فهرست مطالب

مهندسی ساخت و تولید ایران - سال نهم شماره 8 (آبان 1401)

مجله مهندسی ساخت و تولید ایران
سال نهم شماره 8 (آبان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/10/28
  • تعداد عناوین: 6
|
  • معین طاهری* صفحات 1-11
    خواص شیمیایی پرکاربرد، رسانایی قابل توجه و خواص دارویی فلز طلا، سبب کاربرد این ماده در اکثر صنایع ساخت و تولید، الکترونیکی، هوافضا و پزشکی شده است. لذا شناخت ساختاری این فلز، توانایی مونتاژ آن در ابعاد اتمی و بهبود خواص این فلز گران بها در علوم نانو مورد توجه قرار گرفته است. به همین علت، امروزه محققان در طی فرایند منیپولیشن و با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی، سعی در شناخت نانوذره ی طلا برای کاربردی ساختن مطالعات صورت گرفته، داشته اند. در این مقاله با هدف بررسی نانوذره ی طلا در فاز دوم منیپولیشن، کاوش سطح به صورت تجربی توسط میکروسکوپ نیروی اتمی صورت پذیرفته است. شبیه سازی های صورت گرفته در محیط سه بعدی انجام شده است. از پارامترهای مهم مورد بررسی در این تحقیق، هندسه های مختلف نانوذره ی طلا شامل هندسه ی کروی، استوانه ای و استوانه ای پخ خورده و همچنین نتایج حاصل از شبیه سازی با مدل های تماسی با هندسه های مختلف در فاز دوم منیپولیشن بررسی شده است. مطالعات در دو راستای x و y انجام شده است. جابه جایی نانوذره ی طلا، با ترسیم نمودارهای نیرو، شتاب و سرعت بررسی شده است و در نهایت با بررسی نمودارهای حاصل با در نظر گرفتن مدل تماسی هرتز، بیشترین جابه جایی برای شبیه سازی فرایند هندسه ی کروی و کمترین مقدار برای مدل تماسی با هندسه ی استوانه ی پخ خورده محاسبه شده است. همچنین میزان جابه جایی در راستای محور x برای استوانه و استوانه ای پخ خورده به ترتیب حدود 5/3 و 6/3 برابر جابه جایی در راستای محور y بوده است.
    کلیدواژگان: نانوذره ی طلا، میکروسکوپ نیروی اتمی، منیپولیشن سه بعدی، فاز دوم، هندسه ی نانوذره
  • مهران افشاری، بهروز آرزو* صفحات 12-25
    فرایند طراحی قالب های مرحله ای پیچیده و زمان بر است و نیاز به دانش و تجربه بالایی دارد. طراحی چیدمان یکی از مهم ترین و پیچیده ترین مراحل طراحی قالب های مرحله ای می باشد به طوری که دقت و هزینه های قالب به مقدار زیادی به این مرحله بستگی دارد. در این مرحله تعداد ایستگاه های کاری و نحوه ی توزیع سنبه ها در ایستگاه ها مشخص می شود . در تحقیق حاضر روشی جدید جهت بهینه سازی نحوه چیدمان سنبه ها در ایستگاه های مختلف کاری قالب های مرحله ای ارایه شده است. در این کار با در نظر گرفتن دو هدف حداقل کردن تعداد ایستگاهای کاری و تعادل گشتاور قالب و با توجه به قیود مختلفی که بین سنبه ها می تواند وجود داشته باشد و با استفاده از برنامه ریزی خطی عدد صحیح، یک مدل ریاضی برای بهینه سازی طراحی چیدمان در قالب های مرحله ای گسترش داده شده است. برای اجرای این روش، یک نرم افزار کدنویسی شده است. این نرم افزار در محیط سالیدورکس و به زبان ویژوال بیسیک تهیه گردیده است. ورودی نرم افزار سنبه های مورد استفاده برای تهیه قطعه ورقی و قیود مختلفی که بین آن ها وجود دارد، می باشد. خروجی نرم افزار نیز شامل توزیع بهینه این سنبه ها در ایستگاه های مختلف کاری می باشد. برای بررسی عملکرد نرم افزار ارایه شده، طراحی چیدمان آن با طرح های پیشنهادی توسط طراحان خبره مقایسه شده است. نتایج خروجی نشان داد که طرح های پیشنهادی توسط نرم افزار ارایه شده از منظر تعداد ایستگاه کاری و تعادل گشتاور قالب مناسب تر و یا مشابه طرح های پیشنهادی توسط طراحان خبره است.
