הפקולטה להנדסה ע"ש איבי ואלדר פליישמן

School of Mechanical Engineering Ehud Ingram

21 בנובמבר 2018, 14:00

בניין וולפסון חדר 206

School of Mechanical Engineering Ehud Ingram

School of Mechanical Engineering Seminar
Wednesday, Novemer 21, 2018 at 14.00
Wolfson Building of Mechanical Engineering, Room 206

THE EFFECT OF VIBRATION DURING WELDING ON THE MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF STRUCTURAL STEEL WELDS

Ehud Ingram

M.Sc. student of Prof. Noam Eliaz

Co-guidance of Dr. Oz Golan from Afeka - Tel-Aviv Academic College of Engineering

Improving the mechanical properties of weldments and reducing weld-induced residual stress has always been a desired goal for the industry. Vibratory welding, in which the part/structure is vibrated during welding, is one of the methods explored for achieving these goals. In industrial applications, for large structures of tens or hundreds of kilograms, fixing an eccentric motor to the structure and inducing excitation near resonant frequencies is the only feasible way to produce significant vibrational translations of the weld joints. Although the subject of vibratory welding has been explored by several researchers, results are inconclusive, and a “recipe” for producing a favorable weld does not yet exist.

In this study, the complexities of structural vibration on the welded joint as part of a vibrating structure were addressed. Local Vibrational Effects (LVE), i.e. rigid body motion of the weld, and Global Vibrational Effects (GVE), namely strains induced on the weld area by adjacent vibrating structure-members, were evaluated. Sample plates of EN10025 S235 mild steel and ASTM A516 Gr.70 pressure vessel steel were welded using Manual Gas Metal Arc Welding (GMAW) in an experimental setup that ensures only LVE. Welding was performed in a single pass, thus eliminating thermal effects of multi-pass welds. Welding was performed at three frequency/amplitude combinations: 12.8 Hz / 0.3 mm, 58.4 Hz / 0.25 mm, and 60 Hz /0.8 mm. The direction of vibration was normal-to-plate (up/down). After welding, mechanical and microstructural/metallurgical characterization was performed on the weld-pool and heat-affected zone (HAZ) using Vickers microhardness tests, tensile tests combined with digital image correlation (DIC), optical microscopy, and Scanning Electron Microscope (SEM). The results were then compared to those of the non-vibrated samples.

It was found that LVE does not promote any distinct difference in weld properties, at least within the vibrational regimes studied. Yet, in industrial applications vibratory welding can promote residual stress relief due to GVE of structural response in the process.

06 ספטמבר 2018

ידיעות נוספות בנושא

School of Mechanical Engineering Gregory Bolshak

02 בינואר 2019, 14:00 - 15:00

בניין וולפסון חדר 206

School of Mechanical Engineering Gregory Bolshak

SCHOOL OF MECHANICAL ENGINEERING SEMINAR

Monday, January 2, 2019 at 14.00

Wolfson Building of Mechanical Engineering, Room 206

Kinetically-Constrained Models for Granular Clogging

Gregory Bolshak

M. Sc. student of Prof. Yair Shokef

The kinetically-constrained Kob-Andersen model has proven to be efficient in describing granular matter close to jamming. The model allows to calculate numerically the current of particles propagating through a lattice, the particle density distribution and even evaluate spatial correlations between the particles and the effect of these correlations on measurable parameters such as current. This simple model also allows to analytically predict the probability of the system to be in a jammed state, or to detect particles that will never be able to move.

We simulate the movement of granular matter through an opening, when subjected to a constant gravitational field. We want to study the behavior as a function of opening size, particle density and the acceleration of gravity (external field). To that end, we constructed a computationally-efficient Monte-Carlo simulation, which implements a rejection-free algorithm. We also study the model without any obstacles with periodic boundary conditions (the bulk model). We have built a mean-field theory for this model and we see from the simulations that correlations break mean-field behavior and give rise to non-monotonic behavior of current as a function of the driving field. From the numerical simulations we see that lateral flow decreases the local density in front of the hole, but the current through the hole can be described using the bulk behavior at that local, reduced density.

03 ספטמבר 2018

בעקבות בעיה המחריפה בארץ של זיהום בוצת נחלים וקרקעות בארץ כתוצאה משפכים תעשייתיים פרופ' עמוס אולמן מלימודי סביבה בפקולטה להנדסה, פרופ' נעימה בראונר מאוניברסיטת תל אביב ופרופ' צבי לודמר מהפקולטה לחקלאות באוניברסיטה העברית פיתחו מתקן נייד המבוסס על תהליך חדשני, במימון משרד המדע והטכנולוגיה, שמאפשר סילוק בו זמני של מתכות כבדות ומזהמים אורגניים מקרקע ומבוצת נחלים.

