علوم و فناوری کامپوزیت
سال:1402 | دوره:10 | شماره:4 |تعداد مقالات:6

این تحقیق، با هدف بررسی سازگارکننده متیل دی فنیل دی ایزوسیانات و مالئیک انیدرید پلی پروپیلن بر ریخت شناسی و خواص فیزیکی-مکانیکی کامپوزیت چوب پلاستیک حاوی نانوسیلیکا و نانورس، پلی اتیلن پر چگالی، آرد چوب انجام گردید. بدین منظور 3% سازگارکننده به همراه ذرات نانو در 3 سطح 0%، 2%، 4% با دستگاه مخلوط کن داخلی مخلوط و با استفاده از روش قالب گیری تزریقی نمونه های آزمونی تهیه شدند. سپس خواص فیزیکی و مکانیکی نمونه ها نظیر جذب آب و واکشیدگی ضخامت، مدول و استحکام های کششی و خمشی و استحکام ضربه بر نمونه ها انجام گرفت. نتایج نشان داد که افزایش ذرات نانو تأثیر مثبتی بر خواص فیزیکی و مکانیکی به استثنای استحکام به ضربه داشته و باعث بهبود آن ها شده است. هرچند که حضور نانو سیلیکا منجر به افزایش جذب آب کامپوزیت ها شده است. بررسی طیف FTIR و الگوی XRD توزیع نانو رس در زمینه پلیمری از نوع بین لایه ای بوده و در نانو سیلیکا تجمع و انباشتگی ذرات نانو و افزایش ابعاد بلورها در کامپوزیت می باشد. نتایج استحکام خمشی، کششی توسط میکروسکوب الکتریکی روبشی مورد تایید قرار گرفت.

هدف از پژوهش حاضر، ساخت و بررسی خواص مکانیکی مواد مرکب زمینه آلومینیومی تقویت شده با الیاف کوتاه کربن به روش متالورژی پودر بود. در این پژوهش از الیاف کوتاه کربن به عنوان تقویت کننده با درصد های دو، چهار، شش و هشت درصد در زمینه ی آلومینیوم 5083 به روش پرس گرم، با فشار 100 مگاپاسکال، دمای 500 درجه ی سانتی گراد، به مدت یک ساعت و در محیط گاز آرگون استفاده شد. از آسیاب کم انرژی به منظور اخطلاط مواد اولیه ی پودری در زمان های آسیاب کاری بهینه شده استفاده گردید. سپس چگالی نمونه های مرکب حاصله محاسبه گشت و آزمون های مکانیکی از جمله سختی سنجی، تنش کششی و تنش خمشی مورد بررسی قرار گرفت و در نهایت مقاطع شکست نمونه های کشش مورد مطالعه قرار گرفت. بهترین نتایج برای نمونه ی مرکب با چهار درصد حجمی تقویت کننده با چگالی نسبی 4/98 در زمان اخطلاط بهینه ی چهار ساعت، استحکام کششی 360.28 مگاپاسکال، استحکام خمشی 423.77 مگاپاسکال و سختی 101.6 ویکرز با سازکار شکست بیرون کشیده شدن الیاف و پل زدن ترک از روی الیاف، بدست آمد.

در این پژوهش، استفاده از کامپوزیت های حاوی اکسید بیسموت با ناخالصی گادمیم، تیتانیم، ایتریوم، تنگستن، زیرکونیم و روی، به عنوان ماده حفاظی برای محافظت مؤثر پرداخته شده است. در اینجا، ارزیابی محافظ های پرتوهای ایکس و گاما برای کامپوزیت های منتخب، با استفاده از ابزار شبیه سازی بر پایه روش مونت کارلو Geant4، در محدوده انرژی فوتون 15 کیلو الکترون ولت تا 15 مگا الکترون ولت پرداخته شده است. برای بررسی عملکرد این کامپوزیت های منتخب، کمیت های مؤثر در تضعیف پرتو گاما مانند: ضریب تضعیف های (کل، خطی و جرمی)، مسافت آزاد میانگین، لایه های یک دهم مقدار و نیم مقدار، نسبت پراکندگی کامپتون به ضریب تضعیف کل محاسبه شده است. برای تأیید نتایج شبیه سازی، نتایج حاصل از شبیه سازی انجام شده با داده های مستخرج از پایگاه داده NIST-XCOM مقایسه می شود، که داده های مستخرج از پایگاه NIST-XCOM و نتایج شبیه سازی انجام گرفته توافق خوبی با یکدیگر دارند. همچنین، درصد انحراف (RD) بین نتایج محاسبه شده در بیشتر موارد کمتر از 2 درصد مشاهده می شوند. ترکیب اکسید بیسموت حاوی گادمیم به دلیل عدد اتمی بالای بیسموت و گادمیم، جذب و تضعیف فوتون های پرانرژی را با کارایی بالاتری نسبت به سرب داشته و سمیت کمتری دارند. حفاظ های ترکیب اکسید بیسموت با عنصر گادمیم می تواند به عنوان جاذب فوتون های پر انرژی برای مشاغل مختلف حوزه پرتو پزشکی مانند پزشکان، دندان پرشکان، کارکنان اتاق عمل وکارشناسان رادیولوژی استفاده شود و باعث افرایش سلامت و ایمنی کارکنان گردد.

