دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251520191222Investigation of Viscoelastic-Viscoplastic-Viscodamage Behavior of Polymers under
Cyclic Loadings and Parametric Study of Their Mechanical Behaviorبررسی رفتار ویسکوالاستیک-ویسکوپلاستیک-ویسکوآسیب پلیمرها تحت بارگذاری چرخهای و مطالعه پارامتریک رفتار مکانیکی آن967980290510.22060/mej.2018.13914.5778FAمحمدشجاعیفردکارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک-طرحی کاربردی، دانشگاه تهران، تهران، ایرانمصطفیباغانیاستادیار دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهرانحمیدشهسواریدکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایرانروزبهاقبالپورکارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک-طرحی کاربردی، دانشگاه تهران، تهران، ایرانJournal Article20180129Nowadays, polymers have attracted many researchers due to individual properties in responding to mechanical loadings. According to their time and rate-dependent response to the exterior loads, there was too much complexity to predict mechanical responses. Thus, a thermodynamically consistent viscoelastic-viscoplastic-viscodamage model is considered to predict their mechanical responses. Along with this purpose, the explicit time-discrete form of the constitutive model is used in the finite element software ABAQUS by VUMAT subroutine. This method is valuable since its accuracy, low running time and no need for Jacobian matrix calculations. After validating ABAQUS user subroutine with experimental data obtained from creep, creep-recovery and repeated creep-recovery tests on the polymer, constitutive model sensitivity to the material parameters such as viscoelastic, viscoplastic and damage properties has been investigated. Along with this purpose, it can be observed that increasing viscoplastic and damage parameters could cause rising in the viscoplastic strain and damage variable. Then, the direct effects of loading time and stress level and the indirect effects of unloading time on the polymer strain and damage variable were investigated in the two repeated creep-recovery tests with constant and increasing amplitudes. For instance, doubling the increasing amplitude cycle number from 50 to 100 could rise service life and decrease about 75 percent of damage level.ا توجه به وابستگی پاسخ پلیمرها به نرخ و زمان،در شرایط اعمال بارگذاری خارجی، پیچیدگی بسیاری جهت پیشبینی پاسخ مکانیکی این مواد وجود دارد. ازاینرو، جهت مطالعه رفتارمکانیکی این مواد در حین اعمال بارگذاری، یک مدلسازگارترمودینامیکی ویسکوالاستیک-ویسکوپلاستیک-ویسکوآسیب برای پیشبینی پاسخ مکانیکی این مواد درنظر گرفته شده است. بدین منظور این مدل ساختاری را به صورت صریح گسستهسازی زمانی کرده تا در قالب سابروتین مادی در نرمافزار اجزای محدود آباکوس بکارگرفته شود، این روش بهدلیل دقت وزمان حل مناسب وعدم نیاز به ماتریس شیب و محاسبات پیچیده آن در هر گام زمانی بسیار ارزشمند است. پس از صحتسنجی کد سابروتین به وسیله نتایج آزمایشگاهی، به بررسی حساسیت رفتار مکانیکی پلیمر نسبت به خواص مکانیکی از جمله خواص ویسکوالاستیک، ویسکوپلاستیک و ویسکوآسیب آن پرداختهشدهاست. در ادامه، همچنین تاثیر مستقیم زمان بارگذاری و سطح تنش اعمالی و رابطه معکوس زمان باربرداری بر افزایش متغیر آسیب و کرنش بوجود آمده در این بستر در دو نوع بارگذاری خزشبازیابی چرخهای افزایشی و ثابت مشاهده شده است. بهطور مثال، دو برابر کردن تعداد سیکل افزایش دامنه از 50 تا 100 ،موجب افزایش عمر و کاهش حدود 75 درصدی میزان آسیب میگردد.https://mej.aut.ac.ir/article_2905_332b8cf4e0c03ce271293736212e2d76.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251520191222Numerical Analysis of Mechanical Behavior of Semi-Crystalline Polymers Based on
Continuum Damage Mechanicsتحلیل عددی رفتار مکانیکی پلیمرهای نیمهبلوری از دیدگاه مکانیک آسیب محیط پیوسته981992291410.22060/mej.2018.13846.5729FAهادیمهدی پوردانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهرانمهدیگنجیانیدانشگاه تهران، دانشکده مهندسی مکانیکJournal Article20171218In the current study, semi-crystalline polymers and their properties are introduced, and then a mechanical model is precisely presented in order to predict the behavior of these materials. In this model, a material point of the semi-crystalline polymer is considered as an aggregate of inclusions of two phases, namely, the crystalline and the amorphous phase, with the interface plane of these two phases. Constitutive equations of each phase are demonstrated. A numerical algorithm is presented for solving the constitutive equations of each phase, in stages. Moreover, the general behavior of the material is determined in terms of each phase behavior using volume averaging. Because of the availability of the material parameters for polyethylene, this material has been taken into account. Obtained numerical results are reported and compared to that of previous models. After supporting the validity of the presented model, the effect of some material parameters including crystalline phase damage rate, release parameter, amorphous phase damage rate, saturation damage, rubber shear modulus, and amorphous phase strength on polyethylene behavior has been discussed in details.در پژوهش حاضر، برای تحلیل رفتار پلیمرهای نیمهبلوری، با استفاده از دیدگاه مکانیک آسیب محیط پیوسته، یک مدل مکانیکی ارائه شده است. در این مدل، یک نقطه مادی از پلیمر نیمهبلوری به صورت مجموعی از تودهها، شامل دو فاز بلوری و بیشکل و صفحه مرزی فازها درنظر گرفته شده و معادلات اساسی هر یک از فازها تشریح شده است. سپس الگوریتمی عددی برای حل معادلات اساسی هر فاز به صورت مرحله به مرحله ارائه شده است. همچنین با استفاده از میانگین گیری حجمی، رفتار کلی ماده برحسب رفتار هرکدام از فازها مشخص گردیده است. به دلیل در دسترس بودن پارامترهای مادی برای پلیاتیلن، رفتار این ماده مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج عددی بدست آمده با نتایج مدلها و آزمایشات قبلی مقایسه شده است، پس از تأیید اعتبار مدل ارائه شده، تأثیر پارامترهای نرخ آسیب فاز بلوری، پارامتر رهایی، نرخ آسیب فاز بیشکل، آسیب اشباع، مدول برشی لاستیکی و مقاومت فاز بیشکل بر رفتار پلیاتیلن مورد بررسی قرار گرفته است.https://mej.aut.ac.ir/article_2914_607969bd20ce42d596576e14082c9b3e.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251520191222Determination of Crack Growth in St52 Structural Steel via Acoustic Emission
