فهرست مطالب

مهندسی مکانیک مدرس - سال سیزدهم شماره 6 (شهریور 1392)

نشریه مهندسی مکانیک مدرس
سال سیزدهم شماره 6 (شهریور 1392)

  • 152 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1392/05/01
  • تعداد عناوین: 14
|
  • فرامرز آشنای قاسمی، محمود اسلامی فارسانی صفحات 1-10
    چکیده- موادی که ترکیبی از میرایی و سفتی بالا دارند در بسیاری از کاربردهای صنعتی مورد توجه هستند. در تحقیق حاضر خواص میرایی و سفتی نانوکامپوزیت های پلی پروپیلن/کربنات کلسیم مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور پراکندگی بهتر نانوذرات کربنات کلسیم در ماتریس پلی پروپیلن، نانوذرات اولیه با یک تک لایه از اسید استایریک روکش شدند. تمامی ترکیب ها شامل 5، 10، 20 و 30 درصد وزنی از نانوذرات در یک اکسترودر دوپیچه همسوگرد مخلوط شدند و به کمک دستگاه پرس داغ به شکل صفحه، و سپس توسط پانچ پنوماتیک به صورت نمونه های کشش استاندارد درآمدند. خواص کششی نمونه ها به صورت تجربی بررسی گردید. به منظور بررسی خواص دینامیکی مکانیکی نمونه ها از آزمون DMTA استفاده شد و ساختار شناسی ترکیب ها نیز به کمک SEM انجام شد. تصاویر SEM پراکندگی مناسب نانوذرات کربنات کلسیم روکش شده با تک لایه از اسید استایریک را تایید کرد. نتایج تست کشش نشان داد که با افزایش درصد وزنی نانوذرات، استحکام کششی کاهش، و مدول افزایش می یابد. با توجه به نتایج آزمون DMTA، با افزایش نانوذرات کربنات کلسیم خواص میرایی نمونه ها بهبود می یابد.
    کلیدواژگان: پلی پروپیلن، نانوکربنات کلسیم، نانوکامپوزیت، خواص دینامیکی مکانیکی
  • محمدرضا وزیری سرشک صفحات 11-19
    مشاهدات آزمایشگاهی از مقاطع شکست، نحوه گسیختگی خستگی قطعات با مقطع نازک را متفاوت از قطعات ضخیم تر نشان می دهد. به نظر می رسد با توجه به ابعاد کم مقطع، اثر تمرکز تنش ناشی از زبری و ناهمواری سطح ایجاد شده در مرحله تولید سطح، بسیار قابل توجه است و نسبت به سایر اثرات متالوژیکی سطح که در گسیختگی خستگی قطعات ضخیم تر می توانند عامل غالب باشند برتر عمل می کند. در این طرح به کمک انجام مجموعه ای از آزمایشات، ضمن ارزیابی عوامل شکست خستگی قطعات با مقاطع نازک سعی می شود رابطه ریاضی عمومی موجود کتب طراحی اجزاء، برای اعمال پارامترهای فرآیند تولید سطح در مورد این مقاطع اصلاح شود. به کمک این رابطه طراح کیفیت سطح مورد نیاز را برای سازنده مشخص می کند و سازنده باید پارامترهای فرآیند تولید سطح را در جهت دستیابی به چنین کیفیتی انتخاب کند. ضرورت انجام این طرح زمانی مشخص می شود که خاطر نشان گردد با توجه به تکنولوژی های جدید بکار رفته در ماشینهای تراش امکان انجام مرحله پرداختکاری با هر شرایط برشی فراهم شده است، لذا باید طراح و سازنده نسبت به انتخاب شرایط برش معیاری را در اختیار داشته باشند.
