به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « residual stress » در نشریات گروه « مکانیک »

تکرار جستجوی کلیدواژه «residual stress» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • علیرضا باقری بمی، محمد هنرپیشه*
    اهمیت سوراخ کاری ورق ها در صنعت از دیرباز مورد توجه بوده است. این فرایند از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده و به عنوان روشی موثر برای ایجاد اتصالات در قطعات، به ویژه ورق ها، شناخته می شود. فرایند سوراخ کاری اصطکاکی، علاوه بر کاهش دورریز ماده در قطعات، با ایجاد فلنج های متصل کننده، توانایی ایجاد اتصالات قوی را فراهم می کند. در این تحقیق، با استفاده از نرم افزار المان محدود آباکوس، فرایند سوراخ کاری اصطکاکی بر روی ورق هایی با سه ضخامت، سه سرعت دورانی و سه نرخ پیشروی، شبیه سازی و طراحی شد. سپس، نتایج نیروی به دست آمده از طریق تحلیل داده ها با استفاده از نرم افزار آماری دیزاین اکسپرت مورد بررسی قرار گرفت. همچنین در این تحقیق، جهت بررسی فرایند، از آزمایشی به روش سطح پاسخ و تحلیل داده ها استفاده شد. در این مطالعه، مواد مورد استفاده از آلومینیوم 7075 بود که به عنوان یکی از مواد مهم در صنایع خودروسازی، تولیدی، نظامی و هوافضا شناخته شده است. در ادامه، نتایج نشان داد که با تنظیم نیروی ماشین کاری بهینه، می توان به شرایط بهتری در فرایند دست یافت. همچنین، شرایط بهینه برای انتخاب پارامترها به گونه ای تعیین شد که بیشترین سرعت دورانی، کمترین نرخ پیشروی و کمترین ضخامت قطعه را در بر داشته باشد. در این فرایند، دمای بالاتر به دلیل بهبود جریان یافتن ماده مناسب است و همچنین با افزایش ضخامت، حرارت افزایش می یابد. مهم ترین عوامل تاثیرگذار بر عیوب قطعات در صنعت، تنش های پسماند هستند. تاکنون بررسی تنش پسماند به صورت شبیه سازی المان محدود روی این فرایند انجام نشده است؛ بنابراین در این تحقیق، تنش پسماند در جهات مختلف مورد بررسی قرار گرفت.
    کلید واژگان: سوراخ کاری اصطکاکی, تنش پسماند, طراحی آزمایش, المان محدود, نیرو}
    Alireza Bagheri-Bami, Mohammad Honarpisheh *
    The significance of sheet metal drilling within industrial applications is widely recognized, particularly for its critical role in creating durable connections in sheet components. This process, especially when implemented through friction drilling, not only minimizes material waste by generating connecting flanges bush shape but also enhances the robustness of the connections. In this study, we used the ABAQUS finite element software (FEM) to simulate and design the friction drilling process on sheets of three different thicknesses, employing three rotational speeds and three feed rates. The analysis was conducted using Design Expert statistical software, which integrated response surface methodology (RSM) and data analysis to thoroughly investigate the process forces. Aluminum AA 7075 was selected for the study due to its extensive use in the automotive, manufacturing, military, and aerospace organizations, highlighting its industrial relevance. The findings suggest that optimizing the machining force leads to more favorable conditions within the process. The optimal parameters were determined to include the highest rotational speed, the lowest feed rate, and the smallest sheet thickness. These conditions promote higher temperatures that facilitate better material flow. An increase in thickness was also found to correlate with higher temperatures. Additionally, the study addressed the significant industrial challenge of residual stresses and their effects on component defects, a topic not previously explored through finite element simulations in this context. This research contributes new insights into the implications of residual stresses in various directions for friction drilling processes.
    Keywords: Friction Drilling, Residual Stress, Design Of Experiment (Doe), Finite Element Method (FEM), Force}
  • امیر عبدالهی، سعید امینی*، محمدهادی غلامی

    برشکاری با تخلیه الکتریکی سیمی (وایرکات)، یکی از فرآیند های ماشین کاری است که در آن، یک سیم نازک با نزدیک شدن به قطعه کار و ایجاد جرقه هایی در حضور سیال دی الکتریک، به تدریج قطعه کار را برش می دهد. عدم تماس ابزار و قطعه کار، عدم وجود پلیسه، دقت ابعادی و پرداخت سطحی مناسب، از مزایای این روش هستند. تنش های پسماند سطوح وایرکات شده، ماهیت کششی دارند و در لایه های سطحی مقادیر بزرگی دارند. فناوری کوبش فراصوتی، با ایجاد فشردگی در لایه های سطحی قطعه کار، باعث ایجاد تنش پسماند فشاری و همچنین باعث بهبود برخی خواص مکانیکی از جمله سختی می شود. در این پژوهش، عملیات کوبش فراصوتی، با ساخت ابزار ارتعاشی فراصوتی و نصب آن بر روی دستگاه تراش، بر روی نمونه های وایرکات شده از فولاد آلیاژی پرکاربرد Mo40(DIN 1.7225) در سه سطح متفاوت پرداخت، نیمه پرداخت و خشن انجام گرفت. تاثیر پارامترهایی همچون تعداد پاس، سرعت پیشروی و نوع برش قطعات وایرکات شده در دامنه ثابت ارتعاش، بر روی تنش پسماند ایجادی، بررسی شدند. آزمایش های انجام شده با روش تاگوچی، نشان دادند که در همه حالت ها، این فرآیند، باعث تبدیل تنش های پسماند کششی به تنش های پسماند فشاری قابل توجه در نمونه های وایرکات شده می شود. تنش پسماند فشاری به 1654 مگاپاسکال نیز رسید. افزایش تعداد پاس ها، تنش پسماند فشاری را افزایش می دهد، اما افزایش سرعت پیشروی، آن را کاهش می دهد. با انجام فرآیند در همان پاس اول، به ترتیب برای نمونه نیمه پرداخت، پرداخت و خشن افزایش 30، 31 و 48 درصدی در مقادیر سختی سطحی مشاهده گردید و با پاس های بعدی این افزایش ادامه یافت.