Technique and Its Application in Steel Structuresپیشبینی رشد ترک در فولاد سازهای St52 با استفاده از آزمون نشرآوایی وکاربرد آن برای سازه های فولادی9931004293510.22060/mej.2018.13041.5512FAمحمدریاحیعلم و صنعت*مهندسی مکانیکسید مصطفیمطلوبیدانشجوی ذکتری/دانشگاه علم و صنعتسید میلادحسین نژاددانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک- دانشگاه علم و صنعت ایرانJournal Article20170619Acoustic emission is one of the most important techniques in none-destructive test, that is able to evaluate crack growth in steel element of structure and is efficient in order to condition monitoring for deployment on in-service bridge component and these data can be used for schedule planning for maintenance of bridge structure. In the line of experiments and empirical research, samples of structural steel (St52) were used as a compact tension specimen in axial tensile fatigue test in order to study the crack growth. In this study, application of acoustic emission technique for health monitoring and determination of crack length in components of steel structure which are under axial fatigue load are investigated by using experimental test result, for this purpose correlation between acoustic emission parameters such an energy rate, count rate, and crack length and fatigue life has been studied. Finally, by using the extracted data from acoustic emission and fatigue test result, and least mean square regression analysis, the value of the constant for the relation between crack length and acoustic emission parameters have been determined.فناوری نشر آوایی، یکی از روشهای نوین در زمینه آزمونهای غیر مخرب میباشد که قابلیت بررسی رشد ترک در قطعات فلزی را داشته و برای به کارگیری بر روی سازههایی نظیر پل جهت بررسی و ضعیت اعضای آن مناسب میباشد و اطلاعات این آزمون میتواند برای برنامهریزی زمانبندی نگهداری سازه پل به کار رود. در راستای پژوهشهای تجربی، نمونههایی از جنس فولاد سازهای اِس.تی 52 به صورت نمونههای کششی فشرده تحت بارگذاری خستگی محوری به منظور بررسی رشد ترک به همراه فیکسچر مورد نیاز نیز تهیه شد. سپس با کمک نتایج حاصل از آزمونهای تجربی ارتباط بین پارامترهای نشر آوایی از جمله نرخ انرژی و نرخ شمارش، رشد ترک و عمر خستگی مورد بررسی قرار گرفته است. سپس با استفاده از نتایج استخراج شده از آزمون نشر آوایی و خستگی و با استفاده از تحلیل رگرسیون حداقل مربعات، مقادیر ثابت آنها محاسبه شده و نهایتا طول ترک اندازهگیری شده و نتایج آن ارائه گردیده است.https://mej.aut.ac.ir/article_2935_b3e65d479a1d7736cb76100d870267d6.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251520191222Tire Hardness Modeling Based on Longitudinal Ultrasonic Velocity Using the Gaussian Process Regressionمدلسازی سختی تایرها برپایه سرعت انتشار امواج فراصوتی طولی با استفاده از رگرسیون فرآیند گاوسی10051016284810.22060/mej.2018.13494.5649FAابوالفضلFoorginejadاستادیار گروه مهندسی مکانیک/ دانشگاه صنعتی بیرجند0000-0002-4257-9175مرتضیطاهریدانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجندنادرملاییعضو هیات علمی گروه مهندسی کامپیوتر دانشگاه صنعتی بیرجندمهدیشیواعضو هیات علمی گروه مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی بیرجندJournal Article20170930Non-destructive tests have capabilities to investigate and identify the defects and properties of the test piece without changing the physical and mechanical properties of the sample. The non-destructive ultrasonic test has been used in many investigations to study different material properties such as mechanical and structural properties. The ultrasonic wave propagation velocities have been widely used for metal hardness measurement. In this study, for the first time, non-destructive ultrasonic testing has been employed to measure the hardness of rubber compounds using Gaussian process regression. Eighty-seven samples with different formulations were prepared and vulcanized. After the vulcanization, the compound hardness of the samples and the longitudinal ultrasonic wave velocity through them was measured. The result of Gaussian process regression model shows that this model performs well and able to predict tire hardness. Also, investigating repeatability shows that this method can be a good alternative for conventional hardness testing method in measuring the hardness of rubbers. According to the low time of the test in this method and no need to sample preparation, the proposed method can be used in tire production lines.آزمونهای غیرمخرب، از قابلیت شناسایی عیوب و بررسی خواص قطعه بدون تغییر خواص قطعه، برخوردار میباشند. آزمون غیرمخرب فراصوتی در پژوهشهای بسیاری برای مطالعه ویژگیهای مختلف مواد از قبیل خواص مکانیکی و ساختاری، مورد استفاده قرار گرفته است. از سرعت انتشار امواج فراصوتی به شکل گستردهای در اندازهگیری سختی فلزات استفاده میشود. در پژوهش حاضر برای اولین بار از روش غیرمخرب آزمون فراصوتی برای بررسی سختی لاستیک استفاده شده و مدلسازی توسط رگرسیون فرایند گوسی انجام شده است. به این منظور 87 نمونه آمیزه با فرمولبندی متفاوت تهیه و در دو دمای متفاوت پخت گردیدند. پس از فرآیند پخت، خواص سختی و سرعت امواج فراصوتی طولی درون آمیزه اندازه گرفته شدند. نتایج مدلسازی انجام شده توسط رگرسیون فرآیند گاوسی نشان دادند که مدل ایجاد شده به شکل موفقیت آمیزی قادر به پیش بینی سختی در لاستیک است. همچنین با وجود بررسی تکرارپذیری وجود ارتباط بین سختی و سرعت امواج فراصوتی مشاهده شده است و امکان جایگزینی روش ارائه شده برای اندازهگیری پارامتر سختی وجود دارد. مزیت دیگر روش پیشنهادی، زمان کوتاه انجام آزمون و عدم نیاز به جداسازی نمونه در خطوط تولید لاستیک است که باعث میشود بتوان از آن به شکل برخط در خطوط تولید تایر استفاده نمود.https://mej.aut.ac.ir/article_2848_b5106ec6e438669556f384fe14c2b69d.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251520191222Study the Fatigue Behavior of AISI 1045 Steel Using Ultrasonic Fatigue Test Machineمطالعه رفتار خستگی فولاد آ.آی.اِس.آی 1045 با استفاده از دستگاه آزمایش خستگی فراصوتی1017102478710.22060/mej.2016.787FAسعیدامینیکاشان بلوار قطب راوند دانشگاه کاشانمحسنآقاییدانشگاه کاشانJournal Article20160310Fatigue is essential in the use of metals in view of the progress made. In the last two decades, a new branch in the life cycle of fatigue called very high cycle fatigue has received much attention from researchers, with access to this number of cycles (107 and above) in practice using modern test devices due to its low frequencies. are time consuming and costly. On the other hand, for many materials, fatigue failure after 107 cycles has been reported. Investigating fatigue properties over a very long cycle is a significant issue in ensuring the longevity and reliability of machinery in light of growing industrial demands. To achieve such a number of cycles, a fatigue test machine with a working frequency of about 20,000 Hz is used, which due to its high frequency, time reduction and achieving high cycle is an advantage of this machine. Therefore, in this article, as a new work in the iran, we design and manufacture an ultrasonic device and then study the fatigue behavior of steel specimensدر استفاده از فلزات با توجه به پیشرفتهای صورت گرفته، توجه به مساله خستگی امری ضروری میباشد. در دو دهه اخیر شاخه جدیدی در عمر خستگی به نام خستگی در چرخه خیلی زیاد مورد توجه محققان قرار گرفته است که دسترسی به( 107 به بالا) در عمل با استفاده از دستگاههای آزمایش امروزی به دلیل فرکانسهای پایین آنها زمانبر و پر این تعداد چرخه ) 107 چرخه گزارش شده است. بررسی خواص خستگی هزینه میباشد. از طرفی برای بسیاری از مواد، شکست خستگی بعد از در چرخه خیلی زیاد، مساله ای قابل توجه برای حصول اطمینان از عمر زیاد و قابل اطمینان ماشین آلات با توجه به مطالبات رو به رشد صنعتی میباشد. برای دستیابی به این تعداد چرخه از دستگاه آزمایش تست خستگی با فرکانس کاری در حدود 20000 هرتز استفاده میشود که با توجه به فرکانس بالا، کاهش زمان و دستیابی به چرخه های بالا از مزیای این دستگاه میباشد. لذا در این مقاله به عنوان کاری جدید در کشور، به طراحی و ساخت دستگاهی با روش فرا صوتی و سپس مطالعه رفتار خستگی نمونههای فولادی پرداخته میشود.https://mej.aut.ac.ir/article_787_ab9c47faba0b83329e7411b8d78a6323.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251520191222On the Behavior of Carbon and Kevlar Fibers in Cylindrical Composites Subjected to
