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
e-mail: Sci_journal@kecbu.uobaghdad.edu.iq
Mobile: 07827211405
P.O.Box: 47008-Jaderiyah
Baghdad-Iraq

Table of content: 2018 volume:14 issue:2

Article
An Investigation Study of Tool Geometry in Single Point Incremental Forming (SPIF) and their effect on Residual Stresses Using ANOVA Model
دراسة هندسية شكل العدة في عملية التشكيل النقطي التزايدي وتأثيرها على الاجهادات المتبقية الناتجة باستخدام نموذج تحليل التباين (ANOVA)

Loading...
Loading...
Abstract

Incremental forming is a flexible sheet metal forming process which is performed by utilizing simple tools to locally deform a sheet of metal along a predefined tool path without using of dies. This work presents the single point incremental forming process for producing pyramid geometry and studies the effect of tool geometry, tool diameter, and spindle speed on the residual stresses. The residual stresses were measured by ORIONRKS 6000 test measuring instrument. This instrument was used with four angles of (0º,15º,30º, and 45º) and the average value of residual stresses was determined, the value of the residual stress in the original blanks was (10.626 MPa). The X-ray diffraction technology was used to measure the residual stresses. The sheet material used was Aluminum alloy (AL1050) with thickness of (0.9 mm). The experimental tests in this work were done on the computer numerical control (CNC) vertical milling machine. The extracted results from the single point incremental forming process were analyzed using analysis of variance (ANOVA) to predict the effect of forming parameters on the residual stresses. The optimum value of the residual stresses (55.024 MPa) was found when using the flat end with round corner tool and radius of (3 mm), wall angle of (55°) and a rotational speed of the tool of (800 rpm). The minimum value of the residual stresses (24.389MPa) was found when using hemispherical tool with diameter of (12 mm), wall angle of (45°) and a rotational speed of the tool of (800 rpm). تعد عملية التشكيل التزايدي عملية مرنة لتشكيل الصفائح المعدنية باستخدام ادوات بسيطة والتي فيها تتعرض الصفيحة المعدنية لتشويه منتظم على طول مسار عدة محدد مسبقاً وبدون استخدام القوالب. يستعرض هذا العمل عملية التشكيل النقطي التزايدي المستخدمة لإنتاج شكل هرمي ودراسة تأثير شكل العدة، قطرها وسرعة الدوران على الاجهادات المتبقية. تم قياس الاجهادات المتبقية بوساطة جهاز (ORIONRKS 6000). يعمل هذا الجهاز مع أربع زوايا هي (صفر، 15، 30، و45 درجة) ويؤخذ معدل الاجهادات المتبقية، قيمة الاجهادات المتبقية في الصفيحة الاصلية (10.626 ميكاياسكال). تستخدم تقنية تشتت الاشعة لقياس الاجهادات المتبقية. الصفيحة المعدنية المستخدمة هي سبيكة الالمنيوم (AL1050) بسمك (0.9 ملم). وأجريت الاختبارات العملية في هذا العمل على ماكينة التفريز العمودية المبرمجة. النتائج المستخرجة من عملية التشكيل النقطي التزايدي تم تحليلها باستخدام انموذج تحليل التباين لمعرفة تأثير متغيرات عملية التشكيل على الاجهادات المتبقية. تم ايجاد اعلى قيمة للإجهادات المتبقية (55.024 ميكاباسكال) عند استخدام عدة ذات نهاية مسطحة مع تقوس في نهايتها بنصف قطر (3 ملم)، زاوية الجدار (55 درجة) والسرعة الدورانية للعدة (800 دروة بالدقيقة). وتم ايجاد اقل قيمة للإجهادات المتبقية (24.389 ميكاباسكال) عند استخدام عدة شبه كروية قطرها (12 ملم)، زاوية الجدار (45 درجة) والسرعة الدورانية للعدة (800 دروة بالدقيقة).


Article
Optimization Drilling Parameters of Aluminum Alloy Based on Taguchi Method
امثلية عوامل عملية التثقيب لسبائك الالمنيوم باعتماد طريقة تاكوجي

Loading...
Loading...
Abstract

This paper focuses on the optimization of drilling parameters by utilizing “Taguchi method” to obtain the minimum surface roughness. Nine drilling experiments were performed on Al 5050 alloy using high speed steel twist drills. Three drilling parameters (feed rates, cutting speeds, and cutting tools) were used as control factors, and L9 (33) “orthogonal array” was specified for the experimental trials. Signal to Noise (S/N) Ratio and “Analysis of Variance” (ANOVA) were utilized to set the optimum control factors which minimized the surface roughness. The results were tested with the aid of statistical software package MINITAB-17. After the experimental trails, the tool diameter was found as the most important factor that has effect on the surface roughness. The optimal drilling factors that minimized the surface roughness are (20mm/min cutting speed, 0.2 mm/rev feed rate, and 10mm tool diameter).في هذا البحث تم التركيز على امثلية عوامل التثقيب باستخدام (Taguchi method ) لغرض تقليل الخشونة السطحية. تم تثقيب (9 ثقوب) على عينة من سبيكة الالمنيوم 5050باستخدام بريمة تثقيب من الصلب عالي السرعة . تم استخدام ثلاث معاملات لعملية التثقيب بوصفها عوامل تحكم (سرعات القطع,معدلات التغذية وعدد القطع) واختيار المصفوفة القطرية (L9)لاجراء التجارب. استخدمت طريقة "تحليل التباين ANOVA" و (S/N ratio) لتحديد عوامل التثقيب المثلى التي تقلل من خشونة السطح. تم اختبار النتائج بمساعدة البرنامج الاحصائي (MINTAB17) وجد ان قطر البريمة هو العامل الاكثر تأثيراً على الخشونة السطحية والعوامل المثلى التي تم الحصول عليها لاقل خشونة هي (سرعة القطع 20ملم/دقيقة , معدل تغذية 0.2ملم/ دورة , قطر بريمة 10ملم).


