فهرست مطالب

مهندسی مکانیک امیرکبیر - سال چهل و هشتم شماره 4 (زمستان 1395)
  • سال چهل و هشتم شماره 4 (زمستان 1395)
  • تاریخ انتشار: 1395/09/28
  • تعداد عناوین: 10
|
  • مقاله پژوهشی
  • غلامعلی ورزندیان، سیما ضیایی صفحات 331-346
    در این مقاله، با استفاده از تئوری الاستیسیته غیرمحلی اثر مقیاس کوچک بر روی ارتعاش آزاد غیرخطی نانو ورق نازک همگن مورد بررسی قرار گرفته است. فرمول بندی براساس تئوری ورق کلاسیک (مدل کیرشهف) انجام گرفته و مدل غیرخطی فون کارمن در روابط جابجایی کرنشی استفاده شده است. جهت در نظر گرفتن مقیاس کوچک و اثر غیر خطی هندسی، معادلات دیفرانسیل حاکم بر اساس تئوری الاستیسیته غیرمحلی به همراه مدل هندسی فون کارمن استخراج و از اثر اینرسی چرخشی و تنش برشی چشم پوشی شده است. با وجود مرتبه سه غیرخطی، معادله دافینگ به کمک انتگرال بیضوی جهت محاسبه فرکانسهای طبیعی حل گردیده است. همچنین بعضی پاسخهای تحلیلی جابجایی عمودی به کمک توابع بیضوی ژاکوبی ارائه شده است. راندمان و دقت روش با مقایسه نتایج بدست آمده با مقالات در دسترس مورد بررسی قرار گرفته است. اثرات پارامترهای مختلف بر روی ارتعاشات غیرخطی نانو ورق استخراج شده و همچنین احتمال وقوع پدیده تشدید داخلی در نانو ورق مستطیلی مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: ارتعاش آزاد غیرخطی، تئوری غیرمحلی ورق، انتگرال بیضوی، تابع بیضوی ژاکوبی، تشدید داخلی
  • عماد پیلتن، رضا تیکنی صفحات 347-354
    دسته موتور هیدرولیکی مکانیزمی واسط بین موتور و شاسی بوده و کارکرد اصلی آن کاهش میزان ارتعاشات منتقله از موتور به شاسی است. در این مقاله ابتدا با استخراج معادلات فضای حالت به کمک روش باند گراف، مدل سازی خطی دسته موتور هیدرولیکی با دو فرکانس فاق ارائه شده است.در ادامه با لحاظ کردن پارامترهای غیر خطی در معادلات حاکم بر سیستم، شبیه سازی در حوزه ی زمان و سپس با بهره گیری از روش واریانس، شبیه سازی در حوزه ی فرکانس برای مدل غیر خطی این دسته موتور هیدرولیکی صورت گرفته است و نتایج حاصل با مدل خطی مقایسه شده اند. این مقایسه نشان می دهد که قابلیت جداسازی ارتعاشات دسته موتور هیدرولیکی با درنظرگرفتن پارامترهای غیرخطی، کمتر از زمانی است که مدل سازی به صورت خطی انجام شود. در انتها با ارائه آنالیز حساسیت، میزان تاثیر هر یک از پارامترها بر رفتار دینامیکی این دسته-موتور هیدرولیکی بحث شده و در نهایت نشان داده شده است که قطر مسیر اینرسی خارجی و داخلی به ترتیب بیشترین تاثیر را بر موقعیت فرکانس های فاق اول و دوم دارند.
    کلیدواژگان: جداسازی ارتعاشات، دسته موتور هیدرولیکی، مدل سازی غیر خطی، سختی دینامیکی، فرکانس فاق
  • حسن قائدعلی، سیدعلی صدوق ونینی، مجتبی صدیقی صفحات 355-362
    در این مقاله رفتار محرک حافظه دار بصورت تئوری و تجربی بررسی شده است. محرک، ازترکیب الیاف حافظه دار در ماده الاستومر ساخته شده است. قبل از جاسازی الیاف حافظه دار، به آنها یک کرنش اولیه در دمای پایین اعمال نموده و سپس در سطح خارجی تیر جاسازی شده اند، با اعمال دما به الیاف حافظه دار با توجه به اینکه در سازه تیر جاسازی شده اند و نمی توانند کرنش بازگشتی بصورت آزاد داشته باشند، تنش بازگشتی فشاری در سطح خارجی تولید خواهند نمود، این امر سبب بوجود آمدن خیز در طول تیر خواهد شد.