    کلید واژگان: تخلیه الکتریکی سیمی, کوبش فراصوتی, تنش پسماند, سختی, فولاد آلیاژی Mo40}
    Amir Abdollahi, Saeid Amini *, Mohammad Hadi Gholami

    Wire EDM (WireCut) is a machining process utilizing electric discharge to gradually cut a workpiece with a spark-generating thin wire. It offers benefits like non-contact cutting, versatility with materials, and precise dimensional accuracy. However, it is important to note that surfaces cut by WireCut process may exhibit tensile residual stresses with significant values in the surface layers. Ultrasonic Peening Treatment (UPT) can be employed as a new approach to modify the surface structure of wire EDMed workpieces. UPT, which induces compression in the surface layers of the workpiece, generates compressive residual stress and enhances mechanical properties including hardness. In this study, UPT was performed on wire EDMed workpieces made of alloy steel Mo40 (DIN 1.7225) using an ultrasonic vibrating tool on a lathe, at 3 levels: finishing, semi-finishing, and roughing. The impact of parameters such as the number of passes, feeding rate, and the type of wire EDM cut on the constant amplitude of vibration were studied to understand their effect on the residual stress generated. The experiments conducted using the Taguchi method revealed that in every case, this process resulted in the conversion of tensile residual stresses into substantial compressive residual stresses in wire EDMed workpieces. The compressive residual stress also reached 1654 MPa. More passes lead to higher compressive residual stress, while a higher feeding rate leads to a decrease. Surface hardness increased by 30%, 31%, and 48% for the semi-finishing, finishing, and roughing workpieces in the initial pass. This trend continued with each subsequent pass.Key words: Residual stress - Surface hardness -Wire Electric Discharge Machining (WEDM) - Ultrasonic Peening Treatment (UPT) - Mo40 alloy steel

    Keywords: Wire Electric Discharge, Ultrasonic Peening Treatment, Residual Stress, Surface Hardness, Mo40 Alloy Steel}
  • کامران رحمانی، مجید علی طاولی*
    شات پینینگ یک فرایند کار سرد است که برای افزایش عمر خستگی قطعات فلزی از طریق ایجاد تنش پسماند فشاری در سطح آنها بکار می رود. بررسی تجربی پارامترهای این فرایند بسیار مشکل و پرهزینه است؛ لذا معمولا از روش المان محدود برای شبیه سازی و بررسی پارامترهای این فرایند استفاده می شود. بااین حال، اکثر مدل های اجزای محدود موجود قادر به توصیف حرکت تصادفی و واقعی جریان شات ها نیستند و از نظر مدل سازی تعداد شات ها نیز محدودیت دارند؛ بنابراین در این تحقیق در مرحله اول یک مدل المان محدود از فرایند شات پینینگ ارائه می گردد که قادر به شبیه-سازی حالت تصادفی و پر تعداد این فرایند است و در مرحله بعد توسط آن تاثیر پارامترهای مختلف این فرایند مانند اندازه، سرعت و زاویه پرتاب شات ها بر تنش پسماند بررسی می گردد. مطابق با نتایج به دست آمده، مقادیر بهینه برای اندازه قطر شات ها برابر 5/1 میلیمتر، برای سرعت پرتاب شات ها برابر با 100 متر بر ثانیه و برای زاویه پرتاب شات ها برابر با 90 درجه حاصل گردید. همچنین افزایش قطر شات ها بیشترین و افزایش زاویه پرتاب شات ها کمترین تاثیر را در افزایش مقدار و عمق تنش پسماند داشتند. در ضمن پارامتر مهم "شدت شات پینینگ" که معمولا از طریق تجربی و توسط گیج آلمن اندازه گیری می شود، توسط این مدل و به صورت عددی اندازه گیری گردید. نتایج به دست آمده تطابق خوبی با نتایج تجربی حاصل از کار دیگر محققین داشت و لذا می توان از اعتبار مدل ارائه شده اطمینان حاصل نمود.
    کلید واژگان: شات پینینگ, المان محدود تصادفی, تنش پسماند, منحنی اشباع, شدت شات پینینگ}
    Kamran Rahmani, Majid Alitavoli *
    Shot peening is a cold working process that is used to increase the fatigue life of metal parts by creating compressive residual stress on their surface. The experimental investigation of the parameters of this process is very difficult and expensive, therefore, the finite element method is usually used to simulate and investigate the parameters of this process. However, most of the existing finite element models are not able to describe the real and random movement of the flow of particles and are also limited in terms of modeling the number of particles. Therefore, in this research, in the first stage, a finite element model of the shot pinning process is presented, which is capable of simulating the random and numerous states of this process, and in the next stage, the effect of different parameters of this process such as the size, velocity and angle of throwing the balls on the residual stress is investigated. the result of these investigations led to finding the optimal values of these parameters, so that the optimal value for the diameter of the shots was 1.5 mm, for the velocity of the shots was equal to 100 m/s and for the throwing angle of the shots was equal to 90 degrees. Also, the increase in the diameter of the shots had the greatest effect and the increase in the launch angle of the shots had the least effect in increasing the amount and depth of the residual stress. Also, we were able to numerically measure the important parameter " Shot peening intensity" which is usually measured experimentally by Almen gauge using this model. The obtained results were in good agreement with the experimental results obtained from the work of other researchers and therefore the validity of the presented model can be assured.
    Keywords: Shot peening, Residual stress, Random finite element, Shot peening intensity, Saturation curve}
  • مهدی جعفری وردنجانی*، سعید امینی
    فرآیند تنش زدایی ارتعاشی در حال حاضر به عنوان جایگزین مناسبی برای روش تنش زدایی حرارتی جهت کاهش تنش پسماند آلیاژهای مختلف انجام می شود. در این مطالعه یک مدل تئوری بر اساس روابط تحلیلی و محاسباتی ارائه شده است. رابطه پیشنهادی از نظر متغیرهای فرکانس، دامنه و زمان ارتعاش اصلاح شده است تا پارامترهای کاربردی تری را در مقایسه با مدل های قبلی شامل شود. بنابراین پارامترهای ضروری روش ارتعاشی شامل تعداد سیکل به عنوان مدت زمان فرآیند، نرخ کرنش به عنوان بسامد بارگذاری، و دامنه به عنوان مقدار بار در مدل تعبیه شده است. آزمایشات تجربی جهت اندازه گیری توزیع تنش پسماند با روش پراش اشعه ایکس برای نقاط خاصی انجام شده است تا نتایج آن با نتایج حاصل از مدل مقایسه شود. محدوده خطای قابل کنترلی (زیر 10 درصد) بین نتایج تئوری و تجربی مشاهده شده است. با توجه به نتایج بدست آمده، مدل از لحاظ محاسبه توزیع تنش پسماند پس از انجام فرآیند نسبت به نتایج آزمایش تجربی مشابه عملکرد قابل قبولی داشته است. طبق نتایج بدست آمده پارامتر دامنه ارتعاش حدود 19% موثرتر از سایر پارامترها بوده است. همچنین افزایش دامنه، اثر مثبت پارامتر فرکانس را به میزان 38% بیش از سایر پارامترها افزایش داده است. جهت بررسی عمیق تر مدل ارائه شده، نرخ تغییرات توزیع تنش نیز نسبت به پارامترهای مذکور مورد محاسبه قرار گرفته است.
    کلید واژگان: تنش زدایی ارتعاشی, مدل محاسباتی, تنش پسماند, نمونه فولادی}
    Mehdi Jafari Vardanjani *, Saeed Amini
    The vibration stress relief process is currently utilized as a suitable alternative to the thermal stress relief method to reduce the residual stress of various alloys. In this study, a theoretical model based on the analytical equations is presented. The proposed model including the frequency, amplitude and the process time have been revised compared to the previously proposed models to make it more comprehensible and applicable. Thus, the assumed parameters including the number of cycles (duration), the strain rate (loading frequency), and the amplitude (loading value) are embedded in the model. Experimental tests measuring residual stress distribution by X-ray diffraction method are conducted on specific spots to compare the results with the experiments. An acceptable range of error (below 10%) has been observed between the theoretical and experimental results. According to the obtained results, the model has an acceptable performance for residual stress calculation after the process. According to the results, vibration amplitude has been about 19% more effective than the other parameters. In addition, increasing the amplitude has increased the affirmative effect of the frequency parameter by 38% compared to the other parameters. To further examine the presented model, the variations of the stress rate has been analyzed versus each influential parameter.
    Keywords: Vibration Stress Relief, Computational Model, Residual Stress, Steel Specimen}
  • H .Ashouri*

