دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 12 2020 11 21 Effect of carbon nanotubes on the critical buckling load of composite reinforced aluminium columns: An experimental approach بررسی تجربی اثر نانولوله‌های کربنی بر بار بحرانی کمانش ستونهای آلومینیومی تقویت شده با کمربند کامپوزیتی 2679 2688 10997 FA محمد رئیسی دانشگاه صنعتی شاهرود علیرضا شاطرزاده دانشگاه صنعتی شاهرود سید مهدی حسینی فراش دانشگاه صنعتی شاهرود Journal Article 1970 01 01 An experimental study on the critical buckling load of aluminum columns reinforced with glass/epoxy composite belts containing carbon nanotubes (CNTs) are presented in this paper. The columns with solid circular cross section are subjected to axially pressure load. Aluminum column specimens reinforced with glass/epoxy and CNT/glass/epoxy are fabricated. CNTs with 0.25, 0.5 and 1 weight percent (wt.%) are dispersed into the epoxy resin. Three layers composite belts are wrapped around the column. Glass fibers are placed along the column axes in each layer. The columns are tested under fix ended boundary conditions utilizing Instron hydraulic universal testing machine. Pressure load with respect to the end shortening are plotted for each specimen. To achieve the average value of critical buckling load, four specimen is examined for each composite belt material. Results show that when 0.5%CNT/glass/epoxy composite belt is used to reinforce the column, the critical buckling load of the column increases by 45% with respect to the column with glass/epoxy composite belt. The proper dispersion of CNTs into the matrix material along with appropriate adhesion between the nanocomposite belt and the aluminum column lead to the increase of buckling load. Furthermore, to validate the results, buckling analysis of aluminum column reinforced with glass/epoxy composite belt was done in Abaqus finite element software. Finite element simulation confirms the experimental results obtained. در این پژوهش اثر افزودن درصدهای مختلف نانولوله کربنی درون رزین اپوکسی بر بار بحرانی کمانش ستونهای آلومینیمی تقویت شده با کمربند کامپوزیتی الیاف شیشه/ اپوکسی به روش تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. ستونها دارای مقطع دایره‌ای توپر بوده و بار فشاری به صورت محوری به نمونه‌ها اعمال شده است. به منظور دستیابی به بار بحرانی، مقادیر ۰/۲۵، ۰/۵ و ۱ درصد وزنی نانولوله کربنی درون رزین اپوکسی همگن‌سازی شد. تقویت‌کننده‌های کامپوزیتی به صورت سه لایه، و زاویه الیاف در تمامی لایه‌ها هم‌جهت با راستای محور ستون در نظر گرفته شد. نمونه‌ها در شرایط دوسر گیردار به یک دستگاه یونیورسال هیدرولیک اینسترون بسته شد و نمودارهای نیروی فشاری بر حسب جابجایی در راستای محوری برای هر نمونه ترسیم گردید. از هرجنس کمربند کامپوزیتی تعداد سه نمونه مورد آزمایش قرار گرفت و میانگین نتایج برای بار بحرانی کمانش تعیین گردید. نتایج حاکی از آن است که افزودن ۱ درصد وزنی نانولوله کربنی به رزین اپوکسی در کمربند کامپوزیتی میتواند بار بحرانی کمانش ستون را در حدود ۴۵ درصد نسبت به نمونه دارای کمربند کامپوزیتی فاقد نانولوله کربنی افزایش دهد. این افزایش را می‌توان ناشی از پراکندگی مناسب نانولوله‌های کربنی درون ماده و زمینه و ایجاد چسبندگی مناسب بین کمربند نانوکامپوزیتی و ستون آلومینیومی دانست. همچنین به منظور راستی آزمایی نتایج آزمایش، نمونه ستون آلومینیمی با کمربند کامپوزیتی الیاف شیشه/ اپوکسی در نرم افزار آباکوس مدلسازی شد و کمانش استاتیکی آن شبیه‌سازی گردید. نتایج شبیه‌سازی، تطابق خوبی را در تخمین بار بحرانی کمانش با نتایج تجربی نشان می‌دهد.

