فهرست مطالب

مهندسی مکانیک ایران - سال هجدهم شماره 3 (پیاپی 44، پاییز 1395)

نشریه مهندسی مکانیک ایران
سال هجدهم شماره 3 (پیاپی 44، پاییز 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/09/19
  • تعداد عناوین: 5
|
  • ابوالفضل کریمی، حسین یارمحمد توسکی، محمد مهدی برجسته، محمد نوری، حسین محمد کریمی یزدی صفحات 6-18
    در این مطالعه، عمر باقیمانده پره ی توربین ساخته شده از IN 792 که به مدت 80000 ساعت در دمای 1000 درجه سانتیگراد کارکرده است، با استفاده از بررسی های ریزساختاری، تحلیل های نرم افزاری و آزمون های مکانیکی بررسی گردید. در اثر کارکرد در دمای بالا، تحت تنش ثابت و زمان طولانی فازهای مخرب در ریزساختار پره توربین تشکیل شده و مورفولوژی فاز رسوبی گاما پرایم از حالت ایده ال خود انحراف پیدا کرده است و استحکام تنش-گسیختگی پره نسبت به آلیاژ کارنکرده، افت نشان می دهد. که نتیجه آن این است که عمر کاری به پایان رسیده است.
    کلیدواژگان: پره توربین، فاز گاماپرایم، عمر خزشی، تحلیل استحکامی، پارامتر لارسون میلر
  • مهدی محمدی مهر، سید محمد اخوان علوی، سید وحید اخروی صفحات 19-44
    کمانش و ارتعاشات پنل استونه ای تقویت شده با توزیع های مختلف نانو لوله های کربنی برای دو حالت یکنواخت و مدرج تابعی مورد بررسی قرار می گیرد. معادلات دیفرانسیل حاکم بر پنل استوانه ای بر اساس تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول با استفاده از روش انرژی به دست می آید. همچنین از قانون اختلاط، برای تعیین خواص پوسته استوانه ای استفاده می شود. می توان نتیجه گرفت که با انتخاب مناسب توزیع نانو لوله کربنی و کسر حجمی سفتی سازه افزایش یافته و در نتیجه بار کمانش بحرانی و فرکانسهای طبیعی پنل استوانه ای افزایش می یابد. لذا این نکته در طراحی بهینه سازه ها در مقیاس نانو حائز اهمیت می باشد.
    کلیدواژگان: تحلیل کمانش و ارتعاشات آزاد، پنل استوانه ای، توزیع های مختلف نانو لوله کربنی، بستر الاستیک
  • رسول باقری، مجتبی آیت اللهی، مجتبی محمودی منفرد صفحات 45-60
    در این مقاله با استفاده از روش توزیع نابجایی تحلیل تنش در باریکه ساخته شده از مواد تابعی محدود شده توسط دو نیم صفحه الاستیک حاوی مجموعه ای از ترکها در فصل مشترک باریکه و نیم صفحه ایزوتروپیک تحت بار خارج صفحهای انجام شده است. ابتدا حل نابجایی در منطقه با حل معادله حاکم، اعمال شرایط مرزی و شرایط پیوستگی مربوط به نابجایی با استفاده از تبدیل فوریه انجام میگردد. بعد از اعمال شرایط مرزی میتوان معکوس تبدیل فوریه را اعمال نمود و میدان تنش ناشی از نابجایی را در باریکه با خواص تابعی و نیم صفحه الاستیک محاسبه نمود. سپس با استفاده از این حل، معادلات انتگرالی برای تحلیل مساله چندین ترک واقع در فصل مشترک باریکه و نیم صفحه الاستیک بدست میآیند. این معادلات از نوع تکینگی کوشی می باشند که با استفاده از روش عددی مناسب حل گردیده تا تابع توزیع نابجایی روی ترکها بدست آید. با بدست آوردن توزیع نابجایی روی ترکها میتوان ضرایب شدت تنش برای نوک ترکهای واقع در فصل مشترک را بدست آورد.
