فهرست مطالب

نشریه مکانیک مواد پیشرفته و هوشمند
سال دوم شماره 2 (پیاپی 4، تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/05/26
  • تعداد عناوین: 7
|
  • محمد باقری نوری*، مهران مرادی صفحات 123-133
    کریستال های فونونیک مواد مرکبی هستند که از آرایش متناوب یک یا چند ماده آخال در یک ماده زمینه متفاوت ایجاد می شوند. از حذف یک ردیف از آخال ها، هدایت کننده کریستال فونونیک قابل دستیابی است. در این پژوهش اثرات نقص ساختاری بر یک هدایت کننده موج با ساختار نامتجانس کریستال فونونیک بررسی شده است. ساختار مورد نظر از تکرار آخالهای فولادی در زمینه اپوکسی به وجود می آید. این ساختار از ترکیب آرایش مربعی و مثلثی تشکیل می شود. برای تحلیل ساختار فوق از روش تفاضل محدود جابجایی-مبنا در حوزه زمان استفاده شده است. تحلیل نشان می دهد ریشه ای که عمود بر راستای هدایت کننده نامتجانس قرار دارد، باعث تنزل طیف عبور در فرکانس های 102 و 123 کیلو هرتز می شود. همچنین هدایت کننده در حالتی که یک حفره را در بر می گیرد، تنها فرکانس 104 کیلو هرتز را هدایت می کند. در نهایت، حفره ای که در مجاورت هدایت کننده قرار می گیرد، اثر ناچیزی بر کاهش عبور هدایت کننده دارد.
    کلیدواژگان: کریستال فونونیک، نقص ساختاری، هدایت کننده، روش تفاضل محدود
  • حسن مرادزاده*، خسرو خاندانی، مسعود رحیمی، افشین مختاری صفحات 134-155
    در مقاله ی حاضر به طراحی و ساخت دستگاه فتوکپی سه بعدی پرداخته شده است. این دستگاه دارای دو واحد اصلی می باشد که عبارتند از: واحد اسکنر سه بعدی و واحد چاپگر سه بعدی. امروزه نیاز به استفاده از اسکنرهای سه بعدی در کاربردهای مختلف نظیر کنترل کیفیت، مهندسی معکوس و طراحی و تولید به کمک کامپیوتر در حال گسترش است. این دستگاه قادر خواهد بود اسکن سه بعدی بگیرد و پس از پردازش تصویر اسکن شده، یک مدل سه بعدی جهت چاپ به واحد چاپگر سه بعدی ارسال کند و یک مدل کپی از آن قطعه بسازد. از مزایای برجسته ی این طرح استفاده از آن در مهندسی معکوس می باشد که می تواند یک مدل کپی با تناسب دلخواه از یک قطعه را بدون نیاز به فرایند اندازه گیری جهت تعیین ابعاد و به دنبال آن فرایند طراحی که بعضا در بسیاری از موارد به دلیل پیچیدگی های ظاهری قطعه ، کاری طولانی، سخت و زمان بر است، در کمترین زمان بسازد. این امکان فراهم شده که بعد از گرفتن اسکن از قطعه در صورت نیاز به ترمیم یا تغییر، اصلاح صورت گیرد و بعد به واحد چاپگر سه بعدی ارسال شود. اسکن قطعه از روش فوتوگرامتری بهره گرفته است. چاپگرهای سه بعدی با مکانیزم ها و فناوری های مختلف کار می کنند. مکانیزم حرکتی چاپگر با الهام از مکانیزم ربات دلتا و فناوری چاپ اکسترود (ذوب) مواد اولیه انتخاب شده است. به بیان قواعد و اصول طراحی و ساخت یک چاپگر سه بعدی پرداخته می شود و بیان می شود که چگونه رعایت این اصول و قواعد در افزایش دقت و کیفیت قطعات تولیدی تاثیر گذار خواهند بود.
