ORIGINAL_ARTICLE
شناسه این شماره
http://mme.modares.ac.ir/article-1-4697-fa.pdf
2017-08-04
0
0
IFC
http://mme.modares.ac.ir/article-1-4697-en.pdf
2017-08-04
0
0
ORIGINAL_ARTICLE
پیش بینی رفتار غیرخطی ماتریس بین سلولی بافت چربی با استفاده از یک مدل ساختاری
بافت چربی، نوعی از بافت همبند خیلی نرم است که در قسمتهای مختلف بدن توزیع شده است. از آنجایی که در بسیاری از شرایط پاتولوژیکی خواص ریزساختار بافت چربی دستخوش تغییر میشود، ارائه روشی جهت مشخصهیابی خواص مکانیکی ریزساختار بافت چربی بسیار ارزشمند است. در این مقاله با استفاده از اطلاعات هیستولوژی و مورفولوژی بافت چربی، یک مدل ساختاری بر مبنای روش حل برهمکنش سیال و جامد ارائه شده است. در این مدل سلولهای چربی به صورت کرههایی از جنس سیال و ماتریس بینسلولی به صورت جامد مدل شده است. برای توصیف رفتار ماتریس بینسلولی از مدلهای بنیادی هایپرالاستیک استفاده شده است. پارامترهای مربوط به هر یک از این مدلها با حل مسأله معکوس با استفاده از دادههای تجربی مربوط به آزمایش فشار تک محوری بر روی نمونههای بافت چربی به دست آمدند. نتایج به دست آمده نشان میدهد که مدل ارائه شده با توجه به تطابق مناسب با دادههای آزمایشگاهی، پتانسیل بالایی در مدلسازی بافت چربی با توجه به ریزساختار آن در شرایط نرمال و بیماری را دارا میباشد. مقایسه نتایج حاصل از مدل سازی با سه مدل هایپرالاستیک آگدن، یِئو و چندجملهای مرتبه دو بیانگر این است که مدل هایپرالاستیک ِیئو نسبت به دو مدل دیگر با توجه به دقت به دست آمده و هزینه محاسباتی نسبی کمتر دارای عملکرد بهتری است. همچنین در هر سه مدل ارائه شده، مشخص شد که ماتریس بینسلولی در مقایسه با کل بافت چربی دارای سفتی نسبی بیشتر حدوداً 2~3 برابر میباشد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-10691-fa.pdf
2017-06-30
1
8
بافت چربی
ریزساختار
برهمکنش سیال و جامد
مسأله معکوس
Predicting Nonlinear Behavior of Adipose Tissue Extracellular Matrix Based on Structural Model
Adipose tissue is a loose connective tissue distributed in two main anatomic depots including subcutaneous and visceral. Since in many pathological condition and diseases associated with adipose tissue alteration, the micro-components of adipose tissue undergoes considerable changes from mechanical characteristics point of view, it is quite vital to present an accurate structural technique for modelling tissue microstructure. Accordingly, this paper presents a structural model based on adipose tissue main components and interaction between them. Adipocytes was considered as a fluidic spheres and extracellular matrix modeled as solid media. The interaction between these two different phases simulated by solving well-known fluid-structure interaction (FSI) problem. In order to obtain the constitutive parameters for ECM, finite element simulation results fitted to experimental uniaxial compression test data. To make a comparison between the performances of different constitutive models, three conventional hyperelastic models were used for describing the mechanical behavior of ECM. The agreement between experimental data and simulation results confirm that the presented technique has a high potential for modeling adipose tissue microstructure both in normal and pathological condition. Considering the accuracy and mathematical complexity, results show that Yeoh hyperelastic model has a better performance than two others. In all three model, results reveals that the stiffness of adipose tissue ECM is ~ (2-3) times higher than that of the adipose tissue.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-10691-en.pdf
2017-06-30
1
8
Adipose Tissue
Micro-structure
Fluid-solid interaction
Invers Problem
behzad
seyfi
1
Department of Biomedical Engineering, Amirkabir University of TEchnology
AUTHOR
Nasser
Fatouraee
2
AUTHOR
Abbas
Samani
3
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
شبیهسازی و کنترل امپدانس گیرش یک شیء الاستیک کروی بوسیله انگشتان نرم
از جمله ویژگیهای انگشتان انسان نرم بودن نوک انگشتان است که در مسئلهی گیرش به ویژه گیرش یک شیء همگن الاستیک منجر به برقراری غلتش ناب میشود و این به خودی خود گیرشی پایدار را به همراه خواهد داشت. در این راستا این مقاله فرآیند گیرش یک شیء نرم نظیر یک توپ کروی همگن الاستیک توسط یک جفت انگشتان موازی با نوک نرم نیمکرهای را مورد بررسی قرار میدهد. در این مقاله پس از مدل کردن سیستم و استخراج معادلات سینماتیکی و دینامیکی آن، روش کنترلی امپدانس بر پایهی کنترل موقعیت برای کنترل این سیستم در نظرگرفته میشود. به منظور پیاده سازی کنترلر و اعتبار سنجی آن، مدلی از این سیستم در نرم افزار آدامز شبیه سازی میشود. این نرم افزار نیز پس از تعامل با نرم افزار سیمولینک به عنوان بخشی از سیستم کنترلی قرار میگیرد و مسئلهی گیرش به صورت به هنگام شبیه سازی و کنترل میشود. نتایج حاصل از پیاده سازی نشان از توانایی این کنترلر در ردگیری مناسب انگشتان رباتیکی تا قبل از گیرش و تضمین پایداری گیرش به هنگام گیرش یک توپ همگن الاستیک دارد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-12013-fa.pdf
2017-07-07
9
19
گیرش
انگشتان با نوک نرم
توپ همگن الاستیک
کنترل امپدانس
پایداری
Simulation and impedance control of the grasping of a spherical object with soft contact surfaces
Soft- tips, in human fingers, plays a great role in object grasping; specially, when we talk about isotropic and elastic matters. By other word, stability of a typical grasping is really dependent on contact conditions. Well, rolling is the type of constraint approached by this feature and focused in this paper. Grasping an elastic sphere-formed ball by a pair of soft-tip parallel fingers is presented. For starters, by modeling objects as a mass-spring system, dynamic and kinematic systems of equations are derived. Then, a position-based impedance control is developed for the supposed system. To implement and validate the suggested controller, a pair of soft-tip fingers, holding an elastic ball, simulated in ADAMS; this software begets a control block in the Simulink software as a plant of the control system. As a consequence, the process of grasping under the effect of controller can be simulated in real time. The result of the simulation shows the ability of controller in appropriate tracking fingers till making contacts with ball and more importantly, by graphs, stability of grasping is guaranteed.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-12013-en.pdf
2017-07-07
9
19
Grasping
Fingers with soft-tips
Isotropic
Elastic object
Impedance Control
stability
Seyed Hamidreza
Heidary
1
Biomechatronics and Cognitive Engineering Research Laboratory, School of Mechanical Engineering, Iran University of Science and Technolgy
AUTHOR
Borhan
Beigzadeh
2
AUTHOR
Mohammad
Riahi
3
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بهینه سازی پارامترهای جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی اتصال غیرمتشابه آلیاژهای 5052AA و 6061AA برای دستیابی به ریزساختار و خواص مکانیکی بهینه
فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی یک فرآیند حالت جامد است که در آن هیچگونه ذوبی صورت نمیگیرد. از این روش برای فلزاتی که قابلیت جوش پذیری پایینی دارند و جوش حاصل از آنها بوسیله روش های ذوبی کیفیت مناسبی ندارد، استفاده میشود. در این مقاله تاثیر پارامترهای جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی شامل سرعت دورانی، سرعت پیشروی، قطر شانه و قطر پین ابزار بر روی اتصال غیرمشابه آلیاژهای آلومینیوم 5052 به 6-T6061 بررسی شد. این پارامترها با استفاده از روش طراحی آزمایش تاگوچی بهینه سازی شدند. در ادامه شبیه سازی حرارتی فرآیند به کمک نرمافزار آباکوس انجام شد که نتایج توزیع دمایی با نتایج شبیه سازی تطابق خوبی داشتند. نتایج متالوگرافی و آزمون ریزسختی سنجی موید نتایج بدست آمده از تست کشش نمونه ها بودند. با افزایش سرعت پیشروی و کاهش سرعت دورانی، حرارت ورودی کاهش یافته و اندازه دانه ها در تمامی نواحی جوش کاهش یافت. ناحیه پسرونده تمامی نمونه ها دارای اندازه دانه کوچکتری نسبت به ناحیه پیشرونده بود که مربوط به خواص حرارتی آلیاژ 6061 (ضریب رسانش بالاتر و ظرفیت گرمایی پایینتر آن) بود که منجر به پیکهای دمایی پایینتر در این آلیاژ و نفوذ حرارتی بالاتر در آن شد. پارامترهای بهینه شامل سرعت دورانی برابر 1400 دور بر دقیقه، سرعت خطی برابر 80 میلیمتر بر دقیقه، قطر شانه برابر 15 میلیمتر و قطر پین برابر 3.5 میلیمتر بدست آمد. بیشترین استحکام کششی (227.5 مگاپاسکال)، همانطور که انتظار میرفت در جوش با پارامترهای بهینه بدست آمد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-1669-fa.pdf
2017-07-07
20
30
جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی
شبیهسازی حرارتی
خواص مکانیکی
طراحی آزمایش تاگوچی
آلیاژهای غیرمشابه
Optimization of friction stir welding parameters of dissimilar AA5052 and AA6061-T6 joint for achieving optimum microstructure and mechanical properties
Friction stir welding is a solid state process in which no fusion occurring on it. This method of welding is uses for metals that have low weldability or their fusion welds haven’t good quality. The effect of friction stir welding parameters, including rotational speed, linear speed, shoulder diameter and pin diameter on AA5052 to AA6061 dissimilar joints was studied in this paper. These parameters were optimized Using Taguchi method of Design of Experiments. then thermal simulation of process was done with ABAQUS software in which the temperature distribution results were in good agreement with the simulation results. The results of specimens tensile tests were confirmed by metallography and micro-hardness tests result. With increasing the linear speed and reducing the rotational speed, heat input reduced and grain size of all weld areas is decreased. The retreating side of all instances had a smaller grain size than advancing side. This is because of the thermal properties of 6061 alloy (higher conductivity and lower heat capacity), which leads to lower peak temperature and higher thermal diffusivity on that. The optimal parameters including rotational speed of 1400 rpm, linear speed of 80 mm/min, shoulder diameter of 15 mm and a pin diameter of 3.5 mm, was achieved. The maximum tensile strength of 228.3 Mpa achieved in rotation speed of 1400 RPM, linear speed of 80 mm/min, shoulder diameter of 15 mm and pin diameter of 3.5 mm.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-1669-en.pdf
2017-07-07
20
30
Friction Stir Welding
thermal simulation
mechanical properties
Taguchi method
Dissimilar Alloys
Alireza
Fallahi Arezoudar
1
AUTHOR
Akbar
Hosseini
2
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
مشخصههای ارتعاشی لولههای حامل سیال مجهز به جاذب ارتعاشی
ارتعاشات ناشی از سیال در لولههای حامل سیال میتواند باعث خستگی و شکست در این سیستمها شود، از این رو کنترل ارتعاشات ناخواسته و کاهش دامنه نوسانات در لولههای حامل سیال حائز اهمیت میباشد. بدین منظور، در تحقیق حاضر با ارائه جاذب ارتعاشی غیر فعال برای لولههای حامل سیال، تأثیر پارامترهای جاذب بر مشخصههای ارتعاشی سیستم بررسی شده است. معادلات حاکم بر حرکت با استفاده مستقیم از قانون دوم نیوتن استخراج و با حل تحلیلی معادلات بر مبنای سریهای توانی، معادله مشخصه و شکل مودهای ارتعاشی سیستم استخراج شده است. پس از صحهسنجی نتایج، تأثیر پارامترهای جاذب ارتعاشی و سرعت سیال بر مشخصههای ارتعاشی لوله حامل سیال بررسی شده است. نتایج نشان میدهد که تأثیر جاذب بر کاهش حداکثر دامنه نوسانات با افزایش جرم جاذب کمتر شده و در سرعتهای مختلف سیال، با تعیین مقدار مناسب پارامترهای جاذب، میتوان دامنه نوسانات سیستم را به صورت قابل ملاحظهای کاهش داد. استفاده از جاذب ارتعاشی مناسب باعث میشود تا در سرعتهای سیال نزدیک به سرعت بحرانی سیال که دامنه نوسانات سیستم به بیشترین مقدار خود میرسد، حداکثر دامنه نوسانات سیستم به ازای جاذب واقع در موقعیت 0.07 از انتهای لوله در حدود 98 درصد کاهش یابد. روش ارائه شده در تحقیق حاضر به سهولت میتواند جهت طراحی جاذب ارتعاشی غیر فعال برای لولههای حامل سیال با انواع مختلف شرایط مرزی مورد استفاده قرار گیرد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-2204-fa.pdf
2017-07-07
31
38
لوله حامل سیال
جاذب ارتعاشی
رفتار ویسکوالاستیک
فرکانسهای طبیعی
سرعت بحرانی
Vibration Characteristics of Fluid-Conveying Pipes in presence of a Dynamic Vibration Absorber
The fluid induced vibration in fluid conveying pipes can cause fatigue and failure in the system. Therefore, controlling these unwanted vibrations and suppressing the vibrations of the fluid conveying pipe is important. In this paper by considering the passive vibration absorber for the fluid conveying pipe, the influence of the vibration absorber parameters on the dynamic behavior of the system is investigated. The governing equations of motion are obtained via the Newton’s second law, and analytical solutions for the characteristic equation and mode shapes of the system are obtained through the power series method. After verifying the obtained results, the effect of the vibration absorber parameters and the fluid flow velocity on the vibration behavior of the fluid conveying pipe have been investigated. Results show that by increasing the absorber mass, the effect of absorber on decreasing the oscillations amplitude is diminished. At different fluid velocities, the oscillation amplitude of the system can be reduced considerably by specifying proper values of the absorber parameters. At velocities near the critical velocity, where the oscillation amplitude reaches a maximum value, using a suitable vibration absorber may reduce the maximum oscillations amplitude of the system by 98%. The method presented in current study can be easily generalized to design passive vibration absorber for fluid conveying pipes with different boundary conditions.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-2204-en.pdf
2017-07-07
31
38
Fluid Conveying Pipe
Vibration Absorber
Viscoelastic behavior
Natural frequencies
Critical velocity
Mousa
Rezaee
1
Professor - University of Tabriz
AUTHOR
Vahid
Arab Maleki
2
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
ارایه رابطه تجربی جدید و بهدست آوردن نقشه الگوی جریان برای لوله های دیمپل در جریان دوفازی برای مبرد ایزوبوتان
در مقاله حاضر، نقشه الگوی جریان در طی فاز جوشش و چگالش جابجای اجباری هیدروکربن R600-a داخل لوله افقی صاف و دیمپل با استفاده از سیکل طراحی شده برای جریان دوفازی، مورد مطالعه قرار میگیرد. بر اساس دادههای تجربی که از این آزمایشات بهدست آمده، برازش نتایج تجربی و کمک گرفتن از نرمافزار متلب رابطه تجربی بیان میگردد که بتواند نقشه الگوی جریان را برای این مبرد با دقت مناسب نشان دهد. این سیکل متشکل از یک پمپ، دو پیش گرمکن، دو بخش آزمون، دو چگالنده، جریان سنج و برگردان جریان است. تبخیر کننده آزمایش در این مطالعه، یک لوله مسی به قطر داخلی 7/8 میلی متر و طول 1200 میلی متر میباشد که گرمای مورد نیاز برای تبخیر سیال، بهوسیله المنت حرارتی که به دور آن پیچیده شده است، تأمین میشود. این لوله بهصورت دو مدل دیمپل دار و صاف طراحی گردیده است تا تاثیر قرار گیری دیمپلها نیز در سطح داخلی لولهها مورد ارزیابی قرار گیرد. آزمون در دبی جرمی 155 تا 470 kg/m^2 s و کیفیت بخار 05/0 تا 78/0 انجام شد. در طول آزمایش، الگوهای جریان حلقوی، منقطع (تناوبی) و جدا شدهی موجی برای لولهی صاف مشاهده شد و این در حالی است که برای لولهی دیمپل تنها الگوهای منقطع و حلقوی قابل مشاهده بودند و الگوی جریان جدا شدهی موجی مشاهده نگردید. مشاهدات نشان دادند که ناحیهی گذار از الگوی جریان منقطع به حلقوی در لولهی دیمپل در کیفیت بخار کمتری رخ میدهد که این امر موجب افزایش ضریب انتقال حرارت نیز میشود.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-3551-fa.pdf
2017-07-07
39
48
جوشش
چگالش
سیکل
برازش
رابطه تجربی
Discovering an empirically new relation and obtain the flow pattern map for dimpled tubes in two-phase flow for refrigerant R600-a
In present work, heat transfer and flow pattern map of dimpled and horizontal tubes were studied during phases of boiling and condensation of mandatory convection of hydrocarbon R600-a. Empirical relationship will be expressed based on empirical data obtained by such experiments and fit the experimental results and Matlab software to show flow pattern map for such refrigerant with proper accuracy. The cycle consists of a pump, two preheaters, two testing parts, two condensers, flow meter and reversing valve. In this study, experimental evaporator is a copper tube with internal diameter of 8.7 mm and length of 1200 mm. the heat required for fluid evaporation is supplied by thermal element twisted around it. Such tube has been designed in forms of dimpled and straight models to evaluate effect of placement of dimples inside tubes. The test was conducted by refrigerant mass flow between 155 and 470 kg/m^2 s and vapor quality between 0.05 and 0.78. Moreover, flow patterns and their transitions for refrigerant R-600a during flow boiling inside a helically dimpled tube and a smooth tube were visually observed and analyzed. Annular, intermittent, and stratified-wavy flow were recognized for plain tube whereas there was no stratified-wavy flow in flow pattern visualization of dimpled tube. Investigation clearly shows that the dimples in evaporation significantly impact the two phase flow pattern. Inside the helically dimpled tube the intermittent/annular transitions occurs at lower vapor quality value than for the smooth tube.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-3551-en.pdf
2017-07-07
39
48
Boiling
Condensation
cycle
empirical relation
Fitness
ali
vahabi
1
AUTHOR
Maziar
Shafaee
2
University of Tehran
AUTHOR
alireza
sarmadian
3
AUTHOR
hooman
mashoof
4
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
تأثیر همگرایی دیوارههای فوق آبگریز میکروکانال بر کارکرد آن به عنوان چاه گرمایی
در این مطالعه، عملکرد میکروکانال چاه گرمایی با دیوارههای فوق آبگریز برای نسبتهای مختلف همگرایی دیوارههای کانال مقایسه شده است. بدین منظور، معادلات سهبعدی ناویر-استوکس و معادلهی انرژی با شرایط مرزی لغزش سرعت و پرش دما با روش حجم محدود حل میشوند. سپس برای یک توان پمپاژ ثابت، به بررسی تغییرات مقاومت حرارتی چاه گرمایی با تغییر تعداد کانال و ضرایب همگرایی عرضی و ارتفاع کانال، پرداخته میشود. نتایج نشان میدهد که در صورت استفاده از دیوارههای فوق آبگریز، نسبت بهینه همگرایی عرضی کانال، بزرگتر از حالتی است که از دیوارههای آبدوست استفاده شود. در صورت لغزش مایع بر روی دیواره، تأثیر تعداد میکروکانالها بر عملکرد چاه گرمایی افزایش مییابد. این موضوع کاهش اثر همگرایی عرضی کانال را به دنبال خواهد داشت. همچنین مشخص شده است که در صورت استفاده از دیوارههای فوق آبگریز، تعداد بهینهی کانالها افزایش مییابد، تا با کاهش کوچکترین بعد کانال، به افزایش اثر لغزش سطحی کمک کند. درنهایت، نشان داده شده است که برای توان پمپاژ 0.05 وات، استفاده از چاه گرمایی با میکروکانالهای همگرا و فوق آبگریز، در مقایسه با میکروکانالهای مرسوم، کاهش 28 درصدی مقاومت حرارتی کلی را به همراه خواهد داشت. درواقع افزایش دبی جریان بهواسطهی استفاده از کانالهای همگرا با دیوارههای فوق آبگریز بر اثر نامطلوب پرش دمایی بر انتقال حرارت غلبه کرده و بهبود قابلتوجه عملکرد چاه گرمایی را به دنبال خواهد داشت.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-3571-fa.pdf
2017-07-07
49
58
میکروکانال چاه گرمایی
دیوارههای فوق آبگریز
کانالهای همگرا
بهبود عملکرد گرمایی
Effects of convergence of the superhydrophobic walls on the performance of microchannels as heat sinks
In the present study, thermal performance of a microchannel heat sink with superhydrophobic walls is studied for different ratios of the wall convergence. To this end, three-dimensional Navier-Stokes equations and energy equation subject to the slip boundary conditions, viz. velocity slip and temperature jump, are numerically solved using the finite volume method. Then, the variations of thermal resistance of the heat sink with the number of channels, width- and height-tapered ratios, are studied for a fixed pumping power. The results show that by utilizing the superhydrophobic walls, the optimum width-tapered ratio of the channel is higher than that of the hydrophilic walls. The accentuated effect of the number of channels on thermal performance in the presence of liquid-solid interfacial slip weakens the effect of converging the width of the channel. It is also revealed that the optimum number of channels also increases to give prominence to the effect of interfacial slip by diminishing the smallest dimension of the channel. Finally, it is shown that for a pumping power of 0.05 W, using a heat sink with converging microchannels and superhydrophobic walls, reduces the overall thermal resistance by 28 percent, compared to that with conventional microchannels. In fact, the increase in fluid flow rate resulting from the use of converging microchannels with superhydrophobic walls outweighs the undesirable effect of temperature jump on heat transfer, in a sense that the heat sink performance augments considerably.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-3571-en.pdf
2017-07-07
49
58
Microchannel Heat Sink
Superhydrophobic Walls
Converging Microchannels
Thermal Performance Enhancement
Hamidreza
Ermagan
1
Faculty of Mechanical Engineering, Semnan University, Semnan, Iran.
