ORIGINAL_ARTICLE
اندازهگیری ضریب آکوستوالاستیک در یک آلیاژ فلزی پایه آهن براساس تئوری آکوستوالاستیسیته بهمنظور ارزیابی تنش
در این پژوهش توانایی روش اولتراسونیک با بهرهگیری از امواج طولی با زاویه شکست بحرانی که به اختصار از آنها با نام امواج Lcr نیز در مقالات علمی یاد شده است، نسبت به میزان تنشهای مختلف در ناحیه الاستیک بررسی و رابطهای شامل مقدار ضریب آکوستوالاستیک برای آن ارایه شد. برای این منظور مشخصات دقیق عناصر تشکیلدهنده نمونه فلزی با استفاده از آزمون کوانتومتری به دست آمد و مقادیر متفاوتی از تنشهای طولی با استفاده از دستگاه کشش تکمحوره درون نمونه فلزی به وجود آمد، سپس بهمنظور اندازهگیری تنش طولی با استفاده از امواج Lcr ، نگهدارندهای برای پروبهای نرمال ۲مگاهرتزی براساس قانون اسنل ساخته شد و با ارسال این امواج، میزان تنش موجود در عمق مشخصی از سطح قطعه و براساس تئوری آکوستوالاستیسیته مورد بررسی قرار گرفت. با اندازهگیری زمان رفت و برگشت این امواج، برای فلزی که عناصر تشکیلدهنده آن به دست آمد، رابطهای بهمنظور برآورد میزان تنش موجود در محدوده الاستیک (مقدار ضریب آکوستوالاستیک) حاصل گشت، همچنین یکی از عوامل به وجود آورنده خطا در این آزمون معرفی شد. بهمنظور اعتبارسنجی، روند دادههای حاصله همچون صعودی یا نزولیبودن سرعت امواج یا زمان پرواز (بسته به نوع اندازهگیری) و میزان آنها در تطابقی کاملاً منطقی با روند و میزان دادههای دیگر پژوهشگران که برای فلزات دیگر به دست آورده بودند قرار داشت که این نشان از دقت بالای تئوری آکوستوالاستیسیته برای اندازهگیری تنش بود.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-22985-fa.pdf
2019-10-22
2321
2328
ضریب آکوستوالاستیک
تئوری آکوستوالاستیسیته
زمان پرواز موج
اندازهگیری تنش
امواج LCR
Measurement of Acoustoelastic Constant in Iron-Base Alloy Based on Acoustoelasticity Theory for Stress Evaluation
This study aims to investigate the ability of ultrasonic method by using critically refracted longitudinal (LCR) wave for measuring stress in the elastic phase of an iron-base alloy and a an equation includes of acoustoelastic constant was provided. For this purpose, extract detail of metal alloy components was achieved by use of quantometer analysis testing and . In order to send and receive the LCR wave into the samples, the investigation leads to design a unique type of ultrasonic fixture. The fixture was made based on Snell’s law that only in one part. In the next step, different amounts of stress were applied to the specimens by using a uniaxial tensile testing machine and record stress-strain curve data. To this end, more than three metal samples were used in the study. Measurement of longitudinal applied stress by ultrasonic method was done by using 2MHz probes based on Acoustoelasticity theory and close to the surface of the samples. After conducting the experimental tests, the results indicated that there was a significant relation between stress and time of flight and wave speed in the elastic phase of the used sample. Every material has a unique acoustoelastic constant that can determine stress value by having times of flight wave. The conclusions of the study provide a gradient of a line that known as an acoustoelastic constant. Finally, by comparing the results of the used method with other researchers results, findings showed that there were good agreements between them which shows the good capability of acoustoelasticity theory in the measurement of stress.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-22985-en.pdf
2019-10-22
2321
2328
Acoustoelastic Constant
Acoustoelasticity Theory
Time of Flight
Stress Measurement
LCR Wave.
M.
Mohammadi
1
Department of Mechanical Engineering, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Najafabad, Iran
AUTHOR
J.
Jafari Fesharaki
jafari@pmc.iaun.ac.ir
2
Department of Mechanical Engineering, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Najafabad, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
امکانسنجی تشکیل شارژ لایهای موضعی و اثرات ناشی از آن در یک موتور تزریق مستقیم گاز طبیعی
گاز طبیعی از گزینههای مناسب برای جایگزینی با سوختهای پایه نفتی است که مشکلات آب و هوایی جهان و آلایندههای زیستمحیطی را تشدید کردهاند. بهطور معمول استفاده از گاز طبیعی در موتورهای احتراق داخلی با کاهش توان موتور همراه است، اما تکنولوژی تزریق مستقیم سوخت تا حد قابل توجهی میتواند کاهش توان را جبران میکند ولی همچنان استفاده بهینه از آن نیازمند تحقیق و پژوهشهای بیشتر است. شارژ لایهای موضعی از جمله ایدههای مطرح شده برای بهبود راندمان احتراق در موتورهای تزریق مستقیم است. تحقیق حاضر بهعنوان بخشی از پروژه تبدیل یک موتور تزریق درگاهی بهتزریق مستقیم، بهامکانیابی و شرایط تشکیل مخلوط لایهای موضعی و اثرات آن روی احتراق و عملکرد موتور میپردازد. مطالعه عددی صورت گرفته در تحقیق حاضر نشان میدهد که شکلگیری مخلوط لایهای موضعی با روش هدایت هوایی با قرارگیری انژکتور در مجاورت مسیر ورودی هوا سخت و غیرممکن خواهد بود. تکانه بالای فواره گازی صرفاً سبب حرکت سریع توده سوخت تزریقشده در سیلندر میشود و نمیتواند کمکی بهاختلاط سریع و قابل قبول این توده سوخت با مخلوط سوخت و هوای داخل سیلندر بکند. از اینرو این مساله موجب بالارفتن نسبت سوخت و هوا بهصورت موضعی، بیش از حد قابل انتظار میشود و اُفت راندمان احتراق را سبب میشود. هرچند افزایش سرعت پیشروی شعله و نرخ آزادسازی انرژی بهدلیل بالارفتن آشفتگی جریان بهعنوان نتایج تحقیق حاضر قابل بیان است ولی بهرهمندی از مزیتهای افزایش سرعت شعله سوخت گاز طبیعی بهدلیل نارساییهای مطرح شده بهطور محسوس مشاهده نمیشود.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-17797-fa.pdf
2019-10-22
2329
2338
گاز طبیعی
موتور تزریق مستقیم گازسوز
شارژ لایهای موضعی
Feasibility Study of Partially Stratified Charge Mixture Formation and Its Effects on CNG Direct Injection Engine
Natural gas characteristics make it an attractive choice for replacing with oil fuels which causes climatic problems and environmental pollutions in the world. Generally, using natural gas in an internal combustion engine leads to lower volumetric efficiency of the engine, but gas direct injection technology would improve volumetric efficiency. Furthermore, more research is essential for improving the effectiveness of direct injection engines. A partially stratified charge is an appropriate idea for combustion efficiency improvement in direct injection engines. In the present study, a port injection engine is converted to direct injection engine and feasibility and condition of partially stratified mixture formation are investigated. Also, its effects on combustion and efficiency of the engine, with regards to location and injection timing of injector are noticed. Numerically simulation of current study shows that the formation of partially stratified charge, because of using air-guided method and located injector between air intake valves, is so hard and inaccessible. The high momentum of CNG jet makes a rapid motion of injected gas fuel and is not able to perform an appropriate mixture of air and fuel. Accordingly, an increase in air and fuel ratio is locally seen in the combustion chamber as this causes a drop in combustion efficiency. Although the increase in flame propagation and heat release can be expressed as results of this study, however, the benefits of rapid burning of CNG combustion due to the problems that are mentioned are not so impressive.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-17797-en.pdf
2019-10-22
2329
2338
Natural Gas
CNG-DI Engine
Partially Stratified Charge
M.
Salehi
1
Calibration Department, Iran-Khodro Powertrain Company (IPCO), Tehran, Iran
AUTHOR
A.H.
Kakaee
2
Automotive Engineering Department, Automotive School, Iran University of science and technology, Tehran, Iran
AUTHOR
Iman
Chitsaz
ichitsaz189@gmail.com
3
Department of Mechanical Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
طراحی کنترلر مدل لغزشی نوین بر پایه نُرم 1 به منظور اعمال بر مدل هیبریدی توربین گاز
توربینهای گازی در صنایع مختلف کاربردهای وسیعی دارند. به همین منظور برای شناسایی و تحلیل آنها از مدلهای متفاوتی برای اهداف متناظر با آنها استفاده میشود. مدل درنظرگرفته شده در این مقاله یک مدل هیبریدی است که با ترکیب روابط ترمودینامیکی و دادهمحور موجب حذف حلقههای دینامیکی روابط ترمودینامیکی شده و همچنین با توجه به درنظرگرفتن منحنی عملکردی کمپرسور، فیزیک و هندسه توربین گاز نیز درنظرگرفته شده است. غیر خطی بودن مدل نیز موجب حفظ دقت مدلسازی و تطبیق با شرایط مختلف شده است. مدل درنظرگرفته با توجه به سادگی، دقت مناسب و فرم فضای حالت غیرخطی آن میتواند بهخوبی برای بررسی کنترلرها و مشاهدهگرها مناسب باشد. کنترلر درنظرگرفته شده برای این مدل، کنترلر نوین مد لغزشی است که بر پایه ویژگیهای نُرم ۱ و تحلیل فرکانسی حاصل شده است. این کنترلر با توجه به خاصیت مقاوم بودن مد لغزشی و بهینه بودن نُرم ۱ نسبت به نُرم ۲ توانسته است با دقت مناسب و با حداقلکردن نوسانات کنترلی، فرمان سوخت را بهخوبی دنبال کند. همچنین در این مقاله از دادههای توربین گاز صنعتی (IGT۲۵) توربین ملی ایران که در شرایط مختلف محیطی و کارکردی دادهبرداری شدهاند، استفاده شده است.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-26777-fa.pdf
2019-10-22
2339
2350
مدل هیبریدی
کنترلر
مد لغزشی
نُرم 1
تحلیل فرکانسی
Designing l_1 norm Based Sliding Mode Controller For Implementing in Hybrid Model of Gas Turbine
Gas turbines have a wide range of application in different industries. There are different models of the gas turbine for its analysis and diagnosis. In this paper, a hybrid model is considered for the gas turbine. This model combines thermodynamic relations and data-based equations which cause to eliminate dynamic loops of thermodynamic relations. Also, the compressor performance curve is considered in the proposed model which leads to noticing physical and geometric characteristic of a gas turbine. The model is dynamic and nonlinear that cause to adapt to a different condition and increase the accuracy of modeling. The model is accurate, simplified and nonlinear state space form. For these reasons, the model is suitable for analyzing of controllers and observers. The proposed controller is a new sliding model controller for implementing in the model. The controller is based on the l_1 norm and frequency analysis. Since the sliding mode is robust and the l_1 norm is optimizer than the l_2 norm, the controller tracks fuel command with acceptable accuracy and minimizing the control fluctuations.
Also, the data that is used in this paper is the data of an industrial gas turbine (IGT25) of Iran's national turbine which is logged in different ambient and functions conditions.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-26777-en.pdf
2019-10-22
2339
2350
Hybrid Model
Controller
Sliding Mode
L1 norm
Frequency Analysis
M.
Akbari
1
Department of Aerospace Engineering, Faculty of Aerospace Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
AUTHOR
A.M.
Khoshnood
khoshnood@kntu.ac.ir
2
Department of Aerospace Engineering, Faculty of Aerospace Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
AUTHOR
S.
