فهرست مطالب

مهندسی مکانیک مدرس - سال سیزدهم شماره 3 (خرداد 1392)

نشریه مهندسی مکانیک مدرس
سال سیزدهم شماره 3 (خرداد 1392)

  • 152 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1392/03/01
  • تعداد عناوین: 15
|
  • عاطفه کریم زاده، مجیدرضا آیت اللهی صفحات 1-9
    در این تحقیق تاثیر فرآیند ترموسایکلینگ بر خواص مکانیکی نانوکامپوزیت دندانی فیلتک زی 350 توسط آزمایش دندانه گذاری نانو بررسی شده است. بدین منظور تعدادی نمونه دیسکی شکل به قطر 10 میلیمتر و ضخامت 4 میلیمتر از این نانوکامپوزیت ساخته شد. سپس نمونه های ساخته شده به دو گروه تقسیم شدند؛ نیمی از نمونه ها در دمای محیط نگهداری شده و نیمی دیگر تحت 1000 سیکل عملیات ترموسایکلینگ در آب مقطر بین 5 و 55 درجه سانتی گراد قرار گرفتند. پس از آماده سازی نمونه ها آزمایش دندانه گذاری نانو توسط دستگاه تریبوسکوپ روی نمونه های هر دو گروه انجام شد و مدول الاستیسیته و سختی نمونه ها با استفاده از داده های بدست آمده از آزمایش دندانه گذاری نانو و نیز روش الیور-فار بدست آمد. با استفاده از آزمون تی خواص مکانیکی بدست آمده برای نمونه های ترموسایکلینگ نشده و نمونه هایی که تحت عملیات ترموسایکلینگ قرار گرفتند مقایسه شد. نتایج نشان می دهند که فرآیند ترموسایکلینگ موجب افزایش مدول الاستیسیته و نیز افزایش سختی نانوکامپوزیت دندانی می شود.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت دندانی، فرآیند ترموسایکلینگ، آزمایش دندانه گذاری نانو، سختی، مدول الاستیسیته
  • علی ملک پور، بهزاد قاسمی صفحات 10-21
    در این مقاله انتقال حرارت جابجایی آزاد نانوسیال در یک محفظه مثلثی شکل به روش عددی بررسی شده است. نانوسیال استفاده شده آب و مس بوده و محفظه تحت تاثیر میدان مغناطیسی ثابت می باشد. دیوار مورب محفظه در دمای سرد و سایر دیواره ها عایق می باشند. یک منبع حرارتی با دمای ثابت در کف محفظه تعبیه شده است. معادلات حاکم به روش حجم کنترل جبری شده و توسط الگوریتم سیمپل به طور همزمان حل می گردد. اثر اعداد ریلی، هارتمن، درصد حجمی نانوذرات، طول و موقعیت منبع حرارتی بر میدان جریان و دما و نرخ انتقال حرارت بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که افزایش عدد هارتمن باعث کاهش سرعت جریان داخل محفظه شده و انتقال حرارت را کاهش می دهد و افزایش درصد حجمی نانوذرات عموما باعث افزایش انتقال حرارت می شود ولی تغییرات آن در اعداد ریلی و هارتمن متفاوت یکسان نمی باشد. علاوه بر اینکه موقعیت منبع حرارتی در کف محفظه بر نرخ انتقال حرارت از محفظه تاثیر بسزایی دارد.
    کلیدواژگان: جابجایی آزاد، محفظه مثلثی، نانوسیال، میدان مغناطیسی
  • مجتبی ضیاء شمامی، محمدحسین پل، حسین خدارحمی صفحات 22-27
    ساختار فوم آلومینیومی به دلیل خاصیت جذب انرژی و سبک بودن، به عنوان هسته در سازه های سبک با قابلیت های بالستیکی اهمیت ویژه ای در صنایع مختلف هوافضا، دریایی، خودروسازی و... پیدا کرده است. در این تحقیق با ساخت فوم های آلومینیومی با چگالی و ضخامت های مختلف، یک سری آزمایشهای بالستیکی به کمک سیستم پرتابگر گازی تعریف شده و اثر چگالی و ضخامت فوم و سرعت پرتابه در میزان جذب انرژی ساختار فوم آلومینیومی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصل از آزمایشهای تجربی انجام شده، نشان می دهد که میزان جذب انرژی ساختار فوم آلومینیومی با افزایش چگالی و ضخامت فوم و افزایش سرعت برخورد بالا می رود.