https://mme.modares.ac.ir/article_10997_8eb51d0a68e9373df41f88e5b551d4a3.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 12 2020 11 21 Investigation of the effect of hot compression on microstructure and mechanical properties of Mn-25Ni-5Cr alloy بررسی تاثیر فشار گرم بر ریز ساختار و خواص مکانیکی آلیاژ Mn-25Ni-5Cr 2689 2696 10998 FA زهرا سنگری مطلق دانشگاه صنعتی همدان امیر مومنی دانشگاه صنعتی همدان امید بیات دانشگاه صنعتی همدان زهرا دین محمدی دانشگاه صنعتی همدان مهناز اسدبیگی دانشگاه صنعتی همدان Journal Article 1970 01 01 In this study, the hot-working behavior of Mn-25Ni-5Cr alloy was studied using hot compression tests at the temperatures of 850 ˚C, 900 ˚C, 950 ˚C and 1000 ˚C and the strain rates of 0.001 s-1, 0.01 s-1, 0.1 s-1 and 1 s-1 to a true strain level of 0.7. The results of flow curves showed that the flow stress decreases with increasing temperature and decreasing strain rate. Regarding the shape of flow curves, peak appearance represents the dynamic recrystallization. The peak stress and strain of flow curves appeared in fewer strains at high temperatures and strain rates. The microstructural evolution is mainly controlled by dynamic recrystallization. The presence of evolving boundaries around the recrystallized grains also indicates the occurrence of continuous dynamic recrystallization during hot working. In closer scrutiny of microstructure and fasciology, using by SEM microscope equipped with EDS detector, in addition to the background phase, second phase consisting of manganese, nickel and chromium was identified. The constants of n, α and β were determined using constitutive, power and exponential equations at 0.3 strain. According to the constitutive equation of the hyperbolic sinus, the amount of activation energy in the strain of 0.3 is 394.6258 kJ/mol. در این تحقیق رفتار تغییر شکل گرم آلیاژ Mn-25Ni-5Cr توسط آزمایش های فشار گرم در دماهای 850، 900، 950 و 1000 درجه سانتی گراد و با نرخ کرنشهای 001/0، 01/0، 1/0 و 1 بر ثانیه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از نمودارهای تنش- کرنش حقیقی نشان داد که با افزایش دما و کاهش سرعت کرنش سطح تنش سیلان کاهش مییابد و از طرفی ظهور یک پیک تنشی در منحنی سیلان را میتوان به آغاز تبلور مجدد دینامیکی نسبت داد که گویای وسعت قابل توجه تبلور مجدد دینامیکی در آلیاژ مورد تحقیق میباشد. همچنین، در دماهای بالا و سرعت کرنشهای کم نقطه متناظر با تنش حداکثر در کرنشهای کمتری ظاهر شد. بررسیهای ریز ساختاری توسط میکروسکوپ نوری نشان داد که تبلور مجدد دینامیکی مکانیزم غالب در تحولات ریزساختاری آلیاژ مورد تحقیق است. وجود مرزهای نیمه تمام در حوالی دانههای ریز تبلورمجدد نیز گویای بروز تبلورمجدد دینامیکی پیوسته در حین کارگرم آلیاژ است. در بررسیهای دقیقتر ریزساختار و فازشناسی، به کمک میکروسکوپ SEM و آنالیز EDS، علاوه بر فاز زمینه فاز دوم محلول جامد متشکل از منگنز، نیکل و کروم شناسایی شد. به کمک معادلات بنیادین توانی و نمایی ثوابت ماده n، و در کرنش 3/0 تعیین شدند. همچنین تاثیر دما و نرخ کرنش بر سطح تنش سیلان آلیاژ توسط معادله بنیادین سینوس هایپربولیک بررسی و انرژی فعالسازی 6258/394 کیلو ژول بر مول تعیین شد.