    در این مقاله ابتدا روابط تنش – کرنش– دما برای آلیاژ های حافظه دار(SMA) مورد مطالعه قرار گرفته است. در ادامه با تخمین میزان تنش بازگشتی ناشی از افزایش دما در الیاف حافظه دار، با استفاده از روابط تئوری و حل معادلات دیفرانسیل، خیز تئوری تیر محاسبه شده است. در نهایت آزمون های تجربی محرک حافظه دار انجام می گردد. الیاف حافظه دار در تیر با اعمال ولتاژ، افزایش دما داده و باعث بوجود آمدن خیز در تیر می شود. قابلیت این محرک انعطاف پذیری بسیار سریع می باشد، و با کنترل جریان ورودی به الیاف حافظه دار می توان تغییر مکان انتهای تیر را کنترل نمود.
    کلیدواژگان: سیم حافظه دار، نیتینول، تنش، تغیر شکل، تیر الاستومر
  • رحمت الله قاجار، محمودمهرداد شکریه، علیرضا شجری صفحات 363-370
    در این تحقیق، اثر پدیده انباشتگی و پراکندگی تقویت کننده روی خواص ویسکوالاستیک نانوکامپوزیت های پلیمری تقویت شده با نانولوله کربنی بصورت پارامتریک مورد مطالعه قرار می گیرد. بدین منظور خواص کامپوزیت با روش میکرومکانیکی موری-تاناکا با فرض آرایش نانولوله بصورت کاملا تصادفی تعیین می شود. سپس با فرض تجمع نانولوله ها داخل نواحی کروی شکل، دو پارامتر جهت مدل سازی انباشتگی و پراکندگی نانولوله تعریف و در روابط میکرومکانیک اعمال می گردد و خواص داخل و خارج نواحی کروی و خواص کلی نانوکامپوزیت بدست می آیند. خواص پلیمر زمینه بصورت ویسکوالاستیک فرض شده که جهت شبیه سازی آن از مدل جامد خطی استاندارد که دارای 3 پارامتر ساختاری می باشد استفاده می شود. با توجه به وابسته به زمان بودن معادلات ساختاری ماده زمینه، استفاده مستقیم از روش های میکرومکانیک میسر نیست. لذا با استفاده از تبدیل لاپلاس، شکل جبری این معادلات در روابط روش موری-تاناکا وارد می گردند. جهت صحت سنجی مدل، نتایج حاصل از مدل سازی با داده های تجربی موجود برای نانوکامپوزیت پلیمری تقویت شده با نانولوله کربنی مقایسه می شوند. بررسی پارامترهای انباشتگی روی خواص نشان می دهد که هرچه نانولوله ها کمتر انباشته باشند، خواص ویسکوالاستیک بهتری حاصل می شود.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت پلیمری، نانولوله کربنی، ویسکوالاستیک، انباشتگی و پراکندگی
  • حسن بیگلری، میلاد نظرزاده عنصرودی، سئودا رضازاده موحد صفحات 371-378
    در این مقاله، خیز استاتیکی تیر چندلایه کامپوزیتی مجهز به وصله پیزوالکتریک در دو حالت عملگر خمشی و برشی بررسی شده است. برای مدلسازی تیر از تئوری های مرتبه اول و مرتبه بالای برشی استفاده شده است. منتجه های تنش وصله پیزوالکتریک توسط تابع هوی ساید مدل شده اند. برای بدست آوردن پاسخ تحلیلی استاتیکی تیر با شرایط مرزی متفاوت، از روش فضای حالت استفاده شده است. تاثیر اثرات پوآسون مکانیکی و الکتریکی، تئوری تیر مورد استفاده، طول عملگر، محل وصله پیزوالکتریک، لایه چینی تیر و شرایط مرزی آن روی خیز استاتیکی مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین، پاسخ استاتیکی تیر مجهز به لایه کامل پیزوالکتریک استخراج و با پاسخ تیر مجهز به وصله پیزوالکتریک که طول آن به سمت طول تیر میل داده شده است، مقایسه گشته است. نتایج نشان می دهند که نادیده گرفتن اثر پوآسون در حالت عملگر خمشی برای تیر چندلایه زاویه دار باعث خطای قابل توجهی می شود. نتیجه مهم دیگر آنکه، چنانچه طول وصله پیزوالکتریک در تیر هوشمند به سمت طول تیر میل داده شود، نتایج با رفتار تیر مجهز به لایه کامل پیزوالکتریک در مود عملگر برشی یکسان نخواهد بود. علت این امر، مشارکت نداشتن وصله پیزوالکتریک در شرایط مرزی برشی تیر می باشد.