    کلیدواژگان: نفوذ، بالستیک، فوم آلومینیومی، جذب انرژی، پرتابه صلب سرتخت
  • محمد محسن شاه مردان، محمود نوروزی، امین شهبانی ظهیری صفحات 28-36
    هدف مطالعه حاضر بررسی آستانه ناپایداری جریان از حالت متقارن به نامتقارن در کانال دارای انبساط تدریجی می باشد. نسبت انبساط 1:3 و زوایای انبساط 30، 45، 60 و 90 درجه در نظر گرفته شده است. گسسسته سازی معادلات حاکم با استفاده از روش حجم محدود بر مبنای الگوریتم پیزو روی یک شبکه جابجا شده انجام شده است. بررسی دقت و صحت نتایج حل عددی بر اساس نتایج انبساط ناگهانی صورت گرفته است. در اینجا اثر زاویه انبساط و عدد رینولدز بر ناپایداری جریان در تبدیل گردابه ها از حالت متقارن به حالت دو گردابه نامتقارن و سپس سه گردابه، مطالعه و اعداد رینولدز بحرانی اول و دوم استخراج شده است. در هر مورد نمودارهای دو شاخه ای مربوط به گردابه ها و سرعت روی خط مرکزی کانال ترسیم و اثر ناپایداری بر روی میدان جریان بحث شده است. بر خلاف تحقیقات مشابه پیشین که همگی به مطالعه جریان در کانال های دارای انبساط ناگهانی (زاویه 90 درجه) پرداخته اند، در پژوهش حاضر ناپایداری جریان در کانال دارای انبساط تدریجی در زوایای مختلف بررسی شده که این امر مهمترین نوآوری آن به شمار می آید.
    کلیدواژگان: عدد رینولدز بحرانی، زاویه انبساطی، ناپایداری، گردابه متقارن، گردابه نامتقارن
  • سجاد صیفوری، غلامحسین لیاقت صفحات 37-44
    در این تحقیق یک روش تحلیلی جدید برای بررسی ضربه کم سرعت یک نانوذره بر روی یک نانوتیر اویلر برنولی و بر اساس تئوری غیر محلی ارائه شده است. با در نظر گرفتن معادلات ارتعاش آزاد تیر، ایمپالس وارد شده به نانوتیر با شرایط مرزی مناسب بیان شده است. با توجه به تاثیر پارامترهای غیر محلی، تغییر شکل دینامیکی پیش بینی شده توسط تئوری غیر محلی، همیشه از مقدار تغییر شکل دینامیکی، تئوری کلاسیک بیشتر است. در ادامه تاثیر شرایط مرزی و جرم پرتابه بر روی تغییر شکل بررسی شده است. نتایج حاصل از این روش، با استفاده از تحلیل های موجود و بر اساس تئوری الاستیسته و تئوری تیر کلاسیک، برای دو ماده مختلف(فولاد و آلومینیوم) مقایسه شده و همگرایی مناسبی مشاهده شده است. بطور کلی با افزایش پارامتر غیر محلی، تغییر شکل ماکزیمم وسط نانوتیر، افزایش یافته و مقدار همه فرکانس های نانوتیر در همه نسبت های جرم، کاهش یافته است.
    کلیدواژگان: تئوری غیر محلی، ضربه کم سرعت، نانوتیر
  • کیومرث مظاهری، حسین شجاعی برجویی صفحات 45-56
    در بیشتر سیستم های کیسه ی هوا در وسایل نقلیه، مخلوط گازی که کیسه ی هوا را پر می کند، از احتراق سریع یک سوخت جامد در درون یک محفظه یاحتراق بنام تولید کننده یگاز تولید می شود. در این مقاله فرآیند احتراق در درون تولید کننده یگاز پیروتکنیک بر اساس یک مدل فیزیکی «صفر بعدی چند منطقه ای» بررسی شده است. سپس، با مطالعه یپارامتریک نشان داده شده است که عملکرد تولید کننده یگاز بیشتر تحت تاثیر مشخصات سوخت جامد نظیر جرم، اندیس احتراق و ضریب دمای سوخت جامد است و به اجزای سخت افزاری تولید کننده ی گاز در محدوده یتغییرات مجاز اعمال شده وابستگی چندانی ندارد. همچنین برای شبیه سازی تولید کننده ی گاز پیروتکنیک هیبرید فشار اولیه ی محفظه ی گاز به میزان 25 و 50 برابر افزایش داده شد. در نتیجه ی این فشار اولیه، دمای عملکرد هم در محفظه ی احتراق و هم در تانک تخلیه کاهش یافت. دمای عملکرد پایین تر باعث بالا رفتن بازده گرمایی می شود.
