فهرست مطالب

مکانیک مواد پیشرفته و هوشمند - سال سوم شماره 3 (پیاپی 9، پاییز 1402)

نشریه مکانیک مواد پیشرفته و هوشمند
سال سوم شماره 3 (پیاپی 9، پاییز 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/09/20
  • تعداد عناوین: 5
|
  • علی علیزاده*، محسن حیدری بنی، مسعود الطافی، جعفر اسکندری جم صفحات 285-309
    در پژوهش حاضر، کامپوزیت هیبریدی زمینه آلومینیوم تقویت شده با ذرات آلومینا و گرافیت به روش ریخته گری گردابی همراه با ریخته گری گریز از مرکز تهیه و رفتار تریبولوژیکی آن بررسی شد. تست سایش با سرعت لغزش cm/s60 و با نیروی N30 انجام گردید. نتایج نشان داد که با افزودن گرافیت و آلومینا به زمینه ی آلومینیوم، مقاومت سایشی کامپوزیت هیبریدی افزایش یافت. مقدار گرافیت در کامپوزیت هیبریدی تاثیر زیادی بر نرخ سایش داشت و افزودن آن تا یک مقدار بهینه منجر به کاهش نرخ سایش و افزایش بیشتر آن، افزایش نرخ سایش را در پی دارد. با وجود ذرات آلومینا، سختی کمتر کاهش یافته و مقاومت سایشی افزایش پیدا کرد. کامپوزیت هیبریدی Al-Al2O3-Gr نرخ سایشی بسیار بهتری از آلیاژ زمینه و همچنین کامپوزیت Al-Gr نشان داد. کامپوزیت Al-Gr به دلیل مقدار بالای گرافیت و نبود ذرات آلومینا نرخ سایش زیادتری حتی از آلیاژ زمینه داشت. بررسی های میکروسکوپ الکترونی روبشی سطوح سایش نشان داد که در آلیاژ زمینه مکانیزم سایش، ترکیبی از مکانیزم های چسبان، خراشان و تورقی است در حالی که در کامپوزیت ها، مکانیزم غالب سایش خراشان و تورقی است.
    کلیدواژگان: کامپوزیت هیبریدی، ریخته گری گریز از مرکز، سایش، گرافیت، آلومینا
  • عباس عموچی، محمدرضا شیخ الاسلامی بورقانی*، رفعت محمدی، سیامک مزدک صفحات 310-324

    منظور از فرایند تعلیق خنثی کردن نیروی جاذبه وارد به نمونه به کمک یک نیروی غیرتماسی و تعلیق نمونه در هوا بدون تماس با سطوح ثانویه می باشد. فواید حذف تماس یک ماده با سطوح خارجی باعث مورد توجه قرار گرفتن فرایند تعلیق شده است. با توجه به این موضوع که در میان روش های تعلیق، تعلیق فراصوت تنها روشی است که برای مواد با خواص فیزیکی و هندسه های متفاوت قابل اعمال است، تعلیق ماده در فاز مایع نیز به کمک این روش قابل انجام است. پتانسیل تعلیق فراصوت مایعات برای استفاده در مواردی مانند داروسازی، زیست شناسی، کنترل ساختار ماده و غیره باعث انجام تحقیقات متعددی در زمینه بهبود شرایط این فرایند شده است. در این مقاله سعی شده است در بخش اول مروری بر تیوری و روابط تحلیلی فرایند تعلیق فراصوت انجام شود و سپس در بخش دوم مطالعات انجام شده در زمینه بهبود شرایط فرایند تعلیق و عوامل موثر بر آن مورد بررسی قرار گرفته است . در نهایت نگاهی به آینده تحقیقات در این زمینه شده است

    کلیدواژگان: تعلیق فراصوت، تعلیق مایعات، نیروی تابش فراصوت
  • محمد باقری نوری* صفحات 325-345

