فهرست مطالب

Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering
Volume:9 Issue: 1, 2016

  • تاریخ انتشار: 1395/03/12
  • تعداد عناوین: 15
|
  • مسعود رضایی، حمید محسنی منفرد، سید علیرضا مهاجرانی صفحات 1-18
    در این مقاله سعی بر این است که راه حلی برای تحلیل ارتعاش آزاد ورق دایره ای سوراخ دار تقویت شده با نانو لوله های کربنی با توزیع یکنواخت و مستقر بر بستر الاستیک با استفاد از تئوری بهبود یافته ارایه شود. در این تئوری تنش برشی عرضی در سطح بالایی وپایینی ورق دایره ای سوراخ دار صفر در نظر گرفته شده و نیاز به ضریب اصلاحی مثل تئوری مرتبه اول نمی باشد. معادلات حرکت با استفاده از اصل همیلتون بدست امده است و سپس با استفاده از روش تفاضلات مربعی تعمیم یافته این معادلات حل شده اند و فرکانس های طبیعی ورق دایره ای سوراخ دار بدست امده است. در پایان پارامتر های تاثیر گذار بر فرکانس ورق دایره ای از جمله نسبت ضخامت ورق دایره ای به شعاع و نسبت شعاع داخلی به شعاع خارجی ورق دایره ای سوراخ دار در شرایط مختلف مرزی اورده شده است. همچنین برای بررسی همخوانی معادلات و همچنین روش حل به کار گرفته شده، مقایسه ای بین کار حاضر با مقالات معتبر انجام شده است. نتایج دقت بالای تئوری به کار گرفته شده RPT را در مقایسه با تئوری های دیگر نشان می دهد.
    کلیدواژگان: فرکانس طبیعی، ورق دایره ای، نانولوله های کربنی، بستر الاستیک، تئوری بهبود یافته
  • فرزاد فریبا، سید مهران زحلی صفحات 19-30
    تعیین توزیع تنش در نوک ترک و تعیین ضریب شدت تنش در آن، یکی از مباحث مطرحه و مهم در مکانیک شکست می باشد. مقدار ضریب شدت تنش برای حالت های محتلف بار گذاری و هندسه های مختلف نمونه و ترک در استاندارد ها ارائه شده است. اما در تمامی این حالت ها ترک در وسط ورق واقع شده است. هنگامی که توزیع تنش یکنواخت در لبه های ورق وجود دارد، موقعیت ترک چندان تاثیری در مقدار ضریب شدت تنش نخواهد داشت، اما در بار گذاری های متمرکز با دور شدن از محل اعمال بار توزیع تنش تغییر نموده و مقدار ضریب شدت تنش نیز تغییر می کند. بنابراین تغییرات ضریب شدت تنش در ترک های واقع شده در نقاط غیر مرکزی یکی از مواردی است که باید مورد بررسی قرار گیرد. در این تحقیق، رابطه ای برای تعیین ضریب شدت تنش در ترک لبه ای در بار گزاری متمرکز بر حسب فاصله از لبه بار گذاری ارائه شده است. این رابطه با استفاده از شبیه سازی از طریق نرم افزار آباکوس به دست آمده و سپس با استفاده از روابط تحلیلی موجود، و با تعیین توزیع تنش در ورق مورد بررسی و استفاده از روابط موجود در نظریه شکست خطی و در محدوده الاستیک نیز تغییرات ضریب شدت تنش استخراج شده است. این دو رابطه با هم مقایسه شده و در نهایت یک رابطه برای این منظور ارائه شده است.
    کلیدواژگان: توزیع تنش، ضریب شدت تنش، بار گذاری متمرکز، ترک کناری
  • عماد حسینی، انوشه زرگر خرازی صفحات 31-48
    پیچ های فلزی به دلیل استحکام مناسب جهت ترمیم شکستگی های استخوان مورد استفاده قرار می گیرند. اما مشکلاتی چون ضریب کشسانی بالای فلزات نسبت به استخوان های بدن که منجر به پدیده پوکی استخوان می گردد و نیز امکان رهایش یون های فلزی در موضعی که می توان منجر به ایجاد عفونت های موضعی یا مشکلات سیستمی شود ،جایگزینی پیچ های غیر فلزی به جای انواع فلزی را در دستور کار محققین قرار داده است. در این مطالعه کامپوزیت متشکل از فاز زمینه پلیمر پلی ال-لاکتیک اسید و فاز تقویت کننده الیاف شیشه زیست فعال جهت طراحی پیچ مد نظر قرار گرفت. ابتدا ضرایب کشسانی در آنالیز میکرو تخمین زده شد سپس به آنالیز ماکرو توسط نرم افزار آباکوس 6.11 برای مدل سازی با وضعیت های دولایه ای تشکیل شده از الیاف تک جهته و رندوم (UD/R) و سه لایه ای متشکل از الیاف تک جهته ،الیاف با زاویه 20± درجه نسبت به اعمال نیرو و الیاف رندوم (UD/±20/R) با درصد های مختلف از ضخامت لایه ها انتقال داده شد. نتایج نشان داد ترکیب کامپوزیت سه لایه با درصد لایه های(25/10/65) دارای مناسب ترین پاسخ مکانیکی می باشد. در این نمونه با درصد لایه های (25/10/65) مدول خمشی 7/22 گیگا پاسکال ،استحکام خمشی 347 مگاپاسکال و ضریب کشسانی در راستای طولی 8/24 گیگا پاسکال تخمین زده شد. که مقداری از ضریب کشسانی استخوان کورتیکال بیشتر است. پیچ کامپوزیتی طراحی شده جهت تثبیت شکستگی ارتوپدی از استحکام لازم برخوردار است و به عنوان کاندیدی جهت جایگزینی پیچ های فلزی قابل استفاده است.