    کلیدواژگان: قالب مرحله ای، سنبه، طراحی چیدمان، برنامه ریزی عدد صحیح خطی
  • سجاد صیفوری*، مهدی محمودی میمند، علی اکبر مجیدی جیرندهی صفحات 26-33
    ورق های گرافن در طول فرایند ساخت و عمر کاربردی خود، تحت بارها و حوادث متفاوتی نظیر برخورد جرم ها یا بارهای مختلف قرار می گیرند که سبب تغییر شکل، جابه جایی و ارتعاشاتی در اتم های کربن و بعضا پارگی ورق گرافن می شوند. در این مقاله اثر پارامترهای ضربه زننده و ورق گرافن بر الگوی شکست ورق گرافن بررسی شده است. صفحات گرافن با ابعاد متفاوت و ضربه زننده در شکل های مختلف انتخاب گردیده است و ابزار جمع آوری داده ها نرم افزار لمپس و روش تحلیل بر اساس روش دینامیک مولکولی می باشد. شبیه سازی توسط نرم افزار لمپس که روشی بسیار دقیق و نزدیک به شرایط آزمایشگاهی می باشد، بر اساس گام زمان و انحراف نقطه مرکزی صفحه صورت گرفته است و تاثیر برخی از پارامترها مانند جرم، تعداد لایه های ورق گرافن، شکل های مختلفی شامل مکعب، کره و مخروط و هم چنین ابعاد متفاوت ورق گرافن بر روی پارگی ورق بررسی شده است. با بررسی تاثیر هندسه های مختلف ضربه زننده (کروی و مکعبی و مخروطی) مشاهده شد که ورق گرافن با برخورد ضربه زننده کروی بیشترین جابه جایی اتم های میانی را داشته است و ضربه زننده مخروطی سبب بیشترین تعداد پیوند شکسته شده در ورق گرافن، نسبت به دو ضربه زننده دیگر می گردد. با افزایش جرم ضربه زننده کروی و افزایش ابعاد ورق گرافن، تعداد پیوندهای شکسته شده بیشتر شده درحالی که سرعت شکسته شدن پیوندها با افزایش جرم ضربه زننده کمتر شده است؛ همچنین با افزایش ابعاد ورق گرافن، سرعت شکستن پیوندها بیشتر شده است. علاوه بر این با افزایش تعداد لایه ها، مقدار جابجایی اتم های میانی صفحه کمتر و سرعت لازم برای شکستن پیوندها بیشتر شده است.
    کلیدواژگان: گرافن، ضربه، شبیه سازی دینامیک مولکولی
  • محمدجواد خوش گفتار*، منا حاجی ویسه صفحات 34-43
    در این مطالعه کمانش الاستیک و خمش استاتیک ناشی از تغییر شکل برشی یک ورق متخلخل مدرج تابعی بر اساس تیوری تغییر شکل برشی، بررسی شده است. تاثیر نوع و میزان تخلخل بر رفتار مکانیکی ورق با استفاده از اصل انرژی پتانسیل، هدف اصلی این تحقیق می باشد. مدول الاستیسیته و چگالی جرمی ورق متخلخل با توجه به دو الگوی توزیع مشخص، در جهت ضخامت درجه بندی شده اند. سیستم معادلات دیفرانسیل جزیی حاکم بر رفتار کمانش و رفتار خمشی ورق از اصل همیلتون به دست آمده و برای محاسبه بارهای بحرانی کمانش و انحنای خمش عرضی، روش ریتز به کار برده شده است. جهت اعتبارسنجی روش و نتایج ارایه شده این پژوهش، مقایسه با نتایج ارایه شده در مراجع و مقالات معتبر انجام شده است. علاوه بر آن، نتایج مدل سازی المان محدود با تحلیل حاضر مقایسه شده است؛ همچنین مطالعه پارامتری برای بررسی اثرات ضریب تخلخل و نسبت طول به ضخامت ورق بر کمانش و خواص خمشی ورق های متخلخل دارای تکیه گاه ساده در چهار طرف انجام شده است. در این تحقیق مقدار بار کمانش و رفتار خمشی ورق متخلخل مدرج تابعی با الگوی توزیع تخلخل مشخصی بررسی شده و با توجه به دو الگو توزیع تخلخل متفاوت و در نظر گرفتن اندازه های مختلف صفحات، بار بحرانی کمانش و اندازه خمش این صفحات محاسبه شده است. طبق نتایج مطالعه پارامتری ورق های متخلخل، با افزایش ضریب تخلخل و نسبت طول به ضخامت، اندازه کمانش و میزان خمش افزایش می یابد. نتایج این پژوهش در راستای انتخاب درست میزان و نحوه توزیع تخلخل در طراحی های مختلف مانند ایمپلنت ها کاربرد دارد.
