Table of content

Al-Khwarizmi Engineering Journal

مجلة الخوارزمي الهندسية

ISSN: 18181171 23120789
Publisher: Baghdad University
Faculty: Engineering - Al-Khawarizmi
Language: Arabic and English

This journal is Open Access

About

Al-Khwarizmi Engineering Journal (KEJ) is publishing by the AL-Khwarizmi college of Engineering – University of Baghdad. KEJ is open access; peer reviewed and published quarterly online and in print version. Manuscripts may be submitting in English language. KEJ is devoted to the publication of high quality scientific papers on theoretical as well as practical developments in all areas of Engineering and Technology that has not previously been published and not been submitted for publication elsewhere in any format and that there are no ethical concerns with the contents or data collection. At least two referees, who known scholars in their fields, evaluate each paper.
Ethics
Publishing responsibilities of authors
The publication of an article in a peer-reviewed journal is an essential building block in the development of a coherent and respected network of knowledge. It is a direct reflection of the quality of work of the author and the institutions that support them. Peer-reviewed articles support and embody the scientific method. It is therefore important to agree upon standards of expected ethical behavior. Not allowed offensive, abusive, racist or obscene or sexual connotations.
Journal URL:
http://www.iasj.net/iasj؟func=issues&jId=19&uiLanguage=en , http://www.alkej.com

Loading...
Contact info

Website: http://alkej.uobaghdad.edu.iq
Website: http://www.alkej.com
e-mail: Sci_journal@kecbu.uobaghdad.edu.iq
Mobile: 07827211405
P.O.Box: 47008-Jaderiyah
Baghdad-Iraq

Table of content: 2014 volume:10 issue:4

Article
Improvement of Microhardness and Corrosion Resistance of Stainless Steel by Nanocomposite Coating
تحسين الصلادة ومقاومة التآكل للفولاذ المقاوم للصدأ بواسطة الطلاء بمركب نانوي

Loading...
Loading...
Abstract

Stainless steel (AISI 304) has good electrical and thermal conductivities, good corrosion resistance at ambient temperature, apart from these it is cheap and abundantly available; but has good mechanical properties such as hardness. To improve the hardness and corrosion resistance of stainless steel its surface can be modified by developing nanocomposite coatings applied on its surface. The main objective of this paper is to study effect of electroco-deposition method on microhardness and corrosion resistance of stainless steel, and to analyze effect of nanoparticles (Al2O3, ZrO2 , and SiC) on properties of composite coatings. In this paper employed Electroco-deposition process to develop a composite coating with (Ni) matrix and Ceramic oxide particles: Al2O3 (135nm), ZrO2 (40nm), and SiC (80nm) as reinforcements. The coatings were developed with 10 g/L, and 20 g/L concentrations in bath, at four different current densities (0.5, 1, 2, 3 A/dm2) using Watts bath to study the effect of current density and particle concentration in bath, on structure and properties of the coatings developed. The surface morphology of nanocomposite coating was characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM). The hardness of the nanocoating was carried out using Digital Vickers microhardness tester. The corrosion resistance property of nanocomposite coating was carried out in 3.5% NaCl solution used Open circuit potential (OCP) and potentialastic polarization. The results showed the nanocomposites coating have a smooth and compact surface and have higher hardness than the uncoated stainless steel (2.3 times), and also found that the nanocomposite coating improves the corrosion resistance significantly (89.25%).يُعد الفولاذ المقاوم للصدأ (304AISI) من المواد الموصلة للحرارة والكهربائية ومقاوم جيد للتآكل في درجات الحرارة الأعتيادية, منخفض الثمن ومتوافر بكثرة, لكنه يُعد جيداً من ناحية الخواص الميكانيكية مثل الصلادة ومقاومة الشد. لغرض تحسين خواص السطح مثل الصلادة ومقاومة التآكل مع تعديل السطح باستخدام الطلاء بالمركبات النانوي. في هذا البحث استخدمنا عملية (Electroco-deposition) لوضع الطلاء المركب مع مصفوفة النيكل وجزيئات اوكسيد السيراميك كمعززات على النحو التالي:- (Al2O3 (135nm), ZrO2 (40nm), and SiC (80nm. تم تنفيذ الطلاء في تركيزات مختلفة (10g/L و 20g/L), وكذلك كثافة التيار مختلفة (0.5, 1, 2, and 3 A/dm2) باستخدام حمام (Watts) من اجل دراسة تأثير كثافة التيار وتركيز الجزيئات في الحمام على بنية الطلاء المنجز وخصائصه. الهدف الاساس من هذا البحث هو تحسين الصلادة ومقاومة التآكل للفولاذ المقاوم للصدأ , ودراسة تأثير طريقة (Electroco-deposition) على السلوك المجهري والميكانيكي للفولاذ المستخدم في البحث, وكذلك تحليل تأثير الجزيئات النانوية على خصائص الطلاء المركب. وتم كذلك دراسة تشكيل سطح الطلاء بالمركب النانوي من خلال المجهر الالكتروني (SEM). وقد اجري فحص الصلادة بواسطة الاختبار الرقمي للصلادة الدقيقة (Microhardness-HV), كذلك تم اختبار التآكل في محلول كلوريد الصوديوم (NaCl) بتركيز 3.5% باستخدام طاقة الدائرة المفتوحة (OCP) وطاقة الاستقطاب. أظهرت النتائج ان الطلاء بالمركبات النانوية له سطح أملس مدمج, وكذلك صلادة عالية بنسبة ( 2.3مرة) مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ غير المطلي, وايضآ وجد ان مقاومة التآكل قد تحسنت بشكل كبير بنسبة 89.25% مقارنة بالفولاذ غير المطلي.


