فهرست مطالب

Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering - Volume:2 Issue: 1, 2009
  • Volume:2 Issue: 1, 2009
  • تاریخ انتشار: 1388/06/20
  • تعداد عناوین: 8
|
  • مهدی سلمانی تهرانی، رضا خدابنده شهرکی، حسام ولیدی صفحات 1-9
    این مقاله به بررسی اثرات سایش غلتکها و شبیه سازی این پدیده در فرایند شکل دهی مجدد غلتکی اختصاص دارد. برای شبیه سازی پدیده سایش و بررسی نرخ سایش غلتکها از نرم افزار شبیه سازی اجزای محدود ABAQUS استفاده شده است. قطعه تولیدی مورد نظر در شبیه سازی فرایند شکل دهی مجدد غلتکی سرد دارای پروفیل مربعی است. پس از انجام شبیه سازی با توجه به مدل سه بعدی ایجاد شده، ناحیه های مستعد سایش روی غلتک ها بررسی می شوند. همچنین اثر تغییر پارامترهای مهم مانند جنس، ضریب اصطکاک و ضخامت ورق بر روی سایش غلتک ها بررسی شده است. در انتها به منظور اعتبارسنجی، نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج مطالعات تجربی موجود، مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: شکل دهی مجدد غلتکی سرد، مقاطع غیرگرد، سایش غلتک، شبیه سازی اجزای محدود
  • سعید شیری پایین دروازه، مهران مرادی صفحات 11-17
    فرایند برش قابPVC به وسیله دستگاه گیوتین یکی از روش های متداول در برش این گونه مواد است که مورد توجه بسیاری از تولیدکنندگان قطعات خودرو و همچنین تولید کنندگان لوازم تزئینی از جنس PVC قرار گرفته است. در این مقاله ابتدا تاثیر پارامترهای اصلی مانند سرعت برش، نوع روانکار و نیروی فشاری قطعه گیر بر پارامتر صافی سطح مقطع برش خورده به وسیله آزمایش بر روی یک نمونه مشخص بررسی شده است. سپس با استفاده از نرم افزار ABAQUS و انجام شبیه سازی تاثیر این پارامترها مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی نتایج به دست آمده از آزمایش ها و نرم افزار تاثیر شدید این پارامترها را بر صافی سطح و نیروی برش نشان می دهد. در پایان با توجه به آزمایش های انجام شده، چند راه حل برای بهبود عیوب دستگاه ها ارائه شده است .
    کلیدواژگان: آزمایشهای برش، صافی سطح، قاب PVC، شبیه سازی اجزا محدود
  • محمد مهدی نجفی زاده، محسن مالمراد، آرش شریفی صفحات 19-33
    در این مقاله، کمانش حرارتی ورق دایره ای شکل ساخته شده از مواد مدرج تابعی با لایه های محرک- محرک پیزوالکتریک براساس محل صفحه خنثی و به کمک تئوری کلاسیک صفحات و تئوری مرتبه اول تغییر شکل برشی صفحات بررسی شده است. خواص ورق مدرج تابعی براساس مدل ردی در نظر گرفته شده است. ورق تحت بارگذاری حرارتی، افزایش غیر خطی درجه حرارت در راستای ضخامت و با شرایط مرزی گیردار فرض شده است. معادلات تعادل و پایداری با استفاده از حساب تغییرات و اعمال معادلات اویلر به دست آمده است. در پایان، مقادیر اختلاف دمای بحرانی کمانش براساس تئوری های یاد شده برای یک ورق نمونه با نتایج به دست آمده توسط سایر محققان مقایسه شده است که تطابق خوبی بین آنها مشاهده شد .