Article
Die Design of Flexible Multi-Point Forming Process
تصميم وتنفيذ قالب مرن لعملية التشكيل المتعدد النقاط

Loading...
Loading...
Abstract

Multi-point forming (MPF) is an advanced flexible manufacture technology, and the technology results from the idea that the whole die is separated into small punches that can be adjusted height. This idea is applied to the traditional rigid blank-holder, so flexible blank-holder (FBH) idea can be obtained. In this work, the performance of a multi-point die is investigated with pins in square matrix and suitable blank holder. Each pin in the punch holder can be a significant moved according to the die high and at different load that applied with spring with respect to spring stiffness. The results shows the reduction in setting time with respect to traditional single point incremental forming process that lead to (90%). and also show during the forming process, the deformation of the interpolator can induce a shape error in the formed work-piece and the blank holder can reduce/eliminate dimples that sometimes arise in the work-piece. The minimum force applied using multi-point die is 28.556KN, while the load when complete the forming process is 30.8KN that caused displacement of die to 32.8mm.تعد عملية التشكيل متعدد النقاط من عميات التصنيع المرنة المتقدمة حيث ان هذه التقنية ناتجة من فكرة تقسيم القالب الى عدد من العدد الصغيرة والتي تترتب بصورة مصفوفة متناسقة ويتم التحكم بابعاد كل عدة حسب موقعها في المصفوفة وصولا الى الشكل المطلوب. حيث تم اضافة ماسك للعينة اثناء عملية التشكيل حيث تم تصميمه وتصنيعه بحيث يناسب متغيرات العملية الحالية. في هذا البحث تم مناقشة اداء هذه العدد المرتبة بشكل مصفوفة مربعة حيث تم تسليط القوة بالاعتماد على ميكانيكية السبرنك التي تقوم بتسليط القوة بالاعتماد على جساءة السبرنك على وفق الازاحة المطلوبة وبالاعتماد على موقع العدة نسبة للقالب المصمم والشكل المطلوب انتاجه حيث تم التغلب على بعض محددات العملية عن طريق تقليل الزمن اللازم للاعداد بنسبة (90%) نسبة الى عملية التشكيل النقطي التزايدي بالاضافة الى تقليل الخطا الحاصل بالابعاد النهائية للمنتج وتقليل الاثر الناتج من ضغط العدة على النموذج. ان القوة المحسوبة التي يسلطها القالب عند بدء التشكيل هي (28.556 كيلونيوتن) بينما القوة الناتجة من عملية التشكيل العملية عند تشكيل النموذج بعمق (32.8ملم) هي (30.8كيلونيوتن).


Article
Optimization of Diffusion Bonding of Pure Copper (OFHC) with Stainless Steel 304L
امثلية وصلات الربط الانتشاري للنحاس خالي الأوكسجين عالي الموصلية مع الفولاذ المقاوم للصدأ 304L

Loading...
Loading...
Abstract

This work deals with determination of optimum conditions of direct diffusion bonding welding of austenitic stainlesssteel type AISI 304L with Oxygen Free High Conductivity (OFHC) pure copper grade (C10200) in vacuum atmosphere of (1.5 *10-5 mbr.). Mini tab (response surface) was applied for optimizing the influence of diffusion bonding parameters (temperature, time and applied load) on the bonding joints characteristics and the empirical relationship was evaluated which represents the effect of each parameter of the process. The yield strength of diffusion bonded joint was equal to 153 MPa and the efficiency of joint was equal to 66.5% as compared with hard drawn copper. The diffusion zone reveals high microhardness than copper side due to solid solution phase formation of (CuNi). The failure of bonded joints always occurred on the copper side and fracture surface morphologies are characterized by ductile failure mode with dimple structure. Optimum bonding conditions were observed at temperature of 650 ◦C, duration time of 45 min. and the applied stress of 30 MPa. The maximum depth of diffuse copper in stainless steel side was equal 11.80 µm.يتضمن البحث تحديد الظروف المثالية للحام الانتشاري المباشر للنحاس خالي الأوكسجين_ عالي الموصلية مع الصلب المقاوم للصدأ الاوستنايتي نوع (304L) مختبريا. وقد تم ربط المعدنين في جو مفرغ من الهواء يصل الى (1*10-5 mbr) وقد تم استخدام برنامج (Minitab16) لمعرفة الظروف المثلى لربط المعدنين. ومن خلال استخدام البرنامج تم دراسة التاثير المشترك لعوامل الربط على قوة الربط. وقد اجريت فحوصات البنية المجهريه لمنطقة الربط الأنتشاري باستخدام المجهر الالكتروني الماسح (SEM-EDS) لمعرفة التركيب المجهري وعمق الانتشار في منطقة الربط والصلاده المايكروية والتحليل الطيفي (XRD) لمعرفة الأطوار التي تكونت في منطقة الربط ومن خلال الفحوصات تبين تكوّن محلول جامد بين النحاس والنيكل (CuNi) بوصفه طورا احاديا يعطي صفات جيده. تم ايجاد الظروف المثلى للربط هي عند درجة حرارة C◦650 وزمن ربط 45 دقيقه والجهد المسلط كان 30 ميكاباسكال. ولمعرفة قوة الربط تم اجراء فحص الشد لمنطقة الربط حيث كانت متانة الربط عند ظروف الربط المثلى تساوي 153 ميكاباسكال وذات كفاءة ربط 66.5% مقارنة بالنحاس وان عمق الأنتشار الذي تم الحصول عليه في منطقة الربط كان 11.80 µm.


