ORIGINAL_ARTICLE شناگر آکوستیکی خودتحریک و مقایسه عملکرد با شناگرهای معادل هیدرودینامیکی: مدل کروی در شرایط رینولدز پایین در این مقاله مدلی ساده، انجام‌پذیر و پرکاربرد برای شناگر آکوستیکی خود تحریک کروی شکل که قسمتی از سطح آن می‌تواند در حالت دوقطبی (مد اول ارتعاشی) نوسان کند، توسعه داده شده است. با توجه به اثرات آکوستیک غیرخطی، برآیند نیروی ارتعاشی آکوستیکی که روی جسم اعمال می‌شود به صورت تحلیلی به دست آمده و غیرصفربودن آن نیز تأیید شده است. با درنظرگرفتن اثرات هیدرودینامیکی در شرایط کاری رینولدز پایین، تأثیر زاویه قسمت فعال و فرکانس کاری روی نیرو، سرعت و توان مورد نیاز شناگر مورد بحث قرار گرفته است. نشان داده شده است که سرعت حرکت شناگر توسعه یافته در مقایسه با انواع شناگرهای مصنوعی یا طبیعی راضی کننده است. چالش‌هایی نظیر پدیده حرکت تصادفی به دلیل وجود نویزهای اتفاقی در محیط میزبان مورد بحث قرار گرفته شده است و نشان داده شده که مدل پیشنهادی می‌تواند به پدیده شایع حرکت براونی غلبه کند. به دلیل ساده‌بودن مدل پیشنهادی که منجر به محاسبه تحلیلی ویژگی‌های شناگر (نظیر نیرو، سرعت و غیره) شده است، این پژوهش می‌تواند برای توسعه جابه‌جایی‌های دقیق بدون تماس اجسام، سیستم‌های توزیع و حمل دارو، تکنولوژی به‌دام‌انداختن حامل‌های اکتیو و دستگاه‌های قابل کنترل خود تحریک که در بسیاری از زمینه‌های مهندسی و پزشکی، حائز اهمیت هستند مورد توجه قرار گیرد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-24495-fa.pdf 2019-11-21 2581 2588 شناگر آکوستیکی خودتحریک عدد رینولدز پایین Self-Activated Acoustical Swimmer and Functionality Comparison with Equivalent Hydrodynamic Swimmers: Spherical Model at Low Reynolds Number Condition In this paper, a simple, practical and versatile model has been developed for a self-activated acoustic driven spherical swimmer that its surface may oscillate partially at dipole state (first mode of vibration). Regard to the nonlinear acoustic effects, the net acoustic radiation force exerted on the device is analytically derived and the non-zero states are approved. Considering hydrodynamics effects assuming low Reynolds number operating condition, the effects of active section angle and frequency of operation on the force, velocity and requirement power of swimmer are discussed. It is shown that comparing with many types of artificial and natural living matter swimmers, the swimming velocity of the developed model is satisfactory. The challenge of the random walk due to host medium fluctuations is discussed, and it is shown that the developed model can overcome the ubiquity of the Brownian motion, as well. Due to the simplicity of the developed model which leads to computing the swimmer features (such as force, velocity, etc.) analytically, this study can be considered for development of contact-free precise handling, drug distribution and delivery systems, entrapment technology of active carriers and the self-propulsive controllable devices which are essential in many engineering and medicine applications.   http://mme.modares.ac.ir/article-1-24495-en.pdf 2019-11-21 2581 2588 Acoustical Swimmer Self-Activated Low Reynolds Number A. Dadgar fard 1 Mechanical Engineering Faculty, Iran University of Science & Technology, Tehran, Iran AUTHOR M. Rajabi majid_rajabi@iust.ac.ir 2 Mechanical Engineering Faculty, Iran University of Science & Technology, Tehran, Iran AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE مطالعه اثر ویسکوالاستیسیته فیلم دی‌الکتریک بر رفتار دینامیکی عملگر خمشی الاستومر دی‌الکتریک در این مقاله رفتار دینامیکی عملگر خمشی الاستومر دی‌الکتریک یا همان سازه مینیمم انرژی دی‌الکتریک مورد مطالعه قرار گرفته و تأثیر خاصیت ویسکوالاستیسیته فیلم دی‌الکتریک بر پاسخ سیستم بررسی می‌شود. ابتدا با استفاده از روش اویلر-لاگرانژ و با درنظرگرفتن خواص هایپرالاستیسیته و ویسکوالاستیسیته فیلم دی‌الکتریک، معادله حرکت عملگر استخراج می‌شود، سپس با خطی‌سازی این معادله حول نقطه تعادل، فرکانس طبیعی سیستم استخراج شده و اثر پیش‌کشش فیلم دی‌الکتریک و ولتاژ تحریک بر این فرکانس مطالعه می‌شود. با استفاده از حل عددی معادله حرکت غیرخطی، نشان داده می‌شود که عملگر علاوه بر رزونانس هارمونیک دارای رزونانس سوپرهارمونیک و ساب‌هارمونیک نیز هست. با افزایش ضریب میرایی فیلم دی‌الکتریک، فرکانس‌های رزونانس افزایش یافته و دامنه ارتعاشات کاهش می‌یابد. نتایج تحلیلی همچنین نشان‌دهنده این واقعیت است که با افزایش ضریب میرایی، ارتعاشات رزونانس هارمونیک از مود آشوبناک به شبه‌متناوب و سپس متناوب تغییر می‌کند.  http://mme.modares.ac.ir/article-1-22409-fa.pdf 2019-11-21 2589 2597 الاستومر دی‌الکتریک ویسکوالاستیسیته عملگر خمشی مدل‌سازی دینامیکی Effects of Dielectric Film Viscoelasticity on Dynamic Behavior of Dielectric Elastomer Minimum Energy Structure In this paper nonlinear dynamic behavior of bending actuators of dielectric elastomer or Dielectric Elastomer Minimum Energy Structure (DEMES) is studied and the effects of viscoelasticity of dielectric film on system response are investigated. Considering hyper-elasticity and viscoelasticity of dielectric film, the equation of motion of the actuator is extracted using Euler-Lagrange method. The natural frequency of small amplitude oscillations around the equilibrium state is calculated by linearizing the original nonlinear equation and the effects of dielectric film pre-stretch and excitation amplitude on natural frequency is investigated. The numerical simulation of the nonlinear equation of motion for periodic excitation shows that the system possesses harmonic resonances as well as sub-harmonic and super-harmonic resonances. By increasing the damping ratio of the dielectric film, resonance frequency increases for all harmonics and their excitation amplitude decreases. The analytical results show that excitation amplitude of harmonic resonance in chaotic behavior changes to a quasi-alternate and then an alternative behavior by increasing damping ratio. http://mme.modares.ac.ir/article-1-22409-en.pdf 2019-11-21 2589 2597 Dielectric Elastomer Viscoelasticity Dielectric Elastomer Minimum Energy Structure Dynamic Modeling H. Vatanjou 1 Mechanical Engineering Faculty, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran AUTHOR Yousef Hojjat yhojjat@modares.ac.ir 2 Mechanical Engineering Faculty, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran AUTHOR M.R. Karafi 3 Mechanical Engineering Faculty, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE تاثیر اندازه هم‌پوشانی بر عملکرد توربین بادی محور عمودی ساونیوس در دو مدل متعارف و باخ در این پژوهش، با استفاده از شبیه‌سازی عددی، به بررسی تاثیر هم‌پوشانی داخلی بر عملکرد توربین بادی محور عمودی دوپره ساونیوس پرداخته می‌شود. روتور درنظرگرفته‌شده دردو نوع متعارف و باخ است. به این منظور مشخصه‌های توان توربین بادی در محدوده نسبت سرعت نوک پره از ۰/۲ تا ۱/۲ و سرعت باد ۳، ۵ و ۷متر بر ثانیه مورد بررسی قرار گرفته است. برای شبیه‌سازی مشخصه‌های آشفتگی، مدل SST k-ω مورد استفاده قرار گرفته است و نتایج به‌دست آمده با داده‌های موجود در ادبیات فن اعتبارسنجی شده‌اند. رفتار لحظه‌ای جریان و داده‌های متوسط زمانی برای دو روتور مورد نظر یعنی نوع متعارف و نوع باخ ارائه شده‌اند. نتایج به‌دست آمده از این تحقیق نشان می‌دهد که به ازای کلیه مقادیر سرعت نوک پره و سرعت باد، مقدار بهینه هم‌پوشانی به ترتیب برای روتورهای نوع متعارف و نوع باخ برابر ۰/۲ و ۰/۱ است. از طرفی، حداکثر ضریب توان روتور متعارف و باخ، بدون توجه به مقدار سرعت باد و نسبت هم‌پوشانی، به ترتیب در نسبت سرعت نوک پره ۰/۸ و ۰/۷ حاصل می‌شود. نهایتاً، مشخص شد که به ازای هر مقدار نسبت سرعت نوک پره و نسبت هم‌پوشانی در هر دونوع روتور، مقدار ضریب توان با افزایش سرعت باد افزایش می‌یابد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-25132-fa.pdf 2019-11-21 2599 2606 توربین بادی ساونیوس مدل متعارف و باخ هم‌پوشانی داخلی ضریب گشتاور ضریب توان R. Hassanzadeh hassanzadeh.rahim@gmail.com 1 Mechanical Engineering Faculty, Urmia University of Technology, Urmia, Iran AUTHOR M. Mohammadnejad 2 Mechanical Engineering Faculty, Urmia University of Technology, Urmia, Iran AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE بررسی تجربی اثر مواد ذخیره‌کننده تغییر فاز دهنده و جریان جابجایی بر عملکرد یک نمونه خشک‌کن خورشیدی با کلکتور لوله گرمایی تحت خلأ یکی از کاربردهای مهم و گسترده انرژی خورشیدی استفاده در خشک‌کن‌های خورشیدی برای محصولات کشاورزی برای نگه‌داری طولانی مدت آنها است. این خشک‌کن‌ها با عبور جریان طبیعی یا اجباری همرفت هوای‌گرم بین محصولات عمل می‌کنند و وابستگی مستقیمی به شدت تابش دریافتی خورشید توسط کلکتور دارند که این مساله باعث ایجاد اختلال در فرآیند خشک‌کردن در صورت عدم وجود منبع انرژی حرارتی در ساعاتی که خورشید در دسترس نیست می‌شود. به‌منظور حل این مشکل از مواد تغییر فاز دهنده (PMC) برای ذخیره انرژی حرارتی استفاده می‌شود. موادی که ظرفیت جذب انرژی گرمایی (مرحله شارژ) را داشته باشند و در صورت نیاز زمان‌هایی که شدت تابش خورشید کم بوده یا در طول شب انرژی جذب‌شده را آزاد کنند (مرحله دشارژ) و موجب تامین انرژی گرمایی لازم در ساعاتی که خورشید در دسترس نیست شده و افزایش مدت زمان استفاده از خشک‌کن بشوند. در این پژوهش با طراحی و ساخت خشک‌کن سینی‌دار خورشیدی غیرمستقیم مجهز به کلکتور لوله خلأ (هیت‌پایپ) و با استفاده از مواد تغییر فاز دهنده (PMC) برای ذخیره انرژی حرارتی، بررسی‌های آزمایشگاهی صورت گرفته است. اثر پارامترهای دماهای ورودی و خروجی کلکتور، محفظه خشک‌کن و محیط، رطوبت داخل محفظه خشک‌کن و رطوبت محیط، شدت تابش خورشیدی بر فرآیند خشک‌کردن برای دوحالت، با استفاده از مواد PMC و بدون استفاده از PMC و در سرعت‌های مختلف جریان جابجایی اجباری بررسی و مقایسه شده است. نتایج نشان می‌دهند که اثر جریان جابجایی بر سرعت بخشیدن به فرآیند خشک‌کردن بیش از اثر استفاده از مواد ذخیره‌کننده بوده است.  http://mme.modares.ac.ir/article-1-25587-fa.pdf 2019-11-21 2607 2614 خشک‌کن خورشیدی کلکتور لوله گرمایی تحت خلأ مواد تغییر فاز دهنده ذخیره کننده گرما Effect of Forced Convection and PCM Materials on an Indirect Solar Dryer Equipped with Evacuated Heat Pipe Collector One of the most important applications of solar energy is its utilization in solar dryers to maintain agricultural products for long-term storage. These dryers work based on passing warm air through fresh materials by natural or forced convection. So, they have a direct dependence on the intensity of the sun's irradiance to their collector, which it disrupts the drying process in the absence of a thermal energy source in the hours when the sun is not available. In order to solve this problem, the phase change material (PCM) as thermal energy storage is used. The materials that have the capacity to absorb the thermal energy (charge phase) and, they release the absorbed energy (discharge phase) when the intensity of the solar radiation is low or during the night and cause the uniformity of the outlet temperature solar collector, and inside the drying chamber. As well as they provide the necessary thermal energy for hours when the sun is not available and increase the duration of use of the dryer. In the present research, the experimental studies have been carried out through designing and construction of an indirect cabin type solar dryer equipped with a heat pipe evacuated tube collector and using PCM material as energy storage in the expansion tank. In the present research, the experimental studies have been carried