    کلیدواژگان: فتوکپی سه بعدی، اسکنر سه بعدی، چاپگر سه بعدی، فوتوگرامتری، ربات دلتا
  • سید جلال هاشمی*، علیرضا بهادری صفحات 156-171

    هیدروفرمینگ لوله به طور گسترده، در تولید قطعات ساختاری اتومبیل استفاده می شود. یکی از خصوصیات قطعات تولید شده با این فرایند، نسبت استحکام به وزن بالا می باشد. هیدروفرمینگ لوله فشار پایین، یکی از روش های پیشنهاد شده برای حل مشکلات هیدروفرمینگ لوله از قبیل نیاز به فشار بالای سیال و مشکلات آب بندی می باشد. روش انجام هیدروفرمینگ فشار پایین لوله، شبیه فشردن جسم جامد است و در آن برخلاف هیدروفرمینگ فشار بالا، قالب بالایی در طول فرایند ثابت نبوده و هم زمان با اعمال فشار داخلی به لوله، حرکت کرده و لوله را تحت فشار قرار می دهد. در این مقاله، فرایند هیدروفرمینگ فشار پایین لوله های آلومینیومی AA6063 انجام شده و مقطع گرد لوله به وسیله فرایند هیدروفرمینگ به مقطع مستطیلی تغییر شکل داده است. همچنین توزیع ضخامت و مقادیر شعاع گوشه شکل داده شده، تحت سه مسیر بارگذاری متفاوت بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش فشار داخلی می توان به شعاع گوشه کمتری دست پیدا کرد اما نازک شدگی افزایش پیدا می کند. همچنین بیشترین تختی سطح بالایی قطعه، زمانی حاصل می شود که جابجایی قالب بالایی بعد از رسیدن فشار داخلی به مقدار ماکزیمم خود انجام شود.

    کلیدواژگان: شکل دهی لوله، هیدروفرمینگ، توزیع ضخامت، شعاع گوشه
  • حمید گلمکانی، سیامک مزدک*، سامان مرادی بشلی، ابراهیم شریفی صفحات 172-187
    فرآیند کشش عمیق، روشی پرکاربرد برای تولید قطعات از ورق فلزی می باشد. هزینه اصلی قالب در این روش ساخت ماتریس می باشد. استفاده از ماتریس لاستیکی سبب صرفه جویی در زمان ساخت و هزینه تولید می شود. کنترل تغییر شکل لاستیک و ورق از مسایل مهم در این روش می باشد. از اینرو در این مقاله مقایسه ای بین قطعات تولید شده توسط قالب فلزی و لاستیکی انجام شده است. در ادامه با استفاده از روش المان محدود و مدل هایپر الاستیک، شبیه سازی های سه بعدی انجام شده است. نتایج شبیه سازی نشان داد که قرار دادن یک ورق فلزی به عنوان واسطه بین لاستیک و ورق سبب بهبود چشمگیر در قطعات تولیدی و کنترل بهتر رفتار ورق و لاستیک حین تغییرشکل می شود. در ادامه برای صحت سنجی کار، یک قالب با اجزای لاستیکی و یک قالب با ماتریس فلزی ساخته و برای جنس فولاد، آزمایش هایی عملی انجام شد. قالب ها بر اساس تکنیک فاصله اولیه به جای سیستم فنر و ورق گیر ساخته شده اند. حداکثر درصد نازک شدگی، درصد کرنش معادل پلاستیک، چروکیدگی، پارگی و نیروی وارد بر سنبه فلزی، در دو حالت برای نمونه فولادی مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته اند
    کلیدواژگان: ماتریس لاستیکی، کشش عمیق، المان محدود
  • مجتبی اسماعیلیان* صفحات 188-201
    نوزینگ، یکی از روش های شکل دهی لوله های فلزی است که طی این فرآیند یک پوسته یا لوله فلزی توسط دستگاه پرس به داخل قالبی که فرم قطعه نهایی را دارد هدایت می شود. از این روش جهت ساخت مخازن تحت فشار و کپسول های CNG استفاده می شود. در این تحقیق شبیه سازی فرآیند نوزینگ یک لوله ی فولادی انجام شده و سپس به منظور اعتبارسنجی نتایج حاصل از شبیه سازی با آزمایشات تجربی مقایسه شده است. سپس به کمک روش سطح پاسخ یک سری آزمایش طراحی شده و به منظور بررسی اثر پارامتر های ضخامت، شیب دیواره لوله پیش فرم و ضریب اصطکاک بین لوله و قالب و همچنین اثرهای تعاملی آنها بر روی درصد نوزینگ از روش آنالیز واریانس استفاده شده است. با توجه به نتایج بدست آمده، ضخامت، شیب دیواره لوله پیش فرم نسبت به ضریب اصطکاک بین لوله و قالب بیشترین تاثیر را بر روی درصد نوزینگ دارند. یک معادله رگرسیون جهت پیش بینی درصد نوزینگ بر اساس پارامترهای موثر بیان شده است و در نهایت درصد نوزینگ بهینه برای معادله رگرسیون به دست آمده توسط الگوریتم ژنتیک به دست آمده است.
