فهرست مطالب

مکانیک هوافضا - سال چهاردهم شماره 2 (پیاپی 52، تابستان 1397)
  • سال چهاردهم شماره 2 (پیاپی 52، تابستان 1397)
  • ساخت و تولید
  • 102 صفحه، بهای روی جلد: 100,000ريال
  • تاریخ انتشار: 1397/05/16
  • تعداد عناوین: 8
|
  • گرایش ساخت و تولید
  • سجاد پاکزاد، مهران محبوب خواه صفحات 1-17
    ماشین های سینماتیکی موازی، ساختارهای حلقه بسته ای هستند که دارای دقت، سفتی و توانایی تحمل بارهای زیاد می باشند. سینماتیک این مکانیزم ها به خاطر ساختار حلقه بسته، پایه های موازی، قیود مفصلی و قیود حرکتی که دارند، پیچیده تر می باشد. مکانیزم های موازی دارای محدودیت هایی نظیر نامنظم بودن فضای کاری، وجود نقاط تکین در آن فضا و سیستم کنترلی پیچیده می باشند که برای استفاده مناسب از این نوع مکانیزم ها بایستی مورد مطالعه و تحلیل قرار بگیرند. این مقاله مکانیزم موازی جدیدی را پیشنهاد می دهد که دارای چهار درجه آزادی شامل سه حرکت خطی در راستای محورهای مختصات و یک حرکت دورانی حول محور x می باشد. در تحلیل سینماتیکی روابط موقعیت، سرعت و شتاب اجزاء مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته و توسط برنامه نوشته شده در محیط نرم افزار متلب در مکانیزم طراحی شده به کار گرفته شده اند و توسط نرم افزار سالیدورکس مورد تایید قرار گرفته اند. همچنین در این تحقیق، فضای کاری و نقاط تکین این مکانیزم با استخراج روابط تحلیلی و سپس نوشتن برنامه محاسباتی در نرم افزار متلب به دست آمده است. سپس برای بررسی صحت نتایج به دست آمده برای تحلیل فضای کاری، مکانیزم پیشنهادی در نرم افزار سالیدورکس شبیه سازی شده و فضای کاری به دست آمده در این تحقیق صحه گذاری شده است. در نهایت از روش تحلیلی نیوتن- اویلر جهت تحلیل دینامیک معکوس سکوی مکانیزم موازی جدید پیشنهادی استفاده گردیده است. با تعریف یک مسیر مشخص با پروفیل مشخص، سرعت و شتاب برای سکوی متحرک و همچنین کدنویسی روابط در محیط نرم افزار متلب نمودارهای نیرو برحسب زمان محرکه ها و پایه ها به دست آمده و تحلیل شده اند.
    کلیدواژگان: تحلیل سینماتیک، فضای کاری، مکانیزم موازی، نقاط تکین، دینامیک معکوس
  • میلاد نصیری بابلانی، فرهنگ هنرور صفحات 19-26
    تراگذار فراصوتی به دلیل نقش بسیار مهمی که در کیفیت، دقت و قابلیت اطمینان نتایج به دست آمده از آزمون غیرمخرب فراصوتی ایفا می کند از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. تراگذار فراصوتی از سه جزء اصلی بلوره پیزوالکتریک، ماده پشتی و لایه تطابق امپدانس تشکیل شده است که چگونگی انتخاب و طراحی هر یک از این اجزاء، تاثیر به سزایی در عملکرد تراگذار دارد. ماده پشتی دارای خاصیت مستهلک کنندگی امواج فراصوتی بوده و وظیفه کاهش زمان لرزش بلوره پیزوالکتریک را برعهده دارد. در این مقاله، از ترکیب ذرات فلزی (تنگستن) و رزین اپوکسی به دلیل داشتن دو ویژگی مستهلک کنندگی امواج فراصوتی و چسبندگی مناسب به عنوان ماده پشتی تراگذار استفاده شده و تاثیر اجزای داخلی ماده پشتی بر عملکرد تراگذار به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که می توان با درنظرگرفتن اجزای مناسب برای ماده پشتی، عملکرد تراگذار را کاملا تغییر داده و آن را برای پیداکردن عیوب نزدیک به یک دیگر که نیاز به قدرت تفکیک بالا دارند و یا برای عیب یابی در قطعات با استهلاک صوتی بالا که نیاز به انرژی زیادی در تراگذار است بهینه کرد.
