انجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X12520250723Fault diagnosis radial bearing mounted on shaft using classification with audio spectrogram and convolutional neural networkتشخیص خرابی یاتاقان شعاعی شفت دوار با استفاده از طبقهبندی توسط طیفنگار صوتی و شبکه عصبی پیچشی11022680810.22034/ijme.2025.521365.2077FAمهدیاوستادگروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایرانامیرراستیگروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران0000-0002-0138-6764آرمینرضاییگروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایرانJournal Article20250505Bearing failures are a primary cause of breakdowns in rotating machinery. As such, there is an increasing demand for effective bearing fault detection methods to prevent machinery failures. Previous studies have explored temperature measurement and vibration monitoring for fault detection, but these approaches face limitations due to noise interference. Consequently, researchers have turned to sound signal monitoring. Among modern techniques, Mel Frequency Cepstral Coefficients (MFCCs), audio spectrograms, and two-dimensional Convolutional Neural Networks (CNNs) have attracted significant interest. However, existing MFCC methods require high sampling rates and wide frequency bands. In this study, we propose a spectrogram-based method emphasizing frequency features and noise reduction using filters, integrated with an optimized CNN. The spectrogram analyzes a narrow frequency band and generates low-resolution images, which are then processed by a CNN designed with convolutional and fully connected layers. Experimental results demonstrate that the proposed system achieves 99. 88% accuracy with reduced complexity. The optimized CNN has 622.77 kB of parameters and 1.53×10<sup>6</sup> FLOPs. This fault diagnosis system proves effective even under varying rotational frequencies and low sampling rates.خرابی یاتاقانها یکی از عوامل اصلی ازکارافتادگی در تجهیزات دوّار محسوب میشود. ازاینرو، نیاز به روشهای مؤثر برای شناسایی بهموقع عیوب یاتاقانها با هدف جلوگیری از خرابیهای ناگهانی ماشینآلات، به طور فزایندهای در حال افزایش است. مطالعات پیشین، روشهایی همچون اندازهگیری دما و پایش ارتعاشات را برای تشخیص خرابی مورد بررسی قرار دادهاند، اما این رویکردها به دلیل حساسیت بالا به نویز، با محدودیتهایی مواجهاند. در نتیجه، پژوهشگران به بهرهگیری از تحلیل سیگنالهای صوتی روی آوردهاند. در میان روشهای نوین، ضرایب کپسترال فرکانس مل، طیفنگارهای صوتی، و شبکههای عصبی پیچشی دوبعدی، توجه زیادی را به خود جلب کردهاند. بااینحال، روشهای مبتنی بر ضرایب کپسترال فرکانس مل به نرخ نمونهبرداری بالا و پهنای باند فرکانسی گستردهای نیاز دارند. در این پژوهش، روشی مبتنی بر طیفنگاری پیشنهاد شده است که تمرکز بر استخراج ویژگیهای فرکانسی و کاهش نویز از طریق فیلترگذاری و مدلسازی خرابی توسط یک شبکه عصبی پیچشی بهینهشده متصل دارد. در این روش، ابتدا طیفنگاری با تمرکز بر یک باند فرکانسی باریک، تصاویر با وضوح پایین تولید میکند. این تصاویر توسط یک شبکه عصبی پیچشی شامل لایههای کانولوشنی و لایههای کاملاً متصل پردازش میشوند. نتایج آزمایشها نشان میدهند که سیستم پیشنهادی بادقت 88/99% و پیچیدگی محاسباتی کاهشیافته، عملکرد قابلتوجهی دارد. شبکه عصبی بهینهشده دارای 77/622 کیلوبایت پارامتر و 10<sup>6</sup>×53/1 عملیات ممیز شناور در ثانیه است. این سامانه تشخیص خرابی حتی در شرایط متغیر سرعت دوران و نرخ نمونهبرداری پایین نیز عملکرد مؤثری از خود نشان میدهد.https://www.iranjme.ir/article_226808_80b23f0b3b5d0672a1acc47546e57226.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X12520250723The effect of Nd:YAG laser welding pulse duration on the corrosion behavior of 316L steel in sulfuric acidتأثیر زمان ضربان جوشکاری لیزری Nd:YAG بر رفتار خوردگی فولاد 316L در اسیدسولفوریک111922692710.22034/ijme.2025.522457.2080FAحسنخدکدانشکده متالورژی و مواد، دانشکدگان فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران0009-0007-5933-1532سید علی اصغراکبری موسویدانشکده متالورژی و مواد، دانشکدگان فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران0000-0001-8646-2924Journal Article20250512316L stainless steel is one of the types of austenitic stainless steels that have very good