فهرست مطالب

نشریه یافته های نوین کاربردی و محاسباتی در سیستم های مکانیکی
سال یکم شماره 2 (تابستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/06/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • ارزیابی تاثیر ثوابت ناهمگنی مواد بر ضرایب شدت تنش در ورق پیزوالتریک مدرج تابعی با استفاده از روش بدون المان پتروف گالرکین محلی(MLPG)
    محمد معدل، شهرام شهروئی* صفحات 1-13
    در این مقاله از روش بدون المان پتروف گالرکین محلی برای به دست آوردن ضریب شدت تنش در ورق پیزو الکتریک مدرج تابعی تحت بارگذاری کششی یکنواخت استفاده شده است. جهت مدل سازی میدان جابجایی و تنش، اطراف نوک ترک از روش مشاهده پذیری و اضافه نمودن گره ها و غنی سازی توابع پایه به دلیل وجود تکینگی اطراف نوک بهره گرفته شده است. همچنین از مدل تابع نمایی برای بیان تغییرات خواص جنس ماده پیزوالکتریک استفاده گردید. سپس میدان های جابجایی و پتانسیل الکتریکی تولید شده در اثر بارگذاری مکانیکی و تنش ها به ازای ثوابت ناهمگنی جنس متفاوت ماده پیزوالکتریک مدرج تابعی در راستاهای متفاوت ورق تنش از روش بدون المان محاسبه و با نتایج حاصل از نرم افزار اجزا محدود کامسول مقایسه گردید. در نهایت ضرایب شدت تنش از روش بدون المان با نتایج از حل تحلیلی مقایسه گردید که انطباق قابل قبولی را نشان داده است.
    کلیدواژگان: مواد پیزوالکتریک مدرج تابعیFGPM، روش بدون المان پتروف گالرکین محلیMLPG، ضریب شدت تنش، ثوابت ناهمگنی جنس
    چکیده مشاهده متن مقاله پژوهشی/اصیل زبان: فارسی
  • بررسی افزایش سختی سطح فولاد ضد زنگ 316 کم کربن با استفاده از پوشش آلومینیم فسفات آمورف
    تارا بازدار*، عبدالمجید اسلامی، احمد منشی، فاطمه سادات سیدان، علیرضا عباسلو صفحات 14-21
    در این تحقیق روکش آلومینیم فسفات آمورف بر روی سطح فولاد ضد زنگ 316 کم کربن برای افزایش سختی و مقاومت شیمیایی اعمال گردید. آمورف بودن به معنی نداشتن ساختار کریستالی و مرز دانه در نتیجه نداشتن ضعف های مربوط به این دو پارامتر است. در این سنتز از محلول های پیشساز آلومینیم نیترات نه آبه و پنتاکسیدفسفر در اتانول استفاده شد. 15 دقیقه تا دمای 70 درجه سانتیگراد حرارت داده شد تا سل شفافی با 75 درصد وزنی آلومینیم فسفات و نسبت مولی آلومینیم به فسفر 75/1 حاصل شود. بعد از اجرای عمل فعالسازی سطح صفحات فولادی و غوطه وری در سل آلومینیم فسفات در سه مرحله یک دقیقه ای به مدت 24 ساعت در 65 درجه سانتیگراد خشک و 30 دقیقه در 500 درجه سانتیگراد حرارت دهی شد. الگوی تفرق اشعه ایکس وجود هلال فاز آمورف را نشان دادکه با مقداری آلومینیم اضافی کنترل می شود. تصاویر میکروسکوب الکترونی روبشی و آنالیز طیف سنجی نشان داد که کنده شدن روکش در نمونه های فعال شده با ماربل بهتر از آکوارجیا و لوریا می باشد. آزمون میکروسختی بر روی نمونه عملیات حرارتی شده در 500 درجه سانتیگراد حاکی از افزایش حدود سه برابری سختی در مقایسه با فلز زیر لایه بود.
    کلیدواژگان: آلومینیم فسفات آمورف، پوشش، سختی، فولاد
    چکیده مشاهده متن مقاله پژوهشی/اصیل زبان: فارسی
  • ارزیابی فنی و اقتصادی نیروگاه تک فاز زمین گرمایی سیکل کالینا
    صادق حاتمی پور، نوید بزرگان*، نادیا جلالی فر صفحات 22-33
