۱۱ نتیجه برای الیاف کربن
محمود مهرداد شکریه، احداله دانشور،
دوره ۱۲، شماره ۴ - ( ۸-۱۳۹۱ )
چکیده
چکیده- در این تحقیق، روش جدیدی برای کاهش تنش های پسماند مکرومکانیک در کامپوزیت های پلیمری لایه ای با استفاده از نانوالیاف کربنی ارائه شده است. برای این منظور، نخست با استفاده از روابط مایکرومکانیک کلاسیک و مایکرومکانیک بهبود یافته، ضریب انبساط حرارتی و مدول الاستیسیته زمینه پلیمری پرشده توسط نانوالیاف کربنی با درصدهای مختلف وزنی تعیین می شود. سپس با استفاده از زمینه بهبود یافته توسط نانوالیاف کربنی و روابط اختلاط در کامپوزیت ها، ضریب انبساط حرارتی و مدول الاستیسیته طولی و عرضی در یک تک لایه کامپوزیتی تعیین می شود. درنهایت، با استفاده از تئوری کلاسیک لایه ای در کامپوزیت ها، تنش های پسماند مکرومکانیک برای نانوکامپوزیت نانوالیاف/شیشه/اپوکسی با درصدهای مختلف وزنی محاسبه و نتایج مقایسه می شود. نتایج تنش های پسماند مکرومکانیک برای کامپوزیت های متقارن و نامتقارن نشان می دهد اضافه کردن نانوالیاف کربنی در زمینه کامپوزیت پلیمری به دلیل کاهش چشمگیر در ضریب انبساط حرارتی عرضی یک تک لایه، سبب کاهش تنش های مکرومکانیک در لایه ها تا میزان ۳۰% می شود.
رضا عمویی دیزجی، مجتبی یزدانی،
دوره ۱۷، شماره ۲ - ( ۲-۱۳۹۶ )
چکیده
در این مقاله، تاثیر افزودن نانو ذرات سیلیکا و نانو لولههای کربنی چند دیواره بر پاسخ ضربه سرعت پایین مورد بررسی تجربی قرار گرفته است. نانو مواد مرکب با زمینه اپوکسی و با ۱۱ لایه الیاف کربن بافته شده با جرم واحد سطح ۲۰۰ گرم بر متر مربع، رزین R۵۱۰ ، سخت‌کننده H۵۱۵ و با کسر حجمی الیاف ۶۶ درصد و به روش انتقال رزین به قالب توسط خلا ساخته شده است. نمونه‌ها با درصد جرمی ۱ درصد نانو سیلیکا و نانو لولههای کربن چند دیواره ساخته شدند. همچنین کارال آماده شده از دو رویه آلومینیوم با آلیاژ ۲۰۲۴ ساخته شده است. آزمایش‌های ضربه سرعت پایین با استفاده از دستگاه ضربه افتان در انرژی‌های ۲۰، ۴۰ و ۶۰ ژول با سرعت‌های ۲,۶، ۳.۶۸ و ۴.۵ متر بر ثانیه انجام گرفت. نتایج حاصل از آزمایش ضربه سرعت پایین نشان دهنده این است که نانو لولههای کربنی موجب بهبود عملکرد مواد مرکب فیبر- فلز شده، همچنین تاثیر نانو لولههای کربنی چند دیواره در بهبود خواص ضربه کامپوزیت چند لایه فیبر- فلز بهتر از تاثیر نانو سیلیکا است. چسبندگی و پخش شوندگی بهتر نانو لولههای کربنی و ایجاد اتصال بین لایه‌ای قوی یکی دیگر از عوامل تاثیر گذار در پاسخ ضربه نمونه تقویت شده با نانو لوله کربن چند دیواره نسبت به نانو سیلیکا است.
