بکارگیری روش تاگوچی به منظور طراحی بهینه پارامترهای موثر لوله های کامپوزیتی تحت بار ضربه کم سرعت در شرایط دمایی مختلف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه صنعت، دانشگاه جامع علمی کاربردی، تهران، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی قوچان، قوچان، ایران

چکیده

به علت توسعه کاربرد مواد کامپوزیتی به صورت لوله و اتصالات در خطوط انتقال و پالایشگاههای صنایع پتروشیمی و گاز، شناخت دقیق رفتار مکانیکی و طراحی بهینه آنها در شرایط کاری بسیار ضروری است. در این مطالعه با استفاده از روش طراحی آزمایشات تاگوچی، به ارائه مدل عددی جهت بررسی رفتار لوله های کامپوزیتی، ساخته شده با الیاف شیشه و رزین های متفاوت، در برابر بارهای ضربه ناشی از سقوط وزنه افتان در دماهای مختلف کاری پرداخته شده است. لوله ها با سه نوع رزین اپوکسی، ونیل استر و پلی استر تولید و در محدوده دمایی 15- تا 100 درجه سلسیوس مورد آزمایش قرار گرفته است. به منظور ارزیابی مدل، نتایج مدل عددی در حالات مختلف با مقادیر آزمایشگاهی مقایسه و تاثیر هر یک از عوامل کنترلی روی پاسخ مکانیکی لوله ارزیابی شده است. نتایج حاکی از آن است که لوله با رزین اپوکسی و دمای 100 درجه سلسیوس بهترین عملکرد در برابر بار ضربه را داشته و همچنین با افزایش دمای محیط، ظرفیت حمل بار لوله کاهش و زمان برخورد ضربه­زننده افزایش پیدا می­کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • Suji D., Adesina A., Mirdula R., Optimization of self-compacting composite composition using Taguchi-Grey relational analysis. Materialia, Vol. 15, pp.1-7, 2021.
  • Kam M., Ipekci A., Sengul O., Taguchi optimization of fused deposition modeling process parameters on mechanical characteristics of PLA + filament material. Scientia Iranica B, Vol. 29, pp.78-89, 2022.
  • Singh T., Chauhan R., Patnaik A., Gangil B., Nain R., Kumar A., Parametric Study and optimization of Multiwalled Carbon Nanotube Filled Friction Composite Materials Using Taguchi Method. Polymer Composites, Vol. 39, pp. 1109-1117, 2017.
  • Dai G., Zhan L., Guan C., Huang M., Optimization of molding process parameters for CF/PEEK composites based on Taguchi method. Composites and Advanced Materials, Vol. 30, pp.1-8, 2021.
  • Dontsov YV., Panin SV., Buslovich DG., Berto F., Taguchi Optimization of Parameters for Feedstock Fabrication and FDM Manufacturing of Wear-Resistant UHMWPE-Based Composites. Materials, Vol. 13, pp. 2718, 2020.
  • Küçük O., Elfarah TT., Islak S., Özorak C., Optimization by Using Taguchi Method of the Production of Magnesium-Matrix Carbide Reinforced Composites by Powder Metallurgy Method. Metals, Vol. 7, pp. 352, 2017.
  • Dennison MS., Rajasekaran R., An application of Taguchi method for fabrication factors optimisation of banyan aerial root fibre reinforced polymer composite. Australian Journal of Mechanical Engineering, DOI: 10.1080/14484846.2020.1832728, 2020.
  • Özbek O., Doğan NF., Bozkurt OY., An experimental investigation on lateral crushing response of glass/carbon intraply hybrid filament wound composite pipes. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, Vol. 42, pp. 389, 2020.
  • Torabizadeh MA, Fereidoon A., Applying Taguchi Approach to Design Optimized Effective Parameters of Aluminum Foam Sandwich Panels under Low-Velocity Impact. Iranian Journal of Science and Technology - Trans Mechanical Engineering, https://doi.org/10.1007/s40997-021-00441-5, 2021.
  • Gning BP., Tarfaoui M., Collombet F., Riou L., Davies P., Damage development in thick composite tubes under impact loading and influence on implosion pressure: experimental observations. Composites: Part B, Vol. 36, pp. 306-318, 2005.
  • Hawa A., Abdul Majid MS., Afendi M., Marzuki HFA., Amin NAM., Mat F., Gibson AG., Burst strength and impact behaviour of hydrothermally aged glass fibre/epoxy composite pipes. Materials Design, Vol. 89, pp. 455-464, 2015.
  • VijayaRajan V., Muruganandhan R., Impact Analysis of Carbon/Glass/Epoxy Hybrid Composite Pipes. International Journal of Recent Technology and Engineering, Vol. 8, pp.6002-6006, 2019.
  • Shariyat M., Jahanigiri M., Asgari M., Numerical low-velocity impact and structural damping analysis of a rectangular poroelastic plate. Journal of Mechanical Engineering University of Tabriz, Vol. 49(4), pp. 115-124, 2018.
  • Davar A., Labbafian A., Heydari M., Eskandari J., New Contact Force Estimation Procedures with Application to Low-Velocity Impact on Fiber Metal Laminate (FML) Plates. Journal of Mechanical Engineering University of Tabriz, Vol. 51(4), pp. 463-472, 2021.
  • Alavi Nia A., Rahmani R., Experimental and Numerical Investigations of Mechanical Behavior of EVA Foam-filled
  • Cylindrical Sandwich Structures Subjected to Axial Quasi-static and Impact Loading. Journal of Mechanical Engineering University of Tabriz, Vol. 49(2), pp. 169-178, 2018.
  • ASTM D2444. Standard Test Method for Determination of the Impact Resistance of Thermoplastic Pipe and Fittings by Means of a Tup (Falling Weight), 1999.
  • ASTM D618. Standard Practice for Conditioning Plastics for Testing, 2008.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار