علوم و فناوری کامپوزیت
سال:1402 | دوره:10 | شماره:3 |تعداد مقالات:6

کامپوزیت ها موادی ترکیبی با حداقل دو ماده هستند که یکی به عنوان زمینه و دومی به منظور افزایش خواص مفید به ماده پایه افزوده می شود. این مطالعه نیز در مورد یکی از کامپوزیت های پرکاربرد تحت عنوان کامپوزیت های زمینه آلومینیومی به همراه مواد تقویت کننده افزودنی شامل سیلیکون کارباید SiC است. از جمله مزایای این کامپوزیت ها می توان به مواردی مثل سختی و استحکام بالا و همین طور سبکی اشاره نمود. همچنین معایب آن قابلیت ضعیف ماشین کاری و سایش بالا در ابزارهای ماشین کاری است. تاکنون مطالعات متعددی برای بهبود قابلیت ماشین کاری کامپوزیت های پایه فلزی انجام گرفته است. بر اساس پیشینه پژوهش انجام شده در این حوزه، تحقیقات محدودی در مورد تأثیر روش های مختلف خنک کاری، بخصوص خنک کاری برودتی و استراتژی های مرتبط بر سایش و عمر ابزار برشی در ماشین کاری کامپوزیت های پایه فلزی صورت گرفته است. لذا در این مطالعه اثر پارامترهای برشی و خنک کاری برودتی بر سایش ابزار در ماشین کاری A356-10%SiC مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس تحلیل های آماری صورت گرفته مشاهده شد که اثر پارامترهای برشی و پارامترهای خنک کاری برودتی بر اندازه سایش ابزار محسوس بوده (R2 برابر با 0. 97) و رابطه ریاضیاتی قوی بین سایش ابزار و پارامترهای مطالعه شده وجود دارد. همچنین با مقایسه مطالعات پیشین، می توان اذعان نمود که عمر ابزار برشی نسبت به حالت خشک تا 26% افزایش یافته است.

ارزیابی غیرمخرب خواص مکانیکی و پایش سلامت سازه های کامپوزیتی از اهمیت بالایی برخوردار است. هدف از این پژوهش، ارایه یک روش ارزیابی غیرمخرب بر پایه گسترش امواج لمب برای بررسی آسیب ترک زمینه در کامپوزیت های لایه ای است. بدین منظور، پس از ایجاد مدل اجزای محدود یک کامپوزیت شیشه/اپوکسی، رفتار موج لمب در دو مود پادمتقارن (A0) و متقارن (S0) با فرکانس های تحریک مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. سپس، نمودارهای پراکندگی مود A0 و S0 موج لمب با در نظر گرفتن چگالی ترک های متفاوت بدست آمدند. مشاهده شد که چگالی ترک زمینه و افت خواص مکانیکی کامپوزیت های متعامد بر روی سرعت مود S0 موج لمب بیشتر از سرعت مود A0 تاثیرگذار است. همچنین، تشخیص ترک زمینه به کمک افت سرعت موج لمب در فرکانس های بالا و نزدیک به فرکانس قطع دقیق تر انجام شد. مشاهده شد که با افزایش چگالی ترک، فرکانس قطع کاهش یافت و همچنین با افزایش تعداد لایه های 90 درجه در کامپوزیت متعامد، افت سرعت موج لمب بیشتر شد. نتیجه گیری شد که روش شبیه سازی گسترش امواج لمب می تواند به عنوان یک آزمایشگاه مجازی برای ارزیابی غیرمخرب کامپوزیت ها و تشخیص چگالی ترک زمینه در آنها مورد استفاده قرار گیرد.

بیوکامپوزیت های منیزیمی به دلیل خواص زیست سازگاری و زیست تجزیه پذیری به یکی ازگزینه های بسیار مناسب در کاربرد های ایمپلنت های ارتوپدیک تبدیل شده اند. اما، نرخ خوردگی بالای منیزیم باعث تخریب سریع تر آن در محیط های خورنده می شود که این امر منجر به شکست زود هنگام ایمپلنت پیش از بهبود کافی استخوان می گردد. در همین راستا، نیاز است تا فرآیند های اصلاح سطحی بر روی آن صورت گیرد تا مقاومت به خوردگی را بهبود بخشد. در این تحقیق، به بررسی تاثیر دو فرآیند اصلاح سطحی ساچمه زنی و الکتروریسی بر خواص خوردگی کامپوزیت منیزیم/هیدروکسی آپاتیت پرداخته شده است. فرآیند ساچمه زنی با استفاده از ساچمه های شیشه ای در شدت آلمنmmN 0. 3 و با میزان پوشش 100 درصد بر روی کامپوزیت انجام شده است. فرآیند الکتروریسی نیز با استفاده از نانوالیاف از جنس پلی کاپرولاکتون (PCL) در ولتاژ kV 18 به مدت 30 دقیقه صورت گرفته است. آزمون های کشش-فشار روی نمونه کامپوزیت، پایش pH و کاهش وزن به روش غوطه وری روی نمونه های ساچمه زنی شده و پوشش دهی شده انجام شده است. نتایج نشان می دهد الکتروریسی نرخ خوردگی منیزیم را در مدت زمان 1 روز و 7 روز به ترتیب به مقدار 75% و 40% کاهش داده است. ساچمه زنی نیز به همین ترتیب توانسته است نرخ خوردگی را به مقدار 35% و 20% کاهش دهد. الکتروریسی به دلیل سطح ویژه بالا جهت جذب کلسیم فسفات منجر به کاهش سطح تماس محلول خورنده شده و نرخ خوردگی را کاهش می دهد. ساچمه زنی نیز به دلیل تسریع در ایجاد لایه غیرفعال می تواند خوردگی را به تاخیر بیاندازد و در کوتاه مدت منجر به افزایش مقاومت خوردگی شود.

