فهرست مطالب

Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering - Volume:2 Issue: 2, 2010

Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering
Volume:2 Issue: 2, 2010

  • تاریخ انتشار: 1388/12/20
  • تعداد عناوین: 8
|
  • مرتضی غلامی، محمدرضا موحدی صفحات 1-10
    تحلیل تولرانسی مجموعه های مکانیکی یکی از ابزارهای مهم در طراحی محصول قابل اعتماد دارای کیفیت مطلوب و صرفه اقتصادی است. با استفاده از روش های تحلیل تولرانسی به جای تولرانس گذاری سنتی براساس تجربه، می توان تاثیر متغیرهای مرحله تولید اجزای مکانیکی را در عملکرد مجموعه شناسایی کرده و آنها را کنترل کرد. یکی از روش های جدید در تحلیل تولرانسی روش خطی سازی مستقیم است که تحلیل تولرانسی بر پایه حلقه های برداری است. در این تحقیق با استفاده از روش خطی سازی مستقیم، مجموعه چکاننده از نظر تولرانسی مورد بررسی قرار گرفته است و درصد مشارکت ابعاد مختلف در تولرانس نهایی (خواسته طراحی)، محاسبه شده است.
    کلیدواژگان: تحلیل تولرانسی، تولرانس مونتاژ، DLM
  • عبدالعلی مراثی، محمد سالم صفحات 11-20
    هدف اصلی این مقاله محاسبه نیروها و گشتاور های هریک از غلتک های فرایند نورد حلقه با هدف طراحی و ساخت دستگاه نورد حلقه برای تولید دو پوسته موتور هواپیما است. برای محاسبه نیروها و گشتاور ها، شبیه سازی فرایند نورد حلقه شعاعی- محوری دو پوسته موتور هواپیما با استفاده از روش اجزا محدود صورت گرفت. برای اطمینان از نتایج شبیه سازی، خروجی های حاصل از شبیه سازی نورد یک حلقه ساده از جنس Ti-6Al-4V با نتایج تجربی مقایسه می شود. پارامترهای مورد مقایسه دمای حلقه و شکل مقطع آن است و مقایسه نتایج حاکی از دقت خوب نتایج و میزان خطای ناچیز آنهاست. همچنین در این مقاله روش جدیدی برای شبیه سازی غلتک های راهنما بیان شده است که نسبت به روش های گذشته دارای سادگی و کارایی بیشتری است.
    کلیدواژگان: نورد حلقه شعاعی، محوری، روش اجزا محدود، غلتک های راهنما، Ti، 6Al، 4V
  • محمد امین بهرامی، مهرداد فروتن صفحات 21-28
    روش بدون المان کالوکیشن برای حل مسائل مقدار مرزی خطی مورد استفاده قرار می گیرد. این روش با روش های بدون المان شکل ضعیف مانند روش گالرکین متفاوت است و احتیاجی به شبکه بندی سلولی و انتگرال گیری عددی ندارد. لذا محدودیتهای انتگرال گیری عددی مانند زمانبر بودن حل و دقت حل را ندارد و معادلات جدا شده می توانند مستقیما از شکل قوی معادلات دیفرانسیل پاره ای حاکم بر مسئله تعیین شوند. اما مشکل اساسی این روش ناپایداری حل به خصوص در حالت وجود شرایط مرزی شامل مشتق است. در این مقاله برای اعمال شرایط مرزی شامل مشتق از توابع شکل هرمیتی استفاده شده، چنان که استفاده از این توابع شکل دقت حل را به طور قابل ملاحظه ای بهبود بخشیده است. همچنین اثر پارامترهای مختلف مانند نوع توابع وزن، مرتبه بردار پایه، پارامتر اتساع و توزیع گره ای بر روی دقت حل مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: روش بدون المان کالوکیشن، کالوکیشن هرمیتی، شرط مرزی مشتق، مسائل مقدار مرزی خطی
  • امیر حسین قیصری، محمدرضا فروزان، عبدالعلی مراثی صفحات 29-36
    نورد حلقوی گرم یک فرایند به شدت غیر خطی و ناپایدار است. ضریب اصطکاک میان رینگ با غلتک محرک و هرزگرد از این جمله اند که بر کیفیت محصول نهایی تاثیر به سزایی دارند. در این مقاله تاثیر این دو پارامتر بر نورد حلقوی گرم به کمک مدل سه بعدی المان محدود کوپل مکانیکی- حرارتی بررسی شده است. بدین منظور مدلی سه بعدی از فرایند نورد حلقوی گرم شامل رینگ، غلتک های محرک، هرزگرد و راهنما در نرم افزار آباکوس ایجاد شده و میزان عیب دم ماهی به ازای ضریب اصطکاک های مختلف میان غلتک محرک و حلقه و همچنین غلتک هرزگرد و حلقه اندازه گیری شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش ضریب اصطکاک میان رینگ و غلتک هرزگرد یا کاهش ضریب اصطکاک میان رینگ و غلتک محرک میزان عیب دم ماهی کاهش می یابد. همچنین میزان تغییرات این دو پارامتر باید در محدوده معینی حفظ شده و از آن تجاوز ننماید. نتایج به دست آمده می تواند به عنوان راهنمایی به منظور بهینه سازی فرایند مزبور به کار گرفته شود.
