فهرست مطالب

  • Volume:9 Issue: 4, 2017
  • تاریخ انتشار: 1395/12/25
  • تعداد عناوین: 16
|
  • علی خلیلی، مسعود کثیری عسگرانی، مرتضی شمعانیان صفحات 587-594
    در این مقاله بهینه سازی پارامترهای جوشکاری قوس تنگستن-گاز پالسی از جمله جریان پالس، جریان زمینه، فرکانس پالس و کسر زمان روشن بودن پالس در اتصال غیرمشابه فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI 316L و سوپر آلیاژ پایه نیکل مونل400 با استفاده از فلز پر کننده ERNiCr3، ارزیابی شد. جهت بدست آوردن شرایط بهینه از روش طراحی آزمایش تاگوچی، آرایه L9، استفاده گردید. برروی نمونه های جوشکاری شده آزمون های خواص مکانیکی انجام و سپس آنالیز واریانس انجام گرفت. با پیش بینی شرایط بهینه، نمونه پیشنهادی مورد آزمایش واقع گردید و نتایج آزمایشهای آن با نتایج حاصل از آزمایش بر روی نمونه بهینه طراحی شده مطابقت نشان داد. پارامترهای بهینه قوس تنگستن گاز پالسی در این اتصال، جریان پالس 140 آمپر، جریان زمینه 60 آمپر، فرکانس پالس 3 هرتز و کسر زمان روشن بودن پالس 50 درصد می باشد. نمونه ی بهینه طراحی شده با نمونه پیشنهادی تاگوچی در حدود7/98 درصد همخوانی دارند. جریان پالس با درصد4/23و فرکانس پالس با درصد 2/28به عنوان تاثیرگذارترین پارامترها شناسایی شدند. خواص مکانیکی، شامل آزمایش های خمش، کششی، سختی سنجی بررسی شد. در طی اعمال آزمایش کشش بر روی نمونه ها،شکست از سمت فلز پایه مونل 400 اتفاق افتاد که از نوع شکست نرم می باشد. بنابراین استحکام فلز جوش تایید کننده آزمونهای کشش و خمش می باشد.
    کلیدواژگان: جوشکاری غیرمشابه، فولاد زنگ نزن آستنیتی، سوپر آلیاژ پایه نیکل، جریان پالسی، تاگوچی
  • مسعود زاده خواست، داود طغرایی، آرش کریمی پور صفحات 595-602
    در این بررسی آزمایشگاهی تاثیر پارامترهای کسر حجمی و دما بر ضریب هدایت گرمایی نسبی، نانو لوله های کربنی و نانو سیال جدید و پرکاربرد اکسید مس- آب دیونیزه پرداخته می شود. نانوسیال با غلظت های حجمی 1/0، 2/0، 6/0 درصد حجمی برای بررسی تاثیر کسر حجمی بر ضریب هدایت گرمایی نسبی آماده شد. همچنین برای بررسی اثر دما، دما به محدوده های30، 40، 50 درجه سلسیوس محدود شد. برای اندازه گیری ضریب هدایت گرمایی نسبی از روش سیم داغ گذرا با استفاده از دستگاه سیم داغ گذرا و پراب استفاده شد. با افزایش دما و افزایش کسر حجمی ضریب هدایت گرمایی نانو سیال در مقایسه با سیال پایه افزایش چشمگیری دارد. در کسرهای حجمی پایین افزایش ضریب هدایت گرمایی چشمگیرتر است. در نتیجه توانستیم با دماها و کسرحجمی های مختلف به افزایش ضریب هدایت گرمایی در حدود 7/38 درصد دست یابیم که تا به حال در این زمینه کسی اطلاعاتی ارائه نداده است.
    کلیدواژگان: نانو سیال، کسر حجمی، دما، ضریب هدایت گرمایی، نانو لوله های کربنی
  • اکبر علیمحمدی، مسعود کثیری، مسعود افرند، حسین نوروزی فروشانی صفحات 603-612
    فرایند جوشکاری اصطکاکی-اغتشاشی یک روش نو و جدید جوشکاری حالت جامد است که در اثر اصطکاک بین پین و شولدر و قطعه کار، تولید حرارت می کند. این حرارت باعث ایجاد یک منطقه خمیری شکل می شود. نیروی فشار از طرف شولدر و چرخش پین و ادغام لبه های اتصال سبب انجام جوشکاری می شود. در این پژوهش ابتدا به بررسی جوش پذیری ورق فولادی EN10130 با ضخامت 5/1 میلی متر پرداخته شد و پارامترهای سرعت دورانی، سرعت پیش روی ابزار، قطر پین و شولدر، توسط 58 عدد آزمایش مورد بررسی قرار گرفته است. پس از ایجاد جوش هایی بدون عیب، بازه 500 تا 1000 دور بردقیقه برای سرعت دورانی و بازه 30 تا 160 میلی متر بر دقیقه برای سرعت خطی بترتیب به عنوان سطوح بالا و پایین مناسبی برای این پارامترها انتخاب شده اند. برای دست یابی به بیشترین استحکام کششی، تعداد 29 آزمایش با توجه به سطوح معین شده پارامترها، از روش باکس بنکن طراحی شده، سپس متدولوژی سطح پاسخ برای بهینه سازی پارامترها مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج بهینه سازی و شرایط آزمایشگاهی همخوانی خوبی داشتند که این نتیجه، نشان دهنده کفایت مدل طراحی آزمایش ها و نتایج پیش بینی بهینه سازی است. آزمایش های ریز سختی سنجی، متالوگرافی و تست کشش نرمال صورت گرفته روی 3 سری از ورق های تولید شده با مناسب ترین استحکام کششی و ازدیاد طول، منطقه متاثر از حرارت ورق های سمت پیشرونده را ضعیف تر از بقیه موضع جوش معرفی کردند.
