فهرست مطالب

نشریه مکانیک مواد پیشرفته و هوشمند
سال دوم شماره 3 (پیاپی 5، پاییز 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/12/08
  • تعداد عناوین: 7
|
  • مهران قمشی بزرگ* صفحات 235-256
    در این مقاله، پایداری دینامیکی یک ورق نازک مستطیلی تحت عبور متناوب جسم های صلب نوسان کننده بررسی شده است. هر دو انتهای جسم صلب از طریق سیستم تعلیق به یک چرخ متصل می شوند. با استفاده از روش مودهای فرضی، معادلات حاکم استخراج می شوند. عبور متناوب جسم های متحرک در امتداد یک مسیر مستقیم بر روی سطح ورق، منجر به یک سیستم دینامیکی با ضرایب متناوب می شود. تیوری فلاکه به عنوان یک روش عددی برای بدست آوردن نواحی پایدار و ناپایدار در صفحه ی پارامترها به کارگرفته می شود. با درنظرگرفتن مدل جسم متحرک نقطه ای، اثر مدلسازی جسم متحرک بر روی نتایج آنالیز پایداری نیز بررسی می شود. نتایج نشان می دهند که سختی و میرایی سیستم تعلیق، نسبت جرم چرخ ها به جرم کل جسم، طول جسم صلب و روش متفاوت در مدل سازی جسم متحرک بر روی نواحی پایدار و ناپایدار سیستم کاملا موثر هستند. شبیه سازی عددی جابجایی نقطه ی میانی ورق، دقت نتایج بدست آمده را تایید می کند.
    کلیدواژگان: ورق، جسم صلب نوسان کننده، پایداری دینامیکی، تئوری فلاکه
  • احسان صالحی*، سوگند شمس صفحات 257-298

    مقاله حاضر به مرور پژوهش های مختلف در زمینه جاذب های زیستی تجدیدپذیر سازگار با محیط زیست و مقرون به صرفه، اصلاح خواص انجام شده روی سطح آن ها، شرایط عملیاتی جذب، همدمای جذب و بیشینه ظرفیت جذب این جاذب ها پرداخته است. در میان جاذب های زیستی تجدیدپذیر، جاذب های سبز بهتر می-توانند به هدف اقتصاد دایره ای آینده برسند. از جاذب های زیستی تجدیدپذیر بررسی شده، جاذب های حاصل از پسماندهای کشاورزی با ظرفیت جذب بالا و به دلیل وجود گروه های کربوکسیل و هیدروکسیل فراوان در سطح منافذشان، دسترسی آسان، عدم سمیت و قیمت ناچیز بهترین جاذب های زیستی شناخته شده هستند. اصلاح جاذب های زیستی با استفاده از مواد معدنی و اسیدهای آلی، افزایش تعداد مکان های فعال در جاذب را در پی دارد که موجب افزایش ظرفیت جذب آن ها می شود. برخی از روش های اصلاح خواص جهت افزایش ظرفیت جذب ترکیب جاذب سبز با سایر جاذب ها، اصلاح با ترکیبات اسیدی، تلقیح گروه های عاملی مختلف بر سطح جاذب و ترکیب جاذب های معدنی و فلزی با پلیمرهای طبیعی و سنتزی به منظور افزایش ظرفیت جذب استفاده شده است. به وسیله ی اصلاح شیمیایی جاذب های سبز و ایجاد اتصالات عرضی، می توان خواص، توانایی جذب و انتخاب پذیری آن ها را بهبود بخشید. مدل همدمای لانگمویر و فروندلیچ تطابق بیشتری با داده های تعادلی جذب در جاذب های زیستی تجدیدپذیر نشان داده است. مقدار بهینه نسبت جاذب به آلاینده می تواند بهترین نتیجه را درحذف داشته باشد. معمولا با افزایش pH محلول، ظرفیت جذب افزایش می یابد. سنتز جاذب های زیستی تجدیدپذیر به صورت نانوذرات با گروه های فعال، به دلیل اثرات کاتالیزوری و سطح ویژه بسیار بزرگ موجب افزایش ظرفیت جذب می شود.