Article
Experimental Modeling and Optimization of Fatigue Life and Hardness of Carbon Steel CK35 under Dynamic Buckling
النمذجة العملية المثلى لعمر التصدع والصلادة للفولاذ الكاربوني (CK35) تحت تأثير احمال الانبعاج الديناميكية

Loading...
Loading...
Abstract

The aim of this paper is to model and optimize the fatigue life and hardness of medium carbon steel CK35 subjected to dynamic buckling. Different ranges of shot peening time (STP) and critical points of slenderness ratio which is between the long and intermediate columns, as input factors, were used to obtain their influences on the fatigue life and hardness, as main responses. Experimental measurements of shot peening time and buckling were taken and analyzed using (DESIGN EXPERT 8) experimental design software which was used for modeling and optimization purposes. Mathematical models of responses were obtained and analyzed by ANOVA variance to verify the adequacy of the models. The resultant quadratic models were obtained. A good agreement was found between the results of these models and optimization with the experimental ones with confidence level of 95 %.يهدف هذا البحث الى النمذجة المثلى لعمر الكلال والصلادة للفولاذ متوسط الكاربون (CK35) مسلط عليها انبعاج ديناميكي. تم استخدام مديات مختلفة من ازمنة السفع بالكرات وقيم مختلفة لنسب النحافة والتي كانت بين الاعمدة الطويلة والمتوسطة بوصفها عوامل مدخلة لإيجاد تأثيراتها على الصلادة وعمر الكلال بوصفها استجابات. تم الحصول على القياسات العملية للانبعاج ولزمن السفع بالكرات وتحليلها باستخدام برمجة التصميم العملي (DESIGN EXPERT 8) والتي استخدمت لأغراض الحصول على النمذجة المثلى. تم الحصول على الموديل الرياضي للاستجابات وتحليلها باستخدام تباين (ANOVA) للبرهنة على صلاحية النماذج. بأستخدام هاذ التباين تم الحصول على موديل رياضي من الدرجة الثانية. لقد وجد تقارب جيد بين نتائج هذه النمذجة المثلى والنتائج العملية مع مستوى موثوقية بمقدار 95 %.