    کلیدواژگان: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، فولاد کم کربن، طراحی آزمایش
  • مهدی چوگان، محسن لوح موسوی صفحات 613-618
    فرآیند شکل دهی داغ لوله با گاز، می تواند در صنایع اتومبیل سازی و هوافضا مورد استفاده قرار گیرد. بهبود خواص نهایی در تولید قطعه، افزایش سرعت تولید محصول نهایی، قابلیت شکل دهی مواد با چقرمگی پایین، کاهش فشار و نیروی مورد نیاز از مزایای این فرآیند می باشد. همچنین هزینه ابزار آلات و تجهیزات مورد نیاز برای ساخت قطعه در فرآیند شکل دهی داغ لوله با گاز در مقایسه با روش های قبلی شکل دهی با سیال نظیر هیدروفرمینگ گرم مطلوب تر می باشد. امروزه کاربرد آلیاژهای آلومینیوم- منیزیم با توجه به وزن سبک این آلیاژها افزایش یافته است. این آلیاژها در دمای محیط شکل پذیری پایینی دارند و برای شکل دهی این آلیاژها از روش های گرم و داغ استفاده می گردد. در این مقاله، تاثیر پارامترهای ورودی بر پارامتر خروجی ارتفاع بالج لوله از جنس آلیاژ آلومینیومی (Al6063) در فرآیند بالج آزاد داغ لوله به وسیله گاز مورد بررسی و مقایسه عددی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با افزایش مقادیر پارامتر های ورودی از جمله ضخامت و طول اولیه لوله، ارتفاع بالج کاهش یافته و با افزایش میزان تغذیه محوری و قطر خارجی لوله، ارتفاع بالج افزایش خواهد یافت.
    کلیدواژگان: تحلیل اجزای محدود، شکل دهی داغ لوله به وسیله گاز، فشار ثابت
  • علی عبداللهی فر، محمدامید خشوعی، سید مسعود هاشمی صفحات 619-630
    میل لنگ یکی از قسمت های موتور احتراق داخلی است که در طول عمر کاری خود تحت بار خمشی و پیچشی متناوب قرار می گیرد. شکست در میل لنگ باعث ایجاد خسارت جدی به موتور می شود، از این رو در زمان طراحی مهم است که استحکام خستگی آن بررسی شود. برای طراحی میل لنگ چالش های بسیاری از جمله بار مفید خودرو، وزن بهینه، بازده بیشتر و عمر دوام بیشتر مدنظر است. در این مقاله میل لنگ موتور دیزل هشت سیلندر خورجینی چهار زمانه به صورت دینامیکی شبیه سازی می شود و توزیع و تغییرات تنش در نقاط مختلف میل لنگ و به ویژه در نقاط بحرانی آن، با روش اجزاء محدود تحلیل می گردد. از نتایج به دست آمده از تحلیل برای بهینه سازی میل لنگ استفاده می شود. همچنین آسیب انباشته ی خستگی ناشی از تغییر در بارگذاری وارد بر میل لنگ در دورهای مختلف کارکرد آن بررسی می گردد. هدف این مقاله طراحی میل لنگی با ابعاد مناسب و بهینه است به گونه ای که عمر دوام آن بیشتر و بدون هیچ شکستی حفظ شود.
    کلیدواژگان: میل لنگ، تنش، خستگی تجمعی، بهینه سازی
  • یونس محمدی، کیوان حسینی صفری، محسن رحمانی صفحات 631-646
    در این پژوهش ارتعاشات آزاد ورق ساندویچی مدور گیردار با رویه هایی از مواد با تابع هدفمند وابسته به دما در محیط های حرارتی مختلف بررسی شده است. خواص مواد در رویه های هدفمند به صورت تابعی از دما در نظر گرفته شده و به طور پیوسته در امتداد ضخامت، با توزیع توانی بر حسب کسر حجمی اجزای تشکیل دهنده، تغییر می کنند. همچنین خواص ماده در هسته نیز وابسته به دما در نظر گرفته شده است. معادلات حاکم بر حرکت در ارتعاشات آزاد در دستگاه مختصات قطبی با استفاده از اصل همیلتون به دست آمده و از روش گلرکین برای حل معادلات و به دست آوردن فرکانس طبیعی استفاده شده است. تنش های صفحه ای هسته که معمولا در مشخصه ارتعاشی سازه های ساندویچی نادیده گرفته می شوند در اینجا در نظر گرفته شده است. نتایج به دست آمده از حل گلرکین برای ورق ساندویچی دایره ای متقارن با تکیه گاه گیردار با نتایج المان محدود که توسط نرم افزار ABAQUS به دست آمده است، مقایسه شده که نتایج قابل قبولی را ارائه می دهد. نتایج نشان می دهد که تغییرات دما و تغییرات توان تابع توانی اثر مهمی بر تغییرات فرکانس دارند.
    کلیدواژگان: ارتعاشات آزاد، ورق ساندویچی مدور، مواد هدفمند، خواص وابسته به دما، تکیه گاه گیردار
  • سید رضاحمزه لو، محمدمراد شیخی، حسین اکبری صفحات 647-660
    حسگرهای نیرو/گشتاور چندمولفه ای کرنش سنج دار، برای اندازه گیری همزمان نیروها و گشتاورهای استاتیکی و دینامیکی شامل سه مولفه ی نیرو و سه مولفه ی گشتاور در دستگاه مختصات دکارتی یک سیستم استفاده میشوند. در این تحقیق، یک حسگر نیرو/گشتاور شش مولفه ای نوع ستونی، با سطح مقطع دایروی توخالی معرفی شده است. به منظور جداسازی الکتریکی مولفه های بار اعمالی بر آن و بر پایه ی مبانی نظری، الگوهایی خاصی برای نصب کرنش سنج ها ارائه شده که بررسی صحت این الگوها با شیبه سازی المان محدود در نرم افزار آباکوس انجام گرفته است. در ادامه بارگذاری های مختلفی به یک نمونه ی ساخته شده از این حسگر اعمال شده و کرنش های تجربی اندازه گیری شده است. نتایج نشان می دهد که نه تنها اندازه ی واقعی درایه های قطر اصلی ماتریس کالیبراسیون، انحراف هایی نسبت به اندازهی نظری آنها دارد بلکه؛ این ماتریس لزوما قطری نیست. درصد انحراف کرنش های شبیه سازی از نظری در همه پل ها زیر 3/0% در تمام شرایط بارگذاری بدست آمده است. همچنین کمترین و بیشترین درصد انحراف کرنش های تجربی از نظری در بیشینه بار مجاز هر محور، به ترتیب مربوط به نیروی برشی PX و ممان خمشی mx بوده که برابر 1/62% و 8/12% می باشد.
    کلیدواژگان: حسگر نیرو، گشتاور شش مولفه ای، کرنش سنج، ماتریس کالیبراسیون
  • محمد حسینی، میثم خالویی، عباس زندی باغچه مریم صفحات 661-672
    در این مقاله تحلیل عددی جریان و انتقال حرارت وابسته به زمان میکرولوله محتوی نانوسیال در جریان آرام بررسی شده است. در این بررسی، انتقال حرارت جابه جایی نانوسیال و سیال پایه و تحلیل گذرا برای شار حرارتی متغیر با زمان، به ازای گام زمانی 4-10 ثانیه بررسی شده است. مشاهده شد که با افزایش کسر حجمی نانوذره، قدرت پمپاژ نانوسیال و دمای حداکثر دیواره میکرولوله به ترتیب افزایش و کاهش پیدا می کند. حداکثر دما سیال پایه (آب) 6/305 کلوین و برای نانوذره اکسید آلومینیوم AF با کسر حجمی سه درصد، دمای حداکثر 2/304 کلوین می باشد. علاوه براین نتایج نشان داد که استفاده از نانوسیال با وجود شار حرارتی پریودیک دارای مزیت انتقال حرارتی است. از سویی دیگر نتایج نشان می دهد که پارامترهای ذکر شده، تاثیر قابل توجهی در انتقال حرارت سیستم دارند. همچنین مشاهده گردید که با افزایش عدد رینولدز دمای حداکثر دیواره میکرولوله کاهش پیدا می کند. به عنوان مثال، برای عدد رینولدز 180، 360 و 720 دمای حداکثر به-ترتیب در 307.8 کلوین،304 کلوین و 302.8 کلوین رخ می دهد. علاوه براین افزایش کسر حجمی نانوذره موجب کاهش در تغییرات دما می شود. همچنین نتایج حاصل از مدل-سازی عددی با نتایج روابط تئوریک موجود که در تطابق خوبی با نتایج تجربی بوده اند، مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: میکرولوله، نانوسیال، انتقال حرارت، شار حرارتی متغیر با زمان
  • محسن مطهری نژاد، سعید شهرکی صفحات 673-686
    در این مقاله روش اتصال فشاری تجمعی که روش جدید تغییر شکل پلاستیک شدید برای تولید فلزات نانوساختار حجیم بر پایه فشردن در قالب کانالی است مورد مطالعه قرار می گیرد. این فرآیند بر روی یکی از پرکاربردترین فلزات در صنعت یعنی آلومینیوم انجام شده است. با بررسی و تحلیل نمونه ها مشخص شد که استحکام کششی نهایی پس ازچهار مرحله فرآیند به حدود 2 برابر نمونه آنیل شده افزایش یافته و از 60 به 123 رسیده است. ساختار اولیه با دانه های خشن μm6-8 به ساختاری با اندازه سلول های μm 2/1 در اولین پاس کرنش دهی، nm 627 بعد از پاس چهارم، تبدیل شده است. همچنبن سختی ویکرز نمونه ها پس از چهار پاس فرایند از 20 به 8/51 می رسد. این بهبود خواص از جمله افزایش استحکام و سختی و دستیابی به نسبت استحکام به وزن بالا می تواند به گسترش کاربرد این مواد جهت سبک سازی موثر سازه در صنایع خودروسازی و هواپیماسازی کمک شایانی نماید.
    کلیدواژگان: نانوساختار، استحکام، کرنش، قالب کانالی، آلومینیوم 1050
  • حامد آقاجانی درازکلا صفحات 687-700
    در این پژوهش اثرات سرعت خطی و سرعت دورانی ابزار جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی بر روی توزیع و تولید حرارت در سطح و درون اتصال، سیلان مواد و هندسه ی محل اغتشاش پلی متیل متاکریلات (PMMA)، مورد مطالعه قرار گرفت. به منظور شبیه سازی فرآیند از روش دینامیک سیالات محاسباتی از مجموعه نرم افزار تجاری CFD Fluent 6.4 استفاده شد. برای بالا بردن دقت شبیه سازی، خط جوش که در مرز بین قطعه کارها قرار داشت، به عنوان یک سیال غیر نیوتنی با رفتار شبه مذاب در اطراف پین ابزار مدل سازی شد. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان داد که با افزایش نسبت سرعت چرخشی به سرعت خطی ابزار، جریان مواد در جلو ابزار اندکی بیشتر می شود و ابعاد منطقه اغتشاش بزرگتر می گردد. بیشینه درجه حرارت تولید شده و اغتشاش مواد در سمت پیشرو اتصال مشاهده شد. نتایج حاصل از این مدل توسط نتایج تجربی مورد مقایسه قرار گرفت و تطابق قابل قبولی با آنها داشت. براساس پارامترهای جوشکاری مورد بررسی، حداکثر حرارت تولید شده 115 درجه سانتیگراد، بیشینه سرعت جابجایی مواد 24/0 متر بر ثانیه در شانه ابزار و بیشینه فشار ایجاد شده بر روی سیال 9 مگاپاسکال در محل اتصال پیش بینی شد.
