https://mej.aut.ac.ir/ نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر fa daily 1 Sat, 22 Nov 2025 00:00:00 +0330 Sat, 22 Nov 2025 00:00:00 +0330 https://mej.aut.ac.ir/article_5975.html امکان‌سنجی تولید تنه مفصل فنجانی‌شکل خودروی پژو 405 از جنس فولاد CK45 با استفاده از فرایند اکستروژن سرد به‌صورت تجربی و عددی بررسی شد. هدف، تحلیل رفتار ماده در شرایط مختلف و تعیین اثر پارامترهای کلیدی فرایند بر نیروی شکل‌دهی و سختی نهایی قطعه بود. نمونه‌های اولیه پس از عملیات آنیل تحت اکستروژن مستقیم سرد قرار گرفتند و نتایج نشان داد که این فرایند برای تولید هندسه پیچیده قطعه کاملاً قابل اجرا است. بررسی‌ها نشان داد که تغییر پارامترهای اصطکاک، زاویه گوشه سنبه و ضخامت دیواره تأثیر معنی‌داری بر پاسخ فرایند دارد. کاهش ضریب اصطکاک از 40/0 به 13/0‎، باعث افت قابل ‌توجه نیروی ماکزیمم سنبه از 2450 به 1750 کیلو‌نیوتن شد، در حالی که افزایش زاویه گوشه سنبه از ‎صفر به20 درجه موجب کاهش 56 درصدی نیروی اکستروژن و بهبود جریان ماده گردید. افزایش ضخامت دیواره از 5/4 به 5/8 میلی‌متر به کنترل تنش‌ها و کاهش نیروی شکل‌دهی از 2700 به 1500 کیلو‌نیوتن کمک کرد. اندازه‌گیری سختی‌ها نیز نشان داد که ترکیب مناسب پارامترهای اصطکاک و استفاده از روانکار مؤثر موجب افزایش یکنواختی و ارتقای سختی نهایی قطعه می‌شود. نتایج حاصل از شبیه‌سازی عددی در نرم‌افزار دفرم نشان داد که اختلاف نیروی شکل‌دهی مابین نتایج تجربی و المان محدود در حدود 10% بود. https://mej.aut.ac.ir/article_5992.html بیوکامپوزیت‌های فلزی به دلیل بهره‌مندی از خواص هر دو فاز ماتریس و تقویت‌کننده، امروز مورد توجه قرار گرفته‌اند. در این بین، بیوکامپوزیت‌های منیزیمی به دلیل خواص زیست سازگاری، زیست تجزیه پذیری مورد توجه قرار گرفته است. با این وجود، ضعف خواص مکانیکی این نوع کامپوزیت‌ها، سبب شده است برای افزایش استحکام، فرایندهای اصلاحی بر روی آن‌ها صورت پذیرد. فرایند پرس‌کاری کانال همسان زاویه‌دار (ECAP) یکی از روش‌های فرایند تغییر شکل پلاستیک شدید (SPD) می‌باشد که به ریزدانه شدن و بهبود خواص مکانیکی مواد کمک می‌کند. لذا در این پژوهش به مطالعه فرایند پرس‌کاری در کانال همسان زاویه‌دار بر خواص مکانیکی و ریزساختار بیوکامپوزیت منیزیم/هیدروکسی آپاتایت 5/2 درصد وزنی پرداخته شده است. نمونه‌ها ابتدا با استفاده از روش ریخته‌گری همزنی مغناطیسی مکانیکی و پس از آن، دو پاس فرایند اکستروژن گرم، تحت فرایند ECAP در دمای 325 درجه سانتی‌گراد و روش BC با زاویه 90=φ مورد آزمایش قرار گرفتند. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش تعداد پاس‌های فرایند ECAP، ساختار ریزدانه شده و دانه‌ها در مقیاس نانومتری تشکیل می‌شوند. همچنین بهبود استحکام مکانیکی به میزان 33% نسبت به منیزیم خالص و 15% نسبت به بیوکامپوزیت منیزیم/هیدروکسی آپاتایت دو مرحله اکستروژن مشاهده شد. آزمون میکروسختی نیز 50% نسبت به منیزیم خالص و 25% نسبت به بیوکامپوزیت منیزیم/هیدروکسی آپاتایت دو مرحله اکستروژن افزایش را نشان داد. https://mej.aut.ac.ir/article_5996.html با توجه به رشد روزافزون وسایل نقلیه، توسعه سامانه‌های کارآمد جذب انرژی برای افزایش ایمنی سرنشینان درتصادفات یک ضرورت است. جاذب‌های انرژی با اتلاف انرژی جنبشی از طریق تغییر شکل پلاستیک، نقش حیاتی در کاهش آسیب‌های سازه‌ای ایفا می‌کنند. عملکرد این جاذب‌ها به شدت تحت تاثیر پارامترهای هندسی و جنس جاذب است. در این پژوهش، تاثیر طراحی هندسی هدفمند بر عملکرد یک جاذب مکعبی متخلخل از جنس آلیاژ آلومینیوم با هندسه مدرج تابعی بررسی شده است. معیارهای اصلی ارزیابی، انرژی جذب‌شده کلی و ویژه بوده‌اند. ابتدا اعتبار مدل اجزای محدود با مقایسه نتایج شبیه‌سازی و آزمایش تجربی تایید گردید. سپس با به‌کارگیری روش طراحی آزمایش، رفتار تعداد زیادی از طرح‌های هندسی با الگوهای تخلخل متفاوت به صورت عددی تحلیل شد. نتایج نشان می‌دهند که ایجاد تخلخل امکان تنظیم و کنترل رفتار فروریزش را فراهم می‌کند، به گونه‌ای‌که هم چگونگی توزیع تخلخل و هم کمیت آن، تاثیر معناداری مقدار انرژی جذب شده کلی و ویژه و هم‌چنین نیروی فروریزش اولیه جاذب دارد. به عنوان نمونه در حالت قطر اولیه 3 میلیمتر و ضریب تغییر 2/1، تخلخل می‌تواند باعث کاهش حدود 17، 26 و 25 درصدی جرم و جذب انرژی جاذب و نیروی فروریزش اولیه شود. بر این اساس، این یافته‌ها مسیری برای بهینه‌سازی هندسی جاذب‌های متخلخل به صورت مدرج تابعی جهت دستیابی همزمان به ظرفیت جذب انرژی بالا و نیروی فروریزش اولیه کمتر ارائه می‌دهد. https://mej.aut.ac.ir/article_5999.html پژوهش حاضر اثر حضور سیّال غلیظ‌شوندة برشی (STF) را بر رفتار الیاف پلی‌اتیلن فوق‌سنگین (داینیما) در برابر برخورد نرم مورد بررسی قرار داده است. ژلاتین بالستیک به‌عنوان مادة سازندة پرتابة نرم مورد استفاده قرار گرفت وSTF در وضعیت‌های خالص و اصلاح‌شده با فشار میان دو لایه از الیاف داینیما با لایه‌چینی متقاطع توزیع شد. نمونه‌ها در شرایط بدون حضور STF و همچنین آغشته به آن توسط پرتابه‌های نرم با جرم میانگین 5/5 گرم و سرعت اولیه میانگین ۸۶ متربرثانیه مورد بارگذاری قرار گرفتند. الیاف داینیمای خالی در برابر برخورد نرم دچار برآمدگی ماندگار ۳۵ میلی‌متری و سوراخ‌شدگی شدند و به طور میانگین ۵۴ درصد از انرژی جنبشی اولیه پرتابه جذب گردید. حضور STF باعث افزایش قابل ملاحظه استحکام اهداف در هر دو وضعیت خالص و اصلاح‌شده گردید و در هیچ‌یک از این نمونه‌ها، پرتابه موفق به عبور نشد و به‌دلیل افزایش قابل ملاحظه اصطکاک بین‌لایه‌ای گستره آسیب و برآمدگی ماندگار به‌طور چشم‌گیری کاهش و به میزان کمتر از ۳ میلی‌متر رسید. در شرایط STF اصلاح شده بدون حضور حلّال اصطکاک بین‌لایه‌ای افزایشِ بیشتری داشته و