    کلیدواژگان: پلی- ال، لاکتیک اسید، شیشه زیست فعال، پیچ کامپوزیتی، استحکام خمشی
  • نیما بهشتی زاده، امیر مصطفی پور صفحات 49-62
    کامپوزیت الیاف کربن/اپوکسی یکی از پرکاربردترین کامپوزیت های زمینه پلیمری می-باشد که به دلیل خواص ویژه ای از قبیل استحکام بالا نسبت به وزن، سفتی ویژه بالا، مقاومت خوردگی بالا و مقاومت در برابر تابش اتمی، مصرف بالایی در صنایع مختلف از جمله صنایع هوافضا دارد. به همین جهت مانیتورینگ بارگذاری این نوع کامپوزیت امری مهم است. به منظور شناسایی مکانیزم های خرابی کامپوزیت ها، روش آکوستیک امیشن کارایی بهتری در مقایسه با آزمون های غیر مخرب دیگر دارد. در این پژوهش از روش آکوستیک امیشن برای مانیتورینگ بارگذاری خمشی کامپوزیت الیاف کربن در زمینه اپوکسی استفاده شد. بدین منظور رفتار خمشی کامپوزیت و ارتباط آن با سیگنال های ساطع شده از نمونه تحت بارگذاری بررسی گردید. بکارگیری هر دو روش تبدیل فوریه زمان کوتاه و تبدیل موجک در این پژوهش، نتیجه یکسان آن ها را در پی داشت. با استفاده از تبدیل فوریه زمان کوتاه، فرکانس بیشینه در این بارگذاری در حدود 140 کیلوهرتز تعیین شد که روش تبدیل موجک نیز همین محدوده را تایید کرد. محدوده زمانی رویدادهای رخ داده در نمونه تحت بارگذاری توسط نمودارهای برخط به دست آمده از سیستم آکوستیکی مانیتور گردید و در نهایت مکانیزم های شکست کامپوزیت با تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی تایید شد. محدوده های زمانی و روند صعودی نمودارها، صحت سنجی خوبی با نمودار خمشی بر جای گذاشت.
    کلیدواژگان: کامپوزیت، الیاف کربن، اپوکسی، آکوستیک امیشن، مانیتورینگ بارگذاری، تست غیر مخرب
  • احمد مامندی صفحات 63-76
    در این مقاله، تحلیل رفتار ارتعاشی غیرخطی پوسته استوانه ای ساخته شده از مواد مدرج تابعی با شرایط مرزی دو سر ساده تحت بارهای محوری فشاری و جانبی بر روی بستر ویسکوالاستیک مورد مطالعه قرار گرفته است. معادلات حاکم بر ارتعاشات غیرخطی پوسته استوانه ای بر اساس نظریه اصلاح شده پوسته دانل (Donnell) استخراج شده اند. سپس در تحلیل از روش گالرکین ، فرض والمیر (Volmir) بهره گرفته شده است. برای حل عددی معادلات دیفرانسیل حاکم از روش رانگ-کوتای مرتبه چهارم با استفاده از نرم افزار MATLAB برای تعیین پاسخ دینامیکی پوسته شامل فرکانس های طبیعی خطی و غیرخطی، رابطه فرکانس-دامنه و جابجایی غیرخطی شعاعی پوسته استفاده شده است. اثر تغییر پارامترهای مختلف هندسی و فیزیکی مانند پیش بار محوری فشاری، بار جانبی، خواص ماده و ضرایب بستر ویسکوالاستیک در رفتار دینامیکی پوسته استوانه ای مورد بررسی و تحقیق قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: ارتعاشات غیرخطی، پوسته استوانه ای FGM، نظریه دانل، بستر ویسکوالاستیک، بار محوری فشاری
  • مسعود عظیمی، امین کلاه دوز، سیدعلی افتخاری صفحات 77-92
    فرآیند ماشین کاری تخلیه الکتریکی یکی از پرکاربردترین روش های ماشین کاری غیر سنتی برای براده برداری قطعات هادی جریان الکتریسیته است که دستیابی به قطعه هایی باکیفیت سطح مناسب و نرخ براده برداری بالا در آن از اهمیت زیادی برخوردار است. با توجه به کاربرد وسیع و روزافزون آلیاژ DIN1.2080 در صنایع مختلف ازجمله قالب سازی، ابزارهای تراشکاری، برقوزنها، خانکشی، گیوتین های برش و... به دست آوردن شرایط بهینه ماشین کاری آن حائز اهمیت است. لذا هدف اصلی در این تحقیق بررسی تاثیر پارامترهای ورودی شامل ولتاژ، شدت جریان، زمان روشنی پالس و زمان خاموشی پالس بر روی نرخ براده برداری و بهینه سازی آن در ماشین کاری تخلیه الکتریکی آلیاژ DIN1.2080 است لذا جهت دستیابی به نتیجه مطلوب پس از انجام آزمایش های متعدد به کمک روش طراحی آزمایش تاگوچی و دترمینان بهینه به منظور پیش بینی و بهینه سازی نرخ برداشت براده از روش شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. در ادامه بهینه سازی پارامتر های ورودی به منظور بیشینه کردن نرخ برداشت براده صورت پذیرفت. در این حالت با فرایند کاهش زمان، کاهش هزینه های تولید به دست می آید. پارامترهای بهینه در این آزمایش در شرایط شدت جریان 20 آمپر، ولتاژ 160 ولت، زمان روشنی پالس 100 میکروثانیه و زمان خاموشی پالس 12 میکروثانیه به دست آمد که در این صورت به میزان نرخ براده برداری 063/0 سانتی متر مکعب بر دقیقه دست یافته شد. سپس با انجام آزمایش صحه گذاری میزان خطا و دقت این روش سنجیده شد. با توجه به میزان خطای به دست آمده که حدود 18/5 % بوده است روش استفاده شده برای الگوریتم ژنتیک مناسب ارزیابی شد.
    کلیدواژگان: ماشین کاری تخلیه الکتریکی، تاگوچی، دترمینان بهینه، الگوریتم ژنتیک، شبکه عصبی، بهینه سازی
  • سید حمیدرضا هاشمی، حمیدرضا هوشیارمنش، مجتبی قدسی صفحات 93-104
    پایش سلامت سازه یکی از زمینه های پژوهشی در حال توسعه با کاربردهای چندگانه است که وضعیت سلامت سازه را طی پردازش داده ها و تفسیر مناسب آنها تخمین می زند و قادر است قبل از تخریب سازه آن را پیش بینی کند. آشکارسازی صدمات با استفاده از سنسورهای پیزوالکتریک یکی از روش های موثر و قدرتمند در پایش سلامتی سازه است. تجهیزات تحت فشار از مهم ترین واحدهای صنایع فرآیندی نظیر صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و نیروگاهی بوده که پایش سلامت آنها بسیار با اهمیت می باشد. پژوهش حاضر سعی دارد تا راهکاری برای آشکارسازی عیوب در این گونه از تجهیزات با استفاده از امواج هدایت شده ارائه دهد. هدف پژوهشی حاضر، ارائه نمونه سالم، دارای خوردگی از یک مخزن تحت فشار در فشارهای متفاوت است که حسگرهای پیزوالکتریک به طور جداگانه روی آن ها نصب و با سازه کوپل الکترومکانیکی شده اند، امواج به روش بفرست وبگیر در سازه تولید و از سازه دریافت می شوند. نتایج تحقیق نشان داد پارامترهای آسیب شامل خوردگی و تغییرات فشار مخزن تاثیر بسزایی در سیگنال پاسخ دریافتی توسط حسگر پیزوالکتریک داشته است. پیدایش خوردگی در مخازن تحت فشار، دامنه ی سیگنال را در حوزه ی فرکانس حدود 11% کاهش داد. از نتایج بدست آمده می توان برای رسیدن به راه-کاری جهت پایش سلامت مخازن تحت فشار استفاده نمود.
    کلیدواژگان: پایش سلامت سازه، خوردگی، مخازن تحت فشار، پیزو الکتریک، امواج هدایت شده
  • حجت عاشوری، بابک بهشتی، محمدرضا ابراهیم زاده صفحات 105-120
    سرسیلندر موتور دیزل بعلت بارگذاری و هندسه پیچیده آن یکی از چالش برانگیزترین قطعات موتور است. یکی از مهمترین مسائل دوام موتورهای دیزل ترکهای ایجاد شده در پل بین دریچه ها است. هدف این پژوهش، تحلیل ترمومکانیکی سرسیلندر موتور دیزل با استفاده از الگوی ویسکوپلاستیسیته دو لایه است. نتایج تحلیل ترمومکانیکی نشان داد که ماکزیمم دما و تنش در ناحیه پل بین دو سوپاپ گاز و دود رخ می دهد. نتایج تحلیل المان محدود با آزمونهای تجربی انجام شده در منابع که سرسیلندر در این ناحیه ترک خورده است، مطابقت دارد. نتایج تحلیل ترمومکانیکی نشان داد که تنش در این ناحیه در زمان روشن بودن موتور فشاری است که ناشی از بارگذاری حرارتی و فشار احتراق است. تنش فشاری بعد از خاموش شدن موتور به تنش کششی تبدیل می شود که ناشی از بارهای همبندی است. پل بین دو سوپاپ گاز و دود تحت تنش سیکلی کششی و فشاری و درنتیجه تحت خستگی کم چرخه قرار دارد. بعد از چند سیکل ترکهای خستگی در این ناحیه ایجاد می شود. عمر این ناحیه را می توان با تحلیلهای المان محدود به جای آزمونهای اعتبارسنجی تعیین نمود. مقدار کرنش ویسکوز از کرنش پلاستیک بیشتر بود و مقدار آن قابل صرفنظر کردن نیست.