    کلیدواژگان: کمانش، خمش استاتیک، ورق متخلخل، مدرج تابعی، تئوری تغییر شکل برشی
  • فهیمه تنهایی* صفحات 44-55

    با توجه به افزایش فشارها به سمت تولید به موقع، اکثر ساختارهای تولیدی به سمت مدل های ساخت برای سفارش متمایل گردیده اند که منجر به رقابت با دیگر تولیدکنندگان و تحویل سفارش مشتری در موعد تحویل شده است. در این مقاله مدل سازی برای تعیین توالی خطوط مونتاژ ترکیبی در محیط سفارش مبنا و تعیین سفارش های از دست رفته و پذیرفته شده با توجه به منابع در دسترس صورت گرفته است. در ابتدا مدل با فرض اولویت بندی سفارش های مشتریان، اجرا می گردد و بعدازآن توالی سفارش های پذیرفته شده تعیین می شود. مدل پیشنهادی منجر به رقابت با دیگر تولیدکنندگان و تحویل سفارش مشتری در موعد تحویل می گردد. با بررسی محدودیت های سخت مدل، از روش دقیق آزادسازی لاگرانژ استفاده شد که جهت اطمینان از عملکرد صحیح، مدل ریاضی در سایزهای کوچک و بزرگ با روش دقیق سیپلکس و روش پیشنهادی حل گردید. جمع بندی نتایج نشان می دهد که زمان اجرای روش سیپلکس با افزایش ابعاد مسیله به صورت نمایی افزایش می یابد. برای مسایل سایز کوچک، گپی حدود یک درصد در روش دقیق آزادسازی لاگرانژ مشاهده می گردد و حداکثر مقدار این گپ در مسایل سایز بزرگ کمتر از چهار درصد می باشد و زمان حل بسیار منطقی است. بنابراین می توان گفت که در مسایل مختلف، روش پیشنهادی لاگرانژ بسیار کارا بوده و عملکرد بهتری از سیپلکس داشته است و در نتیجه روش مناسبی برای حل مدل ریاضی ارایه شده به خصوص در ابعاد بزرگ می باشد.

    کلیدواژگان: مدل ترکیبی، خط مونتاژ، تعیین توالی، محیط سفارش مبنا
  • وحید مدانلو*، بهنام آخوندی، احمد مشایخی، حسین طالبی قادیکلائی، علی زین العابدین بیگی صفحات 56-64
    توزیع ضخامت یکی از پارامترهای مهم در فرایندهای شکل دهی فلزات ورقی می باشد. در این مقاله شکل دهی فنجان های استوانه ای سرتخت فولادی با استفاده از فرایند کشش عمیق هیدرودینامیکی به صورت آزمایشگاهی و شبیه سازی مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا فرایند با استفاده از نرم افزار اجزای محدود آباکوس شبیه سازی شد. در ادامه نتایج حاصل از شبیه سازی اجزای محدود با نتایج آزمایش های تجربی مقایسه شده است. مقایسه نتایج نشان داد که توزیع ضخامت و نیروی سنبه در دو روش آزمایشگاهی و عددی از تطابق قابل قبولی برخوردارند. سپس با استفاده از مدل اجزای محدود صحت سنجی شده، تاثیر پارامترهای فرایند نظیر ضریب اصطکاک بین سنبه و ورق، ضریب اصطکاک بین ورق گیر و ورق، شعاع گوشه سنبه و ماتریس و همچنین فاصله بین ورق گیر و ماتریس بر روی حداکثر میزان نازک شدگی فنجان های فولادی بررسی شده است. در پایان این نتیجه حاصل شد که ناحیه شعاع گوشه سنبه، ناحیه بحرانی شکل دهی می باشد زیرا بیشینه میزان نازک شدگی در این ناحیه رخ می دهد. همچنین با افزایش ضریب اصطکاک بین ورق با سنبه میزان نازک شدگی حداکثر در ناحیه شعاع سنبه به میزان 10% کاهش می یابد. به علاوه، با افزایش ضریب اصطکاک بین ورق با ورق گیر میزان نازک شدگی حداکثر به میزان 20% افزایش می یابد. همچنین با افزایش شعاع گوشه سنبه و ماتریس، میزان نازک شدگی حداکثر به میزان 25% کاهش یافته است و نیز با افزایش فاصله بین ماتریس و ورق گیر میزان نازک شدگی حداکثر به میزان 10% کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: کشش عمیق هیدرودینامیکی، فنجان فولادی، شبیه سازی اجزای محدود، نازک شدگی
|
  • Moein Taheri * Pages 1-11
    The widely used chemical properties, significant conductivity, and medicinal properties of gold have led to the use of this material in most manufacturing, electronic, aerospace, and medical industries. Therefore, understanding the structure of this metal, the ability to assemble it in atomic dimensions, and improving the properties of this precious metal have been considered in nanoscience. For this reason, today researchers have tried to identify gold nanoparticles during the manipulation process and use an atomic force microscope to make the studies practical. In this article, to investigate the gold nanoparticle in the second phase of manipulation, the surface is explored experimentally by an atomic force microscope. The simulations have been done in a 3D environment. Among the important parameters investigated in this research, different geometries of gold nanoparticles, including spherical, cylindrical, and crowned rollers geometries, as well as the results of simulation with contact models with different geometries in the second phase of manipulation have been investigated. Studies have been carried out in two directions, x and y. The displacement of the gold nanoparticle has been investigated by drawing force, acceleration, and velocity diagrams, and finally, by examining the resulting diagrams considering the Hertz contact model, the maximum displacement has been calculated for simulating the process of spherical geometry and the lowest value for the contact model with crowned rollers geometry. Also, the amount of displacement along the x-axis for the cylinder and crowned rollers was about 3.5 and 3.6 times the displacement along the y-axis, respectively.