out through designing and construction of an indirect cabin type solar dryer equipped with a heat pipe evacuated tube collector and use of PCM material as energy storage in the expansion tank. The effect of various parameters such as inlet and outlet temperatures of the collector, temperature, and humidity of the drying chamber and ambient, the intensity of the solar irradiance on the drying process is investigated, with and without PCM and at two different speed of forced convection through the drying chamber. The results show that the effectiveness of forced convection on the drying process is more than the effect of PCM. http://mme.modares.ac.ir/article-1-25587-en.pdf 2019-11-21 2607 2614 Solar dryer vacuum tube collector (heat pipe) phase change material M. Iranmanesh m.iranmanesh@kgut.ac.ir 1 Energy Department, Institute of Science and High Technology and Environmental Sciences, Graduate University of Advanced Technology, Kerman, Iran AUTHOR M.S. Barghi Jahromi 2 Energy Department, Institute of Science and High Technology and Environmental Sciences, Graduate University of Advanced Technology, Kerman, Iran AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE کنترل موقعیت یک ربات کابلی آسان‌نصب در فضای مفصلی با استفاده از حسگرهای انکودر و نیرو علیرغم آن که ربات‌های کابلی در دهه‌های اخیر توسعه زیادی پیدا کرده‌اند اما به لحاظ ساده‌نبودن فرآیند نصب و راه‌اندازی آنها کاربرد چندانی پیدا نکرده‌اند. موضوع اصلی این پژوهش ارائه روش کنترلی مناسبی است که امکان استفاده از ربات کابلی معلق را بدون نیاز به دقت زیاد در فرآیند نصب پدید آورد. توجه به حضور نامعینی‌های سینماتیکی و دینامیکی در این ربات و ارائه کنترل‌کننده‌ای مقاوم با توجه به کران نامعینی‌ها، از جمله اهداف پژوهشی این مقاله به شمار می‌آید. نوآوری اصلی این مقاله ارائه روش کنترلی جدیدی است که با اعمال آن، بدون استفاده از تجهیزات دقیق و گران اندازه‌گیری نظیر دوربین، بتوان موقعیت مجری نهایی را به گونه‌ای مطلوب کنترل کرد. چنین رویکردی، هدف اصلی ساخت ربات آسان یعنی کاهش هزینه‌ها در ساخت ربات و افزایش سرعت در نصب و کالیبراسیون را محقق می‌سازد. علیرغم مزایای فراوان استفاده از ساختارهای کنترلی در فضای مفصلی به منظور کنترل ربات‌های صلب، اغلب در ربات‌های کابلی به دلیل پدیده شل کابل‌ها از این ساختارهای کنترلی استفاده نمی‌شود. در این مقاله سعی شده است با تصحیح الگوریتم‌های کنترلی در فضای مفصلی و بهره‌گیری همزمان از حسگرهای نیرو، این الگوریتم‌ها به‌منظور استفاده در ربات‌های کابلی توسعه داده شود. در نهایت، در این مقاله الگوریتم‌های پیشنهادی روی ربات کابلی معلق ارس مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت و نشان داده خواهد شد که پاسخ‌های در دسترس برای پایداری ربات وجود خواهد داشت.   http://mme.modares.ac.ir/article-1-26863-fa.pdf 2019-11-21 2615 2625 ربات کابلی معلق طراحی آسان‌نصب نامعینی ماتریس ژاکوبین کنترل نیرو کنترل مقاوم Joint-Space Position Control of a Deployable Cable Driven Robot in Joint Space Using Force Sensors and Actuator Encoders Despite the intense development of cable-driven robot in recent years, they have not yet been vastly utilized in their potential applications because of difficulties in their performing accurate installation and calibration. This paper aims to present a suitable control method, relieving the limitation of accurate calibration and installation requirement in the suspended cable-driven parallel robot. In this paper, kinematics and dynamics uncertainties are investigated and based on their bounds, a robust controller is proposed. The main innovation of this article is providing a new control method to cost reduction by eliminating accurate measurement tools such as a camera in position control of a deployable cable-driven robot. Using this approach, reducing costs in building a robot and increasing the speed of installation and calibration is achieved. Another problem investigated in this paper is the problem of joint space controllers applied to redundant cable-driven parallel robots, namely the loosened redundant cable. To solve this problem, the embedded force sensor and a new sliding surface for the controller is proposed. In fact, in this paper, the conventional joint-space controllers are modified to become applicable to the control of cable-driven robots. Finally, by conducting some experiments using ARAS suspended cable-driven parallel robot, the proposed algorithms are verified and it is shown that there are feasible solutions for stable robot maneuvers. http://mme.modares.ac.ir/article-1-26863-en.pdf 2019-11-21 2615 2625 Suspended Cable-Driven Robot Deployable Design Uncertain Jacobian Matrix Force Control Robust Control S.A. Khalilpour Seyedi 1 Faculty of Electrical Engineering, K. N. Toosi University of Technology AUTHOR R. Khorrambakht 2 Faculty of Electrical Engineering, K. N. Toosi University of Technology AUTHOR A.R. Bourbour 3 Faculty of Electrical Engineering, K. N. Toosi University of Technology AUTHOR H.R. Taghirad taghirad@kntu.ac.ir 4 Faculty of Electrical Engineering, K. N. Toosi University of Technology AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE مدل‌سازی فروریزش مواد دانه‌ای بر دیواره صلب با روش نقطه مادی روش نقطه مادی، روش عددی توانمند برای مدل­کردن تغییر شکل‌های بزرگ و اثر متقابل بین فازهای مختلف ماده است. این روش ترکیبی از مزایای روش­های اویلری و لاگرانژی است در حالی که از معایب آنها اجتناب می‌کند. در این روش جسم با ذراتی که همه خواص فیزیکی از جمله جرم، مومنتوم، تنش و کرنش را داراست، مدل می‌شود. شبکه مش پس‌زمینه برای حل معادلات مومنتوم به کار گرفته می‌شود. در مرحله اول اطلاعات از ذرات به گره‌ها نگاشته می‌شود. در مرحله دوم معادلات مومنتوم برای گره‌ها حل می‌شود سپس گره‌های به­روزشده به ذرات برای به روزکردن موقعیت و سرعت آنها نگاشته می‌شود. در مرحله سوم، شبکه دور ریخته شده و شبکه جدید ایجاد می‌شود. در شبیه‌سازی عددی جریان‌های دانه‌ای، تغییر شکل‌های بزرگ و اندر کنش‌های بین مرزهای جریان دانه‌ای و بناها منجر به پیچیدگی در رفتارهای ساختاری ماده و در نتیجه پیچیده‌شدن شبیه‌سازی‌ها می‌شود. از بین تکنیک‌های عددی مختلف، روش نقطه مادی روشی مناسب برای شبیه‌سازی اینگونه مسائل است. در این تحقیق فروریزش ستون استوانه‌ای از مواد دانه‌ای روی دیواره صلب در دو بعد با روش نقطه مادی شبیه‌سازی شده و پروفیل سطح و جابجایی جبهه پیشروی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شد که تطابق خوبی بین نتیجه‌ها دیده می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که نسبت ستون اولیه نقش مهمی در گسترش توده دانه‌ای ایفا می‌کند.   http://mme.modares.ac.ir/article-1-24982-fa.pdf 2019-11-21 2626 2634 روش‌های ذره‌ای روش نقطه مادی مواد دانه‌ای فروریزش Modeling the Collapse of Granular Material on a Rigid Wall with Material Point Method (MPM) The material point method (MPM) is a numerical technique to modeling the large deformation and interaction between different phases of materials. MPM combines the best aspects of both Lagrangian and Eulerian formulations while avoiding some shortcomings of them. In MPM a body is modeled with the particles which carry all physical properties of the continuum such as mass, momentum, strains and stresses. The background mesh is used to solving the momentum equation. In the first phase, information is mapped from particles to nodes. In the second phase, momentum equations are solved for the nodes, and then the updated nodes are mapped to the particles to updating their positions and velocities. In the third phase the grid is reset. In numerical simulation of granular flows, large deformations and interactions between grain boundaries and buildings lead to the complexity in the structural behavior of the material and, as a result, the complexity of the simulations. From different numerical techniques, the material point method is a suitable method for simulating such problems. In this study, the problem of the collapse of a column of granular material on a rigid wall was simulated in two dimensions through material point method. The surface profile and displacement of the front were compared with the laboratory results which a good accordance is observed between them. The results show that the ratio of the initial column plays an important role in the development of granular mass. http://mme.modares.ac.ir/article-1-24982-en.pdf 2019-11-21 2626 2634 Particle Methods Material Point Method (MPM) Granular Material Collapse Me. Reyahipoor 1 Mechanical Engineering Department, Engineering Faculty, Yazd University, Yazd, Iran AUTHOR A.R. Shafiei arshafiei@yazd.ac.ir 2 Mechanical Engineering Department, Engineering Faculty, Yazd University, Yazd, Iran AUTHOR S.A.M. Salehizadeh 3 Mechanical Engineering Department, Engineering Faculty, Yazd University, Yazd, Iran AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE تحلیل دینامیکی و طراحی یک الگوریتم کنترلی دینامیک مبنا برای راه‌رفتن ربات 4پا در این مقاله، طراحی یک الگوریتم کنترلری دینامیک مبنا برای تولید فرآیند گام‌برداری پایدار در یک ربات ۴پای ۶لینکی ارائه شده است. تاکنون مطالعات زیادی در زمینه کنترل و حرکت ربات‌های ۴پا انجام گرفته است ولی اکثر کارهای انجام‌شده بر مبنای مدل‌سازی دقیق ربات و محیط آن صورت گرفته است. چنین روش‌هایی به علت تطبیقی نبودنشان توانایی خود را با تغییر محیط از دست می‌دهند. این در حالی است که ویژگی اصلی حرکت مهره‌داران، تطبیقی‌بودن حرکات آنها است. لذا استخراج یک الگوریتم کنترلی که صرفاً بر مبنای دینامیک ربات باشد حائز اهمیت است. الگوریتم‌های کنترلی که بتوانند تضمین پایداری کنند به ۲ نوع کلی دینامیک مبنا و تراژکتوری مبنا تقسیم می‌شوند. در این بین الگوریتم‌های تراژکتوری مبنا نیاز به داشتن اطلاعات دقیقی از گیت دارند که لزوماً در دسترس نیست. اما الگوریتم‌های دینامیک مبنا از یک سری قیود حرکتی برای رسیدن به یک کنترلر پایدارساز استفاده می‌کنند که این قیود خود گیت حرکتی مناسب را ایجاد می‌نمایند. در این پژوهش با استفاده از الگوریتم کنترلی دینامیک مبنا، یک کنترلر برای پایدارسازی و تولید گیت ترات و پیس در یک مسیر مستقیم و مسطح برای حرکت یک ربات ۴پا ارائه شده است. با توجه به اینکه ربات ۴پای مورد نظر دارای ۴ درجه آزادی است لذا از ۳ قید هندسی برای تأمین حرکت ریتمیک استفاده شده است. در این مقاله پایداری فرآیند گام‌برداری ربات ۴پا، با استفاده از نگاشت بازگشتی پوانکاره اثبات شده است.   http://mme.modares.ac.ir/article-1-22914-fa.pdf 2019-11-21 2635 2644 ربات چهارپا الگوریتم کنترلی دینامیک مبنا گیت ترات گیت پیس مدل سازی دینامیکی به روش لاگرانژ Dynamic modeling and Designing a dynamic based control algorithm for legged quadruped robot locomotion In this study, a dynamic based control algorithm for a six-link quadruped locomotion is proposed. Up to now, a lot of robotic scientists have researched in quadruped locomotion but most of their researches are based on modeling of robot and its surrounding. Such methods are not able to generate a stable locomotion when the surrounding changes a little. So this is important to propose a dynamic based control algorithm. The algorithms that can guarantee the stability are classified to two categories of dynamic based and trajectory based methods. The trajectory based algorithms need detailed information of gait and surrounding which is not necessarily available. But the dynamic based algorithms use some geometric