Irani
3
Department of Aerospace Engineering, Faculty of Aerospace Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
مدلی جهت تعیین وضعیت زوال تجهیزات دوار و تعیین عمر مفید باقیمانده، با رویکرد جدیدی به تلفیق و پیشبینی شاخص سلامت
پایش وضعیت یکی از مهمترین تکنیکهای مدیریت سلامت تجهیزات و نگهداری و تعمیرات (نگهداشت) مبتنی بر شرایط است. در چرخه متدلوژی مدیریت سلامت و پیشبینی عیوب (PHM) که بهنوعی شکل توسعهیافتهتری برای نگهداشت مبتنی بر شرایط (CBM) است، ارزیابی وضعیت بهعنوان مهمترین جزء این چرخه به شمار میآید. در این تحقیق مدلی ارائه شده است که مبتنی بر آن میتوان با استفاده از ارزیابی وضعیت تجهیز، عمر مفید باقیمانده (RUL) تخمین زده شود. در این مدل با استفاده از تعریف یک شاخص سلامت جدید برای ارتعاش تجهیز (Kurtosis-Entropy)، شبیهسازی و پیشبینی آن با استفاده از مدل مارکوف رژیم سوئیچینگ خودرگرسیون، وضعیت سلامت تجهیز تعیین میشود. پیش از پیشبینی وضعیت تجهیز، مراحل زوال، با استفاده از خوشهبندی C- میانگین فازی تعیین شده است. مطابق با وضعیت فعلی تجهیز و وضعیتهای از پیش تعیینشده زوال، عمر مفید باقیمانده تجهیز تخمین زده میشود. بهمنظور ارزیابی مدل از دادههای آزمایشگاهی انیستیتوی FEMTO-ST که بهمنظور پیشبینی عمر مفید باقیمانده بی رینگ فراهم شده، استفاده و نتایج مطالعه با مدلهای رقیب مقایسه شده است. نوآوری این مقاله استفاده توام از خوشهبندی فازی رویکرد جدیدی به تئوری شواهد برای تلفیق دادهها و استفاده از مدل مارکوف رژیم سوییچینگ، برای پیشبینی است.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-23660-fa.pdf
2019-10-22
2351
2365
عمر مفید باقیمانده
مدیریت سلامت و پیشبینی عیوب
مدل مارکوف رژیم سوییچینگ خودرگرسیون
شاخص سلامت
تئوری شواهد
زوال
A Model to Determining the State of Degradation and Remaining Useful Life of Rotating Equipment, With a New Approach to Combination and Predicting Health Index
Condition assessment is one of the most significant techniques of equipment health, repairs, maintenance, and management. Prognostics and Health Managemen (PHM) methodology cycle is a developed form of Condition Based Maintenance (CBM). Condition assessment is the most important step of this cycle. In this study, based on the presented model, the Remaining Useful Life (RUL) is estimated using equipment condition assessment. Using the simulation and forecasting of a new feature for the vibration of the equipment (Kurtosis-Entropy) by Autoregressive Markov Regime Switching (AMRS) method, equipment health condition is determined. Prior to forecasting the condition of the equipment, the equipment degradation state is determined by the fuzzy C-means clustering method. Based on the current state of equipment and pre-determined state of degradation, the remaining useful life of the equipment is estimated. In order to evaluate the model, the experimental data from the FEMTO-ST Institute, which is provided to estimate the remaining useful life of the bearing, was used and the results of the study are compared with the rival models. The innovation of this paper is the use of fuzzy C-means, a new approach to evidence theory for data fusion, and the use of the Markov switching model for prediction.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-23660-en.pdf
2019-10-22
2351
2365
Remaining Useful Life (RUL)
Prognostics & Health Management (PHM)
Autoregressive Markov Regime Switching (ARMRS)
Health Index (HI)
Theory of Evidence
Fuzzy clustering
Kurtosis-Entropy
Feature
Degradation
S.
Ramezani
1
School of Industrial Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
AUTHOR
A.
Moini
moini@iust.ac.ir
2
School of Industrial Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
AUTHOR
M.
Riahi
3
School of Industrial Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی تاثیر زبری سطح زمین بر بازدهی مزارع بادی بزرگ با استفاده از روش شبیهسازی گردابههای بزرگ
با گسترش انرژی بادی در جهان مساحت مزارع بادی برای تولید توان بیشتر بهصورت چشمگیری در حال افزایش است. مساله مهم در مزارع بادی بزرگ، افزایش توان و بازده است. با افزایش توربینهای بادی در قالب مزارع بادی بزرگ، بازده این نوع مزارع بادی بهدلیل اندرکنش پیچیده بین توربینها با خودشان و با لایه مرزی جوی کاهش مییابد. زمانی که طول مزارع بادی یک مرتبه از ارتفاع لایه مرزی جوی بیشتر باشد جریان به حالت کاملاً توسعه یافته سوق پیدا میکند. چون طول مزرعه باد نسبت به ضخامت لایهمرزی اتمسفری، بسیار بزرگتر است، مزرعه باد در راستای جریان نامحدود فرض شده و از تغییرات در راستای جریان صرفنظر شده است. در مزارع بادی بزرگ که در داخل لایه مرزی کاملاً توسعه یافته قرار میگیرند، انرژی جنبشی جذبشده توسط توربینهای بادی بهوسیله انتقال انرژی بهصورت عمودی از لایههای بالای مزرعه باد به داخل آن تامین میشود. زبری سطح از عوامل مهمی است که تاثیر بسیار زیادی روی این پدیده میگذارد. در این پژوهش به بررسی اثر زبری سطح زمین روی بازده مزارع بادی بزرگ واقع در لایه مرزی جوی پرداخته شده است. برای این منظور از روش شبیهسازی گردابههای بزرگ برای حل معادلات جریان توربولانس بهره گرفته شده است. در این مقاله توربینهای بادی با استفاده از روش دیسک محرک مدلسازی شده است. برای اعمال تاثیر زبریهای متفاوت از توابع دیوار لگاریتمی روی دیواره ناحیه شبیهسازی استفاده شده است. نتایج این شبیهسازی نشان میدهد که با افزایش میزان زبری سطح توان مزرعه باد به میزان قابل توجهی کاهش مییابد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-18997-fa.pdf
2019-10-22
2367
2374
مزرعه باد
زبری سطح
دیسک محرک
لایه مرزی جوی
Investigating the Effect of Surface Roughness on Efficiency of Large Wind Farms by Large Eddy Simulation
With the recognition of wind energy in the world, wind farms are expected to become more extended and cover increasingly larger surface areas. The most important issue in large wind farms is increasing power and efficiency. When wind turbines are deployed in large arrays, their efficiency decreases due to complex interactions among themselves and with the atmospheric boundary layer (ABL). When the length of the wind farms exceeds the height of the ABL by over an order of magnitude, a “fully developed” flow regime can be established. Since the length of the farm is larger than the atmospheric boundary layer thickness, changes in the streamwise direction can be neglected and the relevant exchanges occur in the vertical direction. In the wind farms established in the fully developed atmospheric boundary layer, the kinetic energy extracted by the wind turbines is transported into the wind-turbine region by vertical fluxes associated with turbulence. Surface roughness is one of the most important factors affecting this phenomenon. In this research, the effect of surface roughness on the efficiency of the large wind farm in the ABL by large eddy simulation is investigated. For this purpose, the large eddy simulation (LES) is applied to solve the turbulence flow equations. In this article wind turbines are modeled using the classical drag disk. The various surface roughnesses are modeled by logarithmic wall functions applied to the bottom of the domain. The results show that the efficiency and power of the wind farm are decreased by increase of surface roughness.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-18997-en.pdf
2019-10-22
2367
2374
Wind Farm
Actuator Disk
Surface Roughness
Atmospheric Boundary Layer
V.
Mazidi Sharafabadi
1
Aerospace Engineering Department, Aerospace Engineering Faculty, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
AUTHOR
M.
Fathali
mfathali@kntu.ac.ir
2
Aerospace Engineering Department, Aerospace Engineering Faculty, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی تغییر شکل استاتیکی و ولتاژ ناپایداری میکروتیر منحنی ویسکوالاستیک
میکروتیرها از مهمترین اعضای سیستمهای میکروالکترومکانیکی (MEMS) هستند که تقابل نیروهای الکتریکی و مکانیکی باعث بروز پدیده ناپایداری کشیدگی در آنها میشود. یکی از مکانیزمهای پیشنهادی برای کنترل این ناپایداری و افزایش محدوده کاری سیستم، میکروتیرهای دارای انحنای اولیه هستند. با وجود مطالعه اقسام ناپایداری کشیدگی در میکروتیرهای صاف الاستیک یا ویسکوالاستیک، ناپایداری میکروتیرهای منحنی تنها در محدوده رفتار الاستیک بررسی شده است. بنابراین در پژوهش حاضر با فرض میکروتیر ویسکوالاستیک دارای انحنای اولیه و دو سر گیردار به بررسی اثر رفتار ویسکوالاستیک بر ناپایداریهای موسوم به اسنپ- ترو و کشیدگی پرداخته شده است. به این منظور رفتار ویسکوالاستیک توسط مدل جامد استاندارد غیرالاستیک خطی شبیهسازی شده و براساس تئوری تنش- کوپل بهبود یافته و با استفاده از اصل همیلتون، معادله دیفرانسیل حاکم به دست آمده است. با استفاده از روش تجزیه گالرکین، معادله حاکم به یک معادله دیفرانسیل معمولی غیرخطی تبدیل و به کمک نرمافزار متلب حل شده است. برای بررسی اثر خاصیت ویسکوالاستیک، با رسم نمودارهایی رفتار سازه در دو حالت حدی قبل و بعد از وارهی ویسکوالاستیک، مقایسه شدهاند. نتایج حاصل نشان میدهد هر چه فرصت وارهی سازه بیشتر شود، رفتار ویسکوالاستیک سبب افت بیشتر ولتاژ ناپایداریها میشود، اما اثر آن بر موقعیت ناپایداری وابسته به نیروی محوری خواهد بود. به این ترتیب که در حضور نیروی محوری کششی، رفتار ویسکوالاستیک موجب افزایش موقعیت اسنپ- ترو و کاهش موقعیت ناپایداری کشیدگی میشود. برعکس در حضور نیروی محوری فشاری، اسنپ- ترو در خیز کمتر و ناپایداری کشیدگی در خیز بزرگتر رخ خواهد داد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-25008-fa.pdf
2019-10-22
2375
2385
سیستمهای میکروالکترومکانیکی
ناپایداری کشیدگی
میکروتیر منحنی
اسنپ- ترو
ویسکوالاستیک
Investigating the Static Deformation and Instability Voltage of Viscoelastic Curved Microbeam
Microbeams are one of the most important members of microelectromechanical systems (MEMS) which contrast of electrical and mechanical forces in them cause pull-in instability. One of the proposed mechanisms for controlling this instability and enlarging the stable range of system are initially curved microbeams. Despite studying various pull-in instability in straight elastic or viscoelastic microbeams, the instability of curved microbeams has been investigated only within the range of elastic behavior. Therefore in the present study, assuming a clamped-clamped viscoelastic initially curved microbeam, the effect of viscoelastic behavior on the instabilities called snap-through and pull-in, was investigated. The viscoelastic behavior was simulated by the standard anelastic linear solid model. The governing differential equation was obtained based on the modified couple stress theory and by use of Hamilton’s pull-in instability principle. By using the Galerkin method, the governing equation was converted to a nonlinear ordinary differential equation and solved by MATLAB sofware. The structure behaviors are compared in two extreme situations before and after the viscoelastic relaxation by drawing diagrams. The results show when the time of structure relaxation increases, viscoelastic behavior causes more decreasing in instabilities voltage, but its effect on the position of instability will depend on the axial load. In this way, in the presence of tensile load, viscoelastic behavior increases the snap-through position and decreases the pull-in position, but in the presence of compressive load, snap-through occurs at smaller deflections and pull-in occurs at larger deflections.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-25008-en.pdf
2019-10-22
2375
2385
Microelectromechanical Systems (MEMS)
Pull-In Instability
Curved Microbeam
Snap-Through
Viscoelastic
E.
Akrami Nia
1
Mechanical Engineering Department, Engineering Faculty, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
AUTHOR
H.