    کلیدواژگان: آزمون غیرمخرب، آزمون فراصوتی، تراگذار فراصوتی، ماده پشتی
  • جمال زمانی، رامیار حسین زاده صفحات 27-42
    لوله شوک یکی از تجهیزاتی است که با ایجاد اختلاف فشار بین دو ناحیه آن (درایور و دریون) و حذف دیافراگم، قابلیت تولید موج شوک با زمان خیز بسیار کوتاه را دارد. از مهم ترین کاربردهای لوله شوک می توان به کالیبراسیون حسگرهای فشار دینامیکی، بررسی پارامترهای موج شوک، بررسی رفتار انواع سازه ها و هم چنین بافت های حیاتی تحت بارگذاری دینامیکی اشاره کرد. در این تحقیق، طراحی و ساخت یک لوله شوک با قابلیت ایجاد فشار ماکزیمم bar 100 (در ناحیه درایور) که معادل انفجار kg 21 TNT در فاصله m 3/3 از محل قرارگیری دیافراگم است، در دستور کار قرار گرفت. از دیگر شاخص های مهم که به عنوان توانایی های این مجموعه در طراحی و ساخت مدنظر قرار گرفت، ایجاد موج شوک با حداکثر سرعت 5/2 ماخ و هم چنین امکان ایجاد موج انعکاسی با پیک فشار MPa 6/2 با سرعت 2 ماخ است که البته با تغییر نوع گاز و ایجاد اختلاف دما بین درایور و دریون، این مقادیر به شدت قابل افزایش است. طراحی لوله شوک محرک گازی براساس سه ناحیه اصلی است که نهایتا مجموعه ساخته شده دارای طولی برابر m 5/4 و قطری برابر 3 اینچ می باشد. برای اطمینان از صحت عملکرد و بررسی نشتی لوله شوک، آزمایش های استاتیکی و دینامیکی متعدد با انهدام دیافراگم های مختلف انجام گرفت.
    کلیدواژگان: لوله شوک، موج شوک، بارگذاری دینامیکی، کالیبراسیون، سامانه دوبل دیافراگم
  • سید محمدحسین پور، حمید گرجی، محمد بخشی جویباری صفحات 43-55
    امروزه استفاده از آلیاژهای آلومینیوم در ساختار وسایل نقلیه برای سبک کردن قطعات تولیدی و کاهش مصرف سوخت افزایش یافته است. به منظور افزایش شکل پذیری آلیاژهای آلومینیوم و با توجه به مشکلات شکل پذیری این آلیاژها در دمای اتاق، استفاده از شکل دهی گرم ضروری است. یکی از فرآیند های شکل دهی در دمای بالا فرآیند کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی در حالت گرم می باشد. در این مقاله، پس از بررسی اثر پارامترهای هندسی و دما (هم دما و غیر هم دما) روی توزیع ضخامت و نیروی سنبه، اثر پارامتر های مختلف (دما، فشار سیال و سرعت سنبه) روی نسبت کشش حدی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که در حالت غیر هم دما با افزایش دما، نازک شدگی بیشینه ثابت ولی نیروی سنبه بیشینه کاهش یافت. همچنین نسبت کشش حدی با افزایش دما در حالت غیرهم دما، فشار سیال تا مقدار خاص و سرعت سنبه و نیز کاهش دما در حالت هم دما، افزایش یافته است. در این پژوهش بیشترین نسبت کشش 52/2 می باشد که مربوط به دمای 250 درجه سانتیگراد و شرایط دمایی غیرهم دما بوده است.