    کلیدواژگان: کمانش حرارتی، لایه های پیزوالکتریک، ورق دایره ای، مواد مدرج تابعی
  • منصور درویزه، ابوالفضل درویزه، رضا انصاری، الهام کاظمی صفحات 35-46
    در این مقاله به بررسی کمانش الاستیک پوسته های مرکب با سطح مقطع بیضی با چیدمان صفر و نود درجه که تحت بار محوری فشاری هستند، پرداخته می شود. روش حل بر مبنای اجزا محدود، براساس تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول اتخاذ شده است. یک المان هشت گره ای برای به دست آوردن رفتار الاستیکی پوسته بیضوی در نظر گرفته شده است. کرنشها بر اساس جابه جایی ها در مختصات محلی پوسته به دقت محاسبه شده و کار انجام شده توسط بار اعمالی به سازه، در نظر گرفته شده است. معادلات تعادل با استفاده از حداقل کردن انرژی پتانسیل به دست آمده اند و با استفاده از روش صفر کردن دترمینان ماتریس سیستم، حل شده اند. اثر تغییر پارامتر سطح مقطع بیضی (نسبت شعاع بزرگ به شعاع کوچک بیضی) بر روی بار کمانش بحرانی پوسته استوانه بیضوی بررسی شده است. نتایج موید این مطلب است که تغییر در پارامتر سطح مقطع بیضی می تواند به طور محسوسی بار کمانش بحرانی را تغییر دهد.
    کلیدواژگان: پوسته های مرکب، بار کمانش بحرانی، المان محدود، تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول، سطح مقطع بیضی شکل
  • مهدی احمدی صفحات 47-55
    در این مقاله با استفاده از پایش سیگنال الکتریکی یک سامانه نشر اکوستیک، تغییر شرایط در سطح مالش مورد بررسی تجربی قرار گرفته است. اصطکاک با لغزش یک حلقه فولادی بر سطح یک ورق فلزی شبیه سازی شده است. در اثر حرکت حلقه، آشوب مکانیکی در سطح فلز ایجاد می شود که به صورت امواج تنشی در سطح منتشر می شود. با استفاده از یک حسگر پیزوالکتریک، جابه جایی ناشی از گذر موج تنش به صورت سیگنال الکتریکی دریافت می شود که از آن برای تحلیل وضعیت اصطکاک استفاده می شود. نتایج به دست آمده نشان می دهد که میزان تاثیر عوامل مختلف مثل نیروی عمودی، جنس مواد و استفاده از روانکار بر خرابی سطح را می توان با تحلیل سیگنال الکتریکی مشاهده کرد. به عنوان مثال، مطالعه سیگنال حاصل از مالش دو سطح نشان می دهد که با مضمحل شدن لایه نازک روانکار بین دو سطح، سیگنال های مربوط به تشکیل خرابی های میکروسکپی با دامنه و فرکانس معین ظاهر می شوند. حساسیت روش مورد استفاده برای تشخیص خرابی نسبت به روش پایش اصطکاک به مراتب بیشتر بوده و از این روش می توان برای پایش وضعیت سطح در فرایند اصطکاکی استفاده کرد .
    کلیدواژگان: اصطکاک، نشر اکوستیک، سایش، پایش خرابی
  • متین لطیفی، فاطمه فرهت نیا، محمود کدخدایی صفحات 57-68
    در این مقاله کمانش ورق های مستطیلی از مواد مدرج تابعی، در شرایط مرزی اختیاری و تحت بارگذاری فشاری دو محوری مورد بررسی قرار گرفته است. تحلیل حاضر بر پایه تئوری کلاسیک ورق ها با تغییرشکل های بزرگ استوار است. ورق از جنس مواد مدرج تابعی با مدل توانی در راستای ضخامت است که از تغییرات ضریب پواسون صرف نظر شده است. ابتدا معادلات تعادل در کمانش ورق براساس تئوری سطح خنثی فیزیکی به دست آمده اند و سپس حل دقیق این معادلات به کمک روش تبدیل استوکس انجام شده است. روش تبدیل استوکس یک روش کارامد در مواجه با شرایط مرزی حاکم بر لبه های ورق است که توابع جابه جایی ورق در حال کمانش با توجه به شکل مدهای حادث از این رویداد، به صورت توابع مثلثاتی تعریف می شوند. در مقاله حاضر، تابع جابه جایی در راستای ضخامت با استفاده از سری فوریه سینوسی حدس زده شده اند. با حل معادلات کمانش و اعمال شرایط مرزی درحالتی که لبه های ورق تحت مجموعه ای از فنرهای پیچشی و کششی قرار گرفته اند، بار بحرانی درشرایط مرزی مختلف محاسبه می شوند. همچنین تغییرات بار بحرانی براساس نسبت ابعادی ورق، تغییرات توان مدل FGM و نسبت بارگذاری در دو راستای ورق مورد بررسی قرارگرفته است. این نتایج با نتایج حاصل از المان محدود و نتایج سایر محققین، صحت سنجی شده است که هماهنگی خوبی بین آنها مشاهده می شود.