    کلیدواژگان: کیسه ی هوا، سوخت جامد، تولید کننده ی گاز، شبیه سازی عددی، احتراق
  • فرامرز آشنای قاسمی، کرامت ملکزاده فرد، رضا پاک نژاد صفحه 57
    در مقاله حاضر، اثر بار ضربه ای عرضی با سرعت پایین یک جرم کوچک یا بزرگ بر روی رفتار دینامیکی یک ورق کامپوزیتی یکسرگیردار چندلایه با لایه فلزی (FML) به روش حل تحلیلی- عددی مطالعه شده است. رفتار متقابل بین ضربه زننده با ورق کامپوزیتی به کمک یک سیستم دو درجه آزادی جرم- فنر و با استفاده از نرم افزار المان محدود ABAQUS مدلسازی شده است. تابع نیروی برخورد به صورت تحلیلی محاسبه و سپس پاسخ آن توسط نرم افزار المان محدود محاسبه شده است. صحت نتایج بدست آمده با تحقیقات پیشین مقایسه و تایید گردیده است. نتایج نشان داده است که اگر یک جرم کوچک به یک ورق FML با شرایط مرزی یکسرگیردار یا تکیه گاه ساده برخورد کند، پارامترهایی مانند جرم و سرعت ضربه زننده، جرم ورق (هدف)، زاویه چیدمان الیاف و فرکانس طبیعی ورق تاثیر چندانی در نیروی تماسی یا خیز سازه ندارند. در حالی که برای ضربه زننده با جرم بزرگ این چنین نیست پارامترهای فوق بر روی رفتار دینامیکی سازه تاثیر زیادی دارند.
    کلیدواژگان: ضربه، ورق کامپوزیتی با لایه فلزی (FML)، ورق یکسرگیردار، کامپوزیت، نیروی تماسی
  • بابک باروقی، امیر امیری، محمدحسین صادقی صفحات 68-75
    متغیر های متعددی بر فرآیند شکل دهی فلزات تاثیر گذار می باشند که یکی از مهمترین آنها اصطکاک است. اصطکاک بر نحوه سیلان ماده و همچنین نیروی مورد نیاز برای شکل دهی اثرگذار می باشد. برای تعیین میزان و نحوه تاثیر آن داشتن مقدار دقیق ضریب اصطکاک ضروری است. در این مقاله از آزمایش فشار حلقه برای تعیین ضریب اصطکاک برشی در فرآیند کار گرم آلیاژ آلومینیوم 6082 استفاده شد. تغییرات اندازه قطر داخلی حلقه در حین تغییر شکل به میزان ضریب اصطکاک برشی وابسته است بنابراین می تواند معیاری برای مشخص کردن ضریب اصطکاک برشی باشد. گرافیت، تفلون و ورقه های میکا به عنوان روانکار انتخاب گردیدند. منحنی های کالیبراسیون اصطکاکی به کمک شبیه سازی المان محدود برای مقایسه با نتایج بدست آمده از آزمایشات تجربی ترسیم شده و ضریب اصطکاک برشی برای هر یک از حالات روانکاری بدست آمد. نتایج نشان داد که بهترین حالت روانکاری برای کار گرم آلیاژ آلومینیوم 6082 با استفاده از تفلون با ضریب اصطکاک برشی 0.35 حاصل می گردد. ضریب اصطکاک برشی برای حالت بدون روانکار 0.69 بدست آمد.
    کلیدواژگان: اصطکاک، کار گرم، تست فشار حلقه، آلومینیوم 6082
  • علیرضا مستوفی زاده، سید محمدرضا افقری صفحات 76-92
    در این تحقیق طراحی آیرودینامیکی ایمپلر توربین جریان شعاعی با استفاده از روش مستقیم در دو مرحله طراحی یکبعدی و سه بعدی انجام گردیده و با روشی جدید، هندسه سه بعدی پره بدون بکارگیری نرمافزارهای تولید هندسه و تنها با استفاده از کد نوشته شده به دست آمده است. علاوه براین با استفاده از این کد میتوان کلیه خواص جریان را در نقاط مختلف پره بررسی نمود. روش های جدیدی که در این طراحی استفاده شده باعث صرف زمان و هزینه کمتر و دقت بالاتر نسبت به روش های مستقیم گذشته شده است. در بخش اول، طراحی یکبعدی انجام شده است. ورودی های این طراحی شامل دما و فشار سکون ورودی، دبی جرمی و نسبت فشار توربین میباشد. در این طراحی هدف به دست آوردن هندسه پرهای با نسبت ابعاد ورودی و خروجی مطابق با مقادیر ایدهآل پیشنهادی از آزمایشهای تجربی است. روش انجام این طراحی، همگرایی در بازده ایمپلر میباشد. در بخش دوم این تحقیق طراحی سهبعدی به روشی جدید که شامل طراحی مقدماتی و جزئیات میباشد، انجام شده است. در جهت صحه گذاری نتایج طراحی یکبعدی از نتایج آزمایشگاهی و برای طراحی سه بعدی از تحلیل عددی استفاده شده است. در تمام این مراحل، تطابق بسیار خوبی بین نتایج مشاهده میشود.