    کلیدواژگان: خستگی ترمومکانیکی، سرسیلندر موتور دیزل، تحلیل اجزای محدود، ترکهای پل سوپاپها
  • مصطفی مستان آبادی، علی علی جانی، ابوالفضل درویزه، فاطمه متقیان صفحات 121-134
    در این مقاله ناپیوستگی در تیرها با استفاده از یک فنر پیچشی مدلسازی می شود که شدت این ناپیوستگی توسط میزان سفتی فنر تنظیم می گردد. با دو تحلیل فرم قوی و ضعیف به ترتیب معادله دیفرانسیل حاکم اصلاح شده و ماتریس سفتی سازه بهبود یافته برای تیرهای ناپیوسته استخراج می شوند. در فرم قوی، با در نظرگرفتن تئوری تیر اویلر-برنولی و تیموشنکو و با استفاده از دو روش تحلیل متفاوت، تاثیر تغییر شکل برشی در تیرهای دارای ناپیوستگی ارائه شده است. در این فرم، سفتی خمشی تیر ناپیوسته به کمک تابع دلتای دیراک اصلاح می شود. در فرم ضعیف، ماتریس سفتی کاهش یافته از درون معادله انرژی کرنشی استخراج که این معادله نیز به کمک سه معادله پیوستگی، سینماتیک و ساختاری ساخته می شود. فرض خطی بودن هندسه و ماده به ترتیب برای تشکیل معادلات سینماتیک و ساختاری در نظر گرفته شده است. در این فرم، شرایط پیوستگی دو بخش گسسته شده ی تیر اویلر-برنولی را به یکدیگر مربوط می کند که در آن یک تابع شکل هرمیتی بهبود یافته برای درونیابی میدان جابجایی بکار گرفته می شود. یک مثال کاربردی، مقایسه و صحت سنجی جواب های دو فرم قوی و ضعیف و همچنین رفتار شبه استاتیکی تیر ناپیوسته را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: ناپیوستگی، تیر، فرم های قوی و ضعیف، تئوری های اویلر، برنولی و تیموشنکو
  • ارش کریم پور صفحات 135-152
    هدف کار حاضر بررسی جابجایی توام نانوسیال آب-مس در یک محفظه شیبدار دوبعدی کم عمق، به کمک روش شبکه بولتزمن است. از مدل شبکه 9Q2D مبتنی بر اپراتور برخورد BGK و مدل تابع توزیع انرژی گرمایی، جهت شبیه سازی دامنه ی حرارتی جریان استفاده می شود. درپوش گرم بالایی محفظه با سرعت ثابت U0 حرکت کرده و دیوار سرد پایینی نیز ثابت است. وجوه کناری محفظه عایق می باشند. اثر مقادیر مختلف زاویه شیب محفظه و کسر حجمی ذرات نانو بر خواص حرکتی و حرارتی نانوسیال در سه حالت مختلف حاکمیت جابجایی آزاد، اجباری و توام و به ازای عدد رینولدز برابر با 10 و 100، بررسی می شود. مقایسه نتایج حاصل از کار حاضر با داده های محققین پیشین نشان دهنده دقت مطلوب نتایج حاصل از مقاله حاضر است که در قالب خطوط جریان، خطوط همدما و پروفیلهای سرعت و دما ترسیم می شوند. مشاهده شد که در حالت حاکمیت جابجایی آزاد، مقدار عدد ناسلت با افزایش کسر حجمی ذرات نانو و زاویه شیب محفظه، زیادتر خواهد شد. تحقیق حاضر به خوبی بیانگر قابلیت مطلوب روش شبکه بولتزمن جهت شبیه سازی انتقال حرارت جابجایی توام نانوسیال در یک محفظه شیبدار کم عمق است.
    کلیدواژگان: روش شبکه بولتزمن، محفظه شیبدار، نانوسیال
  • جواد اشکبوس اصفهانی، شاهرخ شجاعیان صفحات 153-166
    از جمله کاربردهای فیبر نوری که در اواخر قرن بیستم بعنوان یک فناوری روشنایی متداول شده کاربرد آن در سیستم های روشنایی می باشد. در این مقاله، در راستای همین کاربرد، کاهش انرژی مصرفی بکمک انتقال نور خورشید از بام ساختمان تا یک محل مورد نظر با رعایت استانداردهای مربوطه بررسی شده و طرحی اجرایی برای آن پیاده سازی شده است. اهداف مقاله صرفه جویی در مصرف انرژی، انطباق روشنایی محیط با نیازهای روحی و روانی انسان و محیط زیست، بستر سازی جهت تولید انبوه و ایجاد زمینه های درآمدی آتی برای دانشگاه میباشد.
    در مقاله حاضر علاوه بر نحوه ی متمرکز کردن نور برای ایجاد چگالی بیشتر، تحقیقاتی هم در مورد نحوه انتقال نور توسط فیبر نوری انجام شد و از آنجا که در این مورد مدل ریاضی لازم هنوز تدوین نشده از آزمایش های عملی و تحلیل آماری نتایج در این تحقیق استفاده گردید.
    با استفاده از چندین عدسی و چند مدل فیبر نوری و یک دستگاه کنترل موقعیت که بطور خاص برای این مقاله ساخته شده بود، آزمایشهای متعددی انجام شد و مقادیر شدت روشنایی حاصله توسط لوکس متر اندازه گیری گردید و پس از آن نتایج توسط نرم افزار آماری 17 SPSS V. تحلیل گردید. در انتها براساس نتایج اخیر بهترین نوع عدسی و فیبر به همراه روش سرراستی برای طراحی روشنایی یک اتاق نوعی با این روش ارائه گردید.
    کلیدواژگان: بهینه سازی مصرف انرژی، انتقال نور، فیبر نوری
  • میثم اسفندیاری، بابک مهماندوست، آرش کریمی پور صفحات 167-180
    در این پژوهش، اثر قطرنانوذرات در جابجایی آزاد نانوسیال آب- اکسید آلومینیوم در یک محفظه با مدل دو فازی و تک فازی بررسی شده است. محدوده عدد رایلی 105 تا 107 در کسر حجمی های 01/0 تا 03/0 برای نانوذرات با قطر-های گوناگون (25، 33، 50 و 100) نانومتر در نظر گرفته شده است. با توجه به طبیعت دو فازی بودن نانوسیال ها، نیاز به مدلسازی با استفاده از این در حال افزایش است. فرض تک فازی (بر خلاف دو فازی) برای نانوسیال ها بر این اساس است که رفتار های هر دو فازجامد (نانوذرات) و فاز مایع (سیال پایه) کاملا مشابه هستند. در این مطالعه، از دیدگاه اویلری- اویلری و مدل مخلوط با توجه به اثرات حرکت براونی و ترموفرسیس استفاده شده است. حرکت براونی و ترموفرسیس به ترتیب تحت اثرات گرادیان کسر حجمی و گرادیان دما بوجود می آیند که سبب بوجود آمدن لغزش میان نانوذرات و سیال پایه می شوند؛ بنابراین، نوعی ناهمگنی در رفتار میان نانوذرات و سیال پایه بوجود می آید. این ناهمگنی منجر به اثرات قابل توجهی در نتایج مدل سازی دو فازی می شود که تطابق بهتری نسبت به مدل سازی تک فازی با نتایج تجربی ایجاد می کند. نتایج نشان می دهند که با افزایش قطر و مقدار کسر حجمی نانوذرات انتقال حرات کاهش می یابد. همچنین، اثر قطر نانوذرات بر جریان و انتقال حرارت محسوس است.
