فهرست مطالب

مهندسی مکانیک امیرکبیر - سال چهل و هشتم شماره 2 (تابستان 1395)
  • سال چهل و هشتم شماره 2 (تابستان 1395)
  • تاریخ انتشار: 1395/06/21
  • تعداد عناوین: 11
|
  • مقاله پژوهشی
  • دانیال بوستان*، سید کمال حسینی ثانی، ناصر پریز صفحات 115-124
    در این مقاله، هدف، طراحی کنترل کننده ردیاب تحمل پذیر خطا برای زیر سیستم کنترل وضعیت یک ماهواره با معادلات دینامیک غیرخطی می باشد. وظیفه این کنترل کننده، حفظ پایداری و عملکرد مناسب سیستم حلقه بسته در هنگام بروز آسیب ناشناخته در عملگر، در حضور اغتشاش خارجی کراندار و محدودیت دامنه ورودی است. مبنای این کنترل کننده بر پایه کنترل ساختار متغیر بوده و با استفاده از روش مستقیم لیاپانوف، کرانداری غایی سیگنال های خطای حالت اثبات شده است. کنترل کننده پیشنهادی، بر خلاف سایر روش های موجود، به اطلاعات دقیق آسیب وابسته نبوده و تنها در روند طراحی آن، از کران کمینه و بیشینه آسیب، استفاده شده است. همچنین به جهت خواص جبری مناسب و عدم وجود تکینگی در نمایش وضعیت به کمک کواترنیونها، استفاده از این پارامترها در دستور کار قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی، نشان از عملکرد مناسب کنترل کننده پیشنهادی در حضور اغتشاش خارجی و آسیب ناشناخته موجود در عملگر دارد.
    کلیدواژگان: کنترل تحمل پذیر خطا، کنترل وضعیت، خطای ضرب شونده عملگر، ردیابی، کنترل ساختار متغیر
  • مینا موسی پور*، محمد علی حاج عباسی صفحات 125-136
    به منظور طراحی سیستم های میکرو-نانوالکترومکانیکی، آگاهی از اثرات میرایی ترموالاستیک برروی ویژگی های ارتعاشی مثل فرکانس تشدید و حساسیت فرکانسی امری ضروری است. در این مقاله اثر میرایی ترموالاستیک بر ارتعاشات میکرونانو‫تشدیدگر‫های با سطح مقطع مستطیلی مورد بررسی قرار خواهد گرفت. معادلات حاکم بر رفتار سیستم شامل معادله انتقال حرارت هدایت و معادلات حرکت ارتعاشی که به یکدیگر کوپل هستند، برای حالت سه بعدی استنتاج شده اند. در حل معادلات حاکم، با اتکا به روش های تحلیلی و در نظر گرفتن فرضیات مناسب ابتدا معادله انتقال حرارت برای توزیع دمای سه بعدی در راستای ضخامت، عرض و طول میکرو‫تیر حل می‫شود، سپس معادله حرکت ارتعاشی با لحاظ کردن کوپلینگ ترموالاستیک از طریق یک گشتاور وابسته به توزیع دما برای مطالعه مود خمشی حل می‫شود. انتقال فرکانس و فاکتور کیفیت تحت اثرات میرایی ترموالاستیک مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته اند. انتقال فرکانس بدست آمده در حالت‫های خاص با انتقال فرکانس حاصل از توزیع دمای دو‫بعدی مقایسه شده است، همچنین فاکتور کیفیت بدست آمده نیز با مدل‫های تحلیلی توزیع دمای یک‫بعدی مقایسه شده است. نتایج بدست‫آمده، نشان می‫دهد که مدل مطرح شده در این مقاله انطباق خوبی با سایر مدل‫ها دارد و اثر میرایی ترموالاستیک را بر رفتار میکرو-نانو‫تشدیدگرها به صورت دقیق‫تری پیش‫بینی می‫کند.