    کلیدواژگان: نابجایی ولترا، بارگذاری خارج صففحه ای، باریکه ساخته شده از مواد تابعی، ترک واقع در فصل مشترک، ضرایب شدت تنش
  • هادی وحیدی صفحات 61-77
    آلیاژهای حافظه دار (SMA)، به لحاظ خواص رفتاری در سالهای اخیر چایگاه خود را را نزد اکثر مهندسان و محققان پیدا نموده است. خواص مواد این آلیاژها با دما و تنش تغییر می یابند. در این تحقیق رفتار کمانش پوسته های استوانه ای نازک از جنس S.M.A بررسی خواهد شد. بدین منظور ابتدا معادلات حاکم بر رفتار تنش-کرنش و نیز سینتیک تبدیل فاز آلیاژهای حافظه دار (S.M.A) استخراج می گردد. سپس معادلات تعادل پایداری پوسته های استوانه ای نازک با خیز بزرگ استخراج می گردد. از ترکیب دو دسته معادله فوق معادلات حاکم بر رفتار پس کماش S.M.A در جهت بار محوری بر حسب مشتقات جابجایی بدست خواهد آمد. معادلات اخیر به همراه شرایط مرزی بروش D.Q.M گسسته سازی شده و سپس دستگاه معادلات جبری حاکمه با تغییرات پله ای بار در یک سیکل کامل بارگذاری و باربرداری حل می گردد و با حل دقیق مقایسه می گردد. در این تحقیق فرض می شود پوسته نازک باشد، اثرات تنشهای برشی در تغییر فرم قابل صرفنظر کردن است، دمای پوسته ثابت است و توزیع بار محوری در لبه های لوله یکنواخت است. شرایط مرزی متقارن است. در نتیجه مساله به صورت Axisymmetric قابل حل است.
    کلیدواژگان: آلیاژهای حافظه دار، پوسته های استوانه ای، سوپرالاستیک، کمانش متقارن
  • محمد عارفی صفحات 78-95
    مقاله حاضر به بررسی مشخصه های ارتعاشی ورق ساخته شده از یک هسته مدرج الاستیک و مجهز شده به دو لایه مدرج پیزوالکتریک می پردازد. سازه مورد بررسی بر روی بستر الاستیک خطی ویسکو-پاسترناک قرار گرفته است. تمام خواص مکانیکی و الکتریکی به غیر از ضریب پواسون در راستای ضخامت و بر اساس تابع توانی تغییر می کند. پتانسیل الکتریکی سه بعدی در سه راستای ورق درنظر گرفته می شود. نتایج بدست آمده شامل مشخصه های ارتعاشی سیستم الکترومکانیکال می تواند اثر پارامترهای مکانیکی مختلف و همچنین اثر پارامترهای مختلف بستر را نشان دهد.
    کلیدواژگان: ورق، بستر ویسکوپاسترناک، تحلیل ارتعاشی، مواد مدرج، پیزوالکتریک
|
  • Abolfazl Karimi, Hossein Yarmohammad, Mohammad Mehdi Barjesteh, Mohammad Noori, Hossein Mohammad Karimi Yazdi Pages 6-18
    During the operation, the turbine blades of hot gas path suffer service induced degradation due to ýdifferent causes such as creep, fatigue, oxidation, corrosion and etc. The present study was carried ýout the effect of long-term service at the high temperature exposure to remaining life assessment gas ýturbine blade made of Inconel 792 nickel base superalloy. That is investigated by studying on ýmicrostructure by optical and scanning electron microscopy, mechanical properties such as high ýtemperature tensile and stress-rupture test and stress analyses of turbine blade. The result has been ýshown the gamma prime rafting and TCP phase formation has occurred at the microstructure. ýBecause of long-term service at high temperature, stress- rupture properties of blade reduced and ýý20% lower than new IN 792 alloys. The stress analyses with ANSYS software and creep life ýassessment results by use Larson-miller parameter, the safety factor of blade lower than 1 and life ýtime of turbine blade is finished.ý
    Keywords: Turbine blade, gamma prime, creep life, stress analyses, Larson-miller parameter
  • Mehdi Mohammadi Mehr, Seyed Mohammad Akhavan Alavi, Seyed Vahid Okhravi Pages 19-44
    In this paper, buckling and free vibration analysis of cylindrical panel reinforced by various distributions of carbon nanotubes (CNTs) on elastic foundation for two cases including uniform distributed (UD) and functionally graded (FG) is studied. Based on the first order shear deformation theory (FSDT), the equilibrium equations of cylindrical panel reinforced by CNTs are derived using energy method and Hamilton’s principle. Then, using Navier’s type solution, the governing equations of equilibrium for cylindrical panel reinforced by various distributions of CNTs are solved. Using the mixture rule, the material properties of cylindrical panel reinforced by CNTs are estimated. In this study, the effects of volume fraction, various distributions of CNTs, elastic foundation parameters on the critical buckling load and natural frequency of cylindrical panel reinforced with CNTs