نمونه‌ها بدون برآمدگی قابل اندازه‌گیری و همچنین بدون آسیب ظاهری بودند. نتایج حاکی از عملکرد بسیار مؤثر STF در افزایش استحکام سازه‌های مرکب‌ در برابر برخورد نرم، بدون تحمیل وزن و هزینة قابل ملاحظه است. https://mej.aut.ac.ir/article_6007.html در این تحقیق اثرات دانه‌بندی و تغییرات خواص مواد، مدول یانگ، در استخراج خستگی پیچشی آلیاژ AISI 52100 مبتنی بر روش احتمالاتی در نظر گرفته شده است. بدین منظور مکانیک آسیب پیوسته و میکرومکانیک مبتنی بر تقسیم‌بندی ورونی با یکدیگر کوپل گردیدند. از شش سطح تنش مختلف با 15 تحلیل به ازای هر سطح تنش در مدل اجزاء محدود دو بعدی استفاده شده و با بهره‌گیری از روش مونت کارلو با قابلیت اعتماد 95 درصد، ده هزار داده به ازای هر سطح تنش تولید شده است. جهت تعیین پراکندگی مقادیر عمر خستگی از تغییرات تصادفی هندسه دانه‌بندی و تغییرات خواص مواد (مدول یانگ) استفاده شده ‌است. فرض شده است که شروع و انتشار آسیب در مرز دانه‌ای باشد. مقدار نرخ رشد آسیب(DΔ) به ازای حالتی که تغییرات مدول یانگ صفر باشد؛ تعیین شده‌است. نتایج حاصل از مدل اجزاء محدود دو بعدی و نتایج اجزاء محدود تک المان با نتایج تجربی موجود برای این آلیاژ مقایسه شده‌اند. با توجه به پراکندگی زیاد عمر خستگی، جهت مقایسه نتایج، از برآزش منحنی بر نتایج تجربی و تحلیلی استفاده شده است. این برآزش نشان داد که درصد خطای بین نتایج این تحقیق با نتایج تجربی بیش از 6 درصد نمی‌باشد. https://mej.aut.ac.ir/article_6014.html در این تحقیق، پارامترهای مؤثر بر رشد ترک خستگی در نانوکامپوزیت‌های زمینه فلزی مورد بررسی قرار گرفته است. جنس زمینه‌های مورد بررسی در این پژوهش آلومینیوم، نیکل، منیزیم، تیتانیوم و مس بوده و پرکننده‌ها نانولوله‌های کربنی تک‌جداره در نظر گرفته شدند. مدل‌سازی با استفاده از نرم‌افزار المان محدود آباکوس انجام شد و تأثیر پارامترهایی از جمله درصد وزنی نانولوله‌های کربنی، طول ترک اولیه، زاویه ترک اولیه، جنس زمینه‌های مختلف و ضخامت ورق بررسی گردید. تحلیل‌ها نشان داد که افزایش طول ترک اولیه منجر به افزایش نرخ رشد ترک و کاهش تعداد سیکل‌های شکست می‌شود. افزایش زاویه ترک اولیه منجر به کاهش ضریب شدت تنش و نرخ رشد خستگی شده که نتیجه آن افزایش تعداد سیکل‌های شکست است. همچنین، نانولوله‌های کربنی با درصد وزنی بالاتر، مقاومت بیشتری در برابر رشد ترک نشان دادند. ضمنا با افزایش ضخامت ورق، از ضریب شدت تنش و نرخ رشد خستگی کاسته شده و تعداد سیکل تا شکست کامل قطعه افزایش می‌یابد. در نهایت با بررسی جنس زمینه نانوکامپوزیت می‌توان گفت که استحکام خستگی مواد ترکیب شده با نانولوله کربنی تک‌جداره از کم به زیاد به ترتیب منیزیم - آلومینیوم - مس - نیکل و تیتانیوم است. این پژوهش نشان داد که ترکیب مناسب مواد و کنترل پارامترهای هندسی ترک می‌تواند به افزایش طول عمر قطعات تحت بارگذاری خستگی کمک کند.