فهرست مطالب

Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering - Volume:7 Issue: 1, 2014

Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering
Volume:7 Issue: 1, 2014

  • تاریخ انتشار: 1393/05/23
  • تعداد عناوین: 6
|
  • فیروز اسماعیلی گلدرق، سجاد برزگر محمدی، علیرضا بابایی، امیر افکار صفحات 1-13
    در این تحقیق، اثر شکل ناچ بر روی عمر خستگی نمونه های ناچدار از جنس آلیاژ آلومینیوم 2024-T3 به صورت تجربی و همچنین با استفاده از تحلیل خستگی چندمحوری مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور، چهار نوع نمونه آزمایش با شکل ناچ مختلف تهیه گردیده و در دستگاه تست خستگی برای بارهای کششی مختلف آزمایش گردیدند. تستهای خستگی به صورت بار کنترل و در دستگاه سرو هیدرولیکAmsler HA250 با فرکانس 10 هرتز انجام گرفته است. علاوه بر بدست آوردن عمر نمونه ها به روش تجربی، در قسمت عددی این تحقیق از کد اجزا محدود غیرخطی ANSYS برای بدست آوردن توزیع تنش و کرنش در نمونه های مورد بررسی، در اثر اعمال بارگذاری کششی استفاده شده است. در نهایت برای پیش بینی عمر خستگی نمونه ها، از چندین معیار خستگی چندمحوری شامل معیارهایSWT، KBM، گلینکا، FS، کراسلند، VF و WY با استفاده از توزیع تنش و کرنش بدست آمده از تحلیل غیر خطی اجزا محدود استفاده گردیده است. نتایج بدست آمده از تحلیل خستگی چندمحوری مشخص کرد که از بین معیارهای استفاده شده در این تحقیق، معیار کراسلند بیشترین دقت را برای تمامی نمونه ها دارا می باشد.
    کلیدواژگان: ناچ، خستگی چندمحوری، صفحه بحرانی، اجزا محدود
  • سید اشکان موسویان، غلامحسن نجفی، برات قبادیان، سید مصطفی آقا میرسلیم، سید محمد جعفری، مجتبی محرابی وقار صفحات 15-25
    عیب سایش گرم پیستون یکی از عیوب مخرب در انواع موتورهای درونسوز است. عوامل مختلفی در ایجاد این عیب دخیل هستند که از مهمترین آن ها می توان به کمبود لایه روانکار میان پیستون و سیلندر اشاره کرد. هدف از این مقاله بررسی کمی اثرات عیب سایش گرم پیستون بر روی پارامترهای عملکردی موتور است که به نوبه خود تحقیق جدیدی در حوزه موتورهای درونسوز می باشد. بدین منظور طی یک آزمون سایش گرم، پارامترهایی مانند نرخ گازهای نشتی محفظه لنگ، سرعت دورانی، گشتاور، قدرت موتور و فشار محفظه لنگ اندازه گیری شدند. نتایج نشان داد این عیب موجب کاهش سرعت دورانی، گشتاور و قدرت موتور به میزان بیش از 100 دور بر دقیقه، 25 نیوتن متر و 16 کیلووات شد. علاوه بر اثراتی که عیب سایش گرم بر روی پارامترهای مذکور داشت، با وقوع این عیب، افزایش شدید و ناگهانی در پارامترهای نرخ گازهای نشتی محفظه لنگ و فشار محفظه لنگ رخ داد.
