فهرست مطالب

نشریه مکانیک مواد پیشرفته و هوشمند
سال دوم شماره 1 (پیاپی 3، بهار 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/02/01
  • تعداد عناوین: 7
|
  • علی صادقی*، عادل پوراسماعیل فتیده، متینه محسنی، فاطمه شهریزادگان صفحات 1-12
    به طور کلی، هر سلول طبیعی بدن انسان، که مشتمل بر قسمت های مختلفی همچون هسته، غشاء سلولی و نانوالیاف پروتیینی می باشد، دارای سختی و استحکام مکانیکی مشخصی است. هرگونه تغییر محسوس در این استحکام، نشان از یک بیماری دارد. یکی از راه های تشخیص بیماری های مختلف همچون سرطان در سلول های طبیعی بدن انسان، سنجش میزان تغییرات رخ داده در خواص مکانیکی آن ها می باشد. در مقاله حاضر، مشخصات مکانیکی شامل مدول الاستیسیته و نیروی چسبندگی سلول Ago-1522 که از سلول های طبیعی پوست محسوب می شود، با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی JPK (ساخت کشور آلمان) نوع نانوویزارد 3، در هر دو مد نفوذی و بازگشتی و در دمای 37 درجه سیلسیوس به دست آمده اند. بر اساس نتایج مدول الاستیک، میانگین برای سلول موردنظر در مد نفوذی (به عنوان مد معتبر در گزارشات) معادل 4/577 پاسکال می باشد. نیروی چسبندگی نیز در مد بازگشتی معادل نیوتن می باشد. براساس تصاویر تهیه شده از سطح سلول با میکروسکوپ نیروی اتمی، حداکثر ارتفاع آن 4/0 میکرومتر می باشد.
    کلیدواژگان: میکروسکوپ نیروی اتمی، مدول الاستیک، نیروی چسبندگی، سلول زنده، خواص مکانیکی
  • میلاد نصیری، مصطفی ناظمی زاده* صفحات 13-34

    در این مقاله سیستم رانش هیدرومغناطیسی با در نظر گرفتن کاربرد دریایی مورد توجه قرار می گیرد. چنانچه کانال جریان سیال رسانایی تحت اثر میدان مغناطیسی و میدان الکتریکی عمود بر جریان سیال قرارگیرد، تحت اثر متقابل جریان الکتریکی و میدان مغناطیسی، نیرویی در جهت حرکت جریان سیال تولید شود که اساس عملکرد سیستم های رانش هیدرومغناطیسی محسوب می شود. سیستم های هیدرومغناطیسی دارای کاربردهای متنوعی هستند که از مهمترین کاربردهای آن می توان به سیستم انتقال فلزات مذاب، پمپ های کوچک هیدرومغناطیسی و سیستم رانش دریایی اشاره نمود. لذا در این تحقیق، مروری بر ادبیات موضوع سیستم رانش هیدرومغناطیسی با کاربرد دریایی انجام شده و 70 مرجع معتبر علمی در این زمینه مطالعه و ارایه می شود. انواع تقسیم بندی سیستم رانش هیدرومغناطیسی بر اساس موقعیت نصب، نوع میدان الکتریکی، نوع مجرای سیال و... ارایه می شود. محدوده عملکردی سیستم رانش هیدرومغناطیسی برای انواع شناورهای سطحی و زیرسطحی ارایه می شود. این مقاله می تواند مبنایی برای تحقیقات آینده بر سیستمهای رانش هیدرومغناطیسی باشد.