    کلیدواژگان: ایمپلر توربین جریان شعاعی، طراحی آیرودینامیکی، طراحی پره
  • آزاده ارژنگ پی، رضا انصاری خلخالی، منصور درویزه صفحات 93-101
    دراین مقاله ارتعاشات آزاد پوسته ی استوانه ای متشکل از مواد هدفمند یا موادی با خواص تابعی(FGM) بررسی شده است. در تحلیل به کاررفته، معادلات میدان جابجایی بر مبنای تئوری دانل و فرضیه تغییر شکل برشی مرتبه اول استخراج گردیده و پوسته ی مورد نظر از ترکیب پیوسته سرامیک و فلز فرض شده است. لذا مشخصات مکانیکی ماده ی تشکیل دهندهپوسته ی استوانه ای با فرض مدرج بودن، مطابق با توزیع کسر حجمی توانی در راستای ضخامت تغییر می نماید. معادلات حاکم بر پوسته به صورت عددی و با استفاده از روش بدون المان محلی پتروف گلرکین یا به اختصارMLPG حل شده اند. بدین منظور، فرم جدیدی از تابع تغییر در نظر گرفته شده که منجر به دستیابی ماتریسهای جرم و سفتی گردیده و در نتیجه فرکانس طبیعی پوسته تحت شرایط تکیه گاهی مختلف محاسبه شده است. اثر تغییرات کسرهای حجمی، مشخصات هندسی پوسته و شرایط تکیه گاهی مختلف، مورد مطالعه قرار گرفته و نتایج به خوبی گواه بر همگرایی و دقت بالا در روش بکار گرفته شده است.
    کلیدواژگان: ارتعاشات آزاد، روش بدون المان محلی پتروف گلرکین، پوسته های استوانه ای، تئوری دانل، مواد هدفمند
  • هدی سرپرست، محمدرضا آشوری*، محمد مهدی خطیبی صفحات 102-116

    سازه های متقارن نظیر؛ صفحات دایره ای شکل معمولا دارای مودهایی با فرکانس های طبیعی یکسان یا نزدیک به هم می باشند. از دید تئوری این مودها دو مود نزدیک به هم کاملا مجزا هستند ولی در اغلب در روش های مودال کلاسیک به عنوان یک مود شناخته می شوند. در این مقاله، برخی از روش های مودال کلاسیک معرفی و مهم ترین مشکلات آن ها در شناسایی مودهای نزدیک بیان شده است. سپس به منظور برطرف نمودن این مشکلات، یکی از روش های آنالیز مودال محیطی به نام زیر فضای اتفاقی-کواریانس استفاده شده است. برای بررسی دقت این روش در تخمین پارامترهای مودال، یک ورق فولادی تحت شبیه سازی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از شبیه سازی توانمندی روش را در شناسایی مودهای نزدیک به هم با وجود نویز، دمپینگ بالا و نزدیکی زیاد مودها اثبات می کند. همچنین به منظور بررسی تجربی روش در تشخیص مودهای نزدیک به هم، آزمایش های مودال محیطی و مودال کلاسیک بر روی رینگ خودروی پژوی 405 انجام شده است و نتایج این آزمایش ها با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج شبیه سازی و تجربی قابلیت آنالیز مودال محیطی را در تشخیص و جداسازی مودهای نزدیک به هم نشان می دهد.

    کلیدواژگان: مودهای نزدیک به هم، آنالیز مودال محیطی، زیر فضای اتفاقی بر مبنای کواریانس
  • امین موسایی صفحات 117-127
    در مقاله حاضر، نتایج شبیه سازی مستقیم عددی پدیده کاهش درگ به کمک میکروفیبرها در جریان کانال آشفته در عدد رینولدز برشی Re=950 گزارش شده است. برای این منظور، از حل عددی معادلات ناویر- استوکس سه بعدی و وابسته به زمان برای جریان تراکم ناپذیر یک سیال غیرنیوتنی استفاده شده است. تانسور تنش غیرنیوتنی تابع توزیع جهت گیری فضایی فیبرها می باشد که برای محاسبه آن از یک مدل بستگی جبری که اخیرا پیشنهاد شده استفاده شده است. نشان داده شده که استفاده از این مدل جبری، به دلیل کاهش چشمگیر حجم محاسبات، امکان شبیه سازی مستقیم در اعداد رینولدز بالا را می دهد. در نهایت، کمیت های آماری جریان آشفته (بطور خاص نمایه سرعت متوسط، تنش های رینولدز و...) نشان داده و بحث شده اند. تغییرات در ایزوتروپی تانسور تنش رینولدز به کمک مثلث ایزوتروپی لاملی نشان داده شده است.