    کلیدواژگان: زبری سطح، استحکام خستگی، قطعات نازک، تولید با ماشینکاری
  • امیررضا شاهانی، محمد سالاری صفحات 20-29
    در این مقاله تاثیر تغییر پارامترهای پهنای باند و سطح بارگذاری اتفاقی بر رشد ترک خستگی در یک نمونه CT با استفاده از تئوری حد مرکزی بررسی شده است. در این روش با فرض تئوری آماری حد مرکزی (CLT)، روابط توزیع عمر، تابع احتمال تخریب و قابلیت اطمینان استخراج می شود. برای در نظر گرفتن اثر نسبت تنش در معادلات نرخ رشد ترک خستگی، از معادله واکر استفاده شده است. سپس برای صحه گذاری نتایج بدست آمده در سه حالت بارگذاری اتفاقی با پهنای باندها و سطوح بارگذاری مختلف، نتایج تحلیل از جمله میانگین طول عمر نمونه و میانگین طول ترک بر حسب تعداد سیکل بارگذاری با نتایج آزمون مقایسه گردیده است که نشان دهنده توافق خوبی بین نتایج تحلیل و آزمون می باشد. همچنین نمودارهای قابلیت اطمینان و احتمال تخریب نیز بر حسب تعداد سیکل بارگذاری ارائه شده است.
    کلیدواژگان: بارگذاری اتفاقی، پهنای باند، سطح بارگذاری، رشد ترک خستگی، تئوری حد مرکزی
  • محمدحسین پل، غلامحسین لیاقت صفحات 30-42
    در این مقاله، تاثیر نانوذرات رسی بر روی رفتار بالستیکی مواد مرکب چند لایه شیشه/اپوکسی با بافت دوبعدی بطور تئوری و تجربی مورد بررسی قرار می گیرد. نانومواد مرکب هیبریدی از جنس شیشه/اپوکسی/نانورس بوده و با روش لایه چینی دستی تحت فشار ساخته شد.. همچنین نانورس با درصد وزنی 0، 3، 5، 7 و 10 نسبت به مجموعه رزین (اپوکسی- نانورس) درون سیستم اپوکسی پخش گردید. مقایسه نتایج آزمایشات بالستیکی و نتایج تئوری ارائه شده، نشان دهنده دقت بالای محاسبات تئوری می باشد. همچنین بررسی نتایج نشان می دهد حالت بهینه افزایش خواص بالستیکی با افزودن 3 درصد وزنی نانورس به مقدار 10 درصد بدست می آید. با این وجود بیشترین افزایش خواص بالستیکی در سرعتهای نسبتا بیش از حد بالستیک به مقدار 20 درصد با افزودن 10 درصد نانورس بدست می آید.
    کلیدواژگان: نانومواد مرکب پلیمری، خواص بالستیکی، خواص مکانیکی، نانورس
  • صالح اکبرزاده صفحات 43-51
    ه علت ملاحظات مربوط به هزینه و انرژی، همواره این علاقمندی وجود دارد که قطعات مکانیکی تحت شرایط بهینه و با عمر زیاد عمل نمایند. بسیاری از قطعات مکانیکی که نیاز به روان کاری دارند مانند چرخدنده ها، یاتاقان ها، و پیرو و بادامک ها معمولا در رژیم روان کاری مخلوط عمل می نمایند. عمر کاری این قطعات به دو رژیم تقسیم می گردد: دوران گذار سایش و دوران پایا. در این تحقیق مدلی نسبتا سریع که توانایی پیش بینی تغییرات زبری سطح در دوران گذار سایش را داشته باشد ارائه شده است. نتایج پیش بینی شده در این مدل با نتایج تجربی حاصل از تماس دو غلتک روان کاری شده اعتبارسنجی شده است. اثرات پارامترهای مختلف مانند بار، سرعت، زبری اولیه، و سختی ماده بر تغییرات زبری در این دوران نشان داده شده است.
    کلیدواژگان: روانکاری مخلوط، دوران گذار سایش، روش تقسیم بار، تماس مستطیلی
  • سعید فعلی، سیدسجاد جعفری صفحات 52-59
    هدف این مقاله ارائه ی روش تحلیلی جدیدی برای محاسبه میزان جذب انرژی ورق های ساندویچی آلومینیوم-فوم تحت اثر ضربه ی بالستیک پرتابه می باشد. ورق های ساندویچی آلومینیوم- فوم دارای هسته از جنس فوم می باشد که بین دو صفحه ی فلزی آلومینیومی می باشند، محصور شده است. ضربه زننده به دو صورت پرتابه استوانه ای سرتخت و سرکروی در نظر گرفته شده است. در مدل تحلیلی فرض شده است که لایه های فلزی بر اثر فشار مقاومتی متوسط دچار واماندگی شوند. همچنین فوم نیز بواسطه ی خردشدن بخشی از انرژی پرتابه را جذب می کند. جذب انرژی توسط ورق های ساندویچی آلومینیوم- فوم محاسبه و با استفاده از موازنه ی انرژی، سرعت حد بالستیک و سرعت باقیمانده ی پرتابه محاسبه شده است. مقادیر سرعت حد بالستیک و سرعت باقیمانده ی محاسبه شده با روش تحلیلی همخوانی مناسبی با مقادیر تجربی دارد. همچنین اثرات جرم و قطر پرتابه در میزان جذب انرژی ساندویچ پانل بررسی شده است.
