ORIGINAL_ARTICLE فهرست این شماره http://mme.modares.ac.ir/article-1-9815-fa.pdf 2015-11-22 0 0 Content http://mme.modares.ac.ir/article-1-9815-en.pdf 2015-11-22 0 0
ORIGINAL_ARTICLE جلد این شماره http://mme.modares.ac.ir/article-1-3405-fa.pdf 2015-11-22 0 0 Cover http://mme.modares.ac.ir/article-1-3405-en.pdf 2015-11-22 0 0
ORIGINAL_ARTICLE شناسه این شماره http://mme.modares.ac.ir/article-1-320-fa.pdf 2015-11-22 0 0 IFC http://mme.modares.ac.ir/article-1-320-en.pdf 2015-11-22 0 0
ORIGINAL_ARTICLE ارزیابی قابلیت روش اولتراسونیک در اندازه‌گیری تنش پسماند طولی جوشکاری به‌وسیله‌ی اعتبارسنجی با روش پراش پرتو ایکس در سال‌های اخیر، اندازه‌گیری تنش پسماند با روش التراسونیک به دلیل ماهیت غیر مخرب، تجهیزات قابل حمل، ارزان و سریع بودن، در حال توسعه می‌باشد. در این پژوهش، قابلیت روش التراسونیک با استفاده از موج طولی با زاویه شکست بحرانی یا موج Lcr، در اندازه‌گیری تنش پسماند طولی ناشی از جوشکاری، مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور دو ورق از جنس آلیاژ آلومینیوم سری 5000 با روش جوشکاری تیگ به هم متصل شد. اندازه‌گیری تنش پسماند طولی با روش التراسونیک، توسط ترنسدیوسرهای 5 مگاهرتزی و در عمق نزدیک به سطح و بر مبنای تئوری آکستوالاستیسیته انجام شد. به‌منظور ایجاد موج Lcr و ارسال آن به درون قطعه، گوه‌ی التراسونیک بر مبنای قانون اسنل ساخته شد. همچنین از یک میز سه‌محوره برای کنترل حرکت گوه و ثابت نگه‌داشتن فشار روی آن استفاده گردید. به‌منظور محاسبه تنش پسماند و افزایش دقت، ضریب آکستوالاستیک برای هر سه ناحیه جوشکاری فلز جوش، HAZ و فلز پایه به‌صورت جداگانه با انجام آزمون کشش تک‌محوره به دست آمد. به‌منظور اعتبارسنجی نتایج روش التراسونیک، از تنش پسماند طولی اندازه‌گیری شده به‌وسیله‌ی روش پراش پرتو ایکس در 5 نقطه واقع بر سطح قطعه، استفاده گردید. درنهایت، پس از مقایسه نتایج هر دو روش مورد استفاده با هم، تطابق خوبی مشاهده شد که نشان‌دهنده‌ی قابلیت خوب روش التراسونیک در اندازه‌گیری تنش پسماند طولی است. http://mme.modares.ac.ir/article-1-2466-fa.pdf 2015-07-22 1 10 تنش پسماند جوشکاری" "روش التراسونیک" "روش پراش پرتو ایکس" "آلیاژ آلومینیوم سری 5000 Evaluation of the Capability of Ultrasonic Method for Measuring Longitudinal Welding Residual Stress, by Validating with X-Ray Diffraction Method In recent years, measurement of residual stress by ultrasonic method is developing because of nondestructive nature, portable equipment and being cheap and fast. In this research, the Capability of ultrasonic method by using longitudinal critically refracted or Lcr wave in measurement of longitudinal welding residual stress has been scrutinized. For this purpose, two plates of aluminum alloy series 5000 were joined by TIG welding method. Measurement of longitudinal residual stress by ultrasonic method was done in closeness of surface via 5 MHz transducers based on acoustoelasticity theory. In order to create Lcr wave and transmit it into specimen, an ultrasonic wedge was made based on Snell’s law. Also a triaxial table was used to control the wedge movement and keep the pressure on it fixed. In order to calculate residual stress and increase in accuracy, acoustoelastic constant for each three welding zones, including weld metal, HAZ and base metal was obtained separately from uniaxle tension test. In order to validate ultrasonic method results, measured longitudinal residual stress by x-ray diffraction method in 5 points on the specimen surface was used. Finally after comparing the results of two used methods with each other, good agreement was seen which indicates the good ability of ultrasonic method in measurement of longitudinal residual stress. http://mme.modares.ac.ir/article-1-2466-en.pdf 2015-07-22 1 10 Welding Residual Stress" "Ultrasonic Method" "X-Ray Diffraction Method" "Aluminum Alloy Series 5000 Mohammad Eftekhary 1 AUTHOR Mehdi Ahmadi Najafabadi 2 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE کنترل فعال ارتعاش تیر یکسر‌گیردار با وصله‌های پیزوالکتریک بهینه‌شده از نظر طول و مکان مواد پیزوالکتریک به عنوان حسگر و عملگر در کنترل ارتعاش سازه‌ها به کار می‌روند. هندسه و مکان عملگر‌ها و حسگرهای پیزوالکتریک تاثیر بسیار زیادی بر انرژی مصرفی و عملکرد سیستم کنترلی دارد، بنابراین در این تحقیق با تعریف تابع هزینه مناسب به بهینه‌سازی طول و مکان عملگر پیزوالکتریک برای کاهش مطلوب ارتعاشات تیر یکسرگیردار با انرژی کنترلی مناسب پرداخته می‌شود. تابع هزینه، تابع درجه دوم برحسب جابجایی و نیروی کنترلی درنظر گرفته شده‌است. مدل‌سازی سیستم بر پایه تئوری تیر اویلر برنولی انجام گرفته و از اصل هامیلتون برای بدست آوردن معادلات حرکت استفاده شده‌است. در این روش، ولتاژ کنترلی لایه عملگر در معادلات شرایط مرزی سیستم ظاهر می شود که مسئله را تبدیل به مسئله مقدار ویژه با شرایط مرزی متغیر با زمان می‌کند. با تعریف توابع جابجایی خاص و همگن‌سازی شرایط مرزی ولتاژ کنترلی عملگر به صورت نیروی تحریک خارجی در معادلات حرکت سیستم ظاهر می‌گردد. کنترل‌کننده‌های بهینه رگلاتور خطی مرتبه دو و خطی مرتبه دو گاوسی در کنترل سیستم ارتعاشی مورد بررسی قرار‌گرفته‌اند و برای تخمین متغیر‌های حالت در روش خطی مرتبه دو گاوسی از تئوری فیلتر کالمن استفاده شده‌است. در شبیه‌سازی عددی با بررسی عملکرد وصله‌های بهینه‌شده با طول‌های محدود و نامحدود در مقایسه با عملکرد وصله کامل، نقش موثر تابع هدف و بهینه‌سازی در کاهش ولتاژ کنترلی اعمالی نشان داده شده‌است. http://mme.modares.ac.ir/article-1-9143-fa.pdf 2015-07-22 11 22 کنترل فعال پیزوالکتریک بهینه‌سازی کنترل بهینه Active vibration control of the clamped beam with length and location optimized piezoelectric patches Please refer to letter to editor Piezo‌electric materials are used as sensor and actuator in order to control the vibrations of structures. Geometry and location of the piezoelectric sensors and actuators have a substantial effect on the consumed electric energy and performance of the control system, therefore, in this study by defining an appropriate cost function, an optimum length and location of the piezoelectric actuator was determined in order to achieve a desirable decrease on vibration amplitude of a cantilever beam by using appropriate control energy. The standard quadratic function of beam displacement and control energy was used as the cost function. Mathematical modeling was based on Euler Bernoulli beam theory and Hamilton's principle was used in order to achieve the equations of motion. In this approach, the control voltage of actuator layer is emerged in the boundary conditions of the problem, which turns it to a time varying boundary condition problem. By defining special displacement functions and homogenizing the boundary conditions, control voltage of the actuator is appeared as external excitement in the equations of motion. In the current study, optimum LQR and LQG controllers were investigated and Kalman filter theory was used in order to estimate the state variables. In numerical simulations, by investigating the performance of optimized limited or unlimited patches in comparison with complete one, the effective role of the objective function and optimization have been shown in decreasing applied control voltage. http://mme.modares.ac.ir/article-1-9143-en.pdf 2015-07-22 11 22 active control Piezoelectric Optimization Optimal Control Saeed Aligholizadeh 1 Department of Mechanical Engineering, University of Tabriz AUTHOR Mohammad Ali Hamed 2 University of Tabriz, Mechanical Engineering Department AUTHOR Reza Hassannejad Qadim 3 Assistant Professor, Department of Mechanical Engineering, University of Tabriz AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE تحلیل دینامیکی عملکرد همزمان سیستم تخلیه مخازن سیال و تنظیم کننده سرعت ظاهری پرواز در یک سامانه پیشران مایع این پژوهش به بررسی اثرات همزمانی کارکرد دو سامانه تخلیه همزمان مخازن سیال و تنظیم‌کننده سرعت ظاهری پرواز می‌پردازد. سامانه‌ها به منظور ارسال فرامین کامپیوتر پرواز به موتور و تطبیق رژیم کاری موتور با شرایط بیرونی جسم پرنده مورد استفاده دارند و به سامانه‌های کنترل برون موتوری مشهور می‌باشند. هرکدام از این سامانه‌ها به تنهایی نقشی موثر در دستیابی به پارامترهای نهایی مسیر پرواز مانند جرم و سرعت را ایفا می‌کنند. همزمانی کارکرد این دو سامانه باعث بالا رفتن دقت در برد موشک و توانمندی حمل بار محموله می‌گردد. اثر این سامانه‌ها در جرم و برد نهایی در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته است. بدین جهت با شبیه‌سازی دینامیکیِ کارکرد موتور، در طول زمان ماموریت در پیکره شبیه‌ساز پرواز، امکان ارسال فرامین برای تغییر در رژیم کاری موتور از طریق کارکرد دو سامانه‌ی کنترلی فراهم شده است. برای یک ماموریت مشخص نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد که عملکرد سامانه‌ی تخلیه همزمان مخازن به تنهایی منجر به افزایش برد و سرعت نهایی انتهای مسیر پرواز شده است و حضور همزمان سامانه‌ی تنظیم کننده سرعت ظاهری با سامانه تخلیه همزمان، رسیدن به این دو مهم را حتی در حضور اغتشاشات مسیر پروازی محقق می‌نماید. از دیگر نتایج این پژوهش دستیابی به بار محموله‌ی بیشتر برای یک ماموریت خاص تحت اثر عملکرد همزمان این دو سامانه می‌باشد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-3164-fa.pdf 2015-07-22 23 34 سامانه‌های کنترل برون موتوری تنظیم سرعت ظاهری تخلیه همزمان مخازن ارتعاشات طولی پوگو Dynamic Analysis of Simultaneous usage of Propellant Utilization and Flight’s Apparent Velocity Regulation Systems in Liquid Propellant System This research discuss about the effect of simultaneous usage of Propellant Utilization (PU) system and Flight Apparent Velocity Regulation (AVR) system. These systems were used for sending OBC commands to engine for adapting the engine working regime with flight conditions and fame to active control systems. Each of PU and AVR systems has an effective roll in access to final parameters such as mass and velocity at the end of active phase and simultaneous usage of these systems lead to increase the range accuracy and payload mass. We study these effects on final parameters in this paper. Therefore, with dynamic simulation of liquid propellant engine in during of active phase in flight simulator, sending commands of these systems to change the engine working regime is provided. For a specific mission results show that with working of the PU, range increased and presence of AVR, is assist to reach this range in front of disturbance during the flight. Another main result of this research is, increasing of payload mass for a specific mission with simultaneous usage of PU and AVR systems. http://mme.modares.ac.ir/article-1-3164-en.pdf 2015-07-22 23 34 Active Control Systems Apparent Velocity Propellant Management System longitudinal oscillation POGO Seyed Alireza Jalali Chimeh 1 AUTHOR Hassan Karimi Mazrehshahi 2 Faculty of Aerospace Engineering, K. N. Toosi University of Technology AUTHOR Mahyar Naderi Tabrizi 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE سلامت سطح در فرزکاری سرعت بالای آلیاژ Ti6Al4V در حضور سیستم روان‌کاری نیمه خشک فرزکاری سرعت بالای آلیاژهای تیتانیوم به علت برخورداری از بهره‌وری بالای فرایند و کیفیت خوب محصول، به صورت گسترده در صنایع هوافضا مورد استفاده قرار گرفته است. پژوهش حاضر، زبری، بافت و میکروسختی سطح را در فرزکاری سرعت بالای آلیاژ Ti6Al4V به صورت تجربی مورد مطالعه قرار می‌دهد. آزمایش‌ها در حضور روان‌کاری کمینه انجام گردید. ابزار به کار رفته نیز، فرز انگشتی کاربایدی سرتخت به قطر 6 میلیمتر با روکش TiAlN بود. روش فاکتوریل کامل به منظور طراحی آزمایش‌ها و تحلیل اثرات پارامترهای ماشینکاری شامل سرعت برشی و نرخ پیشروی روی زبری، بافت و میکروسختی سطح به‌کار گرفته شد. سایر پارامترهای برش یعنی عمق برش محوری و عمق برش شعاعی نیز ثابت بودند. نتایج نشان داد که با استفاده از فرایند فرزکاری سرعت بالا می‌توان به سطوحی با کیفیت بالا و زبری سطح حدود 2/0 میکرومتر دست یافت. تغییرات میکروسختی نیز با سرعت برشی دارای طبیعتی دوگانه بود. به این معنا که در ابتدا، با افزایش سرعت برشی تا 375 متر بر دقیقه، میکروسختی بالا رفته و پس از این سرعت برشی، میکروسختی سطح به صورت چشمگیری کاهش یافت. همچنین با بیشترشدن نرخ پیشروی، میکروسختی سطح افزایش یافته و بیشترین میکروسختی در سرعت برشی 375 متر بر دقیقه و نرخ پیشروی 08/0 میلی‌متر بر دندانه بدست آمد که نشان از افزایش 57% میکروسختی نسبت به سختی اولیه قطعه داشت. تصاویر بافت سطح نیز نشان داد که افزایش سرعت برشی تاثیر مستقیمی بر کاهش ترک‌ها و پارگی‌های سطحی دارد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-9634-fa.pdf 2015-07-22 35 41 فرزکاری سرعت بالا آلیاژ Ti6Al4V سلامت سطح روان‌کاری با حداقل سیال برشی Surface integrity in high speed machining of Ti6Al4V alloy in presence of minimum quantity lubrication High-speed milling of titanium alloys is widely used in aerospace industries for its high efficiency and good quality of product. The paper empirically studies surface roughness, topography and microhardness variations in high speed milling of Ti6Al4V alloy. The experiments were conducted under minimum quantity lubrication environment. Carbide end mill tool with TiAlN coating and 6 millimeter diameter was used. Full factorial method was used to design of experiments and analyze the effect of machining parameters including cutting speed and feed rate on surface roughness, topography and microhardness. The other cutting parameters i.e. axial depth of cut and radial depth of cut were constant. The results showed that a high quality surface with roughness of 0.2 µm can be obtained by using high speed machining method. Also, microhardness variations versus cutting speed has two-fold nature. It indicates that firstly, by increasing cutting speed up to 375 m/min, microhardness increases and after that, it declines remarkably. In addition, by increasing feed rate, surface microhardness rises and the maximum microhardness was obtained in cutting speed of 375 m/min and feed rate of 0.08 mm/tooth, which showed 57% increase in regard with hardness of the base material. The Images of surface topography showed that increasing of the cutting speed has a significant effect on reduction of surface tears and smears. http://mme.modares.ac.ir/article-1-9634-en.pdf 2015-07-22 35 41 High Speed Milling Ti6Al4V Alloy Surface integrity minimum quantity lubrication Hamed Hassanpour 1 AUTHOR Amir Rasti 2 AUTHOR Mohammad Hossein Sadeghi 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE اثر میدان‌های کمکی جابجایی، تنش و کرنش بر ضرایب شدت تنش مواد تابعی در این مقاله، اثر میدان‌های کمکی و فاصله کانتورهای حجمی از نوک ترک، بر دقت محاسبه ضرایب شدت تنش مواد تابعی با روش انتگرال تعاملی مورد بررسی قرار می-گیرند. ابتدا با تعریف مناسبی از میدان‌های کمکی جابجایی، کرنش و تنش، رابطه سازی انتگرال تعاملی بدون هرگونه وابستگی به مشتق‌گیری از خواص مواد، انجام می‌شود. برای محاسبه انتگرال تعاملی، میدان‌های واقعی و کمکی جابجایی، کرنش و تنش استفاده می‌شوند. میدان‌های واقعی با روش اجزای محدود ایزوپارامتریک به دست می‌آیند. از سوی دیگر، میدان‌های جابجایی و تنش ویلیامز که بر مبنای خواص ماده نوک ترک به دست می‌آیند، به عنوان میدان‌های کمکی استفاده می‌گردند. این میدان‌های کمکی جز در نزدیکی نوک ترک مناسب نمی‌باشند. بنابراین از فرمولبندی‌های نامتعادل و ناسازگاری استفاده می‌شود، تا بتوان اثر تغییرات مواد را در نظر گرفت. سپس با در نظر گرفتن خواص مواد تابعی به صورت نمایی، جواب‌های به دست آمده از این فرمول‌بندی‌ها با جواب‌های موجود در مراجع دیگر مقایسه می‌شوند. در ادامه با در نظر گرفتن کانتورهای مختلف، اثر فاصله کانتور از نوک ترک بر ضرایب شدت تنش مواد تابعی مورد بررسی قرار می‌گیرد. نشان داده می‌شود، که پاسخ‌های به دست آمده از روش‌ ناسازگاری و روش تانسور رفتاری ثابت مناسب‌تر می‌باشند. در حالی که، روش نامتعادل برای کانتورهای دور از نوک ترک مناسب نمی‌باشد و دقت آن کمتر است. http://mme.modares.ac.ir/article-1-8897-fa.pdf 2015-07-25 42 50 ضرایب شدت تنش روش انتگرال تعاملی میدان‌های کمکی مواد تابعی روش اجزای محدود ایزوپارامتریک The effect of auxiliary fields of displacement, stress and strain on stress intensity factors in functionally graded materials This paper concerns the effect of auxiliary fields and distance of contours from the crack tip on the accuracy of stress intensity factors of Functionally Graded Materials (FGMs), using the interaction integral method. In the first step, defining auxiliary fields of displacement, strain, and stress appropriately, the interaction integral is derived which is independent of derivatives of properties of the materials. Actual and auxiliary fields of displacement, strain and stress are used to compute the interaction integral. Actual fields are obtained by isoparametric finite element method, while auxiliary fields are constructed by use of the crack tip properties on the basis of William’s solution. These auxiliary fields are not appropriate, except near the crack tip. Therefore, different non-equilibrium and incompatibility formulations are used to consider the changes in non-homogeneous material. Considering the changes in FGMs as an exponential function, the results will be obtained from these formulations and are compared with others recorded in the literature. Furthermore, considering different contours, the effect of distance of contours from the crack tip on the stress intensity factors of FGMs is examined. The results confirm that the solutions using the incompatibility and constant constitutive tensor are more accurate. In contrast the non-equilibrium method is not proper for contours which are placed far away from the crack tip and presents less accuracy. http://mme.modares.ac.ir/article-1-8897-en.pdf 2015-07-25 42 50 Stress intensity factors Interaction integral method Auxiliary fields of functionally graded materials Isoparametric Finite element method Safa Peyman 1 AUTHOR Rahmatollah Ghajar 2 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE شبیه سازی عددی جریانهای دوفازی با استفاده از مدل شار رانشی و روش مرتبه بالای DG-ADER در تحقیق حاضر روش مرتبه بالای DG-ADER برای حل عددی معادلات حاکم بر مدل دوفازی شار رانشی بکار گرفته میشود. مدل شار رانشی برای تشریح جریانهای دوفازی که برهمکنش قوی دارند مدلی بسیار مناسب است. معادلات حاکم بر این مدل شامل سه معادله دیفرانسیلی است. این معادلات شامل دو معادله پیوستگی برای هر یک از فازها و یک معادله مومنتم برای مخلوط می‌باشند. در