    کلیدواژگان: نورد حلقوی گرم، ضریب اصطکاک، عیب دم ماهی، مدل سه بعدی المان محدود، کوپل مکانیکی، حرارتی
  • یاسر میرباقری، حامد معصومی، مجید سیدصالحی صفحات 37-46
    فرایند اکستروژن پیچشی روش جدیدی برای تولید فلزات و آلیاژهای شدیدا تغییرشکل یافته است. در این فرایند، تغییرشکل پلاستیک شدیدی با ماهیت برشی در ماده ایجاد می شود. در این مقاله با پیشنهاد یک میدان سرعت مجاز، به همراه تکنیک کران بالا، مقدار انرژی لازم برای فرایند انجام اکستروژن پیچشی پیش بینی می شود. در مدل پیشنهادی امکان اعمال تغییر در پارامترهایی نظیر هندسه قالب و شرایط اصطکاک وجود دارد و تاثیر این عوامل بررسی شده است. به علاوه مدل حاضر پارامترهای بحرانی طراحی قالب را پیش بینی می کند. برای نشان دادن صحت عملکرد مدل، مقادیر پیش بینی شده با نتایج حاصل از حل اجزای محدود مقایسه شده که مبین هماهنگی منطقی بین رفتار آن ها در قالب می باشد.
    کلیدواژگان: اکستروژن پیچشی، میدان سرعت، روش کران بالا، تغییر شکل پلاستیک شدید
  • محمود مهرداد شکریه، محمد حیدری رارانی، سجاد رحیمی صفحات 47-56
    هدف اصلی این تحقیق بررسی شروع رشد مد I تورق در کامپوزیت های لایه ای چند جهتی با ترک بین دو لایه صفر درجه است. به عبارت دیگر تاثیر لایه های دوردست محل تورق، بر توزیع نرخ رهایی انرژی کرنشی در پیشانی ترک و مقدار بار بحرانی نمونه تیر یک سرگیردار دولبه بررسی شده است. همچنین شرایط لازم برای تعیین چقرمگی شکست بین لایه ای تیر یک سر گیردار دولبه با چیدمان دلخواه، بر اساس معادل سازی آن با چیدمان تک جهته مشخص شده است. ابتدا تیر یک سر گیردار دولبه کامپوزیتی در نرم افزار اجزا محدود ANSYS به صورت سه بعدی مدل سازی شده و مقدار چقرمگی شکست بین لایه ای آن با روش بسته شدن مجازی ترک محاسبه شده است. سپس با مطالعه دقیق توزیع نرخ رهایی انرژی کرنشی برای چیدمان های مختلف، پارامتر غیر یکنواختی توزیع نرخ رهایی انرژی کرنشی به نام β، که مقدار آن وابسته به چیدمان لایه ها و ابعاد هندسی قطعه است، ارائه شده است. مقایسه نتایج اجزا محدود با نتایج تجربی موجود در منابع دیگر نشان می دهد که اگر
    < 20% β باشد مقدار چقرمگی شکست تیر یک سر گیردار دولبه چند جهتی با خطایی کمتر از 6/3 درصد با چقرمگی شکست کامپوزیت تک جهتی برابر است. بنابراین می توان مقدار بار بحرانی شروع رشد تورق در چندلایه های کامپوزیتی را با دقت خوبی از روابط تحلیلی موجود با داشتن چقرمگی شکست کامپوزیت تک جهته بدون انجام آزمایش پیش بینی کرد.