امین ساری، رضا اسلامی فارسانی، محمدرضا زمانی،
دوره ۱۷، شماره ۳ - ( ۳-۱۳۹۶ )
چکیده
میکروترک های عمقی از آسیب های عمده در کامپوزیت ها هستند که در صورت مشاهده آنها باید سازه را جایگزین نمود. به منظور رفع این عیوب از پدیده خودترمیمی که از سیستم های بیولوژیکی همانند شبکه آوندی در گیاهان یا شبکه مویرگی در جانوران الهام گرفته شده، می توان استفاده کرد. در این پژوهش با بهره گیری از سیستم خودترمیمی یک بعدی، به ترمیم میکروترک ها و آسیب های ایجاد شده در یک سازه کامپوزیتی پرداخته شد. بدین منظور از چند سری میکرولوله های شیشه ای برای ایجاد مکانیزم ترمیم شوندگی استفاده شد. این میکرولوله ها با نوعی ماده ترمیم کننده شامل رزین به همراه هاردنر انیدریدی پر شدند. با برخورد ترک ها به میکرولوله ها، لوله ها شکسته شده و ماده خودترمیم درون آنها در محل آسیب جریان پیدا کرد و با گذشت زمان باعث حذف آسیب شد. هدف از پژوهش حاضر بررسی کسر حجمی مناسب برای ماده خودترمیم و زمان مطلوب برای مشاهده پدیده ترمیم شوندگی است. بدین منظور میکرولوله های شیشه ای حاوی مواد ترمیمی انیدریدی با کسرهای حجمی ۰,۷۵، ۱.۶۵ و ۲.۵ درصد در کامپوزیت های اپوکسی–الیاف کربن تعبیه شدند. خواص کششی نمونه ها با گذشت زمان های مختلف پس از ایجاد آسیب بررسی شد. بیشترین مقدار بازیابی استحکام کششی به میزان ۸۹ درصد برای نمونه حاوی ۱.۶۵ درصد حجمی ماده ترمیمی مشاهده شد. همچنین بررسی های مربوط به کرنش نشان داد که حضور میکرولوله ها باعث کاهش کرنش شکست در نمونه ها شده که با افزایش زمان ترمیم، کرنش شکست نیز بهبود می یابد.
سید عباس ارحام نمازی، نصر الله بنی مصطفی عرب، امیر رفاهی اسکوئی، فرانچسکو آیمریک،
دوره ۱۸، شماره ۳ - ( ۳-۱۳۹۷ )
چکیده
امروزه استفاده از مواد کامپوزیتی پایه پلیمری در صنایع مختلف به دلیل خواص مکانیکی خوب، سبکی و عایق بودن نسبت به حرارت و صوت و مقاومت به خوردگی با استقبال روزافزونی مواجه شده است. طی دو دهه اخیر، کامپوزیتهای پایه پلیمریِ تقویت شده با الیاف کربن دارای ساختار لایه‌ای کاربرد فراوانی در صنایع هوافضا و اتومبیل یافته‌اند. این مواد ممکن است در زمان تولید یا سرویس، تحت ضربه قرار گرفته و ناحیه عیب کوچکی در آنها به وجود آید. این عیب کوچک می‌تواند باعث کاهش خواص مکانیکی سازه شده و منجر به شکست آن گردد. از این رو لزوم بهره‌گیری از روشی جهت تشخیص عیوب در این مواد احساس میشود. در این مقاله، نمونه کامپوزیتی پایه پلیمری از الیاف کربن در رزین پلی استر ساخته شد و تحت آزمون ضربه قرار گرفت. به منظور در نظر گرفتن تکرارپذیری در فرایند عیب یابی، نمونه تحت ۴ آزمون متفاوت ضربه قرار گرفت و نواحی عیب با استفاده از روشهای آزمون رادیوگرافی با مایع نافذ و آزمون فراصوتی بازتابی به روش غوطه‌وری روبش C، مورد ارزیابی قرار گرفت. تصویر حاصل از روش رادیوگرافی با استفاده از دستگاه اسکنر دیجیتال، اسکن شد و همچنین تصویر حاصل از آزمون فراصوتی روبش C، با در نظر گرفتن مقدار رزولوشن در آزمون، کالیبره گردید. مساحت نواحی عیب با استفاده از نرم افزار ایمیج جی بدست آمد. بررسی نتایج حاصل حاکی از توانایی دو روش مذکور در تشخیص و اندازه گیری نواحی عیب در نمونه کامپوزیتی میباشد و روش روبش C ناحیه عیب را با دقت بیش‌تری می‌یابد.
