دانشگاه تربیت مدرسمهندسی مکانیک مدرس2476-69096120060823Extension of an Implicit Upwind Scheme to
an Unstructured Grid for Viscous Flow Fieldsاعمال یک روش ضمنی و بالادست بر روی شبکه بیسازمان مثلثی برای حل میدان جریان لزج1127631FAکیومرثمظاهریدانشگاه تربیت مدرسمسعوددربندیدانشگاه تربیت مدرسشیدوُشوکیلی پوردانشگاه تربیت مدرسJournal Article19700101Two essential steps in numerical simulation of a flow field are discretization of the computational space and discretization of the governing partial differential equations (pde’s). In the present work a triangular unstructured grid is utilized. Unstructured grids are recognized to be superior for complex geometries as well as for grid adaptation. For descritization of governing pde’s a finite element method is employed. This research presents a new implicit finite element method in a triangular unstructured grid. For convection term of Navier–Stokes equation a conservative upwind method is used, while a finite element method is used for viscous terms. Results are very promising for viscous flows inside a driven cavity.در هر شبیهسازی عددی دو مرحله اساسی یعنی گسستهسازی میدان حل (تولید شبکه) و گسستهسازی معادلات حاکم وجود دارد. در این تحقیق در مرحله اول برای گسستهسازی میدان جریان از شبکه بیسازمان مثلثی استفاده میشود. این شبکه بهدلیل قابلیت اعمال و کارایی مناسب در هندسههای بسیار پیچیده و همچنین سهولت عملیات تطبیق، به عنوان روشی سرامد در گسستهسازی میدان جریان شناخته شده است. در قدم دوم، برای گسستهسازی معادلات حاکم، از روش المانهای محدود- که توانایی و مزایای ویژهای در تحلیل مسائل با هندسه و مرز پیچیده داشته و مزیتهای روش ضمنی را دارد- استفاده شده است. در این تحقیق راهکاری مناسب برای کاربرد یک روش ضمنی بر روی شبکه بیسازمان مثلثی ارائه میشود. علاوه براین، برای گسستهسازی عبارتهای جابجایی در معادلات ناویر- استوکس (Navier-Stokes) از کلیه مزایا و امکانات روش بالادست و بقایی استفاده شده و گسستهسازی عبارتهای لزجتی در این معادلات به روش المانهای محدود انجام میشود. در انتها روابط توسعه داده شده برای جریان لزج در داخل مجاری، آزمایش شده است که نتایج بهدست آمده بسیار رضایت بخش است.https://mme.modares.ac.ir/article_7631_312ecfdfa8b239e076b114498ce21905.pdfدانشگاه تربیت مدرسمهندسی مکانیک مدرس2476-69096120060823Design, Manufacturing and Control of Stairs and Obstacles Traversing Robot (MSRox)طراحی، ساخت وکنترل ربات عبورکننده از پلهها و موانع (MSRox)13307632FAمجیدمحمدی مقدمدانشگاه تربیت مدرسمحسنمرادی دالونددانشگاه تربیت مدرسJournal Article19700101Abstract MSRox is a wheeled mobile robot with two actuated degrees of freedom that has smooth motion on flat surfaces, and has the capability of climbing stairs and traversing obstacles and flexibility toward uphill, downhill and slope surfaces. MSRox with 82.916 cm in length, 54.10 cm in width and 29.249 cm in height has been designed to climb stairs with 10 cm in height and 15 cm in width; nevertheless, it has the capability of climbing stairs up to about 17 cm in height and unlimited width. In this paper, the motion systems and the capabilities of MSRox are described. Furthermore, experimental results of stair climbing and comparison of the results with others are presented.