    کلیدواژگان: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی جریان مواد، تولید حرارت، شبیه سازی حرارتی، پلی متیل متاکریلات
  • میلاد شهسواری، مسعود عسگری صفحات 701-710
    طیف وسیعی از قطعات در طول دوره عمر خود، در بیشتر مواقع تحت بارگذاری دینامیکی و کمتر تحت بارهای استاتیکی قرار می گیرند. مهمترین بارگذاری دینامیکی در دوره عمر قطعات، ارتعاشات تصادفی می باشد. برای ارزیابی چرخه عمر قطعات، معمولا تحلیل خستگی انجام شده و مقاومت قطعات در محیط کاری، مورد ارزیابی قرار می گیرد. خارج از محدوده قرار گرفتن فرکانس طبیعی قطعات، نسبت به حوزه فرکانسی ارتعاش تصادفی، موجب شده تا از پدیده تشدید فاصله گرفته که این امر موجب بالا بردن عمر کاری آن می شود. در این تحقیق یک بورد مدار چاپی که دارای دو قطعه الکترونیکی BGA است، مورد مطالعه قرار گرفته و توسط روش های خاص بهینه سازی، مقدار فرکانس طبیعی آن بررسی و بهینه شده است. بهینه سازی با دو الگوریتم مختلف انجام شده و پاسخ های بدست آمده از هر الگوریتم، مقایسه و صحه-گذاری شده است. ضمنا برای بدست آوردن پاسخ در هر طیف ارتعاش، از نرم افزار آباکوس استفاده شده است.
    کلیدواژگان: بورد مدار چاپی، فرکانس طبیعی، ارتعاشات تصادفی، روش پاسخ سطح
  • یونس یوسفی، حسین وحدانی فر، رضا شیرانی، محمد دهقانی صفحات 711-726
    در این مقاله به بررسی خیز و ارتعاشات آزاد پنل ساندویچی پرداخته شده است. هسته ساندویچ پنل از نوع لانه زنبوری شش وجهی و رویه های آن از دو ماده متفاوت Carbon fiber reinforced plastic و K-aryl/epoxy در نظر گرفته شده است. معادلات حاکم بر پایه تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول استخراج گردیده و برای حل معادلات از روش عددی دیفرانسیل مربعات تعمیم یافته استفاده شده است. جهت اعتباربخشی به روش دیفرانسیل مربعات به کاررفته در این مقاله از روش کلاسیک با حل گالرکین ارائه شده در مراجع استفاده شده و نشان داده شده که روش دیفرانسیل مربعات تعمیم یافته به کار گرفته شده دارای نتایج خوب با درصد خطای نسبی پایین نسبت به مقاله مرجع یادشده است. تغییر شکل ایجادشده در پنل ساندویچی به ازای دو نوع بارگذاری متفاوت موردبررسی قرارگرفته است. درنهایت فرکانس های طبیعی برای چهار مد اول برای دو ماده متفاوت رویه ها به دست آورده شده و تاثیر نسبت های متفاوت طول به ضخامت هسته و نسبت ضخامت رویه ها به ضخامت هسته لانه زنبوری بر مقدار فرکانس طبیعی بررسی شده است. همچنین تاثیر ضریب سختی فونداسیون برخیز ایجادشده و فرکانس طبیعی، ارائه گردیده است.
    کلیدواژگان: ساندویچ پنل، ارتعاشات، کوادراتور دیفرانسیلی، لانه زنبوری
  • فائزه عبدالهی، محمد جواد رضوانی صفحات 727-736
    لوله های استوانه ای جدار نازک به عنوان جاذب انرژی ضربه بواسطه ساخت و نصب آسان و ظرفیت جذب انرژی بالا در صنایع خودرو سازی استفاده می شوند. با این حال، ضعف اصلی لوله های استوانه ای در نیروی پیک اولیه بالا می باشد. لذا، در این مقاله، برای غلبه بر این ضعف از یک آغازگر کمانشی در ابتدای لوله استفاده شده است. این آغازگر کمانشی شامل یک میله فولادی است که توسط نوارهای کششی در ابتدای لوله استوانه ای نصب شده است. در این مطالعه، پارامترهای مربوط به آغازگر از جمله ارتفاع پیش ضربه آغازگر، تعداد نوارهای کششی، زاویه قرارگیری نوارها بر روی بدنه لوله های استوانه ای بررسی می شوند. بدین منظور شبیه سازی شبه استاتیک برای تعیین نیروی ماکزیمم لهیدگی، راندمان نیروی لهیدگی و جذب انرژی ویژه با استفاده از نرم افزار Ls-Dyna انجام گردید. برای بررسی صحت شبیه سازی عددی، نتایج آن با تست تجربی مقایسه شده است. نتایج نشان می دهند که مشخصات ضربه پذیری و عملکرد لوله های استوانه ای با وجود آغازگرهای کمانشی به طور قابل ملاحظه ای بهبود می یابد.