دوره ۱۹، شماره ۳ - ( ۷-۱۳۹۸ )
چکیده
روشهای مختلفی برای مقاوم‌سازی ستون‌های بتنی که پوشش بتنی خود را از دست داده‌اند ارائه شده است. در این تحقیق، نمونه‌هایی از ستون‌های مربعی بتنی که پوشش بتنی خود را از دست داده‌اند مورد بررسی قرار گرفته و برای مقاوم‌سازی این ستون‌های آسیب دیده از تلفیق روش‌ها استفاده شده و کارایی آنها مورد ارزیابی قرار گرفته است. این روش‌ها شامل استفاده از لایه بتنی پوششی جدید و دورپیچ کردن ستون‌ها با الیاف کربن میباشد. متغیرهای این تحقیق شامل شکل مقطع، نوع بتن لایه پوششی (بتن فوق‌توانمند، بتن فوق‌توانمند با الیاف فولادی و ملات خودتراکم) و تعداد لایه‌های الیاف کربن (یک و دو لایه) است. تعداد کل نمونه‌ها در این تحقیق ۴۲ عدد میباشد که ۶ عدد از این نمونه‌ها به عنوان نمونههای کنترل، ۶ عدد به عنوان نمونههای کنترل آسیب دیده و ۳۰ عدد نمونههای آسیب دیده‌ای هستند که با لایۀ پوششی و الیاف کربن مقاوم‌سازی شده‌اند. کل نمونه‌ها تحت بار محوری یکنواخت قرار گرفتهاند. نتایج آزمایش‌ها نشان میدهد که در مقاوم‌سازی ستون به شکل مربعی بهتر است از لایه پوششی بتن فوق‌توانمند استفاده شود. درحالیکه در مقاوم‌سازی ستون به شکل دایروی بهتر است از ملات خودتراکم به عنوان لایه پوششی استفاده شود. همچنین مطالعه عددی برای صحت سنجی نتایج آزمایشگاهی و همچنین تعمیم نتایج آزمایشگاهی نمونههای با ابعاد کوچک برای ستون‌های با ابعاد بزرگ نیز انجام شده است.
دوره ۱۹، شماره ۶ - ( ۹-۱۳۹۸ )
چکیده
مقاله ی حاضر، عمل کرد تیرهای بتن مسلح تقویت شده در برش را به روش آزمایشگاهی مورد بررسی قرار داده و به کمک تحلیل اجزای محدود شبیه سازی میکند. سپس با انجام تحلیل های موردی، تاثیر استفاده از بتن با مقادیر متفاوت مقاومت فشاری و نسبت های متفاوت آرماتورهای عرضی مورد بررسی قرار خواهد گرفت. در بخش آزمایشگاهی ۴ نمونه ی تیر بتن مسلح به دو گروه با و بدون خاموت تقسیم شده و در آن اثر استفاده از نوارهای پلیمری تقویت شده با الیاف کربن به روش نصب در نزدیک سطح تحقیق میشود. برای این منظور، تیرهایی با ابعاد ۲۰۰ ۳۰۰ ۲۰۰۰ میلی متر ساخته شده و تحت بار استاتیکی قرار گرفتند و منحنی های بار- تغییر مکان وسط دهانه و نحوه ی گسیختگی آن ها مورد مقایسه قرار گرفتند. شیارهای مورد استفاده در تکنیک NSM، مجموعه هایی از دو شیار هستند که در فواصل منظم در دهانه های برشی ایجاد شده اند. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که استفاده از روش NSM باعث افزایش ظرفیت برشی به میزان ۴۱ درصد و ۶۹ درصد به ترتیب در تیرهای با و بدون خاموت می شود. به علاوه، شبیه سازی نمونه های آزمایشگاهی با مدل کردن احتمال جدا شدگی نوارهای کامپوزیتی با استفاده از المان چسبنده نشان می دهد که نتایج حاصل از روش پیشنهادی مدل سازی، انطباق خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارد. هم چنین تحلیل های اجزای محدود موردی نشان میدهد که با کاهش مقاومت فشاری بتن، احتمال جدا شدگی نوارهای CFRP بیش تر است و با افزایش درصد آرماتورهای برشی، کرنش محوری نوارهای CFRP کاهش پیدا می کند.
علی شهرجردی،
دوره ۲۰، شماره ۳ - ( ۱۲-۱۳۹۸ )
چکیده
در این تحقیق از روشی کارآمد از نظر هزینه و تجهیزات موجود برای ساخت نمونههای پنل ساندویچی با هسته فوم اکستیک و هسته فوم معمولی استفاده شده است. برای ساخت فوم اکستیک از فوم پلی‌اورتان استفاده شده است و همچنین روی نمونه فوم ساخته شده آنالیز حرارتی انجام شد تا محدوده حرارتی مجاز برای ساخت فوم اکستیک مشخص شود. در رویه پنل، چهار لایه الیاف کربن به کار برده شده که پس از ساخت هسته‌ها و رویه‌ها پنل ساندویچی با دو هسته از جنس متفاوت ساخته شد. آزمایش‌های مختلفی از جمله آزمایش خمش سه‌نقطه‌ای، آزمایش فشار لبه‌ای، آزمایش ضربه شارپی، آزمایش فشار مسطح و ضربه افتان روی نمونه‌ها به‌منظور دستیابی به برخی خواص مکانیکی انجام شد و نتایج مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج به دست آمده از آزمایش فشار مسطح نشان داد که مدول فشاری پنل ساندویچی با هسته فوم اکستیک ۸/۴ برابر مدول پنل ساندویچی با هسته فوم معمولی است. همچنین مقاومت فشاری آن به دلیل خاصیت اکستیک بودن هسته، در حدود ۲۰ برابر مقاومت پنل ساندویچی با هسته فوم معمولی برآورد شد. این رفتار به دلیل ضریب پواسون منفی این مواد است که دامنه تغییر آنها را نسبت به مواد دیگر بالا می‌برد. همچنین نتایج حاصل از آزمایش ضربه افتان نشان داد که مقاومت به ضربه در پنل ساندویچی با هسته فوم اکستیک نسبت به پنل ساندویچی با هسته فوم معمولی به میزان ۱۲/۶۲% افزایش پیدا میکند که دلیل آن قابلیت جذب انرژی بالای این‌گونه مواد است.