    کلیدواژگان: جاذب زیستی تجدیدپذیر، اصلاح خواص جاذب، جاذب های پلیمری، بازیافت پسماند کشاورزی
  • علی صادقی*، عادل پوراسماعیل فتیده، امیرحسین مدنی، باران آریانی پور صفحات 299-309

    تغییر شکل و خواص مکانیکی سلول ها، از مهم ترین عوارض سرطان به شمار می آیند و این تغییرات به عنوان یک بیماری جدی در نظر گرفته می شوند. در واقع می توان گفت که تغییر خواص مکانیکی سلول ها مهم ترین عارضه سرطان است. در این پژوهش خواص مکانیکی سلول HU02 به عنوان سلول طبیعی و A-375 و A-431به عنوان سلول های سرطانی مورد بررسی قرار گرفته اند. مشخصات مکانیکی سلول های نرمال و سرطانی، شامل مدول الاستیسیته و چسبندگی با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) با مشخصات JPK Instruments-Nano Wizard 3 به دست آمده اند. برای تفسیر نتایج از نرم افزار تخصصی JPK SPM ویرایش 5.0.96 بهره برده شده است. آنالیز با میکروسکوپ نیروی اتمی برای هر دو مود نفوذی و بازگشتی صورت گرفته است. نتایج حاصله و بررسی ها نشان داد که سرطان می تواند مدول الاستیسیته سلول ها را در پوست به نصف کاهش دهد. سرطان پوست می تواند چسبندگی سلول ها را تا 38 برابر افزایش دهد. همچنین سلول های سرطانی علاوه بر چسبندگی بیشتر دارای ارتفاع بیشتری نسبت به سلول های نرمال نیز هستند.

    کلیدواژگان: مدول الاستیک، سلول سرطانی، خواص مکانیکی، سلول پوست، میکروسکوپ نیروی اتمی
  • حامد فرجی، معین طاهری* صفحات 310-327
    ماشین کاری تخلیه الکتریکی باسیم یکی از جدیدترین، محبوب ترین و دقیق ترین فرآیند های ماشین کاری غیر سنتی می باشد که مطالعه بر روی آن در حال گسترش است. ازجمله مزایای این فرآیند می توان به مواردی نظیر ماشین کاری دقیق قطعات با سختی متفاوت یا شکل های پیچیده اشاره کرد. با توجه به کاربردهای رو به افزایش این نوع ماشین کاری و ازآنجاکه افزایش سرعت برشی و کاهش انحراف ابعادی در این فرآیند از اهمیت زیادی برخوردار می باشند، انتخاب پارامتر های بهینه ی برش، نقش مهمی برای به دست آوردن سرعت برشی بالا و انحراف ابعادی کم دارد. انتخاب نادرست پارامتر ها، منجر به محدودیت در پارامتر های خروجی و درنهایت کاهش بهره وری می شود؛ لذا در این پژوهش با استفاده از روش تحلیل حساسیت آماری سوبل، که نسبت به سایر روش ها دارای مزیت دقت بالا و استخراج مقدار کمی تاثیر پارامترهاست، به بررسی تاثیر پارامترهای ورودی مختلف، شامل زمان روشنی پالس، زمان خاموشی پالس، ولتاژ گپ سروو، جریان اوج و کشش سیم بر روی دو پارامتر خروجی سرعت برشی و انحراف ابعادی پرداخته شده است. نتایج به دست آمده از تحلیل حساسیت بیان گر این است که پارامتر های زمان خاموشی و روشنی پالس به ترتیب با 39% و 37%، اثرگذارترین پارامترها بر سرعت برشی و پارامتر های ولتاژ گپ سروو و زمان روشنی پالس به ترتیب با 59% و 31%، اثرگذارترین پارامترها بر انحراف ابعادی می باشند.
    کلیدواژگان: تحلیل حساسیت، ماشین کاری تخلیه الکتریکی، سرعت برشی، انحراف ابعادی
  • بهروز شهریاری*، علی نظری، مصطفی صحرایی صفحات 328-346
    این پژوهش به تحلیل کمانش پنل تقویت شده کامپوزیتی بال هواپیما می پردازد. پنل کامپوزیتی، ضمن تامین نیازمندی های سازه، سبب کاهش وزن می شود. جهت مقایسه تقویت کننده ها، تعداد لایه های پوسته و تقویت کننده، در هر مرحله ثابت فرض شدند. در ابتدا با استفاده از نرم افزار آباکوس، به تعیین استحکام کمانشی پرداخته و مشخص شد تقویت کننده کلاهی در حالت تکی و با لایه چینی نوع اول، نسبت به تقویت کننده T شکل، 31 درصد، J شکل 35 درصد و تیغه ای شکل 41 درصد، بار کمانشی بیشتری را تحمل می کند. همچنین برای حالت چندتایی و لایه چینی نوع دوم، نسبت به تقویت کننده T شکل، 76درصد، Jشکل 79درصد و تیغه ای شکل 70درصد، بار کمانشی بیشتری را تحمل می کند. در ادامه پارامترهای هندسی و غیر هندسی همچون تعداد، ابعاد و لایه چینی تقویت کننده منتخب، بررسی شد. در انتها مقایسه وزنی بین حالات مختلف صورت گرفت و به بررسی اثر تعداد تقویت کننده ها بر وزن سازه پرداخته و نتیجه شد که وزن سازه با دو تقویت کننده، لایه چینی اول و سطح مقطع 1 تقریبا با وزن سازه با سه تقویت کننده، لایه چینی سوم و سطح مقطع 3 برابر است، اما بار بحرانی کمانش سازه با سه تقویت کننده برابر 2/31 می باشد و بار بحرانی پنل با دو تقویت کننده و لایه چینی اول 89/. می باشد.
    کلیدواژگان: کمانش، بال هواپیما، پنل تقویت شده، اجزا محدود
  • مجتبی اسماعیلیان*، فرزاد برومند صفحات 347-364