    کلیدواژگان: سیستم رانش، هیدرومغناطیسی، دریایی، مرور، ادبیات موضوع
  • مجید زارع زاده مهریزی*، محدثه کندی صفحات 35-52
    مکس فازها ترکیبات جدیدی هستند که علاوه بر خواص سرامیک ها، خواص فلزی نیز داشته و مطالعاتی زیادی را به خود اختصاص داده اند. هدف از این پژوهش، بررسی روش آلیاژسازی مکانیکی و فرآیند تف جوشی جرقه پلاسما و تاثیر آن بر ترکیبات حاصل از سیستم پودری سه تایی Ti-Si-Cمی باشد. برای انجام پژوهش ابتدا مخلوط پودری Ti، Si وC با نسبت استوکیومتری مطابق با ترکیب شیمیایی Ti3SiC2 توسط آسیای سیاره ای پرانرژی با نسبت گلوله به پودر 20 به 1 و سرعت 360 دور بر دقیقه آسیاکاری شد. برای بررسی پایداری حرارتی فازهای تشکیل شده و تعیین مکانیزم واکنش ها، نمونه 20 ساعت آسیاکاری شده تحت آنالیز DTA قرار گرفت. سپس برای بررسی پیک های بدست آمده در حین آنالیز DTA، نمونه 20 ساعت آسیاکاری شده در دمای Cº 1200 و Cº 1400 تحت عملیات حرارتی آنیل 1 ساعته قرارگرفت. جهت شناسایی فازی نمونه از الگو پراش اشعه ایکس و بررسی ریزساختاری از SEM/EDS استفاده شد. نتایج نشان داد که افزایش زمان آسیاب کاری نه تنها خلوص Ti3SiC2را بالا نمی برد بلکه باعث ایجاد ناخالصی و فازهای کاربیدی عمدتا TiC و SiC می شود. اما عملیات حرارتی آنیل در دمای Cº 1200 سبب افزایش خلوص Ti3SiC2 می شود. مکانیزم سنتز رخ داده در سیستم 3Ti-Si-2C بدین صورت است که ابتدا TiC تشکیل شده و گرمای آن سبب اختلاط بیشتر و تشکیل مذاب Ti و Si می شود. با ادامه فرایند TiC با مذاب Ti-Si واکنش داده و Ti3SiC2 تشکیل می شود.
    کلیدواژگان: سیستم 3Ti-Si-2C، آلیاژسازی مکانیکی، مکانیزم، Ti3SiC2، تف جوشی پلاسما
  • سید حسن بطحائی*، محمد سبزواری، حسن مسلمی نائینی صفحات 53-72

    در این مقاله، با استفاده از روش تحلیل حساسیت سوبول که مبتنی بر واریانس است، به بررسی 11 فاکتور تاثیرگذار بر روی بهینه سازی مسیر بارگذاری فرایند هیدروفرمینگ پرداخته شده است. سپس امکان سنجی و صحت سنجی نتایج با روش های دیگر بهینه سازی مانند اجزای محدود و همچنین روش تجربی گزارش شده است. فاکتورهای ورودی شامل، فشار انبساط، فشار نهایی، زمان تسلیم، زمان انتهای انبساط، جابه جایی میانی سنبه محوری، جابه جایی نهایی سنبه محوری، زمان جابه جایی میانی سنبه محوری، موقعیت اولیه سنبه متقابل، موقعیت نهایی سنبه متقابل، زمان شروع حرکت سنبه متقابل و زمان توقف سنبه متقابل در نظر گرفته شده اند، سپس تاثیر هر یک از آن ها بر روی ضخامت کمینه و ارتفاع بیشینه در مسیر بارگذاری فرایند هیدروفرمینگ برای تولید اتصالات T به تفضیل مورد بررسی و گزارش قرار داده شده است.اندازه مقادیر بهینه از نظر کمی و کیفی برای هر 11 فاکتور ورودی به دست آمده و براساس مسیرهای بارگذاری محاسبه شده اند.

