انجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X91220230220Minimizing the required forming force in the sheet hydroforming process using a fractional factorial designکمینه‌سازی نیروی لازم شکل‌دهی در فرایند هیدروفرمینگ ورق با استفاده از طرح عاملی کسری1917355410.22034/ijme.2023.400065.1788FAوحیدمدانلواستادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سیرجان، سیرجان، ایران0000-0003-3780-9359بهنامآخوندیاستادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سیرجان، سیرجان، ایران0000-0002-4283-1684یعقوبدادگر اصلاستادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فنی و حرفه‌ای، تهران، ایران0000-0002-5084-2017Journal Article20230603The optimal forming of the metallic parts with the lowest required forming force has always been the focus of researchers. In this paper, effective parameters in hydrodynamic deep drawing assisted by radial pressure of cylindrical cups with a flat head with minimum required forming force have been investigated. At first, the necessary experiments were designed using the fractional factorial design of experiment. In this design, maximum fluid pressure, punch velocity, punch nose radius, friction coefficient between punch and sheet, friction coefficient between die and sheet, and die entrance radius were considered input variables. An experimentally validated finite element model was used for performing the designed experiments and extracting the maximum punch force for each experiment. Finally, by using analysis of variance, the main and the interaction effects of the parameters on the maximum punch force were determined. Results showed that the maximum fluid pressure and punch nose radius have the highest influence on the maximum punch force. Decreasing the maximum fluid pressure from 39 to 15 MPa, leads to a decrease of 55% in the maximum punch force. Also, by reducing the punch nose radius from 10 to 2 mm, the maximum punch force decreases by 55%.شکل‌دهی مطلوب قطعات فلزی با استفاده از حداقل نیروی لازم، همواره مورد توجه پژوهش‌گران بوده است. در این مقاله، پارامترهای مؤثر در فرایند کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی به‌منظور تولید قطعات استوانه‌ای با پیشانی تخت با حداقل نیروی لازم شکل‌دهی مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا با استفاده از روش طراحی آزمایش عاملی کسری، آزمایش‌های مورد نیاز طراحی شدند. در این طراحی، فشار بیشینه سیال، سرعت سنبه، شعاع گوشه سنبه، ضریب اصطکاک بین ورق با سنبه، ضریب اصطکاک بین ورق با قالب و شعاع گوشه ماتریس به‌عنوان متغیرهای ورودی در نظر گرفته شدند. آزمایش‌های طراحی‌شده به کمک مدل اجزای محدود صحت‌سنجی شده اجرا شده و بیشینه نیروی سنبه برای هر آزمایش استخراج گردید. در پایان، با انجام تحلیل واریانس، اثرات اصلی و متقابل پارامترها بر روی تابع بیشینه نیروی سنبه مشخص گردید. با بررسی نتایج، مشخص شد که فشار بیشینه سیال و شعاع گوشه سنبه بیشترین تأثیر را بر روی بیشینه نیروی سنبه دارند. کاهش فشار بیشینه سیال از 39 تا 15 مگاپاسکال، منجر به کاهش بیشینه نیروی سنبه به میزان 55% می‌شود. همچنین، کاهش شعاع گوشه سنبه از 10 تا 2 میلی‌متر، منجر به کاهش بیشینه نیروی سنبه به میزان 55% می‌شود.https://www.iranjme.ir/article_173554_c350295aad9144150d82803f9e7d051b.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X91220230220Design and manufacturing of three layer pressure vessel by Shrink fit processطراحی و ساخت مخزن تحت‌فشار سه‌لایه با استفاده از فرایند شرینک فیت101817733610.22034/ijme.2023.403285.1797FAامیرناصرالاسلامیپژوهشگر، مرکز مواد پیشرفته و نانوفناوری، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران0009-0003-8807-453Xهادیعیوضی باقریپژوهشگر، مرکز مواد پیشرفته و نانوفناوری، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران0009-0000-2912-9113سید محمد وهابموسویاستادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران0000-0001-8871-0311سلمانسیدافقهیدانشیار، گروه مهندسی مواد، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایرانJournal Article20230624Induction 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.