Ekhteraei Toussi
ekhteraee@um.ac.ir
2
Mechanical Engineering Department, Engineering Faculty, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی تجربی تأثیر پارامترهای مختلف بر عملکرد حرارتی محفظه بخار برای خنکسازی برد الکترونیکی
امروزه با افزایش توان تجهیزات الکترونیکی، نرخ تولید حرارت آنها نیز افزایش یافته است لذا برای خنکسازی قطعات مختلف نیاز به استفاده از روشهای جدید است. یکی از راه حلهای مناسب برای خنکسازی قطعات توان بالا، استفاده از محفظههای بخار است. محفظه بخار از سه بخش تشکیل میشود، بخش تبخیر، میانی و چگالش که به صورت مسطح ساخته میشوند و میتوانند مقدار قابل توجهی از حرارت را بدون نیاز به توان خارجی و فقط با استفاده از تغییر فاز سیال، منتقل نمایند. در این تحقیق دو محفظه بخار با طول و عرض ۱۲۰ و ارتفاع ۱۵میلیمتر برای خنکسازی برد مدار چاپی حرارت بالا ساخته شده است که بخش تبخیر یکی از آنها زبر شده و بخش چگالش آنها به وسیله پره و از طریق هوا خنک میشود. در این پژوهش تأثیر زبرنمودن بخش تبخیر، زاویه قرارگیری محفظه بخار با افق، حرارتهای ورودی مختلف و تغییر شکل هندسی منبع حرارتی در مساحت ثابت و همچنین تغییر محل نصب منبع حرارتی در بخش تبخیر بر عملکرد حرارتی محفظه بخار به صورت تجربی بررسی و مقایسه شده است. نتایج آزمایشها نشان میدهد افزایش میزان حرارت و زبرنمودن بخش تبخیر باعث بهبود عملکرد محفظه بخار شده است همچنین مقاومت حرارتی محفظه بخار تابع تغییر زاویه آن با افق، تغییر شکل و محل نصب منبع حرارتی است.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-28906-fa.pdf
2019-10-22
2387
2395
محفظه بخار
دوفازی
مقاومت حرارتی
برد مدار چاپی
Experimental Investigation of the Effect of Different Parameters on the Thermal Performance of the Vapor Chamber for Cooling the Electronic Board
Nowadays with the increase of the power of electronic components, their heat generation rates have also increased therefore, therefore it is necessary to use new methods to cooling different parts. One of the solutions to cool the high-power components is the use of vapor chambers. The vapor chamber consists of three sections, the evaporation, the middle and the condensation section, which are flattened and can transfer a significant amount of heat without the need for external power and only by using a fluid phase change. In this study, two vapor chambers with a length and width of 120 mm and a height of 15 mm were made to cool the high-power printed circuit board, where the evaporation section of one of them was roughened and the condensation section is cooled down by the fin and through the air. In this research, the effect of roughening the evaporation section, the angle of the vapor chamber relative to the horizon, different heat input and the geometric deformation of the heat source in the fixed area, as well as changing the location of the heat source in the evaporation section, on the thermal performance of the vapor chamber, is experimentally reviewed and compared. The results of the experiments show that increasing the heat input and roughing the evaporation section improves the performance of the vapor chamber and the thermal resistance of the vapor chamber is also the function of changing its angle relative to the horizon, deformation, and location of the thermal source.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-28906-en.pdf
2019-10-22
2387
2395
Vapor Chamber
Biphasic
Thermal Resistance
Printed Circuit Board
M.
Nikmehr
1
Department of Mechanical Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, Yazd University, Yazd, Iran
AUTHOR
V.
Kalantar
vkalantar@yazd.ac.ir
2
Department of Mechanical Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, Yazd University, Yazd, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی تأثیر پارامترهای هندسی و سطوح آبگریز بر عملکرد نیروگاه دودکش خورشیدی
هدف اصلی این مطالعه، مدلسازی دودکش خورشیدی برای بهدستآوردن رابطه بین توان تولیدی توربین و پارامترهای هندسی است که در این راستا ۹ مدل مختلف براساس ارتفاع و قطر دودکش برای بررسی میزان تأثیر پارامترهای هندسی بر عملکرد توربین تعریف شده است. همچنین بهمنظور ارتقای عملکرد سیستم، سطوح آبگریز با اعمال شرط لغزش در دیوارهها مورد ارزیابی قرار گرفته است. مدل k-ε برای مدلسازی جریان آشفته مورد استفاده قرار گرفته و روش فن معکوس بهمنظور شبیهسازی توربین استفاده شده است. برای این منظور ابتدا نتایج بهدستآمده از تغییرات سرعت و دبی جرمی طبق مطالعات پیشین اعتبارسنجی شده و سپس با اعمال جهشهای فشاری مختلف بر توربین میزان اثرپذیری پارامترهای هندسی مذکور مورد بررسی قرار گرفته است. با مقایسه اجمالی نمودارهای دبی جرمی و توان خروجی توربین مدلها مشاهده شد که حالت بهینه دودکش نسبت به یک شرایط خاص قابل تعریف بوده و امکان تعریف یک حالت کلی بهینه برای دودکش خورشیدی وجود ندارد. به عبارتی پارامترهای هندسی مورد مطالعه بایستی بهطور همزمان در طراحی سیستم مورد ارزیابی قرار گیرند. همچنین در این مطالعه رابطهای بین توان تولیدی توربین و ارتفاع و قطر دودکش برای یک حالت خاص به عنوان نمونه ارائه شده است. در نهایت، با اعمال شرط لغزش در دیوارهها برای شبیهسازی سطوح آبگریز، سعی بر کاهش میزان تنش برشی در دیواره شده که به ارتقای ۵ درصدی عملکرد سیستم منجر شده است.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-28297-fa.pdf
2019-10-22
2397
2407
دودکش خورشیدی
شبیهسازی عددی
پارامترهای هندسی
شرط لغزش
پسای توربولانسی
سطوح آبگریز (هیدروفوبیک)
Investigation of Geometrical Parameters and Hydrophobic Surfaces on the Performance of Solar Chimney Power Plant
The aim of this study is the modeling of the solar chimney for achieving the relation between turbine output power and geometrical parameters. In this regards, 9 different models are determined based on the variety of chimney height and diameter for investigating the effects of geometrical parameters on the turbine performance. As well as, in order to improvement of system performance, the hydrophobic surfaces were evaluated with consideration of friction reduction by verification of slip condition on walls. The k-ε turbulent model was used to modeling turbulence flow and reverse-fan model was employed for simulating the turbine. For this purpose, the extracted data from the mass flow rate and velocity changes were validated with prior studies and then were compared in different pressure jumps in order to better comprehension of the performance of the turbine. The optimization was done through the defined models and it was observed that to have a better and optimized design, the geometrical parameters should have been considered in the system design simultaneously. Meanwhile, the chimney diameter should have been paid more attention as one of the most important design parameters. Also, the precise correlation was represented to estimate the turbine output power with respect to the height and diameter of the chimney. Furthermore, based on the applying of slip condition on walls for simulating hydrophobic surfaces, shear stresses reduction was done and it was revealed that the hydrophobic surfaces could have a positive effect on the performance of SCPP up to 5 percent.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-28297-en.pdf
2019-10-22
2397
2407
Solar Chimney Power Plant
Numerical Simulation
Geometrical Parameters
Slip Condition
Drag Reduction
Hydrophobic Surfaces
M.
Aligholami
1
Department of Mechanical Engineering, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz, Iran
AUTHOR
A.
Rostamzadeh Khosroshahi
arostamzadeh@iaut.ac.ir
2
Department of Mechanical Engineering, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
تاثیر هندسه تماس بر دامنه لغزش و فشار تماسی در خستگی سایشی ریشه پره توربین
پرههای توربین به علت کارکرد در شرایط بحرانی در معرض تنشهای مکانیکی و حرارتی بوده و دچار آسیبهای مختلفی از قبیل خستگی و سایش میشوند که منجر به کاهش عمر پرهها از طریق تسریع روند جوانهزنی و رشد ترک خواهد شد. در این مقاله با استفاده از مدل المان محدود دوبعدی، اثر سه پارامتر هندسی طول ناحیه تماس، زاویه ناحیه تماس و ضریب اصطکاک بر دامنه لغزشی و فشار تماسی در ریشه پره توربین مورد بررسی قرار گرفته است. مقایسه نتایج تحلیل با خرابیهای مشاهده شده روی پره توربین با استفاده از میکروسکوپ الکترونی، انطباق آسیبهای پیشبینی شده با آسیبهای به وقوع پیوسته را نشان میدهد. نتایج حاصل از تحلیل پره نشان میدهد که با حرکت از لبه بالایی تماس به سمت لبه پایینی، مقدار فشار تماسی به تدریج افزایش مییابد و ماکزیمم فشار تماسی در نزدیکی لبه پایینی تماس اتفاق میافتد. براساس نتایج بهدست آمده، در هر مرحله افزایش ضریب اصطکاک، افزایش زاویه تماس و افزایش طول ناحیه تماس، مقادیر دامنه لغزش به ترتیب در حدود ۲۶%، ۱۹% و ۱۰% و فشار تماسی به ترتیب در حدود ۳۵%، ۱۵% و ۵% کاهش پیدا میکند. همچنین افزایش زاویه ناحیه تماس و ضریب اصطکاک به ترتیب محدوده جدایش در لبههای تماس بالایی در دو سمت نمونه را افزایش میدهد. این در حالی است که افزایش طول ناحیه تماس تغییر قابل توجهای در محدوده ناحیه جدایش در نزدیکی لبه بالایی تماس نمونه ایجاد نمیکند.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-21496-fa.pdf
2019-10-22
2409
2418
خستگی سایشی
میکروسکوپ الکترونی
آسیبهای فرتینگ
دامنه لغزش
فشار تماسی
Effect of Contact Geometry on the Slip Amplitude and Contact Pressure in Fretting Fatigue of a Turbine Blade Root
Turbine blades are exposed to mechanical and thermal stresses due to their operation in critical conditions that lead to various damages such as fatigue and wear. These factors reduce the blades life cycle by accelerating the cracking process. In this paper, the effects of three geometric parameters including the contact length, the contact angle, and the surface friction coefficient on relative slip amplitude and contact pressure values in the turbine blade root were investigated using a two-dimensional finite element model. Comparing the results of the analysis with the actual blade damages by use of scanning electron microscopy shows acceptable consistency between predicted damage site and the actual blade damages. The results of the blade analysis indicate that by moving from the top of the contact edge to the bottom, the contact pressure increases gradually and its maximum occurs near the lower edge of the contact. According to the results, the prescribed increments in the coefficient of friction, the contact angle, and the length of contact, respectively decrease the slip amplitude by 26%, 19%, and 10% and also decrease the contact pressures by 35%, 15%, and 5%. In addition, increasing contact angle and coefficient of friction increase the opening region length at the upper edge on both sides of the blade root. While increasing the contact length has no considerable effect on the length of this region.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-21496-en.pdf
2019-10-22
2409
2418
Fretting Fatigue
SEM
Fretting Damage
Slip Amplitude
Contact Pressure
S.
Shirzadi
=
1
Department of Aerospace Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran
AUTHOR
E.
Badri-kouhi
2
Department of Aerospace Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran
AUTHOR
S.
Adibnazari
adib@sharif.ir
3
Department of Aerospace Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
پیشبینی نیروی پارگی برای فرآیند کشش عمیق فنجانی مقطع مربعی با تحلیل بیبعد پارامترهای هندسی تاثیرگذار
در این پژوهش، به منظور کاهش هزینه تولید در فرآیند کشش عمیق فنجانهای مربعی در مقیاس بزرگ، یک مدل بدون بعد براساس پارامترهای هندسی برای این فرآیند توسعه داده شد. در تحقیق پیش رو، پارامترهای هندسی در فرآیند کشش عمیق فنجان مربعی در حالت بدون بعد به وسیله روش تحلیل ابعادی پی- باکینگهام (Π-Buckingham) در دو حالت ورق دایرهای و ورق مربعی بررسی شد و سپس یک سری از نسبتهای بدون بعد یافت شد. به منظور یافتن بهترین گروه بیبعد از پارامترهای هندسی، سه مقیاس از فنجانها بهصورت عددی توسط نرمافزار تجاری اجزا محدود ارزیابی شد که در ادامه بهوسیله آزمایش تجربی صحتسنجی شدند. پس از تحلیل همه پارامترهای هندسی تاثیرگذار، مناسبترین معادله بیبعد به دست آمد. ورق فولادی ۱۲st در ضخامتهای مختلف که برای صحتسنجی تجربی در دمای محیط انجام شد، مورد استفاده قرار گرفت. علاوه بر این، نتایج و پارامتر هدف در حالتهای شبیهسازی، آزمایشهای تجربی و مدل بیبعد بهدستآمده براساس تئوری پی- باکینگهام، مقایسه شدند. با مقایسه نتایج در هر دو حالت ورق دایرهای و مربعی، میتوان نتیجه گرفت که با استفاده از مدلهای بیبعد پیشنهادی، مشخصات هندسی نمونه مقیاس اصلی میتواند به وسیله یک نمونه در ابعاد کوچکتر، پیشبینی شود. مقایسه نتایج مدلهای بیبعد و آزمایشهای تجربی، نشان دهنده دقت بالای مدلهای پیشنهادی در پیشبینی نیروی کشش و پارامترهای هندسی در فرآیند کشش عمیق فنجان مربعی است.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-28200-fa.pdf
2019-10-22
2419
2430
تحلیل ابعادی
پارامترهای هندسی
تئوری پی- باکینگهام
کشش عمیق فنجان مربعی
Predicting Tearing Force for Square Cup Deep Drawing Process by Dimensionless Analysis of the Effective Geometric Parameters
In this research, a dimensionless model was developed based on the geometric parameters for the deep drawing process to reduce the manufacturing cost of square cup deep drawing in the large scales. In the following, a series of groups were found for dimensionless ratios based on the geometric parameters of the square cup by Π-Buckingham dimensional analysis method in the two states of circular and square sheets. In order to find the best group of dimensionless geometric parameters, three scales of cups were numerically evaluated by commercial finite elements software. The results were validated by an experimental test. After analyzing all the effective geometric parameters, a fittest dimensionless equation was obtained. The st12 metal sheet was used for experimental validation in the room temperature. Moreover, the results and tearing force as target parameter were compared in simulation states, experimental tests and the proposed dimensionless model based on Π-Buckingham theory. By comparing the results in the two states of the circular and square sheets, it can be concluded that the geometric characteristics of the main scale sample can be predicted by a sample in a small size through the proposed dimensionless model. Comparison of the results of the dimensionless model and experiments show that the proposed model has high accuracy in predicting the tearing force and geometric parameters in the square cup deep drawing process.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-28200-en.pdf
2019-10-22
2419
2430
Dimensional Analysis
Geometrical Parameters
Π-Buckingham Theory
Square Cups Deep Drawin
S.