    کلیدواژگان: کمانش، ورق مستطیلی، ماده مدرج تابعی، تبدیل استوکس
  • رسول مرادی دستجردی، مهرداد فروتن، امین الله پوراصغر صفحات 69-77
    در این تحقیق تحلیل ارتعاشات آزاد و اجباری در استوانه هایی از جنس مواد هدفمند به روش های بدون المان و المان محدود بررسی شده است. روش بدون المان استفاده شده مبتنی بر فرم ضعیف معادله حرکت است. در این روش بدون المان از توابع شکل حداقل مربعات متحرک برای تقریب میدان تغییر مکان و از روش تبدیل برای اعمال شرایط مرزی اساسی استفاده شده است. برای حل مسئله وابسته به زمان نیز روش تقاضل محدود مرکزی به کار رفته است. تغییرات خواص مواد در راستای شعاعی و طبق رابطه کسر حجمی در نظر گرفته شده است. در این مقاله اثر ضخامت استوانه، توان کسر حجمی توزیع مواد و همچنین اثر نوع بارگذاری بر مولفه های ارتعاشی این استوانه ها بررسی شد. نتایج حاصل از دو روش بدون المان و المان محدود با یکدیگر و با کارهای قبلی منتشر شده مقایسه و مطابقت بسیار خوبی مشاهده شد.
    کلیدواژگان: مواد هدفمند، روش بدون المان، حداقل مربعات متحرک، ارتعاشات، تابع تبدیل
  • مسعود نصر اصفهانی، مهران مرادی، فرهاد حاجی ابوطالبی صفحات 79-89
    هدف از انجام این تحقیق، استخراج پارامترهای لازم برای مدل سازی آسیب به روش عددی و با استفاده از نرم افزار ABAQUS است. برای مقایسه و بررسی صحت نتایج این روش، این پارامترها به روش عملی استخراج شده اند. برای این منظور، ابتدا پارامترهای نمودار FLD به طور عملی از آزمون اریکسن برای فولاد زنگ نزن نیمه پایدار آستنیتی304 استخراج شده است. با یک روش جدید، رفتار تغییر فاز از آستنیت به مارتنزیت این فولاد در حین شکل دهی کشش عمیق توسط نرم افزارهای CLEMEX و SIGMAPLOT مدل شده است و نتایج آن با تعریف تغییرات خواص مکانیکی و فیزیکی ماده الاستیک-پلاستیک با برنامه نویسی به زبان فورترن توسط زیربرنامه VUMAT به نرم افزار ABAQUS انتقال می یابد. سپس آزمون اریکسن در نرم افزار ABAQUS شبیه سازی گردیده و از زیربرنامه ذکرشده جهت تعریف تغییرات خواص در شبیه سازی استفاده شده است. نقاط مستعد به گلویی شدن موضعی، برای تمام نمونه ها شناسایی شده و نمودار FLD عددی بر اساس کرنش های اصلی در این نقاط ترسیم شده است، در پایان، نتایج حاصل از این روش و پارامترهای به دست آمده از آزمایش عملی روی نمودار FLD مقایسه می شوند.