یکی از روش‌های افزایش مقاومت در<strong> </strong>برابر شکست و افزایش عمر خستگی در مخازن تحت فشار جدار ضخیم، ایجاد تنش پسماند فشاری در سطح آن است. یکی از این روش‌ها، فرایند شرینک فیت و یا انطباق تداخلی است. در این مقاله عملیات شرینک فیت برای ساخت مخزن سه لایه‌ی کوره‌ی پرس ایزواستاتیک داغ با استفاده از شبیه‌سازی المان محدود و روش تحلیلی مورد بررسی قرار گرفت. تنش‌های به وجود آمده در اثر فرایند شرینک فیت در مخازن با استفاده از محاسبات تحلیلی و شبیه‌سازی المان محدود بررسی شد. برای انجام شرینک فیت به‌صورت تجربی، سه عدد مخزن از جنس فولاد VCN150 ساخته شد و عملیات شرینک فیت با موفقیت انجام گردید. بر اساس نتایج به‌دست‌آمده از شبیه‌سازی، بیشترین جابجایی شعاعی برای مخزن بیرونی 89/0 میلی‌متر و مقدار تنش پسماند به وجود آمده 9/39 مگاپاسکال است. مقایسۀ نتایج به‌دست‌آمده از شبیه‌سازی و محاسبات تحلیلی برای مخزن میانی و مخزن بیرونی نشان می‌دهد مقدار اختلاف بین نتایج شبیه‌سازی و حل تحلیلی برای مخزن میانی و بیرونی‌ترین مخزن به ترتیب 3/2% و 8/2% است.https://www.iranjme.ir/article_177336_936ead9fd513d6d8ca2195c0f36ff18a.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X91220230220Investigating the behavior of axial force and temperature in the drilling process of glass/epoxy composites with and without curvatureبررسی رفتار نیروی محوری و دما در فرایند سوراخ‌کاری کامپوزیت‌های شیشه/اپوکسی با و بدون انحناء193117739710.22034/ijme.2023.400730.1792FAآرمانطاهریکارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران0000-0001-7212-4019مظاهرسلامت طلباستادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران0000-0002-6984-5664وحیدطهماسبیاستادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران0000-0001-7212-4019Journal Article20230610Fiber-reinforced composites are widely used in industries due to their high strength-to-weight ratio, high stiffness, and proper performance. One of the applications of composite laminates is fluid transmission by means of composite pipes. In this study, due to the increasing use of composite pipes, the effect of the main drilling parameters such as feed rate, rotational speed and tool diameter on the thrust force and temperature in the drilling of composite laminates with curvature was investigated and the results compared with one of composite laminates without curvature. To this end, glass fiber/epoxy composite laminates were manufactured by hand lay-up method. The experimental results show that, in general, in all diameters and feed rates, the thrust force in both composite laminates decrease with increasing rotational speed, but the effect of this parameter on temperature depends on the curvature of the composite laminates. Also, increasing the feed rate in both laminates increases the thrust force and decreases the temperature, and this is due to the increase of the pressure of the tool on the composite laminates and the reduction of the engagement time of the tool with the composite laminates, respectively. Finally, in general, the axial force and temperature in the same drilling parameters in the composite laminates with curvature is lower than that one without curvature.چندلایه‌های کامپوزیتی تقویت‌شده با الیاف به دلیل نسبت استحکام به وزن بالا، سفتی بالا و عملکرد مناسب، کاربرد وسیعی در صنایع دارند. یکی از کاربرد‌های چندلایه‌های کامپوزیتی انتقال سیال به‌وسیلۀ لوله‌های کامپوزیتی می‌باشد. در این مطالعه به دلیل استفاده روزافزون از لوله‌های کامپوزیتی به بررسی و مقایسه اثر پارامترهای اصلی سوراخ‌کاری مانند سرعت پیشروی، سرعت دورانی و قطر ابزار بر روی نیروی محوری و دما در سوراخ‌کاری چندلایه‌های کامپوزیتی با انحنا پرداخته شده و با نتایج چندلایه کامپوزیتی بدون انحنا مقایسه شده است. بدین منظور ابتدا چندلایه‌های کامپوزیتی الیاف شیشه/اپوکسی با استفاده