Haji Ahmadi
1
Manufacturing Department, Mechanical Engineering Faculty, Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
AUTHOR
M.
Elyasi
elyasi@nit.ac.ir
2
Manufacturing Department, Mechanical Engineering Faculty, Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
AUTHOR
M.
Shakeri
3
Manufacturing Department, Mechanical Engineering Faculty, Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی رفتار حباب جدایش روی سطح مکش یک پره لیفت بالا در توربین فشارپایین با استفاده از تجزیه مدهای متعامد سره
موتورهای توربوفن به صورت گسترده در هواپیماهای امروزی به کار میروند. توربینهای فشارپایین سنگینترین جزء موتورهای توربوفن هستند و کاهشدادن وزن آنها در کاهش مصرف سوخت ویژه و بهبود راندمان کلی این موتورها بسیار تاثیرگذار است. یکی از راههای کاهش وزن، کاهش تعداد پرهها است که با افزایش بارگذاری روی هر پره همراه میشود و به این منظور میتوان از ایرفویلهای لیفتبالا در طراحی استفاده کرد. با توجه به بالابودن احتمال جدایش در این پرهها، شناسایی موقعیت و اندازه حباب جدایش برای تعیین مقدار افت انرژی جریان اهمیت فراوان دارد. در این پژوهش ردیف پره لیفتبالای T۱۰۶D-EIZ به روش میانگینگیری رینولدز معادلات ناویر- استوکس ناپایا (URANS) با مدل آشفتگی تنش برشی (SST) و مدل گذار در دو عدد رینولدز ۲۰۰,۰۰۰ و ۶۰,۰۰۰ و عدد ماخ آیزنتروپیک خروجی ۰/۴ که بیانگر شرایط جریان در توربین فشارپایین است، به صورت دوبعدی شبیهسازی عددی شده است. نتایج نشان میدهند هنگامی که عدد رینولدز بزرگ باشد، روی سطح مکش حباب جدایش کوچک و محدود باقی میماند و لایه برشی جداشده به سطح پره بازگشته و مقدار افت انرژی جریان کاهش مییابد. درحالی که در عدد رینولدز کم، حباب جدایش بزرگ شده و افت انرژی سیال افزایش مییابد. حباب جدایش به صورت مستقیم از خطوط همتراز فشار قابل تشخیص نیست اما بررسی میدان فشار به روش تجزیه مدهای متعامد سره، قابلیت شناسایی ساختارهای درون جریان شامل کشش گردابه، شروع جدایش و بازگشت جریان به سطح را به دست میدهد. هنگامی که اندازه حباب جدایش بزرگ است، ساختارهای گردابی بزرگی در سطح مکش تشکیل میشود. رهایی این گردابههای بزرگ باعث افزایش بیش از ۵۰% مقدار افت پروفیل میشود.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-26287-fa.pdf
2019-10-22
2431
2441
توربین فشارپایین
پره لیفتبالا
حباب جدایش
لایه برشی جداشده
تجزیه مدهای متعامد سره
Investigating the Separation Bubble Behavior on the Suction Side of a High-Lift Low-Pressure Turbine Blade Using Proper Orthogonal Decomposition
Turbofan engines are widely used in modern aircraft. Low-pressure turbines are the heaviest components of turbofan engines, and reduction of their weights is very effective in improving the specific fuel consumption and overall efficiency of these engines. One of the methods of decreasing the engine weight is to decrease the number of blades which is accompanied by an increase of the blade loading. For this purpose, high-lift airfoils can be used. As the occurrence of flow separation is very probable in high-lift blades, the recognition of the location and size of the separation bubble is important to assess the energy loss of flow. In this research, T106D-EIZ high-lift cascade is simulated by two-dimensional Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes (URANS) equations with Shear Stress Transport (SST) turbulence model and γ-Re_θ transition model in two Reynolds numbers 200,000 and 60,000 at a constant isentropic exit Mach number of 0.4, which represent a typical flow condition in low-pressure turbine. The results show that when Reynolds number is high, the separation bubble remains small on the suction side and the separated shear layer returns to the blade surface, and the energy loss of flow decreases. On the other hand, at a low Reynolds number, the separation bubble grows and energy loss increases. Separation bubble is not directly detectable in an evaluation of pressure distribution. However, proper orthogonal decomposition of the pressure field provides the capability to identify flow structures including vortex stretching, the onset of flow separation, and flow reattachment. When the separation bubble is long, large vortical structures are formed on the suction surface. Release of these large vortices can increase the profile loss by more than 50 percent.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-26287-en.pdf
2019-10-22
2431
2441
Low-Pressure Turbine
High-Lift Blade
Separation Bubble
Separated Shear Layer
Proper Orthogonal Decomposition
Seyed Morteza
Sajadmanesh
1
Energy Conversion Department, Faculty of Mechanical & Energy Engineering, Shahid Beheshti University (SBU), Tehran, Iran
AUTHOR
Mohammad
Mojaddam
2
Energy Conversion Department, Faculty of Mechanical & Energy Engineering, Shahid Beheshti University (SBU), Tehran, Iran
AUTHOR
Arman
Mohseni
ar_mohseni@sbu.ac.ir
3
Energy Conversion Department, Faculty of Mechanical & Energy Engineering, Shahid Beheshti University (SBU), Tehran, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
تأثیر هندسه بافتهای سطح پوسته بر شاخصهای عملکرد حالت پایدار یاتاقانهای ژورنال هیدرودینامیکی
بهبود شاخصهای رفتاری یاتاقانهای ژورنال روغنی با توجه به توسعه فزاینده بهکارگیری آنها به عنوان تکیهگاه اجزای دوار در ماشینآلات صنعتی از اهمیت ویژهای برخوردار است. ایجاد ناهمواریهای (بافت) منظم با هندسه متنوع در سطح داخلی پوسته یاتاقان از جدیدترین روشهای پیشنهادی محققان حوزه روانکاری برای ارتقای کارآیی یاتاقانهای ژورنال هیدرودینامیکی است. در پژوهش حاضر، مقایسه عملکرد یاتاق انهای ژورنال مدور با بافتهای مکعبی، استوانهای و بیضیگون با عمقهای متغیر با چینش در نواحی مختلف پوسته ارزیابی شدهاست. به این منظور معادله رینولدز حاکم بر روانکاری هیدرودینامیکی یاتاقانهای ژورنال روغنی با توجه به تغییرات ضخامت فیلم روانکار، متأثر از هندسه، عمق و محل ایجاد بافتها، اصلاح و به کمک روش حل عددی اجزای محدود، با فرض شرط مرزی رینولدز برای تعیین محدوده کاویتاسیون، بررسی شده است. پس از استخراج پروفیل فشار توزیعی در فیلم سیال روانکار، پارامترهای عملکرد حالت پایدار یاتاقانهای مورد ارزیابی با بافتهای متفاوت، محاسبه و مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج گویای آن است که ایجاد بافت با هر نوع شکل هندسی سبب کاهش مقادیر فشار در فیلم سیال روانکار و تغییر در پارامترهای عملکرد یاتاقان میشود. قرارگیری بافتها در محدوده متناظر با فشار ماکزیمم، از بروز تغییرات قابل ملاحظه مولفههای عملکرد و قرارگرفتن آنها در ناحیه فیلم روانکار کاویتهشده از تأثیر قابل چشمپوشی بافتها بر عملکرد مجموعه حکایت دارند. همچنین نتایج نشان دهنده آنست که اختلاف در پارامترهای عملکرد یاتاقانهای دارای بافتهای کم عمق با هندسههای مورد ارزیابی، قابل ملاحظهتر بوده و با افزایش گودی بافتها، تأثیر شکل هندسی بر عملکرد مجموعه تضعیف خواهد شد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-24026-fa.pdf
2019-10-22
2443
2453
هندسه بافت
یاتاقان ژورنال هیدرودینامیکی
عملکرد استاتیکی
روش حل عددی اجزای محدود
Effect of Shell Surface Texture Geometry on the Steady State Performance Indexes of Hydrodynamic Journal Bearings
Improvement of behavioral indicators of oil journal bearings has particular importance due to the increasing development of their application as support of rotary components in industrial machinery. Creation of regular roughness (texture) with various geometries on the inner surface of a bearing shell is one of the newest methods proposed by the lubrication researchers to enhance the performance of the hydrodynamic journal bearings. In this study, the comparison of the performance of circular bearings with variable cubic, cylindrical and ellipsoid textures of different depths arranged in a different zone of the shell has been evaluated. For this purpose, the governing Reynolds equation on hydrodynamic lubrication of oil journal bearing was modified considering the changes of the film thickness affected by the geometry and position of the textures. This equation was solved by finite element numerical method, applying the assumption of the Reynolds boundary condition for determining cavitation zone. After obtaining the lubricant pressure profile, the parameters of steady-state performance of the bearing with different texture types were calculated and compared together. Results indicate that the creation of textures with any geometry reduces the lubricant pressure and changes the parameters of the bearing performance. Also, the placement of textures in the maximum pressure area leads to significant changes in performance components while their positioning in the lubricant cavitation region has a weak effect on the bearing behavior. Further, the results show that the difference in characteristics of bearing performance with shallow textures is more considerable and with the increase of textures depth the effect of geometry form on the performance will be reduced.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-24026-en.pdf
2019-10-22
2443
2453
Geometry of Texture
Hydrodynamic Journal Bearing
Static Performance
Finite Element Method (FEM)
A.
Rasoolizadeh Shooroki
1
Department of Mechanical Engineering, Yazd University, Yazd, Iran
AUTHOR
A.
Dashti Rahmatabadi
dashti@yazd.ac.ir
2
Department of Mechanical Engineering, Yazd University, Yazd, Iran
AUTHOR
M.