- MSRox یک ربات متحرک چرخدار است که دو درجه آزادی در سیستم رباتهای متحرک دارد. این ربات علاوه بر توانایی حرکت سریع و یکنواخت بر روی سطوح صاف، مقعر، محدب و شیبدار- که بر اثر حرکت بر روی چرخها وجود میآید- توانایی عبور از پلهها و موانع با سرعت و یکنواختی خوب و همچنین انعطافپذیری نسبت به سطوح مقعر، محدب و شیبدار را دارد که در اثر حرکت بر روی ستاره-چرخهایش بهوجود میآید. این ربات که 450 قطعه مختلف دارد، با طول 9/82، و پهنای 1/54 و ارتفاع 2/29 سانتیمتر برای عبور از پلههایی با ارتفاع 10 و عمق 15 سانتیمتر طراحی شده است. این ربات با همین ابعاد توانایی عبور از پلههایی با حداکثر ارتفاع 17 سانتیمتر و با عمق نامحدود را نیز دارد. در این مقاله نتایج حاصل از طراحی و مدلسازی کامپیوتری ربات همراه با سیستمهای حرکتی و قابلیتهای مختلف MSRox توضیح داده میشود نتایج آزمایشگاهی حاصل از عبور MSRox از پلههای مختلف و مقایسه آنها با رباتهایی که تاکنون در دنیا به منظور عبور از پلهها و موانع ساخته شده، بررسی میشود.https://mme.modares.ac.ir/article_7632_20754aeb165b7072f49615f07ab6122e.pdfدانشگاه تربیت مدرسمهندسی مکانیک مدرس2476-69096120060823The effect of influenced parameters on manufacturing
of bronze based friction layer using in heavy automotive clutch plateاثر پارامترهای مؤثر بر ساخت لایه سایشی پایه برنزی مورد استفاده در صفحه کلاچ خودروهای سنگین31397633FAحالتبیناییدانشگاه تربیت مدرسرسولصراف مأموریدانشگاه تربیت مدرسسید محسنظهیر میردامادیدانشگاه تربیت مدرسJournal Article19700101The friction materials are generally consisted of homogeneous dispersed friction materials in a metallic based which produced via a process of compaction and sintering of metallic powders, hard materials, and if necessary lubricant. The role of these materials in the components is transferring kinetic energy to heat and generating torque (brakes and clutches). This research is a property investigation of effected parameters in manufacturing of bronze based friction materials which is used in heavy automotive clutch plates, helicopter brakes, and etc. Four compositions were selected for bronze friction materials and different parameters such as compaction pressure, sintering time and temperature on density, porosity, and hardness were studied. The nearest results to imported samples are: compaction pressure of 5 t/cm2, sintering time and temperature of 30 min. and 820 DC respectively. The wear resistant in [mal sample containing 2% of hardened additives was determined by ASTM G-I05 standard and compared with foreign samples. The sample containing WC had the closest property and microstructure with imported samples.مواد سایشی فلزی غالباً شامل توزیعی یکنواخت از اجزای اصطکاکزا در زمینهای فلزی هستند که عموماً از طریق فشردن و سینتر پودرهای فلزی همراه با مقادیری ذرات سخت و در صورت لزوم روانکار جامد، تهیه میشوند. این مواد در ساخت قطعاتی که انرژی جنبشی را به حرارت و گشتاور تبدیل میکنند (ترمزها و صفحات کلاچ) مورد استفاده قرار میگیرند. در تحقیق حاضر به بررسی عوامل مؤثر در ساخت و خواص ماده سایشی پایه برنزی که در ساخت صفحات کلاچ خودروهای سنگین، ترمز هلیکوپتر و غیره و در شرایط سایش خشک کاربرد دارد، پرداخته میشود. با توجه به ترکیبات اصلی موجود در مواد سایشی پایه برنزی چهار ترکیب انتخاب و اثر عواملی مانند فشار پرس، دما و زمان سینتر بر خواصی مانند چگالی، تخلخل و سختی آزمایش شد. شرایط فرایند پرس و سینترِ مناسب (فشار پرس 5 تن بر سانتیمتر مربع، دمای سینتر 820 درجه سانتیگراد و مدت سینترِ 30 دقیقه) با بررسی نمونههای تهیه شده در نزدیکترین حالت به نمونه خارجی استخراج شد. مقاومت به سایش در نمونه نهایی حاوی 3% از افزودنیهای سخت مختلف، به کمک آزمون استاندارد سایش ASTM G-105 (بدون ماده ساینده و با دیسک فولادی) تعیین و مقایسه شد. نمونه حاوی کاربید تنگستن، نزدیکترین