    کلیدواژگان: فرایند هیدروفرمینگ، تحلیل حساسیت، روش سوبول، رگرسیون
  • سیروان فرهادی*، کامران اسدی صفحات 73-93
    گسترش استفاده از سازه های سبک وزن و انعطاف پذیر در صنایعی مانند هوافضا و استفاده روز افزون از ورق های نازک در این سازه ها که به سادگی در جریان های سریع هوا دچار فلاتر و ناپایداری می گردند، استفاده از روش های کنترل فعال و غیر فعال برای کنترل فلاتر را گریز ناپذیر نموده است. در پژوهش حاضر، با بررسی معادلات حاکم و به کارگیری روش SOF (فیدبک خروجی استاتیک)، سعی شده است حسگرهای ارتعاش را برای نزدیک ترین عملکرد به کنترل کننده LQR جایابی نماییم. برای این کار، یک ورق مستطیلی که در معرض جریان سوپرسونیک قرار دارد، در نظر گرفته شده و برای کنترل ارتعاشات ورق از یک وصله پیزوالکتریک استفاده شده است. برای شبیه سازی ورق از تیوری ون کارمن و تیوری ورق نسبتا ضخیم میندلین، و برای مدلسازی جریان هوا تیوری مرتبه اول پیستون به کار گرفته شده است. معادلات حرکت با استفاده از روش لاگرانژ و تقریب میدان جابجای توسط سری های توانی محدود بدست آمده اند. سپس معیاری برای یافتن نقاطی که ترکیب فیدبک جابجایی آنها می تواند نزدیکترین عملکرد کنترلی را در مقایسه با کنترلر LQR ایجاد نماید، ارایه شده است. در نهایت با شبیه سازی عددی کارایی معیار بدست آمده مورد ارزیابی و تایید قرار گرفته شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که با فیدبک ترکیب مشخصی از جابجایی نقاط خاصی از ورق می توان فلاتر ورق را در سرعت هایی بیش از دو برابر سرعت بحرانی ورق نیز به شکل موثری کنترل نمود. این روش با وجود حذف تخمینگر متغیرهای حالت، عملکردی قابل مقایسه با کنترلر LQR ارایه می دهد.
    کلیدواژگان: فلاتر ورق، کنترل فعال، تخمینگر فضای حالت، وصله پیزوالکتریک
  • سعید جعفری مهرآبادی*، علیرضا نظام ابادی، احسان مویدی صفحات 94-107
    در این مقاله، تحلیل خمش میکرو تیر ساخته شده از مواد تابعی مدرج روی بستر الاستیک با استفاده از تیوری گرادیان کرنش با بکارگیری مدل تیر اویلر- برنولی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور ابتدا با استفاده از مفروضات تیوری الاستیسیته ی گرادیان کرنش و اصل همیلتون پس از مشخص نمودن ترمهای انرژی پتانسیل سازه و کار نیروی خارجی، معادلات حرکت بدست آورده شده است. از آنجا که حل تحلیلی معادلات مذکور امکانپذیر نبوده است برای حل آنها از روش عددی دیفرانسیل مربعی تعمیم یافته در شرایط مرزی تکیه گاه ساده استفاده شده است. پس از آن به منظور اعتبار سنجی، از مقایسه نتایج بدست آمده با مراجع معتبر دیگر از صحت کار نیز اطمینان کافی حاصل شده است. در ادامه اثر پارامترهای مختلف از قبیل ضریب مقیاس طول و ضریب اندیس توانی ماده مدرج تابعی و ضرایب بستر الاستیک بر خیز تیر مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: تئوری گرادیان کرنش، ماده تابعی مدرج، میکرو تیر، بسترالاستیک
  • احسان منصوری*، حسن هوشنگی، میلاد صالحی صفحات 108-122
    فرآیند اصطکاکی اغتشاشی یک روش حالت جامد است که برای اصلاح سطح، بهبود خواص مکانیکی و تولید کامپوزیت استفاده می گردد. در این پژوهش به بررسی تاثیر پارامترهای موثر بر کامپوزیت سازی سطحی آلیاژ AZ31B/CNT با نانولوله های کربنی، به روش فرآیند اصطکاکی اغتشاشی و با استفاده از آنالیز حساسیت سوبل پرداخته شده است. پارامترهای ورودی در این پژوهش، سرعت پیشروی، سرعت چرخش، درصد وزنی نانولوله های کربنی و تعداد پاس های جوشکاری و همچنین خروجی های در نظر گرفته شده شامل سختی و کاهش وزن بوده است. به منظور تحلیل و واکاوی نتایج، از آنالیز حساسیت سوبل برای بررسی تاثیر کیفی و کمی ورودی ها بر خروجی ها استفاده شده است. نتایج حاصل از این مطالعه نشان می دهد که به ترتیب، درصد وزنی نانولوله های کربنی، سرعت چرخش، تعداد پاس های جوشکاری و سرعت پیشروی بر سختی تاثیرگذار است. همچنین درصد وزنی نانولوله های کربنی، سرعت چرخش، تعداد پاس های جوشکاری و سرعت پیشروی بر کاهش وزن نیز تاثیرگذار هستند.
    کلیدواژگان: فرآیند اصطکاکی اغتشاشی، آنالیز حساسیت، آنالیز حساسیت سوبل، نانو کامپوزیت
|
  • Ali Sadeghi *, Adel Pour Esmaeil Fatideh, Matineh Mohseni, Fatemeh Shahrizadegan Pages 1-12
    In general, every normal cell of the human body, which consists of different parts such as the nucleus, cell membrane and protein nanofibers, has a certain mechanical hardness and strength. Any noticeable change in this strength indicates a disease. One way to diagnose various diseases such as cancer in normal cells of the human body is to measure the amount of changes that have occurred in their mechanical properties. In the present paper, mechanical properties including modulus of elasticity and adhesion force of Ago-1522 cell, which is considered as a natural skin cell, using JPK atomic force microscope (made in Germany), Nano Wizard 3 in both extension and retraction modes, and obtained at a temperature of 37 degrees Celsius. Based on the results, the average elastic modulus for the cell in the extension mode (as the valid mode in the reports) is equal to 574.4 Pa. The adhesion force is equivalent to N in retraction mode. Based on images taken from the surface of the cell with an atomic force microscope, its maximum height is 0.4 micrometers.
    Keywords: Atomic force microscope, Elasticity modulus, adhesion force, Living cell, Mechanical properties
  • Milad Nasiri, Mostafa Nazemizadeh * Pages 13-34