    کریستال های فونونیک مواد پیشرفته ای هستند که از تکرار یک یا چند ماده (آخال) در یک ماده زمینه تشکیل می شوند. خصوصیت متمایز کننده این مواد، وجود شکاف نواری است. شکاف نواری کامل یک محدوده فرکانسی است که کریستال فونونیک از انتشار امواج الاستیک یا آکوستیک که فرکانس آن ها در آن محدوده قرار می گیرد در همه جهات جلوگیری می کند. به دلیل خصوصیت شکاف نواری، کریستال های فونونیک برای مدیریت انتشار امواج الاستیک مناسب هستند. در این پزوهش ساختار های کریستال فونونیک دو بعدی بررسی شده است. برای رسیدن به شکاف نواری مطلوب تا کنون کارهای زیادی روی ساختار کریستال فونونیک انجام شده است. در این مقاله تلاشهای فوق شامل دوران آخال های غیر دایره ای ، اضافه کردن یک آخال به سلول واحد اولیه، تغییر نوع شبکه و شکل آخال، کریستال فونونیک مرکب، کریستال فونونیک آشیانه ای ، کریستال فونونیک نامتجانس، کریستال فونونیک سلسله مراتبی و استفاده از مواد هوشمند در ساختار کریستال فونونیک مورد بررسی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: کریستال فونونیک، شکاف نواری، ساختار نواری، ساختار دو بعدی
  • افشین ابیض، سیاوش فتح الهی دهکردی*، فواد حمزه، علیرضا نعیمی فرد صفحات 346-362
    هدف این مقاله انتخاب مواد برای اجزای پهپاد چهارروتوره با ساختار زمان-متغیر است. استفاده از ساختار زمان-متغیر اگرچه امکان حرکت در مسیرها و قابلیت های متنوع را فراهم می کند، اما تغییر ابعاد احتمال شکست به دلیل اثرات بارگذاری، نیروهای عمودی و نیروی درگ موتورها بیشتر می کند؛ بنابراین در فرایند طراحی علاوه بر درنظرگرفتن وزن و هزینه، باید پارامترهای مربوط به دوام و تحمل بار سازه ربات نیز بررسی شود. بدین منظور ابتدا شبیه سازی به صورت جداگانه در محیط نرم افزاری انجام گرفته است و نتایج تحلیل تنش قطعات پهپاد چهار روتوره در جداول مربوطه قرار داده شدند. معیارهای مختلفی در انتخاب مواد مناسب برای ساخت وجود دارند که به این منظور در جداول طراحی اثربخشی هر معیار مشخص شده و در نهایت این که کدام مواد انتخاب بهینه تری برای استفاده است مشخص شده است. نتایج نشان می دهد با انتخاب مواد Aluminum 7075-T6 و ABS+ Filament، تغییر شکل بدنه در بار حداکثر موتورها بسیار اندک است و فاکتورهای وزن و هزینه تمام شده نیز بهینه می گردد.
    کلیدواژگان: طراحی پهپاد چهارروتوره، ساختار متغیر با زمان، طراحی مکانیکی پهپاد چهارروتوره، طراحی جنس مواد تشکیل دهنده
  • سیروان فرهادی*، محمد اصلانی صفحات 363-379
    در این تحقیق القای تنشهای متناوب فرکانس بالا در قطعات فولادی با استفاده از میدان مغناطیسی متناوب به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. این کار ضمن القای تنش های متناوب، می تواند باعث افزایش دمای قطعه و تسهیل آزادسازی تنش های پسماند گردد. تنش های پسماند ناشی از فرایند جوشکاری در ناحیه اطراف خط جوش، مثال خوبی برای کاربردهای این روش هستند. این روش بسیار سریع است و بدون محدودیت مکانی می توان آن را برای قطعات کوچک یا بزرگ مورد استفاده قرار داد. همچنین ابزارهای لازم برای این کار را می توان به آسانی و با هزینه های نسبتا کمی تهیه نمود.در این مطالعه، برای القای میدان مغناطیسی، از یک سیم پیچ کوچک با هسته آهنی استفاده گردید و برای ایجاد جریان نوسانی در سیم پیچ، از یک بورد الکتریکی ساده و ارزان قیمت استفاده شد که به وسیله یک سویچ الکترونیکی فرکانس بالا که در مسیر یک جریان مستقیم قرار گرفته است، یک موج متناوب مستطیلی را ایجاد می نماید. نتایج تجربی به دست آمده نشان می دهند که قطعه را می توان در فرکانس های نزدیک فرکانس طبیعی طولی قطعه و یا زیر هارمونی های آن به تشدید رساند و در این حالت تنش های طولی در مرتبه 100 مگاپاسکال در قطعه القا می شود. با ارتقای تجهیزات الکتریکی تهیه شده در این پژوهش، این امکان وجود دارد که تنش های القایی تا چندین برابر نیز افزایش داده شوند.بنابراین، به نظر می رسد با استفاده از تجهیزات مناسب، روش القای میدان مغناطیسی فرکانس بالا بتواند به عنوان یک روش جایگزین در عملیات تنش زدایی مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: القای تنش، میدان مغناطیسی متناوب، فرکانس طبیعی
|
  • Ali Alizadeh *, Mohsen Heydari Beni, Masoud Altafi, Jafar Eskandari Jam Pages 285-309
    Hybrid composite of aluminum base reinforced with alumina and graphite particles was prepared by vortex casting method along with centrifugal casting and its tribological behavior was investigated. The wear test was performed with a sliding speed of 60 cm/s and a force of N30. The results showed that by adding graphite and alumina to the aluminum base, the abrasion resistance of the hybrid composite increased. The amount of graphite in the hybrid composite had a great effect on the wear rate, and adding it to an optimal amount leads to a decrease in the wear rate and its further increase leads to an increase in the wear rate. With the presence of alumina particles, the hardness decreased less and the wear resistance increased. The Al-Al2O3-Gr hybrid composite showed a much better wear rate than the base alloy as well as the Al-Gr composite. Al-Gr composite had a higher wear rate than the base alloy due to the high amount of graphite and the absence of alumina particles. The scanning electron microscope investigations of the wear surfaces showed that in the base alloy, the wear mechanism is a combination of adhesive, scraping, and indentation mechanisms, while in composites, the dominant wear mechanism is scratching and indentation.
    Keywords: Hybrid composite, centrifugal casting, abrasion, Graphite, Alumina
  • Abbas Amoochi, Mohammadreza Sheykholeslami Borghani *, Rafat Mohammadi, Siamak Mazdak Pages 310-324

