properties of the foams and results in higher miscibility of the polymeric constituents of the blends and nanocomposites. Moreover, the nanoclay compatibilization mechanism leads to better miscibility of the polymeric phases. At higher temperature profile, lighter foams with higher cell density are obtained. Increasing the EVA content in the blends improves the nanoclay dispersion state and as a result, causes an improvement in the foam structure. By increasing the temperature profile and adding nanoclay, the elastic modulus of the foams improves and worsens respectively, due to the better PE/EVA miscibility state and nanoparticle influential role in the bubble formation.

    Keywords: extrusion, Nanocomposite, Foam, Polymer
  • Reza Batalebluie, Mahmood Zabihpoor *, Pooya Dehestani, Javad Babaie Pages 1000-1012

    Composites are commonly used in pressure vessels. One of the critical problems in manufacturing composite vessel under the external pressure is sealed opening design and its considerations. It's required to review the body resistance in opening locations. In this paper, a special design process for opening closure presented and the influence of such cutouts on vessel body studied. Because of the importance of body resistance, the vessel material and structure mechanical performance were analytically evaluated. Then, Mechanical behavior of the vessel structure was investigated based on the parameters affecting the definition of different opening designs through finite element simulation and analysis in ABAQUS commercial code/software. Hence, the effect of the presence of openings, including the consequences of creating asymmetry in the structure, has been determined in a large aspect ratio. Finally, the results represents, the importance of complying practical requirements and implementation of reinforcement rings in the opening locations to get the suitable design as one of the most effective solutions to compensate the opening reduction consequences i.e.; buckling strength reduction and highly increasing asymmetry.

    Keywords: Composite Vessels, Opening closure, FE Analysis, Buckling, External Hydrostatic Pressure
  • Shirin Kalantari *, Mohammad Amini, Ali Shokuhfar Pages 1013-1020

    In the present study, mesoporous silica/iron oxide nanocomposite (MCM-41/γ-Fe2O3) was prepared with hydrothermal method and then the application of the nanocomposite as an adsorbent for the removal of Ni(II), Cd(II), Cr(III), Pb(II) and Zn(II) ions from aqueous solution was investigated. Furthermore, the effects of the solution pH, contact time and adsorbent dosages on removal percentage were studied. The results indicated that the adsorption of these ions on the surface of the adsorbent increase with increasing of solution pH, contact time and adsorbent dosage. The maximum percent removal (in the condition of: pH=5, t=50min, w=0.16g) of Ni(II), Zn(II), Cd(II), Cr(III) and Pb(II) ions was reached 53, 79, 61, 89 and 99.5%, respectively. The synthesized mesoporous silica/iron oxide nanocomposite was characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), vibrating sample magnetometer (VSM), nitrogen adsorption-desorption (BET) and Field Emission Scanning electron microscopy (FE-SEM). The concentrations of metal ions of the solutions were measured by atomic absorption spectroscopy (AAS). According to the results, MCM-41/γ-Fe2O3 nanocomposite exhibited a large surface area 461.19m2/g, a total pore volume 0.4128cm3/g, a mean pore diameter 3.58nm, a narrow pore size distribution and the superparamagnetic behavior.

    Keywords: Nanocomposite, Mesoporous silica, Iron oxide, Magnetic Properties
  • Hossein Salehi Vaziri *, Ali Shokuhfar, Seyyed Salman Seyyed Afghahi Pages 1021-1028

    In this research, a hybrid aluminum matrix nanocomposite was made using tungsten disulfide nanoparticles and carbon nanotube. Ultrasonic was used for mixing powders in acetone. Then hybrid particles and aluminum powder were mixed by mmechanical stirrer for 2 h and ball mill for 5h. The final mixed powder were compressed by hot pressing. Microstructural analysis of the specimens was performed by Optical Microscopy (OM) and Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM). The results showed that the reinforcement phases were properly adsorbed on aluminum particles, there was a good distribution of the reinforcement particles in the aluminum matrix, and nanoparticles maintained their structure. The density of samples was measured by Archimedes method and the relative density of hybrid samples was found to be 96 to 98%. Micro hardness test showed that hybridization had a positive effect on the hardness and the hybrid nanocomposite micro hardness increased with increasing carbon nanotube content up to 20% that of Al/ WS2 nanocomposite. Compressive strength measurements showed that hybridization increased the final compressive strength up to 17%. Wear test showed the friction coefficient of the hybrid nanocomposite decreased up to 50% compared to the pure aluminum.