    کلیدواژگان: هیدروفرمینگ گرم، فشار شعاعی، هم دما و غیرهم دما، نسبت کشش حدی
  • مهدی ظهور، بهمن قربانی صفحات 57-66
    اتصال قطعات با استفاده از فرایند شکل دهی الکترومغناطیس یک روش نوین برای مونتاژ قطعات با هدایت الکتریکی بالا می باشد. در این تحقیق، اثر پارامتر های هندسی و فیزیکی مهم، از قبیل ولتاژ تخلیه، شعاع و عرض شیارهای مستطیلی در اتصالات اجسام تغییر شکل یافته توسط روش اجزاء محدود و طراحی آزمایش، بررسی شده است. پس از معرفی معادلات حاکم بر الکترومغناطیسی، خروجی این معادلات به شکل فشار توسط نرم افزار المان محدود بر روی قطعه کار اعمال شده است. در این تحلیل، قطعه کار به صورت تقارن محوری مدل شده و به دلیل نرخ کرنش بالا از مدل کرنش سختی جانسون- کوک برای توصیف رفتار پلاستیک ماده استفاده شده است. سرانجام، نتایج به دست آمده با نتایج موجود در مراجع معتبر دیگر مقایسه گردید. این نتایج، نشان می دهند که با افزایش ولتاژ تخلیه، پرشدگی شیار و سطح تماس بین لوله و ماندرل افزایش یافته و همچنین ایجاد برش جزئی لوله در لبه شیار موجب ایجاد مکانیزم قفلی و افزایش استحکام می گردد.
    کلیدواژگان: شکل دهی الکترومغناطیسی، اتصال الکترومغناطیسی، استحکام
  • عبدالله اکبری، آرمان رخزادی صفحات 67-80
    اگر چه استفاده از ماشین های کنترل عددی فوق سریع به صورت روزافزون در حال زیادشدن است، ولی به کارگیری سامانه های تولید مسیر ابزار سنتی برای این نوع ماشین ها براساس تولید بلاک های اولیه خطی یا دایره ای و با به کارگیری استراتژی های استانداردی چون موازی، تراز ثابت و یا پارامتر ثابت، محدودیت ذاتی را برای کاربرد این ماشین ها خواهند داشت. این مقاله روش جدیدی را برای تولید مسیر ابزار مبتنی بر نربز مخصوص ماشین های فوق سریع ارائه می دهد. به منظور پیوسته کردن هرچه بیشتر ماشین کاری شیوه پیچشی تولید مسیر ابزار در این مقاله، مبتنی بر نربز ارائه می شود که تعداد بلاک ها نسبت به روش های سنتی تا پنج برابر کاهش می یابد. این الگوریتم با آفست کردن لبه بیرونی سطح ابزار در یک ارتفاع ثابت، صفحه راهنمای افقی دو بعدی مدل را تهیه می کند و سپس با آفست کردن کانتور حاصله به سمت داخل براساس مقدار فاصله آفست محاسبه شده، کانتورهای آفست تهیه و برروی سطح ابزار تصویر می شوند. در مرحله آخر، مسیرهای حاصله با الگوریتم نربز تخمین زده می شوند. الگوریتم تخمین طوری ارائه شده است که حداقل تعداد نقاط کنترلی حاصل شود. مثالی از این الگوریتم در مقایسه با شیوه سنتی به همراه صحت سنجی آن ارائه می گردد.