از روش لایه‌چینی دستی ساخته شدند. نتایج این بررسی نشان می‌دهد که به‌طورکلی در تمامی قطرها و سرعت‌های پیشروی نیروی محوری در هر دو چندلایه کامپوزیتی با افزایش سرعت دورانی کاهش می‌یابد اما تأثیر این پارامتر بر روی دما وابسته به انحنای چندلایه کامپوزیتی می‌باشد. همچنین افزایش نرخ پیشروی در هر دو آزمایش باعث افزایش نیروی محوری و کاهش دما می‌شود و این موضوع به ترتیب به دلیل افزایش فشار ابزار بر روی چندلایه کامپوزیتی و کاهش زمان درگیری ابزار با چندلایه کامپوزیتی می‌باشد. در پایان به‌طورکلی نیروی محوری و دما در پارامترهای سوراخ‌کاری یکسان در چندلایه کامپوزیتی با انحنا کمتر از چندلایه کامپوزیتی بدون انحنا است.https://www.iranjme.ir/article_177397_538d46a8418f6697b80dd7cdf87a4047.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X91220230220Experimental study of two-point incremental forming of St12 sheet using negative diesمطالعه تجربی شکل‌دهی تدریجی دونقطه‌ای ورق St12 با استفاده از قالب‌های منفی324217739810.22034/ijme.2023.402149.1794FAعلیرضاحاج فتحعلیاندانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل ایرانمحمدجوادمیرنیادانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران0000-0003-1049-9565مجیدالیاسیدانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایرانJournal Article20230623Two points incremental forming is divided into two categories, negative and positive, and the process investigated in this research is Two points incremental forming. Today, in the forming industry, the production of parts with Dimensional accuracy and proper thickness distribution is very important. The aim of this research is to improve the dimensional accuracy and thickness distribution of the sample produced by the negative two-points incremental forming process. For this purpose, thickness distribution and dimensional accuracy of conical parts have been investigated by making changes in process parameters such as tool diameter, step down, type of lubricant and deformation strategy. To do this research, a numerically controlled milling machine, a complete set of negative die, St12 steel sheet with a thickness of 0.9 mm, spherical tool and SAE 10W oil lubricant were used The analysis of the results of the tests shows that due to the increase in the diameter of the tool at a constant step down, the minimum thickness increases from 0.24 to 0.5 mm, which has caused a decrease in thinning and ultimately the possibility of tearing in the sheet. Reducing the diameter of the tool in a constant step down has led to better shaping in the sharp corners of the production parts, and by applying a new shaping strategy and increasing the number of stages from one stage to two stages, the minimum thickness has increased. This state has improved the thickness distribution of the sample and reduced the possibility of tearing in the sample, and according to the investigations carried out in this research, the lubricant did not have a significant effect on the thickness distribution and dimensional accuracy of the production sample, and the use of the lubricant in this research only reduced the surface roughness.شکل‌دهی تدریجی دونقطه‌ای به دودسته منفی و مثبت تقسیم‌بندی می‌شود که فرایند مورد بررسی در این پژوهش، شکل‌دهی تدریجی دونقطه‌ای منفی می‌باشد. امروزه در صنعت شکل‌دهی، تولید قطعاتی با دقت ابعادی و توزیع ضخامت مناسب بسیار حائز اهمیت می‌باشد. هدف این پژوهش بهبود دقت ابعادی و توزیع ضخامت نمونه تولیدشده توسط فرایند شکل‌دهی تدریجی دونقطه‌ای منفی می‌باشد. در راستای این هدف، توزیع ضخامت و دقت ابعادی قطعات مخروطی شکل با استفاده از ایجاد تغییراتی در پارامترهای فرایند مانند قطر ابزار، گام عمودی، نوع روانکار و راهبرد تغییر شکل بررسی شده است. برای انجام این پژوهش از یک دستگاه فرز کنترل عددی، یک مجموعه کامل قالب منفی، ورق فولادی St12 به ضخامت 9/0 میلی‌متر، ابزار سر کروی و روانکار روغن SAE 10W استفاده شده است. تحلیل نتایج