    Nowadays, engine components are subjected to higher loads at elevated temperatures due to the increasing requirements regarding weight, performance, and exhaust gas emission. Thus, fatigue due to simultaneous thermal and mechanical loading became a determinant among the damage forms. The effect of a thermal barrier coating (TBC) on the thermal stress and fatigue life in a gasoline engine piston with considering stress gradient was studied. For this purpose, coupled thermo-mechanical analysis of a gasoline engine piston was performed. Then fatigue life of the component was predicted using a standard stress-life analysis and results were compared to the original piston. The results of finite element analysis (FEA) indicated that the stress and number of cycles to failure have the most critical values at the upper portion of piston pin and piston compression grooves. The obtained thermo-mechanical analysis results proved that the TBC system reduces the stress distribution in the piston by about 2.4 MPa and 8.5 MPa at engine speeds of 1000 rpm and 5000 rpm, respectively. The fatigue life results showed that the number of cycles of failure for the coated piston is approximately 12% and 31% higher than the original piston at engine speeds of 1000 rpm and 5000 rpm, respectively. To evaluate properly of results, stress analysis and fatigue life results is compared with experimental damaged piston and it has been shown that critical identified areas, match well with areas of failure in the experimental sample.

    Keywords: thermal barrier coating, Piston, residual stress, fatigue life}
  • امیر ناصرالاسلامی، هادی عیوضی باقری، سید محمد وهاب موسوی، سلمان سیدافقهی*
    یکی از روش های افزایش مقاومت در برابر شکست و افزایش عمر خستگی در مخازن تحت فشار جدار ضخیم، ایجاد تنش پسماند فشاری در سطح آن است. یکی از این روش ها، فرایند شرینک فیت و یا انطباق تداخلی است. در این مقاله عملیات شرینک فیت برای ساخت مخزن سه لایه ی کوره ی پرس ایزو استاتیک داغ با استفاده از شبیه سازی المان محدود و روش تحلیلی مورد بررسی قرار گرفت. تنش های به وجود آمده در اثر فرایند شرینک فیت در مخازن با استفاده از محاسبات تحلیلی و شبیه سازی المان محدود بررسی شد. برای انجام شرینک فیت به صورت تجربی، سه عدد مخزن از جنس فولاد VCN150 ساخته شد و عملیات شرینک فیت با موفقیت انجام گردید. بر اساس نتایج به دست آمده از شبیه سازی، بیشترین جابجایی شعاعی برای مخزن بیرونی 89/0 میلی متر و مقدار تنش پسماند به وجود آمده 9/39 مگاپاسکال است. مقایسه نتایج به دست آمده از شبیه سازی و محاسبات تحلیلی برای مخزن میانی و مخزن بیرونی نشان می دهد مقدار اختلاف بین نتایج شبیه سازی و حل تحلیلی برای مخزن میانی و بیرونی ترین مخزن به ترتیب 3/2% و 8/2% است.
    کلید واژگان: شرینک فیت, پرس ایزو استاتیک داغ, روش المان محدود, تنش پسماند}
    Amir Naseroleslami, Hadi Eivazi Bagheri, Seyyed Mohammad Vahab Mousavi, Salman Seyyed Afghahi *
    Induction of compressive residual stress on the surface thick-walled cylinder is a way to increase the resistance to failure and increase the fatigue life. The shrink-fit process is one of these methods. In this paper, the three-layer shrink fit for the construction of the hot isostatic press cylinders has been analyzed using experiments, analytical modeling, and finite element simulation. The stresses created due to the shrink fit process in cylinders were investigated using analytical calculation and finite element simulation. To perform the shrink fit experimentally, three cylinders were made of VCN steel and the shrink fit operation was performed. Based on the results from the finite element simulation, the maximum radial displacement for the outer cylinder is 0.89 mm and the residual stress value is 39.9 MPa. Also, the comparison of simulation results and analytical method for the middle and outer cylinder shows that the differences were 2.3% and 2.8%, respectively.
    Keywords: Shrink fit, Hot isostatic press, Finite element method, Residual Stress}
  • امین شفیع نژاد بجندی، علیرضا فیاضی خانیگی، مسعود قرمزی*، محمدرضا بیات
    عملیات شوک دهی لیزری، یک عملیات بهینه سازی سطح است که منجر به بهبود خواص مکانیکی از جمله افزایش استحکام خستگی، سختی سطح و استحکام کششی می گردد. این بهبود خواص را می توان به ایجاد تنش پسماند و کارسرد انجام شده بر روی سطح قطعه نسبت داد. در این روش نوین که به عنوان جایگزینی برای روش های ساچمه کوبی و کوبش با امواج ماورای صوت به شمار می رود، عوامل متعددی از جمله چگالی توان، درصد هم پوشانی، نوع لایه محافظ و تعداد دفعات شوک دهی و... تاثیرگذار است. در این پژوهش آلیاژ آلومینیوم Al2014-T6 که کاربرد وسیعی در صنایع هوایی از جمله چرخ هواپیما دارد، با هدف افزایش استحکام و عمر خستگی تحت شوک دهی قرارگرفته است. فرایند شوک دهی به ترتیب یک بار، سه بار و پنج بار بر روی این آلیاژ اعمال شد تا اثر حالت های مختلف شوک دهی بررسی شود. در ادامه مقدار تنش پسماند به کمک آزمون پراش اشعه ایکس و تغییرات زبری سطح توسط میکروسکوپ نیروی اتمی بررسی و سپس آزمون خستگی، کشش و ریز سختی سنجی بر روی قطعه انجام گرفت. نتایج آزمایش ها نشان می دهند که با افزایش تعداد دفعات شوک دهی لیزری و به شرط عدم وقوع ذوب و تخریب سطحی، مقدار تنش پسماند فشاری افزایش می یابد که این امر منجر به افزایش 300 درصدی عمر خستگی و 25 درصدی ریزسختی سطح می شود؛ همچنین مشخص گردید علاوه بر بهینه سازی پارامترها، افزایش دفعات شوک دهی نیز می تواند زبری سطح و استحکام کششی را دچار تغییر کند.
    کلید واژگان: شوک دهی لیزری چندباره, تنش پسماند, عمرخستگی, آلومینیوم 2014-T6}
    Amin Shafinejad Bejandi, Alireza Fayazi Khanigi, Masoud Ghermezi *, Mohammadreza Bayat
    Laser shock peening is a surface optimization operation that leads to the improvement of mechanical properties such as increasing fatigue strength, surface hardness and tensile strength. This improvement of properties can be attributed to the creation of residual stress and cold work done on the surface. In this new method, which is considered as an alternative to the methods of peening and ultrasonic peening waves, there are many influential factors such as power density, percentage of overlap, type of protective layer and number of shocks, etc. In this research, Al2014-T6 alloy, which is widely used in aviation industries, including aircraft wheels, has been subjected to shock peening in order to increase its strength and fatigue life. Single, triple and quintuple shock processes were applied on this alloy to investigate the effect of different shock modes. Next, the amount of residual stress was analyzed with the help of X-ray diffraction analysis and changes in surface roughness by atomic force microscope, and then fatigue, tensile and microhardness tests were performed on the part. The results of the experiments show that with the increase in the number of times of laser shock and under the condition of no melting and surface destruction, the residual compressive stress increases, which leads to a 300% increase in fatigue life and a 25% increase in microhardness of the surface. It was also found that in addition to optimizing the parameters, increasing the shock frequency can also change the surface roughness and tensile strength.
    Keywords: Multiple laser shock peening, Residual Stress, fatigue, Aluminum alloy 2014-T6}
  • امیر آقابابائی*، محسن بدرسمای
    روش های ساخت افزودنی در سال های اخیر به دلیل قابلیت های زیادشان از جمله مصرف بهینه مواد و کاربردشان در ساخت ساختارهای پیچیده، محبوبیت بسیارخوبی پیدا کرده اند. یکی از مهم ترین روش ها در این فرآیندها، فرآیند ذوب گزینشی با لیزر است. در تحقیقات پیشین، اندازه گیری توزیع تنش های پسماند در نمونه های اینکونل 625 تحت فرآیند ذوب گزینشی با لیزر مورد تحقیق قرار نگرفته است. لذا در این تحقیق، فرآیند ذوب گزینشی با لیزر به وسیله روش شبیه سازی به روش المان محدود، بر روی نمونه اینکونل 625 انجام گرفته و سپس توزیع تنش های پسماند در نمونه حاصل شده از فرآیند در سه جهت اصلی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین نحوه تشکیل حوضچه مذاب، ابعاد آن و توزیع دما نیز مورد تحقیق قرار گرفته است. نتایج حاصل نشان داد که تنش های پسماند کششی در مرکز لایه و تنش های پسماند فشاری بیش تر در لبه های نمونه بوجود آمده اند. همچنین ماکزیمم تنش های پسماند در جهت طولی و مینیمم آن ها در جهت ضخامت لایه بوجود آمده اند. نتایج مربوط به تاثیر پارامترهای فرآیند بر توزیع تنش های پسماند نشان داد که با افزایش توان لیزر، تنش های پسماند کششی و فشاری در هر دو جهت محوری و محیطی افزایش می یابد ولی کاهش سرعت اسکن، اطلاعات دقیقی از میزان افزایش یا کاهش این تنش ها به ما نمی دهد. به منظور اعتبارسنجی نیز نتایج حاصل از روش المان محدود با نتایج حاصل از دیگر محققان مقایسه گردید. اختلاف حاصل شده %13.97 بود. در نتیجه توافق خوبی میان آن ها برقرار شد.
