فهرست مطالب

Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering - Volume:5 Issue: 1, 2012

Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering
Volume:5 Issue: 1, 2012

  • تاریخ انتشار: 1391/06/20
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محمدرضا ستاری، محمد رنجبران صفحات 1-8
    در این پژوهش تاثیر کسر حجمی فاز تقویت کننده برخواص کششی کامپوزیت Al6061/SiC با اعمال اکستروژن گرم مورد بررسی قرار می گیرد.کامپوزیت های آلومینیم – سیلیسیم به دلیل خواص سایشی و مکانیکی بالا مورد توجه هستند. برای انجام این تحقیق کامپوزیت Al6061/SiC با درصدهای مختلف 5، 10، 15 و 20 درصد کاربید سیلیسیم به روش ریخته گری هم زدنی تولیدشد و بر روی نمونه های کامپوزیتی حاوی کسرهای حجمی ذکرشده، عملیات اکستروژن گرم انجام شد. سپس خواص کششی محصول مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه بررسی های ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپ نوری و الکترونی انجام شد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که افزایش میزان کاربید سیلیسیم تا 5 درصد وزنی باعث افزایش استحکام کششی کامپوزیت فوق گردید. همچنین اعمال فرآیند اکستروژن باعث کاهش میزان تخلخل نسبت به حالت ریختگی و در نتیجه بهبود خواص کششی شد.
    کلیدواژگان: کامپوزیت زمینه آلومینیم، ذرات کاربید سیلیسیم، فرآیند اکستروژن، تخلخل، خواص کششی
  • سمیه عباسی، فاطمه فرهت نیا، سعید رسولی جزی صفحات 9-17
    روش تبدیل دیفرانسیلی یک تکنیک حل نیمه تحلیلی- عددی است که با استفاده از آن، معادلات دیفرانسیل حاکم بر ورق به روابط بازگشتی تبدیل شده و شرایط مرزی به معادلات جبری تبدیل می شوند. در این مطالعه ورق بر روی بستر ارتجاعی از نوع وینکلر قرار گرفته است. ورق از جنس مواد تابعی است؛ به طوری که خواص آن در راستای ضخامت بر اساس مدل توانی تغییر می کند. نتایج تحلیل جا به جایی خارج از صفحه ورق تابعی بر روی بستر ارتجاعی تحت بارگذاری گسترده یکنواخت، به ازای مقادیر مختلفی از سفتی بستر ارتجاعی، توان ماده تابعی و شرایط مرزی به دست آمده است. به منظور نشان دادن دقت روش تبدیل دیفرانسیلی و تایید نتایج حاصل از آن، پاسخ ها با نتایج روش اجزا محدود مقایسه شده که تطابق خوبی مشاهده شده است.
    کلیدواژگان: روش تبدیل دیفرانسیل، ورق مدور، بستر ارتجاعی وینکلر، مواد تابعی، جابجایی خارج از صفحه
  • مهدی تاجداری، حمیدرضا بهاروندی، علیرضا مرادخانی صفحات 19-29
    ساچمه زنی نوعی بمباران سطحی قطعه کار توسط هزاران ساچمه است که به ایجاد تنش پسماند فشاری در سطح قطعه کار می انجامد و به منظور بهبود خواص مکانیکی همچون خستگی، مقاومت در برابر خوردگی تنشی، صاف کردن شکل دهی و... انجام می گیرد. در این پژوهش نمونه هایی از فولاد CK35 مورد عملیات ساچمه زنی با سرعت برخورد m/s 100 و m/s200 ساچمه های استاندارد S230 قرار گرفتند و استحکام خستگی آن ها با نمونه های فاقد ساچمه زنی مورد مقایسه قرار گرفت. همچنین تغییر عمق نفوذ ساچمه ها در نمونه ها توسط نرم افزار ANSYS محاسبه گردید و با نتایج تجربی مقایسه شد. نتایج حاصل، افزایش قابل توجه استحکام خستگی را دربرداشت. این مقادیر برای برخورد ساچمه ها با سرعت m/s100، 25% افزایش در استحکام خستگی و بیش از MPa 250 تنش پسماند ایجاد شده در سطح کار و برای برخورد ساچمه ها با سرعت m/s200، 40% افزایش در استحکام خستگی و بیش از MPa 300 تنش پسماند در سطح کار به دست آمد. همچنین میزان تنش ایجاد شده در ساچمه ها دو برابر تنش پسماند القاء شده نسیت به سطح کار حاصل شد.
