انجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X101220240220Failure mode effects and criticality analysis on C.N.C lathe engine spindle system in uncertain conditionآنالیز حالات شکست بحرانی و اثرات آن بر سیستم اسپیندل موتور تراش C.N.C. در شرایط عدم قطعیت11219033810.22034/ijme.2024.420051.1856FAمعصومهلاجوردیدانشجوی دکتری، گروه مهندسی صنایع، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایرانمسعودواسعیعضو هیئتعلمی، گروه مهندسی صنایع، واحد لاهیجان، دانشگاه آزاد اسلامی، لاهیجان، ایران0000-0002-9221-2128حوریداودیفارغالتحصیل کارشناسی ارشد، گروه مهندسی صنایع، پردیس فنی مهندسی، دانشگاه یزد، یزد، ایرانمحمدرضانصیری جان آقاعضو هیئتعلمی، گروه مهندسی صنایع، واحد لاهیجان، دانشگاه آزاد اسلامی، لاهیجان، ایرانمیلادابوالقاسمیانعضو هیئتعلمی، گروه مدیریت، مؤسسه آموزش عالی سهروردی، قزوین، ایران0000-0002-1341-7855Journal Article20231103Analyzing critical failure modes and their effects is a method that involves establishing a series of links between failure modes, effects, and causes of failures. For this purpose, this article, to identify and analyze the failure modes and their effects on the spindle system of the C.N.C. lathe engine. The FMECA FUZZY method is provided to prevent unwanted failures in the spindle system and to perform its safe and reliable operation. For this purpose, the beginning of the boundaries of the system has been determined and according to the goals of the analysis, it has been divided into its components. The effects of each failure mode during one year for CNC machine spindle components and parts has been identified. Then, the severity of each failure was determined and corrective measures were determined. The number of failures identified using this method is 13. Based on the results, the highest value of damage severity is related to the part of the propeller spring, oil tank, and piston, which are marked with a severity number of 3. While, the lowest intensity of the effect is related to the contactor, encoder, and bearing with an intensity number of 1. In addition, the highest number of failures has been detected in the oil tank. In this article, a system for documenting failures and events to improve the safety level of the system and perform planned preventive maintenance and repairs to reduce the probability of failure and its consequences is presented, which can provide valuable information to unit planners in maintenance and repairs.تجزیه و تحلیل حالات شکست بحرانی و اثرات آن روشی شامل از یک سری از پیوندها بین حالات خرابی، اثرات و علل خرابیها است. برای این منظور، در این مقاله به شناسایی و آنالیز حالات شکست و اثرات آنها در سیستم اسپیندل موتور تراش C.N.C. با روشFMECA FUZZY، برای جلوگیری از بروز خرابیهای ناخواسته در سیستم اسپیندل و انجام عملیات ایمن و قابل اطمینان آن ارائه شده است. بدین منظور، ابتداء مرزهای سیستم مشخص شده است و با توجه به اهداف آنالیز به اجزاء آن تقسیم شده است. اثرات هر یک از حالات خرابی در طول یک دوره یکساله برای اجزا و قطعات اسپیندل ماشین C.N.C. شناسایی شده است. سپس، شدت هر یک از خرابیها مشخص گردید و اقدامات اصلاحی مشخص شده است. تعداد خرابیهای شناساییشده با استفاده از این روش 13 مورد است. بر اساس نتایج، بالاترین مقدار شدت خرابیها مربوط به بخش فنر پروانهای، مخزن روغن و پیستون است که با عدد شدت 3 مشخصشدهاند. درحالیکه، کمترین شدت اثر مربوط به کنداکتور، رمزگذار و یاتاقان با عدد شدت 1 است. علاوه بر این، بیشترین تعداد خرابیها نیز در مخزن روغن شناساییشده است. در این مقاله یک سیستم برای مستندسازی خرابیها و رویدادها برای پیشرفت سطح ایمنی سیستم و انجام نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه برنامهریزیشده برای کاهش احتمال وقوع خرابیها و پیامدهای ناشی از آن ارائه میکند که میتواند اطلاعات ارزشمندی در اختیار برنامه ریزان واحد نگهداری و تعمیرات قرار دهد.https://www.iranjme.ir/article_190338_750cc9458ed20d722157d058e775875c.