    کلیدواژگان: نوزینگ، شکل دهی لوله، روش سطح پاسخ، معادله رگرسیون، الگوریتم ژنتیک
  • سیاوش فتح الهی دهکردی*، فردین شعبانی صفحات 202-219
    یکی از جذاب ترین روش های ماشینکاری مدرن، ماشینکاری تخلیه الکتریکی است که در اواخر دهه 1960 معرفی شد. ماشینکاری تخلیه الکتریکی با سیم کاربردهای مختلفی دارد، از جمله ماشینکاری با دقت بالا در تمام مواد رسانا مانند فلزات، آلیاژهای فلزی، گرافیت و سرامیک و همچنین صنایع هوافضا، خودروسازی و سایر صنایع. به منظور افزایش سرعت و کاهش زبری سطح و عرض شکاف، پارامترهای برش بهینه نقش مهمی در انتخاب پارامترهای خروجی دارند. در این مطالعه، پارامترهای ورودی (دبی، مدت پالس، فرکانس پالس، سرعت سیم، کشش سیم و سرعت جریان دی الکتریک) با متغیرهای خروجی (نرخ برش، فیلتر سطح و عرض) مقایسه شد. نتایج بدست آمده از تحلیل حساسیت بیانگر این است که پارامترهای مدت زمان پالس، سرعت سیم و جریان تخلیه اثرگذارترین پارامترها بر نرخ براده برداری و پارامترهای مدت زمان پالس، نرخ دی الکتریک و جریان تخلیه اثرگذارترین پارامترها بر زبری سطح می باشند، همچنین مدت زمان پالس، سرعت سیم و جریان تخلیه اثرگذارترین پارامترها بر عرض شکاف می-باشند. مدت زمان پالس با 72 درصد، سرعت سیم با 14 درصد و جریان تخلیه با 10 درصد بیشترین تاثیر را بر نرخ براده برداری داشته اند.
    کلیدواژگان: ماشینکاری تخلیه الکتریکی با سیم، نرخ براده برداری، زبری سطح، عرض شکاف، آنالیز حساسیت
  • علیرضا نظام آبادی*، نادر بوالحسنی صفحات 220-234
    در صنعت پالایشگاه و پتروشیمی ها به دلیل وجود تجهیزات تمام فلزی و محیط اسیدی خوردگیتنشی زیاد است با توجه به افزایش کاربرد فولادهای زنگ نزن در این صنایع در این پژوهش به بررسی اثر ضربات امواج اولتراسونیک بر رفتار خوردگی فولاد زنگ نزن 316 (S.S 316) می پردازیم. هدف از این پژوهش بررسی تاثیر روش تنش زدایی اولتراسونیک برافزایش مقاومت قطعات در محیط های خورنده است. لازم به ذکر است که، تنش پسمان در نمونه ها در اثر جوش کاری ایجادشده است. در این پژوهش ابتدا نمونه مدنظر با استفاده از ارتعاش اولتراسونیک تحت فرکانس 20 KHz تنش زدایی شده است، سپس نتایج به دست آمده با نتایج نمونه های بدون عملیات تنش زدایی و همچنین عملیات تنش زدایی حرارتی مقایسه شده است. شایان ذکر است که تنش پسماند با استفاده از روش ایکس آر دی اندازه گیری شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که، درروش اولتراسونیک و عملیات حرارتی مقدار تنش پسماند به ترتیب % 7/58 و % 3/54 کاهش یافته است. همچنین مشاهده شده است که، استفاده از روش امواج اولتراسونیک سبب افزایش طول عمر نمونه در محیط خورنده شده است..