    کلیدواژگان: مکانیک آسیب، حد شکل دهی، آزمون اریکسن، تغییر فاز، فرایند کشش عمیق، گلویی شدن، شبیه سازی اجزای محدود
|
  • Mehdi Salmani Tehrani, Reza Khodabande Shahraki, Hesam Validi Pages 1-9
    Reshaping process is a widely used method for producing tubes with non-circular cross sections. Owing to the friction between pipe and rolls, initial round pipe moves forward and consequently, it gradually formed into square or rectangular one. In practice, geometric profile of the rolls will be changed after a while. These changes would be detrimental the production of faultless products. Therefore, in this paper the reshaping process is studied considering wear phenomena on the rolls. This study is a co-operation with a related industry at which square tubes are produced using reshaping process. In order to investigate the production line, considering industrial datasheets, the process is modeled by means of a commercial FEM package, ABAQUSExplicit. The reshaping process is simulated as a 3D model and subsequently the sustainable regions to wear are investigated. The influences of significant parameters such as material and thickness of strip, as well as friction coefficient on the worn area, are studied. At the end, the FEM reults are comprised with the experiments reults and a good consistency between them is seen.
    Keywords: Reshaping, Non, circular cross, section, Roll Wear, Finite Element Simulation
  • Saeed Shiri, Mehran Moradi Pages 11-17
    PVC frame cutting process by guillotine is a common method that attracted attention of car parts and PVC decorating furniture producers. In this paper, the effects of main parameters such as cutting speed, lubricants and cutting frame holder pressure force on PVC frame section surface smoothness is investigated by experimental methods on a specified PVC frame sample and then by FEM simulation using ABAQUS 6.8 software. The results obtained by experimental methods and software simulation show intense effect of these parameters on the PVC frame section surface smoothness and cutting force. Finally, based on the experimental works, some solutions are suggested to improve the cutting quality.
    Keywords: Cutting process, Surface smoothness, PVC frame, FEM
  • M. M. Najafizadeh, M. Malmorad, A. Sharifi Pages 19-33
    In this paper, the thermal buckling analysis of a circular plate made of FGM materials with actuator/actuator piezoelectric layers based on neutral plane, classical plate theory and first order shear deformation plate theory is investigated. Reddy's model is assumed for material properties of FGM plate. Plate under the thermal loading, nonlinear temperature rise through the thickness and clamped edges is considered. Equilibrium and stability equations are drived using the calculus of variations and applying Euler equations. The obtained results are compared with the numerical values of the critical buckling temperature based on the theories mentioned above, and good agreement is observed between them.
    Keywords: Thermal buckling, Piezoelectric layers, Circular plate, FGM
  • Mansour Darvizeh, Abolfazl Darvizeh, Reza Ansari, Elham Kazemi Pages 35-46
    In the present research, the elastic buckling of composite cross-ply elliptical cylindrical shells under axial compression is studied through finite element approach. The formulation is based on shear deformation theory and the serendipity quadrilateral eight-node element is used to study the elastic behavior of elliptical cylindrical shells. The strain-displacement relations are accurately accounted for in the formulation in local coordinate system. The contributions of the work done by applied load are also incorporated. The obtained governing equations by the principle of minimum potential energy is solved through eigenvalue approach. The influence of elliptical cross-sectional parameters on the critical buckling loads of elliptical cylindrical shells is examined .Results show that changes in the elliptical cross-sectional parameters significantly change critical buckling loads of the elliptical cylindrical shells.