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X101220240220Separation of healthy sperms using dielectrophoresis and thigmotaxis phenomenaجداسازی اسپرمهای سالم از ناسالم با ترکیب دو پدیدهی دیالکتروفورز و تیگموتاکسی132719136510.22034/ijme.2024.422437.1870FAعلیرضاخوزستانیدانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران0009-0005-1375-6215محمد حسیننصر اصفهانیاستاد، پژوهشکده زیستفناوری رویان، پژوهشگاه رویان، اصفهان، ایران0000-0003-1983-3435یوسفحجتاستاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران0000-0002-0397-7808مرضیهتولائیدانشیار، پژوهشکده زیستفناوری رویان، پژوهشگاه رویان، اصفهان، ایران0000-0001-9954-964Xحسامصادقیاندکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران0000-0002-9765-9973Journal Article20231030Separation of healthy sperm (motile and with the best DNA structure) is traditionally done by density gradient centrifugation or upward swimming methods. In recent years, microfluidic methods have been developed to separate motile sperm with the best morphology and DNA structure and will replace traditional methods in close future. Microfluidic systems require a smaller sample volume, which, in addition to higher purity, has advantages such as cost reduction and test time reduction.. In this research, by using thigmotaxis phenomenon in which sperms follow the channel wall and also positive dielectrophoresis phenomenon in which traps the particles based on applying non uniform electric field, a microfluidic actuator is presented. By using a large number of microchannel parallel to each other, the motile sperm, follow the walls and move to the end of channels. Then, by applying 1 MHz in 3 V, the positive dielectrophoresis force traps the sperms with low motility, but the sperms with high motility have the ability to escape from the electric field and reach the outlet of the channel. In order to check the electric field and also the fluid flow in the channels, Comsol software was used. Based on the design and simulation, the sperm separation actuator was manufactured and tested. The clinical tests results showed that compared to the inlet of the device, the motility was increased from 54% to 81% and the viability was increased from 56% to 75% in the outlet of the manufactured system.جداسازی اسپرمهای سالم (متحرک و با بهترین ساختار DNA) بهطور سنتی با روشهای سانتریفیوژ شیب چگالی و یا شنا کردن به سمت بالا انجام میشود. در سالهای اخیر، روشهای مبتنی بر میکرو سیال توسعه پیداکرده و پیشبینی میشود که در آیندهای نهچندان دور جایگزین روشهای سنتی شود. سیستمهای میکرو سیال نیاز به حجم نمونه کمتری داشته، که ضمن خلوص بالاتر، دارای مزایایی از قبیل کاهش هزینه و کاهش زمان آزمایش است. در این تحقیق از ترکیب پدیدهی تیگموتاکسی که در آن اسپرم ها دیواره را دنبال می کنند با پدیدهی دیالکتروفورز مثبت که از میدان الکتریکی غیریکنواخت برای به دام انداختن ذرات استفاده میکند، یک عملگر میکروفلوئیدیک برای جدا کردن اسپرم های با تحرک بالا از اسپرم های با تحرک کمتر ارائه گردید. در این عملگر تعداد زیادی میکروکانال موازی تعبیهشده و اسپرمهایی که تحرک دارند، دیوارههای این کانالها را گرفته و به سمت انتهای آنها حرکت میکنند. در طول مسیر، با اعمال میدان الکتریکی متناوب در فرکانس 1 مگاهرتز و ولتاژ 3 ولت، نیروی دیالکتروفورز مثبت اعمالشده و اسپرم های با تحرک کم را به دام انداخته اما اسپرم های با تحرک بالا توانایی فرار از میدان الکتریکی را داشته و خود را به قسمت خروجی کانال می رسانند. بهمنظور بررسی میدان الکتریکی و بررسی جریان سیال در سیستم طراحیشده، از نرمافزار کامسول استفاده گردید. بر مبنای طراحی و شبیه سازی انجامشده عملگر جداسازی اسپرم ها ساخته شد. نتایج آزمایش های بالینی نشان داد، تحرک اسپرمهای خروجی سیستم طراحی شده نسبت به ورودی آن از 54% به 81% و حیات اسپرم ها نیز از 56% به 75%، افزایش یافت.https://www.iranjme.ir/article_191365_de4e7be8bdb651bd8328cd6ebe587c73.