فهرست مطالب

نشریه مهندسی مکانیک مدرس
سال بیست و دوم شماره 1 (دی 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/09/14
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سید صمد صمدانی اقدم، کمال جهانی*، محمدرضا شبگرد صفحات 1-13

    هدف این مقاله، توسعه یک سیستم تعلیق ثانویه نیمه فعال مجهز به دمپرهای مگنتوریولوژیکال، جهت کاهش دامنه ارتعاشات و شوک های وارده به محموله های حساس در قسمت بار خودروهای باری جاده ای می باشد. دراین راستا، ابتدا یک دمپر مگنتوریولوژیکال دوسر میله، جهت استفاده در سیستم تعلیق ثانویه کامیونت مدل سازی، طراحی و ساخته شد. در ادامه، با ساخت سه دمپر مشابه با دمپر تست شده، نسبت به ساخت پالت دارای سیستم تعلیق ثانویه متشکل از چهار دمپر مگنتوریولوژیکال جهت نصب بر قسمت بار یک وانت اقدام شد. سپس رفتار سیستم مذکور از طریق آزمایش آن با حرکت خودرو روی پروفیل سرعت گیر مورد بررسی قرار گرفت. پس از انجام تست های دینامیکی مربوط به تحریک هارمونیک بر روی دمپر، نتایج بدست آمده از عملکرد آن نشان داد که بیشینه نیروی میرایی دمپر در شدت جریان الکتریکی 2 آمپر، نسبت به حالت (0) آمپر، بطور میانگین 62/11 برابر، افزایش داشته است. همچنین با استفاده از نتایج نیروی حاصل از مدل اسپنسر در پیش بینی رفتار دینامیکی دمپر با خطای نسبی میانگین 49%/1 نسبت به نیروی حاصل از تست تجربی و تلفیق آن با مدل دوبعدی نصف خودروی باری، عملکرد مجموعه در عبور از پروفیل سرعت گیر شبیه سازی شده و پاسخ های دینامیکی مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان دادند که با افزایش شدت جریان الکتریکی دمپرها از 0 تا 2 آمپر، بیشینه شتاب عمودی وارده به مرکز جرم محموله حساس هنگام عبور از دست انداز، در شبیه سازی نسبت به حالت بدون سیستم تعلیق ثانویه، 43.6% و در تست های تجربی، 32.4% کاهش یافته است.

    کلیدواژگان: میراکننده مگنتورئولوژیکال، سیال MR، محموله حساس، سیستم تعلیق ثانویه، کاهش دامنه ارتعاشات و شوک
  • اصغر رسولی، طاهر ازدست*، حوریه محمدزاده، پیمان میهن خواه، رزگار حسن زاده صفحات 15-22
    اهمیت مسایل زیست محیطی گستردگی روز افزون کاربرد پلیمرهای زیست تخریب پذیر را در پی داشته است به طوریکه امروزه این پلیمرها به جزء جدایی ناپذیر در علوم پزشکی و زیستی بدل گشته اند. در تحقیق حاضر از یک روش نوین که ترکیبی از روش ساخت رشته ی ذوبی (FFF) و فوم توده ای است جهت بهبود خواص قطعات از جنس پلی لاکتیک اسید استفاده شده است. برای این منظور نمونه های چاپی با درصد چگالی پر شدن 100، 80 و 60 تولید شده و سپس فوم شدند. به دلیل اهمیت و تاثیر کسر توخالی (Void fraction) بر خواص ساختاری و مکانیکی و همچنین سرعت تجزیه پذیری مواد با ساختار متخلخل بخصوص با مقاصد پزشکی ، دو پارامتر کسر توخالی و استحکام به ضربه مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که درصد کسر توخالی نمونه های فوم نشده برای درصد پر شدن 100، 80 و 60 به ترتیب 3، 13 و 25 درصد می باشد، در صورتی که این میزان بعد از فوم شدن نمونه ها به ترتیب به 14، 19 و 30 درصد رسید. همچنین نتایج حکایت از افزایش استحکام به ضربه نمونه های چاپی با استفاده از فرآیند فوم داشت. به طوریکه برای نمونه های با درصد پرشدن 100، مقدار استحکام به ضربه با فرآیند فوم شدن از 207 به 506 ژول بر متر مربع رسید که به دلیل سلول های ایجاد شده به روش فوم توده ای در ابعاد نانومتری بود.
    کلیدواژگان: زیست تخریب پذیر، پلی لاکتیک اسید، FFF، فوم توده ای، کسر توخالی، استحکام به ضربه
  • ارمیا غلامزاده، ولی الله پناهی زاده*، محمد حسین پور، مرتضی علیزاد کامران صفحات 23-35