در این مطالعه، تحلیل مودال پوسته های ساندویچی مخروطی سه جزیی با یک هسته مشبک کامپوزیتی بر مبنای روش های تجربی و تئوری ارائه شده است. بدین منظور، دو نمونه از چنین ساندویچی متشکل از دو رویه همسان از پارچه کولار و هسته مشبک میانی با سلول های شش ضلعی منتظم و الیاف ترکیبی از شیشه - کربن ساخته شد. در ادامه، آزمون های مودال برای استخراج فرکانس های طبیعی و شکل مودها بر مبنای جمع آوری داده ها از 40 نقطه بر روی سطح پوسته (پنچ مقطع عرضی در راستای یال مخروط و هشت نقطه محیطی با زوایه ᵒ45) توسط دستگاه سرعت سنج لیزری انجام شده است. بر طبق نتایج تجربی، اختلاف فرکانس های طبیعی دو نمونه پوسته ساندویچی برای اولین شکل مود کمتر از 3% و برای دومین شکل مود تقریبا 6% می باشد. بنابراین می توان نتیجه گرفت، کمترین خطا ممکن در طراحی مفهومی مراحل مختلف ساخت و در حین اجرای فرآیندها برای تولید پوسته ساندویچی مخروطی مشبک وجود داشته است. همچنین شبیه سازی عددی با استفاده از المان های سه بعدی در نرم افزار آباکوس صورت پذیرفته است که با نتایج حاصل از آزمون مودال صحت سنجی شده اند. مقایسه فرکانس های طبیعی مطابق با شکل مودهای مختلف بر مبنای روش های المان محدود آباکوس و تجربی نشان می دهد که تطابق بسیار خوبی بین نتایج وجود دارد که حداکثر اختلاف در فرکانس طبیعی کمتر از 16% می باشد.

در قلب داشبورد یک خودرو، یک ساختار پشتیبانی کننده با عنوان تیر تقویتی داشبورد برای تحمل بارها و پاسخ به نیروهای تصادف وجود دارد. تیر تقویتی داشبورد ستون اصلی داشبورد شناخته می-شود. چرا که عملکرد آن شامل ایمنی، پشتیبانی سازه ای از مجموعه داشبورد و برآورده کردن استانداردهای صدا، لرزش و سفتی می باشد. اگر فرکانس های طبیعی ساختار تیر تقویتی داشبورد با یکی از فرکانس های تحریک کننده آن همپوشانی داشته باشند، پدیده ای به نام تشدید رخ می دهد. با توجه به پایین بودن سفتی تیر تقویتی موجود، برای جلوگیری از این پدیده مخرب، پاسخ مودال مجموعه تیر تقویتی مورد مطالعه و اصلاح قرار گرفت. در این مقاله با تغییر جنس تیر تقویتی از فلزی به کامپوزیتی پایه پلیمری،تیر مورد طراحی مجدد قرار گرفت و عملکرد ارتعاشی و تحلیل تنش آن انجام شد. شبیه سازی ها نشان داد تغییر جنس تیر فلزی به کامپوزیت شیشه/ اپوکسی، کربن/ اپوکسی و چندلایه فلز/ الیاف/ اپوکسی باعث افزایش 18 درصدی فرکانس طبیعی می شود. به منظور جلوگیری از تشدید به مقدار بیشتری افزایش فرکانس طبیعی نیاز است لذا در کنار تغییر جنس به کامپوزیت، برای کاهش درجه آزادی تیر تعدادی تکیه گاه جهت اتصال تیر به بدنه خودرو، اضافه شد. اعمال هم زمان تغییر جنس و کاهش درجه آزادی افزایش 460 درصدی فرکانس طبیعی را در پی داشت. از آن جایی که افزایش بیش از حد فرکانس طبیعی منجر به بالا رفتن صلبیت سازه و در نتیجه تمرکز تنش خواهد شد، تحلیل عددی تنش صورت گرفت و در نهایت لایه چینی مناسب برای تیر تقویتی داشبورد پیشنهاد گردید.

چند لایه های کامپوزیتی- فلزی ساختارهای ترکیبی جدیدی هستند که در آن چندین ورق فلزی نازک و لایه های کامپوزیت به هم متصل شده اند. این ساختارها دارای ویژگی هایی چون مقاومت خستگی بالا، مقاومت در برابر ضرب و جذب بالای انرژی بوده که باعث افزایش روز افزون کاربرد آن ها در صنایع مختلف شده است. FML ها مستعد بروز آسیب می باشند. در این مطالعه آسیب در FML تحت بار استاتیکی کششی شامل ترک های ماتریسی، جدایی بین لایه ای القایی ناشی از ترک ماتریسی و پلاستیسته لایه های فلزی بررسی شده است. با استفاده از مدل تحلیلی توزیع تنش و نرخ رهاسازی انرژی در FML حاوی ترک ماتریسی و جدایی بین لایه ای استخراج گردید. همچنین مدل سازی عددی FML حاوی آسیب های مذکور نیز انجام شد. نتایج توزیع تنش استخراج شده از مدل تحلیلی و عددی با هم مقایسه شد و بین نتایج انطباق خوبی مشاهده گردید. در ادامه نمونه های FML تحت آزمایش کشش قرار گرفتند و آسیب هایی که در آن-ها رخ داده بود نمایش داده شد. با استفاده از مدل تحلیلی و محاسبه نرخ رها سازی انرژی، اشباع ترک ماتریسی و شروع جدایی بین لایه ای در چگالی ترک 0.38 (فاصله دو ترک 2.7 میلیمتر) استخراج گردید. با مشاهده نمونه های تجربی، این چگالی ترک در بیشتر طول نمونه مشاهده گردید، اما به علت های مختلفی چون نواقص ساخت، در بعضی از نواحی فاصله بین ترک ها بزرگتر از مقدار مذکور بود.