خواص و ساختار را با نمونههای خارجی داشت.https://mme.modares.ac.ir/article_7633_e3eb4194278df0f91258632682d0ae92.pdfدانشگاه تربیت مدرسمهندسی مکانیک مدرس2476-69096120060823Analysis of Underwater Explosion Bubble on Ship Structureبررسی تأثیر حباب ناشی از انفجار زیر آب بر سازه کشتی41527634FAسید علی محمدمیر جلیلیدانشگاه امام حسینعلی اکبرکریمیدانشگاه امام حسینسعیدهادیدانشگاه امام حسینJournal Article19700101In this research behavior of bubble due to under water explosion and it’s effects on ship structure have been studied. For determination of these effects field equations must be derived and solved them by mathematical simulation. Mathematical model is com in follow, it show physical rules on impression of bubble oscillation on body ship. This model is solved by combination of Euler method, 5 step Adams-Beshforse method and 4 step Adams-Moltone method for explaining the response of ship structure due to oscillation bubble. In order to agreement of solution way, stress-strain curves that obtained in this paper, is compared with experimental results. Also this results compared with FEMA results. Ship structure is modeled in ANSYS software in free beam form with variable mass and stiffness elements. Internal ship’s equipments and buoyancy are modeled by local mass and spring. The effect of explosion depth and explosive mass on stress in ship structure is studied. These result show when explosion depth is increased, stress is decreased and when explosive mass is increased, stress is increased.در این تحقیق نوسانات حباب ناشی از انفجار زیر آب و تأثیر آن بر سازه کشتی مطالعه شده است. با شبیهسازی ریاضی، بهدست آوردن معادلات حاکم و حل آنها، زمینه لازم برای تعیین میزان این تأثیر فراهم میشود. مدل ریاضیی که در اینجا ارائه میشود، فیزیک حاکم بر تأثیر نوسانات حباب ناشی از انفجار زیر آب بر بدنه کشتی را نشان میدهد. حل این مدل که بهکمک ترکیبی از روشهای عددی اولر، روش صریح پنج گامی آدامز- بشفورث و روش ضمنی چهار گامی آدامز- مولتون انجام میشود، بیان کننده پاسخ سازه کشتی به نوسانات حباب است. بهمنظور تأیید روش حل، نمودار کرنش- زمان بهدست آمده از تحلیل، بامقادیر تجربی موجود مقایسه شده است. همچنین نتایج این تحلیل با تحلیل به روش اجزای محدود -که بهوسیله نرم افزار انسیس1 انجام میشود و در آن سازه شناور کشتی به صورت تیر دو سر آزاد با جرم و سختی غیریکنواخت و بهکمک المانهای تیر، تجهیزات داخلی با المانهای جرم و شناوری با المانهای فنر مدلسازی شده- مقایسه میشود. در ادامه تأثیر پارامترهای عمق محل انفجار و جرم ماده منفجره روی میزان تنش ایجاد شده در کشتی بررسی میشود که نشان میدهد با افزایش عمق، میزان تنش کاهش مییابد و با افزایش جرم، میزان تنش افزایش مییابد.https://mme.modares.ac.ir/article_7634_77bb14f6132ea06dea456584b7d5581e.pdfدانشگاه تربیت مدرسمهندسی مکانیک مدرس2476-69096120060823The Effect of Interpass Annealing Time on the Mechanical Properties of the 18Ni-Co-Mo Steelتأثیر زمان بین پاسهای نورد بر خواص مکانیکی فولادNi-Co-Mo 1853607635FAحمیدعربیدانشگاه تربیت مدرسامیرعبداله زادهدانشگاه تربیت مدرسسید مهدیعباسیدانشگاه صنعتی مالک اشترJournal Article19700101Various thermo mechanical processes have been studied to improve the mechanical properties of 18Ni-Co-Mo steels. In this work, the effect of interpass aneal time on the mechanical properties of the 18Ni-Co-Mo steel was investigated, using the rolling experiments. Hot rolling process was performed in two passes. The reduction of area was 30% in the first pass at 1100 °C. After first pass specimens were air cooled to second pass temperature (900°C) and held for various interpass time (2 sec, 5 min and 10 min). The second pass was performed at 900°C for 20% reduction of area. After that, the specimens were directly water quenched to retain the microstructure present at the second pass. Tensile and charpy tests samples were machined from hot rolled specimens. The results showed that grain size was decreased significantly at these conditions by increasing the interpass time from 2 sec to 5 min. This was attributed to the static recrystallization. With an increase in interpass time to 5 min, tensile strength was increased, without significant change in charpy impact energy. Increasing the interpass time from 5 to 10 min, increased austenite grain size. This was attributed to the grain growth. The results indicated that the interpass time of 5 min can be considered to obtain the maximum tensile strength.یکی از روشهای بهبود خواص مکانیکی فولادهای Ni-Co-Mo 18، انتخاب عملیات ترمومکانیکی مناسب است. در این تحقیق تأثیر زمان بین پاسهای نورد بر خواص مکانیکی فولاد Ni-Co-Mo 18 مطالعه و بررسی شده است. ابتدا نمونهها در دمای 1100 درجه سانتیگراد بهمقدار 30% کاهش سطح مقطع داده شدند و سپس تا دمای پاس دوم (900 درجه سانتیگراد) در هوا سرد شده و برای زمانهای مختلف ( 2 ثانیه، 5 و 10 دقیقه ) در این دما نگاه داشته شدند. آنگاه نمونهها بهمقدار 20% در پاس دوم کاهش سطح مقطع داده شده و سپس سریعاً در آب کوئنچ شدند. در انتها عملیات پیرسختی نمونهها در دمای 480 درجه سانتیگراد و به مدت سه ساعت انجام گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش زمان بین دو پاس از دو ثانیه به پنج دقیقه، اندازه دانه آستنیت کاهش قابل ملاحظهای مییابد. این به دلیل پیشرفت تبلور مجدد استاتیکی است. تحت این شرایط، استحکام کششی نمونهها افزایش یافت اما تغییر قابل ملاحظهای در انرژی ضربه نمونهها دیده نشد. با افزایش زمان بین دو پاس از 5 به 10 دقیقه، اندازه دانه آستنیت کمی افزایش پیدا کرد که آن را میتوان به رشد دانهها نسبت داد. استحکام کششی نمونهها در این مرحله، کمی کاهش یافت، اما تغییر قابل ملاحظهای در انرژی ضربه نمونهها مشاهده نشد. نتایج نشان داد که بهترین زمان بین دو پاس نورد برای بهدست آوردن بهترین استحکام کششی، حدود 5 دقیقه است.https://mme.modares.ac.ir/article_7635_c37f36800219dcb5960c40d1d4bade55.pdfدانشگاه تربیت مدرسمهندسی مکانیک مدرس2476-69096120060823Complementary Integral Method for Enforcing the Essential Boundary Conditions in the EFG Method and its Application in Static and Dynamic Problemsروش انتگرال تکمیلی برای اعمال شرایط مرزی اساسی در روش گالرکین بیالمان و کاربرد آن در حل مسائل استاتیکی و دینامیکی61787636FAفرهنگدانشمنددانشگاه شیرازمحمد جوادکاظمزاده پارسیدانشگاه شیرازJournal Article19700101Abstract The element free Galerkin (EFG) method, which is based on the moving least square (MLS) approximation, requires only nodal data and no element connectivity. These features make the method more flexible than the conventional FEM. Nevertheless, direct imposition of the essential boundary conditions in the EFG method is always difficult because the shape functions obtained from the MLS approximation do not have the Kronocker-delta property. A new method named "the complementary integral method" is proposed here to overcome this difficulty. The presented method is more consistent with the variational basis of the EFG method. Several numerical examples are used to illustrate the implementation and performance of the method. The numerical examples including the Poisson's equation and 2D static and dynamic elasticity problems show that the method converges fast with reasonably accurate result for both the unknown variables and its derivatives.یکی از نقاط ضعف روش گالرکین بیالمان، پیچیدگی اعمال شرایط مرزی اساسی در آن است. در این مقاله پس از معرفی روش گالرکین بیالمان و تقریب کمترین مربعات متحرک، نحوه گسستهسازی معادلات هدایت حرارتی و کشسانی دوبعدی در مسائل استاتیکی و دینامیکی بیان شده و با معرفی جملهای به نام انتگرال تکمیلی، روشی جدید برای اعمال شرایط مرزی اساسی پیشنهاد شده است. همگرایی روش پیشنهادی به کمک آزمونهای همگرایی بررسی شده و با حل مثالهایی از معادله پواسون و معادلات تحلیل استاتیکی و دینامیکی کشسانی دوبعدی، دقت نتایج حاصل با جوابهای موجود در منابع و نتایج حاصل از روش المانهای محدود مقایسه شده است. این مقایسه نشان میدهد که جوابهای حاصل از تحقیق حاضر نسبت به پاسخهای موجود در سایر منابع دقت بالاتری دارد. کلید واژگان: روش گالرکین بیالمان، شرایط مرزی اساسی، روش انتگرال تکمیلیhttps://mme.modares.ac.ir/article_7636_f490d0af974fedf90cb0f1edce8e3dd5.pdfدانشگاه تربیت مدرسمهندسی مکانیک مدرس2476-69096120060823Investigation of the 3-D Response of Thick Plates under the Multipass Welding Using Anandâs Viscoplastic Modelبررسی پاسخ سه بعدی ورقهای ضخیم جوشکاری شده به روش چند لایه با استفاده از مدل ویسکوپلاستیک آناند80867637FAمحمد رحیمنامیدانشگاه شیرازمحمد حسنکدیوردانشگاه شیرازخسروجعفرپوردانشگاه شیرازJournal Article19700101Abstract- A 3-D finite element model is presented to study the thermo-mechanical response of thick plate weldments under different multi-pass welding sequences. The Anand’s Viscoplastic Model is applied to simulate the mechanical response of weldments. The thermal modelling of welding zone is also carried by applying the isothermal melting pool approach. In this research the temperature dependency of thermal and mechanical properties of material is considered and the welding parameters such as arc movement, welding speed and welding lag between each sequence are simulated. Finally, in the FE model the addition of filler material into the welded zone is modeled using the Element Rebirth Technique (ERT). The accumulated results show that, on specific point as the number of layers of weld increases, a noticeable change occurs in the magnitude of maximum temperature and its time of reach. For the points near to the weld line, this change affects the amount of distortion, and the through thickness stress components but it has no significant effect on the residual stress components which may arise in the plane of plates.در این مقاله از یک مدل سه بعدی المانهای محدود برای مطالعه پاسخ ورقهای ضخیم که تحت جوشکاری چند لایه مختلف قرار گرفتهاند استفاده شده است. برای شبیهسازی پاسخ مکانیکی از مدل ویسکو پلاستیک آناند استفاده شده و مدلسازی حرارتی محدوده جوش با استفاده از روش حوضچه تک دما صورت پذیرفته است. در تحقیق حاضر تغییرات دمایی خواص حرارتی و مکانیکی ماده مد نظر قرار گرفته و پارامترهای جوشکاری نظیر حرکت قوس, سرعت جوشکاری و تأخیر زمانی بین هر مرحله از جوشکاری مدل شده است. در نهایت نیزدر مدل المان محدود, افزوده شدن ماده جوش به مدل با استفاده از روش تولد مجدد المانها مدلسازی شده است. نتایج بهدست آمده نشان میدهد که با افزایش تعداد لایههای جوش, مقدار حداکثر دما و همچنین زمان رسیدن به این دما به طور قابل ملاحظهای تغییر می یابد. این تغییرات برای نقاط نزدیک به خط جوش تأثیر قابل ملاحظهای بر روی پیچیدگیها و مؤلفه تنش در راستای ضخامت ورق به جا میگذارد ولی تأثیر آن بر روی مؤلفههایی از تنش که در صفحه ورقها حادث می شوند قابل ملاحظه نمیباشد.https://mme.modares.ac.ir/article_7637_74a9d40b0df3a01eda99c4463b607dd1.pdfدانشگاه تربیت مدرسمهندسی مکانیک مدرس2476-69096120060823Prediction of Material Removal Rate and Surface Roughness in Electro-Discharge Machining (EDM) Process Based on Neural Network Modelsپیشبینی نرخ برادهبرداری و زبری سطح در فرایند ماشینکاری تخلیه الکتریکی بر اساس مدلهای شبکه عصبی871027638FAمجیدقریشیدانشگاه صنعتی خواجهنصیرالدین طوسیسعیدعصارزادهدانشگاه صنعتی خواجهنصیرالدین طوسیJournal Article19700101The complex and stochastic nature of the electro-discharge machining (EDM) process has frustrated numerous attempts of physical modeling. In this paper two supervised neural networks, namely back propagation (BP), and radial basis function (RBF) have been used for modeling the process. The networks have three inputs of current (I), voltage (V) and period of pulses (T) as the independent process variables, and two outputs of material removal rate (MRR) and surface roughness (Ra) as performance characteristics. Experimental data, employed for training the networks and capabilities of the models in predicting the machining behavior have been verified. For comparison, quadratic regression model is also applied to estimate the outputs. The outputs obtained from neural and regression models are compared with experimental results, and the amounts of relative errors have been calculated. Based on these verification errors, it is shown that the radial basis function of neural network is superior in this particular case, and has the average errors of 8.11% and 5.73% in predicting MRR and Ra, respectively. Further analysis of machining process under different input conditions has been investigated and comparison results of modeling with theoretical considerations shows a good agreement, which also proves the feasibility and effectiveness of the adopted approach.طبیعت پیچیده و اتفاقی فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی سبب بینتیجه ماندن تلاشهای زیادی به منظور مدلسازی فیزیکی آن شده است. در این مقاله از دو شبکه عصبی با نظارت پس انتشار و تابع پایه شعاعی برای مدلسازی فرآیند استفاده شده است. شبکهها دارای سه ورودی جریان، ولتاژ و دوره تناوب پالسها به عنوان متغیرهای مستقل فرآیند و دو خروجی نرخ برادهبرداری و صافی سطح به عنوان مشخصههای عملکردی میباشند. آموزش شبکهها با استفاده از دادههای تجربی حاصل از آزمایش صورت گرفته و تواناییهای مدلها در پیشبینی رفتار ماشینکاری مورد تایید قرار گرفته است. جهت مقایسه، مدل رگرسیون مرتبه دوم نیز برای تخمین خروجیهای فرآیند به کار گرفته شده است. خروجیهای حاصل از مدلهای عصبی و رگرسیون با نتایج تجربی مقایسه شده و مقادیر خطاهای نسبی محاسبه گردیدهاند. بر اساس این خطاهای تأییدی، نشان داده شده که شبکه عصبی با تابع پایه شعاعی عملکرد بهتری در این حالت خاص دارد و بهترتیب دارای مقادیر متوسط خطای %11/8 و %73/5 در پیشبینی نرخ برادهبرداری و صافی سطح میباشد. تحلیل بیشتر فرآیند ماشینکاری تحت شرایط مختلف ورودی مورد بررسی قرار گرفته است و مقایسه نتایج مدلسازی با ملاحظات تئوری، انطباق خوبی را نشان می دهد که کارایی و موثر بودن روش به کار گرفته شده را نیز مورد تأیید قرار میدهد.https://mme.modares.ac.ir/article_7638_19e901474bd32d47931f0219992ff889.pdf