Zare Mehrjardi
3
Engineering Faculty, Ardakan University, Ardakan, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بهینهسازی و مدلسازی برشکاری پلاسما فولاد ضد زنگ ۳۰۹AISI به کمک مدل ترکیبی شبکه عصبی- الگوریتم ژنتیک
در برش پلاسما، یک گاز نجیب با سرعت بالا از نازل دمیده میشود و به کمک یک جرقه فرکانسی ولتاژ بالا، گاز در سر مشعل یونیزه شده و قوس الکتریکی ایجاد میشود. سپس گاز به حالت پلاسما تبدیل میشود که فرآیندی ایدهآل برای برشکاری فلزات سخت است. در این تحقیق، بهینهسازی و مطالعه اثر پارامترهای مؤثر در فرآیند برشکاری پلاسما فولاد ضدزنگ ۳۰۹AISI مورد بررسی قرار گرفت. با انجام آزمایشهای تجربی، تأثیر پارامترهای ورودی شامل شدت جریان، فشار گاز و سرعت حرکت مشعل روی ۳ پارامتر خروجی شامل اندازه عرض برش، منطقه متأثر از حرارت و زبری سطح بررسی شد. تحلیل نتایج نشان داد که شدت جریان، سرعت پیشروی و فشار گاز به ترتیب بیشترین اثر را روی پارامترهای خروجی دارند. از شبکه عصبی مصنوعی (ANN) و الگوریتم ژنتیک برای پیشبینی و بهینهسازی پارامترهای خروجی استفاده شد. نتایج بهدستآمده نشان میدهد مدل شبکه عصبی دقت مناسبی برای پیشبینی پارامترهای خروجی دارد. بهینهسازی پارامترها برای دستیابی به بهترین شرایط برشکاری با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک انجام گرفت. مدل شبکه عصبی بهعنوان تابع هدف و زبری سطح، اندازه شکاف و منطقه متأثر از حرارت بهعنوان ورودی الگوریتم ژنتیک معرفی شدند. نتایج بهدستآمده نشان میدهند که ترکیب شبکه عصبی- الگوریتم ژنتیک یک روش کارآمد برای بهینهسازی فرآیند برشکاری پلاسما است. این روش میتواند برای دیگر فرآیندهای برشی پیشرفته نیز اصلاح و به کار گرفته شود.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-21225-fa.pdf
2019-10-22
2455
2462
برشکاری پلاسما
شبکه عصبی
عرض برش
منطقه متأثر از حرارت
زبری سطح
Optimization and Modeling of Plasma Cutting of AISI 309 Stainless Steel by Using Neural Network-Genetic Algorithm Hybrid Model
In plasma cutting, a noble gas at high speed is blown from the nozzle and ionized with the help of a frequency spark at high voltage and an electric arc is created which cause the gas changes to the plasma state. Plasma cutting is an ideal process for cutting of the hard metals. In this research, the effect of the input parameters and their optimization in plasma cutting of AISI 309 stainless steel were studied. By conducting the different experimental tests, the effect of input parameters including amperage, gas pressure and the cutting speed of torch on the three output parameters of the width of cut (Kerf), heat-affected zone (HAZ) and surface roughness (Ra) were investigated. Analysis of the results showed that the amperage, cutting speed and gas pressure have the highest impact on the output parameters, respectively. The artificial neural network (ANN)-genetic algorithm was used to predict and optimize the output parameters. The results indicate that the artificial neural networks model trained by the genetic algorithm are able to predict the output parameters accurately. Finally, the optimization of output parameters to achieve the best cutting conditions was carried out using the genetic algorithm. The artificial neural network models were considered as the objective function and also, the parameters of the heat-affected zone, surface roughness, and the width of cut were introduced as inputs of the algorithm. According to results, a combination of the neural network and genetic algorithm is an efficient method for optimization of the plasma cutting process. This method can be easily modified and utilized for other advanced cutting methods.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-21225-en.pdf
2019-10-22
2455
2462
Plasma cutting
ANN
Kerf
HAZ
Ra
M.
Mirabdolahi
1
Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Najafabad, Iran
AUTHOR
M.M.
Abootorabi
abootorabi@yazd.ac.ir
2
Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Yazd University, Yazd, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
طول لغزش پوشش نانوکامپوزیت در جریان آرام
سطوح فوق آبگریز، دارای کاربردهای فراوانی از جمله کاهش پسای اصطکاکی، سطوح ضدیخ، ضدخزه و سطوح خودتمیز شونده هستند. همچنین با طراحی دقیق این سطوح میتوان به افزایش ضریب انتقال گرما در انتقال گرمای چگالش دست یافت. در سالهای اخیر روشهای متنوعی برای تولید سطوح فوق آبگریز ارائه شده که برخی از آنها بسیار پیچیده بوده و برای کاربردهای صنعتی دارای قابلیتهای اجرایی چندانی نیستند. در این مقاله ابتدا نمونهای از پوشش نانوکامپوزیت فوق آبگریز به روشی ساده و قابل اجرا برای سطوح بزرگ تولید میشود. با استفاده از این روش سطح فوق آبگریزی با ساختارهای سطحی در چند مقیاس و با زاویه لغزش کمتر از ۱±۵درجه بهدست میآید. پس از ارزیابی مشخصات فوق آبگریزی به اندازهگیری طول لغزش سطح تولید شده پرداخته خواهد شد. لازم به ذکر است که طول لغزش سطوح فوق آبگریز مشخصه کاربردی این سطوح بوده که اندازهگیری آن همواره با چالشهایی همراه است. در این مقاله به کمک سیستم اندازهگیری ساخته شده، طول لغزش پوشش ایجاد شده اندازهگیری شده است. نتایج نشان دهنده آن است که به کمک روش ارائهشده برای تولید این سطوح، طول لغزش حدود ۵۰۰-۴۰میکرون قابل دستیابی خواهد بود.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-18578-fa.pdf
2019-10-22
2463
2469
سطح فوق آبگریز
طول لغزش
ساختارهای سلسلهای
Slip Length of the Nanocomposite Coating in Laminar Flow
The superhydrophobic surfaces have many applications, including skin friction reduction, anti-icing, anti-fouling, and self-cleaning surfaces. Also, with the precise design of these surfaces, it is possible to increase the heat transfer coefficient in the condensation heat transfer. In recent years, a variety of methods have been proposed for the fabrication of the superhydrophobic surfaces, some of which are very complex and not applicable for industrial uses. In this paper, a nanocomposite superhydrophobic coating is produced in a simple and applicable way for large surfaces. Using this method, a superhydrophobic surface with surface structures in multi-scale and with a sliding angle of less than 5 degrees is obtained. After evaluating the specification of superhydrophobic surfaces, slip length measurement of the coating is performed using a fabricated measurement system. It should be noted that the slip length of the superhydrophobic surface is a characteristic feature of these surfaces and always its measurement is associated with challenges. In this research, the slip length of the created coating was measured by use of the proposed measurement system. The results show that the slip lengths of about 40-500 microns can be achieved by use of the proposed measurement system.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-18578-en.pdf
2019-10-22
2463
2469
Superhydrophobic Surfaces
Slip Length
Hierarchical Structures
M.
Saadat Bakhsh
1
Mechanical Engineering Faculty, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
AUTHOR
M.
Mohammad Nouri
mnouri@iust.ac.ir
2
Mechanical Engineering Faculty, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
AUTHOR
OTHERS_CITABLE
مدلسازی سهبعدی اثرات هندسه و آرایش ماتریس میلهها بر جذب میکروذرات در فیلترهای مغناطیسی گرادیان بالا
در این مقاله یک مدل سهبعدی برای بررسی عملکرد فیلترهای مغناطیسی ارائه شده است. این فیلتر متشکل از ماتریسی از میلههای آهنی است که درون کانالی با سطح مقطع مربعی چیده شدهاند و در معرض یک میدان مغناطیسی خارجی هستند. سیال جاری درون کانال محلول آمین است که حاوی میکروذرات FeS است. در مدل ارائهشده ابتدا جذب ذرات مغناطیسی زیر میکرونی برای یک هندسه دوبعدی و در شرایط مختلف بهصورت عددی با استفاده از نرمافزار کامسول (COMSOL) با روش المان محدود محاسبه میشود. توسط این نتایج یک پایگاه داده برای جذب ذرات به ازای سرعتهای مختلف جریان، قطرهای مختلف ذرات و چیدمانهای متفاوت میلهها بهدست آمده است. از طریق پردازش دادههای این پایگاه تعداد ذرات جذب شده روی یک دسته میله سهبعدی توسط انتگرالگیری عددی در راستای عمق میله محاسبه شده است. نهایتاً مقدار جذب ذرات روی ماتریس میلهها به ازای ورود طیف گاوسی از ذرات به کانال تعیین شده است. نشان داده میشود در این فیلترها مقدار جذب ذرات با قطر ذرات رابطه مستقیم و با عدد رینولدز جریان و فاصله عرضی بین میلهها رابطه معکوس دارد. همچنین در شرایط یکسان مقدار فیلتراسیون چیدمان مثلثی میلهها نسبت به چیدمان مستطیلی بیشتر است که البته اختلاف میزان جذب ذرات در این دو آرایش با افزایش سرعت جریان، فاصله بین میلهها و کاهش قطر ذرات کاهش مییابد. این نتایج میتواند برای بهینهسازی فیلتراسیون ذرات در فیلترهای مغناطیسی مورد استفاده قرار گیرد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-17819-fa.pdf
2019-10-22
2471
2480
بازدهی جذب
فیلتر مغناطیسی
جداسازی تحت گرادیان شدید مغناطیسی
طیف گاوسی ذرات
چیدمان ماتریس مغناطیسی
3D Modeling of the Effects of Arrangement and Geometry of the Rod Matrix on the Capturing of Micro-Particles in High Gradient Magnetic Filters
In this paper, a 3D model is proposed for investigating the performance of HGMS filters. This filter consists of a matrix of iron rods arranged in a channel with a square cross-section and subjected to an external magnetic field. The flowing fluid is the amine solution which contains the FeS micro-particles. In the presented model, first, the capture performances of magnetic particles for 2D geometries are calculated numerically at various conditions using COMSOL Multiphysics software through finite element method. Using these results, a database of capture performance has been established for different speeds of the flow, diameters of the particle and arrangement of the rods. By use of the processing of this database, the capture performance of semi-sized particles for a 3D problem is calculated through the integration of captured particles along the length of the rods. Finally, the amount of total particles captured on the rod matrix is obtained for a group of particles with various diameters assuming Gaussian distribution. The results indicate that in HGMS filters, the particle capturing is directly related to the particle diameter but inversely depends on Reynolds number and the vertical distance between the rods. Also, at the same conditions, the filtration of the triangular arrangement of rods is greater than the rectangular arrangement. However, the performance difference of these two arrangements decreases with increase in the flow velocity or increase in the distance between the rods or decrease in the diameter of the particles. These results can be used to optimize the filtration of particles in the magnetic filters at different conditions.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-17819-en.pdf
2019-10-22
2471
2480
Capture Efficiency
Magnetic Filter
High Gradient Magnetic Separation
Gaussian Distribution of Particles
Arrangement of Magnetic Matrix
M.
Sahami
1
Mechanical Engineering Department, Engineering Faculty, Razi University, Kermanshah, Iran
AUTHOR
J.
Jamaati
j.jamaati@razi.ac.ir
2
Mechanical Engineering Department, Engineering Faculty, Razi University, Kermanshah, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
جذب سطحی وانکومایسین روی ریزتیر با کاربرد زیستحسگری بر پایه شبیهسازی دینامیک مولکولی
فرآیند شبیهسازی جذب آنتیبیوتیک وانکومایسین توسط روش دینامیک مولکولی در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته است. این فرآیند به تعیین رفتار جذب وانکومایسین به سطح فعالسازیشده یک حسگر زیستی منجر شده است. با توجه به اهمیت کاربرد آنتیبیوتیکها در فرآیند درمانی آلودگیهای میکروبی، در این مقاله، بررسی سازوکار مولکولی وانکومایسین با نگاه شبیهسازی چند مقیاسی به انجام رسیده است. با توجه به سازوکار عملکرد وانکومایسین، چگونگی اتصال یا جذب آن به یک چیدمان تکلایه مولکولی مد نظر قرار گرفته است. فرآیند جذب روی سطح یک حسگر زیستی شبیهسازی شده است. حسگر زیستی مورد نظر از نوع ریزتیر یکسرگیردار بوده که با تکمیل فرآیند جذب، با توجه به تغییر کشش سطحی تغییر شکل پیدا میکند. این تغییر شکل توسط روشهای محاسباتی چند مقیاسی برای حالات تجربی متناظر به دست آمده است. برای بررسی دقیق متغییرهای این مساله، مدلهای دینامیک مولکولی برای سطح حسگر حین جذب زیستی در حالات خلأ و محیط آبی حل شده است. چگونگی بررسی فرآیند جذب در غالب بررسی مقدار پارامتر انرژی متناظر با کشش سطحی با تغییرات فاصله مولکول هدف و سطح جذب بوده است. همچنین در تعیین فواصل چیدمان مولکولی لایه فعال سطح جاذب روی حسگر، الگوریتمی برای انتخاب چیدمان با توجه به کارهای تجربی مورد توجه قرار گرفته است. مقادیر کشش سطحی بهدستآمده در محدوده کارهای تجربی به دست آمده است.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-22300-fa.pdf
2019-10-22
2481
2489
دینامیک مولکولی
وانکومایسین
جذب مولکولی
شبیهسازی
ریزتیر یکسرگیردار
Vancomycin Adsorption on Microcantilever Based on Molecular Dynamics Simulation
Adsorption simulation of vancomycin antibiotic is done using molecular dynamics. The simulation results show the adsorption behavior of vancomycin on a functionalized biosensor. Regarding the importance of vancomycin, its molecular function is simulated using multiscale discipline. Adsorption to a single assembly monolayer is considered according to vancomycin’s in-vivo function. A selected biosensor is a non-symmetrically functionalized microcantilever which undergoes deformation as a result of changes in surface tension regarding functionalized surface. Multiscale simulations implemented to calculate microcantilever deformation. Molecular models in a vacuum and aquatic media are taken into account. Energy parameters related to surface tension is studied versus the distance of target molecules to the surface of the biosensor. To calculate the distance between receptor molecules in single assembly monolayer, an algorithm is proposed based on experimental results.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-22300-en.pdf
2019-10-22
2481
2489
Molecular Dynamics
Vancomycin
Molecular Absorption
Simulation
Microcantilever
F.