حاصل از آزمایش‌ها نشان می‌دهد که در اثر افزایش قطر ابزار در گام عمودی ثابت، ضخامت کمینه از 24/0 به 5/0 میلی‌متر افزایش می‌یابد که سبب کاهش نازک‌شدگی و در نهایت احتمال پارگی در ورق شده است. کاهش قطر ابزار در گام عمودی ثابت باعث شکل‌دهی بهتر در گوشه‌‌های نوک‌تیز قطعات تولیدی شده و با به‌کارگیری راهبرد شکل‌دهی جدید و افزایش تعداد مراحل آن از یک مرحله به دو مرحله، ضخامت کمینه افزایش یافته است. این حالت، سبب بهبود توزیع ضخامت نمونه و کاهش احتمال پارگی در نمونه شده و باتوجه به بررسی‌های انجام شده در این پژوهش، روانکار تأثیر چشم‌گیری در توزیع ضخامت و دقت ابعادی نمونه تولیدی نداشته و استفاده از روانکار در این پژوهش تنها سبب کاهش زبری سطح گردیده است.https://www.iranjme.ir/article_177398_689f2c2e8ab5a592a6d1539dd827ef52.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X91220230220Experimental and numerical analysis of parameters affecting the mechanical behavior of closed cell aluminum foam in low-speed impactتحلیل تجربی و عددی پارامترهای مؤثر بر رفتار مکانیکی فوم آلومینیومی سلول بسته در ضربه سرعت پایین435317773910.22034/ijme.2023.402611.1796FAبهزادتیموریدانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایرانمجتبییزدانیدانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران0000-0003-4321-4263Journal Article20230626In this paper, the parameters such as the diameter of the foam forming hollows, the thickness of the walls in the horizontal and vertical directions were investigated on the energy absorption of aluminum 356 closed cell foams produced by the lost foam casting method under low-speed impact. To reduce production costs and the number of tests, the test design method was used. Based on the design, 15 experiments were proposed. Then, according to the results of the experiment design, the simulation of the foams was done using Abaqus finite element software and based on the amount of absorption in different states, 4 foams were selected for the final production with two simple cubic structures and body center cubic. To perform the low-speed impact test, a 50 kg drop weight device that falls from a height of three meters was used. The results showed that the smaller the diameter of the foam holes, the higher the energy absorption. Also, the thickness of the foam walls in the horizontal direction has a greater effect on the energy absorption of the foam than in the vertical direction. Among the two types of structures studied, the simple cubic structure performed better than the body center cubic structure. Comparison of simulation and experimental results showed that the difference is between 10-30%. Most of this difference was related to the body center cubic structure feather, the main reason of which can be seen in the fact that it is more difficult to make these samples in reality compared to the ideal state of simulation.در این مقاله به بررسی پارامترهایی مانند قطر حفره‌های تشکیل‌دهنده فوم، ضخامت دیواره‌ها در راستای افقی و عمودی بر روی میزان جذب انرژی فوم‌های آلومینیوم 356 سلول بسته تولیدی به روش فوم از دست رونده تحت ضربه سرعت پایین پرداخته شد. برای کاهش هزینه‌های تولید و تعداد آزمایش‌ها از روش طراحی آزمایش استفاده گردید. بر اساس طراحی انجام شده 15 آزمایش پیشنهاد گردید. سپس طبق نتایج طراحی آزمایش، شبیه‌سازی فوم‌ها با استفاده از نرم‌افزار المان محدود آباکوس انجام و بر اساس میزان جذب در حالت‌های مختلف، 4 فوم برای تولید نهایی با دو ساختار مکعبی ساده و مکعبی مرکز پر انتخاب گردید. برای انجام آزمایش ضربه سرعت پایین از دستگاه وزنه سقوطی با وزنه 50 کیلوگرم که از ارتفاع سه متر سقوط می‌کند، استفاده شد. نتایج نشان داد هر چه قطر حفره‌های فوم کوچک‌تر باشد میزان جذب انرژی بیشتر خواهد بود. همچنین ضخامت دیواره‌های فوم در راستای افقی تأثیر بیشتری نسبت به راستای عمودی بر میزان جذب انرژی فوم دارد. از بین دو نوع ساختار مورد مطالعه، ساختار مکعبی ساده عملکرد بهتری نسبت به ساختار مکعبی مرکز پر داشت. مقایسۀ نتایج شبیه‌سازی و تجربی نشان داد میزان اختلاف بین 10-30% است. بیشترین اختلاف مربوط به ساختارهای مکعبی مرکز پر بود که علت اصلی آن را می‌توان در سخت‌تر بودن ساخت این نمونه‌ها در واقعیت نسبت به حالت ایده‌آل شبیه‌سازی دانست.https://www.iranjme.ir/article_177739_261b1198e7ca0d2257331f0c6c65c404.