    کلیدواژگان: آغازگرکمانشی، جذب انرژی ویژه، نیروی پیک اولیه، شبیه سازی عددی
  • مسیح فیروزبخت، حامد عجبی نایینی، مصطفی پیرمرادیان صفحات 737-746
    طول عمر ایمپلنت های درگیر در استخوان تحت تاثیر عوامل بیومکانیکی هستند. کنترل این عوامل، از عوارض مکانیکی که شامل شکستگی پیچ، اجزاء و یا مواد سازنده چهارچوب روکش دندان می شود جلوگیری می کند. در این مطالعه، تاثیر تغییرات طول وگام رزوه های ایمپلنت دندان بر چگونگی توزیع تنش و بیشینه ی تنش ون میزز، در مجموعه ایمپلنت-اباتمنت و استخوان فک به روش المان محدود مورد مطالعه و بررسی قرار می گیرد. تغییر طول ایمپلنت از مقدار 5/8 میلی متر تا 13 میلی متر و گام رزوه های ایمپلنت از مقدار 6/0 میلی متر تا 1 میلی متر در نظرگرفته می شود. بیشترین تنش ها به ترتیب در مجموعه ایمپلنت-اباتمنت، استخوان کورتیکال و استخوان اسفنجی مشاهده می شود و طول 13 میلی متر در گام 7/0 میلی متر به عنوان حالت بهینه معرفی می گردد. همچنین در این مطالعه نسبت گام به طول بهینه ای برای ایمپلنت پیشنهاد شده است.
    کلیدواژگان: ایمپلنت، اباتمنت، استخوان اسفنجی، استخوان کورتیکال، توزیع تنش، المان محدود
  • محمود تاجی صفحات 747-758
    هدف از انجام این تحقیق ساخت و پیش بینی عملکرد کالکتور خورشیدی متمرکزکننده است که طرح کلی آن همانند طرحهای رایج این نوع کالکتور بوده، ولی سطح منعکس کننده بجای آینه از ورق نازک فولاد آینه ای است. برای ساخت ابتدا سازه اصلی نگهدارنده با اتصال موازی سازه های پیش ساخته ⩝ شکل صفحه ای ساخته شد و یک کمان سهمی شکل تفلنی بعنوان تکیه گاه سطح منعکس کننده در دهانه هر سازه نصب گردید. سپس ورق فولادی در دهانه سازه اصلی به شکل سهمیگون مونتاژ شد. بقیه قسمتها مشابه روش های مرسوم ساخته و مونتاژگردید.برای پیش بینی عملکرد، پس از تعیین رابطه راندمان بصورت تابعی از زاویه اصابت تابش خورشید برمبنای تئوری های این نوع کالکتور، راندمان و نرخ خالص جذب گرما به کمک نرم افزار متلب وبرنامه نویسی در محیط ان محاسبه و برحسب زمان ظاهری خورشید در چند روز سال رسم گردید. نتایج نشان داد اگر تابش خورشید به امتداد عمود برافق نزدیک باشد، راندمان از50% در صبح تا 60% درظهر افزایش یافته و بعدازظهرتا عصر به 50% کاهش میابد. در غیراینصورت راندمان از 60% در صبح به50% درظهر کاهش یافته و مجددا« تا 60% در عصر افزایش میابد. نرخ خالص جذب گرما (w/m2) هر دو حالت در ظهر حداکثر(450-550 ) و در صبح و عصر حداقل (400-450) بود.گرچه راندمان کالکتور ساخته شده با راندمان کالکتورهای معمول تفاوت چندانی ندارد، اما زمان و هزینه کمتر برای مونتاژ آن و کیفیت بالاتر شکل هندسی و دوام بیشتر سطح منکس کننده درمقایسه با کالکتورهای معمول قابل ملاحظه است.
    کلیدواژگان: کالکتور خورشیدی، متمرکز کننده، سهموی خطی، سطح منعکس کننده، فولاد آینه ای
  • هادی محمدی، هادی اسکندری، ایمان دانایی صفحات 759-770
    در این تحقیق تاثیر پارامترهای مختلف ماشینکاری مانند سرعت برشی، پیشروی، قطر ابزار و عمق ماشینکاری بر استراتژی های مختلف فرزکاری مانند آفست سه بعدی، مارپیچ، خطوط موازی و شعاعی برای ایجاد سطوح محدب قطعاتی از جنس کامپوزیت شیشه/اپوکسی مورد بررسی و اثر پذیری پارامترهای خروجی مانند صافی سطح و نرخ براده برداری نیز مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج به خوبی نشان می دهند که خروجی استراتژی رادیال دارای کمترین مقدار زبری و بالاترین کیفیت سطح می باشد و درمقابل استراتژی خطوط موازی با بیشترین مقدار زبری و نازل ترین کیفیت سطح همراه می باشد. بیشترین نرخ براده برداری و کوتاهترین زمان ماشینکاری مربوط به استراتژی آفست سه بعدی می باشد. در این تحقیق بهینه ترین پارامترهای ماشینکاری جهت دستیابی به بالاترین صافی سطح همراه با بیشترین نرخ براده برداری نیز مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج این کار تحقیقاتی می تواند در واحدهای پژوهش و توسعه بسیاری از صنایع بزرگ مورد استفاده و عملیاتی گردد.
