فهرست مطالب

مهندسی مکانیک امیرکبیر - سال پنجاه و دوم شماره 10 (دی 1399)

مجله مهندسی مکانیک امیرکبیر
سال پنجاه و دوم شماره 10 (دی 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/10/15
  • تعداد عناوین: 20
|
  • حسین علینقیان، سیدپیروز هویدامرعشی*، علی فرزادی، مجید پورانوری صفحات 1-10
    در این تحقیق، اتصال اینکونل 738 به روش لحیم کاری درز پهن با استفاده از 718 Amdry به عنوان ماده با دمای ذوب بالا (HTP) و BNi 2 به عنوان ماده با دمای ذوب پایین (LTP) با مقادیر متفاوت 30، 40 و 50 درصد مورد بررسی قرار گرفت. استفاده از 718 Amdry به دلیل دمای ذوب بالاتر از فلز پایه امکان افزایش دمای لحیم کاری را فراهم کرد که باعث کاهش قابل توجه مقدار تخلخل شد. کاهش مقدار LTP، مقدار فاز یوتکتیک در منطقه انجماد غیرهمدما (ASZ) و فاز بوراید بلوکی در منطقه جامد نفوذی (SDZ) را به مقدار قابل توجهی کاهش داد. دو منطقه کاملا مشخص در مرز بین فلز پایه و اتصال دیده شد. در مجاور منطقه اتصال، B از طریق مرزدانه به فلز پایه نفوذ کرد و باعث ذوب مرزدانه شد. مرزدانه به صورت هم دما منجمد شد و دو منطقه انجماد هم دما (ISZ) و SDZ در مرز اتصال مشاهده شد. با فاصله گرفتن از مرز اتصال، مقدار B که تنها از طریق نفوذ حالت جامد در مرزدانه های فلز پایه ممکن است نفوذ کند، کاهش یافت. عملیات حرارتی پیرسختی تاثیر زیادی بر توزیع فازها نداشت، اما مورفولوژی فازها تا حدی تغییر کرد. همچنین عملیات حرارتی تاثیر کمی بر سختی داشت و با عملیات حرارتی تا حدی سختی مناطق مختلف به هم نزدیک شد. استحکام برشی با افزایش درصد LTP به دلیل افزایش مقدار فاز ترد یوتکتیکی کاهش یافت. فاز ترد یوتکتیکی با ساختار کشیده مکان مناسبی برای رشد ترک ایجاد می کند و استحکام شکست را به شدت کاهش می دهد.
    کلیدواژگان: ریزساختار، عملیات حرارتی، لحیم کاری سخت نفوذی، ابرآلیاژ پایه نیکل، خواص مکانیکی
  • مجتبی عسگری، فرهنگ هنرور، سید مرتضی طباطبایی* صفحات 11-20

    امواج هدایت شده با توجه به دارا بودن ویژگی هایی منحصر به فرد، کاربرد وسیعی در بازرسی غیرمخرب لوله ها دارند. در بازرسی خطوط لوله با امواج هدایت شده، بکارگیری مدهای متقارن امواج هدایت شده تفسیر نتایج را آسان می سازد. علاوه بر این، مدهای متقارن امواج هدایت شده حساسیت بیشتری نسبت به سایر مدها به تغییرات هندسی خطوط لوله دارند. عمده لوله های استفاده شده در خطوط انتقال سیالات فشار پایین دارای درز جوش طولی هستند. درز جوش طولی، هندسه لوله را در راستای ضخامت نسبت به جداره لوله غیریکنواخت می کند. در این مقاله، ابتدا انتشار مدهای متقارن (L (0,2)، L (0,1 و T (0,1 امواج هدایت شده با استفاده از روش اجزای محدود شبیه سازی می شود و سپس اثر هندسه درز جوش طولی بر روی انتشار این مدها بررسی می شود. بررسی انتشار موج مربوط به مد (L (0,2 نشان می دهد که در اثر حضور درز جوش طولی، تقارن پروفیل زاویه ای مد (L (0,2 تغییری نمی کند. همچنین، درز جوش، اثر ناچیزی بر روی انتشار مد (T (0,1 دارد. بیشترین اثر خط جوش بر روی انتشار مد (L (0,1 است، بطوریکه پروفیل زاویه ای این مد در حضور خط جوش از حالت تقارن خارج شده و دامنه این مد در ناحیه خط جوش به شدت کاهش می یابد. همین امر حساسیت عیب یابی با این مد را در نواحی خط جوش کاهش می دهد. بر اساس نتایج بدست آمده، استفاده از دو مد (L (0,2) و (T (0,1 برای بازرسی لوله های دارای درز جوش طولی مناسب تر است و برای این کار پیشنهاد می شود.

    کلیدواژگان: امواج فراصوتی هدایت شده، مد طولی و پیچشی متقارن، درز جوش طولی، ساختار موج، پروفیل زاویه ای
  • سید مجید یادآور نیک روش*، مسعود گودرزی صفحات 21-30
    یکی از علل رایج در خرابی سازه های صنعتی دارای اتصالات پیچی فلنجی، همچون برج های توربین بادی، شل شدگی پیچ ها می باشد که تشخیص به موقع آن می تواند سبب پیشگیری از تحمیل هزینه های سنگین مالی و بعضا جانی گردد. روش های مرسوم تشخیص این عیب معایب مختلفی دارند، به عنوان مثال روش های کنترل گشتاور دارای خطای بالا بوده، روش های مبتنی بر اندازه گیری امپدانس هزینه هایی بالا به همراه داشته و روش های ارتعاشی یا اولتراسونیک نیز به واسطه استفاده از پدیده هایی خطی در تشخیص خرابی، از دقت بالایی برخوردار نمی باشند. روش مدولاسیون ویبروآکوستیک یکی از روش های غیرخطی تشخیص خرابی می باشد که به کمک اندازه گیری شدت مدولاسیون سیگنال های ارتعاشی و اولتراسونیک اعمال شده به سازه، می تواند با دقت بسیار بالایی به تشخیص و ارزیابی شل شدگی اتصالات پیچی بپردازد. اگرچه مقالات منتشر شده در سال های اخیر اغلب به تشخیص ترک، لایه لایه شدگی و یا خوردگی و پوسیدگی قطعات به کمک این روش پرداخته اند، در این مقاله با تعریف شاخصی برای شدت مدولاسیون و شل شدگی اتصال، کارایی روش مدولاسیون ویبروآکوستیک در تشخیص و ارزیابی شل شدگی اتصالات پیچی فلنجی برج توربین بادی شبیه سازی شده، به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. سپس در ادامه، تاثیر پارامترهایی همچون؛ فرکانس تحریک اولتراسونیک و ارتعاشی، دامنه تحریک اولتراسونیک و ارتعاشی، محل قرارگیری حسگرها و عملگرها و همچنین نیروی پیش بار، روی عملکرد روش مورد مطالعه قرار گرفته است. در انتها به منظور کاهش زمان اجرای شبیه سازی در نرم افزار آباکوس، مدل سازی شبکه ی عصبی به کمک نرم افزار متلب صورت گرفته و نتایج به دست آمده از آن با نتایج حل عددی مقایسه گردیده است.
    کلیدواژگان: تشخیص خرابی، اتصالات پیچی، اتصالات فلنجی، تست های غیرمخرب، روش مدولاسیون ویبروآکوستیک
  • میثم کلهر، سید مهدی گنجیانی*، ارسلان اعظمی صفحات 31-40

    مکانیک آسیب، ابزاری در مهندسی مکانیک است، که به عنوان متمم تیوری پلاستیسیته و مکانیک شکست شناخته می شود. در این تحقیق بصورت تجربی فرآیند رشد آسیب خستگی، برای فولاد ضد زنگ 316L، بررسی شده است. به این منظور، با بهره گیری از استاندارد ASTM E466، نمونه های تست با سطح مقطع مستطیلی، طراحی و تهیه شده است. بارگذاری خستگی کم چرخه روی نمونه های استاندارد، در حالت تک محوره و در دامنه تنش یکسان، فرکانس یکسان و تعداد سیکل بارگذاری متفاوت، انجام شده است. پس از اعمال تست های خستگی، به منظور استخراج روند رشد آسیب، تست های میکروسختی و بارگذاری-باربرداری بر هر نمونه -به منظور استخراج ارتباط میکروسختی و مدول وتری با تعداد سیکل- اعمال شده است. آزمایش های تجربی در شرایط محیط انجام شده است. با استفاده از نتایج حاصل از تست های خستگی، بارگذاری-باربرداری و میکروسختی، روند رشد آسیب تحت بارگذاری خستگی کم چرخه، استخراج شده است. یک روش برای تخمین آسیب در این تحقیق پیشنهاد شده است. در پایان نتایج حاصل از روش های مدول وتری، میکروسختی و پیشنهادی با یکدیگر مقایسه شده اند. روند رشد آسیب از روش پیشنهادی تطابق خوبی با روش مدول وتری دارد. مقدار آسیب بحرانی از روش مدول وتری 38/0 و از روش میکروسختی، 41/0 بدست آمد.