    کلید واژگان: ساخت افزودنی, ذوب گزینشی با لیزر, اینکونل 625, تنش پسماند, شبیه سازی به روش المان محدود}
    Amir Aghababaei *, Mohsen Badrossamay
    Additive manufacturing methods have become very popular in recent years due to their many capabilities, including the optimal use of materials and their use in constructing complex structures. One of the most important methods in these processes is the selective laser melting (SLM) process. In previous research, measuring the residual stress distribution of Inconel 625 samples under the SLM process has not been investigated. Therefore, in this research, the SLM process was carried out on the Inconel 625 sample using the finite element simulation method, and then the residual stress distribution in the sample obtained from the process was investigated in three main directions. Also, the formation of the molten pool, its dimensions, and temperature distribution were investigated. The results showed that tensile residual stresses were formed in the center of the layer and compressive residual stresses were more present at the edges of the sample. Also, the maximum of the residual stresses were formed in the axial direction and their minimum appeared in the layer thickness direction. The results related to the effect of process parameters on the residual stress distribution showed that with increasing laser power, tensile and compressive residual stresses increase in both axial and hoop directions, but decreasing the scanning speed does not give us accurate information about the increase or decrease of these stresses. For validation, the results of the finite element method were compared with the results of other researchers. The obtained difference was 13.97%. Therefore a good agreement existed between them.
    Keywords: Additive Manufacturing, Selective Laser Melting, Inconel 625, Residual Stress, Finite Element Simulation}
  • محمد نوقابی، امیرمحمد زنگنه، ایرج ستاری فر*
    رشد ترک خستگی از مکانیزم های آسیب در سازه های مهندسی می باشد که با وجود حوزه ی تنش پسماند کششی تشدید می گردد. در این پژوهش، اثر تنش پسماند کششی در جلوی جبهه ترک بر روی رشد ترک خستگی در نمونه های از جنس آلیاژ تیتانیوم مورد بررسی قرار گرفته است. تنش پسماند مکانیکی با استفاده از روش خمش چهار نقطه بر روی نمونه ها اعمال شده است و همچنین اندازه گیری تنش پسماند با استفاده از روش کرنش سنجی سوراخ انجام گرفته است. آزمون رشد ترک خستگی مطابق با استاندارد E647 بر روی نمونه های SEN(b) دارای تنش پسماند و بدون تنش پسماند صورت پذیرفته و تکرارپذیری آزمایش بررسی شده است. به منظور بررسی ناحیه پلاستیک نوک ترک، تنش پسماند اعمالی و بدست آوردن پارامتر های مکانیک شکست از نرم افزار تجاری المان محدود آباکوس استفاده شده است. نتایج المان محدود تطابق خوبی با نتایج تجربی داشت. نتایج بررسی های المان محدود و تجربی، میزان افزایش نرخ رشد ترک خستگی در حضور تنش پسماند کششی را نشان می دهد. این افزایش نرخ رشد ترک خستگی تا 50 درصد می تواند عمر خستگی را کاهش دهد.
    کلید واژگان: رشد ترک خستگی, تنش پسماند, آلیاژ تیتانیوم, انتگرال J}
    Mohammad Noghabi, Amirmohammad Zangeneh, Iraj Sattarifar *
    Fatigue Crack Growth is an important physical phenomenon and one of the damage mechanisms in engineering materials. This damage mechanism is intensified in the presence of tensile residual stresses. In contrast, compressive residual stresses delay the fatigue crack growth process. In this study, The effects of tensile residual stresses are studied on fatigue crack growth in the titanium alloy Ti-6Al-4V specimens. Mechanical residual stresses are induced in the samples using the 4-point bending method and measured using the hole drilling technique. Fatigue crack growth tests are conducted on SEN(b) specimens according to the ASTM-E647 standard, using samples with and without residual stresses. The commercial finite element software ABAQUS was used to study the distribution of residual stresses, the plastic zone sizes at the crack front and fracture mechanics parameters. The finite element results were in good agreement with the experimental results. The results reveal that the presence of tensile residual stress may accelerate the fatigue crack growth rate in the specimens. This increase in fatigue crack growth rate can reduce the fatigue life of samples up to 50%.
    Keywords: Fatigue Crack Growth, Residual stress, titanium alloy, J-Integral}
  • Ali Moarrefzadeh *, Shahram Shahrooi
    This paper is introduced new method for predicting of fatigue crack propagation (FCP) in residual stress (RS) field due to welding. If there is stress in the material and is subjected to loading, the effects of loading and RS must be considered simultaneously. For this purpose, stress intensity factor (SIF) in liner elastic fracture mechanics (LEFM) approach and J-integral in elastic-plastic fracture mechanics (EPFM) approach are used. The superposition principle based on LEFM is used to consider the RS effects on the cycle ratio and SIF. To achieve more appropriate results based on EPFM, the J-integral is modified to consider the simultaneous effects of RS and external loading. Finally, the FCP equations are modified to consider into calculation the simultaneous influences of RS and cyclic loading. Results from FCP equation based on J-integral are in good agreement with experimental results. The obtained results show that the MLPG method is suitable for calculating the residual stress and the modified J-integral method is the best method for predicting FCP in the RS field caused by welding.
    Keywords: Residual stress, welding, Stress intensity factor, J-integral, Fatigue Crack Propagation}
  • Adel Tavabe, Behdad Jahanbeen, Seyed Mohammad Reza Nazemosadat, Ahmad Afsari *
    Connecting parts through welding as permanent connections can play an important role in various industries. Despite the favorable load-bearing capabilities of joints resulting from welding dissimilar parts, they have some limitations that need to be identified and checked to optimize their use. One of the limitations is the behavior of parts under thermal stresses caused by the welding process. Thus, it is important to consider the welding conditions of the dissimilar parts in the contact area of the electrode and the welding seam, as this can significantly affect the mechanical performance of the welds. The research conducted in this study involved using the electric welding method with non-consumable tungsten electrodes under shielding gas (TIG) to connect aluminum and carbon steel parts. Ansys software was utilized to investigate the effect of thermal stress in the welding process for different joints. To ensure accuracy, parts were welded together practically under similar conditions, and the results obtained were compared with the results of the modeled method. First, the behavior of a steel sheet under the butt and Tee Joint and then the role of various factors on welding performance were investigated by modeling the process for a pipe in different conditions. Finally, due to the significant role of T-shaped joints in various industries, heat distribution, behavior, and stress analysis were investigated.
    Keywords: Welding Process, Dissimilar Joints, Residual stress, Thermal analysis, Finite Element Method}
  • حامد نامدار اصل، صادق پورعلی*، رضا توانگر