Article
Experimental and Analytical Study of Bending Stresses and Deflections in Curved Beam Made of Laminated Composite Material
دراسة تحليلية وعملية لأجهادات الانحناء والتمدد في عمود مقوس مصنوع من مادة مركبة ذات طبقات

Loading...
Loading...
Abstract

Theoretical and experimental methodologies were assessed to test curved beam made of layered composite material. The maximum stress and maximum deflection were computed for each layer and the effect of radius of curvature and curve shape on them. Because of the increase of the use of composite materials in aircraft structures and the renewed interest in these types of problems, the presented theoretical assessment was made using three different approaches: curved beam theory and an approximate 2D strength of material equations and finite element method (FEM) analysis by ANSYS 14.5 program for twelve cases of multi-layered cylindrical shell panel differs in fiber orientations and number of layers. One case of E-glass composite material was experimentally made and tested to verify the relation between applied load and maximum deflection and four models were made of poly carbonyl to determine stresses under bending loads in polar scope, all results were compared with each other, the percentage accuracy was very good. The curved beam theory and strength of material equation formulas results were reasonable for the bottom surface, while it seems not enough for the top surfaces. Also, results explained positions and cases more affected by delaminating and the most preferred part of ellipse shape beam in resisting loads.أعتمدت طرق نظرية وعملية لفحص عمود مقوس مصنوع من مادة مركبة من عدة طبقات حيث تم حساب الاجهاد والميل الاقصى لكل طبقة مع بيان تأثير نصف قطر التقوس وشكل التقوس عليها. نظرا لزيادة الاستخدام للمواد المركبة خاصة في الطائرات ولكونه موضوع متجدد الاهمية فأن البحث المقدم استخدم ثلاث طرق نظرية مختلفة وهي نظرية العمود المقوس, معادلات مقاومة المواد ثنائية الابعاد و طريقة العنصر المحدد لاثني عشر حالة مختلفة في زوايا الالياف وعدد الطبقات.كما تم تصنيع نموذج لحالة واحدة من الياف الزجاج والايبوكسي وفحصه لبيان علاقة الحمل بالتمدد الاقصى واربعة نماذج من مادة البوليكاربونيل لاستخدامها في جهاز المرونة الضوئية لبيان توزيع الاجهادات تحت تأثير احمال الانحناء, كل النتائج قورنت مع بعضها البعض واعطت نسبة تطابق جيدة جدا .النتائج الخاصة بطريقة نظرية العمود المقوس وطريقة مقاومة المواد كانت معقولة للطبقة السفلى بشكل واضح ولكنها لم تكن كافية الدقة للطبقة العليا للعينات كما اظهرت نتائج البرنامج الصورية المواقع والحالات الاكثر عرضة لحالة انفصال الطبقات والشكل المقوس الافضل من بين المواقع المختلفة من العمود البيضوي الشكل.


Article
Experimental Study of the Effect of Exhaust Gas Recirculation (EGR) and Injection Timing on Emitted Emissions at Idle Period
دراسة عملية لتأثير تدوير الغاز العادم (EGR) وتوقيت الحقن على الملوثات المنبعثة خلال فترة الحياد

Loading...
Loading...
Abstract

Heavy-duty diesel vehicle idling consumes fossil fuel and reduces atmospheric quality at idle period, but its restriction cannot simply be proscribed. A comprehensive tailpipe emissions database to describe idling impacts is not yet available. This paper presents a substantial data set that incorporates results from DI multi-cylinders Fiat diesel engine. Idle emissions of CO, hydrocarbon (HC), oxides of nitrogen (NOx), smoke opacity, carbon dioxide (CO2) and noise have been reported, when three EGR ratios (10, 20 and 30%) were added to suction manifold. CO2 concentrations increased with increasing idle time and engine idle speed, but it didn’t show clear effect for IT advancing. CO concentrations increased for all the studied tests with adding EGR. HC concentration increased with idle time advance, but it reduced with increasing idle speed and advancing engine IT. NOx concentrations reduced with adding EGR for all the tested variables. NOx increased with increasing idle time, engine speed and advancing IT. Smoke opacity increased with increasing idle time and retarding IT. Using EGR increased opacity for all tested cases. EGR addition reduced engine noise for all tested cases. Engine noise increased with increasing idle time and retarding IT. تستهلك سيارات الديزل للخدمة الثقيلة الوقود وتقلل من نوعية الجو خلال مدة الحياد، والى الآن لم يتم تقييد هذة الفترة بقوانين ملزمة. تقدم هذة الدراسة معلومات شاملة مرتبطة بنتائج عملية تمت على محرك ديزل ذي حقن مباشر متعدد الأسطوانات. إذ درست ملوثات الحياد لأول اوكسيد الكاربون (CO) والهيدروكاربونات غير المحترقة (HC) وأكاسيد النيتروجين (NOx) وعتومة الدخان وثاني اوكسيد الكاربون (CO2) والضوضاء، عند اضافة ثلاث نسب مختلفة من الغاز العادم المدور الى مشعب الدخول. تزداد تراكيز CO2 بزيادة زمن الحياد وسرعة الحياد للمحرك، لكنها لم تظهر تأثيرا واضحا لتقديم توقيت الحقن. وتزداد تراكيز CO لكل الأختبارات باضافة غاز عادم مدور (EGR)، كما زادت تراكيز HC بتقدم توقيت الحياد، ولكنها قلت بزيادة سرعة الحياد وتقديم توقيت الحقن. تقل تراكيز NOx باضافة غاز عادم مدور EGR ولكل المتغيرات المدروسة، وتزداد هذه التراكيز بزيادة زمن الحياد وسرعة المحرك وتقديم توقيت الحقن. وتزداد عتومة الدخان بزيادة زمن الحياد وتأخير توقيت الحقن، وباستخدام EGR زادت عتومة الدخان لكل الحالات المدروسة. تقلل اضافة EGR ضوضاء المحرك لكل الحالات المختبرة، وتزداد الضوضاء بزيادة زمن الحياد وتأخير توقيت الحقن