    کلیدواژگان: کاهش درگ آشفته، شبیه سازی مستقیم عددی، سوسپانسیون فیبر، مدل بستگی جبری
  • محمدرضا کرفی، یوسف حجت، فرخ ساسانی، مجتبی قدسی صفحات 128-137
    در این مقاله یک ترانسدیوسر پیچشی مگنتواستریکتیو جدید معرفی می شود. این ترانسدیوسر از یک کله گی مگنتواستریکتیو، یک قطعه پشت بند فولادی و یک محفظه تشکیل شده است. در اثر اعمال یک میدان مغناطیسی مارپیچ که از دو مولفه محوری و محیطی تشکیل شده، کله گی بر اساس «اثر ویدمن» در مواد مگنتواستریکتیو دچار تغییر شکل پیچشی می شود. کله گی از ماده پرمندور تشکیل شده است که یک ماده همسانگرد مغناطیسی می باشد. در این مقاله معادلات دیفرانسیل ارتعاشات پیچشی ترانسدیوسر نوشته شده و یک ترانسدیوسر پیچشی مگنتواستریکتیو با فرکانس رزونانس 12075 هرتز طراحی شده است. فرکانس رزونانس و شکل مود طبیعی ارتعاشی ترانسدیوسر از لحاظ تئوری، عددی و تجربی بررسی شده و با هم مقایسه می شود. اثر پارامترهای مهم بر عملکرد ترانسدیوسر مانند میدان محوری و محیطی و همچنین اثر پیش بار پیچشی مورد بررسی قرار گرفته است. و نقطه کار بهینه ترانسدیوسر مشخص شده است. با توجه به اینکه اکثر ترانسدیوسرهای مورد استفاده در صنعت از نوع طولی بوده و ترانسدیوسرهای پیچشی پیزوالکتریکی به علت برخی از نقاط ضعف و محدودیت ها کاربرد چندانی در صنعت پیدا نکرده اند، لذا این نوع جدید از ترانسدیوسرهای پیچشی می تواند نامزد مناسبی برای کاربردهای صنعتی باشد.
    کلیدواژگان: مگنتواستریکتیو، ترانسدیوسر پیچشی، پرمندور، اثر ویدمن
  • سعید ایرانی، سعید سازش صفحات 138-145
    در این مطالعه به بررسی ارتعاشات اتفاقی تیر مقطع متغیر تحت تحریک اتفاقی گسترده ایستا با تابع چگالی احتمال گوسین پرداخته می شود. به این منظور با تحلیل ارتعاشات آزاد ابتدا شکل مودهای سیستم بر حسب توابع بسل بدست می آید، سپس پاسخ و تحریک سیستم بر حسب شکل مودهای سیستم بیان می گردد. در مرحله بعد با گرفتن انتگرال فوریه از خودهمبستگی پاسخ، تابع چگالی طیفی پاسخ بدست می آید و از روی آن واریانس جابجایی نقاط مختلف تیر محاسبه می گردد. در نهایت با استفاده از روابط الاستیسیته و محاسبه واریانس تنش و کرنش اتفاقی و مقایسه آن با تنش تسلیم تیر، احتمال تسلیم سیستم تحت تحریک اتفاقی در نظرگرفته شده، بدست می آید.
    کلیدواژگان: ارتعاشات اتفاقی، تیر مقطع متغیر، چگالی طیفی، احتمال تسلیم
  • سلمان نوروزی، محسن شاکری، نامدار کریمی صفحات 146-152
    جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی به عنوان یک فرآیند اتصال در حالت جامد به طور گسترده در جوشکاری آلیاژهای مختلف فلزی به ویژه آلومینیم به کار می رود. اگرچه حرارت کم تولید شده در طول این فرآیند باعث ذوب فلز پایه نمی شود ولی سیکل حرارتی اعمالی روی نمونه، سبب کاهش خواص مکانیکی ناحیه اتصال می شود. اخیرا در این روش از جوشکاری، از روش های خنک کاری در حین فرآیند استفاده می شود. در تحقیق حاضر ریزساختار و خواص مکانیکی ناحیه جوش آلیاژ الومینیم 5050 در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی زیرآب مورد مطالعه قرار گرفت و نتایج آن با نمونه جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در هوا مقایسه شد. نتایج حاصل نشان داد که ساختار جوشکاری شده در زیرآب به مقدار 36% نسبت به ساختار جوشکاری شده در هوا ریزدانه تر بوده و استحکام کششی آن حدود 6% ارتقا یافت. همچنین ناحیه SZ در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی زیرآب دارای سختی بیشتری نسبت به جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در هوا است.
