فهرست مطالب

  • سال هفتم شماره 7 (مهر 1399)
  • تاریخ انتشار: 1399/06/26
  • تعداد عناوین: 6
|
  • علی مختاری، عباس مزیدی*، محمدمهدی جلیلی صفحات 1-13

    ترمیم دندان یکی از پرکاربردترین عملیات در دندان پزشکی است. در طی این فرایند، براده برداری از قسمت پوسیده دندان یا ترمیم شدگی های آسیب دیده به کمک ابزار برش با سرعت دورانی بسیار بالا انجام می شود. ابزار برش در این فرایند بسیار شبیه به ابزار مورد استفاده در عملیات میکرو فرزکاری می باشد. یکی از پدیده های ناخواسته ای که در طول عملیات میکرو فرزکاری می تواند رخ دهد، لرزه باززا نام دارد. این پدیده نوعی از ارتعاش خودتحریک ناپایدار است. وقوع پدیده لرزه باززا و ادامه آن باعث کاهش عمر ابزار و صدمه فیزیکی به دندان یا ابزار می شود. موضوع اصلی این پژوهش، بررسی پایداری لرزه برای ابزار میکرو فرز دندان پزشکی در دو لایه عاج و مینای دندان است. به این ترتیب که ابزار فرز دندان به عنوان یک تیر تیموشنکو یک سر گیردار دوار غیرخطی که به وسیله ی نیروهای براده برداری تحریک می شود، مدل شده است. هم چنین، پارامترهای اثرات اندازه و هندسه واقعی مته دندان پزشکی در این جا در نظر گرفته شده است. ضرایب مخصوص نیروهای براده برداری برای دو لایه اصلی دندان با استفاده از نرم افزار المان محدود به دست آمده است. در ادامه معادلات دیفرانسیل تاخیر زمانی با مشتقات جزیی مربوط به ابزار فرز دندان به صورت تحلیلی حل گردیده اند. در نهایت، با تغییر پارامترهای قطر ابزار، تعداد دندانه، طول ابزار، و پارامترهای اثر اندازه تاثیر آن ها بر وقوع پدیده لرزه باززا در دو لایه اصلی دندان بررسی قرار گرفته است. از نقطه نظر نویسندگان، برای اولین بار در این پژوهش، پایداری لرزه برای ابزار میکرو فرز دندان پزشکی در دو لایه اصلی دندان به صورت تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: میکرو فرز دندان پزشکی، لرزه باززا، تیر تیموشنکو غیرخطی، اثرات اندازه، حل تحلیلی
  • سعید داراب، محمدحسین پل*، عباس رهی صفحات 14-23

    در این مقاله با استفاده میزان جذب انرژی ویژه(SAE) و خواص مکانیکی ساندویچ پنلهای فوم آلومینیومی با رویه های کامپوزیتی تحت بارگذاری شبه استاتیکی مورد مطالعه قرار گرفت. هسته نمونه های از بلوک های فوم آلومینیومی با ضخامت های cm 1 ، cm 2 و cm 3 می باشند. برای ساخت رویه ها از الیاف شیشه نوع E با بافت دو بعدی و با چگالی سطحی Kg/m2200 و رزین اپوکسی برای ساخت رویه ها استفاده شد. از چسبندگی رزین برای اتصال رویه به هسته ها استفاده شد. تاثیر تغییر ضخامت و چگالی هسته، رویه کامپوزیتی، رویه در یک طرف هسته، چند لایه بودن هسته با ضخامت معادل، تغییر چگالی هسته فوم آلومینیومی در این پژوهش بررسی شده و مقدار جذب انرژی ویژه(SAE) نمونه ها با یکدیگر مقایسه گردید. نتایج نشان داد که افزایش ضخامت فوم آلومینیومی از cm 2 به cm 3 باعث افزایش SAE بین 12% تا 26% می شود. همچنین استفاده از رویه کامپوزیتی باعث کاهش مقدار SAE می گردد. چند لایه بودن هسته خواص SAE در ناحیه الاستیک خطی را تقویت کرده و در بقیه سطوح نیرو باعث تضعیف حداکثر 6% مقدار SAE می گردد. همچنین افزایش چگالی هسته باعث تقویت نیروی تخریب و کاهش مقدار جابجایی شد.