Mollaei
1
Aerospace Research Institute, Tehran, Iran
AUTHOR
P.
Aliparast
aliparast@ari.ac.ir
2
Aerospace Research Institute, Tehran, Iran
AUTHOR
A.
Naghash
3
Aerospace Department, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
مدلسازی عددی هایپرتروفی کانسنتریک بطن چپ قلب انسان
بیشترین میزان مرگومیر در کشورهای پیشرفته صنعتی در اثر بیماریهای دستگاه قلبی- عروقی اتفاق میافتد. تلاشهای اخیر در راستای مدلسازی عددی رفتار قلب انسان در حالت عادی و در صورت وقوع بیماریهای مختلف این امکان را فراهم ساختهاند تا بتوان راهی برای مطالعه رفتار و آزمایش راههای درمان بهصورت مجازی پیدا کرد تا آسیبهای وارده به بدن انسان حداقل شوند. هایپرتروفی بطنها که در اثر افزایش فشار و حجم خون داخل بطن ایجاد میشود، میتواند باعث تغییر در ساختار و عملکرد آن شده و منجر به نارسایی قلبی شود. در این پژوهش بیماری هایپرتروفی کانسنتریک بطن چپ قلب انسان در نرمافزار کامپیوتری شبیهسازی شد. مدل بطن چپ قلب در نرمافزار تجاری المان محدود غیرخطی ابکس/استاندارد با استفاده از سابروتین یومت براساس علم مکانیک محیطهای پیوسته بهکار گرفته شد. سعی شد راستاهای فیبرها با جزئیات و دقت بیشتری تعیین گردند و پراکندگی راستاهای فیبرها و صفحات قلبی در مدل غیر همسانگرد هایپرالاستیک دارای رشد، مد نظر قرار گیرند. با افزایش فشار داخل بطن و تنش دیواره، ضریب رشد صفحهای کمکم از داخل بطن در ناحیه اندوکاردیوم تا ناحیه اپیکاردیوم افزایش یافت و سرانجام سراسر دیواره ضخیمتر شد. بعد از باربرداری نیز کمی تنش پسماند در بطن مشاهده شد. تغییرات ضریب رشد صفحهای برحسب تنش نشان داد که در حوالی فشار بیشینه داخل بطن، ضریب رشد با تقریباً ثابتماندن تنش به مقدار چشمگیری افزایش یافت.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-19547-fa.pdf
2019-10-22
2491
2498
هایپرتروفی کانسنتریک بطن چپ
مکانیک رشد
پراکندگی فیبرهای قلبی
مواد هایپرالاستیک
سابروتینهای ابکس
Numerical Modeling of Concentric Left Ventricular Hypertrophy of the Human Heart
Cardiovascular diseases are the major cause of death in industrialized countries. Recent attempts in computational modeling of the human heart in normal and diseased conditions made it possible to find a way to predict the behavior and test the cures virtually with less harm for the human body. Ventricular hypertrophy that occurs in response to blood pressure and volume overload in ventricles can change its property and function and finally lead to heart failure. In this research, concentric left ventricular hypertrophy of the human heart was modeled in silico. The left ventricle (LV) model was implemented into the commercial nonlinear finite elements (FE) software ABAQUS/STANDARD through the user-defined subroutine UMAT based on continuum mechanics. We tried to determine the fibers distribution with more accuracy and considered the fibers and sheets dispersion in the anisotropic hyperelastic growing model. When the ventricular pressure and the resultant wall stress increased, the sheet growth multiplier started to increase from the endocardium to the epicardium and the ventricular wall became thicker. Residual stresses were observed in the model after unloading. Sheet growth multiplier changes versus stress showed that sheet growth multiplier increased dramatically near the maximum pressure while the stress remained almost constant.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-19547-en.pdf
2019-10-22
2491
2498
Concentric Left Ventricular Hypertrophy
Growth Mechanics
Heart Fibers Dispersion
Hyperelastic Materials
Abaqus User Subroutines
S.
Torbati
1
School of Mechanical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
AUTHOR
A.
Daneshmehr
daneshmehr@ut.ac.ir
2
School of Mechanical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
طراحی بهینه چند هدفی و تحلیل فرکانس طبیعی تیرهای کامپوزیتی آلیاژی حافظهدار با استفاده از الگوریتم ژنتیک
آلیاژهای حافظهدار نسل جدیدی از مواد هوشمند هستند که موضوع بسیاری از پژوهشها در سالهای اخیر بودهاند. در این پژوهش از سیمهای آلیاژی حافظهدار برای بهبود رفتار ارتعاشی و ساختاری تیرهای کامپوزیتی استفاده شده است. یک حل عددی برای محاسبه فرکانسهای طبیعی تیر دوسرگیردار ارائه شد و نتایج بهدستآمده در این پژوهش با نتایج مراجع موجود صحهگذاری شد. دو هدف اساسی که در این پژوهش دنبال شد، نخست تحلیل اثر پارامترهای طراحی سیمهای آلیاژی حافظهدار تعبیهشده بر فرکانسهای طبیعی تیرهای کامپوزیتی و دوم طراحی بهینه آلیاژهای حافظهدار برای بهبود رفتار ساختاری و ارتعاشاتی تیر کامپوزیتی است. در مرحله نخست اثر پارامترهای طراحی سیمهای آلیاژی حافظهدار شامل تعداد و قطر نسبی سیمها بر فرکانسهای طبیعی و جرم کل سازه مورد بررسی قرار گرفت. در مرحله دوم، بیشینهسازی فرکانس طبیعی نخست سازه و کمینهسازی وزن کلی سازه به عنوان توابع هدف فرآیند بهینهسازی چند هدفی در دستور کار قرار گرفت و با بهکارگیری الگوریتم ژنتیک و روش بهینهسازی مجموع وزنی انجام پذیرفت. نتایج بهدستآمده از فرآیند بهینهسازی این پژوهش کارآیی بالای روش پیشنهادی را در بهبود رفتار ارتعاشی و ساختاری تیر کامپوزیتی آلیاژی حافظهدار مورد تایید قرار داد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-18552-fa.pdf
2019-10-22
2499
2509
کامپوزیت آلیاژی حافظهدار
طراحی بهینه
الگوریتم ژنتیک
فرکانس طبیعی
Multi-Objective Optimal Design and Natural Frequency Analysis of Shape Memory Alloy Composite Beams Using Genetic Algorithm
Shape memory alloys (SMAs) are a new generation of smart materials which was the subject of researches in recent years. In this study, SMAs are employed to improve the vibrational and structural behavior of composite beams. A numerical solution was presented for natural frequency analysis of the clamped-clamped beam and the obtained results were validated with results of available references. Two main goals were followed in this study: first, analysis the influences of effective design parameters of embedded SMA wires on natural frequencies of composite beams and second, optimal design of SMAs to improve the vibrational and structural behavior of composite beam. In the first step, the effect of design parameters of shape memory alloy wires including the number and the diameter of wires on natural frequencies and total mass of structure was studied. In the second step, maximization of the first natural frequency of the structure and minimization of the total weight of the structure was the objective function of multi-objective optimization process which was performed by employing the genetic algorithm and weighted sum optimization approach. The obtained results of optimization processes confirmed the high efficiency of the proposed approach to improve the vibrational and structural properties of Shape memory alloys composite beam.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-18552-en.pdf
2019-10-22
2499
2509
Shape Memory Alloy Composites
Optimal Design
Genetic Algorithm
Natural Frequency
F.
Nazari
1
Mechanical Department, Engineering Faculty, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
AUTHOR
M.H.
Abolbashari
abolbash@um.ac.ir
2
Mechanical Department, Engineering Faculty, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
AUTHOR
Seyed Mahmoud
Hosseini
3
Industrial Department, Engineering Faculty, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
توسعه مدل آیروالاستیک هواپیمای کامل برای بررسی اثر انعطافپذیری بر ضرایب دینامیک پروازی آن
هواپیماهای بدون سرنشین که اغلب سبک و انعطافپذیرند از جمله وسایل پرنده پرکاربرد در سالهای اخیر هستند که بسیار مورد توجه طراحان حوزه هوافضا قرار گرفتهاند. نکته مهم در مورد طراحی این پرندهها تاثیر متقابل تغییر شکلهای سازه و بارهای آیرودینامیکی است یعنی انعطافپذیر بودن پرنده سبب میشود حین اعمال بارهای آیرودینامیکی تغییر شکلهایی در پرنده ایجاد شود که سبب تغییر در ضرایب و مشتقات آیرودینامیکی آن خواهد شد. در پژوهش حاضر اثر انعطافپذیری سازه بر مشتقات آیرودینامیکی استاتیکی و دینامیکی و به ویژه پایداری عرضی پرنده، مورد مطالعه قرار گرفته و مدلی برای محاسبه سریع این ضرایب معرفی شده است. این مدل براساس روش آیرودینامیک سریع و تیر الاستیک است و برای پرنده کامل و نامقید ارائه شده است. تحلیل سازه با روش مودال و با استفاده از شکل مودهای تیر (با روش اجزا محدود) و محاسبات آیرودینامیکی با روش پنل سهبعدی (ترکیب چمشه و دابلت) انجام شده و معادلات آیروالاستیک پرنده کامل بهصورت همگیر و برحسب عملگرهای ماتریسی توسعه داده شده است. در انتها پس از صحتسنجیهای انجامشده، برای یک هواپیمای بدون سرنشین، تاثیر انعطافپذیری بر مشتقات در دو حالت مطالعه شده است. در یک حالت ضریب بار لیفت تغییر کرده و پس از تریم کردن پرنده، مشتقات مختلف محاسبه شده است. در حالت دیگر، با تغییر طول بال، مشتقات پرنده به ازای مقادیر مختلف نسبت منظری محاسبه شده است. نتایج نشان میدهد که انعطافپذیری پرنده مورد مطالعه میتواند تا چند ده برابر حالت صلب، افزایش در برخی مشتقات عرضی پرنده ایجاد کند.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-28593-fa.pdf
2019-10-22
2511
2521
آیروالاستیسیته
پایداری
پرنده بدون سرنشین بلند پرواز
مشتقات آیرودینامیکی
پرنده انعطافپذیر
Developing an Aero-Elastic Model of a Full Aircraft to Study the Effect of Flexibility on its Flight Dynamics Derivatives
Flexible and lightweight unmanned aerial vehicles (UAVs) have shown their widespread applications in recent years and hence attracted so much attention of various aerospace communities. Due to their high flexibility, the interactions of aerodynamic loading and structure deformations are the dominant factor in their design process. Aerodynamic causes a set of deformations in the structure which consequently alters aerodynamic coefficients. In the current study, the effect of UAV flexibility on aerodynamic derivatives and lateral stability of the vehicle was investigated and an efficient method is proposed to provide an accurate estimation of the aerodynamic coefficients. This method is based on fast aerodynamic calculations as well as the formulation of elastic beams and is given for a full free-free airplane. Vehicle analysis is conducted by using the Modal beam formulation (through finite element mode shapes) and aerodynamic calculations based upon the 3D panel method (source–doublet combination). The final aero-elastic coupled formulation the whole system is also given in terms of matrix operators. Verification studies are conducted for a special type of UAV and flexibility effects on derivatives are evaluated in the two states. In a first evaluation, the lift load factor is altered and after trimming the airplane, various aerodynamic derivatives are computed while in the second evaluation, with varying the wingspan length, the aerodynamic derivatives are obtained at each aspect ratio of the wing. Results show that flexibility can enhance some of the stability derivatives of the UAV up to several times.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-28593-en.pdf
2019-10-22
2511
2521
Aero-Elasticity
Stability
HALE UAV
Aerodynamic Derivatives
Flexible Airplane
M.