    Keywords: Aluminum, Nanocomposite, Hybrid, Tungsten Disulfide, Carbon Nanotube
  • Seyed Reza Hamzeloo *, Amir Refahi Oskouei, AmirMohamad Zakizadeh Pages 1029-1039

    In recent years, due to achieving desired properties, increasing application of Composite in various industries is observable. Exact determination and evaluation of failure mechanisms lead to modified designs and helps assessment of loading in composite structures, specially sandwich panels. In this paper, failure mechanisms during bending of Foam / Glass - Polyester Sandwich panels, which degraded by pre-impact of various energy, have been investigated by acoustic data analysis. 4 different Lay-up techniques for laminates with 4 types of with and without pre-impacts and totally 16 samples were studied. Matrix crack, fiber de-bonding, fiber breakage and foam crack were the mechanisms were investigated through sample failure photos, acoustic frequency count analysis, extracted energy in each frequency range and force-time diagrams. Results showed that brittle failure mechanisms containing matrix crack and foam crack release more condensed and in lower frequency range with higher energy acoustic counts in comparison with ductile failure mechanisms like as fiber de-bonding and fiber breakage. Ductile failure mechanisms release more scattered in higher frequency range but with lower energy acoustic counts. Acoustic Results which applied to assess failure mechanisms validated by visual pictures and force diagrams also lead to a new frequency range determination for foam crack (190 to 220 kHz).

    Keywords: Acoustic emission, Sandwich Panel Composite, failure mechanisms, Bending
  • Farshad Heidari, Milad Agalari, Karim Shelesh Nezhad * Pages 1040-1046

    Acrylonitrile butadiene styrene (ABS) has comparatively good mechanical properties, but its low fluidity limits the injection molding of thin parts. In this research, acrylonitrile butadiene styrene/thermoplastic polyurethane (ABS/TPU) blends and ABS/TPU nanocomposites containing multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) were produced by employing a twin-screw extruder and injection molding. The morphology of fracture surfaces was studied by scanning electron microscopy. The tensile, flexural and impact properties as well as melt fluidity of different specimens were evaluated. The addition of TPU to ABS substantially increased the melt flow index (MFI), but decreased the mechanical properties. The presence of carbon nanotubes in ABS/TPU blend improved mechanical properties and expanded the plastic deformation of fractured surfaces. The maximum tensile and flexural strengths were obtained by applying 0.3 and 0.5 wt.% MWCNT, respectively. The notched impact strength in nanocomposite containing 0.1 wt.% CNT showed about 95% increase in comparison with ABS/TPU blends. The appropriate dispersion of carbon nanotubes and their adhesion to polymer matrix were considered as the most important factors in improving mechanical properties.

    Keywords: ABS, TPU, Multi-Walled Carbon Nanotube, Mechanical properties, Morphology, Melt fluidity
  • Masoumeh Rahimi Pishbijari, Jafar Eskandari Jam *, Mohsen Heydari Beni Pages 1047-1056
    Radar cross section (RCS) is an indicator of the radar detectability of an object. The greater this value, the more visible is the object is to the radar. Basic methods of RCS reduction in composite materials are accomplished through modifications in the design, use of adsorbents additives and composite layup. In this research, the design and development of a GFRP composite material with low RCS has been accomplished. For this purpose, at first, the GFRP samples were manufactured using the Infusion process. In the next step, a layer containing epoxy reinforced by 1, 3 and 5 Vol.% of aluminum, alumina and iron oxide powder has been applied on the GFRP samples. Finally the manufactured samples were subjected to X-band VNA test at four frequencies of 8.5, 9.5, 10.5 and 11.5 GHz. In order to save money and time, Responsive Surface Method (RSM) of Design of experiments (DOE) was used to find the optimum sample. The results show that the maximum absorption was in the sample containing the AL powder (5%) and minimum was observed in the sample having 1 Vol.% of alumina due to their conductivity. Overall in all samples, the absorption increased with the increase in the volume percent of the additives.
    Keywords: Radar Cross Section, Absorption Percentage, Radar Absorbing Materials, composites, design expert
  • Hamed Aghamohammadi, Mohammadreza Fazlollah Poor Pages 1057-1063