    کلیدواژگان: ورق ساندویچی، فوم، آلومینیوم، سوراخ شدن
  • مهدی کریمی، حامد بختیاری، امین کشاورز صفحات 60-73
    در این مقاله بهینه سازی چند هدفه فرآیند اکستروژن پیچشی برای یک قطعه آلومینیوم مورد بررسی قرار گرفته است. زاویه اکستروژن، ضریب اصطکاک و سرعت بارگذاری به عنوان متغیرهای طراحی و کرنش ایجاد شده، میزان همگنی کرنش و نیروی اکستروژن به عنوان توابع هدف در نظر گرفته شده اند. ابتدا چندین نمونه توسط نرم افزار المان محدود Deform-3d شبیه سازی شدند و با استفاده از نتایج شبیه سازی، یک شبکه عصبی مصنوعی برای مدل سازی فرآیند اکستروژن پیچشی با موفقیت آموزش داده شد. نتایج نهایی به صورت نقاط غیرمغلوب پرتو استخراج شده و به کمک دیاگرام های سطح، محدوده بهترین مقدار برای زاویه اکستروژن، ضریب اصطکاک و سرعت حرکت پانچ به ترتیب در جدود 45 درجه، 0.7 و 7 متر بر ثانیه به دست آمد. در انتها با تشکیل سطوح پاسخ برای هریک از توابع هدف، نشان داده شد که زاویه اکستروژن و ضریب اصطکاک، موثرترین پارامترهای فرآیند هستند.
    کلیدواژگان: اکستروژن پیچشی، بهینه سازی چند هدفه، شبکه عصبی مصنوعی، شبیه سازی عددی، الگوریتم ژنتیک
  • ولی الله پناهی زاده رحیملو، حسن مسلمی نایینی *، غلامحسین لیاقت، مهدی سلمانی تهرانی صفحات 74-82

    در این مقاله، اثر دو مدل سخت شوندگی همسانگرد و سینماتیک بر روی میزان برگشت فنری کانال U شکل مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین به مطالعه اثر برخی پارامتر های تاثیرگذار بر روی برگشت فنری پرداخته شده است. برای این منظور یک دستگاه آزمایشگاهی شکل دهی غلتکی سرد طراحی و ساخته شده است. تغییرات زاویه شکل دهی، جنس ورق، هندسه غلتک و ضخامت ورق، پارامترهایی هستند که اثر آن ها با استفاده از شبیه سازی اجزای محدود و همچنین به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان دهنده دقیق تر بودن مدل سخت شوندگی همسانگرد در پیش بینی برگشت فنری می باشد. برای نمونه های آزمایش از ورق های با جنس فولاد ضدزنگ 304 و AISI 1015 استفاده شده است. مقایسه نتایج بدست آمده از شبیه سازی با مقادیر تجربی نشان دهنده صحت مدل سازی انجام شده می باشد.

    کلیدواژگان: شکل دهی فلزات، برگشت فنری، سخت شوندگی
  • رامیار مازوجی، افراسیاب رئیسی صفحات 83-95
    در این تحقیق هیدرودینامیک و انتقال حرارت جریان گازی درون یک میکروکانال به صورت عددی بررسی شده است. سرعت و دمای جریان ورودی به کانال یکنواخت است و شرط مرزی لغزش سرعت و پرش دما، با توجه به رژیم لغزشی جریان، روی دیواره کانال حاکم است. طول میکروکانال به اندازه ی کافی بلند در نظر گرفته شده تا در انتها شرط توسعه یافتگی هیدرودینامیکی و دمایی برقرار باشد. گسسته سازی معادلات حاکم بر مبنای حجم کنترل انجام شده و با استفاده از الگوریتم سیمپل حل شده اند. اثرات پارامترهای مختلف، از جمله اتلاف لزجت، رقت، هدایت محوری و خزش بر انتقال حرارت بررسی شده است. نتایج بیانگر آن است که مقادیر عدد ناسلت در میکروکانال ها با مقادیر آن در کانال های با ابعاد معمول متفاوت است. درنظر گرفتن اتلاف لزجت، سبب ایجاد پرش چشمگیری در عدد ناسلت موضعی می شود که مقدار پرش، مستقل از عدد برینکمن می باشد. افزایش رقت، انتقال حرارت را در دو جهت مخالف تحت تاثیر قرار می دهد. هم چنین اثر افزایش عدد پکله بر روی عدد ناسلت توسعه یافته ضعیف بوده درحالی که اثر رقت بر روی آن قوی و قابل ملاحظه بوده است.
