دانشگاه فردوسی مشهد علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک 2008-918X 23 2 2012 08 22 Investigation of Forming Limit and Weld Line Movement in the Forming of Tailor Welded Blanks using Experiment and Numerical Methods بررسی حد شکل‌دهی و جابه‌جایی خط جوش، در شکل‌دهی لوح‌های ترکیبی با استفاده از روش‌های عددی و تجربی 1 16 29282 10.22067/fum-mech.v23i2.16771 FA رسول صفدریان کرویه دانشگاه تربیت مدرس حسن مسلمی نائینی دانشگاه تربیت مدرس محمد نوقابی دانشگاه امیرکبیر 0000-0002-1008-4688 عماد رحیمی دانشگاه تربیت مدرس Journal Article 2012 11 10 The forming limit diagram (FLD) is a useful method for characterizing the formability of sheet metals. In this paper, different numerical models were used to investigate the FLD of Tailor Welded Blank (TWB). TWBs were Co2 laser-welded samples of interstitial-free (IF) steel sheets with different thicknesses. The results of the numerical models were compared with the experimental FLD as well as with the empirical model proposed by the North American Deep Drawing Research Group (NADDRG). The emphasis of this investigation is to determine the performance of these different approaches in predicting the FLD. These numerical models for FLD are: second derivation of thinning (SDT), effective strain rate (ESR), major strain rate (MSR), thickness strain rate (TSR) and thickness gradient (TG). Results of this research show necking will happen, when the value of MSR, TSR, ESR criteria is maximum, TG ≤ 0.78 and SDT criterion has the first peak in forming process time. Weld line movement is one of parameters which influence formability of TWBs. Maximum of weld line movement of TWB base on different numerical criteria was predicted and compared with experimental results. Results of this research show that SDT criterion has a good accuracy for prediction of forming limit diagram and also weld line movement in the forming of TWB. نمودار حد شکل‌دهی، یک روش مفید برای شناسایی شکل پذیری ورق‌های فلزی می‌باشد. در این تحقیق، مدل‌های عددی متفاوتی برای بررسی حد شکل‌دهی (FLD) لوح‌های ترکیبی استفاده می‌شود. لوح‌های ترکیبی متشکل از ورق‌های پایه از جنس IF و با ضخامت متفاوت بودند که با استفاده از جوش لیزر CO2 به هم جوش شدند. منحنی حد شکل‌دهی استخراج شده با استفاده از مدل‌های عددی، با منحنی حد شکل‌دهی حاصل از آزمایش‌های تجربی و مدل تجربی مؤسسه تحقیقاتی کشش عمیق آمریکای شمالی مقایسه می‌شود. هدف اصلی این تحقیق بررسی میزان کارایی روش‌های عددی در پیش‌بینی حد شکل‌دهی و جابه‌جایی خط جوش می‌باشد. این مدل‌های عددی برای پیش‌بینی حد شکل‌دهی شامل: مشتق دوم نازک شدگی (SDT)، نرخ کرنش مؤثر (ESR)، نرخ کرنش بیشینه (MSR)، نرخ کرنش ضخامت (TSR) و گرادیان ضخامت (TG) می‌باشند. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که گلویی شدن، زمانی اتفاق می‌افتد که مقادیر مدل‌های ESR، MSR، TSR بیشینه باشند و برای معیار گرادیان ضخامت، زمانی گلویی شدن اتفاق می‌افتد که 78/0 TG≤ باشد. بر اساس معیار مشتق دوم نازک شدگی، گلویی شدن زمانی است که اولین پیک در نمودار SDT نسبت به زمان اتفاق می‌افتد. جابه‌جایی خط جوش یکی از پارامترهایی است که شکل‌دهی این ورق‌ها را تحت تأثیر می‌گذارد. بیشترین مقدار جابه‌جایی خط جوش با استفاده از معیارهای عددی پیش‌بینی و با نتایج تجربی مقایسه می‌شود. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که معیار SDT از دقت مناسبی برای پیش‌بینی حد شکل‌دهی و جابه‌جایی خط جوش در شکل‌دهی لوح های ترکیبی برخوردار است. https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_29282_8194758636bb0e5bab1a445835138b98.pdf