    کلیدواژگان: نانوسیال، جابجایی آزاد، ترموفرسیس، حرکت براونی، مطالعه عددی
  • سید مسعود بدخشیان، مجید کریمیان، سید علی افتخاری صفحات 181-186
    از آنجایی که ابزارهای برشی به کار رفته درفرآیند ماشینکاری سوپر آلیاژها تحت تاثیر نیروهای ماشینکاری زیادی قرار گرفته و در نتیجه باعث پایین آمدن عمر ابزار می گردد، بنابراین بهبود ماشینکاری آلیاژ و کاهش نیروهای برشی وارد بر ابزار های برشی و افزایش عمر ابزارها یک نیاز اساسی می باشد. بنابراین در این پژوهش، تاثیر تغییر نرخ پیشروی بر نیروهای ماشینکاری در فرآیند ماشینکاری سوپر آلیاژ اینکونل 718 مورد بررسی قرار گرفته است. ابزار برشی مورد استفاده در این آزمایش ها از جنس کاربید تنگستن، مدل 890 و با هندسه مربعی شکل بوده است. همچنین هر یک از ابزارها با استفاده از روش رسوب فیزیکی فاز بخار و با ترکیب شیمیایی TiN/TiCN/AlTiSiNدر دو حالت میکرو و نانو لایه پوشش دهی شده اند. طبق نتایج بدست آمده با افزایش نرخ پیشروی، نیروهای ماشینکاری در هر دو حالت پوشش میکرو و نانو لایه افزایش پیدا کرده است. به طور کلی در این پژوهش استفاده از پوشش میکرو لایه باعث ایجاد نیروهای ماشینکاری کمتری در مقایسه با پوشش نانو لایه شده است و در نتیجه می توان گفت پوشش میکرو لایه دارای عملکرد بهتری می باشد. از آنجایی که ابزارهای برشی به کار رفته درفرآیند ماشینکاری سوپر آلیاژها تحت تاثیر نیروهای ماشینکاری زیادی قرار گرفته و در نتیجه باعث پایین آمدن عمر ابزار می گردد، بنابراین بهبود ماشینکاری آلیاژ و کاهش نیروهای برشی وارد بر ابزار های برشی و افزایش عمر ابزارها یک نیاز اساسی می باشد. بنابراین در این پژوهش، تاثیر تغییر نرخ پیشروی بر نیروهای ماشینکاری در فرآیند ماشینکاری سوپر آلیاژ اینکونل 718 مورد بررسی قرار گرفته است. ابزار برشی مورد استفاده در این آزمایش ها از جنس کاربید تنگستن، مدل 890 و با هندسه مربعی شکل بوده است. همچنین هر یک از ابزارها با استفاده از روش رسوب فیزیکی فاز بخار و با ترکیب شیمیایی TiN/TiCN/AlTiSiNدر دو حالت میکرو و نانو لایه پوشش دهی شده اند. طبق نتایج بدست آمده با افزایش نرخ پیشروی، نیروهای ماشینکاری در هر دو حالت پوشش میکرو و نانو لایه افزایش پیدا کرده است. به طور کلی در این پژوهش استفاده از پوشش میکرو لایه باعث ایجاد نیروهای ماشینکاری کمتری در مقایسه با پوشش نانو لایه شده است و در نتیجه می توان گفت پوشش میکرو لایه دارای عملکرد بهتری می باشد.
    کلیدواژگان: آلیاژ پایه نیکل، ابزار برشی، نیروهای ماشینکاری، نرخ پیشروی
  • احمد کشاورزی، علی اکبر صالحی صفحات 187-194
    امروزه با گسترش فعالیت فدراسیون اتومیبل رانی در دنیا یک از کارکرد های قدیمی خودرو یعنی مسابقه و تفریح هر روز بیشتر در دنیا مشتاقان تازه ای می یابد. یکی از بهترین و ایمن ترین مسابقات مسابقات خودروهای کارتینک است. که سابقه ای نزدیک یک قرن در دنیا دارد. خودروهای کارت، خودروهای کوچکی هستند که می تواند با پایداری مناسب بر روی جاده و کنترل مسیر منحنی هیجان و نشاط را برای رانندگان به ارمغان بیاورند. پایداری و کنترل در هنگام عبور از پیچ ها دو پارامتر مهم در طراحی خودروهای کارتینک می باشد که باید طراحان همیشه در نظر داشته باشند. در این مقاله ابتدا با استفاده از روش عددی یک مدل از خودروی کارتینگ در نرم افزار Adams ساخته می شود و نتایج مختلف آزمون دینامیکی بر روی مدل انجام می گیرد و در نهایت نتایج بدست آمده از شبیه سازی با استفاده از خودروی کارتینگ ساخته شده در دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی شهر مورد ارزیابی قرار می گیرد.
    کلیدواژگان: دینامیک خودرو، کارتینک، پایداری، شبیه سازی، آزمون آزمایشگاهی
  • آرش رجایی، علی مختاریان، مصطفی پیرمرادیان صفحات 195-208
    هدف این مقاله تحلیل مودال تیر از جنس پلیمر-یونی فلزی است، سپس سیستم را به یک مود با پارامترهای منحصربه فرد خود خلاصه کرده تا در شبیه سازی عملگر به ما کمک کند. در این مقاله ابتدا با استفاده از تحلیل ریاضی و فرم بسته تابع تبدیل سیستم تیر یکسر گیردار، پاسخ دینامیکی آن را به نیروهای ورودی مختلف (متمرکز و پیوسته) محاسبه کرده و برای انواع مختلف سیستم، نقاط تشدید و ضد تشدید را در تحلیل فرکانسی پیدا می شود، سپس با استفاده از آنالیز مودال در سیستم، کل پاسخ آن را در مود پایه خلاصه کرده و پارامترهای فرکانس طبیعی نامیرا و ضریب میرایی در این مود برای سیستم معرفی می شود، سپس تیر یکسر گیردار کامپوزیتی را به عنوان یک عملگر در نظر گرفته می شود که با ولتاژ ورودی، تغییر مکان و نیرو در سر آزاد خود ایجاد می کند که با بررسی پاسخ ها به ورودی ها، رفتار سیستم تحلیل می شود.