    کلیدواژگان: میکروکانال، جریان لغزشی، رقت، پرش دمایی، اتلاف لزجت
  • فرهاد حاجی ابوطالبی صفحات 96-102
    آسیب فلزات، فرآیند فیزیکی پیشرونده ای است که در نهایت منجر به شکست آن ها می گردد. در این تحقیق ابتدا، مدل کوپله الاستیک- پلاستیک- آسیب نرم لمتر به همراه تئوری تغییر شکل های بزرگ توسعه داده شده و به صورت یک زیر برنامه در کد ABAQUS/EXPLICIT پیاده سازی می گردد. سپس با انجام آزمایش های کشش استاندارد و ریز سختی سنجی ویکرز، خواص مکانیکی و آسیب برای فولاد 14St تعیین می شود. برای ارزیابی مدل آسیب و هم چنین خواص تعیین شده، فرآیندهای برش و برش دقیق توسط مدل در دو حالت تئوری تغییر شکل های بزرگ و کوچک شبیه سازی می گردند. مقایسه نتایج شبیه سازی های عددی و گزارش های تجربی نشان می دهد که مدل آسیب نرم لمتر به همراه تئوری تغییر شکل های بزرگ می تواند به دقت رشد آسیب، شروع، گسترش ترک و شکست نرم را در فرآیندهای شکل دهی فلز با تغییر شکل های بزرگ پیش بینی نماید.
    کلیدواژگان: مدل آسیب نرم لمتر، تئوری تغییر شکل های بزرگ، فرآیندهای برش و برش دقیق، شکست نرم
  • مهناز ذاکری صفحات 103-113
    در این مقاله فرآیندهای بازپخت موجود برای رهاسازی تنش و رفع تنشهای پسماند از صفحات پلی کربنات، مطالعه و با انجام آزمایش ارزیابی می شوند. سپس با اعمال تغییر و تصحیح بر آنها، عملیات حرارتی متعددی به صورت سعی و خطا بر روی نمونه های گوناگون اجرا می شود. با بررسی نتایج حاصله، فرآیند حرارتی مناسبی پیشنهاد می شود که امکان تنش زدایی از صفحه پلی کربنات را ضمن کاهش زمان و هزینه بازپخت فراهم نماید. طبق این فرآیند، ابتدا دما تا 100 درجه سانتی گراد با نرخ ̊C/h 20 افزایش داده می شود. نمونه ها به مدت 3 ساعت در این دما نگهداشته شده و سپس تا دمای 140درجه، افزایش دما با نرخ کمتر ( ̊C/h 5) ادامه می یابد. پس از آن نمونه ها با نرخ ̊C/h1 گرمتر می شوند تا به دمای بیشینه ̊C 156Tmax = برسند. پس از رسیدن به این نقطه، بلافاصله خنک کاری آغاز می شود و نرخ خنک کاری، مانند نرخ گرم کردن نمونه ها خواهد بود.