    The purpose of the levitation process is to neutralize the gravitational force on the sample with the help of a non-contact force and levitate the sample in the air without contacting the secondary surfaces. The benefits of eliminating the contact of a substance with external surfaces have led to the attention of the levitation process. Considering that among the levitation methods, ultrasonic levitation is the only method that can be applied to materials with different physical properties and geometries, levitation of the material in the liquid phase can also be done with the help of this method. The potential of ultrasonic levitation of liquids for use in cases such as pharmaceuticals, biology, controlling the structure of matter, etc., has led to several types of research in the field of improving the conditions of this process. In this article, an attempt has been made in the first part to review the theory and analytical relationships of the ultrasonic levitation process, and then in the second part, the studies conducted in the field of improving the conditions of the levitation process and the factors affecting it have been examined. Finally, the future of research in this field has been looked at.

    Keywords: Ultrasonic levitation, levitation of liquids, The force of ultrasound radiation
  • Mohammad Bagheri Nouri * Pages 325-345

    Phononic crystals are advanced structures which are created by repetition of inclusions in an elastically different host material. The distinguishing feature of these materials is the existence of a band gap. complete band gap is a frequency range that the phononic crystal prevents the propagation of elastic or acoustic waves in all directions whose frequency is in that range. Due to the feature of band gap, phononic crystals are suitable for managing the propagation of elastic waves. In this research, two-dimensional phononic crystal structures have been investigated. In order to reach the optimal band gap, many works have been done on the phononic crystal structures. In this article, the above efforts have been investigated including rotation of non-circular inclusions, adding an inclusion to the primary unit cell, changing the type of lattice and the shape of the inclusion, hybrid phononic crystal, nested phononic crystal, heterostructure phononic crystal, hierarchical phononic crystal and the use of Smart materials.

    Keywords: Phononic crystal, Band gap, Band structure, two dimensional structure
  • Afshin Abyaz, Siavash Fathollahi Dehkordi *, Foad Hamzeh, Alireza Naeimifard Pages 346-362
    The aim of this article is to select material for the components of the quadrotor drones with a time-variable structure. Although the use of a time-variable structure provides the capability to maneuver along various paths and exhibit diverse functionalities, dimensional changes may lead to component failures due to loads, vertical forces, and drag forces from the motors. Therefore, in the design process, in addition to considering weight and cost, parameters related to the durability and load-bearing capacity of the robot's structure must be examined. There are various criteria for selecting suitable materials for construction, and in this regard, the effectiveness of each criterion is specified in the design tables. Ultimately, the optimal materials for use are identified. The results indicate that by selecting Aluminum 7075-T6 and ABS+ Filament materials, the deformation of the drone's body under maximum motor loads is minimal, and the factors of weight and total cost are also optimized.
    Keywords: Quadcopter design, Time Dependent Dimensions, Mechanical Design, High-performance materials, Sustainable materials
  • Sirwan Farhadi *, Mohammad Aslani Pages 363-379
    In this research, the induction of high-frequency alternating stresses in steel parts using an alternating magnetic field has been investigated experimentally. This treatment, in addition to the induction of alternating stresses, can increase the temperature of the part and facilitate the release of residual stresses. Residual stresses caused by the welding process in the area around the weld line are a good example of the applications of this method. This method is very fast, and it can be used for small or large parts without space limitations. Also, the necessary equipment can be prepared easily at low costs.In this study, a small coil with an iron core was used to induce the magnetic field, and a simple and cheap electric board was used to create an oscillating current in the coil. The electric board employs a high-frequency electronic switch in a DC circuit to generate a rectangular waveform voltage. The obtained experimental results show that the steel part can resonate at frequencies close to the first longitudinal natural frequency or its subharmonics, and in this case, normal stresses in the order of 100 MPa are induced in the part. By upgrading the electrical equipment prepared in this research, it is possible to increase the induced stresses several times. Hence, employing appropriate equipment, the high-frequency magnetic induction method can be used as an alternative method for stress relief of welded joints.
    Keywords: Stress induction, Alternating magnetic field, natural frequency