Keywords

Engine idling --- idle time --- injection timing --- EGR --- NOx --- PM --- HC CO --- noise --- smoke opacity.


Article
Optimization of Wear Parameters in AISI 4340 Steel
تحديد العوامل المثلى للبلى في الفولاذ نوع AISI4340

Loading...
Loading...
Abstract

This study investigated the optimization of wear behavior of AISI 4340 steel based on the Taguchi method under various testing conditions. In this paper, a neural network and the Taguchi design method have been implemented for minimizing the wear rate in 4340 steel. A back-propagation neural network (BPNN) was developed to predict the wear rate. In the development of a predictive model, wear parameters like sliding speed, applying load and sliding distance were considered as the input model variables of the AISI 4340 steel. An analysis of variance (ANOVA) was used to determine the significant parameter affecting the wear rate. Finally, the Taguchi approach was applied to determine the optimum levels of wear parameters. The results show that using the optimal parameter setting (load3, sliding speed1, and sliding distance2) a lower wear rate is achieved. The error between the predicted and experimental values is only 3.19%, so good agreement between the actual and predicted results is observed. تتضمن هذه الدراسة تحديد العوامل المثلى لسلوك البلى في الفولاذ نوع-AISI 4340 على وفق طريقة تاكوجي تحت ظروف الإختبار المختلفة . و أُستخدمت في هذا البحث الشبكة العصبونية و طريقة تاكوجي لخفض معدل البلى في الفولاذ AISI 4340 . و تم إعتماد إسلوب الإنتشار العكسي للشبكة العصبونية للتنبأ بمعدل البلى . أما متغيرات الإدخال أي معاملات البلى التي تم إستخدامها للحصول على نموذج التنبأ فهي سرعة الإنزلاق و الحمل المسلط و مسافة الإنزلاق . كما أستخدم تحليل التباين لتحديد تأثير العوامل على معدل البلى . و أخيراً، تم تطبيق طريقة تاكوجي لتحديد المستويات المثلى لعوامل البلى . و أظهرت النتائج ، أن العوامل المثلى (الحمل 3 و سرعة الإنزلاق 1 ، و مسافة الإنزلاق 2 ) تؤدي الى خفض معدل البلى . كما أن قيمة الخطأ مابين القيم التي تم التنبأ بها و القيم التجريبية هي فقط 3.19% أي هناللك توافق جيد مابين النتائج التي تم التنبأ بها و النتائج التجريبية .