AUTHOR
Roohollah
Rafee
2
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
شبیهسازی عددی جریان دوفازی داخلی اتمایزر گازدار به کمک مدل حجم سیال
در تحقیق حاضر جریان دوفازی داخل اتمایزر گازدار، در نسبتهای دبی جرمی گاز به مایع 0.08%، 0.32%، 1.24% و 4.9% و دبی مایع 0.38 L/min، به کمک مدل تعقیب سطح مشترک حجم سیال شبیهسازی شده است. هدف از این شبیهسازی بررسی رژیمهای جریان دوفازی داخل اتمایزر گازدار و تآثیر آن بر کیفیت اتمیزاسیون و همینطور بررسی ناپایداریهای سطح مشترک مایع- گاز در رژیمهای مختلف جریان دوفازی داخل اتمایزر میباشد. با توجه به بالا بودن سرعت فاز گازی در دبی مایع ثابت و نسبتهای دبی جرمی گاز به مایع بالا، اثر تراکمپذیری فاز گازی، که در مطالعات قبلی لحاظ نشده، در نسبت دبی جرمی گاز به مایع 1.24% و 4.9% در نظر گرفته شده است. همینطور در تمام شبیهسازیها، اثر نیروی گرانشی لحاظ شده است. نتایج شبیهسازی نشان میدهند که با افزایش دبی جرمی گاز به مایع، رژیم جریان دوفازی داخل مجرای تخلیه اتمایزر گازدار از رژیم جریان حبابی با حبابهای کشیده به رژیم جریان حلقوی انتقال مییابد. همینطور با انتقال رژیم جریان از رژیم جریان حبابی به رژیم جریان حلقوی، ضمن کاهش ضخامت فیلم مایع خارج شونده از روزنه تخلیه، ناپایداری-های سطح مایع در رژیم جریان حلقوی افزایش یافته و لیگامنتهای جدا شده از سطح مایع کوتاهتر، باریکتر و ناپایدارتر میشوند. این نوع رژیم جریان برای اتمایزر گازدار بسیار مؤثر می-باشد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-9238-fa.pdf
2017-07-07
59
67
اتمایزر گازدار
جریان دوفازی گاز- مایع
مدل حجم سیال
نسبت دبی جرمی گاز به مایع
Numerical simulation of two-phase flow within an effervescent atomizer using volume of fluid model
In the present study two-phase flow within the effervescent atomizer has been simulated by the volume of fluid interface tracing model using 0.08%, 0.32%, 1.24%, and 4.9% gas-to-liquid mass ratios and 0.38 L/min liquid flow rate. The purpose of this simulation is to study two-phase flow regimes within the effervescent atomizer and their effect on the atomization quality. This study also considers the gas-liquid interface instabilities in different two-phase flow regimes inside the atomizer. The compressibility of gas phase which is rear in literature survey included in gas-to-liquid mass ratios of 1.24% and 4.9%, due to the high gas phase velocity in constant liquid flow rate and high gas-to-liquid mass ratios. The effect of gravitational force is considered in all simulations. The results of the simulation indicate that by increasing the gas-to-liquid mass ratio, the two-phase flow regime inside the discharge passage transfers from bubbly flow regime with long bubbles to annular flow regime. In addition to decreasing the liquid film thickness coming out from discharge orifice (during transform of the flow regime from bubbly flow to annular flow), the liquid interface instabilities increase in the annular flow regime and besides, where segregated ligaments from the liquid interface become shorter, thinner and more unstable. This type of regime is the most efficient flow behavior for the effervescent atomizer.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-9238-en.pdf
2017-07-07
59
67
Effervescent atomizer
Gas-Liquid Two phase Flow
Volume of Fluid model
Gas-to-Liquid mass ratio
Zahra
Alizadeh Kaklar
1
AUTHOR
mohamadreza
ansari
2
-
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
مدلسازی سهبعدی سیستم سرمایش تبخیری نقطهشبنمی با شرط مرزی ارتقاءیافته و در نظر گرفتن اثر ناحیه ورودی
در مقاله حاضر به مدلسازی عددی سیستم نقطهشبنمی بهعنوان یک جایگزین برای سیستمهای سرمایشی موجود پرداختهشده است. برخلاف مدلهای متداول پیشین که با فرض دما ثابت و یا شار ثابت بر روی دیواره جداکننده توسعه یافتهاند در مدل حاضر شرط مرزی واقعی محاسبه میشود. محاسبه شرط مرزی واقعی منجر به یافتن توزیع حقیقی دما و نسبت رطوبت بر روی دیواره میگردد بهطوریکه در هر نقطه روی دیواره مجموع شار حرارتی جریانهای دو کانال برابر با گرمای نهان تبخیر باشد. شرط مرزی واقعی با حل همزمان معادلات مومنتوم، انرژی و انتقال جرم بهصورت کوپل شده بر روی دیواره جداکننده حاصل میشود. همچنین با توسعه مدل سهبعدی و در نظر گرفتن اثر ناحیه ورودی، دقت مدل افزایش یافته است. مدل توسعهیافته با استفاده از شرط مرزی ارتقاءیافته توزیع دما و نسبت رطوبت را در کل سیستم تخمین میزند. تخمین بهدستآمده از دمای عرضه سیستم در شرایط محیطی مختلف با دادههای آزمایشگاهی مقایسه شده و نتایج نشان میدهد بیشینه خطای موجود 3.3% است. سپس به تحلیل پارامتریک سیستم پرداختهشده و اثر سرعت هوای ورودی، نسبت هوای بازگشتی، ضخامت و طول کانال بر دمای عرضه، کارایی نقطهشبنمی، ظرفیت سرمایشی و افت فشار سیستم مطالعه گردید. نتایج نشان میدهد افزایش طول کانال و نسبت هوای بازگشتی و کاهش ضخامت کانال و سرعت ورودی هوا موجب بهبود کارایی نقطهشبنمی سیستم شده ولی افت فشار و هزینه اولیه را افزایش داده و ظرفیت سرمایشی را کاهش میدهد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-10439-fa.pdf
2017-07-13
68
78
سرمایش تبخیری غیرمستقیم
سرمایش تبخیری نقطهشبنمی
مدلسازی عددی
انتقال جرم و حرارت
Three-dimensional modeling of a dew-point evaporative cooler using a modified boundary condition and considering effects of channels’ entrance regions
This paper presented a numerical modeling of dew-point counter-flow indirect evaporative coolers as a potential alternative to the conventional cooling systems. Unlike the conventional method of assuming constant surface heat (mass) flux or constant surface temperature boundary condition on the separating wall, the present article calculated real boundary conditions. Real boundary conditions were obtained by simultaneous solving of momentum, energy and mass transfer equations of the two flows coupled on the wall. Calculating real boundary conditions lead to a real distribution of humidity ratio and temperature on the separating wall where at each point, the summation of heat fluxes from air streams in adjacent channels is equal to the latent heat of evaporation at that point. Moreover, the model accuracy was increased through considering hydrodynamic and thermal developing flows of two air streams. The model predicted supply air temperature under different conditions, and the results were compared against experimental data as well as previous numerical models. It was shown that the maximum deviation of the supply air temperature was under ±3.3%. Then, a parametric analysis was conducted, which studies the effects of the inlet air velocity, channel gap, channel length and returned air ratio on the supply air temperature, dew-point effectiveness, cooling capacity and pressure drop. The results indicated that increasing channel length and returned air ratio, and reducing channel gap and inlet air velocity improved the dew-point effectiveness but increased the initial cost and pressure drop and decreased the cooling capacity.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-10439-en.pdf
2017-07-13
68
78
Indirect evaporative cooling
Dew-point coolers
Numerical Modeling
Heat Transfer
mass transfer
Hamoon
Jafarian
1
AUTHOR
Hoseyn
Sayyaadi
2
AUTHOR
Farschad
Torabi
3
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
ارائهی روش کنترلی جدید برای دستگاه آزمون خستگی با عملگر سیمپیچ صدا
کنترلر تطبیقی جدید توسعه یافته، مناسب برای سیستمهای خطی تغییرپذیر با زمان است که در آنها سیگنال مرجع، یک تابع هارمونیک با دامنه و میانگین متغیر است. این کنترلر بر روی دستگاه آزمون خستگی با عملگر سیمپیچ صدا، که دارای دینامیک متغیر با زمان است، در فرکانسهای بالا به صورت موفق آزموده شدهاست. در این روش کاربردی سیستم حول نقاطکاری مختلف، خطی و تغییرات آن با زمان، آهسته فرض شدهاست. سپس کنترل دنبالروندگی سیگنال هارمونیک، به کنترل تنظیمی دامنه و میانگین سیگنال هارمونیک، تبدیل شدهاست. در روش پیشنهادی، دستگاه آزمون خستگی که با یک مدلِ مرتبهچهارِ تکورودی-تکخروجی قابل تخمین میباشد، به صورت یک مدلِ دو وروی-دو خروجیِ جداسازی شده در نظر گرفته شدهاست. هر ورودی-خروجیِ مرتبط، مرتبه یک هستند. این مسئله علاوه بر کاهش حجم محاسبات و عدم نیاز به سختافزار پیچیده، امکان تغییر سریع دامنه و میانگین نیرو را، در بارگذاریهای بلوکی فراهم میآورد. برای تکمیل اهداف کنترل، سه بخش: کنترل مقدماتی توسط کنترلر PI، بلوک اشباع دینامیکی و بلوک خطیساز، در نرمافزار دستگاه لحاظ شدهاست. با استفاده از سازوکار کنترل کلیدزنی، بارگذاری ابتدا توسط کنترل مقدماتی PI، به صورت نرم آغاز میشود. این مسئله با ایجاد زمان کافی برای شناسایی در کنترلر تطبیقی و همچنین ممانعت از بروز ضربه، تضمینکنندهی سلامتِ آزمونِ خستگی میباشد. به علاوه استفاده از بلوک خطیساز و بلوک اشباع دینامیکی، علاوه بر مهار فراجهشها، مانع از تحریک دینامیکهای مختلف سیستم میشوند. در انتها، نمونههای مختلف، تحت فرکانسهای متفاوت، توسط دستگاه با موفقیت بارگذاری شدهاند.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-10237-fa.pdf
2017-07-13
79
90
دستگاه آزمون خستگی عملگر سیمپیچ صدا
کنترل تطبیقی خودتنظیم شونده
بارگذاری فرکانس بالا
بارگذاری بلوکی
تبدیل کنترل دنبالروندگی به کنترل تنظیمی
The Novel Control Method for Voice Coil Actuator Fatigue Testing Machine
Developed novel adaptive controller is suitable for time-varying linear system subject to harmonic reference signal with variable average and amplitude. This controller is experienced successfully at high frequencies on voice coil actuator (VCA) fatigue testing machine which has variable time-varying dynamic. In this applicable approach, assuming having linear system around operation point and slow rate time-variation, tracking control of harmonic reference signal is replaced with regulation control of average and amplitude of harmonic reference signal. In the proposed method, a Single-Input Single-Output (SISO) system estimated by a fourth-order model, is considered as the simplest decoupled Multi-Input Multi-Output (MIMO). This causes reduction in the amount of computations and no need to complicated hardware. Consequently, the proposed method provides a real-time control for implementation of random harmonic loading with rapid changes in average and amplitude. To complete control objectives, primary control by the PI controller, dynamic saturation blocks and linearization blocks, are employed. Soft start of loading due to PI controller, provides enough time for system identification of adaptive controller and guarantee avoidance of impact on specimen and credibility of fatigue test. In addition, the using of linearization blocks for trajectory planning of command signal and using of dynamic saturation blocks, restrain the overshoot of loading and prevent excitation of unmodelled dynamics. Finally, different materials under different frequency loading are successfully tested.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-10237-en.pdf
2017-07-13
79
90
Voice coil actuator fatigue testing machine
STR adaptive controller
High frequency loading
Block loading
Tracking control to regulation control
Javad
Safehian
1
AUTHOR
Ali Akbar
Akbari
2
AUTHOR
Seyed Kamal
Hosseini Sani
3
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی آسیب بر پایه روش نشر آوایی در چند لایههای کامپوزیتی تحت آزمایش ضربه سرعت-پایین
حساسیت سازههای کامپوزیتی نسبت به بارگذاری ضربه سرعت-پایین یکی از ملاحظات اساسی در طراحی آنهاست. چرا که آسیبهای ناشی از این ضربهها از یک سو با بازرسی چشمی قابل تشخیص نیست و از سوی دیگر باعث افت شدید در استحکام سازه میشود. در این پژوهش، برای ارزیابی آسیبهای ناشی از ضربه سرعت-پایین، روشی نو بر مبنای آزمون غیر مخرب نشرآوایی ارائه شده که میتواند فرایند بازرسی سازه را برای بررسی اینگونه آسیبها تسریع بخشد. برای بدست آوردن دادههای نشرآوایی مبنا در نمونههای کامپوزتی، ابتدا آزمایش شبه استاتیک با شرایط کاملاً مشابه با آزمون ضربه صورت گرفت. سپس آزمونهای ضربه بر روی نمونههای کامپوزیتی شیشه/اپوکسی انجام گرفتند و سیگنالهای نشرآوایی تولید شده در حین فرایند ضربه ذخیره شدند. پس از ذخیرهسازی سیگنالها، دادهها با استفاده از تبدیل موجک تحلیل شدند تا انرژی آزاد شده مربوط به هر سازوکار خرابی از جمله شکست ماتریس، جدایش الیاف/ماتریس و شکست الیاف تعیین شود. در ادامه، روشی نو برای تخمین آستانه انرژی ضربه قابل تحمل در ورقهای کامپوزیتی با استفاده از آزمون شبه استاتیک، ارائه شد و نتایج آن با دادههای نشرآوایی حین فرایند ضربه و تصاویر سی-اسکن فراصوتی مقایسه گردید. در آخر، روشی بر پایه سیگنالهای نشرآوایی با استفاده از تحلیل موجک برای پیشبینی تصویر مساحت خرابی، تحت انرژی ضربه کم پیشنهاد شد. نتایج این پژوهش نشان داد که روش نشرآوایی میتواند کارایی مطلوبی در ارزیابی آسیبهای ناشی از ضربه در کامپوزیتهای چندلایه داشته باشد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-1703-fa.pdf
2017-07-13
91
100
سازوکار خرابی
نشرآوایی
ضربه سرعت-پایین
تبدیل موجک
سی-اسکن فراصوتی
AE- based damage investigation in composite laminates under low-velocity impact tests
One of the main issues associated with application of laminated composites in industrial applications is their brittle-type behavior under impact loading. The low velocity impact may lead to crucial internal damages without being detectable by visual inspection and can significantly reduce the strength of laminated composites. The main purpose of this research is to characterize the damage mechanisms in laminated composites under low velocity impact tests. For this purpose, a quasi-static test was first utilized out to achieve initial information about impact tests. Low velocity impact tests were then employed for unidirectional glass/epoxy composite specimens, and Acoustic Emission (AE) signals were acquired during impact events. Next, AE signals were examined using wavelet approach to discriminate released energy related to each distinct damage mechanism. Besides, a method was obtained to estimate threshold impact energy from the quasi-static test, beyond which damage meaningfully extends. As a final point, the AE based approach using wavelet transform methodology was suggested to forecast the total damage area. Finally, it was figured out that this AE method can be a reliable approach in damage evaluation under impact loads in composite structures.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-1703-en.pdf
2017-07-13
91
100
Damage mechanism
Acoustic emission
low velocity impact
Wavelet transform
Ultrasonic C-scan
Mohammad
Ghayoomi Mohammadi
1
student AmirKabir University of Technology
AUTHOR
Ali
Mahdian Ahi
2
Master of science/ AmirKabir University of Technology
AUTHOR
Jalal
Yousefi
3
Phd student/ AmirKabir University of Technology
AUTHOR
Mehdi
Ahmadi Najafabadi
4
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
شبیه سازی عددی اثر مقدار گوگرد موجود در ذرات کنسانتره بر دمای شعله و تولید آلایندههای کوره فلش ذوب مس
در این مطالعه شبیهسازی عددی کوره فلش ذوب مس، با هدف بررسی آلایندههای حاصل از احتراق کنسانترههای سولفیدی و سوخت کمکی انجام شد. این شبیهسازی با استفاده از روش اویلری برای فاز پیوسته جریان و روش لاگرانژی برای فاز گسسته ذرات صورت گرفته است. برای مدلسازی جریان احتراقی و اعمال اثرات آشفتگی بر نرخ واکنشهای شیمیایی از ترکیب مدلهای تابع توزیع چگالی احتمال (pdf) و k-ε، RNG استفاده شده است. با توجه به شرایط ترمودینامیکی کوره ذوب فلش، احتراق گوگرد موجود در ذرات کنسانتره به صورت انفجاری و با تشعشع زیاد صورت میگیرد. محاسبه اثرات انتقال حرارت تابشی با استفاده از مدل تشعشع مختصات گسسته (DOM) انجام شده است. نتایج شبیهسازی عددی نشان می دهد در شرایط احتراقی با هوای اضافی و در دماهای نسبتا بالا (>1273K) مقدار قابل توجهی از گوگرد به گاز SO2 تبدیل و در نقاط سردتر بخشی از گاز SO2 به SO3تبدیل میشود. در مناطقی از کوره که با کمبود اکسیژن همراه است، کسر جرمی گاز SO و نیز مقدار گوگرد نسوخته افزایش پیدا میکند. نتایج همچنین نشان می دهد با افزایش مقدار گوگرد موجود در ذرات کنسانتره به علت افزایش شدت تابش، بیشینه دمای کوره کاهش و کمینه دمای آن افزایش مییابد و درنتیجه توزیع دمای کوره یکنواخت تر میشود. این رفتار اثر زیادی بر کاهش انتشار آلاینده NOx دارد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-9559-fa.pdf
2017-07-13
101
108
گوگرد
کوره فلش
Numerical simulation the effect of existing sulfur in the concentrate particles on flame temperature and pollutants in the flash furnace copper smelting
In this study numerical simulation of the flash furnace copper smelting, was carried out to investigate the pollutants formation in combustion of sulfide concentrates and ancillary fuels. This simulation was done with use of Eulerian framework for continuous phase flow field and Lagrangian approach for discrete phase particles. For modeling of combustion flow and applying turbulence effects on the rate of chemical reactions used the composition of Probability Density Function (PDF) and RNG, k-ε model. Due to the thermodynamically condition of flash smelting furnace, the combustion of sulfur which is exist in Concentrate particles occurs explosively and with high radiation. Calculation The effect of radiative heat transfer was done by the discrete ordinate method (DOM). The numerical simulation results show, under combustion conditions with extra air and in partly high temperatures (>1273K) the only noteworthy sulfurous species are SO2 and in colder points SO2 is transformed to SO3. In the points which enough oxygen is not available, the concentration of SO, and S2 unburned are increased. The results also show, the maximum temperature is decreased with increase of existing sulfur in the concentrate particles and the minimum temperature is increased, because the radiation intensity is increased so the furnace temperature is more uniformly. This behavior has a significant influence on reduction thermal NOx emission.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-9559-en.pdf
2017-07-13
101
108
SOx
NOX
prepdf
Sulfur
Flash Furnace
SOx
NOX
prepdf
neda
rajabi
1
Mechanic, Engineering, Ferdowsi, Mashhad, Iran
AUTHOR
mohammad
moghiman
2
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی تجربی ضربه سرعت پایین پرتابه با دماغه های تخت، مخروطی و نیم کروی بر روی اهداف گلر نوع سوم
در این مقاله، ضربه سقوط آزاد پرتابه با دماغههای مختلف بر روی اهداف گلر نوع 3 به صورت تجربی بررسی شده است. این اهداف، از دو لایه آلومینیوم 2024 و 6 لایه کامپوزیت به روش لایه چینی دستی ساخته میشوند. لایههای کامپوزیتی از الیاف شیشه نوع E تک جهته و رزین CY 219 با سخت کننده HY 5161 تهیه میگردد. پرتابهها با دماغههایی به شکل تخت، نیمکروی و مخروطی 90̊ با سختی بالا ساخته شدهاند و با انرژی ضربه 40، 55 و 70 ژول با اهداف برخورد میکنند. در این تحقیق تاثیر شکل دماغهها در حداکثر نیروی ضربه، میزان نفوذ پرتابه، میزان جذب انرژی هدف و هندسه و ابعاد ناحیه آسیبدیده مورد بررسی قرار میگیرد. نتایج نشان میدهد اهداف تحت ضربه پرتابه مخروطی در هر سه انرژی ضربه و در پرتابه نیمکروی در 55 و 70 ژول دچار نفوذ کامل میشوند. در سطح بالایی گلرها تحت ضربه پرتابه تخت پلاگ برشی ایجاد میشود و در سطح پایینی آنها در انرژی ضربه 40 و55 ژول تغییر شکل پلاستیک بوجود میآید. در پرتابه نیمکروی با انرژی ضربه 40 ژول و در پرتابه تخت با 70 ژول، تنشهای کششی در لایه آلومینیومی زیری هدف ترک طولی ایجاد میکنند. همچنین، نتایج نشان میدهند که بیشترین و کمترین مقدار نیروی تماس و انرژی جذب شده توسط هدف، به ترتیب در برخورد پرتابه تخت و مخروطی 90̊ ایجاد میشوند.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-11141-fa.pdf
2017-07-13
109
118
گلر
ضربه سرعت پایین
شکل دماغه پرتابه
جذب انرژی ضربه
کامپوزیتهای الیافی - فلزی
Experimental study of projectiles with flat, conical and hemispherical nose shapes on low velocity impact on GLARE 3
In this paper, drop weight impact tests using projectiles with different nose shapes on GLARE 3 are examined experimentally. GLARE targets are made of two aluminum sheets and six composite layers by hand lay-up method. The composite layers are constructed using unidirectional E-glass fiber and cy219 resin with adding hy5161 as a hardener. The projectiles are manufactured in flat, hemispherical and conical 90̊ nose shapes and hardened. The projectiles collide to targets with initial impact energies of 40, 55 and 70 Joule. In this study, the effects of nose shape at the maximum impact force, the penetration, the energy absorption, and damage zone are examined. The results show that conical projectile in all three impact energies and hemispherical projectile at 55 and 70 Joule fully penetrate targets. Under impacts of the flat projectile, a shear plug is formed on the upper face of targets and a plastic deformation is created on the bottom face of targets in impact energies of 40 and 55 Joule. For hemispherical projectile at 40 Joule and for flat one at 70 Joule, the tensile stresses in the aluminum sheet located at the bottom face of target result in longitudinal crack. Moreover, results show that the maximum and minimum contact force and energy absorption are occurred in the projectile with flat and conical nose shapes, respectively.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-11141-en.pdf
2017-07-13
109
118
GLARE
low velocity impact
Projectile nose shape
Impact Energy Absorption
Fiber metal laminates
Mohammad
Ekrami
1
AUTHOR
Hamed
Ahmadi
2
AUTHOR
Mohammad
Bayat
3
AUTHOR
Hadi
Sabouri
4
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
شناسایی پارامترهای خواص حرارتی ماده مدرج تابعی با کاربرد معکوس روش المانهای مرزی و استفاده از الگوریتم رقابت استعماری
در این مقاله شناسایی خواص حرارتی یک ماده مدرج تابعی با حل مسئله انتقال حرارت به صورت معکوس بررسی میشود. مقادیر اندازهگیری شده دما در بخشی از مرز که شار حرارتی به عنوان شرط مرزی داده شده و یا همچنین مقادیر شار در بخش دیگر از مرز که دما به عنوان شرط مرزی مشخص شده است، میتوانند به عنوان دادههای اضافی در حل مسئله معکوس مورد استفاده قرار گیرند. در اینجا هدایت حرارتی به صورت تابعی درجه دوم در یک راستا فرض میشود و لذا بایستی سه ضریب ثابت بطور همزمان تخمین زده شود. برای حل مسئله مستقیم انتقال حرارت در این نوع مواد، از روش المان مرزی استفاده میشود. در بخش معکوس، از الگوریتم رقابت استعماری که یک روش بهینهسازی همگانی جدید از نوع تکاملی و فراابتکاری است، برای تعیین ضرایب هدایت حرارتی ماده مدرج با تابع درجه دوم استفاده میشود. کد معکوس توسعه داده شده، از مقادیر دما و شار حاصل از حل مستقیم المان مرزی با ضرایب حرارتی معلوم، استفاده میکند. برای نشان دادن قابلیت و کارآیی کد نوشته شده، تعدادی مثال حل و نتایج بررسی و صحهگذاری شدهاند.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-1399-fa.pdf
2017-07-13
119
130
مسئله معکوس
شناسایی خواص
الگوریتم رقابت استعماری
روش المانهای مرزی
مواد مدرج تابعی
Identification of the heat conduction coefficients of a functionally graded material with inverse application of the boundary elements method and using imperialist competitive algorithm
Identification of the thermal conductivity of a functionally graded material (FGM) is considered as an inverse heat conduction problem. In this investigation, the measurements of the temperatures on the portion of the 2D body where heat flux is specified as the boundary condition and/or the heat flux on the portion of the boundary where temperature is specified as the boundary condition are used as additional data needed to identify the thermal conductivity of the FGM domain in an inverse procedure. The thermal conductivity is approximated as a quadratic function of only one direction, and therefore three constant coefficients should be estimated simultaneously. The solution of the direct heat conduction problem for FGM domain is obtained using the boundary elements method (BEM). The imperialist competitive algorithm (ICA) which is an evolutionary and meta-heuristic global optimization is used to identify the constants in the thermal conductivity function of the quadratic FGM. An inverse computer code is developed which employs the boundary temperature and heat flux measurements data obtained by solving the direct boundary elements code with known thermal conductivity. To show the feasibility and effectiveness of the developed inverse code, a number of example problems are solved and results are verified.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-1399-en.pdf
2017-07-13
119
130
Inverse problem
Identification of property
imperialist competitive algorithm (ICA)
Boundary Elements Method (BEM)
Functionally Graded Material (FGM)
seyed asadollah
shaker
1
yazd university
AUTHOR
mahmud
khodadad
2
AUTHOR
hosein
ashrafi
3
professor assistant, kashan university
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی تئوری و تجربی تولید حرارت در فرآیند سوراخکاری استخوان: تعیین سهم حرارت ورودی به استخوان با استفاده از تئوری ماشینکاری و انتقال حرارت رسانشی معکوس
استخوانها بر اثر سانحه، کهولت سن و بیماری دچار شکستگی میشوند. برای درمان شکستگی استخوان ضروری است استخوان در محل مناسب ثابت نگهداشته شود. در شکستگیهای پیچیده، برای ثابت نگه داشتن موضع شکستگی از ابزار و تجهیزات ثابتسازی داخلی و خارجی استفاده میشود. به منظور اتصال تجهیزات نگهدارنده، سوراخکاری استخوان الزامی میباشد. در حین سوراخکاری استخوان، نیروهای لازم جهت تشکیل براده، باعث افزایش دما میگردند. اگر دما تولید شده از C° 47 فراتر رود، باعث پدیده نکروز حرارتی در استخوان میشود. نکروز حرارتی سبب عدم ثابتسازی و در نتیجه جوشخوردگی نادرست استخوان میگردد. در تحقیق حاضر سعی گردیده است تا با استفاده از تئوری ماشینکاری، حرارت حاصل از فرآیند سوراخکاری محاسبه شود و بوسیله تئوری Weiner سهم حرارت ورودی به استخوان تخمین زده شود. آزمونهای سوراخکاری بر روی نمونههای استخوان گاو انجام پذیرفته و تغییرات دما در محل سوراخ اندازهگیری شده و با بکارگیری روش انتقال حرارت رسانشی معکوس، میزان حرارت ورودی محاسبه و با حرارت تئوری مقایسه گردیده است. نتایج نشان دادند که حرارتهای تئوری و تجربی در شرایط مختلف فرآیندی مختلف به یکدیگر نزدیک بوده و مشخص گردید که تئوریهای ماشینکاری و Weiner قادر به پیشبینی میزان حرارت ورودی به استخوان و تغییرات دما در موضع سوراخ میباشند.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-2759-fa.pdf
2017-07-13
131
140
استخوان
ثابت سازی داخلی
سوراخکاری
ایجاد حرارت
تئوری Weiner
انتقال حرارت معکوس
Theoretical and Experimental Investigation of Heat Generation in Bone Drilling: Determination of the Share of Heat Input to the Bone Using Machining Theory and Inverse Conduction Heat Transfer
Bone fracture occurs as a result of accident, old age and disease. Generally bone fracture treatment consists of stabilizing the fractured bone in the right position. In complex fractures, stabilizing internal and external tools and equipment is used to stabilize the fractured bone in position. Bone drilling is required in order to connect fixating devices. The forces required for chip formation increase the temperature during bone drilling. The phenomenon of thermal necrosis of the bone occurs if the temperature exceeds 47°C. Thermal necrosis inhibit bone fixation and causes the wrong bone healing. In this study has been trying to calculate the heat of drilling process using the machining theory and estimate the share of heat input to the bone by the Weiner theory. Drilling tests conducted on samples of bovine bones and temperature changes in the location of the hole are measured and using inverse conduction heat transfer method, the heat input is calculated and compared with the theoretical heat. Results showed that the experimental and theoretical heats at different processing conditions are close to each other and revealed that the machining and Weiner theories are able to predict the heat input to the bone and temperature changes in the position of the hole.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-2759-en.pdf
2017-07-13
131
140
Bone
Internal Fixation
Drilling
Heat Generation
Weiner Theory
Inverse Conduction Heat Transfer
Ehsan
Shakouri
1
Islamic Azad University-tnb
AUTHOR
Mehdi
Maerefat
2
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
تحلیل ارتعاشات تیر خمیده لایهای عمیق تحت بار متحرک با در نظر گرفتن اثرات اینرسی دورانی و نیروی برشی
بررسی رفتار ارتعاشاتی سازههای خمیده کامپوزیتی تحت حرکت وسایل نقلیه به ندرت در میان تحقیقات گذشته وجود دارد. در این مقاله به تحلیل پاسخ دینامیکی یک تیر خمیده لایهای عمیق با تکیهگاههای ساده تحت بار متحرک شعاعی بر مبنای تئوری تیر تیموشنکو پرداخته شده است. به این منظور معادلات حرکت حاکمبا فرض ثابت بودن انحنای تیر، تحت بار متحرک متمرکز با دامنه و سرعت ثابت به روش همیلتون استخراج شدهاند. برای حل معادلات سیستم، از روشهای تحلیلی و عددی استفاده شده و پاسخ دینامیکی تیر در جهتهای محوری، شعاعی و پیچشی بهدست آمدهاند. سرعت بار متحرک، شعاع و زاویه تیر خمیده در مدت زمان حضور بار متحرک بر روی تیر موثر میباشند. اثرات مشخصات بار متحرک، هندسی و ماده بر روی پاسخ دینامیکی، فرکانس پایهای تیر و سرعت بحرانی بار متحرک بررسی شده است.نتایج نشان میدهند که در میان انواع مختلف لایهچینیهای مورد بررسی، کمترین و بیشترین خیز تیر، برای تیر چهار لایه به ترتیب مربوط به حالت لایهچینی[90/0/90/0]و [45/-45/-45/45] است. علاوه بر این مشاهده میشود که با افزایش سرعت بار متحرک تا قبل از سرعت بحرانی، جابجایی دینامیکی تیر کاهش مییابد. در ضمن نشان داده میشود که افزایش شعاع تیر خمیده منجر به کاهش فرکانس و افزایش سرعت بحرانی بار متحرک میشود.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-2270-fa.pdf
2017-07-13
141
151
تحلیل دینامیکی
بار متحرک
کامپوزیت لایهای
تیر تیموشنکو خمیده
سرعت بحرانی
Vibration Analysis of a Laminated Deep Curved Beams Subjected to a Moving Load by Considering the Rotary Inertia and Shear Force
The vibration analysis of curved composite structures under the moving vehicles, is rarely investigated in litreture. Therefore, this paper is studied the dynamic response of a simply supported laminated deep curved beam under a moving load based on Timoshenko beam theory.It is assumed that the curvature of the beam and the amplitude and the speed of the moving load areconstant.The governing equations of motion for the system is extracted by Hamilton principles. A numerical and analytical methods are applied to obtain the dynamic response of the system.Also, the critical speed of the moving load and the fundamental frequency of the beam are obtained. The effects of the moving load characteristics, geometrical and material parameters such as the moving load speed, the radius of curvature and the modulus of elasticity in principal direction on the dynamic responses, fundamental frequency and critical speed of the system are investigated. The results show that the minimum and maximum deflection of the beam are occurred for lay-up [90/0/90/0] and [45/-45/-45/45]respectively. Furethermore, the increasing of the speed movingload leads to the decreasing thedynamic deflection. It is also shown that the increasing of the radius of the curved beams leads to the decreasingof the frequency and critical speed moving load.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-2270-en.pdf
2017-07-13
141
151
Dynamic Analysis
Moving Load
Laminated composite
Curved Timoshenko Beam
Critical Speed
Hoda
Sarparast
1
AUTHOR
Siamak
Esmaeilzade Khadem
2
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
طراحی بهینه سامانه مدیریت پیشرانه (PMD) مخزن حامل سوخت هیدرازین
هدف از ارائه مقاله، روش بهینه طراحی سیستمی سامانه مدیریت پیشرانه یا PMD مخزن حامل سوخت هیدرازین برای استفاده در شرایط بیوزنی میباشد. برای این منظور، از روشهای عددی برای تحلیل مخزن و رفتار سوخت درون مخزن به همراه PMD برای بهینهسازی پارامترهای طراحی سامانه استفاده شده است. بدینصورت که، برای بررسی رفتار سوخت، سامانه مدیریت پیشرانه با استفاده از روش حجم سیال (VOF) در نرم افزار انسیس ویرایش 17 مدلسازی نهایی، مشبندی و تحلیل شده است. همچنین مدلسازی اولیه مخزن و سامانه پیشرانه در نرم افزار سالیدورک ویرایش 2016 صورت پذیرفته است. شبیهسازیهای عددی به منظور بررسی عملکرد PMD و اثبات پدیده مویینگی برای سوخترسانی پایدار در شرایط بیوزنی انجام شده است. متغیرهای طراحی در بهینهسازی طراحی مخزن و PMD به ترتیب 1- کمینه نمودن نسبت وزن به ضریب اطمینان، 2- مشخصات ابعادی مخزن و PMD (ارتفاع، قطر، ابعاد طول و عرض). پارامترهای بهینهسازی PMD با هدف دستیابی به بیشترین مقادیر دبی جرمی و نرخ حجمی جریان صورت میپذیرد. به عبارت دیگر، هدف دستیابی به بیشترین مقادیر سوخت به PMD میباشد که در پایان زمان شبیهسازی توسط نمودار نرخ جریان قابل اکتساب است. نتایج تحلیل عددی بدست آمده عبارتنداز: پارامترهای سیستمی بهینه مربوط به مشخصات مخزن و سامانه مدیریت پیشرانه (دستیابی به کمینه وزن و بیشینه ضریب اطمینان و همچنین بیشینه دبی خروجی از سامانه مدیریت پیشرانه). صحهگذاری نتایج با مقایسه پارامترهای سیستمی بهینه بدست آمده از نمونههای موجود با ابعاد مش متفاوت صورت میپذیرد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-6379-fa.pdf
2017-07-13
152
160
طراحی بهینه
سامانه مدیریت پیشرانه (PMD)
تحلیل عددی
هیدرازین
مخزن سوخت
Propellant Management Device (PMD) Design Optimization of Hydrazine Fuel Tank
The purpose of this article is to design the optimum method of Propellant Management Device (PMD) of hydrazine fuel tank which used in zero-gravity conditions. To this end, numerical methods are used to analysis of the tank and the fuel behavior inside the tank with PMD to optimize system design parameters. Hence, Ansys version 17 software used to finalize modelling, analysis, meshing and consideration of fuel behavior in PMD by utilizing the Volume Of Fluid (VOF) method. Also Solid Works software version 2016 is used to primary PMD and tank modeling. Then, numerical simulation is performed to consider PMD's performance and to illustrate the capillary phenomenon for continues fuel transferring in zero-gravity conditions. The design variables in tank and PMD optimization respectively are: minimizing the tank weight to safety factor ratio; dimensional specifications of tank and PMD (height, diameter, length and width dimensions). The objectives of PMD optimization are to achieve maximum volumetric and mass flow rate values. On the other hands, to achieve the most desirable amount of fuel to PMD, that at the end of the time of simulation used by flow rates curves. Numerical analysis results that are obtained include: optimal system parameters related to the specifications of the tank with minimum weight and maximum safety factor and also optimal system parameters related to specifications of PMD with maximum performance of mass and volume flow rates in zero gravity. In conclusion, by comparing the existing systems with the optimal system parameters results will be verified.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-6379-en.pdf
2017-07-13
152
160
optimal design
Propellant management Device (PMD)
Numerical analysis
Hydrazine
Fuel tank
Hassan
Naseh
1
AUTHOR
Ali
Alipour
2
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بهینه سازی ایرفویل نوسانی در جریان لزج با عدد رینولدز پایین با استفاده از روش الحاقی پیوسته بر روی شبکه نامنظم
کاربردهای متنوع و روز افزون وسایلی که در جریان با اعداد رینولدز پایین کار می کنند، باعث بوجود آمدن نیاز گسترده ای جهت بررسی دقیق آنها شده است. بهینه سازی بخش مهمی از علوم محاسباتی است که موجب بهبود عملکرد و افزایش کارایی هندسه اولیه میشود. بیشتر مطالعات انجام گرفته در زمینه بهینه سازی آیرودینامیکی معطوف به جریانهایی با عدد رینولدز بالا می باشد، اما در وسایل آیرودینامیکی که ابعاد کوچکی دارند، مانند ریز پرندهها، معمولا سرعت جریان پایین بوده و در نتیجه از نوسانات جریان که به دلیل جدایش ایجاد میشوند نمیتوان صرف نظر کرد. دراین مقاله ایرفویل نوسانی با حرکت پیچش خالص در جریان مغشوش با عدد رینولدز پایین با استفاده از روش الحاقی پیوسته بهینه سازی شده است. نسبت نیروهای برا بر پسا به عنوان تابع هدف انتخاب شده و از تابع تغییر شکل آزاد برای گسسته سازی هندسه مورد نظر استفاده شده است. با توجه به اینکه بهینه سازی اجسام آیرودینامیکی به طور کلی شامل دو بخش حل معادلات جریان و سپس محاسبه گرادیانها میباشد، جهت ارزیابی میزان دقت نتایج بدست آمده از فرایند بهینه سازی، در این مقاله، اعتبارسنجی برای هر دو بخش صورت پذیرفته است. نتایج حاکی از همگرایی بسیار خوب معادلات الحاقی است. همچنین با ایجاد محدودیتهای مناسب در فرایند بهینه سازی شکل باز طراحی شده دارای بیشترین بازده بوده بدون اینکه قابلیت های اولیه آن دچار تغییر و دگرگونی شوند.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-10899-fa.pdf
2017-07-13
161
170
روش الحاقی ناپایا
بهینه سازی
اعداد رینولدز پایین
جریان مغشوش
شبکه نامنظم
Continuous adjoint-based shape optimization for low reynolds number oscillating airfoils in turbulent flow on unstructured grids
The growing and diverse applications of low Reynolds number operating vehicles impose the need for their accurate study. Optimization is an important part of computational science that can improve the performance and increase the efficiency of the initial geometry. most of the research studies on aerodynamic optimization were focused on high Reynolds number airfoils. But for aerodynamic devices that have small dimensions, like MAVs, usually the flow speed is low and thus the unsteady effects caused by boundary layer separation cannot be neglected. In this article, oscillating airfoil with pitching motion in turbulent and low Reynolds flow has been optimized with the continuous adjoint method. Drag to lift ratio was chosen to be the objective function and free form deformation parameters is adopted for the surface geometry perturbations. Since aerodynamic optimization generally consists of two parts, first solving the flow equation and then computing the gradient of the objective function, in this article in order to evaluate the accuracy of the optimization process both has been validated. The results show that the adjoint equation converges well and with specifying the suitable constraints, the designed shape approaches to the most optimized level without the loss of performance.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-10899-en.pdf
2017-07-13
161
170
Unsteady Adjoint Method
Optimization
Low Reynolds Numbers
Turbulent Flow
Unstructured grids
Mohammad
Ghaffari
1
AUTHOR
Ali
Tavakoli Sabour
2
AUTHOR
Mahmoud
Passandideh Fard
3
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی تغییرشکل خزشی در اَبَرآلیاژهای تک کریستالی پایه نیکل با استفاده از پلاستیسیتهی نابجاییهای گسسته