دانشگاه فردوسی مشهد علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک 2008-918X 23 2 2012 08 22 Vibration Cutting and Elliptical Ultrasonic Vibration Assisted Turning of In738 Work-Pieces تراشکاری ارتعاشی با اولتراسونیک یک جهته و بیضوی بر روی قطعه کار In738 17 28 29309 10.22067/fum-mech.v23i2.16772 FA سعید امینی دانشگاه کاشان محمدجواد ناطق دانشگاه تربیت مدرس امیر عبداله دانشگاه امیرکبیر Journal Article 2012 11 10 Vibration cutting (VC), elliptical vibration cutting (EVC) and ordinary cutting (OC) of In738 work-pieces have been experimentally investigated in the present research. The experiments were carried out by using single crystal diamond tool and ultra-precision CNC lathe. Vibration frequency is 36.16KHz and the amplitude is . The influence of various cutting parameters including cutting speed, feed-rate, vibration amplitude and phase angle on the cutting force, surface roughness and tool life have been studied and the results have been compared. The results indicate that the cutting force in EVC is much less than the two other processes. The surface roughness in both the cutting and feed directions was also less than those in other processes. در این تحقیق تراشکاری ارتعاشی، تراشکاری ارتعاش بیضوی و تراشکاری معمولی بر روی قطعه کار سوپر آلیاژ In738 مورد آزمایش قرار گرفته است. این آزمایش‌ها با ابزار الماس تک کریستال و دستگاه تراش CNC انجام شد. جهت اعمال ارتعاش در فرآیند تراشکاری ارتعاشی در جهت سرعت برشی و در فرآیند تراشکاری ارتعاش بیضوی در جهت سرعت برشی و عمق برش می‌باشد. فرکانس ارتعاشی 36.16 Khz و دامنه می‌باشد. نتایج آزمایش‌ها نشان داد که نیروی ماشین‌کاری و زبری سطح در تراشکاری ارتعاش بیضوی، کمتر از تراشکاری ارتعاشی و تراشکاری معمولی است. در فرآیند تراشکاری ارتعاش بیضوی، زبری سطح هم در جهت برشی و هم در جهت پیشروی، کمتر از دو فرآیند دیگر می‌باشد. سپس با تغییر پارامترهای ماشین‌کاری شامل، سرعت برشی، پیشروی و دامنه ارتعاش، نیروی ماشین‌کاری و زبری سطح در فرآیندهای فوق بررسی و مقایسه گردید. https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_29309_6fb2011334a2bf8dca4e120157fab408.pdf

دانشگاه فردوسی مشهد علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک 2008-918X 23 2 2012 08 22 Study of Wing Shapes Influence on MAV Aerodynamic Coefficients بررسی تأثیر شکل بال بر روی ضرایب آیرودینامیکی هواپیمای MAV 29 46 29342 10.22067/fum-mech.v23i2.16773 FA حسان اسمعیلی منیر دانشگاه صنعتی امیرکبیر مهران تاج فر دانشگاه صنعتی امیرکبیر Journal Article 2012 11 10 In recent years, design of small aircrafts are studied and extensively developed. One of the most important of these aircrafts is micro aerial vehicles (MAVs). As part of aerodynamic design of MAVs, the wing design is important. In fact, the main part of this design is to find an appropriate shape for the wing. In this work, influence of the wing shape at low Reynolds number flow is investigated using several planforms. Results show that as aspect ratio decreases, the lift-curve slope decreases as predicted by aerodynamic theory. The performance of the inverse Zimmerman and rectangular planforms are higher than elliptic and Zimmerman planforms. Also, the inverse Zimmerman planform is less influenced with the side flow. Effects of the Reynolds number and the wing edges on aerodynamic coefficients are discussed. The CFD computations are performed, and verified with the experimental data and aerodynamic theory. استفاده از وسایل پرنده کوچک به‌طور چشم‌گیری در چند سال اخیر توسعه یافته است. یکی از مهم‌ترین وسایل پرنده کوچک، ریز‌ پهپادها (MAVs) هستند که آنها را می توان از روی اندازه کوچک، میزان نسبت منظری پایین و نیز سرعت کم آنها از سایر وسایل پرنده بازشناخت. در طراحی آیرودینامیکی این پرنده‌ها، بزرگ‌ترین سهم به طراحی بال آنها اختصاص دارد. یافتن شکل بال مناسب برای آنها بسیار مهم است. در این مقاله تأثیر شکل چند پلنفرم (PLANFORM)، تأثیر باد جانبی، تأثیر شکل لبه‌های بال، و تأثیر عدد رینولدز در