    کلیدواژگان: خستگی کم چرخه، فولاد ضدزنگ 316L، اندازه گیری آسیب، میکروسختی، مدول وتری
  • یحیی چوپانی، محسن خواجه زاده*، محمدرضا رازفر صفحات 41-50

    فرآیند پرداختکاری ساینده مغناطیسی یکی از فرآیندهای نانو پرداختکاری است که به واسطه ی پایین بودن دمای گپ کاری آن، یک فرآیند سرد محسوب می شود. در این مقاله، اثر پارامترهای گپ کاری، سرعت دورانی قطعه کار و نوع ساینده در فرآیند پرداختکاری ساینده مغناطیسی بر زبری سطوح بیرونی قطعات استوانه ای از جنس فولاد زنگ نزن AISI 440C با استفاده از روش رویه پاسخ برای رسیدن به کمترین زبری سطح، مدلسازی و بهینه سازی شده است. با اجرای آزمایش ها میزان زبری سطح به عنوان تابع هدف انتخاب شده است. در مرحله بعد اثرات اصلی پارامترها بررسی شده و مدل رویه پاسخ تابع هدف به دست آمده است. درنهایت با استفاده از روش رویه پاسخ، مقادیر بهینه پارامترهای گپ کاری و سرعت دورانی قطعه کار به دست آمده است. نتایج بهینه سازی به کمک روش رویه پاسخ نشان می دهد که فرآیند با دقت خوبی مدلسازی شده و همچنین استفاده از مدل توسعه یافته میزان بهبود در زبری سطح پرداخت شده را به میزان 17.52 درصد افزایش داده است. در محدوده انتخابی برای پارامترهای گپ کاری، مینیم زبری قابل دستیابی متناظر با مقدار گپ کاری 1.98 میلی متر، سرعت دورانی قطعه کار 373.73 دور بر دقیقه و استفاده از ژل الماس به عنوان ابزار ساینده تحقق خواهد یافت. همچنین، بررسی پارامترها نشان می دهد که نوع ساینده موثرترین پارامتر در بهبود زبری سطح قطعات در فرایند پرداخت کاری ساینده مغناطیسی می باشد. علاوه بر این، نتایج میکروسکوپی بافت سطح نمونه ها، نشان می دهد که فرآیند پرداخت کاری ساینده مغناطیسی جهت و شیارهای ناشی از فرآیند سنگ زنی را به طور قابل توجهی از بین برده است و همچنین یک سطح پرداخت فوق صیقل و یکنواختی به مانند یک آینه تا محدوده 0.207 میکرومتر به دست آمده است.

    کلیدواژگان: پرداخت کاری ساینده مغناطیسی، بهینه سازی، روش رویه پاسخ، فولاد زنگ نزن AISI 440C، زبری سطح
  • صدیقه محمدنژادزنجانی، علی باستی*، رضا انصاری صفحات 51-60
    یکی از مهم ترین و پرکاربردترین ابزارها برای پیش بینی رفتار ورق ها، نمودار حد شکل دهی (FLD) است. مدل m-k یکی از روش های پیش بینی است که می تواند با معادلات پدیدار شناختی یا از طریق معادلات مربوط به پلاستیسیته بلوره ای برای دستیابی به نتایج موردنظر ترکیب شود. در این تحقیق تلاش شده است که از ترکیب مستقیم روش m-k با پلاستیسته بلوره ای برای رسم نمودارهای حد شکل دهی استفاده شود. روش مستقیم به علت حالت خاص معادلات ریاضی مربوط به پیش بینی نمودار حد شکل دهی انتخاب شده است. فلز پلی کریستال مکعب مرکز وجوه پر (FCC) ، استفاده شده است، بنابراین روش تیلور برای پلی کریستال ها می تواند مورد استفاده قرار گیرد. هرچند این روش برای توصیف پلاستیسیته، از تعاملات بین بلوره ها صرف نظر کرده ولی با ساده سازی نظریه یکنواختی کرنش هزینه محاسباتی را کاهش داده است. در این تحقیق دو روش نابجایی ها و پلاستیسته ی چندبلوره ها توسط راهکار جدیدی ادغام شده اند. فقط فرآیند سخت شدن بر اساس نابجایی ها مدل شده و کل تحلیل بر اساس پلاستیسیته ی بلوره ای وابسته به نرخ انجام شده است. برای اولین بار نمودار حد شکل دهی با در نظر گرفتن اثر چگالی نابجایی ها رسم شده است و نتایج نشان داده است که لحاظ کردن اثر چگالی نابجایی ها در تغییرات مقاومت برشی، باعث نزدیک شدن نمودارهای حد شکل دهی به مقادیر تجربی می شود.
    کلیدواژگان: نابجایی ها، نمودار حد شکل دهی، پلاستیسیته ی بلوره ای، روش تیلور، مواد FCC
  • سید هادی قادری*، سهراب سلامتی خیاوی، سید وحید حسینی صفحات 61-70

    فرایند شکل دهی پودرها با تغییرات قابل توجه حجم و جریان پیچیده ی ماده همراه است. شناخت رفتار پودر و توانایی تحلیل شکل دهی آن می تواند به کاهش سعی و خطا در طراحی قالب های شکل دهی و پیش بینی نیروهای شکل دهی و توزیع چگالی در قطعه خام کمک شایانی کند. چنین تحلیل هایی بر مبنای مدل های ساختاری رفتار تراکمی پودرها امکان پذیر است. مدل دراکر-پراگر کپ اصلاح شده (MDPC)، یک معیار تسلیم چند-سطحی برای بیان رفتار مومسان پودرها حین تراکم است. در این پژوهش، رفتار تغییر شکل پودر تجاری آلومینای آماده برای پرس KMS-92، با استفاده از مدل MDPC مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور، با استفاده از آزمون های تجربی، پارامترهای مدل MDPC به صورت تابعی از چگالی نسبی به دست آمد. ثوابت سطح تسلیم خرابی برشی به کمک آزمون های ساده ی فشردن قطری و فشردن محوری نمونه های استوانه ای در چگالی های نسبی مختلف به دست آمد. برای تعیین تجربی دیگر پارامترها، یک قالب مجهز به کرنش سنج و نیروسنج طراحی و ساخته شد. پارامترهای سطح تسلیم کپ با انجام آزمون تراکم تک محوری چند مرحله ای درون این قالب، به دست آمدند. از نتایج آزمون های بارگذاری-باربرداری متوالی انجام شده به کمک این قالب، ضریب اصطکاک بین پودر و قالب در بارگذاری و مدول های کشسانی در باربرداری استخراج شد. برای شبیه سازی المان محدود فرایند تراکم تک محوری در نرم افزار آباکوس، پارامترهای ماده به صورت تابعی از چگالی نسبی به کار رفتند. به این منظور، زیر برنامه ی USDFLD برای بیان تغییرات چگالی توسعه داده شد. مقایسه ی نتایج شبیه سازی با نتایج متناظر در آزمون تجربی حاکی از تطابق بسیار خوب آن دو است.