    کلیدواژگان: بازپخت، فرآیند حرارتی، تنش پسماند، پلی کربنات، حاشیه هم تنش
  • حبیب امین فر، نیر رزم آرا صفحات 114-125
    در مقاله حاضر، شبیه سازی دینامیک مولکولی جریان پوآزی حاوی آرگون مایع درون یک نانوکانال با اعمال نیروی خارجی روی ذرات سیال، با استفاده از تابع پتانسیل های مختلف انجام شده است. برای محاسبه برهم کنش های بین اتم ها از سه مدل تابع پتانسیل لنارد-جونز مختلف، استفاده شده است. مدل های پتانسیل های بین مولکولی مدل شده عبارتند از: پتانسیل لنارد-جونز 6-12، پتانسیل لنارد-جونز 6-9، پتانسیل لنارد-جونز هموار. انرژی پتانسیل پروفیل های چگالی و سرعت در داخل کانال استخراج و بررسی شده اند. نتایج حاصله نشان می دهند که مشخصات و رفتار هیدرودینامیکی جریان به نوع تابع پتانسیل برهم کنش وابسته بوده و پیش بینی های پروفیل سرعت برای مدل پتانسیل لنارد-جونز 6-9 بیشتر از پتانسیل های لنارد-جونز 6-12 و لنارد-جونز هموار می باشد. همچنین، در شرایط یکسان با اعمال مدل تابع پتانسیل لنارد-جونز 6-9، سیستم شبیه سازی دیرتر به تعادل می رسد که این امر موجب افزایش زمان محاسبات می شود. نتایج حاصل از این تحقیق، تاثیر مدل نیروی برهم کنش بین مولکولی را در تحلیل و فهم جریان های با مقیاس نانو نشان می دهد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی دینامیک مولکولی، نانوکانال، جریان پوآزی، لنارد، جونز
  • جلال محمدی، حسن کریمی*، محمدحسین حامدی صفحات 126-139

    به وجود آمدن چرخش بدون عامل خارجی در جریان سیال به خود چرخشی معروف است. برخی از محققان در وجود یا عدم وجود پدیده خود چرخشی در جریان چاه اختلاف دارند. در تحقیق آزمایشگاهی و عددی حاضر، وجود پدیده خودچرخشی در جریان چاه مورد بررسی قرار می گیرد. در تحقیق آزمایشگاهی، یک چیدمان آزمایشگاهی جدید نسبت به کارهای گذشته ارائه می شود و اندازه گیری سرعت با توسعه روش تیمول بلو انجام می شود. نتایج آزمایش نشان داد که حتی با افزایش دبی خروجی تا چندین برابر دبی بحرانی ادعایی، مقدار خالص سیرکولاسیون در جریان، نسبت به مقدار ورودی خود افزایش پیدا نمی کند و یا به عبارت دیگر، پدیده خودچرخشی در جریان چاه رخ نمی دهد. در مطالعه عددی، پدیده خودچرخشی با هندسه و شرایط یکسان با آزمایش، به صورت 3 بعدی شبیه سازی می شود. نتایج بدست آمده نشان گر آن است که نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی همخوانی دارد و همانند نتایج آزمایش نشان می دهد که پدیده خودچرخشی در جریان چاه وجود ندارد. اضافه بر آن، نتایج عددی نشان داد که چرخش (یا مقدار متناظر آن سیرکولاسیون) دیده شده در آزمایش، ناشی از نامتقارنی جریان در ورودی است و با حذف این نامتقارنی، چرخش حذف می شود.

    کلیدواژگان: خودچرخشی، جریان چاه، گردابه ظرف حمام، جریان چرخش
  • مرتضی بهبهانی نژاد، مازیار چنگیزیان صفحات 140-152
    در این مقاله یک روش رتبه کاسته ی کارآ جهت پیش بینی رفتار جریان غیردائم کاویتاسیون جزئی ارائه شده است. در این راستا جریان پتانسیل غیر دائم همراه با کاویتی با استفاده از روش المان مرزی تحلیل گردیده است. کاویتاسیون جزئی بر اساس روش غیرخطی جزئی با شبکه ی ثابت همراه با برخی اصلاحات مدل شده است. روش رتبه کاسته ی ارائه شده بر مبنای مقادیر ویژه می باشد. بدین منظور، الگوریتم تکراری محاسبه ی مرز کاویتی که به صورت متداول جهت تعیین مرزهای کاویتی مورد استفاده قرار می گیرد، به طور بهینه ای حذف شده است. بر پایه روش های مذکور، تحلیل ویژه و مدل سازی رتبه کاسته جریان غیر دائم بر روی NACA 16-006 انجام گرفته است. دقت و کارایی مدل ارائه شده با بررسی حالت های مختلف مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. مقایسه ی نتایج بین الگوریتم پیشنهادی و روش های متداول بیانگر کارکرد روش پیشنهادی با دقت مطلوب می باشند. در نهایت نشان داده شده که مدل رتبه کاسته پیشنهادی از لحاظ زمان محاسباتی بسیار بهینه تر از روش متداول در تحلیل جریان غیر دائم کاویتاسیون جزئی بر روی هیدروفویل ها عمل می نماید.