    Fiber metal laminates (FMLs) are one of the most widely used hybrid polymeric composites in the aerospace and marine industries that are fabricated using the bonding between the metallic and polymeric layers. The combination of the advantages of both metals and composites is the main reason for the usage of the FMLs. Due to the application of FMLs under different temperature conditions, in the present study, the Charpy impact behavior of smart FMLs in comparison to fiber metal laminate was investigated at temperatures of -45, +25 and 90 °C. FML samples were made of two layers of 6061-T6 aluminum alloy and four layers of glass fiber-reinforced epoxy (GFRE), which shape memory alloy (SMA) wires by zero and 5% pre-strain were placed in the middle layers. The investigated parameters in this study were the number of SMA wires, the pre-strain effect of SMA wires, and also the effect of temperature on the energy absorption values of the FMLs. The results showed that the presence of two SMA wires at temperatures of -45, +25 and + 90 °C respectively caused the increment in the energy absorption by 14, 20 and 8%, compared to the without SMA wire samples.

    Keywords: Fiber Metal Laminates (FMLs), shape memory alloy (SMA), Pre-strain, impact behavior, Different temperature condition
  • Moslem Najafi Pages 1064-1075
    Low-density polyurethane foams as the low-cost and lightweight materials are used to produce some structural parts of marine vessels. However, these foams have low mechanical properties and they are susceptible to water and moisture penetration. The presence of initial defects or impact-induced damages on the external surface of the marine vessels can lead to the water penetration into the foam core, which generally results in core decay and, subsequently, delamination in core/skin interfacial bonding. Thus, the main objective of this research is to reduce the weaknesses of low-density polyurethane foam-based structures by introducing a novel material in this field. For this purpose, a sandwich panel with a hybrid core consisting of agglomerated cork and low-density polyurethane foam reinforced by a composite grid from epoxy/glass fibers structure is successfully designed, fabricated, and tested. Results of 100-days aging indicated that the water absorption of novel specimens was less than half of the conventional polyurethane-based specimens. In addition, replacing the stiffened cork/polyurethane hybrid core instead of the polyurethane core resulted in 506, 814 and 144.94 % increase in maximum flexural load, initial flexural stiffness and flexural toughness, respectively. In the following, the structural behavior of both the novel and conventional structures was investigated by numerical simulation of bending test. The results of numerical analysis showed that the flexural stiffness of novel panel was enhanced about 884%, comparing to the conventional structure.
    Keywords: Sandwich Panels, Hybrid core, Cork, Polyurethane foam, Composite grid structure
  • Elaheh Alizadeh Alisaraei, Ramin Hashemi *, Davood Rahmatabadi, Christof Sommitsch Pages 1076-1082

    Aluminum foils have been extensively used in packaging and household applications to protect foods and pharmaceutical products from environmental effects. In recent years, sever plastic deformation processes have been highly regarded due to the production of ultra-fine-grained metal materials. The high applicability of nanostructures, due to their unique physical and mechanical properties, reveals the importance of investigations on new forming methods. Accumulative roll bonding (ARB) process is one of the best and most practical methods for forming metal sheets, which mechanism is the plastic deformation of material through the passage between two or more rollers. In this investigation, thin aluminum foils with a thickness of two hundred microns were produced using accumulative roll bonding method in five passes without lubricant or additional heat treatment between passes and at ambient temperature. To investigate the mechanical properties, uniaxial tensile test and microhardness test were used, and to investigate the microstructure and fracture surface area, scanning electron microscopy was used. The ultimate tensile strength at the end of the fifth ARB pass reached 393 MPa, about 5.9 times larger than of the initial sample. Also, compared to the previous research, the obtained strength was highest due to the lower thickness of the layers and the penetration of surface oxides into the metal matrix during preparation. Furthermore, by increasing the number of accumulative roll bonding passes, the thickness of the layers decreases and the bonding quality between layers is improved. Investigation on tensile fracture surface after five passes exhibits ductile failure mechanism.