Article
Transient Behavior Analysis for Solar Energy Storage in PCM-CFM Material Using Equivalent Heat Capacity Method as Storage Model
تحليل السلوك غير المستقر لطاقة الأشعة الشمسية المخزنة في المادة ثنائية الطور المدعمة برغوة النحاس باستخدام طريقة السعة الحرارية المكافئة كنموذج خزن

Loading...
Loading...
Abstract

A paraffin wax and copper foam matrix were used as a thermal energy storage material in the double passes air solar chimney (SC) collector to get ventilation effect through daytime and after sunset. Air SC collector was installed in the south wall of an insulated test room and tested with different working angles (30o, 45o and 60o). Different SC types were used; single pass, double passes flat plate collector and double pass thermal energy storage box collector (TESB). A computational model based on the finite volume method for transient tw dimensional domains was carried out to describe the heat transfer and storage in the thermal energy storage material of collector. Also, equivalent specific heat method was employed to describe the heat storage and release in the mushy zone. Experimental results referred to an increase in thermal conductivity of paraffin wax that supported by copper foam matrix more than ten times. While the ventilation effect was still active for hours after the sun set, depending on the heat storage amount. Maximum ventilation mass flow rate with TESB collector was recorded with value equals to 36.651 kg/hr., when the overall discharge coefficient that was calculated for the system equals to 0.371. Experimental results showed that the best working angle range was 45~60o, and the highest air to the collector approaching temperature appeared to the double passes flat plate collector. Results gave greater heat storage efficiency of (47)% when the maximum solar radiation was 780 W/m2 at 12.00pm, while the energy summation through duration charge time was 18460 kJ. Computational results, depending on the equivalent heat capacity method for heat storage or release from phase change material that supported by copper foam matrix, showed the behavior of paraffin wax melting and solidification situation through periodic for charge and released heat from the solar collector. Also, these results gave agreement approaching the experimental results for the heat storage in the combined heat storage material, with standard error of 16.8%.تم استخدام الشمع البرافيني المدعم برغوة النحاس بوصفه مادة خزن حراري وتوظيفه ضمن المدخنة الشمسية ثنائية المجرى للحصول على تأثير التهوية او التهوية مع التبريد ألترطيبي خلال وبعد غياب الشمس. المدخنة الشمسية تم تنصيبها ضمن الجدار المواجه الى الجنوب لغرفة الاختبار المعزولة حراريا والتي تم فيها اختبار المدخنة الشمسية ضمن زاوية عمل مختلفة (60o, 45o and 30o) ولثلاثة انواع من المداخن الشمسية وهي المدخنة ذات الممر الهوائي الأحادي والمزدوج فضلا عن المدخنة ذات الممر الهوائي المزدوج ذي ماص حراري بشكل صندوق خزن حراري يحوي مادة الشمع البرافيني المدعم برغوة النحاس. تم بناء برنامج محاكاة لحل النموذج الحسابي للجزء غير المستقر (العابر) وذلك باستخدام طريقة الحجوم المحددة، حيث ان انتقال الحرارة وخزنها تم تمثيله عن طريق المعادلات الحاكمة (معادلة) الطاقة والتي تم استخدامها بشكل دالة لدرجة الحرارة، كذلك تم توظيف طريقة الحرارة النوعية المكافئة لوصف خزن الحرارة في المنطقة الثنائية الطور الانتقالية والتي تعد من أسهل الطرائق وادقها المستخدمة في وصف انتقال الحرارة وخزنها في المادة ثنائية الطور والمتحوله من الصلب الى السائل وبالعكس وبفعل كسب او فقدان الحرارة. النتائج العملية أشارت الى زيادة الموصلية الحرارية بعشرة اضعاف للمادة ثنائية الطور بعد تدعيمها برغوة النحاس، بينما تأثير التهوية يبقى فعالا ولمدة ساعات مع تأثير اقل بعد غياب المصدر الحراري (الشمس) وبالاعتماد على السعة الحرارية المخزونة. بينت النتائج العملية ان اكبر معدل تدفق كتلي للهواء تم تسجيله بمقدار36.651 kJ/hr. والتي عندها قيمة معامل التدفق المحسوب لهذه المنظومة بمقدار 0.371. كذلك اظهرت النتائج العملية أفضل زاوية عمل 45o-60o، وان نسبة اقتراب درجة حرارة الهواء من درجة حرارة السطح الماص والتي اظهرت اعلى قيمة عند المدخنة الشمسية ثنائية المجرى, اظهرت النتائج العملية ان المدخنة الشمسية ذات مواد الخزن الحرارية تظهر تأثير لفترة طويلة حتى بعد غياب الشمس لكن مع تأثير حراري اقل نتيجة الحفاظ على درجة حرارة مستقرة تمثل درجة الانصهار للمادة الثنائية والتي تحدد فيها درجة الحرارة بالثبات على الرغم من اكتساب الحرارة، النتائج أشارت الى اعلى كفاءة لخزن الحرارة ضمن مادة الخزن المركبة وبمقدار 47% عند اعلى مقدار للإشعاع الشمسي 780W/m2 ضمن ظروف الاختبار عند وقت الاختبار 12:00 pmوالسبب في ذلك يعود الى اكتساب الهواء المار في المدخنة جزء من الحرارة المخزنة لدوام استمرارية عمل المنظومة وهذا يحدث بسبب فرق درجات الحرارة , بينما سجل مجموع الطاقة خلال مدة الشحن الحراري بمقدار18460 kJ . النتائج الحسابية أظهرت سلوكا منطقيا لذوبان الشمع وتصلده خلال مدة شحن الحرارة واطلاقها بوجود الرغوة المعدنية، مع تقارب منطقي للنتائج النظرية من العملية وبمعدل خطا يصل الى 16.8% حيث تم اعتماد طريقة الحرارة النوعية المكافئة لحساب الحرارة المخزونة في المادة ثنائية الطور المدعمة برغوة النحاس.


