فصلنامه علمی کارافن

فصلنامه علمی کارافن

ارزیابی استحکام اتصال توکار کامپوزیتی تقویت‌شده با نانوذرات و بررسی اثر شرایط محیطی مرطوب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی (کاربردی)

نویسنده
عضو هیات علمی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فنی و حرفه‌ای، تهران، ایران.
چکیده
اتصالات از مهم‌ترین بخش‌های سازه‌های مهندسی هستند. برای سازه‌های ساندویچی و پلیمری از اتصالات توکار استفاده می‌شود. مانند طراحی دیگر اتصالات، طراحی این اتصالات نیز باید به صورتی باشد که آسیب از ناحیه اتصال اتفاق نیفتد. مطالعات زیادی درخصوص اتصالات توکار انجام شده است که همه با هدف ارتقای ظرفیت بار اتصال انجام شده‌اند. اتصالاتی که در سازه‌های مخابراتی استفاده می‌شوند باید حتی‌الامکان غیرفلزی باشند تا مانعی در برابر عبور امواج یا بروز تشعشع ناخواسته نباشند. کامپوزیتی‌کردن اتصالات فلزی به‌عنوان یکی از ایده‌های عملیاتی برای مقابله با شرایط محیطی و حذف فلزات در مقابل تشعشعات مخابراتی است. در این مقاله به بررسی امکان جایگزینی اتصالات توکار کامپوزیتی تقویت‌شده با نانوذرات آلومینا به‌جای استفاده از نمونه‌های فلزی پرداخته شده است. برای بررسی میزان تأثیرپذیری نمونه‌های کامپوزیتی در برابر شرایط محیطی، به بررسی جذب رطوبت در نمونه‌های ساخته‌شده پرداخته شده است. نتایج استحکامی و محیطی مؤید استفاده از نمونه‌های کامپوزیتی به‌جای اتصالات توکار فلزی است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Evaluation of the Strength of the Composite-insert Reinforced with Nanoparticles and Investigation of the Effect of Wet Environmental Conditions

نویسنده English

majid Mokhtari
Faculty Member, Department of Mechanical Engineering, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, Iran.
چکیده English

The Joints are important elements of engineered structures. Sandwich and polymer structures utilize insert joints. The design of these joints, like other ones, must prevent damage in the connection area. Several studies have been conducted on insert joints to improve their load capacity. It is recommended that telecommunications structures consider the use of non-metallic connections to prevent interference with wave transmission and unwanted radiation effects. One potential solution for addressing environmental conditions and reducing metal in telecommunications radiation is the use of composite metal connections. In this article, the possibility of replacing metal samples with composite insert joints reinforced with alumina nanoparticles is explored. To evaluate the efficacy of composite samples in varying environmental conditions, an analysis of their moisture absorption was conducted. The outcomes of both the strength and environmental tests provided evidence that composite samples can serve as a viable substitute for metal-embedded joints.

