فهرست مطالب

مهندسی مکانیک - پیاپی 147 (بهمن و اسفند 1401)

مجله مهندسی مکانیک
پیاپی 147 (بهمن و اسفند 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/12/04
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سیامک حاتمی، میترا یادگاری، عبدالامیر بک خوشنویس صفحات 3-12

    </strong>آرایش های زیادی برای قرار دادن استوانه ها در مجاورت یکدیگر وجود دارد. چیدمان سیلندرهای دایروی اعم از آرایش مجاور هم، پشت سرهم و متناوب در زوایای مختلف اخیرا توسط محققین مورد توجه قرار گرفته است. لذا در پژوهش حاضر، تغییرات ضریب پسا در سه سیلندر A، B و C با قطرهای 5/15، 3/21 و 31 میلیمتر در زوایای°0، °5، °10، °5/22، °45، °5/67 و °90 در دو نسبت فاصله 2 و 4 برابر قطر سیلندر اصلی در اعداد رینولدز مختلف (48000>Re>14700) به صورت تجربی بررسی شده است. نتایج بیانگر آن است که تغییرات ضریب پسا کاملا به قطر استوانه ها و نسبت فاصله وابسته می باشد. تغییرات ضریب درگ در نسبت فاصله 2 برابر قطر سیلندر اصلی در زوایای مختلف، وابستگی کمی به تغییرات عدد رینولدز دارد. همچنین با افزایش قطر سیلندر پایین دست از شدت تاثیر عدد رینولدز بر تغییرات افزایشی ضریب درگ کاسته می شود. در 4=L/D ضریب پسا، حساسیت کمتری نسبت به تغییرات زاویه، به جز زاویه صفر درجه از خود نشان می دهد.

    کلیدواژگان: سیلندر دایره ای، آرایش متناوب، زوایای مختلف، ضریب درگ، بررسی تجربی
  • محمدکاظم حسن زاده اقدم، یاسین کرامتی، رضا انصاری صفحات 13-25

    در این مقاله از رویکرد میکرومکانیکی موری تاناکا برای محاسبه خواص الاستیک و پیزوالکتریک کامپوزیت هیبریدی با زمینه ی پلی آمید و تقویت شده با ذرات پیزوالکتریک تیتانات زیرکونات سرب و نانولوله ی کربنی استفاده شده است. مدل سازی شامل دو مرحله است که ابتدا اثر توزیع نانولوله ی کربنی در زمینه ی پلی آمید محاسبه شده و در مرحله ی بعدی از نتایج به دست آمده برای انجام محاسبات اضافه کردن ذرات پیزوالکتریک استفاده شده است. مدل با نتایج آزمایشگاهی و مطالعات پیشین اعتبار سنجی شده است. افزایش کسر حجمی ذرات پیزوالکتریک باعث افزایش مدول های الاستیک، مدول های برشی و ثوابت پیزوالکتریک می شود. مدل سازی برای حالت پخش یکنواخت و غیر یکنواخت نانولوله های کربنی انجام شده است. نتایج نشان می دهد با افزودن نانولوله ی کربنی، مدول های الاستیک و ثوابت پیزوالکتریک افزایش می یابند. همچنین تجمع نانولوله های کربنی باعث کاهش این مدول ها خواهد شد.

    کلیدواژگان: میکرومکانیک، موری-تاناکا، پیزوالکتریک، نانولوله ی کربنی، کامپوزیت هیبریدی
  • علی ریزه وندی، محمدرضا ذاکرزاده صفحات 26-37