این مدل از یک رابطه جبری نیز برای ارتباط دادن سرعت فازها استفاده می‌شود. دستگاه معادلات حاکم با استفاده از روش عددی مرتبه بالای DG-ADER که روشی نوین برای دستیابی به دقتهای بالاست حل و نتایج به دست آمده با نتایج ارائه شده توسط سایر محققین مقایسه میشوند. روش DG-ADER یک روش غیرخطی است که در آن بازسازی اطلاعات با استفاده از روش وینو و پیمایش زمانی با استفاده از روش گالرکین ناپیوسته صورت می‌گیرد. دو لوله ضربه و یک مساله انبساط خالص توسط این روش حل شده است. نتایج این تحقیق نشان میدهد که با استفاده از روش بکار رفته میتوان مسائل جریان دوفازی را با دقت بسیار خوب، حتی بر روی شبکه‌های درشت حل نمود. نقطه ضعف این روش بروز نوسانات عددی با دامنه بسیار محدود در محل موج‌های ضربهای است. http://mme.modares.ac.ir/article-1-1806-fa.pdf 2015-07-25 51 58 جریان دوفازی مدل شار رانشی روش DG-ADER روش وینو لوله ضربه دوفازی Numerical simulation of two-phase flows, using drift flux model and DG-ADER scheme In the present research, the high-order DG-ADER method is used to solve governing equations of two-phase drift flux model. The drift flux model is suitable for studying two-phase flows where the phases are strongly coupled. This model is composed of three differential equations including two continuity equations for two phases and a mixture momentum equation. The mixture model uses also an algebraic relation to link the velocity of the phases. The high-order DG-ADER numerical method, which is a new scheme to get high order accuracy of results, is used to solve the governing equations. The DG-ADER is a nonlinear method in which the reconstruction process is performed using WENO method and the time evolution part is achieved by discontinues Galerkine approach. The results are compared with those reported by other researchers. Three problems including two two-phase shock tubes and a pure rarefaction test problem are solved using this method. The results show that DG-ADER method can solve the two-phase flow problems with a very good accuracy even on a coarse grid. The drawback of this method is presenting numerical fluctuations with limited domain at the position of shock waves. http://mme.modares.ac.ir/article-1-1806-en.pdf 2015-07-25 51 58 two-phase flow drift flux model DG-ADER method WENO method two-phase shock tube Younes Shekari 1 AUTHOR Ali Tayebi 2 Yasuj university AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE توسعه روش معادلات مجزا برای محاسبه انتگرال J در مسائل مکانیک شکست ارتجاعی خطی یکی از مسائل مهم در تحلیل و طراحی سازه ها، وجود ترک و نقص در سازه و اثرات آن در تحلیل و طراحی سازه ها یکی از مسائل مهم در تحلیل و طراحی سازه ها، وجود ترک و نقص در سازه و اثرات آن در تحلیل و طراحی سازه ها میباشد. بسیاری از مسائلی که دارای ترک هستند، به صورت تحلیلی قابل حل نیستند؛ از اینرو، حل مسائل مکانیک شکست با روشهای عددی به یکی از مسائل مهم تبدیل گشته است. مقاله حاضر به توسعه یک روش جدید به نام روش معادلات مجزا در مسائل مکانیک شکست میپردازد؛ که در آن، با استفاده از نظریه مکانیک شکست ارتجاعی خطی، انتگرال J محاسبه گشته است. روش معادلات مجزا یک روش نیمه تحلیلی با ماتریس ضرایب قطری است. در این روش، تنها مرز مسئله با استفاده از توابع شکل مرتبه بالا و توابع نگاشت چبیشفی گسسته سازی میگردد. در این روش، با استفاده از روش باقیمانده های وزندار و روش انتگرالی کلینشا-کورتیز، معادلات دیفرانسیل اویلری به صورت مجزا ایجاد میگردند. در ادامه با تعریف دستگاه مختصات مرجع در نوک ترک و تعریف یک فرم جدید از بردار نیروهای گره ای، مسئله ترک در روش معادلات مجزا پیاده سازی گردیده و انتگرال J محاسبه گردیده است. در نهایت، با حل دو مثال عددی، روش معادلات مجزا مورد صحت سنجی قرار گرفته است. نتایج نشان میدهد که روش معادلات مجزا دارای دقت مناسبی در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی و عددی میباشد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-8593-fa.pdf 2015-07-29 59 68 روش معادلات مجزا مکانیک شکست ارتجاعی خطی انتگرال J مسائل دوبعدی Development of Decoupled Equations Method to Calculate J-Integral in 2D problems The existence of crack and notch is a significant and critical subject in the analysis and design of solids and structures. As most of damage problems do not have closed-form solutions, numerical methods are current approaches dealing with fracture mechanics problems. This study presents a novel application of the decoupled equations method (DEM) to model crack issues. Based on linear elastic fracture mechanics (LEFM), the J-integral is computed using the DEM. In this method, only the boundaries of problems are discretized using specific higher-order sub-parametric elements and higher-order Chebyshev mapping functions. Implementing the weighted residual method and using Clenshaw-Curtis numerical integration result in diagonal Euler’s differential equations. Consequently, when the local coordinates origin (LCO) is located at the crack tip, the geometry of crack problems are directly implemented without further processing. In order to present infinite stress at the crack tip, a new form of nodal force function is proposed. Validity and accuracy of this method is fully demonstrated through two benchmark problems. The numerical results agree very well with the results from existing experimental results and numerical methods available in literature. http://mme.modares.ac.ir/article-1-8593-en.pdf 2015-07-29 59 68 Decoupled equations method Linear elastic fracture mechanics J-Integral 2D Problems Mahdi Yazdani 1 AUTHOR Naser Khaji 2 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE مقایسه‌ی تاثیر انتخاب بهینه‌سازی زیست‌محیطی و بهینه سازی چند معیاره؛ انرژی، اقتصادی و زیست محیطی بر عملکرد سیستم CCHP در پژوهش حاضر به بررسی تاثیر سیستم تولید همزمان برق، حرارت و برودت(CCHP)، در کاهش انتشار آلاینده‌ها پرداخته شده است. مطالعه موردی، یک هتل 80 اتاقی واقع در شهر زاهدان در نظر گرفته شده و در طراحی سیستم تولید همزمان برای این هتل، از موتور‌گازسوز (با قابلیت عملکرد در بار جزیی) به عنوان محرک اولیه استفاده شده است. در گام اول، فرایند بهینه‌سازی به منظور دست‌یابی به ماکزیمم کاهش انتشارآلاینده‌ها در حالت امکان فروش برق به شبکه انجام شده است. سپس با معرفی تابعی چند معیاره تحت عنوان درصد سود سالیانه نسبی(PRAB) به طراحی سیستم تولید همزمان پرداخته شده و نتایج مربوط به این دو مرحله با هم مقایسه می‌شود. نتایج نشان می‌دهد سیستم‌های CCHP تاثیر چشمگیری در کاهش انتشار آلاینده‌های زیست‌محیطی CO2 CO , و NOx دارند. به طوری‌که در محدوده‌ی گسترده‌ای از ظرفیت‌های نامی موتورگازسوز، درصد کاهش انتشار هر سه آلاینده مثبت بدست می‌آید. از طرفی نتایج نشان می‌دهد که دستیابی به ماکزیمم کاهش انتشار آلاینده‌های نامبرده نیازمند انتخاب محرک‌هایی با ظرفیت‌های 4975E_(nom,max⁡(RNO_x))= ،〖 E〗_(nom,max(RCO))=2875 و 〖 E〗_(nom,max⁡⁡(RCO_2))=1975 کیلووات است. درحالی که با پیاده‌سازی تابع چند معیاره (PRAB)، ظرفیت〖 E〗_(nom,max⁡(PRAB))=2150kW با بیشترین سود و تاثیر بالایی از کاهش انتشار آلاینده‌ها بدست می‌آید. در نهایت با افزایش تعداد محرک اولیه از یکی به دو الی سه محرک، تاثیر تعداد محرک اولیه به عنوان پارامتر طراحی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد، که با افزایش تعداد محرک اولیه سود سالیانه نسبی و کاهش انتشار آلاینده‌ها به ترتیب کاهش و افزایش می‌یابند. http://mme.modares.ac.ir/article-1-9220-fa.pdf 2015-07-29 69 77 کاهش انتشار آلاینده سیستم تولید همزمان برق حرارت و برودت(CCHP) موتورگازسوز سیستم تولید جداگانه برق حرارت و برودت(SCHP) Comparison of selection effect environmental optimization and multi-criteria optimizations; energy, economic and environmental in performance of CCHP system In present paper, the effect of combined cooling, heating and power generation systems(CCHP) in the reduction of pollutants emission have been investigated and a hotel with 80 rooms in Zahedan have been selected as case study , also gas engine (With part-load operation) as prime mover for design CCHP system. In this work is assumed that sell electricity to grid is possible. At the first phase, optimization for access to maximum reduce Pollutants emission have been done, at the other phase, a multi-criteria function has been introduced and the optimization process, with Percentage of Relative Annual Benefit (PRAB) has been investigated and the results of these two phases, have been compared together. Results show, CCHP systems have a high effect in reduce environmental pollutants emission CO, CO2 and NOx, as the percent reduce pollutants emission is positive in an extensive range of nominal power of gas engine. Also results show for access to maximum reduce pollutants emissions , CO2, CO and NOx, annual benefit as multi-ceritria objective function a gas engine with nominal power 2050kW is needed; in this case in addition to the most annual benefit also have a good effect for reducing Pollutants emission. In the end, the effect of the number of prime mover as designing parameter assessed with increase from one into two and three numbers. Results show increasing prime mover, cause decrease Relative Annual Benefit and pollutants emission. http://mme.modares.ac.ir/article-1-9220-en.pdf 2015-07-29 69 77 Reduce pollutants emission combined cooling heating and power generation system (CCHP) gas engine separation cooling heating and power generation system (SCHP) Fateme Tavakoli Dastjerd 1 AUTHOR Mohammad Mustafa Ghafuoryan 2 AUTHOR Saeed Farahat 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE بررسی و پایش جدایش بین‌لایه ای در کامپوزیت‌های فلز/الیاف تحت بارگذاری مود اول و دوم با استفاده از مدل‌سازی عددی و آکوستیک امیشن در این پژوهش به بررسی رفتار جدایش بین لایه‌ای در کامپوزیت‌های فلز/الیاف تحت بارگذاری مود اول و دوم با استفاده از مدل‌سازی عددی و تحلیل داده‌های آکوستیک امیشن پرداخته می‌شود. نمونه‌‌های آزمون با استفاده از لایه کامپوزیت از پیش آغشته (الیاف شیشه/اپوکسی) و آلومینیوم 3T-2024 (آنودایز شده در محلول اسید کرمیک) ساخته شده است. محاسبه چقرمگی شکست بین لایه‌ای تحت بارگذاری مود یک و دو نیازمند شناسایی لحظه شروع جدایش می‌باشد که با بکارگیری روش آکوستیک امیشن این لحظه بدست آورده شده است. بررسی شروع و رشد جدایش با استفاده از مدل‌سازی المان محدود در نرم‌افزار آباکوس (استفاده از توابع المان چسبنده) انجام شده است. نمودار نیرو-جابجایی، رشد پیشرونده جدایش و جبهه آن از نتایج مدل‌سازی عددی می‌باشد که با فعالیت‌های تجربی مقایسه شده است. آنالیز فرکانسی روی امواج حاصل از شکست صورت گرفته و با دسته بندی آن بررسی روند رشد جدایش صورت گرفته است و محدوده فرکانسی هر یک از مکانیزم‌های شکست بدست آورده شده است. برای صحه‌سنجی با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی، مکانیزم‌های شکست بررسی و شناسایی گردیده است. http://mme.modares.ac.ir/article-1-1874-fa.pdf 2015-07-29 78 86 چند لایه‌های فلز الیاف آکوستیک امیشن جدایش بین لایه‌ای چقرمگی شکست بین لایه‌ای Investigation and monitoring of delamination in FMLs under mode I and II loading with FEM and AE In this study the delamination behavior of FMLs loaded under mode I and II conditions is investigated by using numerical modeling and acoustic emission (AE) data analysis. Test samples is made of prepreg (glass/epoxy composite) and aluminum 2024-T3 (chromic acid anodized). Detection of delamination initiation moment is required for calculation of interlaminar fracture toughness in mode I and II which this moment is detected by using AE technic. Initiation and propagation of delamination is modeled by Abaqus software by using cohesive element. Load-displacement curve, progressive debonding and delamination face are the results taken from FEM and are compared with test results. Signal frequency processing is done for identifying delamination propagation and classification of fracture mechanism. Delamination mechanism is validated by Scanning electron microscope (SEM) images. http://mme.modares.ac.ir/article-1-1874-en.pdf 2015-07-29 78 86 Fiber metal laminate Acoustic emission Delamination Interlaminar fracture toughness Morteza Ahmadi Najafabadi 1 AUTHOR Mojtaba Sedighi 2 AUTHOR Manouchehr Salehi 3 AUTHOR Hossin Hossini Toudeshky 4 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE بررسی عددی آنتروپی تولیدی جریان نانوسیال در کانال سینوسی عمودی تحت میدان مغناطیسی در این مطالعه آنتروپی تولیدی ناشی از جابجایی ترکیبی نانوسیال آب- Al2O3 در یک کانال عمودی با دیواره‌های سینوسی تحت میدان مغناطیسی ثابت و یکنواخت به صورت عددی بررسی شده است. در این کار تاثیر پارامترهایی نظیر،کسر حجمی نانوذرات، دامنه‌ی موج سینوسی، عدد بی‌بعد رینولدز، عدد بی‌بعد گراشف و عدد بی‌بعد هارتمن مورد مطالعه قرار گرفت. این مطالعه با فرض جریان آرام، پایا و غیرقابل تراکم و خواص ترموفیزیکی ثابت برای نانوسیال انجام گرفته است. برای محاسبه تغییرات چگالی ناشی از نیروی شناوری از تقریب بوزینسک و برای شبیه سازی جریان از روش حجم محدود و مدل مخلوط دو فازی استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهند که افزودن نانوذره به سیال پایه، موجب افزایش آنتروپی تولیدی ناشی از انتقال حرارت و آنتروپی جریانی می‌شود. آنتروپی تولیدی ناشی از انتقال حرارت با افزایش عدد رینولدز، کاهش و با افزایش عدد گراشف، افزایش می‌یابد، در حالیکه عکس این روند برای آنتروپی تولیدی ناشی از ویسکوزیته مشاهده می‌شود. بررسی اثرات شدت میدان مغناطیسی اعمال شده نشان داد که با افزایش شدت میدان مغناطیسی، آنتروپی تولیدی ناشی از انتقال حرارت، ابتدا افزایش و سپس کاهش می‌یابد. آنتروپی جریانی نیز با اعمال میدان مغناطیسی کاهش پیدا می‌کند. همچنین نتایج نشان داد که برای تمامی شدت میدان‌های مغناطیسی بررسی شده، موج‌دار کردن کانال، آنتروپی تولید شده را کاهش می‌دهد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-11878-fa.pdf 2015-07-29 87 94 نانوسیال جابجایی ترکیبی کانال سینوسی میدان مغناطیسی تولید آنتروپی Numerical investigation of entropy generation of nano-fluid in vertical sinusoidal channel with magnetic field In this study, generated entropy of mixed convection of Al2O3–water nano fluids in a vertical channel with sinusoidal walls under a constant and uniform magnetic field was numerically investigated. The effects of various parameters such as volume fraction of nanoparticles, amplitude of sine wave, Reynolds, Grashof and Hartman numbers were studied. This study was carried out by assuming the laminar, steady state and incompressible flow. Also, the thermo physical properties of nanoparticles were assumed constant. The Boussinesq approximation was used to calculate the variations of the density caused by buoyancy force and the finite volume method and two phase mixture model were used to simulate the flow. The results showed that the entropy generation due to heat transfer and viscous effects increase by adding nanoparticles to the base fluid. Also, the results showed that the entropy generation due to heat transfer increases by increasing the Grashof number and decreasing the Reynolds number, while a reverse trend is observed for entropy generation due to viscous effects. By increasing the Hartman number, the entropy generation due to heat transfer increases at first and then decreases and entropy generation due to viscous effects reduces. For all studied intensities of magnetic fields, the entropy generation decreases using corrugated channels. http://mme.modares.ac.ir/article-1-11878-en.pdf 2015-07-29 87 94 nanofluid Mixed convection Sinusoidal channel Magnetic Field Entropy Generation Habib Aminfar 1 Faculty of Mechanical Engineering, University of Tabriz AUTHOR Mohammad Nasiri 2 AUTHOR Marzieh Khezerloo 3 Faculty of Mechanical Engineering, University of Tabriz AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE کنترل ارتعاشات اجباری ورق مستطیلی لایه‌ای مرکب مستقر بر بستر خطی در این مطالعه کنترل فعال ارتعاشات خارج از صفحه‌ای یک ورق مرکب چندلایه مستطیلی مستقر بر بستر خطی همراه با وصله‌های پیزوالکتریک روی سطوح بالا و پایین ورق بر اساس تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد در این تحقیق وصله‌های پیزو به عنوان سنسور مورد استفاده قرار می‌گیرند. با ارضای شرایط مرزی الکتریکی مدار باز و معادله ماکسول، تابع پتانسیل الکتریکی در جهت عرضی به دست می‌آید. با بکارگیری روش انرژی ریلی ریتز فرکانسهای طبیعی ورق و شکل-مودهای ارتعاشی بدست می‌آیند و سپس روش بسط شکل مودها به‌ کار گرفته می‌شوند تا پاسخ ارتعاش اجباری سیستم حاصل شود. در این مقاله برای کنترل و کاهش اندازه جابجابی عرضی ورق مرکب لایه‌ای مستطیلی ناشی از نیروی خارجی عرضی، روشهای کنترلی رگلاتور خطی درجه دوم، گاوسی خطی درجه دوم و کنترل کننده فازی مورد استفاده قرار گرفته است. در بخش نتایج عددی تاثیر پارامترهای مختلف از قبیل ورودی های مختلف از قبیل موقعیت نیروی اعمالی با کنترل کننده و بدون کنترل کننده روی پاسخ سیستم مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرند. به منظور بررسی دقت روش به کار رفته نتایج عددی با نتایج دقیق موجود در مراجع مقایسه می‌گردد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-307-fa.pdf 2015-08-15 95 104 کنترل ارتعاشات اجباری بستر خطی کنترل کننده فازی Control Forced Vibrations Of Laminated Composite Rectangular Plate Resting On Linear Line Support In this study out of plane active vibration control of a laminated composite rectangular plate with intermediate line support coupled with piezoelectric patches on both sides, upper and lower surface of the plate, is presented based on First order shear deformation plate theory (FSDT). Is this study, the piezoelectric patch is used as a sensor. In the relation of piezoelectric, electrical potential in the transverse direction earned by satisfaction of electric boundary conditions (open circuit) and Maxwell's electricity equation. The Rayleigh-Ritz approach is used to obtain natural frequencies and vibration mode shapes of the plate. Forced vibration response is obtained by using by the modal expansion method.In this paper, the Linear Quadratic Regulator (LQR), Linear Quadratic Gaussian (LQG) and Fuzzy Logic Controller (FLC) are used to control and reduce the amplitude of the transversely deformation of a laminated composite rectangular plate which is excited by external forced. In the numerical results, the effect of various inputs, e.g. positions of the external forced, on the responses of the system are examined and discussed in detail. The proposed analytical method is