    کلیدواژگان: مدل دراکر-پراگر کپ اصلاح شده، تراکم پودر، روش المان محدود، قالب تجهیز شده، پودر سرامیک
  • سید جمال الدین پیغمبردوست*، حسین حشمت ابراهیم حصاری، ابوالفضل شناور صفحات 71-80
    در این تحقیق کامپوزیت های پلی استایرن معمولی و نشاسته طی فرآیند اختلاط مذاب در یک اکسترودر دو پیچه همسوگرد در نسبت های مختلف نشاسته و گلیسیرول تهیه شده است. جهت ارزیابی خواص مقاومت ضربه و دمایی کامپوزیت ها، از آزمون های مقاومت ضربه Izod، شاخص جریان مذاب (MFI) و دمای نرم شدگی وایکات (Vicat) استفاده شد. برای بررسی برهمکنش بین اجزاء کامپوزیت ها، پایداری حرارتی و فرآیند تخریب، نمونه تحت آنالیز وزن سنجی گرمایی قرار گرفتند. در نهایت، جهت بررسی خواص زیست تخریب پذیری، نمونه ها به مدت 12 هفته در زیر خاک دفن شدند و تغییرات وزن آنها طی دوره های دو هفته ای اندازه گیری شد. نتایج تخریب زیستی و آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان دادند که سرعت تخریب نمونه ها علاوه بر اینکه به درصد نشاسته موجود در کامپوزیت ها بستگی دارد، به کیفیت پخش ذرات نشاسته نیز وابسته است. در صورت پخش یکنواخت نشاسته در ماتریس پلی استایرن معمولی، دسترسی میکرواورگانیسم ها به نشاسته محدود خواهد شد و سرعت تخریب کاهش خواهد یافت. نتایج آزمون آیزود با ناچ عدم وابستگی مقاومت ضربه نمونه ها به درصد نشاسته را نشان داد. به علت کاهش مراکز تجمع تنش، پخش یکنواخت نشاسته در ماتریس نیز موجب افزایش مقاومت ضربه در آزمون آیزود با ناچ گردید. آزمون شاخص جریان مذاب نشان داد که افزودن نشاسته و گلیسرول به پلی استایرن معمولی به ترتیب منجر به افزایش و کاهش ویسکوزیته مذاب نمونه ها می شود. بررسی نسبت گلیسرول به نشاسته در نتایج بدست آمده نشان داد که در یک مقدار بهینه از پلاستی سایزر، برهمکنش بین اجزاء کامپوزیت به نحوی است که بهترین حالت پخش ذرات نشاسته در ماتریس پلی استایرن حاصل می شود.
    کلیدواژگان: پلی استایرن، کامپوزیت، نشاسته، اکستروژن مذاب، زیست تخریب پذیری
  • مریم اکبری، عسل حسینی منزه*، نادر پروین، خسرو رحمانی صفحات 81-90
    در بین فرآیندهای ساخت کامپوزیت های زمینه سرامیکی، استفاده از روش پرس سرد-تف جوشی باتوجه به هزینه اندک، بازده بالا و قابلیت تولید قطعات با دقت ابعادی مناسب، مورد توجه است. از نکات منفی این روش، بکارگیری حداقل دو جزء محلول پایه الکلی در فرآیند تولید می باشد، چراکه حذف محلول ها همراه با صرف انرژی و افزایش احتمال بروز ترک است. بنابراین در پژوهش حاضر تنها با استفاده از یک جزء محلول (PVA)، کامپوزیت سرامیک/سرامیک با روش نسبتا خشک ساخته شد. نمونه های کامپوزیتی NiO- YSZ با درصدهای وزنی 25، 30 و 35 از جزء تقویت کننده (ایتریا پایدار شده با زیرکونیا) در فشار MPa 110 فشرده شده و قطعات نهایی در فرآیند تف جوشی در دمای C° 1260 به مدت 2 ساعت تولید گردید. در ادامه ساختار نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و رادیوگرافی مطالعه گردیده و تحلیل بیشتر ریزساختاری با بکارگیری نرم افزارهای پردازش تصویر است. همچنین چگالی نمونه های تف جوشی شده با استفاده از روش ارشمیدوس محاسبه گردیده است. بررسی های ریزساختاری حاکی از آن است که میزان تخلخل، کیفیت سطحی و تغییر ریزساختار لایه ها تابع درصد وزنی تقویت-کننده است. در سطح نمونه های خام ترک عمیق مشاهده نگردیده و در نمونه های تف جوشی شده، 30% تقویت کننده، بهترین توزیع فاز گازی را بدون حضور ترک عمیق نشان می دهد. هم چنین، بررسی ریزسختی قرص ها نشان می دهدکه کامپوزیت با 30٪ تقویت کننده، بالاترین سختی را داراست. لذا به نظر می رسد در بین کامپوزیت هایی با 25 تا35٪ تقویت کننده، کامپوزیتی با 30% تقویت کننده، نمونه بهینه است.
    کلیدواژگان: کامپوزیت زمینه سرامیکی، پرس-تف جوشی، ریزساختار، رادیو گرافی، ریزسختی
  • یحیی ربانی*، امید توکلی صفحات 91-100
    سیالات مگنتوریولوژیک، سوسپانسیونی از ذرات مغناطیس پذیر در سیال پایه به همراه افزودنی های پایدارساز هستند که خواص ریولوژیکی آنها در حضور میدان مغناطیسی تغییر قابل توجهی می کند. نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن پوشش داده شده با سلولز از طریق روش هم رسوبی تهیه شدند. جهت تعیین ساختار و اندازه نانوذرات پوشش داده شده با سلولز از تکنیک های مختلفی نظیر پراش اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی عبوری استفاده شد. از دستگاه مغناطیس سنج نمونه ارتعاشی جهت بررسی ویژگی های مغناطیسی ذرات استفاده شد. اثر افزودنی سلولز بر پایداری بررسی شد. مقدار ته نشینی برای سیال بدون افزودنی 70 درصد و با افزودنی سلول، 55 درصد گزارش شد. اثر نانوذره آهن پوشش داده شده با سلولز در درصدهای مختلف 5/0 ، 1 و 2 درصد نانوذره  بر روی پایداری سیال بررسی شد. نتایج نشان داد که در سه روز اول تقریبا همه نمونه ها با افزودن نانوذره کاملا پایدار هستند. به طور کلی نتایج نشان داد که نمونه حاوی 5 درصد وزنی سلولز و 1 درصد وزنی نانوذره پوشش داده شده با سلولز پایداری بالایی در گذشت بیش از یک ماه دارد.همچنینمقدار افزایش مقدار تنش برشی و تنش تسلیم در نمونه بهینه حاوی نانوذره به نسبت نمونه بدون افزودنی قابل توجه و حدود 10000 پاسکال بود.
    کلیدواژگان: سیال مگنتورئولوژیک، پایداری، نانوذرات آهن، پوشش دهی، سلولز
  • میرسعید صفی زاده*، حمیدرضا اسرافیلی، سید محمدحسین سیدکاشی صفحات 101-110

    آزمون غیرمخرب یکی از تکنیک هایی است که جهت اطمینان از سلامت ساختمان های بتنی مورد استفاده قرار می گیرد. جهت مقاوم سازی ستون های بتنی دانستن تعداد آرماتورهای نهفته در بتن و فواصل آنها نسبت به سطح بتن ضروری می باشد. در این مقاله جهت بدست آوردن فاصله آرماتور از سطح بتن در ستون های بتنی شبیه سازی از روش اجزاء محدود و به کمک نرم افزار ماکسول انجام گردید و سپس یک نوع پروب اندازه گیری طراحی و ساخته شد. زمانی که یک رسانا مانند آرماتور در معرض یک سیم پیچ با هسته فریتی قرار می گیرد، آرماتور داخل بتن با امواج الکترومغناطیس فرکانس پایین اندرکنش نشان داده و با اندازه گیری تاثیرات این امواج در سطح بتن می توان محل آرماتور را تخمین زد. پروب طراحی شده در فواصل مختلف آرماتور از سطح بتن، همچنین فرکانس های متفاوت مورد آزمون و ارزیابی قرار گرفت. فاصله آرماتور از سطح بتن با استفاده از فرکانس و ولتاژ ثابت و از طریق تغییرات اندوکتانس و مقاومت اهمی سیم پیچ قابل پیش بینی می باشد. به منظور بررسی پارامترهای فاصله آرماتور از سطح بتن و فرکانس بر روی مقاومت اهمی و اندوکتانس پروب اندازه گیری از طراحی آزمایش عاملی کامل با سه بار تکرار استفاده شد و یک مدل رگرسیونی از عوامل تاثیر گذار ارایه گردید. نهایتا از شبکه عصبی جهت تخمین فاصله آرماتور از سطح بتن با پارامترهای فرکانس، فاصله آرماتور از سطح بتن و مقاومت اهمی پروب اندازه گیری استفاده شد.

    کلیدواژگان: فاصله آرماتور از سطح بتن، پروب اندازه گیری، جریان گردابی، مقاومت اهمی، شبیه سازی اجزاء محدود
  • مهدیه شفیع پور، سید یوسف احمدی بروغنی* صفحات 111-120

    سازه های لانه زنبوری هدفمند با سفتی منفی به دلیل داشتن دو ویژگی هدفمند بودن و سفتی منفی می توانند دارای کاربرد فراوان به عنوان ‏یک جاذب انرژی باشند. در این پژوهش تاثیر هدفمند نمودن سازه های لانه زنبوری با سفتی منفی در افزایش میزان جذب انرژی مورد بررسی قرار ‏گرفته است. در این لانه زنبوری ها هدفمند نمودن سازه با تغییر تدریجی در ضخامت تیرهای خمیده در هر لایه و در نتیجه تغییر در میزان سفتی ‏این تیرها انجام شده است. سازه ی لانه زنبوری با سفتی منفی نوعی جاذب انرژی است که با تغییر ‏از یک مود ‏کمانش به مود دیگر و رفتار فرا جهش ‏مانند در سلول ها، باعث جذب انرژی می شود. در این تحقیق ابتدا آزمایش تراکم شبه استاتیکی بر روی سازه ی لانه زنبوری با سفتی منفی و ‏ضخامت ثابت انجام شده است. پس از آن، مدل اجزاء محدود ‏سازه، تحت تراکم شبه استاتیکی در نرم افزار آباکوس شبیه سازی شده و نتایج ‏حاصل از شبیه سازی عددی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه ‏شده ‏است. با مقایسه ی نتایج تجربی و عددی، مشاهده می شود انطباق مناسبی بین ‏نتایج وجود ‏دارد. سپس لانه زنبوری هدفمند با سفتی منفی به صورت عددی در نرم افزار آباکوس شبیه سازی شده است. عملکرد ‏جذب انرژی در ‏لانه زنبوری هدفمند با سفتی منفی با سازه ی لانه زنبوری با سفتی منفی و ضخامت ثابت ‏مقایسه شده است. نتایج این مقایسه نشان می دهد که ‏سازه ی لانه زنبوری هدفمند دارای قابلیت جذب انرژی بیشتر می باشد به طوری که بر اساس نتایج، میزان جذب انرژی در واحد جرم برای سازه ی ‏لانه زنبوری هدفمند 1/57 ‏برابر افزایش یافته ‏است.‏