    Keywords: Gold Nanoparticles, AFM, Three-Dimensional Manipulation, Second phase, Nanoparticle Geometry
  • Mehran Afshari, Behrooz Arezoo * Pages 12-25
    The design of progressive dies is complicated and time-consuming and needs high knowledge and experience. The layout design is one of the most important and complicated steps of progressive dies design which accuracy and cost of the die highly depend on it. In this step number of stations and the way of assigning punches in stations are determined. In the present research, a new method for optimizing the layout design of punches in different stations of progressive dies is presented. In this work, by considering the two objectives of minimizing the number of workstations and the balance of the die torque, and considering the various constraints that can exist between punches and using integer linear programming, a mathematical model for optimal layout design is proposed. A software is coded to implement this method. This software is developed in the Solidworks environment and the Visual Basic language. The input of the software is the punches used to create the sheet metal workpiece and the various constraints that exist between them. The output of the software includes the optimal distribution of these punches in different workstations. To check the performance of the presented software, its layout design has been compared with the designs proposed by expert designers. The output results showed that the designs proposed by the software are more suitable or similar to the designs proposed by the expert designers from the view point of the workstations number and the balance of the die torque.
    Keywords: Progressive die, punch, Layout design, integer linear programming
  • Sajjad Seifoori *, Mahdi Mahmoudi-Meymand, Ali Akbar Majidi-Jirandehi Pages 26-33
    Graphene sheets are subjected to various loads and events during the manufacturing process and their functional life, such as collisions with different masses or loads, which cause deformation, displacement, and vibrations in carbon atoms and sometimes rupture of graphene sheets. Graphene sheets with different lengths and impactors in different forms of selection and data collection tools are Lamps and Molecular Dynamics software. Simulation by Lamps software, which is a very accurate method and close to laboratory conditions; Based on the time step and the deviation of the central point of the page; The effect of some parameters such as mass, number of layers of graphene sheet, different shapes including cube, sphere and cone as well as different lengths of graphene sheet on sheet tearing was investigated. Therefore, with the increase in the mass of the spherical impactor and the increase in the length of the graphene sheet, the number of broken bonds increased, while the speed of breaking the bonds decreased with the increase in the mass of the impactor, and with the increase in the length of the graphene sheet, the speed of breaking the bonds increased. Then, by examining the effect of different impactor geometries (spherical, cubic, and conical), it was observed that the surface during the spherical impactor has the most displacement of the middle atoms of the plane and the conical impactor has the highest number of broken bonds compared to the two impactors. also with the increase in the number of layers, the amount of displacement of the atoms in the middle of the plane is less and the speed required to break the bonds has increased.