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X101220240220Production of aluminum-based composites from recycled chips by hot extrusion processingتولید کامپوزیتهای پایه آلومینیومی از برادههای بازیافتی به روش اکستروژن داغ283819136610.22034/ijme.2024.432303.1889FAحمیدرضارضایی آشتیانیدانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایرانحسیناحسانیکارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران0009-0002-1637-0535Journal Article20231225About 30% of aluminum production costs are spent on energy, so recycling aluminum, especially in solid form, plays a significant role in reducing energy consumption and environmental pollution. In this paper, different aluminum-based composites were produced by removing the melting and casting process and using only cold pressing and then hot extrusion of the powder obtained from recycled aluminum 6061 chips and ceramic nanopowders of aluminum and titanium oxides at the appropriate temperature and reduction then changes of microstructural and mechanical properties of the produced parts were investigated. The microstructural results showed that ceramic powders are uniformly distributed inside the aluminum chip powders and the material properties are almost uniform and the grains on the outer surface of the part have a finer and more stretched structure than the inner regions and the smallest grain size was observed in the composite structure with aluminum oxide. Evaluation of the mechanical properties of the samples indicated that the recycled aluminum sample has a hardness of 122 Vickers and an ultimate strength of 433 MPa, which according to the hardness and ultimate strength of the original aluminum sample (132 Vickers and 500 MPa), the properties are acceptable and almost close to the original sample for a recycled sample, and by adding titanium oxide to the chips powder, the hardness of composite sample increased to 110 Vickers, and the final strength reached about 406 MPa, while aluminum oxide increased both the hardness and strength of the composite to 133 Vickers and 507 MPa, respectively.حدود ۳۰ درصد از هزینههای تولید آلومینیوم صرف انرژی میشود، لذا بازیافت ضایعات آلومینیوم بهخصوص در حالت جامد نقش بهسزایی در کاهش مصرف انرژی و آلودگی زیست محیطی دارد. در این مقاله با حذف فرایند ذوب و ریختهگری و تنها با استفاده از فشردن سرد و سپس اکستروژن داغ پودر حاصل از برادههای بازیافتی آلومینیوم 6061 و نانوپودرهای سرامیکی اکسیدهای آلومینیوم و تیتانیم، در دما و کاهش سطح مقطع مناسب کامپوزیتهای پایه آلومینیومی مختلف تولید و تغییرات میکروساختاری و خواص مکانیکی قطعات تولید شده بررسی شدند. نتایج میکروساختاری نشان داد پودرهای سرامیکی بصورت یکنواخت در داخل پودرهای حاصل از براده آلومینیوم توزیع شده و خواص ماده تقریباً یکنواخت است و در تمامی نمونههای اکسترود شده، دانهها در سطح خارجی قطعه نسبت به نواحی داخلی ساختار ریزتر و کشیده شدهتری را داراست و ریزترین اندازه دانه در ساختار کامپوزیت با اکسید آلومینیوم مشاهده شد. بررسی خواص مکانیکی قطعات تولیدی نشان داد که نمونه آلومینیوم بازیافتی دارای سختی 122 ویکرز و استحکام نهایی ۴۳۳ مگاپاسکال میباشد که با توجه به سختی و استحکام نهایی نمونه اولیه آلومینیوم (132 ویکرز و 500 مگاپاسکال) خواص قابل قبول و تقریباً نزدیک به نمونه اصلی برای یک نمونه بازیافتی حالت جامد محسوب میشود و با افزودن پودر اکسید تیتانیوم به پودر برادهها سختی قطعه کامپوزیتی به حدود 110 ویکرز و استحکام نهایی به حدود 406 مگاپاسکال میرسد در حالیکه اکسید آلومینیوم سختی و استحکام کامپوزیت را به ترتیب به ۱۳۳ ویکرز و ۵۰۷ مگاپاسکال میرساند.https://www.iranjme.ir/article_191366_a692569af0a13f54e5791d40736bbca3.