    کلیدواژگان: ‏ لانه زنبوری هدفمند، سفتی منفی، فراجهش، جذب انرژی
  • مصطفی سیاح بادخور، مهدی حسن زاده، توحید میرزابابای مستوفی* صفحات 121-130

    ساختارهای ساندویچی یکی از پرکاربردترین اهداف مورد استفاده برای کاهش خسارت ها در بارگذاری های مختلف است. در این مقاله، اثر شرایط مختلف بارگذاری و همچنین هندسه ساختار بر رفتار ساختار ساندویچی تحت بارگذاری انفجاری یکنواخت موردمطالعه قرارگرفته است. به این منظور، در ابتدا یک مدل عددی سه بعدی با استفاده از نرم افزار تجاری المان محدود آباکوس، جهت شبیه سازی پاسخ دینامیکی و تغییر شکل پلاستیک سازه های ساندویچی با هسته لانه زنبوری ساخته شده است. جهت صحت سنجی مدل عددی از داده های تجربی موجود در ادبیات تحقیق استفاده شد. سپس در بحث مطالعه پارامتریک، تاثیر پارامترهای موثر بر مقاومت این ساختار ساندویچی نظیر ضخامت صفحات بالا و پایین فلزی، تعداد صفحات در هسته و همچنین ضخامت آن ها تحت بارگذاری انفجاری با جرم خرج های مختلف 5/0، 1 و 5/1 کیلوگرم موردبررسی قرار گرفته است. در ادامه با استفاده از طراحی آزمایش به روش سطح پاسخ، مدلی مناسب جهت پیش بینی میزان تغییر شکل مرکزی صفحات بالا و پایین ساختار ساندویچی توسعه داده شده است. نتایج به دست آمده نشان دهنده مطابقت بسیار خوب داده های تجربی و داده های پیش بینی شده توسط مدل رگرسیونی است. مقدار بالای ضریب همبستگی بین پارامترهای موردمطالعه و رفتار سازه (R2=0.99) حاکی از آن است که مدل ارایه شده از دقت بسیار بالایی برخوردار بوده است. ضمنا حالت بهینه این ساختار ساندویچی در محدوده مورد بررسی، با همین مدل رگرسیونی به دست آمده است.

    کلیدواژگان: بارگذاری انفجاری، ساختار ساندویچی فلزی، شبیه سازی عددی، روش سطح پاسخ، جدول ANOVA
  • رضا خندابی، حسین خدارحمی، روح الله حسینی*، مجتبی ضیاء شمامی صفحات 131-140

    پانل های ساندویچی معمولا به دلیل نسبت استحکام به وزن و جذب انرژی بالا، کاربرد وسیعی در صنایع مختلف از جمله هوافضا، صنایع دریایی و صنایع خودروسازی دارند. در این مقاله، با تهیه فوم های پلی یورتان با چگالی های مختلف و ساخت پانل های ساندویچی از ورق های آلومینیومی و هسته فوم پلی یورتان، با استفاده از دستگاه شاک تیوب انفجاری، تعدادی آزمایش های انفجاری تعریف شده و اثر چگالی فوم در مقدار تغییر شکل عرضی سطح پشتی ساختار ساندویچی و میزان جذب انرژی آن مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین با استفاده از نتایج آزمایش فشار انجام شده بر روی فوم های مختلف، شبیه سازی سازه ساندویچی تحت بار انفجاری به کمک نرم افزار اتوداین انجام شده است. بین نتایج تجربی و عددی تطابق خوبی وجود دارد. آزمایش های تجربی و مطالعات پارامتریک انجام شده، نشان می دهند که با افزایش چگالی فوم مقدار تغییر شکل عرضی سطح پشتی پانل ساندویچی کمتر می شود، ولیکن میزان جذب انرژی پانل نیز کاهش می یابد. همچنین با افزایش چگالی فوم علاوه بر این که تغییر شکل رویه پشتی پانل کاهش می یابد، پروفیل آن نیز یکنواخت تر می گردد. از طرفی نتایج نشان می دهند با افزایش مقدار ماده منفجره تاثیر افزایش چگالی هسته بر روی مقدار تغییر شکل عرضی رویه پشتی بیش تر می شود. در مجموع اگر پانل ساندویچی به عنوان سازه اصلی باشد، بهتر است که از فوم با چگالی بالا استفاده گردد، ولی در صورتی که نیاز است پانل به عنوان سازه فناشونده بر روی یک سازه دیگر نصب شود، باید از فوم با چگالی پایین تر استفاده گردد تا فشار منتقل شده به پشت پانل کاهش یابد.