خزش در دمای بالا در اَبَرآلیاژهای تک کریستالی پایه نیکل با استفاده از پلاستیسیته نابجاییهای گسسته مورد بررسی قرار میگیرد. برای این منظور، یک مدل سلول واحد دو بعدی از میکرو ساختار اَبَرآلیاژ تحت تنش تک محوری ثابت استفاده میشود که متشکل از فاز گاما (به صورت ماتریس) و فاز گاماپریم (به صورت ذره) میباشد. در حالی که تغییرشکل در فاز گاما به صورت الاستیک و پلاستیک ناشی از حرکت گلاید و صعود نابجاییها میباشد، تغییرشکل در فاز گاماپریم ترکیب رفتار الاستیک و نفوذ سطحی (در سطح مابین فازها) میباشد. حرکت صعود نابجاییها هم درگیر با نفوذ تهیجاییها میباشد که به صورت صریح در نظر گرفته شدهاند. این مدل، علاوه بر اینکه توصیف مناسبی از شروع مرحله سوم خزش در اَبَرآلیاژها برای شرایط دمایی و تنشی متوسط را ارائه میدهد، بررسی اثر پارامترهایی مانند درصد حجمی ذرات گاماپریم را در رفتار خزشی اَبَرآلیاژها فراهم مینماید. شبیهسازیهای صورت گرفته برای سه مقدار درصد حجمی ذرات گاماپریم نشان میدهد که این پارامتر نقش مهمی در مقاومت خزشی اَبَرآلیاژها دارد. نتایج حاصل از این تحقیق میتواند در معادلات ساختاری مربوط به مدلسازیهای کانتینیومی از اجزای سازهای مورد استفاده قرار گیرد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-390-fa.pdf
2017-07-13
171
179
اَبَرآلیاژ تک کریستالی
خزش در دمای بالا
دینامیک نابجاییهای گسسته
نفوذ تهیجایی
نفوذ سطحی
Discrete dislocation plasticity investigation of creep deformation in nickel-based single crystal superalloys
High temperature creep in nickel-based superalloys is investigated by discrete dislocation plasticity (DDP). A two-dimensional unite cell model representing micro-structure of superalloy and comprising γ^' particles in γ matrix phase is considered under uniaxial constant stress loading. While plastic deformation of γ phase occurs by a combination of dislocation glide and dislocation climb coupled to the diffusion of vacancies, elastic γ^' particles undergo deformation due to the stress-driven interfacial diffusion at the γ/γ^' interfaces in addition to bulk elastic deformation. It is noted that diffusion of vacancies is explicitly considered where local concentration of vacancies determines climb of dislocations. This model predicts the onset of tertiary creep in superalloys as extensively observed in experiments for commercially important nickel-based superalloys at moderate stress and temperature levels. Possible associated mechanisms are accordingly discussed. Moreover, effects of parameters such as volume fraction of γ^' particles are studied and discussed. Superalloys with three values for volume fraction of γ^' particles are investigated and obtained results indicate that the volume fraction of γ^' particles plays an important role in the creep behaviour of superalloys. Results of this study can be used in a continuum constitutive rule to investigate structural components under operational conditions.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-390-en.pdf
2017-07-13
171
179
Single crystal superalloy
high temperature creep
discrete dislocation plasticity
vacancy diffusion
interfacial diffusion
Siamak
Soleymani Shishvan
1
ِDepartment of Structural Engineering, Faculty of Civil Engneering, University of Tabriz, Tabriz, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی خواص مکانیکی و ریزساختاری ماده مرکب Al/Cu/SiC تولید شده به وسیله فرآیند نورد تجمعی متقاطع
در این تحقیق برای اولینبار در ساخت کامپوزیت Al/Cu/SiC از فرآیند نوردتجمعی متقاطع استفاده شد. ریزساختار و خواص مکانیکی کامپوزیتهای فرآوریشده بهترتیب با استفاده از میکروسکوپ نوری، الکترون روبشی، کشش تکمحوره و میکروسختی بررسی شد. نتایج ریزساختاری نشان داد که بعد از هشت مرحله، کامپوزیت تولیدشده، دارای توزیع کاملا یکنواخت از تقویتکنندهها و پیوند قوی بین ذرات میباشد. استحکام کششی در مرحله اول افت پیداکرد و بعد از آن بهطور پیوسته افزایش یافت. همچنین روند تغیرات استحکام کششی و ازدیادطول مشابه بود. مقدار میکروسختی نیز برای لایههای آلومینیم و مس نسبت به نمونههای اولیه بهترتیب 1469%و 163% بهبود یافت. بررسی سطوح شکست در مرحله هشتم نشان داد که مکانیزم شکست زمینه آلومینیمی از نوع نرم برشی میباشد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-7832-fa.pdf
2017-07-13
180
184
فرآیند نورد تجمعی متقاطع
کامپوزیت لایهای Al/Cu
ذرات تقویتکننده سیلیسیمکاربید
خواص مکانیکی و ریزساختاری
Investigation of mechanical properties and microstructure for Al/Cu/SiC composite produced by Cross Accumulative Roll Bonding process
In this investigation, for the first time, used from Cross Accumulative Roll Bonding to produced Al/Cu/SiC composite. Microstructure and mechanical properties of produced composite were evaluated by using of optic microscopy, scanning electron microscopy, uni-axial tensile test, microhardness, respectively. Results of microstructure showed that after eight pass, has a perfectly uniform distribution of reinforcing and strong bond between particles. Tensile strength fell at the first and then continuously increased. Also trend of tensile strength and elongation was similar. Microhardness value for aluminum and copper layers of produced composite 1469% and 163% enhanced compare to annealed samples, respectively. Investigation of tensile fracture surface after eight pass showed that the mechanism of fracture in shear ductile for Al matrix.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-7832-en.pdf
2017-07-13
180
184
CARB process
layered Al/Cu composite
reinforcement SiC particles
mechanical properties and microstructure
Davood
Rahmatabadi
1
AUTHOR
Moslem
Tayyebi
2
AUTHOR
Ramin
Hashemi
3
Assistant professor / Iran University of Technology
AUTHOR
Beitallah
Eghbali
4
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی عددی اثر محدود کننده جریان برگشتی در عملکرد راهاندازی آزمایشگاه شبیهساز ارتفاع
غالباً، در لحظه روشن شدن یک موتور در آزمایشگاه شبیهساز ارتفاع، جریان گازهای احتراقی از هد دینامیکی کافی برای برقراری جریان مافوقصوت در دیفیوزر خروجی گاز این آزمایشگاه برخوردار نیست. در این حالت، وقوع پدیده جریان برگشتی به داخل محفظه خلاء اجتنابناپذیر است. جریان برگشتی گازهای دما بالا به محفظه خلاء، علاوه بر از بین بردن خلاء مطلوب و کاهش دقت اندازهگیریها، زمان راهاندازی دیفیوزر را نیز به تعویق میاندازد و ممکن است به سیستمهای اندازهگیری آسیب برساند. در تحقیق حاضر ابتدا با شبیهسازی عددی فرآیند روشن شدن موتور در داخل یک آزمایشگاه شبیهساز ارتفاع، پدیده جریان برگشتی در این سیستم مورد مطالعه قرار گرفته است. در گام بعدی، با نصب مانع محدود کننده جریان برگشتی با ارتفاع مختلف در محل ورودی محفظه خلاء، تاثیر آن در کاهش نرخ جریان برگشتی و عملکرد راهاندازی دیفیوزر مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه، راهکار مانع جریان برگشتی یکطرفه برای اولین بار در این تحقیق ارائه شده و میزان بهبود عملکرد راهاندازی دیفیوزر با راهکار مزبور مورد ارزیابی قرار گرفته است. بررسیهای عددی حاضر نشان میدهد که استفاده از مانع جریان برگشتی عادی علیرغم تاثیر قابل توجه آن در کاهش بیشینه فشار و دمای محفظه خلاء، کاهش چشمگیری در زمان راهاندازی دیفیوزر ایجاد نمیکند. حتی با حضور این مانع حالت پایای مطلوب در محفظه خلاء با تاخیر ایجاد میشود. در حالیکه بکارگیری مانع جریان برگشتی یکطرفه علاوه بر حفظ مزیتهای روش عادی، کاهش قابل توجهی در زمان راهاندازی دیفیوزر و رسیدن به فشار مطلوب در محفظه خلاء ایجاد میکند.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-9447-fa.pdf
2017-07-13
185
196
آزمایشگاه شبیهساز ارتفاع
محدود کننده جریان برگشتی
زمان راهاندازی دیفیوزر
شبیهسازی عددی جریان
Numerical investigation of back flow arrester effect on altitude test simulator starting performance
During transient phase of motor burning in an altitude test simulator, the low momentum exhaust combustion gases could not establish supersonic flow in the exhaust diffuser. This leads to a reverse flow of the exhaust gases into the vacuum chamber through the annular gap between nozzle and diffuser walls. This spoils the vacuum in the chamber and it is potentially dangerous for measurement instruments inside the vacuum chamber. In this research; at the first, the physics of the flow at initial transient phase of motor burning is investigated numerically and the backflow phenomenon is illustrated. Then, the influences of backflow arrester (BFA) in variations of vacuum chamber pressure and temperature are studied at the transient starting phase. It has been found that applying BFA to decrease the backflow to the vacuum chamber has no significant effect on starting time of the diffuser but it has strong effect on peak pressure and temperature reduction of the vacuum chamber. It is although found that attaining to the steady condition in vacuum chamber is delayed with this instrument. However, using one-way backflow arrester of reasonable size, both the starting time of diffuser and the peak temperature of the vacuum chamber experience a strong reduction. Although, the vacuum chamber steady condition is accelerated with this alternative. Therefore, this device is more suitable than conventional BFA for transient starting phase of the altitude test simulators.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-9447-en.pdf
2017-07-13
185
196
Altitude test simulator
backflow arrester
diffuser starting time
Computational Fluid Dynamics
Nematollah
Fouladi
1
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی ارتعاشات غیر خطی میکرو تیر تحت تحریک نیروی الکترواستاتیک با رفتار تنش-کرنش انالاستیک
در این مقاله ارتعاشات غیر خطی میکرو تیرهای با رفتار ویسکو-انالاستیک تحت تحریک نیروی الکترواستاتیک و با در نظر گرفتن اثرات اندازه بررسی میشود. فرض میشود که میکرو تیر در ابتدا با ولتاژ مستقیم تحریک شده و سپس حول خیز استاتیکی به وجود آمده ناشی از این ولتاژ، با ولتاژ متناوب مرتعش میشود. با استفاده از رفتار تنش-کرنش وابسته به زمان مواد انالاستیک، معادله ساختاری تیر بر اساس تئوری تنش کوپل بهبود یافته استخراج شده است. همچنین با در نظر گرفتن نیروی الکترواستاتیک و نیروی کشیدگی لایه میانی معادله حرکت استخراج و با استفاده از روش گالرکین، معادله حرکت به معادله دیفرانسیل معمولی تبدیل شده است. سپس با استفاده از روش اغتشاشات به حل معادله پرداخته شده و منحنی پاسخ فرکانسی به دست میآید. اثر رفتارهای مختلف مواد شامل الاستیک، ویسکو الاستیک و انالاستیک بعنوان مدلهای تغییر شکل ماده و اثر پارامترهای شدت انالاستیک و زمان آزاد سازی بر ارتعاشات غیر خطی میکرو تیرها مطالعه شده است. نتایج نشان میدهد که شناسایی رفتار تنش کرنش مواد استفاده شده در میکرو سازهها به منظور شناسایی مدل تغییر شکل ماده بسیار مهم بوده و منحنیهای پاسخ فرکانسی به شدت متاثر از رفتارهای تغییر شکل ماده میباشند. مقاله حاضر نشان میدهد که نتایج به دست آمده از مدلهای ویسکو الاستیک و انالاستیک با هم متفاوت بوده ولی شرایطی وجود دارد که دو مدل انالاستیک و الاستیک نتایج مشابهای را پیش بینی میکنند. همچنین دیده میشود که شدت انالاستیک و زمان آزاد سازی انالاستیک به طور چشمگیری بر منحنیهای پاسخ فرکانسی اثر میگذارند.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-3654-fa.pdf
2017-07-13
197
206
انالاستیسیته
ویسکوالاستیسیته
تحلیل غیر خطی
تحریک الکترواستاتیک
میکرو تیر
A Study on the Nonlinear Vibrations of Electrostatically Actuated Micro Beams with Anelastic Stress-Strain Behavior
In this paper the nonlinear dynamic of an electrostatically actuated microbeam with viscoelastic-anelastic behavior considering size effect is studied. The micro-beam is deflected using a bias DC voltage and then driven to vibrate around its deflected position by a harmonic AC load. Regarding the stress-strain behavior of anelastic materials, the constitutive equation of microbeams is derived based on the modified couple stress theory (MCST). Assuming electrostatic and mid-plane stretching forces as the main sources of the nonlinearity and taking advantage of the Galerkin projection method, the partial differential equation is transformed to a set of nonlinear ordinary differential equation (ODE). Multiple scales method is used to obtain an approximate analytical solution for nonlinear resonant curves. The effect of different mechanical behaviors of materials including elasticity, viscoelasticity and anelasticity, length scale parameter, anelastic relaxation time and relaxation intensity on the nonlinear vibration analysis are studied. The results demonstrate that there is very large dependence of resonance curves on the different mechanical behavior of materials. It is seen that there are special conditions which the elastic and anelastic models predict similar results while the predicted results from anelastic and viscoelastic models are different from each other. It is found that the relaxation intensity and anelastic relxation time can change the resonant curves significantly.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-3654-en.pdf
2017-07-13
197
206
Anelasticity
Viscoelasticity
Nonlinear analysis
Electrostatic Actuation
Microbeam
Amir
Veysi Gorgabad
1
AUTHOR
Ghader
Rezazadeh
2
AUTHOR
Rasoul
Shabani
3
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
ارائه مدلی هایپرویسکوالاستیک برای سلول بنیادی تحت بارگذاری تناوبی به منظور مدولاسیون مکانیکی در راستای تمایز به سلولهای غضروف لیفی
سلولهای بنیادی مزنشیمال به خاطر داشتن توانایی خودنوزایی و تمایز به ردههای گوناگون سلولی گزینههای ایدهآل مهندسی بافت بازایجادگر هستند. این سلولها در پاسخ به تحریکات مکانیکی مانند کرنشهای تناوبی به سمت تمایز یافتن به سلولهایی که در درون بدن بارگذاری مشابهی را تجربه میکنند، مانند سلولهای استخوانی و غضروفی، هدایت میشوند. در این تحقیق هدف بررسی اثر کرنش تناوبی 10 درصد با فرکانس 1 هرتز روی پاسخ مکانیکی یک سلول مزنشیمال کاشته شده درون یک بلوک فیبرینی، به روش اجزای محدود و با در نظر گرفتن نقش اینتگرینها و بهکارگیری مدل هایپرویسکوالاستیک سیمو برای اسکلت سلول است تا زمانی که این بارگذاری تک محوره، از طریق مدولاسیون مکانیکی، سلول را در مسیر تمایز به یک سلول بالغ غضروف لیفی قرار دهد. نتایج مدل ارائه شده نشان میدهد که متوسط تنشهای محیطی، شعاعی و برشی به ترتیب تا 240، 260 و 140 پاسکال و نیروهای متناظر تا 24، 45 و 15 پیکونیوتن میرسند که برای انگیزش سلول به پاسخی متفاوت نسبت به شرایطی که در آن بارگذاری وجود ندارد، کافی است. نتایج این پژوهش میتواند در راستای طراحی بهتر آزمایشات زیستی بسیار موثر باشد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-414-fa.pdf
2017-07-20
207
216
سلول بنیادی مزنشیمال
بارگذاری تناوبی
هایپرویسکوالاستیسیته
چسبندگیهای موضعی
تمایز غضروفی
A Hyper-Viscoelastic Model for an Individual Stem Cell Subjected to Cyclic Loading for Mechanical Modulation toward Differentiating to Fibrochondrocytes
Stem cells due to their ability of self-renewing and the potential of differentiating to different cell lineages are the ideal choices in regenerative tissue engineering. Under cyclic loading, these cells could differentiate to those kind of cells that experience similar conditions inside the body, like osteocytes and chondrocytes. In this research, the purpose is to investigate the effect of the 10 percent cyclic strain with the frequency of 1 Hertz on the mechanical response of a single mesenchymal stem cell cultured in a fibrin hydrogel block, using the finite element method and considering the role of integrins and implementing the Simo’s hyper-viscoelastic model for the cytoskeleton as long as the uniaxial loading leads the cell to differentiate toward Fibrochondrocyte. The results of presented model show that the averages of the circumferential, radial and shear stresses are 240, 260 and 140 Pascal, respectively and corresponding forces are 24, 45 and 15 Pico-Newton. The results imply that stresses and forces generated inside the cytoskeleton are large enough to elicit a different response from the cell. This research results can be very effective for better designing of biological experiments.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-414-en.pdf
2017-07-20
207
216
Mesenchymal stem cells
Cyclic loading
Hyper – viscoelasticity
Focal adhesions
Chondrogenic differentiation
Bahman
Vahidi
1
Assistant professor/University of Tehran
AUTHOR
Esmaeel
Rahimpour
2
MSc student/University of Tehran
AUTHOR
Zahra
Mollahoseini
3
MSc student/University of Tehran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
آنالیز قابلیت اعتماد سیستم های مکانیکی با بهره گیری از شبیه سازی جهتی و یک تکنیک کارآمد نمونه گیری مهم
آنالیز قابلیت اعتماد سیستم های مکانیکی در شرایط ویژه ای با مشکلاتی مواجه میشود که لزوما تمهیدات خاص خود را میطلبد. از جمله این شرایط، آنالیز در فضاهای متغیر های تصادفی بسیار همبسته و یا متغیر های تصادفی با واریانس های بسیار متفاوت است. اگر در این فضاها، که اصطلاحا "فضاهای بسیار نا متناسب" خوانده میشوند، تابع حالت حدی مسئله نیز بسیار غیر خطی باشد، عموما روش های شبیه سازی، روش های برتر برای آنالیز قابلیت اعتماد شناخته میشوند. شبیه سازی جهتی از اینگونه روش هاست که می تواند مورد استفاده قرار گیرد. این روش، با این حال، در شکل ساده خود کارایی کمتری را در فضاهای توصیف شده داشته و برای نیل به جواب های معقول، شبیه سازی های فراوانی را لازم میدارد. در این مقاله آنالیز قابلیت اعتماد تیغه یک توربین هیدروکنیتیکی بعنوان یک نمونه مهم از یک سیستم مکانیکی مورد بررسی قرار میگیرد که متغیرهای تصادفی مطرح در آن دارای واریانس های بشدت متفاوتی هستند و بدین ترتیب فضای بسیار نا متناسب و بیماری را برای شبیه سازی جهتی می سازند. بمنظور ارتقاء کارایی آنالیز در اینچنین فضای کاری، استفاده از نمونه گیری مهم در این مقاله پیشنهاد میشود و برای کاربرد آن روابط جدیدی برای محاسبات موثرتر ارائه میگردد. این روابط سبب میگردند که نه تنها آنالیز، که در حالت ساده آن تقریبا برای توربین یادشده نا ممکن است، ممکن شود، بلکه با سرعت بسیار بیشتری نسبت به نوع محاسبات معمول که با استفاده از نمونه گیری مهم سنتی انجام می گردند، فرآیند محاسباتی انجام شود.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-10448-fa.pdf
2017-07-20
217
224
قابلیت اعتماد
توربین هیدروکنیتیکی
شبیه سازی جهتی
نمونه گیری مهم
شاخص ایمنی
احتمال خرابی
Reliability analysis of mechanical systems using directional simulation and an efficient importance sampling technique
Reliability analysis of mechanical systems, in some special circumstances, may suffer technical difficulties which need desirable solutions. One such a case may exist when working in a space of highly correlated random variables and/or the space of random variables with extremely different variances. If in these spaces; which are so-called "extremely non-proportional spaces"; the relevant limit state function is also highly nonlinear, simulation methods are normally preferred for reliability analysis. Directional simulation is one of these methods which is fully well-known. This method, however, may be not efficient if it is crudely applied in these spaces. In such conditions, directional simulation often needs a massive computational effort in order to achieve good and reasonable results. In this paper reliability analysis of a blade of a hydro-kinetic turbine (as an important mechanical system) is performed whose random variables' variances are extremely different and thus create a non-proportional space for directional simulation. To make the analysis more efficient, use of an importance sampling technique with a set of novel relationships is proposed in this paper. These relationships make the required calculations not only possible, they facilitate the computations to be very fast and efficient compared to those normally used in conjunction with traditional importance sampling methods.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-10448-en.pdf