    کلیدواژگان: تولید مسیر ابزار پیچشی، نربز، آفست کردن، بیش برش، ماشین های فوق سریع
  • محمد ریاحی، پویا غلامی صفحات 81-88
    در این مقاله، با استفاده از طراحی و ساخت یک سامانه جهت ایجاد سیگنال مورد نیاز برای تحریک امواج هدایت شده و با استفاده از یک کریستال پیزوالکتریک، امواج هدایت شده در یک لوله ایجاد و انتشار یافته اند. امواج، پس از انتشار، توسط یک پراب اولتراسونیک دریافت شده و توسط اسیلوسکوپ دیجیتال ذخیره شده اند. سیگنال های دریافتی پس از پردازش و اعمال فیلتر جهت حذف نویز، با یکدیگر مقایسه شده اند. جهت مقایسه نتایج و بررسی پارامترهای موثر بر توانایی بازرسی این امواج، پراب دریافت کننده در امتداد لوله حرکت داده شده و با تغییر تعداد پالس های سینوسی ورودی و اعمال تغییر در فرکانس سیگنال، داده ها در فرکانسی که بیش ترین دامنه دریافت می شود، ضبط شده اند. با تنظیم فرکانس در محدوده 30 تا 40 کیلوهرتز، می توان در هر یک از نقاط آزمایش سیگنال مناسبی دریافت کرد.
    کلیدواژگان: امواج هدایت شده فراصوتی، بازرسی غیرمخرب لوله ها، انتشار امواج، پردازش سیگنال، حسگر پیزوالکتریک
  • ابوالفضل فضائلی، جواد شهبازی کرمی، مصطفی حبیبی، غلامحسن پایگانه صفحات 89-99
    قطعات لوله ای شکل، از مهم ترین محصولات آلیاژهای تیتانیوم است؛ که به صورت گسترده ای در صنایع هوایی، دریایی و شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد. بیشتر محصولات لوله ای شکل تیتانیوم از تیتانیوم خالص تجاری یا آلیاژهای کم استحکام آن ساخته می شود. یکی از مهم ترین محدودیت های تولید قطعات تیتانیومی، شکل پذیری ضعیف تیتانیوم در دمای پایین است. فرآیند شکل دهی داغ لوله با گاز یکی از روش هایی است که امروزه برای تولید قطعات لوله ای شکل مورد استفاده قرار می گیرد. در این پژوهش به بررسی تجربی و المان محدود فرآیند شکل دهی داغ لوله با گاز برای تولید قطعه با سطح مقطع مربعی شکل از لوله تیتانیوم خالص تجاری درجه 2 در دمای ̊C840 پرداخته شد. بدین ترتیب اثر نرخ افزایش فشار گاز بر نحوه شکل گیری لوله مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از آزمایشات مختلف نشان داد که کاهش نرخ افزایش فشار گاز درون لوله، ضمن فراهم آوردن فرصت لازم برای یکنواختی دما و در نتیجه شکل گیری یکنواخت قطعه، باعث کاهش نرخ کرنش در جداره لوله شده و بدین ترتیب احتمال پاره شدن لوله کاهش می یابد. بررسی تصاویر ریزساختار قطعه تولیدشده، نشان دهنده انجام پدیده تبلور مجدد حین فرآیند شکل دهی و ایجاد دانه های هم محور در قطعه نهایی می باشد.
    کلیدواژگان: تیتانیوم، شکل دهی داغ لوله با گاز، ریزساختار، تبلور مجدد، المان محدود
|
  • Sajad Pakzad, Mehran Mahbubkhah Pages 1-17
    Parallel kinematic machines are closed-chain mechanisms with high accuracy and stiffness. Kinematics and dynamics of these manipulators are complicated due to the closed-loop structure and the constraints that exist for these manipulators. These mechanisms have some limitations like having erratic workspace, singular points in the workspace and complexity of control systems. These limitations should be studied for suitable usage of parallel mechanisms.
    This paper presents a novel 4-DOF parallel manipulator with 3 different linear motions and one rotational motion around x direction. Inverse and forward kinematic models of 2-PR(Pa)U-2-PR(Pa)R parallel machine tool mechanism are developed and also simulated by the code written in MATLAB. The results obtained by the mathematical model for the kinematics of the mechanism are verified using motion analysis under Solid Works. Workspace and singularity analysis are done by solving the kinematic relations and using Matlab software. To investigate the results of workspace analysis the structure has been modeled in Solidworks software and the obtained workspace have been validated using the simulation Finally the Newton-Euler method for inverse dynamic analysis of the proposed robot has been used. Therefore, moving path of the end effector, considering the various loads on it can be determined. By defining the path of platform with the specified velocity profile, inverse dynamic model simulated by the code written in MATLAB and diagram of actuator forces obtained and analyzed.