Article
Corrosion Resistance of Synergistic Welding Process of Aluminium Alloy 6061 T6 in Sea Water
مقاومة التاكل لوصلات لحام بطرق مختلفة لسبيكة المنيوم 6061-T6 في ماء البحر

Loading...
Loading...
Abstract

This work involves studying corrosion resistance of AA 6061T6 butt welded joints using Two different welding processes, tungsten inert gas (TIG) and a solid state welding process known as friction stir welding, TIG welding process carried out by using Rolled sheet of thickness6mm to obtain a weld joint with dimension of (100, 50, 5) mm using ER4043 DE (Al Si5) as filler metal and argon as shielding gas, while Friction stir welding process carried out using CNC milling machine with a tool of rotational speed 1000 rpm and welding speed of 50mm/min to obtain the same butt joint dimensions. Also one of weld joint in the same dimensions subjected to synergistic weld process TIG and FSW weld process at the same previous weld conditions. All welded joints were tested by X-ray radiography and Faulty pieces were excluded. The joints without defects used to prepare many specimens for Corrosion test by the dimensions of (15*15*3) mm according to ASTM G71-31. Specimens subjected to micro hardness and microstructure test. Corrosion test was achieved by potential at scan rate( +1000 ,-1000mv/sec) to estimate corrosion parameters by extrapolator Tafle method after polarized ±100 mv around open circuit potential,in seawater (3.5%NaCl) at a temperature of 25°C. From result which obtained by Tafel equation. It was found that corrosion rate for TIG weld joint was higher than the others but synergistic weld process contributed in improving TIG corrosion resistance by a percentage of 14.3%. and FSW give the lest corrosion rate comparing with base metal. تضمن البحث دراسة مقاومة التآكل لوصلات لحام تناكبية لسبيكة المنيوم 6061-T6 تم لحامهم بطريقتي لحام هما لحام القوس الكهربائي باستخدام قطب التنكستن بوجود غاز خامل وطريقة لحام الخلط الاحتكاكي اذ تم لحام وصلتين بابعاد 100,50,5 ملم بسلك لحام نوع) ED(AL Si5 ER4043 وسرعة لحام 120mm/min مع وجود غازخامل هو االاركون وبسرعة تدفق 20 L/minعلى صفائح من السبيكة المستخدمة . وان لحام الخلط الاحتكاكي للحصول على وصلة لحام بالابعاد السابقة نفسها نفذ باستخدام ماكنة مبرمجة وبقلم لحام دائري يدوربسرعة هي1000 دورة بالدقيقة و سرعة لحام 50 ملم/ دقيقة وقد تم تطبيق لحام الخلط الاحتكاكي على وصلة ملحومة بطريقة القوس الكهربائي باستخدام قطب التنكستن للحصول على وصلة لحام ثالثة بالابعاد نفسها وبنفس ظروف اللحام للطريقتين بعد عملية اللحام والتاكد من خلوالوصلات من العيوب من خلال فحصها بواسطة جهاز X-ray radiography تم تحضير عينات اختبار التاكل بعد قطعها من الوصلة بابعاد 15*15*3 ملم على وفق المواصفة القياسية ASTM G71-31 اتبعتها عمليات تحضير من تنعيم وصقل لاجراء فحص البنية المجهرية باستخدام المجهر الضوئي ذي كاميرا للتعرف على البنية المجهرية ثم اجراء فحص الصلادة المايكروية. اجري اختبار تاكل كهروكيمياوي بطريقة المجهاد الساكن اذ تم امرار تيار كهربائي في خلية تتألف من قطبين يمثل احداهما قطعة العمل والقطب الثاني قطب من التنكستن عند جهد حدد من دائرة مفتو حة حسب موقع المعدن في السلسلة الكهروكيميائية ، وبعدها تم زيادة الجهد ب ( ±100) ملي فولت, اذعند كل 10 ملي فولت يتم زيادة التيار ، وأن التيار الذي يؤدي الى زيادة في الجهد يمثل تيار التآكل ، وتم حساب معدل التآكل باستخدام معادلة تافل .ومن النتائج التي تم الحصول عليها وجد ان معدل التاكل للعينات الملحومة بطريقة TIG اعلى من معدل التاكل بطريقة الخلط الاحتكاكي وقد تم تحسين هذا الارتفاع باستخدام الطريقتين معا وبنسبة 3. 14% .وقد اعطت طريقة لحام الخلط الاحتكاكي اقل معدل تاكل مقارنة بالمعدن الاساس.