    کلیدواژگان: فوم آلومینیومی، ساندویچ پنل، جذب انرژی ویژه(SAE)، کامپوزیت شیشه، اپوکسی، آزمایش شبه استاتیکی
  • معین طاهری*، سید حسن بطحائی صفحات 24-37
    بازیابی براده های ماشینکاری شده به صورت پودرهای قابل استفاده در صنعت متالورژی دارای مزیت اقتصادی بسیار مطلوبی است. به منظور بهینه سازی این فرآیند و بهره وری هرچه بیشتر بازیابی براده های چدن خاکستری با استفاده از روش آسیاب پاششی از تکنیک طراحی آزمایش ها همگام با آنالیز حساسیت در این مقاله استفاده شده است. از طریق طراحی آزمایش ها بر مبنای روش رویه پاسخ چهار فاکتور اصلی به عنوان متغیرهای ورودی، شامل درصد پودر چدن، فشار تراکم، دمای تف جوشی و زمان تف جوشی استخراج شده است. این متغیرهای ورودی بر روی سه خروجی مهم از قابلیت های ماشینکاری شامل، نیروی محوری، گشتاور سوراخکاری و زبری سطح بر پایه ی آنالیز حساسیت بررسی شده اند. روش آنالیز حساسیت مورد استفاده که بر پایه ی تحلیل واریانس پی ریزی شده است، ای-فست می باشد. آنالیز حساسیت روش آماری است، که منجر به توصیف تغییرات کمی و کیفی متغیرهای ورودی بر روی عوامل خروجی می شود. در بررسی های کمی درصد تاثیرگذاری هر یک از فاکتورهای ورودی بر روی عوامل خروجی به صورت مجزا به دست آمده است. برای نیروی محوری اثر متغیرهای ورودی به ترتیب با 37%، 31%، 27% و 5% برای درصد پودر چدن، دمای تف جوشی، فشار تراکم و زمان تف جوشی به دست آمده است. همچنین برای گشتاور سوراخکاری اثرگذاری پارامترها به ترتیب 44% درصد پودر چدن، 38% فشار تراکم، 15% دمای تف جوشی و 3% زمان تف جوشی می باشد. درصد پودر چدن، فشار تراکم، دما و زمان تف جوشی به ترتیب با 26%، 49%، 19% و 6% بر روی زبری سطح تاثیر داشته اند.
    کلیدواژگان: متالورژی پودر، تف جوشی، طراحی آزمایش ها، آنالیز حساسیت، روش آماری ای-فست
  • پیام سرائیان*، احسان شکوری صفحات 38-50
    با توجه به نیاز روز افزون صنایع به نمونه سازی با بیشترین دقت و کمترین هزینه، به کارگیری فناوری نمونه سازی سریع به عنوان یک روش سریع و مدرن، جهت کاهش زمان بین طراحی تا تولید و عرضه محصول به بازار، مورد توجه قرار گرفته است. لایه نشانی مذاب، یکی از روش های منحصر به فرد و مرسوم در چاپگرهای سه بعدی و نمونه سازی سریع به شمار می رود، اما قطعات تولید شده به این روش معمولا از دقت ابعادی و هندسی مطلوبی برخوردار نیستند. خطای دایروی ایجاد شده طی این روش، یکی از مهمترین خطا های هندسی محسوب می شود. در این پژوهش به مطالعه تجربی تاثیر پارامترهای فرآیند، نظیر دمای و سرعت نازل و ضخامت لایه ها بر خطای دایروی و زبری سطح نمونه ها، طی فرآیند لایه نشانی مذاب پرداخته شده است. نمونه مورد مطالعه، یک کنج راست گوشه از جنس ABS است که دارای سه حفره در سه صفحه مختلف بوده و اندازه گیری خطای دایروی و زبری سطح، به ترتیب در سه جهت و سه صفحه مختلف آن انجام شده است. نتایج نشان داد که کمترین مقدار برای زبری سطح حفره ها در صفحهXY و به ازای دمای نازل 270 °C، سرعت نازل 30 mm/s و ضخامت لایه 0.2 mm حاصل شده است. همچنین، کمترین مقدار برای خطای دایروی حفره ها در صفحهXY و به ازای دمای نازل 210 °C، سرعت نازل 30 mm/s و ضخامت لایه 0.4 mm حاصل شد. طی بهینه سازی انجام شده به روش سطح پاسخ، مقدار بهینه شده توسط مدل، برای زبری سطح، 1.174 میکرومتر و برای خطای دایروی 0.114 میلی متر به دست آمد.
    کلیدواژگان: لایه نشانی مذاب، چاپ سه بعدی، خطای دایروی، زبری سطح
  • محمد خوران، بهمن آذرهوشنگ، حسین امیرآبادی* صفحات 51-58
    پلی اتراترکتون به دلیل خواص منحصر به فرد مکانیکی و شیمیایی اش در صنایع هوا-فضا و مهندسی پزشکی مورد توجه ویژه قرار گرفته است. یکی از کاربردهای این ماده ساخت ایمپلنت ها در صنایع پزشکی و جایگزینی آن با فلزات در صنایع هوا-فضا است. فرایند سنگ زنی به عنوان یکی از مهمترین فرایندهای براده برداری دارای انرژی مخصوص بالایی در بین روش های سنتی براده برداری می باشد. انرژی مخصوص به عنوان انرژی لازم جهت برداشت حجم واحدی از ماده تعریف می شود. با محاسبه انرژی برش و مقایسه آن با انرژی مخصوص سنگ زنی بصورت تجربی، می توان سهم انرژی تشکیل براده در مقابل انرژی شخم زنی و اصطکاک را مشخص نمود. با انجام آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی و محاسبات تیوری، مقدار انرژی تشکیل براده برابر 0.12 ژول بر میلی مترمکعب بدست آمد. در صورتی که نتایج تجربی سنگ زنی نشان دهنده حداقل انرژی مخصوص 1.9 ژول بر میلی متر مکعب بود. این اختلاف نشان دهنده سهم بسیار بالای انرژی شخم زنی در سنگ زنی این ماده است. سهم انرژی تشکیل براده که در قالب حرارت وارد قطعه کار می شود 36 درصد محاسبه گردید. لذا می توان بیان نمود همه انرژی به جز 64 درصد از انرژی تشکیل براده وارد قطعه کار می شود.
    کلیدواژگان: پلی اتر اتر کتون، انرژی مخصوص، سنگ زنی، انرژی تشکیل براده
  • سید رضا حمزه لو*، بهنام آخوندی، مرتضی فاتحی صفحات 59-70