Article
Investigation the Effect of Process Variables on the Formability of Parts Processed by Single Point Incremental Forming
بحث تأثير متغيرات العملية على قابلية تشكيل الأجزاء المنتجة عن طريق تشكيل نقطي تزايدي

Loading...
Loading...
Abstract

Incremental sheet metal forming process is an advanced flexible manufacturing process to produce various 3D products without using dedicated tool as in conventional metal forming. There are a lot of process parameters that have effect on this process, studying the effect of some parameters on the strain distributions of the product over the length of deformation is the aim of this study. In order to achieve this goal, three factors (tool forming shape, feed rate and incremental step size) are examined depending on three levels on the strain distributions over the wall of the product. Strain measurement was accomplished by using image processing technique using MATALB program. The significance of the control factors are explored using two statistical methods: analysis of variance (ANOVA) and main effect plot (MEP). All experiments were carried out on a sheet of Aluminum alloy (Al1050) with thickness 0.9 mm by using 3 axes CNC machine to produce frustum pyramid product. The result showed that the feed rate is a parameter that has large effect on the values of the effective strain percentage contribution of (42.86% and 51.42%), respectively, and is followed by step size (25.1% and 30.60%) percentage contributions and finally the tool shape with (21.79% and 10.54%) on the (55° and 45°) wall angle, respectively. The maximum and minimum average effective strain computed on the 55◦ forming angle were (0.580 and 0.399), respectively. Finally, the maximum and minimum average effective strain computed on the 45◦ forming angle were equal to (0.412 and 0.324), respectively. عملية التشكيل ألتزايدي لشرائح المعدنية هي عملية تصنيع متقدمة ذات مرونة تستخدم لإنتاج أشكال ثلاثة الإبعاد المعقدة بدون استخدام قوالب خاصة بشكل المنتج كما في عمليات التشكيل التقليدية. حيت توجد العديد من العوامل التي لها تأثير على هذه العملية دراسة تأثير بعض من هذه العوامل على توزيع الانفعالات المتولدة على طول سطح المنتج هو هدف هذا البحث, لضمان تحقيق هذا الهدف فان هناك ثلاثة عوامل متمثلة بـ ( شكل عدة التشكيل ومعدل التغذية وحجم الخطوة التزايدية ) تم دراسة تأثيرها على توزيع الانفعالات على سطح المنتج لثلاثة مستويات من القيم. أن قياسات الانفعالات أنجزت بوساطة تكنولوجيا معالجة الصور باستخدام برنامج الماتلاب. إن أهمية هذه العوامل من حيث تأثيرها على النتائج المستخرجة حللت بواسطة نوعين من طرائق التحليل الإحصائية هي طريقة تحليل التباين (ANOVA) وطريقة رسم معدل التأثير (MEP). كل التجارب نفذت على شرائح من سبيكة الألمونيوم (AL1050) وبسمك 0.9 ملم وعن طريق استخدام مكائن التحكم الرقمي ذي ثلاثة محاور لإنتاج منتج هرمي مربع القاعدة. أشارت النتائج على إن معدل التغذية هو الأكثر تأثير على قابلية التشكيل وبنسبة مساهمة تصل إلى (51.42%, 42.86% ( يليه حجم الخطوة التزايدية لعدة بنسبة مساهمة 25.1%, 30.60%) ) وأخيرا شكل عدة التشكيل المستخدمة بنسبة مساهمة (21.79%, 10.54%) على السطوح المنتجة في زوايا تشكيل (55°, 45°) على التوالي . أعلى واقل قيمة لمعدل الانفعال الفعال تم الحصول عليها عند استخدام زاوية تشكيل (55°) هي ( 0.580, 0.399) على التوالي بينما أعلى واقل قيمة لمعدل الانفعال الفعال تم الحصول عليها عند زاوية تشكيل (45°) هي 0.412, 0.324) ( على التوالي.


Article
Investigation Microwave Furnace Effects on Mechanical Properties and Fatigue Life of AA 7075-T73 with Dry and Acid Treatments
التحقق من تأثير افران الموجات الدقيقة على الخواص الميكانيكية وعمر الكلل ل AA 7075-T73 مع معاملة جاف وحامض

Loading...
Loading...
Abstract

Microwave heating is caused by the ability of the materials to absorb microwave energy and convert it to heat. The aim of this study is to know the difference that will occur when heat treating the high strength aluminum alloys AA7075-T73 in a microwave furnace within different mediums (dry and acidic solution) at different times (30 and 60) minutes, on mechanical properties and fatigue life. The experimental results of microwave furnace heat energy showed that there were variations in the mechanical properties (ultimate stress, yielding stress, fatigue strength, fatigue life and hardness) with the variation in mediums and duration times when compared with samples without treatment. The ultimate stress, yielding stress and fatigue strength decreased for all states compared with standard values. With reference to fatigue life, the results showed that the increment in fatigue life occurred for test states of dry 60 minutes in a microwave furnace, which were only 25%. Moreover, the increment in hardness range was reached for test state of acid in 60 minutes which was about 7.3%, and 5 % for dry in 30 minutes and only 3%.التسخين بالموجات الدقيقة يتسبب بوساطة قابلية المواد على امتصاص طاقة الموجات الدقيقة وتحويلها الى حرارة. الهدف من هذه الدراسة هو معرفه التأثيرات التي سوف تحدث عند المعاملة الحرارية لسبيكة الالمنيوم عالية المقاومة AA7075-T73 في فرن المايكرويف وبأوساط مختلفة (جاف ومحلول حامضي) عند اوقات مختلف30,60)) دقيقة على الخواص الميكانيكية وعمر الكلل. أظهرت النتائج العملية للطاقة الحرارية لفرن الموجات الدقيقة أن هناك اختلافات في الخواص الميكانيكية (الإجهاد الاقصى، اجهاد الخضوع، مقاومة الكلال، عمر الكلال والصلادة) مع الاختلاف في الاوساط والمدة الزمنية مقارنتا مع عينات غير معاملة. انخفض كل من الإجهاد الاقصى، اجهاد الخضوع ومقاومة الكلال لجميع الحالات مقارنة مع القيم القياسية. وفيما يتعلق بعمر الكلال، أظهرت النتائج أن الزيادة في عمر الكلال لحالة اختبار الجاف 60 دقيقة في فرن الموجات الدقيقة كانت 25% فقط. وعلاوة على ذلك، تم التوصل إلى زيادة في مدى صلابة لاختبار حالة الحامض في 60 دقيقة عن 7.3% ، 5% ل 30 الجاف من حالة العينات بدون معاملة.