2017-07-20
217
224
Reliability
hydrokinetic turbine
directional simulation
Importance Sampling
safety index
Probability of failure
Mohammad Reza
Moarefzadeh
1
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی عددی جریان تراکمپذیر بهروش (E-CUSP2011 (LDE در ساختار دادهای ضلعمحور در شبکههای مختلف
یکی از روشهای حل معادلات ناویر- استوکس برای تحلیل جریانهای آیرودینامیکی استفاده از روش حجم محدود است. با توجه به اینکه بیشتر این جریانها در محدوده تراکمپذیر هستند در اینجا به توصیف یکی از روشهای چگالی محور CUSP برای حل معادلات پرداخته شدهاست. در اینجا حالت LD را به روش CUSP اعمال شده و روش LDE را با استفاده از گسستهسازیهای جدید و بهبودیافته به وجود آورده و معادلات را برای یک شبکه دو بعدی بیسازمان تعمیم داده شدهاست. با توجه به اینکه در اینجا از ساختار دادهای ضلع محور استفاده شده در نتیجه قابلیت حل شبکههای بیسازمان و باسازمان را برای شبکههایی مورد نظر فراهم شدهاست. همچنین گسسته سازی بخش زمانی معادلات نیز از روش رانگ- کوتا استفاده شدهاست. در اینجا از رانگ- کوتا مرتبه 4 با توجه به اینکه محدوده پایداری قابل قبولی در مقایسه با حجم محاسبات بکار رفته دارد استفاده شدهاست. سپس به بررسی نتایج روش بهبود یافته جدید LDE(ECUSP2011) در شبکه بیسازمان دو بعدی پرداخته شده و نتایج آن را با روش قدیم CUSP1995 که این روش را نیز برای شبکه بیسازمان تعمیم یافته مقایسه شدهاست. نتایج بیانگر آن است که در روش جدید ارتقا یافته زمان همگرایی کاهش پیدا کرده و تعداد تکرار برای رسیدن به خطای مورد نظر کاهش یافتهاست. همچنین درصد خطای نتایج عددی در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی (همانند ضریب فشار) در روش جدید نسبت به روش قبلی کاهش پیدا کردهاست. علت این بهبود یافتن نتایج نیز قابلیت ترم استهلاکی روش جدیدتر در درست نشاندادن مکان شوک میباشد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-3734-fa.pdf
2017-07-20
225
235
جریان غیرلزج دوبعدی
روش E-CUSP or LDE) E-CUSP2011 (Low Diffusion
روش CUSP1995
شبکه بیسازمان و باسازمان ضلع محور
تراکمپذیر
Numerical Analysis of compressible flow using E-CUSP2011 (LDE) method in Edge-based data structure in different meshes
One of the methods for solving Navier-Stokes equations in order to analyse aerodynamic flows is using finite volume method. Since aerodynamic flows are mostly in the range of compressible flows, here one of the density based algorithm (CUSP) have been studied to connecting equations. So here by adding LD (Low diffusion) part to the CUSP method a new method LDE (Low diffusion E-CUSP) have been created which containing new improved discretizations and it has been extended for a unstructured two dimensional mesh. Because of using edge-based data structure it gives the ability to solve the unstructured and structured meshes. Also the discretization of time section is done explicitly by Runge-Kutta method. It has acceptable stability range in compare with the amount of calculation utilized. Then, the results of new improved method (LDE) have been studied for a unstructured 2d mesh and compared with old method which it has been improved for unstructured mesh. The results show that the convergence time and the number of iterations to reach desired error are reduced. Also error percentage of numerical results like pressure coefficient is reduced. Moreover, dissipation of this new method does better than first method in terms of capturing shock location in a proper way.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-3734-en.pdf
2017-07-20
225
235
Inviscid 2D Flow
CUSP2011Method (Low Diffusion E-CUSP or LDE)
CUSP1995 Method
Unstructured and structured edge-based grid
Compressible flow
Vahid
Esfahanian
1
AUTHOR
Behnoud
Jodeiri Habibi
2
AUTHOR
Maziar
Shafaee
3
University of Tehran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی تحلیلی و عددی پدیده آشوب در دینامیک وضعیت یک ماهواره در مدار بیضوی
در این مقاله، به بررسی تحلیلی و عددی پدیده آشوب در دینامیک وضعیت یک ماهواره صلب تحت تاثیر گشتاور اغتشاشی گرادیان جاذبه ناشی از حرکت در یک مدار بیضوی می پردازیم. در بخش تحلیلی، هدف اثبات وجود آشوب و سپس به دست آوردن رابطه ای برای عرض ناحیه آشوب بر اساس پارامترهای سیستم است. در بخش عددی، هدف اعتبارسنجی بخش تحلیلی با کمک دو روش عددی نگاشت پوانکاره و حساسیت به شرایط اولیه است. برای این کار ابتدا همیلتونین سیستم بدون اغتشاش استخراج می شود. این همیلتونین دارای سه درجه آزادی است. این در حالی است که دینامیک وضعیت در حالت بدون اغتشاش دارای دو ثابت حرکت شامل انرژی و ممنتم است. با استفاده از این دو ثابت حرکت و با کمک تبدیل کانونیکال سرت-آندویر، همیلتونین سیستم بدون اغتشاش کاهش مرتبه داده شده و تبدیل به یک سیستم یک درجه آزادی می شود. در ادامه، اغتشاشات ناشی از گرادیان جاذبه به خاطر حرکت در مدار بیضوی بر اساس متغیرهای سرت-آندویر و زمان تخمین زده میشود. در نتیجه این تخمین و ساده سازی، همیلتونین جدید سیستم یک درجه آزادی و تابعی از زمان میشود. پس از آن، تئوری ملنیکف برای اثبات وجود آشوب حول مدارات هتروکلینیک سیستم استفاده می گردد. به کمک این تئوری، ضخامت لایه آشوب در فضای متغیرهای سرت-آندویر به صورت یک رابطه تحلیلی تخمین زده می شود. نتایج نشان میدهد که روابط تحلیلی تطابق بسیار خوبی با نتایج عددی دارند. همچنین نتایج نشان می دهد که حتی برای خروج از مرکزهای بزرگ نیز این روابط صادق است.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-3666-fa.pdf
2017-07-20
236
244
آشوب
ماهواره صلب
مدار بیضوی
تبدیلات سرت-آندوریر
نگاشت پوانکاره
Analytical and Numerical Analysis of Chaos in Attitude Dynamics of a Satellite in an Elliptic Orbit
In this paper, we investigate chaos in attitude dynamics of a rigid satellite in an elliptic orbit analytically and numerically. The goal in the analytical part is to prove the existence of chaos and then to find a relation for the width of chaotic layers based on the parameters of the system. The numerical part is aimed at validating the analytical method using the Poincare maps and the plots obtained on the sensitivity to initial conditions. For this end, first, the Hamiltonian for the unperturbed system is derived. This Hamiltonian has three degrees of freedom due to the three-axis free rotation of the satellite. However, the unperturbed attitude dynamics has two first-integrals of motion, namely, the energy and the angular momentum. Next, we use the Serret-Andoyer transformation and reduce the unperturbed system Hamiltonian to one-degree of freedom. Then, the gravity gradient perturbation due to moving in an elliptic orbit is approximated in Serret-Andoyer variables and time. Due to this approximation and simplification, the system Hamiltonian transforms to a one-degree-of-freedom non-autonomous one. After that, Melnikov’s method is used to prove the existence of chaos around the heteroclinic orbits of the system. Finally, a relation for calculating the width of chaotic layers around the heteroclinic orbits in the Poincare map of the Serret-Andoyer variables is analytically derived. Results show that the analytical method gives a good approximation of the width of chaotic layers. Moreover, the results show that the analytical method is accurate even for orbits with large eccentricities.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-3666-en.pdf
2017-07-20
236
244
Chaos
Rigid satellite
Elliptic Orbit
Serret-Andoyer Transformation
Poincare map
Seyed Hossein
Sadati
1
Assistant Professor
AUTHOR
Mohammad Reza
Chegini
2
AUTHOR
Hassan
Salarieh
3
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
اثر نقص هندسی بر کمانش محوری پوستههای ساده و مشبک کامپوزیتی با و بدون گشودگی
هرچند مطالعات گستردهای در زمینه اثر نقص هندسی بر کمانش پوستههای ساده انجام شده است، اما پوستههای مشبک کمتر مورد توجه قرار گرفتهاند. در مقاله حاضر اثر نقص هندسی بر کمانش پوستههای ساده و مشبک کامپوزیتی با و بدون گشودگی بررسی شده است. بدین منظور نمونههای آزمایشگاهی مختلفی ساخته و تست شده است. همچنین طبق استاندارد، خواص مکانیکی الیاف و زمینه و نیز درصد حجمی الیاف به کار رفته در پوسته و ریب تعیین شده و نهایتاً خواص مکانیکی هر یک از اجزا به کمک روابط میکرومکانیک محاسبه شده است. از این خواص برای مدلسازی دقیق مسئله در نرمافزار المان محدود آباکوس استفاده شده است. دو تحلیل خطی مقدار ویژه و نیز تحلیلی غیر خطی، که امکان در نظر گرفتن نقص هندسی را فراهم میکند، به کار گرفته شده است. نتایج به دست آمده از مدل عددی به کمک نتایج تست تجربی اعتبارسنجی شده است. در نهایت با استفاده از این مدل، اثر اندازه ضریب نقص هندسی بر پوستههای ساده و مشبک با و بدون گشودگی مطالعه شده است. نتایج به دست آمده نشان میدهد که میزان اثرگذاری نقص هندسی بر بار بحرانی پوسته مشبک کمتر از پوستههای ساده است، با این وجود در نظر نگرفتن این نقایص و استفاده از تحلیل مقدار ویژه بار بحرانی را بسیار بیشتر از مقدار واقعی تخمین میزند. این موضوع به خصوص برای پوستههای بدون گشودگی از اهمیت بیشتری برخوردار است. چرا که در وجود گشودگی در پوستهها خود به عنوان یک نقص قابل توجه عمل کرده و اثرگذاری نقص هندسی را کاهش میدهد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-5451-fa.pdf
2017-07-20
245
256
نقص هندسی
پوسته مشبک کامپوزیتی
گشودگی
تست تجربی
مطالعه عددی
The effect of geometrical imperfection on the axial buckling of unstiffened and stiffened composite cylinders with and without cutout
Although many researchers investigated the effect of geometrical imperfection on the buckling load of unstiffened shells, the stiffened shells were not studied yet. In this paper, the effects of geometrical imperfection the buckling load of unstiffened and stiffened composite shell with and without cutout are investigated. For this goal, several specimens are manufactured and tested. The mechanical properties of fibers and resin matrix and volume fraction of fibers in the shell and the stiffeners are determined based on the standard tests. Finally, the mechanical properties of each component are calculated by micromechanical relations. These properties are used for finite element modeling by ABAQUS package. Linear eigen value analysis and nonlinear RIKS method -which can consider the geometrical imperfection- are used. FE results are validated in comparison with experimental tests. Using FE model, the effects of imperfection amplitude on the buckling behavior of unstiffened and stiffened shell with and without cutout are studied. The results show that geometrical imperfections have more effect on the buckling load of unstiffened shells in comparison with stiffened ones. Nevertheless, ignoring these imperfections and using eigen value analysis overestimate the buckling load. This fact is more evidence for shells without an opening. In perforated shells, the cutout itself represents an imperfection that is much more significant than geometric imperfections.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-5451-en.pdf
2017-07-20
245
256
Geometrical Imperfection
Stiffened Composite Cylinder
opening
Experimental study
Numerical analysis
Ali
Talezadehlari
1
AUTHOR
Gholam Hossein
Rahimi
2
Tarbiat Modarres Univ
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بهبود عملکرد مبدل حرارتی لوله در لوله در آب شیرینکن تراکم بخار و ارایه رابطه نیمه تجربی عدد ناسلت
شیرینسازی آب به روش تراکم بخار یکی از روشهای موثر در مقیاس کوچک میباشد. این نوع آب شیرینکن دارای دو جریان خروجی گرم است. از این جریانها در یک مبدل حرارتی برای پیشگرم نمودن آب تغذیه ورودی استفاده میشود. در این پژوهش مبدل حرارتی لوله در لوله به عنوان پیشگرمکن حرارتی با تعداد لولههای داخلی متفاوت، طراحی و ساخته شد. این مبدل شامل تعدادی لوله داخلی است، هر یک از لولهها مسیری جداگانه برای یک جریان گرم است. آزمایش ها برای مبدل با یک، دو و سه لوله داخلی انجام شد. میزان دبی 30 تا 120 لیتر در ساعت در لوله بیرونی و 20 تا 90 لیتر در ساعت در لولههای داخلی در نظر گرفته شده است. نتایج نشان داد با افزایش تعداد لولههای داخلی از یک به سه، ضریب انتقال حرارت 29 درصد افزایش مییابد. اما کاهش قطر هیدرولیکی معادل لوله بیرونی به میزان 38.4 درصد ، موجب شد، ناسلت میانگین 22 درصد کاهش یابد. برای تعیین تعداد لوله داخلی معیار ضریب بیبعد بهبود عملکرد به صورت نسبت تغییرات نرخ انتقال حرارت به توان لازم برای پمپاژ جریان تعریف شد. بررسی عملکرد مبدل نشان داد که افزایش تعداد لولههای داخلی از 1 به 2 موجب بهبود عملکرد میشود. اما در افزایش تعداد لولههای داخلی از 2 به 3 تاثیر قابل ملاحظهای بر عملکرد مبدل مشاهده نمیشود .در پایان یک رابطه نیمه تجربی برای عدد ناسلت میانگین در مبدل با دو لوله داخلی که بهترین گزینه برای استفاده در آب شیرینکن، در این محدوده از دبی میباشد، ارایه گردید.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-654-fa.pdf
2017-07-20
257
264
مبدل حرارتی لوله در لوله
تراکم بخار
آبشیرینکن
ضریب انتقال حرارت
Performance enhancement of tube-in-tube heat exchanger utilized in mechanical vapor compression system along with its semi-empirical Nusselt number
Vapor compression is an effective method of desalination in a small scale system. Such system has two hot outlet flows. These flows are used to preheat the feedwater. In this research, tube-in-tube heat exchanger with different number of inner tubes was designed and constructed as preheater. This heat exchanger contains many inner tubes where each tube is a separate inner flow line for hot flow. Heat exchanger was tested with one, two and three inner tubes. Volumetric flow rates varried from 30 to 120 lit/hr in annulus and 20 to 90 lit/hr for inner tubes respectively. The results showed that by changing number of inner tubes from 1 to 3, heat transfer increased 29%. However, 38.4% decrease in equivalent hydraulic diameter led to 22% drop in average nusselt number. Afterward, a dimensionless coefficient of performance enhancement, defined as the ratio of heat transfer rate variation and the required pumping power, used to determine number of inner tubes. The results implied that heat exchanger performance improved by increasing the number of inner tubes from 1 to 2. But there is no significant improvement when number of inner tubes changes from 2 to 3. Finally, a semi-emperical equation is presented for determination of Nusselt number in a heat exchanger with two inner tubes. This study indicated that this type of heat exchanger has the best performance for the system within the tested range.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-654-en.pdf
2017-07-20
257
264
tube-tube heat exchanger
Vapor compression
Desalination system
Heat Transfer Coefficient
Seyed Mostafa
khodashenas
1
AUTHOR
Mahsa
Hajialibabaie
2
AUTHOR
Ali
Keshavarz Valian
3
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بهینهسازی توپولوژی سازههای پیوسته بر اساس قابلیت اطمینان با استفاده از الگوریتم ازدحام ذرات
بهینهسازی و قابلیت اطمینان دو کلید اساسی در طراحی سازهای است. بهینهسازی توپولوژی بر اساس قابلیت اطمینان روشی قوی و امیدبخش برای پیدا کردن توپولوژی بهینه با در نظر گرفتن عدم قطعیت است. در این مقاله بهجای تقریب تابع حالت حدی و سپس استفاده از الگوریتمهای جستجوی محتملترین نقطه شکست که بهطور معمول در بهینهسازی توپولوژی بر اساس قابلیت اطمینان مورد استفاده قرار میگیرد، از الگوریتم ازدحام ذرات با بهرهگیری از روش اندازهگیری عملکرد پیشنهاد میشود. در الگوریتم پیشنهادی نیاز به استفاده از ضریب جریمه که انتخاب مناسب آن در همگرایی فرایند جستجو بسیار مهم است، نمیباشد. علاوه بر آن نیاز بهتقریب تابع حالت حدی، محاسبه مشتقات تابع حالت حدی نسبت به متغیرهای تصادفی و همچنین مشکل همگرایی روشهای جستجوی محتملترین نقطه شکست برای توابع حالت حدی پیچیده را ندارد. در این مقاله بهینهسازی توپولوژی بر اساس قابلیت اطمینان با استفاده از بهینهسازی دو جهتی تکاملی سازهها با طرح فیلتر بهبود یافته ارائه میشود. توپولوژی به دست آمده با بهینهسازی توپولوژی بر اساس قابلیت اطمینان با توپولوژی به دست آمده از بهینهسازی توپولوژی قطعی مقایسه میشود. نتایج نشان میدهد الگوریتم ازدحام ذرات میتواند بهطور مؤثر در بهینهسازی توپولوژی بر اساس قابلیت اطمینان به کار گرفته شود و استفاده از آن نیز ساده و آسان است.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-151-fa.pdf
2017-07-20
265
272
قابلیت اطمینان
الگوریتم ازدحام ذرات
بهینهسازی دو جهتی تکاملی سازهها
Reliability-based topology optimization of continuous structure using particle swarm algorithm
Reliability and optimization are two key elements for structural design. The reliability-based topology optimization (RBTO) is a powerful and promising methodology for finding the optimum topologies with the uncertainties. In this paper, the particle swarm algorithm (PSO) using performance measure approach (PMA) is proposed in the RBTO procedure. Conventionally, the approximate limit state function along with the most probable point (MPP) search algorithms is used for calculation the reliability index. On the other hand, the choice of penalty function for having a convergent search plays a critical role. In addition one does not need to use approximate limit state function and calculating the derivatives of limit state function with respect to random variables. Furthermore, the convergence problem of the MPP search algorithms for complicated limit state functions does not exist. This paper presents RBTO using bi-directional evolutionary structural optimization (BESO) with an improved filter scheme. The topologies obtained by RBTO are compared with that of obtained by deterministic topology optimization (DTO). Results of the RBTO using PSO show that PSO can be effectively applied to RBTO and its use is quite simple.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-151-en.pdf
2017-07-20
265
272
Reliability
Particle Swarm Algorithm
Bidirectional evolutionary structural optimization
Hamed
Mohammadzadeh
1
Mechanical Engineering Department, Ferdowsi University of Mashhad
AUTHOR
Mohammad Hossein
Abolbashari
2
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
مدلسازی عددی پخش امواج سیلاب در شبکههای فاضلاب با استفاده از روش اِچاِلاِلسی تغییریافته در حالت یکبعدی و دوبعدی