    هدف از این تحقیق طراحی اجزای مکانیکی جهت ساخت یک موتور مغناطیس دایم بدون جاروبک می-باشد. در طراحی این موتور، از روتور و شافت یک پارچه استفاده شده و جهت امکان دسترسی به فضای داخل و کاهش وزن، روتور به صورت توخالی درنظر گرفته شده است. با توجه به میزان چگالی شار مغناطیسی و در نظر گرفتن استحکام مورد نیاز در روتور جهت تحمل کردن بارهای وارد بر آن، فولاد 52St- و برای اتصال بین آهن رباها و روتور از چسب با استحکام بالا، ساخته شده از روتیوب اپوکسی استفاده شده است. به منظور بررسی استحکام موتور، اجزای موتور شامل قطعات انتقال دهنده قدرت و اجزای نصب موتور مورد آنالیز قرار گرفتند. اثر نیروی گریز از مرکز در تنش نرمال ایجادشده بر روی روتور، اثر گشتاور انتقالی از روتور در ایجاد تنش پیچشی بر روی شافت، میزان تنش برشی در محل اتصال قطعات آهن ربا به روتور و میزان تنش وارد بر قطعات پایه و نیروی لازمه پیچ ها برای مهار نیروی وارده بر اثر وزن موتور بر پایه های نگه دارنده موتور، توسط نرم افزار نسترن تحلیل گردید. با توجه به تحلیل تنش روتور و شافت، با انتخاب فولاد St-52 برای این قطعات، ضریب اطمینان 58/2، به دست آمده است. تحلیل تنش برشی محل اتصال آهن رباها با روتور نشان دهنده اتصال مناسب این قطعات توسط چسب مورد استفاده در این تحقیق با ضریب اطمینان قابل قبول 61/1 می باشد.