https://mme.modares.ac.ir/article_10998_f571b230f35658c8bd8c6348021e0b53.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 12 2020 11 21 Experimental study of the effect of inlet flow characteristics and chamber length on partially premixed flame dynamics, in the mesoscale cylindrical reactor of constant diameter with different lengths بررسی تجربی اثر مشخصه‌های جریان ورودی و طول محفظه بر دینامیک شعله پیش‌آمیخته جزئی در راکتورهای ابعاد مزو استوانه‌ای شکل با قطر ثابت و طول‌های مختلف 2697 2705 10999 FA علی زرگرباشی دانشگاه صنعتی امیرکبیر صادق تابع جماعت دانشگاه صنعتی امیرکبیر سروش صرافان صادقی دانشگاه صنعتی امیرکبیر سروش شیخ‌بگلو دانشگاه صنعتی امیرکبیر Journal Article 1970 01 01 In this paper, the experimental study of partially premixed combustion of methane and oxygen in a 5 mm mesoscale quartz reactor with 1 mm wall thickness and 5, 10, and 15 cm lengths. The partially premixed for 25%, 50%, and 75% mixing ratios paid. Experimental results including the factor of affecting flame regimes, formation range, flame dynamics, the outer wall temperature distribution of the reactor had been analyzing and reporting. The above tests were performing in an asymmetrically centered cylinder combustion chamber and a laminar flow regime. In most partial pre-mixing combustion experiments, the oscillation regime, which had an optimal heat distribution throughout the reactor, had been observed. The flame dynamics were more effect by changes in mixing ratio, reactor length, oxygen flow rate, and finally fuel flow rate (equivalence ratio). Also observed that by increasing the reactor length due to the appropriate time for homogenization of the mixture, differences in the flame formation interval were reducing in the different ratios of the pre-mixes. چکیده: در این مطالعه، به بررسی تجربی احتراق پیش‌آمیخته جزئی متان و اکسیژن خالص، درون یک راکتور کوارتز مقیاس مزو با قطر داخلی 5 میلی‌متر و ضخامت دیواره 1 میلی‌متر با طول‌های 5، 10 و 15 سانتی‌متر و نسبت اختلاط‌های 25%، 50% و 75% پرداخته شده است. نتایج آزمایش‌ها اعم از عوامل مؤثر بر رژیم‌های شعله، محدوده تشکیل هر کدام، دینامیک شعله و توزیع دمای دیواره خارجی راکتور‌، تحلیل و گزارش شده است. آزمون‌های فوق در محفظه احتراق استوانه‌ای هم‌مرکز متقارن‌محوری و در رژیم جریان آرام صورت گرفته است. در اکثر آزمایش‌ها، رژیم شعله نوسانی بوده و همین عامل باعث گردیده تا توزیع حرارت یکنواخت‌تری در طول راکتور مشاهده گردد. دینامیک این شعله از تغییرات به ترتیب نسبت اختلاط، طول راکتور، دبی حجمی اکسیژن و نهایتاً دبی حجمی سوخت، که باعث تغییرات در سرعت جریان ورودی و نسبت هم‌ارزی می‌گردد بیشتر اثر می‌پذیرد. همچنین مشاهده شد با افزایش طول راکتور به علت فراهم شدن زمان مناسب جهت همگن شدن مخلوط، تفاوت‌ها در بازه تشکیل شعله در نسبت پیش‌اختلاط‌های مختلف کم می‌گردد.