    Keywords: Kinematic analysis, Workspace, Parallel Mechanism, Singular points, Inverse dynamic
  • Milad Nasiri Babolani, Fahang Honarvar Pages 19-26
    An ultrasonic transducer (probe) is an important part of an ultrasonic testing system. It comprises of a piezoelectric disk, backing material and matching layer. The process of selection and design of these components for any specific ultrasonic transducer is a challenging task. The backing material should be able to attenuate the ultrasonic waves and to reduce the ringing time of the piezoelectric disk. In this paper, a combination of metal particle (tungsten) and epoxy resin is used as backing material in fabricating transducers. The results show that the performance of the ultrasonic transducer is highly dependent on the characteristics of the backing material constituents. A high resolution or a high energy transducer can be produced just by changing the backing material.
    Keywords: Nondestructive Testing (NDT), Ultrasonic Testing, Ultrasonic Probe, Backing Material
  • Jamal Zamani, Ramyar Hosseinzadeh Pages 27-42
    Shock tube is an equipment in which by creating a pressure difference between driver and driven sections and bursting membrane has the ability of generating shock wave with very short rise time. The most important applications of shock tube that can be mentioned are the calibration of dynamic pressure sensors, studying of shock wave parameters and the behavior of structures and also the vital tissues under dynamic loading. In this study, manufacturing of a shock tube with the ability of increasing pressure up to 100 bar (in driver section) which is equivalent to the explosion of 21 kilograms of TNT at a distance of 3.3 meters from the membrane’s location was placed on the agenda. Other important manufacturing features that was considered as the abilities of this structure are making a shock wave with a maximum speed of 2.5 Mach and also the possibility of generating a reflection wave with a pressure peak of 2.6 MPa at the speed of 2 Mach, however by changing the type of gas and make a difference in temperature between the driver and driven sections, these values can be increased considerably. Gas driven shock tube design is based on three main parts, which eventually the structure is made in length and nominal diameter of 4.5 meters and 3 inches respectively. To ensure the accuracy of shock tube’s performance and to investigate the system leakage some several static and dynamic experiments by bursting of different membranes was carried out.
    Keywords: Shock tube, Shock wave, Dynamic loading, Calibration, Double Membrane system
  • Mohammad Hosseinpour, Hamid Gorji, Mohammad Bakhshi Jooybari Pages 43-55
    Nowadays, using aluminum alloys in construction of transportation vehicles to lighten final product weight and reduce fuel consumption has increased. To increases the formability of aluminum alloys and due to formability problems of these alloys in room temperature using of warm forming process is necessary. One of the forming processes at elevated temperatures is warm hydrodynamic deep drawing assisted by radial pressure. In the paper, after investigating the effect of Geometric Parameters and temperature (isothermal and non-isothermal) on thickness distribution and punch force, the effect of different parameters (temperature, media pressure and forming speed) on the limit drawing ratio was investigated. The result show that in the non-isothermal conditions, with increase in temperature, the maximum thickness reduction remained unchanged but the punch force was decreased. Additionally, the limit drawing ratio was increased with increasing temperature in the non-isothermal conditions, media pressure and forming speed and with decreasing temperature in the isothermal conditions. In this study maximum LDR is 2.52, in non-isothermal warming condition and temperature of 250c.