    کلیدواژگان: تحلیل مودال، کامپوزیت پلیمر، یونی فلزی، تیر یکسر گیردار، عملگر، تابع تبدیل، تحلیل دینامیکی
|
  • Massod Rezaei, Hamid Mohseni Monfared*, Alireza Mohajerani Pages 1-18
    In this paper, an attempt is made for solution of free vibration analysis of annular plate reinforced with carbon nanotubes for Uniformly Distribution (UD), resting on an elastic foundation using a refined theory presented. In this theory, a parabolic distribution of shear stress and strain in the thickness direction and satisfies the boundary conditions of zero shear stress on the upper and lower crust cut without using a correction factor to be considered. The equations of motion are obtained using Hamilton's principle. And then these equations are solved by GDQ method .Factors affecting the frequency such large radius to small radius, the ratio of thickness to the radius of the annular plate, the length of the radius is obtained. To check the compatibility equations and solving method is used, a comparison between the present work has been done with papers.
    Keywords: Natural frequency, Annular Plate, Carbon Nanotubes, Elastic foundation, Refined Theory
  • Farzad Fariba, Seyed Mehran Zohali Pages 19-30
    The stress distribution on the tip of the cracks and the stress intensity factor on them are the main courses in the fracture mechanic. The stress intensity factor of the cracks with the different load exited and the different geometry are listed in the tables of the standard books. In all of them, the cracks are located in the central point of the plates. In the uniform edge loaded case, the crack position is not effect on the stress intensity factor of the crack but in the case that the load is concentrated the stress distribution different from point to another point and therefore the stress intensity factor of the crack, is changed with the crack displacement from the point of the exited load. In this paper, the stress intensity factor changes with the distance of it from the edge of the semi-infinite plate with the edge crack is investigated. A new relation is introduced from the simulation solution with the Abaqus. Then, similar relation from analytical solution from the theory of the linear fracture mechanic was proposed. This relation was determined from the stress distribution calculation in the plate with the pointed load with the analytical solution from the elasticity theory. This two relations were compared with another and finally the more accurate relation was introduced as the relation of the stress intensity factor with the distance from the edge of the plate.
    Keywords: Stress distribution, Stress intensity factor, Concentrate load, Edge crack
  • Emad Hosseini, Anoosh Zargar Kharazi Pages 31-48
    However, problems such as osteoporosis due to high elasticity of metals relative to bones, and local infections and systemic problems caused by releasing metallic ions have motivated research on replacing metallic screws with non metallic ones. In this study, the composite containing poly-l-lactic acid and bioactive glass fibers were considered for the design of the screw using ABAQUS software (V6.11). The elastic constants were first estimated in micro analysis then transferred to macro analysis for modeling in two-layer situations composed of unidirectional fibers and random fibers (UD/R) and also for modeling in three-layer situations composed of unidirectional fibers, fibers with an angle of ±20 degree in relation to force vector, and random fibers (UD /±20/R) with various percentages of layer thickness. Results show that in the analysis with %65 layers of unidirectional fibers, %10 layers by fibers with an angle of ±20 degree, and %25 of layers with random fibers, flexural modulus, flexural strength, and longitudinal elasticity coefficient were estimated about 22.7 GPa, 347 MPa, and 24.8 GPa respectively, the last one being slightly higher than that of cortical bone. Considering similar results for cortical bones, our designed composite screws are robust enough to replace metal screws for repairing orthopedic fractures.
    Keywords: poly, l, lactic acid, bioactive glass fibers, composite screw, flexural strength
  • Nima Beheshtizadeh, Amir Mostafapour Pages 49-62
    Carbon / epoxy composite is one of the most useful polymer matrix composites that has special properties such as high strength-to-weight ratio, high hardness, high corrosion resistance, Resistance to nuclear radiation has high consumption in different industries such as aerospace industry. Therefor monitoring of loading of this type of composite is important. In order to determine failure mechanisms, acoustic emission method has more performance than other non-destructive methods. In this research acoustic emission method was used to evaluate and monitoring of the carbon epoxy composite three point bending load. For this purpose bending behavior of composite and relationship between acoustic signals studied. Using both fast Fourier transform and wavelet transform method in this research, which led to the same result. Using FFT maximum frequency 140 KHZ was determined, that wavelet transform confirmed this result too. Time limits that events was occurred on the under load specimen, was monitored by online diagrams that obtained from acoustic system. Finally failure mechanisms of composite were confirmed by SEM pictures. Time limits and ascending progress of diagrams validates bending diagram.
    Keywords: Composite, Carbon fiber, epoxy, Acoustic emission, Load monitoring, Non, destructive test
  • Ahmad Mamandi* Pages 63-76
    In this paper, the nonlinear vibration analysis of a thin cylindrical shell made of Functionally Graded Material (FGM) resting on a nonlinear viscoelastic foundation under compressive axial and lateral loads is studied. Nonlinear governing coupled partial differential equations of motions (PDEs) for cylindrical shell are derived using improved Donnell shell theory. The equations of motions (EOMs) then are solved using the Galerkin method, Volmir’s assumption and the forth-order Runge-Kutta method to obtain dynamic response of the shell including nonlinear frequencies, frequency-amplitude curves and nonlinear radial deflection for the shell of revolution. Afterward, the effect of changing the value of different parameters on the nonlinear dynamic response of the FGM cylindrical shell considering compressive axial and lateral loads, geometric characteristics of the shell, FGM material distribution along direction of the thickness of the shell and coefficients of the viscoelastic foundation are all investigated.