Borhanpanah
1
Department of Aerospace Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran
AUTHOR
R.
Dehghani Firouz-Abadi
firouzabadi@sharif.ir
2
Department of Aerospace Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
مدلسازی و شبیهسازی دینامیک غیرخطی فلپینگ روتور هلیکوپتر با احتساب آفست، گشتاور وزن پره و فرکانس فلپینگ
فلپینگ تیغه روتور هلیکوپتر منجر به تقارن لیفت در روتور هلیکوپتر میشود و تاثیر قابل توجهی در پایداری و کنترل دارد. در این مقاله به مدلسازی فلپینگ هلیکوپتر در حضور نیروها و گشتاورهای آیرودینامیکی و بررسی اثر آفست، گشتاور وزن پره، فنر مقاوم در لولا، هندسه پره، اثر فرکانس طبیعی و نسبت پیشروی برای دستیابی به رفتار قابل اطمینانی از فلپینگ مورد بررسی قرار گرفته است. در شبیهسازی به اثرات زوایای کوچک و بزرگ فلپینگ و نقش آفست در گشتاورهای وارد شده بر پره و همچنین نقش نسبت پیشروی در گشتاورها پرداخته شده است. مدلهای مختلف دینامیکی فلپینگ و معادلات برای پرواز هاور و کروز هلیکوپتر به طور کامل ارائه میشود و برای یک مثال عددی همه موارد مهم مورد بررسی قرار میگیرد. همچنین اثر جریان غیریکنواخت در معادلات فلپینگ پره، تاثیر فرکانس طبیعی حرکت فلپینگ با آفست پره ارائه میشود. این مهم منجر به افزایش دقت در مدلسازی پدیده فلپینگ در هلیکوپتر میشود. نتایج شبیهسازی نشاندهنده اهمیت و میزان تاثیر آفست، گشتاورها و نیروهای وارد شده بر پره در حرکت فلپینگ است که منجر به افزایش دقت در مدلسازی میشود.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-19245-fa.pdf
2019-10-22
2523
2534
هلیکوپتر
دینامیک فلپینگ
شبیهسازی
آفست
گشتاور وزن پره
Modeling and Simulation of Nonlinear Dynamics of Helicopter Rotor Flapping Considering Offset, Blade Weight Moment and Frequency of Flapping
The helicopter rotor blade flapping results in a helicopter rotor symmetry lift and has a significant impact on stability and control. In this paper, the modeling of helicopter flapping in the presence of aerodynamic forces and moments and the effect of offset, blade torque, hinge resistant spring, blade geometry, natural frequency effect, and forward ratio to achieve reliable relief from flapping was investigated. In the simulation, the effects of small and large flapping angles and the role of offset on the momentum entered on the blade, as well as the role of the forward ratio in moments were investigated. Different models of flapping dynamics and equations for the flight of a hover and are fully presented and all of the important issues are examined for a numerical example. Also, the effect of non-uniform flow in the flapping equations of the blade is the effect of the natural frequency of the flapping motion with the blade offset. This leads to increasing the accuracy in modeling the phenomenon of on a helicopter. Simulation results show the importance and impact of offsets, moments and forces imposed on the blade in the motion of the flapping, which leads to an increase of accuracy in modeling.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-19245-en.pdf
2019-10-22
2523
2534
Helicopter
Flapping Dynamics
Simulation
Offset
Blade Weight Moment
M.
Navabi
m_navabi@sbu.ac.ir
1
New Technologies Engineering Depatment, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
AUTHOR
H.
Ghaffari
2
New Technologies Engineering Depatment, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
تأثیر پارامترهای جوشکاری لیزر تپی ND: YAG بر تحولات ریزساختاری و خواص مکانیکی فولاد زنگنزن دوفازی 2205
فرایند جوشکاری لیزر تپی ND: YAG با سرعت و گازهای محافظ مختلف بر روی فولاد زنگ نزن دوفازی 2205 اعمال شد. تأثیر پارامترهای مختلف بر تحولات ریزساختاری و خواص مکانیکی مورد بررسی قرار گرفت. چهار منطقه مختلف با محتوای آستنیت ثانویه متفاوت در ریزساختار جوش مشاهده شد. با تغییر گاز محافظ از آرگون به نیتروژن، درصد آستنیت ثانویه بهطور چشمگیری تغییر نکرد. کسر آستنیت ثانویه با افزایش سرعت جوشکاری حدود 38 درصد کاهش نشان داد. عمق نفوذ جوش با تغییر گاز محافظ از آرگون به نیتروژن (حدود 26 و 14 درصد به ترتیب در سرعت 3/8 و 8/3 میلیمتر بر ثانیه) و با افزایش سرعت جوشکاری (حدود 43 و 34 درصد به ترتیب تحت گاز محافظ آرگون و نیتروژن) کاهش یافت. تغییرات در مقادیر ریزسختی در امتداد خط جوش با مشخصههای ریزساختاری ارتباط داده شد. تغییر سرعت جوشکاری تأثیر چشمگیری بر تغییرات سختی نداشت. اما تغییر گاز محافظ از آرگون به نیتروژن سبب افزایش قابل توجه سختی شد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-26359-fa.pdf
2019-10-22
2535
2541
فولاد زنگنزن دوفازی 2205
جوشکاری لیزر تپی
سرعت جوشکاری
گاز محافظ
ریزسختی
Effect of ND: YAG Pulsed Laser Welding Parameters on Microstructural Evolutions and Mechanical Properties of 2205 Duplex Stainless Steel
The Nd: YAG pulsed laser welding process with different speed and shielding gas was applied on 2205 duplex stainless steel. The effects of different parameters on the microstructural evolutions and mechanical properties were investigated. Four different zones with different secondary austenite contents were observed in the weld microstructure. By changing the shielding gas from argon to nitrogen, the secondary austenite percentage was not significantly varied. The secondary austenite fraction was showed about 38% reduction with increasing the welding speed. The weld penetration depth decreased with changing the shielding gas from argon to nitrogen (about 26% and 14% reduction at speed of 3.8 and 8.3 mm/s, respectively) and increasing the welding speed (about 43% and 34% reduction under shielding gas of argon and nitrogen, respectively). The variations in microhardness values along the weld line were correlated to the microstructural characterizations. Changing the welding speed had no significant effect on the microhardness variations, but changing the shielding gas from argon to nitrogen caused a significant increase of microhardness.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-26359-en.pdf
2019-10-22
2535
2541
2205 Suplex Stainless Steel
Pulsed Laser Welding
Welding speed
Shielding Gas
Microhardness
M.
Salavati
1
Department of Materials Engineering, Bu-Ali Sina University, Hamedan
AUTHOR
Y.
Mazaheri
y.mazaheri@basu.ac.ir
2
Department of Materials Engineering, Bu-Ali Sina University, Hamedan
AUTHOR
M.
Sheikhi
3
Department of Materials Engineering, Bu-Ali Sina University, Hamedan
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
طراحی و تحلیل عددی دهانه ورودی مافوق صوت متقارن محوری در عدد ماخ 3
دهانه ورودی مافوق صوت، نقش کلیدی در عملکرد موتورهای هواتنفسی به ویژه موتورهای رمجت دارد. کاربرد دهانه ورودی در موتورهای رمجت این است که سرعت هوا را از جریان آزاد تا سرعتی که با سرعت شعله در دسترس در محفظه احتراق سازگار است، کاهش دهد. از اینرو طراحی دقیق و صحیح دهانه ورودی، تاثیر بسزایی بر عملکرد کل سیستم و پارامترهای اصلی موتور رمجت دارد. در کار حاضر یک دهانه ورودی تراکم خارجی متقارن محوری برای عملکرد در عدد ماخ پروازی ۳ طراحی شده است. از آنجا که رفتار جریان برای این نوع دهانه ورودی پیچیدهتر از دهانه ورودی دوبعدی است یک برنامه کامپیوتری برای حل معادلات مربوط به گذر جریان مافوق صوت از روی مخروط و نیز ارتباط بین پارامترها و اصول و قیود طراحی دهانه ورودی متقارن محوری تدوین شده است که هندسه نهایی شامل جزییات هندسی مخروط، کلاهک دهانه و کانال زیرصوتی را بهصورت یکپارچه به عنوان خروجی رسم میکند. از آنجا که نیروهای لزجت را بهدلیل تاثیر بر الگوی شاکها و جدایش جریان نمیتوان نادیده گرفت، شبیهسازی و الگوی رفتار جریان لزج بهوسیله نرمافزار دینامیک سیالات محاسباتی بررسی و صحتسنجی شده است. بدین منظور از مدل RNG K-ɛ برای مدلسازی اغتشاش جریان و از دقت مرتبه دوم برای گسستهسازی ترم جابجایی استفاده شده است. نتایج حاصل نشان میدهد که هندسه طراحیشده میتواند الزامات عملکردی مورد نظر را برآورده سازد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-19668-fa.pdf
2019-10-22
2543
2550
دهانه ورودی
مافوق صوت
تراکم خارجی
متقارن محوری
دینامیک سیالات محاسباتی
Design and Analysis of Axisymmetric Supersonic Inlet at Mach 3
Supersonic inlet has a key role in the performance of air-breathing engine special in ramjet engines. The function of a ramjet engines diffuser is to decelerate the air velocity from its free-stream at the intake to a velocity which is compatible with the available flame velocity. Accurate design of inlet has an important effect on the performance of a ramjet system and its main parameters. In this study, an external compression supersonic inlet designed at Mach 3. Flow behavior for this type of inlet is more complicated than the two-dimensional inlet. Because of this character, a computer program for solving the equations of supersonic flow through the cone, and the relationship between the parameters and the principles of the inlet has developed which integrates the final geometry, including center body geometrical details, inlet cowling and subsonic channel as . Since viscous forces cannot be ignored because they cause complex shock patterns and flow separation, the simulation and flow behavior pattern is modeled and validated by computational fluid dynamics software. For this purpose, the RNG K-ɛ model was used for flow turbulence modeling and second-order accuracy was used for of convection term. The results show that the designed geometry can meet the desired performance requirements.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-19668-en.pdf
2019-10-22
2543
2550
Inlet
Supersonic
External compression
Computational fluid dynamic
M.H.
Mohammadi
1
University Complex of Mechanical & Aerospace Engineering, MalekAshtar University of Technology, Isfahan, Iran
AUTHOR
M.