    کلیدواژگان: تیر هوشمند، عملگر خمشی و برشی، وصله پیزوالکتریک، شرایط مرزی مختلف، اثر پوآسون
  • مصطفی حبیبی، احمد غضنفری، احمد عاصم پور، رضا نقدآبادی، رامین هاشمی صفحات 379-388
    در فرایندهای شکل دهی ورق، استفاده از نمودارهای حد شکل دهی در مطالعه ی شکل پذیری ورق های فلزی و طراحی قالب از اهمیت بسیاری برخوردار است.یکی از روش های به دست آوردن منحنی حد شکل دهی که نتایج بسیار مناسب و نزدیکی به نتایج آزمایشی دارد، مدل تئوری مارشینیاک-کوزینسکی است. این مدل روشی برای پیش بینی گلوئی موضعی است. در این تحقیق از طریق گنجاندن مدل تئوری مارشینیاک-کوزینسکی در دو مدل المان محدود با استفاده از نرم افزار آباکوس ، منحنی حد شکل دهی به دست آورده شده است. در مدل اول تئوری مارشینیاک-کوزینسکی در مدل المان محدود آزمودن ناکازیما گنجانده شده و در مدل دوم (مدل تخت) تئوری مارشینیاک-کوزینسکی شبیه سازی شده است. داده های موردنیاز جهت این شبیه سازی ها از طریق انجام آزمودن کشش ساده در سه جهت به دست آورده شده است. بعد از مقایسه نتایج مدل المان محدود تخت و ناکازیما با نتایج تجربی، نمودار حد شکل دهی به دست آمده از مدل المان محدود آزمودن ناکازیما بسیار مناسب و کمتر از ده درصد در سطح پایین تری از نمودار حد شکل دهی تجربی قرارگرفته است.علت اختلاف نمودار حد شکل دهی مدل تخت و نتایج تجربی خمش است.
    کلیدواژگان: نمودار حد شکل دهی، مدل مارشینیاک، کوزینسکی، مدل سازی المان محدود، آزمودن ناکازیما، ورق St14
  • فروزان محمدعلی زاده، عبدالحمید گرجی، محمد بخشی، مجید الیاسی صفحات 389-400
    فشار داخلی و تغذیه محوری، از مهم ترین پارامترهای شکلدهی لوله به روش هیدروفرمینگ است. فشار سیال داخل لوله و تغذیه مواد حاصل از نیروی محوری سنبه ها، سبب تغییر شکل لوله میشود. چگونگی اعمال همزمان این دو پارامتر، کیفت، ضخامت و حد شکل دهی قطعه نهایی را تحت تاثیر قرار میدهد. در این مقاله، اثر مسیر فشار داخلی و تغذیه محوری به منظور بهبود توزیع ضخامت لوله های پله ای استوانه ای بررسی شده و با استفاده از روش جدیدی که به منظور رفع چروک ارائه شد، از چروک های ایجاد شده در لوله در مسیرهای بارگذاری استفاده شد. در ابتدا، مسیرهای بارگذاری فشار ثابت با سطوح فشار متفاوت به روش شبیه سازی و آزمایش تجربی بررسی شدند. سپس، سطوح فشاری که در آن قطعات پاره نشده و به طور سالم یا با چروک بدست آمدند، انتخاب و اثر تغذیه محوری در این مسیرها به طور جداگانه ابتدا با شبیه سازی و سپس با آزمایشهای تجربی بررسی شد. نتایج بدست آمده نشان داده است که تغذیه محوری در مرحله ابتدایی افزایش فشار، توزیع ضخامت قطعات را در مرحله نهایی بهبود می بخشد. همچنین، با استفاده از روش جدید و موثر ارائه شده در این مقاله به منظور رفع چروک، با تغییر جهت تغذیه محوری در مرحله ای از فرآیند، چروکهای ایجاد شده در سطح لوله در انتهای فرآیند شکلدهی رفع گردید و قطعه سالم با توزیع ضخامت بهتر بدست آمد. از طرفی با استفاده از مسیر بارگذاری پله ای، یکنواختی توزیع ضخامت با روش رفع چروک بهبود پیدا کرد.