    کلیدواژگان: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، جوشکاری زیرآب، خواص مکانیکی جوش، جوشکاری آلیاژ آلومینیم
|
  • Pages 1-9
    In this study the effect of thermocycling on the mechanical properties of a commercial dental nano-composite (Filtek Z350 XT, 3M ESPE, Germany) was investigated by using the nano-indentation experiment. For this purpose some disk specimens, each of the diameter 10 mm and the thickness 4 mm were prepared. Half of the specimens were stored at room temperature and the other half were thermocycled in distilled water for 1000 cycles between temperatures 5°C and 55°C. After the sample preparation, the nano-indentation test was applied on both non-themocycled and thermocycled specimens by Triboscope setup. Then the modulus of elasticity and hardness of the test samples were calculated from the Oliver-Pharr’s method using the data obtained from the nano-indentation experiments. Using the independent-samples t-test, the mechanical properties obtained from the non-thermocycled and thermocycled samples were compared. The results indicate that thermocycling process increases the modulus of elasticity and hardness of the dental nano-composite.
    Keywords: dental nano, composite, thermocycling, nano, indentation, hardness, elasticity modulus
  • Behzad Ghasemi Pages 10-21
    Abstract- This paper presents the results of a numerical study on the natural convection in a right triangular enclosure filled with a water- Cu nanofluid in presence of a constant magnetic field. A heat source embedded on the bottom wall of enclosure, the inclined wall is cold and the other walls are adiabatic. Discretization of the governing equations are achieved through a finite volume method and solved with SIMPLE algorithm. The effects of parameters such as the Reyleigh number, the solid volume fraction, the Hartman number, length and location of heat source on flow and temperature fields and the heat transfer rate have been examined. The results show that increasing of Hartman number caused decreasing velocity of flow and heat transfer. Also, increase in solid volume fraction causes increase in heat transfer but its change in different Reyleigh number and Hartman number is not same. Therefore, the location of heat source in bottom of enclosure affects on the rate of heat transfer from enclosure.
    Keywords: Natural convection, Triangular Enclosure, Nanofluid, Magnetic field
  • Mohammad Hossein Pol Pages 22-27
    Aluminum foam structure is of great importance in aerospace, naval and automotive industries due to light weight and energy absorption characteristics. In this article several aluminum foam having different densities and thickness were designed and tested using light gas gun device. A series of ballistic test were defined in order to determine the effects of density, foam thickness and projectile velocity on energy absorption aluminum foam structures. The results of the experimental testes, it is shown that the amount of energy absorption of aluminum foam structures is increased as density, foam thickness and velocity of the projectile is increased.
    Keywords: perforation, Ballistic Impact, Aluminum Foam, Energy absorption
  • Pages 28-36
    The main object of current study is investigation of instability threshold of flow in a gradual expansion from symmetric to asymmetric situations. The expansion ratio is 1:3 and expansion angles are 30, 45, 60 and 90 degree. Discretization of governing equations is performed using finite volume method based on PISO algorithm on a staggered mesh. The CFD code is validated based on the results of sudden expansion reported in previous works. Here, the effects of expansion angle and Reynolds number on flow instability in transition from symmetric situation to two and three asymmetric vortices are investigated and the first and second critical Reynolds numbers are obtained. The bifurcation diagrams of vortices and velocity profile in centerline are plotted for each case and the effects of instability on flow field are discussed based on them. Unlike the previous studies which have been focused on the planar flow in sudden expansions, the flow instability in gradual expansions with different expansion angles is investigated which is the main innovation of current study.