    در تحقیق حاضر، ضمن مرور فرآیندهای تغییر شکل پلاستیک شدید و مکانیزم های اصلاح ریزساختار مواد فلزی در آن ها، مطالعات پیشین انجام شده در خصوص رفتار خوردگی آلیاژهای مختلف که تحت تغییر شکل پلاستیک شدید قرار گرفته اند، بررسی می شوند. اندازه دانه به عنوان یک پارامتر متالورژیکی مهم می تواند گستره ای از خواص مکانیکی، شیمیایی، فیزیکی و الکتروشیمیایی مواد فلزی را تحت تاثیر قرار دهد. در اغلب بررسی های انجام شده، کاهش اندازه دانه منجر به بهبود خواص یاد شده می شود. در سالیان اخیر، روش های تغییر شکل پلاستیک شدید ورود به محدوده اندازه دانه نانومتری و فوق ریز را برای توده مواد فلزی میسر ساخته اند. از میان خواص یاد شده، عملکرد خوردگی مواد فوق ریزدانه تولید شده به روش های تغییر شکل پلاستیک شدید کماکان محل بحث محققین این حوزه است. هدف از این تحقیق، مرور این روش ها، مکانیزم ریزدانه شدن طی آن ها و اثرات کار سرد شدید بر روی رفتار خوردگی فلزات و آلیاژهای مهندسی مختلف نظیر فولادها، آلومینیوم، تیتانیوم، مس و منیزیم است.