    کلیدواژگان: هیدروفرمینگ لوله، فشار داخلی، تغذیه محوری، استفاده از چروک، شبیه سازی اجزای محدود
  • مهدی فکور، نبی مهری خوانسار صفحات 401-410
    در فرآیند شکست قطعات اورتوتروپیک، عموما در نواحی اطراف نوک ترک، ناحیه ای تحت عنوان ناحیه آسیب پدید می آید که این ناحیه در مواد شبه شکننده به ناحیه فرآوری شکست معروف است. این ناحیه شامل انبوهی از میکروترک‎ها است که به دلایل متعدد، تحلیل و بررسی فرآیند شکست در این‎گونه مواد را دشوار کرده‎ است. تعیین خواص مکانیکی این ناحیه، می‎تواند به پیش بینی میزان و یا حتی جهت رشد ترک موجود در قطعات اورتوتروپیک کمک کند. تاکنون مدل‎هایی به منظور تعیین خواص مکانیکی این ناحیه ارائه شده است اما به دلیل پیچیدگی های بسیار زیاد این ناحیه، نتایج حاصله به درستی مبین رفتار این ناحیه نبوده است. ضمنا مدل‎های موجود با روش های تجربی و عددی مقایسه و صحت‎سنجی نشده است. دراین مقاله، سعی بر آن است تا با ارائه یک مدل عددی جدید بر اساس تئوری ویسکوالاستیک و با استناد به سری های پرونی، خواص مکانیکی ناحیه آسیب شبیه‎سازی شود. این روش جدید که بر مبنای نتایج المان محدود و تجربی است، می تواند رفتار ناحیه آسیب را با دقت مناسبی تخمین بزند.
    کلیدواژگان: خواص مکانیکی، ناحیه آسیب، میکروترک، ویسکوالاستیک
  • میلاد سعیدی فر، مهدی احمدی نجف آبادی، حسین حسینی تودشکی، رضا محمدی صفحات 411-422
    به دلیل نیاز به ساخت سازه هایی با قابلیت اطمینان بالا، تشخیص ایجاد خرابی و پایش رشد آسیب در سازه ها امری ضروری به نظر می رسد. جدایش بین لایه ای شایع ترین مکانیزم خرابی در چندلایه های کامپوزیتی است. پژوهش حاضر، ایجاد و گسترش جدایش بین لایه ای در کامپوزیت های چندلایه ای شیشه/ اپوکسی را با روش آکوستیک امیشن، مورد بررسی قرار می دهد. ابتدا، نمونه های استاندارد با لایه چینی های مختلف ساخته شده و تحت بارگذاری شبه استاتیکی مود I قرار می گیرند. رفتار خرابی بین لایه ای در دو بخش بررسی می شود. در بخش نخست، تمرکز اصلی بر مرحله آغاز خرابی در نمونه ها بوده و با روش آکوستیک امیشن مراحل ایجاد خرابی در نمونه ها مشخص می شود. در بخش دوم، رشد و گسترش جدایش بین لایه ای در نمونه ها با روش آکوستیک امیشن بررسی می شود. در این بخش، با تعیین سرعت امواج آکوستیک امیشن در نمونه ها و ارائه روشی برای فیلتر نمودن سیگنال ها ناخواسته، موقعیت لحظه ای نوک جدایش بین لایه ای در نمونه ها پیش بینی می شود. نتایج بدست آمده از این پژوهش، نشان دهنده عملکرد مطلوب روش آکوستیک امیشن در بررسی رفتار آغاز و گسترش خرابی بین لایه ای و پیش بینی منحنی رشد جدایش بین لایه ای در نمونه های کامپوزیتی است.