    In this paper, the hydromagnetic propulsion system in marine application is taken into account. If the conduction fluid channel is exposed to a magnetic field and an electric field perpendicular to the fluid flow, under the interaction of electric current and magnetic field, a force is generated to flow the fluid, which is the basis of hydromagnetic propulsion systems. Hydromagnetic propulsion systems have a variety of applications which the most important ones are molten metal transfer system, small hydromagnetic pumps and marine propulsion system. Therefore, in this research, a literature review is performed and 70 valid scientific references in this field are studied and presented. Various classifications of the hydromagnetic thrust system are presented based on the installation location, type of electric field, type of fluid conducting channel, etc. The operating applications of hydromagnetic thrust systems are presented for all types of marine and submarine cargos. This paper can be a benchmark for future researches on hydromagnetic propulsion systems.

    Keywords: Propulsion System, Hydromantetic, marine, Review, literature
  • MAJID Zarezadeh Mehrizi *, Mohaddeseh Kandi Pages 35-52
    The purpose of this study is to investigate the method of mechanical alloying and its effect on the compounds obtained from the Ti-Si- ternary powder system. According to studies, it has been observed that the mechanical alloying method alone cannot produce pure Ti3SiC2 compound; Therefore, ancillary processes such as annealing heat treatment and plasma spark ignition process have been used. To conduct the research, a powder mixture of Ti, Si, and C with stoichiometric ratio according to the chemical composition of Ti3SiC2, was milled in 3: 1: 2 by an energetic ball milling with balls (with different radious) to powder weight ratio of 20: 1 and a speed of 360 rpm from zero to 20 hours. To evaluate the thermal stability of the formed phases after 20 hours of milling and to determine the mechanism of formation of Ti3SiC2, the 20 h milled sample was subjected to DTA thermal analysis. Then, to clarify the peaks obtained during DTA analysis, the 20 hours milled sample was thermally treated at 1200 ° C and 1400 ° C a for 1 hour under argon atmosphere. X-ray diffraction pattern was used to identify the phases at different milling times and also to identify products obtained from thermal analysis at temperatures of 1200° C and 1400 ° C. The results showed that the increase of the milling time not only increase the purity of Ti3SiC2 but also causes impurities mainly carbide phases, TiC and SiC.
    Keywords: 3Ti-Si-2C, Mechanical alloying, Mechanism, Ti3SiC2, Spark plasma sintering
  • Seyed Hasan Bathaee *, Mohammad Sabzevari, Hasan Moslemi Naeini Pages 53-72