    کلیدواژگان: میرایی ترموالاستیک، میکرو، نانو تشدیدگر، فاکتور کیفیت، انتقال فرکانس
  • اردشیر کرمی محمدی*، محمد عباسی صفحات 137-146
    در این مقاله، فرکانس تشدید و حساسیت ارتعاشات یک نوع تیر مونتاژ شده میکروسکوپ نیرو اتمی با استفاده از روش حل دقیق و بر مبنای تئوری تنش- کوپل اصلاح شده مورد بررسی قرار گرفته است. تیر مذکور، شامل یک تیر یک سردرگیر افقی، یک رابط عمودی و دو نوک، یکی در انتهای سر آزاد میکروتیر افقی و دیگری در انتهای سر آزاد رابط عمودی می باشد که ساختار آن امکان روبش همزمان سطح فوقانی و جداره میکروساختارها را برای میکروسکوپ نیرو اتمی فراهم می سازد. برای حل به روش حل دقیق، میکروتیر افقی به صورت دو تیر جداگانه مدل شده است. با بدست آوردن معادله حرکت، شرایط مرزی و پیوستگی، فرکانس تشدید و حساسیت میکروتیر مذکور مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از مدل حاضر با نتایج حاصل از روش عددی ریلی-ریتز ارائه شده در مطالعات پیشین مقایسه شده است که مشاهدات نشان دهنده این واقعیت می باشد که خطای روش عددی در پیش-بینی تاثیر پارامترهای مختلف بر روی رفتار ارتعاشاتی تیر مونتاژ شده مذکور قابل ملاحظه است. همچنین با مقایسه نتایج بدست آمده از تئوری تنش-کوپل اصلاح شده با نتاج حاصل از تئوری تیر کلاسیک می توان اظهار نمود که رفتار ارتعاشاتی میکرو تیر مذکور به شدت وابسته به اندازه می باشد.
    کلیدواژگان: میکروسکوپ نیرو اتمی، تیر مونتاژ شده، تئوری تنش، کوپل اصلاح شده، رفتار وابسته به اندازه، پارامتر طول مقیاس، حساسیت
  • علی پورکمالی انارکی*، ابراهیم الوندی صفحات 147-156
    این مقاله با شبیه سازی خستگی کم چرخه (LCF)، به دنبال ارزیابی پارامترهای خستگی، خواهد بود که برای برآورد عمر خستگی تحت بارگذاری تک محوره مناسب است .پاسخ تنش کرنش الاستیک و پلاستیک سیکلی با استفاده از روش های پلاستیسیته تجزیه و تحلیل شد. شبیه سازی المان محدود (FE) رفتار غیر الاستیک ماده با استفاده از بسته المان محدود ABAQUS انجام شد. با استفاده از این نرم افزار المان محدود رفتار سیکلی آلیاژ A356 آلومینیم کالیبره شده است. برای تایید تجربی، یک سری از آزمایشات خستگی کم چرخه تحت فشار کنترل شده و سیکل های کاملا معکوس شونده با استفاده از دستگاه MTS 810 سروو- هیدرولیک و با کنترولر MTS Flex Test GT در 120 و 280 درجه سانتی گراد انجام شد. مقایسه بین شبیه سازی عددی و مشاهدات تجربی نشان دهنده تطابق رضایت بخشی به معنای مهندسی است. بر اساس پاسخ سیکلی الاستیک - پلاستیک تنش-کرنش، آزمایش و شبیه سازی محاسبه شده برای دامنه کرنش های مختلف، به عنوان پارامتر آسیب خستگی شناخته شده است. ساختار سطح نمونه ها مورد بررسی قرار گرفت و تصاویری از ساختار ساختار دندریتی خاص با بازوهای دندریت ثانویه (SDAS) آنها حدود 25 میکرومتر هستند. نتایج حاصل از آزمایش های هم دما در دماهای C° 120 و 280 در سیکل ثابت شده مشاهده می شود که آلیاژ در دمای C° 120 رفتار سخت شوندگی سیکلی از خود نشان می دهد و در دمای C° 280 رفتار آن نرم شوندگی سیکلی است.