    کلیدواژگان: کاویتاسیون جزئی، مدل سازی رتبه کاسته، روش المان مرزی، جریان غیر دائم، هیدروفویل
|
  • Pages 1-10
    Abstract- Materials which offer the combination of high damping and stiffness are attractive for many industrial applications. In this work the stiffness and damping properties of Polypropylene/Calcium-Carbonate (PP/CaCO3) nanocomposites have been studied. In order to improve the dispersion of CaCO3 nanoparticles in polypropylene matrix, nanoparticles were coated by monolayer of stearic acid. All samples containing 5, 10, 20 and 30 wt% nanoparticles were mixed in co-rotating twin screw extruder and were formed into sheet by hot press, then standard tensile specimens were provided by pneumatic punch. Tensile properties of samples were experimentally investigated. To examine dynamic mechanical properties we use DMTA and Morphology of samples was performed by SEM. SEM images showed a suitable dispersion of coated CaCO3 nanoparticles by monolayer of stearic acid. The results of tensile test showed that with growth of nanoparticles weight percent, tensile strength decreases and young’s modulus increases. According to the results of DMTA, damping properties of samples improve with the growth of CaCO3 nanoparticles.
    Keywords: Polypropylene, Nano Calcium Carbonate, Nanocomposite, Dynamic Mechanical Properties
  • Pages 11-19
    Thin walled structures are among the main parts for several industrial machines. They usually expose variant stresses; therefore fatigue is their major failure mechanism. However experimental observations of the cross section of failed parts indicate that their fatigue fracture differs from what generally expected as high-cycle fatigue behavior. The mathematical estimations demonstrate that stress concentration due to surface roughness plays greater role compare to other surface metallurgical factors which may be predominant factor in the case of fatigue crack generation for thick walled structures. Generating several experimental data, an attempt is made in this study, to investigate fatigue failure of these particular parts. In addition the practical equation available in machine component design books is modified to implement the effect of manufacturing parameters properly. Application of developed equation makes it possible for designers to communicate with manufactures in a better way by proposing expected surface quality. The manufacturers are supposed to choose suitable fabricating parameters (particularly machining parameters) to achieve required quality. In addition this criterion may be inspected easily by quality control managers even via visual inspection.
    Keywords: surface roughness, Fatigue endurance, Thin walled structure, Machined part
  • Mohammad Salari Pages 20-29
    In this paper, the effect of bandwidth and loading level parameters changes of random load histories on the fatigue crack growth is studied by the central limit theory. In this method, the life probabilistic distribution and probability of failure function and reliability function are derived by the central limit theory. The walker equation is used to account the stress ratio effect in the fatigue crack growth rate equations. Then, the theoretical results are verified by the test results in the three random loading conditions with the various bandwidths and loading levels. A good agreement among the theory and test results was observed. The probability of failure and reliability diagrams via number of cycles is presented too.
    Keywords: random loading, bandwidth parameter, loading level, fatigue crack growth, Central Limit Theory
  • Mohammad Hossein Pol Pages 30-42
    In this paper, the influence of nanoclay Closite 30B on ballistic impact behavior of 2D woven E- Glass/Epoxy laminated composite has been investigated Theoretical and experimentally. The structure of the hybrid nanocomposite is glass/epoxy/nanoclay laminate and is manufactured by hand layup method under pressure. The nanoclay is dispersed into the epoxy system in a 0%, 3%, 5%, 7% and 7% ratio in weight with respect to the matrix. Comparison of theoretical results and results of the ballistic impact test are shown a good correlation. The results have shown that optimal to increase in energy absorption is 10% in 3% nanoclay content. Howevere, in the impact velocities far than ballistic impact, maximum increasing in energy absorption is 20% in 10% nanoclay content.
    Keywords: Polymer, matrix nanocomposites (PMCs), Impact behavior, Ballistic behavior, Mechanical property, Nanoclay
  • Pages 43-51
    Due to the energy concerns, it is always desired to run the mechanical elements under optimized operating conditions. Many lubricated mechanical elements such as gears, rolling element bearings, cam and followers etc. usually operate under mixed-lubrication regime. In this regime, both the lubricant film as well as the asperities contribute in carrying the load. The life span of these elements is divided into two regimes: running-in and steady-state. In this research an efficient model has been presented to predict the variation in asperities height during running-in. The predicted results are verified with experimentally-obtained published data. A parametric study on the effect of operating conditions such as load and speed as well as initial surface roughness and material hardness on the roughness variation during running-in has been conducted.