https://mme.modares.ac.ir/article_10999_97885afd60c10c4a454c11e225763e04.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 12 2020 11 21 Determination of the young modulus of gastric cancer tissue experimentally using atomic force microscopy استخراج مدول یانگ بافت سرطانی معده به روش تجربی با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی 2709 2720 11000 FA معین طاهری استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی اراک، دانشگاه اراک، اراک، ایران سید حسن بطحائی دانشجوی کارشناسی‌ارشد‌، گروه مهندسی ساخت‌وتولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران Journal Article 1970 01 01 Diagnosis of cell properties to separate healthy and damaged tissues, imaging and determination of cells’ shape and different surfaces are new applications of atomic force microscopy, which have extended using of the atomic force microscopy these days. In the manipulation modeling of micro/nanoparticles, using an atomic force microscope, one of the important points, is using an appropriate and accurate contact model. Since in the 3D manipulation, micro/nanoparticle is located between the cantilever and the substrate, therefore contact theories should be divided into two parts. The first section is the contact between the substrate and micro/nanoparticle, and the other section is the contact between micro/nanoparticle and the tip of the cantilever. In this research elasticity module of the gastric cancer cells has been measured using atomic force microscopy to diagnose cancerous tissue. To do so, two Hertz and JKR contact models have been developed to extract the elasticity module. In an experimental, after isolating the cells from the gastric cancer tissue, the specimens were tested using a rectangular beam and pyramidal and spherical needles under an atomic force microscope, and the force-depth graphs were obtained. Data analysis was performed. According to obtained results, the considered cell’s elasticity module has been approximated 325±25 kPa based on the curves obtained from the comparison of experimental data from atomic force microscopy and Hertz and JKR contact theories. شناسایی خواص سلول به‌منظور جداسازی بافت‌های سالم و آسیب‌دیده‌ی سلول‌های زیستی، جابه‌جایی و منیپولیشن سلول‌ها و میکرو/نانو ذرات مختلف، تصویربرداری و شناسایی شکل سلول‌ها و سطوح مختلف از کاربردهای جدید میکروسکوپ‌های نیروی اتمی می‌باشد که امروزه استفاده از میکروسکوپ‌های نیروی اتمی را گسترش داده است. در مدل‌سازی منیپولیشن میکرو/نانو ذرات، با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی، یکی از نکات مهم استفاده از مدل تماسی مناسب و دقیق می‌باشد. ازآنجاکه در منیپولیشن سه‌بعدی، میکرو/نانوذره بین تیرک و صفحه‌ی مبنا قرار دارد، لذا تئوری‌های تماسی باید به دو بخش تقسیم شوند. بخش اول تماس بین صفحه‌ی مبنا و میکرو/نانوذره می‌باشد و بخش دیگر تماس بین میکرو/نانوذره و نوک سوزن تیرک می‌باشد. در این پژوهش به استخراج مدول یانگ بافت سرطانی معده با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی به‌منظور شناسایی بافت پرداخته‌شده است. برای این منظور دو مدل تماسی هرتز و جی‌کاآر جهت استخراج مدول یانگ توسعه داده‌شده‌اند. در یک آزمایش تجربی پس از جداسازی سلول‌ها از بافت سرطانی معده با استفاده از تیرک مستطیلی شکل و سوزن‌های هرمی و کروی میکروسکوپ نیروی اتمی نمونه‌ها مورد آزمایش قرار گرفتند و نمودارهای نیرو-عمق نفوذ به‌دست‌آمده است سپس با استفاده از روش نصف کردن و نرم‌افزار متلب به تحلیل داده‌ها پرداخته شد. با توجه به نتایج به‌دست‌آمده از نمودار نیرو-عمق‌نفوذ می‌توان ضریب فنری ظاهری برای سلول مدلسازی کرد زیرا شیب این نمودار خطی است. حدود مدول یانگ بافت مورد نظر، با توجه به نمودارهای به‌دست‌آمده از مقایسه نتایج تجربی مستخرج از میکروسکوپ نیروی اتمی و نتایج تئوری تماسی هرتز و جی‌کاآر 25±325 KPa به‌دست‌آمده است.