    نمودار های حد شکل پذیری در پیش بینی رفتار ورق از اهمیت بالایی برخوردار است لذا، پیش بینی و ترسیم این نمودار ها به روش تیوری و تجربی یکی از اصلی ترین اهداف مقاله حاضر بوده است. در این مقاله رفتار شکل پذیری ورق آلومینیوم 5083، با درنظر گرفتن رفتار کرنش -سختی برای ورق مورد بررسی قرار گرفت. جهت به دست آوردن و کالیبره نمودن ضرایب معیار تسلیم پیشرفته ی BBC2008، آزمون کشش در 7 راستا با زوایای 0، 15، 30، 45، 60، 75 و 90 درجه نسبت به جهت نورد انجام شد. تنش های تسلیم در حالت کرنش صفحه ای محاسبه و ضرایب ناهمسانگردی استخراج شده و تابع خطای مناسب تعریف گردید؛ سپس روابط مربوط به محاسبه تنش تسلیم کرنش صفحه ای به تابع خطا افزوده شد. تابع خطا با استفاده از الگوریتم ژنتیک بهینه سازی شد و با استفاده از ضرایب معیار تسلیم به دست آمده، کرنش های حدی محاسبه گردید. نتایج نشان دادند که با افزایش 1/0 توان کرنش سختی، کرنش های حدی بین 30 تا 40 درصد افزایش می یابند. همچنین نتایج نشان دادند که ضریب ناهمگنی اولیه () در تعیین نمودار حد شکل دهی تاثیر زیادی دارد و با تغییر بسیار جزی، تاثیر به سزایی در نمودار حد شکل دهی می گذارد؛ به گونه ای که با افزایش این ضریب در حدود 016/0 مقادیر کرنش های حدی تقریبا دو برابر می شوند. با استفاده از نتایج این مقاله، می توان با داشتن خواص ورق ازجمله استحکام های تسلیم و ضرایب ناهمسانگردی و انتخاب مناسب معیار تسلیم، منحنی حد شکل پذیری ورق های مختلف را به صورت تیوری با دقت قابل قبولی تعیین کرد.

    کلیدواژگان: نمودار حد شکل پذیری، آلومینیوم 5083، معیار تسلیم پیشرفته ی BBC2008، بهینه سازی، آزمون کشش کرنش صفحه ای
  • معین طاهری*، مهدی میرزالو صفحات 37-45

    جهش در دی ان ای و ایجاد ژن های جهش یافته که به صورت ارثی یا اکتسابی که در طی زندگی فرد اتفاق می افتد، سبب بروز سرطان می شود. این نوع بیماری سبب از بین رفتن کنترل طبیعی رشد و تکثیر سلول می گردد. سرطان سینه با همه گیری در زنان و مردان و آمار مبتلایان بیشتر در جامعه زنان از جمله سرطان های مورد توجه در جامعه پزشکی می باشد. تغییرات ظاهری در سینه، وجود توده و ترشح و خونریزی از نوک سینه از نشانه های بروز سرطان سینه می باشد. درمان هدفمند این بیماری سبب کاهش عوارض ناشی از روش های درمان می گردد. همچنین شناخت ویژگی های مکانیکی سلول همچون مدول یانگ، و بررسی تغییرات ناشی از سرطان در این ویژگی ها سبب کارآمد شدن درمان و کمک به علوم دارویی خواهد شد. بدین منظور در این مقاله، سلول MCF-10 سینه با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی و با روش نانومنیپولیشن مورد مطالعه قرار گرفته است. میکروسکوپ نیروی اتمی با امکان تهیه ی تصاویر از بافت های نرم تحت شرایط محیطی متفاوت و با روشی غیر مخرب از ابزارهای کارآمد در مطالعات ساختاری ذرات بیولوژیکی محسوب می شود. مدل های تماسی chung،  chen و  brake از مدل های مورد استفاده در شبیه سازی انجام شده می باشند. در نهایت با شبیه سازی های صورت گرفته مدول یانگ 1200 پاسکال برای این سلول در نظر گرفته شده است. همچنین با درنظر گرفتن مقایسه های صورت گرفته با کار تجربی، مدل تماسی chen به عنوان مدل مطلوب برای استخراج خواص سلولی معرفی شده است.