Article
Sculptured Surface Design and Implementation by Lofting Design Method Using Cross-sectional B-Spline Curves
تصـميم وتنفيـذ الاسطح الحـرة بأسـتخدام طريقة التصميم للمقاطـع المستعرضة لمنحنيـات الـ B-spline

Loading...
Loading...
Abstract

This research presents a particular designing strategy for a free form of surfaces, constructed by the lofting design method. The regarded surfaces were created by sliding a B-spline curves (profile curves), in addition to describing an automatic procedure for selective identification of sampling points in reverse engineering applications using Coordinate Measurement Machine. Two models have been implemented from (Ureol material) to represent the different cases of B-spline types to clarify its scope of application. The interior data of the desired surfaces was designed by MATLAB software, which then were transformed to UG-NX9 software for connecting the sections that were designed in MATLAB program and obtaining G-code programs for the models In addition, a virtual machining process was simulated to show the machining pitfalls, using VERICUT software. The samples were machined using 3-axis vertical CNC machine (Isel) type. Finally, the samples were measured using Faro arm (CMM inspection) and it was found that the average of errors was equal to (0.0589 mm) for the cross-sectional uniform B-spline model, and (0.1337 mm) for the lofted non-uniform B-spline model. It can be concluded that the whole steps task which built in the present research can be programmed in a single block of the part program where any surface at minimum designing time can be created from it. هذا البحث يقدم استراتيجية لتصميم الاسطح بشكل عملي، تتم بوساطة استخدام طريقة المنحنيات المستعرضة. الاسطح التي تم دراستها تم تكوينها بوساطة سلسلة من الشرائح المتعاقبة المكونة للشكل. فضلا عن توصيف طريقة تعريف ونمذجة النقاط باستخدام تطبيقات الهندسة العكسية باستخدام مكائن قياس الاحداثيات. تم تنفيذ نموذجين من مادة (Ureol) لتمثيل الحالات المختلفة لمنحنيات الـ B-spline لإيضاح مجال التطبيق الملائم لها. البيانات المطلوبة تم تصميمها بوساطة برنامج الـ MATLAB ثم تم نقلها الى برنامج الـ UG-NX9 لغرض ربط المنحنيات وتكوين السطوح والحصول على برامج الـ G-code الخاصة بالنماذج. كذلك تم عمل محاكاة افتراضية باستخدام برنامج الـ VERICUT لا ظهار الاخطاء المزامنة لعملية التشغيل. تم تنفيذ النماذج على ماكنة تفريز لثلاثة محاور نوع (Isel). في نهاية هذه الاجراءات تم قياس النماذج باستخدام ماكنة قياس الاحداثيات (Faro Arm CMM)، وجد ان قيمة معدل الخطأ (0.0589) لنموذج المنحنيات المستعرضة باستخدام نوع الـ B-spline المنتظم، و(0.1337) لنموذج المنحنيات المستعرضة باستخدام الـ B-spline غير المنتظم. يمكن الاستنتاج ان خطوات البرنامج المقترح التي تم بناؤها يمكن برمجتها في برنامج تصميمي واحد من هذا يمكننا تنفيذ اي سطح في أقصر وقت تصميمي.

Keywords

B-spline --- CMM --- --- Lofted method --- Sculptured Surface.


Article
Creeping Gait Analysis and Simulation of a Quadruped Robot
تحليل و محاكاة روبوت رباعي الارجل في حالة المشي

Loading...
Loading...
Abstract

A quadruped (four-legged) robot locomotion has the potential ability for using in different applications such as walking over soft and rough terrains and to grantee the mobility and flexibility. In general, quadruped robots have three main periodic gaits: creeping gait, running gait and galloping gait. The main problem of the quadruped robot during walking is the needing to be statically stable for slow gaits such as creeping gait. The statically stable walking as a condition depends on the stability margins that calculated particularly for this gait. In this paper, the creeping gait sequence analysis of each leg step during the swing and fixed phases has been carried out. The calculation of the minimum stability margins depends upon the forward and inverse kinematic models for each 3-DOF leg and depends on vertical geometrical projection during walking. Simulation and results verify the stability insurance after calculation the minimum margins which indicate clearly the robot COG (Center of Gravity) inside the supporting polygon resulted from the leg-tips. الكوادروبيد ربوت هو روبوت رباعي الارجل له القابلية على القيام بمهمات عديدة منها المشي والانتقال على الارض المسطحة فضلا عن قدرته على المشي على الارض الوعرة. يقوم هذا الروبت على محاكاة الحيوانات او الحشرات رباعية الارجل من خلال تقليد الحركات التي تقوم بها هذه الحيوانات. إن من أشهر الحركات التي يستخدمها هذا الروبوت في الانتقال هي: المشي والركض والركض مع القفز. ان حركة المشي التي تم تنفيذها في هذه الورقة هي عبارة عن تحريك رجل واحدة بعد الاخرى خلال مدة زمنية معينة وبعد وصول الرجل الى المكان المناسب تبدأ رجل اخرى بالحركة. يستخدم هذا الايقاع في الحركة لكي نضمن بقاء ثلاثة أرجل ملتصقة على الارض لتحقيق الاستقرارية خلال مدة انتقال الرجل المرفوعة. خلال عملية رفع احدى الارجل سوف يتكون مثلث ناتج من اسقاط نقاط تثبيت بقية الارجل الثلاث مع سنتر الروبوت على الارض.ان مهمة هذا الروبوت هو البقاء مستقرا خلال هذه الحركات لذلك يحتاج الى تحليل الاستقرارية عن طريق حساب الـ (Stability Margins) في هذه الورقة ايضا تم تحليل حركة الروبوت بالنسبة للمشي البطيء(Creeping Gait) ومن ثم حساب معادلات الكاينماتيك الخاصة للحصول على موقع الارجل على الارض واللازمة لتحقيق الاستقرارية الثابتة للروبوت اثناء المشي. ومن بعدها تم الحصول على النتائج اللازمة لتحقيق هذه الاستقرارية من خلال مواقع الارجل على الارض.