    کلید واژگان: مواد فلزی, تغییر شکل پلاستیک شدید, اندازه دانه, رفتار خوردگی, تنش باقیمانده, بافت}
    H. Namdar Asl, S. Pour-Ali, R. Tavangar

    In the present study, in addition to reviewing the severe plastic deformation (SPD) processes and their mechanisms in the microstructural evolution, previous researches on the corrosion behavior of various metallic materials that have undergone SPD are investigated. Grain size, as an important metallurgical parameter, affects a broad range of mechanical, chemical, physical and electrochemical properties of metallic materials. As mostly reported, the reduction in grain size is in line with a considerable improvement in the mentioned properties. In recent years, SPD methods have been nominated as an ideal way to reach nano- and ultrafine-grains. Among the mentioned properties, the corrosion performance of ultrafine-grained materials produced by SPD methods is still controversial for researchers. The purpose of this study is to review the SPD methods, the mechanism of grain refinement during them, and their effects on the corrosion behavior of various metals and engineering alloys such as steels, aluminum, titanium, copper, and magnesium.

    Keywords: Metallic Materials, Severe Plastic Deformation, Grain Size, Corrosion Behavior, Residual Stress, Texture}
  • Zahra Kazemi, Hojjatollah Rokhgireh, Ali Nayebi

    In the next few years, selective laser melting (SLM) is expected to become increasingly important in industrial applications. However, SLM-manufactured parts often have various defects, such as vaporization, un-melted powders, evaporation, and cracking. Evaporation, in particular, can affect the surface morphology and play a significant role in defect and pore formation. To avoid these defects, mechanical modeling of their formation is necessary, which can be achieved by controlling process parameters. The current study investigates the significance of including evaporation in the stress analysis of SLM systems. To this end, five phases (powder, melting, mushy zone, solidified, and vapor phases) were considered, as well as the re-melting of the previous layer due to the deposited next layer. The thermo-mechanical properties of all five phases were considered to be temperature-dependent. An illustrative example is provided to show the applicability of the method. In this regard, several user-defined subroutines were developed in Abaqus and Standard. The elements that experience temperatures higher than the evaporation temperature were removed using element deletion in Abaqus. The results revealed that residual deformation stabilizes after the second layer and increases with the number of tracks, with the first track having the lowest residual deformation values and the fourth track having the greatest.

    Keywords: Selective Laser Melting, Vaporization, Residual Stress, Pores Formation, Element Deletion}
  • Majid Farhang, Mohammadreza Farahani *, Mohammad Nazari, O. Sam Daliri
    Friction stir welding was performed on AA2024- T6 aluminum plates using different rotation and traverse speeds with the objective of improving the mechanical strength and microstructure properties. The influence of the traverse and rotation speed on the microstructures, mechanical properties and residual stresses of the welded Aluminum plates were investigated. By increasing the rotation speed, stirred zone grain size became larger. Besides, the homogenous second phase distribution was obtained. Furthermore, by increasing both rotational and traverse speeds, hardness of the thermo-mechanically affected zone and the stirred zone increase to base metal hardness. These welded plates that were fractured at advancing side have a maximum tensile strength equal to 71% of base plate strength which was obtained at 31.5 mm/min traverse speeds and 1120 rpm rotational speed. The longitudinal residual stress was diminished with decreasing of rotational speed by 1120 rpm at a constant traverse speed. In this conditions and by increasing the traverse speed by 31.5 mm/min, the maximum tensile strength was obtained as many as 48%. It was attributed to more plastic deformation and minimum grain size in the weld zone due to higher traverse speed.
    Keywords: Al 2024-T6, Friction Stir Welding, Mechanical Properties, Residual stress}
  • حسین قره باغی، رضا سرخوش*

