فهرست مطالب

مهندسی مکانیک - سال سی و نهم شماره 1 (پیاپی 57، بهار و تابستان 1388)

مجله مهندسی مکانیک
سال سی و نهم شماره 1 (پیاپی 57، بهار و تابستان 1388)

  • تاریخ انتشار: 1388/10/11
  • تعداد عناوین: 7
|
  • مهرداد پورسینا، پویا فوده، داوود پورسینا صفحه 1
    آهنگری شعاعی داغ یک فرآیند آهنگری قالب باز محسوب می شو د که برای تبدیل لقمه های فولادی بزرگ به سیلندرهای توپر و توخالی مورد استفاده قرار می گیرد. تغییر شکل در این روش حاصل تعداد زیادی عمل رفت و برگشت چهار قالب می باشد که با فاصله کوتاه و به صورت شعاعی در محیط قطعه کار قرار گرفته اند. از آنجاییکه ماکزیمم توان دستگاه های آهنگری شعاعی، مقداری ثابت است، دانستن مقدار نیروی وارد بر قالب می تواند از آسیب رساندن به دستگاه و هدر رفتن ماده جلوگیری به عمل آورد. در این تحقیق فرآیند آهنگری شعاعی داغ تک مرحله ای با استفاده از روش اجزای محدود سه بعدی و به صورت ترمومکانیکی شبیه سازی گردیده است. رفتار ماده الاستو- ویسکو- پلاستیک و اصطکاک به صورت ترکیبی از اصطکاک کولمب و تنش برشی محدود شده در نظر گرفته شده است. از آنجایی که تعیین نیروی آهنگری با استفاده از شبیه سازی فرآیند نیاز به صرف زمان و هزینه زیاد دارد، به منظور پیش بینی نیروی وارد بر قالب، از روش رویه پاسخ که یکی از روش های طراحی آزمایش است، استفاده گردیده است. روش رویه پاسخ روشی است که با استفاده از یک سری تکنیک های آماری و ریاضی، رابطه ای درجه 2 بین پارامترهای خروجی و ورودی به وجود می آورد و فرآیند را بهینه می کند. در این مقاله چهار پارامتر زاویه ورودی قالب، درجه حرارت اولیه قطعه کار، میزان پیشروی طولی قطعه کار و میزان کاهش سطح مقطع قطعه کار به عنوان پارامترهای ورودی و نیروی وارد بر قالب به عنوان پارامتر خروجی در نظر گرفته شده است.
    کلیدواژگان: آهنگری شعاعی داغ، قطعات استوانه ای توپر، اجزای محدود سه بعدی، روش رویه پاسخ
  • محمدرضا دهقانی زاده بغدادآبادی، اصغر دشتی رحمت آبادی، سید محمد تقی المدرسی صفحه 11
    شبکه های عصبی مصنوعی سیستم های پردازش اطلاعات می باشند که در سال های اخیر مورد توجه بسیاری از محققان برای مدل سازی فرآیندهای مختلف و همچنین در حل مسائل گوناگون در حوزه های خطی و غیر خطی قرار گرفته اند. در مقاله حاضر از روش شبکه های عصبی جهت بررسی عملکرد یاتاقان گازی غیر مدور دولب موارد کاربرد فراوانی در صنعت دارد، استفاده شده است. در این راستا مولفه های عملکرد استاتیکی و دینامیکی این نوع یاتاقان ها از قبیل مقدار زاویه مشخصه، ظرفیت تحمل بار، اتلاف انرژی و میزان پایداری تحت تاثیر پارامترهای عدد تراکم پذیری(عدد یاتاقان)، زاویه نصب و زاویه انحراف یاتاقان مورد مطالعه و ارزیابی قرار می گیرند. نتایج به دست آمده در این مقاله با محدود نتایج گزارش شده در کارهای قبلی که از روش اجزا محدود بدست آمده اند، مطابقت نزدیکی داشته و در عین حال زمان کم محاسبات و سادگی روش حل نیز قابل ملاحظه می باشد. از بررسی نتایج حاصله مشاهده می شود که چرخش یاتاقان غیر مدور دو لب در اعداد تراکم پذیری مختلف، مرز پایداری سیستم را افزایش می دهد و اثر آن در اعداد تراکم پذیری بالا محسوس تر می باشد.