    کلیدواژگان: خوردگی، امواج اولتراسونیک، تنش پسماند، تنش زدایی
|
  • Mohammad Bagheri Nouri *, Mehran Moradi Pages 123-133
    Phononic crystals are inhomogeneous structures which are created by periodic arrangement of inclusions in an elastically different host material. By removing of a row of inclusions, phononic crystal waveguide can be obtained. In this research, effects of structural defects on a phononic crystal heterostructure waveguide have been investigated. The heterostructure is composed of square and triangular phononic crystals (periodic arrangement of steel inclusions in epoxy host). To analyze the structure, displacement based finite difference time domain method has been used. The simulation shows that a stub attached vertically to the heterostructure waveguide induces dips in the transmission spectrum. Also, the frequency range of the transmission was limited to a narrow frequency domain of 104 Khz in the cavity-containing waveguide. Finally, the simulation showed that the effect of the cavity that is inserted at the side of the waveguide is insignificant.Phononic crystals are inhomogeneous structures which are created by periodic arrangement of inclusions in an elastically different host material
    Keywords: Phononic crystal, Structural Defect, waveguide, Finite difference method
  • Hassan Moradzadeh *, Khosro Khandani, Masoud Rahimi, Afshin Mokhtari Pages 134-155
    In the present article, the design and construction of a 3D photocopier is discussed. This device has two main units: 3D scanner unit and 3D printer unit. Today, the need to use 3D scanners in various applications such as quality control, reverse engineering, and computer aided design and production is growing. This machine will be able to take 3D scanning and after processing the scanned image, sends a 3D model to the 3D printer unit for printing and makes a copy model of that part. One of the salient advantages of this design is its use in reverse engineering. It can make a copy model with the desired fit of a workpiece without the need for a measurement process to determine the dimensions, followed by the design process, which in many cases due to the apparent complexity of the workpiece is long, difficult and time consuming, in the least make time. It is possible to repair or change the part after taking the scan, and then send it to the 3D printer unit. Scanning the piece uses the photogrammetric method. 3D printers work with different mechanisms and technologies, the printer movement mechanism is inspired by the delta robot mechanism and printing technology, and extrusion (melting) of raw materials has been selected. The rules and principles of designing and building a 3D printer are explained. It is stated how the observance of these principles and rules will be effective in increasing the accuracy and quality of manufactured parts.
    Keywords: 3D photocopier, 3D scanner, 3D printer, Photogrammetry, Delta robot
  • Seyed Jala Hashemi *, Alireza Bahadory Pages 156-171

    Tube hydroforming is widely used in the production of structural parts of an Automobile. One of the characteristics of the parts produced by this process is the high strength-to-weight ratio. Low-pressure tube hydroforming is one of the proposed methods to solve tube hydroforming problems such as the need for high fluid pressure and sealing problems. The method of performing low-pressure hydroforming of the tube is like to compressing a solid object, in which, unlike high-pressure hydroforming, the upper mold is not fixed during the process and moves and presses the tube at the same time as internal pressure is applied to the tube. In this paper, the low-pressure hydroforming process of AA6063 aluminum tube is performed and the round section of the tube is transformed into a rectangular cross section by the hydroforming process. Also, the thickness distribution and the values of the radius of the formed corner are investigated under three different loading paths. The results show that by increasing the internal pressure, a smaller corner radius can be achieved but the thinning increases. Also, the maximum flat surface of the upper part is obtained when the upper mold is displaced after the internal pressure reaches its maximum value.

