https://www.iranjme.ir/ مهندسی ساخت و تولید ایران fa daily 1 Fri, 20 Feb 2026 00:00:00 +0330 Fri, 20 Feb 2026 00:00:00 +0330 https://www.iranjme.ir/article_247954.html یکی از چالش‌های بنیادین در کامپوزیت‌های لایه‌ای، ضعف چسبندگی بین لایه‌ای و آسیب‌پذیری در برابر تورق است؛ آسیبی که به کاهش عمر مفید این سازه‌ها در کاربردهای گوناگون و گسیختگی ناگهانی آن‌ها منجر می‌شود. در این راستا، پژوهش حاضر راهکاری نوظهور و درحال‌توسعه را برای بهبود نرخ رهایی انرژی کرنشی بحرانی مود I در کامپوزیت‌های شیشه/اپوکسی ارزیابی می‌کند، یعنی استفاده از میان‌لایه‌های چاپ سه‌بعدی شده‌ و مبتنی بر فیلامنت محلول در آب پلی‌وینیل الکل. شایان‌ذکر است که لایه‌ی میانیِ موردبحث، دارای ساختار شبکه‌ایِ لوزی ‌شکل است که امکان برابری کسر حجمی رزین و فیلامنت تقویت‌کننده در سطوح تورق را فراهم می‌کند. نتایج تجربی نشان داد که استفاده از میان‌لایه چاپ سه‌بعدی شده، بیشینه نیروی قابل‌تحمل را 22 درصد افزایش می‌دهد. همچنین چقرمگی شکست شروع و انتشار به ترتیب 45 و 87 درصد، نسبت به نمونه‌های بدون میان‌لایه، افزایش یافت که دلالت بر ارتقای چشمگیر مقاومت در برابر رشد ترک و فعال‌شدن مکانیسم‌های مقابله‌گر، در این نمونه‌ها دارد. طول ناحیه فرایند شکست در نمونه‌های با لایه‌ی میانی نیز که به‌عنوان شاخصی از گستره فعالیت مکانیسم‌های مقابله‌گر در برابر رشد ترک شناخته می‌شود، 143 درصد افزایش یافت. همچنین، تحلیل سطوح شکست آشکار ساخت در حضور میان‌لایه، مکانیسم غالب شکست از گسیختگی در فصل مشترک به گسیختگی درون ماده‌ای تغییر کرد و این امر با پارگی، کشیدگی و پل‌زنی فیلامنت‌ِ لایه‌ی میانی و گسیختگی در رزین بین لایه‌ای، تغییر می‌کند. این شواهد نقش مؤثر میان‌لایه‌ی مورد بحث را در مهار رشد ناپایدار ترک و بهبود هم‌زمان چسبندگی و مقاومت در برابر تورق، تأیید می‌کند. https://www.iranjme.ir/article_250661.html تنش‌های پسماند ناشی از جوشکاری نقش تعیین‌کننده‌ای در شروع ترک و کاهش قابلیت اطمینان مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله، به‌ویژه در ناحیه اتصال تیوب به تیوب‌شیت، ایفا می‌کنند. با وجود مطالعات متعدد عددی در این حوزه، اثر هم‌زمان فاصله تیوب‌ها و ترتیب جوشکاری در چیدمان مثلثی تاکنون مورد بررسی قرار نگرفته است. در این پژوهش، یک مدل عددی سه‌بعدی مبتنی بر تحلیل کوپل حرارتی-سازه‌ای برای پیش‌بینی توزیع تنش‌های پسماند در اتصالات تیوب به تیوب‌شیت توسعه داده شده است. فرایند جوشکاری قوسی تنگستنی با گاز محافظ با درنظرگیری یک پاس جوش گوشه‌ای محیطی مدل‌سازی شده و شار حرارتی قوس به‌صورت یک تابع گوسی وابسته به زمان، از طریق زیر‌برنامه اختصاصی در نرم‌افزار آباکوس اعمال گردیده است. نوآوری اصلی مدل ارائه‌شده، امکان بازتولید دقیق توالی‌های مختلف جوشکاری و بررسی اثر برهم‌نهی حرارتی و سازه‌ای ناشی از آن‌ها بر تنش‌های پسماند نهایی است. نتایج عددی نشان می‌دهد که تغییر ترتیب جوشکاری، بدون اعمال هیچ‌گونه عملیات تنش‌زدایی یا تغییر در