    کلیدواژگان: مدول یانگ، سلول MCF-10، میکروسکوپ نیروی اتمی، مدل های تماسی، سرطان سینه
  • حسن بادپروا، حسن مسلمی نائینی*، محمدمهدی کسائی، یعقوب دادگر اصل، بهنام عباس زاده صفحات 47-56

    در این مقاله با استفاده از شبیه‏ سازی اجزای محدود و نتایج آزمایش‏ های تجربی، تغییرات طول تغییرشکل و کرنش طولی در شکل‏ دهی غلتکی انعطاف‏ پذیر مورد بررسی قرار می ‏گیرد و ارتباط بین آن‏ها مشخص می‏ گردد. شکل ‏دهی غلتکی انعطاف پذیر، یک فرایند ساخت نوین برای تولید پروفیل‏ های با سطح مقطع متغیر است. یکی از پارامتر‏های مهم این فرایند، فاصله نقطه‏ ی شروع تغییرشکل پیش از ایستگاه شکل‏ دهی تا مقطع مرکزی غلتک ها در آن ایستگاه است که به آن طول تغییرشکل گفته می ‏شود. این پارامتر در تعیین فاصله بین ایستگا‏ه های شکل دهی و رفتار تغییرشکل ورق نقش اساسی دارد. همچنین اثر قطر غلتک و خواص مکانیکی ورق بر طول تغییرشکل مشخص می‏ گردد. نتایج نشان داد بیشینه طول تغییرشکل به هنگام شکل‏ دهی بخش کششی پروفیل کانالی با سطح مقطع متغیر روی می‏ دهد که علت آن کشش مضاعفی است که به علت هندسه مقعر بال در این بخش به لبه آن اعمال می ‏شود. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش قطر غلتک و تنش تسلیم، طول تغییرشکل در هر چهار بخش باریک، کششی، فشاری و عریض پروفیل کانالی با سطح مقطع متغیر افرایش می یابد در حالی که با افزایش ضخامت ورق، طول تغییرشکل در این بخش‏ها کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: شکل دهی غلتکی انعطاف پذیر_ پروفیل با سطح مقطع متغیر، طول تغییرشکل، کرنش طولی، قطر غلتک، خواص مکانیکی ورق
  • صادق مرادی، مهدی گردویی*، حسن غفوریان نصرتی، سید مجتبی واردی کولایی صفحات 57-70

    فرایند ایکپ مداوم، روشی نسبتا جدید و کمتر شناخته شده است که باعث بهبود خواص مکانیکی ماده می شود. در پژوهش حاضر، به بررسی پارامترهای موثر بر فرایند ایکپ مداوم آلیاژ آلومینیومی 7075 پرداخته شده است. تاثیر پارامترهای ورودی شامل شعاع چرخ دوار، زاویه ی خم میله، زاویه های گوشه و کانال قالب، ضریب اصطکاک بین میله و چرخ دوار، ضریب اصطکاک بین میله و قالب و نسبت ابعادی کانال قالب بر روی گشتاور فرایند، نیروی اعمالی بر قالب، میزان تنش و کرنش پلاستیک موثر، میزان انحناء میله خروجی و یکنواختی توزیع کرنش در سطح مقطع میله به عنوان پارامترهای خروجی بررسی می شود. طراحی آزمایش ها براساس روش سطح پاسخ در نرم افزار مینی تب اجرا و شبیه سازی آن ها با استفاده از نرم افزار آباکوس انجام شده است. به منظور صحت سنجی، استحکام محصول پس از اجرای فرایند ایکپ مداوم میله آلومینیومی 7075 مورد بررسی و خطای 5/7 درصدی مشاهده شد. مشخص شد که پارامترهای زوایای کانال قالب و ضریب اصطکاک بین میله و قالب بر روی تمامی پاسخ ها تاثیری معنی دار دارد. مقادیر بهینه این فرایند با هدف دستیابی به میزان حداکثر استحکام، حداقل گشتاور و انحنای میله و همچنین دستیابی به توزیع کرنش یکنواخت تر برای پارامترهای ورودی بدست آمده است.