جریان‌های رینولدز پایین برای بال ریز پهپادها معلوم می‌گردد. نتایج نشان می‌دهد که با کاهش نسبت منظری، شیب منحنی لیفت نیز مطابق پیش‌بینی تئوری‌های آیرودینامیکی کاهش می‌یابد. هم‌چنین برای بال‌های با نسبت منظری پایین در اعداد رینولدز کم، پلنفرم زیمرمان معکوس کارایی بهتری دارد. درضمن با کاهش نسبت کونیک لبه حمله، ضریب پسا افزایش می‌یابد. با افزایش این نسبت در زوایای پایین، ضریب پسا کاهش می یابد؛ اما در زوایای حمله بالا مجدداً ضریب پسا افزایش می‌یابد. هم‌چنین با افزایش میزان عدد رینولدز کارایی بال‌ها افزایش می‌یابد. محاسبات CFD از طریق مقایسه با مقادیر تجربی موجود در سایر مقالات ارزیابی می‌شود. https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_29342_a72795d6874581a395f8a2ba7c4a0068.pdf

دانشگاه فردوسی مشهد علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک 2008-918X 23 2 2012 08 22 Investigation of Chemical Composition Influence on Mechanical Properties of API X65 Microalloyed Steel بررسی اثر ترکیب شیمیایی بر خواص مکانیکی فولاد میکروآلیاژی گرید API X65 47 64 29376 10.22067/fum-mech.v23i2.16791 FA سیدحجت هاشمی دانشگاه بیرجند 0009-0004-3839-3003 مسعود رخش خورشید دانشگاه بیرجند Journal Article 2012 11 10 A neural network with feed forward topology and back propagation algorithm was used to investigate the effect of composition on mechanical properties in API X65 microalloyed steel (used in manufacturing of large diameter pipes). Experimental data was obtained by cutting 100 specimens from pipes manufactured in industrial scale (with similar heats and manufacturing processes). The chemical analysis and tensile tests were conducted according to the requirements specified by API 5L standard. Scatter diagrams and two statistical criteria: correlation coefficient and mean squared relative error were used to evaluate the prediction performance of developed model. With regard to the satisfactory performance of the developed neural network, it was used then to investigate the effect of Ni, Cu and microalloying elements (Nb + Ti + V + Al) on mechanical properties of test steel. در این تحقیق از شبکه عصبی پیشرو با الگوریتم پس انتشار خطا، برای پیش‌بینی اثر ترکیب شیمیایی بر خواص مکانیکی (مقاومت تسلیم، مقاومت کششی و ازدیاد طول نسبی) فولاد API X65 (مورد استفاده در ساخت لوله‌های قطور انتقال گاز ایران) استفاده گردید. داده‌های تجربی با جدا کردن نمونه از 100 لوله ساخته شده در مقیاس صنعتی (با ذوب و فرآیند ساخت یکسان) و انجام آنالیز شیمیایی و آزمون کشش فراهم شد. از نمودار پراکندگی و معیارهای آماری ضریب همبستگی و مجذور میانگین مربعات خطای نسبی (MSRE)، برای ارزیابی شبکه استفاده شد. سپس با توجه به نتایج مناسب به دست آمده از شبکه عصبی، از آن برای پیش‌بینی اثر کمی نیکل، مس و مجموع عناصر میکروآلیاژی (Nb + Ti + V + Al) بر خواص مکانیکی فولاد مورد مطالعه، استفاده گردید. https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_29376_e0ecee586e85f41544067ac9492a39ff.pdf

دانشگاه فردوسی مشهد علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک 2008-918X 23 2 2012 08 22 Electrostatically Actuated FGM Microgripper under the Effect of Thermal Moment میکروانبر FGM با تحریک نیروی الکترواستاتیکی تحت تأثیر ممان حرارتی 65 80 29418 10.22067/fum-mech.v23i2.16794 FA موسی رضائی دانشگاه تبریز ناصر شرفخانی دانشگاه ارومیه عطا ا... چیت ساز خویی دانشگاه تبریز Journal Article 2012 11 10 In previous researches, mechanical behavior of a microgripper with homogenous and the same material has been studied. In this paper considering the desired characteristics of FGMs, as a good thermal and wear resistance, the mechanical behavior of FGM microgripper under DC voltage and temperature variations is investigated. It is assumed that the two microbeams of the FGM microgripper are