    کلیدواژگان: بارگذاری انفجاری، پانل ساندویچی، فوم پلی یورتان، جذب انرژی، شاک تیوب
  • محسن رحمانی، یونس محمدی*، فرشاد کاکاوند، حامد رییسی فرد صفحات 141-150
    به دلیل کاربرد گسترده پوسته های مخروطی ساندویچی در صنایع نوین، بررسی رفتار مکانیکی این سازه ها امری ضروریست. در این تحقیق، برای اولین بار، با در نظر گرفتن انعطاف پذیری هسته در تیوری مرتبه بالای پوسته های ساندویچی، رفتار کمانشی پوسته ساندویچی مخروطی ناقص که شامل هسته هدفمند متخلخل و رویه های همگن است، در توزیع دماهای مختلف بررسی می شود. از مواد با خواص وابسته به دما در هسته و رویه ها و برای مدلسازی تغییر تدریجی خواص مواد هدفمند از قانون توانی که با در نظر گرفتن دو مدل توزیع تخلخل اصلاح می شود، استفاده می گردد. به کمک اصل مینیمم انرژی پتانسیل و در نظر گرفتن تنش های درون صفحه ای هسته و رویه ها و کرنش غیرخطی ون کارمن هم برای تنش مکانیکی و هم تنش حرارتی، معادلات تعادل سازه در معرض بار فشاری درون صفحه ای محوری بدست می آیند. از روش گلرکین برای حل معادلات در شرایط تکیه گاهی ساده، دو سر گیردار و گیردار-آزاد بهره برده می شود. برای بررسی اثر تغییر دما در سازه، توزیع دما به صورت یکنواخت، خطی و غیرخطی در نظر گرفته می شود. برای صحت سنجی، نتایج تحلیل کار حاضر در حالات خاص با مقالات دیگر و همچنین با نتایج بدست آمده از نرم افزار آباکوس مقایسه می شود. تغییرات بار بحرانی بی بعد نسبت به تغییرات هندسی سازه، تغییرات دما، خواص مواد و تخلخل بررسی خواهد شد.
    کلیدواژگان: تئوری مرتبه بالای پوسته ساندویچی، ساندویچ مخروطی، هسته هدفمند، تخلخل، توزیع حرارت
  • داود پورویس*، امین خواجه دزفولی، شاپور مرادی صفحات 151-160
    در این مقاله تاثیر موقعیت و شکل حفره بر بارکمانش پانل استوانه ای کامپوزیتی تحت اثر فشار محوری بررسی شده است. به این منظور، پانل استوانه ای کامپوزیتی دارای حفره با شکل دلخواه با کمک روش نوار محدود شبیه سازی شده و با حل مسئله مقدار ویژه، بار کمانش آن تحت اثر فشار محوری محاسبه شده است. تیوری های مورد استفاده در تحلیل، تیوری تغییر شکل برشی مرتبه اول و تیوری غیرخطی پوسته ساندرز می باشند. به منظور بررسی صحت نتایج بدست آمده از روش نوار محدود، مقایسه ای میان نتایج روش نوارمحدود، نتایج روش اجزای محدود و نتایح حاصل از روش تحلیلی صورت گرفته است. با درنظر گرفتن پنج نوع حفره با شکل های مختلف در چهار محل مختلف از پانل استوانه ای، بار کمانش پانل استوانه ای دارای لایه بندی های مختلف و انحناهای متفاوت محاسبه گردیده است. نتایج بدست آمده نشان دهنده تاثیر زیاد موقعیت و شکل حفره بر بار کمانش پانل استوانه ای می باشد. در میان همه موقعیت های حفره، موقعیت حفره مرکزی در مجموع بیشترین بار بحرانی را با روند صعودی در مقابل افزایش انحنای پانل ارایه می کند. بدترین عملکرد مربوط به حفره با خروج از مرکزیت عمود بر راستای بارگذاری می باشد. حفره بیضی با قطر کوچک در راستای بارگذاری بیشترین مقاومت کمانش و حفره با قطر بزرگ در راستای بارگذاری دارای کمترین مقاومت کمانشی بوده اند. از میان لایه بندی های مختلف، آرایش شبه همسانگرد برای تمامی اشکال و موقعیت های حفره حداکثر بار بحرانی محوری را ارایه می کند.
    کلیدواژگان: شکل حفره، موفعیت حفره، بار کمانش، پانل استوانه ای کامپوزیتی، روش نوار محدود
  • محمدباقر علیایی، عیسی احمدی* صفحات 161-170
    اصطکاک تاثیر چشمگیری در عملکرد بالستیک الیاف آرامید دارد. در این مقاله به بررسی رفتار بالستیکی الیاف آرامید از جنس تارون و دایناما در برابر ضربه سرعت بالای پرتابه استوانه ای پرداخته می شود. از روش عددی با استفاده از دینامیک صریح نرم افزار آباکوس در تحلیل برخورد سرعت بالا استفاده شده است. به کمک روش عددی اثرات اصطکاک بین الیافی بر روی عملکرد بالستیک الیاف آرامید بررسی شده است. بدین منظور اثرات اصطکاک بین الیافی بر روی تغییر شکل عرضی، انرژی جذب شده و شکل های جذب انرژی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج عددی نشان می دهد افزایش اصطکاک بین الیافی سبب کاهش قابلیت انحراف عرضی و تغییر مد پاسخ الیاف آرامید شده است. با افزایش اصطکاک بین الیافی، نرخ انرژی جذب شده به طور یکنواخت افزایش می یابد. این در حالی است که با افزایش اصطکاک بین الیافی، زمان شکست ابتدا کاهش و سپس افزایش یافته است، اما در ادامه دوباره روند کاهشی را طی می کند. افزایش اصطکاک بین الیافی بر شکل های جذب انرژی نیز تاثیر می گذارد. وقتی اصطکاک نزدیک صفر است، انرژی کرنش ساز و کار غالب پارچه است اما با افزایش اصطکاک بین الیافی، انرژی جنبشی به ساز و کار غالب در پارچه تبدیل می شود. یک مقدار مشخص برای اصطکاک بین الیافی وجود دارد که به ازای آن انرژی اتلافی ناشی از اصطکاک به مقدار بیشینه می رسد. ضریب همبستگی بین سرعت باقی مانده شبیه سازی المان محدود و آزمایش تجربی 9426/0 می باشد که نشان دهنده ارتباط بسیار نزدیک نتایج تجربی و عددی حاضر است.
    کلیدواژگان: اصطکاک بین الیافی، ضربه بالستیک، قابلیت انحراف عرضی، الیاف آرامید، انرژی جذب شده
  • رسول بیکدلو، علی کیانی، هادی ثمره صلواتی پور* صفحات 171-180
    لیزرکوبی یکی از فرآیندهای بهبود عمر است که با تابش پالس لیزر با انرژی کافی در زمان بسیار کوتاه بر سطح فلز منجر به نفوذ امواج شوک درون ماده و ایجاد تنش پسماند فشاری درون آن می شود. هدف از انجام این پژوهش، بهینه سازی چندهدفه پارامترهای موثر در فرآیند لیزرکوبی است. از روش اجزاء محدود جهت مدل سازی، آرایه های متعامد تاگوچی جهت طراحی آزمایش و تحلیل رابطه ای خاکستری جهت بهینه سازی چندهدفه استفاده شده است. قطر، فشار، زمان و میزان همپوشانی بین دو پالس مجاور لیزر به عنوان فاکتورهای طراحی که در 4 سطح تغییر می کنند در نظر گرفته شده و از آرایه ی متعامد L16 تاگوچی به عنوان چیدمان آزمایش ها استفاده شده است. میانگین تنش پسماند در سطح پالس اول، کمترین و بیشترین تنش پسماند و میانگین عمق تنش پسماند در مرکز دو پالس لیزر به عنوان توابع هدف بهینه سازی در نظر گرفته شده است. با انجام تحلیل رابطه ای خاکستری، امتیاز رابطه ای خاکستری برای هر آزمایش محاسبه شده و حالت بهینه هریک از پارامترها به دست آمده است. نتایج نشان دهنده این است که حالت بهینه هر یک از پارامترهای قطر، فشار، زمان و میزان همپوشانی بین دو پالس به ترتیب در سطوح چهارم، چهارم، اول و چهارم می باشد که به ترتیب برابر 8 میلی متر، 4 گیگاپاسکال، 30 نانوثانیه و 75درصد می باشند .همچنین تحلیل واریانس بر روی نتایج صورت گرفت تا تاثیر هر یک از پارامترها بر روی خروجی مشخص شود که زمان لیزر با 58/87 درصد، تاثیرگذارترین پارامتر بر روی نتایج است.
    کلیدواژگان: لیزرکوبی، مدل سازی اجزاء محدود، بهینه سازی، تحلیل رابطه ای خاکستری، تحلیل واریانس
  • محمدامین زارع زاده مهریزی، علیرضا طاهرزاده فرد، غلامحسین لیاقت*، حامد احمدی، یاور عنانی، امین خدادادی، سیده سمانه آسمانی صفحات 181-190

    با توجه به نیاز روز افزون به سازه های مقاوم در برابر بار های ضربه ای، لمینیت های هیبریدی مورد توجه ویژه قرار گرفته اند. همچنین به منظور رسیدن به مقاومت مناسب، سفتی بالا و ظرفیت جذب انرژی بالا، چسبندگی بین لایه های مختلف این نوع سازه ها اهمیت فراوانی دارد. هدف از پژوهش حاضر، بررسی استحکام بین لایه ای در فصل مشترک لایه ی آلومینیوم،لایه ی کامپوزیت شیشه اپوکسی و لایه ی لاستیک طبیعی تحت بارگذاری های ضربه ای سرعت پایین، ضربه با سرعت بالا و شبه استاتیک است. سازه ای که در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته است شامل چهار لایه با جنس های مختلف می باشد که عبارت اند از : دو لایه ی آلومینیوم به عنوان لایه های خارجی و کامپوزیت با شش لایه ی شیشه/اپوکسی و یک لاستیک طبیعی بین دولایه ی آلومینیوم. برای رسیدن به بهترین چسبندگی و کمترین جدایش بین لایه ای در اثر بارگذاری های مختلف، سه نوع چسب مختلف شامل کموزیل 222، بایلا S2 و سیانوآکریلات در فرآیند ساخت استفاده شدند. آزمایش ضربه ی باسرعت بالا با پرتابه ی سر کروی و کالیبر 10 میلیمتر توسط دستگاه تفنگ گازی انجام شد. آزمایش ضربه سرعت پایین با نفوذکننده ی 10 میلیمتری با دماغه کروی شکل توسط دستگاه سقوط وزنه انجام گرفت. در نهایت آزمایش شبه استاتیک خمش سه نقطه توسط دستگاه کشش- فشار یونیورسال روی نمونه های استاندارد صورت پذیرفت.با در نظر گرفتن نحوه و مود خرابی نمونه ها بهترین چسب بر پایه مطالعه پارامترهای آسیب معرفی شده است.

    کلیدواژگان: لمینیت، جدایش بین لایه ای، لاستیک، ضربات سرعت بالا و سرعت پایین، خمش شبه استاتیک
  • بیژن محمدی*، سید علی هاشمی تبار صفحات 191-200

    هدف از این تحقیق ارایه مدلی برای ارزیابی عمر خستگی - خزشی پره توربین گاز است. اجزای ناحیه داغ یک توربین گاز که شامل بخش توربین و محفظه احتراق است تحت بارهای حرارتی و مکانیکی در اثر مکانیزمهای خستگی و خزش دچار آسیب میشوند. آسیب به صورت توامان رخ میدهد، لذا لازم است اثرات آنها و برهمکنش این دو مکانیزم در کنار هم مورد توجه قرار گیرد. به منظور دستیابی به این هدف، مدل ویسکوپلاستیک چبوش که قابلیت مدلسازی رفتار آلیاژهای نیکل را داراست بکار گرفته میشود. روابط رشد آسیب خستگی و خزشی ارایه شده توسط چبوش و کاچانوف به مدل ویسکوپلاستیک اضافه شده و در نهایت مدل کامل بدست آمده توسط UMAT به نرم افزار المان محدود آباکوس معرفی میشود. صحت سنجی کد توسعه داده شده در تحلیل و ارزیابی عمر یک هندسه ساده بررسی خواهد شد. فرایند ارزیابی عمر برای یک نمونه پره از طبقه انتهایی یک توربین کم فشار تحت بارهای ترمومکانیکی انجام شده و متناسب با آسیبهای خستگی و خزشی ایجاد شده در پره، عمر آن به صورت میزان ساعات کارکرد، تعداد دفعات روشن شدن توربین و ساعات عملکردی معادل بیان و بحث میشود. مقایسه نتایج حاصل از این تحلیل با میزان عمر معمول پره های توربین در این کلاس کاری نشانگر کاربردی بودن این مدل و روش بهکار گرفته شده میباشد.