    کلیدواژگان: جدایش بین لایه ای، آکوستیک امیشن، بارگذاری مود I
  • حسن مسلمی نایینی، رضا رضایی، روح الله عزیزی تفتی، محمدمهدی کسایی، بهنام عباس زاده، مهران محمدی صفحات 423-434
    شکل دهی غلتکی انعطاف پذیر، فرآیند نوینی برای تولید پروفیل های با سطح مقطع متغیر است. این پروفیلها در صنایع ساختمانی و خودروسازی استفاده می شوند. محل اتصال سطح‏مقطع باریک به عریض در این پروفیل‏ها، ناحیه انتقال نامیده می‏شود. در مقاله پیش رو، اثر تغییر منحنی خم در ناحیه انتقال بر عیب تابیدگی کف پروفیل مطالعه شده است. از این ‏رو، با توجه به شروط مرزی هندسی در ناحیه انتقال، اثر پنج نوع منحنی مختلف سازگار با این شروط در ناحیه انتقال با معادلات دایره ای، چندجمله ای ها تا درجه پنج بر روی این عیب به صورت عددی و تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج اجزای محدود نشان داد که هر چه مقدار کرنش متوسط ایجاد شده در لبه بال از کرنش مطلوب کمتر باشد عیب تابیدگی ناحیه کف افزایش خواهد یافت. کمترین مقدار عیب تابیدگی در محصول با منحنی خم چند جملهای درجه چهار و بیشترین مقدار تابیدگی در محصول با منحنی خم دایرهای در ناحیه انتقال رخ داده است. جهت صحت سنجی مدل اجزای محدود، نمونه با منحنی خم دایره ای به صورت تجربی مورد آزمایش قرار گرفت. تاریخچه کرنش و عیب تابیدگی اندازه گیری شد. انطباق خوب نتایج آزمایش‏ تجربی با شبیه سازی اجزای محدود صحت مدل اجزای محدود مورد استفاده را تایید کرد.
    کلیدواژگان: شکل دهی غلتکی انعطاف پذیر، پروفیل با سطح مقطع متغیر، تابیدگی ناحیه کف پروفیل، تغییر منحنی خم
|
  • Gholamali Varzandian, Sima Ziaei Pages 331-346
    This article deals with the small-scale effect on the nonlinear free vibration of isotropic thin nano-plate using the nonlocal elasticity plate theory. The formulations are based on the Kirchhoff's plate theory, and von Karman-type nonlinearity is considered in strain displacement relations. To include the small scale and the geometrical nonlinearity effects, the governing differential equations are derived based on the nonlocal elasticity theory in conjunction with the von Karman geometrical model in which the effects of rotary inertia and transverse shear are neglected. With cubic non-linearities, Duffing's equation is solved by elliptic integral and natural frequencies are obtained. Also by means of Jacobi elliptic functions, some analytical solutions for deflection of plate are presented. The efficiency and accuracy of the method are demonstrated by comparing the developed result with those available in literature. The effects of various parameters on the nonlinear vibrations of nanoplates are presented. Occurrence probability of internal resonance in rectangular nanoplate is investigated.
    Keywords: Nonlinear Free Vibration, Nonlocal Plate Theory, Elliptic Integral, Jacobi Elliptic Function, Internal Resonance
  • E. Piltan, R. Tikani Pages 347-354
    Hydraulic engine mounts are used to support powertrain and reducing transmitted vibration from motors to the frame. One important use of hydraulic engine mounts is in the air industry. In turbofans, the maximum amplitude of vibration occurs at the two distinct frequencies. So, by using an engine mount with maximum flexibility at these frequencies (called notch frequency), one can achieved reducing the transmission of the engine induced vibrations to the cabin. Here in this paper, using bond graph method, linear modeling of a double-notch hydraulic engine mount is done. Then, by applying nonlinear terms, nonlinear modeling of the engine mount is carried out using variance method. It has been shown that the dynamic stiffness will be changed by considering nonlinear terms. Finally, sensitivity analysis is applied to show the effect of each parameter on the dynamic behavior of the mount. It has been shown that the diameters of outer and inner inertia tracks are most effective parameters on the first and second notch frequencies, respectively.