مدلسازی امواج سیلاب در داخل شبکههای فاضلاب شهری بسیار پیچیده است. این پیچیدگی به صورت کلی ناشی از پخش رژیمهای مختلفی از جریان در داخل شبکههای فاضلاب میباشد که ممکن است در نقاط تقاطع شبکه، با یکدیگر برخورد نمایند. هدف اصلی در مقاله حاضر، مدلسازی و تقریب هیدرودینامیک این نوع از برخوردهای جریان با استفاده از معادلات آبهای کمعمق است. برای حل معادلات آبهای کمعمق در اینجا، از حل ریمان تقریبی اِچاِلاِلسی مرتبه دوم بهره گرفته میشود که قادر است با استفاده از نوعی از ترکیب سرعتهای ریمان، پخش امواج را بر روی سطوح خشک و تَر شبیهسازی نماید. عبارات اصطکاک در مدل مورد نظر به طور جداگانهای در داخل عبارات منبع لحاظ میگردند. در ابتدا، الگوی عددی معرفیشده بدون در نظر گرفتن عبارات اصطکاک برای شبیهسازی امواج انبساطی و ایستا، بر روی سطح خشک و تر اعمال شده و نتایج حاصل، با حل دقیق مقایسه میگردند. سپس عبارات اصطکاک برای مدل آبهای کمعمق معرفی شده، لحاظ گردیده و مساله شکست سد در حالت یکبعدی در حالتهای خشک و تَر با نتایج حاصل از نرمافزار استار سیدی که یک حلکننده معادلات ناویر استوکس میباشد، مقایسه میگردند. در نهایت، برخورد امواج سیلاب در حالت دو بعدی در یک شبکه فاضلاب با مقطع مستطیلی در نظر گرفته شده و مجددا نتایج با نرمافزار استار سیدی صحتسنجی میگردد. نتایج عددی حاصل نشان میدهد که الگوی عددی ارائه شده در دو حالت یک و دو بعدی تطابق بسیار خوبی با حل دقیق و حلکننده معادلات ناویر استوکس دارد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-6059-fa.pdf
2017-07-20
273
282
معادلات آبهای کمعمق
حلکننده ریمان اِچاِلاِلسی
برخورد موجها
شبکه فاضلاب
معادلات ناویر استوکس
Numerical Modelling of Flood Waves Propagation in Sewer Networks using one- and Two-Dimensional Modified HLLC Method
Modelling of flood waves within surface and subsurface network is quite complicated. This complexity is mainly with respect to different flow regimes propagation into the sewer network which interacts with each other at connections between underground networks. The main purpose of the present paper is modelling and hydrodynamic prediction of these types of bore interactions using the shallow water equations. The shallow water equations are then solved using a second-order accurate HLLC Riemann which is able to model the wave propagation over wet and dry states based upon a combination of particular Riemann wave speeds. Friction terms are treated in a separate way within the associated source terms. First, the numerical solver is employed to model the shock and rarefaction waves over the wet and dry states and the achieved numerical results are compared with the exact solution. Then, the effect of friction terms for the one-dimensional dam failure propagation over wet and dry bed is considered and the computed results are compared with the STAR-CD which is a Navier-Stokes solver. Finally, two-dimensional flood wave propagation is modelled within a rectangular sewage section and the obtained results are validated with the three-dimensional STAR-CD results. The numerical results demonstrate that the defined numerical solver in both one and two-dimensional provides very good agreement with the exact solution and Navier-Stokes solver.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-6059-en.pdf
2017-07-20
273
282
Shallow Water Equations
HLLC Riemann solver
Interacting bores
Sewer network
Navier-Stokes Equations
Hossein
Mahdizadeh
1
Faculty member of Birjand University
AUTHOR
Hadi
Cheharbidi
2
M.Sc graduate in Civil-Eng from Graduate University of Advanced Technology, Kerman, Iran
AUTHOR
Sadegh
Moodi
3
M.Sc graduated in Civil-Eng from University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
ارزیابی مدل گرادیانی تنظیمشده در محاسبه تانسور تنش مقیاسهای زیرشبکهای با تصحیح حلگر پیمپلفوم در نرمافزار اپنفوم
مدلسازی مناسب مقیاسهای زیرشبکهای در تعیین دقت محاسبات روش شبیهسازی گردابههای بزرگ در تحلیل جریانهای آشفته از اهمیت بهسزایی برخوردار است. در سالهای اخیر، شاخه جدیدی از مدلهای زیرشبکهای موسوم به مدلهای گرادیانی در محاسبه تانسور تنش و بردار شار حرارتی مقیاسهای زیرشبکهای توسعه یافتهاند و در روش شبیهسازی گردابههای بزرگ مورد استفاده قرار گرفتهاند. در این پژوهش، برای اولین بار معادلات مدل زیرشبکهای گرادیانی تنظیمشده در نرمافزار اپنفوم پیادهسازی شده و ایده تصحیح حلگر پیمپلفوم برای بهبود دقت نتایج مدل مذکور استفاده شده است. این مدل بر مبنای بسط سری تیلور تنش مقیاسهای زیرشبکهای بنا شده است و از فرضیه تعادلی محلی به منظور ارزیابی انرژی جنبشی مقیاسهای زیرشبکهای استفاده میکند. برای ارزیابی دقت مدل گرادیانی تنظیمشده و تغییرات اعمال شده در حلگر پیمپلفوم، شبیهسازی جریان کانال آشفته در عدد رینولدز اصطکاکی 395 با استفاده از نرمافزار متن باز اپنفوم انجام شده و نتایج روش فوق با دادههای شبیهسازی عددی مستقیم و دیگر مدلهای مختلف زیرشبکهای مانند مدل اسماگرینسکی، اسماگرینسکی دینامیکی و دیردورف مقایسه شده است. نتایج نشان میدهد که مدل گرادیانی تنظیمشده کمیتهای آشفتگی مرتبه اول و مرتبه دوم را با دقت بالایی بازیابی میکند.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-10186-fa.pdf
2017-07-20
283
294
مدل گرادیانی تنظیمشده
تانسور تنش مقیاسهای زیرشبکهای
جریان کانال آشفته
نرم افزار اپنفوم
Evaluating modulated gradient model in computing subgrid scale tensors
Accurate modeling of the sub-grid scales (SGS) is crucial in determining the accuracy of the large eddy simulations (LES) in turbulent flow analysis. In recent years, new branches of the sub-grid scales models called gradient-based models were developed in computing the sub-grid scales stresses and heat fluxes and used in large eddy simulations. In this work, the modulated gradient model (MGM) equations were implemented in the OpenFOAM package, and pimpleFoam solver was modified to improve the solution accuracy. The modulated gradient model is based on the Taylor-series expansion of the sub-grid scales stress and employs the local equilibrium hypothesis to evaluate the sub-grid scales kinetic energy. To assess the accuracy of the modulated gradient model as well as the improved pimpleFoam solver, turbulent channel flow at a frictional Reynolds number of 395 was simulated via the OpenFOAM package and results were compared with the direct numerical simulation (DNS) data as well as the numerical solution of the Smagorinsky, Dynamic Smagorinsky, Deardorff models. The results show that modulated gradient model evaluates first and second order turbulence parameters with a high-level of accuracy.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-10186-en.pdf
2017-07-20
283
294
Modulated Gradient Model (MGM)
Sub-Grid Scale Stress Tensor
Turbulent Channel Flow
OpenFOAM Software
Elyas
Kermani
1
AUTHOR
Ehsan
Roohi
2
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی فرآیند شکلدهی تدریجی لوله و تاثیر پارامترهای موثر در فرآیند بر کیفیت محصول نهایی
تولید سازه هایی با وزن کم و استحکام بالا در صنایع رو به گسترش می باشد. از این رو استفاده از پروفیل ها و لوله های خمکاری شده در سازه ها رو به افزایش است. در این مقاله روش شکل دهی تدریجی لوله، برای خمکاری لوله بررسی شده است. در این روش استفاده از ترکیب شکل دهی چرخشی و خمکاری لوله بطور همزمان، باعث بهبود فرآیند خمکاری برای فلزات با استحکام بالا می شود. در ابتدا مدلی تحلیلی برای فرآیند شکل دهی تدریجی لوله ارائه شده است. از این مدل برای آشنایی با فیزیک فرآیند و برای تعیین میزان گشتاور خمکاری مورد نیاز استفاده شده است. در ادامه مدلسازی عددی فرآیند شکل دهی تدریجی لوله برای پیش بینی عیوب ناشی از خمکاری نیز انجام گرفته است. از مدلسازی عددی نیز برای بررسی پارامترهای موثر در فرآیند شکل دهی تدریجی لوله، نظیر سرعت تغذیه ی مرحله دوم، سرعت دورانی ابزار شکل دهی چرخشی، سرعت تغذیه محوری لوله در کل فرآیند و اثر زاویهی حملهی غلتکهای ابزار شکلدهی چرخشی ، استفاده شده است و نتایج بدست آمده نشان دهنده ی آن است که می توان از مدل عددی عیب های وابسته به سرعت فرآیند را مورد بررسی قرار داد و پیش از تولید محصول پارامترهای مناسب را برای تولید محصول نهایی با کیفیت بالاتر انتخاب نمود.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-9177-fa.pdf
2017-07-28
295
306
خمکاری لوله
شکل دهی تدریجی لوله
مدل تحلیلی
مدل عددی
Investigation of the incremental tube forming process and the influence of the vital process parameters on the quality of final product
Manufacturing structures with light weight and high strength in the industry is growing. Therefore, use of bent profiles and tubes in structures is increasing. In this paper, method of the incremental tube forming for bending tube is investigated. In this method using combination of spining and bending tube simultaneously improves the bending process for high-strength metals. The analytical model for incremental tube forming process is provided. The model is used for understanding the physics of the process and determine the amount of the required bending moment. In addition, numerical modeling of the incremental tube forming process for to forecast failures caused by bending is performed. The numerical modeling has been used to evaluate the effective parameters on the incremental tube forming process, such as feeding the second step, the rotational speed of spinning tool, feeding tube axis in the whole process and the effect of attack angle the spinning rolls and the results show The numerical model can be used to examine defects related to the speed of the process and Before producing the appropriate parameters to produce higher quality final product selected.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-9177-en.pdf
2017-07-28
295
306
Bending tube
Incremental tube forming
analytical model
Numerical model
Ali
Basti
1
Assistant Professor/ University of Guilan
AUTHOR
Hamed
khanipoor
2
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
اثر هندسه لبههای اتصال بر تنشهای پسماند در جوشکاری لولههای غیرهمجنس
در این مقاله رفتار مکانیکی- حرارتی فرآیند جوشکاری ذوبی برای تعیین میزان اثر هندسه لبهی جوش بر اندازه و توزیع تنش پسماند در اتصالات غیرهمجنس تجزیه و تحلیل شده است. از این رو یک زیربرنامه موثر و کارآمد در یک مدل المان محدود تایید شده جهت در نظرگرفتن اثرات تبدیل فاز در تحلیل عددی توسعه داده شده است. برای تایید مدل از دادههای تجربی اتصالات همجنس و غیرهمجنس که با روش کرنشسنجی سوراخ بدست آمدند استفاده شده است. ارتباط خوبی بین نتایج المان محدود و دادههای تجربی بدست آمد. نتایج نشان داد روش محاسباتی توسعه یافته در این مطالعه یک روش موثر جهت پیشبینی تنش پسماند در اتصالات غیرهمجنس است. اثر ضخامت دیواره لوله، شکل شیار جوش و فاصله گشودگی ریشه روی تنشهای پسماند جوشکاری در لولههای جوش داده شده بصورت لب به لب با استفاده از مدل المان محدود حاضر مورد مطالعه قرار گرفت. مشاهده شد که با افزایش ضخامت لوله، تنشهای پسماند محوری کششی در سطح داخلی اتصالات غیرهمجنس در طرف فولاد زنگ-نزن کاهش مییابد اما در طرف فولاد کربنی تاثیر قابل توجهی ندارد. با افزایش ضخامت دیواره لوله بهخصوص در طرف فولاد کربنی تنشهای پسماند محوری فشاری در سطح داخلی و تنشهای پسماند محوری کششی در سطح خارجی افزایش مییابند. افزایش زاویه شیار جوش و فاصله گشودگی ریشه تنها در طرف فولاد کربنی منجر به بالا رفتن تنشهای پسماند محوری فشاری در سطح داخلی و تنشهای پسماند محوری کششی در سطح خارجی میشوند.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-10720-fa.pdf
2017-07-28
307
315
تنشهای پسماند
شکل شیار
گشودگی ریشه
Effect of edge preparation on residual stress of welding in dissimilar joints
In this paper, thermo-mechanical behavior of the welding process was analyzed to determine the effect of edge preparation on the residual stress magnitude and distribution in dissimilar joints. By using a verified finite element model, an efficient user subroutine was developed to consider the effects of phase transformation. In order to verify the model, experimental data for similar and dissimilar joints, obtained by deep hole drilling method, were utilized. Good agreement was observed between the finite element and experimental data. The results indicated that the developed computational method is an effective tool to predict the residual stress of dissimilar weld joints. The present finite element model was developed in a butt-welded pipe to consider the effect of pipe wall-thickness, groove shape and root opening distance. It was observed that the pipe wall-thickness has important influences on the distribution and magnitude of residual stress. Moreover, By increasing the pipe thickness in the dissimilar butt-welded pipes, tensile axial residual stresses on the inner surface of the dissimilar joint decreased on the stainless steel side, but only a small variation was observed on the carbon steel side. compressive axial residual stresses on the inner surface and the tensile axial residual stresses on the outer surface increased by increasing the pipe wall thickness especially on the carbon steel side. Increasing of the weld groove shape and root opening distance lead to higher compressive axial stresses on the inner surface and higher tensile axial stresses on the outer surface, only on the carbon steel side.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-10720-en.pdf
2017-07-28
307
315
Residual stresses
groove shape
root opening distance
mehran
charkhi
1
AUTHOR
Davood
Akbari
2
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی تجربی و شبیه سازی عددی توزیع تنش های پسماند غلتک های نورد در فنآوری کوبش التراسونیک
در این تحقیق برای تعیین تنش پسماند غلتک های نورد از جنس فولاد گرافیتی (GSH48) ، روش غیر مخرب پراش اشعه ایکس استفاده شد.در این روش، برای تعیین تنش پسماند از تغییرات فاصله بین صفحات کریستالی به عنوان کرنش استفاده می کند. تعیین تنش پسماند بر روی نمونه ها قبل و بعد از فناوری کوبش التراسونیک (UPT) در عمق های مختلف انجام شد. در فنآوری کوبش التراسونیک با ایجاد کار سختی و فشردگی در لایه های سطحی قطعه کار باعث بهبود برخی خواص مکانیکی از جمله تنش پسماند میشود. با شبیه سازی و ساخت ابزار ارتعاشی التراسونیک و نصب آن بر روی دستگاه تراش، عملیات UPT بر روی نمونه های آماده شده از غلتک های نورد انجام گرفت. اندازه گیری تنش پسماند از سطح تا عمق 0.5 میلیمتر، قبل و بعد از فرایند کوبش التراسونیک انجام شد. با شبیه سازی عددی فنآوری کوبش التراسونیک، توزیع تنش پسماند تجربی و شبیه سازی عددی مقایسه گردید. نتایج مبین افزایش تنش پسماند فشاری در حدود 0.4 میلیمتر از سطح بعد از عملیات UPT میباشد. افزایش تنش پسماند فشاری باعث اقزایش استحکام و عمر خستگی آنها می شود و راندمان کاری آنها اقزایش مییابد. محاسبه اندازه دانه سطح بعد از عملیات کوبش التراسونیک از روی الگوی پراش پرتو X با استفاده از رابطه ویلیامسون – هال انجام گرفت که اندازه دانه 60.2 نانومتر حاصل شد. این ریز دانه شدن ساختار سطح به دلیل چینش مجدد نابجایی ها در اثر ارتعاش با فرکانس بالا و تغییر شکل شدید پلاستیک بعد از عملیات UPT رخ میدهد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-10652-fa.pdf
2017-07-28
316
324
فنآوری کوبش التراسونیک
آباکوس
پراش پرتو X
تنش های پسماند
اندازه دانه
Investigation of experimental and numerical simulation of residual stresses distribution of rolling mill rolls in ultrasonic peening technology
In this study, a non-distractive method of x-ray diffraction (XRD) was used to determine residual stress of rolling mill rolls made of graphite steel (GSH48). This method utilizes the variations of distance between crystal planes as strain. The determination of residual stress was performed samples in different depths before and after conducting ultrasonic peening technology. In UPT process, impacts were exerted on the workpiece ball tool, resulting in the improvement of some mechanical properties such as residual stress by creating work hardening and compression. After the simulation and manufacturing of ultrasonic vibratory tool and then the installation of that on lathe machine, UPT operations were conducted on the prepared samples. Measuring residual stress from surface to 0.5 mm depth was performed before and after the UPT process. After the numerical simulation of the UPT, the distribution of experimental residual stress and numerical simulation was compared that the results suggested the increase of compressive residual stress about 0.4 mm from the surface after the UPT process. The rise of compressive residual stress in the rolling mill rolls leads to the increase of their strength and fatigue life and as a result, their working efficiency is boosted. After the UPT process, the grain size of the surface was calculated from the model of the x-ray diffraction using Viliamson-Hall relation that grain size was obtained 60.2 nm. The refinement of surface structure arises because of displacement arrangement again due to vibration with high frequency and severe plastic deformation after the UPT process.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-10652-en.pdf
2017-07-28
316
324
Ultrasonic Peening Technology (UPT)
Abaqus
X-ray diffraction
Residual stresses
Grain size
Alireza
Abbasi
1
AUTHOR
Saeid
Amini
2
AUTHOR
Ghanbarali
Shikhzade
3
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
پیاده سازی عملی کنترلر PID - تطبیقی مدل مرجع (MRAC) برای سکوی پایدارساز دوربین دو درجه آزادی
در این مقاله، روش کنترل تطبیقی مدل مرجع جهت تنظیم خودکار پارامترهای کنترلر یک پایدارساز دوربین ارائه میشود، بنحوی که پاسخ سیستم تحت شرایط اینرسی مختلف از پاسخ مدل مرجع واحدی پیروی نماید. پایدارساز دوربین یا گیمبال مشتمل بر یک پایه متحرک است که با اتصال فعال یا غیر فعال به دوربین، قابلیت هموارسازی حرکت و تثبیت تصاویر در مقابل چرخشها و لرزشهای سکو را دارد. یکی از مشکلات گیمبالهای تجاری موجود در بازار این است که فقط قادر به حمل دوربینهای مخصوص به خود میباشند و اگر دوربین دیگری بر روی این گیمبالها بسته شود، نمیتوانند عملکرد مناسب اولیه خود را حفظ کنند. این مشکل به دلیل تفاوت اینرسی و محل مرکز جرم دوربینهای مختلف با یکدیگر است. در این مقاله، در راستای حل این مشکل، روش کنترلری بلادرنگی به کمک برد آردوینو بر روی سیستم واقعی پیاده سازی عملی شده است. در ابتدا طراحی و ساخت گیمبال دو درجه آزادی انجام گردیده و سپس پیاده سازی عملی کنترلر PID-تطبیقی مدل مرجع بر روی آن صورت پذیرفته است. در انتهای مقاله، تحلیل عددی برای بررسی عملکرد عملی کنترلر تطبیقی مدل مرجع در مقاوم بودن نسبت به اغتشاشهای وارده به سیستم مورد بررسی قرار گرفته است.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-6749-fa.pdf
2017-07-28
325
332
پایدار ساز گیمبال
پیاده سازی عملی
کنترلر تطبیقی مدل مرجع
تثبیت کننده
Practical implementation of a PID - Model Reference Adaptive Controller (MRAC) for a 2-DOF Camera Gimbal
Using model reference adaptive control, we are looking for automatic setting of controller parameters such that the system response under different inertial conditions follows a single reference model. A camera stabilizer or gimbal consists of a movable stand for camera that enables a smooth picture capture. One of the inconveniencies of the commercial gimbals is that they are specific to carry their own cameras. If a new camera is installed on them, the gimbal cannot maintain its primary function properly. This problem occurs because of the different mass, inertia and centroid position of cameras. One of the important aspects in this particular application is the real-time implementation of control laws developed on software environments such as MATLAB on the real system. In this paper, a two-degrees of freedom gimbal has been designed and fabricated with paying attention to use hardwares ith fast response time. Then a PID- Model Reference Adaptive Control has been implemented on this hardware. Finally, the efficiency and robustness of this model reference adaptive controller was investigated both numerically and practically against various sources of disturbances .