    Keywords: Composite shells, Critical buckling load, finite element, First order shear deformation, Elliptical cross, section
  • Mehdi Ahmadi Pages 47-55
    In this study, the change at rubbing surfaces has been investigated experimentally using an acoustic emission signal monitoring system. A steel ring is slipped on the surface of a metallic sheet to simulate frictional conditions. The mechanical disturbances caused by the movement of the ring produce stress waves propagating along the sheet surface. The out of plane displacement of the sheet surface is sensed by a piezoelectric sensor. The electrical signal of the sensor output is received and used to analyze the frictional conditions between rubbing surfaces. The experimental results show that the effect of different frictional parameters such as normal load, surface material and lubrication on the surface damages can be recognized by analyzing the acoustic emission signals. For example, vanishing of the thin lubricant film between the two rubbing surfaces can be distinguished from the damage signals which are appeared with specific range of frequencies and amplitudes. The sensitivity of acoustic emission to detect frictional damages is considerably higher than that of monitoring of the friction coefficient.
    Keywords: Friction, Acoustic emission, Rubbing, Condition monitoring
  • Matin Latifi, Fatemeh Farhatnia, Mohmoud Kadkhodaei Pages 57-68
    In the present paper, the buckling problem of rectangular functionally graded (FG) plate with arbitrary edge supports is investigated. The present analysis is based on the classical plate theory (CPT) and large deformation is assumed for deriving stability equations. The plate is subjected to bi-axial compression loading. Mechanical properties of FG plate are assumed to vary continuously along the thickness of the plate according to different volume of fraction functions of constituents. These functions are assumed to have power law distributions. The displacement function is assumed to have the form of double Fourier series, of which derivatives are legitimized using Stokes’ transformation method. The advantage of using this method is the capability of considering effect of any possible combination of boundary conditions on the buckling loads. The out-plane displacement distribution is assumed using Fourier Sinus Series. This results in a general eigenvalue problem which can be used for evaluating the buckling load under different edge conditions, plate aspect ratios and various volume fraction functions. For generality of problem, plate is elastically restrained using some rotational and translational springs at four edges. Some numerical examples are presented and compared the to numerical results of finite element method using ABAQUS and other researchers’ results to validate the proposed method. It has been shown that there is good agreement between them.
    Keywords: Buckling of rectangular plate, Functionally graded material, Stoke's transformation method, Classical plate theory, Fourier series
  • R. Moradi, Dastjerdi, M. Foroutan, A. A. Pour Asghar Pages 69-77
    In this paper, free and forced vibration analysis of functionally graded material cylinders was carried out by mesh-free and finite element method. In this analysis, MLS shape functions are used for approximation of displacement field in the weak form of motion equation and essential boundary conditions are imposed by transformation method. Resulted set of differential equations are solved using central difference approximation. Mechanical properties of cylinders were assumed to be variable in the radial direction as a function of volume fraction. Effects of geometrical dimensions of the cylinders, exponent of material volume fraction and the effect of loading type were investigated by the proposed model and FEM. Results obtained by this analysis were compared with the analytical solutions and the results of finite element analysis, and a very good agreement was seen between them.
    Keywords: FGM, Mesh, Free, MLS, Vibration, Transformation function
  • M. Nasr, M. Moradi, F. Haji Abotalebi Pages 79-89
    Up to now a large number of models have been developed to measure or predict the damage in equipments. Some of these models have been implemented in ABAQUS software. To implement damage parameters in the software, it is necessary to perform complex and expensive practical tests. One of these damage models is Forming Limit Diagram (FLD).The purpose of this research is deriving required parameters for modeling damage by numerical method and using of software. To study and compare of the accuracy of this method, these parameters have been derived with experimental method. FLD parameters for metastable austenitic stainless steel 304 have been extracted from Erichsen test and then phase change from austenite to martensite during deep drawing have been modeled with CLEMEX and SIGMAPLOT software. By defining changes of physical and mechanical properties of elastic-plastic material, the obtained results are transmitted to ABAQUS via developing a VUMAT subroutine in FORTRAN. Then Erichsen test has been simulated in ABAQUS and aforementioned subroutine was used to define changes of properties in simulation. Critical points susceptible for necking in all test cups are determined and numerical FLD was drawn based on principal strains in these points. Finally, the results of this method and practical tests were compared .
    Keywords: Damage mechanics, FLD, Erichsen test, Change of phase, Deep drawing process, Necking, FEM simulation