    In this paper, using the Sobol sensitivity analysis method, which is based on variance, 11 factors affecting the optimization of the loading path of the hydroforming process are investigated, then the feasibility and validation of the results with other optimization methods such as finite element and experimental method are reported. Is Input factors include, expansion pressure, final pressure, yield time, end of expansion time, intermediate mandrel displacement, final mandrel displacement, intermediate mandrel displacement time, initial position of reciprocating mandrel, final position of reciprocating mandrel, start time of reciprocating mandrel and time The stops of the reciprocating mandrels are considered, then the effect of each of them on the minimum thickness and maximum height in the loading path of the hydroforming process to produce T-joints is investigated and reported in detail. Quantitatively and qualitatively, the optimal values are obtained for each of the 11 input factors and are calculated based on the loading paths.

    Keywords: Hydroforming Process, Sensitivity analysis, Sobol method, Regression
  • Sirwan Farhadi *, Kamran Asadi Pages 73-93
    The widespread use of lightweight and flexible structures in industries such as aerospace and the increasing use of thin plates in these structures, which are easily fluttered and unstable in rapid air currents, make the use of active and inactive control methods to control the flutter inevitable. In the present study, by examining the governing equations and employing SOF (Static Output Feedback) method, we have tried to position the vibration sensors to get the closest performance to the LQR controller. To do this, a rectangular plate exposed to supersonic current is considered. A piezoelectric patch is used to control the vibrations. A rectangular plate exposed to supersonic current is considered. A piezoelectric patch is used to control the vibrations. Von Karman thin plate theory and Mindlin moderately thick plate theory are used for simulating the plate. The first-order piston theory is used to model the airflow. The equations of motion are obtained using the Lagrange method and the displacement field approximation by finite power series. Then, a criterion for finding the points whose displacement feedback combination can provide the closest control performance to the LQR controller is presented. Finally, the performance of the obtained criterion has been evaluated and confirmed by numerical simulation. The results show that the plate's flutter can be effectively suppressed at speeds beyond twice the critical velocity, feeding back a specific combination of certain points' displacements. The results show this method presents a performance comparable to the LQR controller, despite removing the state estimator.
    Keywords: Plate flutter, Active Control, State-space estimator, Piezoelectric patch
  • Saeed Jafari Mehrabadi *, Alireza Nezamabadi, Ehsan Moayeedi Pages 94-107
    In this article bending analysis of composite Euler-Bernoulli micro-beam made of functionally graded materials resting on elastic foundation by strain gradient theory has been studied. The material properties of structure have been assumed by Reddy’s power law model such as the bottom layer and top layer being ceramic and metal material respectively. At first, by using the assumptions of elasticity strain gradient theory and calculating the total potential energy of system after determining the work of external distributed load by using the Hamilton's principal the equations of motion have been derived. Note that the work down by the Winkler elastic foundation is considered. Because the solutions of mentioned equations are not possible by analytical method, the equations have been solved by generalized differential quadrature method in simply supported boundary conditions. By comparing the answers of problem with other published references, we confident form the obtained results. At the end, effect of material length scale and power law index coefficient of functionally graded materials and stiffness of elastic foundation on deflection of micro-beam has been studied.
    Keywords: strain gradient theory, Functionally graded material, micro-beam, Elastic foundation
  • Ehsan Mansouri *, Hasan Hooshangi, Milad Salehi Pages 108-122
    The perturbation friction process is a solid state method used to modify the surface, improve mechanical properties, and produce composites. In this research, the effect of effective parameters on the surface compositing of AZ31B / CNT alloy with carbon nanotubes has been investigated by the frictional perturbation process method and Sobel sensitivity analysis. Input parameters in this study were advance speed, rotation speed, weight percentage of carbon nanotubes and number of welding passes, as well as considered outputs including hardness and weight loss. In order to analyze the results, Sobel sensitivity analysis has been used to investigate the qualitative and quantitative impact of inputs on outputs. The results of this study showed that the weight percentage of carbon nanotubes, rotation speed, number of welding passes and advancement speed affect hardness, respectively. The weight percentage of carbon nanotubes, the rotation speed, the number of welding passes and the advancing speed also affect the weight loss.
    Keywords: friction stir, process, Sensitivity analysis, Sobel sensitivity analysis, Nano composite