    Keywords: Critical Reynolds number, Expansion angle, Instability, Symmetric vortex, Asymmetric vortex
  • Pages 37-44
    In this paper, analytical solutions of low velocity transverse impact of a nanoparticle on a nanobeam are presented by using the nonlocal theory to bring out the effect of the nonlocal behavior on dynamic deflection. Impact of a mass on simply supported and clamped nanobeams are investigated by using nonlocal Euler–Bernoulli beam theory. In order to obtain an analytical result for this problem, an approximate method has been developed wherein the applied impulse is replaced by a suitable boundary condition. A number of numerical examples with analytical solutions for both nonlocal and classic beam have been presented and discussed. The dynamic deflection predicted by the classical theory is always smaller than those predicted by the nonlocal theory due to the nonlocal effects. The inclusion of the nonlocal effect increases the magnitudes of dynamic deflection and decreases frequencies. Furthermore, the mass and the velocity of the nanoparticle (striker) have significant effects on the dynamic behavior of nanobeam.
    Keywords: Nonlocal elasticity, Low velocity impact, Nanobeam
  • Kiumars Mazaheri, Hossein Shojaee Pages 45-56
    In most airbag systems, the gaseous mixture that fills up the airbag is produced by the fast combustion of a propellant in a combustion chamber called inflator. Since the process of gas production in the airbag inflator is a high-temperature combustion process, having a right understanding and precise control over the combustion in the airbag inflator has always been a challenge. In this paper, the numerical study of combustion process in a pyrotechnic inflator was carried out based on a Zero-Dimensional Multi Zones model. The parametric study show that the performance of inflator is more affected by the propellant characteristics such as mass, combustion index, and propellant temperature coefficient and is not significantly influenced by hardware elements of inflator. In order to simulate hybrid pyrotechnic inflator, the initial pressure of gas plenum was increased by 25 to 50 times. As a result, the performance both in combustion chamber and in discharge tank decreased. This lower temperature leads to a higher thermal efficiency.
    Keywords: Airbag, Propellant, Inflator, Numerical Simulation, Combustion
  • Babak Barooghi Pages 68-75
    There are several parameters that have significant influence in metal forming process. One of the most important of them is friction coefficient. Friction can change the pattern of metal flow and the force needed for deformation. It is necessary to determine the friction coefficient to study the effect of friction on metal forming process. In this study ring compression test was used to determine the friction coefficient in hot working of Al 6082 alloy. Variation of inner diameter of a ring during deformation is a function of friction coefficient, so it can be used to determine the friction coefficient. Graphite, PTFE and mica plate were used as lubricants. The calibration curves were developed by using FEM simulations for different friction coefficients and compared with experimental results. The friction coefficient for each deformation condition and lubricant was obtained. The results show the best lubricant for hot working of this alloy is PTFE with the friction coefficient of 0.35. Hot working without lubricant led to friction coefficient of 0.69
    Keywords: Friction, Hot Working, Ring Compression Test, Al 6082
  • Pages 76-92
    In this research, the aerodynamic design of a radial inflow turbine impeller is carried out using a direct design Method.This new method consists of 2 steps; one dimensional design and three dimensional design. In this design, the blade 3D geometry is obtained with new method. Moreover flow properties in various blade points can be investigated. The advantages this method in comparison with previous other method is less time & cost consuming and more accuracy. At the first step of the aerodynamic design, 1D design is done. This program’s inputs consists of; stagnation temperature, stagnation pressure, mass flow rate and pressure ratio. The goal of 1-d design is to obtain according to optimum experimental data. This procedure based on impeller efficiency convergence. At the second part of this research, by developing a novel design method, the 3D profiles of blade and impellers will be obtained. To validate of one dimensional design results, experimental results and for three dimensional designs, Computational fluid dynamic (CFD) analysis is used. In all this steps, good agreement is observed.
    Keywords: Radial inflow turbine impeller, Aerodynamic Design, Blade Design
  • Azadeh Arjangpay, Reza Ansari Pages 93-101
    In this paper the meshless local Petrov-Galerkin (MLPG) method is implemented to study the vibration of a Functionally Graded Material (FGM) cylindrical shell. Displacement field equations, based on Donnell and first order shear deformation theory, are taken into consideration. Material properties are assumed to be temperature-dependent and graded in the thickness direction according to different volume fraction functions. A FGM cylindrical shell made up of a mixture of ceramic and metal is considered herein. The set of governing equations of motion are numerically solved by the Meshless method in which a new variational trial-functional is constructed to derive the stiffness and mass matrices so the natural frequencies are obtained in various boundary conditions by using discretization procedure and solving the general eigenvalue problem. The influences of some commonly used boundary conditions, variations of volume fractions and effects of shell geometrical parameters are studied. The results show the convergence characteristics and accuracy of the mentioned method.