    Keywords: Nonlinear vibration, Cylindrical FGM shell, Viscoelastic foundation, Compressive axial load
  • Masoud Azimi, Amin Kolahdooz*, Seyyed Ali Eftekhari Pages 77-92
    Electrical discharge machining process is one of the most Applicable methods in Non-traditional machining for Machining chip in Conduct electricity Piece that reaching to the Pieces that have good quality and high rate of machining chip is very important. Due to the rapid and widespread use of alloy DIN1.2080 in different industry such as Molding, lathe tools, reamer, broaching, cutting guillotine, etc. Reaching to optimum condition of machining is very important. Therefore the main aim in this article is to consider the effect of input parameter such voltage, Current strength, on-time pulse and off-time pulse on the machining chip rate and optimizing this in the electrical discharge machining for alloy DIN1.2080. So to reach better result after doing some experiments to predict and optimize the rate of removing chip, neural network method and genetic algorithm are used. Then optimizing input parameters to maximize the rate of removing chip are performed. In this condition, by decreasing time, the product cost is decreased. Optimum parameters in this experiment in this condition are obtained under Current strength 20 ampere, 160 volt, on-time pulse 100 micro second and off-time pulse 12 micro second that is obtained 0.063 cm3/min as rate of machining chip. After doing experiment, surveying the level of error and its accuracy are evaluated. According to the obtained error value that is about 5.18%, used method is evaluated for genetic algorithm.
    Keywords: Electrical Discharge Machining, Taguchi, Genetic algorithm, Neural Network, Optimum determinant Optimization
  • Sayed Hamidreza Hashemi, Hamidreza Hoshyarmanesh, Mojtaba Ghodsi Pages 93-104
    Structural health monitoring is a developing research field which is multifunctional and can estimate the health condition of the structure by data analyzing and also can prognosticate the structural damages. Illuminating the damages by using piezoelectric sensors is one of the most effective techniques in structural health monitoring. Pressurized equipments are very important components in process industries such as oil, gas, petrochemical and power plants, that their health monitoring is vital. The aim of this research is to introduce a technique to illuminate the damages in these equipments by using guided waves. Thereby, two different specimens were used as pressurized vessels at different conditions: pristine and corroded. Different internal pressures were also studied. Piezoelectric transducers were electromechanically coupled to the vessels and the guided waves were propagated by using pitch-catch method. The outcomes indicated that damage parameters in vessels such as corrosion and pressure changes have considerable effect on the signals that piezoelectric sensors receive. Corrosion, the most common damage in pressurized vessels, reduce the signal domain in frequency field to 11%. Also increasing pressure reduce the signal domain.
    We can used these outcomes to innovate a technique for structural health monitoring of pressure equipmentss.
    Keywords: Structural health monitoring, pressurized vessels, damage diagnosis, smart piezoelectric sensor actuator, guided waves, frequency response
  • Hojjat Ashouri, Babak Beheshti*, Mohammad Reza Ebrahimzadeh Pages 105-120
    Loading conditions and complex geometry have led the cylinder heads to become the most challenging parts of diesel engines. One of the most important durability problems in diesel engines is due to the cracks valves bridge area. The purpose of this study is a thermo-mechanical analysis of cylinder heads of diesel engines using a two-layer viscoplasticity model. The results of the thermo-mechanical analysis indicate that the maximum temperature and stress exist in the valves bridge. The results of the finite element analysis correspond with the experimental tests, carried out in references, and illustrate the cylinder heads cracked in this region. The results of the thermo-mechanical analysis show that when the engine is running the stress in the region is compressive caused by the thermal loading and combustion pressure. When the engine shuts off the compressive stress turns into the tensile stress because of assembly loads. The valves bridge is under the cyclic tensile and compressive stress and then is under low-cycle fatigue. After several cycles the fatigue cracks will appear in this region. The lifetime of this part can be determined through finite element analysis instead of experimental tests. Viscous strain is more than the plastic strain which is not negligible.
    Keywords: Thermo-mechanical fatigue, Finite element analysis, Cylinder heads, Valves bridge cracks
  • Mostafa Mastanabadi, Ali Alijani, Abolfazl Darvizeh, Fatemeh Mottaghian Pages 121-134
    In this paper, a discontinuity in beams whose intensity is adjusted by the spring stiffness factor is modeled using a torsional spring. Adapting two analyses in strong and weak forms for discontinuous beams, the improved governing differential equations and the modified stiffness matrix are derived respectively. In the strong form, two different solution methods have been presented to make an analogy between the formulation of the Euler-Bernoulli and Timoshenko theories that indicates the influence of the shear deformation in discontinuous beams. The flexural stiffness of discontinuous beams is corrected by using the Dirac’s delta function. In the weak form, the reduced stiffness matrix is derived from the strain energy equation established by the continuity, kinematics and constitutive equations. The linearity assumption of the geometry and material is considered to construct the kinematics and constitutive equations respectively. The continuity conditions mathematically connect two divided parts of the Euler-Bernoulli beam for which an improved Hermitian shape function is employed to interpolate displacement field. An application shows the comparison and validation of the results of the strong and weak forms, and also the quasi-static behavior of discontinuous beams.