    در این پژوهش یک نیروگاه زمین گرمایی تک فاز که در آن از سیکل کالینا استفاده شده است مورد ارزیابی فنی و اقتصادی قرار می گیرد. در این گونه سیستم‎های تولید توان که در آن سیال خارج شده از زمین دارای یک فاز می‎باشد، نیروگاه تک فاز گویند. سیکل تولید توان در این نیروگاه‎، سیکل کالینا می‎باشد. نرم افزار شبیه‎ساز هایسیس جهت کسب شرایط عملیاتی نیروگاه‎ طراحی شده، مورد استفاده قرار گرفته است. به منظور کسب اطلاعاتی نظیر میزان انحراف تجهیزات از حالت ایده‎آل، از تحلیل اکسرژی استفاده شده است. نتایج نشان می‎دهند که مبدل‎های حرارتی در نیروگاه تک فاز، بیشترین انحراف را از حالت ایده‎آل دارند. مبحثی که می توان آن را تا حدودی نوآوری این پژوهش دانست، بدست آوردن هزینه محصول در نیروگاه با استفاده از ابزار اقتصادی به نام هزینه سالانه سیستم می‎باشد. این روش یکی از به روزترین تکنیک‎های اقتصادی در تحلیل سیسم‎های ترمودینامیکی می‎باشد. این تحلیل نشان می‎دهد که توربین‎ها به دلیل داشتن هزینه خرید بالا در مقایسه با دیگر تجهیزات در نیروگاه ذکر شده نقش بسزایی در هزینه سرمایه‎گذاری نیروگاهای‎ زمین گرمایی بازی می‎کنند. به همین دلیل هست که باید در انتخاب آنها متناسب با سیستم طراحی شده دقت زیادی نمود. از دیگر نتایج بدست آمده از تحلیل اقتصادی نیروگاه می‎توان به این نکته اشاره کرد که تنها راه کاهش هزینه تولید محصول، افزایش تولید محصول می‎باشد.
    کلیدواژگان: سیکل کالینا، تخریب اکسرژی، نیروگاه زمین گرمایی
    چکیده مشاهده متن مقاله پژوهشی/اصیل زبان: فارسی
  • کاربرد روش تاگوچی در بهینه سازی سایش کناره ای ابزار در ماشینکاری با سرعت بالا
    عطا فردآقائی*، مهدی جلالی عزیزپور صفحات 34-45
    هدف از این پژوهش، پیش بینی شرایط بهینه ای از پارامترهای ماشینکاری شامل روش پوشش ابزار، سرعت برش، میزان پیشروی و عمق برش برای به حداقل رساندن سایش ابزار در تراشکاری فولاد 4140 AISI سخت شده، با ابزار پوشش داده شده به روش PVD و CVD، می باشد. در سال های اخیر گرایش به سمت تکنولوژی پوشش دهی ابزار برش، با افزایش سرعت برش و نرخ پیشروی، افزایش یافته است. این ابزارها با استفاده از دو روش متفاوت پوشش داده می شوند: رسوب فیزیکی بخار (PVD) و رسوب شیمیایی بخار (CVD). آرایه متعامد L18 از طراحی آزمایشات تاگوچی و نسبت سیگنال به نویز (S/N) جهت انجام بهینه سازی پارامترها استفاده شد. همچنین آنالیز واریانس (ANOVA) جهت تعیین اهمیت پارامترهای موثر، به کار گرفته شد. در نهایت آزمون تایید با استفاده از روش بهینه سازی تاگوچی، جهت اعتبارسنجی و نشان دادن کارآمد بودن این روش انجام گرفت. نتایج نشان داد ابزار با پوشش PVD بهترین عملکرد را برای حداقل سایش ابزار دارد. همچنین سرعت برش، مهمترین پارامتر تاثیر گذار بر سایش ابزار به دست آمد. نتایج آزمون تایید، نشان داد که روش تاگوچی یک روش قابل اطمینان و موفق برای بهینه سازی پارامترهای ماشینکاری جهت حداقل سایش ابزار در تراشکاری سرعت بالای فولاد AISI 4140 می باشد.
    کلیدواژگان: بهینه سازی، روش تاگوچی، مکانیزم سایش، سایش کناره ای، روش پوشش دهی
    چکیده مشاهده متن مقاله پژوهشی/اصیل زبان: فارسی
  • ارزیابی حساسیت به ترک گرم و خواص مکانیکی فلز جوش ER310 در اتصالات جوش فولاد زنگ نزن 304 با اعمال لرزش الکترومغناطیس
    محمدامین قدم دزفولی، رضا دهملایی*، سید رضا علوی زارع صفحات 46-57