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X91220230220Intelligent modeling of cutting force in bone micromilling process by fuzzy logicمدل‌سازی هوشمند نیروی برش در فرآیند میکروفرزکاری استخوان توسط منطق فازی546217774010.22034/ijme.2023.407192.1809FAوحیدطهماسبیاستادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران0000-0001-7212-4019امیرحسینربیعیاستادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران0000-0002-3360-0358رضاقاسمیدانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایران0000-0001-5153-852Xمهدیقاسمیاستادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران0000-0002-2913-9511Journal Article20230715Bone micromilling is widely used in orthopedic, spine, skull, knee joint replacement, and orthopedic surgeries to cut bone and make holes in tissue. The application of tools with a smaller diameter in the bone micromilling compared to conventional milling causes a significant reduction in force and also the length of the treatment period. In this article, in the form of an experimental study, an intelligent model for predicting bone micromilling force has been obtained based on the fuzzy inference system. For this purpose, first, an experiment design method has been used to extract a group of practical experiments. Then, based on the obtained results and approximation capability of fuzzy systems, an accurate model for predicting the cutting force has been established founded on the input values of tool rotation speed, feed rate, tool diameter, cutting depth and cutting direction. By examining the obtained results, it can be seen that the fuzzy model has been able to accurately approximate the resulting force of the bone micromilling process based on the considered inputs; The mean absolute percentage error and coefficient of determination for the data of the test section were calculated as 11.22% and 0.93%, respectively. Using the data of this research, surgeons with full knowledge can set the best values of the input variables of the micromilling process without worrying about causing damage and cracks in the bone tissue with the maximum possible operating speed.میکروفرزکاری استخوان به‌طور گسترده‌ای در جراحی‌های اورتوپدی، ستون فقرات، جمجمه، تعویض مفصل زانو و دندان‌پزشکی جهت برش استخوان و ایجاد سوراخ در بافت به‌کارگرفته می‌شود. استفاده از ابزارهای با قطر کمتر در فرایند میکروفرزکاری استخوان در مقایسه با فرزکاری معمول باعث کاهش چشم‌گیر نیرو و همچنین طول دوره درمانی می‌گردد. در این مقاله، در قالب یک مطالعه تجربی، یک مدل هوشمند برای تقریب نیروی میکروفرزکاری استخوان بر اساس سیستم استنتاج فازی به دست آورده شده است. برای این منظور، ابتدا یک روش طراحی آزمایش برای استخراج یک دسته از آزمایش‌های تجربی بکار گرفته شده است. سپس بر اساس نتایج آزمایش‌های تجربی، بر اساس قابلیت تقریب سیستم‌های فازی، یک مدل دقیق برای تقریب نیروی برش بر اساس مقادیر ورودی‌های سرعت دورانی ابزار، نرخ پیشروی، قطر ابزار، عمق برش و جهت برش ایجاد شده است. با بررسی نتایج به‌دست‌آمده مشاهده می‌شود که مدل فازی توانسته است با دقت بالایی نیروی برآیند فرایند میکروفرزکاری استخوان را بر اساس ورودی‌های در نظر گرفته شده تقریب بزند؛ به‌گونه‌ای که درصد خطای مطلق و ضریب تعیین برای داده‌های بخش تست به ترتیب برابر با 22/11 درصد و 93/0 محاسبه شده است. با بهره‌گیری از داده‌های این پژوهش جراحان با آگاهی کامل می‌توانند بهترین مقادیر متغیرهای ورودی فرایند میکروفرزکاری را بدون نگرانی از ایجاد آسیب و ترک در بافت استخوان با حداکثر سرعت عمل ممکن تنظیم کنند.https://www.iranjme.ir/article_177740_914cbcf2a8bd63fed61816089895e87b.pdf