Low-velocity Impact: Experimental Observation and Numerical Analysisبررسی رفتار الیاف کربن و کولار در استوانهی کامپوزیتی تحت ضربه سرعت پایین: تحلیل تجربی و عددی10251040299910.22060/mej.2018.14134.5806FAیونسمحمدیعضو هیات علمو و مدیر گروه/ گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی قزوین، قزوینحامدقاسمیدانشجوی دکتری مکانیک، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد قزوین، دانشگاه آزاد اسلامی قزوین، قزوینمرتضیاسدیدانشجوی کارشناسی ارشد مکانیک، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد قزوین، دانشگاه آزاد اسلامی قزوین، قزوینJournal Article20180225High ratio of strength to weight in fiber reinforced polymer composites causes to their applications in many of the structures and components. In this study an experimental and numerical investigation on four composite cylinders’ response to low-velocity impact is carried out. The studied cylinders were considered to be carbon-only, kevlar-only, kevlar-outside/carbon-inside, and carbon[1]outside/kevlar-inside. The experimental impact test was applied on the samples using a drop-weight impact apparatus without initial velocity with a spherical steel impactor. In the numerical part, a finite element (FE) modeling technique has been used in ABAQUS software to investigate the impact behavior. In this paper, various types of modeling methods, meshing process and types of elements were discussed in the software. The issues of concern were the contact force, contact duration, and deflection of the specimens. It was found that kevlar fiber has more ability to absorb energy compared to carbon fiber and that the carbon-only specimen has the greatest contact force and the lowest deflection compared with the other samples. To validate the experimental data, they were compared with the results obtained from FE analysis and a strong concurrence was found between them.نسبت استحکام به وزن باال در کامپوزیتهای زمینه پلیمری تقویت شده با الیاف سبب شده است که در بسیاری از سازهها و قطعات مورد توجه واقع شود. در این مقاله به تحلیل تجربی و عددی چهار استوانه کامپوزیتی تحت ضربه با سرعت پایین پرداخته شده است. ساختار این لولهها به صورت فقط کربن، فقط کولار، کولار- خارج/ کربن- داخل و کربن- خارج/ کولار- داخل میباشد. در تست آزمایشگاهی از دستگاه ضربهی سقوط آزاد با یک ضربه زننده کروی فولادی جهت اعمال ضربه بدون سرعت اولیه استفاده شده است. در بخش عددی جهت بررسی رفتار ضربه از روش مدلسازی اجزاء محدود در نرمافزار آباکوس مورد استفاده قرار گرفته است. در پژوهش حاضر انواع روشهای مدلسازی، فرایند مشبندی و انوع المانها در نرم افزار مورد بحث قرار گرفته است. در تحقیق حاضر نیرو، مدت زمان تماس و جابجایی نمونهها مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به نتایج میتوان دید که الیاف کولار قابلیت جذب انرژی بیشتری را نسبت به کربن داشته و استوانه فقط کربنی بیشترین نیروی تماسی و کمترین جابجایی را در مقایسه با سایر نمونهها دارد. برای صحت سنجی، نتایج تجربی با نتایج نرمافزار آباکوس مطابقت داده شده است که تطابق بسیار نزدیکی بین دو نتیجه وجود دارد.https://mej.aut.ac.ir/article_2999_6152f7bcd842168c0cc1abd5b42a5bff.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251520191222Investigation of the Microstructure and Mechanical Properties of Aluminum/Brass
Composite Produced by Accumulative Roll-Bonding Processبررسی ساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت آلومینیوم/برنج تولید شده با فرآیند نورد تجمعی10411046285610.22060/mej.2018.13217.5570FAعلیرخشندهدانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایرانمحمد علیمیرزایی خلیل آبادیدانشگاه هرمزگانJournal Article20170730Accumulative roll-bonding process that is one of the severe plastic deformation processes is investigated by the authors in order to fabricate ultrafine grained aluminum/brass composite. In this study, the aluminum composite is reinforced with brass in seven cycles of accumulative roll-bonding at room temperature and without any heat treatment. Tensile strength and hardness of the composite increase strongly in the first cycle. These mechanical properties do not change significantly with increasing the number of cycles. After seven cycles of the process, tensile strength and hardness of the composite compared to the initial Al sheet respectively increased to 46% and 85%. Also, elongation of the composite decreases strongly in the first two cycles and slightly increased in the following cycles. These changes in the mechanical properties during the accumulative roll-bonding process are due to the strain hardening and cold working mechanism in the primary cycles and the grain refinement in the final cycles. The microstructure results of the composite shows that the average values of grains reach 250 nm and the distribution of brass particles in the composite become more uniform with increasing the accumulative roll-bonding cycles.فرآیند نورد تجمعی یکی از روشهای تغییر شکل پالستیک شدید است که برای ساخت کامپوزیت آلومینیم/برنج ریزدانه توسط نویسندگان این مقاله بررسی شده است. در تحقیق حاضر کامپوزیت زمینه آلومینیومی با برنج توسط فرآیند اتصال نوردی تجمعی در دمای اتاق، بدون عملیات حرارتی بین سیکلی تقویت شده است. استحکام کششی و سختی کامپوزیت در سیکل اول فرآیند افزایش چشمگیری پیدا میکند. در سیکلهای بعدی این فرآیند خواص مکانیکی تغییر چندانی نمیکند. بعد از هفت سیکل انجام فرآیند استحکام کششی و سختی کامپوزیت نسبت به نمونه اولیه آلومینیوم به ترتیب 46 و 85 درصد افزایش یافت. همچنین ازیاد طول تا سیکل دوم کاهش شدید داشته و در سیکلهای بعدی مقدار کمی افزایش مییابد. این تغییرات در خواص مکانیکی در طول فرآیند نورد تجمعی به دلیل کرنش سختی و مکانیزم کارسرد در سیکلهای ابتدایی و ریزشدن دانهها در سیکلهای پایانی این فرآیند میباشد. نتایج ریزساختار کامپوزیت نشان میدهد که میانگین اندازه دانههای کامپوزیت تولید شده به مقدار 250 نانومتر رسیده و ذرات فلز برنج با افزایش تعداد سیکل فرآیند، توزیع یکنواختتری پیدا میکند.https://mej.aut.ac.ir/article_2856_a15db235e843a23a99d35e2e9ca4bae0.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251520191222Improving Mechanical Properties of Ultrafine-Grained Titanium Produced through