    پایش سلامتی سازه بر اساس امپدانس الکترومکانیکی یکی از روش های پایش وضعیت و تشخیص بلادرنگ آسیب سازه می باشد که از خواص کوپل مواد پیزوالکتریک بهره می برد. هنگام قرارگیری یک سازه در معرض خوردگی، یک فرآیند الکتروشیمیایی آغاز شده و با گذشت زمان عیوبی در سطح سازه ایجاد می گردد. در سازه در معرض خوردگی، با این که کاهش جرم ناچیزی در سازه ایجاد می گردد ولی باعث کاهشی چشمگیر در استحکام مکانیکی، یکپارچگی و عمرخستگی آن می شود. بنابراین پایش دقیق سلامتی سازه بمنظور تشخیص عیوب سطحی ناشی از خوردگی و پیش بینی اثر خوردگی بر روی خواص مکانیکی و پیوستگی یک سازه حایز اهمیت می باشد. در این مقاله از روش امپدانس الکترومکانیکی برای بررسی عیب خوردگی در پایش سلامتی تیر یکسرگیردار استفاده شده و تشخیص و بررسی عوامل موثر بر معیار آسیب ناشی از خوردگی صورت گرفته است. بدین منظور آزمایش هایی جهت اندازه گیری طیف های امپدانس بر روی یک تیر آلومینیومی انجام گرفته و خوردگی مد نظر نیز توسط اسید بصورت کنترل شده بر روی تیر تحمیل گشته است. جهت تشخیص کمی عیب، از معیار آسیب اسکالر استفاده شده است. نتایج تجربی حاصل از آزمایش ها انجام گرفته بر روی تیر یکسرگیردار نشان می دهد عوامل شدت عیب، مکان تکیه گاه و فاصله آسیب تا محل تکیه گاه بر معیار آسیب ناشی از خوردگی موثر می باشند. بررسی نتایج، بیانگر وجود رابطه بین مکان تکیه گاه و محل عیب با معیار آسیب می باشد. همچنین مشاهده می شود که مقدار معیار آسیب به کار رفته بصورت جذر میانگین مجموع مربعات شکل امپدانس با شدت خوردگی رابطه ای مستقیم دارد.