    کلیدواژگان: عیب سایش گرم پیستون، موتور درونسوز، پارامترهای عملکردی موتور، آزمون سایش گرم پیستون
  • هادی خرمی شاد، محمد باقری توفیقی صفحات 27-41
    در تحقیق حاضر رفتار مکانیکی سازه های فلزی دو لایه تحت بارگذاری ضربه ای سرعت پایین بصورت آزمایشگاهی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایشات تجربی برای اعتبارسنجی نتایج مدسازی عددی استفاده شده است. سپس با استفاده از مدلسازی عددی، رفتار سازه های متورق بطور مفصل مورد بررسی قرار گرفته است. سازه های فلزی چند لایه بسته به جنس مادی لایه های آنها تحت بارگذاری ضربه ای می توانند رفتار متفاوتی از خود نشان دهند. لایه های فلزی از چهار جنس پرکاربرد در این صنعت انتخاب شده اند و تمامی لایه چینی های ممکن در یک سازه ی دو لایه ای مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاکی از آنست که در بین سازه های چندلایه با جنس لایه های یکسان، سازه فولادی بیشترین نیروی تماسی و کمترین مدت زمان تماس را دارا می باشد. درصورتیکه سازه سربی بیشترین مقدار جابجایی ماکزیمم و بیشترین مقدار انرژی اتلافی را نشان می دهد. در سازه های غیرهم جنس اگر لایه ای که در مقابل ضربه قرار می گیرد از آلومینیوم 6061-T6 باشد، بیشترین نیروی تماسی زمانی اتفاق می افتد که لایه ی دوم از فولاد باشد و بیشترین جابجایی زمانی اتفاق می افتد که لایه ی دوم از سرب باشد. میانگین نتایج خروجی نیروی تماسی، برای سازه هایی که لایه ی فولادی در برابر ضربه قرار گرفته است، بیشترین مقدار را نشان می دهد. بیشترین میزان میانگین فرورفتگی نیز متعلق به سازه هایی است که لایه سربی در برابر ضربه قرار گرفته است. نتایج بدست آمده در این تحقیق به طراح کمک می کند تا بهترین لایه چینی را با توجه به هدف طراحی تعیین کند. نتایج مدلسازی اجزای محدود با نتایج آزمایشگاهی و همچنین نتایج دیگر محققین قرابت خوبی داشته اند.
    کلیدواژگان: سازه فلزی دولایه، بارگذاری ضربه ای سرعت پایین، اتصالات چسبی، تحلیل اجزاء محدود
  • مهدیه حامدی، هادی همایی، خیام صفری صفحات 43-52
    در این مقاله از روش رهیافت کنترل مدرن برای طراحی کنترلر و مشاهده گر استفاده شده است. عملکرد سایر کنترلر ها نظیر عصبی - فازی و یا کشویی کنترل حالت می تواند در ادامه این کار مورد متوجه قرار گیرد و نتایج با هم مقایسه گردد. در ابتدا، برای شیر سروو یک مدل دینامیکی در نظر گرفته شده و برای آن معادلات حاکم بدست آمده و در فرم فضای حالت بیان شده است. با توجه به این که سیستم بیان شده نوع صفر و فاقد انتگرال گیر است، سیستم سروو نوع یک و مشاهده گر حالت مرتبه کامل به روش جایدهی قطب با معیار قطب های غالب، بسل و ITAE طراحی و مورد بررسی قرار گرفته است. پاسخ به ورودی پله برای سیستم طراحی شده و همچنین پاسخ به شرایط اولیه مشاهده گر، در منحنی هایی نشان داده شده و مقایسه ای بین سیستم های طراحی شده انجام گرفته است.
    کلیدواژگان: کنترل مدرن، محرک پیزو الکتریک، شیر کنترل، کنترلر، مشاهده گر حالت کامل، مرتبه، جایدهی قطب
  • فرزان براتی، یاسر نعمتی صفحات 53-62
    متغیرهای متعددی بر فرایند شکل دهی فلزات تاثیر گذار می باشند که یکی از مهمترین آنها اصطکاک است.اصطکاک بر نحوه سیلان ماده و همچنین نیروی مورد نیاز برای شکل دهی اثر گذار می باشد. برای تعیین میزان و نحوه تاثیر آن داشتن مقدار دقیق ضریب اصطکاک ضروری است. این مقاله مربوط به مطالعه تجربی و عددی روی آلیاژ تیتانیوم با استفاده از آزمون اصطکاکی تی شکل در دمای بالا است. و با استفاده از شبیه سازی اجزا محدود و آزمایش های تجربی اثرات پارامترهای دما، سرعت، شعاع گوشه قالب، و شرایط اصطکاکی در آزمون تی شکل مورد مطالعه قرار گرفته است. بر اساس نتایج تجربی و عددی مشخص شد حساسیت اصطکاک در آزمایشتی شکلبا افزایش سرعت قالب یا کاهش شعاع لبه قالب و دمای آزمون،افزایش می یابد. همچنین همخوانی بین مقادیر ضریب اصطکاک به دست آمده به وسیله نرم افزار تحلیل اجزا محدود و منحنی کالیبراسیون اصطکاکی برای شرایط مختلف اصطکاک دیده شد.