Article
Cellulose Fibers Dissolution in Alkaline Solution
أذابة ألياف السيليلوز في المحاليل القاعدية

Loading...
Loading...
Abstract

In this study, NaOH dissolution method was applied to dissolve cellulose fibers which extracted from date palm fronds (type Al-Zahdi) taken from Iraqi gardens. In this process, (NaOH)-solution is brought into contact with the cellulose fibers at low temperature. Experiments were conducted with different concentrations of NaOH (4%, 6%, 8% and12%) weight percent at two cooling bath temperatures (-15 oC) and (-20oC). Maximum cellulose dissolution was 23 wt% which obtained at 8 wt% concentration of NaOH and at cooling bath temperature of -20oC. In order to enhance the cellulose fibers dissolution, the sample was pretreated with Fenton's reagent which consists of hydrogen peroxide (H2O2), oxalic acid (C2H2O4) and ferrous sulfate (FeSO4). This reagent reacts with cellulose fibers and produces free radicals which increase cellulose dissolution. In this work three variables were studied: cooling bath temperature (-15oCand-20oC), NaOH concentration (4%, 6%, 8% and12%) and time of Fenton's reagent treatment (1-48) hrs. The results showed that the best percent of cellulose dissolution was (42 wt %) which occurred at treatment time (24 hours), temperature (-20oC) and NaOH concentration 8%. In another set of experiments urea was added to NaOH solution as a catalyst with proportion (6%NaOH+4% urea) at two temperatures -15 and -20 oC. The results show that the solubility of cellulose increase to 62% for the sample which treated with Fenton's reagent and to 35% for the untreated sample, both values were obtained at -15oC. في هذه الدراسة، تم أستخدام محلول هيدروكسيد الصوديوم لأذابة الألياف السليلوزية المستخلصة من سعف النخيل (نوع الزهدي) المأخوذ من المزارع العراقية. في عملية الاذابة، يتم تفاعل محلول هيدروكسيد الصوديوم مع ألياف السليلوز في درجات حرارة منخفضة. أجريت التجربة مع تراكيز وزنية مختلفة من هيدروكسيد الصوديوم (4٪، 6٪، 8٪ و 12٪) في درجتين حرارية - 15 درجة مئوية و- 20 درجة مئوية. كان الحد الأقصى لذوبانية السليلوز هي 23 ٪ نسبة وزنية وقد تم الحصول عليها عند تركيز 8٪ من هيدروكسيد الصوديوم وفي درجة حرارة -20درجة مئوية. من أجل تعزيزذوبانية ألياف السليلوز ، تم معالجة النموذج مع كاشف فينتون الذي يتكون من بيروكسيد الهيدروجين (H2O2) وحامض الأوكساليك (C2H2O4) وكبريتات الحديد الثنائية (FeSO4). يتفاعل هذا الكاشف مع ألياف السليلوز لينتج الجذور الحرة التي تزيد من ذوبان السليلوز. في هذه الحالة تم دراسة ثلاثة متغيرات وهي درجة الحرارة عند (-15 و -20) درجة مئوية، تركيز هيدروكسيد الصوديوم (4٪، 6٪، 8٪ و 12٪) ووقت المعالجة بكاشف فينتون (1-48) ساعة. وأظهرت النتائج أن أفضل نسبة لذوبانية السليلوزهي (42٪) عند زمن معالجة (24 ساعة) ، درجة حرارة (-20درجة مئوية) وتركيز هيدروكسيد الصوديوم 8٪. في مجموعة أخرى من التجارب تمت إضافة اليوريا إلى محلول هيدروكسيد الصوديوم بوصفه محفزا بنسبة (6٪ هيدروكسيد الصوديوم + 4٪ اليوريا) عند درجتين حرارية هي (-15 و -20) درجة مئوية. أظهرت النتائج أن ذوبانية السليلوز تزداد إلى 62٪ للنموذج الذي تم معاملته مع كاشف فنتون و35٪ للنموذج غير المعالج، وكلتا القيمتين لذوبانية السيليلوز تم الحصول عليها عند درجة حرارة -15درجة مئوية.


Article
Desalination of Highly Saline Water Using Direct Contact Membrane Distillation (DCMD)
تحلية المياة عالية الملوحة باستخدام غشاء التقطير ذي الاتصال المباشر

Loading...
Loading...
Abstract

In this work, laboratory experiments were carried out to verify direct contact membrane distillation system’s performance in highly saline water desalination. The study included the investigation of various operating conditions, like feed flow rate, temperature and concentration of NaCl solution and their impact on the permeation flux were discussed. 16 cm2 of a flat sheet membrane module with commercial poly-tetra-fluoroethylene (PTFE) membrane, which has 0.22 μm pore size, 96 µm thickness and 78% average porosity, was used. A high salt rejection factor was obtained greater than 99.9%, and the permeation flux up to 17.27 kg/m2.h was achieved at 65°C for hot feed side and 20°C for cold side stream.في هذا البحث تم عمل تجارب مختبرية لغرض التحقق من اداء غشاء التقطير ذي الاتصال المباشر في تحلية المياه العالية الملوحة. تم دراسة تأثير عوامل التشغيل المختلفة على الأداء و منها درجة حرارة مياة التغذية و معدل جريانها و تركيز الأملاح. تم استخدام وحدة غشاء مسطحة ذو مساحة سطحية (16 سم2) مع غشاء بولي تيترا فلوراثيلين التجاري ذي حجم مسام (0,22) مايكرون، السمك (96) مايكرون و (78%) معدل مسامية الغشاء. وجد ان نسبة ازالة الأملاح اكبر من 99,9% و معدل الماء النقي الناتج( 17,27) كغم/م2. ساعة عندما كانت حرارة المحلول الساخن (65) درجة مئوية و الماء البارد (20) درجة مئوية.