    کلیدواژگان: خستگی کم چرخه، آلیاژ A356 آلومینیم، تجزیه و تحلیل المان محدود
  • سید سجاد جعفری، سعید فعلی* صفحات 157-168
    هدف این مقاله ارائه روش تحلیلی جدیدی برای محاسبه میزان جذب انرژی ورق های ساندویچی آلومینیوم-هانی کمب تحت اثر ضربه بالستیک می باشد. ورق های ساندویچی آلومینیوم-هانی کمب دارای هسته هانی کمب شش ضلعی می باشد که بین دو صفحه فلزی آلومینیومی، محصور شده است. ضربه زننده به صورت پرتابه صلب استوانه ای سر تخت در نظر گرفته شده است. با استفاده از مدل جرم و فنر، جذب انرژی لایه های آلومینیومی در بارگذاری شبه استاتیکی و با در نظر گرفتن مکانیزم های مختلف جذب انرژی محاسبه شده است. همچنین جذب انرژی هانی کمب نیز به کمک مدل ویرزبیکی محاسبه می گردد. جذب انرژی توسط ورق های ساندویچی آلومینیوم- هانی کمب محاسبه و با استفاده از موازنه انرژی، سرعت حد بالستیک و سرعت باقیمانده پرتابه محاسبه شده است. مقادیر سرعت حد بالستیک و سرعت باقیمانده محاسبه شده با روش تحلیلی هم خوانی مناسبی با مقادیر تجربی دارد. همچنین اثرات جرم و قطر پرتابه و اندازه سلول هانی کمب در میزان جذب انرژی ساندویچ پانل بررسی شده است.
    کلیدواژگان: ورق ساندویچی، هانی کمب، آلومینیوم، سوراخ شدن، جذب انرژی
  • حسن غیاثی*، مصطفی سلطانلو صفحات 169-178
    سوپاپ اطمینان قسمت حساس یک دستگاه است که جهت تامین امنیت جانی و مالی افراد مرتبط با آن از اهمیت بالایی برخوردار است. کاربرد این قطعه در سیستم هایی که احتمال افزایش فشار درونی سیستم به بیش از مقدار مجاز می رود ضروری است. یکی از این سیستم ها مخازن حمل گاز است که مانند یک بمب متحرک بوده و در صورت عملکرد نادرست سوپاپ اطمینان در هر جایی امکان انفجار آنها وجود دارد. در این تحقیق به بررسی علل شکست سوپاپ اطمینان یکی از این مخازن که مخصوص حمل گاز LPG است پرداخته می شود. به این منظور آزمایشات آنالیز شیمیایی، متالوگرافی، تعیین خواص مکانیکی و شکست نگاری بر روی نمونه شکسته شده انجام گردید. کیفیت سطحی نمونه نیز توسط استریو میکروسکوپ و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی واقع شد. نتایج این بررسی ها نشان دهنده بروز شکست خستگی در نمونه است. عوامل اصلی موثر در بروز این پدیده، کاهش کیفیت سطحی ناشی از خوردگی حفره ای و ماشینکاری نامناسب تشخیص داده شد.
    کلیدواژگان: سوپاپ اطمینان، مخزن، شکست، خستگی، کیفیت سطحی
  • حامد رجبی *، علی شفیعی، ابوالفضل درویزه، هاشم بابایی صفحات 179-186
    بال های حشرات ساختارهای حیاتی پیچیده ای هستند که دارای رفتار مکانیکی جالب توجهی می باشند. بال ها اساسا از رگه ها و پوسته ها تشکیل یافته اند. پوسته های تشکیل دهنده بال از لحاظ مکانیکی از چقرمگی بالایی برخوردار نیستند. اما به طور کلی مجموعه ساختار بال از مقاومت بسیار بالایی در برابر گسترش ترک برخوردار است. در این مقاله، ترکیبی از روش های عکس برداری با میکروسکوپ الکترونی، تست کشش و شبیه سازی عددی به منظور بررسی نقش رگه ها بر مکانیزم چقرمگی بال مورد استفاده قرار می گیرد. مدلسازی عددی رشد ترک در رگه بر مبنای روش المان محدود توسعه یافته می باشد. خواص مکانیکی الاستیک خطی و قانون کشش- جدایش خطی به منظور شبیه سازی رفتار ساختاری ماده تشکیل دهنده رگه استفاده می شود. عکس های میکروسکپی نشان می دهند که رگه های بال دارای ساختار میکروسکپی توخالی متشکل از لایه های ساخته شده از کیتین و پروتئین می باشند. نتایج حاصل از شبیه سازی عددی نشان می دهد که تمامی لایه های سازنده رگه با تنش ناشی از شرایط بارگذاری خارجی مواجه می شوند. اما حضور پروتئین نقش مهمی در جلوگیری از رشد ترک ایفا می کند. مقایسه نتایج نشان دهنده مطابقت مطلوب بین مدلسازی های عددی انجام شده و نتایج تجربی می باشد.