http://mme.modares.ac.ir/article-1-6749-en.pdf
2017-07-28
325
332
Gimbal
Model Reference Adaptive Control
stabilizer
Mahdi
Haj Mohammadi Hossein Abadi
1
AUTHOR
Hamed
Shahbazi
2
AUTHOR
Hossein
Karimpour
3
AUTHOR
Kamal
Jamshidi
4
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بهینه سازی و تحلیل اگزرژی پیشرفته سیکل کلاسیوس-رانکین با پیش گرم کن آب تغذیه برای استفاده در نیروگاههای خورشیدی
با توجه به قیمت رو به رشد انرژی، کمبود منابع و مسایل محیط زیستی، اهمیت کاهش مصرف انرژی و بهینهسازی صنایع مرتبط با انرژی بیش از پیش اشکار شده است. انرژی خورشیدی نیز از جمله راه حلهای مناسب برای بدست اوردن انرژی پاک و ارزان هستند. در مرحلهی اول از Aspen HYSYS برای شبیه سازی سیکل مورد نظر استفاده شدهاست. در ادامه آنالیز اگزرژی روی سیکل انجام گرفتهاست که براساس نتایج، سه جزء LPT2،LPT3 و HEX2 بیشترین میزان تخریب اگزرژی سیستم را شامل میشوند و از این منظر در اولویت بازنگری قرار دارند. سپس با انجام آنالیز اگزرژی پیشرفته سعی در تحلیل دقیقتر نتایج آنالیز اگزرژی شدهاست. در این بخش با جداسازی تخریب اگزرژی اجزای سیستم به چهار بخش درونزا/برونزا و قابل اجتناب/غیر قابل اجتناب، به بررسی عامل اصلی بروز تخریب اگزرژی در اجزا پرداخته شدهاست. بر طبق نتایج، سه جزئی که دارای بیشترین میزان تخریب اگزرژی هستند، عامل اکثر تخریب اگزرژی برونزای سیستم نیز میباشند که در واقع میتوان با بهبود عملکرد این اجزاء، تخریب اگزرژی در اجزای دیگر را نیز کاهش داد. در نهایت با انتخاب متغیرها و توان خروجی سیکل به عنوان تابع هدف و به کارگیری نرمافزار Aspen HYSYS برای بهینهسازی، سیستم بهینهسازی و پارامترهای بهبود یافتهی ان با حالت پایه مقایسه شدهاست که بر اساس ان توان استحصالی سیستم افزایش و تخریب اگزرژی و هزینه محصولات کاهش یافتهاست
http://mme.modares.ac.ir/article-1-9235-fa.pdf
2017-07-28
333
342
نرم افزار اسپن
انرژی خورشیدی
آنالیز اگزرژی پیشرفته
بهینه سازی
Optimization and advanced exergy evaluation of a Clausius-Rankine cycle to be used in solar power systems
Regarding the growing cost of energy, shortage of resources, and environmental issues, the importance of reducing energy consumption and optimization of related industries has been revealed more than anytime. Solar energy is one of the suitable solutions to acquire clean and cheap energy. The first step is to design the cycle using Aspen HYSYS simulator. After that exergy analysis is carried out on the proposed system. Results show that LPT2, LPT3 and HEX2 have the highest exergy destruction and should be considered for revision. Results of exergy analysis are then examined more deeply with the help of advanced exergy analysis. In this section exergy destruction is divided into four parts, endogenous/exogenous and avoidable/unavoidable to investigate the precise reason of the components’ exergy destruction. Results show that the three components which had the most exergy destruction, are the real reason behind exogenous exergy destruction of the system so by optimizing these components we can also decrease the total exergy destruction of the system too. At last by choosing the right variables and total produced work as the primary function, the optimization is done using the Aspen HYSYS optimizer and the optimized parameters are compared to the basic parameters which resulted in more power production and less exergy destruction and production cost.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-9235-en.pdf
2017-07-28
333
342
Aspen HYSYS
Solar Energy
Advanced exergy analysis
Optimization
Nozar
Akbari
1
AUTHOR
Soheil
Sheikhi
2
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
مطالعهی عددی کوبش گُوِهی صلب به سطح آب در حالت متقارن و نامتقارن با بکارگیری نرمافزار اوپِنفوم
در این مقاله، مسئلهی ورود گُوِهی صلب تحت شرایط مختلف به آب با استفاده از روش تحلیل عددی مورد ارزیابی قرار میگیرد. این مسئله همچنان بعنوان یکی از موضوعات بنیادی در مطالعات هیدرودینامیکی مطرح بوده و بعنوان مرجعی برای مطالعات پدیدههایی نظیر کوبش شناخته میشود. محاسبهی دقیق فشار ناشی از پدیدهی برخورد به سطح آب میتواند در تحلیل مناسب سازهی شناورها بکار گرفته شود. در این پژوهش، با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی بر اساس کد متنباز اوپِنفوم و حل عددی معادلات حاکم بر سیال دوفازی، متغیرهای مهمی نظیر سرعت و فشار سیال مورد ارزیابی قرار گرفته است. به منظور بررسی صحت نتایج عددی بدست آمده از تحلیل حاضر، مقادیر مربوط به حداکثر فشار و محل و زمان دقیق وقوع آن و همچنین توزیع ضریب فشار در محل برخورد، با نتایج آزمایشگاهی معتبر ارائه شده در سایر پژوهشها مورد مقایسه قرار گرفته است. این بررسیها در سرعتها و زوایای برخود متفاوت انجام شده است. با مقایسهی نتایج حل عددی و مقادیر آزمایشگاهی، خطایی در محدودهی 2 تا 9 درصد مشاهده گردید. علاوه بر آن، متغیرهای مؤثر در مقدار فشار اعمال شده به گُوِه نظیر سرعت ورود به آب و زوایای دِدرایز مختلف بدنه نیز مورد بررسی قرار گرفتهاند.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-8929-fa.pdf
2017-07-28
343
352
زاویهی دِدرایز
اوپِنفوم
گُوِهی صُلب
ضریب فشار
Numerical investigation of symmetry and asymmetry rigid wedge slamming using OpenFOAM code
In this article, rigid wedge water entry problem under different conditions are evaluated using numerical scheme. It continues to be one of the fundamental issues raised in the hydrodynamics studies and known as a reference for the study of slamming phenomena. The exact calculation of the pressure caused by the slamming phenomenon can be used to analyze the appropriate structural analysis of the ships. In the current study, important variables such as speed and fluid pressure is investigated using computational fluid dynamics method based on the open source OpenFOAM code by numerical solution of the governing equations of tow phase fluid. In order to verify the simulation results obtained from this research, he values of the maximum pressure and t he location and exact time of its occurrence and also pressure coefficient distribution at the impact region have been compared by experimental results of other studies. These investigations have been utilized at different impact velocities and angles. By comparing the numerical results and experimental values, an error was found in the range of 2 to 9%. In addition, variables affecting the pressure applied to the wedge such as water entry velocity and different deadrise angles have been studied.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-8929-en.pdf
2017-07-28
343
352
Deadrise Angle
OpenFoam
Rigid Wedge
Pressure coefficient
Mobin
Masoomi
1
Noshirvani University of Technology
AUTHOR
Mahdi
Yousefifard
2
Assistant Professor of Mechanical Engineering
Noshirvani Institute of Technology
AUTHOR
Abas
Ramiar
3
Noshirvani University of Technology
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
طراحی جاذب مجازی ارتعاش با سختی تطبیقپذیر برای کنترل ارتعاشات در اثر تحریک هارمونیک با اغتشاش در فرکانس متغیر-زمانی
در این مقاله، یک سیستم جرم و فنر واقعی در نظر گرفته شده است که تحت تحریک خارجی با فرکانس متغیر با زمان قرار دارد. ارتعاش ایجاد شده توسط تحریک خارجی، مانع از پیروی سیستم واقعی از مسیر دلخواه تعریف شده میگردد. دستور کنترل تطبیقی نوشته شده برای صفر کردن این نوسانات اضافی، معادل با یک جاذب ارتعاش مجازی تعریف می شود که سختی فنر آن بدون در نظر گرفتن نامعینی های سیستم واقعی و تحریک، به نحوی قابل به روز رسانی میباشد تا مطابق با تئوری جاذب های خطی، فرکانس جاذب با فرکانس تحریک برابر گردد تا دامنه نوسان سیستم واقعی صفر شود. تغییر فرکانس تحریک مطابق با توابع پله واحد و شیب معادل سازی شده است؛ به آن معنا که تابع پله همانند تغییرات ناگهانی و تابع شیب همانند تغییرات گذرای فرکانس از مقدار اولیه به ثانویه میباشد. همچنین تاثیر وجود اغتشاش با دامنه های متفاوت در تغییرات گذرای فرکانس بر بهروزرسانی سختی فنر جاذب مجازی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی ارائه شده است تا نشان داده شود که دستور کنترلی محاسبه شده، روند تطبیق سختی جاذب مجازی را با تغییر فرکانس تحریک مطابق با پله واحد و شیب تضمین میکند و ارتعاشات اضافی سیستم واقعی را از بین می برد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-8552-fa.pdf
2017-08-04
353
362
جاذب ارتعاش
کنترل تطبیقی
فرکانس تحریک متغیر با زمان
اغتشاش
Designing virtual vibration absorber with adaptable stiffness for vibrations control under harmonic excitation with noise in time-varying frequency
In the present article, a real mass-spring system under external excitation with time-varying frequency is studied. The external excitation causes additional oscillations in the real mass-spring system response which disrupt the path tracking procedure. Adaptive control law, which is considered for annihilating the additional oscillations, is equal to a virtual vibration absorber which its stiffness regardless of the real system and external excitation uncertainties, can be updated based on the linear absorber theory until the natural frequency of the absorber reaches the excitation frequency. The variation of the frequency is based on the step and ramp function which relatively are equal to the sudden and transient change from the initial value to the final value of the frequency. Besides, the effects of the noise with various amplitudes existed in the transient variation of the frequency on updating the virtual absorber stiffness is developed. Simulation results are presented to demonstrate that the determined adaptation law guarantees the adaptation of virtual absorber stiffness considering excitation frequency variation based on both step function and ramp function and eliminates additional vibrations of the real system.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-8552-en.pdf
2017-08-04
353
362
Vibration Absorber
Adaptive Control
Time-varying Excitation Frequency
Noise
Soheil
Salighe
1
AUTHOR
Hossein
Mohammadi
2
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
تشخیص خرابی در صفحه چندلایه کامپوزیت الیاف شیشه با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی با نویز زدایی توسط انواع مختلف تبدیل های موجک مادر
این مقاله به تشخیص ارتعاشی خرابی در چندلایه کامپوزیت الیاف شیشه با استفاده از آنالیز سیگنال زمانی و شبکه عصبی مصنوعی میپردازد. بهمنظور کاهش نویز سیگنالهای ارتعاشی، نویز زدایی با استفاده از تبدیل موجک به انجام رسید. پس از دادهکاوی و استخراج ویژگیهای آماری از سیگنالهای پردازششده، شبکه عصبی بهعنوان تشخیصدهنده، چندلایه کامپوزیت معیوب را شناسایی نمود. ارزیابی دقت تشخیص عیب توسط ساختارهای مختلف شبکه عصبی مصنوعی به انجام رسید که درنتیجه بهترین عملکرد شبکه عصبی مصنوعی در تشخیص خرابی انتخاب گردید. سپس، مقایسه میان دقت عیبیابی با استفاده از سیگنالهای نویززایی شده توسط تبدیل های موجک مادر مختلف در مراحل تجزیه مختلف به انجام رسید تا بهترین تبدیل سیگنال جهت تشخیص خرابی مشخص گردد. نتایج نشان میدهد که ساختار شبکه عصبی مصنوعی بر دقت تشخیص عیب اثر مهمی خواهد داشت و مناسبترین دقت در تعداد 75 لایه پنهان و اختصاص 80%، 10% و 10% داده ها به آموزش، اعتبارسنجی و تست حاصل گردید. همچنین استفاده از تبدیل های موجک مادر دوبشی 3 و موجک مادر دو متعامد 3.7 در مرحله تجزیه 2 منجر به تشخیص عیب با بالاترین دقت در میان سایر موجک های مادر در زمان مناسب تر خواهد شد. روش مذکور به عنوان روشی مبتنی بر دادههای واقعی با داده برداری از نقاط تعیین شده، تشخیص عیب را در صفحات کامپوزیت با دقت مناسب در زمان محاسبه کوتاه انجام میدهد، لذا از این روش میتوان جهت پایش وضعیت سازه های کامپوزیتی بهصورت آفلاین و آنلاین، با افزودن قابلیت داده برداری برخط، استفاده نمود.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-1508-fa.pdf
2017-08-04
363
372
کامپوزیت الیاف شیشه
تشخیص خرابی
شبکه عصبی
نویز زایی
تبدیل موجک
Damage detection in Glass Fiber Reinforced Plastic (GFRP) using neural network based on denoising with different mother wavelets
In this paper, a vibration-based damage detection approach for multi-layered woven glass laminate using time signal processing and Neural Network (NN) is presented. In order to reduce noise in the experimental extracted signals, wavelet-based denoising has been applied. After data mining and feature extraction from processed signals, NN as a classifier is employed to detect the damaged GFRP. Different NN structures were tested in order to enhance the damage detection performance to recognize the most remarkable performance. Also, the performance of the presented method was evaluated when different mother of wavelets at different decomposition levels denoise signals so that the best signal processing method is selected. The results demonstrate the effect of NN structure on the damage detection technique, which in this research the best NN performance was obtained with 75 hidden layers and allocating 80%, 10% and 10% of data to training, evaluation and testing, respectively. Furthermore, denoising using db3 and bior3.7 mother wavelets at 2nd decomposition level leads to the highest accuracy as well as suitable calculation time compared to other mother wavelets. The proposed method based on real data at the data acquisition points detects damage in composite laminate with high accuracy at reasonable calculation time, hence it can be used for condition monitoring of composite laminate either offline or online, provided that adding online data acquisition equipment.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-1508-en.pdf
2017-08-04
363
372
GFRP
Damage detection
Neural Network
Denoising
Wavelet transform
Majid
Khazaee
1
AUTHOR
Ali
Salehzadeh Nobari
2
AUTHOR
Meghdad
Khazaee
3
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
کمانش پوسته استوانه ای تقویتی جدار ضخیم تابعی با استفاده از تئوری مرتبه سوم برشی تحت بارهای محوری و جانبی یکنواخت
در این تحقیق به بررسی کمانش مکانیکی پوستهی استوانهای جدار ضخیم از جنس مواد مدرج تابعی با رینگ تقویتی تحت بارهای مجوری و جانبی یکنواخت پرداخته شده است. خواص مکانیکی پوسته در راستای ضخامت متغییر فرض شده است. ابتدا معادلات حاکم بر کمانش پوسته استوانه ای تابعی تقویت شده با رینگ، بر اساس تئوری مرتبه سوم تغییر شکل برشی بدست آمده است. سپس، معادلات مشخصه حاکم به روش انرژی و بکار بردن تکنیک ریتز استخراج شده اند. در ادامه، با حل معادلات مشخصه، نیروی بحرانی کمانش پوسته استوانهای جدار ضخیم از جنس مدرج تابعی تقویت شده تحت بارهای مجوری و جانبی محاسبه گردیده است. شرایط مرزی در لبه های دو انتهای پوسته استوانه ای تابعی به صورت گیردار-گیردار و آزاد-آزاد در نظر گرفته شده است. به منظور حصول اطمینان از روش حل تحلیلی ارائه شده، نتایج این تحقیق با نتایج به دست آمده از نرمافزار المان محدود مقایسه قرار گرفته که سازگاری مناسبی را نشان دادهاند. در پایان، تاثیر عوامل مختلفی از جمله تغییرات ضخامت، شرایط مرزی، شرایط بارگذاری و پارامترهای هندسی پوسته و رینگ روی رفتار کمانشی پوسته استوانه ای مدرج تابعی تقویتی جدار ضخیم بررسی شده است. نتایج نشان داد که افزایش کسر حجمی ماده مدرج تابعی در ساختار پوسته منجر به افزایش بار کمانشی میگردد و محل نصب رینگ تقویتی تاثیر قابل توجهی در بار بحرانی کمانشی آن دارد. نتایج ارائه شده می تواند به عنوان یک معیار مهم برای محققان جهت اعتبار سنجی روشهای عددی و تحلیلی استفاده شوند.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-5239-fa.pdf
2017-08-04
373
385
کمانش
ماده تابعی
پوسته
رینگ
بارهای یکنواخت
Buckling of FGM thick-walled cylindrical shell supported with third order shear theory under uniform Axial and lateral loads
This research presents the study on mechanical buckling of thick-walled cylindrical shell made of functionally graded materials with ring supported under uniform axial and lateral loads. The mechanical properties of shell are variable along the thickness direction. First the governing equations on the buckling of the FGM cylindrical shell supported with ring are established based on third-order shear deformation theory. Then the governing characteristic equations were employed, using energy method and by applying the Ritz technique. In the following with solving characteristic equations, the critical load buckling of the FGM thick-walled cylindrical shell supported with axial and lateral loads are calculated. The boundary conditions represented by end conditions of the FGM shell are the following: clamped-clamped and free-free. To verify the validity of the proposed analytical method the results of this research are compared with the results came from using the finite element software. Finally, the effects of the different parameters such as thickness variations, boundary conditions, loading conditions and geometrical parameters of shell and ring on the buckling behavior of FGM thick-walled cylindrical shell are investigated. The results showed that by increasing the FGM volume fraction power in the shell structure, the critical buckling load increases and the location of the ring support has the significant effect on the critical buckling load. The results presented can be used as an important benchmark for researchers to validate their numerical and analytical methods.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-5239-en.pdf
2017-08-04
373
385
Buckling
FGM
Shell
Ring
Uniform Loads
Shahrooz
Yoosefzadeh
1
Department of Mechanical Engineering, Aligodarz Branch, Islamic Azad University, Aligodarz, Iran.
AUTHOR
Mohammad Reza
Isvandzibaei
2
Department of Mechanical Engineering, Andimeshk Branch, Islamic Azad University, Andimeshk, Iran.
AUTHOR
Majid
Gheysari
3
Department of Mechanical Engineering, Aligodars Branch, Islamic Azad University, Aligodarz, Iran.
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
تقلید حرکات انسان توسط ربات انسان نمای نائو با استفاده از یک روش تحلیلی و در نظر گرفتن تعادل ربات
در این مقاله یکی از پژوهشهای موسوم به تعامل انسان و ربات با موضوع تقلید حرکات انسان توسط ربات انساننمای نائو مورد مطالعه قرار گرفته است. در این تحقیق، ابتدا حرکات انسان به واسطه دوربین دید سه بعدی کینکت که توسط بسته نرم افزاری سیستم عامل ربات (راس) راهاندازی شده است، دریافت میگردد. با توجه به اختلاف ابعادی میان انسان و ربات، حرکات دریافتی به ابعاد ربات نگاشت میشود. بعد از اعمال نگاشت، حل سینماتیک مستقیم و معکوس ربات ارائه میگردد. بدین منظور، فرم دیستال در حل سینماتیک مستقیم مورد استفاده قرار گرفته و بر مبنای آن راه حل تحلیلی برای حل سینماتیک معکوس ارائه شده است. راه حل تحلیلی ارائه شده به عنوان یکی از نوآوریهای اصلی مقاله، دلیل اصلی حرکات روان ربات در تقلید حرکات انسان میباشد. به منظور حفظ تعادل ربات در زمان تقلید، استراتژی قوزک پا بر مبنای مدل پاندول معکوس خطی و معیار تصویر زمینی مرکز جرم ارائه شده است. پاندول معکوس مدل شده در دو فاز جفت تکیه گاهی و تک تکیه گاهی توسط کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی کنترل میشود. نتایج پیاده سازی عملی و شبیه سازی روش ارائه شده در مقاله با در نظر گرفتن محدودیتهای ناشی از سامانه دریافت حرکات انسان، نمایانگر تقلید حرکات تمام-بدن انسان با دقت، نرمی و سرعت بالا در ربات میباشد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-4583-fa.pdf
2017-08-04
386
396
تقلید حرکات
سامانه دریافت حرکات
سینماتیک
ربات انسان نمای نائو
کنترل تعادل
Imitation of Human Motion by a NAO Humanoid Robot Using an Analytical Method and Considering Balance of the Robot
This paper investigated the imitation of human motions by a NAO humanoid robot which can be regarded as a human-robot interaction research. In this research, first, human motion is captured by a Kinect 3-dimentional camera through a Robot Operating System (ROS) package. Captured motion is then mapped into the robot’s dimension due to the differences between human and humanoid robot dimensions. After performing the mapping procedure, the solution of both forward and inverse kinematic problem of the robot are solved. To this end, a “Distal” form of forward kinematics solution of the NAO humanoid robot is computed and based on the latter form an analytical inverse kinematics solution for the whole-body imitation purpose is used. The foregoing issue, as one of the contributions of this paper, can be regarded as one of the main reason for obtaining a smooth imitation. In order to keep the robot’s stability during the imitation, an ankle strategy based on a Linear Inverted Pendulum Model (LIPM) and the Ground projection of the Center of Mass (GCoM) criteria is introduced. Moreover, the latter LIPM is controlled by a Proportional-Integral-Derivative (PID) controller for two cases, namely, double and single support phases. Considering the limitation on the motion capture device, from experimental and simulation results obtained by implementing the proposed method on a NAO-H25 Version4 it can be inferred that the robot exhibits an accurate, smooth and fast whole-body motion imitation.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-4583-en.pdf
2017-08-04
386
396
Motion Imitation
Motion Capture System
kinematics
Nao Humanoid Robot
Balance control
Pourya
Shahverdi
1
Department of Electrical, Biomedical and Mechatronics Engineering, Qazvin Branch, Islamic Azad University, Qazvin, Iran
AUTHOR
Mehdi
Tale Masouleh
2
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
تجهیز یک شناور زیر سطحی هوشمند نوع هاورینگ به مخازن بالاست و بررسی اثر آن بر درجات آزادی
شناورهای زیرسطحی هوشمند نوع هاورینگ، با توجه به قابلیتهای و ویژگیهای منحصر بفرد، امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفته است. از جمله مهمترین ویژگیهای این نوع شناورها نسبت به سایر رباتهای زیر سطحی هوشمند، قابلیت مانور و کنترلپذیری مناسب آنهاست. به منظور افزایش پایداری و کنترلپذیری ربات هوشمند زیرسطحی نوع هاورینگ، در این مقاله مخازن بالاست به عنوان یک ابزار کنترلی متفاوت مورد استفاده قرار گرفته است. پیش از این استفاده از مخازن بالاست برای شناورهای هوشمند زیرسطحی نوع هاورینگ مرسوم نبوده است. در این مقاله یک شناور زیرسطحی جدید ارائه شده است که دارای سه مخزن بالاست و سه تراستر میباشد که نسبت به نمونههای مرسوم، تعداد تراسترهای کمتری دارد. در این مقاله مدلسازی این شناور زیرسطحی جدید و کنترل مسیرهای مشخص مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان میدهد، مجهز کردن شناور زیرسطحی نوع هاورینگ به مخازن بالاست میتواند درجات آزادی هیو و پیچ را قابل دسترس کند و ربات را از استفاده از تراستر برای این درجات آزادی بینیاز نماید.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-5774-fa.pdf
2017-08-04
397
404
شناورهای زیرسطحی هوشمند نوع هاورینگ
مدلسازی دینامیکی
مخازن بالاست
Equipping of a Hovering Type Autonomous Underwater Vehicle with Ballast Tanks and its effect on Degrees of Freedom
Currently, hovering type autonomous underwater vehicles (HAUV’s) are very noteworthy, due to theirs unique capabilities and features. Appropriate maneuverability and controllability is the most important feature for a HAUV that, make it better than other AUV’s. In order to increase stability and controllability of robot, the ballast tank is applied for a HAUV. Using of ballast tank in HAUV was not common before. In this paper a new underwater vehicle is presented, including three ballast tanks and three thrusters. In this underwater vehicle, the number of thrusters is less than original robot. In this paper, dynamics modeling and tracking control of this new underwater vehicle is investigated. The results show that the heave and pitch DOF’s can be reachable by using of the ballast tanks and we don’t need to use extra thrusters for these degrees of freedoms.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-5774-en.pdf
2017-08-04
397
404
Hovering Type Autonomous Underwater Vehicle
Dynamic modeling
Ballast tank
Abdollah
Karimi
1
Department of Mechanical Engineering, Hakim Sabzevari University, Sabzevar, Iran.