mounted symmetrically against each other and one side of the microbeams is made of a pure metal the other side is a mixture of metal and ceramic, and the percentage of ceramic varies exponentially through the microbeams thickness. The nonlinear equations governing the static deflection of microbeams due to the application of DC voltage and the temperature changes are derived and solved using the step by step linearization method and the Galerkin method. The response and the stability of the system against the variation of DC voltage and temperature are investigated. Also, the effect of geometrical dimensions, ceramic percentage and its variations through the microbeams thickness on the mechanical behavior and the system stability are studied. در تحقیقات پیشین رفتار مکانیکی میکروانبرهای ساخته شده از یک ماده‌ همگن، مطالعه شده است. در این مقاله با توجه به خصوصیات مطلوب مواد مدرج تابعی (Functionally graded materials (FGMs))، همانند: مقاومت بالای حرارتی و مقاومت به سایش، رفتار مکانیکی میکروانبر ساخته شده از این نوع مواد، تحت اعمال ولتاژ DC و تغییرات دمایی بررسی شده است. میکروانبر مورد نظر از دو میکروتیر FGM که به صورت متقارن در مقابل هم قرار گرفته‌اند تشکیل شده است. یک سطح میکروتیرهای میکروانبر FGM از فلز خالص تشکیل شده است. سطح دیگر، ترکیبی از فلز و سرامیک است که درصد سرامیک به صورت تابع نمایی در ضخامت میکروتیرها تغییر می‌کند. معادلات غیرخطی حاکم بر رفتار استاتیکی میکروانبر استخراج و به کمک روش‌ خطی‌سازی مرتبه به مرتبه و روش‌گالرکین حل شده است. پاسخ‌ و پایداری سیستم به ازای ولتاژ‌های مختلف بررسی و تأثیر ابعاد هندسی، درصد سرامیک و تابع تغییرات آن در میکروتیرها و تأثیر تغییر درجه حرارت بر رفتار مکانیکی و پایداری سیستم، نشان داده شده است. https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_29418_928d86171c65a039d2eb1789fd1bf49f.pdf

دانشگاه فردوسی مشهد علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک 2008-918X 23 2 2012 08 22 Experimental and Theoretical Study of the Dynamics of Surface Evaporation of Water Droplets on Different Surfaces مطالعه تجربی و تحلیلی دینامیک تبخیر سطحی قطرات آب بر روی سطوح مختلف 81 98 29496 10.22067/fum-mech.v23i2.16795 FA امیر کریم دوست یاسوری دانشگاه فردوسی مشهد محمد پسندیده فرد دانشگاه فردوسی مشهد 0000-0002-4225-125X Journal Article 2012 11 10 In this paper, the dynamics of evaporation of water droplets on surfaces with different contact angle hysteresis is studied experimentally and theoretically. The evaporation of water droplets on surfaces usually occurs in three distinct stages, namely the constant contact area mode, followed by the constant contact angle mode, and the mixed mode in which both contact angle and contact area are decreased. Due to the unknown nature of the time dependency of both the dynamic contact angle and contact radius, solving the governing equations for the evaporation rate of a droplet is complicated. The experimental observations performed in this study for the evaporation of sessile droplets on different solid substrates under various conditions shows that the surfaces with a high contact angle hysteresis remain more in the constant contact area mode. On the other hand, the surfaces with a low contact angle hysteresis remain more in the constant contact angle mode. Based on these observations, it is assumed that the entire process of evaporation on surfaces with high and low contact angle hysteresis occur in a dominated mode. Next, based on this assumption, the governing equation for the droplet evaporation for both surfaces is solved separately using a theoretical model. A good agreement is observed between the results of the theoretical analysis with those of the