    در این پژوهش تاثیر اعمال لرزش الکترومغناطیس همزمان با جوشکاری بر ریزساختار، خواص مکانیکی و حساسیت به ترک گرم فولاد زنگنزن 304 مورد مطالعه قرار گرفته است. جوشکاری با روش GTAW و با فلز پرکننده آستنیتی ER310 تحت اعمال لرزش الکترومغناطیس با ولتاژهای مختلف انجام گردید. بررسی های ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی SEM انجام شد. خواص مکانیکی اتصال با آزمون های ضربه و سختی سنجی و حساسیت به ترک گرم با آزمون وارسترینت طولی ارزیابی گردید. مطالعات ریزساختاری نشان داد که اعمال لرزش الکترومغناطیس باعث ریزتر شدن ریزساختار فلز جوش و تغییر حالت انجمادی از دندریتی ستونی درشت به دندریتی هم محور گردیده است. دلیل تغییر حالت انجمادی، ریز شدن ریزساختار ناشی از شکسته شدن نوک دندریت های در حال رشد و افزایش مراکز جوانه زنی غیر همگن در مذاب و در نتیجه افزایش تعداد جوانه ها در حین انجماد مذاب جوش تشخیص داده شد. نتایج نشان داد که در اثر اعمال لرزش الکترومغناطیس انرژی ضربه ای از 104 به 165 ژول و سختی از 230 به 253 ویکرز در فلز جوش افزایش یافته است. نتایج آزمون وارسترینت طولی نشان داد که اعمال لرزش باعث کاهش حساسیت به ترک گرم در فلز جوش گردیده است و مجموع طول ترک از 8/18 میلی متر در نمونه بدون لرزش به 3/8 میلی متر در نمونه تحت لرزش 30 ولت کاهش پیدا کرده است.

    کلیدواژگان: لرزش الکترومغناطیس، دندریت ستونی و هم محور، ترک گرم، آزمون وارسترینت، فولاد زنگ نزن آستنیتی
    چکیده مشاهده متن مقاله پژوهشی/اصیل زبان: فارسی
  • طراحی و مدل سازی حس گر نوری-مکانیکی چند منظوره پلاسمونی با حساسیت بالا مبتنی بر شیارهای نازک فلزی
    ولی الله پورحسین باقری، حامد سقائی* صفحات 58-66

    در این مقاله، یک حس گر پلاسمونیکی با حساسیت بالا برای جذب مولکولی با استفاده از شیارهای متقارن و نامتقارن ارایه می شود که این شیارها درون فیلم های نازک فلزی حکاکی شده اند. ایجاد شیارهای بسیار کوچک با اندازه های زیر طول موجی (نانومتری) بر روی فیلم نازک فلزی منجر به افزایش چشم گیر حساسیت مرتبط با جذب مولکولی می شود. با تمرکز نور درون شیارها، شیفت پیک طول موج در زمان جذب نور بهبود می یابد. حساسیت در غشای نازک بیومولکولی زمانی که ساختار بدون شیار و در حد نانومتر است به اندازه 3/1 مرتبه بهبود پیدا می کند. اما زمانی که درون همین ساختار، شیار حکاکی می شود، حساسیت به اندازه 4/8 مرتبه بهبود پیدا می کند. عملکردهای حس گر برای ساختارهای پلاسمونیکی با شیارهای متقارن و نامتقارن مورد بررسی قرارگرفته و نشان داده می شود که حس گر پیشنهادی قادر به عملکرد آشکارسازی بیومولکولی به صورت مالتی پلکس است.علاوه بر این یک آرایه حس گر با شیار نانو پلاسمونیکی نامتقارن، با حساسیت بالا را که برای آشکارسازی تغییرات ظریف در جذب فیلم دی الکتریک مطلوب است پیشنهاد می دهیم.