corrosion resistance due to the presence of alloying elements such as chromium, nickel and molybdenum and the formation of a passive layer on their surface. This feature, together with high weldability, has made them a suitable option for various industrial applications such as oil, gas, petrochemical and medical. In this study, the Nd:YAG pulsed laser welding process was used to join two pieces of 316L stainless steel, and the effect of pulse time on the quality and hardness of the weld and corrosion resistance in a sulfuric acid environment was investigated. The results of corrosion analyses in this study showed that reducing the pulse time in the laser welding process has a significant effect on reducing the corrosion rate of the weld metal due to formation of equiaxed grains in the weld zone. When the pulse time is reduced from 8 ms to 4 ms, the heat input increases from 100 to 124 J/mm and solidification rate R and thermal gradient G and the G/R and G×R ratios decrease, which causes the grains to form more equiaxed and uniformly in the weld zone. This type of structure, due to the regular and dense arrangement of the grains, provides better mechanical properties and greater resistance to corrosive agents such as acids and salts. It causes the corrosion current to decrease from 520 nA/( cm^2 ) to 90 nA/( cm^2 ).فولاد زنگ نزن316L یکی از انواع فولادهای زنگ نزن آستنیتی است که به دلیل وجود عناصر آلیاژی مانند کروم، نیکل و مولیبدن و تشکیل یک لایه غیرفعال بر روی سطح آنها مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارد. این ویژگی در کنار جوش پذیری بالا، آنها را به گزینهای مناسب برای کاربردهای مختلف صنعتی از جمله نفت، گاز، پتروشیمی و پزشکی تبدیل کرده است. در این تحقیق از فرایند جوشکاری لیزر پالسی Nd:YAG برای اتصال دو قطعه فولاد زنگ نزن 316L استفاده شد و تأثیر زمان ضربان بر کیفیت و سختی جوش و مقاومت به خوردگی در محیط اسید سولفوریک بررسی شد. نتایج تجزیه و تحلیل خوردگی در این مطالعه نشان داد که کاهش زمان ضربان در فرایند جوشکاری لیزر به دلیل تشکیل دانههای هم محور در ناحیه جوش تأثیر بسزایی در کاهش نرخ خوردگی فلز جوش دارد. هنگامی که زمان ضربان از 8 میلیثانیه به 4 میلیثانیه کاهش مییابد، گرمای ورودی از 100 به 124 ژول بر میلیمتر افزایش مییابد و نرخ انجماد R و گرادیان حرارتی G و نسبتهای G/R و G×R کاهش مییابد، که باعث میشود دانهها به صورت هم محور و یکنواخت در ناحیه جوش شکل بگیرند. این نوع ساختار به دلیل چینش منظم و متراکم دانهها، خواص مکانیکی بهتر و مقاومت بیشتری در برابر عوامل خورنده مانند اسیدها و نمکها ایجاد میکند و باعث کاهش جریان خوردگی از 520 nA/(cm^2) به 90 nA/(cm^2) میشود.https://www.iranjme.ir/article_226927_28d5ea6ac3b0c4c9e8526809ea3ed752.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X12520250723Evaluation of the mechanical behavior of the suspension spring under quasi-static loading: comparison of analytical, numerical, and experimental approachesارزیابی رفتار مکانیکی فنر سیستم تعلیق خودرو تحت بارگذاری شبهاستاتیکی: مقایسه رویکرد تحلیلی، عددی و تجربی202822719510.22034/ijme.2025.521482.2078FAسیداحمدمیرمهدیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران0000-0003-4937-5981مهدیگردوییدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران0000-0003-4937-5981جوادعلینژادمرکز علم و فناوری صنعت فنر ایران، شرکت دانشبنیان فنرلول ایران، دامغان، ایران0000-0003-4937-5981حسینجلالیمرکز علم و فناوری صنعت فنر ایران، شرکت دانشبنیان فنرلول ایران، دامغان، ایران0000-0003-4937-5981Journal Article20250514The helical spring, a critical component of the MacPherson suspension system, plays a pivotal role in enhancing ride comfort, vehicle stability, and control. This study, conducted by the Iran Spring Science and Technology Center, investigates the mechanical behavior of a vehicle’s front suspension spring under quasi-static loading using analytical, numerical (finite element), and experimental approaches. In the analytical method, the internal energy function of the spring, derived from shear force and torsional moment, was formulated, and axial displacement and spring stiffness (19 N/mm) were calculated using Castigliano’s theorem. Finite element modeling, assuming