    کلیدواژگان: یاتاقان گازی غیر مدور، دو لب، شبکه های عصبی مصنوعی
  • موسی رضایی، رضا حسن نژاد صفحه 25
    در تحقیق حاضر ترک به صورت ترک خستگی و با رفتار باز و بسته شدن مدل شده است، بدین منظور سفتی موضعی در محل ترک به صورت تابعی غیرخطی از دامنه ارتعاش تیر در نظر گرفته شده است طوریکه با تغییر دامنه تیر برحسب زمان، سفتی آن تغییر یافته و موجب تغییر پیوسته فرکانس و شکل مود تیر برحسب زمان می شود. بعلاوه با استناد به نتایج تجربی نشان داده شده است که سفتی تیر در محل ترک بین دو مقدار متناظر با حالت بسته شدن و باز شدن کامل ترک تغییر می کند و بسته به عمق ترک، نسبت سفتی تیر در محل ترک در حالت بسته شدن کامل ترک به حالت باز شدن کامل ترک مقدار ثابتی است. در روش پیشنهادی، پاسخ دینامیکی تیر ترک دار با استفاده از محاسبه انرژی مکانیکی بر مبنای پارامترهای مودال تیر در هر لحظه، بدست می آید. نتایج به دست آمده حاکی است که با ثابت بودن عمق نسبی ترک، هر چه طول تیر کوتاهتر می شود و در نتیجه موقعیت ترک به محل تکیه گاه نزدیکتر می شود، فرکانس اصلی تیر کاهش بیشتری از خود نشان می دهد. به منظور صحه گذاری نتایج، مقایسه ای بین تغییرات نسبت فرکانسی تیر ترک دار به ازای شدت های مختلف ترک با نتایج تجربی، انجام گرفته است.
    کلیدواژگان: ارتعاشات آزاد، ترک خستگی غیرخطی، سفتی موضعی تابع دامنه، سوپرهارمونیک، شکل مود تابع زمان
  • محمدحسن شجاعی فرد، امیر باقری صفحه 37
    ساختار این مقاله بر شبیه سازی و تحلیل حرارتی و مکانیکی، سوپاپ دود موتور XU7 در دو مرحله استوار گردیده است. در ابتدا از خاصیت تقارن محوری استفاده شده و سوپاپ، نشیمنگاه، راهنما و فنر مدل گردیده است. در مرحله اول با در نظرگرفتن جریان گازخروجی از سوپاپ با نرم افزار FLUENT تحلیل حرارتی سوپاپ انجام می شود. تحلیل حرارتی با شروع از شرایط اولیه تا رسیدن به شرایط یکنواخت حرارتی انجام شده که بیشینه دما 700 درجه سانتیگراد به دست می آید. در مرحله دوم با نرم افزار ANSYS و توزیع دمای به دست آمده از مرحله قبل تحلیل تنش حرارتی انجام می شود که بیشینه تنش در جهت محیطی و در لبه سوپاپ و به اندازه تقریبی 100 مگاپاسکال به دست می آید. در تحلیل گذرای سازه ای که در طول یک سیکل انجام گرفت، مشخص گردید که مقادیر تنش سازه ای کمتر از تنش های حرارتی است.
    کلیدواژگان: سوپاپ دود، المان محدود، تحلیل حرارتی، جریان گاز خروجی، موتور احتراق داخلی
  • رحمت الله قاجار، پیمان گروه صفحه 49
    در این مقاله، فرآیند اتوفرتاژ برای یک ماده الاستیک-پلاستیک سخت شونده خطی مورد تحلیل قرار گرفته است. این تحلیل بر مبنای معیارهای ترسکا و فون-میسز به گونه ای صورت گرفته که روابط برای هر یک از دو معیار مذکور در غالب یک معادله مشترک قابل بیان باشند.
    هدف اصلی این مقاله تعیین یک رابطه ساده و کاربردی برای تعیین شعاع و فشار اتوفرتاژ بهینه است که حداقل تنش ممکن را در نقطه بحرانی یک استوانه اتوفرتاژ شده نتیجه دهد. به علاوه، این رابطه دارای دو ویژگی می باشد: 1- دقت بالاتری را از طریق در نظر گرفتن سخت شوندگی خطی ارائه می دهد، 2- برای هر یک از دو معیار ترسکا و فون-میسز معتبر و قابل استفاده باشد. بنابرین، روابطی برای شعاع، میزان و فشار اتوفرتاژ بهینه ارائه می شود بطوری که با به کار بردن یک ضریب، برای هر دو معیار ترسکا و فون-میسز به صورت همزمان قابل استفاده می باشند. همچنین، با تعریف یک پارامتر جدید، که معیاری از سخت شوندگی نسبی است و مقداری بین 1 (برای ماده الاستیک-پلاستیک کامل) و کوچکتر از 2 (برای ماده الاستیک-پلاستیک سخت شونده خطی) دارد، اثر سخت شوندگی نیز در آنها لحاظ می شود. با مقایسه نتایج این پژوهش با نتایج تحقیقات پیشین صحت آنها مورد تایید قرار گرفت.