constraints to reach a stable controller. These geometric constraints generate the proper gaits. So in this study by employing the dynamic based control algorithm, we proposed a controller for generating the Trot and Pace gait on a straight and flat path for quadruped robot locomotion. Given that the quadruped robot has four degrees of freedom so three geometric constraints are needed to provide a rhythmic locomotion. In this study we showed that for step generating by quadruped robot, both the appropriate initial conditions for angular velocities and presence of a point mass on the neck of the robot are needed. Also in this study the stability of quadruped locomotion has been proved using Poincaré return map.   http://mme.modares.ac.ir/article-1-22914-en.pdf 2019-11-21 2635 2644 Quadruped robot Dynamic based algorithm Trot Pace Dynamic modeling by Lagrange method H. Abdi 1 Mechanical Engineering Department, Sharif University of Technology, Tehran, Iran AUTHOR M.J. Shaker Arani 2 Mechanical Engineering Department, Sharif University of Technology, Tehran, Iran AUTHOR H. Salarieh salarieh@sharif.ir 3 Mechanical Engineering Department, Sharif University of Technology, Tehran, Iran AUTHOR M.M. Kakaei 4 Mechanical Engineering Department, Sharif University of Technology, Tehran, Iran AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE تاثیر پارامترهای دینامیکی و ناخالصی سیال در سایش پروانه‌های کمپرسورهای گریز از مرکز انتقال گاز با روش‌های تجربی و تحلیلی پدیده سایش در خطوط لوله و تجهیزات انتقال سیال به همراه ناخالصی‌ها در بخش‌های نفت و گاز و دیگر فرآیندهای صنعتی از مهم‌ترین مشکلاتی است که صنایع نفت، گاز و پتروشیمی با آنها روبه‌رو هستند. تعمیر و اصلاح این تجهیزات هزینه زیادی را به خود اختصاص داده و به عنوان یکی از آسیب‌ها و چالش‌های مهم در صنایع مطرح اس  سایش در اثر ضربه ذرات جامد همراه با گاز و مایع یا در اثر برخورد قطرات مایع به دیواره داخلی مجرای عبوری سیال ایجاد می‌شود. در این پژوهش عوامل تاثیرگذار بر نرخ سرعت سایش پره همانند سرعت دوران پروانه کمپرسور، اندازه ذرات داخل گاز متان، غلظت ذرات در ترکیب‌ها مورد بررسی قرار گرفته است. برای به‌دست‌آوردن و تحلیل میزان و نرخ سایش پره‌ها، قطعاتی از جنس پروانه کمپرسور تخریب‌شده تهیه و به عنوان نمونه مطابق با شرایط عملیاتی و بهره‌برداری و انتقال گاز استفاده شده است. طی مراحل مختلف آزمایش، میزان نرخ سایش با شرایط متفاوت در محلول و ترکیبات ذرات جامد اندازه‌گیری شده استبر طبق نتایج حاصله سرعت بالای گردش کمپرسورهای گریز از مرکز پارامتری مهم در افزایش راندمان است که برایی حصول این پارامتر باید خواص مکانیکی و متالورژیکی کمپرسورها دارای کیفیت مناسبی باشند. همچنین با اقزایش غلظت ذرات، سایش با توجه به رابطه سهمی شکل افزایش می‌یابد. نتایج به‌دست‌آمده با استانداردهای موجود و تئوری‌های ارائه‌شده مورد تحلیل و بررسی قرار داده شده و راهکارهایی برای کاهش تخریب در اثر سایش پره کمپرسورهای گریز از مرکز ارائه شده است. http://mme.modares.ac.ir/article-1-18495-fa.pdf 2019-11-21 2645 2651 نرخ سایش پروانه کمپرسور غلظت ذرات اندازه ذرات Effect of Dynamic Parameters and Fluid Impurities on Abrasion of Centrifugal Compressor Impeller of the Gas Transmission Center using Experimental and Analytical Methods Abrasion in pipelines and fluid transfer equipment along with impurities in oil and gas and other industrial processes is one of the most important problems of oil, gas and petrochemical industries. Repair of this equipment is considered as one of the major challenges in industry. Wearing was created by the impact of solid particles with gas and liquid particles or by the collision of liquid droplets with the inner wall of the fluid passageway. This research aims to examine the factors affecting the rate of vane wearing including circulation speed of compressor vane, size of particles within methane, density of particles in compounds, angle of incidence and target metal stiffness. To obtain and analyze the rate of vanes' wearing, degraded pieces of vanes' substance were provided and were used as specimen according to the operational conditions, exploitation, and transfer of gas. During the experimental steps, the rate of wearing with varying conditions in solution and solid particles' compounds was measured. According to the results, the speed rate of circulation of centrifugal compressor impeller is an important parameter in increasing efficiency. To obtain this parameter, the mechanical and metallurgical properties of the compressors should have a good quality. Also, considering the relationship with a parabola form, the abrasion increases with increasing the density of particle. The results of the research were compared to the existing standards and theories and the approaches were presented to decrease degradation and wearing in centrifugal compressors' vanes. http://mme.modares.ac.ir/article-1-18495-en.pdf 2019-11-21 2645 2651 Erosion Ratio Compressor Impeller Density of Particles Size of Particles H. Keshaverzian 1 Mechanical Engineering Department, Khomeinishahr Branch, Islamic Azad University, Khomeinishahr, Iran AUTHOR M. Jabbari jabbari@iaukhsh.ac.ir 2 Mechanical Engineering Department, Khomeinishahr Branch, Islamic Azad University, Khomeinishahr, Iran AUTHOR M. Soheili 3 Mechanical Engineering Department, Khomeinishahr Branch, Islamic Azad University, Khomeinishahr, Iran AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE بررسی تجربی اثر نشست نانوسیالات هیبریدی بر میکروکانال‌ها با مقاطع مختلف در جوشش استخری هدف از این تحقیق، بررسی تجربی اثر نشست نانوذرات روی سطح جوشش در حضور میکروکانال‌های تغذیه‌کننده، بر مشخصه‌های انتقال حرارت جوشش استخری می‌باشد. در این مطالعه تجربی، از سطوح جوشش مسی شامل سطح دایروی صیقلی و میکروکانال‌های مستطیلی و ذوزنقه‌ای استفاده شده است. میکروکانال‌ها شامل کانال‌های فرعی تغذیه‌کننده عمود بر کانال اصلی می‌باشند که باعث افزایش سطح جوشش و تفکیک مسیر سیال سرد پایین‌رونده و حباب‌های داغ بالارونده می‌شوند. آزمایشات جوشش هسته‌ای روی سطوح میکروکانال‌شده، در حضور نانو سیال هیبریدی شامل ۷۰درصد اکسید تیتانیوم و ۳۰درصد نانولوله کربنی چند جداره اصلاح‌شده با پایه OH و در غلظت‌های حجمی ۰/۱ و ۰/۵درصد، با سیال پایه آب یون‌زدایی‌شده انجام گرفته‌اند. نتایج آزمایشات جوشش نانو سیالات روی هر دو سطح میکروکانال‌شده نشان می‌دهند با افزایش غلظت، شار حرارتی بحرانی و ضریب انتقال حرارت بهبود یافته و بیشترین افزایش در شار حرارتی بحرانی و ضریب انتقال حرارت، مربوط به نانوسیال هیبریدی با غلظت حجمی ۰/۵درصد روی سطح با میکروکانال‌های ذوزنقه‌ای به ترتیب به میزان ۶۴/۶۴ و ۳۴۴/۷۶درصد نسبت به جوشش آب خالص روی سطح صیقلی مس می‌باشد. همچنین در جوشش آب خالص بر سطوح نشست‌یافته توسط نانوذرات، بیشترین افزایش شار حرارتی بحرانی و ضریب انتقال حرارت به ترتیب مربوط به سطح با میکرو کانال‌های ذوزنقه‌ای نشست‌یافته ۰/۱ و ۰/۵درصد حجمی، به مقدار ۱۲۰/۱۶ و ۱۴۹/۴درصد نسبت به جوشش آب خالص روی سطح صیقلی مس می‌باشد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-29327-fa.pdf 2019-11-21 2653 2666 جوشش استخری نانوسیالات هیبریدی میکروکانال نشست نانوذرات شار حرارتی بحرانی Experimental Study of the Effect of Hybrid Nanofluids Deposition on Microchannels with Different Sections in Pool Boiling This study aims to investigate the effect of nanoparticle deposition on the boiling surface in the presence of microchannel on the characteristics of boiling heat transfer. In this experimental study, the copper boiling surfaces including polished circular surface, rectangular and trapezoidal microchannels were used. The microchannels include feeding sub-channels perpendicular to the main channel, which increases the boiling surface and separates the downward cool fluid flow and upward hot bubbles. Nuclear boiling experiments on microchannel surfaces in the presence of a hybrid water-based nanofluid containing 70% titanium oxide and 30% OH-based multi-wall carbon nanotubes in volumetric concentrations of 0.1% and 0.5% have been conducted. The results of nanofluid boiling experiments on both microchannel surfaces show that with increasing concentrations, critical heat flux and heat transfer coefficient increases and the highest increase in critical heat flux and heat transfer coefficient is related to the hybrid nanofluid with 0.5 % volumetric concentration on the surface with trapezoidal microchannel and their values are 64.64% and 344.76%, respectively, compared to pure water boiling on the polished copper surface. Also, in boiling of pure water on the deposited surfaces with nanoparticles, the greatest increase in critical heat flux and heat transfer coefficient is related to the surface with trapezoidal microchannels with 0.1% volumetric concentration  and 0.5% and volumetric concentration  and  their values are 120.16% and 149.4% respectively, compared to pure water boiling on the polished copper surface.   http://mme.modares.ac.ir/article-1-29327-en.pdf 2019-11-21 2653 2666 Pool Boiling Hybrid Nanofluids Microchannels Nano Particle Deposition Critical Heat Flux M. Khayat mkhayat@srbiau.ac.ir 1 Mechanical Engineering Department, Science & Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran AUTHOR M. Mohebie 2 Mechanical Engineering Department, Science & Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE بررسی تاثیرپذیری راندمان ایرواستاتیکی نسبت به توزیع ضخامت پره توربین توربوشارژ ضخامت پره‌های توربین توربوشارژر به دلیل بلاکیج و افت‌های انتهایی پره محدود می‌شود و از طرفی به دلیل بارهای آیرودینامیکی در معرض آسیب است. طراحی مناسب پره نیازمند شناخت تمامی بارهای وارده بر پره است. بنابراین نیروی وارده از طرف سیال به پره باید محاسبه شود. اگرچه که ضخیم‌کردن پره منجر به مقاومت بیشتر در مقابل شکست و ترک می‌شود ولیکن این امر تاثیر زیادی بر راندمان و اغتشاشات جریان و بارگذاری آن می‌شود. بنابراین بهترین راه انتخاب ضخامت بهینه مطالعه ایرواستاتیکی و آیرودینامیکی پره در ضخامت‌های گوناگون برای نقاط مختلف آن است. این مقاله نتایج چگونگی و علت تغییرات راندمان به دلیل تغییر ضخامت لبه ورودی و خروجی، نوک و پایه پره، ضخامت ماکزیمم و محل آن و شکل لبه انتهایی را در یک توربین جریان مخلوط توربوشارژر با ورودی دو گانه شرح می‌دهد. وجود حلزونی دوگانه منجر به هم پوشانی کمتر پالس‌های شارژ ورودی به توربوشارژر و نهایتاً استفاده بهینه از انرژی جنبشی گازهای خروجی از موتور می‌شود. در این نوع توربوشارژر علاوه بر اینکه جریان ورودی به هر ۱۸۰درجه روتور متفاوت است، توزیع جریان هر گذرگاه نیز با دیگری متفاوت است بنابراین برای مطالعه جریان نیاز به مدل‌سازی کل توربین است. آنالیز بر همکنش سیال و جامد روی پره توربین توسط مدل‌سازی جریان با CFD و مدل‌سازی پره توسط FEA و سپس کوپلینگ نتایج در نرم‌افزار CFX ANSYS انجام شده است. صحه‌گذاری توربین مبنا براساس نتایج آزمایشگاهی توربوشارژر امتحان شده در دانشگاه امپریال کالج انجام گرفته است.   http://mme.modares.ac.ir/article-1-19307-fa.pdf 2019-11-21 2667 2677 توربین جریان مختلط توربوشارژر ورودی دوگانه توزیع ضخامت برهم‌کنش سیال و سازه Effectiveness of Blade Thickness Distribution on the Turbocharger Turbine Aerostatic Performance Turbocharger turbine blade thickness is restricted by blockage and trailing edge losses and it is exposed to damage due to aerodynamic loads. Proper designing of the blade needs to full recognition of loads on the blade. Therefore, the force from the fluid to the blade should be calculated. Although, thickening the blade results to the more resistance to fracture and cracks, but it affects the aero-structural performance of each section of the blade differently. So, turbocharger turbine blades are exposed to pulsating flow which should be considered in thickness distribution selection. This article reports a comprehensive fluid-solid interaction study of the turbine blades with different thickness distribution which could beneficially investigates the effect of each part thickness on the aerostatic efficiency. Leading edge and trailing edge thickness, maximum thickness and its location, trailing edge shape, hub, and tip blade thickness were the variables which their effects were investigated. Using dual turbocharger turbines leads to lower dissipation of kinetic energy of pulsating charge from the engine. In such turbines, each sector of rotor accepts a different charge from upper and lower entries. The flow distribution of every passage is the difference from the others. Therefore, to the evaluation of the flow, modeling of the entire turbine is needed. 