AUTHOR
Reza
Hasanzadeh Ghasemi
2
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
تحلیل تنش و بهبود طراحی اتصالات لولههای حفاری دورانی با رویکرد عمر خستگی
در سالهای اخیر دسترسی آسان به منابع نفت و گاز طبیعی به علت بهرهبرداری و استخراج مستمر بهطور چشمگیری کاهش پیداکرده است. لذا بسیاری از حوزههای میادین نفتی وارد فاز تولید و بهرهبرداری از چاههای عمیق و استفاده از روش حفاری انحرافی و افقی شدهاند. با این حال، به علت پیچیدهتر بودن شرایط در اینگونه چاهها، اغلب رشته حفاری دچار شکست میشود. این شکست در ناحیه اتصال رشتهها بهعنوان ضعیفترین حلقه بهوقوع میپیوندد. در این پژوهش، با درنظرگرفتن شرایط یک چاه نفت واقعی به بررسی اتصال استاندارد API NC46 پرداخته میشود. هدف، بررسی ضعیفترین نقاط در مجموعه رشته حفاری و ارائه راهکار عملی و اقتصادی جهت افزایش طول عمر آنهاست. نتایج نشان میدهد که بیشترین تنش در اولین رزوه درگیر در پین و آخرین رزوه درگیر در باکس متمرکزشده که این نواحی را آسیبپذیرتر میکند. در ادامه با استفاده از بهینهسازی پارامترهای اساسی اتصال شامل شکل هندسی رزوهها، میزان گشتاور محکمکردن و طرح آببندی داخلی شانهها در اتصالات حفاری، طرح جدیدی ارائه میشود که طول عمر خستگی بالاتری نسبت به اتصال حفاری استاندارد API مشابه خود دارد. ماکزیمم ضریب تمرکز تنش اتصالات بهبودیافته در مقایسه با اتصالات استاندارد بهطور نسبی کاهشیافته و مقدار آن از 3.47 به 2.86 میرسد. تستهای تجربی نیز نشان میدهند که عمر خستگی اتصالات بهبودیافته نسبت به اتصالات استاندارد بهطور میانگین 2.3 برابر میشود.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-2896-fa.pdf
2017-08-04
405
412
حفاری درونچاهی
اتصالات حفاری API
عمر خستگی
Stress Analysis and Design Improvements of Rotating Drilling Pipe Tool Joints by Fatigue approach
Nowadays, Ease of accessibility to natural oil and gas wells has fallen significantly due to continues drilling operations. Therefore, oil fields came after deep drilling and horizontal and directional drilling methods. However, due to more complex conditions in these wells, rods fails mostly. This failure occurs in rod joints as the weakest link. In this research, API NC46 standard tool joint has been investigated considering real oil well condition. The goal is to find the weakest points in the drilling rod and present an economical and practical solution to increase the life time. Results show that the maximum stress occurs in the first engaged thread of pin and last engaged thread of box which makes these areas more vulnerable. In the following, using optimization of joint main parameters including threads geometry, make-up torque and shoulder sealing design, a new plan will represent that have higher fatigue life than the similar API standard tool joint. Maximum stress concentration factor of improved tool joints relatively decrease from 3.47 to 2.86 compared to standard joint. In addition Experimental tests show that the average fatigue life of improved joint is 2.3 times more than the standard tool joint.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-2896-en.pdf
2017-08-04
405
412
Down-hole drilling
API tool joints
Fatigue Life
Mohammad Hossein
Nodeh Farahani
1
AUTHOR
Mohammad Hossein
Sadeghi
2
AUTHOR
Amir
Rasti
3
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
مقایسه کنترلر گام به عقب بهینه شده با الگوریتم ازدحام ذرات و کنترلر LQR بر روی کوادروتور
این مقاله به مقایسه عملکرد دو کنترلر گام به عقب بهینه شده با الگوریتم ازدحام ذرات و کنترلر LQR بر روی یک کوادروتور در حالت هاور می پردازد. کوادروتور یک سیستم دینامیکی پایدار نیست و توسعه کنترلرهای بهینه با کارایی بالا برای آن حائز اهمیت است. در ابتدا مدل دینامیکی کوادورتور معرفی شده و معادلات فضای حالت به منظور شبیه سازی مدل دینامیکی ارائه می شوند. سپس دو کنترلر گام به عقب و LQR برای کنترل ارتفاع و زوایای کوادروتور طراحی می شوند. به منظور بهینه سازی کنترلر گام به عقب ، پارامترهای آن به کمک الگوریتم ازدحام ذرات به گونه ای تعیین می گردند که تابع هزینه در نظر گرفته شده برای کنترلر LQR کمترین مقدار خود را داشته باشد. هم چنین فرامین ورودی به موتورها به منظور نشان دادن توانایی کنترلر موردنظر محاسبه و ترسیم می شوند. برای رسیدن به مقایسه دقیق تر، تابع هزینه به ازای مقادیر مختلف ماتریس های وزنی Q و R برای دو کنترلر محاسبه شده و نتایج با یکدیگر مقایسه می شوند. نتایج نشان می دهند که کنترلر گام به عقب به کمک الگوریتم ازدحام ذرات توانایی بالاتری در کمینه سازی تابع هزینه دارد و به ازای ماتریس های وزنی مختلف تابع هزینه در کنترلر گام به عقب کمتر بوده است.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-9899-fa.pdf
2017-08-04
413
420
"کنترل کننده گام به عقب"
"کنترل کننده LQR"
"الگوریتم ازدحام ذرات"
"تابع هزینه"
"بهینه سازی"
Comparison of Back Stepping Optimized via PSO Algorithm and LQR Controllers for a Quadrotor
Comparison of Back stepping method optimized via particle swarm optimization algorithm and LQR method for hovering control of a quadrotor is presented in this paper. Quadrotor is not a stable dynamical system and development of high performance controllers for it is important. First the dynamic model of a quadrotor is introduced and state-space equations are presented in order to simulate the dynamic model. Then two Back stepping and LQR controllers are designed to control Euler angles and height of the quadrotor. In order to optimize back stepping controller, its parameters are determined using particle swarm optimization algorithm to minimize cost function considered for LQR controller. Also commands to the motors are calculated and plotted to show the feasibility of the controller. To obtain better comparison, the cost function is calculated for different weighting matrices of Q and R for two controllers and the results are compared. The results show that Back stepping controller has more ability to minimize the cost function in comparison to LQR and the cost function in Back stepping has less values for several choices of weighting matrices.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-9899-en.pdf
2017-08-04
413
420
"Back stepping"
"LQR"
"PSO algorithm"
"cost function"
"Optimization"
Niloofar
Parhizkar
1
Amirkabir University of technology, Aerospace engineering department
AUTHOR
Abolghasem
Naghash
2
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
یک مدل اجزای محدود ویسکوالاستیک مبتنی بر تصاویر مقطعی متوالی فراصوتی از شریان کاروتید
در مطالعه حاضر، با استفادهاز هندسه واقعی شریان کاروتید یک مرد سالم که از تصاویر مقطعی متوالی فراصوتی استخراج شده است و نیز شکلموج فشار پالس وارد بر دیواره شریان و پارامترهای مدل ویسکوالاستیک کلوین که هر دو از پردازش تصاویر متوالی فراصوتی با نمای طولی حاصل شدهاند، یک مدل اجزایمحدود برای شریان کاروتید ارائه شدهاست. با استخرج شکلموج قطر داخلی از پردازش تصاویر فراصوتی متوالی در امتداد طولی از شریان کاروتید مشترک و کالیبرهکردن آن بااستفادهاز معادله نمایی، شکلموج فشارخون واردبر شریان کاروتید استخراج شد. با مشتقگیری از معادله گوسی برازششده بر شکلموج فشارخون، شکلموج مشتق فشارخون وارد بر شریان کاروتید در طول سیکل قلبی بهدست آمد. سپس با بهینهسازی مدل ویسکوالاستیک کلوین، پارامترهای مدل تخمین زده شد. مدل اجزایمحدود از شریان کاروتید در نرمافزار ادینا ساخته و با بارگذاری در سه سیکل قلبی اجرا شد. برای اعتبارسنجی مدل، شکلموجهای جابجایی شعاعی حاصل از مدل اجزایمحدود و جابجایی شعاعی حاصل از پردازش تصاویر متوالی فراصوتی در موقعیت فضایی تقریبا یکسانی از شریان مقایسه شد. درصد میانگین اختلاف نسبی جابجاییهای شعاعی حاصل از مدل و حاصل از پردازش تصاویر فراصوتی برابر 9.3 درصد بود. از آنجاکه مدلهای مکانیکی مناسب میتوانند توزیع صحیح تنش/کرنش دیواره و پلاک شریان کاروتید را محاسبه و موقعیت نواحی مستعد آسیب را در پلاک مشخص کنند و باتوجهبه قابلیت مدل فراصوتی پیشنهادی در این مطالعه در توصیف صحیح رفتار ضربانی دیواره شریان انتظار میرود که مدل دینامیکی پیشنهادی بتواند برای ارزیابی دقیق وضعیت بیماری شریانی بهکار رود.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-602-fa.pdf
2017-08-04
421
430
شریان کاروتید
تصویربرداری فراصوتی
مدلسازی
پردازش تصویر
A finite element viscoelastic model based on consecutive transverse ultrasound images of carotid artery
In the present study, a finite element model has been presented using both the in-vivo geometry of a healthy man carotid artery, which was extracted from consecutive transverse ultrasound images and the pulse pressure waveform and Kelvin viscoelastic model parameters that were obtained from processing the consecutive longitudinal ultrasound images. Extracting the internal diameter waveform from longitudinal ultrasonic image processing and calibrating it via an exponential equation, blood pressure waveform of the carotid artery was extracted. A Gaussian function was fitted to the blood pressure waveform. Differentiating the fitted Gaussian equation resulted in the pressure differentiation of the carotid artery over the cardiac cycle. Kelvin viscoelastic parameters were estimated using an optimization method. Finite element model of the carotid artery was reconstructed in ADINA software and implemented by loading over three cardiac cycles. To validate the model, radial displacement waveform resulted from finite element model and that resulted from image processing were compares in nearly the same spatial position. Percentage of the mean proportional differences between the radial displacement resulted from finite element model and that from consecutive ultrasound images was 9.3. Since the appropriate mechanical models can calculate true stress/strain distribution of the carotid artry wall and plaque and distinguish the location of the plaque areas prone to vulnireability; and because of the capability of the ultrasonic model proposed in this study for describing the pulsatile behavior of artery wall accurately, it is expected that the introduced dynamic model to be applied for accurate evaluation of the arterial disease.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-602-en.pdf
2017-08-04
421
430
carotid artery
ultrasound imaging
Modeling
Image processing
Effat
Soleimani
1
Medical Physics, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
AUTHOR
Manijhe
Mokhtari Dizaji
2
AUTHOR
Nasser
Fatouraee
3
AUTHOR
Hazhir
Saberi
4
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
تحلیل قاچی تاثیر کشش از جلو و عقب جهت کاهش نیرو و فشار در فرآیند نورد نامتقارن ورق دولایه غیرمتصل
برخی ویژگی های مناسب از جمله مقاومت در مقابل خوردگی، استحکام بالاتر، ضرایب انتقال حرارت و الکتریسیته بالاتر، باعث شده از ورقهای چند لایه، بطور وسیعی در صنایعی نظیر ساخت سوئیچهای الکتریکی و الکترونیکی استفاده شود. در این مقاله، حل تحلیلی بر اساس روش قاچی ارائه شده تا فرآیند نورد نامتقارن ورق دو لایه غیر همجنس غیر متصل، بررسی شود. شعاع غلتک های کاری، سرعت غلتک ها، اصطکاک و همچنین نسبت تنش تسلیم دو ماده نورد شده از مشخصه های فرآیند نورد نامتقارن هستند که در این مقاله مورد مطالعه قرار می گیرند. برای کل ناحیه تغییر شکل پلاستیک، تنش عمودی به صورت یکنواخت و تنش برشی به صورت غیر یکنواخت بر روی هر قاچ در نظر گرفته می شود. رفتار ماده در ناحیه پلاستیک به صورت صلب-پلاستیک کامل فرض می شود. هدف اصلی این مطالعه، بررسی تاثیر همزمان کشش از جلو و عقب و پارامترهای نامتقارنی بر توزیع تنش عمودی و فشار در طول سطح تماس غلتک ها با ورق چند لایه به منظور کاهش فشار و نیرو مورد نیاز فرآیند است که برای اولین بار ارائه میشود. تاثیر پارامترهای فوق بر موقعیت نقاط خنثی در سطوح غلتکهای بالایی و پایینی نیز مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین حداکثر مقدار کشش از جلو جهت جلوگیری از ایجاد حالت لغزش ورق مشخص می شود. نتایج نشان می دهد که با اعمال مقادیر مناسب کشش به ورق در ورودی و خروجی منطقه تغییر شکل، مقدار نیرو و گشتاور فرآیند به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-6910-fa.pdf
2017-08-04
431
440
تحلیل قاچی
نورد نامتقارن
ورق چند لایه غیر متصل
کشش از جلو و عقب
نیرو
Slab analysis of front and back tensions effects on decreasing force and pressure in asymmetrical rolling process of unbonded clad sheet
Some appropriate characteristics like corrosion resistance, higher strength, and higher thermal and electrical conductivities cause that applications of clad sheets have been recently increased significantly in industries like production of electrical and electronic switches. In this paper, an analytical solution based on the slab method analysis is presented to investigate the asymmetrical rolling of unbonded clad sheet. Roll radii, roll speeds, friction condition between surfaces, as well as the yield stress ratio of material of sheets are parameters of the asymmetrical rolling that considered in this paper. The non-uniformity of the shear stresses and the uniformity of the normal stresses at the vertical sides of each slab across the portion of the deformation material is taken into account through the plastic region. The behavior of material in plastic region is considered to be rigid-perfectly plastic. The main goal of this paper is to investigate the simultaneous effect of back and front tension and asymmetrical parameters on normal stresses and pressure distributions along the contact area of rolls and sheets for the first time in order to decrease pressure and force in the process. The effects of these parameters on the positions of the neutral points on the upper and lower rolls are also investigated. Moreover, the maximum back and front tensions to avoid slipping of the sheet are determined. The results show that by applying the proper amounts of tensions to the sheet at the entry and exit of deformation zone, pressure and force values could be reduced, considerably.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-6910-en.pdf
2017-08-04
431
440
Slab Analysis
asymmetrical rolling
unbonded clad sheet
back and front tension
Force
Milad
Masrouri
1
AUTHOR
Ali
Parvizi
2
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
توسعه ابزار برشی جدید با تغییر بافت سطح به منظور افزایش کارایی فرآیند ماشینکاری
فرآیندهای ماشینکاری یکی از مهمترین روش های تولید قطعات صنعتی است. در این نوع از فرآیندها اصطکاک در سطح تماس ابزار-براده یکی از فاکتورهای اثرگذار بر کیفیت سطح نهایی قطعهکار است. گرمای تولید شده بر اثر اصطکاک، مکانیزم سایش را قوت بخشیده و سرعت سایش لبه برش را افزایش میدهد و موجب کاهش کیفیت سطح میشود. استعداد بالای تشکیل براده با لبه انباشته در ماشینکاری آلومینیم تاثیر نامطلوبی بر کیفیت سطح نهایی اینگونه قطعات دارد. پژوهش حاضر به منظور بهبود شرایط روانکاری-خنککاری در ماشینکاری آلومینیم آلیاژی 6061، به توسعه ابزار جدید با ایجاد میکروشیارهایی بر روی سطح ابزار با هدف بهبود انتقال سیال برش به منطقه ماشینکاری و کاهش اصطکاک سطح ابزار-براده پرداخته است. دو میکروشیار یکی موازی و دیگری عمود بر لبه برش توسط فرآیند ماشینکاری لیزر بر روی سطح ابزار ایجاد شدهاند. با تغییر پارامترهای ماشینکاری (سرعت برش، پیشروی و عمق برش) و نحوه عرضه سیال به منطقه ماشینکاری، قطعات تراشکاری شدند. نتایج حاصل از زبری سنجی همراه با تصاویر تهیه شده از سطح قطعهکار با میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ نوری نشان داد که وجود میکروشیارها شرایط انتقال سیال برش به منطقه ماشینکاری را بهبود بخشیده و تاثیر آن به وضوح در کاهش زبری سطح قابل مشاهده است. مقایسه نتایج حاصل از دو نوع میکروشیار، نشان داد که راستای شیارها یکی از مهمترین پارامترها در طراحی آنها است بنحوی که بافت عمود بر لبه برش نه تنها موجب بهبود کیفیت سطح ماشینکاری شده نمیشود بلکه زبری سطح را نسبت به حالت استفاده از ابزار معمولی افزایش میدهد.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-11907-fa.pdf
2017-08-04
441
450
ابزار میکروبافت
زبری سطح
حداقل مقدار روانکار
ماشینکاری
آلومینیم آلیاژی 6061
Development a new cutting tool by changing the surface texture for increasing the machining performance
Machining processes are the most important method to production in the industry. In these processes, the friction in tool-chip surface during the machining is one of the affecting factors on surface quality of work piece. The generated heat by friction, augment the tool wear mechanism and increase the wear rate of cutting edge which leads to reduction the surface quality. The high talent of aluminum to built-up edge formation during machining has the undesirable effect on the surface quality. In the present study in order to improvement the cooling-lubrication conditions in machining of 6061 aluminum alloy, a new cutting tool with creating micro-grooves on its rake face was developed to achieve the improving of cutting fluid transfer to machining zone and reducing the friction between tool-chip surface. Two types of micro-grooves have been created by laser machining process. Specimens by changing the machining parameters and types of the applying of cutting fluid to machining zone were machined. The experimental results obtained from surface roughness survey and prepared images of work piece surface by scanning electron microscope (SEM) and optical microscope showed that by creating the micro-grooves, the delivery conditions of cutting fluid to machining zone has improved and its effect to reduction of surface roughness is clearly visible. By comparison the results of two micro-grooves showed that direction of grooves is the most important parameters in its design, so that the perpendicular texture is not only improves the surface quality but also increase the surface roughness compared to non-texture tool.
http://mme.modares.ac.ir/article-1-11907-en.pdf
2017-08-04
441
450
Micro- texture tool
Surface roughness
minimum quantity lubrication
Machining
6061 aluminum alloy
Behnam
Davoodi
1
AUTHOR
Seyed Hasan
Musavi
2
AUTHOR
Mohammad
Nankali
3
AUTHOR