    کلیدواژگان: الاستیک، پلاستیک سخت شونده خطی، اتوفرتاژ، بهینه سازی، تاثیر سخت شوندگی
  • حسن مسلمی نایینی، امیر حسین رحیم یار هریس، مهدی سلطانپور، عبدالرحیم ساجدی نژاد، خالد واحدی صفحه 59
    در این مقاله شکل دهی لوله های قطور به روش CUO با استفاده از روش اجزاء محدود و به وسیله نرم افزار MSC.Marc شبیه سازی شده است. روش CUO که جهت تولید لوله های قطور با درز جوش طولی بکار می رود شامل سه مرحله Cing یا خمکاری لبه های ورق، Uing یا شکل دادن ورق به فرم U و Oing یا گرد کردن لوله می باشد. هدف از این تحقیق تحلیل عددی فرآیند شکل دهی لوله به روش CUO و فراهم نمودن امکان بررسی نحوه تاثیر پارامترهای مختلف شکل دهی بر روی خواص و هندسه محصول نهایی می باشد. نوع تحلیل انجام شده کرنش صفحه ای بوده و رفتار ماده الاستیک پلاستیک در نظر گرفته شده است. توزیع تنش معادل و کرنش پلاستیک معادل در هر یک از مراحل تحلیل در بخشهای مختلف ورق و همچنین نیروی لازم جهت انجام هر یک از مراحل فرآیند محاسبه شده است. با استفاده از نتایج این تحلیل می توان شکل هندسی بهینه پانچ و نیروهای وارد بر اجزاء مختلف ماشین آلات شکل دهی را محاسبه نمود. به منظور اطمینان از صحت تحلیل انجام شده نتایج تحلیل با نتایج تجربی مقایسه شده و تطابق مناسبی بین آنها مشاهده گردید.
    کلیدواژگان: روش شکل دهیCUO - روش اجزاء محدود، MSC، Marc - تحلیل الاستیک پلاستیک
  • نسترن براتی، محمد علی فقیهی ثانی صفحه 67
    در تحقیق حاضر اثر دمای عملیات حرارتی، استفاده از پراکنده ساز، pH سل اولیه و سرعت بیرون کشیدن نمونه از سل بر روی ریزساختار پوشش آناتاز ایجاد شده بررسی شده است. پوشش یکنواختی از نانوذرات TiO2 بر روی فولاد L 316 توسط فرایند سل- ژل اعمال شده است. در این فرایند سل پایدار TiO2 توسط Butyle Titanate) -ηTBT(Tetra -، اتانول و اتیل استواستات (EAcAc) آماده گردید. شرایط بهینه برای رسیدن به پوشش یکنواخت و نانوساختار آناتاز توسط آنالیز XRD و SEM بررسی شد. نتایج بیانگر تشکیل ساختار آناتاز با اندازه کریستالیت های حدود 5/8 نانومتر در دمایc° 400 می باشد. استفاده از پراکنده ساز به میزان بهینه منجر به بهبود کیفیت، یکنواختی پوشش ایجاد شده و جلوگیری از آگلومره شدن ذرات شد. با کاهش pH سل اولیه اندازه کریستالیت ها کاهش یافت. از طرفی با توجه به نتایج، افزایش سرعت بیرون کشیدن نمونه از سل تاثیر مستقیم روی ضخامت پوشش ایجاد شده دارد.
    کلیدواژگان: تیتانیا، پوشش نانوساختار، سل، ژل، فولاد زنگ نزن L 316
|
  • Mehrdad. Poursina, Pouya. Foode, Davoud. Poursina Page 1
    Radial forging is an open die forging process for converting ingot into the hollow and solid cylinders. Deformation in this process results from a large number of short strokes and high speed hammer blows on the workpiece. Because of maximum forging force per die is constant, determining of die force before process can prevent die damage and wastage of material. In this research a hot radial forging process is simulated thermo mechanically through 3D finite element method. The behaviour of material is considered as an elastic-visco-plastic. A mixture of coulomb law and constant limit shear is applied to simulate workpiece-die contact. As determination of radial forging force by simulation, is time consuming, so in this paper for prediction die force, response surface method (RSM) is used. RSM is the combination of mathematical and statistical techniques used in an empirical study of relationships and optimization, where several independent variables, influence a dependent variable or response. RSM, the relationships between the responses and the variables investigated is commonly approximated by polynomial functions, whilst the model parameters are obtained by a small number of experiments utilizing a design of experiment. In this paper four parameters such as die inlet angle, billet temperature, work piece feed rate and reduction used as input parameters and die force used as output parameter.
  • M.R. Dehghanizade, A. Dashti, S.M. Almodarresi Page 11
    Artificial Neural Networks (ANNs) are information processing systems which in recent years have attracted the attention of many researchers for modeling of the systems and also finding solution for linear and nonlinear problems in various fields. In the present work, using ANNs method, the performance of two lobe gas lubricated noncircular journal bearing are investigated. For this purpose, the effect of compressibility number (bearing number), mount and tilt angles on the static and dynamic performance characteristics of these bearings, such as attitude angle, load carrying capacity, power loss and stability margines, are studied. The present results of ANNs method compared with earlier reported results obtained by finite element method (FEM), are in good match. It is while the ANNs method is simple and consumes not much computer time. The results also show that tilling of the two lobe bearings can improve the stability margines and this effect is more at higher compressibility numbers.