validated with available data in the literature. http://mme.modares.ac.ir/article-1-307-en.pdf 2015-08-15 95 104 LQR LQG Control Forced Vibrations Line Support LQR LQG Fuzzy Korosh Khorshidi 1 Assistant Professor/Arak University AUTHOR Mohammad Balali 2 Master of Science AUTHOR Ali Asghar Ghadimi 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE ارزیابی یک ساختار سلسله مراتبی و مدولار تحت شرایط محیطی ترکیبی برای حرکت برخاستن از صندلی علم کنترل حرکت یکی از شاخه‌های جذاب تحقیقاتی است که در آن محققین به‌دنبال بررسی ساز و کار سیستم اعصاب مرکزی در زمینه طراحی حرکات هستند. شناخت سیستم اعصاب مرکزی در طراحی حرکت، می‌تواند کمک شایانی به علم توان‌بخشی و شناخت اختلالات حرکتی ایفا کند. محققین برای این منظور مدل‌های مختلفی ارائه داده‌اند که این مدل‌ها به دو دسته مدل‌های مبتنی بر بهینه‌سازی و مدل‌های مبتنی بر داده تقسیم می‌شوند و هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. در سال‌های اخیر و به‌منظور برطرف کردن معایب مدل‌های قبلی، مدلی سلسله مراتبی و مدولار برای طراحی مسیر حرکات انسان ارائه شده‌است. این مدل توانایی خود را در طرح‌ریزی حرکت در قبال شرایط محیطی مختلف نشان داده‌است. در مقاله حاضر، توانایی این مدل در طراحی حرکت برخاستن از صندلی، به عنوان یک حرکت پیچیده و روزمره، مورد بررسی قرار گرفته‌است. مطالعات انجام‌شده نشان می‌دهد مدل مذکور توانایی مناسبی در طراحی مسیر در حضور شرایط محیطی ترکیبی ندارد. به‌همین منظور در مقاله حاضر اصلاحاتی به‌منظور ارتقا مدل پیشنهاد شده‌است. برای ارزیابی مدل، ابتدا در آزمایشگاه اسکلتی و عضلانی، حرکت برخاستن از صندلی تحت شرایط محیطی مورد نظر ثبت و سپس حرکات ثبت‌شده با نتایج حاصل از طراحی مسیر انجام‌شده توسط مدل اصلاح‌شده مقایسه شده‌است. نتایج نشان می‌دهد عملکرد مدل در قبال شرایط محیطی ترکیبی مناسب است. دقت محاسباتی بالای مدل و وجود شواهد رفتاری و نوروفیزیولوژیکی فراوان، می‌تواند تأیید‌کننده این فرضیه باشد که سیستم اعصاب مرکزی نیز از یک ساختار مدولار و سلسله مراتبی در طراحی حرکات بهره می‌برد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-7225-fa.pdf 2015-08-15 105 115 طراحی حرکت ساختار سلسله مراتبی و مدولار حرکت برخاستن از صندلی شرایط محیطی Evaluation of a modular and hierarchical movement planner under a combination of different conditions in designing the Sit-to-Stand transfer Computer modeling of human behavior is an interesting branch in motor control science and it has attracted many researchers in the neuroscience and bioengineering field. Having a good perception of the role of Central Nervous System (CNS) and its strategies in planning and controlling of human movements will improve the bioengineering topics such as rehabilitation protocols and sport techniques. In present research a computer simulation of CNS's performance in designing the Sit-to-Stand transfer is developed. The mention simulation is based on decomposition hypothesis. Decomposition hypothesis sates that the CNS decomposes a complicated movements to several simpler phases. According to this hypothesis a modular and hierarchical movement planner (MHMP), which has been recently presented, is modified to describe the function of CNS in planning the Sit-to-Stand different phases under combination of different environmental conditions. The performance of the modified MHMP is evaluated with experimental captured motion. The results show that the original MHMP has a good performance in planning the motion phases under single environmental condition but it fails under a combination of different conditions, while the modified MHMP shows good performance in such cases. http://mme.modares.ac.ir/article-1-7225-en.pdf 2015-08-15 105 115 Motor Control Modular and hierarchical structure Sit-to-Stand transfer Environmental Condition Mahdi Askari Shahi 1 AUTHOR Shahram Hadian Jazi 2 Faculty of Engineering AUTHOR Nima Jamshidi 3 AUTHOR Niloofar Fereshteh Nejad 4 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE اثر کوپلینگ دمایی-انتشاری بر روی ضریب میرایی بر اساس تئوری کوپل تنش اصلاح شده درمیکرو رزوناتورها در این مقاله اثر نفوذ جرم بر روی ضریب میرایی در میکرو تیرهای تشدید کننده بر اساس تئوری کوپل تنش و فرضیات تیر اویلر- برنولی تحقیق شده است. تئوری کوپل تنش یک تئوری الاستیسیته غیر کلاسیک میباشد که میتواند اثرات اندازه را در ریز ساختارها بررسی کند. معادله حاکم بر خیز تیر با استفاده از اصل همیلتون بدست آمد و نیز معادله حاکم بر میرایی دمایی نفوذی ارتجاعی توسط معادله انتقال حرارت غیر فوریه دو بعدی و معادله نفوذ جرم غیرفیک تحقیق شده است. ارتعاشات آزاد میکرو تیرهای تشدید کننده با استفاده از مدل کاهش مرتبه گالرکین برای مد اول ارتعاشی تحلیل شده است. یک میکرو تیر دو سر گیردار با فرض شرایط مرزی همدمایی در هر دو انتها مطالعه شده است. علاوه بر این اثر نفوذ جرم بر روی ضریب میرایی برای مقادیر مختلف ضخامت میکرو تیر، دمای محیط و پارامتر طول مشخصه مطالعه شد. نتایج بدست امده مشخص کردند که در ناحیه قابل قبول بر اساس تئوری تیر اویلر برنولی و قبل از ضخامت بحرانی نتایج مربوط به مدل میرایی نفوذ جرم و مدل میرایی دمایی ارتجائی اختلافی ندارند و همچنین نتایج نشان دادند که با افزایش پارامتر طول مشخصه ضریب میرایی کاهش می یابد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-8585-fa.pdf 2015-08-15 116 124 سیستم های میکرو-الکترو-مکانیکی نفوذ جرم انتقال حرارت غیرفوریه انتقال جرم غیر فیک تئوری کوپل تنش اصلاح شده Thermo-diffusive Coupling Effect on the Damping Ratio Based on Modified Couple Stress Theory in Micro-beam Resonators In this work effect of mass diffusion on the damping ratio in micro-beam resonators is investigated based on modified couple stress theory and the Euler-Bernoulli beam assumptions. The couple stress theory is a non-classical elasticity theory which is capable to capture size effects in small-scale structures. The governing equation of a micro-beam deflection is obtained using Hamilton’s principle and also the governing equations of thermo-diffusive elastic damping are established using two dimensional non-Fourier heat conduction and non-Fickian mass diffusion models. Free vibration of the micro-beam resonators is analyzed using Galerkin reduced order model formulation for the first mode of vibration. A clamped-clamped micro-beam with isothermal boundary conditions at both ends is studied. The obtained results are compared with the results of a model in which the mass diffusion effect is ignored. Furthermore the mass diffusion effects on the damping ratio are studied for the various micro-beam thicknesses, ambient temperature and length scales parameters. The results show that in the valid region based on Euler-Bernoulli beam theory and before the critical thickness there is no difference between the results of mass diffusion and thermo-elastic damping and also the results indicate that by increasing the length scale parameter damping ratio decreases. http://mme.modares.ac.ir/article-1-8585-en.pdf 2015-08-15 116 124 MEMS Mass diffusion Non-‎Fourier heat conduction Non-Fickian mass diffusion Modified couple stress theory Ali Khanchehgardan 1 AUTHOR Ahad Amiri 2 AUTHOR Ghader Rezazadeh 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE تاثیرات افزودن نانولوله‌های کربنی چند‌جداره بر خواص مکانیکی رزین اپوکسی و کامپوزیت‌های لایه‌ای شیشه/اپوکسی هدف تحقیق حاضر، مطالعه میزان اثربخشی وجود نانولوله‌های کربنی چندجداره با طول بلند، بر خواص مکانیکی رزین اپوکسی و کامپوزیت‌های لایه‌ای تقویت شده با الیاف تک‌جهته شیشهاست. بنابراین، خواص مکانیکی پلیمر (اپوکسی خالص)، نانوکامپوزیت حاوی 5/0درصد وزنی نانولوله‌های کربنی چند جداره، کامپوزیت‌های لایه‌ای شیشه/اپوکسی و نانوکامپوزیت‌های لایه‌ای شیشه/اپوکسی حاوی5/0 درصد وزنی نانولوله‌های کربنی با استفاده از مطالعات آزمایشگاهی مختلف استخراج می‌گردد. مدول و استحکام کششی، خمشی و برشی پلیمر اپوکسی و نانوکامپوزیت‌های تقویت شده با 5/0 درصد وزنی نانولوله‌های کربنی چند جداره از آزمایش مشخصه‌سازی می‌شود. سپس، برای کامپوزیت‌های لایه‌ای الیاف شیشه و نانوکامپوزیت‌های لایه‌ای الیاف شیشه تقویت شده با 5/0 درصد وزنی نانولوله‌های کربنی چند جداره، مقادیر سفتی و استحکام کششی طولی و عرضی، و همچنین سفتی و استحکام خمشی و برشی داخل صفحه‌ای مقایسه می‌شوند. نتایج آزمایش‌های مربوط به نمونه‌های کششی نانوکامپوزیت‌های لایه‌ای نشان می‌دهند که حضور نانولوله‌های کربنی چند جداره با طول بلند باعث افزایش چسبندگی و برهم کنش الیاف لایه‌های مجاور شده و سبب می‌شود که مکانیزم‌های تخریبی همچون شکست الیاف در آزمایش کشش طولی و یا جدایش لایه‌ای در آزمایش برش داخل صفحه‌ای به طور قابل ملاحظه‌ای به تاخیر افتد. می‌توان بیان داشت که بهبود خواص مکانیکی کامپوزیت‌های لایه‌ای نسبت به رزین با افزودن نانولوله‌های کربنی نمود بیشتری دارد. برای نمونه مقدار استحکام کششی در راستای طولی و استحکام برشی نانوکامپوزیت‌های لایه‌ای به ترتیب 34% و 26% نسبت به کامپوزیت لایه‌ای رشد می‌کنند. http://mme.modares.ac.ir/article-1-12211-fa.pdf 2015-08-15 125 133 اپوکسی الیاف شیشه خواص مکانیکی کامپوزیت لایه‌ای نانولوله‌ کربنی چند‌جداره Effects of adding multiwall carbon nanotubes on mechanical properties of Epoxy resin and Glass/Epoxy laminated composites The purpose of the present research is to investigate effects of long multiwall carbon nanotubes (MWCNTs) on mechanical properties of epoxy resin and unidirectional glass fiber reinforced laminated polymeric composites. Therefore, mechanical properties of polymer (pristine resin), 0.5 wt.% MWCNT/epoxy nano-composites, E-glass/epoxy laminated composites and 0.5 wt.% MWCNT/E-glass/epoxy laminated nano-composites were evaluated. The tensile, flexural and shear moduli and strengths of epoxy polymer and nano-composites were experimentally characterized. Next, the longitudinal and transverse tensile stiffness and strength, also in-plane shear and flexural moduli and the strength of glass fiber laminated composites and glass fiber laminated nano-composites were determined. The experiment results of tensile specimens of laminated nano-composites reveal that the presence of the long MWCNTs improves the bounding properties of fibers in adjacent plies and postpones the failure mechanisms like fiber fracture under tension or edge delamination under shear loading conditions. It can be concluded that the improvement of mechanical properties in laminated composites are more significant than those of the pure epoxy with addition of long multiwall carbon nanotubes. For instance, the longitudinal tensile strength and shear strength of laminated nanocomposites increased by 34% and 26% in comparison with laminated composites, respectively. http://mme.modares.ac.ir/article-1-12211-en.pdf 2015-08-15 125 133 Epoxy multiwall carbon nanotubes glass fiber Mechanical Properties laminated composites Mahmood Mehrdad Shokrieh 1 AUTHOR Afshin Zeinedini 2 AUTHOR Seyed Moahmmad Ghoreishi 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE بهینه‌سازی ضرایب مدل هایپرالاستیک بافت نرم با استفاده از داده های تجربی و الگوریتم ژنتیک سرطان بافت نرم معادل با تغییر خواص مکانیکی بافت‌ می‌باشد. در سال‌های اخیر همواره علم پزشکی به دنبال معرفی روش‌های نوین در راستای تشخیص زودهنگام سرطان-های بافت نرم بوده‌است. وجه تمایز این روش‌ها از روش‌های متداول معاینه بافت، کاهش میزان آسیب و تهاجم وارد به بافت همزمان با افزایش دقت تشخیص می‌باشد. این مقاله قصد دارد با استفاده از داده‌های حاصل از آزمایش‌های بالینی روی بافت سینه به تحلیل و مدلسازی رفتار مکانیکی قسمتی از بافت نرم سینه توسط مدل هایپرالاستیک مونی‌ریولین بپردازد. به این منظور از یک دستگاه اعمال کرنش مکانیکی برمبنای روش نوین و غیرتهاجمی حس لامسه‌ی مصنوعی استفاده شده است. این دستگاه برروی 8 بیمار با گستره‌ی سنی بین 20 تا 50 سال درکلینیک فوق‌تخصص بیماری‌های سینه زنان جهاددانشگاهی و بادرنظرگرفتن پروتکل‌های بالینی، مورد تست و ارزیابی بالینی قرارگرفته است. خروجی دستگاه شامل مقادیر تنش برحسب کرنش می‌باشد. از آنجاییکه خواص مکانیکی بافت سینه در ناحیه‌های مختلف بسیار متفاوت است، چند ناحیه مشخص روی بافت در بیماران مختلف انتخاب شده و در مجموع 40 ناحیه مورد آزمایش توسط دستگاه قرار گرفته است. به ‌منظور رسیدن به یک مدل قابل اطمینان، پایدار و بهینه، از الگوریتم ژنتیک برای بهینه‌‌کردن ضرایب مدل هایپرالاستیک مونی‌ریولین استفاده می‌کنیم. نتایج نشان می‌دهد که با استفاده از این مدل می توان رفتار مکانیکی ناحیه‌های مختلف از بافت نرم سینه را با دقت بالایی مورد بررسی و پیش بینی قرار داد. مدل به دست آمده قابلیت تشخیص وجود بیماری و پیگیری روند تغییرات آن را دارا می‌باشد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-3669-fa.pdf 2015-08-15 134 140 بافت‌ نرم حس‌لامسه‌ی مصنوعی هایپرالاستیک الگوریتم ژنتیک تومور Optimization of hyperelastic model parameters of soft tissue based on genetic algorithm utilizing experimental mechanical dataset Soft tissue’s cancers are related to major variations in the mechanical properties of the tissue. In recent years, a number of developing techniques have been introduced for early detection of soft tissue’s cancers. The major advantage of these methods over the common available techniques is while being noninvasive to the body, the accuracy of detection is noticeably increased. This article intends to analyze mechanical behavior of the breast tissue by considering a Mooney-Rivlin hyperelastic model. Coefficients of the model are defined by using a series of experimental mechanical datasets. For this purpose, a mechanical device is designed and fabricated base on a new noninvasive method named Artificial Tactile Sensing (ATS). The device is examined on 8 patients in 20 to 50 age range refer to “Jahad Daneshgahi Breast Diseases Clinic” while considering Helsinki agreement’s protocols. Due to wide anatomical variations of the breast tissue in individuals, 40 specified regions are examined on the tissues of all attended cases. Experimental stress versus strain datasets are collected for 40 test points. To achieve a reliable and optimized model, a genetic algorithm (GA) is used for calculating Mooney-Rivlin’s coefficients. Results confirmed that an accurate model can be afforded to estimate the soft tissue’s mechanical behavior with the least error. The model is suitable for disease diagnosis and follow-up procedure. http://mme.modares.ac.ir/article-1-3669-en.pdf 2015-08-15 134 140 Soft Tissue Artificial Tactile Sensing Hyperelastic genetic algorithm Tumor Amir Reza Esmaeili 1 AUTHOR Milad Keshavarz 2 AUTHOR Afsaneh Mojra 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE بهینه سازی و ارزیابی آماری تاثیر پارامترهای ماشین‌کاری وایرکات بر نرخ برش و زبری سطح آلیاژ Ti-6Al-4V تیتانیم استفاده از آلیاژ TI-6AL-4V، بدلیل ویژگی‌هایی از قبیل نسبت استحکام به وزن بالا و مقاومت به خزش عالی در صنایع گوناگون رو به افزایش است. با این حال قابلیت ماشینکاری ضعیف آلیاژهای تیتانیم موجب شده برای شکل‌دهی آنها از روش‌های ماشین‌کاری مخصوص استفاده شود. در این تحقیق فرآیند برش سیمی با تخلیه الکتریکی آلیاژ Ti-6Al-4V مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا، نوع و میزان تاثیر 8 پارامتر تنظیمی بر دو مشخصه نرخ برش و زبری سطح ارزیابی شده و مقادیر بهینه آنها تعیین گردیده است. یکی از وجوه تمایز این پژوهش، در نظر گرفتن ارتفاع برش به عنوان یکی از مولفه‌های تاثیرگذار بر خروجی‌های فرآیند است. بنابراین، برای سه ارتفاع برش مختلف (هر یک دو تکرار)، طرح آزمایش L18 تاگوچی برای گردآوری داده‌های تجربی بکار گرفته شد. سپس با استفاه از 108 مجموعه داده آزمایشگاهی به منظور تعیین سطوح بهینه پارامترها و میزان تاثیر آنها بر دو مشخصه خروجی، تحلیل‌های آماری شامل سیگنال به نویز و آنالیز واریانس انجام گردید. اعتبار مقادیر بهینه پارامترها مربوط به بیشترین نرخ برش و کمترین زبری سطح با انجام تست‌های عملی تایید گردید. نتایج مبین آنست که ارتفاع برش در میزان تاثیر پارامترها و سطوح بهینه آنها موثر است. نهایتا، بهینه سازی دو هدفه به منظور تعیین مقادیر بهینه پارامترها بر اساس اهمیت نسبی خروجی‌های فرآیند در قالب جدول تکنولوژی برای سه ارتفاع برش‌ 30، 60 و 90 میلیمتر ارائه گردید. سهم خطای ناشی عوامل کنترل نشده در تحلیل‌ها کمتر از 10% است که این نشان دهنده دقت مناسب رویکرد پیشنهادی است. http://mme.modares.ac.ir/article-1-2122-fa.pdf 2015-08-15 141 152 نرخ برش زبری سطح سیگنال به نویز آنالیز واریانس بهینه سازی Statistical analysis and optimization of process parameters for cutting rate and surface roughness in wire cut machining of TI-6AL-4V alloy The use of TI-6AL-4V alloy is increasing in various industries, due to its characteristics such as high strength to weight ratio and excellent creep and corrosion resistance. However, because of titanium alloys poor machinability, non-traditional machining is usually used in shaping them. In this research, the wire cut machining of Ti-6Al-4V alloy has been investigated. In this regard, the effects of 8 process parameters and their optimal values are determined, for two process characteristics, cutting rate and surface roughness. One of the innovative aspects of the current study is the consideration of cutting height as one of the main parameters affecting the process output quality. Therefore, for three different cutting heights (each with two replicates), the L18 Taguchi matrix is employed to gather the required experimental data. Then, using the 108 data, statistical analysis, including signal to noise and analysis of variance were carried out in order to determine optimal process parameters and their effects on the two process outputs. Optimal process parameters values for maximum cutting rate and minimum surface roughness were verified by validation experiments. The results illustrate that the cutting height would alter the effects of process parameters and their optimal values. Finally, multi-objective optimization was performed to determine optimal parameters settings based on relative importance of process outputs for cutting heights of 30, 60 and 90 mm, in the form of technology table. The contribution of uncontrolled parameters and errors were less than 10% in all cases, which indicate the accuracy of the proposed technique. http://mme.modares.ac.ir/article-1-2122-en.pdf 2015-08-15 141 152 Cutting rate Surface roughness Signal to Noise Analysis of Variance Optimization Ali Reza Nikravan 1 AUTHOR Farhad Kolahan 2 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE مدل‌سازی و بهینه‌سازی دوهدفه در فرآیند لایه‌نشانی دومرحله‌ای تحت قید حداکثر حرارت مجاز روش لایه‌نشانی دومرحله‌ای زیرشاخه‌ای از شیوه‌های ساخت سریع می‌باشد که در آن لایه‌ای از فلز مذاب بر روی زیرلایه نشانده شده و با انباشته شدن لایه‌ها بر روی هم هندسه‌ی قطعه کامل می‌شود. نرخ رسوب بالا، ارزان بودن و دامنه‌ی کاربرد وسیع از خصوصیات این روش می‌باشد. جوشکاری و فرزکاری کف‌تراشی دو گام پیاده‌سازی روش لایه‌نشانی دومرحله‌ای می‌باشند. در مرحله‌ی جوشکاری، فلز توسط خطوط جوش بر روی سطح نشانده می‌شود و در مرحله‌ی فرزکاری، لایه‌ی ساخته شده برای دستیابی به سطحی تخت و یکپارچه رویه‌برداری می‌شود. در این مقاله بهینه‌سازی فرآیند لایه‌نشانی دومرحله‌ای برای دستیابی به دو هدف متناقض و ناهمساز مورد توجه قرار گرفته است. این دو هدف متناقض عبارت از کاهش حجم ماشینکاری و افزایش مساحت مهره‌ی جوش می‌باشند. بدین منظور، نخست مدل‌سازی هندسی مهره‌ی جوش با توجه به اثر هم‌پوشانی خطوط جوش متوالی صورت پذیرفته است. سپس شرایط دستیابی به لایه‌ی شبه-تخت در مرحله‌ی جوشکاری بررسی شده و مدل مهره‌جوش برای کاهش حجم براده‌برداری تعمیم یافته است. سپس بهینه‌سازی مدل توسط الگوریتم ژنتیک با اعمال قیدهای فرآیندی و حرارتی صورت پذیرفته و نتایج بدست آمده با نتایج تجربی مقایسه گردیده است. در این مقاله با تعریف قید حرارتی، معیاری جدید برای یافتن پاسخ بهینه‌ی مدل دوهدفه ارائه شده است. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد برای سیم‌جوش ER70S6 با قطر 8/0میلیمتر، پارامترهای بهینه عبارت از سرعت تغذیه‌ی m/min 6/8 و سرعت پیشروی m/min6/0 می‌باشند که بدون نقض قید حرارتی، نرخ رسوب mm3/min 4224 را ممکن می‌سازند. http://mme.modares.ac.ir/article-1-859-fa.pdf 2015-08-15 153 160 لایه‌نشانی دومرحله‌ای مدل‌سازی مهره جوش ماشینکاری بهینه‌سازی فرآیند قید حرارتی Multi-objective Modeling and Optimization of Hybrid Layered Manufacturing under Maximum Allowable Heat Constraint Hybrid layered manufacturing is one of the key methods among rapid manufacturing techniques in which a layer of molten metal is deposited on the substrate and desired geometry is completed by stacking the layers. Inexpensiveness, high rates of deposition and great applicability are some of the characteristics of hybrid layered manufacturing. Welding and face milling are the two steps of the process. In welding phase, metal is built up by weld lines to cover a given surface and in milling phase weld beads are truncated to achieve a flat and integrated layer. The focus in this article is to optimize two contradictory objectives, namely reduction in machining volume and increase in deposition rate. Thus, the first task is to formulate the bead model considering the metal build-up effect. Then, the situation needed for achieving quasi-flat layers in welding phase is studied and the unified model is extracted. Moreover, GA is used to find optimum values for the proposed model based on heat and process constraints. Finally the model is verified and conclusions are drawn. This article presents a new criterion by defining the heat constraint for the multi-objective function. Results show that for the 0.8 mm wire ER70S6, optimum values are 8.6 m/min for wire speed and 0.6 m/min for torch speed that yield a deposition rate of 4224 mm3/min without violating heat constraint. http://mme.modares.ac.ir/article-1-859-en.pdf 2015-08-15 153 160 Hybrid Layered Manufacturing Weld Bead Modeling Machining Optimization Heat constraint Iraj Lirabi 1 AUTHOR Hossein Amirabadi 2 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE بررسی عددی تأثیر ضخامت مایع مخاطی درون نای انسان بر سرعت تخلیه آن در این تحقیق به بررسی عددی اثرات ضخامت مایع مخاطی درون نای انسان بر متوسط سرعت تخلیه موکوس پرداخته شده است. در این پژوهش از روش عددی مرزغوطه ور- شبکه بولتزمن جهت حل معادلات حاکم بر جریان استفاده شده است. کلیه نیروهای وارد بر سیال مانند نیرو های وارده از طرف مژه ها به سیال و نیروهای وارده از طرف مرز دو سیال به هم به کمک روش مرز غوطه‌ور به معادلات حاکم اضافه و حل شده اند. همچنین موکوس به عنوان یک سیال ویسکوالاستیک در نظر گرفته شده و از مدل اولدروید-بی جهت مدلسازی آن استفاده شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد ، بیشترین سرعت تخلیه موکوس زمانی اتفاق می افتد که ضخامت ناحیه PCL به اندازه حالت طبیعی آن یعنی mμ 6 باشد اما افزایش و یا کاهش ضخامت لایه PCL از مقدار طبیعی آن و همچنین افزایش ضخامت لایه موکوس باعث کاهش سرعت تخلیه موکوس می گردد. نتایج همچنین نشان می دهند که کاهش نسبت ویسکوزیته موکوس یکی از عواملی است که نقش مهمی در افزایش سرعت تخلیه موکوس را ایفا می‌کند و کاهش سرعت تخلیه موکوس به علت افزایش ضخامت ناحیه های PCL و موکوس را تا حد زیادی می توان با کاهش نسبت ویسکوزیته موکوس، جبران نمود. http://mme.modares.ac.ir/article-1-10327-fa.pdf 2015-08-15 161 169 روش مرز غوطه ور-شبکه بولتزمن سرعت تخلیه موکوس ضخامت مایع مخاطی موکوس مدل اولدروید-بی Numerical investigation of the effect of ASL depth on the muco-ciliary transport In this paper 2D numerical model is used to study the effect of depth of airway surface liquid (ASL) on the muco-ciliary transport. An immersed boundary-lattice Boltzmann method is used to solve the momentum equation. In this study mucus is considered as the viscoelastic fluid an Oldroyd-B model is used as the constitutive equation of it. Immerse boundary method is used to study the propulsive effect of the cilia and also the effects of mucus– periciliary layer interface. Our results show that mean mucus velocity becomes maximized when the PCL depth is equal to the standard value of it i.e. 6 μm. By increasing or decreasing the depth of PCL or increasing the depth of mucus layer, mean mucus velocity reduces. Our study also shows that mucus viscosity ratio can play an important role on the muco-ciliary clearance. It means that by increasing the Newtonian part of mucus viscosity or by decreasing elastic contribution of the mucu, mean mucus velocity increases significantly. So reducing mucus velocity results from changing ASL depth can be completely modified by increasing the Newtonian part of mucus viscosity. http://mme.modares.ac.ir/article-1-10327-en.pdf 2015-08-15 161 169 immersed boundary-lattice Boltzmann method Muco-ciliary transport ASL depth mucus Oldroyd-B model Mohammad Hadi Sedaghat 1 AUTHOR Mohammad Mohsen Shahmardan 2 AUTHOR Mahmood Norouzi 3 AUTHOR Mohsen Nazari 4 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE تحلیل دینامیکی و بررسی ارتعاشات کوپل ملخ گام متغیر ملخ‌های گام متغیر به دلیل استفاده در بالگردهای پیشرفته، جهت حصول به راندمان بیشتر، پایداری بهتر و دستیابی به ارتفاعات بالاتر مورد استفاده قرار می‌گیرد به همین دلیل در این مقاله به بررسی رفتار این نوع ملخ‌ها با جابه‌جایی غیرخطی کوپل شده سه درجه آزادی پرداخته شده است. بر این اساس رفتار ملخ گام متغیر بر حسب تغییرات مرکز الاستیک، طول، جرم، سرعت، شعاع ژیراسیون قطبی، سختی‌های موجود در سه درجه آزادی و گام بررسی شده است. در مقاله حاضر جهت استخراج فرکانس‌های طبیعی از روش گالرکین استفاده شده و نتایج به دست آمده با نتایج گزارش شده توسط محققان دیگر مورد ارزیابی قرار گرفته است. ضمن اینکه نتایج به خوبی گواه بر همگرایی و دقت روش به کار رفته دارد مشخص شد که، پارامترهای جرم، طول و سرعت دورانی ملخ بر روی فرکانس‌های طبیعی تمامی مودهای ارتعاشی پره ملخ تاثیر دارند ولی سایر پارامترها به جز زاویه تغییر گام بر روی فرکانس‌های مودهای زوج یا فرد تاثیرگذار می‌باشند. همچنین در بررسی های انجام شده بر روی زاویه تغییر گام مشخص شد که این پارامتر در حالت استاتیکی بر روی فرکانس‌های طبیعی هیچ گونه تاثیری ندارد ولی در حالت دوران ملخ، بر روی فرکانس‌های طبیعی مودهای ارتعاشی به صورت سینوسی یا کسینوسی تاثیر گذار می باشد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-12191-fa.pdf 2015-08-15 170 178 بالگرد ملخ گام متغیر گالرکین ارتعاشات کوپل Dynamic Analysis And Coupled Vibration Of Variable pitch Propeller Variable pitch propeller (VPP) are used in advanced helicopters, in order to achieve greater efficiency, better stability and achieve higher altitudes. This study is going to assess the behavior of VPP propeller with coupled non-linear displacement in three degrees of freedom. Accordingly, the behavior of this type of propeller with Changes of elastic axis distance, Length, mass, speed, polar radius of gyration, Stiffness in three degrees of freedom, and pitch have been investigated. In this paper, Gallerkin method is used to extract natural frequencies and the results were evaluated with the results reported by other researchers. The results show convergence and accuracy of the used method. In this study, it was found that parameters of mass, length and rotational speed of the propeller have effect on the natural frequencies, and all modes of vibration. However, other parameters except for the pitch angle effect on the odd or even number of frequency modes. It was also found that the pitch angle in the static mode does not effect on natural frequencies but in the case of rotation of propeller, affect on natural frequency of vibration modes as sine or cosine form. http://mme.modares.ac.ir/article-1-12191-en.pdf 2015-08-15 170 178 Helicopter Propeller Variable Pitch Gallerkin Coupled vibration Seyed Ali Mousavi 1 AUTHOR Mohammad Reza Elhami 2 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE مطالعه تجربی الگوهای قالب فرآیند شکل‌دهی لاستیکی در تولید صفحات دوقطبی فلزی در این پژوهش، ساخت صفحات دوقطبی فلزی از جنس فولاد زنگ نزن L 316 به ضخامت 1/0 میلی متر، به کمک فرآیند شکل‌دهی لاستیکی مطالعه شده است. برای ساخت کانال‌های صفحات دوقطبی از دو نوع قالب با سبک تغییر شکل محدب و مقعر استفاده گردید. در این تحقیق با انجام مراحل تجربی، تاثیر الگوهای شکل‌دهی محدب و مقعر بر نیروی شکل‎دهی و مقدار پرشدگی شیار‎های بوجود آمده بررسی شد و شرایط استفاده مناسب برای هر دو سبک تغییر شکل بدست آمد. جهت انجام مراحل تجربی، به منظور مقایسه صحیح، هر دو الگوی قالب با ابعاد و اندازه‌های کاملا یکسان ساخته شد و از یک پد لاستیکی با سختی Shore A 85 به ضخامت 25 میلی‌متر جهت شکل‌دهی صفحات استفاده گردید. به منظور شکل‌دهی صفحات دوقطبی از یک پرس هیدرولیکی با حداکثر ظرفیت 200 تن استفاده شد. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که در یک نیروی یکسان، قالب محدب میزان عمق پرشدگی بیشتری نسبت به قالب مقعر از خود نشان می‌دهد. با افزایش نیروی شکل‌دهی تا یک مقدار ماکزیمم، میزان عمق پرشدگی در قالب مقعر ثابت مانده و افزایش بیشتر نیرو موجب تخریب لاستیک خواهد شد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-2561-fa.pdf 2015-08-15 179 186 شکل‌دهی لاستیکی الگوی قالب محدب و مقعر صفحه دوقطبی فلزی پیل سوختی Experimental study of the die patterns in rubber pad forming process for producing of metallic bipolar plates The present study investigates the manufacturing process of metallic bipolar plates made of SS316L with a thickness of 0.1 mm using rubber pad forming process. Two deformation types, convex or concave patterns, were used for producing channels in bipolar plates. The effect of concave and convex patterns on forming forces and slots filling will be created in this present study and then suitable condition for both patterns of deformation are achieved. For carrying out the experimental examination, two dies, convex and concave pattern within equal dimensions were designed and manufactured. In order to correct comparison of two die patterns, a rubber pad with hardness of Shore A 85 and thickness of 25 millimeters was used for forming of plates. A hydraulic press with capacity of 200 tons was used to make force on die. The concluded results signify that in an equal magnitude of force, die with convex pattern shows more depth of filling than concave die. By increasing magnitude forming force up to maximum limit, depth of filling in concave die will be constant and more increasing in magnitude of force will cause to destroy the rubber. http://mme.modares.ac.ir/article-1-2561-en.pdf 2015-08-15 179 186 Rubber Pad forming Concave and convex die patterns Metallic bipolar plate fuel cell Majid Elyasi 1 AUTHOR Farzad Ahmadi Khatir 2 AUTHOR Morteza Hosseinzadeh 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE بررسی تجربی اثر ارتعاشات آلتراسونیک برروی نیروی اصطکاک لغزشی در جهت طولی زمانی که دو جسم روی سطح مشترکی لغزش می‌کنند، زبری‌های آن‌ها با یکدیگر درگیر شده و اصطکاک را بوجود می‌آورند. با اعمال ارتعاشات آلتراسونیک به یکی از این دو جسم درگیر، نیروی اصطکاک لغزشی بین دو جسم کاهش می‌یابد. این خاصیت در فرآیندهای شکل‌دهی و ماشین‌کاری کاربرد بسیار زیادی دارد. در این تحقیق به بررسی تجربی اثر ارتعاشات آلتراسونیک در جهت طولی برروی نیروی اصطکاک پرداخته شده است. برای این منظور سیستم آزمونی طراحی و ساخته شد. اجزای اصلی این سیستم آزمون شامل ژنراتور، ترانسدیوسر، متمرکزکننده، جسم درگیر اول و جسم درگیر دوم می‌باشد. برای بررسی اثر اعمال ارتعاشات آلتراسونیک در جهت طولی برروی نیروی اصطکاک، سیستم آزمون برروی دستگاه ماشین تراش نصب گردید و آزمایش‌ها برای 8 نوع شرایط مختلف عملکردی انجام گرفت. در ادامه اثر هریک از پارامترهای سرعت امواج آلتراسونیک، زبری و جنس سطوح در حال تماس بر میزان کاهش نیروی اصطکاک در اثر اضافه شدن ارتعاشات آلتراسونیک بررسی شد. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که گستره کاهش نیروی اصطکاک در اثر اضافه شدن ارتعاشات آلتراسونیک در جهت طولی برای شرایط عملکردی مختلف بین 40 تا 100 درصد می‌باشد همچنین با افزایش سرعت امواج آلتراسونیک نیروی اصطکاک بطور چشمگیری کاهش می‌یابد بطوری که با افزایش قابل توجه سرعت می‌توان نیروی اصطکاک بین دو جسم را به صفر رسانید. نتایج همچنین نشان می‌دهد که نیروی اصطکاک در سطحی که زبری کمتری دارا می‌باشد، کاهش بیشتری دارد و سطوح آلومینیوم-آلومینیوم ، قابلیت کاهش نیروی اصطکاک بیشتری نسبت به سطوح آلومینیوم – فولاد دارند. http://mme.modares.ac.ir/article-1-2668-fa.pdf 2015-08-15 187 198 بررسی تجربی ارتعاشات آلتراسونیک نیروی اصطکاک لغزشی سیستم آزمون جهت طولی Experimental study of the effect of ultrasonic vibrations on sliding friction force in longitudinal direction When two bodies slide on each other the asperities are engaged and friction is created. By superposing ultrasonic vibrations to one of the bodies, the friction force is reduced .This phenomenon is widely used in metal forming and metal cutting. In this research, experimental study of the effect of ultrasonic vibrations has been on sliding friction force in longitudinal direction. For this purpose, set-up was designed and fabricated. The main components of the set-up, including generators, transducers, first engaged body and second engaged body. The Set-up was installed on the machine lathe for investigation of the effect of ultrasonic vibrations on sliding friction force in longitudinal direction. The experiments were performed for eight different performance conditions. Next, the effect of each parameter ultrasonic wave velocity, roughness and material of contact surfaces were studied on the reduction of the friction force due to addition of ultrasonic vibrations. The result show that range of reduction friction force due to addition of ultrasonic vibrations in longitudinal direction is between 40 to 100% for the different performance conditions also friction force significantly reduced by increasing ultrasonic wave velocity so that friction force can be brought to zero by significant increase in ultrasonic wave velocity. The results also show that friction force has a more reduction for the surface has a less roughness. Aluminum-aluminum surfaces can be more reduction friction force from aluminum – steel surfaces. http://mme.modares.ac.ir/article-1-2668-en.pdf 2015-08-15 187 198 Experimental study Ultrasonic vibrations Sliding Friction Force Experimental Set-up Davoud Shahgholian Ghahfarokhi 1 master student AUTHOR Mahmoud Salimi 2 AUTHOR Mahmoud Farzin 3 professor AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE مقایسه دو کنترل‌کننده به روش فیدبک خطی‌ساز با هدف ردیابی مسیر بر روی یک عمودپرواز شش- ملخه با ساختار جدید در این مقاله یک عمودپرواز شش-ملخه با پیکربندی جدید، مدلسازی شده و به منظور تعقیب مسیر مطلوب، از روش فیدبک خطی‌ساز با دو رویکرد، استفاده گردیده است. امروزه کوادروتورها به دلیل ساختار مکانیکی ساده و قابلیت مانوردهی بالا، یکی از پراستفاده‌ترین پرنده‌های بدون سرنشین هستند ولی به دلیل ظرفیت حمل بار پایین، در برخی کاربردها با محدودیت مواجه می‌باشند. در مدل پیشنهادی که دارای نوآوری بوده، دو ملخ هم‌محور با دور ثابت و با جهت چرخش مخالف به مرکز کوادروتور اضافه گردیده تا علاوه بر افزایش ظرفیت حمل بار، باعث افزایش پایداری آن در برابر بادهای عرضی شده و در عین حال دینامیک و نحوه هدایت آن بدون تغییر بماند. مدلسازی دینامیکی پرنده به روش نیوتن- اویلر انجام شده و معادلات بدست آمده غیرخطی، زیرتحریک ، جفت شده و ناپایدار می‌باشند. برای کنترل عمودپرواز، روش فیدبک خطی-ساز به دو صورت ارائه گردیده است. در رویکرد اول، از فیدبک خطی‌ساز به صورت متداول استفاده شده که کنترل‌کننده‌ای با حجم محاسبات بالا و شامل مشتق‌ مرتبه سوم خروجی حاصل می‌گردد که به نویز حسگرها بسیار حساس می‌باشد. در رویکرد دوم، با تفکیک دینامیک پرنده به دو زیرسیستم انتقالی و دورانی، کنترل‌کننده سلسله مراتبی به روش فیدبک خطی‌ساز طراحی می‌گردد که به مراتب ساده‌تر و پیاده‌سازی آن نیز آسان‌تر می‌باشد. همچنین، برای جبران دینامیک عملگرها از الگوریتم فیدبک خطی‌ساز دو مرحله‌ای استفاده شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که سیستم کنترلی طراحی‌شده با رویکرد دوم، عملکرد بهتری در ردیابی مسیر مطلوب و کاهش اثر اغتشاش دارد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-5485-fa.pdf 2015-08-15 199 208 عمودپرواز شش- ملخه پرنده بدون سرنشین کوادروتور بهبودیافته فیدبک خطی‌ساز Comparing of tow Feedback Linearization method aimed at position tracking control for a novel six-rotor UAV In this paper, modeling and feedback linearization controller for trajectory tracking of a novel six-rotor UAV (Unmanned Aerial Vehicle) is developed. Because of the very simple structure and high maneuverability, quadrotors are one of the most preferred types of UAVs but the main problem of them is their small payload. In the proposed novel model, two coaxial propellers are added to the center of vehicle to improve the ability of lifting heavier payloads, and to excel anti-crosswind capability of quadrotor, while the dynamic and steering principle is preserved. The