Article
Determination of Welding Velocity and Arc Energy for Fusion MAG Welding Joint
أيجاد سرعة اللحام وطاقة القوس لوصلة لحام القوس المعدني الانصهاري (MAG)

Loading...
Loading...
Abstract

This paper is an experimental work to determinate the effect of welding velocity and formed arc energy for CO2-MAG fusion weld pool. The input parameters (arc voltage, wire feed speed and gas flow rate) were investigated to find their effects on the weld joint efficiency. Design of experiment with response surface methodology technique was used to build empirical mathematical models for welding velocity and arc energy in term of the input welding parameters. The predicted quadratic models were statistically checked for adequacy purpose by ANOVA analysis. Additionally, numerical optimization was conducted to obtain the optimum values for welding velocity and arc energy. A good agreement was found between experimental and predicted results. يتضمن هذا البحث دراسة عملية لغرض ايجاد تأثيرسرعة اللحام وطاقة القوس التي تتكون لطريقة لحام القوس المعدني بغاز ثاني أوكسيد الكاربون في بركة اللحام الانصهاري. أن العوامل الداخلة ذات الأهمية لهذه الطريقة هي (فولتية القوس, سرعة تغذية سلك اللحام ومعدل جريان الغاز ) والتي تم دراستها لأيجاد تأثيراتها على كفاءة الوصلة الملحومة . تم استعمال تقنية تصميم التجارب مع طريقة الاستجابة السطحية لبناء موديلات رياضية تخص سرعة اللحام وطاقة القوس لوصلة اللحام بدلالة عوامل اللحام الداخلة والمذكورة آنفا" . الموديلات الرياضية التربيعية التي تم الحصول عليها والتي تم التنبأ بها قد دققت أحصائيا" وحققت أغراضها بموثوقية بعد تحليلها بطريقة تحليل التباين . فضلا عن أمثلية التحليل العددي التي تم الحصول من خلالها الى أدق القيم لسرعة اللحام و طاقة القوس لوصلة اللحام .تم مقارنة النتائج المستحصلة مع النتائج التي تم التنبأ بها من جراء هذا البحث وجدت بأنها ذات تطابق جيد .


Article
Simulation Recording of an ECG, PCG, and PPG for Feature Extractions
تسجيل محاكاة مخطط القلب الكهربائي، مخطط اصوات القلب، مخطط التحجم لأستخراج الخصائص

Loading...
Loading...
Abstract

Recently, the development of the field of biomedical engineering has led to a renewed interest in detection of several events. In this paper a new approach used to detect specific parameter and relations between three biomedical signals that used in clinical diagnosis. These include the phonocardiography (PCG), electrocardiography (ECG) and photoplethysmography (PPG) or sometimes it called the carotid pulse related to the position of electrode. Comparisons between three cases (two normal cases and one abnormal case) are used to indicate the delay that may occurred due to the deficiency of the cardiac muscle or valve in an abnormal case. The results shown that S1 and S2, first and second sound of the heart respectively, can be determined from another signal like ECG. Moreover, the position of QRS complex and the end of T wave could be estimated by using PPG signal. التطور في مجال هندسة الطب الحياتي الذي حصل مؤخرا، ادى الى تجديد الاهتمام بالكشف عن العديد من الاحداث. في هذا البحث استخدم نهج جديد للكشف عن معطيات و علاقات محددة بين ثلاث من الاشارات الحيوية التي تستخدم في التشخيص و هي: مخطط اصوات القلب، مخطط القلب الكهربائي و مخطط التحجم و الذي يسمى في بعض الاحيان النبضة التاجية المتعلقة بموقع القطب الكهربائي. المقارنة بين هذه الحالات الثلاث ( اثنان منهما حالتان طبيعيتان و الثالثة حالة غير طبيعية) ربما تستخدم في الكشف عن التأخير الذي قد يحدث نتيجة للقصور في العضلة القلبية او صمام قلبي في الحالات غير الطبيعية. النتائج اظهرت ان اصوات القلب (الصوت الاول و الثاني)، من الممكن حسابهما من اشارة اخرى مثل اشارة القلب الكهربائي. كذلك فأن جزء من الاشارة القلبية و نهايتها من الممكن التنبؤ بها عن طريق اشارة التحجم.

Table of content: volume:10 issue:4