کلیدواژه‌ها English

Composite Insert Joints Insert Sandwich Panel Pull
out Test
[1] European Cooperation for Space Standardization. (2011). Space engineering; Insert design handbook (ECSS-E-HB-32-22A). ECSS. https://pdfcoffee.com/ecss-e-hb-32-22a-i nsert-design-handbook-pdf-free.html
[2] Ershad Langroudi, A., & Akkaf, M. H. (2017). Improvement in the mechanical properties of polyester nanocomposite with nano-silica prepared by sol-gel method. Journal of Science and Technology of Composites, 3(4), 419-428. https://jstc.iust.ac.ir/article_ 22899.html?lang=en
[3] Avila, A. F., Carvalho, M. G. R., Dias, E. C., & da Cruz, D. T. L. (2010). Nano-structured sandwich composites response to low-velocity impact. Composite Structures, 92(3), 745-751. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2009.09.010
[4] Venkatanarayanan, P. S., & Stanley, A. J. (2012). Intermediate velocity bullet impact response of laminated glass fiber reinforced hybrid (HEP) resin carbon nano composite. Aerospace Science and Technology, 21(1), 75-83. https://doi.org/10.1016/j.ast.2011.05.007
[5] Jajam, K. C., & Tippur, H. V. (2012). Quasi-static and dynamic fracture behavior of particulate polymer composites: A study of nano- vs. micro-size filler and loading-rate effects. Composites Part B: Engineering, 43(8), 3467-3481. https://doi.org/10.1016/j.comp ositesb.2012.01.042
[6] Nguyen, K-H., Park, Y-B., Kweon, J-H., & Choi, J-H. (2012). Failure behaviour of foam-based sandwich joints under pull-out testing. Composite Structures, 94(2), 617-624. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2011.08.027
[7] Safarabadi Farahani, M., & Bigdeli, H. (2016). Finite element study of the failure mode and influence of effective Parameters on strength of sandwich structure joints used in satellite. Aerospace Knowledge and Technology Journal, 5(3 (special Issue)), 103-115. https://www.astjournal.ir/article_23011.html
[8] Song, K-I., Choi, J-Y., Kweon, J-H., Choi, J-H., & Kim, K-S. (2008). An experimental study of the insert joint strength of composite sandwich structures. Composite Structures, 86(1-3), 107-113. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2008.03.027
[9] Atas, C., & Basmaci, A. (2015). Damage behavior of potting materials in sandwich composites with pinned joints. Science and Engineering of Composite Materials, 22(5), 517-523. https://doi.org/10.1515/secm-2013-0176
[10] Bunyawanichakul, P., Castanie, B., & Barrau, J. J. (2005). Experimental and Numerical Analysis of Inserts in Sandwich Structures. Applied Composite Materials, 12(3), 177-191. https://doi.org/10.1007/s10443-005-1122-6
[11] Mokhtari, M., Shahravi, M., & Zabihpoor, M. (2018). Development of dynamic behavior of the novel composite T-joints: Numerical and experimental. Advances in aircraft and spacecraft science, 5(3), 385-400. https://doi.org/10.12989/aas.2018.5.3.385
[12] Mokhtari, M., Shahravy, M., & Zabihpoor, M. (2020). Novel development of dynamic behavior of carbon fiber reinforced polymer sandwich panels with stepwise graded adhesive layer. Aircraft Engineering and Aerospace Technology, 91(1), 50-59. https ://doi.org/10.1108/AEAT-08-2017-0179
[13] Goyal, V. K., Lundgren, E. C., & Patel, D. N. (2023). A study on the damage tolerance of durable redundant composite sandwich joints. Journal of Sandwich Structures & Materials, 25(1), 164-179. https://doi.org/10.1177/10996362221130968
[14] Pelin, C-E., Axenie, A-R., Gaz, A., Pelin, G., Stefan, A., Moisei, C., & Arnau Cubillo, A. (2023). Design, manufacturing and testing of pull-out and shear-out insert allowable for sandwich applications. Aircraft Engineering and Aerospace Technology, 95(9), 1378-1391. https://doi.org/10.1108/AEAT-10-2022-0280
[15] Al-Khazraji, M. S., Bakhy, S. H., & Jweeg, M. J. (2024). Composite sandwich structures: review of manufacturing techniques. Journal of Engineering, Design and Technology, 22(5), 1616-1636. https://doi.org/10.1108/JEDT-03-2022-0141
[16] American Society for Testing and Materials. (2022). Standard Test Method for Water Absorption of Plastics (ASTM D570-22). ASTM. https://www.astm.org/d0570-22. html
[17] American Society for Testing and Materials. (2022). Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics (ASTM D638-22). ASTM. https://www.astm.org/d0638-14. html
دوره 21، شماره 3
فنی و مهندسی
پاییز 1403
صفحه 151-167

  • تاریخ دریافت 02 بهمن 1402
  • تاریخ بازنگری 15 اسفند 1402
  • تاریخ پذیرش 13 خرداد 1403