محمد تیزمغزنژاد، داود اکبری،
دوره ۲۲، شماره ۵ - ( ۲-۱۴۰۱ )
چکیده
برشنگاری دیجیتالی یکی از روشهای نوین آزمونهای غیرمخرب مبتنی بر نور لیزر است که برای اندازهگیری مشتق جابهجایی سطوح مورد استفاده قرار گرفته و بهسرعت درحال توسعه و توانمدندسازی میباشد. در این روش با تکیه بر تداخل امواج لیزر بازتاب شده از سطح جسم، گرادیان جابهجایی نمونه تغییرشکل یافته تحت نوعی از بارگذاری، بهطور مستقیم اندازهگیری میشود، لذا امکان ارزیابی غیرتماسی و تمام میدانی قطعه با سرعت و دقت بالا فراهم میگردد. یکی از مزایای عمده این روش، توانایی آن در شناسایی عیوب زیرسطحی در مواد مختلف از جمله کامپوزیتها میباشد. در این مقاله نمونههای دارای ترک زیرسطحی از جنس مواد مرکب تقویت شده با الیاف شیشیه و الیاف کربن به کمک آزمون برشنگاری دیجیتالی مورد بازرسی قرار گرفتهاند. همچنین مقادیر بهینه هر یک از پارامترهای اصلی برشنگاری شامل اندازه بارگذاری و فاصله برش، برای هر جنس با استفاده از طراحی آزمایش به روش تاگوچی بدست آمده است. نتایج نشان میدهد که برای هر نوع مادهای یک مقدار بهینه از بارگذاری و اندازه برش وجود دارد که در صورت اعمال آنها بهترین نتایج آزمون حاصل میگردد.
امیر کریمان مقدم، سعید رهنما،
دوره ۲۳، شماره ۸ - ( ۵-۱۴۰۲ )
چکیده
روش مناسب برای اتصال پلیمرهای تقویت شده با الیاف کربن (CFRP) به آلومینیوم که باعث توزیع تنش یکنواخت، عملکرد خستگی مناسب‌تر و کاهش وزن میگردد اتصال چسبی میباشد. در اتصال چسبی سطح تماس چسبنده‌ها و چسب نواحی حساس برای شروع و گسترش خرابی میباشند. برای از بین بردن آلودگی-های سطحی چسبنده‌ها بایستی عملیات سطحی شوند. در این تحقیق تاثیر الگوی هدفمند عملیات سطحی لیزری در استحکام اتصال چسبی کامپوزیت/آلومینیوم مود اول شکست مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا عملیات سطحی لیزری در سرتاسر نمونه‌ها انجام شده تا بتوان پارامترهای دستگاه لیزر که با ایجاد کیفیت سطح مناسب باعث افزایش استحکام اتصال می‌گردند پیدا شوند. سپس الگوی سطح هدفمند لیزری با پارامترهای مناسب برای ایجاد سایش و تمیزکاری سطح چسبنده‌ها انجام شده است. نتایج نشان دهنده افزایش ۵/۱۵% نرخ رهایی انرژی کرنشی بحرانی مود اول برای نمونه عملیات سطحی لیزری سرتاسری نسبت به روش سنباده‌زنی میباشد. این در حالی است که با الگوی هدفمند عملیات سطحی لیزری نرخ رهای انرژی کرنشی بحرانی مود اول بترتیب ۹/۵% و ۴/۲۲% نسبت به عملیات سطحی لیزری سرتاسری و سنباده‌زنی افزایش پیدا کرده است. بررسی سطح شکست نمونه‌ها نشان دهنده به تأخیر افتادن رشد ترک در نمونههای الگوی هدفمند عملیات سطحی لیزری با تغییر از حالت خرابی اتصال به پارگی الیاف میباشد که باعث بهبود استحکام اتصال شده است.