    برداشت انرژی از انرژی اتلاف شده در محیط به منظور راه اندازی ادوات الکترونیکی با توان پایین، یکی از روش های رایج برای به کارگیری انرژی های تجدیدپذیر می باشد. هدف اصلی از این فناوری، فراهم کردن منابع انرژی الکتریکی در نقاط دور از دسترس و همچنین شارژ کردن وسایل ذخیره ی انرژی از جمله خازن و باتری می باشد. مطالعه حاضر به مقایسه ی توان استحصال شده از دو سامانه برداشت کننده ی انرژی الکترومغناطیسی با فنریت های خطی و غیرخطی (در دو حالت شبیه سازی در نرم افزار کامسول و کار های آزمایشگاهی) که با استفاده از حرکت اعضای بدن انسان مورد ارتعاش قرار می گیرد، می پردازد. از نوآوری این پژوهش می توان به استفاده از فنریت به کار رفته در سامانه برداشت انرژی، که از یک سو دارای فنریت خطی و از سوی دیگر تحت تآثیر فنریت غیر خطی قرار دارد و همچنین صحت سنجی نتایج شبیه سازی با استفاده از سامانه آزمایشگاهی طراحی شده، اشاره نمود.

    کلیدواژگان: انرژی های تجدیدپذیر، سامانه برداشت کننده ی انرژی الکترومغناطیسی، ادوات الکترونیکی، حرکت اعضای بدن انسان، فنریت غیرخطی
  • محمد صادق سالاری، علیرضا مطهری، غلامرضا خلج صفحات 38-49

    در این تحقیق با استفاده از مبرد R410a در خنک کاری لبه برنده ابزار و مقایسه آن با سیال سنتی آب صابون، عمر ابزار و میزان فرسایش لبه برنده ابزار بررسی شد. نرخ سایش ابزار فولاد تندبر (HSS) در براده برداری فولاد (ck45) 1045  در سرعت های برشی 15، 25، 40 و 55 متر بر دقیقه، عمق های براده برداری 5/0، 1 و 5/1 میلیمتر و مقادیر پیشروی 05/0، 12/0 و 2/0 میلیمتر بر دور در دو حالت خنک کاری سیال آب صابون و مبرد R410a بررسی شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که خنک کاری به وسیله مبرد R410a به علت قدرت سرمایش بالا و کنترل بهتر دمای محل برش نسبت به سیال آب صابون در فرآیند ماشینکاری، سبب کاهش میزان فرسایش ابزار گردیده و می تواند به عنوان یکی از سیالات مناسب خنک کاری به کار گرفته شود. بر اساس کمینه های مقدار فرسایش ابزار در شرایط مختلف، با استفاده از مبرد R410a می توان سرعت برشی را 60 درصد افزایش داد و از 25 به 40 متر بر دقیقه رساند. همچنین در بهینه ترین حالت میزان فرسایش ابزار تا 20 برابر بهبود می یابد و در سرعت برشی 40 بر دقیقه، عمق براده برداری 1 میلیمتر و مقدار پیشروی 05/0 میلیمتر بر دور، پس از گذشت 60 دقیقه از زمان براده برداری، از 400 به 20 میکرومتر کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: فرسایش ابزار، خنک کاری تبریدی، زبری سطح، فولاد تندبر
  • موسی ساجد، سید محمدحسین سیدکاشی صفحات 50-63

    فناوری های اتصال و فرآوری حالت جامد در حال تبدیل شدن به یک جایگزین دایمی برای اتصال آلیاژهای نرم هستند که با روش های متداول ذوبی به سختی قابل جوشکاری هستند. با گذشت سه دهه از ابداع این روش، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی خود را به عنوان پیشتاز در اتصال ورق های آلومینیومی با استحکام بالا معرفی نموده است که کاربرد اصلی آن ها در صنایع خودروسازی و صنایع فضایی است. همچنین این روش موفقیت نسبی در اتصال سایر آلیاژها نیز از خود نشان داده است. با توجه به موفقیت قابل توجه جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، زمینه لازم برای استفاده در کاربردهای پیچیده تر و جوشکاری آلیاژهای با استحکام بالاتر فراهم شد. با این حال، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی تنها فرایند موفق مبتنی بر اصطکاک دورانی نیست. در سال های اخیر جوشکاری اصطکاکی هیدروپیلار که روشی موفق در ترمیم آسیب های سطحی و عمقی آلیاژهای فولادی است، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در مقاله حاضر، عمده فرایندهای مبتنی بر اصطکاک دورانی در دو دسته اصلی جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی و جوشکاری اصطکاکی هیدروپیلار معرفی شده و مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: جوشکاری حالت جامد، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، جوشکاری اصطکاکی هیدروپیلار، اصطکاک دورانی، آلیاژهای آلومینیوم، فولاد
  • مهدی ثابت قدم، روح الله حسینی صفحات 64-70