a homogeneous and isotropic elastic material (EN10270-P2 steel, shear modulus 79.5 GPa), was performed in Abaqus with a standard solver. An experimental compression test, conducted using the IST-LT4 device equipped with a load cell and displacement sensor, generated a force-displacement curve to validate the analytical and numerical results. The comparison revealed that the finite element model, with an accuracy of 99.3%, outperforms the analytical model (95.1%) in predicting the spring’s mechanical behavior, primarily due to its ability to account for nonlinear geometric effects and frictional contact in inactive coils. Furthermore, hexahedral (Hex) elements demonstrated higher accuracy than tetrahedral (Tet) elements in simulating stress and displacement distributions. These findings underscore the superiority of the finite element method and the importance of selecting appropriate element types.فنر مارپیچ، بهعنوان جزء اصلی سیستم تعلیق مکفرسون، نقش کلیدی در بهبود راحتی سواری، پایداری و کنترل خودرو ایفا میکند. این پژوهش، توسط مرکز علم و فناوری صنعت فنر ایران، به بررسی رفتار مکانیکی فنر تعلیق جلوی خودرو تحت بارگذاری شبه استاتیکی با استفاده از سه روش تحلیلی، عددی (المان محدود) و تجربی پرداخته است. در رویکرد تحلیلی، تابع انرژی داخلی فنر ناشی از نیروی برشی و گشتاور پیچشی استخراج شد و با استفاده از قضیه کاستیلیانو، جابجایی محوری و ضریب سختی فنر (19N/mm ) محاسبه گردید. مدلسازی المان محدود با فرض ماده همگن و همسانگرد الاستیک (فولاد EN10270-P2، با مدول برشی 5/79 GPa) در نرمافزار آباکوس و با حل گر استاندارد انجام شد. آزمون تجربی فشار فنر با دستگاه IST-LT4، مجهز به نیروسنج و حسگر جابجایی، منحنی نیرو-جابجایی را تولید کرد که برای اعتبارسنجی نتایج تحلیلی و عددی استفاده شد. مقایسه نتایج نشان داد که مدل المان محدود بهویژه به دلیل مدلسازی اثرات غیرخطی هندسی و تماس اصطکاکی در حلقهای غیرفعال با دقت 3/99%، در مقایسه با مدل تحلیلی (1/95%)، رفتار مکانیکی فنر را دقیقتر پیشبینی میکند. همچنین، المانهای ششوجهی نسبت به المانهای هرمی دقت بالاتری در شبیهسازی توزیع تنش و جابجایی ارائه کردند. این یافتهها بر برتری روش المان محدود و اهمیت انتخاب نوع المان مناسب تأکید دارد.https://www.iranjme.ir/article_227195_3489453fc6782675f7099dc36a9521bc.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X12520250723In-situ alloying of Al-Cu via LPBF: Effect of heat treatmentآلیاژسازی درجای آلیاژ آلومینیوم-مس به روش ذوب بستر پودر با لیزر: بررسی اثر عملیاتحرارتی293622751310.22034/ijme.2025.522809.2082FAعلیمقاره عابددانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران0009-0008-0661-8895محسنبدرسمایدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران0000-0003-2772-4925علیمالکیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران0000-0002-6773-4346Journal Article20250518The use of the laser powder bed fusion (LPBF) method, which is one of the novel production techniques, has received widespread attention. One of the significant issues using this process is the need to use pre-alloyed powders with specific properties. Using in-situ alloying enables the processing of alloys beyond those commercially available. Therefore, the development of methods such as in-situ alloying is necessary. This study used a mixture of aluminum and copper powder to prepare samples of in-situ Al-5Cu alloy through LPBF. After achieving optimum process parameters for producing dense alloy samples, considering that this alloy is heat treatable, a series of heat treatments were performed at similar temperatures to evaluate the effect of annealing as well as aging time on mechanical properties. According to the results, with increasing aging time, micro-hardness increased. On the other hand, as the solution time decreased, a micro-hardness lower than the as-built samples was achieved. Finally, the increase of microhardness up to twice that of pure aluminum showed a promising prospect of achieving improved mechanical properties in this alloy compared to pure aluminum and similar alloys. These results are highly significant considering the use of Al-Cu alloys in the production of internal combustion engine components for automobiles, and they highlight a promising outlook for the application of parts produced through this method in the automotive industry.