    Keywords: Vibration isolation, Hydraulic engine mount, Nonlinear modeling, Dynamic stiffness, Notch frequency
  • H. Ghaedali, S. A. Sadough Vanini, M. Sedighi Pages 355-362
    In this paper, the behavior of shape memory actuator is evaluated experimentally and theoretically. Actuator is made of shape memory fibers in elastomer compounds. Prior to embed SMA, a strain of low temperature is applied on them and then the outer surface of the beam is embedded, by applying heat to SMA given that the structural beam is embedded and cannot be return strain recovery are free. have released the tension on the outer surface of pressure will return, this has led to the creation of the beam will be deflection. In this paper, first the relationship of stress - strain- temperature for SMA has been studied. Later, the stress of temperature increase in SMA is calculated based on the theory, differential equations and the beam deflection. Afterward, the experimental tests are performed on smart actuators. Voltage is applied to increase the temperature on SMA in beam and that caused the creation of deflection in beam. This has a fast flexibility, and by controlling the input current to SMA the movement of the beam can be managed.
    Keywords: sma, nitinol, stress, deflection, elastomer
  • Rahmatollah Ghajar, Mahmood M. Shokrieh, Ali R. Shajari Pages 363-370
    In this research, the effect of agglomeration and dispersion of the Carbon nanotubes (CNTs) on the viscoelastic properties of CNT-reinforced polymeric nanocomposites is investigated, parametrically. The effective properties of the nanocomposite are obtained by Mori-Tanaka micromechanical approach, assuming completely random oriented CNTs. Considering spherical shaped inclusions for CNTs agglomerated region, two parameters are presented and applied to Mori-Tanaka micromechanical method to model the agglomeration and dispersion of the CNTs. The polymeric matrix is assumed to be viscoelastic. The viscoelastic properties of polymer matrix are simulated by standard linear solid model with three structural parameters. Due to time-dependency of constitutive equation of the matrix, direct using of the micromechanical method is not possible. Hence, the constitutive equations of the matrix are transferred to the Laplace domain and algebraic form the mentioned equations are inserted to the Mori-Tanaka relations. To verify the model, predicted results of that are compared with available experimental data for CNT reinforced polymeric nanocomposites. Investigation of agglomeration parameters shows that the overall properties of the composite can be improved by decreasing agglomeration of the CNTs.
    Keywords: Polymeric Nanocomposite, Carbon Nanotube, Viscoelasticity, Agglomeration, Dispersion
  • Hasan Biglari, Milad Nazarzadeh Ansaroudi, Sevda Rezazadeh Movahhed Pages 371-378
    This paper deals with the effect of Poisson's ratio on the static response of smart laminated composite beams. The actuation performance of smart beams with extension and shear mode piezoelectric orientation has been investigated. The first order and high order shear deformation beam theory has been implemented for modelling the problem. The piezoelectric stress resultants are expressed in terms of Heaviside discontinuity functions. The state space approach is used to obtain an analytical solution for the response of smart beams with different boundary conditions. The effect of actuator length, location of piezoelectric patches, order of theory, fibre orientation, boundary condition and Poisson's ratio on the beam deflection, has been investigated. Also the response of beam with complete piezoelectric layer has been obtained with the same procedure and compared with the solution for the beams with piezoelectric patch of same length. Results show that neglecting Poisson's effect in calculations causes significant errors in the response of angle ply beam with extension mode actuators.
    Keywords: Smart beam, extension, shear actuator, Piezoelectric pacthes, Different boundary conditions, Poisson effect
  • M. Habibi, A. Ghazanfari, A. Assempour, R. Naghdabadi, R. Hashemi Pages 379-388
    In sheet forming processes, using Forming Limit Diagrams (FLDs) in study of formability and designi die is very important. One method to achieve the curves of FLDs that has validate and appropriate results is Marciniak–Kuczynski model. This model is a way to predict the local necking. In the present study, FLDs were achieved by imposing the theoretical Marciniak–Kuczynski model in two different finite element model and using Abaqus. In the first model, the theory of Marciniak–Kuczynski was imposed to finite element of Nakazima test and in second one (Flat), the theory of Marciniak–Kuczynski was simulated. The input data for these simulations was obtained from tension tests in three different directions. After comparing the results of Flat and Nakazima finite element model with empirical results, the FLD obtained from the finite element of Nakazima test was valid and less than 10 percent below the empirical FLD. Bending is the reason of difference between FLD obtained from Flat model and empirical one.