    کلیدواژگان: پایش سلامتی سازه، خوردگی، امپدانس الکترومکانیکی، معیار آسیب، تیر یکسرگیردار
|
  • Ali Mokhtari, Abbas Mazidi *, Mohammad Mahdi Jalili Pages 1-13

    Tooth restoration is the most frequent operation in dentistry. During this process, chip can be removed from carious or damaged restoration part of tooth by a high-speed rotating dental bur. The dental bur used in this process is very close to a micro-milling tool. An undesired phenomenon that can occur during micro-milling operations is called regenerative chatter. This is a kind of unstable self-generative vibration. Incidence of this event may leads to limit the efficiency of dentistry through a diminution in the dental bur life-time and physical harm to the tooth or dental bur. The main object of current research is chatter stability investigation of dental bur in enamel and dentin layers. The dental bur is modeled as a nonlinear rotating clamped-free Timoshenko beam that is excited by cutting forces. In addition, the length scale parameters and real geometry of dental bur are considered here. The specific cutting force coefficients for the two main dental layers are obtained by using finite element software. The delay partial differential equations of dental bur are solved in analytical form. Finally, the effects of the tool diameter, the number of the cutter flutes, the tool length, and length scale parameter on the chatter stability in the two main layers have been investigated. To the best author's knowledge, the chatter stability for the dental bur in the two main layers is obtained for the first time in current study by using analytical procedure.

    Keywords: Micro-Milling Dental Bur, Regenerative Chatter, Nonlinear Timoshenko Beam, Length Scale Parameters, Analytical Solution
  • Saeed Darab, Mohammad Hossein Pol *, Abbas Rahi Pages 14-23

    In this paper, the specific absorbed energy (SAE) and mechanical properties of aluminum foam sandwich panels with composite surfaces under quasi-static loading were studied experimentally. The core of the samples are aluminum foam blocks with thicknesses of 1 cm, 2 cm and 3 cm. 2D-woven E-type glass fibers with surface density of 200 Kg/m2 and epoxy resin were used for fabrication of the surfaces. From adhesion of resin was used for bonding to the core and surface. the effect of changing the thickness and density of the core, the composite surface, the surface on one side of the core, the multilayered core having an equivalent thickness, the effect of changing the density of the aluminum foam core is studied and SAE values of the samples were compared. The results showed that increasing thickness of the aluminum foam from 2 cm to 3 cm increased the SAE between 12% and 26%. The use of composite surface reduces the amount of SAE. The multilayer core increased the SAE in the linear elastic zone and at the other force levels decreased the maximum of 6% of the SAE. Moreover, increasing the core density increased the degradation force and reduced the amount of displacement.