    کلیدواژگان: چقرمگی شکست، تورق، تیر یک سر گیردار دولبه، نرخ رهایی انرژی کرنشی، روش اجزا محدود
  • محمدحسن شجاعی فرد، روح الله طالبی، مائده امیرپور ملا، رضا احمدی صفحات 57-66
    در این مقاله تحلیل رفتار آکوستیکی سیستم مکش موتور خودرو به منظور بررسی اثرات استفاده از مواد متخلخل عایق صوت در آن برای کاهش سطح صدای داخل خودرو به روش تحلیل انرژی آماری مورد مطالعه قرار گرفته است. ابتدا اصول و معادلات جامع روش تحلیل انرژی آماری بیان شده و سپس نحوه مدل سازی کامل سیستم مکش موتور یک خودرو با استفاده از این روش تشریح می شود. در این مدل با ایجاد زیرسیستم های مناسب و اعمال منابع اصلی صوت موجود در سیستم مکش موتور، افت انتقال صوت و سطح فشار صوت سیستم مکش هوا در محدوده فرکانسی بالا محاسبه می شود. در ادامه نتایج به دست آمده از تحلیل انرژی آماری سیستم مکش خودرو با داده های آزمایشگاهی مقایسه شده و در محدوده فرکانسی بالا صحه گذاری می شوند. در نهایت به بررسی اثرات استفاده از مواد متخلخل بر روی افت انتقال صوت سیستم مکش موتور پرداخته می شود. نتایج نشان می دهند که استفاده از این مواد اثرات مطلوبی در افزایش افت انتقال صوت سیستم مکش موتور و نیز کاهش سطح صدای داخل کابین خودرو خواهند داشت.
    کلیدواژگان: سیستم مکش موتور، تحلیل انرژی آماری، مواد متخلخل، افت انتقال صوت
  • محمد رنجبران، محمد تقی نجفی، مهدی اعطایی، رسول امینی صفحات 67-76
    در این تحقیق چقرمگی شکست کامپوزیت 356A حاوی پانزده درصد از ذرات کاربید سیلیسیم مورد بررسی قرار گرفته است. کامپوزیتهای آلومینیم- سیلیسیم به دلیل خواص سایشی و مکانیکی مناسب مورد توجه اند. یکی از نقاط ضعف این کامپوزیتها پائین بودن چقرمگی شکست آنها نسبت به آلیاژهای آلومینیوم است. برای انجام این تحقیق ابتدا 356Aدر کوره مقاومتی ذوب و در داخل قالب فلزی ریخته گری شد. سپس کامپوزیت آلومینیم- سیلیسیم به روش ذوب در کوره الکتریکی در حضور گاز خنثی و همزدن مذاب جهت جلوگیری از پدیده جدایش ذرات کاربید سیلیسیم و ریخته گری در قالب فلزی تهیه شد. از شمش های به دست آمده نمونه های سپس آزمون چقرمگی شکست مطابق با استاندارد ASTMآماده شدند. چقرمگی نمونه ها اندازه گیری شده و با هم مقایسه شد. در این مقاله برای چقرمگی شکست، مقدار رشد ترک در اثر بار اعمالی مقایسه شده است. فاکتور چقرمگی شکست کامپوزیت و آلیاژ اصلی محاسبه شده و با هم مقایسه شده است و نشان داده شده است که چقرمگی شکست نمونه های کامپوزیتی کاهش یافته است. همچنین بررسی ریزساختار نشانگر وجود حفره گازی و ترک است که این موارد عامل کاهش چقرمگی است.
    کلیدواژگان: مکانیک شکست، چقرمگی، مواد مرکب
|
  • M. Gholami, M.R. Movahhedy Pages 1-10
    Tolerance analysis of mechanical assemblies is an important tool in reliable design of products at low cost and good quality. Using this tool, it is possible in manufacturing stage to observe the effect of parameters on assembly requirements. The direct linearization method is a useful method which runs based on vector loop analysis. In this research, the DLM method is used to analyze the tolerance chain in triggering mechanism assembly. Furthermore the percent contribution of various manufacturing dimensions on the design requirement of the assembly in determined.
    Keywords: Tolerance Analysis, Mechanical assembly, DLM
  • A. Maracy, M. Salem Pages 11-20
    Tolerance analysis of mechanical assemblies is an important tool in reliable design of products at low cost and good quality. Using this tool, it is possible in manufacturing stage to observe the effect of parameters on assembly requirements. The direct linearization method is a useful method which runs based on vector loop analysis. In this research, the DLM method is used to analyze the tolerance chain in triggering mechanism assembly. Furthermore the percent contribution of various manufacturing dimensions on the design requirement of the assembly in determined.
    Keywords: Tolerance Analysis, Mechanical assembly, DLM
  • Mohammad Amin Bahrami, Mehrdad Foroutan Pages 21-28
    Meshfree Collocation Method is used to solve linear two-dimensional problems. This method differs from weak form methods such as Galerkin method and no cellular networking and no numerical integration. Therefore, this method has no constraints such as the integration accuracy and the integration CPU time, and equations can be isolated directly from the strong form of governing PDE. The fundamental problem of this method is unstable solution especially in the case, including derivative boundary conditions. In this paper hermite type shape functions are used to impose boundary conditions. These shape functions have improved the solution accuracy. also, In this paper effects of various parameters such as type weight functions, order based vector, dilation parameter, distribution nodal on the solution accuracy have been studied.