Warm ECAP Using a Novel Lubrication Systemارائهی یک سیستم روانکاری نوین جهت بهبود خواص مکانیکی تیتانیوم فوقریزدانه تولید شده به روش پرسکاری گرم در کانال همسان زاویهدار10471056292610.22060/mej.2018.13851.5737FAحامدمقصودلودانش آموخته مهندسی مکانیک ، کارشناسی ارشد ساخت وتولیدمهدیگردوییدانشکده مهندسی مکانیک و مکاترونیک، دانشگاه صنعتی شاهرودسیدهادیقادریدانشگاه صنعتی شاهرود- دانشکده مهندسی مکانیک و مکاترونیک0000-0003-1198-6795Journal Article20171228In this research, warm equal channel angular pressing of grade 2 pure titanium was investigated. A new design was proposed for tooling with 90º channel angle, which eliminated problems such as the undesired flow of material between the two die halves, increased forming load and sticking of the sample in the die. A lubrication system consisting of copper foils and molybdenum disulfide was found to be effective after some trials. Using this lubrication system, 4 passes of equal channel angular pressing at 260 ºC was completed successfully. Tensile test results, demonstrated after the 4th pass, ultimate tensile strength increased by 57% while the reduction of area decreased by 14%. Reducing the process temperature and using appropriate lubrication, and ultimate tensile strength of 799 MPa was achieved which is well above the values already reported from similar researches. The microstructure and fracture surface of the equal channel angular pressing titanium were investigated using a scanning electron microscope. The results show that the initial grain size of 18 μm reduces to 729 nm after four passes. In addition, the fracture surface of the sample shows the formation of fine uniformly distributed dimples, indicating a homogenous structure of the samples.در این پژوهش، پرسکاری گرم تیتانیوم خالص درجه 2 در کانال همسان زاویهدار یا ایکپ مورد مطالعه قرار گرفت. طراحی جدید قالب با زاویه کانال 90 درجه مشکل جریان ناخواسته فلز بین دو کفه قالب، افزایش شدید نیرو و گیرکردن قطعه را برطرف کرده است. پس از سعی و خطا، مشخص شد بهترین مکانیزم روانکاری، استفاده همزمان فویل مس و روانکار مولیبدن دیسولفاید است. در این شرایط عملیات ایکپ در دمای 260 درجه سانتیگراد تا چهار مرحله با موفقیت انجام شد. بر روی نمونههای موفق، آزمون کشش اجرا و مشخص شد پس از چهار مرحله پرسکاری، استحکام کششی نهایی % 57 افزایش و کاهش سطح مقطع تنها % 14 افت داشته است. در نهایت با کم کردن دمای فرآیند و استفاده از سیستم روانکاری مناسب، استحکام کششی نهایی به 799 مگاپاسکال رسید که از مقادیر گزارش شده در پژوه شهای مشابه بیشتر است. بررسی ریزساختار و رفتار شکست تیتانیوم ایکپ شده، به کمک تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام و نتایج نشان داد اندازه دانه نمونه از مقدار متوسط اولیه 18385 نانومتر پس از 4 مرحله ایکپ به 729 نانومتر رسید. همچنین تصاویر مقطع شکست پس از چهار مرحله ایکپ، ایجاد حفرههای ریز، کم عمق و با توزیع یکنواخت را که نشاندهنده همگن شدن ساختار است، مشخص نمود.https://mej.aut.ac.ir/article_2926_c534eeb670fb05c58770d70a0023466c.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251520191222The Study of Effective Process Parameters in the Warm Sheet Hydroformingبررسی پارامترهای تاثیرگذار فرآیندی در روش هیدروفرمینگ گرم ورق10571068268610.22060/mej.2017.13052.5517FAاحسانخسروجردیمرکز پژوهشی شکل دهی مواد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، مازندران، صندوق پستی 484محمدبخشی جویباریمرکز پژوهشی شکل دهی مواد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، مازندران، صندوق پستی 484حمیدگرجیمرکز پژوهشی شکل دهی مواد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، مازندران، صندوق پستی 4840000-0003-2446-7839سید جمالحسینی پورمرکز پژوهشی شکل دهی مواد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، مازندران، صندوق پستی 484سید محمدحسین پورمرکز پژوهشی شکل دهی مواد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، مازندران، صندوق پستی 484Journal Article20170623Nowadays, in different industries, especially in the automotive industry, the use of lightweight materials such as aluminum alloys has been increased in order to reduce the weight of parts and fuel consumption. These alloys have low formability at room temperature. To overcome this problem, forming at elevated temperatures is proposed. In this paper, formability of 5052 aluminum alloy sheet under hydrodynamic deep drawing assisted by radial pressure process has been studied at the warm condition. Initially, after analyzing the effect of geometric parameters on thickness distribution and punch force, the effects of temperature, fluid pressure and punch speed on thickness distribution, punch force and limiting drawing ratio have been investigated. Also, the effects of forming temperature and punch speed on the minimum thickness of the workpiece have been studied using the Taguchi method. Based on the obtained results, higher temperature in warm isothermal and non-isothermal states leads to a decrease and increase in the part thickness, respectively, while higher punch speed helps in thickness improvement. It was found that the limiting drawing ratio increases with increasing temperature in non-isothermal state and with decreasing temperature in an isothermal condition. In addition, an increase in fluid pressure leads to a higher limiting drawing ratio.امروزه در صنایع مختلف، بهویژه در صنعت خودروسازی، بهمنظور کاستن از وزن قطعات و کاهش مصرف سوخت، استفاده از مواد سبکی مانند آلیاژهای آلومینیوم افزایش یافته است. این آلیاژها در دمای اتاق شکلپذیری پایینی دارند. برای رفع این مشکل، شکلدهی در دماهای بالا پیشنهاد شده است. در این مقاله، شکلپذیری ورق آلومینیومی 5052 تحت فرآیند کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی در حالت گرم بررسی شده است. در ابتدا، پس از بررسی اثر پارامترهای هندسی بر روی توزیع ضخامت و نیروی سنبه، اثر دما، فشار سیال و سرعت سنبه بر روی توزیع ضخامت، نیروی سنبه و نسبت کشش حدی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین، بررسی اثر دمای شکلدهی و سرعت سنبه بر کمترین ضخامت قطعهکار با روش تاگوچی انجام شد. بر اساس نتایج بدست آمده، دمای بالاتر در حالتهای گرم هم دما و غیر هم دما به ترتیب موجب کاهش و افزایش ضخامت قطعهکار میگردد، درحالیکه سرعت سنبه بالاتر در هر دو حالت به بهبود ضخامت قطعهکار کمک میکند. مشخص شد که نسبت کشش حدی با افزایش دما در حالت غیر همدما و با کاهش دما در حالت همدما افزایش مییابد. بعلاوه، افزایش فشار سیال منجر به نسبت کشش حدی بالاتر میشود.https://mej.aut.ac.ir/article_2686_8488d6ddccbf811dac99810fadb9bb17.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251520191222The Effect of Calcium Carbonate Nanoparticles and Compatibilizer on the Surface
Roughness and the Surface Scratch Resistance of the Polyamide 6بررسی تاثیر نانو ذرات کربنات کلسیم و سازگار کننده بر زبری سطح و مقاومت خراش سطحی پلی آمید 610691076282210.22060/mej.2018.13400.5621FAامیر حسیندائی سرخابیدانشگاه آزاد واحد تبریزغلامحسینامجدیدانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامیJournal Article20170909Due to the widespread use of polyamides in various industries and the need to achieve high resistance to surface scratches and optimum surface roughness, in this paper, surface roughness and surface scratch resistance of polyamide 6 reinforced with nanoparticles of calcium carbonate and maleated polyamide as compatibilizer based nanocomposites specimens have been investigated. For this purpose, components of nanocomposite specimens, with the different weight of nanoparticles of calcium carbonate, by twin coil extruder mixture and specimens by the method of injection molding were prepared. To perform the hardness scratch test, the nano-coupled hardness device was used in the atomic force microscope, which has a nanoscale test instrument equipped. In order to study the roughness and surface scratch resistance of the specimens, the effect of three variables, vertical force of the scratch, the weight of the reinforcing phase and the compatibilizer have been investigated. The results show that the addition of calcium nano carbonate particles from one to three parts per hundred resin, increases the roughness value by about two times, and also reduces the surface roughness by about a 40 percent reduction in the weight of a compatibilizer.