3D CFD model in ANSYS CFX for fluid side and an FEA model in ANSYS Static Structural module for the blade structural responses were used then the results were coupled. Validation was performed by reference to experimental data carried out in imperial college London on a dual turbocharger turbine.   http://mme.modares.ac.ir/article-1-19307-en.pdf 2019-11-21 2667 2677 Mixed Flow Turbine Dual Turbocharger Turbine Thickness Distribution Fluid-Solid Interaction M.H. Shojaeifard 1 Mechanical Engineering Department, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran AUTHOR https://orcid.org/ A. Sajedin 2 Automotive Engineering Faculty, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran AUTHOR A. Khalkhali ab_khalkhali@iust.ac.ir 3 Automotive Engineering Faculty, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE بررسی عددی تاثیر حرکت قطار درون تونل‌های زیرزمینی قطار شهری بر عملکرد سیستم تعویض هوا با مقایسه حالت فن روشن و خاموش سیستم مترو به عنوان سیستم حمل و نقل عمومی امروزه به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع سیستم یکی از پرمصرف‌رین سهم مصرف انرژی در آن به جز مصارف جابجایی مسافران، مربوط به سیستم تهویه تونل و ایستگاه است. در این پژوهش، حرکت قطار درون چهار ایستگاه و تونل‌های بینابین از سیستم قطار شهری زیرزمینی مدل‌سازی شده است. مدل تونل و ایستگاه‌ها با درنظرگرفتن مواردی مثل سالن بلیت، راه پله‌ها، سکوی تردد مسافران و سیستم تهویه شبیه‌سازی شده است. ابتدا صحت حل عددی با مقایسه با نتایج آزمایشگاهی منتشرشده در پژوهش‌های قبلی بررسی شده، سپس میدان جریان ناشی از حرکت قطار در تونل و ایستگاه‌ها در حالت‌های فن روشن و فن خاموش محاسبه و مقایسه شده است. نتایج نشان می‌دهد که حرکت قطار بر میدان جریان در اطراف بازشدگی فن‌ها و نیز دریچه‌های تهویه سقف سکو تاثیر گذار بوده وعملکرد سیستم تعویض هوای طراحی شده را به شدت تغییر می‌دهد. علاوه بر این میدان جریان در کل تونل و ایستگاه‌ها به طور کامل متاثر از حرکت قطار و اثر پیستونی ناشی از آن است. حرکت قطار سبب می‌شود که مقدار دبی تبادل‌شده از درب‌های ورودی ایستگاه و نیز دبی تبادل شده بین هر ایستگاه و تونل اصلی تقریباً به ده برابر حالت پایا برسد. همچنین جریان هوایی که از حرکت قطار نشات می-گیرد چندین برابر جریان هوایی است که از عملکرد سیستم تعویض هوا به وجود می‌آید. بنابراین استفاده بهینه از اثر پیستونی می‌تواند تاثیر بسزایی در کاهش مصرف انرژی داشته باشد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-27222-fa.pdf 2019-11-21 2679 2687 سیستم قطار شهری زیر زمینی سیستم تعویض هوا مقایسه فن روشن و خاموش اثر پیستونی مدل‌سازی عددی Numerical Analysis of the Effect of Train Movement Inside Underground Subway Tunnels on the Air-Exchange Systems by Comparing Fan-Off and Fan-On Conditions Nowadays, metro system is widely used for public transportation. Its regular operation consumes large amounts of electrical energy in comparison to other urban systems, while a considerable part of its non-traction energy is consumed for air exchange and ventilation of tunnels and stations. In this research, the train movement inside the four stations and connecting tunnels of underground subway system is simulated. The tunnel and station models contain important units such as ticket hall, staircases, platforms and ventilation systems.  The numerical model is validated by comparing the results with the experimental data available in the literature.  The flow field inside the tunnel and stations induced by the train movement is calculated and compared in fan-off and fan-on conditions. The results show that the train movement changes the flow direction around the fans and grille openings and can severely affect the air-exchange performance. The flow field inside the tunnels and stations is completely dependent on the piston effect caused by the train movement.  Because of the train movement, the volume OF flow exchange through station entrances, and also through station and tunnel inlets becomes ten times of that on the steady state condition with the stationary train. Also the air flow induced by the train movement is much higher than the flow generated by the air-exchange system. Therefore, the optimal use of the piston effect has a significant effect on reducing the energy consumption. http://mme.modares.ac.ir/article-1-27222-en.pdf 2019-11-21 2679 2687 Underground Subway System Air-Exchange System Comparison of Fan-On and Fan-Off Condition Piston Effect Numerical Modeling T. Izadi t.izadi@eng.uk.ac.ir 1 Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran AUTHOR M.A. Mehrabian 2 Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran AUTHOR O. Abouali 3 Thermo-Fluid Department, School of Mechanical Engineering, Shiraz University, Shiraz, Iran AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE تحلیل دینامیکی و ارتعاشی تیر تیموشینکو کامپوزیتی با لایههای پیزوالکتریک تیرها از هندسه­های اساسی در مهندسی هستند و بسیاری از مسائل مهندسی به صورت تیر ساده­سازی می­شود. در این مقاله تحلیل دینامیکی و ارتعاشاتی تیر تیموشینکو ساخته­شده از لایه­های گرافیت اپوکسی به همراه دو لایه­ پیزوالکتریک در دو طرف آن پرداخته شده است. استخراج معادلات حرکت بر پایه تئوری مرتبه اول برشی تیرها و استفاده از اصل همیلتون انجام شده است. معادلات حرکت که به­صورت مشتق­های جزئی به دست می‌آیند، ابتدا به معادلات معمولی کوپل مرتبه اول تبدیل و سپس به روش رانگ کوتای مرتبه­ چهارم حل شده­اند. در نهایت تاثیر پارامترهای پیزوالکتریک در پاسخ ارتعاشاتی و دینامیکی تیر بررسی شده است. نتایج نشان می­دهند که با افزایش طول تیر فرکانس طبیعی آن کاهش پیدا می‌کند. در میان پارامترهای پیزو‌الکتریک پارامتر C۱۱ تاثیر کمتری نسبت به ضریب موثر عرضی e۳۱ در پاسخ فرکانسی دارد. هرچه نسبت طول به ضخامت تیر کمتر باشد تاثیر C۱۱ روی فرکانس طبیعی بیشتر خواهد بود. تاثیر سایر پارامترهای پیزو الکتریک نیز نسبت به این دو پارامتر در پاسخ فرکانسی ناچیز ارزیابی شده است. http://mme.modares.ac.ir/article-1-25990-fa.pdf 2019-11-21 2689 2696 ارتعاشات تیر تیموشنکو پیزو الکتریک رانگ کوتا Dynamic and Vibration Analysis of Composite Timoshenko Beam with Piezoelectric Layers Beams are the basic geometries in engineering and many engineering issues are simplified as a beam problem. In this paper, the dynamics and vibration analysis of composite Timoshenko beam made of epoxy graphite layers with two piezoelectric layers on both sides have been investigated. Extraction of motion equations has been conducted based on the first-order shear deformation beam theory using the Hamilton principle. The partial differential equations were converted to the first-order coupled differential equations and then they were solved by fourth-order Runge–Kutta method. The effect of piezoelectric parameters on the vibrational and dynamic response of the beam has been investigated. The results show that the natural frequency of the beam decreases with increasing the length of the neam. Among piezoelectric parameters, the parameter of C11 has a lower effect than the effective transverse coefficient of e31 in the frequency response. As the ratio of the length of the beam is lower than the thickness, the effect of C11 will be greater on the natural frequency. The effect of the other piezoelectric parameters in the frequency response has also been evaluated very small relative to these two parameters. http://mme.modares.ac.ir/article-1-25990-en.pdf 2019-11-21 2689 2696 Vibratiions Timoshenko Beam Piezoelectric Runge–Kutta A.A. Kharestani 1 Mechanical Department, Engineering Faculty, Imam Hossein University, Tehran, Iran AUTHOR S.A. Mousavi 2 Mechanical Department, Engineering Faculty, Imam Hossein University, Tehran, Iran AUTHOR M. Kaffash Mirzarahimi 3 Mechanical Department, Engineering Faculty, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran AUTHOR S. Mahjoub Moghadas smahjoubmoghadas@ihu.ac.ir 4 Mechanical Department, Engineering Faculty, Imam Hossein University, Tehran, Iran AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE کنترل گسسته- زمان یک سیستم غیرخطی با تلفیق روش‌های مد لغزشی نهایی انتگرالی و کنترل پیش‌بین در این مقاله با استفاده از روش مد لغزشی انتگرالی نهایی (ITSMC) یک کنترل‌کننده پیش‌بین برای بهبود عملکرد حلقه بسته سیستم‌های غیرخطی گسسته- زمان مستوی (affine) ارائه می‌شود. در روش مد لغزشی انتگرالی نهایی با وجود مزیت‌های آن نوسانات نامطلوب موجب کاهش کارآیی و افزایش تلفات سیگنال کنترلی می‌شود. در این مقاله با استفاده از روش کنترل‌کننده پیش‌بین نوسانات در سیستم حلقه بسته به طور چشمگیری کاهش می‌یابد. در حقیقت در روش پیشنهادی برای طراحی مد لغزشی از دو ویژگی انتگرالی و نهایی‌بودن برای کاهش خطا نسبت به سطح لغزش (در فاز دستیابی) و تسریع در روند میل‌کردن به مبدأ (در فاز لغزش) استفاده می‌شود. از دیگر مزیت‌های روش پیشنهادی امکان مواجهه با اثرات زیان‌بار اغتشاش خارجی و عدم قطعیت‌هاست. دراین مقاله نشان داده می‌شود که این اثرات زیان‌بار با استفاده از روش پیش‌بین در مقایسه با استفاده از تابع اشباع در قانون کنترلی روش مد لغزشی، کاهش بیشتری خواهد داشت. در بخش شبیه‌سازی عملکرد روش پیشنهادی در بهبود کیفیت پاسخ سیستم در مقابله با عوامل خارجی و نامعینی‌ها با استفاده از مثال‌های ریاضی و کاربردی نشان داده می‌شود. http://mme.modares.ac.ir/article-1-24208-fa.pdf 2019-11-21 2697 2704 کنترل پیش‌بین مدل کنترل مد لغزشی انتگرالی نهایی سیستم غیرخطی گسسته- زمان Discrete-Time Control of a Nonlinear System with Integrating the Integral Terminal Sliding Mode and Model Predictive Control In this paper, a sliding mode predictive control method is proposed for function improvement of affine discrete-time nonlinear systems using integral terminal sliding mode method (ITSMC). The proposed method is based on the integration of terminal integral sliding mode method and model predictive controller which leads to using the advantages of both methods. Indeed, in the proposed method, integral and terminal characteristics of terminal integral sliding mode method are used to design the sliding surface in order to reduce the error (in reaching phase) and to converge to the origin (in sliding phase). Moreover, the chattering phenomenon which