תרכובות אורגניות רעילות

זיהום קרקע על ידי תרכובות אורגניות רעילות ועל ידי מתכות כבדות הוא בעיה כלל-עולמית מוכרת המהווה סיכון ממשי לסביבה ולבריאות האדם. זיהום הקרקע מאפיין בעיקר אזורי תעשייה, אך זיהום כבד ניתן למצוא גם בסדימנטים של נחלים הקרובים לאזורי תעשייה ובבוצות של מתקנים לטיפול בשפכים תעשייתיים. שיטות הטיפול הקיימות הינן יקרות ולעיתים מוגבלות לסוג מסויים של מזהמים. בהיעדר שיטות טיפול יעילות וכלכליות, אזורים רבים נשארים בלתי מטופלים.

פיתוח תהליך חדשני

בעשור האחרון, פרופ' עמוס אולמן, פרופ' נעימה בראונר ופרופ' צבי לודמר, פיתחו תהליך חדשני (PTE-(SR המאפשר הרחקה סימולטאנית של מתכות כבדות ומזהמים אורגניים מקרקעות או בוצות נחלים מזוהמות. התהליך מבוסס על שימוש בתערובת הכוללת סולבנטים ידידותיים לסביבה ומים בה מומסים גם חומרים קושרים (כלטורים). לתערובת הממסים טמפרטורה קריטית עליונה המאפשרת מעבר ממצב של מסיסות חלקית למצב של מסיסות מלאה ובחזרה על ידי שינויים מתונים של הטמפרטורה. החימום גורם להמסה מלאה של הסולבנטים במים המצויים בנקבובי חלקיקי הבוצה המזוהמת. כך ניתן להתגבר על בעיה אופיינית של תהליכי מיצוי קונבנציונאליים בהם קיימת חדירות נמוכה של סולבנטים אורגניים לתווך נקבובי והידרופילי. יחד עם חדירת הממיסים האורגניים נישאים עם התמיסה גם החומרים הקושרים היוצרים קומפלקסים עם המתכות הכבדות הספוחות לחלקיקי הקרקע או הבוצה.

קירור התערובת גורם להפרדה לשתי פאזות נוזליות - האחת עשירה בסולבנטים והאחרת מים, המופרדות מהקרקע. פאזת הסולבנט מכילה עתה את המזהמים האורגניים שהומסו לתוכה והפאזה המימית את קןמפלקסי המתכות הכבדות. באופן זה מתקבלת הרחקה ביעילות גבוה של מתכות רעילות ומזהמים אורגניים בו זמנית בתהליך טיפול אחד.

המחקר הנוכחי עסק באופטימיזציה של התהליך ובחינת גמלונו לסקלת של מתקן פילוט שהוא שלב הכרחי להערכת עלויות והפיכת התהליך לטכנולוגיה בשימוש מסחרי. במהלך המחקר נבחן התהליך והודגמה ישימות על מגוון של קרקעות ובוצות מזוהמות. נעשה שימוש בכלטורים שונים שמאפשרים מיצוי של מגוון רחב של מתכות כבדות כולל מתכות הקשות להרחקה כמו כרום. נבחנו והודגמו תהליכים למיחזור הכילטורים ונבחנה היעילות של השימוש החוזר בהם. למחזור זה חשיבות מרכזית בהקטנת עלויות הטיפול. התהליך נבחן בסקלה מעבדתית ובמתקן הפיילוט על יחידותיו השונות והתקבלו תוצאות דומות בשתי הסקלות ובכך הודגמה האפשרות לגמלון התהליך.

המחקר פותח דרך ליישום תעשייתי של הטכנולוגיה שנבחנה במחקר. החוקרים מאמינים כי תהליך השיקום החדשני יכול להפחית באופן משמעותי את עלויות השיקום של אתרים המזוהמים בכבדות בסוגים שונים מזהמים.

פרופ' אולמן התראיין לתכנית הבוקר "בוקר אור" בערוץ 10 והסביר על הפיתוח החדשני.

לראיון המלא

ידיעות נוספות בנושא

Physical Electronics Seminar- By Omri Barlev

23 באוגוסט 2018, 10:00

אוניברסיטת תל אביב פקולטה להנדסה ביניין וולפסון חדר 206

Physical Electronics Seminar- By Omri Barlev

You are invited to attend a lecture

Design, Fabrication, and Investigation of Resonance Domain Diffractive Optical Elements

:By

Omri Barlev

PhD student under the supervision of Prof. Michael A. Golub, and Prof. Menachem Nathan

Abstract

Resonance-domain diffractive optical elements cover the region where characteristic feature sizes in surface-relief structures are comparable to the wavelength of light and feature Bragg effects. They provide large, tens of degrees, separation angles between diffraction orders, and nearly 100% Bragg diffraction efficiency that is insensitive to the groove profile details. They bring best features of volume hologram to surface-relief computer generated diffractive optical elements.