    Keywords: Mixed, lubrication, running, in, load, sharing method, rectangular contact
  • Seyed Sajad Jafari Pages 52-59
    In this paper, a new analytical model has been presented for energy absorption of aluminum-foam sandwich panels under ballistic impact. The panels consist of foam core sandwiched between two aluminum skins. In analytical model two types of sticker including cylindrical projectile with flat and hemispherical ended have been considered. It is supposed that aluminum skins failure by mean resistive pressure. Also foam absorbed a partial of projectile energy by crushing. Energy absorption of aluminum-foam sandwich panel is calculated and energy balancing equation has been employed for determination the ballistic limit and residual velocity of projectiles. The results of ballistic limit and residual velocity computed by new model have good agreement with experimental results. Also the effects of projectile mass and diameter in energy absorption of sandwich panel has been investigated.
    Keywords: sandwich panel, foam, aluminum, perforation
  • Mahdi Karimi, Hamed Bakhtiari, Amin Keshavarz Pages 60-73
    In this paper, the multi-objective optimization of twist extrusion process is carried out using the artificial neural network model and the genetic algorithm. the target purpose functions are equivalent plastic strain, strain distribution and extrusion force. the design variables are twist angle, friction factor and the loading rate. the FEM model of the process is first created and used to create training cases for the ANN, and the well-trained ANN is used as a quick and exact model of the process. Then the optimization of the design variables is conducted by an integrated genetic algorithm and the ANN model to create a set optimal solutions (pareto front).
    Keywords: Twist extrusion, Multi, objective optimization, genetic algorithm
  • Hassan Moslemi Naeini Pages 74-82

    In this paper, the role of isotropic and kinematic hardening models are discussed in cold forming of a U-channel considering the springback phenomenon. The effect of influential parameters on the springback is also studied. For this purpose, a cold roll forming machine was built using a milling machine. The effects of forming angle’s changes, sheet material, roll geometry and sheet thickness are studied experimentally and numerically. The results show that the isotropic work hardening model is more precise in prediction of the springback. 304 stainless steel and AISI 1015 are used in experimental verification. Comparison of the simulation results with experimental values demonstrates the accuracy of the modeling.

    Keywords: Sheet metal forming, spring, back, hardening model
  • Pages 83-95
    Abstract- Hydrodynamics and Heat transfer of a gaseous flow in microchannels is performed numerically. Velocity and temperature at the channel inlet is uniform and the rarefaction effect is imposed to the problem via velocity slip and temperature jump boundary conditions, according to the slip flow regime. The channel is sufficiently long to reach fully developed flow at the outlet. The numerical methodology is based on the control volume finite difference scheme and discrete equations are solved using SIMPLE algorithm. Effects of various parameters such as viscous dissipation, rarefaction, axial conduction and thermal creep on heat transfer have been considered. The results indicate that the Nusselt number in microchannels has a different value than in conventional channels. Local Nu number is found to experience a jump by the presence of viscous dissipation. The magnitude of the jump is independ of the Brinkman number values. Heat transfer is affected in two opposite directions by rarefaction increasing. Also, as Peclet number increases, there is a weak increase in fully developed Nu number values but there is significant effect of Kn number on it.
    Keywords: Microchannel, Slip flow, Rarefaction, Temperature jump, Viscous dissipation
  • Pages 96-102
    Abstract- Damage of metals is a progressive physical process which finally leads to the failure of them. In this study, first, a coupled elastic- plastic- Lemaitre's ductile damage model combined with large deformations theory is developed and implemented as a subroutine into ABAQUS/EXPLICIT code. Then, by performing standard tensile and Vickers micro-hardness tests, mechanical and damage properties for St14 steel are determined. For validation of the damage model and also identified properties, cutting and fine cutting processes are simulated by the model in two cases of large and small deformation theories. Comparison of the numerical simulation results and experimental reports show that Lemaitre's ductile damage model combined with large deformation theory can accurately predict damage evolution, crack initiation, propagation, and ductile fracture in the metal forming processes with large deformations. Keywords: Lemaitre's Ductile Damage Model, Large Deformations Theory, Cutting and Fine Cutting Processes, Ductile Fracture.