    کلیدواژگان: ایکپ مداوم، آلومینیوم 7075، شبیه سازی، بهینه سازی، روش سطح پاسخ
|
  • Seyyed Samad Samadani Agdam, Kamal Jahani*, M.R. Shabgard Pages 1-13

    The aim of this research is to develop a semi-active secondary suspension system equipped with magnetorheological dampers to reduce the amplitude of vibrations and shocks to sensitive payloads in the cargo section of road truck. First, a double-ended magnetorheological damper was modeled, designed and built for use in a secondary suspension system of light trucks. Next, a pallet with a secondary suspension system consisting of four magnetoreheological dampers was constructed to be installed on the load side of the light truck. Then, the behavior of the system was examined by testing it by passing the vehicle on the speed-bump profile. By performing dynamic tests with harmonic excitation on the damper, the results showed that the maximum damping force with the electric current of 2 Amp is increased 11.6 times compared to 0 Amp. Furthermore by using the forces obtained from the Spencer model in predicting the dynamic behavior of the damper with an average relative error of %1.49 compared to the force obtained from the experimental test and implementing the two-dimensional model of the half-truck, the performance of the system in passing the speed-bump profile was investigated.The results of simulations and experimental tests showed that with increasing electric current intensity from 0 to 2 Amp, the maximum amplitudes of the sensitive payload decreased in passing the speed-bump %43.6 and %32.4 in simulations and experimental tests comparing to the situation without the secondary suspension system respectively.

    Keywords: magnetorheological damper, MR fluid, sensitive payloads, Mitigation of shocks, vibrations, secondary suspension system
  • Asghar Rasouli, Taher Azdast*, Hurieh Mohammadzadeh, Peyman Mihankhah, Rezgar Hasanzadeh Pages 15-22
    The importance of environmental issues has increased the use of biodegradable polymers which nowadays have become among main components in medical and biological applications. In the present study, a new combined method of fused filament fabrication (FFF) and batch foaming was introduced to improve the properties of poly lactic acid. For this purpose, FFF samples were produced with infill percentages of 100, 80 and 60 and then, foamed in batch process. Due to the importance and effect of the void fraction on structural and mechanical performance as well as the biodegradability of materials with porous structure, especially for medical purposes, void fraction and impact strength were evaluated. The results showed that the void fractions of FFF samples were 3%, 13% and 25% in infill percentages of 100, 80 and 60, respectively while after the foaming they reached to 14%, 19% and 30%. The findings revealed that the impact strength of FFF foamed samples was improved compared to FFF solid samples. For samples with 100 infill percentage, the impact strength improved from 207 to 506 J/m2 due to the foaming procedure with nano-sized cells created by the batch foaming.
    Keywords: Biodegradable, Poly lactic acid, FFF, Batch foaming, Void fraction, Impact strength
  • Ermia Gholamzadeh, Valiollah Panahizadeh*, Mohammad Hoseinpour, Morteza Alizad-Kaman Pages 23-35

    Forming limit diagrams (FLDs) are very important in predicting the behavior of the sheet. Therefore, predicting and drawing these diagrams by theoretical and experimental methods has been one of the main objectives of this paper. In this paper, the formability behavior of 5083 aluminum sheet was investigated by considering the strain hardening behavior. Tensile tests has performed in seven directions 0°, 15°, 30°, 45°, 60°, 75° and 90° from the rolling direction due to identify and calibrate coefficients of BBC2008 advanced yield criteria. The yield stresses was defined in the plane strain mode, also the anisotropy coefficients and the appropriate error function were extracted; Then the relationships of the plane strain yield stress were added to the error function. The error function was optimized using Genetic Algorithm and limit strains were calculated using yield coefficients. The results showed that if the strain hardening exponent increases by 0.1, the limit strains increase by 30 to 40%. Also the results showed that the initial imperfection factor ( ) has a great effect on determining the FLD and with a very small change, it has a great effect on the FLD; So that by increasing this factor to about 0.016, the values of the limit strains are almost doubled. Using the results of this paper and having sheet properties such as yield strengths and anisotropy coefficients and proper selection of yield criteria, the FLD of different sheets to be theoretically determined with acceptable accuracy.