are investigated. The obtained results of this research indicate that the trend of increasing natural frequency leads to increase in the percentage of CNTs and elastic modulus parameters which the maximum natural frequency occurs for FG-X case. Also increasing the percentage of CNTs and elastic modulus parameters leads to increase the critical buckling load which the maximum and minimum values of this load take place for FG-X and FG-O, respectively. On the other hands, it can conclude that with suitable selecting of CNTs distributions and volume fraction, the stiffness of structures increases and then the critical buckling load and natural frequencies enhance. Thus this point is noticeable to design the optimum of structures at nanoscale.
    Keywords: Buckling, free vibration analysis, Cylindrical panel, Various distributions of CNTs, Elastic foundation
  • Rasoul Bagheri, Mojtaba Ayatollahy, Mojtaba Mahmoodi Monfared Pages 45-60
    In this paper, analyses of several finite cracks in bonded materials with a graded interfacial zone were studied. The distributed dislocation technique is used to carry out stress analysis for two elastic half planes bonded through a non-homogeneous interfacial zone under anti-plane loading. The solution is obtained by means of Fourier transform method. The stress components reveal the familiar Cauchy singularity at the location of dislocation. Finally several examples are solved and the numerical results for the stress intensity factor are obtained. The influences of the geometric parameters, the thickness of the functionally graded strip and the crack size have significant effects on the stress intensity factors of crack tips which are displayed graphically.
    Keywords: Dislocations, Voltra, Outplane loading, Functionally graded stripe, Crack in interfacial zone, Stress intensity factors
  • Hadi Vahidi Pages 61-77
    In recent years, Shape Memory Alloys have found a lot of interest among researchers and engineers. Material properties of SMA's change with temperature and stress. Also due to large strains that may occure in them, geometrical nonlinearities encountered in the analysis of SMA structures. These material and geometrical nonlinearities make difficulties in the analysis of SMA structures. In this thesis a numerical model based on the differential quadrature's method (DQM) is presented for the buckling analysis of circular cylindrical shells made of SMA material.
    Keywords: Shape memory alloys, Cylindrical shells, Super elastic, Symmetrical Buckling
  • Mohammad Arefi Pages 78-95
    The present paper investigates vibration analysis of a functionally graded square plate integrated with two functionally graded piezoelectric layers as sensor or actuator resting on the elastic Visco-Pasternak foundation. All the mechanical and electrical properties except Poisson’s ratio can vary continuously and gradually along the thickness of the plate based on a power function. Electric potential was assumed as a quadratic function along the thickness direction and trigonometric function along the planar coordinate. Short circuited boundary conditions are considered on the top and bottom of functionally graded piezoelectric layers. The general constitutive relations in electromechanical systems are used for considering the effect of all mechanical and visco-Pasternak foundation parameters. These parameters are including the non-homogeneous indexes of core and piezoelectric layers, direct, shear and damping parameters of foundation. The obtained results present the effect of various mechanical and foundation parameters on the vibration responses of the system. The functionalities of two considered layers and core can be regarded independently and the effect of these indexes can be considered on the responses. The obtained results indicate that with increasing the non-homogeneous index of core and layers, the natural frequencies of the system decreases.
    Keywords: plate, Visco-Pasternak foundation, vibration responses, functionally graded material, piezoelectric