در این تحقیق با هدف بررسی اثر دما بر عملکرد اتصالات چسبی، پرچی و ترکیبی متصل شونده های کامپوزیتی از جنس شیشه/اپوکسی، اقدام به مطالعه پارامتر های تأثیرگذار بر این اتصال شده است. پس از بررسی های صورت گرفته پارامترهای، آماده سازی سطح ناحیه اتصال به وسیله کاغذ سنباده در دو سطح بوسیله کاغذ سنباده با شماره های دانه 220 و 400 و نیز کنترل ضخامت لایه چسب در دو سطح 13/0 و 26/0 میلی متر و نوع مته مورد استفاده جهت اعمال سوراخ در دو سطح مته اره و مته چوب برای اتصال پرچی انتخاب شدند. ادغام پارامترهای منتخب دو اتصال چسبی و پرچی به منظور بررسی اتصال ترکیبی در نظر گرفته شده است. در همین راستا طراحی آزمایشی به روش تاگوچی در نرم افزار طراحی آزمایش مینی تب انجام پذیرفته است. هدف از انجام بخش تجربی این تحقیق به صورت عنوان شده در سطرهای قبلی، به دست آوردن اتصالات بهینه با توجه به پارامترها و سطوح تعریف شده جهت معیار قرار دادن و مقایسه با مقادیر بدست آمده پس از انجام آزمون برروی اتصالات یاد شده تحت اثر دمای 80 درجه سانتی گراد که به مدت چهار ساعت بر نمونه ها اعمال شده است، می باشد. به منظور نزدیک نمودن نتایج به شرایط صنعتی تعدادی نمونه اتصال چسبی، پرچی و ترکیبی با استفاده از سطوح بهینه پارامترهای تعریف شده برای هر یک از آنها، براساس آرایش زیگزاگ چهار پرچ در راستای پهنای ناحیه اتصال نمودیم که نمونه های تعریف شده در این بخش با تکرار پذیری 2 نمونه تحت اثر دو دمای محیط و 80 درجه سانتی گراد مورد ارزیابی قرار

به دست آوردن مقادیر تنش ها در پوسته کروی یک مخزن چند لایه کامپوزیتی جدار نازک به روشی کاملا تحلیلی و بدون نیاز به استفاده از روش های عددی در حل معادلات، موضوعی است که تا کنون بررسی نشده است. در این مقاله با استفاده از حلی کاملا تحلیلی به کمک تئوری کلاسیک پوسته ها، مقادیر تنش ها در هر لایه از پوسته کروی مخزن چند لایه کامپوزیتی جدار نازک به دست آمده است. در این روش حل با استفاده از معادلات تعادل، قانون هوک، روابط کرنش-جابجایی و انحنا – جابجایی، معادلات حاکم بر پوسته دوران یافته عمومی کامپوزیتی استخراج گردیده و سپس معادلات حاکم بر پوسته کروی متقارن به دست آمده اند. در ادامه به کمک معادلات سازگاری جابجایی و چرخش، نیروها و تنش ها در تقاطع پوسته کروی و استوانه کامپوزیتی استخراج شده اند و پس از آن تنش های طولی و محیطی در پوسته کروی مخزن کامپوزیتی جدار نازک تحت فشار داخلی در هر لایه به دست آمده اند. در نهایت نتایج حل کاملا تحلیلی بر مبنای تئوری کلاسیک پوسته ها با نتایج حل عددی اجزاء محدود مقایسه شده و نشان داده شده است مقادیر تنش حاصل از نتایج تحلیلی انطباق خوبی با نتایج حل عددی دارند و می توان با استفاده از نتایج این حل تحلیلی مخازن کامپوزیتی را به صورت بهینه طراحی نمود

هدف این پژوهش پیشنهاد یک روش ارزیابی غیرمخرب به وسیله گسترش امواج هدایت شونده برای بررسی کاهش ضخامت (خوردگی) در لوله های فلزی پوشش داده با کامپوزیت بوده است. ابتدا مدل اجزای محدود یک لوله فولادی به ضخامت 4 mm و قطر 200 mm پوشش دهی شده با کامپوزیت لایه ای ایجاد شد، که در آن روکش کامپوزیتی از لایه های نمد الیاف شیشه خرد شده و پارچه فیبر شیشه روینگ بافته شده تشکیل شده بود. سپس مود نامتقارن اساسی موج هدایت شونده با فرکانس 100 kHz در راستای طولی سازه گسترش داده شد و سرعت فازی موج در نمونه هایی با میزان خوردگی متفاوت لوله فولادی اندازه گیری شد. در مرحله ی اول، خوردگی به صورت یکپارچه در سرتاسر لوله و در مرحله بعد در قسمتی از لوله با طول مشخص و زوایای محیطی 90، 180 و 360 درجه ایجاد شد. نشان داده شد که میزان کاهش سرعت فاز موج در قسمت های دارای خوردگی نسبت به قسمت سالم بین 9% تا 33% برای میزان خوردگی های مختلف بوده است. همچنین، تشخیص وجود، محل و میزان خوردگی در قسمت فولادی لوله به کمک روش گسترش امواج هدایت شونده با دقت مناسبی انجام شد. نتیجه گیری شد که روش شبیه سازی گسترش امواج هدایت شونده می تواند به عنوان یک آزمایشگاه مجازی به منظور توسعه روش هایی برای ارزیابی غیرمخرب لوله های پوشش-دهی شده با کامپوزیت و تشخیص محل و میزان خوردگی در آنها مورد استفاده قرار گیرد.