https://mme.modares.ac.ir/article_11000_33d6548e48d4318ceb0e3916a79afc84.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 12 2020 11 21 Experimental study of natural frequencies of notched homogeneous and inhomogeneous specimens made of API X65 steel in low-blow drop weight test بررسی تجربی فرکانس‌های طبیعی نمونه‌های شیاردار متجانس و نامتجانس از جنس فولاد ای‌پی‌آی-‌ایکس‌شصت‌و‌پنج در آزمایش ضربه سقوطی کم‌سرعت 2721 2731 11001 FA حامد خسروی خور دانشگاه بیرجند سید حجت هاشمی دانشگاه بیرجند مهدی راغبی دانشگاه بیرجند Journal Article 1970 01 01 The purpose of this paper is to experimentally investigate the natural frequencies of notched homogeneous and inhomogeneous specimen made from API X65 steel. The specimens cut from spiral welded pipe, tested on an equipped low blow drop weight tester with accelerometer. The tests were performed according to the API 5L standard. The homogeneous specimen was seamless and included only the base metal, while the inhomogeneous specimen included the weld seam and three zones of base metal, heat affected zone and weld. In the present study the specimens were subjected to hammer low blow in the middle without plastic deformation. The laboratory data (voltage-time) were transferred from time to frequency domain using Fourier transformation and the imposed oscillations were removed from the frequency signal by the Butterworth low pass filter. As the hammer drop height increased, the natural frequency in the specimens was almost constant. The natural frequency in the inhomogeneous specimen was less than the homogeneous specimen. Having information about the natural frequency, it is possible to prevent the destructive phenomenon of resonance in the main test (complete fracture of the specimen). Also, using the results of equipped low blow drop weight test and knowing the natural frequency, the dynamic stress intensity factor of the test specimen can be determined. هدف این مقاله بررسی تجربی فرکانس‌های طبیعی نمونههای شیاردار متجانس و نامتجانس ماشین‌کاری شده از لوله واقعی با جوشکاری مارپیچ از جنس فولاد API X65 با استفاده از آزمایش ضربه سقوطی کم‌سرعت مجهز به شتاب‌سنج است. آزمایش طبق استاندارد API 5L انجام شد. نمونه‌ متجانس، بدون درز جوش و فقط شامل فلز پایه است، درحالیکه نمونه نامتجانس شامل درز جوش طولی بوده و در مقطع عرضی نمونه سه ناحیه فلز پایه، ناحیه متاثر از حرارت و ناحیه جوش وجود دارد. نمونه‌های مورد آزمایش در پژوهش حاضر تحت ضربه‌ کم‌سرعت چکش در بخش میانی آنها بدون تغییر شکل پلاستیک قرار گرفت. داده‌های آزمایشگاهی (ولتاژ-زمان) با استفاده از تبدیل فوریه از حوزه زمان به حوزه فرکانس منتقل و با فیلتر پایین‌گذر باترورث نوسان‌های اضافی از سیگنال فرکانسی حذف شد. با افزایش ارتفاع سقوط چکش، فرکانس طبیعی در نمونه‌ها تقریبا ثابت است. فرکانس طبیعی در نمونه نامتجانس کمتر از نمونه متجانس میباشد. با داشتن اطلاعات در مورد فرکانس طبیعی میتوان از پدیده مخرب تشدید در آزمایش اصلی (شکست کامل نمونه) جلوگیری کرد. همچنین با استفاده از نتایج آزمایش تجهیز شده ضربه سقوطی کم‌سرعت و دانستن فرکانس‌ طبیعی، ‌می‌توان ضریب شدت تنش دینامیکی نمونه را تعیین نمود.