در سالهای اخیر روش ذوب لیزری گزینشی که یکی از روشهای جدید ساخت قطعات است، توجه زیادی را به خود جلب کرده است. یکی از مشکلات عمده در استفاده از این فرایند نیاز به استفاده از پودرهای از پیش آلیاژ شده با ویژگیهای مشخص است. استفاده از روش آلیاژسازی درجا این امکان را فراهم میکند که آلیاژهایی فراتر از آلیاژهای تجاری موجود نیز در این روش فرآوری شوند. بنابراین، توسعه روشهایی مانند آلیاژسازی درجا ضروری است. در این پژوهش، مخلوطی از پودر آلومینیوم و مس برای تهیه نمونههایی از آلیاژ الومینیوم-مس با استفاده از روش آلیاژسازی درجا از طریق ذوب بستر پودر با لیزر استفاده شده است. پس از دستیابی به پارامترهای بهینه برای تولید نمونههای آلیاژی متراکم، با توجه به اینکه این آلیاژ قابلیت عملیاتحرارتی دارد، عملیاتحرارتی در دماهای یکسان انجام شد تا زمان پیرسازی مناسب برای بهبود خواص مکانیکی مشخص شود. نتایج نشان داد که با افزایش زمان پیرسازی، ریزسختی افزایش مییابد. از طرفی، با کاهش زمان انحلال، ریزسختی کاهش پیدا میکند. در نهایت، افزایش میزان ریز سختی تا دو برابر نسبت به آلومینیوم خالص نشان داد که این آلیاژ نسبت به آلومینیوم خالص و آلیاژهای مشابه، ظرفیت قابلتوجهی برای دستیابی به خواص مکانیکی بهبودیافته دارد. این نتایج با توجه به کاربری آلیاژهای آلومینیوم-مس در تولید قطعات پیشرانههای درونسوز خودروها بسیار حائز اهمیت بوده و چشمانداز خوبی را جهت استفاده از قطعات تولید شده با این آلیاژ به روش مذکور در صنعت خودروسازی نشان میدهد.https://www.iranjme.ir/article_227513_27e49abd126c35218ea9742a925d2a2c.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X12520250723Finite element analysis of the axial vibration effect on forging processتحلیل المان محدود اثر ارتعاشات محوری بر فرایند آهنگری فلزات374622748510.22034/ijme.2025.522512.2079FAمهدیجعفری وردنجانیگروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران0000-0003-2530-3844یعقوبدادگر اصلگروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران0000-0003-2530-3844Journal Article20250512Vibration-assisted forming has emerged as an innovative technique in metalworking industries, where applied mechanical vibrations during forming processes significantly reduce required forces while improving product quality. This method operates through two fundamental mechanisms: firstly, the bulk effect, which lowers yield stress by influencing dislocation movement and reducing crystalline defect density; secondly, the surface effect that diminishes the effective friction coefficient through periodic contact reduction between surfaces. In this study, the Slice analytical method has been employed through finite element simulations to examine how sinusoidal versus triangular waveform vibrations affect viscoplastic forming conditions. The results demonstrate that triangular waveforms provide superior force reduction compared to sinusoidal vibrations. Furthermore, the vibration-to-die speed ratio was identified as a critical parameter determining the magnitude of forming force reduction. Increasing the amplitude from 12 to 24 μm reduced the forging force by 18%, while raising the frequency from 40 to 80 Hz resulted in a 7% decrease.The results, with less than 1.2% error compared to experimental data, confirm the model's accuracy within accepted engineering standards. These findings have established a robust foundation for optimizing industrial metal forming processes through vibration implementation, potentially revolutionizing energy-efficient manufacturing approaches.