    کلیدواژگان: موتور مغناطیس دائم، طراحی اجزاء مکانیکی، تحلیل استاتیکی
  • ایمان جمشیدی*، حسین بیسادی صفحات 365-384
    یکی از مسایل چالش برانگیز در فرایندهای شکل دهی، کنترل ریزساختار می باشد. این امر به صورت مستقیم با افزایش کیفیت محصول در ارتباط است. المان محدود (FEM) یکی از مناسب ترین روش ها برای تحلیل شکل دهی می باشد که می توان از آن برای پیش بینی ریزساختار استفاده کرد. مطالعات زیادی از طریق مدل های ریاضی و فیزیکی به این مساله پرداخته اند و همچنین معادلات ساختاری متعددی به منظور مدل کردن متغیرهایی مثل رشد دانه، چگالی نابجایی و تبلور مجدد و غیره توسعه یافته اند. در این مقاله پس از انتخاب معادلات ساختاری مناسب و استخراج روابط مورد نیاز، زیربرنامه ای در زبان فرترن نوشته شده است. در گام بعدی یک فرآیند نورد در نرم افزار اجزاء محدود با شرایط تعریف شده مورد تحلیل و تغییرات پارامترهای ریزساختاری مورد بررسی قرار گرفته اند. در ادامه نتایج به دست آمده با داده های آزمایشگاهی مقایسه شده و تشابه قابل ملاحظه ای به دست آمده اند. در پایان اثر تغییرات اصطکاک، کاهش ضخامت و سرعت غلتک نیز مورد بررسی قرار گرفته اند.
    کلیدواژگان: شکل دهی، معادلات ساختاری، پیش بینی ریزساختار
|
  • Mehran Ghomeshi Bozorg * Pages 235-256
    In this paper, the dynamic stability of a thin rectangular plate under the periodic passage of oscillating rigid bodies is studied. Each of the two ends of a rigid body is connected to a wheel through a suspension system. Using the assumed-mode method, the governing equations are derived. The periodic passing of moving objects along a straight path on the surface of the plate results in a dynamic system with periodic coefficients. The Floquet theory is employed as a numerical method to obtained stable and unstable zones of parameters plane. Considering the point moving object model, the effect of moving object modeling on the stability analysis results is also investigated. The results indicate that the stiffness and damping of the suspension system, the mass ratio of the wheels to the whole rigid body, the rigid body’s length and the moving object modeling method are very effective on domains stability and instability of the system. Numerical simulations of the plate middle point verify the accuracy of the obtained results
    Keywords: plate, Oscillating Rigid Body, Stability analysis, Floquet Theory
  • Ehsan Salehi *, Sogand Shams Pages 257-298

    This article reviews various researches in the field of eco-friendly and cost-effective renewable biosorbents, modification of their surface properties, adsorption operating conditions, adsorption isothermal and maximum adsorption capacity of these adsorbents. Is. Among the renewable biosorbents, green adsorbents can better achieve the goal of the circular economy of the future, where there will be no waste. Among the examined renewable biosorbents, the adsorbents obtained from agricultural wastes are the best adsorbents due to their high adsorption capacity due to the presence of abundant carboxyl and hydroxyl groups on the surface of their pores, easy access, non-toxicity and low price. Modification of biosorbents by using minerals and organic acids leads to an increase in the number of active sites in the adsorbent, which increases their adsorption capacity. Some methods of modifying the properties to increase the absorption capacity of the combination of green adsorbents with other adsorbents, modification with acidic compounds, inoculation of different functional groups on the surface of the adsorbent, and the combination of mineral and metal adsorbents with natural and synthetic polymers have been used in order to increase the adsorption capacity. By chemically modifying green adsorbents and creating cross-links, the properties of these adsorbents and their adsorption capacity and selectivity can be improved. The isothermal model of Langmuir and Freundlich has shown a better agreement with the adsorption equilibrium data in renewable biosorbents. The optimal value of the ratio of adsorbent to pollutant can have the best result in removal.

    Keywords: Renewable biosorbent, modification of adsorbent properties, Polymeric adsorbents, Agricultural waste recycling
  • Ali Sadeghi *, Adel Pour Esmaeil Fatideh, AmirHossein Madani, Baran Aryanipour Pages 299-309

    Deformation of cells and changing in mechanical specifications is one of the most important of cancer as serious illness. In fact, variation of mechanical properties of the cells is one of the important effects of the cancer. Here, the mechanical specifications of normal and cancerous skin cells have been studied. HU02, A-375 and A-431 as the normal and cancerous skin cells respectively have been investigated. The mechanical specifications including elasticity modulus and adhesion have been obtained using nanoindentation using JPK Instruments-Nano Wizard 3 atomic force microscope (AFM). The JPK SPM Data Processing software (v.5.0.96) was used to obtain the mechanical specifications. The results show that cancer can decrease the elasticity modulus of the cells to half in skin and increases the adhesion up to 38 times rather than normal cells. The cancerous cells are more adhesive than normal cells. The height of the cancerous cell is greater than normal cell.