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X101220240220Experimental investigation of damage in corrugated multilayer sandwich panel under quasi-static three-point bendingبررسی تجربی آسیب در ساندویچ پانل چندلایه موجدار تحت خمش سهنقطه شبه استاتیکی395219274810.22034/ijme.2024.419337.1849FAریحانهشاهواریدانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران0000-0002-5220-131Xامینفرخ آبادیدانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران0000-0002-4531-501Xمحمد سجادگازردانشآموخته دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران0000-0002-5093-603XJournal Article20231103Today, composite materials and sandwich structures have been studied due to their unique properties such as strength to high weight, corrosion resistance, ability to absorb energy and sound. One of the most important applications of layered composites is their use in the construction of sandwich structures. Recently, sandwich panels have been widely used in engineering structures due to the mechanical properties they show in various fields such as bending behavior, shear, impact response and dynamic loads. Fatigue and quasi-static have been used. In this regard, this research has experimentally investigated the mechanical behavior of composite sandwich panel with multi-layer corrugated core subjected to quasi-static three-point bending. Parameters such as bending stiffness and maximum bending load tolerance for corrugated core geometries (square and trapezoidal) by changing the core from square to propeller and also the effect of adding polyurethane foam were studied. The purpose of adding corrugated composite inside the core is to strengthen it and, as a result, strengthen the sandwich structure against bending loads without significantly increasing the weight of the structure. Composite plates and corrugated cores are made by vacuum resin transfer technique and using E-glass woven fabric and ML506 epoxy resin with 15% hardener. The experimental results show that the multilayer composite sandwich panels strengthen the structure in the quasi-static three-point bending process. The main damage and failure mechanisms of sandwich panel samples during the load bearing process are: matrix cracking, fiber breakage, delamination, local indentation, global bending, crushing and buckling of cell walls and skins.امروزه مواد کامپوزیتی و ساختارهای ساندویچی به دلیل خواص منحصربهفردی مثل استحکام به وزن بالا، مقاومت در برابر خوردگی، توانایی جذب انرژی و صدا مورد مطالعه قرار گرفتهاند. یکی از مهمترین کاربردهای کامپوزیتهای لایهای، استفاده از آنها در ساخت سازههای ساندویچی است. اخیراً پانلهای ساندویچی بهصورت وسیعی در سازههای مهندسی بهواسطه خواص مکانیکی که از خود نشان میدهند، در زمینههای مختلف همچون رفتار خمشی، برشی، پاسخ به ضربه و بارگذاریهای دینامیکی، خستگی و شبه استاتیکی مورد استفاده قرارگرفتهاند. در همین راستا، این تحقیق رفتار مکانیکی ساندویچ پانل کامپوزیتی با هسته موجدار چندلایه را در معرض خمش سهنقطه شبه استاتیکی بهصورت تجربی بررسی کرده است. پارامترهایی مانند سفتی خمشی و حداکثر بار خمشی تحملی برای هندسههای هسته موجدار (مربعی و پروانهای) در طول فرایند بارگذاری و شکست با تغییر