    کلیدواژگان: بال سنجاقک، میکروسکوپ الکترونی، روش المان محدود توسعه یافته، تست کشش، رشد ترک
  • مرتضی رفیعی *، خسرو نادران طحان صفحات 187-196
    در این پژوهش تاثیر نسبت اضلاع مقطع یک میله با مقطع مستطیل بر سرعت امواج طولی، پیچشی و خمشی بررسی می شود و جابجایی ذرات میله در مجاورت سطوح آزاد آن به دست می آید. حرکت موج در یک میله با مقطع مستطیل باید به صورت سه بعدی تحلیل شود. در دستگاه معادلات همگنی که برای تامین شرایط مرزی سطوح بدون تنش تشکیل می شود، ضرایب نامعینی ظاهر می شوند که برای وجود جواب غیربدیهی باید دترمینان ضرایب این دستگاه برابر صفر شود. به این ترتیب معادله مشخصه امواج قابل انتشار به دست می آید. با نوشتن یک برنامه کامپیوتری ریشه های حقیقی این معادله استخراج، و نمودارهای طیف فرکانس، سرعت فاز، سرعت گروه و ساختار موج برای امواج طولی، پیچشی و خمشی رسم می شوند. با افزایش نسبت اضلاع مقطع میله مشاهده می شود که با افزایش فرکانس، سرعت فاز امواج طولی و پیچشی کاهش یافته در حالی که سرعت فاز امواج خمشی افزایش یافته است. همچنین برای بعضی از مودها، تغییر مکان ذرات در مجاورت سطح قابل ملاحظه و برای بعضی مودهای دیگر این تغییر مکان ناچیز است.
    کلیدواژگان: امواج هدایت شده فراصوت، سرعت فاز، سرعت گروه، میله، مقطع مستطیلی
  • مجتبی دهقان*، فتح الله قدس، مهدی گردویی صفحات 197-206
    در این پژوهش پس از انجام 13 پاس فرآیند نورد تجمعی بر ورق آلومینیوم AA1050، بهبود ریزساختار ورق تا دستیابی به دانه هایی با ابعاد نانومتری بررسی شده است. در این پژوهش بین پاس های فرآیند ورق ها o180 حول محور عمود (ND) چرخانده و هر پاس در خلاف جهت پاس قبل انجام شده است و همچنین قبل از انجام هر پاس ورق تحت عملیات پیش گرم قرار گرفته است. به منظور بررسی تغییرات استحکام و میزان ازدیاد طول ورق طی پاس های مختلف فرآیند، آزمون کشش تک محور در سه جهت نورد (RD)، جهت عرضی (TD) و زاویه ی o45 نسبت به جهت نورد انجام و میزان ناهمگنی خواص در این سه جهت اندازه گیری شده است. چگونگی تغییر ناهمگنی خواص مکانیکی ورق طی پاس های مختلف فرآیند به صورت سینوسی است و کمترین میزان ناهمگنی در پاس های سوم، چهارم و سیزدهم به وقوع پیوست. در پایان با انجام آزمون میکروسختی ویکرز در طول ضخامت ورق، تغییرات سختی طی پاس های مختلف فرآیند بررسی شده است. سختی و استحکام ورق ها در پاس های ابتدایی فرآیند افزایش می یابد، در پاس های میانی تقریبا ثابت است و در پاس های پایانی نیز کمی کاهش می یابد. میزان ازدیاد طول نیز پس از افت ناگهانی در پاس اول، در پاس های بعدی فرآیند با شیب کمی افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: فرآیند نورد تجمعی معکوس، ساختار نانومتری، استحکام کششی، میزان ازدیاد طول، شاخص ناهمگنی
  • رسول صفدریان* صفحات 207-214