پارامترهای فرایندی، می‌تواند منجر به بازتوزیع قابل‌ توجه میدان تنش و کاهش تنش‌های پسماند کششی تا حدود ۹7% در چیدمان مثلثی شود. برای اعتبارسنجی، توزیع دمایی حین جوشکاری به‌وسیله ترموگرافی مادون قرمز و تنش‌های پسماند با روش پراش اشعه ایکس اندازه‌گیری شده که تطابق مناسبی با نتایج عددی نشان می‌دهند. چارچوب عددی توسعه‌یافته می‌تواند به‌عنوان ابزاری کارآمد برای بهینه‌سازی ترتیب جوشکاری و افزایش عمر بهره‌برداری مبدل‌های حرارتی صنعتی مورد استفاده قرار گیرد. https://www.iranjme.ir/article_250892.html در پژوهش حاضر، قابلیت شکل‌دهی چرخ‌دنده متصل به محور توخالی از جنس آلومینیوم 6061 با استفاده از فرایند اکستروژن شعاعی به کمک ماده واسط فشارنده از جنس سرب مورد بررسی قرار گرفت. در این روش، ماده واسط از جنس سرب درون محور توخالی قرار داده شده و با اعمال نیروی فشاری بر جداره داخلی قطعه منجر به بهبود سیلان ماده و کاهش تمرکز تنش در نواحی بحرانی گردید. مجموعه قالب‌های مورد نیاز طراحی و ساخته شده و آزمایش‌های عملی با استفاده از پرس هیدرولیکی انجام پذیرفته است. شبیه‌سازی عددی فرایند با استفاده از روش اجزای محدود و در بستر نرم‌افزار DEFORM انجام شد و اثر پارامترهای مؤثر شامل ضریب اصطکاک، ارتفاع چرخ‌دنده و ضخامت دیواره محور توخالی بر نیروی شکل‌دهی، الگوی سیلان ماده، پرشدگی قالب و توزیع کرنش مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج حاصله نشان داد که با افزایش ضریب اصطکاک و کاهش ارتفاع چرخ‌دنده، نیروی لازم برای شکل‌دهی افزایش یافته و سرعت سیلان ماده کاهش می‌یابد، در حالی‌که کاهش ضخامت دیواره محور توخالی منجر به کاهش نیروی شکل‌دهی شده و تأثیر قابل توجهی بر سرعت سیلان ماده ندارد. همچنین تطابق مناسب بین نتایج شبیه‌سازی عددی و داده‌های تجربی، قابلیت اعتماد روش اجزای محدود در پیش‌بینی رفتار فرایند را تأیید می‌کند. به‌طور کلی، نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که استفاده از ماده واسط فشارنده، روشی کارآمد برای تولید چرخ‌دنده‌های متصل به محور توخالی از جنس آلومینیوم 6061 با کیفیت هندسی مطلوب و بدون بروز عیوب عمده می‌باشد. https://www.iranjme.ir/article_251297.html کامپوزیت‌های چوب-پلی‌لاکتیک‌اسید از جمله مواد نوظهور مورداستفاده در فناوری ساخت رشته ذوبی هستند که به دلیل ویژگی‌های زیست‌محیطی مطلوب و قابلیت ساخت مناسب، توجه قابل‌توجهی را به خود جلب کرده‌اند. با وجود مطالعات متعدد در این حوزه، اغلب پژوهش‌های پیشین در محدوده سرعت‌های چاپ پایین انجام شده‌اند و اطلاعات محدودی درباره رفتار این مواد در سرعت‌های چاپ بالا وجود دارد. هدف از پژوهش حاضر بررسی اثر سرعت چاپ بر عملکرد جذب انرژی کامپوزیت‌های چوب-پلی‌لاکتیک‌اسید تولیدشده به روش ساخت رشته ذوبی است. به این منظور، نمونه‌ها در دو سرعت چاپ 50 و 250 میلی‌متر بر ثانیه تولید شدند و تحت آزمون فشار شبه استاتیکی قرار گرفتند. سپس شاخص‌های جذب انرژی شامل جذب انرژی کل، جذب انرژی ویژه و بازده نیروی خردشدگی محاسبه و مقایسه شدند. نتایج نشان داد که افزایش سرعت چاپ از 50 به 250 میلی‌متر بر ثانیه موجب کاهش 5/10 درصدی زمان تولید شد. علاوه بر این، جذب انرژی کل، جذب انرژی ویژه و بازده نیروی خردشدگی حدود 21 درصد افزایش یافتند. همچنین شاخص‌های نرمال‌شده نسبت به زمان تولید بهبود بیشتری را نشان دادند، به‌طوری‌که جذب انرژی نرمال‌شده، جذب انرژی ویژه نرمال‌شده و بازده نیروی خردشدگی حدود 34 درصد افزایش یافتند. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که استفاده از سرعت‌های چاپ بالا نه‌تنها موجب حفظ مکانیسم مطلوب جذب انرژی می‌شود، بلکه به‌طور هم‌زمان عملکرد جذب انرژی و بهره‌وری تولید را نیز بهبود می‌بخشد. نوآوری اصلی این تحقیق، ارائه نخستین ارزیابی تجربی از اثر سرعت چاپ 250 میلی‌متر بر ثانیه بر رفتار جذب انرژی کامپوزیت‌های چوب-پلی‌لاکتیک‌اسید است. https://www.iranjme.ir/article_251487.html ماشین‌کاری فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI 304 به دلیل رفتار کارسختی شدید و رسانایی حرارتی پایین، با چالش‌هایی مانند نیروهای برشی بالا، افزایش دما و افت کیفیت سطح همراه است. در این پژوهش، شش نوع هندسه براده‌شکن شامل سه براده‌شکن مخصوص پرداخت و سه براده‌شکن مخصوص خشن کاری با ویژگی‌های هندسی متفاوت از نظر عرض و عمق شیار، زاویه براده مؤثر و هندسه ناحیه هدایت براده، به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفتند. اثر این هندسه‌ها بر نیروهای برشی، دمای ناحیه برش، نرخ براده برداری و زبری سطح به صورت تجربی ارزیابی شد. نتایج نشان دادند که افزایش سرعت اسپیندل از 500 به 1000 دور بر دقیقه موجب کاهش نیروی برشی در براده شکن‌های پرداخت حدود 15 تا 30 درصد و در براده شکن‌های خشن کاری حدود 10 تا 20 درصد شد. همچنین، افزایش نرخ پیشروی از 08/0 به 16/0 میلی‌متر بر دور باعث افزایش نیروی برشی در پرداخت 30 تا 45 درصد و در خشن کاری 40 تا 60 درصد گردید. دمای ناحیه برش در براده‌شکن‌های پرداخت کمتر از سایر هندسه‌ها بود و اختلاف دما بین کمترین و بیشترین نرخ پیشروی در پرداخت 15 تا 25 درصد و در خشن کاری 30 تا 45 درصد اندازه‌گیری شد. زبری سطح نیز با افزایش پیشروی 40 تا 60 درصد در پرداخت و 30 تا 50 درصد در خشن کاری افزایش یافت، در حالی که براده‌شکن‌های بهینه پرداخت تا 25 تا 35 درصد زبری کمتری نسبت به هندسه‌های غیر بهینه ایجاد کردند. نتایج نشان داد که انتخاب هندسه مناسب براده‌شکن متناسب با نوع عملیات نقش تعیین کننده‌ای در کاهش نیرو و دما، بهبود کیفیت سطح و افزایش بهره‌وری تراشکاریAISI 304 دارد. https://www.iranjme.ir/article_251726.html این مطالعه به اعتبارسنجی یک مدل المان محدود کوپل الکتریکی-حرارتی-مکانیکی می‌پردازد که به‌منظور شبیه‌سازی جوش‌کاری مقاومتی نقطه‌ای ورق‌های فولادی S235 توسعه یافته است. هدف اصلی، ارزیابی عملکرد این شبیه‌سازی در مقایسه با یک چارچوب تحلیلی اثبات‌شده برای پیش‌بینی دو ویژگی کلیدی جوش شامل قطر دانه جوش و حجم منطقه متأثر از حرارت است. مزیت اصلی این مدل المان محدود سه‌بعدی