Article
Effect Use of Two Chemical Compounds Sodium Nitrate and Sodium Silicate as Corrosion Inhibitor to Steel Reinforcement
تأثير استخدام نوعين من المركبات الكيمائية نتريد الصوديوم و سيليكات الصوديوم مثبطات لتآكل حديد التسليح

Loading...
Loading...
Abstract

Corrosion of steel reinforcement is one of the biggest problems facing all countries in the world like bridges in the beach area and marine constructions which lead to study these problems and apply some economical solutions. According to the high cost of repair for these constructions, were studied the effect of using kind of chemical compounds sodium nitrite(NaNO2) and sodium silicate(Na2SiO3) as corrosion inhibitors admixture for steel bars that immersed partially in electrolyte solution (water + sodium chloride in 3% conc.) (Approximately similar to the concentration of salt in sea water). The two inhibitors above added each one to the electrolyte solution at concentrations (0.5%, 1% and 2%) for both of them. The results were corrosion rate for steel sample that's immersed partially in salt solution was higher than corrosion rate of steel bar that's immersed partially in electrolyte solution with inhibitors also the two corrosion inhibitors (sodium nitrite and sodium silicate) that added to the electrolyte solution were working successfully to prevent and inhibit the corrosion by using weight loss technique with best percent of 0.5% sodium nitrite ( efficiency 94.1% ) and best percent of 2% sodium silicate ( efficiency 92.5%). يعد تأكل حديد تسليح المباني من المشاكلات الكبيرة التي تعاني منها العديد من البلدان العالم كما في جسور المناطق الساحلية والمنشأت البحرية مما يستوجب دراسة هذه المشكلة وتطبيق بعض الحلول المناسبة اقتصاديأ. ونظرا للكلفة العالية لترميم هذه المنشأت واصلاحها تناول البحث استخدام مادتي نتريد الصوديوم وسليكات الصوديوم مواد مثبطه لتأكل حديد التسليح المغمور جزئيا في المحلول الالكتروليتي مكون من (ماء+ ملح كلوريد الصوديوم بالتركيز 3%) (مقارب للنسبة الاملاح في مياه البحر) حيث اضيفت المادتين منفصلتين الى المحلول الاللكتروليتي بالتركيزات (0.5 %,1 %,2 %) لكل منهما. وقد اظهرت النتائج ما يلي: معدل التآكل لنموذج حديد التسليح المغمور جزيئأ بالمحلول الملحي كانت اعلى من معدالات التآكل للنماذج الحديدية المغمورة جزيئأ في المحاليل الالكتروليته الحاوية على المثبط، كما عملت المادتان اعلاه على تثبيط واضح لتأكل حديد التسليح حيث تم قياس معدل التأكل بطريقة الفقدان بالوزن وكانت افضل نسبة اضافة نترات الصوديوم هي (0.5 %) وبكفاءة مقدارها (94.1 %) وافضل نسبة اضأفه مادة سليكات الصوديوم (2 %) وبكفاءة (92.5 %).


Article
Experimental and Theoretical Study of the Energy Flow of a Two Stages Four Generators Adsorption Chiller
دراسة عملية ونظرية لتدفق الطاقة لمثلج امتزازي ذي أربعة مولدات ومرحلتين ملخص

Loading...
Loading...
Abstract

This work is concerned with a two stages four beds adsorption chiller utilizing activated carbon-methanol adsorption pair that operates on six separated processes. The four beds that act as thermal compressors are powered by a low grade thermal energy in the form of hot water at a temperature range of 65 to 83 °C. As well as, the water pumps and control cycle consume insignificant electrical power. This adsorption chiller consists of three water cycles. The first water cycle is the driven hot water cycle. The second cycle is the cold water cycle to cool the carbon, which adsorbs the methanol. Finally, the chilled water cycle that is used to overcome the building load. The theoretical results showed that average cycle cooling power is 2.15kW, while the experimental measurement revealed that the cooling capacity of the cycle is about 1.98 kW with a relative error of % 0.02. The generator and condensing temperatures are 83 and 30 °C, respectively. The coefficient of performance (COP) of that chiller was in the range of 0.37 to 0.49. The best operating point and the best working conditions were also investigated. The present chiller is superior more than the single stage, two beds adsorption chiller that works on the activated carbon methanol pair that needs a high ambient temperature.مثلج الماء الامتزازي ذو الاربع مولدات للبخار ولمرحلتين باستخدام زوج الامتزاز الكربون- الميثانول والذي يعمل على ست عمليات منفصلة. إن المولدات الاربع التي تعمل كضواغط حرارية بشوطين مدعومة بالطاقة الحرارية للماء الساخن عند درجة حرارة تتراوح بين 65 و83 درجة مئوية. وكذلك، فإن مضخات المياه ودورة التحكم تستهلك طاقة كهربائية ضئيلة. ويتكون مثلج الامتزاز اضافه الى دوره وسيط التبريد الميثانول من ثلاث دورات ماء. دورة الماء الأولى هي دورة الماء الساخن لتسخين الكاربون وتحرير الميثانول. الدورة الثانية هي دورة الماء البارد لتبريد الكربون وامتزاز الميثانول. وأخيرا، دورة الماء المثلج التي يتم استخدامها للتغلب على الحمل الحراري للمبنى. وأظهرت النتائج النظرية أن متوسط طاقة دورة التبريد kW2.1، في حين كشف القياس التجريبي أن قدرة التبريد للدورة حوالي kW1.98 مع خطأ نسبي ٪ 0.02. درجة حرارة المولدات في توليد بخار الميثانول وامتزازه هي 83 و 30 درجة مئوية، على التوالي. وكان معامل الأداء لهذا المثلج في حدود 0.37 إلى 0.49. كما تم التحقيق في أفضل نقطة تشغيل وأفضل ظروف العمل. المثلج ذو الاربعه مولدات ولمرحلتين متفوق أكثر من المثلج لمرحلة واحدة ومولدين امتزاز يعمل بنفس زوج الامتزاز الذي يحتاج إلى درجة حرارة تسخين للماء اعلى.