    نانوذره یا ذره بی نهایت ریز معمولا به عنوان ذره ای از ماده تعریف می شود که قطری بین 1 تا 100 نانومتر  (nm) دارد. خواص نانوذرات اغلب به طور قابل توجهی با ذرات بزرگتر ماده متفاوت است. نانوذرات مکانیک نابجایی متفاوتی را نشان می دهد که همراه با ساختار سطحی منحصر به فردشان، منجر به خواص مکانیکی متفاوت از مواد توده ای می گردد. امروزه با افزودن نانوذرات خواص مکانیکی کامپوزیت ها را بهبود می بخشند. نانوذرات به دلیل ریز بودن باعث افزایش سطح میان ماده زمینه و تقویت کننده شده و لذا باعث بهبود خواص مکانیکی خواهند شد. نوع نانوذره مورد استفاده، ابعاد، درصد وزنی و نحوه توزیع نانوذره از عوامل تعیین کننده در بهبود خواص مکانیکی می باشند. در مطالعه حاضر ضمن ارایه مفاهیم مربوط به نانوکامپوزیت، تاثیر پنج نانوذره مختلف بر خواص مکانیکی رایج مد نظر طراحان سازه بررسی می شود. نتایج نشان می دهند افزودن نانوذرات تا درصد وزنی مشخصی باعث بهبود خواص شده و بیش از آن مقدار گاها اثر عکس خواهد داشت که یکی از دلایل آن کلوخه شدن نانوذرات می باشد.

    کلیدواژگان: کامپوزیت، نانوکامپوزیت، خواص مکانیکی، نانوذرات، نانورس، نانولوله
|
  • Siamak Hatami, Mitra Yadegari, Abdolamir Bak Khoshnevis Pages 3-12

    Many arrangements are available for placing cylinders with respect to each other. Some arrangements of circular cylinders include side-by-side, tandem, and staggered at different angles. Thus, in the present study, the drag coefficient at three cylinders, A, B and C with diameters of 15.5, 21.3 and 31 mm at different angles (0°, 5°, 10°, 22.5°, 45°,67.5° and 90°) in L/D=2 and 4 at various Reynolds numbers (14700<Re<48000) is experimentally investigated. The results showed that the drag coefficient is completely dependent on the diameter of cylinders and the L/D ratio. The variation of drag coefficient in L/D = 2 is less dependent on the Reynolds number changes at different angles. Also, by increasing the diameter of the downstream cylinder, the effect of the Reynolds number on the drag coefficient was reduced. The drag coefficient in L/D = 4 is less sensitive to the angle changes except for the zero degree angle.

    Keywords: Circular cylinder, Tandemly-arranged, Different angles, Drag coefficient, Experimental investigation
  • MohammadKazem HassanzadehAghdam, Yasin Keramati, Reza Ansari Pages 13-25

    In this article, the Mori-Tanaka micromechanical approach is used to obtain the elastic and piezoelectric properties of a hybrid composite with a polyamide matrix and reinforced with piezoelectric particles of lead zirconate titanate and carbon nanotubes. Modeling consists of two steps, first, the effect of carbon nanotube distribution in the polyamide matrix is calculated, In the next step, the obtained results were used to calculate the addition of piezoelectric particles. The model has been validated with experimental results and previous studies. the increase in the volume fraction of piezoelectric particles causes an increase in the elastic and shear moduli and piezoelectric constants. Modeling for uniform and non-uniform distribution of carbon nanotubes has been done. The results show that by adding carbon nanotubes, the elastic moduli and piezoelectric constants increase. Also, the agglomeration of carbon nanotubes reduces these modules.