    کلیدواژگان: ساچمه زنی، تست خستگی، تنش پسماند، فولاد
  • ابوالفضل خلخالی، علیرضا سالور صفحات 31-45
    در واقعیت احتمال اینکه بار وارد بر یک عضو جاذب انرژی به صورت محوری خالص یا خمش خالص اعمال شود بسیار کم است. در صورتی که بار اعمالی به صورت مایل به یک قوطی اعمال شود، مقطع آن به صورت همزمان تحت بار محوری و خمشی قرار می گیرد. تحقیقات معدودی تا کنون به بررسی رفتار جاذب های انرژی تحت بار مایل پرداخته اند. در تحقیقات مذکور بار مایل یک بار دو بعدی بوده که نسبت به مقطع نمونه آزمایش با یک زاویه مشخص می شود. در حالی که در واقعیت ممکن است بار مایل دارای سه مولفه فضایی باشد که نسبت به مقطع نمونه با دو زاویه در فضا مشخص می شود. در این مقاله رفتار مچالگی قوطی جاذب انرژی تحت بار مایل سه بعدی به صورت تجربی تحلیل و بررسی می شود. برای این منظور سامانه ای طراحی و برروی دستگاه آزمایش کشش و فشار یونیورسال نصب می شود. تمام آزمایش ها به صورت شبه استاتیکی انجام شده و در نهایت نمودار نیرو-جابجایی و شکل مود فروریزش نمونه ها استخراج شده و تاثیر زوایای بار مایل بر ویژگی های جذب انرژی بررسی می شود.
    کلیدواژگان: تحلیل تجربی، قوطی جاذب انرژی، آزمایش شبه استاتیکی، بار مایل سه بعدی
  • امین کلاه دوز، سلمان نوروزی، محمد بخشی جویباری، سید جمال حسینی پور صفحات 47-56
    فرآیند شکل دهی نیمه جامد در ساخت قطعات نزدیک به شکل نهایی به ویژه در صنایع خودروسازی و هواپیما سازی استفاده می شود. به دلیل این که رفتار آلیاژهای نیمه جامد به صورت غیرنیوتنی بوده و وابستگی سیلانی این آلیاژها به پارامترهای زیادی مانند سیکل حرارت دهی مجدد، روش تولید شمشال اولیه، وغیره می باشد، شبیه سازی آن ها یکی از مشکل ترین مسایل مهندسی می باشد. یکی از فرآیندهای شکل دهی نیمه جامد، روش تیگزوفورجینگ است که بین دمای خط مذاب (لیکوئیدوس[1]) و خط انجماد (سالیدوس[2]) ماده انجام می گیرد و نرخ کرنش، اصطکاک و دمای قالب از جمله عوامل تاثیر گذار بر فرآیند هستند. در این تحقیق به شبیه سازی فرایند تیگزوفورجینگ و بررسی اثر پارامترهای وابسته به آن از جمله ضریب اصطکاک، دمای فرآیند و سرعت حرکت پرس با استفاده از نرم افزار Deform-3D پرداخته شده است. جهت بررسی صحت شبیه سازی، آزمایش های عملی تیگزوفورجینگ در حالت های مختلف و درحالت ایزوترمال بر روی آلیاژ A356 انجام شده است. مقایسه نتایج عددی با تجربی نشان داده است که در کسرهای جامد مختلف، شبیه سازی های مذکور به خوبی رفتار سیلان را مدل سازی می کنند. همچنین نتایج نشان داده است که افزایش دمای قطعه باعث کاهش سختی و نیروی شکل دهی قطعه می گردد که دلیل این امر رشد دانه ها خواهد بود. در ضمن با کاهش دمای قالب به علت ریزشدن دانه ها و با افزایش نیروی پرس، به علت تراکم فاز آلفا اولیه در دانه ها، سختی افزایش یافته است. دمای قالب بالاتر باعث بروز ریزساختاری درشت تر و ناهمگن در آلیاژ گردید. این امر به نوبه خود باعث کاهش تقریبی 5/12% در میزان سختی و 6/20% در مقدار تناژ پرس شد.