    ورق ترکیبی آلومینیم متشکل از دو یا چند نوع ورق آلومینیم می باشد که با یکی از فرآیندهای جوشکاری بصورت لب به لب بهم جوش می شود. ورقهای ترکیبی آلومینیم بدلیل نسبت استحکام به وزن بالا کاربرد زیادی در صنایع مختلف از جمله صنعت خودروسازی دارند. روش های مختلفی برای جوشکاری ورقهای آلومینیم بهم وجود دارد، اما روش های جوشکاری ذوبی بدلیل اینکه سبب تشکیل فازهای ترد در حوضچه مذاب می شوند باعث کاهش استحکام جوش می شوند. به همین دلیل یکی از روش های جوشکاری جایگزین جوشکاری اصطکاکی می باشد. پارامترهای جوشکاری اصطکاکی تاثیر زیادی در کیفیت جوش دارند. در تحقیق حاضر تعدادی از مهمترین پارامترهای جوشکاری مورد بررسی قرار می گیرند. این پارامترهای شامل نوع ایزار جوشکاری اصطکاکی، سرعت دورانی ابزار و سرعت حرکت خطی ابزار می باشد. از آنجائیکه ورقهای ترکیبی در فرآیندهای شکل دهی تحت فرآیندهای شکل دهی خارج از صفحه قرار می گیرند در تحقیق حاضر از آزمون سنبه سرکروی (اریکسون) برای بررسی کیفیت جوش استفاده می شود. بر همین اساس یک طراحی آزمایش به روش تاگوچی انجام می شود و تعدادی نمونه ورق ترکیبی آلومینیم جوش می شود. فلزات پایه ورق ترکیبی، آلومینیم 6061 و 5281 می باشد. نتایج تحقیق حاضر نشان می دهد که نوع ابزار جوشکاری تاثیر زیادی در کیفیت جوش دارد. افزایش سرعت دورانی ابزار سبب افزایش کیفیت جوش و خاصیت شکل پذیری ورق ترکیبی می شود.
    کلیدواژگان: ورق ترکیبی آلومینیم، جوشکاری اصطکاکی، آزمون شکل دهی اریکسون، کرنش بیشینه
  • میلاد شبان پور، علیرضا فلاحی آرزودار* صفحات 215-226
    یکی از مهم ترین بحث ها در شبیه سازی فرآیند شکل دهی الکترومغناطیس لوله به طرف داخل، چگونگی کوپل کردن دو قسمت مغناطیسی و سازه می باشد. در این مقاله این فرآیند، به دو روش کوپل ضعیف و کوپل ترتیبی شبیه سازی شده است. در روش کوپل ضعیف، این دو قسمت به صورت جدا از هم حل شده اما در حالت کوپل ترتیبی با استفاده از معادلات ماکسول و روش حل تفاضل محدود و استفاده از یک زیر برنامه در محیط نرم افزار آباکوس، حل این دو قسمت به صورت هم زمان انجام شده است؛ از این رو تغییر شکل قطعه کار و تاثیر آن بر اندوکتانس قطعه کار درطول فرآیند در روش کوپل ترتیبی لحاظ می شود. در روش کوپل ضعیف، میزان عمق فروروی مرکز قطعه کار در مقایسه با حالت تجربی 35 درصد اختلاف دارد اما این اختلاف با استفاده از روش کوپل ترتیبی به حدود 5 درصد می رسد. دلیل این اختلاف زیاد عدم درنظرگرفتن تغییرشکل قطعه کار و تغییراندوکتانس در طول فرآیند است. از مدل خسارت جانسون-کوک برای پیش بینی پارگی در این فرآیند استفاده شده است. افزایش ولتاژ تخلیه موجب افزایش میزان خسارت جانسون-کوک و همچنین افزایش ضخامت قطعه کار نیز به عنوان دومین متغیر مهم، موجب کاهش میزان خسارت و درنتیجه کاهش احتمال پارگی می شود. به طور کلی میزان خسارت کمتر از 8/0 را می توان به عنوان یک منطقه ایمن بدون پارگی معرفی کرد.