شکلدهی به کمک ارتعاشات به عنوان یکی از روشهای نوین در صنعت فلزات، با اعمال ارتعاشات مکانیکی در حین فرایند شکلدهی، امکان کاهش نیروی مورد نیاز و بهبود کیفیت محصول نهایی را فراهم میسازد. این تکنیک بر دو مکانیسم اصلی استوار است: نخست اثر حجمی که منجر به کاهش تنش تسلیم ماده از طریق تأثیر بر حرکت نابجاییها و کاهش چگالی نقصهای بلورهای میگردد، و دوم اثر سطحی که با ایجاد کاهش دورهای در تماس سطوح، ضریب اصطکاک مؤثر را کاهش میدهد. در این مطالعه، با استفاده از روش تحلیلی قاچی و انجام شبیهسازیهای المان محدود، تأثیر دو نوع موج ارتعاشی سینوسی و مثلثی محوری بر فرایند آهنگری در شرایط ویسکوپلاستیک مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاکی از آن است که موج مثلثی در مقایسه با موج سینوسی، کاهش بیشتری در نیروی شکلدهی ایجاد مینماید. همچنین مشخص گردید که نسبت سرعت ارتعاش به سرعت قالب نقش تعیینکنندهای در میزان کاهش نیروی شکلدهی ایفا میکند. افزایش دامنه از 12 به 24 میکرومتر، نیروی آهنگری را 18% کاهش داد، در حالی که افزایش فرکانس از 40 به 80 هرتز کاهش 7% را به همراه داشت. نتایج با خطای کمتر از 2/1% نسبت به دادههای تجربی، دقت مدل را در محدوده استانداردهای مهندسی تأیید میکند. این یافتهها میتوانند مبنای مناسبی برای بهینهسازی فرایندهای صنعتی شکلدهی فلزات با استفاده از تکنیک ارتعاش باشد.<br />نتایج با خطای کمتر از 1.2% نسبت به دادههای تجربی، دقت مدل را در محدوده استانداردهای مهندسی تأیید میکند. . این یافتهها میتوانند مبنای مناسبی برای بهینهسازی فرآیندهای صنعتی شکلدهی فلزات با استفاده از تکنیک ارتعاش باشد.https://www.iranjme.ir/article_227485_6e84cb5610f8e52d021b3edd162b07d8.pdfانجمن مهندسی ساخت و تولید ایرانمهندسی ساخت و تولید ایران2476-504X12520250723Design and analysis of optimized mechanical structures using topology optimization and 3D printingطراحی و تحلیل ساختارهای مکانیکی بهینهشده با استفاده از بهینهسازی توپولوژی و چاپ سهبعدی475622692610.22034/ijme.2025.520728.2075FAشهرامحسینیگروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران0000-0002-4531-501Xامینفرخ آبادیگروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران0000-0002-4531-501Xرومینانظریگروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران0009-0003-9063-1796Journal Article20250502This study presents a novel approach based on topology optimization for the design and analysis of lightweight and high-performance mechanical structures. The mechanical behavior of the designed samples was investigated using numerical simulations and experimental tests. Initially, the preliminary design was generated using topology optimization using the Abaqus finite element software. Based on the resulting structure, a lattice model was designed to function as an energy absorber. The designed models were subjected to quasi-static loading in Abaqus finite element software. To validate the results, experimental samples were fabricated using 3D printing and tested under quasi-static loading conditions. The consistency between numerical and experimental results was confirmed. Two different configurations were studied to evaluate the proposed structure. The results demonstrated that the optimized structures exhibited satisfactory performance in terms of energy absorption, strength, and weight reduction, and the second optimal sample has a better performance in terms of energy absorption compared to the first sample by 31.5%. This approach not only enables the design of more efficient structures but also offers broad applications in industries such as automotive, aerospace, and other engineering fields.در این پژوهش، رویکردی نوین مبتنی بر بهینهسازی توپولوژی برای طراحی و تحلیل ساختارهای مکانیکی سبک و با عملکرد بالا ارائه شده است. با استفاده از شبیهسازی عددی و آزمایشهای تجربی، رفتار مکانیکی نمونههای طراحیشده مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا طرح اولیه در نرمافزار المان محدود آباکوس با استفاده از بهینهسازی توپولوژی ایجاد شد و با توجه به ساختار ایجاد شده، مدل شبکهای برای بررسی به عنوان جاذب انرژی طراحی شد. مدلهای طراحی شده در نرمافزار المان محدود آباکوس تحت بارگذاری شبه استاتیکی قرار گرفتند. برای اعتبارسنجی نتایج، نمونههای تجربی با استفاده از پرینتر سهبعدی ساخته شدند و به صورت تجربی تحت بارگذاری شبه استاتیکی قرار گرفتند که همخوانی نتایج عددی و تجربی را تأیید کردند. دو چیدمان مختلف برای بررسی ساختار ارائه شده مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که ساختارهای بهینهشده از نظر جذب انرژی، استحکام و کاهش وزن، عملکرد مناسبی دارند و نمونه بهینه دوم از نظر مقدار جذب انرژی در مقایسه با نمونه اول به میزان 5/31 درصد دارای عملکرد بهتری است. این روش نه تنها امکان طراحی سازههایی با کارایی بالاتر را فراهم میکند، بلکه کاربردهای گستردهای در صنایع خودروسازی، هوافضا و دیگر حوزههای مهندسی دارد.https://www.iranjme.ir/article_226926_7083d4a5a421de8e4bc60f612f42ca51.pdf