    کلیدواژگان: شکل دهی نیمه جامد، تیگزوفورجینگ، آهنگری هم دما، آلیاژ Al، A356
  • محمد شرعیات، سارا سمایی، مجتبی مرادی صفحات 57-70
    در سال های اخیر، پیشرفت های زیادی در زمینه ی تقویت سازه های کامپوزیتی توسط آلیاژهای حافظه دار صورت گرفته است. این مواد تحت بارگذاری سیکلی مکانیکی، از طریق ایجاد حلقه ی برگشت پذیر هیسترزیس، انرژی مکانیکی را جذب و یا تلف می کنند.این ویژگی بارز آلیاژهای حافظه دار، آنها را برای کاربردهای حسگری، عملگری، جذب انرژی ضربه و میرایی ارتعاشات مناسب ساخته است.در کارهای ارائه شده تاکنون، تغییرات فاز لحظه ای و موضعی سیم حافظه دار طی بارگذاری و باربرداری های پی در پی در زمان ارتعاش سازه به فرمی دقیق بررسی نشده است.در مقاله کنونی، ارتعاشات ورق کامپوزیت هیبرید تقویت شده با آلیاژ حافظه دار، با ارائه الگوریتمی مناسب جهت برطرف نمودن نارسایی یاد شده، مورد بررسی قرار گرفته است.برای به دست آوردن معادلات ارتعاشی، از اصل همیلتون و تئوری تغییر شکل برشی مرتبه ی اول استفاده شده است. همچنین برای مدل سازی آلیاژ حافظه دار، از معادلات بنیادین ارائه شده توسط برینسون استفاده شده و حل معادلات زمانی توسط روش انتگرال گیری زمانی نیومارک صورت گرفته است. سیستم معادلات به دست آمده با استفاده از روش عددی اجزای محدود و کد نویسی به کمک نرم افزار متلب، حل شده اند. در این مقاله برای اولین بار تغییرات کسر حجمی مارتنزیت به واسطه ی تغییرات تنش در هر زمان و تاثیر آن روی خواص مکانیکی آلیاژ حافظه دار و کامپوزیت هیبرید و نیروی بازیابی آلیاژ حافظه دار در نظر گرفته شده اند. در نهایت، تاثیر کسر حجمی فیبرهای حافظه دار در هر لایه و تاثیر نیروی اعمالی بر رفتار ارتعاشی ورق کامپوزیتی تحت بار ضربه ای نیز مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: ارتعاشات، ورق کامپوزیت هیبرید، آلیاژ حافظه دار، کسر حجمی مارتنزیت، خاصیت سوپرالاستیک
|
  • Mohammad Reza Sattari, Mohammad Ranjbaran Pages 1-8
    In the present study the effect of phase volume fraction on the reinforcement of microstructure and tensile properties of composite extrusion process Al6061/SiC has been studied. For this purpose, the base alloy Al6061 using pure aluminum ingots, silicon, of Al-50% Mg, Al-10% Cr and a thin copper rod was prepared. Next, the composite Al6061/5% SiC, Al6061/10% SiC, Al6061/15% SiC and Al6061/20% SiC through the addition of various amounts of silicon carbide particles was prepared by cast stirring. For composite samples containing different volume fractions of the reinforced SiC, hot extrusion operation was performed. Evaluation of microstructure using light and electron microscope was performed. During the study, it was observed that with the increasing amount of reinforcement, porosity and pores in the microstructure was increased. The extrusion process reduces the amount of porosity as well as creating fine reinforcement. In order to investigate the effect of extrusion process on the mechanical properties of the composite, tensile test were used. Results showed that, with increasing SiC weight to 5 percent, it will increase ultimate tensile strength of the composite. In addition, it is shown that the extrusion process will result a homogenous particles distribution which in turn will improve the tensile stress.
    Keywords: Aluminium Matrix Composite, Silicon Carbide Particle, Extrusion Process, porosity, Tensile Properties
  • Somayeh Abbasi, Fatemeh Farhatnia, Saeid Rasouli Jazi Pages 9-17
    In this paper, the effect of elastic foundation on the out of plane displacement of functionally graded circular plates using differential transform method is presented. Differential transform method is a semi-analytical-numerical solution technique that is capable to solve various types of differential equations. Using this method, governing differential equations are transformed into recursive relations and boundary conditions are changed into algebraic equations. Since the problem of plates on elastic foundation have a great practical importance in modern engineering structures and Winkler foundation model is widely used, plate is assumed on Winkler elastic foundation. In this article functionally graded plate is considered in which material properties vary through the thickness direction by power-law distribution. Analysis results of out of plane displacement of plate on elastic foundation under uniform transverse loads are obtained in different terms of foundation stiffness, material properties and boundary conditions. In order to validate the solution technique, results obtained are compared with the results of the finite element method (FEM).