    Keywords: Micromechanics, Mori-Tanaka, Piezoelectric, Carbon nanotubes, Hybridcomposite
  • Ali Rizehvandi, MohammadReza Zakerzadeh Pages 26-37

    Energy harvesting from wasted energy in the environment in order to run lowpower electronic devices is one of the common methods to use renewable energy. The main purpose of this technology is to provide sources of electrical energy in remote places and also to charge energy storage devices such as capacitors and batteries. The present study compares the harvested power from two electromagnetic energy harvesting systems with linear and non-linear spring (in two condition: COMSOL software and experimental results) which are vibrated by the human motion The innovation of this research is the spring that use in the energy harvesting system, which has linear spring on the one hand and is affected by non-linear spring on the other hand, as well as the validation of the simulation results using the design experimental system.

    Keywords: Renewable energies, Electromagnetic energy harvesting system, Electronicdevices, Human motion, Nonlinear spring
  • MohammadSadegh Salari, Alireza Motahari, Gholamreza Khalaj Pages 38-49

    In this research, using R410a coolant in cooling the cutting edge of the tool and comparing it with the traditional fluid of soapy water, the life of the tool and the wear rate of the cutting edge of the tool were investigated. The wear rate of high speed steel (HSS) tool in steel cutting (ck45) 1045 at cutting speeds of 15, 25, 40, and 55 meters per minute, cutting depths of 0.5, 1, and 1.5 mm and feed rate of 0.05, 0.12, and 0.2 mm /rev was investigated in two modes of liquid cooling, soapy water and R410a coolant. The obtained results show that cooling with R410a coolant, due to its high cooling power and better control of the temperature of the cutting area compared to the soapy water fluid in the machining process, has reduced the amount of tool wear and can be used as one of the suitable cooling fluids. Based on the minimum amount of tool wear in different conditions, by using R410a coolant, the cutting speed can be increased by 60% from 25 m/min to 40 m/min. Also, in the most optimal mode, the amount of tool wear is improved up to 20 times, and at a cutting speed of 40/min, the cutting depth is 1 mm and the feed rate is reduced from 400 to 20 micrometers.

    Keywords: Tool wear, Cryogenic cooling, Surface roughness, Tool steel
  • Moosa Sajed, Seyed MohammadHossein Seyedkashi Pages 50-63

    Solid-state welding and processing methods will be an alternative to joining lightweight metals that cannot be welded using conventional fusion welding processes. After three decades after its invention, FSW is the first choice in joining high-strength aluminum alloys with an application in automotive and aerospace. The process is also capable of joining other alloys too. Due to the success of FSW, it was considered for more complicated applications and joining high-strength alloys. It should be noted that FSW is not the only successful rotary friction-based solid-state welding process. In recent years, friction hydro-pillar processing (FHPP) which is successful in repairing surface and body cracks and defects of different steel grades is also very interesting. In the present study, main rotary friction-based welding and processing methods are introduced and discussed in two major classes including friction stir welding and friction hydro-pillar processing.

    Keywords: Solid-state welding, Friction stir welding, Friction hydro-pillar processing, rotary friction, aluminum alloys, Steel
  • Mahdi SabetGhadam, Rouhollah Hosseini Pages 64-70

    A nanoparticle or an infinitesimal particle is usually defined as a particle of matter that has a diameter between 1 and 100 nanometers (nm). The properties of nanoparticles often differ significantly from larger particles of matter. Nanoparticles show different dislocation mechanics, which together with their unique surface structure, lead to different mechanical properties from bulk materials. Nowadays, by adding nanoparticles, the mechanical properties of composites are improved. Due to their small size, nanoparticles increase the surface area between the base material and the reinforcement and therefore improve the mechanical properties. The type of nanoparticle used, dimensions, weight percentage and the way of nanoparticle distribution are determining factors in improving mechanical properties. In the present study, while presenting the concepts related to nanocomposite, the effect of five different nanoparticles on the common mechanical properties considered by structural designers is investigated. The results show that the addition of nanoparticles up to a certain weight percentage improves the properties, and more than that amount sometimes has the opposite effect, one of the reasons for which is the clumping of nanoparticles.

    Keywords: Composite, Nanocomposite, Mechanical properties, Nanoparticles, Nanoclay, nanotube