با توجه به کاربرد گسترده پلیآمیدها در صنایع مختلف و لزوم دست یافتن به مقاومت بالا در مقابل خراشهای سطحی و زبری سطح مطلوب، در این مقاله، به مطالعه زبری سطح و مقاومت خراش سطحی، نمونههای نانوکامپوزیت پلیآمید 6 تقویت شده با نانوذرات کربنات کلسیم و پلیآمید پیوند خورده با مالئیک انیدرید به عنوان ماده سازگا رکننده، پرداخته شده است. در این راستا، اجزای نمونههای نان وکامپوزیتی با قسمتهای وزنی مختلف نانوذرات کربنات کلسیم با دستگاه اکسترودر د وپیچه مخلوط گردیده و با روش قالبگیری تزریقی اقدام به آمادهسازی نمونهها شده است. برای انجام آزمون خراش از دستگاه نانو سختیسنج کوپل شده به میکروسکوپ نیروی اتمی که دارای ابزار آزمون نانومکانیکی مجهز به یک نوع نوک فرورونده میباشد، استفاده شده است. بمنظور مطالعه زبری و مقاومت خراش سطحی نمونهها تاثیر سه متغیر، نیروی عمودی خراش، قسمت وزنی فاز تقویتکننده و ماده سازگا رکننده بررسی شده است. نتایج نشان میدهند که افزودن ذرات نان وکربنات کلسیم از یک قسمت وزنی به سه قسمت وزنی، مقدار زبری را تقریبا تا دو برابر افزایش داده و همچنین افزودن یک قسمت وزنی سازگا رکننده زبری سطح را در حدود 40 درصد کاهش میدهد.https://mej.aut.ac.ir/article_2822_127fea760175f33b8ab1aa6f8b5b16de.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251520191222Experimental and Numerical Investigation on Mixed Mode Fracture of PMMAتحلیل تجربی و عددی شکست پلیمر پلی متی لمتاکریلات تحت مود مرکب10771088289910.22060/mej.2018.14020.5776FAپرواحسینیطراحی کاربردی مهندسی مکانیک، دانشکده مکانیک دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایراننقدعلیچوپانیدانشیار /مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی سهند تبریزJournal Article20180128Existence a crack in structural parts is the main problem of predicting failure especially in mixed mode loading conditions. In most applications, fracture is happened under mode-I (tensile), mode- II (shear) or the combination of shear and tensile modes. Arcan test specimen was originally designed for use with composite materials, but in recent years has been adapted by many researchers for use with isotropic materials. In this paper, in an attempt to study the fracture toughness, test specimens were prepared in the form of butterfly from Polymethylmethacrylate polymer in specimen thickness of 10 mm. Experimental fracture tests were performed in three different crack lengths and first mode, mixed-mode and the pure second mode by changing the loading angle, using a specially developed fixture, based on Arcan. Load versus displacement curves were obtained. Furthermore, the fixture and specimen were modeled in ABAQUS/CAE, and stress intensity factors were derived. Using critical loads of the tests and the dimensionless stress intensity factors, obtained from the finite element analysis, fracture toughness of the polymer was determined. As the result, it can be seen that the shearing mode fracture toughness is larger than opening mode toughness. This means that cracked specimen is weaker in tensile loading. Finite element analysis was performed using elastic properties of the Poly methyl methacrylate polymer.وجود ترک در قطعات از مهم ترین عوامل شکست سازه ها می باشد. در اغلب موارد کاربردی، شکست سازه ها تحت مود یک یا مود دو و یا ترکیب مودهای کششی و برشی اتفاق می افتد. آزمایش آرکان که در اصل برای مواد کامپوزیتی طراحی شده است، در سا لهای اخیر توسط بسیاری از محققان برای مواد همگن مورد استفاده قرار گرفت. در این پژوهش برای دستیابی به مقادیر بحرانی شکست، نمونه های آزمون به شکل پروانه ای از جنس پلیمر پلی متیل متاکریلات به ضخامت 10 میلی متر تهیه شدند. آزمون نمونه ها در سه طول ترک مختلف و سه مود اول و مرکب و دوم خالص با تغییر زاویه بارگذاری بر پایه آزمایش آرکان و با استفاده از گیره ای با طراحی نوین انجام گرفت. نمودار بار بحرانی بر حسب جابجایی بدست آمد. در ادامه گیره به همراه نمونه در نرم افزار آباکوس مدل شده و ضرایب شدت تنش استخراج شدند. با استفاده از بار بحرانی حاصل از آزمون و ضرایب شدت تنش بی بعد به دست آمده از تحلیل المان محدود، چقرمگی شکست این پلیمر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بیانگر این است که ماده پلیمری استفاده شده در این تحقیق در شرایط بارگذاری برشی دارای چقرمگی شکست بیشتری بوده و در بارگذاری کششی ضعیف تر است. آنالیز المان محدود با استفاده از خواص الاستیک پلیمر پلی متیل متاکریلات انجام پذیرفت.
https://mej.aut.ac.ir/article_2899_ef1bdabb503321d66a38269d935da16f.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251520191222Numerical and Experimental Investigation of Lubricant Effect in an Isothermal Precision Forging Process of a Titanium Blade Using Open Die Compression of Cylindrical Rod Testتحلیل عددی و تجربی اثر روانکار در فرآیند آهنگری دقیق همدمای پره تیتانیومی با استفاده از آزمون فشار قالب باز میله استوانهای10891096277410.22060/mej.2018.13480.5645FAحمیدعربیمحقق شاغل در دانشگاه صنعتی مالک اشترمهردادخاندائیعضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی مالک اشترمحمدبیگ محمدیدانشجوی کارشناسی ارشد/دانشگاه صنعتی مالک اشتر/ مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‏های ساختJournal Article20170926
Friction has an important role in both plastic flow of workpiece material and the determination of the required force during the forging process. Therefore, in order to increase the accuracy of the numerical simulation results in the process of die designation as well as predicting the required force, it is necessary to perform suitable tests to estimate the friction coefficient of the process. In this research, a new testing method called open die compression of a cylindrical rod has been presented and the calibration curves have been developed. Then, this test and the well-known ring compression test have been used to predict the friction coefficient in the isothermal forging of a gas turbine compressor Ti-6Al-4V blade sample. The friction coefficient determined by the ring compression test has been applied for the root region and the coefficient determined by the rod compression test was employed for the airfoil region of the blade. Finally, the forging process was numerically and experimentally investigated. Comparison of the maximum forces from the numerical and the experimental results showed an acceptable agreement. The results showed that the open die compression of cylindrical rod test is a reliable method for evaluating the friction. The difference between the friction coefficients determined by the two mentioned testing methods showed the dependence of friction coefficient value on the deformation condition of the workpiece.