    کلیدواژگان: آزمایش تی شکل، ضریب اصطکاک، شکل دهی، شبیه سازی اجزا محدود
  • اسماعیل دماوندی، سلمان نوروزی، سیدمحمود ربیعی صفحات 63-72
    کامپوزیت های آلومینا/آلومینیم به دلیل چگالی پایین و استحکام مکانیکی خوب در صنایعی چون خودروسازی و هوافضا کاربرد دارند. در این پژوهش، اثر همزن مکانیکی در دمای دو فازی مایع- جامد و تزریق ذرات آلومینا با گاز خنثی (آرگون) بر ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ Al-A356 مورد بررسی قرار گرفت. به منظور دستیابی به بهبود ترشوندگی و توزیع ذرات آلومینا در زمینه، عملیات حرارتی ذرات در دمای 1100 درجه سانتی گراد به مدت 20 دقیقه قبل از تزریق به دوغاب انجام شد. در این تحقیق، روش کامپوکستینگ جهت تولید کامپوزیت زمینه آلومینیمی تقویت شده با میکروذرات آلومینا استفاده شد. به منظور ارزیابی خواص مکانیکی آزمون های سختی، فشار و ضربه انجام شد. نتایج مکانیکی نشان داد که همزدن دوغاب و افزودن ذرات آلومینا موجب بهبود سختی، استحکام فشاری و انرژی ضربه می شود. بهترین خواص مکانیکی با استفاده از ذرات آلومینا و فرآیند کامپوکستینگ بدست آمد. در نهایت مقادیر سختی، استحکام فشاری و انرژی شکست نمونه حاصل از فرآیند کامپوکستینگ نسبت به نمونه حاصل از ریخته گری ثقلی به ترتیب 37، 231 و 51 درصد افزایش یافت.
    کلیدواژگان: کامپوکستینگ، ساختار غیر دندریتی، سختی، استحکام فشاری، انرژی شکست
|
  • Øf. Esmaeili Goldarag, S. Barzegar Mohammadi, A.R. Babaei, A. Afkar Pages 1-13
    In this research، the effects of notch shape on the fatigue strength of 2024-T3 aluminum alloy notched specimens have been studied using experimental and multiaxial fatigue analysis. For this purpose، four set of specimens with different notch shape were prepared and then fatigue tests were carried out at various cyclic longitudinal load levels. Load controlled fatigue tests of mentioned specimens have been conducted on a 250kN servo-hydraulic Amsler H250 fatigue testing machine with the frequency of 10Hz. A nonlinear finite element ANSYS code was used to obtain stress and strain distribution in the specimens due to the longitudinal applied loads for all kinds of specimens. Estimation fatigue lives of the specimens were carried out with several different multiaxial fatigue criteria by means of local stress and strain distribution obtained from finite element analysis، i. e. KBM، FS، Crossland، VF and WY، by means of local stress and strain values obtained from finite element simulations. Results obtained from the multiaxial analysis revealed that among the applied criteria، the Crossland’s criterion has the best accuracy for all types of the specimens.
    Keywords: Notch, Multiaxial fatigue, Critical plane, finite element
  • A. Moosavian, G. Najafi, B. Ghobadian, S.M. Agha Mirsalim, S.M. Jafari, M. Mehrabivaghar Pages 15-25
    Piston scuffing is one of the destructive faults in internal combustion (IC) engines. There are different causes to make this fault that lack of lubricant is the most important one among them. The purpose of this paper is the quantitative study of the piston scuffing effects on the engine performance parameters which is a new research direction in the IC engine filed. For this reason, several engine parameters such as rotational speed, engine torque, engine power, blow-by flow rate and crankcase pressure were measured during a designed piston scuffing test. Results showed that the fault caused the rotational speed, the torque and the engine power to reduce more than 100 rpm, 25 N.m and 16 KW, respectively. In addition with the effects of the piston scuffing on the above parameters, a great and instant increase occurred in the blow-by flow rate, crankcase pressure.