    جوشکاری قطعات آلومینیومی در اتصالات سازه ‏های هوافضایی کاربرد فراوانی دارد و از اهمیت بسیاری برخوردار است. از مشکلاتی که اغلب صنایع کشور با آن مواجه‏اند تنش پسماند ناشی از فرآیند جوشکاری است. تنش پسماند در نواحی اطراف جوش می‏تواند باعث کاهش عمر کاری قطعات شود به همین علت شناخت، بررسی و کاهش آن در سازه ‏های جوشکاری شده ضروری می‏باشد. روش‏های مختلفی برای اندازه‏ گیری و کاهش تنش‏های پسماند وجود دارد. در این مقاله به معرفی انواع روش ‏های تعیین و کاهش تنش پسماند پرداخته شده است. سپس به کمک فرآیند جوش آرگون دو ورق آلومینیومی از جنس آلیاژ 6061-T6 به یکدیگر متصل شده‏ و تنش‏های پسماند حاصله به روش سوراخ کاری‏ به دست آمده است. همچنین فرآیند جوشکاری دو ورق آلومینیومی مذکور به صورت سه ‏بعدی در نرم‏افزار اجزاء محدود آباکوس شبیه‏ سازی شده و تنش ‏های پسماند استخراج شده‏ است. تمامی شرایط در تحلیل اجزای محدود مشابه شرایط جوشکاری در آزمایشگاه در نظر گرفته شده است، نتایج حاکی از دقت بالا در مدلسازی اجزای محدود فرآیند جوشکاری دارد. در نهایت به روش اجزای محدود، تنش‏ گیری حرارتی مدل‏سازی شده و پارامترهای بهینه برای انجام عملیات فوق استخراج شده است.

    کلید واژگان: شبیه ‏سازی فرآیند جوشکاری, رشد ترک, تنش پسماند, تنش‏ گیری حرارتی}
    Hussain Gharehbaghi, Reza Sarkhosh *

    Welding is very important in the aerospace industry and is widely used in aerospace structures. One of the problems that most industries are facing is created residual stress by the welding process. Residual stresses in the surrounding areas of welding can cause cracks and crack growth so identifying and evaluating residual stresses in the welded structures is necessary. There are different methods for determining residual stress. In this paper, laboratory and numerical methods were presented for determining the residual stress. Then, the welding process of two aluminum sheets of 6061-T6 alloy has been done and the residual stresses have been obtained by drilling method. Welding is done in two passes and by spot welding, the first, the end and the middle of the weld line are connected to prevent the sheets from moving. Also, the welding process of the two aluminum sheets was simulated in 3D in the ABAQUS finite element software and the residual stresses were extracted. All conditions in the finite element analysis are similar to the welding conditions in the laboratory. Results show high accuracy in the modeling of finite element processes in the welding process. Finally, in the finite element method, thermal stress is modeled and optimal parameters are extracted for the above operations.

    Keywords: Simulation of welding process, Crack Growth, Residual Stress, thermal stress}
  • B. Salehebrahimnejad, A. Doniavi, M. Moradi, M. Shahbaz *
    In this paper, a semi-analytical model was proposed to superimpose the initial residual stress components on the work roll surface and subsurface to minimize the maximum value of Von-Mises Stresses (MVMS) during the hot rolling process to reduce the possibility of roll wear and increase the fatigue life. A Finite Element Model (FEM) was proposed to assess the temperature and thermomechanical stress in work roll during hot rolling. An analytical method was developed to implement the three initial residual stress components designed by the full factorial analysis of variance (ANOVA) method in the obtained FEM thermomechanical stress results. An Artificial Neural Network (ANN) was used to establish an objective function to relate the initial residual stress components to the MVMS. Subsequently, the single and multi-objective Genetic Algorithm (GA) optimization were used to find the optimal value of initial residual stress components to minimize the MVMS on the surface and subsurface of the work roll. The results showed a significant reduction of boththe value and amplitude of the MVMS on surface and subsurface of a work roll during the hot rolling process.
    Keywords: Residual stress, Von-Mises stress, Design of experiment, Artificial neural network, Genetic Algorithm, Optimization, Hot rolling}
  • فرید آزادی، داود اکبری*

    در این مقاله، برای بررسی و اندازه گیری تنش پسماند و تاثیرات آن بر میزان کرنش در قطعات پلیمری، از ترکیب روش انطباق تصاویر دیجیتال و روش سوراخکاری استفاده شده است. با اعمال خمش روی قطعات و اعمال جابجایی ثابت، تنش خمشی ایجاد شده و با استفاده از تجهیز ساخته شده، اندازه گیری شده است. در این راستا قطعات پلیمری از جنس پلکسی گلس با ضخامت های مختلف، تحت خمش سه نقطه ای با اندازه های مختلف مورد آزمون قرار گرفته و در نهایت نتایج بدست آمده از روش معرفی شده در این مقاله، با نتایج تحلیل نظری و شبیه سازی اجزای محدود، مقایسه و صحت سنجی شده است. مواد پلیمری مورد آزمایش به دلیل ضرایب کشسانی پایین، دارای کرنش آزاد شده ی بسیار بیشتری نسبت به نمونه های فلزی هستند و بررسی کرنش های آزاد شده در آن ها نیازمند کرنش سنج های با گستره بسیار بالاتری می باشد. بررسی نتایج نشان می دهد که ترکیب روش انطباق تصاویر دیجیتالی و سوراخکاری، قابلیت اندازه گیری تنش پسماند با دقت بالا (در حدود اختلاف کمتر از 10%) را دارا می باشد. روش به کار گرفته شده در این مقاله با برطرف کردن محدودیت های روش مرسوم استفاده از کرنش سنج، کرنش ها را در محدوده ی بسیار گسترده تری اندازه گیری می کند و جایگزین مناسبی برای روش کرنش سنجی سوراخ در اندازه گیری تنش پسماند نمونه های پلیمری خواهد بود.