usually exists in sliding mode based methods will be decreased using the model predictive controller. The proposed control method has the capability to eliminate the effect of external disturbances and uncertainties. In this paper, it is shown that the model predictive method decreases the chattering phenomenon more than using the saturation function in the control law of the sliding mode method. In addition, using numerical and functional examples, the performance of the proposed method in improving the quality of the system response in the presence of external disturbances and uncertainties is illustrated. http://mme.modares.ac.ir/article-1-24208-en.pdf 2019-11-21 2697 2704 Model Predictive Control Terminal Sliding Mode Control Nonlinear Discrete-Time System M.H. Shafiei shafiei@sutech.ac.ir 1 Department of Electrical & Electronic Engineering, Shiraz University of Technology, Shiraz, Iran AUTHOR A. Azadian 2 Department of Electrical & Electronic Engineering, Shiraz University of Technology, Shiraz, Iran AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE تحلیل ترموالاستیک رفتار خزشی وابسته به زمان در استوانه جدار ضخیم چرخان از جنس مواد مگنتوالکتروالاستیک در این مقاله به ارائه یک حل تحلیلی برای بررسی رفتار خزشی وابسته به زمان استوانه جدار ضخیم چرخان از مواد مگنتوالکتروالاستیک پرداخته شده است. ابتدا معادله دیفرانسیلی شامل کرنش‌های خزشی با استفاده از روابط تنش- کرنش، کرنش- جابجایی، معادله تعادل و حل معادله حرارت در حالت کرنش صفحه‌ای به دست می‌آید. در گام نخست با حذف کرنش‌های خزشی، یک حل تحلیلی برای معادله دیفرانسیل مذکور به­صورت تحلیلی به دست می‌آید که در واقع پاسخ زمان صفر (ابتدایی) است. سپس با اضافه­کردن کرنش‌های خزشی و با فرض ثابت­بودن شرایط حرارتی، نرخ تنش‌های خزشی و میدان‌های‌ الکتریکی و مغناطیسی با حل یک معادله دیفرانسیل به دست می‌آیند. در نهایت می‌توان تنش‌های شعاعی و محیطی، جابجایی شعاعی و میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی را با استفاده از یک روش تکرارشونده برای هر زمان دلخواه محاسبه کرد. در پایان تاثیر گذشت زمان بر رفتار سازه و پارامترهای موثر همچون شرایط مرزی حرارتی، سرعت چرخش و شرایط مرزی الکترومغناطیسی در مثال‌های عددی به تفصیل بررسی شده‌اند. http://mme.modares.ac.ir/article-1-26606-fa.pdf 2019-11-21 2705 2716 استوانه چرخان مگنتوالکتروالاستیک تحلیل ترموالاستیک خزش وابسته به دما Thermoelastic Time-Dependent Creep Analysis of a Rotating Thick-Walled Cylinder Made of Magneto-Electro-Elastic Materials An analytical solution for the problem of time-dependent stress redistribution of a piezomagnetic rotating hollow cylinder subjected to an axisymmetric thermo-magneto-electro-mechanical loading is derived for the condition of plane strain. A differential equation containing creep strains is found using the constitutive equations, equilibrium equation and solving heat equation in plate strain. In the first step, eliminating creep strains in the differential equation, an analytical solution for the differential equation is obtained. Then, by adding creep strains and assuming constant thermal conditions, the creep stress rates and electric and magnetic potential are obtained using solving a differential equation. Lastly, the history of stresses, radial displacement, magnetic potential, and electric potential during the time can be obtained using an iterative method. In the numerical examples, the effects of time passing on the structure behavior and the effective parameters such as thermal boundary condition, angular velocity, and electromagnetic boundary condition were investigated comprehensively. http://mme.modares.ac.ir/article-1-26606-en.pdf 2019-11-21 2705 2716 Rotating Cylinder Magneto-Electro-Elastic Thermoelastic Analysis Time-Dependent Creep M. Saadatfar m.saadatfar@qom.ac.ir 1 Mechanical Engineering Department, Engineering Faculty, University of Qom, Qom, Iran AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE بررسی خواص مکانیکی یک ماده متخلخل تابعی برای کاربرد در بافت‌های جایگزین به روش تحلیلی و عددی مواد بیولوژیک متخلخل دسته جدیدی از مواد هستند که با توجه به خواص مکانیکی ویژه نظیر سختی و چگالی قابل تعریف و نیز فراهم نمودن امکان رشد استخوان، برای کاربردهای مختلف پروتزهای بیولوژیک از جمله جایگزینی استخوان در نظر گرفته می‌شوند. از طرفی پیشرفت‌های اخیر در زمینه ساخت با استفاده از پرینتر ۳بعدی، امکان ساخت این مواد را با ریزساختارهای تعریف شده و کارآمد فراهم آورده است. در پژوهش پیش‌رو یک ماده متخلخل تابعی با تخلخل متغیر در لایه‌های مختلف مبتنی بر یک سلول واحد ارتوتروپیک جدید توسعه یافته و معرفی شده است. خواص مکانیکی این سازه ارتوتروپیک شامل مدول الاستیسیته و تنش تسلیم در جهات مختلف با توسعه روابط تحلیلی حاکم به شیوه تئوری محاسبه شده است. همچنین برای صحه‌گذاری نتایج تحلیل تئوری، مدل‌سازی عددی سازه در نرم‌افزار اجزاء محدود صورت گرفته است. نتایج تطابق مناسبی را بین روش تئوری و مدل‌سازی عددی نشان داده است. در ادامه با درنظرگرفتن سه سازه با میزان تخلخل‌های مختلف، خواص مکانیکی در هریک از لایه‌ها و نیز خواص کل سازه محاسبه شده است. خواص سازه‌های معرفی شده با خواص مکانیکی بافت استخوان تطابق خوبی را نشان داده است. در پایان تأثیر تغییرات مشخصه‌های مختلف سلول واحد ماده بر خواص مکانیکی کل سازه بررسی شده است و مشاهده شد که این تغییرات تأثیر قابل توجهی بر خواص مکانیکی کل سازه داشته و با تعیین مناسب مشخصه‌های هندسی می‌توان به کارآیی مناسب و توزیع مناسب خواص ماده برای کاربردهای مورد نظر دست یافت. http://mme.modares.ac.ir/article-1-21501-fa.pdf 2019-11-21 2717 2727 مواد بیولوژیک متخلخل مواد تابعی خواص مکانیکی حل تئوری مدل‌سازی عددی Mechanical Properties of Functionally Graded Porous Biomaterials for Application in Prosthesis Replacement Using Analytical and Numerical Solution Porous biomaterials are known as one of the brand new materials which considering the specific mechanical properties such as hardness and density and enabling bone growth are considered for various applications of biological prostheses including bone replacement. It has been entrenched that porous biomaterials can be produced considering defined representative volume elements by recent developments in additive manufacturing using a 3D printer. In this research, a novel functionally graded porous material is introduced based on a new representative volume element. The theoretical solutions are developed to calculation of the mechanical properties including elastic modulus and yield stress of the orthotropic material. Furthermore, numerical modeling was performed using finite element software to validate the theoretical analysis results. The results show good agreement between the theoretical method and numerical modeling. The mechanical properties of each layer as well as the properties of the whole structure have been studied considering the three structures with different porosity. As the results show, the obtained properties of the proposed structures are suitable for the application of the bone implant. Finally, the effect of geometrical features changes of representative volume elements on the mechanical properties of the structures has been studied. The results show that these changes had a significant impact on the mechanical properties of the structure and the proper efficiency and distribution of the material properties for the considered applications can be achieved by correctly defining the geometrical features. http://mme.modares.ac.ir/article-1-21501-en.pdf 2019-11-21 2717 2727 Porous BiomaterialوFunctionally Graded MaterialوMechanical PropertiesوTheorotical SolutionوNumerical Modeling M. Mahbod 1 Mechanical Engineering Faculty, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran AUTHOR M. Asgari asgari@kntu.ac.ir 2 Mechanical Engineering Faculty, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE مدل‌سازی سینماتیکی بازوی ربات پیوسته الهام گرفته از اوریگامی با المان‌های انحنا- ثابت اوریگامی که هنر تاکردن کاغذ و همچنین فرهنگ ژاپن می باشد، به صورت گسترده در زمینه های مهندسی مورد بهره برداری قرار گرفته است. ویژگی منحصر به فرد اوریگامی از جمله ضریب پواسون منفی، وزن سبک، قابلیت گسترش یافتن و غیره، به منظور طراحی سازه های قابل گسترش، جان پناه ها، انتقال دارو و ربات ها نظر محققین را به خود جلب نموده است. در این پژوهش، رباتی پیوسته با شش ماژول از مکانیزم موازی اوریگامی، که به عنوان اسکلت و یک فنر در هر ماژول، به عنوان ستون فقرات مورد مطالعه قرار گرفت و سینماتیک انحنا ثابت به منظور ساده سازی و تقریب مدل سینماتیکی ربات پیاده سازی شد. بدین ترتیب ابتدا معادلات سینماتیک برای یک ماژول بدست آمدند و سپس مدل سینماتیکی کل ربات به صورت سری از ماژول های ذکر شده استخراج خواهد شد. به علاوه، ربات پیوسته ی مورد نظر به وسیله یک مکانیزم معادل مدل سازی شده است و مقایسه ای میان دو روش مذکور، برای بدست آوردن فضای کاری صورت پذیرفت. با توجه به نتایج بدست آمده، مدل سازی مکانیزم معادل از نظر حجم محاسبات نسبت به روش انحنا ثابت ارجحیت داشت و فضای کاری بدست آمده از هر دو روش یکسان بود. ماتریس ژاکوبین، از روش های تقریب انحنا ثابت برای تحلیل تکینگی در شرایط خاص بدست آمده است و تحلیل آن بیانگر بروز تکینگی در مکان هندسی نقاطی از فضا بود که شعاع انحنا با طول قوس یکسان شده و تقارن ایجاد می کرد، و حالت دیگر، ربات بدون انحنا باشد.    http://mme.modares.ac.ir/article-1-23213-fa.pdf 2019-11-21 2729 2735 ربات پیوسته مدلسازی سینماتیکی المان منحنی- ثابت اوریگامی ربات اوریگامی Kinematic Modelling of Origami-Inspired Continuum Robotic Arm by Constant-Curvature Elements Origami, as a paper folding art and Japanese culture, has been utilized broadly in engineering areas. The exclusive features of origami such as negative Poisson’s ration, lightweight, deployable and so forth, can be considered in the design of deployable space structures, expandable shelters, drug delivery, and robots. In this study, firstly, the continuum robot with six serial modules of origami parallel structure as its skeleton and the helical springs as the compliant backbone is studied, and constant curvature kinematics was implemented in order to simplify and approximate the kinematic model. Accordingly, the kinematic model of one module was derived. Then, the robot kinematics was obtained as a series of mentioned modules. Furthermore, the proposed continuum robot was modeled by an equivalent mechanism, and a comparison was conducted between the methods to obtain a workspace. Based on the results, the modeling of the equivalent mechanism has an advantage in terms of calculation's volume compared to the constant curvature method and the workspace obtained from both methods was the same. The Jacobian matrix was obtained through the constant curvature approximation methods, which can be considered for singularity analysis in specific conditions and the analysis reveals that the singularities occur when the curve and radius are equal and symmetry is created and the other is when the radius is equivalent to zero. The paper concludes a perspective on several of the themes of current research that are shaping the future of origami-inspired robotics. http://mme.modares.ac.ir/article-1-23213-en.pdf 2019-11-21 2729 2735 Continuum Robot Kinematic Modelling Constant-Curvature Element Origami Origami Robot F. Sahebsara 