    Keywords: elastic modulus, Cancerous cell, Mechanical specifications, Skin cell, Atomic force microscope
  • Hamed Faraji, Moein Taheri * Pages 310-327
    Wire electric discharge machining is one of the newest, most popular and most accurate non-traditional machining processes, which is being studied. The advantages of this process include precision machining of parts with different hardness or complex shapes. Due to the increasing applications of this type of machining and since increasing the cutting speed and reducing the dimensional deviation in this process are very important, the selection of optimal cutting parameters has an important role to achieve high cutting speed and low dimensional deviation. Improper selection of parameters leads to limitations in output parameters and ultimately reduces productivity; Therefore, in this study, using Sobol statistical sensitivity analysis method, which has the advantage of high accuracy over other methods and extracting a small amount of parameter effect, to investigate the effect of various input parameters, including pulse-on time, pulse-off time, servo gap voltage, peak current and wire tension on the two output parameters of cutting speed and dimensional deviation are discussed. The results obtained from the sensitivity analysis of the expression are that the parameters of the pulse off time and pulse on time are the most effective parameters on the cutting speed with 39% and 37%, respectively, and the servo gap voltage parameters and the pulse on time are the most effective parameters on the dimensional deviation with 59% and 31%, respectively.
    Keywords: Sensitivity analysis, Wire electric discharge machining, Cutting speed, Dimensional deviation
  • Behrooz Shahriari *, Ali Nazari, Mostafa Sahraei Pages 328-346
    Buckling analysis of the composite stiffened panel in the aircraft’s wing was performed. The composite panel must meet the requirements of the structure and reduces the weight. For compare the types of stiffeners, the number of skin layers and stiffeners were assumed to be constant at each stage. At first, buckling strength was determined using ABAQUS and it was determined that the Hat-Type stiffner in single state and with the first layup, compared to the T-Type stiffener, 31%, J-Type 35% and The blade-Type, 41% withstand more buckling load. It also withstand higher buckling load for multiple modes and the second type of layup than the T-Type stiffener, 76%, J-Type, 79%, and blade-Type 70%. Next, important parameters such as number, dimensions and different layups on the selected stiffeners were investigated. It was found that the weight of the panel with 2 stiffeners, first layup and cross section 1 is almost equal to the weight of the panel with 3 stiffeners and cross section 3, but the buckling load of the plate with 3 stiffeners is 2.31 and the buckling load of the panel with with 2 stiffeners is 0.89.
    Keywords: Buckling, Aircraft’s wing, stiffened panel, Finite element
  • Mojtaba Esmailian *, Farzad Boroumand Pages 347-364

    The purpose of this research is to design mechanical components for making a brushless direct current motor. One-piece rotor and shaft are used in the design of this engine, and the hollow rotor is intended to access the interior space and reduce weight. Considering the magnetic flux density and taking into account the required strength of the rotor to withstand loads, 52 St steel is used and high strength epoxy pipe glue is used to connect the magnet and the rotor. In order to check the strength of the engine, engine components including power transmission parts and engine installation components were analyzed. The effect of centrifugal force on the normal stress created on the rotor, the effect of the transmission torque from the rotor in creating torsional stress on the shaft, the amount of shear stress at the connection between the magnet parts and the rotor and the amount of stress on the base parts and the required screw force. were analyzed by Nastran software to restrain the force due to the weight of the engine on the engine support bases. According to the stress analysis of the rotor and shaft, by choosing St-52 steel for these parts, a reliability of 2.58 has been obtained. The analysis of the shear stress of the connection between the magnets and the rotor indicates the proper connection of these parts by the glue used in this research with an acceptable reliability of 1.61.

    Keywords: Brushless DC Motor, Design of mechanical components, Static analysis
  • Iman Jamshidi *, Hossein Bisadi Pages 365-384
    Microstructure control is one of the most challenging issues in forming processes. It affects the quality enhancement of the product directly. The Finite Element Method (FEM) is an appropriate approach in forming analysis which can be applied for predicting microstructure. Many studies have addressed this issue through mathematical and physical models. In addition, several constitutional equations have been developed to model parameters such as grain growth, dislocation density, and recrystallization, etc. In this article, after choosing the appropriate constitutional equations and extracting the required relationships, a subroutine in the Fortran language has been developed. In the next step a rolling process with defined conditions have been analyzed in the finite element software, and the microstructural parameters have been investigated. Then the results were compared with the laboratory data and a remarkable similarity was observed. Finally, the effect of changes in friction, thickness reduction and roller speed have also been investigated.
    Keywords: Forming, Constitutional Equations, Microstructure Prediction