    Keywords: Differential transform method (DTM), Circular plates, Winkler elastic foundation, Functionally graded materials (FGM), Out of plane displacement
  • Mehdi Tajdari, Hamid Reza Baharvandi, Ali Reza Moradkhani Pages 19-29
    In shot peening process the work piece surface is struck by a large number of balls and compressive residual stress is generated on the surface. So, mechanical properties such as fatigue strength, stress corrosion resistance, smooth shape and. .. will improve. In this paper, the balls with a speed of 100 to 200 m/s were struck on the steel samples and fatigue strength compared with specimens without shot peening. The results indicated a significant increase in fatigue strength. Also the balls deep changes on the samples were calculated using ANSYS software and the results were compared with the experimental results. Results showed that, if the ball speed is 100 m/s, it leads 25% increase in fatigue strength while the residual stress will increase to 250 MPa. Furthermore, if the ball speed is 200 m/s, fatigue strength and residual stress increase up to 40% and 300 MPa, respectively. It is also concluded that the stress in the balls is twice as the work piece surface residual stress.
    Keywords: Shot Peening, Fatigue Test, Residual Stress, Steel
  • Abolfazl Khalkhali, Alireza Salour Pages 31-45
    Actual applications of the energy absorbers showed that actual loads are not applied in the form of pure axial compression, pure bending or pure torsion. In reality, an energy absorber component may be subjected to combined loading of compression, bending and torsion. A number of previous articles have investigated the behavior of energy absorbers under oblique loading. In such cases, the oblique load was considered as 2D load determined with one angle parameter to the profile of specimen. However, in reality, it is possible that the energy absorber component be under a 3D oblique load condition with three spatial components determined by two angle parameter in 3D space. In present paper, crashworthiness behavior of thin walled tubes is experimentally analyzed under 3D oblique load. To perform this job, a fixture was designed and installed on the universal tensile and compression testing machine. All tests were conducted in quasi-static form and finally a diagram of force and displacement and crushing modes were extracted and the effect of oblique load aspects on energy absorbing characteristics was investigated.
    Keywords: Experimental analysis, Energy absorption, Quasi, static Test, 3D Oblique Load
  • Amin Kolahdooz, Salman Nourouzi, Mohammad Bakhshi, Jooybari, Seyyed Jamal Hosseinipour Pages 47-56
    Semi-solid forming processes are now used for producing near net shape parts especially in the automotive and aircraft industries. Non Newtonian rheology of semisolid alloys and its dependence on the various parameters such as reheating cycle, method used to produce non-dendritic structure, thermo-shear history etc. have made the simulation of the flow behavior of semisolid material a difficult mater in engineering. One of the semi-solid forming processes is thixoforging process. Thixoforming takes place between liquidous and solidous temperature and liquid phase and solid one that exists at the same time. The significant parameters in this method can be strain rate, friction and temperature terms. In this research, the simulation of thixoforging process is done using Deform-3D software and parameters such as friction factor, process temperature and rams speeds are studied. In order to verify the model, thixoforging tests were conducted with various parameters and under isothermal conditions on the A356 Alloy. The comparison of numerical results at different solid fractions with experimental data is shown. These simulations can provide an accurate model of the process. Also the simulation results had shown the effects of various parameters. Results showed that increasing the mould temperature, causes more inhomogeneous microstructure and therefore the hardness and forming force decreased %12.5 and %20.6 respectively.
    Keywords: Semi, solid Forming, Thixoforging, Isothermal Forging, Al, A356
  • M. Shariyat, S. Samaee, M. Moradi Pages 57-70
    In the past few years, extensive improvements have been accomplished in reinforcing the structures through using shape memory alloys (SMAs). These materials absorb or dissipate energy through establishing a reversible hysteresis loop during a cyclic mechanical loading. This unique characteristic of the SMAs has made them appropriate for sensing, actuation, absorbing the impact energy, and vibration damping applications. Instantaneous and local variations of the phases of the SMA wire in the successive loading and unloading events of the vibration have not been accurately investigated by the works published so far. In the present paper, vibrations of composite plates reinforced by SMA wires are investigated, by employing an algorithm that overcomes the mentioned shortcomings. Governing equations are derived based on the Hamilton’s principle and the first-order shear-deformation plate theory. Furthermore, Brinson’s constitutive equations are used to model material properties of the SMA and the time-dependent partial deferential equations are solved using Newmark’s numerical time integration method. The governing equations are solved by a finite element code written in MATLAB software. In the present research, the influence of the instantaneous variations of the volume fraction of the Martensite volume fraction due to variations of the stress components on the material properties of the SMA, hybrid composite, and the recovery load is considered for the first time. Finally, effect of the volume fraction of the SMA wires of each layer and the influence of the amplitude of the abruptly applied load on the vibration behavior of the composite plate is investigated, too.
    Keywords: Vibration, Hybrid composite plate, Shape memory alloy, Martensite volume fraction, Super elastic property