    کلیدواژگان: ارزیابی عمر، توربین گاز، ترمومکانیکی، مکانیک آسیب محیط پیوسته، ساعات عملکردی معادل
|
  • Hossein Alinaghian, Seyed Pirouz Hoveida Marashi *, Ali Farzadi, Majid Pouranvari Pages 1-10
    In this research, Inconel 738LC as the base metal was joined by wide gap brazing (WGB) using the mixture of Amdry718 as high temperature particle (HTP) and BNi-2 as low temperature particle (LTP). By using Amdry 718, the brazing temperature can be increased and porosity reduced significantly due to higher melting point temperature than base metal. The effect of mixture ratio on the microstructure and the mechanical properties was studied. The amount of the LPT in the mixture was 30, 40, and 50 percent. By decreasing the LTP ratio, the amount of eutectic phase and the blocky boride in the solid diffusion zone (SDZ) decreased markedly. The joint width increased by increasing the amount of LTP. There were two distinct regions in the joint/base interface. Due to the diffusion of B into the base, adjacent to the joint, the grain boundary melted and created a region including both the isothermal solidification zone (ISZ) and SDZ. By getting away from the joint, the content of B reduced by the grain-boundary diffusion. It was observed that aging did not have a significant effect on the amount and distribution of eutectic phases and blocky borides, however, the morphology of these phases changed slightly. Moreover, aging had a small effect on hardness making the hardness of different phases more uniform.
    Keywords: Microstructure, heat treatment, diffusion brazing, Ni-base superalloy, Wide clearance brazing
  • Mojtaba Asgari, Farhang Honarvar, Morteza Tabatabaeipour * Pages 11-20

    Guided waves have a wide range of applications in nondestructive testing of pipes. The generation of pure symmetric guided wave modes in a pipe simplifies the interpretation of results. Higher sensitivity to pipe geometric variations and discontinuities can also be achieved by using pure symmetric modes. Most pipes used in low-pressure fluid transmission lines are manufactured by cold rolling of a plate followed by resistance welding of the two edges of the plate. Consequently, these pipes have a straight weld seam along their length. In this article, Finite Element Method is used for simulating the propagation of symmetric guided wave modes L(0,2), L(0,1) and T(0,1) in straight seam welded pipes. First, a comparison is made between the propagation of these wave modes in seamless and seam welded pipes. Results indicate that the angular amplitude profile of the L(0,2) wave mode does not change much in the presence of the seam weld. However, the weld has a slight effect on the propagation of the T(0,1) mode. The effect of the presence of the straight seam weld can be observed in the propagation of the L(0,1) mode which creates an asymmetric angular profile such that the amplitude of the L(0,1) mode in the weld line zone is largely reduced. This phenomenon may reduce the sensitivity of this wave mode in detecting defects in the proximity of the weld line. As a result, the other two guided wave modes L(0,2) and T(0,1) are recommended for the inspection of straight seam welded pipes .

    Keywords: Ultrasonic guided wave, Longitudinal, Torsional modes, Straight weld-seam, Angular profile
  • Seyed Majid Yadavar Nikravesh *, Masoud Goudarzi Pages 21-30
    Flanged joints’ looseness is among the common causes for the failure of industrial structures with flanged joints such as wind turbine or transmission line pipes the timely detection of which can prevent the imposition of heavy, financial losses and in some cases property damage. Conventional methods for detect-ing this fault, such as torque control methods, have high error of measurement, or impedance-based measurement methods, have high expenses, or vibration or ultrasonic methods which lack accuracy due to the use of linear phenomena in fault detec-tion. Vibro-Acoustic modulation method is one of the nonlinear fault detection methods that detect and evaluate looseness of flanged connection with high precision through the measurement of the intensity of the vibrational and ultrasonic signals modulation applied to the structure. Although the published papers in recent years have often identified the cracking, delamination, or corrosion and decay of parts using this method, in this paper the efficiency of the Vibro-Acoustic modulation method in the detection and evaluation of flanged joints of simulated wind turbine towers has been numerically investigated by defining an index for modulation intensity and bond relaxation. Then, the effect of parameters such as ultrasonic and vibrational frequency, amplitude of ultrasonic and vibrational stimulation, sensors and actuators position, as well as preload force, on the method performance have been studied. Finally, in order to reduce the simulation time in ABAQUS software, the modeling of the neural network was performed using MATLAB software and the obtained results were compared with numerical results.
    Keywords: Looseness Detection, Bolted Joints, Flanged Joints, NDT, Vibro-Acoustic Modulation
  • Meysam Kalhor, Seyed Mahdi Ganjiani *, Arsalan Azami Pages 31-40

    Damage mechanics is tool in mechanical engineerin, that is known as the complementarity for theory of plasticity and fracture mechanics. In this research, an experimental study of the fatigue damage growth process has been investigated for 316L stainless steel. For this purpose, using ASTM E466 fatigue special standard, testing samples with rectangular cross section, has been drawn and prepared. Uniaxial Low cycle fatige has been performed at similar stress amplitudes, similar frequencys and various loading cycles. After carrying out fatigue tests, in order to derivation damage development process, microhardness and Loading-Unloading tests –deriving relation of microhardness and chord modulus with strain- has been performd too. Experimental tests has been carried out under environmental conditions. Damage development process was achieved, Using results of fatigue, loading-unloading and microhardness tests. A method for estimating damage is purposed in this research. At the end, the results of the methods of the chord modulus, microhardness and purposed are compared with each other. The damage growth process of the purposed method has a good fit with the method of chord modulus. The obtained critical damage was 0.38 by using the chord modulus method and 0.41, by microhardness.

    Keywords: Low cycle Fatigue, 316L Stainless Steel, Damage Measurement, Microhardness, Chord modulus
  • Yahya Choopani, Mohsen Khajehzadeh *, MohammadReza Razfar Pages 41-50

    Magnetic Abrasive Finishing (MAF) is a nano-machining process; due to low machining temperature, this process is categorized as a cold forming process. Therefore, the machined surface is free from thermal damages such as micro cracks, phase changes, burnt area and etc. In this paper, the effects of machining parameters (machining gap, work piece rotational speed and abrasive particles’ type) on work piece surface roughness have been experimentally studied. To achieve this goal a series of experimental tests were conducted on a newly developed setup and workpiece surface roughness was measured. The results of experimental studies were then used to develop a mathematical model for work piece surface roughness using Response Surface Method (RSM). The results show that there is a good agreement between experimental results and model predictions. This model was then used to minimize workipece surface roughness. In the selected range of machining parameters the minimum value of surface roughness is achieved by workpiece rotational speed of 373.73 rpm, machining gap of 2 mm and using diamond particles as abrasive. In addition, it was shown that abrasive particles’ type is the most affecting parameter on workpiece surface roughness. Furthermore, Microscopic results of surface tissue specimens, Shows that magnetic abrasive finishing process the direction and grooves resulting from the grinding process have significantly eliminated and as well as a super-polishing and uniformity surface finish like a mirror to a range of 0.207 µm is obtained.

    Keywords: Magnetic abrasive finishing, optimization, Response Surface Method, AISI 440C Stainless Steel, Surface roughness
  • Sedigheh Mohamadnejad, Ali Basti *, Reza Ansari Pages 51-60
    One of the most important and widely used tools to predict the behavior of sheets is the Forming Limit Diagram (FLD). The m-k model is one of the prediction methods, which can be combined with the phenomenological or the crystal plasticity equations to achieve the desired results. In this research, to predict the forming limit diagram, the direct combination of the m-k method with the crystal plasticity has been applied. The direct method is chosen due to the particular state of the mathematical equations associated with FLD. A Face-Centered Cubic (FCC) polycrystalline metal has been used here, so, the Taylor method for the polycrystals can be used. Although this method ignores the interactions between the crystals to describe plasticity, it can also reduce the computational cost by simplifying of the strain uniformity theory. In this study, polycrystal plasticity and dislocation method have been merged with a new way. Only the hardening process is modeled based on the dislocation density and its modifications, and the entire analysis is based on the rate-dependent crystal plasticity. For the first time, the forming limit diagram is plotted to take into account the effect of dislocation density, and the results have shown that considering the effect of the dislocation density on the shear strength changes, the forming limit diagram formulation becomes nearer to the experimental values.
    Keywords: Dislocations, Forming Limit Diagram, Crystal Plasticity, Taylor Method, FCC Materials
  • Seyed Hadi Ghaderi *, Sohrab Salamati Khiavi, Seyed Vahid Hosseini Pages 61-70

    Forming process of powders accompanies considerable volume change and complicated material flow. Understanding powder behavior and the ability to perform its deformation analysis may assist in reducing trial and error in die design process and providing more accurate predictions of forming loads and density distribution in the green part. Such analyses are feasible only based on the constitutive models for powder compaction. Modified Drucker-Prager cap (MDCP) mode, is a multi-surface yield model for description of the plastic behavior of powders during consolidation. In this research, the deformation behavior of the commercial ready to press alumina powder KMS-92 has been investigated using MDCP model. To this end, parameters of MDCP model as functions of density were obtained by means of experiments. The constants of the shear failure yield surface were obtained based on simple diametric and axial compressive loading cylindrical specimens with various relative densities. For determining the remaining parameters of the model, an instrumented die fitted with strain gage and load cell was designed and fabricated. Parameters of the cap surface were achieved based on the uniaxial die compaction experiments. Based on consecutive loading-unloading tests using the instrumented die, the friction coefficient and elastic moduli were derived from loading and unloading phases respectively. For finite element simulation of the uniaxial compaction, density dependent material parameters were employed in Abaqus. The variations of density were taken into account using USDFLD subroutine Simulation results prove a very good agreement with the experimental counterpart.

    Keywords: Modified Drucker-Prager, Cap model, Powder compaction, finite element method, Instrumented die, Ceramic powder
  • Seyed Jamaledin Peighambarsoust *, Hossein Heshmat Ebrahim Hesari, Abolfazl Shenavar Pages 71-80
    Conventional plastics has a large impact in increasing the environment’s pollution. That’s why the interest has turned towards novel partially and completely biodegradable polymers. In this work, composites of polystyrene and starch with glycerol as plasticizer and compatibilizer were prepared in different ratios of starch and glycerol by melt mixing in twin screw extruder. To study the biodegradation properties, samples were buried in soil for 12 weeks and their weight changes were measured during two-week periods. Besides, the structure of prepared composites was studied using SEM analysis. To evaluate the impact strength and thermal properties of composites, we used Izod impact strength test, MFI (Melt Flow Index) and Vicat softening temperature tests. To examine the interaction between composite elements, thermal stability and degradation process, the samples were subjected to analysis using TGA. Biodegradation results and SEM analysis showed that the rate of biodegradation not only starch present in composites but also depends on the quality of starch particles dispersion. Notched Izod test showed the independence of samples impact strength to starch present. Due to the reduction of stress accumulation points, homogeneous dispersion of starch in the matrix leads to increase impact strength in unnotched Izod test. MFI test showed that addition of starch and glycerol leads to respectively increase and decrease in composites’ viscosity. Study of starch/glycerol ratio in obtained results showed that in an optimal amount of plasticizer, interaction between the composite components is in conditions that the best mode of starch particles dispersion is achieved in polystyrene matrix.
    Keywords: General Purpose Polystyrene, Biodegradable Polymer Composite, Starch, Glycerol
  • Maryam Akbari, Asal Hosseini Monazzah *, Nader Parvin, Khosrow Rahmani Pages 81-90
    Among various manufacturing processes, the use of cold press- sintering has been considered with low cost, high efficiency, and the ability to produce components with the appropriate dimensional accuracy. In this method, at least two components of the alcoholic solution are used in granulation and milling steps. Removing the solutions is accompanied with energy consumption, as well as, an increment in probability of crack initiation, which may limited the widespread utilization of press-sintering process. Therefore, in the present study, the soluble component in the milling step was removed. In following just using PVA as a soluble component in the granulation step, the ceramic / ceramic composite was made. Doing this, samples based on NiO and YSZ were made with different weight percentages of the reinforcement component (25, 30 and 35% wt. zirconia-stabilized yttrium), and then their microstructure, density and micro-hardness were investigated. Microstructural studies indicate that the amount and distribution of porosity, surface quality and depth of cracks in the samples are depended on reinforcement weight. In detailed, at the surface of green tables, no deep crack was observed. In sintered specimens, the best distribution of the gas phase was observed in NiO- 30% wt. YSZ, which results in maximum micro-hardness. Also, the radiography results provided by the above samples indicated that deep crack in the discs is not visible. Therefore, it seems that the starch as a pore former displayed the beset role via porosity distribution and lessening crack nucleation in sample having 30% reinforcement.
    Keywords: Ceramic matrix composite, press- sintering, Microstructure, radiographs, micro-hardness
  • Yahya Rabbani *, Omid Tavakoli Pages 91-100
    Magnetorheological fluid is a suspension of magnetizable particles in a base liquid with stabilizer. The rheological properties of these fluids change significantly in the presence of magnetic field. In this study, nanomagnetic iron oxide particles were prepared by using co-precipitation method. X-ray diffraction and scanning electron transmission methods were used to characterize these particles. The magnetic properties of the particles were measured by using a Vibrator Sample Magnetometer. The sedimentation rate for a non-additive fluid was reported to be 70% and when the cellulose was added, it was reported to be 55%. The effect of samples contained nanoparticles iron core shell in various percentages of 0.5, 1 and 2% of nanoparticles with 3% cellulose were investigated. The results showed that almost all of the samples were completely stable after addition of the nanoparticles in the first three days. The results showed that the sample containing 5% by weight of cellulose and 1% by weight of nanoparticle core shell by cellulose had a high stability during more than a month. The increase in shear stress and yield stress in the optimized sample containing the nanoparticle was also significantly higher than the sample without any additive and it was about 10,000 Pasca.
    Keywords: Magnetorheological fluid, stability, Fe3O4 Nanoparticles, Core-shell, Cellulous
  • MirSaeed Safizadeh *, Hamidreza Esrafili, S.M. Hossein Seyedkashi Pages 101-110

    Non-destructive test is one of the techniques that is used to ensure the health of concrete structures. In order to retrofit concrete columns, it is necessary to know the number of reinforcement steel bars embedded in concrete and their cover to the concrete surface. In this paper, for the purpose of obtaining the reinforcement cover to surface of concrete in concrete columns, finite element simulation is performed by using Maxwell software and a special type of measuring probe is designed and fabricated. When a conductor such as reinforcement steel bar approaches the coil and ferrite core, the reinforcement bars interacts with low frequency electromagnetic waves, and by measuring of these waves’ effects from the concrete surface, the location of the reinforcement can be estimated. The designed probe was tested on different reinforcement covers with various frequencies and the recorded results were evaluated. The reinforcement cover can be estimated from the inductance variation and the ohmic resistance of the coil while the frequency and voltage are kept constant. Effects of the reinforcement cover to the concrete surface and frequency on the ohmic resistance and inductance of the probe are evaluated by using three-level full factorial designs and a regression model from effective parameters is prepared. Finally, the neural network is employed to estimate the reinforcement cover with different values of frequency, the reinforcement cover to concrete surface and the ohmic resistance of probe.

    Keywords: Reinforcement cover to concrete surface, Measuring Probe, Eddy current, Ohmic resistance, Finite element simulation
  • Mahdiyeh Shafipour, Seyed Yousef Ahmadi Brooghani * Pages 111-120

    Functionally graded honeycomb with negative stiffness can be used extensively as an energy absorber because ‎of having two features of negative stiffness and being functionally graded. In this research, the effect of using ‎functionally graded honeycomb with negative stiffness in increasing energy absorption has been considered. In ‎functionally graded honeycomb the thicknesses of structure change gradually in each layer, as a result, each layer ‎has a different stiffness. Negative stiffness honeycomb is a type of energy absorber that absorb energy by ‎transition from one bucked shape to another and show snap through- like behavior .In this research, at first quasi-‎static tests have been carried out on negative stiffness honeycombs with constant thickness. Then finite element ‎model of negative stiffness honeycomb with constant thickness is simulated in ABAQUS software and the results of ‎simulation is compared with experimental results and a good agreement between numerical and experimental ‎results have been observed. Functionally graded honeycomb with negative stiffness then has been modeled ‎numerically. Energy absorption per unit mass of the functionally graded negative stiffness honeycomb has been ‎compared with conventional one. Based on the results, energy absorption per unit mass in functionally graded ‎honeycomb with negative stiffness increased by 1.57 times.‎‎

    Keywords: Functionally graded Honeycomb, Negative stiffness, Snap through, Energy Absorption
  • Mostafa Sayah Badkhor, Mahdi Hasanzadeh, Tohid Mirzababaie Mostofi * Pages 121-130

    In this paper, the effect of differed loading conditions, as well as structure geometries on the behavior of sandwich panel structures under uniform blast loading, has been investigated. For this, a full 3D numerical model by using ABAQUS/Explicit commercial software was employed in order to simulate the dynamic response and plastic deformation of sandwich panel structures with a honeycomb core. The available experimental results were used to validate the numerical model. Afterward, in a rigorous parametric study, the influences of several effective parameters on the resistance of structure such as the front and back metallic layer thicknesses, the number of webs, and thickness of honeycomb core cell wall under three different mass weights of 0.5, 1 and 1.5 kg were studied. In the following, by using Response Surface Methodology, an appropriate equation was developed to predict the central permanent deflection of back and front layers. The obtained results showed that there is a well-agreement between experimental and numerical results predicted by the regression model. The high correlation coefficient between the studied parameters and the structure behavior (R2 = 0.99) indicates that the proposed model has great accuracy.