The thesis is dedicated to the design, fabrication and optical investigation of variety of resonance-domain diffractive optical elements and arrays with unprecedented performance level. Specifically, for imaging, spectroscopy, beam combining and collimation, and structured illuminations.

On Tuesday, August 23, 2018, 10:00

Room 206, Wolfson building

School of Mechanical Engineering Dror Nissan and Lilly Verso

13 בספטמבר 2018, 14:00 - 15:00

בניין וולפסון חדר 206

School of Mechanical Engineering Dror Nissan and Lilly Verso

SCHOOL OF MECHANICAL ENGINEERING SEMINAR
Thursday, September 13, 2018 at 14:00
Wolfson Building of Mechanical Engineering, Room 206

The settling of inertial particles through a density interface

Lilly Verso

PhD. student of Prof. Alex Liberzon

A correct prediction of the particles settling velocity in stratified environments is the key to address environmental problems of dispersion of pollutants in the atmosphere and aggregation of plankton, sediments or detritus in the oceans thermocline.

In this study, we investigate the gravity-driven motion of spheres that settle/rise in a two layer ambient density fluid with and without turbulence, using Particle Image Velocimetry (PIV) and 3D Particle Tracking Velocimetry (3D-PTV). The two layers are separated by a diffusive region hereafter defined as the interface. For spheres travelling in still fluids, it was found that the stratification effects have a significant impact on the spheres settling speed in a specific range of Reynolds and Froude numbers. The velocity of both falling and rising spheres results to be non-monotonic and differ substantially from the steady-state settling velocities in the homogeneous density layers. We propose a phenomenological model to predict the settling velocity of a particle in a two-layers fluid system in the range of parameters investigated. The model is then applied to the turbulent flow case, driven by a vertically oscillating grid in the top layer. For this case our PIV measurements of the flow and estimate of the relative velocity between the fluid and the particle are utilized. Using the combined Eulerian and Lagrangian measurements, we extend the understanding of particle motion through a density stratified TNTI.

פיתוח מערכת בקרת טמפרטורה המבוססת על מעבר חום בשינוי פאזה בתווך נקבובי

Dror Nissan

סטודנט של פרופ' נעימה בראונר ופרופ' עמוס אולמן

מערכות בקרת טמפרטורה משמשות במגוון רחב של אפליקציות, כגון: רכיבים אלקטרוניים, ציוד רפואי, בקרת תהליכים בתחום הכימיה והנדסת חומרים ועוד. מטרת עבודה זו לתת פתרון יעיל וחדשני למערכת בקרת טמפרטורה של רכיב אלקטרוני המיועדת לתעשיית החלל. פעולתו התקינה של רכיב אלקטרוני לרוב מוגבלת לטווח טמפרטורות מצומצם, וכמו כן קיימות בדרך כלל דרישות נוספות, כגון שמירה על אחידות ויציבות הטמפרטורה. בתכנון של מערכת המיועדת לפעול בחלל נדרשת יעילות גבוהה, וכן מזעור מימדים ומשקל.

בעבודה זו נבחנה אפשרות ליישם מערכת בקרת טמפרטורה המבוססת על עקרון של קירור ב"הזעה" דרך תווך נקבובי (Sweat Cooling through Porous Media), כאשר נוזל קירור מוזרם בלחץ דרך התווך ועובר תהליך שינוי פאזה מנוזל לאד. הבחירה בחומר נקבובי כמצע למחליף חום מאפשרת לנצל את יתרונו הבולט, אשר בא לידי ביטוי בשטח מעבר חום גדול כתוצאה משטח פנים נפחי גדול. היתרונות העיקריים בשיטה: 1) יעילות גבוהה כתוצאה מניצול תהליך מעבר פאזה האנדותרמי הדורש הספק חום גבוה ביחס לצריכת נוזל הקירור;
2) המערכת מיושמת כ-Skin (פלטה נקבובית) על כל המשטח המחומם, לקבלת טמפרטורה אחידה ופינוי חום אחיד; 3) תוספת מינימלית של נפח ומשקל לאלמנט המקורר.

המחקר כולל חלק ניסיוני וחלק תיאורטי. בחלק הניסיוני נעשתה בדיקת ייתכנות והערכת ביצועים ראשונית על סמך נתונים אמפיריים. החלק התיאורטי התמקד בפיתוח מודל תיאורטי לחיזוי פעולת המערכת, ומהווה כלי לאופטימיזציה לטובת תכנון עתידי.