هسته از مربعی به پروانهای و افزودن فوم پلیاورتان مورد مطالعه قرار گرفتند. هدف از افزودن کامپوزیت موجدار به داخل هسته، تقویت آن و در نتیجه تقویت سازه ساندویچی در برابر بارهای خمشی بدون افزایش چشمگیر وزن سازه است. صفحات کامپوزیت و هستههای موجدار با تکنیک انتقال رزین به کمک خلأ و با استفاده از پارچه شیشه بافتهشده و رزین اپوکسی اِم اِل506 با 15% سختکننده ساختهشدهاند. نتایج تجربی نشان میدهد که ساندویچ پانلهای کامپوزیتی چندلایه ساختار را در فرایند خمشی سه نقطه شبه استاتیکی تقویت میکنند. مکانیسمهای اصلی آسیب و شکست نمونههای ساندویچ پانل در طول فرایند تحمل بار عبارتاند از: ترکخوردگی ماتریس، شکستن الیاف، لایهلایهشدن، فرورفتگی موضعی، خمش سراسری، خرد شدن و کمانش دیوارههای سلولی و رویهها.https://www.iranjme.ir/article_192748_ca2aa31446b94b40ef6141f39f566243.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X101220240220Investigating the effect of Silica/Magnesium hydroxide composite nanoparticles on the flexural properties of polymer-based nanocompositesبررسی تأثیر نانو ذرات کامپوزیتی سیلیکا/هیدروکسید منیزیم بر روی خواص خمشی نانو کامپوزیتهای پلیمری536519274910.22034/ijme.2024.435372.1917FAحسینکاظمیدانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران0009-0003-0895-3615مظاهرسلامت طلباستادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران0000-0002-6984-5664داودقنبریدانشیار، گروه علوم پایه، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران0000-0001-9261-8104Journal Article20240113The utilisation of nanoparticles is widely recognised as a prevalent approach for improving the mechanical properties of polyester, owing to the favourable characteristics and weak mechanical properties of polyester. However, challenges such as the high cost of synthesising and agglomerating nanoparticles have hindered this process. Consequently, lemon juice was utilised in this research to synthesise nanoparticles with optimal surface quality through the employment of the green synthesis method, which is a burgeoning technique in nanocomposites. The Nano-reinforcement materials possess a composite structure, comprising silica nanoparticles and magnesium hydroxide Nano-shells, which leads to achieving the common properties of both Nano-materials. In this present study examined the flexural properties of polyester-based nanocomposites through incorporating nanoparticles at three different weight percentages (0.25%, 0.5%, and 0.75%). The nanoparticles crystal was validated using scanning electron microscope (SEM) and XRD patterns. Based on the bending test results, using these nanoparticles at a concentration of 0.25 wt% led to a 48% increase in flexural strength and a 47% increase in flexural modulus. Moreover, the results demonstrated that the flexural strength decreased to 40% as the weight percentage of nanoparticles increased. The decrease can be ascribed to the aggregation of nanoparticles and the destruction of polymer cross-links.با توجه به ویژگیهای مطلوب و خواص مکانیکی ضعیف پلی استر؛ استفاده از نانو ذرات، یکی از پرکاربردترین راهکارها در زمینهی تقویت خواص مکانیکی پلی استر شناخته میشود اما مواردی همچون؛ هزینهی سنتز و انباشت نانو ذراتی با استحکام بالا، این فرایند را دچار چالشهای بزرگی نموده است. لذا در مطالعهی حاضر، با استفاده از روش سنتز سبز که روشی نوظهور در زمینۀ نانو کامپوزیتها به شمار میآید، نانو ذراتی با کیفیت سطح مطلوب از عصارهی لیمو سنتز شدند. ساختار نانو تقویت کنندهها به صورت کامپوزیتی و متشکل از نانو ذرات سیلیکا در کنار نانو پوستههای هیدروکسید منیزیم میباشند تا خواصی مطلوب از هر دو نانو ماده بدست آید. در این تحقیق خواص خمشی نانو کامپوزیتهای مبتنی بر پلی