    کلیدواژگان: پارامترهای تراشکاری، فرآیند های فرزکاری، سطوح محدب، کامپوزیت شیشه، اپوکسی
|
  • Ali Khalili, Masoud Kasiri Asgarani, Mortaza Shamanian Pages 587-594
    In this research, optimization of the pulsed gas tungsten arc welding including pulse current, background current, pulse frequency and on time were investigated in welding of non-similar materials of austenitic stainless steel AISI 316L and nickel-base super alloy of Monel 400 by using ERNiCr3 filler metal. In order to obtain optimum conditions of welding the Taguchi method with the L9 array was used. The mechanical properties such as bending, tesile test and hardness test were performed on the samples and after that analysis of the variance was performed. By predicting optimal conditions, the proposed model was examined and the results of computational analysis shows a significant similarity with results of the experiment. Optimal parameters of pulsed tungsten arc welding were the pulse current of 140 mA, background current of 60 mA, pulse frequency of 3 Hz and the ON periods of pulse was 50%. The optimized sample with the Taguchi method and the welded sample shows the similarity of 98.7%. Pulse current percentage of 23.4 and pulse frequency of 28.2 were identified as the most influential parameters during the welding. Tensile test results showed that the failure occurs on the side of the base metal on Monel 400 one and hence the failure is the ductile one. These results show the strength of the weld metal confirmed the tensile and bending tests.
    Keywords: Dissimilar welding, Austenitic Stainless Steel, Nickel Base Super Alloy, Pulse current, Taguchi
  • Masoud Zadkhast, Davood Toghraee, Arash Karimipour Pages 595-602
    This work presents a model for calculating the effective ýthermal conductivity of nanofluids. The proposed model ýincludes the effects of nanoparticles and thermal conductivity ýbase fluid.We will focus on experimental of the volume ýconcentration parameter and temperature on thermal ýconductivity, nano-fluid combination and Multi-Walled ýCarbon nanotubes-Oxide / Copper-paid deionized Water. This ýwater-based nanofluids, For two-step volume fractions of the ýý0.1, 0.2, 0.6 Percentage produced And then, Effective thermal ýconductivity is measured precisely. In order to measure the ýthermal conductivity of nanofluids. To measure the thermal ýconductivity coefficient in THW method, KD2-pro and KS1 ýprobe was used, also with the fluid significantly enhancement ýshows in thermal conductivity coefficient. Also with the fluid ýsignificantly enhancement shows in thermal conductivity ýcoefficient. In lower volume fractions we observed ýsignificantly increase in thermal conductivity and receive high ýdegree thermal. Due to the lack of similar studies Due to the ýlack of similar studies to comprehensively and inefficient of ýclassical thermal conductivity, In order to estimate the thermal ýconductivity of nanofluids An empirical model that estimates ýthe thermal conductivity of nanofluids model with deviation ýmargin is very lowþþ.
    Keywords: Nanofluid, volume fraction, Temperature, Thermal Conductivity, Carbon nano tubes
  • Akbar Alimohammady, Masoud Kasiri, Masoud Afrand, Hossein Noruzi Forooshani Pages 603-612
    Friction-stir welding process is a novel method of solid state welding, which produces heat due to friction between the pin, the shoulder and the workpiece. This heat causes a paste area. Shoulder pressure and pin spin cause edges integration and lead to welding. In this study, firstly, the feasibility of welding of steel sheet (EN10130) with a thickness of 1.5mm has been tested by 58 experiments. After making perfect welds, the ranges of 500-1000 RPM and 30-160 mm/min were selected as the suitable upper and lower levels, respectively, for rotational speed and linear speed. To achieve a maximum tensile strength, 29 tests were designed by using the Box-Benken method considering specified levels of the parameters. Then, the response surface methodology was used for optimization of the parameters. Results showed that the optimal outputs and experimental data were in good agreement, which indicate the adequacy of the design of experiments and optimization predict results. Micro-hardness tests, metallography and normal tensile test were carried out on three series of plates produced with the most appropriate tensile strength and elongation. Results showed that heat-affected zone weaked the sheet of advancing side compared to other welding zones.
    Keywords: Friction stir welding method, Low, carbon steel, Design of experiment
  • Mehdi Chogan, Mohsen Loh Mosavi Pages 613-618
    Hot metal gas forming of tubes can be used in various industries such as automotive and aerospace industries. In this process tube is formed at elevated temperatures, by using gas instead of fluid pressure. Lower required pressure and low power are its advantages in comparison to hydroforming process. In this paper, a hot metal gas bulging process of an aluminum alloy tube has been investigated by finite element method. In addition, The HMGF process was simulated by ) Dynamic, Temp-Disp, Explicit( because of the temperature distribution along the tube length, whereas temperature was simplified and assumed to be uniform in analytical method. The bulge height parameter was investigated by changing the input variations such as internal pressure, outer diameter, die entry radius, initial tube length and initial tube wall thickness in numerical method. The numerical result shows that the input variations have significant effects on tube bulge height in this process.
    Keywords: Hot metal gas forming, Internal pressure, Finite element method
  • Ali Abdollahifar, Mohammad Amin Khoshuee, Seyyed Masoud Hashemi Pages 619-630
    The crankshaft is one of the most critically loaded components as it experiences cyclic loads in the form of bending and torsion during its service life. Its failure will cause serious damage to the engine so it’s important at the time of design to verify fatigue strength. More challenges in crankshaft design due to increasing vehicle payloads, lower weight requirement, higher efficiency and longer durability life. In this study a dynamic simulation was conducted on a crankshaft from a V8 diesel four stroke engine. Finite element analysis was performed to obtain and analysis the variation of the stress magnitude at every location of crankshaft especially at critical points. Results obtained from the aforementioned analysis were then used in optimization of the crankshaft. Also accumulated fatigue damage caused by the change in loading in different crankshaft speeds was determined. The goal of this study is designing crankshaft with suitable and optimum dimensions which can serve the longer durability life without any failures.