    Keywords: Piston scuffing, Internal combustion engine, Engine performance parameters, Piston scuffing test
  • Hadi Khoramishad, M. Bagheri Tofighi Pages 27-41
    Mechanical behavior of two-layer metal laminate structures under low-speed impact loading was investigated experimentally and numerically. The experimental results were just used for validation of numerical results. Then numerical modeling was used to study the behavior of metal laminates in details. The mechanical behavior of the metal laminate structures under impact loading was found to be dependent on the material substance of the layers. The metal layers were made of four common materials used in the industry. Results showed that the maximum amount of contact force and minimum amount of contact duration for the metal laminate structures with similar metal layers were obtained when the layers were made of steel. Whereas, the maximum amount of displacement and dissipated energy were achieved for the structure with lead layers. For the structures in which the first metal layer was Al-6061T6, the maximum contact force obtained when the second metal layer was made of steel; and the maximum displacement occurred when the second metal layer was made of lead. It was found that the maximum mean amount of contact force belonged to the structures with first metal layer of steel and the maximum mean amount of displacement belonged to the structures with the first metal layer of lead. The finite element analysis results were in good agreement with the experimental results and also with the other researcher’s results.
    Keywords: Metal Laminate Structure, Low speed Impact Loading, Adhesively Bonded Joints, Finite element analysis
  • M. Hamedi, H. Hommaii, Kh. Safari Pages 43-52
    In this paper, the method of modern control approach for the design of controller and observer is used. Other functions such as neural controllers - or fuzzy sliding mode control can be found in this work and the results are compared. First, a dynamic model of the servo valve is intended for the governing equations in state-space form expression are obtained. Due to the system integrator is expressed by the non-zero, The servo system of a full-order state observer pole positioning method to measure the dominant pole, Bessel and ITAE is designed and evaluated. Response to a step input to the system is designed and the observer's response to initial conditions. The curves show the comparison between systems is designed to do.
    Keywords: Modern control, piezoelectric actuator, control valve, Controller, positioning poles
  • F. Barati, Y. Nemati Pages 53-62
    There are several parameters that have significant influence in metal forming process. One of the most important of them is friction coefficient. Friction can change the pattern of metal flow and the force needed for deformation. It is necessary to determine the friction coefficient to study the effect of friction on metal forming process. This study is concerned with numerical and experimental studies on Ti-6Al-4V alloy by using T-shape friction test at elevated temperatures. B means of the FE simulations and experimental tests have been studied effects of parameters temperature, ram velocities, and die edge radius and friction conditions in T-shape friction test. Based on numerical results and experiment, by increasing the die speed, increasing the radius of edges, or reducing the temperature of experiment, sensitivity of friction in T-shape experiment is increased. At the end, flux curve of compression experiments, friction coefficient of T-shape experiment, and simulation in Deformer software were at a good agreement
    Keywords: T, shape test, Friction factor, Forming, numerical simulation
  • E. Damavandi, S. Nourouzi, S.M. Rabiee Pages 63-72
    Aluminum/alumina composites are used in automotive and aerospace industries due to their low density and good mechanical strength. In this research, the effect of mechanical stirring of slurry in liquid-solid phase temperature and injection of alumina powder with inert gas (Ar) on microstructure and mechanical properties of Al-A356 alloy is investigated. In order to improve of the wettability and homogenous distribution of alumina powder in the Al–matrix, heat treatment of alumina particles in 1100 ̊C for 20 min before injection in slurry is done. In this study, compo-casting method was used to fabricate aluminum matrix composite reinforced with micro alumina particles. To investigate the mechanical properties of hardness tests, impact and compression test are employed. Mechanical results showed that the stirring of slurry and addition of alumina improved the hardness, compression strength and impact energy. Using alumina particles and compo-casting process the best mechanical properties are obtained. Finally, the hardness, compression strength and impact energy of the samples that were produced by compo-casting method are compared to the convectional casting and showed an increase of 37, 231 and 51 percent, respectively.
    Keywords: compo, casting, non, dendrite structure, hardness, compression strength, impact energy