https://mme.modares.ac.ir/article_11001_64254db8396e404d9223914a0bd355d2.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 12 2020 11 21 Experimental and Numerical Analysis of High Velocity Impact on 2-Layer kevlar/Elastomer Composite تحلیل تجربی و عددی ضربه سرعت بالا روی صفحات کامپوزیتی کولار/الاستومر 2لایه 2733 2745 11002 FA سیده سمانه آسمانی دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران غلام حسین لیاقت دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران حامد احمدی دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران 0000-0003-3869-4012 یاور عنانی دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران امین خدادادی دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران Journal Article 1970 01 01 In this study, the energy absorption capacity of kevlar/elastomer composites under high-speed impact loading has been investigated experimentally and numerically. The compliance of the mechanical behavior of elastomeric composites with the theory of hyperelasticity will complicate the analytical study. Therefore, numerical simulation due to the different and complex mechanisms of failure, has gained the largest share in the design of composite structures. In the present study, the most advanced method of modeling the finite element of composites Abaqus / Explicit has been used to determine their behavior during impact impact. For this purpose, planer shell elements were used to model the composite layers and to determine the behavior of the elastomeric composite failure model, the material model of the formable material and the material model of the vumat were used based on one of the damage criteria such as von mises stress. Due to the lack of criteria mentioned in the commercial versions of the software and the importance of considering such damages in numerical simulation for these composites, the criterion was written using coding in the Fortran software environment and the analysis of the penetration phenomenon in composite structure was added to the software capability. In order to validate this model, an experimental test was performed on the kevlar/elastomer composite by a Gas gun device. Also, the study of deformation and output velocity projectile and absorpted energy have been reported as results. The simulation results show a very good agreement with the experimental results. در این مقاله قابلیت جذب انرژی کامپوزیتهای کولار/ الاستومر تحت بارگذاری ضربه ای سرعت بالا به روش تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. الاستومر بدلیل برگشت پذیری و بالا بودن نسبت جذب انرژی به وزن آن به عنوان محافظ بالستیکی درکامپوزیتها، آنها را جذابتر میکند. البته تبعیت رفتار مکانیکی کامپوزیتهای الاستومری از تئوری هایپرالاستیسیته مطالعه تحلیلی را پیچیده خواهد کرد. بنابراین، شبیهسازی عددی به دلیل در نظرگرفتن مکانیزمهای مختلف و پیچیده شکست، بیشترین سهم در طراحی سازههای کامپوزیتی را از آن خود کرده اند. در تحقیق حاضر، از پیشرفتهترین روش مدلسازی المان محدود کامپوزیتها آباکوس/ صریح جهت تعیین رفتار آنها، در طول برخورد ضربه استفاده شده است. بدین منظور، برای مدلسازی لایههای کامپوزیتی از المان های ورق و جهت تعیین رفتار مدل شکست کامپوزیت الاستومری از مدل مادی مواد شکل پذیر و مدل مادی ویومت بر مبنای یکی از معیارهای آسیب مانند تنش ونمایزز استفاده شد. به دلیل عدم وجود معیار ذکر شده در نسخههای تجاری نرم افزار و اهمیت در نظرگرفتن چنین آسیبهایی در شبیه سازی عددی برای این کامپوزیتها، معیار مذکور با استفاده از کدنویسی در محیط نرم افزار فرترن نوشته شد و به این شکل تحلیل پدیده نفوذ در سازه کامپوزیتی به قابلیت نرم افزار اضافه گردید. به منظور اعتبارسنجی مدل از آزمون تجربی بر روی کامپوزیت کولار/ الاستومر توسط دستگاه تفنگگازی استفاده شد. همچنین، بررسی تغییرشکل و سرعت خروجی پرتابه و انرژی جذب شده به عنوان نتایج گزارش شدهاند. نتایج حاصل از شبیهسازی توافق بسیار خوبی را با نتایج تجربی نشان میدهند.

https://mme.modares.ac.ir/article_11002_30777b47a2424ff255c03b17a3d0fca7.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 12 2020 11 21 List of Editors and Reviewers of Vol. 20. فهرست دبیران علمی و داوران دورۀ 20 2747 2749 11003 FA سیده سمانه آسمانی دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران Journal Article 1970 01 01 https://mme.modares.ac.ir/article_11003_2da6a99a5ce7553b10fb03803d4994a9.pdf