اصطکاک نقش مهمی در چگونگی جریان پلاستیک مواد در حین فرآیند آهنگری و همچنین تعیین میزان نیروی مورد نیاز فرآیند دارد. به همین دلیل، به منظور بالا بردن دقت نتایج شبیهسازیهای عددی در مرحله طراحی قالب آهنگری و پیشبینی نیروی مورد نیاز فرآیند، ضرورت دارد تا آزمونهای اصطکاکی مناسبی جهت برآورد ضریب اصطکاک فرآیند انجام شوند. در این تحقیق، یک آزمون جدید به نام آزمون فشار قالب باز میله استوانهای برای ارزیابی اصطکاک معرفی شده و منحنیهای کالیبراسیون آن به دست آمدهاند. این آزمون به همراه آزمون فشار حلقه برای پیشبینی ضریب اصطکاک در فرآیند آهنگری همدمای یک نمونه پره کمپرسور توربین گاز از جنس آلیاژ Ti-6Al-4V به کار میرود. ضریب اصطکاک حاصل از آزمون فشار حلقه برای ناحیه ریشه پره و ضریب اصطکاک حاصل از آزمون فشار میله برای ناحیه ایرفویل پره مورد استفاده قرار میگیرند. سپس فرآیند آهنگری پره مذکور با روشهای عددی و تجربی مورد بررسی قرار گرفته است و مقایسه مقادیر به دست آمده برای حداکثر نیروی مورد نیاز فرآیند، انطباق قابل قبولی را نشان میدهد. نتایج به دست آمده نشان میدهند که آزمون فشار قالب باز میله استوانهای روش قابل قبولی برای ارزیابی اصطکاک است. اختلاف بین مقادیر ضریب اصطکاک به دست آمده از دو روش مذکور، وابستگی ضریب اصطکاک به حالت تغییرفرم قطعهکار را نشان میدهد.https://mej.aut.ac.ir/article_2774_89b42d672a8adf280a84313862a1050e.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251520191222Optimization of the Spot Weld Locations for Increasing the Joint Strength of the Welded Platesتعیین موقعیتهای جوش مقاومتی نقطهای در ورقهای مونتاژی به منظور افزایش استحکام اتصال10971105284410.22060/mej.2018.12773.5430FAداودمنافیدانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایرانداوداکبریاستادیار- دانشکده مهندسی مکانیک- دانشگاه تربیت مدرسJournal Article20170416<strong>:</strong> Resistance spot welding is one of the most common methods of joining especially in sheet metal assemblies. The number of spot welds and their pattern strongly affects the joint strength, time and costs. Therefore, a hybrid method of finite element and particle swarm optimization was introduced for determining the pattern of spot welds in this paper. At first, one spot weld joint was created on a sheet specimen, and mechanical properties of this joint were determined. The spot welding process of three cases was simulated and verified by three different experimental data. Particle swarm optimization and finite element method were linked to determine an optimum pattern of the spot weld joint. This method was utilized for two, three and four spot welds. According to this research, the fracture force of two, three, and four spot welds were 1.9, 2.13 and 2.76 times of one spot with the optimal pattern. The results indicate that the best pattern has four spots distributed on a circle with a radius of 18mm and the angle between the loading axis and symmetric axis was 66 degree.<span style="font-family: 'Arial',sans-serif; mso-ascii-font-family: Calibri; mso-ascii-theme-font: minor-latin; mso-hansi-font-family: Calibri; mso-hansi-theme-font: minor-latin; mso-bidi-font-family: Arial; mso-bidi-theme-font: minor-bidi;" lang="AR-SA">جوشکاری مقاومتی نقطهای یکی از روشهای متداول برای اتصال ورقهای فلزی است که موقعیت و تعداد نقطه جوشها روی استحکام ، هزینه و زمان تولید ورقها تأثیر دارد. از این رو در این مقاله رویکردی برای طراحی موقعیت نقطه جوشها ارائه شده است. برای این کار از ترکیب روش اجزاء محدود و الگوریتم بهینهسازی ازدحام ذرات استفاده شده است. ابتدا یک نقطه جوش روی ورقهای مونتاژ شده ایجاد و تحت آزمون کشش قرار گرفته است تا رفتار مکانیکی آن بدست آید. با استفاده از این رفتار، نقطه جوش در نرمافزار اجزاء محدود مدلسازی و نتایج آن با دادههای تجربی سه نوع چیدمان متفاوت نقطه جوشها صحتسنجی شده است. پس از صحتسنجی، از این مدل برای فرایند بهینهسازی استفاده شده است. با استفاده از این روش مشاهده شده که با انتخاب صحیح موقعیت دو، سه و چهار نقطه جوشها، به ترتیب نیرو شکست تا 1/9 ،2/13 و 2/76 برابر نسبت به نیروی شکست تک جوش افزایش یافته است. از طرفی انتخاب اتصال با چهار نقطه جوش که در دایرهی به شعاع 18/04 میلیمتر قرار دارند و زاویه یکی از محورهای تقارن با محور بارگذاری 65/89 درجه است، 2/76 برابر استحکام اتصال را افزایش میدهد</span><span dir="LTR">.</span>
<span style="font-family: 'Arial',sans-serif; mso-ascii-font-family: Calibri; mso-ascii-theme-font: minor-latin; mso-hansi-font-family: Calibri; mso-hansi-theme-font: minor-latin; mso-bidi-font-family: Arial; mso-bidi-theme-font: minor-bidi;" lang="AR-SA">جوشکاری مقاومتی نقطهای یکی از روشهای متداول برای اتصال ورقهای فلزی است که موقعیت و تعداد نقطه جوشها روی استحکام ، هزینه و زمان تولید ورقها تأثیر دارد. از این رو در این مقاله رویکردی برای طراحی موقعیت نقطه جوشها ارائه شده است. برای این کار از ترکیب روش اجزاء محدود و الگوریتم بهینهسازی ازدحام ذرات استفاده شده است. ابتدا یک نقطه جوش روی ورقهای مونتاژ شده ایجاد و تحت آزمون کشش قرار گرفته است تا رفتار مکانیکی آن بدست آید. با استفاده از این رفتار، نقطه جوش در نرمافزار اجزاء محدود مدلسازی و نتایج آن با دادههای تجربی سه نوع چیدمان متفاوت نقطه جوشها صحتسنجی شده است. پس از صحتسنجی، از این مدل برای فرایند بهینهسازی استفاده شده است. با استفاده از این روش مشاهده شده که با انتخاب صحیح موقعیت دو، سه و چهار نقطه جوشها، به ترتیب نیرو شکست تا 9/1 ،13/2 و 76/2 برابر نسبت به نیروی شکست تک جوش افزایش یافته است. از طرفی انتخاب اتصال با چهار نقطه جوش که در دایرهی به شعاع 04/18 میلیمتر قرار دارند و زاویه یکی از محورهای تقارن با محور بارگذاری 89/65 درجه است، 76.2 برابر استحکام اتصال را افزایش میدهد</span><span dir="LTR">.</span>
https://mej.aut.ac.ir/article_2844_9442ba387411ee1311767c12b2b16972.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251520191222Determination and Reducing of Curvature from Residual Stresses in Cured Shapes by Using Carbon Nanotubes in Unsymmetric Carbon/Epoxy Laminatesتعیین و کاهش انحناء ناشی از تنشهای پسماند پس از فرایند پخت در چندلایههای نامتقارن کربن/ اپوکسی با استفاده از نانولولههای کربنی11071018296310.22060/mej.2018.13797.5716FAاحمدرضاقاسمیدانشگاه کاشان0000-0002-9326-4990محمدمحمدی فشارکیدانشجو، دانشگاه کاشانJournal Article20171201In this research, the curvature of cured three-phase un-symmetric cross-ply composite laminates and the effect of carbon nanotubes on it have been studied. The un-symmetric cross-ply composite laminates are including three different phases: carbon fiber, polymer epoxy, and carbon nanotube particles. The different volume fraction of carbon nanotubes as %0, %1, %2 and %3 have been considered in the three-phase un-symmetric cross-ply composite laminate. Different micromechanics models such as Halpin-Tsai, bridging and Schapery models have been used to determine the mechanical and thermal properties. Adding %1 volume fraction of carbon nanotubes leads to decreasing the longitudinal and transverse coefficient thermal expansions and increasing the longitudinal, transverse and shear modulus ones in the composite laminate. Hyer model has been employed to investigate different parameters such as curvature, critical length, and deformed shape in different lengths of square un-symmetric cross-ply laminates. Results show that the addition of 1% volume fraction of carbon nanotubes decreased the critical length and curvature about 9% and 14%, respectively. In addition to Hyer model, the finite element analysis has been used to determine the curvature of the cured un-symmetric cross-ply laminate. The results of finite element analysis and Hyer model have been compared together that showed appropriate conformity and less than 10% error.