    Keywords: Lemaitre's Ductile Damage Model, Large Deformations Theory, Cutting, Fine Cutting Processes, Ductile Fracture
  • Mahnaz Zakeri Pages 103-113
    In this paper, annealing processes for stress relaxation and removing residual stresses from polycarbonate sheet are studied and evaluated using experimental tests. Then, by making some alterations and modifications in the previous heating cycles thermal operations are performed on different samples in a try and error process. Appraising the obtained results, a modified thermal cycle is presented which can remove the residual stress from the polycarbonate sample, while reducing the time and cost of the annealing process. According to this process, the temperature is raised to 100˚C at the heating rate of 20˚C/h. The samples are kept at this temperature for 3 hours and then, the heating is continued up to 140˚C at a slower rate of 5˚C/h. Then, the specimens are heated at the rate of 1˚C/h until maximum temperature of Tmax = 156˚C. After reaching this point, the samples are cooled immediately, and the cooling rates are same as the heating rates.
    Keywords: Anealing, Thermal Process, Residual Stress, Polycarbonate, Isochromatic Fringe
  • Habib Aminfar, Nayyer Razmara Pages 114-125
    In the present paper, Molecular Dynamics Simulation (MDS) is performed for Poiseuille flow of liquid Argon in a nanochannel by embedding the fluid particles in an external force with different potential functions. Three types of Lennard-Jones (LJ) potentials are used as interatomistic or molecular models for evaluations of interactions and density, velocity profiles across the channel are investigated. The interatomic potentials are LJ 12-6 potential, LJ 9-6 potential and LJ-Smooth potential. Density and velocity profiles across the channel are investigated. Obtained results show that hydrodynamic characteristics and behavior of flow depends on the type of interaction potential. It is shown that the LJ 9-6 predictions for velocity and temperature are larger than those of LJ12-6 and LJ-Smooth potentials. Also, applying LJ 9-6 results in further calculations time. The results show the effect of interaction force model on the understanding and analyzing of nanoscale flows.
    Keywords: Molecular Dynamics Simulation, Nanochannel, Poiseuille Flow, Lennard, Jones
  • Jalal Mohammadi, Hassan Karimi, Mohammad Hamedi Pages 126-139

    The appearance of swirl in the fluid flow, without any external factors, is named self-rotation. There is no consensus among the researchers on the possibility of self-rotation in sink flow. In the present study, this phenomenon is studied experimentally and numerically. In the experiment, a new setup is proposed and the thymol-blue method is developed for velocity measurement. The experimental results show that the net value of circulation in the flow domain does not increase relative to its inlet value with increasing drain flow rate up to several times of claimed critical value. In other words, self-rotation does not happen in sink flow. In the numerical study, the three-dimension model of the experiment is simulated under the same conditions with the experiment. The simulation results have good agreement with the experiment ones and show that the self-rotation does not occur. In addition, the numerical results show that the swirl, or corresponding circulation, which was seen in the experiment, is due to asymmetry of input flow and by eliminating this asymmetry, the swirl can be removed completely.

    Keywords: Self, Rotation, Sink flow, Bathtub vortex
  • Maziar Changizian Pages 140-152
    An efficient reduced-order modeling (ROM) approach to predict unsteady behavior of partial cavity flows is proposed. The unsteady potential flow along with the cavity effects is analyzed using the boundary element method (BEM). Partial cavity flow is modeled based on the partially non-linear model without re-gridding with some modification. Proposed reduced-order model (PROM) is based on the fluid eigenmodes. The spatial iterative scheme that is usually used to determine the cavity extent is efficiently removed in order to construct the flow eigensystem. Eigenanalysis and reduced-order modeling of unsteady flows over a NACA 16-006 section are performed using the proposed reduced-order modeling approach. Numerical examples are presented to demonstrate the accuracy of the proposed method. Comparison between the obtained results of the proposed method and those of conventional ones indicates that the present algorithm works well with sufficient accuracy. Finally, it is shown that the proposed method is computationally more efficient than the conventional one for unsteady sheet cavitation analysis on hydrofoils.
    Keywords: Partial Cavity, Reduced Order Modeling, Boundary Element Method, Unsteady Flow, Hydrofoil