محمد براهنی، رسول خوشدونی فراهانی، علی ملک حسینی،
دوره ۲۳، شماره ۱۰ - ( ۷-۱۴۰۲ )
چکیده
کامپوزیتهای تقویت شده با الیاف کربن کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف دارا می باشد که خواص فیزیکی و مکانیکی دلیل اهمیت آنها میباشد. در این راستا همچنین جهت استحکام بخشی به زمینه رزین اپوکسی از نانو لولههای چند جداره کربنی استفاده میشود که از جمله مواد نو ظهور و مهم میباشد. از آنجایی که برای اصلاح قطعات کامپوزیتی تقویت شده نیاز به ماشینکاری میباشد، در این تحقیق آسیبهای ایجاد شده طی فرآیند نیز باید مورد بررسی قرار گرفته و راهکارهایی جهت رفع آن ارایه میگردد. در این مطالعه، بر روی آسیب لایه لایه شدگی در ماشینکاری قطعات کامپوزیتی زمینه اپوکسی تقویت شده با الیاف کربن و نانو لولههای چند جداره کربنی پرداخته شده است. در این راستا آزمایش هایی با ابزار فرز انگشتی از جنس کاربایدی در سرعت دروانی و سرعت پیشرویهای مختلف انجام شده است، سپس لایه لایه شدگی هایی که در این آزمایشات ایجاد شده است مورد مطالعه قرار میگیرد.در تحلیل نتایج با افزایش سرعت دورانی از ۵۰۰ به ۲۵۰۰ میزان لایه لایه شدگی ۲۵درصد افزایش و نیرو ۸۷ درصد کاهش یافت.همچنین راهکارهایی که شامل کاهش سرعت پیشروی می باشد تاثیر بسزایی در بهبود کیفیت نهایی قطعه ماشینکاری شده خواهد داشت.
رضا رشمه کریم، محمد جعفری، مهدی حیدری،
دوره ۲۳، شماره ۱۰ - ( ۷-۱۴۰۲ )
چکیده
تحلیل و مدلسازی نحوه رشد ترک و آسیب در اجسام و سازه ها یکی از موارد مهم برای طراحی روشهای جلوگیری رشد ترک و یا توقف آن جهت جلوگیری از وقوع شکست ناگهانی و در نتیجه افزایش عمر سازهها میباشد. تا کنون تحقیقات گستردهای در زمینه مدلسازی شکست، رشد ترک و آسیب در اجسام و سازهها، توسط پژوهشگران صورت گرفته است. با وجود این پژوهشها هنوز مشکلات زیادی در زمینه مدلسازی رشد ترک و آسیب در اجسامی که دارای نقاط منفرد و ناپیوستگیها میباشند، وجود دارد. در سالهای اخیر نظریه جدیدی تحت عنوان تئوری پری¬داینامیک برای مدل سازی و تحلیل چنین مسائلی ارائه شده است. چارچوب فرمولبندی تئوری پریداینامیک بر اساس معادلات انتگرالی می باشد. همچنین نقاط منفرد، ناپیوستگیها و آسیب در جسم و مدلسازی آنها به عنوان نوعی دیگر از تغییر شکل و جزیی از معادلات ساختاری این تئوری می باشند. در نتیجه میتوان از تئوری پریداینامیک بطور مستقیم و بدون نیاز به روابط تکمیلی جهت مدلسازی رشد ترک در مسائلی که شامل نقاط منفرد و ناپیوستگی ها هستند، استفاده کرد. در این پژوهش به ارزیابی تئوری پریداینامیک مبتنی بر پیوند در تحلیل و مدلسازی آسیب در قطعهکار کامپوزیتی پلیمری تکلایه تقویت شده با الیاف تکجهته کربن پرداخته شدهاست و نتایج حاصل از این پژوهش با نتایج منابع در دسترس مورد مقایسه قرار گرفته شده است. با توجه به نتایج حاصل از این پژوهش میتوان بیان کرد که تئوری پریداینامیک بخوبی و بدون تغییر درمعیار و بدون نیاز به روابط تکمیلی قادر به تحلیل و مدلسازی رشد ترک، آسیب و شکست در قطعهکار کامپوزیتی پلیمری تقویت شده با الیاف کربن میباشد. همچنین میتوان بیان کرد که جهت الیاف در قطعهکار کامپوزیتی موردنظر تاثیر بسزایی بر آسیب و رشد ترک ایجاد شده در آن و نیروی وارد بر آن از طرف ابزار طی فرآیند ماشینکاری دارد.