1 Department of Mechanical Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran AUTHOR A. Taghvaeipour ataghvaei@aut.ac.ir 2 Department of Mechanical Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran AUTHOR H. Ghafarirad 3 Department of Mechanical Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE تحلیل انرژی و اگزرژی یک سیستم تولید هم‌زمان پیل سوختی اکسید جامد و توربین گاز برای آب‌شیرین‌کن در این تحقیق یک سیستم هیبریدی پیل سوختی- توربین گاز با هدف کوپل­شدن با یک سیستم‌های آب‌شیرین‌کن انتخاب، طراحی و شبیه‌سازی شده است. این سیستم از منظر قانون اول و دوم ترمودینامیک مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. همچنین یک تحلیل پارامتری به منظور تعیین عملکرد بهینه سیستم صورت گرفته است. پارامترهای مورد بررسی شامل ضریب مصرف سوخت، نسبت فشار کمپرسور، درصد پیش‌اصلاح و نسبت بخار به کربن هستند. نتایج نشان می‌دهند که برای پارامترهای طراحی در نظر گرفته شده توان خالص تولیدی ۱۲۱۵kW، راندمان کلی ۸۱/۶۵% و راندمان اگزرژی ۶۰/۷% هستند. همچنین با تحلیل نرخ تخریب اگزرژی مشخص شد که توده پیل سوختی، محفظه احتراق و اصلاح‌کننده مقدماتی سوخت بیشترین سهم را در تخریب اگزرژی بر عهده دارند. نتایج تحلیل پارامتری نشان می‌دهند که افزایش فشار، درصد پیش‌اصلاح و ضریب مصرف سوخت تا حد معینی بر عملکرد سیستم اثر مثبت دارند و محدوده مناسب ضریب مصرف سوخت بین ۰/۸تا ۰/۸۵ است. از سوی دیگر با بررسی اثر فشار و دما روی سیستم مشخص می‌شود که دمای پیل سوختی نمی‌تواند ثابت باشد. همچنین نتایج نشان می‌دهند که با افزایش نسبت بخار به کربن راندمان سیستم کاهش می‌یابد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-22895-fa.pdf 2019-11-21 2737 2749 سیستم هیبریدی تحلیل انرژی اگزرژی The Energy and Exergy Analysis of a Solid Oxide Fuel Cell and Gas Turbine for Desalination System In this study, a hybrid system of fuel cell/gas turbine was designed and simulated with the aim of coupling with desalination systems. This system was analyzed from the viewpoints of the first and second law of thermodynamics. A parametric analysis was also performed to the determination of the system optimal performance. The studied parameters are fuel utilization factor, compressor pressure ratio, pre-reforming percentage, and the steam to carbon ratio. The results show that for the design parameters, the net power is 1215kW, the overall efficiency is 81.65% and the exergy efficiency is 60.7%. Also, by analyzing the rate of exergy destruction, it has been determined that the stack of fuel cells, combustion chamber, and pre-reforming have the most part in the destruction of exergy. Parametric analysis results show that increases in pressure, pre-reforming percentage, and fuel utilization factor have a positive effect on the system performance to a certain extent and the suitable ranges of the fuel utilization factor are from 0.8 to 0.85. On the other hand, by analyzing the effect of pressure and temperature on the system, it is determined that the temperature of the fuel cell cannot be constant. It was also shown that the efficiency of the system decreases with increasing steam to carbon ratio. http://mme.modares.ac.ir/article-1-22895-en.pdf 2019-11-21 2737 2749 Hybrid System Energy Analysis Exergy S. Jhandydied 1 Mechanical Deparment, Engineering Faculty, University of Birjand, Birjand, Iran AUTHOR H. Hassanzadeh h.hassanzadeh@birjand.ac.ir 2 Mechanical Deparment, Engineering Faculty, University of Birjand, Birjand, Iran AUTHOR S.E. Shakib 3 Mechanical Department, Engineering Faculty, Bozorgmehr University of Qaenat, Qaen, Iran AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE اثر زمان آستنیته‌کردن بر قابلیت ماشین‌کاری چدن نشکن با زمینه دوفازی فریتی- مارتنزیتی در این تحقیق برای دستیابی به چدن گرافیت کروی دوفازی فریتی- مارتنزیتی با قابلیت ماشین‌کاری بهینه، اثر زمان آستنیته‌کردن جزئی بر این ویژگی بررسی شده است. ابتدا چدن نشکن فریتی غیرآلیاژی با ریخته‌گری تهیه شد. سپس ساختار زمینه با حرارت دهی در دمای oC۹۰۰ به مدت ۵ تا ۲۵دقیقه و کوئنچ در آب، به ساختار دوفازی فریتی- مارتنزیتی تبدیل شد. سختی نمونه‌ها با روش سختی سنجی برینل تعیین شد. قابلیت ماشین‌کاری نمونه‌های ریختگی با زمینه فریتی و نمونه‌های با ساختار دوگانه با اندازه‌گیری زبری سطح و نیروی برش مماسی بررسی شد. مطابق نتایج به دست آمده وابستگی درصد حجمی مارتنزیت به زمان آستنیته‌کردن مطابق مدل جانسون- مل- اورامی بود. با افزایش زمان آستنیته جزئی تا ۱۲دقیقه و به تبع آن سختی تا  BHN ۱۶۸، زبری سطح افزایش و نیروی برش مماسی کاهش یافت. زبری سطح نمونه دوفازی به‌دست‌آمده با آستنیته به مدت  ۱۲دقیقه (حاوی حدود ۳۰% فاز مارتنزیت)، مشابه نمونه فریتی بود اما نیروی برش مماسی آن ۱۶% تا ۲۰% و توان برش ویژه نیز ۱۵% تا ۲۳% کمتر بود. وابستگی نیروی برش مماسی به نرخ پیشروی به صورت یک رابطه توانی با توان ۰/۷۷ و ۰/۷۳به ترتیب برای نمونه دوفازی فریتی- مارتنزیتی و نمونه ریختگی فریتی تعیین شد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-28308-fa.pdf 2019-11-21 2751 2759 چدن نشکن دوفازی نیروی برش مماسی زبری سطح قابلیت ماشین‌کاری معادله جانسون- اورامی Influence of Austenitizing Time on Machinability of Ductile Cast Iron with Ferrite-Martensite Dual Phase Matrix In this research, the effects of partially austenitising time on the machinability of spheroidal graphite (SG) cast iron with ferrite-martensite dual matrix structure (DMS) were investigated to optimize its machinability. Specimens with non-alloy ferrite matrix structure were prepared by the casting process. Then the specimens were austenitized at temperatures of 900 oC at various times (5 to 25 min) and subsequently quenched into the water to produce DMS with martensite volume fractions. The Brinell hardness test method was used to determine the hardness of specimens. The machinability of the workpieces with ferrite and dual structures were investigated by measuring the surface roughness and primary cutting force. According to the results, the Johnson-Avram kinetic model was valid for correlation between the martensite volume fraction and autenitising time. The surface roughness was increased and the cutting force was decreased with increasing austentising time to 12 min, and consequently, with increase the hardness to 168 BHN. The heating at 900 oC for 12 min resulted in 16-20% and 15-23% improvement on the cutting force and specific cutting power, respectively, when compared to as-cast specimen, while the surface quality remained at the same level. The cutting force was correlated with feed rate as a power model with exponents of 0.77 and 0.73 for DMS (with 30% martensite) and ferritic as-cast samples, respectively. http://mme.modares.ac.ir/article-1-28308-en.pdf 2019-11-21 2751 2759 Dual Phase Ductile Iron Cutting Force Surface Roughness Machinability Johnson-Avram Kinetic Model A.M. Rashidi rashidi1347@razi.ac.ir 1 Materials Engineering Department, Engineering Faculty, Razi University, Kermanshah, Iran AUTHOR H. Ramazani 2 Mechanice Engineering Faculty, Shahid Rajaei Teacher Training University, Tehran, Iran AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE فرود بهینه پرنده بدون سرنشین به روش بسط مرتبه بالای برداری در این پژوهش، روشی نوآورانه برای محاسبه متغیرهای حساسیت مرتبه بالا و طراحی فرامین هدایت بر مبنای آن، به منظور فرود بهینه یک پرنده بدون سرنشین ارائه شده است. این روش که اصطلاحاً بسط مرتبه بالای برداری نامیده می‌شود، بر اساس توسعه روش بسط مرتبه بالا و پیاده‌سازی آن بر اساس محاسبات ماتریس-مبنا شکل گرفته است. با ترکیب بسط مرتبه بالای برداری با تئوری کنترل بهینه، در این تحقیق روشی برای طراحی و استخراج فرامین شتاب به منظور مانور فرود ارائه شده است. با بهره‌مندی از روش پیشنهادی، متغیرهای حساسیت برای مسئله مورد نظر تا مرتبه ۶ام استخراج شده و سپس با اندازه‌گیری میزان انحراف متغیرهای حالت از مقدار اولیه، فرمان شتاب و مسیر مرجع در شبیه‌سازی‌ها به‌روز می‌گردند. به منظور ارزیابی عملکرد، ۳ سناریوی متفاوت با اغتشاشات اولیه متنوع در نظر گرفته شده و نتایج شبیه‌سازی قانون هدایت پیشنهادی به طور کامل ارائه شده است. http://mme.modares.ac.ir/article-1-27084-fa.pdf 2019-11-21 2761 2769 بسط مرتبه بالا کنترل بهینه مانور بهینه پرنده بدون سرنشین Optimal Landing of Unmanned Aerial Vehicle Using Vectorised High Order Expansions Method In this research, an innovative approach has been proposed to the calculation of high order sensitivities and designing its guidance commands for an unmanned aerial vehicle landing strategy design. This method, which is called vectorised high order method, has been developed based on high order expansions method and its implementation using matrix-based mathematical calculations. In this research, a method is presented to design and extract the acceleration commands for landing maneuvers, by combining the vectorised high order expansions method and optimal control theory. Accordingly, the sensitivity variables for the given problem are calculated up to the 6th term and then the reference trajectory and acceleration command in the simulations are updated based on the initial deviations. In order to performance evaluation of the proposed method, 3 landing scenarios with the different initial deviations have been considered and the results of simulation of the proposed guidance law have been presented. http://mme.modares.ac.ir/article-1-27084-en.pdf 2019-11-21 2761 2769 High Order Expansions Optimal Control Optimal Maneuver Unmanned Aerial Vehicle M. Moghadasian 1 Department of Flight Dynamics & Control, Faculty of Aerospace Engineering, K.N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran AUTHOR J. Roshanian roshanian@kntu.ac.ir 2 Department of Flight Dynamics & Control, Faculty of Aerospace Engineering, K.N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE تحلیل المان محدود معادلات میدان فاز در استحاله‌های مارتنزیتی در ابعاد نانو در این مقاله، روش المان محدود غیرخطی برای حل معادلات میدان فاز یا گینزبرگ- لاندا برای استحاله‌های مارتنزیتی در ابعاد نانو به کار گرفته شده است. در تئوری میدان فاز برای تعریف نوع فاز ماده از یک پارامتر مشخصه استفاده می­شود و معادلات گینزبرگ- لاندا در واقع رابطه خطی بین نرخ تغییرات پارامتر مشخصه و مشتق وردشی انرژی آزاد سیستم نسبت به پارامتر مشخصه یا همان نیروهای ترمودینامیکی مربوطه هستند. با توجه به اینکه انرژی آزاد شامل ترم­هایی غیرخطی از پارامتر مشخصه است، نیروهای ترمودینامیکی توابعی غیرخطی از پارامتر مشخصه هستند. در نتیجه، معادلات گینزبرگ- لاندا با استفاده از  روش المان محدود غیرخطی و کد تولید شده حل می­شوند. استحاله مورد بررسی، تبدیل فاز آستنیت به مارتنزیت در آلیاژ NiAl است که در اینجا بدون لحاظ‌کردن اثرات مکانیک و تنها تحت اعمال تغییر دما صورت می­گیرد. لذا استحاله از نوع دما القایی بوده و با استفاده از تنها یک پارامتر مشخصه تعریف می‌شود. به منظور صحت‌سنجی کارعددی، منحنی پارامتر مشخصه برای صفحه فازی مشترک آستنیت- مارتنزیت، ضخامت، انرژی و سرعت انتشار آن محاسبه و با کارهای پیشین مقایسه شده‌اند که نتایج نشان از تطابق بسیار خوب کارحاضر با کارهای پیشین دارد. هم چنین مسائل فیزیکی متنوعی نظیر انتشار صفحه مشترک فازی، جوانه زنی مارتنزیت و رشد ساختارهای مارتنزیتی تحت برودت و استحاله معکوس تحت حرارت ارائه شده‌اند. نتایج این تحقیق، گام مهمی در حل مسائل میدان فازی با در نظر گرفتن اثرات مکانیک و شرایط پیچیده اولیه و مرزی موجود در ابعاد نانو