dynamic model is obtained via Newton Euler approach. Model is under actuated, nonlinear, and has strongly coupled terms. Also, two types of nonlinear controllers are presented. First one is a conventional input-output feedback linearization controller which involves high-order derivative terms and turns out to be quite sensitive to sensor noise as well as modeling uncertainty. Second controller is a feedback linearization based on the hierarchical control strategy that yields easier controller. To compensate actuator’s dynamic and moreover, to avoid complexity of controller, a two-stage algorithm is utilized. The obtained simulation results confirm that the performance of hierarchical controller is more convenient in terms of position tracking and disturbance rejection than conventional controller. http://mme.modares.ac.ir/article-1-5485-en.pdf 2015-08-15 199 208 Unmanned Aerial Vehicle six-rotor aircraft modified quadrotor Feedback Linearization Mohammad Ali Tofigh 1 AUTHOR Mohammad Mahjoob 2 AUTHOR Moosa Ayati 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE ارزیابی عملکرد و بهینه سازی دو هدفه سیستم تولید سه گانه با استفاده از مدل بهبود یافته گازسازی زیست توده استفاده از زیست توده به سبب کاهش اثرات گازهای گلخانه ای و تاثیرات مخرب زیست محیطی در سالهای اخیر مورد توجه بسیاری از محققان بوده است. دستیابی به سیستمی که بتواند بهترین عملکرد برای بکارگیری این نوع سوخت با ارزش حرارتی پایین را داشته باشد یکی از موضوعات مورد توجه محققان می باشد. در این مقاله تمرکز بر روی مدل کردن دقیق فرایند گازسازی از زیست توده و طراحی بهینه سیستم تولید سه گانه سرمایش، گرمایش و توان الکتریکی برای بهره گرفتن از این انرژی پاک می-باشد. در فرایند مدلسازی تولید گاز از زیست توده از یک مدل واقعی نسبت به کارهای پیشین استفاده شده است که شامل شبیه سازی محتوای قیر در محصولات گازسازی می باشد. تحلیل دقیق پارامتری سیستم تولید سه گانه برای پی‌بردن به رفتار توابع هدف با تغییر پارامترها و دستیابی به بهینه ترین پارامترهای عملکردی سیستم نیز انجام شده است. نتایج نشان می‌دهد که توابع هدف در بازه مورد بررسی در تقابل با هم هستند که بر بهینه سازی چند هدفه سیستم تاکید دارد. با رسم منحنی پارتو برای توابع هدف یک رابطه مناسب برای تعیین رفتار این توابع نیز بدست آمده است. http://mme.modares.ac.ir/article-1-12105-fa.pdf 2015-08-15 209 222 بهینه سازی چند هدفه تولید سه گانه چیلر جذبی دو اثره گاز سازی زیست توده مدل بهبود یافته تعادلی Performance assessment and multi-objective optimization of a trrigeneration system with a modified biomass gasification model Many researchers have been considered biomass utilization due to reduction of greenhouse gas effects and environmental impact recently. Achieving a system with the best performance for the application of this type of fuel with low calorific value is to be one of the topics of interest to researchers. This study focus on precise modeling of biomass gasification and design a trigeneration system to produce cooling, heating and electricity using this clean source of energy. In the process modeling of biomass gasification a realistic model includes tar content in syngas is developed. A parametric study of trigeneration system to find the objective functions trend and to achieve the best performance parameter is carried out. Results show that two objective functions in the reasonable range have conflict which emphasis to the multi-objective optimization. Also, with draw Pareto front curve, a suitable relation to estimate the trend of objective functions is derived. http://mme.modares.ac.ir/article-1-12105-en.pdf 2015-08-15 209 222 biomass gasification double effect absorption chiller modified equilibrium model multi-objective optimization Trigeneration Shoaib Khanmohammadi 1 University of Guilan AUTHOR Kazem Atashkari 2 AUTHOR Ramin Kouhi Kamali 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE تحلیل دینامیک غیر خطی موتور هوای گرم پیستون آزاد خورشیدی این مقاله به تحلیل دینامیک غیر خطی موتور هوای گرم پیستون آزاد خورشیدی اختصاص دارد. ابتدا معادلات دینامیکی و ترمودینامیکی موتور هوای گرم پیستون آزاد استخراج شده و سپس با ترکیب روابط، معادلات غیر خطی حاکم بر موتور هوای گرم پیستون آزادحاصل شده است. باحل عددی معادلات غیرخطی و بااستفاده از شبیه سازی سیستم درصفحه فاز به بررسی حرکت و سرعت پیستونها درحالت پایدار پرداخته شده است. در ادامه تغییرات دما درمحفظه ی گرم و سرد و اثرآن بر دامنه حرکت پیستونها، کمینه و بیشینه ی حجم و فشار وکار تولیدی موتور مورد بررسی قرار گرفته است. باتوجه به اینکه ضریب میرایی بین پیستون کار و محفظه دراثر تغییرات دما و شرایط محیطی در حال تغییر است، به مطالعه تاثیر آن بر دامنه حرکت پیستونها، کمینه و بیشینه حجم و فشار و کار تولیدی موتور پرداخته شده است. نتیجه بدست آمده بیانگر این است که توان تولید شده در اثر افزایش ضریب میرایی دارای مقداری بهینه میباشد. با استفاده از تغییر در هریک از اجزای سازنده ی موتور از قبیل جرم پیستون های کار و جابه جاگر و سختی فنر آنها به بررسی تاثیر تغییرات آنها بر دامنه ی حرکت پیستونها، کمینه و بیشینه ی حجم و فشار و کار تولیدی موتور پرداخته شده است. بازه تغییرات انجام شده در پارامترهای موتور هوای گرم پیستون آزاد طوری انتخاب گردیده اند که حرکت پیستونها در سیکل حدی قرار گیرند. در آخر میزان حساسیت توان تولید شده در اثر تغییر هریک از پارامترهای ذکر شده مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. http://mme.modares.ac.ir/article-1-7475-fa.pdf 2015-08-15 223 234 موتور هوای گرم پیستون آزاد معادلات دینامیک غیر خطی صفحه ی فازی توان Nonlinear dynamic analysis of solar free piston hot-air engine This paper focuses on nonlinear dynamic analysis of a solar-powered free piston hot-air engine. First, dynamic and thermodynamic equations governing the free piston hot-air engine are extracted. Accordingly, by coupling the obtained relationships, nonlinear behavior of the free piston hot-air engine is simulated. Then, motion and velocity of the pistons in steady state condition are discussed using numerical solution of the nonlinear equations and using the phase plane analysis. Next, the stroke of pistons, maximum and minimum volumes and pressure as well as the produced work and power are studied corresponding to the change of temperatures in the hot and cold chambers. Since, the damping coefficient between power piston and the cylinder wall is variable due to the temperature changes and environmental conditions its effect on the stroke of pistons, maximum and minimum volumes, pressure, produced work and power is investigated. The results obtained clearly indicate that there is an optimal power for a certain value of damping coefficient. Then, stroke of the pistons, maximum and minimum volume and pressure as well as the produced work and power are studied according to the changes in engine parameters such as mass and stiffness of work and displacer pistons. The ranges of variations of engine parameters are selected so that the motions of displacer and power pistons fall into a limit cycle. Finally, sensitivity analysis of the produced power is carried out considering changes in engine parameters. http://mme.modares.ac.ir/article-1-7475-en.pdf 2015-08-15 223 234 Free piston hot-air engine Nonlinear dynamics phase plane power Shahryar Zare 1 AUTHOR Ali Reza Tavakol Poursaleh 2 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE طراحی کنترلر تطبیقی برای ربات ساختارپیوسته با مکانیزم تاندونی در این مقاله دینامیک و کنترل یک ربات ساختار پیوسته با مکانیزم تاندونی مورد بررسی قرارگرفته است. ربات ساختار پیوسته مورد بررسی انحناء- ثابت فرض شده و از اثرات پیچش و تغییر طول در راستای محوری صرف‌نظر شده است. کابل‌های موجود با تیر اویلر برنولی تقریب زده‌ شده و با استفاده از معادلات لاگرانژ فرم بسته معادلات دینامیکی ربات محاسبه‌شده است. در این مقاله کنترل ربات در دو بخش انجام‌شده که در مرحله اول مدل دینامیکی معین فرض شده و با استفاده از فیدبک خطی ساز به کنترل موقعیت و سرعت پرداخته‌شده است؛ اما نامعینی‌های موجود در مدل دینامیکی، همواره کنترل ربات‌های پیوسته را با چالش مواجه می‌کنند. در این وضعیت می‌توان با دانستن تقریبی از پارامترها و انتخاب مقدار مشخصی برای آن به کنترل ربات پرداخت اما در این روش خطا صفر نخواهد شد و در محدوده مشخصی باقی خواهد ماند. لذا در بخش دوم طراحی کنترلر، از روش کنترل تطبیقی برای حل مشکل فوق استفاده‌ شده است. در مسئله مورد مطالعه جرم ستون فقرات اصلی و ستون فقرات ثانویه به‌عنوان نامعینی در سیستم فرض شده است. لذا برای تخمین این نامعینی، یک قانون تطبیق ارائه شده است که ضمن تخمین مناسب پارامترهای فوق، خطا در ردیابی موقعیت و سرعت را صفر می‌کند. نتایج شبیه‌سازی عملکرد مناسب در ردیابی سرعت و موقعیت را نشان می‌دهد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-6323-fa.pdf 2015-08-15 235 246 ربات ساختار پیوسته انحنا ثابت کنترلر تطبیقی اویلر برنولی فیدبک خطی ساز Adaptive Control Design for a Tendon-based continuum robot In this paper, dynamics and control of a Tendon-based continuum robot is investigated. The curvature is assumed that constant in each section of continuum robot. Kinematic equation is established on the basis of the Euler-Bernoulli beam. The dynamic model of the continuum robot is derived by using Lagrange method. In this paper, robot control is performed in two parts: firstly, Dynamic model is assumed to be known and position and velocity tracking control has been by using the feedback linearization method, But uncertainties in the dynamic model, are constantly challenged the control of continuum robots. For unknown parametric quantities such as mass coefficients, one way is simply substitutes a fixed estimate for the unknown parametric quantities. In this case tracking error is not equal to zero but it’s bounded. For many applications, we cannot assume that tracking error vector is not equal to zero. In such cases we use adaptive controller. In this paper the total mass of the primary backbone and secondary backbone are uncertain parameters, therefore, a new adaptive controller is presented to estimate those uncertainties while cause to asymptotically stable for tracking error. Simulation results show good performance in velocity and position tracking. http://mme.modares.ac.ir/article-1-6323-en.pdf 2015-08-15 235 246 Continuum robot constant curvature Adaptive Controller Euler-Bernoulli beam Feedback Linearization Habib Ahmadi 1 AUTHOR Mahdi Bamdad 2 AUTHOR Seyed Mohammad Mahdi Bahri 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE کنترل به روش خطی سازی پسخوراند و بک استپینگ برای یک عمودپرواز پنج- ملخه با ساختار جدید در این مقاله یک عمودپرواز بدون سرنشین با پیکربندی جدید بطور کامل مدلسازی و دو سیستم کنترل غیرخطی با هدف تعقیب مسیر، برای آن طراحی و مقایسه شده است. امروزه کوادروتورها به دلیل ساختار مکانیکی ساده و قابلیت مانوردهی بالا، یکی از پراستفاده‌ترین پرنده‌های بدون سرنشین هستند ولی به دلیل ظرفیت حمل بار پایین، در برخی کاربردهای عملیاتی با محدودیت مواجه می‌باشند. در مدل پیشنهادی که دارای نوآوری بوده با اضافه شدن یک ملخ به مرکز کوادروتور، ظرفیت حمل بار آن بهبود یافته است. مدلسازی دینامیکی پرنده به روش نیوتن- اویلر انجام شده و معادلات بدست آمده غیرخطی، زیرتحریک ، جفت شده و به شدت ناپایدار می‌باشند، لذا برای حرکت پرنده بطور دلخواه، بایستی سیستم کنترلی مناسب طراحی گردد. دو نوع کنترل‌کننده برای پرنده ارائه شده است، یکی به روش خطی‌سازی پسخوراند ورودی- خروجی که شامل مشتق‌گیری مرتبه بالای خروجی بوده و نسبت به دینامیک‌های مدل نشده و نویز حسگرها حساس می‌باشد و دیگری به روش بک‌استپینگ و با استفاده از رویکرد کنترل آبشاری که برای ویژگی زیرتحریک بودن پرنده مناسب بوده و دارای حجم محاسبات پایینی می‌‌باشد. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که سیستم کنترلی طراحی‌شده به روش بک‌استپینگ عملکرد مطلوبی در پایدارسازی پرنده و تعقیب مسیر مرجع داشته و در برابر دینامیک‌های مدل‌نشده و اغتشاش مقاوم می‌باشد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-4207-fa.pdf 2015-08-15 247 254 عمودپرواز پنج ملخه کوادروتور بهبودیافته کنترل بک استپینگ خطی‌سازی پسخوراند ورودی خروجی Feedback Linearization and BackStepping controller aimed at position tracking for a novel five-rotor UAV In this paper, modeling and tow type of nonlinear controller for trajectory tracking of a novel five-rotor UAV (Unmanned Aerial Vehicle) is developed. Because of the very simple structure and high maneuverability, quadrotors are one of the most preferred types of UAVs but the main problem of them is their small payload. In the proposed novel model, one propeller is added to the center of vehicle to improve the ability of lifting heavier payloads, and to excel anti-crosswind capability of quadrotor. The dynamic model is obtained via Newton Euler approach. The model is under actuated, nonlinear, and has strongly coupled terms. Also, two types of nonlinear controllers are presented. First one is a conventional input-output feedback linearization controller which involves high-order derivative terms and turns out to be quite sensitive to sensor noise as well as modeling uncertainty. Second controller is a BackStepping controller based on the hierarchical control strategy that yields easier controller. The obtained simulation results confirm that the performance of BackStepping controller is convenient in terms of stability, position tracking and it is robust in presence of disturbance. http://mme.modares.ac.ir/article-1-4207-en.pdf 2015-08-15 247 254 Unmanned Aerial Vehicle five-rotor aircraft modified quadrotor Feedback Linearization backstepping controller Mohammad Ali Tofigh 1 AUTHOR Mohammad Mahjoob 2 AUTHOR Seyed Mousa Ayati 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE بررسی اثر تغییر مدول یانگ بر روی فرکانس رزونانس و شکل مد ترانسدیوسرهای دگررسان مغناطیسی ترفنل-دی در ترانسدیوسر دگررسان مغناطیسی، مدول یانگ هسته فرومغناطیس در مواجهه با تغییر سطح مغناطیسی آن‌، تغییر می‌کند. این تغییر برای هسته ترفنل-دی بیشترین مقدار را دارد. تغییر مدول یانگ، سبب تغییر فرکانس رزونانس و شکل مد ترانسدیوسر می‌شود. این مقاله به مطالعه این اثر در ترانسدیوسر با هسته ترفنل-دی پرداخته است. بدین منظور ترانسدیوسر دگررسان مغناطیسی با ماده ترفنل-دی طراحی و ساخته شده است. نقاط گره طراحی ترانسدیوسر، محل اعمال مکانیزمهای پیش‌تنش در نظر گرفته شده است. اثر تغییر مدول یانگ بر فرکانس رزونانس و شکل مد در محدوده کاری ترانسدیوسر به صورت تحلیلی و نیز با استفاده از نرم افزار المان محدود انسیس بررسی شده است. محدوده تغییر فرکانس رزونانس برای مد اول حدود1000 هرتز و برای مد دوم حدود 100 هرتز به دست آمد. شکل مد اثر بسیار محدودی از تغییر مدول یانگ می‌پذیرد. در میدان مغناطیسی بایاس 40 کیلو آمپر بر متر، نتایج تحلیلی و المان محدود در مورد فرکانس رزونانس، با نتایج تجربی راستی آزمایی شده است. فرکانس رزونانس در این میدان بایاس برای مد اول 3100 هرتز و برای مد دوم 8252 هرتز بوده که نزدیکی قابل قبولی به مقادیر ناشی از حل تحلیلی و المان محدود دارد. نتایج نشان می‌دهد که طراحی در مد دوم، از نظرکاهش اختلال تغییر مدول یانگ در رفتار ارتعاشی ترانسدیوسر مزیت دارد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-2318-fa.pdf 2015-08-15 255 260 دگررسان مغناطیسی اثر تغییر مدول یانگ فرکانس رزونانس شکل مد Study of Young Modulus Change Effect on Resonance Frequency and Mode Shape of Magnetostrictive Terfenol-D Transducer In giant magnetostrictive transducer, Young modulus of the core considerably alters with changing its magnetic level. Young modulus change in Terfenol-D core has the highest value. This effect, changes the resonance frequency and mode shapes of the transducer. This subject in Terfenol-D resonance transducer is studied in this paper. For this purpose, a resonance Terfenol-D transducer has been designed and fabricated. Node locations in the transducer are considered to add pre-load and bias mechanisms. Effect of Young modulus change on resonance frequency and mode shape were studied both analytically and by ANSYS FEM software. Range of resonance frequency change in the first mode is 1000 Hz and in the second mode is 100 HZ. Mode shapes changes are limited for both modes. In 40kA/m magnetic field bias, Results from analytical and FEM simulation were verified with experimental results. Resonance frequency in this bias is 3100 Hz for the first mode and 8252 Hz for the second mode. Results have acceptable agreement with experimental results. Moreover, in this bias magnetic field, impedance responses between first and second modes are compared. Results show that selecting second mode is preferable for reducing disturbance of Young Modulus change on vibrational behavior. http://mme.modares.ac.ir/article-1-2318-en.pdf 2015-08-15 255 260 Magnetostriction Young Modulus Change Effect Resonance Frequency Mode Shape Yousef Hojjat 1 AUTHOR Mohammad Reza Sheykholeslami 2 AUTHOR Mojtaba Ghodsi 3 AUTHOR Hesam Sadeghian 4 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE کنترل راه رفتن پایدار مجانبی ربات دوپای سه بعدی به روش شکل دهی انرژی پتانسیل چکیده کنترل رباتهای دوپا بر اساس ایده حرکتهای پریودیک پایدارمجانبی، امروزه مورد توجه بسیاری از محققان است. در این میان، روش شکل‌دهی انرژی پتانسیل که تاکنون روی مدلهای صفحه‌ای ارائه و ارزیابی شده است، بخاطر ایجاد حرکات طبیعی‌ با انرژی کم نزدیک به حالت بهینه از اهمیت فراوانی برخوردار است. در تحقیق حاضر، روش مذکور برای حالت کلی سه بعدی بویژه در حضور قیود غیرهولونومیک توسعه و بررسی شده است. در ابتدا، مدل دوپای مورد مطالعه یک مدل پرگاری سه‌بعدی با عرض غیرصفر و کف‌پای منحنی است که حرکت غیرفعال پایدار آن بصورت تئوری در تحقیقات قبلی ثابت شده است. در این روش حرکت پریودیک غیرفعال که صرفاً روی سرازیری با شیب خاص وجود دارد، به شیبهای دلخواه دیگر از جمله سطح صاف تعمیم داده می‌شود. این مهم باتوجه به اینکه انرژی جنبشی و نگاشت برخورد نسبت به عمل تغییر شیب به ترتیب ناوردا و هم‌وردا هستند و با استفاده از شکل‌دهی انرژی پتانسیل مشابه راه‌رونده غیرفعال بدست می‌آید. به عبارت دیگر با ایجاد یک تقارن کنترل شده در لاگرانژین سیستم، یک بردار گرانش مجازی مشابه بردار گرانش راه‌رونده غیرفعال نسبت به سطح، به ربات اعمال می‌شود. در انتها، با توجه به چالشهای پیاده‌سازی عملی مدل کف‌پا منحنی، یک ربات پرگاری سه‌بعدی با کف‌پای تخت و فنر در مفصل قوزک‌پا بطور معادل پیشنهاد شده و روش کنترل مذکور دوباره بکار گرفته شده