experiments; this confirms the validity of the proposed theoretical model. در این تحقیق، دینامیک تبخیر سطحی قطرات آب بر روی سطوح با پسماند زاویه تماس مختلف، به صورت تجربی و تحلیلی مورد بررسی قرار می گیرد. تبخیر سطحی قطرات آب بر روی سطوح، عموماً در سه مرحله صورت می گیرد: مرحله سطح تماس ثابت، مرحله زاویه تماس ثابت و مرحله ترکیب که در آن سطح تماس و زاویه تماس توامان کاهش می‌یابد. حل معادله حاکم بر نرخ تبخیر قطره به دلیل نامعلوم بودن وابستگی زاویه تماس دینامیکی و شعاع تماس به زمان در طی تبخیر قطره، دشوار است. مشاهدات تجربی انجام شده در این تحقیق نشان می دهد که سطوح با پسماند بالا در بیشتر زمان تبخیر در مرحله سطح تماس ثابت قرار می گیرند و این در حالی است که قطره بر روی سطوح با پسماند پایین، در بیشتر مدت زمان تبخیر، فرآیند زاویه تماس ثابت را تجربه می کند. در ادامه مقاله، از این نتیجه استفاده شده و فرض می شود که کل فرآیند تبخیر بر روی سطوح با پسماند بالا و پایین در یک مرحله غالب صورت می گیرد و با استفاده از این فرض، معادله حاکم بر تبخیر قطره بر روی سطوح با پسماند بالا و پایین جداگانه و به صورت تحلیلی حل می گردد. هماهنگی بالایی بین نتایج به دست آمده از این تحلیل تئوری با داده های تجربی مشاهده می شود که اعتبار مدل تحلیلی پیشنهادی را تأیید می کند. https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_29496_5cd338743288fdb62b74ee279d51bf93.pdf

دانشگاه فردوسی مشهد علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک 2008-918X 23 2 2012 08 22 Simultaneous Optimization of Machining Parameters and Tool Geometry Specifications in Turning Operation of AISI1045 Steel بهینه‌سازی همزمان پارامترهای ماشین‌کاری و هندسه ی ابزار در عملیات تراشکاری فولاد AISI1045 99 110 29529 10.22067/fum-mech.v23i2.16797 FA فرهاد کلاهان دانشگاه فردوسی مشهد محسن منوچهری دانشگاه فردوسی مشهد عباس حسینی دانشگاه فردوسی مشهد Journal Article 2012 11 10 Machining operation is one of the most applicable processes for the manufacturing of industrial parts. Usually, the quality of finished part in turning operation is measured in terms of surface roughness. In turn, surface quality is determined by machining parameters and tool geometry specifications. The main objective of this study is to model and optimize machining parameters and tool geometry in order to improve the surface roughness in turning operation of AISI1045 steel. Simultaneous optimization of machining parameters and tool geometry was performed using experimental data and statistical methods. A Taguchi approach is employed in order to gather experimental data and then, based on signal-to-noise (S/N) ratio, the best sets of cutting parameters and tool geometry specifications have been determined. Experimental results are provided to illustrate the effectiveness of the proposed approach. فرآیند ماشین‌کاری یکی از پرکاربردترین روش ها در تولید قطعات فلزی است. از مهمترین مشخصه های قطعات تولیدی با این روش، کیفیت سطح قطعه می‌باشد. صافی سطح قطعات به نوبه ی خود تحت تأثیر پارامترهای تنظیمی فرآیند و هندسه ی ابزار قرار دارد. هدف اصلی در این تحقیق، بهینه سازی همزمان پارامترهای ماشین‌کاری (سرعت برشی، نرخ پیشروی) و زوایای ابزار (زاویه براده، زاویه تنظیم اصلی، زاویه تنظیم فرعی) در فرآیند تراشکاری فولاد AISI1045 می‌باشد. بهینه‌سازی همزمان پارامترهای برشی و زوایای ابزار، با استفاده از تحلیل های آماری بر روی داده‌های تجربی، انجام شده است. به منظور گردآوری داده‌های تجربی، از طرح تاگوچی در رویکرد طراحی آزمایش‌ها، استفاده شده است. سپس به کمک نتایج آنالیز واریانس (ANOVA) و تحلیل نسبت سیگنال به نویز(S/N)، سطوح بهینه پارامترها به منظور بیشینه کردن کیفیت سطح تعیین شده اند. نتایج بهینه‌سازی از انطباق مناسبی بر آزمایش‌ها تجربی برخوردارند. https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_29529_7502098036174eed238449e4bf4a5df4.pdf