    Keywords: Blast Loading, Metallic sandwich panels, numerical simulation, Response surface methodology, ANOVA Table
  • Reza Khondabi, Hossein Khadarahmi, Rouhollah Hosseini *, Mojtaba Zia Shamami Pages 131-140

    Sandwich panels, due to high strength to weight ratio and energy absorption properties, are widely used in various industries including aerospace industries, marine and automotive industries. In this article several aluminum sandwich panels with polyurethane foam core with different densities were designed and tested using a shock tube facility. Some of blast tests were defined in order to determine the effects of foam density on transverse deflection of back face-sheet and energy absorption of sandwich structures. Also using the results of compression test performed on different foams, numerical simulation using Autodyn software were performed. There was a good agreement between experimental investigation and numerical results. Using experimental testes and parametric studies, it is shown that increasing foam density can lead to reducing the transverse deflection of back face-sheet of the sandwich panel, but the energy absorption of the panel also decreases. Also increasing the density of the foam, in addition to reducing the shape of the back face of the panel, lead to more uniform profile. On the other hand, the results show that by increasing the amount of explosives, the effect of increasing the core density on the amount of transverse posterior deformation grows. It can be concluded that if the sandwich panel is the main structure, it is advisable to use high-density foam, but if the panel is to be installed as a damping structure on another structure, a lower density foam should be used to reduce the pressure transferred to the back face of the panel.

    Keywords: Blast Loading, sandwich panel, Polyurethane foam, Energy Absorption, Shock tube
  • Mohsen Rahmani, Younes Mohammadi *, Farshad Kakavand, Hamed Raeisifard Pages 141-150
    Due to wide application of conical sandwich shells in the modern industries, it is nessesary to investigate the mechanical behavior of theses structures. In this paper, for the first time, by considering the flexibility of the core in the high order theory of sandwich shells, the the buckling behavior of the truncated conical sandwich shells which include a temperature dependent porous FG core and two temperature dependent homogeneous face sheets are investigated in various thermal conditions. The power law rule which modified by considering the two types of porosity volume fractions are applied to model the gradually variation of functionally graded materials. By applying the principle of minimum potential energy, considering the in-plane stresses in the core and faces, and nonlinear von-karman strains for both mechanical and thermal stresses, the governing equations are obtained under the axial in-plane compressive loads. A Galerkin procedure are used to solve the equations in a simply supported boundary condition. Uniform, linear and nonlinear temperature distributions are used to model the effect of the temperature changing in the sandwich shell. To verify the results of these work, they are compared with FEM results obtained by Abaqus software and for special cases with the results in literature. Critical load variations are surveyed versus the temperature changing, geometrical effects, porosities, and some others in the numerical examples.
    Keywords: High order sandwich shell theory, Conical sandwich, FG core, POROSITY, temperature distribution
  • Davood Poorveis *, Amin Khajehdezfuly, Shapour Moradi Pages 151-160
    In this paper the effects of position and shape of cutout on the buckling load of composite cylindrical panel under compressive load is investigated. The laminated cylindrical panel with an arbitrary cutout shape is simulated by the spline finite strip method. The first order shear deformation theory and Sanders shell nonlinear theory are considered in this study. Using a linear buckling analysis, an eigenvalue problem is solved to obtain the buckling load of the panel under the compressive axial load. A comparison between the results obtained from the finite strip, finite element and analytical methods were made to show the validity of the results obtained in this study. Several case studies are presented to investigate the effects of some parameters such as shape and position of cutout, central angle of panel, ply sequence of the composite layers and boundary condition of the panel on its buckling load. The results show that the position and shape of cutout have considerable effects on the buckling load of the panel. The buckling load of the panel reaches its minimum when the cutout center has eccentricity from the loading direction. The results also show that the buckling load with quasi-isotropic configuration is greater than those of cross-ply and angle-ply.
    Keywords: Cutout position, Cutout shape, Buckling load, cylindrical composite panel, Finite strip method
  • Mohammad Olyaee, Isa Ahmadi * Pages 161-170
    It is known that friction has a significant effect on determination of the ballistic impact performance of woven fabrics. In this paper the ballistic behavior of fabrics woven from Twaron and Dyneema Aramid fibers against high velocity impact of a cylindrical projectile is investigated. This paper aims to numerically figure out the effects of inter-yarn friction performance including transverse deformation of fabrics, overall energy absorption and the forms of energy absorption. The numerical results show that increasing inter-yarn friction decreases the transverse deflection abilities of the fabrics and subsequently the response modes of them will transfer from a localized response to a globalized one. With the increase of inter-yarn friction, the energy absorption rate monotonously increases, while the failure time firstly decreases and then increases but further decreases again. Increasing inter-yarn friction also affect the forms of energy absorption. Near zero friction coeficient, strain energy is the dominant failure mechanism of a fabric. With the increase of inter-yarn friction, kinetic energy becomes the dominant failure mechanism. The frictional dissipation energy absorption is maximized for a finite inter-yarn friction. Experimental results were used to validate the results. The predicted values of the model show a good agreement with the experimental data. The correlation coefficient was 0.9426, which verify the accuracy of the simulation.
    Keywords: Inter-yarn friction, Ballistic impact, Transverse deflection ability, Aramid fiber, Energy Absorption
  • Rasool Bikdeloo, Ali Kiani, Hadi Salavati * Pages 171-180
    Laser peening is one of the life-enhancing process that by radiation of laser pulse with sufficient energy at very short time on the surface of the metal results in the penetration of shock waves inside the material and the formation of compressive residual stresses inside it. The purpose of this research is the multi-objective optimization of the laser peening process parameters. Finite element method is used for modeling, Taguchi orthogonal array for design of experiment and the gray relational analysis for multi-objective optimization. The diameter, pressure, time, and overlap rate between two adjacent laser pulses are considered as design factors that change in 4 levels and the Taguchi L16 orthogonal array is used for experiments layout. The average residual stress at the surface of first pulse, minimum and maximum residual stress and the mean of the residual stress depth in the center of two laser pulses were considered as optimization target functions. By performing a gray-relational analysis, the Gray relational grade for each experiment was calculated and the optimal level of each parameter was obtained. The results indicate that the optimal state of each parameters of diameter, pressure, time and the overlap rate between the two laser pulses are at the fourth, fourth, first and fourth levels, respectively are 8 mm, 4 GPa, 30 ns and 75%. Also, analysis of variance was performed on the results to determine the effect of each parameters on the output that the laser time with 58.87% is the most effective parameter on the results.
    Keywords: Laser peening, finite element method, optimization, Taguchi orthogonal array, Grey relational analysis
  • Mohammad Amin Zarezadeh Mehrizi, Alireza Taherzadeh Fard, Gholamhossein Liaghat *, Hamed Ahmadi, Yavar Anani, Amin Khodadadi, S.Samaneh Asemani Pages 181-190

    Growing the need to impact resistive structures, hybrid laminates have been absorbed much attention. To reach appropriate strength, high stiffness and good energy absorption, the interfacial adhesion between different layers is important. The present paper is an attempt to assess the adhesion between different layers in a hybrid laminate consists of natural rubber, glass/epoxy composite and two layers of aluminum under high and low velocity impact and quasi static three-point bending conditions. In order to minimize the debonding, three kinds of specimens were made by three different adhesives including Chemosil 222 and its primer, Bylamet S2 and Cyanoacrylate. High and low velocity impact tests were carried out by a gas gun and drop hammer apparatus using a 10 millimeter hemispherical striker. Finally, quasi-static three-point bending tests were accomplished by a universal tension/compression apparatus. Damage and failure mechanisms and mechanical properties of the samples were studied and the best adhesive for each interface was determined. The results showed a better performance of Bylamet S2 adhesive in almost all types of loadings.

    Keywords: laminate debonding, rubber, high velocity impact, Low velocity impact, quasi-static bending
  • Bijan Mohammadi *, Seyyed Ali Hashemitabar Pages 191-200

    The aim of this research is to propose a procedure for predicting creep-fatigue life of gas turbine blade. Components in gas turbine hot section such combustion chamber and turbine gets damaged under effect of thermomechanical loadings. These damages developed via fatigue and creep together, thus it is necessary to identify their interaction on each other. To achieve this goal Chaboche’s elasto-viscoplastic model which is an appropriate model for simulating the behavior of nickel alloys being used. Damage evolution rules for fatigue and creep which introduced by chaboche and kachanov respectively added to viscoplastic model and implemented in Abaqus by a UMAT. After verification of Generated subroutine by a simple model, a rotor blade of last stage of a low pressure turbine was used in the process of creep-fatigue life assessment. Predicted life has proposed in three ways as the operating hours, number of starts and the equivalent operation hours which is the common ways of announcing gas turbines life. Comparison the gained results with common gas turbines life represent that this procedure’s capability and practicality.

    Keywords: Life assessment, Gas turbine, Thermomechanical, Continuum Damage Mechanics, Equivalent Operation Hour