    Keywords: Meshfree collocation method, Hermitian collocation method, Linear equations Derivative boundary conditions
  • A. H. Gheisari, M. R. Forouzan, A. A. Maracy Pages 29-36
    Hot ring rolling is a highly nonlinear, unsteady-state and asymmetry process which is affected by many parameters. The friction coefficient between the ring ,the driver roll and the idle roll is one of the problems, which has significant effect on the quality of final product. In this study, the effect of these two parameters on hot ring rolling was investigated based on a 3D coupled-thermo mechanical FE model. The 3D model of ring rolling process was built in ABAQUS including ring, driver roll, idle roll and guide roll. The value of fishtail defect was measured for different friction coefficients between ring and driver roll and also ring and idle roll. The results show that the value of the fishtail defect decreases with the increase of the friction coefficient between the ring and the idle roll or the decrease of friction coefficient between the ring and the driver roll. Furthermore the value of the fishtail defect increases with the decrease of the friction coefficient between the ring and the idle roll or the increase of friction coefficient between the ring and the driver roll. Also the value of these two parameters must be restricted in a specific range, upper and lower values are not allowed. The obtained results may provide a guide for process optimization.
    Keywords: Hot ring rolling, Friction coefficient, Fishtail defect, 3D coupled thermo, mechanical FE model
  • Yaser Mirbagheri, Hamed Masoumi, Majid Seyed Salehi Pages 37-46
    Twist extrusion process is a rather new route to produce highly strained materials. In this process, severe plastic deformation is applied by large shear strains. In current article, required energy for twist extrusion by use of admissible velocity field together with the upper bound technique is predicted. The proposed model is capable of considering the effect of various parameters such as die geometry and friction conditions. In addition, the model anticipates the critical die design parameters. To verify the proposed model, the predictions were compared with the results of a finite-element analysis and reasonable consistency was observed.
    Keywords: Twist extrusion, Velocity field, Upper bound technique, Severe plastic deformation
  • M. M. Shokrieh, M. Heidari, Rarani, S. Rahimi Rahimi Pages 47-56
    In this study, a novel numerical method is proposed for determination of mode-I interlaminar fracture toughness, GIc, in multi-directional (MD) double cantilever beam (DCB) specimens using fracture properties of unidirectional DCB specimens. Two factors, β and Dc are defined to minimize the undesirable effects on strain energy release rate. β describes the difference between maximum and average of SERR along the delamination front. Dc shows the bending-bending coupling of laminated composites. β and Dc factors are not independent factors because both of them affect on distribution of SERR. As a result, by 3D modeling of DCB specimen in ANSYS software, limitation of β is determined so that the fracture toughness of MD DCB specimen with 0//0 interface can be predicted from toughness of unidirectional DCB specimen. Numerical results shows that fracture toughness predicted with the proposed approach is in good agreement with available experiments in the literature for β
    Keywords: Delamination toughness, DCB specimen, strain energy release rate
  • M. H. Shojaeefard, R. Talebi, M. Amirpour Molla, R. Ahmadi Pages 57-66
    Automobile manufactures are persistently trying to develop comfort of passengers by improving different specification such as decrease of sound level in engine compartments. There is a main problem that the noise generated in air intake systems may be disgusting. Statistical energy analysis is a suitable method for acoustical- vibration analysis of structures in high frequency range. In this paper, the air intake system of an engine compartment is modeled using SEA. The transmission loss through the intake duct is calculated with importing CAD model and creating subsystems at high frequency range. In addition, comparing the results of fully modeled of intake systems with current experimental data, shows a good accuracy of results especially in high frequency range. Furthermore, the influence of inserting porous material is studied.
    Keywords: Intake system, Statistical energy analysis, Porous material, Transmission loss
  • Mohammad Ranjbaran, Mohammad Taghi Najafi, Mehdi Etaee, Rasul Amini Pages 67-76
    In this investigation ‚the fracture toughness of A356 containing15%SiC composite was studied. Al/SiC composites have been considered because of their mechanical and erosion properties .Low fracture toughness in Al/SiC as compared with Aluminium alloys is one of its disadvantage. In this study at first A356 alloy was melted in a smelting electrical furnace then poured into the mould. A356-15% SiC were composed by melting method and mixing continuously (in order not to precipitate SiC to the bottom) in the presence of a nature gas. The melt was poured in a metallic mould, then specimens were cut from the products bars in order to calculate fracture toughness according to ASTM. Obtained results for different specimens compared together. In this study Crack Opening Displacement (COD) is used to determine fracture toughness rate. KIc was calculated in composites and compared with that of base alloy. As a result KIc in composite samples were decreased significantly, debris, cracks, gas cavity.
    Keywords: Fracture Mechanics‚ Toughness‚ Composite