    کلیدواژگان: شکل دهی الکترومغناطیس، شکل دهی الکترومغناطیس لوله به طرف داخل، شبیه سازی کوپل ترتیبی و ضعیف، پارگی
|
  • Danyal Bustan*, Seyyed Kamal Hosseini Sani, Naser Pariz Pages 115-124
    In this paper, a continuous stable tracking control algorithm is proposed for spacecraft in the presence of unknown actuator failure, control input saturation and external disturbances. The design method is based on variable structure control and has the following properties: 1) fast and accurate response in the presence of bounded disturbances; 2) robust to the partial loss of actuator effectiveness; 3) explicit consideration of control input saturation. In contrast to traditional fault-tolerant control methods, the proposed controller does not require knowledge of the actuator faults and is implemented without explicit fault detection and isolation processes. In the proposed controller, a single parameter is adjusted dynamically in such a way that it is possible to prove the ultimate boundedness of both attitude and angular velocity errors. The stability proof is based on a Lyapunov direct method and the properties of the singularity free quaternion representation of spacecraft error dynamics. Results of numerical simulations state that the proposed controller is successful in achieving high attitude performance in the presence of external disturbances, actuator multiplicative faults, and control input saturation.
    Keywords: Fault tolerant control, attitude control, actuator multiplicative fault, tracking, variable structure control
  • Mina Moosapour*, Mohammad Ali Hajabasi Pages 125-136
    Understanding the effects of thermoelastic damping on the vibration parameters such as natural frequency and frequency-sensitive is essential for the design of micro-nano-electromechanical systems. In this paper, the effects of thermoelastic damping in micro- and nanomechanical resonators beam with a rectangular cross section will be analyzed. The governing equations in present system are coupled of heat conduction equation and equation of motion where this methodology has been applied to three- dimensional analyses. To solve these governing equations analytically with considering suitable assumption, first the coupled heat conduction equation is solved for the thermoelastic temperature field by considering three-dimensional (3-D) heat conduction along the length, width and thickness of the beam.‫ Next; thermoelastic coupling is modeled into the equation of motion for flexural vibrations through a temperature-dependent moment of temperature distribution. Frequency shifts and quality factor due to thermoelastic damping are analyzed. For special cases, the obtained frequency shift is compared with the result of the frequency shifts computed using 2-D heat conduction; also the obtained quality factor is compared with exact 1-D heat conduction. The results obtained showed that the model presented in this paper were in good agreement with the other models and it predicted the effects of thermoelastic damping on the behavior of micro-nano resonators accurately.
    Keywords: Thermoelastic damping, micro, nano resonator, quality factor, frequency shift
  • Ardeshir Karami Mohammadi *, Mohammad Abbasi Pages 137-146
    In this paper, the resonant frequency and sensitivity of vibration modes of an atomic force microscope (AFM) with an assembled cantilever probe (ACP) are analyzed utilizing the modified couple stress theory. The proposed ACP comprises a horizontal microcantilever, a vertical extension and two tips located at the free ends of the cantilever and the extension, which make AFM capable of scanning the top surface and the sidewall of the sample, simultaneously. To derive the exact solution of the proposed ACP vibration behaviour, the horizontal cantilever is modeled as two beam. Having obtained the equation of motion, boundary and continuity conditions, the resonant frequency and sensitivity are studied. The results predicted by the current theory are compared to those obtained by the numerical methods presented by Kahrobaiyan et al. and the comparison shows that there is some errors in the numerical method results. The results of the couple stress theory are also compare with those of the classical beam theory. The evaluation indicates that the vibration behaviour of the proposed ACP is completely size-dependent.