    Keywords: Forming Limit Diagram, Marciniak–Kuczynski model, finite element simulation, Nakazima test, sheet St14
  • Foruzan Mohammadalizade, Abdolhamid Gorji, Mohammad Bakhshi, Majid Elyasi Pages 389-400
    Internal pressure and axial feeding are the most important factors in tube hydroforming process. The internal fluid pressure and the material feeding that is produced by punch axial loading form the tube. How to apply these two parameters simultaneously in combination has effects on the quality, thickness and forming limit of the final piece. In this paper, the effects of internal pressure and axial feeding paths were investigated to improve the thickness distribution of stepped cylindrical tubes and the wrinkles in the loading path were used to create a new method for removing the wrinkles. Firstly, the constant pressure loading paths with various pressure levels were investigated. Then, the pressure levels in which the parts weren’t burst and formed perfectly or formed with wrinkles were chosen and the effect of axial feeding on these paths were examined separately. The results showed that the axial feeding in the initial step of increasing pressure improves the part thickness distribution in final step. In addition, through using this new method, the wrinkles on tube body were eliminated at the end of the process by changing the direction of axial feeding, and consequently the sound part with better thickness was obtained. Furthermore, using stepped loading path improved thickness distribution uniformity through applying this new method of wrinkle elimination.
    Keywords: Tube Hydroforming, Internal pressure, Axial feeding, Using wrinkles, FEM simulation
  • M. Fakoor, N. Mehri Khansari Pages 401-410
    In Fracture phenomenon of orthotropic materials, generally in crack tip vicinity, an area called damaged zone appears that in quasi-brittle materials, is known as fracture process zone. This area contains a multitude of micro cracks which due to various reasons, failure analysis and fracture process of these materials has been difficult. Determination of Mechanical properties in this region can help to predict the value or even the direction of crack growth in orthotropic materials. So far, several models have been proposed to determine the mechanical properties of this region, but due to the immense complexity of this region, the results have not been expressed the behavior of this region properly. Moreover, the existence methods have not been verified with new experimental and numerical data, yet. the present paper, it was attempted to present a new numerical model based on viscoelastic theory (the linear springs and damping) and, according to Perony series, the mechanical properties of the damaged zone simulated. In new approach, that is based on experimenal and FEM results, the mechanical behavior of damaged zone can accurately simulated.
    Keywords: Mechanical properties, damaged zone, orthotropic materials, micro crack, viscoelastic
  • M. Saeedifar, M. Ahmadi Najafabadi, H. Hosseini Toudeshky, R. Mohammadi Pages 411-422
    In order to access the reliable structures, detection of the damages initiation and evolution in materials is necessary. Delamination is the most common failure mode in laminated composites. The present study is concerned with an investigation of initiation and propagation behavior of delamination using Acoustic Emission (AE) method. In this work, various lay-ups of glass/epoxy composite laminates have been fabricated and subjected to mode I quasi-static loading condition. The behavior of delamination is investigated in two sections. In the first section, the main focus is on the initiation of damage. In this section, initiation of various damage mechanisms are determined using AE method. In the second section, evolution of delamination is investigated using AE. In order to determine the instantaneous crack tip position during the propagation of delamination, at first, AE wave velocity in the specimens is specified. Then, using the proposed method, unwanted signals are eliminated. The obtained results indicate that AE method has a good performance to detect initiation stage of interlaminar damage and also to determine the delamination propagation in the laminated composite structures.
    Keywords: delamination_Acoustic emission_Mode I loading
  • Hassan Moslemi Naeini, Reza Rezaei, Roohollah Azizi Tafti, Mohammadmehdi Kasaei, Behnam Abbaszadeh, Mehran Mohammadi Pages 423-434
    Flexible roll forming is a modern process to produce products with variable cross section that can be used in construction and automotive industries. The portion which connects the slim section to the wide one is called transition zone. In this paper, effect of different bend curves on the web warping has been studied in the transition zone. Considering the geometrical boundary conditions of the transition zone, five different curves including circular, quadratic, cubic, quartic, and quintic curves were studied numerically and experimentally. According to the finite element results, longitudinal strains on profile edge which are less than the desirable strain increase the web warping defect. Product with circular bend curve showed the maximum amount of web warping while the quartic bend curve led to the lowest web warping. In order to verify the finite element analysis, the longitudinal edge strain and the web warping were measured in products with Circular bend curve experimentally. A good agreement between the experimental and finite element results confirmed the accuracy of the finite element model.
    Keywords: Flexible Roll Forming, Products with Variable Cross Section, Web Warping, Bend Curve