Asghari
asghari@mut-es.ac.ir
2
University Complex of Mechanical & Aerospace Engineering, MalekAshtar University of Technology, Isfahan, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
تعیین پنجره شکلدهی ورق فولادی St12 در فرآیند شکلدهی تدریجی تکنقطهای هرم ناقص به روش تجربی
شکلدهی تدریجی نوعی از روشهای نمونهسازی سریع به شمار میآید و از انعطاف پذیری و صرفه اقتصادی بالایی در حجم تولید کم برخوردار است. با این وجود، کمبود دانش فنی، استفاده از این روش را در صنعت دچار چالش نموده است. از جمله مواردی که میتواند کمک شایانی در بکارگیری عملی این فرآیند بنماید، پنجره فرآیندی مناسب میباشد؛ پنجرهای که به کمک آن بتوان حداکثر عمق پارگی ورق را با توجه به جنس، ضخامت و زاویه جداره شکلدهی، تعیین کرد. در این پژوهش، ابتدا شکلپذیری ورق فولادی کم کربن از جنس St۱۲ با ضخامتهای۱.۲۵ و ۱.۵۰ میلیمتر در فرآیند شکلدهی تدریجی تک نقطهای یک هرم ناقص با زوایای جداره ثابت مختلف به روش تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. سپس، شکلپذیری هرم ناقص با زاویه جداره متغیر، تحت دو هندسه جداره متفاوت مطالعه شده است. بر اساس نتایج تجربی، پنجرههای فرآیندی بر حسب بیشترین عمق قابل شکلدهی و زاویه جداره ارائه میشود و تحت شرایط متفاوت با یکدیگر مقایسه میگردند. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داده است که زاویه جداره بحرانی برای ورق St۱۲ در شکلدهی هرم با زاویه جداره ثابت، متفاوت از هرم با زاویه جداره متغیر میباشد و به ابعاد قاعده هرم و ضخامتهای مورد بررسی بستگی ندارد. زاویه جداره بحرانی برای هرم با زاویه ثابت و متغیر به ترتیب برابر با و بدست آمد. به علاوه، برای هرم با زاویه جداره ثابت، توزیع ضخامت تقریبا ثابت، در حالی که برای هرم با زاویه جداره متغیر، توزیع ضخامت در طول مسیر تغییر مینماید.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-20510-fa.pdf
2019-10-22
2551
2558
شکلدهی تدریجی تک نقطهای
شکلپذیری
پنجره فرآیندی
ورق فولادی کم کربن
Determination of Process Window of St12 Steel Sheet in Single Point Incremental Forming of a Truncated Pyramid by Experimental Method
Incremental forming is considered as one of the rapid prototyping methods and has a high degree of flexibility and cost-effectiveness at low production volume. Meanwhile, the lack of technical knowledge has challenged the use of this method in the industry. One of the things that can help the actual usage of this process is the suitable process window; a window used to determine maximum tearing depth of the sheet with respect to the material, thickness and wall angle. In this study, firstly, the formability of low-carbon steel sheet, St12, with the thicknesses of 1.25 and 1.50 mm in single point incremental forming of a truncated pyramid with different constant wall angles has been investigated experimentally. Then, it is compared with the formability of the truncated pyramid with variable wall angles under two different wall geometries. Based on the experimental results, the process windows are presented in terms of the maximum depth and wall angle and compared to each other under different circumstances. The results showed that the critical wall angle for St12 sheet in incremental forming of a truncated pyramid with a fixed wall angle differs from the pyramid with variable wall angle, but doesn't depend on the size of the pyramid base. The critical wall angle for the fixed and variable wall angle pyramids was obtained 67⁰ and 75⁰, respectively. For a pyramid with a fixed wall angle, the thickness distribution of the wall is almost constant, while for a pyramid with a variable wall, it varies along the path.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-20510-en.pdf
2019-10-22
2551
2558
Formability
Process Window
Low-Carbon Steel Sheet
Single point incremental forming
Formability
Process window
Low-carbon steel sheet
R.
Panahi liavoli
1
1Mechanical Engineering Depatment, Advanced Material Forming Research Center, Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
AUTHOR
M.
Bakhshi Jooybari
bakhshi@nit.ac.ir
2
Advanced Material Forming Reserach Center, Babol Noshirvani University of Technology
AUTHOR
H.
Gorji
3
Advanced Material Forming Reserach Center, Babol Noshirvani University of Technology
AUTHOR
Mohammad Javad
Mirnia
4
Advanced Material Forming Reserach Center, Babol Noshirvani University of Technology
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
تصحیح مدل واماندگی دینامیکی بوئینگ ورتل با درنظر گرفتن آثار ناپایای جریان
در میان مدلهای نیمهتجربی موجود، مدل بوئینگ- ورتل از تعداد پارامتر وابسته به آزمایشهای تجربی کمتری استفاده میکند. این مدل برخلاف روابط ساده و عملکرد مناسب، ضرایب آیرودینامیکی برآ و گشتاور پیچشی مقطع را در برخی از زوایای حمله با دقت لازم پیشبینی نمیکند. این در حالی است که مشابه با اکثر مدلهای نمیهتجربی، آثار ناپایای ناشی از دنبالههایجریان در پشت مقطع را نیز در نظر نمیگیرد. بهمنظور افزایش دقت ضرایب آیرودینامیکی مدل، هدف اصلی مقاله حاضر تصحیح و توسعه مدل بوئینگ- ورتل با درنظرگرفتن آثار ناپایای دنبالههایجریان است. در همین راستا با استفاده از تئوری آیرودینامیک ناپایا براساس تابع وگنر، آثار ناپایای مذکور بهوسیله معرفی یک زاویه حمله مؤثر جدید شامل درجات آزادی خمش و پیچش مقطع بههمراه مشتقاتشان در نظر گرفته میشوند. سپس به کمک زاویه حمله مؤثر معرفیشده و همچنین آثار جرم ظاهری جریان ضریب برای مدل اصلاح میشود. در ادامه با انجام بررسیهای لازم، ضریب گشتاور پیچشی جدید و متفاوتی برای مدل بوئینگ- ورتل پیشنهاد و جایگزین میشود. در نهایت صحت ضرایب آیرودینامیکی معرفی شده در مقایسه با نتایج آزمایشهای تجربی موجود، تایید و مدل پیشنهادی اعتبارسنجی میشود و تفاوتهای مدل پیشنهادی در مقایسه با مدل اصلی بوئینگورتل نمایش داده میشود. نتایج بهدستآمده حاکیاز اصلاح ضریب نیروی برآ در ناحیه خطی منحنی برآ، بهبود مقدار ضریب بیشینه برآ و زاویهحمله متناظر آن و ارتقا ضریب گشتاور در مدل بوئینگ- ورتل است. در این مقاله همچنین اثر تغییرات فرکانس کاهشیافته روی زاویه حمله مؤثر بهصورت پارامتری بررسی و مشاهده میشود با افزایش فرکانسکاهشیافته تا مقدار۰/۳۶، آثار ناپایای دنبالههایجریان روی مقدار زاویه حمله مؤثر مقطع به بیشترین مقدار خود میرسند. همچنین ملاحظه میشود تغییر موقعیت محورپیچ مقطع در فرکانسهای کاهشیافته بزرگتر از ۰/۱، مشخصات زاویه حمله مؤثر ناشی از آثار ناپایای دنبالههایجریان را تغییر خواهد داد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-19339-fa.pdf
2019-10-22
2559
2569
آیرودینامیک
واماندگی دینامیکی
بوئینگ ورتل
آثار دنباله
Development of Boeing-Vertol Dynamic Stall Model Considering Unsteady Flow Effects
In precision of the aerodynamic coefficients, modification and development of the Boeing-Vertol model are the main goal of the presented paper in which unsteady wake effects are considered. Hence, this paper uses based on Wagner function to consider the unsteady wake effects and to introduce an effective angle of airfoil degrees of freedom and their derivatives for both bending and pitching oscillations. The aerodynamic lift coefficient of the Boeing- model is improved by using the introduced effective angle of attack and flow apparent mass effects. Also, a new pitching moment coefficient is introduced and is replaced in the model. The introduced aerodynamic coefficients are validated and verified by experimental data and also compared with the original model. The obtained results represent correction of the lift coefficient of the Boeing Vertol model in of the static lift curve and improvement of maximum lift coefficient and of . Also, the results show that the proposed formulation enhances the Boeing Vertol model to predict moment coefficient in dynamic condition. In addition, a parametric study is conducted to investigate the effects of reduced frequency on effective angle of attack and it is shown that while reduced frequency increases to 0.36, unsteady wake effects on effective angle of attack of an airfoil reach to its maximum value. Moreover, for reduced frequencies upper than 0.1, pitch axis location changes the characteristics of the effective angle of attack of the airfoil.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-19339-en.pdf
2019-10-22
2559
2569
Aerodynamic
dynamic stall
Boeing-Vertol
Wake Effects
M.H.
Sadr
sadr@aut.ac.ir
1
Aerospace Engineering Department, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
AUTHOR
D.
Badiei
2
Aerospace Engineering Department, New Sciences & Technologies Faculty, University of Tehran, Tehran, Iran
AUTHOR
Sh.
Shams
shahrokh.shams@ut.ac.ir
3
Aerospace Engineering Department, New Sciences & Technologies Faculty, University of Tehran, Tehran, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
شناسایی تجربی خواص مکانیکی و میرایی یک ماده ویسکوالاستیک با استفاده از تست ریلکسیشن
هدف از انجام این مقاله استخراج پارامترهای دینامیکی یک نمونه ماده ویسکوالاستیک میباشد. مدل مکانیکی درنظرگرفتهشده برای ماده ویسکوالاستیک، مدل جامد خطی استاندارد میباشد. جهت استخراج پارامترهای مدل، ابتدا نمونه ماده ویسکوالاستیک از نوع پلیمری ساخته شد. سپس تحت اثر اعمال مقدار کرنش ثابت اولیه قرار گرفت و بلافاصله تغییرات نیروی فشاری با گذشت زمان اندازهگیری شد. در ادامه، با استفاده از روابط حاکم بر توابع مدل ویسکوالاستیک جامد خطی استاندارد با مقایسه توابع ریلکسیشن تئوری و تجربی، خواص دینامیکی ماده ویسکوالاستیک نظیر مدولهای ذخیره و اتلاف و خاصیت میرایی آن برحسب فرکانس شناسایی شد. جهت بررسی اثر گذشت زمان بر خواص مکانیکی نمونه ویسکوالاستیک پلیمری، بررسیها در دو زمان کامل متفاوت یعنی در ۱۰برابر گذشت زمان نسبت به بررسی اول تکرار شد. همچنین تأثیر میزان کرنش ثابت بر روی خواص دینامیکی و میرائی ماده ویسکوالاستیک با سه سطح مختلف کرنش ثابت بررسی شد. نتایج نشان میدهد که با گذشت زمان تقریباً طولانی، خاصیت میرائی ماده ویسکوالاستیک کاهش یافته و سفتی دینامیکی افزایش یافته است. برای فشردگی mm۲ در تست اول مقدار مقدار تابع ریلکسیشن در زمان صفر برابر N/m۲ ۵۱۳۱۷۷/۲=(۰)E و بعد از گذشت ۷۰روز، این مقدار N/m۲ ۶۶۶۰۶۰/۸ =(۰)E شده است. مقادیر تابع ریلکسیشن در زمان بینهایت برای تست اول N/m۲ ۴۵۸۷۱۷/۹=(∞)Eو در تست دوم مقدار N/m۲ ۵۷۳۰۲۹/۷=(∞)Eمیباشد. نتایج بیانگر این است که در کرنشهای ثابت کوچکتر، کارایی نمونه ساختهشده از ماده ویسکوالاستیک در اتلاف انرژی بیشتر است. همچنین مدول یانگ ماده در تخمین تجربی انجام شده MPa۰/۸۹بهدست آمده است.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-24346-fa.pdf
2019-10-22
2571
2579
ماده ویسکوالاستیک
تست تجربی ریلکسیشن
مدل جامد خطی استاندارد
مدولهای ذخیره و اتلاف
میرایی
Experimental Identification of Mechanical and Damping Properties of a Viscoelastic Material Using the Relaxation Test
This study aims to extract the dynamic parameters of a viscoelastic material sample. The mechanical model considered for material is the standard linear solid model. To extract the parameters of the model, first, a sample of the polymer was made. Then, it was subjected to a constant initial value and pressure were measured over time. Then, using the governing relations of the standard linear solid model, by comparing theoretical and experimental relaxation functions, the dynamic properties of the material, such as storage and loss modulus, and its damping property in terms of frequency. To investigate the effects of time passing on the dynamic mechanical properties of the material, the studies were repeated at a different time, which was ten times more than the first study. Also, the effects of constant strain amplitude on the dynamic mechanical properties and damping characteristic of the sample were investigated with three different levels of strain. These values the relaxation function in the first test for the displacement of 2 mm were E(0)=523177.2 N/m2 and after 70 days this value was equivalent to E(0)=666060.8 N/m2. In the same test, the values of the relaxation function for the first test are equivalent to E(∞)=458717.9 N/m2 and in the second test, the value is E (∞)=573029.7 N/m2 Also, the results show that, in smaller constant strains, the efficacy of the material is greater in energy dissipation. In addition, the intrinsic parameter of the Young Modulus is obtained in the experimental estimate of 0.89 MPa.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-24346-en.pdf
2019-10-22
2571
2579
Viscoelastic material
Experimental relaxation test
standard linear solid model
Storage and loss modulus
Damping
F.
Imani
1
1Mechanical Engineering Department, Faculty of Mechanical Engineering, University of Tabriz, Tabriz, Iran
AUTHOR
K.
Jahani
ka_jahani@tabrizu.ac.ir
2
1Mechanical Engineering Department, Faculty of Mechanical Engineering, University of Tabriz, Tabriz, Iran
AUTHOR