است. نتایج شبیه‌سازی‌ها، کارایی روش ارائه شده را برای هر دو مدل به خوبی نشان می‌دهند. http://mme.modares.ac.ir/article-1-8516-fa.pdf 2015-08-15 261 270 ربات دوپا راه‌رفتن کنترل پایداری مجانبی شکل‌دهی انرژی Asymptotically stable walking control of a 3D biped robot via potential energy shaping approach Abstract Control of biped robots based on the concept of asymptotical stable periodic motions have become of interest of researchers nowadays. Potential energy shaping, one of the most significant approaches in this regard, has been presented and evaluated well on planar 2D models, so far. In this paper, this concept is developed and investigated for general three-dimensional case, in the presence of non-holonomic constraints. At First, the considered biped model is a 3D compass gait model with finite hip width and arc shaped feet whose stable passive walking has been shown in previous researches. In this approach, the passive periodic gaits which may be adopted for a particular ground slope can be reproduced on any arbitrary ground slope such as flat surface. In fact, thanks to the invariance property of kinetic energy as well as equivariance property of collision map with respect to slope changing action, this important goal is reached only by compensating the potential energy similar to that of passive walker. In another word, inducing a controlled symmetry to the system Lagrangian, we impose a virtual gravity in a new direction resembling the gravity direction of passive walker with respect to the ground. At the end, regarding practical challenges about the implementation of arc feet model, a compass gait model with flat feet and springs at the ankle joint has been proposed instead and the aforementioned control approach is applied again. Simulation results show the effectiveness of the presented approach for both models well. http://mme.modares.ac.ir/article-1-8516-en.pdf 2015-08-15 261 270 Biped robot Walking Control Asymptotical stability Energy shaping Mohammad Reza Hairi Yazdi 1 Professor AUTHOR Mohammad Reza Sabaapour 2 PhD Student School of Mechanical Engineering College of Engineering University of Tehran AUTHOR Borhan Beigzadeh 3 Assistant Professor School of Mechanical Engineering Iran University of Science and Technology AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE بررسی خواص استحکام ضربه‌ای نانوکامپوزیت بر پایه پلی پروپیلن/ نانو صفحات گرافن/ نانو رس با استفاده از روش رویه پاسخ در این تحقیق با استفاده از روش طراحی آزمایش، اثر هیبریدی نانوصفحات گرافن و نانو رس و سازگارکننده پلی پروپیلن پیوندی با انیدرید مالئیک (PP-g-MA) بر استحکام ضربه‌ای نانوکامپوزیت‌های بر پایه پلی‌پروپیلن بررسی گردید. طراحی آزمایش و تحلیل داده‌های آزمایشگاهی با استفاده از نرم‌افزار Minitab 16 و روش طراحی رویه پاسخ انجام شد. ساخت نانوکامپوزیت‌ها، بر اساس روش اختلاط مذاب انجام گرفت. مدل‌های آماری ارائه شده توسط روش رویه پاسخ تطابق خوبی با یافته‌های آزمایشگاهی داشتند و با توجه به مقادیر R-sq و (R-sq(adj دارای اعتبار خوبی می باشند. تحلیل‌های آماری نشان دادند که با افزایش درصد نانوذرات، استحکام ضربه کاهش می‌یابد. ریخت‌شناسی ترکیب‌ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)انجام شد. ریزنگارها نشان دادند که پراکندگی ذرات در درصدهای پایین‌تر بهتراست. آنالیز حرارتی به روش گرماسنجی روبشی تفاضلی (DSC) نشان داد که حضور گرافن تأثیر چندانی بر دمای ذوب نمونه‌ی مورد آزمایش ندارد، اما Tc نانوکامپوزیت را در مقایسه با پلی‌پروپیلن خالص، حدود 4 درصد افزایش داده است. همچنین با افزودن گرافن درجه تبلور کاهش یافت. در نانوکامپوزیت فاقد گرافن، حضور نانورس تأثیری بر دمای ذوب نداشت اما درجه تبلور، 73/10 درصد و دمای تبلور 23/2 درصد در مقایسه با پلی‌پروپیلن خالص افزایش یافت که نشان از اثر هسته زایی نانورس دارد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-237-fa.pdf 2015-08-15 271 279 استحکام ضربه پلی پروپیلن نانو صفحات گرافن نانو‌خاک رس روش رویه پاسخ An investigation on the impact properties of nanocomposite based on polypropylene/graphenenanosheets/ nano clay using response surface methodology In this study, using design of experiments, the effect of hybrid graphenenanosheets and nano clay and compatibilizer maleic anhydride -grafted -polypropylene (PP-g-MA) on the impact strength polypropylene-based nanocomposites were investigated. Design of experiments and analysis of experimental data with Minitab 16 software and response surface methodology were carried out. Making nanocomposites, based on the melt mixing was performed. Statistical models provided by response surface methodology good agreement with experimental results and with respect to the values of R-sq and R-sq (adj) have a good reputation. Statistical analysis showed that increasing the percentage of nanoparticles, impact strength decreases. Compounds morphology by Scanning Electron Microscopy (SEM) was performed. Micrographes showed better dispersion of the particles in lower percentages. Thermal analysis using differential scanning calorimetry (DSC) showed that the presence of graphene have little effect on the melting temperature of the sample being tested, but Tc of nanocomposites compared with pure PP, has increased about 4 percent. Also Thecrystallinity was reduced by adding graphene. In the non-graphenenanocomposites, the clay did not affect the melting temperature,but the crystallinityand crystallization temperature increased 10.73 % and 2.23 % respectively compared with pure PP that showed nucleation effect of nano clay. http://mme.modares.ac.ir/article-1-237-en.pdf 2015-08-15 271 279 Impact Strength Polypropylene Graphene NanoSheets Nano clay response surface methodology Gholamhasan Payghaneh 1 Head Of faculty Of Mechanical Engineering AUTHOR Ismaeil Ghasemi 2 Proof. of Iran Polymer & Petrochemical Institute AUTHOR Mahdi Rahmani 3 Special staff development of nanotechnologies AUTHOR Azam Kazemnejad 4 Department of Mechanical Engineering, ShahidRajaee Teacher Training University AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE بهینه سازی الکتروشیمیایی باتری سرب-اسید با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی در تحقیق حاضر، بهینه‌سازی عددی یک سل از باتری سرب-اسید در حالت یک‌بعدی و با استفاده از حل عددی معادلات یکپارچه حاکم بر دینامیک باتری مورد مطالعه قرار گرفته‌است. جهت راستی‌آزمایی، نتایج شبیه‌سازی عددی حاضر با نتایج عددی موجود در مقالات مقایسه و مطابقت خوبی مشاهده شده است. از آنجاکه باتری‌های سرب-اسید محتوای انرژی پایین و ابعاد و وزن بالایی دارند با استفاده از روش بهینه‌سازی ازدحام ذرات و ترکیب آن با برنامه رایانه‌ای توسعه داده شده اقدام به طراحی یک سل از باتری سرب-اسید با هدف انرژی بیشتر و ابعاد کمتر شده‌‌است؛ که این روش در مقایسه با روش‌های متداول تجربی حاضر که مبتنی بر سعی و خطا هستند بسیار کم هزینه‌تر و سریع‌تر می‌باشد. نتایج حاصل از بهینه‌سازی نشان داد که می‌توان با داشتن سل باتری با ابعاد مشابه سل پایه کنونی، سل باتری بهینه‌ای ساخت که دارای 83 درصد انرژی بیشتر باشد. همچنین نتایج نشان داد که می‌توان با تغییر ضخامت اجزاء، سل باتری سرب-اسید را به‌گونه‌ای طراحی نمود که با داشتن انرژی مشابه سل باتری پایه، حدود 23 درصد ابعاد و 25 درصد وزن کمتری داشته باشد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-6104-fa.pdf 2015-08-15 280 288 باتری سرب-اسید بهینه‌سازی ازدحام ذرات دینامیک سیالات محاسباتی محتوای انرژی Optimization of Electrochemical Lead-Acid Battery Using Computational Fluid Dynamics In this paper, one-dimensional numerical optimization of lead-acid battery with finite-volume method is performed using the governing equations of battery dynamics. For validation, the present results are compared with previous studies which show good agreement. The demand for batteries with high energy and power has increased due to their use in hybrid vehicles.The major shortcoming of lead-acid batteries in industry is low energy and high weight; therefore, a cell with higher energy and lower thickness is designed by using particle swarm optimization based on developed simulation code which is less time consuming and much faster than experimental method. The results of optimization show that an optimal battery that has 85 percent higher energy can be made with the same cell length. The results also show that an optimum cell battery can be obtained with a decrease of 25 percent in weight and 23 percent in dimensions while keeping the energy content constant. http://mme.modares.ac.ir/article-1-6104-en.pdf 2015-08-15 280 288 Lead-acid battery Particle Swarm Optimization Computational Fluid Dynamics Energy Content Hamoon Pourmirzaagha 1 AUTHOR Vahid Esfahanian 2 AUTHOR Fereidoun Sabetghadam 3 AUTHOR Farshad Torabi 4 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE شبیه سازی و پیش‌بینی پارامترهای میدان جریان در ریبویلر شبیه سازی و آنالیز جریان دوفازی عبوری از دسته لوله‌ ریبویلرهای کتل و مولدهای بخار در راستای آنالیز ایمنی و طراحی، از اهمیت بسزایی برخوردار است. پیچیدگی بالای هندسی در تحلیل میدان جریان دسته لوله‌ها بر دشواری هر چه بیشتر تحلیل‌های عددی مرسوم افزوده است. یکی از راهکارهای موجود در راستای کاهش هزینه‌ی محاسبات استفاده از تئوری جسم متخلخل می باشد که در این پژوهش به آن پرداخته شده است. در تحلیل معادلات حاکم بر جسم متخلخل از معادلات مرتبط با نیروی درگ و نیروی مقاوم ناشی از دیواره‌ی لوله‌های کتل ریبویلر بهره گرفته شده است. با توجه به نتایج آزمایشگاهی موجود، دو نوع آرایش مختلف در نظر گرفته شده است. در مطالعه‌ی حاضر هندسه‌ی موردنظر با توجه به وجود تقارن و یکنواختی چشمه‌ی گرمایی دسته لوله‌ها به صورت دو بعدی و متقارن در نظر گرفته شده است. مشاهده گردید افت فشار ناشی از دسته لوله‌ها می‌تواند با دقت مناسبی نسبت به نتایج آزمایشگاهی پیش‌بینی گردد. همچنین کسر حجمی بخار محاسبه شده در پژوهش حاضر با توجه به در نظر گرفتن شرایط مرزی خروجی متفاوت، در مقایسه با فعالیت‌های عددی مشابه تطبیق مناسب‌تری را نسبت به نتایج تجربی ارائه می‌نماید. دیده می‌شود با افزایش توان حرارتی دسته لوله‌ها کسر حجمی بخار در ناحیه‌ی حرارتی ریبویلر افزایش پیدا می‌کند. http://mme.modares.ac.ir/article-1-3973-fa.pdf 2015-08-15 289 297 کتل ریبویلر دینامیک سیالات محاسباتی جسم متخلخل افت فشار کسرخلا Simulation and Prediction of Reboiler flow field parameters Simulation and analysis of two phase flow that crosses over tube bundles is crucial in safety analysis and design of kettle reboilers and steam generators. The geometry complexity of the tube bundle flow field increases the difficulty of the conventional numerical analysis. One of the methods to reduce the numerical calculations cost, is to use the porous media theory instead of the complete tube bundle modeling. Drag and tube bundle resistance force equations have been used in the porous media analysis. Based on available experimental results, two tube bundle arrangements have been considered. Due to existence of symmetric geometry and uniform energy source over the tube bundle, the two dimensional symmetric models has been used as well. It was observed that the predicted pressure drop in this research has acceptable adaptation with the experimental results. Meanwhile, by considering different outlet boundary conditions, calculated void fraction is compared to the experimental results and showed better accuracy than similar CFD research. It was observed that the enhancement of the tube bundle thermal power increases the void fraction in the heating area of the reboiler. http://mme.modares.ac.ir/article-1-3973-en.pdf 2015-08-15 289 297 Kettle Reboiler CFD Porous Media Pressure drop Void Fraction Ataollah Rabiee 1 shiraz university AUTHOR Amir Hossein Kamalinia 2 AUTHOR Kamal Hadad 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE مدلسازی رفتار کششی کامپوزیت چوب-پلی اتیلن هیبریدی تقویت شده با الیاف ممتد شیشه در سالهای اخیر توجه به استفاده از کامپوزیتهای چوب پلاستیک در کاربردهای سازه‌ای بیشتر شده است. از آنجایی که این کامپوزیتها دارای استحکامهای چندان بالایی نیستند از تقویت کننده‌های فیبری برای استحکام بخشی آنها استفاده شده است. کامپوزیتهای هیبریدی چوب پلاستیک که از دو نوع تقویت کننده الیاف شیشه و ذرات چوب در یک زمینه پلیمری تشکیل شده‌اند برای کاربردهای سازه‌ای مانند پالتهای چوب پلاستیک می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند. در تحقیقات قبلی نویسندگان، کامپوزیت چوب پلاستیک در یک فرآیند اکستروژن ویژه‌ای و با استفاده از الیاف ممتد شیشه تقویت شده‌اند. الیاف ممتد شیشه در کامپوزیت اکسترود شده توانسته به مقدار قابل توجهی استحکام مکانیکی مانند استحکامهای کششی و ضربه را افزایش دهد. در این مقاله، مدلی برای پیش بینی استحکام و مدول کششی کامپوزیتهای چوب پلی اتیلن تقویت شده با الیاف ممتد شیشه ارائه شده است. برای مدل کردن کامپوزیتهای هیبریدی، کامپوزیت چوب پلی اتیلن بعنوان زمینه و الیاف شیشه بعنوان تقویت کننده در نظر گرفته شده‌اند. از آنجایی که زمینه چوب پلی اتیلن ترد می‌باشد، قانون مخلوطهای مربوط به این دسته از کامپوزیتها در مورد استحکام استفاده شد. نتایج حاصل از پیش بینی استحکام و مدول کششی کامپوزیتهای هیبریدی چوب پلی اتیلن با روش پیشنهادی در این مقاله، بطور قابل قبولی با نتایج تجربی بدست آمده از آزمون کششی مطابقت داشت. متوسط خطاهای محاسبه شده بین تئوریهای ارائه شده و نتایج تجربی برای استحکام و سفتی به ترتیب حدود %5/9 و % 6/8 می‌باشد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-11871-fa.pdf 2015-08-15 298 304 کامپوزیت چوب پلاستیک هیبرید الیاف شیشه استحکام کششی Modeling tensile properties of hybrid wood-polyethylene composite reinforced by unidirectional glass fiber In recent years a high attention has been conducted to the structural application of wood plastic composites (WPCs). Regarding that the WPCs have lower mechanical strengths, fiber reinforcements have been applied for strengthening the WPCs. Hybrid wood plastic composites (HWPCs) include two types of reinforcements of glass fibers and wood flours that are added to a polymeric matrix. WPC pallets as an example can exploit the mechanical strength of HWPCs. In previous work, wood plastic composite was reinforced by continuous glass fibers by a unique extrusion process. Embedding the continuous glass fibers in WPC matrix resulted in significant improvements in mechanical properties such as tensile and impact strengths. In this paper, a model has been proposed to predict the tensile strength and modulus of the WPCs reinforced with unidirectional glass fibers. The methodology applied in this research considers the WPC as matrix and the glass fibers as reinforcements. Since WPC matrix is brittle, the rule of mixtures corresponding to the brittle matrix composites was used to predict the tensile strength. Results indicated that the predicted tensile properties were in good agreement with experimental data. The obtained mean errors between the experimental and theoretical results for tensile strength and modulus were 9.5% and 8.6% respectively. http://mme.modares.ac.ir/article-1-11871-en.pdf 2015-08-15 298 304 Wood plastic composite (WPC) hybrid unidirectional glass fiber Tensile strength Abbas Zolfaghari 1 AUTHOR Amir Hossein Behravesh 2 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE بررسی تجربی و عددی مقاومت در برابر فرو رفتگی در پلیمرها هدف از این پژوهش بررسی سختی یا مقاومت ماده در برابر نفوذ جسم خارجی، در پلیمرها و مواد هایپرالاستیک می‌باشد. به منظور دستیابی به این هدف، بررسی‌های انجام گرفته به دو دسته تجربی و عددی تقسیم بندی شده است. در این تحقیق، ازکفپوش‌های تک لایه لاستیکی و دو لایه پلی اورتان/ پلی وینیل کلراید مورد استفاده در سالن‌های ورزشی، به عنوان دو نمونه ‌مورد آزمایش استفاده شده است. آزمون تجربی، طبق آزمون استاندارد ارزیابی کیفیت کفپوش‌های ورزشی انجام گرفته است. بررسی عددی نیز به کمک نرم افزار آباکوس، با شبیه سازی شرایط آزمون تجربی، انتخاب بهترین مدل هایپرالاستیک و قیاس نتایج با آزمون تجربی به منظور ارزیابی دقت و کارایی مراحل مختلف شبیه‌سازی انجام شده است. بر اساس نتایج بدست آمده از این تحقیق مشاهده می‌شود که نتایج حل عددی و نتایج تجربی همخوانی مناسبی با هم دارند. به عنوان مثال، نمونه اول با فرورفتگی 575/0 میلی‌متر در آزمون تجربی و با انتخاب مدل یئو، با درصد خطای %3/4 شبیه‌سازی شد. این درصد خطا برای نمونه دوم با فرورفتگی 425/0 میلی‌متر و انتخاب مدل چند جمله‌ای کاهش یافته درجه دوم برای هر دو لایه، برابر با %94/0 بود. همچنین با افزایش ضخامت کفپوش لاستیکی از 5/2 به 5 میلی‌متر، سختی از مقدار 1/78 به 3/75 کاهش پیدا کرد. در مجموع، می‌توان گفت که میزان سختی پلیمرها وابسته به میزان ضخامت آنها بوده و شکل هندسی فرورونده نیز، بر عمق فرورفتگی فرورونده و شکل نمودار نیرو-جابجایی مؤثر است. http://mme.modares.ac.ir/article-1-2925-fa.pdf 2015-08-15 305 312 هایپرالاستیک سختی فرورفتگی بررسی عددی کفپوش ورزشی Experimental and Numerical Study of Indentation Resistance in Polymers The objective of the present work is to investigate indentation in polymers and hyperelastic materials. Both experiments and numerical analysis have been carried out. Two different sports floorings were selected to test, monolayer rubber and two layer polyurethane (PU)/polyvinylchloride (PVC). To determine the value of hardness and indentation depth of indenter in the materials, experimental study was carried out according to quality standard test for sports flooring. The numerical analysis was also conducted by Abaqus software using simulation of experimental testing conditions, selection of the best hyperelastic model and comparison of the results to experimental test in order to ascertain the efficiency and accuracy of each simulation step. The accuracy of the results has been shown by comparision of experiments with numerical results. For the first sample, indentation depth was 0.575 mm (based on experimental result) and Yeoh’s model was employed to simulate with the error of 4.3%. The indentation depth and error (by selection of reduced polynomial form of order two models) were 0.425 mm and 0.94%. for the second sample (PU/PVC), respectively. In addition, hardness was decreased from 78.1 to 75.3 when the thickness of rubber sports flooring was increased from 2.5 to 5 mm. In general, it can be concluded that the hardness values of polymers depend on their thickness, and