نسبت به چارچوب تحلیلی، توانایی شبیه‌سازی کامل عدم‌تقارن سه‌بعدی و تعاملات پیچیده چندفیزیکی ناشی از اثر شار فرعی است که مدل‌های تحلیلی متقارن قادر به پیش‌بینی مستقیم آن نیستند. پیش‌بینی‌های مدل تحت جریان‌ها و زمان‌های مختلف جوشکاری به‌صورت مورد بررسی قرار گرفت و کاربرد ویژه آن برای کمّی‌سازی اثر شار فرعی (انحراف جریان) به کار گرفته شده است؛ پدیده‌ای که در آن انحراف جریان از طریق دکمه جوش قبلی، کیفیت اتصال را تضعیف می‌کند. نتایج حاکی از تطابق قابل‌توجه میان روش عددی و تحلیلی بوده است، به‌طوری‌که قطر دکمه جوش و ابعاد منطقه متأثر از حرارت به‌ترتیب در محدوده 4- تا 4 درصد و 5- تا 5 درصد از مقادیر مرجع تحلیلی پیش‌بینی شده‌اند. مدل تأییدشده نشان داد که اثر شار فرعی می‌تواند در جریان‌های پایین‌تر (5/7 کیلوآمپر) اندازه دانه جوش را بیش از 25 درصد کاهش دهد و مهم‌تر آن‌که در شرایط مشابه، عدم‌تقارن جانبی قابل‌توجهی تا 40 درصد در منطقه متأثر از حرارت ایجاد می‌کند که مستقیماً ناشی از مسیر شار فرعی است. این همبستگی نزدیک، مدل المان محدود را به‌عنوان ابزاری قدرتمند و قابل‌اعتماد برای بهینه‌سازی پارامترهای جوشکاری و تحلیل تعاملات پیچیده چندفیزیکی در فرایندهای جوش نقطه‌ای اعتبار می‌بخشد. https://www.iranjme.ir/article_250579.html در سال‌های اخیر، استفاده از فناوری ساخت افزایشی مبتنی بر رشته‌ مذاب رشد قابل‌توجهی داشته است. با وجود مزایای فراوان، کنترل کیفیت مکانیکی قطعات تولیدشده همچنان به‌عنوان یک چالش اساسی مطرح است، زیرا پارامترهای فرایندی می‌توانند به‌طور مستقیم بر خواص مکانیکی قطعات اثر بگذارند. یکی از مهم‌ترین این پارامترها سرعت پرینت است که سرعت‌های بسیار بالا در تحقیقات پیشین کمتر مورد مطالعه قرار گرفته است. در تحقیق حاضر، تأثیر دو سرعت بسیار متفاوت، شامل سرعت پایین ۵۰ میلی‌متر بر ثانیه و سرعت بسیار بالای ۵۰۰ میلی‌متر بر ثانیه، بر خواص کششی، زمان تولید و استحکام کششی نرمال نمونه‌های پلیمری ساخته‌شده از ماده پلی‌لاکتیک اسید مورد بررسی قرار گرفت. نمونه‌ها با استفاده از چاپگر سه‌بعدی تولید شدند و آزمون کشش برای ارزیابی رفتار مکانیکی انجام و زمان ساخت هر نمونه ثبت گردید تا امکان محاسبه خواص نرمال‌شده بر اساس زمان تولید فراهم شود و یک شاخص ترکیبی از عملکرد مکانیکی و بهره‌وری تولید ارائه گردد. نتایج نشان داد که افزایش سرعت پرینت، زمان تولید را به‌طور چشمگیری کاهش داد و حدود ۷۰ درصد صرفه‌جویی زمانی ایجاد کرد. از سوی دیگر، استحکام کششی نمونه‌ها در سرعت بالاتر افزایش یافت که این موضوع به بهبود کیفیت اتصال بین‌لایه‌ای نسبت داده شد. افزون بر این، استحکام کششی نرمال که معیار جامعی از عملکرد مکانیکی نسبت به زمان تولید است، بیش از سه برابر در سرعت بسیار بالا افزایش یافت. این یافته نشان می‌دهد که انتخاب سرعت مناسب می‌تواند به‌طور هم‌زمان بهره‌وری تولید و کارآیی مکانیکی قطعات را ارتقا دهد. https://www.iranjme.ir/article_250891.html در این پژوهش، قابلیت تولید لوله‌های جدار نازک با