استر، با افزودن سه درصد وزنی از این نانو ذرات (0.25%، 0.5% و 0.75%) مورد بررسی قرار گرفت. همچنین به منظور اعتبار سنجی بلوری نانو ذرات، از تصویر برداری میکروسکوپ الکترونی روبشی و الگوهای پراش اشعة ایکس استفاده شد. نتایج آزمون خمش بیان کرد که استفاده از این نانو ذرات در 0.25 درصد وزنی، استحکام و مدول خمشی را به ترتیب 48% و 47% افزایش میدهد. همچنین مشخص شد که با افزایش درصد وزنی نانو ذرات، استحکام خمشی به دلیل انباشت نانو مواد و از بین رفتن پیوندهای عرضی پلیمر، به 40% تقلیل مییابد.https://www.iranjme.ir/article_192749_20f2ff4cfe0e507d67f5d7ce46e2d962.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X101220240220Experimental and numerical investigation of the effect of die clearance on the cutting characteristics in the fine blanking of a complex part made of CK15 steelبررسی تجربی و عددی تاثیر لقی قالب بر ویژگی های برش در فرایند برش دقیق یک قطعه با هندسه پیچیده از جنس فولاد CK15667519296710.22034/ijme.2024.440510.1924FAامینصفی جهانشاهیاستادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سیرجان، کرمان، ایران0009-0001-9417-5535مجیدالیاسیدانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایرانفرزاداحمدی خطیراستادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران0009-0005-2972-1180Journal Article20240131This paper investigates the effect of die clearance on the quality of the cutting edge in the fine blanking process of a part with a complex geometry made of CK15 steel. The fine blanking process was simulated using the finite element method through DEFORM 3D software and the results were compared with the experimental results. Cutting force, distribution of stress and strain, dimensions of the radial area, surface quality, and dimensional accuracy of the workpiece were considered as fine blanking criteria. By examining the results, it was found that with increasing the die clearance, the range of equivalent strain and stress on the raw material increases and plastic deformation occurs in the material at the clearance zone. Therefore, by reducing the clearance, these areas become more concentrated, as a result, the strain of the cutting line is reduced and the cutting edge has higher precision and quality. Also, by increasing the punch force, the phenomenon of non-flatness and surface defects of the final part reduces. The results have shown that by increasing die clearance from 0.4 to 0.6 sheet thickness, the stress of the sheet increased to 25%, and the average strain increased about 82%.در این مقاله، تاثیر مقدار لقی قالب بر کیفیت لبه برش در فرایند برش دقیق یک قطعه با هندسه پیچیده از جنس فولاد CK15 مورد بررسی قرار گرفته است. فرایند برش دقیق با استفاده از نرمافزار DEFORM 3D به روش المان محدود در حالت سه بعدی شبیه سازی شده و نتایج به دست آمده با نتایج تجربی مقایسه شد. نیروی برشی، توزیع تنش و کرنش، ابعاد منطقه شعاعی، کیفیت سطح و دقت ابعادی قطعه کار به عنوان معیارهای برش دقیق در نظر گرفته شدند. با بررسی نتایج مشخص شد که با افزایش لقی قالب، گستره کرنش و تنش معادل بر روی ماده خام افزایش یافته و قسمت بیشتری از ماده در فضای لقی دچار تغییرشکل پلاستیک می گردد؛ بنابراین با کاهش لقی این نواحی متمرکزتر شده، در نتیجه کرنش خط برش کاهش یافته و لبه برش از دقت و کیفیت بالاتری برخوردار می شود. همچنین با افزایش نیروی سنبه، پدیده بشقابی شدن و عیوب سطحی قطعه نهایی کاهش مییابد. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش لقی قالب از مقدار 4/0 تا 6/0% ضخامت ورق، مقدار تنش وارد شده بر خط جدایش ورق به میزان 25% و میانگین کرنش مواد در محیط اطراف خط برش در حدود 82% افزایش یافته است.https://www.iranjme.ir/article_192967_ab62dd3dac17e4972706b6f28a5d6017.pdf