است. http://mme.modares.ac.ir/article-1-18439-fa.pdf 2019-11-21 2771 2780 میدان فاز استحاله‌های فازی المان محدود غیرخطی ابعاد نانو Finite Element Analysis of Phase Field Equations for Martensitic Phase Transformations at the Nanoscale In the present work, the nonlinear finite element method is used to solve the phase field equations for phase transformations at the nanoscale. In the phase field theory, the evolution of a martensitic nanostructure is described in terms of several order parameters and the Ginzburg-Landau equation is a linear relationship between the of the change rate of an order parameter and the thermodynamic forces which are the variational derivative of the free energy of the system with respect to the order parameter. Since the free energy includes nonlinear terms of the order parameter, the thermodynamic forces are nonlinear functions of the order parameter. Therefore, the phase field equations are solved using the nonlinear finite element method and the self-developed code. The studied transformation is the conversation of cubic to tetragonal phase in NiAl by temperature changes and neglecting the mechanical effects. Therefore, the transformation is the induction temperature type and is defined using only one order parameter. To validate the numerical work, the profile, width, energy, and velocity of the austenite- martensite interface were calculated and compared to the previous works and a very good agreement is found between them. Also, various physical problems such as plane interface propagation, martensitic nucleation, and propagation undercooling, and reverse phase transformation under heating are simulated. The obtained results present a proper tool to solve more advanced phase field problems for phase transformations at the nanoscale including mechanics effects and complex initial and boundary conditions. http://mme.modares.ac.ir/article-1-18439-en.pdf 2019-11-21 2771 2780 Phase Field Phase Transformations Nonlinear Finite Elemen Nanoscale S. Mirzakhani 1 Mechanical Engineering Department, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran AUTHOR M. Javanbakht javanbakht@cc.iut.ac.ir 2 Mechanical Engineering Department, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE بررسی تجربی و شبیه‌سازی فرآیند پرسکاری شیاری نیمه محدود ورق فولاد عاری از عناصر بین‌نشین در این تحقیق فرآیند پرسکاری شیاری نیمه محدود به‌عنوان یکی از روش‌های تغییر شکل پلاستیک شدید برای ایجاد ساختار فوق‌ریزدانه در ورق فولاد عاری از عناصر بین‌نشین مورد مطالعه قرار گرفت. فرآیند مذکور به‌طور موفقیت‌آمیز به تعداد حداکثر چهار پاس روی نمونه‌ها اعمال شد و تأثیر تعداد پاس‌ها روی خواص مکانیکی و ریزساختار ورق‌ها مورد بررسی قرار گرفت. بررسی‌های ریزساختاری نمونه‌های تغییر شکل یافته بیانگر این واقعیت هستند که پرسکاری شیاری نیمه محدود به‌طور مؤثری می‌تواند اندازه دانه‌ها/کریستالیت‌ها را کاهش دهد به‌نحوی‌که از حدود ۴۱میکرومتر در حالت آنیل به ۲۳۲نانومتر بعد از چهار پاس پرسکاری می‌رسد. همچنین نتایج به دست آمده نشان دادند که با اعمال فرآیند پرسکاری شیاری نیمه محدود، استحکام و سختی نمونه‌ها به میزان قابل‌توجهی افزایش می‌یابد. بیشترین مقادیر استحکام تسلیم و کششی در نمونه دو پاس پرسکاری شیاری نیمه محدود مشاهده شد که به ترتیب در حدود ۹۰% و ۷۵% افزایش در مقایسه با نمونه اولیه را نشان می‌دهند. حداکثر مقدار سختی ۱۶۵ویکرز برای نمونه سه پاس پرسکاری شیاری نیمه محدود شده به دست آمد که در حدود ۶۸% افزایش نسبت به نمونه آنیل شده را نشان می‌دهد. با توجه به نتایج سختی‌سنجی، با افزایش تعداد پاس‌های فرآیند میزان یکنواختی تغییر شکل افزایش پیدا کرد. روش المان محدود به منظور شبیه‌سازی فرآیند پرسکاری شیاری نیمه محدود استفاده شد و توزیع کرنش برای نمونه‌های تغییر شکل به دست آمد. نتایج شبیه‌سازی المان محدود مطابقت نسبتاً خوبی با نتایج محاسبات تحلیلی نشان داد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-29807-fa.pdf 2019-11-21 2781 2791 تغییر شکل پلاستیک شدید مواد فوق‌ریزدانه پرسکاری شیاری نیمه محدود خواص مکانیکی ریزساختار Experimental Study and Simulation of Semi-Constrained Groove Pressing of Interstitial Free Steel Sheet In this research, semi-constrained groove pressing (SCGP) as one of the severe plastic deformation techniques was investigated to achieve an ultrafine-grained structure in interstitial free steel sheets. The maximum of four semi-constrained groove pressing passes was successfully applied on the samples and the effects of the number of SCGP passes on the microstructure and mechanical properties of the samples were investigated. The microstructural investigations of the deformed specimens indicate that the semi-constrained groove pressing can effectively reduce the grain/crystallite size so that it ranges from about 41 μm in annealed condition to 232 nm after four passes. The results also showed that the strength and hardness of the samples are increased significantly by applying the pressing process. The highest tensile and yield strengths were observed in the two-pass SCGP processed sample, which showed an increase of about 90% and 75%, respectively, compared to the initial sample. The maximum hardness value of 165 Vickers was obtained for a three-pass SCGP processed sample, which is about 68% higher than the annealed sample. Regarding the hardness tests results, the uniformity of deformation increased with increasing the number of SCGP passes. Finite element method was used to simulate the semi-constrained groove pressing, and the strain distribution was obtained for the deformed samples. The finite element simulation results correlated fairly well with the analytical results. http://mme.modares.ac.ir/article-1-29807-en.pdf 2019-11-21 2781 2791 Sever Plastic Deformation Ultrafine-Grained Materials Semi-Constrained Groove Pressing Mechanical Properties Microstructure S.A. Hosseini-Moradi 1 Physic Department, Basic Science Faculty, Khatam al-Anbia University, Tehran, Iran AUTHOR B. Binesh b.binesh@bonabu.ac.ir 2 Materials & Metallurgical Engineering Department, Engineering Faculty, University of Bonab, Bonab, Iran AUTHOR M.R. Yazdanpanah ‎ 3 Polymer Engineering Department, Engineering Faculty, University of Bonab, Bonab, Iran AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE شبیه سازی عددی سه‌بُعدی چاه حرارتی دیود لیزر به منظور تخمین اثر تغییر هندسه پژوهش حاضر، با استفاده از شبیه­سازی­ عددی سه­بعدی، عملکرد حرارتی گرماگیر دیود لیزر در حالت­های مختلف پیکربندی ساختمان آن، مورد بررسی قرار گرفت. از حل عددی سه‌بعدی جریان سیال و انتقال حرارت با در نظر گرفتن جابجایی آزاد استفاده شده است.  ابتدا به منظور صحت­سنجی، نتایج شبیه­سازی با نتایج تجربی مقایسه شد که مطابقت خوبی داشت. سپس با توجه به الگوی جریان دودکشی، ۸ هندسه در دو ارتفاع پره طراحی شده و هر کدام در سه شار حرارتی ۲۰۰، ۴۰۰ و ۶۰۰وات بر متر مربع مورد ارزیابی قرار گرفت. هدف پژوهش حاضر، یافتن حالتی است که متوسط دمای گرماگیر کمینه شود. نتایج نشان دادند که با ایجاد برش در پره تا ۴۰% ضریب انتقال حرارت متوسط در گرماگیر افزایش می­یابد. همچنین، در پره‌هایی با ارتفاع ۲۱/۳میلی‌متر، پره با دو برش متقارن یکسان و در پره‌هایی با ارتفاع ۳۲/۶میلی‌متر که حجم پره ثابت است و قسمت­های برش خورده پره به دندانه‌های آن افزوده شده است، برای شارهای حرارتی کمتر از ۴۰۰وات بر متر مربع، پره متقارن با دو برش مشابه در قسمت میانی و حجمی معادل حجم پره اولیه، بهترین عملکرد را داشت و برای شارهای حرارتی بیشتر از ۴۰۰وات بر متر مربع، دمای متوسط پره متقارن با یک برش در وسط و حجمی معادل حجم پره اولیه، کمینه شد. ضریب انتقال حرارت متوسط پره، عدد ناسلت متوسط، مقاومت حرارتی پره، دمای متوسط پره، خطوط جریان  و خطوط همدما در صفحه پره برای هر حالت مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت. http://mme.modares.ac.ir/article-1-20571-fa.pdf 2019-11-21 2793 2801 انتقال حرارت جابجایی آزاد گرماگیر شعاعی بهینه‌سازی شبیه‌سازی عددی سه‌بعدی 3D Numerical Simulation of Laser Diode Heat Sink to Estimate the Effect of Geometry Variation In this research, the heat sink performance of a laser diode with the different geometries was studied. A 3D simulation of flow and heat transfer has been used considering the natural convection. First, in order to test the validity, the simulation results were compared with the experimental results, which were in a good agreement. Then according to the chimney flow pattern, eight geometries were designed with two different heights of the fin and each one of them was evaluated by three heat fluxes of 200, 400 and 600 W/ . The aim of this research is to find the condition that minimizes the average temperature of the heat sink. The results showed that the average heat transfer coefficient in the heat sink is increased up to 40 percent by creating the slice in the fine. In the fins with the height of 21.3 millimeters, the fin with two similar symmetric slices and in the fins with the height of 32.6 millimeters and constant volume that the slices of fine are added to its teeth, for heat fluxes less than 400 W/ , symmetric fin with two similar slices in the middle section and a volume equal to the volume of the primary fin, had the best performance. For heat fluxes, more than 400 W/ , the average temperature of the symmetric fin with one slice in the middle and a volume equal to the volume of the primary fin was minimized. Fin average heat transfer coefficient, average Nusselt number, fin thermal resistance, fin average temperatures, flow streamline and isothermal contour plots in the fin plate were evaluated for each state.  http://mme.modares.ac.ir/article-1-20571-en.pdf 2019-11-21 2793 2801 Natural Convection Heat Transfer Radial Heat Sink Optimization 3D Simulation M.M. Nabavi 1 Aerodynamic, Propulsion & Energy Conversion Department, Mechanical Engineering Faculty, Malek-Ashtar University of Technology, Shahinshahr AUTHOR S. Kheradmand kheradmand@mut-es.ac.ir 2 Aerodynamic, Propulsion & Energy Conversion Department, Mechanical Engineering Faculty, Malek-Ashtar University of Technology, Shahinshahr AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE معرفی، شبیه‌سازی و بررسی تجربی موقعیت دهنده‌ صفحه‌ای اجسام مبتنی بر تکنولوژی موتور سنکرون خطی با آهن‌ربای دائم هدف از پژوهش حاضر، طراحی و ساخت عملگری است که با استفاده از نیروهای عکس‌العمل میان سیم‌پیچ‌های حامل جریان در استاتور و چیدمانی از آهن‌ربای دائمی (چیدمان هالباخ) متصل به متحرک، جابه‌جایی یک پایه متحرک و موقعیت‌دهی اجسام انجام گیرد. به این ترتیب با توجه به موقعیت اولیه و موقعیت مطلوب توزیع جریان در سیم‌پیچ‌های استاتور به گونه‌ای تغییر می کند تا نیروی لازم برای انتقال متحرک به موقعیت مطلوب فراهم شود. در این پژوهش از ترکیب موتورهای سنکرون خطی با آهن‌رباهای دائمی برای ایجاد حرکت در دو بعد استفاده می‌شود. استاتور شامل دو دسته سیم‌پیچ مستطیلی است که به صورت عمود برهم نصب شده‌اند. متحرک شامل چهار چیدمان آهن‌ربا هالباخ تخت است. دو چیدمان برای ایجاد حرکت در راستای x و دو چیدمان دیگر به منظور ایجاد حرکت در راستای y مورد استفاده قرار می‌گیرد. ابتدا رابطه‌ بین نیرو و کاموتاسیون جریان به شکل تحلیلی ارائه شد، سپس پارامتر‌های طراحی از قبیل ابعاد متحرک و فضای کاری انتخاب شده و متناسب با آنها، ابعاد آهن‌رباهای مورد نیاز برای ساخت چیدمان تعیین شد و با توجه به ابعاد چیدمان، ابعاد و تعداد دور سیم‌پیچ‌ها