    Keywords: Crankshaft, stress, Cumulative Fatigue, Optimization
  • Younes Mohammadi, Keivan H. Safari, Mohsen Rahmani Pages 631-646
    Free vibration of sandwich plates with temperature dependent functionally graded (FG) face sheets in various thermal environments is investigated. The material properties of FG face sheets are assumed to be temperature-dependent and vary continuously through the thickness according to a power-law distribution in terms of the volume fractions of the constituents. Also, the material properties of the core are assumed to be temperature dependent. The governing equations of motion in polar system and in free natural vibration are derived using Hamilton’s principle and Galerkin method is used to solve the equations and obtain the natural frequency. In-plane stresses of the core that usually are ignored in the vibration characteristics of the sandwich structures are considered in this formulation. The results obtained by Galerkin method for symmetric circular sandwich plate with fixed support is compared with finite element method that obtained by ABAQUS and good agreement is found. The results show that varying the power-law index and temperature have important effects on natural frequency.
    Keywords: Free Vibration, Circular Sandwich Plate, Functionally Graded Material, Temperature Dependent Properties, Clamped Support
  • Seyed Reza Hamzeloo, M. Morad Shaykhi, Hossain Akbari Pages 647-660
    A multi-component force/torque sensor using strain gauges is applied to measure the static or dynamic forces and also the moments in all axis simultaneously. The applied column-type six-component force/torque sensor is composed of two flanges and a cylindrical elastic force-sensing element with a particular pattern of installed strain gauges. In this research the pattern of strain gauges on sensor is presented to electrically decouple each component of the applied loads. The theoretical model was developed for the presented pattern. Also the finite element simulation carried out with ABAQUS for whole model to evaluate the accuracy of the pattern in different situations. Furthermore, variety of load cases including the axial loads, the torsional torque and bending moments were applied to the prototype sensor to report the percentage deviations of experimental strains related to the equivalent theoretical model and the simulations. The results show that the actual values of the main diameter components of the calibration matrix not only are different from the theoretical values but also this matrix would not necessarily be diagonal. It is observed that the percent deviation of the simulation strains from theoretical values in all loading cases would be under 3%. As a prominent result, the minimum and maximum deviation between theoretical and experimental is related to shear force (Px) and bending moment (Mx) respectively by values of 0.27% and 8.12%.
    Keywords: Six, component force, torque sensor, Strain gauge, Calibration matrix
  • Mohammad Hossaini, Meisam Khaloei, Abbas Zandi Baghche Maryam Pages 661-672
    In this paper the numerical analysis of flow and time dependent heat transfer of micro-tube conveying nanofluid in laminar flow is investigated. In this study, convection heat transfer of nanofluid and base fluid and transient analysis for time-varying heat flux for time step of 0.0001 second are elucidated. It is observed that the pumping power of nanofluid flowing and the maximum temperature of micro-tube wall, respectively, is increased and decreased with increases in the volume fraction of nanoparticle. The maximum temperature of base fluid (water) is 305.6K and the maximum temperature is 304.2K for alumina oxide nanoparticle AF with volume fraction 3%. In addition, the results show that using nanofluid has the advantage of heat transfer despite periodic heat flux. However, the results show that these parameters are vital in investigation of the heat transfer of system. Also, It is obvious that the maximum temperature of micro-tube wall decreases with increase in the Reynolds number. For example, for Reynolds numbers 180, 360 and 720, the maximum temperatures occur at 307.8K, 304.6K and 302.8K, respectively. In addition, it is indicated that the variation of temperature decreases when the volume fraction of nanoparticles increases. Also the results of numerical modeling are compared with those available in literature and good agreement is observed.
    Keywords: Micro-tubes, Nanofluid, Heat transfer, Time-varying heat flux
  • Mohssen Motaharinezhad, Saeed Shahraki Pages 673-686
    In this paper, the Accumulative Channel-die Compression Bounding (ACCB) method is investigated as a new method of severe plastic deformation to produce Nano-crystalline bulk metals on the basis of pressing in a channel mold. Aluminum as One of the most usable metal in industry is processed using this method. Analyzing the processed samples show that after four passes of ACCB method, the ultimate strength of samples reaches to 120 from 60 Mpa. The grain sizes of samples reaches to 627 nm from 8-6µm in annealed phase after four passes of ACCB method. Also, the vicker's hardness of samples reaches to 51.8 from 20 HV after four passes. These changes consist of the increasing the hardness and strength of aluminum sample and achieving to the high ratio of strength to weight of sample can help us to better use this materials to fabricate less weight structures for using in automotive and airplane industry.
    Keywords: Nanostructure, Strength, Strain, Channel mold, Aluminum 1100
  • Hamed Aghajani Derazkola Pages 687-700
    In this study, the effects of linear and rotational speed of the friction stir welding tool was investigated on the heat generation and distribution at surface and inside of workpiece, material flow and geometry of the welding area of poly methyl methacrylate (PMMA) workpiece. The commercial CFD Fluent 6.4 software was used to simulation of the process with computational fluid dynamic technique. To increase the accuracy of simulation, weld area was modeled as a non-Newtonian fluid with pseudo melt behavior around tool pin. The results of the simulation showed at the higher the proportion of rotational speed to linear speed, the material flow in front of the tool and the welding region became bigger. The maximum temperature and turbulence generated heat and material flow were observed at the advancing side. The simulation results were showed acceptable agreement with experimental results. Based on the studied parameters, the maximum generated heat was of 115° C, the maximum material velocity was 0.24 m/s around tool shoulder and maximum pressure on the workpiece was predicted 9 MPa.