ریزساختار ریزدانه و استحکام بالا از آلیاژ منیزیم AZ91 به‌وسیله فرایند اکستروژن شعاعی–پس رونده به‌عنوان یک روش تغییر شکل مومسان شدید مورد بررسی قرار گرفت. هدف اصلی تحقیق، ارزیابی امکان تولید لوله‌های منیزیمی با استحکام بالا و ریزساختار پالایش‌یافته از طریق اعمال کرنش‌های مومسان تجمعی زیاد بود. بررسی‌های تجربی شامل آزمون کشش، میکروسختی ویکرز، مطالعات متالوگرافی و تحلیل سطوح شکست توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام شد. همچنین، به‌منظور تحلیل رفتار جریان ماده و توزیع کرنش مومسان ، شبیه‌سازی عددی فرایند با استفاده از نرم‌افزار DEFORM و مدل صلب– مومسان صورت گرفت. نتایج نشان داد که اعمال کرنش‌های شدید مومسان در طی فرایند موجب وقوع تبلور مجدد دینامیکی و کاهش قابل توجه اندازه دانه‌ها از حدود μm 130در نمونه اولیه به حدود μm 6 در محصول نهایی گردید. افزایش میزان کرنش مومسان مؤثر تا حدود 3/9 سبب بهبود چشمگیر خواص مکانیکی نمونه‌های اکسترود شده شد؛ به‌طوری‌که استحکام کششی و سختی نمونه‌ها نسبت به حالت اولیه افزایش یافت و رفتار شکست از حالت ترد بین‌دانه‌ای به شکست شکل پذیر همراه با حفره‌های ریز و یکنواخت تغییر کرد. نتایج توزیع سختی و کرنش مومسان نیز نشان داد که همگنی خواص در راستای طول لوله بیشتر از راستای ضخامت آن است. علاوه بر این، بررسی پارامترهای فرایندی نشان داد که افزایش ضریب اصطکاک و کاهش ضخامت نهایی لوله منجر به افزایش کرنش‌های مومسان و تشدید ریزدانه شدن ریزساختار می‌شود. https://www.iranjme.ir/article_252894.html پدیده بازگشت‌فنری یکی از عیوب اصلی در فرآیندهای خم‌کاری فلزات است که دقت ابعادی قطعه تولید شده را محدود می‌کند. در این مقاله، تأثیر جریان الکتریکی پالسی بر رفتار بازگشت‌فنری آلیاژ آلومینیوم 6061 با ضخامت 1 میلی‌متر در دو شرایط عملیات حرارتی T6 و آنیل در فرآیند خم‌کاری L-شکل بررسی شده است. آزمایش‌ها با استفاده از یک دستگاه آزمایش اونیورسال 600 کیلونیوتن، مولد پالس جریان، قالب با زیرلایه فولادی CK45 و سرعت ثابت خم‌کاری 1 میلی‌متر/دقیقه، انجام گرفت. پارامترهای الکتریکی متغیر، شامل شدت جریان (150، 250 و 350 آمپر)، زمان روشنی پالس (60، 120 و 240 میکروثانیه)، زمان خاموشی پالس (10، 20 و 30 میلی‌ثانیه) و شکل موج (سینوسی و مربعی) بوده‌اند. برای ارزیابی تکرارپذیری، کلیه آزمایش‌ها طی ۳ بار تکرار شدند. پایش دمایی با دماسنج مادون قرمز TM-969 نشان داد که حداکثر افزایش دمای سطح تنها بین 2 تا 4 درجه سانتی‌گراد بوده که غلبه اثر غیرحرارتی الکتروپلاستیک بر گرمایش ژولی را تأیید می‌کند. نتایج کمّی اندازه‌گیری با زاویه‌سنج اونیورسال نشان داد که نمونه‌های T6 پاسخ محدودی به جریان نشان داده و زوایای بازگشت‌فنری بالایی در محدوده ′57 °11 تا ′50 °14 دارند. در مقابل، در نمونه‌های آنیل‌شده، اعمال جریان پالسی بازگشت‌فنری را به محدوده ′47 °1 تا ′52 °3 کاهش داد که نشان‌دهنده هم‌افزایی مؤثر عملیات آنیل با اثر الکتروپلاستیک در تسهیل حرکت نابجایی‌ها و کاهش بازگشت‌فنری است.