    Keywords: graphene, Impact, Molecular Dynamics Simulation
  • Mohammad Javad Khoshgoftar *, Mona Hajiveiseh Pages 34-43
    In this study, the elastic buckling and static bending of a functionally graded porous plate based on shear deformation theory have been investigated. The effect of the type and degree of porosity on the mechanical behavior of the plate using the principle of potential energy is the main goal of this research. The modulus of elasticity and mass density of the porous sheet are graded in terms of thickness according to two different distribution patterns. The system of partial differential equations governing the buckling and bending behavior of the plate is derived from Hamilton's principle. The Ritz method is used to calculate the critical buckling loads and transverse bending curvature. In order to validate the method and the results presented in this research, a comparison was made with the results presented in authoritative references and articles. In addition, the finite element modeling results have been compared with the present analysis. Also, a parametric study has been performed to investigate the effects of porosity coefficient and length to thickness ratio of plate on buckling and flexural properties of porous sheets with simply support boundaries. The effect of different porosity distributions on plate performance is discussed. In this research, by applying different porosity coefficients and changes in length to thickness ratio, buckling load and flexural behavior of a graded porous plate with a specific porosity distribution pattern has been investigated. According to parametric study of porous plate, the buckling load and the maximum transverse displacement on bending increase with increasing the porosity coefficient and the ratio of length to thickness. The results of this study are used to design of porous plate in various designs such as implants.
    Keywords: Buckling, static bending, Porous sheet, Functional graded, Shear Deformation Theory
  • Fahimeh Tanhaie * Pages 44-55

    Due to increased pressures towards Just In Time (JIT) production, most organizations tend to produce in make to order (MTO) environment, leading to competing with other manufacturers and responding quickly to customers. In this regard and according to the mentioned points, the purpose of this paper is sequencing in the Mixed-model assembly line (MMAL) in MTO environment by considering available to promise (ATP) approach. Mixed-model assembly line could be a form of line capable of manufacturing numerous models of a product on one line. In this paper, a particular parallel MMAL balancing problem is studied in a make-to-order production system. First, the orders are determined based on the connected profit and a decision support method to order acceptance/rejection with attention to ATP is considered. By developing this method and presenting a mathematical model, delivery value and due dates are calculated with attention to stock. Then, a mixed formulation is presented to determine the accepted customer orders properly according to orders due dates that warrants the customer orders are not released early or late. The model determines subsequent objectives optimizing the idle time and utility work of labors in the manufacturing line and optimizing the entirety earliness and tardiness costs with attention to the specified precedence of customer orders. To validate the performance of the proposed model, various test problems in small size are solved using the CPLEX solver, and compared with the Lagrangian relaxation method.

    Keywords: Mix Model, Assembly Lines, sequencing, Make to order environment
  • Vahid Modanloo *, Behnam Akhoundi, Ahmad Mashayekhi, Hossein Talebi-Ghadikolaee, Ali Zeinolabedin Beygi Pages 56-64
    Thickness distribution is one of the important parameters in the sheet metal forming processes. This paper investigates the forming of flat cylindrical cups made of steel using the hydrodynamic deep drawing process via experiment and simulation. At first, the process was simulated using the ABAQUS finite element software. Afterward, the results of the finite element simulation are compared with results of the experiments. Comparing the results showed that the thickness distribution and punch force have an acceptable agreement in the experiment and numerical methods. Then, using the validated finite element model, the effect of the process parameters including the friction coefficient between the punch and the sheet, the friction coefficient between the blank holder and the sheet, the corner radius of the punch and the die, as well as the gap between the blank holder and the die on the maximum thinning of the steel cups have been investigated. Finally, the obtained results revealed that the corner radius zone of the punch is the critical forming zone since the maximum thinning occurs in this region. Also, by increasing the friction coefficient between the sheet and the punch, the maximum thinning decreases by 10% at the corner radius zone of the punch. In addition, by increasing the friction coefficient between the sheet and the blank holder, the maximum thinning increases by 20%. Likewise, by increasing the corner radius of the punch and the die, the maximum thinning decreases by 25%, and also, by increasing the gap between the die and the blank holder, the maximum thinning decreases by 10%.
    Keywords: Hydrodynamic Deep Drawing, Steel Cup, Finite element simulation, Thinning