Article
Theoretical Prediction of Optimum Chilled Water Distribution Configuration in Air Conditioning Terminal Unit
التخمين النظري للتوزيع الامثل للماء المثلج في الوحدات الطرفية في منظومة التكييف المركزية

Loading...
Loading...
Abstract

The distribution of chilled water flow rate in terminal unit is a major factor used to evaluate the performance of central air conditioning unit. In this work, a theoretical chilled water distribution in the terminal units has been studied to predict the optimum heat performance of terminal unit. The central Air-conditioning unit model consists of cooling/ heating coil (three units), chilled water source (chiller), three-way and two-way valve with bypass, piping network, and pump. The term of optimization in terminal unit ingredient has two categories, the first is the uniform of the water flow rate representing in statically permanents standard deviation (minimum value) and the second category is the maximum heat transfer rate from all terminal units. The hydraulic and energy equations governing the performance of unit solved with the aid of FORTRAN code with considering the following parameters: total water flow rate, chilled water supply temperature, and variable valve opening. It was found that the optimum solution of three-way valve case at 8°C water supply temperature, 0.12 kg/s total water flow rate and valve opening order (valve 1: 100%, valve 2: 100% and valve 3: 75%) with total heat rate (987.92 Watt) and standard deviation (1.181E-3). Also, for the two-way valve case the results showed that the optimum condition at 8°C water supply temperature, 0.12 kg/s total water flow rate and valve opening order (valve 1: 75%, valve 2: 75% and valve 3: 50%) with total heat rate and standard deviation (717Watt) and (5.69E-4) respectively.يعد توزيع معدل تدفق المياه المثلجة في الوحدات الطرفية عاملا رئيسا يستخدم لتقويم أداء وحدة تكييف الهواء المركزية. في هذا العمل، تم اجراء دراسة نظرية لتوزيع المياه المثلجة في الوحدات الطرفية للتنبؤ بأفضل أداء حراري للوحدة الطرفية. يتكون نموذج وحدة تكييف الهواء المركزية من الملف التبريد / التدفئة (ثلاث وحدات)، مصدر المياه المثلجة (المبرد)، صمام ثلاثي الاتجاه وصمام ثنائي الاتجاه مع مجرى جانبي، وشبكة الأنابيب، ومضخة. إن مصطلح التحسين في الوحدة الطرفية يشمل جزئين الأول هو معدل تدفق المياه المنتظم الذي يتمثل في الانحراف المعياري الثابت (القيمة الدنيا) والفئة الثانية هي أعظم معدل نقل للحرارة من جميع الوحدات الطرفية. المعادلات الهيدروليكية ومعادلات الطاقة التي تحكم أداء الوحدة تم حلها بمساعدة برنامج فورتران مع الاخذ بنظر الاعتبار العوامل المتغيرة الاتية: إجمالي معدل تدفق المياه، ودرجة حرارة إمدادات المياه المثلجة، وفتحات صمام متغيرة. وقد وجد أن الحل الأمثل لحالة الصمام الثلاثي الاتجاه عند درجة حرارة امداد بالمياه تبلغ 8 درجة مئوية، و0.12 كجم / ثانية إجمالي معدل تدفق المياه وعند فتحة صمام (صمام 1: 100٪، صمام 2: 100٪ وصمام 3: 75 ٪) مع معدل حرارة كلي (987.92 واط) وانحراف معياري (1.181E-3). أيضا بالنسبة لحالة الصمام ثنائي الاتجاه أظهرت النتائج أن الحالة المثلى عند 8 درجة مئوية درجة حرارة إمدادات المياه، و 0.12 كغم / ثانية مجموع معدل تدفق المياه وعند فتحة صمام (صمام 1: 75٪، صمام 2: 75٪ وصمام 3 :50%) مع معدل حرارة كلي وانحراف معياري (717 واط)، (5.69E-4) على التوالي.


Article
Studying the effect of Different wt % AL2O3 Nanoparticles of 2024Al Alloy / AL2O3 Composites on Mechanical Properties
دراسة تاثير النسب الوزنية المختلفة للمادة النانوية في المركبات النانوية على المواصفات الميكانيكية

Loading...
Loading...
Abstract

The nanocompsite of alumina (Al2O3) produced a number of beneficial effects in alloys. There is increasing in resistance of materials to surface related failures , such as the mechanical properties , fatigue and stress corrosion cracking .The experimental results observed that the adding of reinforced nanomaterials type Al2O3 enhanced the HB hardness, UTS, 0.2 YS and ductility of 2014 Al/Al2O3 nano composites . the analysis of experiments, indicated that The maximum enhancement was observed at 0.4 wt.% Al2O3. The ultimate improvement percentage were 15.78% HB hardness, 18.1% (UTS), 12.86% (0.2 YS) and 25.71% ductility. These enhancements in the above properties maybe to high dislocation density resulting in good bounding between Al2O3 and metal matrix.المواد المركبة النانوية بواسطة الالومنيا Al2O3، اعطى عدد من التاثيرات الايجابية في السبائك، التأثيرات هذه في زيادة مقاومة المواد على السطح المتعلقة بالفشل مثال على ذلك المواصفات الميكانيكية، الكلال والتشقق نتيجة التاكل الاجهادي. اوظحت النتائج العملية ان اضافة المادة المقواة نوع تحسن صلادة برينل، اجهاد الشد الأعظم، اجهاد الخضوع عند 0.2% والمطيلية الى2024Al/ Al2O3. التحليلات اوضحت ان أعظم تحسن تمت ملاحظته عند 0.4% نسبة وزنية الى الالومينا. حيث كان اعظم تحسن 15.87% لصلادة برينيل، 18.1% لاجهاد الشد الأعظم، 21.86% لإجهاد الخضوع و 25.71% للمطيلية. هذا التحسن في المواصفات اعلاه نتيجة الى الكثافة العالية للانخلاعات مؤدية الى تماسك جيد بين الالومينا والمعدن الأساس.

Table of content: volume:14 issue:2