در این تحقیق، به تعیین انحنای ناشی از فرآیند پخت در چندلایههای نامتقارن متعامد سهفازی پرداخته و تأثیر نانولولههای کربنی بر میزان انحناء مورد بررسی قرار گرفته است. اجزای تشکیل دهنده چندلایه، مرکب از الیاف کربن، زمینه پلیمری و نانولولههای کربنی با درصدهای حجمی متفاوت 0 ،%1،%2 %و 3 %از نانولولهها در نظر گرفته شدهاند. از مدلهای میکرومکانیک نظیر هالپین تسای، بریجینگ و شپری برای تعیین خواص تک لایه سهفازی استفاده شده، سپس به بررسی تأثیر درصدهای مختلف حجمی از نانولولههای کربنی بر روی این خواص پرداخته شده است. افزودن 1 %حجمی نانولوله کربنی به تک لایه پلیمری تقویت شده با الیاف، موجب کاهش ضریب انبساط حرارتی طولی و عرضی و افزایش مدول در راستاهای مختلف شده است. برای مطالعه اثر نانولولههای کربنی بر انحنای ناشی از فرآیند پخت، از مدل توسعه یافتهی هایر استفاده شده است. نتایج بدست آمده از میزان انحناء برای طولهای مختلف و طول بحرانی چندلایه نشان میدهد که اضافه کردن 1 %حجمی نانولوله کربنی باعث کاهش افزایش طول بحرانی به مقدار9 %و کاهش انحناء به مقدار 14 %شده است. همچنین، نتایج تحلیل المان محدود خطایی کمتر از 10 %نسبت به نتایج مدل تحلیلی نشان میدهد.https://mej.aut.ac.ir/article_2963_9097a145c1b39731ce67b892c477a7fb.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251520191222A Semi-Analytical Method Based on the Mixed Formulation for the Elastic Analysis
of a Crack in an Anisotropic Homogeneous Mediumروشی نیمه تحلیلی مبتنی بر فرمولبندی ترکیبی جهت تحلیل الاستیک ترک در محیط همگن ناهمسانگرد10191130296910.22060/mej.2018.14248.5823FAصدیقهقاسمیگروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایرانمحمد طاهرکمالیگروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایرانبابکشکرالهی زادهگروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایرانJournal Article20180327In this study, a semi-analytical method based on the Reisner’s mixed formulation is presented for the elastic analysis of anisotropic homogeneous solids with an edge or interior crack. In this method, the displacement and the stress fields are represented as the sum of a known function and a finite series of functions with unknown coefficients. The functions are constructed in such a way that the displacement discontinuity across the crack faces and the exact singular behavior of the stress field at the crack tip are captured, moreover, all essential and natural homogeneous and inhomogeneous boundary conditions are satisfied exactly. The equilibrium and the compatibility equations are also applied with the desired accuracy using the Reissner’s variational principle. Solution of the variational equation leads to a set of linear algebraic equations in terms of the unknown coefficients. After computing of the unknown coefficients, the displacement and the stress fields are obtained and subsequently, the stress intensity factors are calculated. The results show that the computing of stress intensity factors has high convergence rate and the results of the proposed approach are in good agreement with those of the analytical solutions reported in the literature.در این مطالعه، یک روش نیمهتحلیلی مبتنی بر فرمولبندی ترکیبی ریزنر جهت تحلیل الاستیک مواد جامد همگن ناهمسانگرددارای ترک لبه ویا ترک داخلی ارائه شدهاست.میدانهای جابجایی وتنش به صورت مجموعی ازیک تابع معلوم ویک سری توابع با ضرایب مجهول بیان میشوند. این توابع طوری انتخاب میشوند که تکینگی میدان تنش در نوک ترک و ناپیوستگی میدان جابجایی در راستای عمود بروجوه ترک برآورده شود.در این روش شرایط مرزی اساسی و طبیعی همگن وغیرهمگن به طوردقیق ارضا میشوند و معادلات تعادل و سازگاری به فرم معادله تغییراتی رایزنربادقت موردنظرقابل اعمال است. حل معادله تغییراتی منجربه یک دستگاه معادلات خطی بر حسب ضرایب مجهول میشود. با بدست آوردن ضرایب مجهول، توابع جابهجایی و تنش در جسم معلوم میشوند و حداکثربازشدگی ترک و ضرایب شدت تنش محاسبه خواهند شد. برای صحتسنجی و بررسی کارایی روش ارائه شده، جسم ترکداردر حالتهای مختلف مود اول و مودترکیبی بررسی شد. نتایج نشان میدهد که ضرایب شدت تنش دارای سرعت همگرایی بالایی هستند و نتایج روش ارائه شده دارای انطباق خوبی با نتایج تحلیلی موجود در مراجع میباشدhttps://mej.aut.ac.ir/article_2969_3ac43a661a418d45265a57a59dbf3784.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251520191222Numerical Simulation of Stress in Conventional and Functionally Graded Thermal
Barrier Coating YSZ/ NiCrAlY and Comparison with Results of the Nano-Indentation
Stress Measurement Methodشبیهسازی توزیع تنش در سیستم پوشش سدحرارتی دولایه و درجه بندی شده YSZ/ NiCrAlY و مقایسه با نتایج اندازهگیری تنش به روش نانوفرورونده11311146279810.22060/mej.2018.13255.5585FAنسیمنایب پاشاییدکتری دانشگاه علم و صنعت
باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، دانشگاه آزاد اسلامی- واحد تهران شرق
دانشگاه تهرانامیرافکاراستادیار، گروه پژوهشی خودرو و نیرومحرکه-پژوهشکده برق، مکانیک و ساختمان- پژوهشگاه استاندارد - کرجمجیدنوری کمریاستادیار، گروه پژوهشی خودرو و نیرومحرکه-پژوهشکده برق، مکانیک و ساختمان- پژوهشگاه استاندارد - کرجنیماراسخ صالحاستادیار، دانشکده فنی و مهندسی- دانشگاه آزاد اسلامی- واحد تهران شرقمهدیهادویمالک اشتر*مواد
رئیس پژوهشگاه مواد و انرژیJournal Article20170810Thermal barrier coatings (TBCs) are one of the most conventionally- used protective materials which are employed as insulation media to save underlying metallic substrate from harmful effects at high temperature services In this study, a finite element-based numerical method was developed to simulate stress distribution in conventional and functionally graded thermal barrier coatings applied on the Hastelloy-x. Comparisons of simulation model results with experimental results of nano-indentation stress measurement method showed good agreement. The results of simulation showed that in samples after thermal shock without oxidation time (without Thermally Grown Oxide layer-TGO), the average value of the maximum stress is 29 MPa in duplex TBC (interface of top coat /boncoat), 3.15 MPa in three-layer FG-TBC system (interface of 50% NiCrAlY - 50% YSZ / YSZ) and 1.8 MPa in five-layer FG-TBC system (interface of 25% NiCrAlY- 75% YSZ / YSZ). Also, the stress distribution is more uniform in five-layer FG-TBC system that helps to increase the performance and extend the life time of thermal barrier system.در این پژوهش یک روش عددی مبتنی بر المان محدود به منظور شبیهسازی توزیع تنش در پوشش سد حرارتی معمولی و درجهبندی شده YSZ/ NiCrAlYپاشش پلاسمائی شده بر روی زیرلایه Hastelloy-x توسعه یافت.پوشش سدحرارتی معمولی و درجه بندی شده به روش پاشش پلاسمائی اعمال و مشخصهیابی پوششها با استفاده از مطالعات متالوگرافی توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی انجام شد.نتایج شبیهسازی توزیع تنش حاکی از آن بود که در نمونه های شوک دیده تحت سیکل حرارتی فاقد زمان توقف در دمای تشکیل TGO، مقدار متوسط تنش ماکزیمم از 29 مگاپاسکال در سیستم دو لایه معمولی (فصل مشترک لایه روئی/لایه واسط) به 15/3 مگاپاسکال در سیستم درجه-بندی شده سه لایه (فصل مشترک 50% NiCrAlY- 50% YSZ / YSZ) و 1/8 مگاپاسکال در سیستم درجه بندی شده پنج لایه (فصل مشترک 25% NiCrAlY- 75% YSZ / YSZ) کاهش یافته و توزیع تنش در فصل مشترکها یکنواخت شده است که این امر به افزایش عمر سیستم سد حرارتی کمک میکند.https://mej.aut.ac.ir/article_2798_409258c5555077b813427acb98baab61.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251520191222A Coupled Finite Element Model to Study on Mechanical and Thermal Features of