    کلیدواژگان: حسگر نوری مکانیکی، پلاسمونیک، حساسیت بالا : شیارهای متقارن یا نامتقارن
    چکیده مشاهده متن مقاله پژوهشی/اصیل زبان: فارسی
|
  • Evaluating effect of material heterogeneity constants on stress intensity factors in the functional grated piezoelectric plate by using meshless local Petrov-Galerkin method (MLPG)
    Mohammad Moaddel, Shahram Shahrooi * Pages 1-13
    View Paper Research/Original Article Original: Persian
  • Investigation of increasing surface hardness of 316L stainless steel using amorphous aluminum phosphate coating
    Tara Bazdar *, Abdolmajid Eslami, Ahmad Monshi, Fatemehsadat Sayyedan, Alireza Abbasloo Pages 14-21
    In this study, amorphous aluminum phosphate coating was applied on 316L stainless steel surface to increase hardness and chemical resistance. Amorphous means no crystal structure and grain boundaries due to the lack of weaknesses related to these two parameters. In this synthesis, ethanol-based aluminum nitrate nonahydrate and phosphorus oxide precursor solutions were used. It was heated to 70 ° C for 15 minutes to obtain a clear sol with 75% by weight of aluminum phosphate and a molar ratio of aluminum to phosphorus of 1.75. After activating the surface of steel plates and immersion in aluminum phosphate sol, it was heated in three stages of one minute for 24 hours at 65 ° C and 30 minutes at 500 ° C. Continuous X-RAY diffraction pattern proved the existence of an amorphous structure and showed that it is controlled with some extra aluminum. Scanning electron microscopy images and spectroscopic analysis showed that the peeling of the coating in marble-activated samples was better than that of Aqua-Regia and Loria. The microhardness test on the heat-treated sample at 500 ° C showed a threefold increase in hardness compared to the substrate metal.
    Keywords: Amorphous aluminum phosphate, Coating, Hardness, stainless steel
    Abstract View Paper Research/Original Article Original: Persian
  • Thechnical-economic evaluation of a Kalina cycle single phase geothermal power plant
    Sadegh Hatamipoor, Navid Bozorgan *, Nadia Jalalifar Pages 22-33
    View Paper Research/Original Article Original: Persian
  • The Application of Taguchi method in Optimization of Tool Flank Wear in High-Speed Machining
    Ata Fardaghaie *, Mehdi Jalali Azizpour Pages 34-45
    The purpose of this study was to predict the optimal conditions of machining parameters including tool coating method, cutting speed, advancement rate, and cutting depth to minimize tool flank wear in AISI 4140 hardened steel machining, with PVD and CVD coated tools. In recent years, the trend towards cutting tool coating technology has increased with increasing cutting speed and advancement rate. These tools are coated using two different
    methods
    physical vapor deposition (PVD) and chemical vapor deposition (CVD). The L18 orthogonal array was designed by Taguchi experiments and the signal-to-noise ratio (S/N) was used to optimize the parameters. Analysis of variance (ANOVA) was also used to determine the importance of effective parameters. Finally, the validation test was performed using the Taguchi optimization method to validate and show the effectiveness of this method. The results showed that the tool with PVD coating has the best performance for minimum tool wear. Also, cutting speed was the most important parameter affecting tool wear. The results of the confirmation test showed that the Taguchi method is a reliable and successful method for optimizing machining parameters for minimum tool wear in AISI 4140 high-speed steel turning.
    Keywords: ptimization, Taguchi Method, Wear Mechanism, Flank wear, Coating method
    Abstract View Paper Research/Original Article Original: Persian
  • Evaluation of hot crack sensitivity and mechanical properties of ER310 welding metal in 304 stainless steel welding joints by applying electromagnetic vibration
    Mohammad Amin Ghadam Dezfouli, Reza Dehmolaei *, Seyed Reza Alavi Zaree Pages 46-57
    View Paper Research/Original Article Original: Persian
  • Design and modeling of high-sensitivity plasmon multifunction optical-mechanical sensor based on thin metal grooves
    Vali Pourhossein, Hamed Saghaei * Pages 58-66

    In this paper, a high-sensitivity plasmonic sensor for molecular absorption using symmetric and asymmetric grooves are engraved into thin metal films. The creation of very small grooves with sub-wavelength sizes (nanometers) on a thin metal film leads to a significant increase in the sensitivity associated with molecular absorption. By concentrating light within the grooves, the peak wavelength shift is improved. When the groove is engraved inside the structure, the sensitivity improves to 8.4 times more than the grooveless structure. The sensor functions for plasmonic structures with symmetric and asymmetric grooves have been investigated and it is shown that the proposed sensor is capable of performing biomolecular detection in multiplex form.

    Keywords: Mechanical optical sensor, Plasmonic, High sensitivity: symmetrical or asymmetrical grooves
    Abstract View Paper Research/Original Article Original: Persian