    Keywords: Discontinuity, Beam, Strong, Weak Forms, Euler, Bernoulli, Timoshenko Theories
  • Arash Karimipour Pages 135-152
    Mixed convection of Cu-Water nanofluid is studied numerically in a shallow inclined enclosure by applying lattice Boltzmann method. The D2Q9 lattice and internal energy distribution function based on the BGK collision operator are used in order to develop the thermal flow field. The enclosure's hot lid has the constant velocity of U0 while its cold lower wall has no motion. Moreover, sidewalls are taken in to account as adiabatic ones. At 3 modes of convection heat transfer (free convection, force convection and mixed convection), the effects of volume fraction and inclination angle of enclosure are studied for different values of Reynolds number as equal to 10 and 100. Comparison of achieved results as like the streamlines, isotherms and profiles of velocity and temperature versus pervious available ones, implies the appropriate agreement. It is seen that more amount of volume fraction and enclosure inclination angle at the state of free convection would correspond to higher Nusselt number. The incomes of present work show the suitable performance of lattice Boltzmann method in order to simulate the nanofluid mixed convection in an inclined enclosure.
    Keywords: LBM, Inclined enclosure, Nanofluid
  • Javad Ashkbous Esfahani, Shahrokh Shojaeian Pages 153-166
    One of the recently considered applications of fiber optic, in their usage in building lighting systems. In this research, in order to reduce energy consumption, by transmission of sun light from the roof to the desired place (i.e. an office), the required standard luminance is produced. The main aims of this research are :1. Reduction of energy consumption.
    2. Making the place compatible with the human favorable mental conditions and environment.
    3. Preparing the basics of mass production of the system and economical benefits for the university
    In this research besides concentrating the sun light to magnify its density, some investigations are made for light transmission by fiber optics, because, no mathematical model was found for this per pose, practical tests are made in addition to statistical analysis.
    Using different lenses and fiber optics and a position control system (which specially designed for this research), many experiences were made and iluminances were measured by a lux meter. After that by SPSS V.17 software, the results were analyzed. Finally the best Lenz and fiber were selected and a straight forward method was presented for designing a typical office in such manner.
    Keywords: Energy Consumption Management, Light Transmission, Fiber Optic
  • Meissam Esfandiary, Babak Mehmandoust*, Arash Karimipour Pages 167-180
    In this research, effect of nanoparticles dimeter on free convection of aluminum oxide-water was investigated in a cavity by single phase and two phase models. The range of Rayleigh number is considered 105-107 in volume fractions of 0.01 to 0.03 for nanoparticles with various diameters (25, 33, 50 and 100 nm). Given that the two phase nature of nanofluids, necessity of modeling by this method is increasing. Single phase approach (in contrary of two phase) for nanofluids is based on that the behaviors of each two solid phase (nanoparticles) and liquid phase (base fluid) are completely similar. In this study, Eulerian-Eulerian approach and mixture model was used given that Brownian motion and thermophoresis effects. Brownian motion and thermophoresis creates under influences of volume fraction gradient and temperature gradient, respectively that cause to creating slip between nanoparticles and base fluid; thus, kind of non-uniformity creates on behavior between nanoparticles and base fluid. This non-uniformity leads to significant effects on results of two phase modeling that creates better agreement to single phase modeling with experimental results. Results indicate that heat transfer decreases with increasing diameter and volume fraction of nanoparticles. Also, effect of nanoparticle diameter on flow and heat transfer is tangible.
    Keywords: Nanofluid, Free Convection, Thermophoresis, Brownian motion, Numerical study
  • Seyyed Masoud Badakhshian, Majid Karimian, Seyyed Ali Eftekhari Pages 181-186
    Since the cutting tools used in machining process of super alloys are subjected to high cutting forces, accordingly tools life is reduced, therefore improvement in alloys machining and reducing cutting forces to achieve longer tools life is an essential necessity. In this research, the effect of changes in feed rate on cutting forces in machining process of nickel based super alloys is investigated. Cutting tools used in this experiment was a tungsten carbide material, model 890, geometry square shaped and specification of SNMG 120412. Also the tools has been coated using physical vapor deposition by chemical composition of TiN/TiCN/AlTiSiN in both micro and nano layer conditions. According to the results, as the feed rate is increased cutting forces mostly increases in both micro and nano layer coating conditions. . Generally in this research, application of micro layer coating results in less cutting forces compared to nano layer coating, so it can be said that micro layer coating has a better performance.
    Keywords: Nickel Based Alloy, Cutting Tools, Cutting Forces, Feed Rate
  • Ahmad Keshavarzi, Ali Akbar Salehi Pages 187-194
    Today, the expansion of the Federation of Automobile racing car increases the competition of Go-kart. Go-kart is one of the best and safest car racing competitions. A history of nearly a century in the world. Go-karts are tiny car that can be controlled with good stability on the road and curved path for drivers bring excitement and exhilaration. Stability and control when crossing the road bend are the important parameters in designing Go-karts that the designer should always keep in mind. In this paper, the Go-kart vehicle is simulated in numerical software and then the simulation is versified with experimental test with a Go-kart that is developed in Islamic Azad university, Khomeinishahr Branch.
    Keywords: Vehicle dynamic, Go-kart, Stablility, Simulation, Experimental Test
  • Arash Rajaee, Ali Mokhtarian, Mostafa Pirmoradian Pages 195-208
    The purpose of this article is modal analysis of ionic polymer metal composite beams, then briefing the system to the unique parameters to help in up modeling of the actuator. In this paper at first using of Mathematical analysis and Closed form transfer function of cantilever beam dynamic response to the forces of different inputs (intensive and continuous) is calculated and for different types of systems resonance and anti-resonance points in frequency analysis are found, then with using modal analysis of system the entire response is briefed in the basic mode and parameters of un-damped natural frequency and damping coefficient in this mode is to introduced for the system, after the cantilever composite beam considered as an operator with the input voltage, displacement and produces a force on the free end, By observing the behavior of the system, analyzed responses to the inputs.
    Keywords: Modal analysis, IPMC, Cantilever beam, Actuator, Transfer function, Dynamics analysis