    Keywords: Friction Stir Welding, Material Flow, Heat generation, Thermal Simulation, Computational Fluid Dynamic (CFD), Poly methyl methacrylate (PMMA)
  • Milad Shahsavari, M. Asgari Pages 701-710
    A wide range of electronic components are affected by dynamic loading during its lifetime mostly included variable frequencies and amplitude called random vibration. In order to evaluate the life cycle and endurance resistance of such components, fatigue analysis under different working condition is necessary. An effective solution for improving life cycle of the components could be making the natural frequencies of the components far away from the range of loading frequencies in random loading. In this paper a printed circuit board (PCB) with two BGA electronic components has been considered in order to optimize natural frequency. The PCB simulated using ABAQUS FEM software and published experimental test has been used for validation of results. The optimization has been performed by two different algorithms including GA and a DOE based RSM. The obtained responses have been compared and validated.
    Keywords: PCB, Natural frequency, Random vibration, RSM
  • Younes Yousefi, Hossein Vahdanifar, Reza Shirani, Mohammad Dehghani Pages 711-726
    In this paper deflection and free vibration of sandwich panel is studied. The core of Sandwich panels is made of hexagonal honeycomb and faces are made of two different materials of Carbon Fiber Reinforced Plastic and K-aryl/epoxy covering. The governing equations are deduced from the First order Sheer Deformation Theory (FSDT) and they are solved using Generalized Differential Quadrature Method (GDQM). The classical method in the references is used to verify the DQ method and to show that the applied GDQM method has a good results with compared to the references. Deflection of sandwich panel is investigated with two different load types. Finally natural frequency for the first 4 modes and the two different faces materials are calculated and the effect of various lengths to core thickness ratios and faces to honeycomb core thickness ratios are studied. Further, the effect of foundation stiffness coefficient on deflection and natural frequency are showed.
    Keywords: Nano beam, Piezoelectric, Electromechanical, coupling, Radom vibrations
  • Faeze Abdollahi, Mohammad Javad Rezvani Pages 727-736
    Cylindrical thin-walled tubes due to construction and easy installation, high energy absorption capacity are used in the automotive industry as an impact energy absorber. However, the main weakness of cylindrical tubes is in the high initial peak load. Therefore, in this paper, to overcome this weakness, a buckling initiator is used at the top of the tube. This buckling initiator is a steel rod that is installed by stretching strips at the edge of tubes. In this study, the parameters related to the initiator, including different number of pulling strips N, pre-hit height h and inclined angle of the pulling strips θ are studied. For this purpose, quasi-static simulation was conducted to determine the maximum crushing load, specific energy absorption and crush force efficiency using the software Ls-Dyna. To verify the numerical simulation, the results were compared with experimental testing. The results show that the crashworthiness characteristics and performance of the cylindrical tubes significantly improved with buckling initiator.
    Keywords: Buckling initiator, Specific energy absorption, Maximum crushing load, Numerical simulation
  • Masih Firouzbakht, Hamed Ajabi Naeeni, Mostafa Pirmoradian Pages 737-746
    longevity of osseointegrated implants are intensely influenced by biomechanical factors. Control of these factors prevents mechanical complications, which include fracture of screws, components, or materials veneering the framework. In this study, the impact of length and threads pitch of dental implants on the stress distribution and maximum Von Mises stress in implant-abutment complex and jaw bone are studied using finite element method. The implant length changes from 8.5 mm to 13 mm and a range of 0.6 mm to 1 mm is considered for the threads pitch of implants. The maximum stresses are observed in implant-abutment complex, cortical bone and cancellous bone, respectively. Results suggest a length of 13 mm in a pitch of 0.7 mm for implants. Also, an optimal ratio for the pitch and length of an implant is proposed.
    Keywords: Implant-abutment, Cancellous bone, Cortical bone, Stress Finite element method
  • Mahmoud Taji Pages 747-758
    The aim of this research was manufacturing a parabolic trough solar collector in which reflecting surface is made of mirror steel rather than usual mirror and also predicting its theoretical performance.by adjusting planar ⩝ -shaped structures parallel to each other and welding them together, the main supporting structure was assembled and a parabolic-shape Teflon arc was installed in the aperture of each ⩝-shaped structure. Then the steel plate was installed on the main structure to form a parabolic trough surface. Other components were manufactured and assembled according to conventional methods. In order to predict performance, efficiency was formulated as a function of incident angle according to the related theory. By programing in MATLAB, net rate of heat absorption and efficiency were calculated and corresponding diagrams plotted against apparent solar time for several days of the year. The results indicated that when solar radiation was close to vertical, efficiency increased form fifty percent in the morning to sixty at noon and decreased to fifty again in the afternoon. Otherwise it decreased from sixty percent in the morning to fifty at noon and increased to sixty again in the afternoon. Maximum net rate of heat absorption (w/m 2) occurred at noon (450-550) and the minimum at sunrise and sunset (400-450). Although the efficiency of the manufactured collector is slightly different from that of usual ones, less assembly time and cost and higher quality of surface geometry and more durability of reflecting surface are considerable compared with conventional collectors of this type.
    Keywords: Solar collector, Concentrator, Trough Parabolic, Reflecting surface, Mirror steel
  • Hadi Mohammadi, Hadi Eskandari, Iman Danaee Pages 759-770
    In this study the effects of machining parameters such as shearing speed, feed rate, tool diameter and machining depth on different milling strategies i.e. 3D offset, spiral, raster and radial to produce the convex surface made of epoxy/glass composites is investigated. The effects of mentioned strategies on output parameters such as surface roughness and milling removal rate is also studied. The results show that the output of radial strategy has the minimum roughness with the highest surface quality. The raster strategy gives the maximum roughness with the lowest surface quality. Also it can be seen that in 3D offset strategy, the removal rate is maximum and subsequently the time of machining is minimum. In addition the optimized values of machining parameters to achieve the best conditions for surface smoothness and removal rate is obtained. The results of this work can be used in research and development units of industries for operational purposes.
    Keywords: Machining Parameters, Milling Strategies, Convex Surface, Glass, Epoxy Composite