    Keywords: Atomic Force Microscope, Assembled Cantilever Probe, Modified couple stress theory, Size, dependant Behavior, Material Length Scale, Sensitivity
  • Ali Pourkamali Anaraki *, Ebrahim Alvandi Pages 147-156
    This study deals with simulation of low-cyclefatigue (LCF), followed by evaluation of fatigue parameters, which would be suitable for estimating fatigue livesunder uniaxial loading. The cyclic elastic–plastic stress–strain responses were analyzed using the incrementalplasticity procedures. Finite-element (FE) simulation inelastic–plastic regime was carried out in FE packageABAQUS. Emphasis has been laid on calibration of A356Aluminum Alloy for LCF behavior. For experimental verifications, a series of low-cycle fatigue tests were conductedunder strain-controlled, fully reversed condition in MTS 810 with MTS Flex Test GTcontroller at 120 and 280 °Ctemperature. The comparisons between numerical simulations and experimental observations reveal the matching tobe satisfactory in engineering sense. Based on the cyclicelastic–plastic stress–strain response, both from experiments and simulation, loop areas, computed for variousstrain amplitude, have been identified as fatigue damageparameter.The surface microstructure of the samples were examined and images showing the microstructure of certain dendritic structure with secondary dendrite arms (SDAS) they are approximately 25 micrometers. The results of isothermal experiments at temperatures 280 and 120 ° C and the fixed cycle can be seen that the alloy hardening behavior of those cycles of temperature 120 °C and shows the cyclic softening behavior in 280 °Ctemperature.
    Keywords: Low Cyle Fatigue, A356 Aluminum Alloy, FE Analysis
  • Seyed Sajad Jafari, Saeid Feli* Pages 157-168
    In this paper, a new analytical model has been presented for energy absorption of aluminum-foam sandwich panels under ballistic impact. The panels consist of hexagonal honeycomb core sandwiched between two aluminum skins. In analytical model cylindrical rigid projectile with flat ended has been considered. In the quasi-static loading, by using the springs-mass model, energy absorption of Aluminum skins with considering difference energy absorption mechanisms calculated. Energy absorption of honeycomb has been determined by wierzbicki model. Energy balancing equation has been employed for determination the ballistic limit and residual velocity of striker. The results of ballistic limit and residual velocity of striker computed by new model have good agreement with experimental results. Also the effects of projectile mass and diameter and cell diameter of honeycomb in energy absorption of sandwich panel has been investigated.
    Keywords: sandwich panel, Honeycomb, Aluminum, perforation, energy absorption
  • Hasan Ghiasi *, Mostafa Soltanloo Pages 169-178
    The relife valve is a critical part of a device that has great importance to ensure security of related persons life and financial. Use this piece is necessary in the system with possibility of increasing the internal pressure of the system. One of these systems is gas tanks that is such as a mobile bomb and in case of malfunctioning of relife valve, in which place there is a possibility of explosion. In this study, evaluation of valve failure a portable LPG gas cylinder is performed. For this purpose, chemical analysis, metallography, mechanical properties, and in particular the fractography was done on The broken sample. The surface quality of the samples were examined by stereomicroscope and scanning electron microscopy. The results show the fatigue failure. in effect of loss of surface quality due to pitting of the of inappropriate machining. The main factors contributing to this phenomenon was detected reduction of surface quality due to pitting and improper machining.
    Keywords: Safety valve, tank, fracture, fatigue, quality of surface
  • Hamed Rajabi * Pages 179-186
    The vinous wings of insects are complex biological structures with remarkable mechanical behavior. The wings mainly consist of veins and membranes. The membranes of the wing are not mechanically tough. But, the whole wing structure reveals a significant resistance to crack propagation. In this paper, a combination of scanning electron microscopy technique, experimental tensile tests and numerical simulation is employed to investigate the effect of the veins on the “toughening mechanism” of the wings. The numerical simulation of crack propagation in the vein is based on the extended finite element method. Linear elastic material properties and linear traction-separation law are used to simulate the constitutive behavior of the vein materials. The microscopic images show that the veins have a tubular microstructure that consists of layers made of chitin and protein. The results from numerical simulations demonstrate that each vein layer effectively cope with the stresses due to external loading. But, the presence of protein plays an important role in arresting the crack growth. Comparison of the results reveals a very good agreement between numerical simulations and experimental data.