  • M. Rezaee, R. Hassannejad Page 25
    In this paper, a new approach to free vibration analysis of a cracked cantilever beam is proposed. By considering the effect of opening and closing the crack during the beam vibration, it is modeled as a fatigue crack. Also, local stiffness changes at the crack location are considered to be a nonlinear amplitude-dependent function and it is assumed that during one half a cycle, the frequencies and mode shapes of the beam varies continuously with time. In addition, by using the experimental tests, it is shown that the local stiffness at the crack location varies continuously between the two extreme values corresponding to the fully closed and the fully open cases of the crack. Then, by using the mechanical energy balance the dynamic response of the cracked beam is obtained at every time instant. The results show that for a specific crack depth, by approaching the crack location to the fixed end of the beam, more reduction in the fundamental frequency occurs. Furthermore, for a specific crack location, the fundamental frequency diminishes and the nonlinearity of the system increases by increasing the crack depth. In order to validate the results, the variations of the fundamental frequency ratio against the crack location are compared with experimental results.
  • M.H. Shojaei-Fard, A. Bagheri Page 37
    Internal combustion engines produce exhaust gases at extremely high temperatures and pressures. As these hot gases pass through the exhaust valve, temperatures of the valve, valve seat, and stem increase. To void any damage to the exhaust valve, heat is transferred from the exhaust valve through different parts, especially the valve seat contact. Because of exposure to hot exhaust gases, the valve burning of an internal combustion engine is a critical issue. In this study, for thermal analysis the exhaust valve of the XU7 engine at the maximum power is considered. Modeling and analysis is performed using axisymmetric, at two steps in FLUENT and ANSYS software and the exhaust valve, seat, guide and spring are modeled. At first step taking into consideration exhaust gas flow from exhaust valve, transient thermal analysis using FLUENT software is performed from an initial conditions and followed until the steady state condition. The maximum temperature of the valve is obtained in steady state condition and it’s value is 700 ºC. At two steps using ANSYS software and temperature distribution as a result of previous step, thermal stress analysis is performed and the result shows that the maximum stress happened at the edge of the head, and with the value of more than 100 MPa. Also, the structural analysis is done where the structural stresses is smaller than the thermal stresses.
  • R. Ghajar, P. Gervehi Page 49
    In this paper, autofrettaged process is investigated using elastic-linear strain hardening plastic material model. This analysis is based on Tresca and Von-mises criteria so that formulation can be expressed as a equation for both of criteria.The aim of this paper is determination of an applied and simple formulation to specify optimum autofrettage radius and optimum autofrettage pressure. In addition, the equation has two properties: 1- because of using elastic-linear strain hardening plastic material model, has high accuracy. 2- It can be expressed for both of Trecca and Von-mises criterion. Therefore, formulations is provided for optimum autofrettage radius and optimum autofrettage pressure so that using a factor can be applied for both of Trecca and von-mises criterion. Also, using defention of a new parameter, that is criterion of relatively hardening which is between 1 (for elastic-perfect plastic) and smaller than 2 (for elastic-linear strain hardening plastic), the effects of hardening is prescribed. Verification of results is evaluated in by comparison with the results of previous researches.
  • H. Moslemi Naeini, A.H. Rahimyar Haris, M. Soltanpour, A. Sajedinezhad, K. Vahedi Page 59
    In this research forming of CUO large diameter pipes is simulated by MSC.Marc. The aim of the present work is the analysis of forming process and to determine the effects of different forming parameters on geometry and properties of final product. A plane strain elastic-plastic analysis is presented and the distribution of equivalent stress and equivalent plastic strain at each increment as well as required force for each forming part are calculated. Results of the analysis compare well with experiments.
  • N. Barati, M.A. Faghihi Sani Page 67
    In this research the effect of heat treatment temperature, dispersant, pH of initial sol and withdrawal speed on microstructure of prepared anatase coating was studied. The uniform coating of TiO2 was prepared on 316L stainless steel by sol-gel method. In this process TiO2 stable sol was obtained by mixing of Tetra-η-Butyle Titanat, Ethyl Aceto Acetate and Ethanol. Optimized conditions to achieve uniform nanostructure coating have been examined by XRD and SEM tests. Results indicated that heat treatment in 400 °C resulted in anatase phase with 8.5 nm crystallite sizes. Dispersant addition in optimized amount promoted formation of a uniform film by prevention of agglomeration. By decreasing pH of sol, crystallite sizes were decreased. Increasing withdrawal speed affected the thickness of film directly.