    Keywords: Forming Limit Diagram, Al 5083, BBC2008 Advanced Yield Criteria, Optimization, Plane Strain Tensile Test
  • Moein Taheri*, Mahdi Mirzaluo Pages 37-45

    Mutations in DNA and the development of mutated genes that are inherited or acquired during a personchr(chr('39')39chr('39'))s lifetime can cause cancer. This type of disease causes the loss of normal control of cell growth and proliferation. Breast cancer, with its prevalence in both men and women and the higher incidence of women in the female population, is one of the most important cancers in the medical community. Appearance changes in the breast, the presence of a lump, and discharge and bleeding from the nipple are signs of breast cancer. Targeted treatment of this disease reduces the complications of treatment methods. Also, recognizing the mechanical properties of the cell, such as the Youngchr(chr('39')39chr('39'))s modulus, and examining the changes caused by cancer in these properties will make treatment more efficient and help the pharmaceutical sciences. For this purpose, in this paper, the MCF-10 breast cell has been studied using atomic force microscopy and nanomanipulation method. Atomic force microscope is one of the efficient tools in the structural studies of biological particles with the possibility of producing images of soft tissues under different environmental conditions and in a non-destructive manner. Chung, chen and brake contact are the models used in the simulation. Finally, with the simulations performed, the Young modulus of 1200 Pa is considered for this cell. Also, considering the comparisons made with experimental work, the chen contact model has been introduced as the optimal model for extracting cellular properties.

    Keywords: Young modulus, MCF-10 cell, atomic force microscopy, contact models, breast cancer
  • Hassan Badparva, Hassan Moslemi Naeini*, Mohammmad Mehdi Kasaei, Yaghob Dadgar Asl, Behnam Abbaszadeh Pages 47-56

    In this paper, using finite element simulations and experimental results, the changes in deformation length and longitudinal strain in flexible roll forming are investigated and the relationship between them is determined. Flexible roll forming is a novel manufacturing process for producing profiles with variable cross-section. One of the important parameters of this process is the distance from the starting point of the deformation before the forming station to the central cross-section of the rolls at that station, which is called the deformation length. This parameter plays a key role in determining the distance between the forming stations and the deformation behavior of the sheet. The effect of roll diameter and mechanical properties of the sheet on the deformation length is also determined. The results showed that the maximum deformation length occurs when forming the stretching zone of the channel profile with variable cross-section, which is due to the additional tension applied to the edge due to the concave geometry of the flange in this zone. The results also showed that with increasing roll diameter and yield stress, the deformation length in all four of the stretching and compression zones and the slim and wide areas of the channel profile with variable cross-section increases, while with increasing sheet thickness, the deformation length in these zones decreases.

    Keywords: Variable cross-section profile, Deformation length, Longitudinal strain, Roll diameter, Sheet mechanical properties
  • Sadegh Moradi, Mahdi Gerdooei*, Hasan Ghaforian Nosrati, Seyyed Mojtaba Varedi-Koulaei Pages 57-70

    The ECAP-Conform is one of the newest and less known processes that improve mechanical properties. In the present study, the effective parameters of the ECAP-Conform process for AA7075 have been investigated. Influence of parameters such as roller radius, bending angle, die channel angles, rod/roll friction coefficient, rod/die friction coefficient, and the aspect ratio of the die groove on the torque, the applied force on the die, the stress, and the effective plastic strain, the output rod curvature, and the strain distribution uniformity have been investigated. The design of experiments was carried out based on the response surface method by the Minitab software, and simulations were performed using the ABAQUS software. To validate the FEM, the ECAP-Conform process of AA7075 rod was performed and the comparison of experimental and numerical results have acceptable compliance (7.5% error). It was found that the die channel angles and the rod/die friction coefficient have a more significant effect on all responses. Moreover, to maximize the imposed strain and strength, and to minimize the process torque and curvature, as well as achieving a uniform distribution of strain, the optimal output parameters have been obtained.

    Keywords: ECAP-Conform, AA7075, Simulation, Optimization, Response Surface Method