    Keywords: Dragonfly wing, scanning electron microscopy, extended finite element method, tensile test, crack propagation
  • Morteza Rafiei *, Khosro Naderan Tahan Pages 187-196
    In this research side ratio effect of ultrasonic guided waves in a bar with rectangular cross section is investigated and wave structure is calculated and plotted. The motion of ultrasonic guided waves in the mentioned bar is considered as a three dimensional problem. In the homogenous equation system that is obtained to satisfy stress free surface boundary conditions, the ratios determinant of this system should equal zero. So, the frequency equation is obtained. The real roots of this equation are extracted and frequency spectrum, phase and group velocity diagrams and wave structure for longitudinal, torsional and bending waves are plotted by a written computer program by Matlab. Increasing cross section bar side ratio shows when the frequency increases the longitudinal and torsional waves phase velocity decreases and bending waves phase velocity increases. Also, for some modes replacing particles on the bar surface is considerable and for some others is negligible.
    Keywords: Ultrasonic guided waves, Phase velocity, Group velocity, bar, Rectangular section
  • Mojtaba Dehghan*, Fathallah Qods, Mahdi Gerdooei Pages 197-206
    In this research, 13 passes ARB process performed on AA1050 sheets. The microstructural improvement to achieving nanometer-sized grains during ARB process was studied. In this process, the sheets were rotated 180o around the normal direction (ND) axis after each rolling passes and preheated before each passes. Moreover, the changing of strength and elongation of the ARBed sheets during the process was investigated by uniaxial tensile test in three directions (roll direction (RD), transverse direction (TD) and angle of 45o toward RD); and then the inhomogeneity of mechanical properties in these directions was measured. The least of inhomogeneity occurred in three, four and thirteenth passes of process. Finally, micro-Vickers hardness was investigated throughout thickness of the sheets in this process. The strength and hardness of sheets increased at the early passes and then did not changed apparently at the middle passes of process; and subsequently they decreased gently. The elongation of sheets decreased swiftly at the first pass of process; and then it increased slowly.
    Keywords: Reversed Accumulative Roll Bonding, Nanostructure, Tensile Strength, Elongation, Inhomogeneity Index
  • Rasool Safdariyan* Pages 207-214
    Aluminum tailor welded blanks consist of two or more aluminum sheet which welded together by one of the welding processes. Aluminum TWBs are used in different industries like automotive industry because they have high ratio of strength to weight. There are many different welding methods for aluminum welding, but melting methods cause to form brittle phases and decrease weld strength. Therefore, friction stir welding is a replacement method. Friction stir welding’s parameters have high influence on the weld quality. In the present study, some of the main parameters of friction stir welding are investigated. These parameters are type of welding tool, rotation velocity of welding tool and traveling speed of tool. Whereas tailor welded blanks are used in the out of plane forming processes, Erichsen formability test is used for investigation of weld quality. Therefore, a design of experiment is done using Tauguchi method and some aluminum tailor welded blank samples are welded. Aluminum 6061 and 5182 are base metal of tailor welded blank. Results of study show that type of welding tool has a much influence on the weld quality. Weld quality and formability increase by increasing of tool’s rotational velocity.
    Keywords: Aluminum tailor welded blank, Friction Stir Welding (FSW), Erichsen formability test, Major strain
  • Milad Shabanpour, Ali Reza Fallahi Arezoodar* Pages 215-226
    The coupling of the electromagnetic field and the mechanical structure field is one of the main problems in the theoretical study of Electromagnetic Forming (EMF). In this study, two possible approaches for the simulation of the electromagnetic tube compression forming process were implemented and compared: A loose-coupled and a sequential-coupled algorithm. In the loose-coupled the electromagnetic field and mechanical structure field were solved separately, but in the sequential-coupled algorithm, the electromagnetic simulation and the mechanical structure simulation were iteratively performed by using Maxwell equations and Finite Difference Method (FDM) as subroutine VDLOAD in ABAQUS software. A deformation of the tube and consequently a change in inductance of tube during the process in the sequential-coupled algorithm was considered. The depth of bead in loose-coupled algorithm compared to experimental result had a 35% error, but in a sequential-coupled algorithm this error has been reduced to 5%. To predict tearing in this process Johnson-Cook damage criterion used. Increasing of discharge voltage and tube thickness respectively, had maximum effect on Johnson-Cook damage. Amount of damage less than 0.8 is conservatively suitable for the safe area without fracture.
    Keywords: KEYWORDS Electromagnetic Forming, Electromagnetic Inward Tube Forming, Sequential, coupled, Loose, coupled, Tearing