    Keywords: Aluminum foam, Sandwich Panel, Specific absorbed energy, Glass, epoxy composite, Quasi- Static test
  • Moiein Taheri *, Seyed Hasan Bathaee Pages 24-37
    Recovery of machined filings in the form of powder used in the metallurgy industry has a very favorable economic advantage. In order to optimize this process and maximize the efficiency of recovering gray cast iron filings by spray mill method, the experimental design techniques are used in conjunction with the sensitivity analysis in this paper. By Design of experiments based on the response procedure, four main factors were extracted as input variables including cast iron powder, compression pressure, sintering temperature and sintering time. These input variables are investigated on three important outputs of machining capabilities including axial force, drilling torque and surface roughness based on sensitivity analysis. The sensitivity analysis method, which is based on the analysis of variance, is E-fast. The sensitivity analysis is a statistical method results in describing the quantitative and qualitative changes of the input variables on the output factors. For the axial force, the effect of the input variables was obtained with 37%,31%,27%,5% for cast iron powder, sintering temperature, compression pressure and sintering time, respectively. Also for drill torque, parameter impressment is 44% cast iron powder, 38% compression pressure, 15% sintering temperature and 3% sintering time, respectively. Cast iron powder percentage, compression pressure, sintering temperature and time have impressed on surface roughness, respectively with 26 %, 49 %, 19%, 6%.
    Keywords: Powder Metallurgy, Sintering, Design of experiments, Sensitivity analysis, E-fast statistical method
  • Payam Saraeian *, Ehsan Shakouri Pages 38-50
    Due to the increasing need of industries to prototyping with the highest accuracy and lowest cost, the application of rapid prototyping technology as a modern and rapid method has been considered to reduce the time between design to production and market to product. Fused deposition modeling is one of the most common methods in 3D printing and rapid prototyping, but the components produced in this way are usually of poor geometric accuracy and surface quality. Circularity error in the cavities is one of the important geometrical and tolerances errors. In this study, the experimental study the effect of process parameters such as layers thickness, temperature and speed of nozzle on the surface roughness and circularity error of the samples is investigated. The sample is a rectangular that has three holes in three different plates and the measurement of circularity error and surface roughness have been done in three directions and three different plates, respectively.The results showed that the lowest values were obtained for the surface roughness of the holes in the XY plane for a nozzle temperature 270 °C, printing speed 30 mm / s and layer thickness 0.2 mm. Also, the minimum value for the circularity error of the holes was obtained on the XY plate for the nozzle temperature 210 °C, printing speed 30 mm / s and layer thickness 0.4 mm. During the response surface optimization, the model optimized value was 1.174 μm for the surface roughness and 0.114 mm for the circularity error.
    Keywords: Fused deposition modeling (FDM), 3D printer, circularity error, Surface roughness
  • Mohammad Khoran, Bahman Azarhoushang Pages 51-58
    Polyether ether ketone has special attention due to its unique mechanical and chemical properties in the aerospace and medical engineering industries. One of the uses of this material is the manufacture of implants in the medical industry and its replacement with metals in the aerospace industry. The grinding process as one of the most important cutting process has high specific energy among the traditional methods. Specific energy is defined as the energy required to cut a unite volume of material. By calculating the cutting energy and comparing with the specific grinding energy (experimental), can determine the contribution of the chip formation energy to the plowing and frictional energy. The Differential scanning calorimetry (DSC) test and theoretical calculations showed that the amount of chip formation energy was 0.12 (J/mm3) while the experimental results showed that the grinding energy was 1.9 (J/mm3). This difference reflects the very high contribution of plowing energy in the grinding of this material. The ratio of heat of chip formation energy that enters the workpiece was calculated as 36%. Therefore, it can be stated that all the energy except 64% of the chip formation energy enters the workpiece.
    Keywords: Polyether Ether Ketone, specific energy, Grinding, Chip Formation Energy
  • Seyed Reza Hamzeloo *, Behnam Akhoundi, Morteza Fatehi Pages 59-70

    Structural health monitoring based on electromechanical impedance is one of the methods for real-time monitoring and detection of structural damage using the coupling properties of piezoelectric materials. When a structure is exposed to corrosion, an electrochemical process is initiated and defects occur over the surface of the structure. In corrosion-prone structures, although a slight decrease in the mass is produced, it results in a significant decrease in its mechanical strength, integrity and fatigue life span. Therefore, the precise monitoring of structural health is important for detecting corrosion-induced surface defects and predicting the effect of corrosion on the mechanical properties and integrity of a structure. In this paper, the electromechanical impedance method is used to investigate the corrosion defect in the health monitoring of a cantilever beam and to identify and determine the factors affecting the damage index of corrosion. Experiments carried out to measure the impedance spectra on an aluminum beam, and a controlled acid corrosion has been imposed on the beam. The scalar damage index was used to quantify the defect. Empirical results obtained from experiments on cantilever beam show that factors like damage intensity, support positions and damage distance to the support location are effective on damage index caused by corrosion. The results show that there is a relationship between the support location and the damage location with the damage index. Also, it is observed that applied damage index as root-mean-square deviation of impedance has a direct relationship with the intensity of corrosion damage.

    Keywords: structural health monitoring, corrosion, Electromechanical Impedance, Damage index, cantilever beam