    Keywords: Aluminum Foil, Accumulative roll bonding, Mechanical properties, Fractography, Experimental study
  • Maryam Razifar, Payam Saraeian *, Ehsan Shakouri, Adel Maghsoudpour Pages 1083-1094
    Nowadays, due to the need of composite structures with thin walls in industry and due to low weight ratio to high strength, has received more consideration than before. Composite laminates are cause of more problems and damages in machining process. This problems are especially in thin wall composite structures. One of the best ways for preventing damage during machining process in thin wall composite structures is use of machining process with high speed. In this study effect of milling parameters in high speed on surface roughness, material removal rate, and deflection in thin wall composite structures was studied. For this purpose, firstly were made samples of glass- epoxy composite with thicknesses 2mm, 4mm and 6mm and then milling process with high speed and changing spindle speed, feed rate, and cutting depth was done. To get test results using an experimental design. Comparison of the optimization results on composites with different thicknesses by the response surface methodology, showed that the optimal values of surface roughness 2.12 μm and material removal rate 5.99 mm3/min and deflection of 0.082 mm is for the sample with a thickness 6 mm. In composites with a thickness 6 mm due to higher rigidity, better results were obtained. Also, the predicted error rate was calculated in comparison with the experimental values obtained for the surface roughness parameters, material removal rate and deflection rate 6%, -5.22% and 2.5%, respectively, which indicates the favorable agreement between the experimental results and statistical analysis.
    Keywords: High Speed Machining, Thin-walled Composite, Surface roughness, material removal rate (MRR), Deflection
  • AhmadReza Mohammad Sharifi, Mahmood Farhadinia, Ali Davar, Mohsen Heydari Beni, Jafar Eskandari Jam * Pages 1095-1105

    A mechanical joint has been used to joint metal cylinder to composite pipe made by filament winding so that by creation bump grooves, on the steel cylinder a guided path for manufacturing the composite pipe, during filament winding was made. Considering the modulus difference between composite carbon-epoxy pipe and steel cylinder, it’s predictable that the main parameter of joint strength under internal pressure is the mentioned modulus difference and fracture at joint edge. Finite element simulation and with hashin criteria for predicting failure initiation and progressive damage criteria that definet by UMAT subrotine achieving damage evolution has been used. The numerical solution results has been compared with experimental test results which are in good agreement with each other. Besides using microscopic imaging, the failure zone has been investigated. For numerical modeling the element with various orders has been used and numerical solution precision and speed, using this elements compared to experimental results has been investigated and continuum element with reduced integral 3D high order proposed.

    Keywords: composite to metal joint, progressive damage, finite element analysis, experimental test
  • Reza Azarafza *, AmirHossein Golkar, Ali Davar Pages 1106-1119

    In this paper, dynamic analysis of the composite cylindrical shells subjected to oblique low-velocity impact by a spherical impactor is investigated. The equations of motion based on classical shell theory (CST) have been extracted using the Newton method. The boundary conditions are considered to be simply supported. The displacement components are written as double Fourier series expansions according to the boundary conditions. In order to obtain the natural frequency and cylindrical shell response under low-velocity impact loading, the equations of motion are solved using the Galerkin weighted functions method. The contact force history is improved by the mass-spring modeling method and predicted using the Hertz linear contact law. For verification purpose, the results are compared with the Abaqus finite element software and the latest available literature and good agreement is observed between the contact force history parameters like maximum contact force and the contact time. In this study, the effect of shell geometrical parameters including ratio of length-to-radius (L⁄R) and ratio of thickness-to- radius (h⁄R) and also the effect of impactor parameters including velocity (v_0), mass (m_i) and angle of impact (γ) on the impact response is investigated.

    Keywords: Low velocity oblique impact, Composite cylindrical shell, Improved Spring-mass model, Contact force history
  • Ali Talezadehlari * Pages 1120-1132
    In this paper, the free vibration of a composite shell with and without a rectangular cutout was studied based on the first-order shear deformation theory. The equations were derived in a general form and can be converted to Donnell`s, Love`s, and Sanders` theories. To investigate the perforated shell a physical domain was decomposed into several elements with uniform boundary and loading conditions in each element edges. In each element, the governing equations were discretized in both longitudinal and circumferential directions by the use of generalized differential quadrature method (GDQM) as well as the boundary conditions at the cutout edges, and the compatibility conditions at the interface boundaries of adjacent elements. Assembling these discretized relations, a system of algebraic equations was generated. Finally, the natural frequencies were calculated by an eigenvalue solution. To validate the presented method, the results of GDQM were compared with the available ones in the literature and also with the ABAQUS finite element model. Then a parametric analysis was performed to investigate the effects of different parameters on the vibrational behavior of the shells with and without cutouts. This study illustrated that small cutouts (c/L<0.3) had no significant effect on the natural frequency of the shell. This was independent of both shell material and layup. In addition, decreasing the length to radius ratio or increasing the shell thickness decreased the effect of cutout on natural frequency. Moreover, circumferential cutouts had less effect than longitudinal ones.
    Keywords: Vibration, Composite Shell, Cutout, First-order Shear Deformation Theory (FSDT), Generalized Differential Quadrature (GDQ)