    کلید واژگان: تنش پسماند, انطباق تصاویر دیجیتالی, کرنش سنجی سوراخ, خمکاری, قطعات پلیمری, شبیه سازی اجزای محدود}
    F. Azadi, D. Akbari*

    In this paper, the combination of digital image correlation and hole drilling methods has been used to investigate and measure the residual stress of polymer components. The bending stress was created by a three-point bending system and measured by the provided equipment. These stresses are considered in theory to be equivalent to the residual stresses within the component. Digital image correlation method utilized as a novel method to measuring released strain. In this regard, Plexiglas polymer materials in various thicknesses were analyzed under the different values of 3-point bending test. Finally, the obtained results from the introduced method in this paper, with the results of Finite element analysis and simulation have been compared and validated. Unlike the samples that have an unknown amount of residual stresses, the residual stresses in these specimens have a certain amount that can be compared and verified with the simulation and analytical results. Polymer materials have a higher released strain range than metals and it is possible to investigate the strain released by digital image correlation. The results show that the combination of digital image correlation and hole drilling techniques as innovations presented in this paper are capable of measuring residual stresses with a high accuracy less than 10% and also because of their major advantages. The method of using strain gauge would be a suitable alternative to the hole drilling whit strain gauge method for measuring residual stress in polymer samples.

    Keywords: Residual Stress, Digital Image Correlation, Hole Drilling, Bending, Polymer material, Finite element modeling}
  • Hojjat Ashouri *
    The exhaust manifolds are subjected to higher loads than before, due to the increasing power output, fuel consumption and exhaust gas emission. Thus, simulation and analysis of fatigue cracks is essential. The effect of residual stress on the thermal stress and low cycle fatigue (LCF) life of exhaust manifolds using strain life methods was investigated. For this purpose, Solidworks software was used to model the exhaust manifolds. Then the thermo-mechanical analysis was carried out to determine the temperature and stress distribution in ANSYS software.  Finally, the fatigue life prediction that considers residual stress effect was done. The simulated results proved that the thermal stresses and number of cycles to failure have the most critical values at the confluence region of the exhaust manifolds. The LCF results showed that the number of failure cycles for coated exhaust manifold is about 89% higher than the results obtained from the uncoated exhaust manifolds. Evaluating the residual stress, the TBC improves the number of failure cycles approximately 52% in comparison the uncoated exhaust manifold. The results of FEA proved a very good agreement between numerical simulation results and LCF analysis results, performed in references.
    Keywords: thermo-mechanical fatigue, Finite Element Analysis, Exhaust manifolds, Residual stress}
  • علیرضا نظام آبادی*، نادر بوالحسنی
    در صنعت پالایشگاه و پتروشیمی ها به دلیل وجود تجهیزات تمام فلزی و محیط اسیدی خوردگیتنشی زیاد است با توجه به افزایش کاربرد فولادهای زنگ نزن در این صنایع در این پژوهش به بررسی اثر ضربات امواج اولتراسونیک بر رفتار خوردگی فولاد زنگ نزن 316 (S.S 316) می پردازیم. هدف از این پژوهش بررسی تاثیر روش تنش زدایی اولتراسونیک برافزایش مقاومت قطعات در محیط های خورنده است. لازم به ذکر است که، تنش پسمان در نمونه ها در اثر جوش کاری ایجادشده است. در این پژوهش ابتدا نمونه مدنظر با استفاده از ارتعاش اولتراسونیک تحت فرکانس 20 KHz تنش زدایی شده است، سپس نتایج به دست آمده با نتایج نمونه های بدون عملیات تنش زدایی و همچنین عملیات تنش زدایی حرارتی مقایسه شده است. شایان ذکر است که تنش پسماند با استفاده از روش ایکس آر دی اندازه گیری شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که، درروش اولتراسونیک و عملیات حرارتی مقدار تنش پسماند به ترتیب % 7/58 و % 3/54 کاهش یافته است. همچنین مشاهده شده است که، استفاده از روش امواج اولتراسونیک سبب افزایش طول عمر نمونه در محیط خورنده شده است..
    کلید واژگان: خوردگی, امواج اولتراسونیک, تنش پسماند, تنش زدایی}
    Alireza Nezamabadi *, Nader Bolhassani
    Refineries and petrochemical industries, due to the presence of all-metal equipment and acidic environment, have high corrosion. This study investigated the effect of ultrasonic shock on the corrosion behavior of 316 stainless steels in order to the increasing use of stainless steels in this industries. The aim of this study was to investigate the effect of ultrasonic stress relief method on increasing the strength of parts in corrosive environments. It should be noted that the residual stress in the samples is created by welding. In this study, first the considered sample is De-tensioning using ultrasonic vibration at a frequency of 20 kHz, then the obtained results are compared with the results of samples without De-tensioning operation and also thermal De-tensioning operation. XRD method used to measure the residual stress. The obtained results show that in ultrasonic method and heat treatment, the amount of residual stress is reduced by 58.7% and 54.3%, respectively. It has also been observed that the use of ultrasonic waves has increased the life of the sample in a corrosive environment.
    Keywords: Corrosion, Ultrasonic Waves, Residual Stress, De- tensioning}
  • Ali Moradi, Ali Heidari *, Kamran Amini, Farshid Aghadavoudi, Reza Abedinzadeh
    Various parameters can affect shot peening such as the number of particles and distance between particles and the surface layer. In this computational study, these parameters' effects on the creation of residual stress and mechanical behavior of Ti-6Al-4V alloy were described. For this purpose, Molecular Dynamics (MD) method is applied in two main steps. First, the simulated titanium surface was equilibrated for 1 ns. Next, the shot peening process was done on the equilibrated surface by using the various numbers of particles and distance. MD simulation results indicated, that by increasing the number of particles from 1 to 5, the mechanical behavior of the titanium surface was improved, and residual stress and hardness of the surface increased and reached 452.02 MPa and 494.46 HV in model 1 (Lj potential between particle and titanium surface), respectively. Furthermore, the results indicated that decreasing the distance from 15 Å to 5 Å led to increasing compressive residual stress and hardness of titanium surface mechanical. Numerically, by decreasing the shot peening distance from 15 Å to 5 Å, residual stress and hardness of titanium surface layer increased and reached -419.63 MPa and 510.83 HV in model 1, respectively.
    Keywords: Shot Peening, Residual stress, Interatomic Force-field, Mechanical Improvement, Embedded Atom Model, Lennard-Jones potential}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال