دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 3 2020 02 20 Multi-Objective Optimization of Comfort-Cost for Cooling and Heating Systems at the Faculty of Engineering of Arak University بهینه‌سازی چند هدفی آسایش- هزینه در سیستم‌های سرمایش و گرمایش دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه اراک 531 537 10897 FA حامد صفی‌خانی گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک، ایران 0000-0002-9732-6861 معصومه لولویی گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک، ایران Journal Article In this paper, multi-objective optimization of the cooling and heating systems at the faculty of engineering of Arak University is investigated to increasing comfort and reducing the cost of energy. In the first step, the faculty building with 4 floors, 11800 square meters of infrastructure and 122 classrooms and rooms is modeled and the comfort and cost of the faculty are calculated. In the next step, a database of 2,000 faculties with different design variables was created and analyzed. Between the formed databases, buildings with the best objective functions are selected and presented in a Pareto front. Design variables are the 11 geometrical and non-geometrical factors affecting the comfort and cost of the faculty. The objective functions are the comfort, cost, and energy consumption. The results indicate that both absorption and compression systems have the ability to achieve acceptable levels of comfort, but the amount of energy consumed in the absorption chiller is higher than the energy consumption of the compression system, which indicates the necessity of using absorption systems in conditions of waste heat. Also, the results indicate that the absorption system, despite the higher energy consumption than the compression system, has lower energy consumption costs due to the difference between electricity and gas tariffs in Iran country and should be corrected. در این مقاله، بهینه‌سازی چند هدفی سیستم‌های سرمایش و گرمایش دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه اراک برای افزایش میزان آسایش و کاهش هزینه انرژی انجام می‌شود. در گام اول، ساختمان دانشکده که دارای چهار طبقه و ۱۱۸۰۰ مترمربع زیربنا و دارای ۱۲۲ کلاس و اتاق است، مدل‌سازی شده و مقدار آسایش و هزینه ساختمان فعلی دانشکده محاسبه می‌شود. در مرحله بعد پایگاه داده‌ای متشکل از ۲۰۰۰ دانشکده با متغیرهای طراحی مختلف، ساخته و تحلیل شد. در بین پایگاه داده‌های تشکیل‌شده، ساختمان‌های با بهترین توابع هدف انتخاب و در قالب نمودار پارتو ارایه شد. متغیرهای طراحی، عوامل موثر در میزان آسایش و هزینه دانشکده شامل تغییر در نسبت پنجره‌ها به دیوار، تنظیم دمای سرمایش و گرمایش آسایش، جنس و نوع پنجره‌ها، تعداد افراد، جهت‌گیری ساختمان، ضریب عملکرد بویلر و چیلر (مجموعاً ۱۱ متغیر طراحی) هستند. همچنین توابع هدف شامل میزان آسایش، هزینه و مقدار مصرف انرژی هستند. نتایج بیانگر آن است که هر دو سیستم جذبی و تراکمی، توانایی رسیدن به میزان آسایش قابل قبول را دارد اما میزان مصرف انرژی در چیلر جذبی بیشتر از میزان مصرف انرژی در سیستم تراکمی است که لزوم استفاده از سیستم‌های جذبی در شرایط دارابودن حرارت، هدررفت را بیان می‌نماید. همچنین نتایج بیانگر آن است که سیستم جذبی علی‌رغم مصرف انرژی بیشتر نسبت به سیستم تراکمی، دارای هزینه انرژی مصرفی کمتری است که به دلیل اختلاف بین تعرفه‌های برق و گاز در کشورمان است و بایستی اصلاح شود.

https://mme.modares.ac.ir/article_10897_98785ca89cfbbe933921bfe68a94553b.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 3 2020 02 20 Effect of Temperature Variation and Mass Distribution on the Optimal Design of the Constrained-Layer-Damping for a Beam اثر تغییرات دما و توزیع جرم در تعیین شکل بهینه لایه میرایی مقید موضعی برای تیر 539 551 10898 FA سعید محمودخانی گروه مهندسی هوافضا، دانشکده فن‌آوری‌های نوین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران سینا کلبادی‌حاجیکلائی گروه مهندسی هوافضا، دانشکده فن‌آوری‌های نوین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران Journal Article In this research, the vibration of a beam treated with a viscoelastic constrained-layer-damping has been studied and the effects of thermal variations and the attached lumped mass on the variation of the optimal design of the constrained layer have been investigated. For modeling the core, the second and third order polynomials were used respectively for out-of-plane and in-plane displacements, and for outer layers, the Euler-Bernoulli beam theory was used. With this modeling, the effect of the through-the-thickness normal strain in the mid-layer (core) can be included in the analyses, and the model will be applicable for studying the cases with moderately thick cores. The finite element method with 3-node elements has also been used for the solution purpose. Moreover, the viscoelastic material is assumed to be isotropic and its constitutive behavior is described by a complex shear modulus dependent on temperature and frequency. This dependence on frequency and temperature has been obtained by using the graphs of the experimental results presented in the relevant references. Numerical studies have been carried out to investigate the variation of the damping and harmonic response amplitude with the thickness of the core and the constraining layer at different temperatures. The results showed that the thermal variation could considerably change the region associated with the optimal design and the maximum damping. This implies that the range of thermal variations in the operating environment of the structure should be considered in designing a viscoelastic-damping layer. In the numerical studies, the effect of added rigid masses on changing the optimal design was investigated. The results show the necessity to consider all the added masses before designing the constrained layer damping. در پژوهش حاضر، رفتار ارتعاشی تیر با لایه میرایی مقید ویسکوالاستیک بررسی شده و اثر تغییر دما و جرم صلب در تغییر طرح بهینه برای لایه میرایی مقید، مورد مطالعه قرار گرفته است. برای مدل‌سازی هسته از چندجمله‌ای‌های درجه دو و سه به‌ترتیب برای جابجای‌های بیرون‌صفحه‌ای و درون‌صفحه‌ای استفاده شده و لایه‌های بیرونی بالا و پایین با استفاده از مدل اویلر- برنولی مدل‌سازی شده‌اند. با استفاده از این مدل‌سازی، امکان درنظرگرفتن اثر کرنش نرمال راستای ضخامت برای لایه میانی (هسته) فراهم شده و مدل برای ضخامت‌های بالای هسته نیز قابل اعمال خواهد بود. برای حل مساله نیز از روش المان محدود با المان‌های سه‌گرهی استفاده شده است. در بیان رفتار ماده ویسکوالاستیک از مدول برشی مختلط وابسته به فرکانس و دما و همچنین فرض ایزوتروپ‌بودن استفاده شده است. این وابستگی به فرکانس و دما با استفاده از نمودارهای حاصل از نتایج تجربی که در مراجع مربوطه ارایه شده، به‌دست آمده است. مطالعات عددی انجام‌شده شامل بررسی تغییرات میرایی و دامنه پاسخ هارمونیک با ضخامت هسته و لایه مقیدکننده در دماهای مختلف است که نشان‌دهنده تغییر قابل توجه ناحیه مربوط به طرح بهینه و همچنین تغییر میرایی بیشینه سازه با تغییر دما است. بر این اساس، آگاهی از محدوده تغییرات دمایی محیط کارکرد سازه برای طراحی بهینه لایه میرایی مهم خواهد بود. در مطالعات عددی، همچنین اثر افزوده‌شدن جرم صلب به سازه در تغییر طراحی بهینه مورد بررسی قرار گرفته که نتایج حاصل نشان‌دهنده لزوم درنظرگرفتن همه جرم‌های اضافه‌شده قبل از طراحی لایه میرایی مقید است.

https://mme.modares.ac.ir/article_10898_3bbca1d243b01b47c2bf42b29a8b265c.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 3 2020 02 20 Exergoeconomic Analysis of an Integrated Steam Biomass Gasification System with a Solid Oxide Fuel Cell for Power and Freshwater Generations تحلیل اگزرژی اقتصادی سیستم ترکیبی گازسازی زیست‌توده با عامل بخار و پیل سوختی اکسید جامد برای تولید توام توان و آب شیرین 553 564 10899 FA الناز شایان گروه مکانیک، دانشکده فنی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران وحید زارع گروه مکانیک، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه، ایران ایرج میرزایی گروه مکانیک، دانشکده فنی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران Journal Article In recent years, the integration of biomass gasification with solid oxide fuel cells offers an emerging alternative for conventional power generation systems. Also, due to the ever-increasing human need for drinking water and the limitation of available drinking water resources, the desalination of the oceans saltwater is one of the promising solutions for the water scarcity problem. Therefore, in the present study, a novel integrated system containing steam biomass gasification, solid oxide fuel cell and multi-effect desalination system is introduced. Modeling and exergoeconomic analysis of the system is performed in EES software. A parametric study is conducted to examine the effects of key operating parameters on the net output power, exergy efficiency and unit product cost of the integrated system. The results indicate that the exergy efficiency and unit product cost of the integrated system are obtained 46.04% and 4.57$/GJ respectively. در سال‌های اخیر، ترکیب گازسازی زیست‌توده با پیل سوختی اکسید جامد، یک جایگزین امیدبخش برای سیستم‌های تولید توان معمول است. همچنین با توجه به نیاز روزافزون انسان به آب آشامیدنی و وجود محدودیت در منابع قابل دسترس آب آشامیدنی، شیرین‌سازی آب شور اقیانوس‌ها یکی از راه حل‌های امیدبخش معضل کمبود آب است. بنابراین در تحقیق حاضر، یک سیستم ترکیبی جدید، متشکل از گازسازی زیست‌توده با عامل بخار، پیل سوختی اکسید جامد و آب‌شیرین‌کن حرارتی چند مرحله‌ایی معرفی شده است. مدل‌سازی و تحلیل‌های اگزرژی اقتصادی سیستم ترکیبی در نرم‌افزار EES انجام گرفته است. برای بررسی اثرات پارامترهای کلیدی بر توان خروجی خالص، بازده اگزرژی و هزینه واحد تولید الکتریسیته یک مطالعه پارامتریک انجام شده است. نتایج نشان می‌دهد که بازده اگزرژی سیستم ترکیبی و هزینه تولید واحد الکتریسیته، به‌ترتیب ۴۶/۰۴% و $/GJ۴/۵۷ حاصل شد.

https://mme.modares.ac.ir/article_10899_3f597e2d7a67b6520a585618d23e2d1b.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 3 2020 02 20 Operator Action analysis in Main Steam Line Break Connected to Turbine and Loss of Steam Generator Feedwater in Bushehr powerplant آنالیز عملکرد اپراتور در حادثه شکست خط لوله اصلی بخار متصل به توربین و فقدان آب تغذیه در نیروگاه بوشهر 565 573 10900 FA زهرا کرمی‌مهر دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران عطااله ربیعی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران Journal Article The operation of power generation cycles and their related events are one of the main issues in the field of safety of power plants. If these events are not properly managed for any reason, the consequences will be irreparable. In the meantime, the operator action can be one of the most effective factors in the management of the accident. In this research, the operator action has been evaluated in the main steam line break connected to the turbine and total loss of steam generator feed water for the Bushehr power plant. Firstly, the data has been validated in both steady and transient states with the final safety analysis report of the power plant of Bushehr as a reliable reference. The results indicate a good agreement with the final safety analysis report. In the next step, the operator action has been evaluated to mitigate the thermohydraulic parameters, including temperature and pressure. Finally, by performing an operator sensitivity analysis in the main steam line break connected to the turbine followed by total loss of steam generator feed water, the maximum possible time for operator intervention has been estimated 76 minutes. عملکرد سیکل‌های تولید قدرت و حوادث مربوط به آنها از موضوعات اساسی حوزه ایمنی نیروگاه‌ها به شمار می‌رود. در صورتی که به هر دلیلی این حوادث به‌درستی مدیریت نشود عواقب آن جبران‌ناپذیر خواهد بود. در این میان نقش عملکرد اپراتور می‌تواند یکی از تاثیرگذارترین فاکتورها در زمان وقوع حوادث باشد. در این پژوهش عملکرد اپراتور در حادثه شکست خط لوله اصلی بخار متصل به توربین به همراه فقدان کامل آب تغذیه برای نیروگاه تولید توان بوشهر مورد ارزیابی قرار گرفته است. در ابتدا داده‌ها در حالت پایا و گذرا با گزارش نهایی آنالیز ایمنی نیروگاه بوشهر به عنوان یک مرجع قابل اعتماد صحت‌سنجی شده که نتایج به دست آمده نشان از تطابق مناسب و منطقی در شرایط زمانی دارد. در ادامه نقش عملکرد اپراتور به‌منظور کنترل پارامترهای ترموهیدرولیکی اعم از دما و فشار مورد ارزیابی قرار گرفته است. در نهایت نیز با انجام آنالیز حساسیت روی عملکرد اپراتور در حادثه شکست خط لوله اصلی بخار به همراه فقدان کامل آب تغذیه، حداکثر زمان احتمالی برای دخالت اپراتور برای مهار حادثه ۷۶دقیقه برآورد شده است.

https://mme.modares.ac.ir/article_10900_1a16abf2a3149fc7cd6083687cce01c2.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 3 2020 02 20 Simulation of Particles Dissolution Process in Shear Field using Combined Concentration Lattice BoltzmannâSmoothed Profile Methods شبیه‌سازی فرآیند انحلال ذرات جامد در میدان برشی با استفاده از ترکیب روش شبکه بولتزمن- نمایه‌هموار غلظتی 575 585 10901 FA راضیه صفا گروه مهندسی شیمی، دانشگاه شهید باهنر، کرمان، ایران عطالله سلطانی‌گوهرریزی گروه مهندسی شیمی، دانشگاه شهید باهنر، کرمان، ایران سعید جعفری گروه مهندسی نفت، دانشگاه شهید باهنر، کرمان، ایران ابراهیم جهانشاهی‌جواران گروه مهندسی انرژی‌های تجدیدپذیر و تبدیل انرژی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران Journal Article In the present study, the combination of concentration lattice Boltzmann method with a smoothed profile method was used to simulate the dissolution of solid circular particles between parallel plates that are moving in opposite directions. The hydrodynamic simulation was performed based on the single relaxation time lattice Boltzmann method and the convection-diffusion equation was used to determine the concentration of the solute in the liquid phase. Additionally, the smoothed profile method was used to calculate the no-slip boundary condition at the liquid-solid interface and concentration forces. To evaluate the accuracy of the proposed model, the simulation results were compared with the empirical data in the literature. The difference between the simulation results and the empirical data for the Sherwood number at different Peclet numbers was less than 2%. The results show that the smallest dissolution time in systems with different volume fractions is in a system with the least volume fraction. As the volume fraction increases, the solid-liquid mass transfer driving force is decreased in the system. The simulation results showed that by increasing the Reynolds number from 0.05 to 0.38, the time required to reach the normalized volume fraction to 0.05 of its initial value reduced from 0.36 s to 0.17 s. Also, by increasing the Peclet number from 5.5 to 115, the Sherwood number increased from 1.74 to 4.06. In addition, the increase in the Schmidt number in the system leads to a slower dissolution time. Finally, the polydispersity in the system was studied. در مطالعه حاضر ترکیب روش شبکه بولتزمن با روش نمایه‌هموار غلظتی برای شبیه‌سازی انحلال ذرات جامد دایره‌ای بین صفحات موازی که خلاف جهت همدیگر در حرکت هستند به کار برده شد. شبیه‌سازی هیدرودینامیکی سیال بر پایه روش شبکه بولتزمن تک‌زمانه انجام گرفت و از معادله جابجایی- نفوذ برای تعیین غلظت جسم حل‌شده درون فاز مایع استفاده شد. علاوه بر این روش نمایه‌هموار برای محاسبه شرط مرزی عدم لغزش در سطح تماس ذره- سیال و همچنین نیروهای غلظتی به کار برده شد. برای ارزیابی دقت مدل ارایه شده، نتایج شبیه‌سازی با داده‌های تجربی موجود در منابع مورد مقایسه قرار گرفت. اختلاف بین نتایج حاصل از شبیه‌سازی و داده‌های تجربی برای عدد شروود در عدد پکلت متفاوت کمتر از ۲% بود. نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهد که کمترین زمان انحلال در سیستم‌های با درصد حجمی‌های متفاوت مربوط به سیستمی با کمترین درصد حجمی است. با افزایش درصد حجمی درون سیستم، نیرومحرکه انتقال جرم درون سیستم کاهش می‌یابد. نتایج شبیه‌سازی نشان داد که با افزایش عدد رینولدز از ۰/۰۵ تا ۰/۳۸، زمان مورد نیاز برای رسیدن کسر حجمی نرمالیزه شده به ۵% مقدار اولیه از۰/۳۶ثانیه به ۰/۱۷ثانیه کاهش یافت. همچنین با افزایش عدد پکلت از ۵/۵ تا ۱۱۵، عدد شروود از۱/۷۴ تا۴/۰۶ افزایش یافت. علاوه بر این افزایش عدد اشمیت در سیستم منجر به کندتر شدن زمان انحلال می‌شود. سرانجام رفتار سیستم‌های با توزیع متفاوت اندازه ذرات در ورودی بررسی شد.

https://mme.modares.ac.ir/article_10901_25d9e7c1134b5a3744cd1dea4072d6a2.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 3 2020 02 20 Experimental Study of Mechanical Properties on the Sandwich Panel with Auxetic Foam Core and Carbon Fiber مطالعه تجربی خواص مکانیکی روی پنل ساندویچی با رویه الیاف کربن و هسته فوم اکستیک 587 598 10902 FA علی شهرجردی گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران Journal Article In this research, an efficient method has been used in terms of cost and equipment for the production of sandwich panels with auxetic foam core and ordinary foam. Polyurethane foam has been used for making the auxetic foam. Then, on the foam specimen, a thermal analysis is performed to determine the specified thermal range for making the auxetic foam. Four layers of carbon fiber were used to make the sheet in the panel. After making cores and sheets, the sandwich panel was made up of two different cores. To achieve the mechanical properties of the samples, various experiments were carried out, including a three-point flexural test, edgewise compression test, Charpy impact test, flatwise compression test, and drop-weight impact test. The results obtained from the flatwise compression test showed that the compression modulus of the sandwich panel with auxetic foam core was 8.4 times the conventional sandwich panel modulus with a normal foam core. Its compressive strength was estimated to be about 20 times the sandwich panel strength with the ordinary foam core. The negative Poisson ratio of these materials causes this behavior, which increases their variation range. The results of the drop-weight impact test showed that the impact resistance of the sandwich panel with the auxetic foam core is increased by 12.62% compared to the sandwich panel with the conventional foam core, which is due to the high-energy absorption of these materials. در این تحقیق از روشی کارآمد از نظر هزینه و تجهیزات موجود برای ساخت نمونه‌های پنل ساندویچی با هسته فوم اکستیک و هسته فوم معمولی استفاده ‌شده است. برای ساخت فوم اکستیک از فوم پلی‌اورتان استفاده‌ شده است و همچنین روی نمونه فوم ساخته شده آنالیز حرارتی انجام شد تا محدوده حرارتی مجاز برای ساخت فوم اکستیک مشخص شود. در رویه پنل، چهار لایه الیاف کربن به‌ کار برده شده که پس از ساخت هسته‌ها و رویه‌ها پنل ساندویچی با دو هسته از جنس متفاوت ساخته شد. آزمایش‌های مختلفی از جمله آزمایش خمش سه‌نقطه‌ای، آزمایش فشار لبه‌ای، آزمایش ضربه شارپی، آزمایش فشار مسطح و ضربه افتان روی نمونه‌ها به‌منظور دستیابی به برخی خواص مکانیکی انجام شد و نتایج مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج به دست آمده از آزمایش فشار مسطح نشان داد که مدول فشاری پنل ساندویچی با هسته فوم اکستیک ۸/۴ برابر مدول پنل ساندویچی با هسته فوم معمولی است. همچنین مقاومت فشاری آن به دلیل خاصیت اکستیک بودن هسته، در حدود ۲۰ برابر مقاومت پنل ساندویچی با هسته فوم معمولی برآورد شد. این رفتار به دلیل ضریب پواسون منفی این مواد است که دامنه تغییر آنها را نسبت به مواد دیگر بالا می‌برد. همچنین نتایج حاصل از آزمایش ضربه افتان نشان داد که مقاومت به ضربه در پنل ساندویچی با هسته فوم اکستیک نسبت به پنل ساندویچی با هسته فوم معمولی به میزان ۱۲/۶۲% افزایش پیدا می‌کند که دلیل آن قابلیت جذب انرژی بالای این‌گونه مواد است.

https://mme.modares.ac.ir/article_10902_2ffe95614e083e7091c76b4c1e0c4f88.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 3 2020 02 20 Tonal Noise prediction of SD7037 Airfoil using 3D Large Eddy Simulation Approach پیش‌بینی نویز تونال ایرفویل اس‌دی7037 با رهیافت شبیه‌سازی سه‌بعدی گردابه‌های بزرگ 599 610 10903 FA مهدی سنگبری گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه تهران، تهران، ایران امیر نجات گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه تهران، تهران، ایران 0000-0001-6331-5470 کبری قرئلی گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه تهران، تهران، ایران Journal Article In this article, noise generation mechanisms are studied at different Reynolds numbers and angles of attack. Tonal noise is the major part of airfoil noise at low Reynolds numbers. Studying the tonal noise and the effects of Reynolds number and angle of attack is challenging in aeroacoustics. 3D numerical simulation is conducted using the large eddy simulation method on SD7037 airfoil. Sound propagation is computed using the Ffowcs Williams-Hawkings (FW-H) analogy. The numerical results are validated using available experimental results. Some discrete peaks and a dominant peak exist in frequency spectra at low angles of attack. Increase of Reynolds number and the angle of attack decreases the number of discrete peaks and at high angles of attack and the dominant peak is diminished too. Studying the flow features shows that when a laminar boundary layer covers a vast area of the suction side, it can amplify acoustic waves that are generated in wake of the airfoil and this mechanism causes a dominant peak in the acoustic spectrum. Amplifying Tollmien-Schlichting waves by shear layer in laminar separation at suction side cause the discrete peaks and when a transition occurs in the airfoil suction side, discrete peaks are diminished. In the original semi-empirical Brooks, Pope and Marcolini (BPM) formulation, the boundary layer thickness of the pressure side is usually used as the length scale and it is replaced by the suction side boundary layer thickness. The results predict the frequency and amplitude of tonal noise successfully. در این مقاله سازوکارهای تولید نویز در اعداد رینولدز و زوایای حمله مختلف، مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. بخش قابل توجهی از نویز ایرفویل را در رینولدزهای پایین، نویز تونال تشکیل می‌دهد. بررسی علت وقوع این پدیده و تاثیر عدد رینولدز و زاویه حمله در نویز تونال، چالش اساسی در آیروآکوستیک است. بنابراین شبیه‌سازی عددی سه‌بعدی با روش شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ برای میدان جریان ایرفویل اس‌دی۷۰۳۷ انجام شده و انتشار صوت توسط آنالوژی فاکس ویلیامز هاوکینگز محاسبه شده است. نتایج عددی با نتایج تجربی موجود اعتبارسنجی شده‌اند. در زوایای حمله پایین علاوه بر اوج غالب نویز تونال، اوج‌های گسسته نیز در طیف فرکانس مشاهده می‌شوند. افزایش عدد رینولدز و زاویه حمله تعداد اوج‌های گسسته را کاهش می‌دهد و در زوایای حمله بالاتر اوج غالب نیز از بین می‌رود. بررسی فیزیک جریان نشان می‌دهد که حضور لایه‌مرزی آرام در بخش عمده‌ای از سطح مکش، امواج صوتی تولیدشده در جریان دنباله‌ای ایرفویل را تقویت می‌کند و این مکانیزم مسئول اوج غالب است. تقویت امواج تولمن شلیختینگ توسط جدایش آرام جریان در انتهای سطح مکش ایرفویل عامل تولید اوج‌های گسسته در طیف فرکانس است و زمانی که نیمه انتهایی سطح مکش در محدوده گذار قرار می‌گیرد اوج‌های گسسته در طیف فرکانس از بین می‌روند. برای بررسی دقیق‌تر این موضوع، طول مشخصه روابط نیمه‌تجربی بروکس، پوپ و ماروکولینی (BPM) که به صورت رایج، ضخامت لایه‌مرزی در سطح فشار است و با ضخامت لایه مرزی سطح مکش جایگزین می‌شود. نتایج حاصل فرکانس اوج غالب و روند کلی سطح فشار صوت را بسیار بهتر نسبت به حالت رایج پیش‌بینی می‌کنند.

https://mme.modares.ac.ir/article_10903_b4337d69a5afc0c2ff74d7c95065edf3.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 3 2020 02 20 Fabrication and Mechanical Characterization of TiB2-Graphene Reinforced AA 6061 Composite by Friction Stirr Processing ساخت و بررسی خواص مکانیکی کامپوزیت آلومینیوم 6061- دی‌بوراید تیتانیم- گرافن تولیدشده با فرآیند اصطکاکی- اغتشاشی 611 621 10904 FA مهدی نظری دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر، ایران حسین اسکندری دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر، ایران محمدرضا گلبهارحقیقی دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر، ایران Journal Article In this research, friction stir processing was used to produce mono and hybrid surface composite layers of aluminum matrix containing TiB2 and graphene particles. Microstructural evaluation of the samples was performed by optical microscopy and field emission scanning electron microscopy of the composite samples cross-sections. The mechanical properties of the samples were investigated using microhardness and tension tests. Among the samples reinforced with TiB2 and graphene, the samples with 20wt% TiB2 and 1wt% graphene exhibited the highest hardness and strength compared to other samples. Aso, the highest mechanical properties are observed in the sample reinforced with hybrid powders include 20wt% TiB2 and 1wt% graphene. The yield and ultimate strength of the sample increased from 75 and 160MPa (corresponding to the initial 6061 AA) to 191 and 271MPa, respectively. Also, the average hardness of this sample in the stir zone is equal to VHN101 which was significantly higher than the initial alloy (VHN62) and the non-powdered friction-stir sample (VHN71). در این پژوهش تولید و بررسی خواص مکانیکی کامپوزیت آلومینیم ۶۰۶۱ تقویت‌شده با پودرهای تکی و هیبریدی دی‌بوراید تیتانیم و گرافن به روش اصطکاکی اغتشاشی بررسی شده است. از میکروسکوپ نوری، الکترونی روبشی مجهز به طیف‌سنج پراش انرژی اشعه ایکس و آنالیز پراش‌سنجی اشعه ایکس برای شناسایی ریزساختار و فازهای موجود استفاده شد. خواص مکانیکی نمونه‌ها به وسیله آزمون کشش و سختی‌سنجی بررسی شد. در میان نمونه‌های تقویت‌شده با دی‌بوراید تیتانیم و گرافن به صورت تکی، به ترتیب نمونه با wt%۲۰ دی‌بوراید تیتانیم و نمونه با wt%۱ گرافن بالاترین خواص مکانیکی را نشان دادند. همچنین بین تمامی نمونه‌ها بالاترین خواص مکانیکی مربوط به نمونه تقویت‌شده با پودرهای هیبریدی شامل wt%۲۰ دی‌بوراید تیتانیم و wt%۱ گرافن است و استحکام تسلیم و نهایی این نمونه به ترتیب از ۷۵ و Mpa۱۶۰ (مربوط به آلیاژ آلومینیم ۶۰۶۱ اولیه) به ۱۹۱ و Mpa۲۷۱ افزایش یافت. همچنین میانگین سختی این نمونه در ناحیه همزده‌شده برابر VHN۱۰۱ است که نسبت به آلیاژ اولیه (VHN۶۲) و نمونه اصطکاکی اغتشاشی‌شده بدون پودر (VHN۷۱) افزایش چشم‌گیری نشان داد.

https://mme.modares.ac.ir/article_10904_bfc5f29ce3bf163d0c27ca8d9d17ec49.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 3 2020 02 20 Effect of Grain Size Reduction thruogh Multi Directional Forging Process on Corrosion and Wear Properties of Commercially Pure Titanium اثر کاهش اندازه دانه به‌وسیله فرآیند فورج چندگانه بر خواص خوردگی و سایش تیتانیم خالص تجاری 623 636 10905 FA ایمان انصاریان گروه مهندسی مواد، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران محمدحسین شاعری گروه مهندسی مواد، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران Journal Article Commercial pure (CP) titanium has many applications in biomaterials especially in implants due to its excellent biocompatibility. Despite the importance of surface properties in bio-applications, limited research has been conducted to improve surface properties of CP titanium by improving the structure. Therefore, the purpose of this research is to improve the corrosion and wear properties of CP titanium by reducing grain size by multi-directional forging (MDF) process. For this purpose, annealed CP titanium samples were forged by MDF up to six passes at ambient temperature and 220°C. To investigate the corrosion properties of specimens, the tafel polarization test was performed in a simulated body fluid (SBF) solution. The tribological properties were also investigated by pins-on-disk test at sliding speed and applied stress of 0.2 (m/s) and 1MPa, respectively. The results of microstructure analysis of the samples using a scanning electron microscope (SEM) equipped with EBSD showed that the ultrafine grain structure was formed in titanium CP, after 6 passes of the MDF. The results of the investigation of the tafel polarization test showed that the corrosion resistance of the samples increased with applying MDF and increasing the pass number, regardless of the processing temperature. Also, the corrosion resistance of MDFed samples at 220°C temperature was higher than the MDFed samples at ambient temperature. Wear resistance of CP titanium was also increased, by decreasing the grain size. The results of the investigation of surface morphology of samples using a field-emission scanning electron microscope showed mainly the abrasive and delamination wear mechanisms. تیتانیم خالص تجاری (CP) به‌دلیل زیست‌سازگاری عالی کاربردهای زیادی در بایومواد و ایمپلنت‌ها دارد. علی‌رغم اهمیت بالای خواص سطحی در کاربردهای زیستی، تحقیقات بسیار کمی درباره بهبود خواص سطحی تیتانیم CP از طریق بهبود ساختار انجام شده است. لذا هدف پژوهش حاضر بهبود خواص خوردگی و سایشی تیتانیم CP از طریق کاهش اندازه دانه به‌وسیله فرآیند فورج چندگانه (MDF) است. بدین منظور نمونه‌های تیتانیم CP آنیل‌شده تا ۶ پاس تحت فرآیند MDF در دمای محیط و °C۲۲۰ قرار گرفتند. برای بررسی خواص خوردگی نمونه‌ها، آزمون پلاریزاسیون تافل در محلول شبیه‌سازی شده بدن انسان (SBF) انجام گرفت. خواص تریبولوژی نیز توسط آزمون پین روی دیسک در سرعت لغزشی و تنش اعمالی به ترتیب (m/s)۰/۲ و MPa۱ بررسی شد. نتایج حاصل از بررسی ریزساختار نمونه‌ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به EBSD نشان داد که پس از ۶ پاس فرآیند MDF ساختار فوق ریزدانه در تیتانیم CP تشکیل شد. نتایج بررسی آزمون پلاریزاسیون تافل نشان داد که در اثر اعمال فرآیند MDF و افزایش پاس‌های آن صرف نظر از دمای فرآیند، مقاومت به خوردگی نمونه‌ها افزایش یافت. همچنین نمونه‌های MDFشده در دمای °C۲۲۰، مقاومت به خوردگی بیشتری در مقایسه با نمونه‌های MDFشده در دمای محیط نشان دادند. مقاومت به سایش تیتانیم CP نیز در اثر کاهش اندازه دانه افزایش یافت. همچنین نتایج حاصل از بررسی مورفولوژی سطوح سایش با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی با گسیل میدانی، به طور عمده مکانیزم‌های سایش خراشان و ورقه‌ای شدن را نشان داد.

https://mme.modares.ac.ir/article_10905_3bc412ad4910c19f6710515540190792.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 3 2020 02 20 Experimental Investigation of the Effect of Change in Geometric Parameters of Shock Tube on the Intensity of Shock Wave بررسی تجربی اثر تغییر پارامترهای هندسی لوله شوک بر میزان شدت موج انفجار 637 647 10906 FA جمال زمانی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران رامیار حسین‌زاده دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران Journal Article Determining the behavior of structures under high-speed loading at different applications is very important. One of the most important equipment in this field is a shock tube that can simulate the mentioned objects above in a laboratory environment. The aim of this paper is to investigate the effect of the geometrical parameters of the shock tube on the impulse of the shock wave generated. In this study, the effect of change in outlet diameter with the nozzle and the variation in the length of the driver and driven sections on the wave created in the decrease and increase shock intensity has been investigated. In this regard, the functional components of the 3-inch gas-driven shock tube were investigated on the dynamic deformation of aluminum sheets. Based on the results, the length of the driver is not effective on the peak of the generated wave pressure. However, the driven length effects on the deformation of the sheet, in this way that the shorter the driven length is, the higher the dome height will be. The effect of concentrating the shock wave on the sheet is visible in the samples in which the nozzle is embedded. This demonstrates that a more centralized dynamic load has led to deform the sheet. Also, at high pressures compared with lower pressures, the nozzle effect is better in concentrating the shock wave from the explosion in the shock tube. مشخص‌بودن رفتار سازه‌ها تحت بارگذاری با نرخ بالا در کاربردهای متفاوت بسیار تعیین‌کننده است. یکی از تجهیزاتی که دارای اهمیت فوق‌العاده‌ای در این زمینه بوده لوله شوک است که امکان شبیه‌سازی موارد یاد شده را در محیط آزمایشگاهی فراهم می‌سازد. هدف این مقاله بررسی تاثیر پارامترهای هندسی لوله‌شوک بر ضربه حاصل از موج شوک ایجاد شده از آن است که در این رابطه با تغییر قطر خروجی آن با نازل و تغییرات طول ناحیه محرک و متحرک به بررسی این تغییرات بر موج ایجاد شده در کاهش و افزایش شدت شوک پرداخته شده است. در این راستا مولفه‌های عملکردی لوله‌شوک محرک گازی ۳اینچی روی تغییر فرم دینامیکی ورق‌های آلومینیومی بررسی شد. براساس نتایج به دست آمده طول محرک بر پیک فشار موج ایجاد شده موثر نبوده ولی طول متحرک بر تغییر فرم ورق موثر است، به این نحو که هرچه طول متحرک کمتر باشد ارتفاع گنبد بیشتر خواهد بود. اثر متمرکزشدن موج برخوردی به ورق در نمونه‌هایی که نازل در آنها تعبیه شده قابل مشاهده است. این موضوع نشان می‌دهد که بار دینامیکی متمرکزتری باعث تغییر فرم ورق شده است. همچنین در فشارهای بالا در مقایسه با فشارهای پایین‌تر اثر نازل در متمرکز نمودن موج شوک حاصل از انفجار در لوله شوک بهتر است.

https://mme.modares.ac.ir/article_10906_5f7f02b7e4ade23430f345f954c938c1.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 3 2020 02 20 Effect of Material Composition type and Audio Frequency factors on Absorption Coefficient and the Sound Level Variation تاثیر عامل‌های جنس ماده و بسامد صوت بر ضریب جذب و تغییرات تراز صدا 649 658 10907 FA راضیه محمدی‌گهرویی گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد ایران علی ملکی گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد ایران مجید لشگری گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه اراک، اراک، ایران Journal Article The intensity of sound in most industries and processes is a disturbing factor. Sound absorbers are a means of reducing noise. There are various types of sound absorbers with different designs and materials, but sound absorbers that can have a high absorption coefficient will be effective. The design of the manger sponge with fractal structure will be a good solution to this problem. Various factors such as composition type, step, and frequency affect this adsorbent. In this research, each of these factors was investigated and analyzed. The effects of the absorption coefficient and changes in sound level influenced by composition type, step and frequency factors were investigated and analyzed. Investigation of the step factor revealed that the amount of absorption coefficient in step 2 had better results compared to the step 1. The absorption coefficient in steps 1 and 2 were 0.3 and 0.38, respectively. Among the effective factors on the amount of absorption coefficient of manger sponge, the composition type was more effective. The results showed that the adsorbent with harder texture has a lower absorption coefficient and the adsorbent with a lighter texture has a higher absorption coefficient. Among the composition type used for this adsorbent, the sponge has a maximum absorption coefficient of 0.4 and MDF has a minimum absorption coefficient of 0.3. میزان شدت صدا در بیشتر صنایع و فرآیندها یک عامل مزاحم است. جاذب‌های صدا وسیله‌ای برای کاهش میزان سر و صدا هستند. انواع مختلفی از جاذب‌های صوتی با طراحی و جنس‌های گوناگون وجود دارد؛ اما جاذب‌های صدایی که بتوانند ضریب جذب بالایی داشته باشند، موثر واقع خواهد شد. طراحی اسفنج منگر با ساختار فرکتالی، راه‌ حل مناسبی برای این مساله خواهد بود. با توجه به اینکه عوامل مختلفی مانند جنس، گام و بسامد بر این جاذب تاثیرگذار هستند، در این پژوهش هر یک از این عامل‌ها آزمایش شدند و اثرات ضریب جذب و تغییرات تراز صدا تحت تاثیر عامل‌های جنس، گام و بسامد بررسی و تحلیل شدند. در بررسی عامل گام، مشخص شد که میزان ضریب جذب گام دوم دارای نتایج مطلوب‌تری نسبت به گام یک است. این مقدار برای گام یک ۰/۳ و برای گام دو ۰/۳۸ بهدست آمد. از میان عامل‌های موثر بر میزان ضریب جذب اسفنج منگر، عامل جنس، اثرات مشهودتری را نشان داد؛ بهنحوی که جاذب با بافت سخت‌تر دارای ضریب جذب پایین‌تر و جاذب با بافت سبک‌تر، دارای ضریب جذب بالاتر است. از میان جنس‌های بهکاررفته برای این جاذب، اسفنج دارای بالاترین ضریب جذب با مقدار۰/۴ و امدیاف حداقل ضریب جذب با مقدار ۰/۳ را دارد.

https://mme.modares.ac.ir/article_10907_481d462e46c2ab976294271a175b8929.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 3 2020 02 20 Dynamic Analysis and Motion Control of a Spherical Robot on Non-Flat Surfaces تحلیل دینامیکی و کنترل حرکت یک ربات کروی روی سطوح غیرتخت 659 667 10908 FA محمد عالی‌پور گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، واحد خمینی‌شهر، دانشگاه آزاد اسلامی، خمینی‌شهر، ایران علی مختاریان گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، واحد خمینی‌شهر، دانشگاه آزاد اسلامی، خمینی‌شهر، ایران حسین کریم‌پور گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران Journal Article Spherical robots are the mobile robots with spherical shapes equipped to an internal drive mechanism that moves on the ground due to their external shell rolling. In this research, first, a pendulum spherical robot is modeled, then using the Lagrange method, dynamic equations of plane motion of robot on the non-flat surface are derived. Considering the scarcity of the number of operators relative to the number of degrees of freedom of the spherical robot, designing of a non-linear controller is performed based on feedback linearization techniques. Therefore, regarding non-confirm initial conditions on the trajectory, parametric uncertainty and disturbance torque on the robot, the performance of the system has been investigated. By selecting the appropriate rotation trajectory, the robot motion is simulated in MATLAB software and in following the pendulum rotation angle and actuating torque are obtained. The results indicate that the designed controller has proper and resistant performance in tracking selected trajectory for sphere shell rotation during moving on a non-flat surface. ربات کروی به ربات‌های سیار کروی‌شکل مجهز به مکانیزم محرک داخلی که روی زمین بر اثر غلتیدن پوسته خارجی‌شان حرکت می‌کنند، اطلاق می‌شود. در این تحقیق، ابتدا یک نمونه ربات کروی آونگی، مدل‌سازی شد و سپس به تحلیل دینامیکی و استخراج معادلات حرکت صفحه‌ای ربات بر مسیرهای غیرتخت صفحه‌ای به روش لاگرانژ پرداخته شده است. همچنین با درنظرداشتن کمبود تعداد عملگر نسبت به تعداد درجات آزادی ربات کروی، طراحی یک کنترل‌کننده غیرخطی، مبتنی بر روش‌های خطی‌سازی به کمک فیدبک انجام گرفته است. پس از آن با درنظرگرفتن شرایط اولیه غیرمنطبق بر مسیر، نامعینی پارامتری و نیز گشتاور اغتشاشی بر سیستم به بررسی عملکرد کنترل‌کننده پرداخته شده است. با انتخاب مسیر مناسب برای حرکت ربات، به شبیه‌سازی و حل عددی معادلات حرکت ربات در نرم‌افزار متلب پرداخته و زوایای چرخشی آونگ و گشتاور تولی شده توسط عملگر به‌دست آمده است. نتایج حاصل، گویای عملکرد مطلوب و مقاوم کنترل‌کننده در دنبال‌کردن مسیر تعیین‌شده برای چرخش پوسته کروی ربات حین عبور بر سطح غیرتخت انتخاب‌شده، است.

https://mme.modares.ac.ir/article_10908_561e7e7d74cece738de9b23c0dd293d2.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 3 2020 02 20 Design and Construction of a Discretely Actuated Hyper-redundant Manipulator طراحی و ساخت یک بازوی بسیار- افزونه با تحریک ناپیوسته 669 676 10909 FA علیرضا مطهری گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، واحد ساوه، دانشگاه آزاد اسلامی، ساوه، ایران حسن ظهور دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران محرم حبیب‌نژادکورایم دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران Journal Article In this paper, the design and construction of a new binary pneumatic actuated hyper-redundant manipulator is presented. The discretely actuated hyper-redundant manipulators have advantages such as wide workspace, the ability of obstacle avoidance and simple control. Despite of these advantages, few prototypes have been made so far, which each of them has some defects. These defects are small movement range, fairly high cost, and accelerated and impulsive motion. To solve these problems, the 3-revolute prismatic spherical parallel mechanisms (3-RPS) are used as modules in this paper. So the cost is reduced due to the lower number of legs. Also, the motion range has been increased by replacing the spherical joints with universal joints. The movements of the manipulator have been effectively more uniform and softer by using flow control valves on cylinders. Finally, several tests are conducted to determine how the manipulator moves and the results are presented. در این مقاله طراحی و ساخت یک بازوی رباتیکی بسیار- افزونه (Hyper-Redundant Manipulator) با تحریک پنوماتیکی دوحالته جدید ارایه شده است. با وجود مزایایی چون فضای کاری وسیع، توانایی عبور از موانع و کنترل ساده، ‌تاکنون نمونه‌‌های کمی از بازوهای بسیار- افزونه با تحریک ناپیوسته، آن هم در مقیاس آزمایشگاهی ساخته شده است که نقایصی در آنها دیده می‌شود. این نقایص شامل بازه حرکتی کوچک، قیمت تمامشده نسبتاً بالا و حرکت غیریکنواخت و توام با تکان و لرزش بازو ‌‌است. برای رفع این مشکلات در بازوی ارایهشده در این مقاله از مکانیزم لولایی- کشویی- کروی ‌سه‌گانه (۳-RPS) به‌عنوان بسته (Module) استفاده شده است که به دلیل داشتن تعداد پایه‌های کم، قیمت تمامشده پایینتری دارد. همچنین با جایگزینی مفاصل کروی با مفاصل چهارشاخه، بازه حرکتی بالاتر رفته است و در نهایت با استفاده از مجراهای قابل تنظیم در ورودی هر سیلندر، بهطور موثری از غیریکنواختی و تکانهای بازو کاسته شده است. در نهایت برای بررسی نحوه حرکت بازو، آزمون‌‌هایی اجرا شده‌اند که نتایج آنها ارایه خواهد شد.

https://mme.modares.ac.ir/article_10909_5455b984d88b183aa7274186832afdaf.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 3 2020 02 20 Experimental and Numerical Investigation of Ballistic Impact on CeramicâMetal Combined Targets with Different Nosed Projectiles بررسی تجربی و عددی ضربه بالستیک پرتابه‌هایی با دماغه متفاوت در اهداف ترکیبی سرامیک- فلز 677 687 10910 FA مصطفی سیاح‌بادخور گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه ایوان‌کی، ایوان‌کی، ایران علیرضا نداف‌اسکوئی گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران دانیال کاشانی گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه ایوان‌کی، ایوان‌کی، ایران مهدی آقاملاتهرانی گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه ایوان‌کی، ایوان‌کی، ایران Journal Article There are many effective parameters in impact mechanics. In this article, the relation between the depth of penetration and the projectile nose shape has been investigated. Projectiles were made of AISI 4340 material with flat, ogive, and hemispherical nose shapes. Semi-infinite targets made of alumina ceramic 99.5 and aluminum 7000. The projectile impact velocity in this experimental test was about 400m/s and the thickness of ceramic and aluminum were 4 and 20mm, respectively. A numerical simulation has been conducted by Abaqus software. The results of the numerical simulation show a good agreement with the empirical observations. The depth of penetration for the flat projectile and ogive projectile was highest and lowest, respectively. The ballistic limit velocity for the flat projectile and ogive projectile was lowest and highest, respectively. Projectile erosion is affected by the ceramic thickness and the shape of the projectile. The amount of this erosion for the flat projectile and ogive projectile was lowest and highest, respectively. Increasing ceramic thickness leads to more erosion in the projectile. Also, the changes of ballistic limit velocity have been determined with the changes of ceramic and backing metal thickness. در مکانیک ضربه، پارامترهای تاثیرگذار بسیاری در برخوردها وجود دارند. در این مقاله به بررسی یکی از این پارامترها یعنی رابطه بین عمق نفوذ در اهداف ترکیبی سرامیک- فلز با شکل دماغه پرتابه، پرداخته شده است. پرتابه‌هایی با شکل دماغه تخت، اجایو و نیم‌کره از جنس فولادی AISI ۴۳۴۰ و اهداف نیمه بی‌نهایت از جنس سرامیک آلومینا ۹۹/۵% و آلومینیوم سری ۷۰۰۰ هستند. در آزمایش تجربی، سرعت برخورد پرتابه در حدود ۴۰۰متر بر ثانیه و ضخامت سرامیک و آلومینیوم به ترتیب ۴ و ۲۰میلی‌متر بوده است. شبیه‌سازی عددی با نرم‌افزار قدرتمند آباکوس انجام شده است. مقدار عمق نفوذ به‌دست‌آمده از شبیه‌سازی عددی با آزمایش‌های تجربی، مطابقت خوبی را نشان می‌دهد. مقدار عمق نفوذ برای پرتابه با دماغه تخت بیشترین و برای پرتابه با دماغه اجایو کمترین بوده است. همچنین مقدار سرعت حد بالستیک برای پرتابه تخت کمترین و برای پرتابه اجایو بیشترین بوده است. ضخامت سرامیک همراه شکل پرتابه روی مقدار سایش پرتابه تاثیرگذار است. مقدار این سایش در پرتابه اجایو بیشترین و در پرتابه تخت کمترین بوده است و با افزایش ضخامت سرامیک این مقادیر افزایش یافته است. تغییرات سرعت حد بالستیک با تغییرات ضخامت پشتیبان و سرامیک نیز تعیین شده است.

https://mme.modares.ac.ir/article_10910_08e5d8066881eab185d0de9db3b36c7f.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 3 2020 02 20 Improving the Surface Roughness, Material Consumption and Abrasion Ability of Additive Manufacturing Products by Segmentation Design بهبود مقدار ماده مصرفی، مقاومت سایشی و صافی سطح در تولید قطعات ساخت افزایشی به روش طراحی بر اساس تقسیم‌بندی 689 699 10911 FA مهدی کاظمی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران عبدالرضا رحیمی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران Journal Article Additive manufacturing technology significantly simplifies the production of complex 3D parts directly by the computer-aided design model. However, additive manufacturing processes have unique flexibility. They still have restrictions that don’t allow engineers to generate some specific geometric shapes, easily. Some of these restrictions are the consumption of materials to supports, the poor abrasion resistance and the inferior surface finish of some surfaces with certain angles. One of the methods to overcome these problems is designing by segmentation. The proposed methodology consists of two steps: 1) segmenting of the 3D model and 2) exploring the best orientation for each segment. In the first step, engineers consider the possible number of segments and the connection method of segments. In this paper, a series of segments is obtained by recognition of features and separating them with one or more appropriate planes. In the second step, the best fabrication orientation should be chosen. The criterion for optimization is that the support volume, abrasion ability, and surface roughness should be minimum. The operation is performed automatically by the algorithm created based on principles of the Particle swarm optimization algorithm using visual C#. Experimental tests show that segmentation design improves additive manufacturing processes from the aspects of material consumption, abrasion volume, and surface quality. This paper presents an original approach to improving the efficiency of additive manufacturing technologies that make the additive manufacturing closer to maturity. تکنولوژی ساخت افزایشی تا حد زیادی تولید قطعات سه‌بعدی پیچیده از روی مدلشان را آسان‌تر کرده است. اگرچه فرآیندهای ساخت افزایشی انعطاف‌پذیری منحصربه‌فردی دارند، اما محدودیت‌هایی نیز دارند که باعث می‌شود محققان نتوانند هر شکل هندسی مشخصی را به راحتی بسازند. برخی از این محدودیت‌ها عبارتند از: مصرف ماده به‌منظور ایجاد ساختار پشتیبان، صافی سطح نامناسب برخی از سطوح با زوایای خاص و غیره. یکی از روش‌های غلبه بر این مشکلات، طراحی بر اساس تقسیم‌بندی قطعات است. روش پیش‌بینی‌شده متشکل از دو گام است: ۱- تقسیم مدل سه‌بعدی قطعه و ۲- یافتن بهترین جهت ساخت برای هر بخش جداشده. در گام اول محققان به‌دنبال حداقل تقسیمات ممکن به‌وسیله تشخیص فیچرها و جداسازی آنها با صفحات مناسب و همچنین نحوه اتصال این قسمت‌ها هستند که در گام بعدی بهترین جهت ساخت برای هر بخش جداشده بایستی انتخاب شود. معیار انتخاب بهترین حالت تقسیم‌بندی و بهترین جهت‌های ساخت این است که حجم ساختار پشتیبان، زبری سطح میانگین و قدرت سایشی سطح بایستی حداقل شود. الگوریتمی که این کار را انجام می‌دهد، بر پایه الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات ایجاد شده است که با استفاده از زبان برنامه‌نویسی سی‌شارپ، نوشته شده است. به‌منظور صحه‌گذاری بر عملکرد الگوریتم ارایه‌شده، آزمایش‌های عملی نیز انجام شدند. نتایج این آزمایش‌ها نشان داد که طراحی بر اساس تقسیم‌بندی، کارآیی فرآیندهای ساخت افزایشی را از دیدگاه‌های ذکرشده بهبود می‌بخشد. این تحقیق روشی نو برای بهبود عملکرد و کارآیی تکنولوژی‌های ساخت افزایشی ارایه کرده است که در جهت نزدیک‌شدن این تکنولوژی‌ها به مرحله بلوغ، گام بزرگی خواهد بود.

https://mme.modares.ac.ir/article_10911_6bd2ab1de93563ccc2ac555b8f1808de.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 3 2020 02 20 Effect of Clay Nanoparticles on Increasing the Lifetime of Glass/Epoxy Composites under Thermal and Humidity Conditions (Hydrothermal) تاثیر نانوذرات خاک رس بر افزایش طول عمر کامپوزیت شیشه- اپوکسی در شرایط محیطی دمایی و رطوبتی (هیدروترمال) 701 708 10912 FA سیدعلی عظیمی گروه کامپوزیت، مجتمع مواد و فناوری‌های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران وحید مومنی گروه کامپوزیت، مجتمع مواد و فناوری‌های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران محمدحسین علایی گروه کامپوزیت، مجتمع مواد و فناوری‌های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران امین میرزایی گروه کامپوزیت، مجتمع مواد و فناوری‌های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران مهران رضوانی‌نسب گروه کامپوزیت، مجتمع مواد و فناوری‌های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران مجید رمضانی‌نژاد گروه کامپوزیت، مجتمع مواد و فناوری‌های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران امیرحسین محمدیان گروه کامپوزیت، مجتمع مواد و فناوری‌های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران Journal Article In this research, the effect of adding clay Nanoparticles on increasing the lifetime of glass/epoxy composites under hydrothermal conditions has been investigated. For this purpose, samples containing 3 Vol.% of clay Nanoparticles and samples without clay Nanoparticles in resin epoxy has been manufactured for the fabrication of specimens of the tensile test using hand lay-up and vacuum bag. The specimens were placed under the hydrothermal condition of 90% humidity and 75 °C temperature for 500 hours in the incubator and were tested for tensile properties. The results show that addition of clay Nanoparticles decreases the strength of the composite by 21.39% in the newly produced samples while in a long time, these particles slow down the process of composite degradation, so that in the same environmental conditions, the strength of specimens containing clay Nanoparticles is 9% higher than the specimens without clay Nanoparticles. در این تحقیق، به بررسی تاثیر نانوذرات خاک رس بر افزایش طول عمر کامپوزیت شیشه- اپوکسی در شرایط محیطی هیدروترمال پرداخته شده است. برای این منظور نمونه‌های حاوی ۳% و نمونه‌های فاقد نانوذرات خاک رس در رزین اپوکسی برای ساخت نمونه‌های آزمون کشش با استفاده از لایه چینی دستی و کسیه خلأ ساخته شده است. پس از ساخت، نمونه‌ها تحت شرایط محیطی هیدروترمال ۹۰% رطوبت، ۷۵درجه سانتی‌گراد به مدت ۵۰۰ ساعت در انکوباتور قرار گرفته و در نهایت تحت آزمون کشش با هم مقایسه شده است. نتایج این پژوهش نشان داد که اضافه‌کردن نانوذرات خاک رس گرچه در ابتدا باعث کاهش استحکام کامپوزیت به میزان ۳۹/۲۱% در نمونه‌های تازه‌ساخته‌شده می‌شود، ولی در درازمدت این ذرات باعث کندشدن فرآیند تخریب کامپوزیت شده، به‌نحوی که استحکام نمونه‌های حاوی نانوذرات خاک رس پس از قرارگیری تحت شرایط محیطی از نمونه‌های فاقد نانوذرات خاک رس تحت شرایط محیطی یکسان (۵۰۰ ساعت) ۹% بیشتر است.

https://mme.modares.ac.ir/article_10912_aeb7b30ef1d024a76f21a1d40e30c302.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 3 2020 02 20 Reliability-Based Robust Design Optimization of Mechanical Systems in the Presence of Uncertain Parameters Based on Bayesian Inference طراحی بهینه و مقاوم سیستم‌های مکانیکی در حضور پارامتر‌های غیرقطعی با رویکرد قابلیت اطمینان بر مبنای استنباط بِیزیَن 709 719 10913 FA حسین حسنی گروه طراحی کاربردی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران سعید خدایگان گروه طراحی کاربردی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران Journal Article This competitive commercial space forces designers and manufactures to produce and supply products with high quality and low prices at a desirable level of reliability. On the other hand, during the design and production process, engineers are always faced with uncertainty. In recent years, to encounter these uncertainties and guarantee the quality and reliability of a system subsequently, reliability-based robust design optimization (RBRDO) algorithms have been developed based on robust design optimization (RDO) and reliability-based optimization (RBDO). In practical engineering, uncertainties of some design parameters or variables are epistemic and only a few samples are available for designer. Generally, some of the RBRDO methods ignore the information in the design process. This approach can lead to an enormous error. Other RBRDO methods ignore this valuable information in the design process. This study, a comprehensive RBRDO framework is developed by combining Bayesian reliability analysis and dimensionality reduction method (DRM) using NSGA2-II multi-objective optimization algorithm. For verification of the proposed algorithm, an engineering example is selected and the effects of epistemic uncertainty on objectives are studied. Moreover, the results of the proposed approach are compared with other existing approaches at a specific case of available data about epistemic uncertainty. فضای تجاری و رقابتی جهان، تولیدکنندگان را وادار به عرضه محصولاتی با کیفیت بالا، هزینه پایین و در عین حال قابل اطمینان می‌کند. از طرف دیگر، در فرآیند طراحی و تولید یک محصول، مهندسان همواره با عدم قطعیت روبه‌رو هستند. در سال‌های اخیر، در راستای برخورد با عدم قطعیت‌های موجود و تضمین کیفیت و قابلیت اطمینان سیستم، الگوریتم‌هایی تحت عنوان طراحی بهینه و مقاوم بر مبنای قابلیت اطمینان (RBRDO) با ترکیب رویکرد‌های طراحی بهینه مقاوم (RDO) و طراحی بهینه بر مبنای قابلیت اطمینان (RBDO) توسعه یافته‌اند. در مهندسی طراحی، عدم قطعیت برخی از متغیر‌ها یا پارامتر‌های طراحی از نوع شناختی بوده و تنها در قالب نمونه‌هایی محدود در اختیار طراح است. اکثر روش‌های موجود، این عدم کامل‌بودن اطلاعات را در نظر نمی‌گیرند که این خود می‌تواند منجر به خطاهای بزرگ‌تری شود. در دسته‌ای دیگر از روش‌های موجود نیز، از این اطلاعات ارزشمند در فرآیند طراحی صرف‌نظر می‌شود. در این پژوهش، با بهکارگیری روش بهینه‌سازی چندهدفه NSGA۲-II و ترکیب روش تحلیل قابلیت اطمینان بِیزیَن و روش کاهش ابعادی تک‌متغیره (DRM)، یک الگوریتم جامع برای فرمول‌بندی مساله طراحی بهینه و مقاوم بر مبنای قابلیت اطمینان در حضور عدم قطعیت شناختی پیشنهاد شده است. به‌منظور راستی‌آزمایی الگوریتم پیشنهادی، یک مثال مهندسی انتخاب شده و تاثیر عدم قطعیت شناختی بر توابع هدف بررسی شده و در انتها نیز، برای یک حالت خاص از تعداد داده موجود، نتایج حاصل از الگوریتم پیشنهادی با نتایج سایر رویکرد‌های موجود در زمینه طراحی بهینه در شرایط عدم قطعیت مقایسه شده است.

https://mme.modares.ac.ir/article_10913_7a3189dce3baa2a4a000c3dcafec979e.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 3 2020 02 20 Experimental and Numerical Study of Static Behavior of Bi-stable Hybrid Composite Laminates Containing Three Metallic Strips in its Middle Layer مطالعه تجربی و عددی رفتار استاتیکی ورق‌های مرکب دوپایای متشکل از سه نوار فلزی در لایه میانی 721 730 10914 FA احمد فیروزیان‌نژاد گروه سیستمهای دینامیکی و مکاترونیکی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران مصطفی غیور گروه سیستمهای دینامیکی و مکاترونیکی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران سعید ضیایی‌راد گروه سیستمهای دینامیکی و مکاترونیکی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران Journal Article This study introduces a new lay-ups of bi-stable hybrid composite laminate (BHCL) which consists of 90° unidirectional composite laminas in the upper and lower layers and metallic strips distributed along with the middle layer of 0° unidirectional composite laminas in the middle layer. The static characteristics of the laminates were investigated using the finite element (FE) method and were experimentally validated. The two stable configurations of laminate have identical curvatures with opposite signs. The curvature direction of the proposed BHCLs does not change during snap-through between stable states. This feature will give the engineers more freedom to design morphing structures with desired specifications. The effect of the width, thickness, and material properties of the strips and laminate side length on the static characteristics of the laminate were numerically investigated using the finite element method through Abaqus software. Several BHCLs with different materials, lay-up and dimension were fabricated for verification of the results. The curvatures, out of plane displacement, and the static snap-through load of the laminates were determined experimentally and compared with the results of the finite element method. A good qualitative and quantitative agreement was observed between the FE and the experimental results. The results show that it is possible to adjust residual curvature and load-carrying capability by changing the width, thickness, and material of the strips and laminate geometry. در این پژوهش، چینش جدیدی از ورق‌های مرکب هیبریدی دوپایا متشکل از الیاف کربن تک‌جهته با زاویه ۹۰درجه در قسمت بالایی و پایینی ورق و نوارهای فلزی و الیاف کربن تک‌جهته با زاویه صفر در قسمت میانی معرفی شده است. رفتار استاتیکی ورق با روش اجزای محدود و به‌صورت تجربی، مطالعه و بررسی شده است. این سازه برخلاف ورق‌های مرکب دوپایای معمول دارای دو حالت پایدار مشابه و نیروی پرش یکسان است. راستای انحنای اصلی ورق در هر دو حالت پایدار، یکسان ولی در جهت عکس یکدیگر است و هنگام تغییر شکل بین دو حالت پایدار تغییر نمی‌کند. این ویژگی در ساخت سازه‌های مورفینگ می‌تواند جالب و پرکاربرد باشد. در روش اجزای محدود با استفاده از نرم‌افزار آباکوس اثر پارامترهای مختلف مانند عرض و خواص مکانیکی نوارها، ضخامت لایه‌ها و طول جانبی بر رفتار استاتیکی ورق مورد مطالعه قرار گرفته است. به‌منظور اعتبارسنجی نتایج به‌دست‌آمده از روش اجزای محدود، تعدادی ورق با چینش و مشخصات هندسی مختلف ساخته شده است. مقادیر انحنای اصلی، جابجایی خارج از صفحه و نیروی پرش ناگهانی به‌صورت تجربی، اندازه‌گیری و با نتایج روش اجزای محدود مقایسه و سازگاری مناسبی مشاهده شده است. نتایج به‌دست‌آمده، نشان می‌دهد که می‌توان انحنای اصلی و قابلیت تحملپذیری بار این سازه‌ها را بر اساس نوع کاربرد آنها با تغییر پارامترهای طراحی مانند عرض یا جنس نوارها، ضخامت لایه‌ها به میزان دلخواه تغییر داد.

https://mme.modares.ac.ir/article_10914_0b7b998c6e3fc5b61a7573431d43feed.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 3 2020 02 20 Numerical Study of Microchannel Blockage Time in the Interaction of Two-Phase Flow with a Particle Using Lattice Boltzmann Method بررسی عددی زمان انسداد کامل میکروکانال در برهمکنش جریان دوفازی با یک ذره با استفاده از روش شبکه بولتزمن 731 738 10915 FA رامین احسانی گروه حرارت و سیالات، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران احمدرضا رحمتی گروه حرارت و سیالات، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران Journal Article Atherosclerosis is responsible for almost 35% of annual deaths in developed countries. The disease could be due to an artery blockage by the interaction of an externally second phase (air bubbles, medicine carrying capsules) with a particle which is entered to the bloodstream. The effect of some most important affecting parameters on the blockage time of a microchannel due to the impact of a particle and a second moving second phase is investigated using lattice Boltzmann method and with programming Fortran90. The authors tried to mimic the physic of the flow of a small artery by generating the same geometry and changing geometrical and physical parameters. Lee and Lin Lattice Boltzmann multi-phase model is used beside the immersed boundary method. It is investigated the small changes in Capillary flow has no meaningful effect on the interaction of second phase and particle. But, the ratio of particle size to the channel width affects the blockage time in the microchannel. In fact, the blockage time will increase by an increase in the size of the particle. The initial size of the second phase to particle size ratio has the highest effect on the blockage time. انسداد رگ‌ها عامل حدود ۳۵% از مرگ و میر سالیانه در کشورهای توسعه‌یافته است. این انسداد می‌تواند زمانی روی دهد که در بخش سرخرگی دستگاه گردش خون، یک فاز دوم موجود در جریان (مانند حباب‌های هوا یا کپسول‌های حاوی دارو) با ذره‌ای که آن هم منشا خارجی دارد، برخورد نماید. در مقاله حاضر، تاثیر برخی از مهم‌ترین پارامترهای موثر بر زمان انسداد کامل یک کانال که در آن یک ذره با فاز دوم در حال حرکت داخل فاز اصلی برخورد می‌کند، با استفاده از روش شبکه بولتزمن و با برنامه‌نویسی به زبان فرترن۹۰ مورد بررسی قرار گرفته است. سعی شده تا با ایجاد هندسه مشابه و تغییر پارامترهای هندسی و فیزیکی، محیطی شبیه به آنچه ممکن است در یک رگ کوچک اتفاق افتد، شبیه‌سازی شود. بررسی حاضر از یک روش عددی شبکه بولتزمن با دو تابع توزیع که توسط لی و لین برای شبیه‌سازی یک جریان دوفازی معرفی شده، در کنار روش مرز غوطه‌ور استفاده می‌کند. مشخص شد که تغییرات کوچک عدد کاپیلاری تاثیر قابل توجهی بر رفتار برهمکنش میان فاز دوم و ذره نمی‌گذارد؛ اما نسبت اندازه ذره به عرض کانال می‌تواند بر زمان انسداد کامل کانال تاثیر گذاشته و در واقع با افزایش اندازه ذره، زمان انسداد کامل نیز افزایش پیدا کند. نسبت اندازه اولیه فاز دوم به اندازه ذره از بالاترین اهمیت در تعیین زمان انسداد کامل کانال برخوردار است.

https://mme.modares.ac.ir/article_10915_28141c5d643609aa9279d7647d706018.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 3 2020 02 20 Numerical Simulation of Submerged Spiral Arc Welding on API X70 Gas Transmission Steel Pipe شبیه‌سازی عددی جوشکاری زیرپودری مارپیچ در لوله فولادی انتقال گاز از نوع API X70 739 750 10916 FA محمدرضا رجبی گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران سیدحجت هاشمی گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران Journal Article Welding residual stresses decrease designing stress in natural gas transmission pipes with large diameter under high internal pressure. The outside diameter and wall thickness of API X70 steel in this research are 1423 and 19.8 millimeter. Hole drilling is the most common technique in order to measure residual stresses. Because of large diameter of this pipe, its transportation to conduct hole drilling test is a big problem so cutting a finite sample is desired. In this study standard dimension of this sample plate is analyzed and simulation of welding process is done from which and residual stresses in different directions are obtained. Residual stresses in the thickness direction is presented for the first time. The results showed separating a finite sample with the size of 320×440 millimeter is appropriate to do hole drilling test. The location and amount of the maximum residual stress is evaluated and compared for both simulation and experimental samples. Variation in hoop and longitudinal residual stresses on both internal and external surfaces of pipe samples are investigated. Also validation of simulation results with the experimental results of the same pipe is perfomed. Maximum residual stress (460MPa) is measured on inner surface of the pipe (96 percent of yield stress) which is reduced to 200MPa (42 percent of yield stress) after hydrostatic test. Because residual stress after hydrostatic test is lower than half of yield stress, hole drilling technique is validated after hydrostatic test. تنش‌های پسماند ناشی از جوشکاری باعث کاهش تنش طراحی در خطوط لوله قطور و پر فشار انتقال گاز طبیعی می‌شود. لوله مورد بررسی از نوع API X۷۰ با قطر خارجی و ضخامت ۱۴۲/۳ و ۱/۹۸سانتی‌متر است. برای اندازه‌گیری تنش‌های پسماند در این لوله از آزمایش کرنش‌سنجی سوراخ استفاده می‌شود. با توجه به ابعاد بزرگ لوله و اینکه حمل‌ونقل آن برای انجام آزمون کرنش‌سنجی سوراخ مشکل است جداسازی یک نمونه محدود از آن بسیار مناسب است. در پژوهش حاضر ابعاد این نمونه با ابعاد محدود بررسی می‌شود سپس شبیه‌سازی جوشکاری در نمونه جداشده انجام و تنش‌های پسماند از جمله تنش پسماند به‌منظور ضخامت برای اولین بار ارایه می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که جداسازی نمونه استاندارد با ابعاد ۴۴×۳۲سانتی‌متر به‌منظور اندازه‌گیری تنش پسماند در لوله فولادی مطلوب است. موقعیت و میزان تنش پسماند کششی و فشاری بیشینه در لوله به دست آمده و تغییرات تنش‌های پسماند محیطی و طولی در سطوح داخلی و خارجی و در نواحی مختلف جوش بررسی می‌شود. همچنین صحت‌سنجی نتایج به دست آمده با نتایج اندازه‌گیری تنش پسماند در لوله از همین نوع فولاد با هندسه مشابه در مقیاس صنعتی انجام می‌شود. نتایج نشان داد که حداکثر تنش پسماند در سطح داخلی لوله در جهت طولی برابر ۴۶۰مگاپاسکال (۹۶% تنش تسلیم) بوده و پس از آزمون فشار مایع ایستا به ۲۰۰مگاپاسکال (۴۲% تنش تسلیم) تقلیل یافته است. به دلیل اینکه این مقدار کمتر از نصف تنش تسلیم است روش کرنش‌سنجی سوراخ پس از آزمون فشار مایع ایستا معتبر است.

https://mme.modares.ac.ir/article_10916_60e6a2389c9bea9dada095ad43ebde86.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 3 2020 02 20 Development of Direct Linearization Method in Tolerance Analysis of Mechanical Assemblies by Using NURBS Curves ارتقای روش خطی‌سازی مستقیم در تحلیل تلرانسی مجموعه‌های مکانیکی با استفاده از منحنی نُربز 751 759 10917 FA سعیده حاجی‌زاهدی گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی، مشهد، ایران بهنام معتکف‌ایمانی گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی، مشهد، ایران Journal Article With the advancement of the manufacturing processes and the continuing need for increasingly precise assemblies, consideration of dimensional and geometric tolerances has been of great importance in tolerance analysis of mechanical assemblies. Therefore, in recent decades, several methods have been developed and implemented for calculating the influences of geometric errors of components on the final performance of the assembly. One of the proposed methods for tolerance analysis is the Direct Linearization Method (DLM). However, DLM has significant advantages in dimensional tolerance analysis, due to simplifications used in this technique, it does not have the ability to solve assemblies including free form profiles. In this research, a new method has been proposed to consider the complex profiles in the process of DLM. In the proposed combination method, rational Bezier curves have been used to define component profiles such as elliptical profiles, cams, edge joints, and non-circular profiles that have a complex error variation. Then, by using principles of DLM and rational Bezier equations, the developed algorithm is successfully accomplished. In this way, we can not only use significant advantages of DLM in dimensional tolerance analysis but also it is possible to solve assemblies including a component with complex profiles without any simplification. The developed hybrid approach has been presented in detail by solving an example of assembly tolerance analysis. Finally, validation has been performed and the accuracy of the proposed approach was confirmed using Monte Carlo simulation. با پیشرفت فرآیندهای ساخت و نیاز پیوسته به ساخت مجموعه‌های دقیق‌تر، درنظرگرفتن تلرانس‌های ابعادی و هندسی در تحلیل تلرانسی مجموعه‌های مکانیکی اهمیت زیادی یافته است. از این رو در دهه‌های اخیر، روش‌های متعددی برای محاسبه تاثیر خطاهای هندسی اجزاء روی عملکرد نهایی مجموعه توسعه یافته و مورد استفاده قرار گرفته‌اند. یکی از بهترین روش‌های تحلیل تلرانسی، خطی‌سازی مستقیم است. با وجود مزایای ارزشمند روش خطی‌سازی مستقیم در تحلیل تلرانسی ابعادی، این روش به علت ساده‌سازی‌های مورد استفاده، توانایی حل مجموعه‌هایی که دارای پروفیل با فرم آزاد هستند را ندارد. در این تحقیق، یک راهکار نوین برای درنظرگرفتن پروفیل‌های پیچیده در روند حل روش خطی‌سازی مستقیم پیشنهاد شده است. در روش ترکیبی پیشنهادشده، منحنی‌های بزیر (Bezier) کسری برای تعریف پروفیل اجزایی همچون پروفیل‌های بیضوی، بادامک‌ها، مفاصل لبه‌ای و پروفیل‌های غیردایروی که تغییرات خطای پیچیده‌ای دارند، استفاده شده است. سپس با استفاده از اصول روش خطی‌سازی مستقیم و درنظرگرفتن معادلات بزیر کسری، الگوریتم ارتقاداده‌شده تکمیل شد. به این ترتیب نه تنها می‌توان از مزایای مهم روش خطی‌سازی مستقیم در تحلیل تلرانسی ابعادی استفاده کرد، بلکه مجموعه‌های دارای اجزاء با پروفیل‌های پیچیده را نیز می‌توان بدون ساده‌سازی حل کرد. رویکرد ترکیبی بهبود داده‌شده با جزییات و همراه با حل نمونه‌ای از تحلیل تلرانسی مجموعه مکانیکی ارایه شده است. در نهایت، اعتبارسنجی انجام شده است و صحت رویکرد ارایه‌شده با استفاده از شبیه‌سازی مونت‌کارلو مورد تایید قرار گرفت.

https://mme.modares.ac.ir/article_10917_9bafa6744f936f58e710c819796c9d4b.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 3 2020 02 20 Multiscale Modeling Of Cyclic Plastic Deformation of Magnesium Alloy AZ31 Using Crystal Plasticity Finite Element Method and Computational Homogenization تحلیل چندمقیاسی تغییر شکل سیکلی آلیاژ نورد گرم‌شده منیزیم AZ31 با بهره‌گیری از تئوری‌های کریستال پلاستیسیته اجزای محدود و همگن‌سازی محاسباتی 761 775 10918 FA محمد جلیلی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران بهزاد سلطانی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران علی نایبی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران Journal Article In the present research, a multiscale method based on crystal plasticity finite element method and computational homogenization is proposed to simulate monotonic and cyclic plastic deformation of a highly textured rolled magnesium alloy AZ31. All active deformation mechanisms including slip, twinning as well as detwinning have been simulated in the model through user material subroutine in ABAQUS (UMAT). All representative volume elements have been constructed, synthetically. Polycrystal laminate has been reproductive by representative volume element (RVE) and periodic boundary conditions have been applied on the RVE faces. For cyclic validations, uniaxial compression-tension along extrusion direction has been applied for 2 loading cycles and the problem at the macroscopic scale has been solved by the ABAQUS finite element solver. The results are in good accordance with the experimental curves and the proposed model can accurately predict all cyclic behavior characteristics like asymmetry in a stress-strain curve due to alternating twinning-detwinning, tensile and compressive peak stresses, twinning and detwinning. در این پژوهش مدلی چندمقیاسی برای شبیه‌سازی رفتارهای سیکلی آلیاژ نورد گرم‌شده منیزیم AZ۳۱ ارایه می‌شود. مدل ارایه‌شده قادر است لغزش، تویینینگ و بازگشت تویینینگ را به‌درستی شبیه‌سازی نماید. ساختار نظری پژوهش از ترکیب دو تئوری کریستال پلاستیسیته اجزای محدود و همگن‌سازی محاسباتی تشکیل شده است. کلیه معادلات کریستال پلاستیسیته در قالب سابروتین مادی UMAT پیاده‌سازی شده‌اند. ورق پلی‌کریستال ماده از طریق تولید المان حجمی معرف (RVE) بازتولید شده است و شرایط مرزی پریودیک روی وجوه آن اعمال شده است. شبیه‌سازی‌های سیکلی در دو سیکل به‌ازای بارگذاری فشاری- کششی در راستای جهت نورد اعمال شده و مساله در مقیاس ماکروسکوپیک توسط حلگر اجزای محدود آباکوس حل شده است. نتایج در تطابق بسیار خوب با منحنی‌های تجربی است و مدل ارایه‌شده قادر است، مشخصه‌های منحنی‌های تجربی مانند عدم تقارن در کشش و فشار، مقادیر تنش بیشینه کششی و فشاری، تویینینگ و بازگشت تویینینگ را به‌درستی شبیه‌سازی نماید.

https://mme.modares.ac.ir/article_10918_ff6a45350791d8eeadcf9666c7848835.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 3 2020 02 20 Experimental and Numerical Investigation of Using Coanda Effect for Producing Underwater Propulsion بررسی آزمایشگاهی و عددی استفاده از پدیده اثر کواندا در ایجاد نیروی پیشران زیرسطحی 777 786 10919 FA محمد گندم‌کار مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، شاهین‌شهر، ایران جواد امینی‌فروشانی مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، شاهین‌شهر، ایران Journal Article In this study, the Coanda effect phenomenon and its advantages to produce underwater propulsion have been evaluated experimentally and numerically. The Coanda effect is the tendency of a jet flow to follow a convex surface. This effect is used to multiply the flow volume rate through a nozzle-diffuser channel. A ring shape jet flow is injected toward the throat, which follows the curved surface along the channel. Surrounding fluid sucked into the nozzle was pushed toward the exit section of the diffuser. The flow is several times more than the jet flow rate therefore it can be used as a propulsion system. A series of experimental Bollard tests were performed to investigate the system behavior with respect to the different size of the gap and the jet flow rate. Also, a numerical model was used for simulating the tests for similar conditions. A good agreement is observed between numerical and experimental results. The numerical tool was then used to predict the amount of thrust where free stream velocity was 2.5m/s. the Comparison of the flow multiplier performance with a regular propeller shows that it is possible to use of the water flow multipliers as underwater propulsion systems with acceptable performance. در این مقاله به معرفی سامانه تقویت‌کننده جریان آب به‌عنوان پیشران زیرسطحی پرداخته شده و عملکرد آن با استفاده از آزمون تجربی و تحلیل عددی بررسی شده است. در این سامانه از پدیده اثر کواندا برای تقویت جریان سیال استفاده می‌شود. اثر کواندا با ایجاد خلأ نسبی روی سطح منحنی محدب باعث انحراف جت سیال از مسیر مستقیم خود شده به‌نحوی که جریان سیال، سطح منحنی را دنبال می‌کند. آب تحت فشار از یک شکاف حلقوی به‌صورت جت پرسرعت در ناحیه قبل از گلوگاه یک مجرای همگرا- واگرا تزریق می‌شود. بر اساس پدیده اثر کواندا، جریان جت، انحنای مسیر تا گلوگاه و بعد از آن را می‌پیماید. حجم بیشتری از آب در قسمت همگرای مجرا از محیط مکیده شده و از قسمت دمش به بیرون رانده می‌شود و جریان آب ایجادشده باعث تولید نیروی پیشران می‌شود. این سامانه به‌منظور ارزیابی عملکرد در ایجاد نیروی پیشران، در آب ساکن (بولارد) مورد آزمایش قرار گرفت. مقدار نیروی پیشران برای حالات مختلف اندازه دهانه و دبی جت سیال ورودی به‌صورت تجربی اندازه‌گیری شد. مدل‌سازی عددی در شرایط مشابه با آزمایش تجربی صورت گرفت و نتایج مقایسه شد. تطابق خوبی بین هر دو دسته از نتایج دیده می‌شود. سپس از ابزار عددی برای تحلیل وسیله در سرعت جریان آزاد ۵/۲متر بر ثانیه استفاده شد. نتایج آن با نمودارهای یک پروانه چرخشی معمولی مقایسه شد. نتایج نشان می‌دهد که می‌توان از این سیستم در تولید نیروی پیشران زیر سطح آب با کارآیی قابل قبول استفاده نمود.

https://mme.modares.ac.ir/article_10919_447b0408b80078338810051bb38b177f.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 3 2020 02 20 Effect of Adding Carbon Nanotubes into the Matrix Material on the Aero-Thermo-Elastic Stability Region of Fibrous Laminates بررسی اثر افزودن نانولوله کربنی درون ماده زمینه بر محدوده پایداری ایروترموالاستیک صفحات کامپوزیتی دارای الیاف 787 796 10920 FA سیدمهدی حسینی‌فراش دانشکده مهندسی مکانیک و مکاترونیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران جلیل رضایی‌پژند گروه مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران محمود شریعتی گروه مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران محمدعلی امین‌یزدی گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی قوچان، قوچان، ایران Journal Article In this research, aero-thermo-elastic stability of fibrous laminated plates subjected to supersonic airflow has been investigated. The experimental method was used to determine the effect of carbon nanotubes on the thermo-elastic properties of the composite matrix material. Young’s modulus and linear coefficient of thermal expansion of neat epoxy and carbon nanotube reinforced epoxy was determined using the tensile test and dilatometry method. The modified Halpin-Tsi micromechanical model was used to characterize the mechanical properties of the carbon nanotubes-fiber-epoxy laminated composites. A rectangular simply supported plate subjected to supersonic airflow was assumed. The governing equation of motion was extracted using the energy method and Hamilton’s principle. Linear piston theory was used to evaluate the aerodynamic pressure. Galerkin's method was employed to solve the governing equation. The influence of adding carbon nanotubes in epoxy resin was illustrated when glass or carbon fibers were used as microscale reinforcements. Moreover, the effect of plate aspect ratio and temperature on the aeroelastic stability boundary was investigated. Results show that for the plates with high aspect ratio, adding carbon nanotubes into the epoxy resin has more effect on the aeroelastic stability boundary especially when the glass fibers are used. According to the results, in high temperatures, carbon nanotubes have less effect on the expanding of the stability region. در این تحقیق، پایداری ایروترموالاستیک صفحات کامپوزیتی زمینه پلیمری دارای الیاف در معرض جریان هوای فراصوت، بررسی شده است. اثر افزودن نانولوله کربنی بر خواص ترمومکانیکی ماده زمینه به روش تجربی تعیین شد. مدول یانگ و ضریب انبساط حرارتی پلیمر خالص و پلیمر تقویت‌شده با نانولوله‌های کربنی به کمک انجام آزمون کشش و دیلاتومتری تعیین شد. سپس به کمک روابط میکرومکانیکی هالپین- تسای اصلاح‌شده، خواص مکانیکی و حرارتی پلیمر تقویت‌شده با الیاف شیشه و کربن محاسبه شد. یک صفحه کامپوزیتی چهارلایه مستطیل‌شکل دارای تکیه‌گاه‌های ساده در معرض جریان هوای فراصوت در نظر گرفته شد و به کمک اصل همیلتون، معادلات حاکم بر حرکت آن استخراج شد. از تئوری خطی پیستون برای تعیین توزیع فشار وارد بر صفحه بهره گرفته شد. از روش گلرکین برای حل معادلات استفاده شد و اثر افزودن نانولوله کربنی به زمینه پلیمری بر سرعت بحرانی فلاتر صفحات لایه‌ای در حالتی که صفحات دارای الیاف شیشه یا کربن باشند، مورد مطالعه قرار گرفت. مساله در نسبت طول به عرض‌های مختلف برای صفحه بررسی شد و اثر افزایش دما بر تغییر مرز ناپایداری ایروالاستیک صفحات بررسی شد. نتایج حاکی از آن بود که با افزایش نسبت طول به عرض صفحه، افزودن نانولوله کربنی تاثیر بیشتری بر افزایش مرز پایداری ایروالاستیک این صفحات دارد. درصد این افزایش برای صفحات تقویت‌شده با الیاف شیشه بیشتر از صفحات تقویت‌شده با الیاف کربن بود. همچنین می‌توان گفت که با افزایش دمای صفحه، افزودن نانولوله کربنی درون رزین‌اپوکسی تاثیر کمتری بر گسترش ناحیه پایداری صفحات دارد.

https://mme.modares.ac.ir/article_10920_3cdb82a314eeef6d77aa4cbacb7280dd.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 3 2020 02 20 Effect of Selective Laser Sintering 3D Printing Variables on the Breaking Force of Printed Tablets اثر متغیرهای چاپ سه‌بعدی به روش سینتر انتخابی لیزری روی نیروی شکست قرص‌های چاپ‌شده 797 806 10921 FA محمدابراهیم ایمانیان گروه مهندسی ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران فریدرضا بیگلری گروه مهندسی ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران Journal Article In this study, a selective laser sintering 3D printer has been designed and built. 3D laser printing is one of the flexible additive manufacturing methods, which can use different powdered materials. Recently, additive manufacturing technologies have been introduced into the pharmacy, and in August 2015, they received FDA approval as the three-dimensional drug products. By using additive manufacturing in the pharmacy, controlled release, dosage tailored to the characteristics of individuals, the desired morphology of the drugs can be achieved and we move toward the personalization of the medicine. One of the important issues is to determine the properties of tablets before printing. In this paper, the effect of important variables of selective laser sintering on tablet breaking force is investigated with the aid of central composite design and modeling. Using the proposed modeling, the value of each variable can be determined so that the tablets are printed with the required breaking force. The cylindrical tablets with a diameter of 1.2 cm and a height of 3.6 mm were printed for use in the experiments. To fabricate tablets, the thermoplastic polymer, Kollicoat IR (75% polyvinyl alcohol and 25% polyethylene glycol copolymer), was used and 5% paracetamol (acetaminophen) was added. Also, some edible black color was added to increase the absorption of laser light. Laser feed rate, the percentage of the tablet infill density and percentage of the added color are the studied variables. According to the results obtained in the considered range, by increasing laser feed rate, tablet breaking force decreases, but tablet braking force increases by increasing infill density and amount of added color. در این پژوهش، یک چاپگر سه‌بعدی از نوع سینتر انتخابی لیزری ساخته شد. چاپ سه‌بعدی لیزری یکی از انعطاف‌پذیرترین روش‌های ساخت افزایشی است که می‌توان از پودر مواد مختلف در آن استفاده کرد. اخیراً فناوری چاپ سه‌بعدی وارد صنعت داروسازی شده است و در آوگوست ۲۰۱۵ تاییدیه اف‌دی‌ای (FDA) خود را به اسم محصولات دارویی سه‌بعدی دریافت کرد. با استفاده از چاپ سه‌بعدی در داروسازی می‌توان به رهایش کنترل‌شده، دوز متناسب با ویژگی افراد و مورفولوژی مورد نظر برای داروها دست یافت و به سمت شخصی‌سازی داروها حرکت کرد. یکی از موارد مهم، تعیین خواص مورد نظر برای قرص‌ها قبل از چاپ است. در این مقاله، به کمک طراحی آزمایش به روش ترکیب مرکزی و مدل‌سازی، اثر متغیرهای مهم روش سینتر انتخابی لیزری بر نیروی شکست قرص بررسی می‌شود. با استفاده از مدل‌سازی صورت‌گرفته، می‌توان مقدار هر متغیر را به‌گونه‌ای تعیین کرد که قرص‌ها با نیروی شکست مورد نظر چاپ شوند. با کنترل نیروی شکست قرص می‌توان بر آزادسازی و ازهم‌پاشیدگی قرص در بدن اثر گذاشت. به‌منظور انجام آزمایش‌ها، قرص‌های استوانه‌ای به قطر cm۲/۱ و ارتفاع mm۶/۳ چاپ شدند. از ماده پلیمر ترموپلاستیک دارویی کلیکوت (KollicoatIR؛ ۷۵% پلی‌ونیل‌الکل و ۲۵% پلی‌اتیلن‌گلیکول) استفاده شد. به این پلیمر، ۵% پاراستامول (استامینوفن) اضافه شد. همچنین مقداری رنگ سیاه خوراکی (دارویی) به‌منظور افزایش جذب نور لیزر اضافه شد. سرعت پیشروی لیزر، درصد پرشدن (فاصله خطوط حرکت لیزر) و مقدار رنگ اضافه‌شده، متغیرهای بررسی شده هستند. طبق نتایج به‌دست‌آمده در بازه درنظرگرفته‌شده، با افزایش سرعت پیشروی لیزر، نیروی شکست قرص کاهش می‌یابد ولی افزایش درصد پرشدن و مقدار رنگ اضافه‌شده سبب افزایش نیروی شکست قرص‌ها می‌شود.

https://mme.modares.ac.ir/article_10921_9a4d6e8685bd057e4f68930bd7c8ecc0.pdf