Resistance Spot Welding Process with Experimental Verificationمدلسازی المان محدود و تست تجربی جوشکاری مقاومتی نقطه ای به منظور مطالعه ویژگی های مکانیکی و حرارتی11471156288710.22060/mej.2018.13420.5638FAحامدپاشازادهگروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایرانمیلادرستمیدانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک ، دانشکده فنی و مهندسی ، دانشگاه ارومیه ، ارومیه ، ایرانJournal Article20170924Resistance spot welding is a strong coupling process which involves electrical, thermal, and mechanical interactions. These make the whole welding procedure highly non-linear and difficult to model. In this paper, finite element analyzing tool, ANSYS, was used to simulate and model Resistance spot welding. In order to improve accuracy, material properties were defined temperature-dependent and phase transformation was taken into account in the simulation. The steel sheets in this study were AISI 1008 steel. The key parameters of the process including contact radius, contact pressure, and temperature distribution were investigated. Also, the development of weld nugget during the process was investigated and numerical calculations for nugget size showed good agreement with experimental results. This causes the weld nugget diameter abnormal variations and consequently reduces the weld strength. Therefore, the tip of the electrode should be dressed in this process. With these results, optimum settings for current, timing and pressure of the spot welding machine can be formulated for different materials to produce the desired welding quality. In addition to the magnitude of welding current, current shunting phenomenon affects the nugget size. In order to investigate the effect of electric current shunting, some tests were designed and simulated.فرآیند جوش نقطهای مقاومتی یک پروسه اتصال است که شامل فعل و انفعالات الکتریکی، حرارتی و مکانیکی میباشد و به همین دلیل این روش شدیدا غیرخطی بوده ومدلسازی آن دشوار است. در این مقاله، برای تجزیه و تحلیل و مدلسازی فرآیند جوش نقطهای مقاومتی ، از نرمافزار اجزای محدود انسیس استفاده شده است. به منظور افزایش دقت، خواص مواد به صورت وابسته به دما تعریف شدهاند و تبدیل فاز در شبیهسازی در نظر گرفته شدهاست. ماده مورد استفاده فوالد آ.آی.اِس.آی 1008 میباشد و پارامترهای اصلی فرآیند شامل شعاع تماس، فشار تماس و توزیع دما مورد بررسی قرار گرفتهاند. همچنین چگونگی رشد نقطه جوش در طول فرآیند مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از حل عددی برای اندازه دکمه جوش با نتایج حاصل از آزمون تجربی همخوانی خوبی داشته است. با استفاده از این نتایج، تنظیمات بهینه برای جریان، زمان و فشار دستگاه جوش نقطهای میتواند در مواد مختلف برای افزایش کیفیت جوشکاری به کار رود. علاوه برای جریان الکتریکی جریان شانتینگ (انحرافی) بر اندازه دکمه جوش تاثیر میگذارد. برخی از آزمایشات به منظور بررسی تأثیر جریان الکتریکی، طراحی و شبیهسازی شدهاند.https://mej.aut.ac.ir/article_2887_7d13f26ce72d32d11a99b4b1cec82853.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251520191222Experimental Study of Abrasive Flow Rotary Machining and Effect of Abrasive Paste
Temperature on Material Removal Rate of the Processمطالعهی تجربی ماشینکاری چرخشی با جریان مواد ساینده و تاثیر دمای خمیر ساینده بر نرخ برادهبرداری فرآیند11571166285510.22060/mej.2018.13623.5689FAمهدیاسحاقیدانشگاه هرمزگانسید جلالهمتیدانشگاه هرمزگان0000-0003-1281-8160Journal Article20171108Abrasive flow rotary machining is a new form of abrasive flow machining process which has been recently introduced by the authors as one of the non-conventional finishing and polishing methods. Since in abrasive flow machining process, the negative impact of temperature increase of the abrasive paste has been reported on the material removal rate, in this study the role of this parameter has been evaluated on the abrasive flow rotary machining. For this purpose, a new tool equipped with pressure and temperature measuring instruments as well as temperature control device has been designed and fabricated and the temperature changes of the abrasive paste during the process are measured. The process variables, in this case, have been selected based on the optimum machining conditions corresponding with the maximum material removal rate from the previous study of the authors. The experimental results with the new tool show that material removal rate and surface finish of abrasive flow machining are obtainable by abrasive flow rotary machining process. Also, no significant increase in paste temperature occurs in the abrasive flow rotary machining process during effective machining time intervals which is one of the advantages of abrasive flow rotary machining. In case of continuing the process, the material removal rate decreases by increasing the temperature of the paste, which shows similar behavior to the abrasive flow machining process.ماشینکاری چرخشی با جریان مواد ساینده ، شکل جدیدی از فرآیند ماشینکاری با جریان مواد ساینده است که مولفان بتازگی آن را به عنوان یک روش پرداختکاری و پولیشکاری غیرسنتی معرفی نمودهاند. از آنجاییکه در ماشینکاری با جریان مواد ساینده، تاثیر منفی افزایش درجه حرارت ماده ساینده در حین فرآیند بر نرخ براده برداری گزارش شده است در این تحقیق نقش این متغیر بر فرآیند ماشینکاری چرخشی با جریان مواد ساینده مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور ابزار جدیدی مجهز به وسایل اندازه گیری فشار و دما و نیز وسیلهی تنظیم دما طراحی و ساخته شده و تغییرات دمای خمیر ساینده در حین فرآیند، اندازه گیری شده است. متغیرهای فرآیند در این حالت بر اساس شرایط بهینه ماشینکاری با حداکثر نرخ براده برداری در مطالعه قبلی مولفان انتخاب شدهاند. نتایج تجربی با ابزار جدید نیز موید آن است که نرخ براده برداری و صافی سطح قابل حصول با ماشینکاری با جریان مواد ساینده، در فرآیند ماشینکاری چرخشی با جریان مواد ساینده نیز دست یافتنی هستند. همچنین در بازه زمانی مورد نیاز برای پرداختکاری در ماشینکاری چرخشی با جریان مواد ساینده ، افزایش محسوسی در دمای خمیر اتفاق نمیافتد که این امر از مزایای روش جدید است. لیکن در صورت ادامه عملیات ماشینکاری، به دلیل افزایش درجه حرارت خمیر، نرخ براده برداری کاهش مییابد که از این حیث رفتار مشابهی با فرآیند ماشینکاری با جریان مواد ساینده از خود نشان میدهد.https://mej.aut.ac.ir/article_2855_418f3286aa63b0d1c52591b516f05c11.pdf