    Keywords: Warm Hydroforming, Radial Pressure, Isothermal, Non-Isothermal, Limit Drawing Ratio
  • Mahdi Zohoor, Bahman Ghorbani Pages 57-66
    Electromagnetic forming is a high energy rate forming process which is applied for manufacturing and assembly of many parts that are used in automobile and aerospace industries. In this process, the electromagnetic body forces (Lorentz forces) are used to produce metallic parts. Joining high electrical conductivity parts by using electromagnetic forming process is as an innovative method. In this research work, the effect of important parameters of process such as discharge voltage, radius and width of rectangular groove on the strength of assembled products were studied by using finite element method and design of experiment. After introducing the governing equations, the output of these equations were applied in simulation as a pressure on work-piece. In this simulation, an axisymmetric model was used in analysis and Johnson-Cook theory was applied due to high strain rate to show the plastic behavior of materials. Finally, the numerical results were compared with the results reported by other researchers. As a result, the contact surface at bottom of the groove increases with the increase of the voltage energy and more filling groove, increasing strength of joint. Also Strength of joint increases, due to create partial shearing of the tube at the groove edge and interference stresses at the tube and mandrel interface.
    Keywords: Electromagnetic Forming, Electromagnetic Joint, Strength
  • Abdollah Akbari, Arman Rokhzadi Pages 67-80
    In spite of increasingly utilizing high speed machining (HSM), the conventional tool path generation methods which are based on linear/circular blocks by applying standard strategies like parallel, z constant and Iso are usually employed in practice. Even though these tool-paths are employed by non-linear interpolators they have inherent limitations for HSM applications. This paper presents a new method for tool path generation in terms of NURBS. In order to increase the continuity of machining in HSM, a helical topology tool path in terms of NURBS is developed. This method reduces the number of CNC blocks up to five times. This algorithm creates a 2D-horizontal guide plane by offsetting the contour edges of the design surface. After that the inside offset of the contour is generated at a computed distance and then the contour and all its offsets are projected on the CL-surface. Finally, the tool-paths are approximated with NURBS approximation algorithm. The algorithm is designed to minimize the number of control points. An example of proposed approach consisting the comparison of the conventional method and verification is given.
    Keywords: Helical Tool-Path generation, NURBS, Offsetting, Gouging, HSM
  • Mohammad Riahi, Pouya Gholami Pages 81-88
    In this study, ultrasonic guided waves have been generated by means of a system developed for producing the desired signal needed for excitation of guided waves and a piezoelectric sensor. After propagating, waves are measured using an ultrasonic probe and recorded via a digital oscilloscope. Subsequently, the received signals have been processed and filtered for de-noising in order to be compared. As investigating the parameters influencing the inspection ability of these waves, the receiving probe has been moved along the pipe and by changing number of input signal pulses and sweeping the frequency; signals have been recorded at the frequency in which amplitude is maximum. By sweeping the frequency in the range of 30 to 40 kHz, it is possible to receive an appropriate signal in each point of the test piece.
    Keywords: Ultrasonic Guided Waves, Non-Destructive Testing of Pipes, Wave Propagation, Signal Processing, Piezoelectric Sensor
  • Abolfazl Fazaeli, Javad Shahbazi Karami, Mostafa Habibi, Gholamhossein Payganeh Pages 89-99
    Tube-shaped equipment is among the most applicant titanium alloys which are widely used in chemical, Marine, and aircraft industries. Most of the titanium tube-shaped products are made of commercially pure titanium or low strength titanium. One of the greatest limits in manufacturing titanium products is low formability of titanium in ambient temperatures. The process of hot tube gas forming is one of the promising methods used to manufacture the tube-shaped products. In the current study, finite element and experimental process of hot tube gas forming were investigated to produce a square cross section product from a commercially pure titanium tube (Grade 2) in 840 °C. The effect of gas pressure increase rate on forming the tube was also investigated. The results obtained through different experiments showed that the reduction of gas pressure increase rate in tubes, not only provide sufficient time to temperature distribution and uniform forming of products, but also decrease the strain rate in tube walls and consequently decrease the probability of tube tearing. The microstructural investigation revealed that recrystallization occurred during the forming process and final product contains coaxial grains.
    Keywords: Titanium, Hot Tube Gas Forming, Microstructure, Recrystallization, Finite Element