نیز مشخص شد. با استفاده از پارامتر‌های طراحی به روابط کاموتاسیون، شبیه‌سازی حرکت صفحه‌ای عملگر انجام گرفت. نتایج به دست آمده مطابقت زیادی با روابط تحلیلی داشت. آزمایش‌های تجربی برای بررسی قابلیت موقعیت‌دهی و حرکت دو‌بُعدی متحرک انجام گرفت. دقت عملگر ساخته شده ۵میلی‌متر و حداقل زمان پاسخ برای عملگر ۵/۰ثانیه است. کمترین مقدار خطا در موقعیت ۲۵میلی‌متری اتفاق می‌افتد. علت آن می‌تواند در نزدیک بودن این موقعیت به دوره‌ی تناوب مغناطیسی موتور باشد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-22404-fa.pdf 2019-11-21 2803 2810 موقعیت دهی تحلیل اجزای محدود مغناطیسی موتور سنکرون خطی چیدمان هالباخ Introduction, Simulation and Experimental Investigation of a Planar Positioner Based on Permanent Magnet Linear Synchronous Motor Technology The aim of this research is to design and fabricate an actuator, which operates based on reaction forces between current carrying stator coils and magnetic arrays (Halbach arrays) connected to the mover, in order to move a motion stage for positioning objects. Thus, according to the initial and intended position of the mover, current commutation in stator coils is changed in a way that required force for transporting the mover to the desired position is provided. In this research, the integration of two perpendicular synchronous linear motors is utilized in order to create the planar motion. The stator consists of two sets of rectangular coils, which are placed perpendicular to each other. Mover consists of four Halbach arrays, which two Halbach arrays are used for x-axis motion and the other two arrays are used for y-axis motion. First, the analytic relationship between the applied magnetic force and current commutation was introduced. Then, the design parameters such as mover dimensions and stator workspace were determined. Concerning these parameters, dimensions of cubic magnets for Halbach array fabrication were obtained and with respect to array dimensions, the dimensions and number of turns for stator coils were determined. Using these design parameters and commutation equations, the planar motion of the actuator was simulated. The simulation results showed good agreement with the analytical results. Experimental tests were conducted in order to investigate the positioning capabilities and 2 dimensional motion. The precision of the fabricated actuator is 5mm and the minimum response time of actuator is 0.5sec. The minimum position error occurs at 25mm position that is due to the closeness to motor magnetic period. http://mme.modares.ac.ir/article-1-22404-en.pdf 2019-11-21 2803 2810 Positioning Magnetic Finite Element Analysis Synchronous Linear Motor Halbach array Y. Hojjat yhojjat@modares.ac.ir 1 Manufacturing Engineering Department, Faculty of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University AUTHOR B. Ghavami Namin 2 Applied Design Department, Faculty of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE مدل‌های ضرایب تقویت‌کننده ماتریس برای بررسی شکست مواد ارتوتروپ در این مقاله تئوری جدیدی برای بررسی رفتار شکست مواد کامپوزیتی ترک­­دار ارائه شده است. طبق تئوری حاکم ترک داخل ماتریس ایزوتروپ ایجاد شده و رشد می­کند. بنابراین بر خلاف تئوری­های حاکم بر شکست این مواد که بستر رشد ترک را در ماده­ی همگن غیرایزوتروپ فرض می­کرد در این تئوری بستر رشد ترک ماده ایزوتروپ در نظر گرفته شده که در اثر قرار گرفتن در ساختار ماده کامپوزیتی تحت تأثیر الیاف رفتار آن تغییر کرده است. در این دیدگاه، الیاف در ساختار یک ماده ارتوتروپ به عنوان تقویت‌کننده­های بستر ایزوتروپ ماتریس در نظر گرفته می­شوند که اثرات آنها به صورت ضرایبی در میدان تنش ایزوتروپ تعریف می­شوند. این ضرایب که ضرایب استحکام بخش نامیده شده­اند به سه روش مختلف برای ترکی که در هر راستای دلخواهی نسبت به الیاف در یک صفحه قرار گرفته­اند مطالعه و بررسی شده­اند. کمّی‌سازی اثرات استحکام‌بخشی الیاف با تعریف ضرایب استحکام بخش در مودهای کششی در راستای الیاف و عمود بر آن و مود برشی صورت می­پذیرد. ضرایب استحکام‌بخش حاصل از سه روش مطالعه شده به خواص الاستیک ماده، مسیر رشد ترک و نیز زاویه­ای که ترک دلخواه با الیاف می­سازد بستگی دارند. با این وجود در یکی از روش های ارائه شده از طریق رویکرد میکرو مکانیکی وابستگی این ضرایب به کسر حجمی الیاف نیز نشان داده شده است. مقایسه­ نتایج به دست آمده از این ضرایب و تئوری­های موجود شکست مواد ارتوتروپ بیانگر کارآیی و توانایی ضرایب استحکام بخش در بررسی و توجیه رفتار شکست این مواد است. http://mme.modares.ac.ir/article-1-21258-fa.pdf 2019-11-21 2811 2822 مکانیک شکست ماده ایزوتروپ مقیدشده ضرایب استحکام بخش کسر حجمی الیاف ماده ارتوتروپ Matrix Reinforcement Coefficients Models for Fracture Investigation of Orthotropic Materials In this paper, the new theory has been3 proposed to investigate the fracture behavior of cracked composite materials. Conforming to this theory, crack is created and distributes in the isotropic matrix. Therefore, contrary to the previous theories related to fracture mechanics of these types of material, which assumes that crack growth occurs in anisotropic homogenous material, the new theory assumes that crack growth occurs in the isotropic matrix, which is affected by fibers in the composite structure of the material. In this approach, fibers are considered as isotropic matrix reinforcements and the reinforcement effects are defined as coefficients in stress state of the isotropic matrix. The coefficients are called reinforcement factors and derived via three different approaches to study the arbitrary crack in 2D materials. Quantifying the reinforcing effects of fibers are conducted when tension across and along fibers and shear loadings exerted on the body. The three methods demonstrate that the reinforcement factors depend on elastic properties, crack growth location and the crack and fiber orientations. However, the method, derived from the micro-mechanic approach, displays their dependence on the fiber volum ratio. Comparing the results of these cofficients with the existing fracture theories illustrates the efficiency and ability of the reinforcement factors in investigation and explanation of the fracture behavior of orthotropic materials.In this paper, the new theory has been3 proposed to investigate the fracture behavior of cracked composite materials. Conforming to this theory, crack is created and distributes in the isotropic matrix. Therefore, contrary to the previous theories related to fracture mechanics of these types of material, which assumes that crack growth occurs in anisotropic homogenous material, the new theory assumes that crack growth occurs in the isotropic matrix, which is affected by fibers in the composite structure of the material. In this approach, fibers are considered as isotropic matrix reinforcements and the reinforcement effects are defined as coefficients in stress state of the isotropic matrix. The coefficients are called reinforcement factors and derived via three different approaches to study the arbitrary crack in 2D materials. Quantifying the reinforcing effects of fibers are conducted when tension across and along fibers and shear loadings exerted on the body. The three methods demonstrate that the reinforcement factors depend on elastic properties, crack growth location and the crack and fiber orientations. However, the method, derived from the micro-mechanic approach, displays their dependence on the fiber volum ratio. Comparing the results of these cofficients with the existing fracture theories illustrates the efficiency and ability of the reinforcement factors in investigation and explanation of the fracture behavior of orthotropic materials. http://mme.modares.ac.ir/article-1-21258-en.pdf 2019-11-21 2811 2822 Fracture Mechanics Reinforced Isotropic Solid Reinforcement Coefficients Fiber Volum Ratio Orthotropic Material H. Manafi Farid 1 Faculty of New Sciences and Technologies, University of Tehran, Tehran, Iran AUTHOR M. Fakoor mfakoor@ut.ac.ir 2 Faculty of New Sciences and Technologies, University of Tehran, Tehran, Iran AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE ارتعاشات ورق ساندویچی با هسته نانوکامپوزیت و رویه‌های مگنتوستریکتیو به همراه سیستم کنترل پسخورد این مقاله به بررسی ارتعاشات در یک ورق ساندویچی متشکل از دو رویه از جنس مواد مگنتوستریکتیو و هسته­ کامپوزیتی می­پردازد. هسته‌ کامپوزیتی با نانوالیاف از جنس نانولوله‌­های کربنی تقویت شده است و خواص آن به کمک روش اختلاط و روابط میکرومکانیکی محاسبه می‌شود. رویه­‌ها تحت تأثیر یک میدان مغناطیسی خارجی مگنتیزه ­شده و کوپل مگنتومکانیکی در آن اتفاق می­افتد در این شرایط به کمک یک سیستم کنترلی متأثر از پارامتر تنظیم‌کننده‌ فرکانس می­توان فرکانس ارتعاشات سازه را تغییر داد و از آن برای کنترل ارتعاشات استفاده نمود. معادلات حرکت در سه لایه، به­ کمک تئوری برشی مرتبه سوم با عنوان تئوری ردی، روش انرژی و اصل هامیلتون استخراج می­شود. برای محاسبه‌ فرکانس ارتعاشات ورق ساندویچی  از روش تفاضل مربعات دیفرانسیلی استفاده می‌شود. این روش عددی به کمک ضرایب وزنی نتایج مطلوب و نزدیک به حل دقیق را ارائه می­دهد. یافته­های این تحقیق اثر پارامتر تنظیم‌کننده‌ ارتعاشات و خواص هندسی ورق کامپوزتی را بر فرکانس ارتعاشات سازه نشان می­دهد. نتایج این پژوهش می­تواند در صنایع دریایی، هوافضا و عمران مورد استفاده قرار گیرد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-25050-fa.pdf 2019-11-21 2823 2835 ورق ساندویچی پارامتر تنظیم‌کننده‌ فرکانس نانوکامپوزیت تقویت‌شده مواد مگنتوستریکتیو تئوری برشی مرتبه سوم Vibration Analysis of Polymer Nanocomposite-Magnetostrictive Faced Sandwich Plate Including Feedback Control System In this research, the free vibration of a sandwich plate made of smart magnetostrictive face sheets and polymer composite core is studied. The effective elastic properties of carbon nanotube-reinforced composite are obtained by the rule of the mixture and micromechanical approach. A feedback control system follows the magnetization effect of Terfenol-D films on the vibration characteristics of a sandwich plate. Considering velocity feedback control gain value, the dimensionless frequency of sandwich plate can be changed to desired values due to magneto-mechanical coupling in magnetostrictive materials. The equations of motions are derived using Reddy’s third-order shear deformation theory, energy method, and Hamilton’s principle. The differential quadrature method (DQM) as a numerical method is used for calculating the vibration frequency of the sandwich plate. This numerical method presents the optimal results using weighting coefficients. The findings of this study show the effect of the vibration control system and geometrical properties of the composite sheet on vibration frequency of structures. These findings can be used in marine, aerospace, and civil industries. http://mme.modares.ac.ir/article-1-25050-en.pdf 2019-11-21 2823 2835 Sandwich Plate Feedback Control System Reinforced Nanocomposites Magnetostrictive Materials Third Order Shear Deformation Theory Z. Khoddami Maraghi z.khoddami@mahallat.ac.ir 1 Mechanical Engineering Department, Engineering Faculty, Mahallat Institute of Higher Education, Mahallat, Iran AUTHOR