    Keywords: Tube forming, Hydroforming, thickness distribution, Corner radius
  • Hamid Golmakani, Saman Moradi Besheli, Ebrahim Sharifi Pages 172-187
    The deep drawing process is a widely used method for producing metal sheet parts. The main cost of the die in this method is to make the matrix. Using rubber matrix saves construction time and production cost. Controlling the deformation of rubber and blank is one of the important issues in this method. Therefore, in this article, a comparison has been made between the parts produced by metal and rubber dies. In the following, three-dimensional simulations have been performed using the finite element method and hyper elastic model. The simulation results showed that placing an intermediate ring between the rubber and the blank causes a significant improvement in the production parts and better control of the behavior of the blank and rubber during deformation. For verification, a die with rubber components and also a die with a metal matrix were made, and experimental tests were performed for the steel material. The dies were made based on the primary spacing technique instead of the spring and blank holding system. The maximum percentage of thinning, the percentage of equivalent plastic strain, shrinkage, tearing, and the force on the metal mandrel have been investigated and compared in two types of dies for steel workpieces
    Keywords: Rubber die, Deep drawing, Finite element
  • Mojtaba Esmailian * Pages 188-201
    Nosing is one of the methods of forming metal pipes, during this process, a metal shell or pipe is guided by a press into a mold that has the shape of the final piece. This method is used to make pressure tanks and CNG cylinders. In this research, the simulation of the nosing process of a steel pipe has been carried out, and then, in order to validate the results of the simulation, it has been compared with experimental tests. Then, with the help of response surface method, a series of experiments were designed and in order to investigate the effect of parameters of thickness, slope of preform pipe wall and friction coefficient between pipe and mold, as well as their interactive effects on the percentage of nosing, analysis of variance method was used. According to the obtained results, the thickness and slope of the preform pipe wall have the greatest effect on the nosing percentage compared to the friction coefficient between the pipe and the mold. A regression equation to predict the percentage of nosing is expressed based on the effective parameters, and finally, the optimal percentage of nosing for the regression equation obtained by the genetic algorithm is obtained.
    Keywords: nosing, Pipe forming, Response surface method, Regression equation, genetic algorithm
  • Siavash Fathollahi Dehkordi *, Fardin Shabani Pages 202-219
    One of the most attractive modern machining methods is electrical discharge machining, which was introduced in the late 1960s. Electric discharge machining with wires has a number of uses, including high accuracy machining of all conductive materials such as metals, metal alloys, graphite, and ceramics, as well as aerospace, automotive, and other industries. In order to increase the rate and reduce surface roughness and gap width, optimal cutting parameters play a crucial role in selecting output parameters. In this study, input parameters (discharge, pulse duration, pulse frequency, wire speed, wire tension, and dielectric current velocity) were compared to output variables (cutting rate, surface filter, and width). The sensitivity analysis shows that pulse duration parameters, wire speed, and discharge flow are most effective parameters for cutting rate, and pulse duration parameters, dielectric rate, and discharge flow are most effective parameters for surface roughness, as well as pulse duration, wire speed, and discharge current for gap width. Pulse duration with 72%, wire speed with 14%, and discharge current with 10% has the greatest impact on the chip removal rate.
    Keywords: Wire Electrical Discharge Machining, Material Removal Rate, Roughness Surface, The width of the gap, Sensitivity analysis
  • Alireza Nezamabadi *, Nader Bolhassani Pages 220-234
    Refineries and petrochemical industries, due to the presence of all-metal equipment and acidic environment, have high corrosion. This study investigated the effect of ultrasonic shock on the corrosion behavior of 316 stainless steels in order to the increasing use of stainless steels in this industries. The aim of this study was to investigate the effect of ultrasonic stress relief method on increasing the strength of parts in corrosive environments. It should be noted that the residual stress in the samples is created by welding. In this study, first the considered sample is De-tensioning using ultrasonic vibration at a frequency of 20 kHz, then the obtained results are compared with the results of samples without De-tensioning operation and also thermal De-tensioning operation. XRD method used to measure the residual stress. The obtained results show that in ultrasonic method and heat treatment, the amount of residual stress is reduced by 58.7% and 54.3%, respectively. It has also been observed that the use of ultrasonic waves has increased the life of the sample in a corrosive environment.
    Keywords: Corrosion, Ultrasonic Waves, Residual Stress, De- tensioning