on the other hand the indenter shape has influence on indentation depth and force-displacement curves, as well. http://mme.modares.ac.ir/article-1-2925-en.pdf 2015-08-15 305 312 Hyperelastic Hardness Indentation Numerical analaysis Sports flooring Ali Shaghaghi Moghaddam 1 AUTHOR Nariman Nezafati 2 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE تحلیل عددی جریان در استوانه‌ی شبیه‌سازِ محفظه احتراقِ گردابه‌ای موتورهای سوخت مایع و تست تجربیِ‌ آن محفظه احتراق گردابه‌ای نسل جدید محفظه‌ی موتورهای سوخت مایع می‌باشد که در آن با چیدمان متفاوت انژکتورها، یک جریان گردابه‌ای درون محفظه احتراق ایجاد می‌کنند. این گردابه کمک زیادی به خنک‌کاری و افزایش میزان اختلاط مولفه‌های پیشرانه در محفظه احتراق می‌کند و می‌توان در یک محفظه با حجم کوچک، یک احتراق کامل ایجاد نمود. در پژوهش حاضر برای بررسی تاثیر پارامترهای مختلف ـ از جمله افت فشار، تعداد و زاویه ورودی انژکتورها، قطر محفظه و ضخامت پله‌ی تکیه‌گاهی ـ بر عملکرد این نوع محفظه‌ها، یک محفظه گردابه‌ای برای انجام تست‌های سرد با سیال عامل آب طراحی و ساخته شده است. محفظه ساخته شده، قابلیت‌های زیادی دارد؛ از جمله سهولت تعویض، تغییر افت فشار و تغییر زاویه‌ی ورودی انژکتورها و بررسی ضخامت‌های مختلف پله‌ی تکیه‌گاهی جهت ایجاد جریان گردابه‌ای. با توجه به اینکه بررسی کلیه‌ی پارامترها به صورت تجربی هزینه‌بر می‌باشد، تست سرد برای چند نمونه انجام و شبیه‌سازی و اعتبارسنجی در آن صورت گرفته است. نتایج شبیه‌سازی و عملکرد محفظه در تست‌ها تطابق خوبی دارند و می‌توان با اطمینان از مدل شبیه‌سازی، برای بررسی فرآیندها و پارامترهای دیگر محفظه استفاده کرد. با انجام این تست‌ها می‌توان در جهت طراحی، ساخت و تست محفظه احتراق گردابه‌ای اصلی قدم برداشت. http://mme.modares.ac.ir/article-1-10492-fa.pdf 2015-08-15 313 321 محفظه احتراق گردابه‌ای انژکتور جریان گردابه‌ای تست سرد Numerical analysis of the flow in vortex combustion chamber simulator cylinder of liquid propellant engines and its experimental test Vortex combustion chamber is the new generation of liquid propellant engines chamber, where with the help of different arrangement of injectors, an inner combustion chamber vortex flow is created. This vortex can extremely help cooling and increasing the amount of propellant components mixing in the combustion chamber so it makes it possible to create a complete combustion in a low- capacity chamber. In this research, a vortex chamber has been designed and manufactured for carrying out cold tests with water as its working fluid, in order to study impact of different parameters, including pressure drop, injector quantity and input angle, chamber diameter and the thickness of the supporting step, on the performance of this type of chambers. The designed chamber, has a great deal of capabilities such as replacement ease, change in pressure drop and injectors’ input angle and studying different supporting step’s thickness to create vortex flow. Since practical investigation of all parameters is not cost-effective, cold test has been conducted for some samples and both simulation and validation have been done for it. The simulation results and chamber performance in the tests could match very well; therefore as a result of simulation assurance, the processes and other parameters in the chamber could be studied. By doing these tests we can move toward design, manufacture and test of the main vortex combustion chamber. http://mme.modares.ac.ir/article-1-10492-en.pdf 2015-08-15 313 321 Vortex combustion chamber injector vortex flow cold test Esmaeil Valizadeh 1 KNTU University of Technology AUTHOR Seyed Mojtaba Mousavi Naeenian 2 KNTU university of technology AUTHOR Mohammad Mahdi Heydari 3 Malek Ashtar University AUTHOR Hamidraza Saadati 4 Malek Ashtar University AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE به کارگیری سیستم کَستر فعال به منظور بهبود فرمان‌پذیری خودرو در این مقاله به بررسی تاثیر تغییرات زاویه کستر روی دینامیک حرکت جانبی خودرو پرداخته شده است. بدین منظور از یک مدل جامع غیرخطی خودرو استفاده شده است. همچنین بعلت نقش اساسی سیستم فرمان در دینامیک حرکت خودرو ، معادلات دینامیکی این سیستم که از روش دینامیک پیشرفته کین حاصل شده‌اند، بیان گردیده، و همراه با سایر معادلات حرکت خودرو، در مجموع یک مدل جامع و غیر خطی 9 درجه آزادی، شامل مدل تایر فرمول جادویی ، برای انجام شبیه سازی ها در اختیار می‌گذارد. در گام بعد با اجرای شبیه‌سازی‌های متعدد تاثیر تغییر زاویه کستر بر روی پاسخ حالت پایدار خودرو مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس اطلاعات بدست آمده از چنین تحلیلی یک کنترلر فازی برای کنترل زاویه کستر طراحی شده است. کنترلر بر مبنای خطای سرعت زاویه ای چرخشی خودرو و شتاب جانبی آن، مقدار زاویه کستر (و به تبع‌ آن دنباله مکانیکی ) مورد نیاز را برای پایدار سازی وضعیت حرکت خودرو در اختیار قرار می‌دهد. مقادیر مطلوب حرکتی بر مبنای مقادیر پایدار متغیرهای وضعیت، برای مدل خودروی دو-چرخ حاصل شده‌اند و مقدار زاویه کستر کنترلی نیز در بازه‌ای معقول و متداول محدود گشته‌است. همچنین عملکرد کنترلر کستر طراحی شده، با اجرای شبیه سازی مانورهای بحرانی و سنگین مورد آزمایش، و با خودروی بدون کنترلر مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که کنترلر زاویه کستر قابلیت بالایی در بهبود و پایدارسازی وضعیت‌های بحرانی خودرو دارد و بخوبی مقادیر مطلوب حرکتی را دنبال می‌کند. http://mme.modares.ac.ir/article-1-7028-fa.pdf 2015-08-18 322 332 " دینامیک خودرو " "سیستم فرمان" "زاویه کستر" "کستر متغیر" " کنترل فازی" Using active caster for the enhancement of vehicle handling dynamics In this paper, an active caster mechanism has been introduced for the purpose of vehicle handling enhancement. To this end, a 9-DOF nonlinear vehicle model, consisting of steering system dynamic equations, derived by using Kane dynamics method, and Magic Formula tyre model, is used for the simulation purposes. The effect of caster angle variations on the steady state response of the vehicle, was investigated in the next step. Based on the knowledge, extracted by the mentioned approach, a fuzzy logic controller (FLC) is designed for controlling caster angle. According to the yaw rate error, between actual and desired values, and the vehicle lateral acceleration, the controller produces the required caster angle in order to reach to stable state of the vehicle. The desired vehicle dynamics motion is assumed in the form of the steady motion of the bicycle model. Also the variation of caster angle was limited in a conventional range. During some critical maneuvers, the performance of the caster angle controller was tested and compared with the uncontrolled vehicle. Simulation results show that the caster variation control has a high capability to enhance vehicle handling dynamics. http://mme.modares.ac.ir/article-1-7028-en.pdf 2015-08-18 322 332 "Vehicle dynamics" "Steering system" "Caster angle" "Variable Caster" " Fuzzy logic control " Behrooz Mashadi 1 AUTHOR Parsa Salamipour 2 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE تولید شبکه بی‌سازمان چند مقیاسی برای شبیه‌سازی مخازن نفتی در این مقاله دو الگوریتم اتوماتیک و کارآمد برای تولید شبکه‌های بی‌سازمان، مناسب برای اعمال روش حجم محدود چند مقیاسی در مخازن نفتی ارائه شده است. روش حجم محدود چند مقیاسی یک روش عددی کارآمد برای شبیه‌سازی جریان در محیط‌های متخلخل می‌باشد. روش حجم محدود چند مقیاسی بیشتر بر روی شبکه‌های باسازمان مورد مطالعه قرار گرفته و در این پژوهش به تعمیم آن به شبکه‌های بی‌سازمان پرداخته شده است. توسعه‌ روش حجم محدود چند مقیاسی به شبکه‌های بی‌سازمان امکان استفاده از مزیت‌های انعطاف‌پذیری و تطابق بهتر با ساختار‌های زمین‌شناسی را فراهم می‌سازد. در این روش انجام محاسبات بر روی سه شبکه ریز، شبکه درشت اولیه و شبکه درشت دوگانه صورت می‌گیرد. یکی از مشکلات اساسی در تعمیم روش حجم محدود چند مقیاسی به شبکه‌های بی‌سازمان، تولید شبکه‌های درشت اولیه و دوگانه می‌باشد. در این مقاله یک الگوریتم برای تقسیم‌بندی شبکه بی‌سازمان به منظور تولید شبکه درشت اولیه پیشنهاد شده است. همچنین برای تولید شبکه درشت دوگانه بر روی شبکه درشت اولیه، یک الگوریتم جدید ارائه شده است. در نهایت الگوریتم‌های پیشنهاد شده برای تولید شبکه‌های بی‌سازمان چند مقیاسی، برای شبیه‌سازی جریان در محیط متخلخل به‌‌کار گرفته شده‌اند. نتایج شبیه‌سازی عددی نشان می‌دهد روش حجم محدود چند مقیاسی به‌کار گرفته شده با شبکه‌های بی‌سازمان چند مقیاسی تولید شده در این پژوهش، حل ریز‌مقیاس را با دقت بالایی پیش‌بینی می‌کند. http://mme.modares.ac.ir/article-1-890-fa.pdf 2015-08-18 333 340 روش حجم محدود چند مقیاسی شبکه‌ بی‌سازمان محیط متخلخل شبیه‌سازی مخزن Multiscale unstructured grid generation for reservoir simulation In this paper two automated and robust algorithms for generation of unstructured grids suitable for miltiscale finite volume method in oil reservoirs is presented. The multiscale finite volume method is an efficient numerical method for flow simulation in porous media. The multiscale finite volume method has been extensively studied on structured grids. In this research multiscale finite volume method is extended to unstructured grids. Development of the MSFV method to unstructured grids provides advantages of flexibility and compatibility with geological structures. In this method calculations are carried out on three grids, fine grid, primal coarse grid and dual coarse grid. One of the main challenges to extend the multiscale finite volume method to unstructured grids is to generate primal and dual coarse grids. In this paper an algorithm for partitioning of unstructured grid and generating primal coarse grid is proposed. Also a new algorithm for generating dual coarse grid is presented. Finally, the proposed algorithms for generating multiscale unstructured grids are employed for flow simulations in porous media. Numerical results show that the multiscale finite volume method with generated multiscale unstructured grids of this research can accurately predict the fine scale solution. http://mme.modares.ac.ir/article-1-890-en.pdf 2015-08-18 333 340 Multiscale finite volume method Unstructured grids Porous Media Reservoir simulation Seyed Saied Bahrainian 1 Faculty of Mechanical Engineering / Shahid Chamran University of Ahvaz AUTHOR Zahra Mehrdoost 2 AUTHOR Reza Bahoosh 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE شبیه سازی عددی شکست جت مایع برای اریفیس‌های بیضوی با نسبت منظری متفاوت در این پژوهش شبیه‌سازی عددی تزریق جت مایع بیضوی در هوای ساکن، از طریق‌ دهانه‌های بیضوی با نسبت منظری متفاوت برای بازه اعداد وبر متفاوت در رژیم جریان ریلی صورت گرفته است. برای انجام شبیه‌سازی‌ها از حلگرهای موجود در نرم افزار متن باز اپن فوم با روش شبیه‌سازی ادی های بزرگ و بر پایه استفاده از روش مدل‌سازی چندفازی حجم سیال استفاده شده است. برای مدل کردن پدیده‌ی تغییر محور و یافتن طول شکست مناسب برای هر نوع دهانه، از روش اصلاح دینامیک شبکه استفاده شده است. نتایج بر مبنای مطالعات تجربی و عددی اخیر پایه‌گذاری و با این مطالعات صحت‌سنجی شده است. نتایج حاکی از آن است که با افزایش عدد وبر از 20 تا نزدیکی 300، افزایش طول شکست جت حاصل شد، اما با بیضی‌تر شدن دهانه ورودی، طول شکست جت کاهش یافت. این اختلاف در هندسه با نسبت منظری متغیر بین 0.25 تا 0.66 تعریف شد. با کاهش نسبت منظری جت‌ها، قطرات یکنواخت‌تری در مراحل پس از شکست جت بدست می‌آید به نحوی که در اریفیس‌های بیضوی با نسبت منظری کم، قطرات ماهواره‌ای در جریان حضور نداشتند، در حالی که این قطرات به عنوان بخش جدایی ناپذیر شکست جت دایروی شناخته شده هستند. http://mme.modares.ac.ir/article-1-11748-fa.pdf 2015-08-18 341 352 شکست جت مایع طول شکست جت دهانه بیضوی پدیده تغییر محور حل عددی Numerical Simulation of the Liquid Jet Breakup For elliptical orifices with different aspect ratios In this research, a numerical simulation of liquid jet ejecting from elliptical orifices into gaseous phase with different aspect ratios, at Rayleigh regime is performed. The range of the Weber number and the aspect ratio of the orifice are from 20 to 300 and 0.25 to 0.66, respectively. The volume of fluid (VOF) method and large eddy simulation are used to simulate the liquid interface dynamics and the jet breakup utilizing the OpenFoam software. In order to achieve the most accurate results for axis-switching phenomenon and jet breakup length, the dynamic mesh refinement is used for all the examined cases. The results, which are validated with recent experimental and numerical works, indicate that the jet breakup length raises by increasing the Weber number. Also, it is shown that the jet breakup length declines as the aspect ratio of orifices decreases. Finally, it is observed that for the orifices with lower aspect ratios, jet is breaking into droplets with uniform sizes with almost no satellite droplets which always present in the circular jet breakup. http://mme.modares.ac.ir/article-1-11748-en.pdf 2015-08-18 341 352 Liquid Jet Breakup Breakup Length Elliptic Orifices Axis-switching Phenomena Numerical analysis Mohammad Reza Morad 1 AUTHOR Mohammad Mahdi Nasiri 2 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE بررسی تحلیلی و عددی نفوذ پرتابه در اهداف سرامیک- فلز و ارائه یک مدل اصلاحی سرامیک‌ها به علت سختی بالا و چگالی پایین و مقاومت گرمایی بالا، به‌طور وسیعی در کاربردهای زرهی‌ و صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرند. از این‌رو در این مقاله، پدیده‌ نفوذپرتابه در اهداف سرامیکی به صورت تحلیلی و عددی مورد بررسی قرار گرفته و یک مدل اصلاحی جدید ارائه شده است. در بخش تحلیلی، تئوری وودوارد که یکی از تئوری‌های مهم در زمینه نفوذ پرتابه در اهداف سرامیک-فلز می‌باشد، مورد بررسی قرار گرفته و با اعمال اصلاحاتی در مدل مذکور نتایج بالستیک بهبود یافته‌اند و با نتایج تجربی هم‌خوانی خوبی دارند که در بخش تحلیلی، مدل اصلاحی جدیدی ارائه شده که در آن اصلاحاتی از جمله تغییر نیم زاویه شکست مخروط سرامیکی، سایش، قارچی شدن و صلبیت پرتابه و هم‌چنین تغییرات مقاومت فشاری سرامیک در طول فرایند نفوذ تحت عنوان خرابی، لحاظ شده است. در بخش عددی، یک مدل المان محدود با استفاده از نرم‌افزار ال‌اس‌داینا ایجاد و پدیده نفوذ پرتابه در هدف سرامیک-آلومینیوم شبیه‌سازی گردید. نتایج حاصل از روش تحلیلی و عددی با نتایج دیگر محققین مورد مقایسه قرار گرفته است و نتایج مدل اصلاحی در پیش‌بینی نتایج بالستیک، بهبود قابل ملاحظه‌ای را نشان می‌دهد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-1914-fa.pdf 2015-08-22 353 359 نفوذ اهداف سرامیکی حد بالستیک مدل وودوارد شبیه‌سازی عددی Analytical and numerical investigation of projectile perforation into ceramic-metal targets and presenting a modified theory Due to high hardness, low density and heat resistance, ceramics are widely used in armor applications and industry, thus, in this study, perforation process of projectile into ceramic targets is investigated analytically and numerically and a modified model is developed. In the analytical section, Woodward’s theory, one of the important theories in perforation process of projectile into ceramic targets, is investigated and some modifications are applied in Woodward’s model, hence the ballistic results of analytical method are improved and the modified model shows good agreement with the experimental results that in the analytical section, the modified model is based on Woodward’s model and modification of semi-angle of ceramic fracture cone, erosion, mushrooming and rigid from of projectile and also changes in yield strength of ceramic during perforation process, damage, are considered. In the numerical section, a finite element model is created using Ls-Dyna software and perforation process of projectile into Ceramic-Aluminum target is simulated. The results of the analytical method and numerical simulation are compared to the results of the other investigators and results of modified model show improvement in prediction of ballistic results. http://mme.modares.ac.ir/article-1-1914-en.pdf 2015-08-22 353 359 penetration ceramic targets ballistic limit Woodward’s model Numerical simulation Mahdi Tahmaseiabdar 1 AUTHOR Gholam Hossein Liaghat 2 AUTHOR Hadi Shanazari 3 AUTHOR Amin Khodadadi 4 AUTHOR Homayoun Hadavinia 5 AUTHOR Abar Abotorabi 6 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE تعیین پاسخ مکانیکی مخازن کامپوزیتی با برش دایره‌ای تحت فشارهیدرواستاتیک خارجی یکنواخت ایجاد دریچه در مخازن کامپوزیتی به دلیل کاربری های مختلف مانند لزوم دسترسی، بازرسی، نصب قطعات، محل ورود و خروج و غیره اجتناب ناپذیر است. هدف از این پژوهش، بررسی قرارگیری مخازن کامپوزیتی با سه دریچه دایره ای در فشار 30 بار است بطوری که هیچ یک از انواع واماندگی های پیش رس (قبل از شکست) مانند کمانش درآن رخ ندهد. علاوه بر آن تعیین ضخامت بهینه مخزن برای تحمل این فشار و اثر ایجاد دریچه در این پژوهش بررسی شده است. مخازن مورد بررسی از الیاف شیشه و ماتریس اپوکسی در نظر گرفته شده است. به منظور بررسی پارامترها از روش اجزای محدود جهت تحلیل وضعیت های مختلف استفاده شده است. در تحلیل اجزای محدود، نرم افزار آباکوس استفاده گردید و از آنالیزهای خطی و غیر خطی جهت حل مساله استفاده شد. جهت ارزیابی نتایج شبیه سازی، رفتار مکانیکی دو نمونه تست فشار خارجی مخزن تا نقطه شکست بررسی شد و نتایج آن با شبیه سازی مقایسه شد. همچنین مخزن نهایی با سه دریچه ساخته شد و تحت فشار خارجی 30 بار مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج بدست آمده از تحلیل ها نشان می دهد، بهترین ضخامت برای تحمل این فشار در مخزن با دریچه، 16 میلی متر بوده و ایجاد دریچه باعث کاهش فشار کمانش مخزن می گردد. همچنین با افزایش اندازه دریچه میزان درصد کاهش فشار کمانش افزایش می یابد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-1295-fa.pdf 2015-08-22 360 370 مخازن کامپوزیتی دریچه تحلیل اجزای محدود فشارخارجی کمانش Determination of mechanical response of composite cylinders including circular cutout subjected to uniform external hydrostatic pressure Due to necessary of existence of access opening, inspection paths, installation, entrance and exit doors, etc, creation of cutouts on the vessel structure is unavoidable. On the other hand, composite structures and structural analysis is complex and create cutout and imperfection structure increase these complexity. The aim of this research is to determine the mechanical response of three cutout positions on composite pressure vessels under 30 bar external