    Keywords: Free Vibration, MLPG method, Cylindrical shells, Donnell theory, FGM
  • Mohammad Reza Ashory Pages 102-116

    The closely spaced modes exist in symmetric structures such as circular plates, gears or disks. Theoretically, closely spaced modes are known as two separated modes with the same amount but, these modes are often detected as only one mode in the classical modal methods. In this article, at the first, some classical modal method is introduced and the most important of their difficulties is considered then, Operational Modal Analysis (OMA) is applied to abate these problems. The Stochastic Subspace Identification based on covariance (SSI-COV) driven is used for this purpose. Different conditions for closely spaced modes is considered and simulated on a free-free steel plate using Matlab software. In order to consider the SSI-COV method in identification of closely spaced modes experimentally, classical and operational modal testing are done on a steel ring. The numerical and experimental results from simulations demonstrate the effectiveness of OMA for identifying and separating the close modes.

    Keywords: Close Modes, Operational Modal Analysis, Stochastic Subspace Identification –Covariance Driven
  • Amin Moosaie Pages 117-127
    In this study, the results of a direct numerical simulation (DNS) of turbulent drag reduction by microfibers in a plane channel flow at a shear Reynolds number of Re = 950 are reported. For this purpose, we make use of a numerical solution of three-dimensional, time-dependent Navier-Stokes equations for the incompressible turbulent flow of a non-Newtonian fluid. The non-Newtonian stress tensor which is required to solve the problem depends on the orientation distribution of the suspended fibers, which is computed by a recently-proposed algebraic closure model. It is shown that the use of this algebraic closure, due to the great reduction in computational efforts, enables us to perform a DNS at high Reynolds numbers. Ultimately, statistical quantities of turbulence (in particular, the mean velocity profile, Reynolds stresses, etc.) are presented and discussed. Variations in the isotropy of the Reynolds stress tensor are explained by the aid of Lumley anisotropy map.
    Keywords: turbulent drag reduction, direct numerical simulation, fiber suspension, algebraic closure model
  • Pages 128-137
    In this paper, a novel transducer called Magnetostrictive Torsional Resonant Transducer (MTRT) is introduced. The transducer is composed of a magnetostrictive horn, a stainless steel backing and housing. In this transducer a spiral magnetic field, made up of longitudinal and circumferential components, is applied to the magnetostrictive horn. As a result, the magnetostrictive horn oscillates torsionally according to the Wiedemann effect. The magnetostrictive horn is made of "2V permendur", which has isotropic magnetic properties. The differential equations of the torsional vibration of the transducer are derived, and the transducer is designed for a resonant frequency of 12075 Hz. Natural frequency and mode shape of the transducer are considered theoretically, numerically, and experimentally. The effects of important parameters such as axial and circumferential magnetic fields, and torsional prestress on the torsional displacement of the MTRT are considered, and the optimum working point is determined. These are promising features for industrial applications.
    Keywords: magnetostrictive, torsional transducer, permendur, Wiedemann effect
  • Saeid Irani, Saeid Sazesh Pages 138-145
    In this study random vibration of a cantilever tapered beam under distributed stationary stochastic excitation with Gaussian probability density function is investigated. early free vibration analysis is performed to obtain the mode shapes of beam in form of Bessel functions, then the response is described in summation of mode shapes, and auto correlation of response is shaped by considering the mode shapes of tapered beam, also spectral density matrix of excitation is derived with cooperation of mode shapes and two dummy variables. in next step by means of frequency response and taking Fourier integral of autocorrelation of response, spectral density of displacement is computed and by using spectral density of displacement, variance of random displacements for various positions along the beam are achieved. Finally elasticity equation is applied to derive random strain and stress of beam. Comparing the variance of random stress with yield stress of beam leads to obtain probability of beam failure.
    Keywords: Random Vibration, Tapered Beam, Spectral Density, Probability of Yield
  • Salman Nourouzi, Mohsen Shakeri Pages 146-152
    Friction stir welding as a joining process in solid state welding various alloys widely used metal, particularly aluminum alloys. Although the low heat generated during the process does not melt the base metal, but the thermal cycle applied to the sample, which reduces the mechanical properties of the junction. Recently, this method of welding process is used in the cooling methods. In this study the microstructure and mechanical properties of 5050 aluminum alloy weld in two conditions: with friction stir welding in the air and on underwater friction stir welding was studied. The results of underwater friction stir welding were compared with samples of friction stir welding in the air. Results showed that the structure of the underwater welding was 36% more finely than welded structures in air and its tensile strength was improved about 6%. Also, the SZ zone in underwater friction stir welding has a higher hardness than friction stir welding in air.
    Keywords: Friction stir welding, underwater welding, mechanical properties of the weld, welding of aluminum alloys