pressure, so that no buckling and fracture failure occurs. Also, the optimum composite vessel thickness for this condition and cutout effect has been determined in this study. The studied vessels are made from E-Glass fiber and Epoxy matrix. Finite element simulation used to investigate the parameters effect. For this reason, commercial ABAQUS software and linear and non-linear analysis carried out to examine the parameters. To evaluate the simulation results, two composite vessels manufactured and fractured under external pressure. Moreover, the final vessel with three cutouts tested under 30 bar external pressure. The concluded results show that the optimum thickness was 16 mm for vessel with three cutouts and create the cutouts led to decrease buckling pressure. Also, with increasing cutout size the percent of buckling pressure increased. http://mme.modares.ac.ir/article-1-1295-en.pdf 2015-08-22 360 370 Composite vessels Cutout finite element method External Pressure Buckling Majid Elyasi 1 AUTHOR Hassan Yousefinezhad Gildeh 2 AUTHOR Mahmood Zabihpoor 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE طراحی سیستم کنترل ترمز ضد قفل سازگار با شرایط مختلف جاده‌ای برای کامیونها سیستم ترمز ضد قفل خودرو با کنترل فشار ترمزی و تنظیم لغزش طولی چرخ‌ها در مقدار بهینه، مانع قفل شدن چرخ‌ها در طول ترمزگیری‌های شدید شده و در نتیجه فاصله‌ی توقف خودرو را به حداقل مقدار خود می‌رساند. در این مقاله، یک کنترل‌کننده‌ی جدید بصورت دولایه برای سیستم ترمز ضد قفل خودروهای سنگین با بیش از دو محور ارائه شده است که سازگار با شرایط مختلف جاده‌ای می‌باشد. در لایه بالایی، یک کنترل‌کننده‌ی فازی طراحی می‌شود که مقدار لغزش طولی بهینه هر چرخ را که به ازای آن بیشترین نیروی ترمزی چرخ در هر لحظه حاصل می‌شود برحسب شرایط مختلف جاده و نیز بار قائم تایر محاسبه می‌نماید. در لایه پایین نیز یک کنترل کننده‌ی غیرخطی با استفاده از یک رویکرد بهینه‌ی پیش‌بین به شکل تحلیلی طراحی می‌شود که با ردیابی مقدار بهینه‌ی لغزش طولی هر چرخ که توسط کنترل‌کننده فازی تعیین می‌شود، گشتاور ترمزی مطلوب را به چرخ‌ها اعمال می‌کند. به منظور کاهش خطای ردیابی ناشی از نامعینی‌های سیستم، تکنیک فیدبک انتگرال در طراحی کنترل کننده‌ی پیش‌بین نیز استفاده شده است. برای این‌که عملکرد سیستم کنترلی طراحی شده در یک شرایط واقعی‌تر تست گردد، شبیه‌سازی‌ها در نرم‌افزار دینامیک خودروهای سنگین (تراک سیم) به عنوان مدل کامل‌تری از خودرو در ترکیب با متلب- سیمولینک انجام شده است. نتایج تحلیل‌ها و شبیه‌سازی‌ها نشان از عملکرد مناسب سیستم کنترلی پیش‌بین‌-فازی در کنترل گشتاور ترمزی چرخهای کامیون با تغییر شرایط جاده‌ای از نظر زمان و مسافت توقف می‌باشد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-7440-fa.pdf 2015-08-22 371 380 سیستم ترمز ضد قفل کنترل کننده‌ی غیرخطی پیش بینی خودروهای سنگین کنترل کننده ی فازی Design of Anti-lock Braking System Compatible with Different Road Conditions for Trucks Anti-lock braking system (ABS) prevents the wheels from being locked in hard braking conditions and reduces the vehicle stopping distance to the minimum value by regulating the tire longitudinal slip at its optimum value. This paper presents a two-layer controller for ABS of trucks which is adaptable with different road conditions. In the upper layer, a fuzzy controller is designed to calculate the optimum longitudinal slip of each wheel for which the maximum braking force is achieved in different conditions. In the lower layer, a nonlinear controller is analytically designed based on the predictive method to track the optimum wheel slips calculated from the upper layer. In order to increase the robustness of the controller in the presence of system uncertainties, the integral feedback technique is also appended to the predictive method. All simulation studies are conducted using the professional software of Truck Sim to evaluate the performance of the controlled system in a real condition. The results show the effectiveness of the proposed control system in improving the braking performance of trucks in different road conditions. http://mme.modares.ac.ir/article-1-7440-en.pdf 2015-08-22 371 380 Anti-lock braking system Nonlinear controller Prediction Trucks Fuzzy controller Mohammad Hossein Golmohammadi 1 AUTHOR Mehdi Mirzaei 2 AUTHOR Behrouz Najjari 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE تحلیل رفتار تیرهای ساندویچی با هسته انعطاف پذیر تحت بار ضربه سرعت پایین با استفاده از تئوری غیر خطی مرتبه بالا در این مقاله تئوری غیر خطی مرتبه بالای سازه‌های ساندویچی برای تحلیل رفتار یک تیر ساندویچی تحت بارگذاری‌ ضربه سرعت پایین ارائه شده است. در این تئوری، سازه ساندویچی به سه جزء رویه بالایی، هسته و رویه پایینی تقسیم شده که در آن رویه‌ها به صورت تیر تیموشنکو و هسته به صورت یک جسم دوبعدی که می‌تواند در راستای ضخامت فشرده شود، مدلسازی گردید. پس از ارائه فرمول بندی، معادلات با استفاده از روش ریتز استخراج و با بکارگیری روش رانگ-کوتا حل شد. با استفاده از این تئوری، نتایج مربوط به برخورد ضربه زننده استوانه‌ای صلب با یک تیر ساندویچی در سرعت‌های مختلف محاسبه گردید. در قسمت تجربی، تیرهای ساندویچی با رویه‌های آلومینیومی و هسته‌های از جنس لانه زنبوری نومکس ساخته شدند و تحت آزمایش قرار گرفتند. مقایسه نتایج حاصل از حل تحلیلی با نتایج آزمون‌های تجربی نشان داد که تئوری غیر خطی ارائه شده به خوبی می تواند رفتار تیر ساندویچی را پس از برخود ضربه زننده در سرعت‌های مختلف پیش بینی نماید. به منظور مقایسه بهتر نتایج تحلیلی خطی نیز در کنار نتایج غیر خطی ارائه شد. بعلاوه در یک مطالعه پارامتری تاثیر پارامترهای هندسی مانند طول تیر، ضخامت هسته و ضخامت رویه بر میزان اختلاف بین نتایج تحلیلی خطی و غیر خطی برای تیرهای ساندویچی تحت بارگذاری ضربه سرعت پایین مورد بحث و بررسی قرار گرفت. http://mme.modares.ac.ir/article-1-12142-fa.pdf 2015-08-22 381 388 سازه ساندویچی ضربه سرعت پایین تحلیل غیر خطی تئوری مرتبه بالا A nonlinear high order theory for analysis of sandwich beam with flexible core under low velocity impact A novel geometrically nonlinear high order sandwich panel theory for a sandwich beam under low velocity impact is presented in this paper. The equations are derived based on high order sandwich panel theory in which the Von-Karman strains are used. The model uses Timoshenko beam theory assumptions for behavior of the face sheets. The core is modeled as a two dimensional linear elastic continuum that possessing shear and vertical normal and also in-plane rigidities. Nonlinear equations for a simply supported sandwich beam are derived using Ritz method in conjunction with minimum potential energy principle. After obtaining nonlinear results based on this enhanced model, simplification was applied to derive the linear model in which kinematic relations for face sheets and core reduced based on small displacement theory assumptions. A parametric study is done to illustrate the effect of geometrical parameters on difference between results of linear and nonlinear models. Also, to verify the analytical predictions some low velocity impact tests were carried out on sandwich beams with Aluminum face sheets and Nomex cores. In all cases good agreement is achieved between the nonlinear analytical predictions and experimental results. http://mme.modares.ac.ir/article-1-12142-en.pdf 2015-08-22 381 388 sandwich beam low velocity impact Nonlinear analysis High order sandwich panel theory Soheil Dariushi 1 AUTHOR Mojtaba Sadighi 2 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE پیش بینی شکست شیارهای V شکل با سوراخ انتهایی تحت بارگذاری مرکب کششی- برشی با استفاده از معیار چگالی انرژی کرنشی شیارها یکی از ناپیوستگی های معمول در سازه های مهندسی می‌باشند که به جهت اهداف طراحی ایجاد می‌گردند. در رابطه با شیارهای V شکل موجود در قطعات از جنس ترد، به علت تمرکز تنش بالا در همسایگی نوک شیار، ترک های ایجاد شده در این ناحیه باید رفع و تعمیر گردند تا از شکست ترد جلوگیری به عمل آید. یکی از معمول ترین روش های تعمیراتی، ایجاد یک سوراخ دایره ای در نوک شیار V شکل است. این سوراخ، ترک را رفع نموده و هندسه شیار اولیه را به یک شیار V شکل با سوراخ انتهایی تغییر می‌دهد. به علت تغییر هندسه، ظرفیت تحمل بار شیار جدید با شیار اولیه تفاوت خواهد داشت. لذا، برای تضمین ایمنی سازه تعمیر شده، بررسی شکست شیار جدید در برابر بارهای وارده امری ضروری می‌باشد. در تحقیق حاضر، ابتدا، نمونه آزمایشگاهی جدیدی با نام دیسک برزیلی دارای شیار مرکزی V شکل با سوراخ انتهایی و از جنس پلکسی گلاس جهت انجام آزمایش های شکست در دمای اتاق مد نظر قرار می گیرد. بارهای شکست تجربی ثبت شده و تعدادی داده جدید آزمایشگاهی در رابطه با شکست ترد شیارهای V شکل با سوراخ انتهایی تحت بارگذاری مرکب فراهم می شود. سپس، برای پیش بینی بارهای شکست تجربی، معیار چگالی انرژی کرنشی مد نظر قرار می گیرد. از نتایج به دست آمده مشخص می شود که معیار چگالی انرژی کرنشی توانایی پیش بینی موفقیت آمیز استحکام استاتیکی در نمونه های ‌دیسک برزیلی شیاردار دارای زوایای مختلف دهانه شیار و شعاع های گوناگون نوک شیار را داراست. http://mme.modares.ac.ir/article-1-8767-fa.pdf 2015-08-22 389 395 شیار V شکل با سوراخ انتهایی شکست ترد چگالی انرژی کرنشی دیسک برزیلی بارگذاری مد ترکیبی I/II Fracture prediction of V-notches with end holes under combined tension-shear loading using the strain energy density criterion Notches are one of the most common discontinuities in engineering structures which are created for engineering design purposes. Dealing with V-notches in components made of brittle materials, because of the presence of high stress concentration near the notch tip; detected cracks in this region should be removed and repaired to avoid brittle fracture. The most usual repairing method is to drill a circular hole at the V-notch tip. Clearly, this hole removes the crack and changes the initial notch geometry to a V-notch with end hole. Because of changing the initial notch feature, the load-carrying capacity of the new notch would be different from the initial one. Therefore, in order to assure the safety of the repaired structure, fracture assessment of the new notch is necessary. In the present research, first, a new test specimen, called Brazilian disk containing central V-notch with end hole, made of PMMA is considered for conducting fracture tests at room temperature and the experimental fracture loads are recorded. Some new test results are provided concerning brittle fracture in V-notches with end holes under mixed mode I/II loading. Then, to predict the experimental fracture loads, the strain energy density criterion is utilized. From the obtained results, it is shown that the strain energy density criterion could successfully predict the static strength of notched Brazilian disk specimens for different notch angles and various notch radii. http://mme.modares.ac.ir/article-1-8767-en.pdf 2015-08-22 389 395 V-notch with end hole Brittle fracture Strain energy density Brazilian disk Mixed mode I/II loading Ali Reza Torabi 1 Assistant Professor/ Department of Aerospace Engineering, Faculty of New Science and Technology, University of Tehran AUTHOR Shahab Amininejad 2 AUTHOR Filippo Berto 3 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE بررسی اثرات برهم‌کنش دو طرفه بین سیال و جامد بر جابجایی طبیعی گذرا داخل محفظه‌ مربعی با پره ارتجاعی در پژوهش حاضر با در نظر گرفتن اثرات برهم‌کنش دو طرفه بین سیال و جامد، انتقال حرارت جابجایی طبیعی گذرا در یک محفظه‌ مربعی با پره ارتجاعی به روش عددی بررسی شده است. محفظه از هوا با عدد پرانتل 0.71 پر شده است. دیواره‌های عمودی در شرایط دما ثابت سرد و گرم، و دیواره‌های افقی و پره عایق هستند. به منظور توصیف حرکت سیال در مدل ارائه شده از دیدگاه اویلری-لاگرانژی قراردادی استفاده شده است. معادلات بی بعد میدان سیال به همراه شرایط مرزی مربوطه، با استفاده از روش حجم محدود گسسته سازی شده و به منظور حل همزمان معادلات از الگوریتم پیزو استفاده گردیده است. معادلات بی بعد حرکت پره نیز با استفاده از روش المان محدود و تکنیک تکرار نیوتن-رافسون حل گردیده است. تغییرات عدد رایلی در گستره 3^10 تا 6^10 است. نتایج حاکی از آن است که در بین حالات مورد بررسی، به ترتیب حدود 25 و 35 درصد از آن ها، افزایش و کاهش انتقال حرارت در مقایسه با محفظه دارای پره صلب از خود نشان داده اند. بیشترین و کمترین میزان تغییرات عدد ناسلت متوسط حالت پایا به ترتیب برابر با 4.5 و 15.4- درصد است. در مقایسه با پره صلب، زمان رسیدن به حالت پایا در حدود 90 درصد از حالات مورد بررسی افزایش یافته که این افزایش، امر مطلوبی تلقی نمی گردد. http://mme.modares.ac.ir/article-1-2402-fa.pdf 2015-08-22 396 406 جابجایی طبیعی گذرا برهم‌کنش بین سیال و جامد اویلری-لاگرانژی قراردادی معادله الاستودینامیک پره ارتجاعی Effects of two-way fluid-structure interaction on transient natural convection in a square enclosure with flexible baffle In this study, the numerical investigation of transient natural convection with respect to the effects of two-way fluid-structure interaction, is presented in a square enclosure containing a flexible baffle. The enclosure is filled with air of Prandtl number 0.71. Temperature is constant in both hot and cold vertical walls, while baffle and horizontal walls are adiabatic. Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) formulation is used to describe the fluid motion in the given model. Non-Dimensional fluid domain equations with relevant boundary conditions are discretized by the finite volume method (FVM), and PISO algorithm is used to solve the pressure-velocity coupling. Non-Dimensional equations of the baffle motion are solved by the finite element method (FEM) and Newton-Raphson iteration technique. Rayleigh number changes over the range of 10^3 to 10^6. Among the assessed cases in this study, 25 and 35 percentages of them indicate respectively, increase and decrease in the rate of heat transfer in compare with the enclosure containing a rigid baffle. Maximum and minimum values of Num,ss variation are respectively, 4.5 and -15.4 percent. In compare with the rigid baffle, about 90 percent of assessed cases indicate an increase in the time to reach the steady state situations, that it is not considered favorable. http://mme.modares.ac.ir/article-1-2402-en.pdf 2015-08-22 396 406 Transient Natural Convection Fluid-Structure Interaction (FSI) Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) Elastodynamics Equation Flexible Baffle Ehsan Heidari 1 Shahrekord University AUTHOR Alireza Shateri Najaf Abadi 2 AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE تعیین ضرایب معادلات اساسی خزشی لایه‌های جوش لب به لب لوله‌ی فولادی 1.25Cr0.5Mo بررسی رفتار خزشی اتصالات جوشی لوله‌های فولادی تحت فشار حامل سیال داغ، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در این پژوهش، رفتار خزشی اتصال جوش لب‌به‌لب لوله‌ی فولادی 1.25Cr0.5Mo مورد بررسی قرار گرفته است. محل جوش به سه ناحیه‌ی ماده‌ی اصلی (BM)، منطقه‌ی تحت تأثیر حرارت (HAZ) و ناحیه‌ی جوش (WM) تقسیم و سپس معادلات اساسی خزشی هر ناحیه به‌دست آمده است. ضرایب معادلات اساسی برای هر ناحیه با استفاده از نتایج آزمایش‌های خزش تک‌محوره و به‌کمک روش حداقل مربعات تعیین و نتایج با آنچه در مراجع مختلف برای آلیاژهای دیگر ارائه شده است، مقایسه شده‌اند. آزمایش‌ها با استفاده از دستگاه تست خزش تک‌محوره در تنش‌های 30، 35، 40 و 50 مگاپاسکال و دما‌های 670، 700، 725، 750 و 800 درجه‌ی سانتیگراد انجام شده است. نمونه‌های آزمایشی به‌صورت مستقیم از فلزهای پایه و جوش به‌روش ماشینکاری تهیه شده‌اند. از آنجا که تهیه‌ی نمونه‌ با ابعاد موردنیاز از HAZ ممکن نمی‌باشد، روشی برای تعیین ضرایب معادلات اساسی این منطقه پیشنهاد شده است. صحت روش پیشنهادی با مقایسه‌ی ضرایب معادلات اساسی محاسبه‌شده به‌کمک این روش و مقادیر به‌دست‌آمده بر اساس نتایج تجربی برای فلز جوش تأیید شده است. مشاهدات میکروگرافی و سختی‌سنجی نشان می‌دهند که ساختار لایه‌ها باهم تفاوت داشته و این امر در ضرایب معادلات اساسی و نرخ کرنش خزشی پایدار تأثیر به‌سزایی دارد. نتایج نشان می‌دهند که در محدوده‌ی تنش‌های موردنظر، نرخ کرنش خزشی پایدار فلز جوش از نرخ کرنش فلز پایه و نیز منطقه‌ی HAZ بیشتر بوده و نرخ کرنش منطقه‌ی HAZ در تنش‌های پایین از فلز پایه بیشتر است. http://mme.modares.ac.ir/article-1-326-fa.pdf 2015-08-22 407 416 آلیاژ فولاد پایه‌ی کروم- مولیبدن رفتار خزشی بررسی تجربی ضرایب معادلات اساسی منطقه‌ی تحت تأثیر حرارت Obtaining the creep constitutive parameters for the layers of butt-welded 1.25Cr0.5Mo pipe Creep behavior of butt-welded joints in pressurized steel pipes operating at high temperature is one of the major concerns in industry. The creep behavior of 1.25Cr0.5Mo weldment has been investigated in this paper. Three different layers: Base Metal (BM), Heat Affected Zone (HAZ) and Weld Metal (WM) have been considered and the creep behavior of each layer has been modeled using constitutive equations. Constitutive parameters have been determined using the results of uniaxial constant load creep tests. A numerical approach based on least square method has been used to calculate optimum values of the constitutive parameters. The results have been compared with those provided in the literature for different alloys and good agreement has been observed. Creep tests have been carried out at 30, 35, 40 and 50 MPa and temperature levels of 670, 700, 725, 750 and 800 °C. Specimens have been machined out from Base and Weld Metal. Since machining specimens with appropriate size from HAZ is impossible, a method is proposed to obtain constitutive parameters for this layer. This method is validated by comparing the constitutive parameters which have been calculated for WM with those obtained using creep tests. Micrographical and microhardness tests show that there are significant differences in the microstructure of the layers. Consequently, the creep behavior of layers is different. The results show that steady state creep strain rate for WM is higher than the rates for BM and HAZ; also at low stress levels, creep strain rate of HAZ is larger than BM. http://mme.modares.ac.ir/article-1-326-en.pdf 2015-08-22 407 416 Cr- Mo Steel Alloy Creep Behavior Experimental investigation Constitutive Parameters Heat Affected Zone Farid Vakil-Tahami 1 Associate professor, University of Tabriz AUTHOR Akbar Rasoulian 2 AUTHOR Arash Mohammad Alizadeh Fard 3 AUTHOR