فهرست مطالب

مهندسی مکانیک مدرس - سال چهاردهم شماره 13 (اسفند 1393)

نشریه مهندسی مکانیک مدرس
سال چهاردهم شماره 13 (اسفند 1393)

  • فوق العاده
  • تاریخ انتشار: 1393/09/08
  • تعداد عناوین: 35
|
  • ناصر فتورایی، آیسا رسولی، محمد شفیق صفحات 1-6
    بیماری های سیستم قلب و عروق، یکی از دلایل مهم مرگ و میر در جهان هستند و ارتباط نزدیکی با دینامیک خون و مکانیک دیواره شریان دارند. نه تنها در سیستم قلبی-عروقی، بلکه در تمام سیستم بدن، قلب مهم ترین عضو است که اگر رگ های خون رسان آن دچار گرفتگی یا تنگی شوند، عملکرد قلب مختل می شود. از راه کارهای مفید در برطرف کردن تنگی عروق قلب انجام عمل بای پس است که در آن از یک رگ جایگزین برای خون رسانی به قلب استفاده می کنند. بنابراین مطالعه رفتار عروق متداولی که جهت انجام پیوند بای پس قلبی مورد استفاده قرار می گیرند مهم می نماید. رگ صافن انسان یکی از این عروق می باشد. هدف این مطالعه بررسی رفتار مکانیکی ورید صافن با استفاده از آزمون های کشش دومحوری می باشد. بنابراین هشت نمونه صافن انسانی تهیه شد و آزمون های مسطح دومحوری بر نمونه ها با اعمال همزمان نیرو در دوجهت طولی و پیرامونی انجام شد. سپس نمودار تنش-کرنش بدست آمده از آزمون ها با دو مدل هایپرالاستیک ناهمسانگرد چهار پارامتری فانگ و پنج پارامتری مونی-ریولین که می توان از آنها برای تحلیل های عددی در بسته های اجزای محدود استفاده نمود، برازش و مدل سازی شدند. میزان سفتی راستای طولی نمونه ها نسبت به راستای پیرامونی بیشتر بود. نمونه ها درجه ای از ناهمسانگردی را از خود نشان دادند.
    کلیدواژگان: رفتار غیرخطی، بافت غیرایزوتروپ، تنش صفحه ای، مدل فانگ، مدل مونی، ریولین
  • مهدی فکور، نگار موتمن صفحات 7-18
    در این مقاله یک الگوریتم کارآمد در طراحی سیستمی سامانه های ویژه ماموریت بارویکرد قابلیت اطمینان ارائه شده و روند و چگونگی پیشرفت آن توضیح داده می شود. با به کارگیری این الگوریتم در طراحی زیرسیستم های سامانه های فضایی می توان به صورت سیستماتیک و استراتژیک به یک طراحی بهینه از لحاظ پارامترهای قابلیت اطمینان دست یافت. با واردکردن پارامترهای درخت محصول شامل اطلاعات کلی زیر سیستم ها در الگوریتم و با شناخت حالت های شکست و روند رخداد هر حالت شکست، طراحی را اصلاح نموده و تمهیدات لازم برای جلوگیری و یا کاهش احتمال رخداد حالت شکست در نظر گرفته می شود. علاوه براین رفتار دینامیکی سیستم تعیین شده و پاسخ حالت ماندگار و دائم سیستم با توجه به شرایط اولیه استخراج می گردد. در این راستا برای آشنایی بهتر با روند الگوریتم ارائه شده در ابتدا به تعریف یک سری مفاهیم اولیه و روش های تحلیل قابلیت اطمینان نظیر تحلیل درخت خطا، تحلیل تاثیر حالت شکست، تحلیل نمودار بلاک قابلیت اطمینان و تحلیل مارکوف می پردازیم. توزیع قابلیت اطمینان و دسترس پذیری برای فازهای مختلف رهایش و گسترش پتل خورشیدی با استفاده از نرم افزار ویندچیل به دست آمده و تاثیر محدوده های نرخ شکست اجزای افزونه در قابلیت اطمینان، دسترس پذیری و ظرفیت عملکردی کل سیستم بررسی شد. نتایج به دست آمده از تحلیل فازهای مختلف رهایش و گسترش نشان دادند که سیستم در انتهای هر فاز در حالت ماندگار خود قرار دارد. همپنین مشخص شد با کاهش نرخ شکست اجزای افزونه قابلیت اطمینان، ظرفیت عملکرد و دستر س پذیری کل سیستم افزایش می یابد و به حالت پایداری می رسد.
    کلیدواژگان: قابلیت اطمینان، دسترس پذیری، تحلیل درخت خطا، تحلیل مارکوف، گسترش پنل خورشیدی
  • سعید زینالی هریس، ابراهیم حسینی پور، مهدی شنبدی صفحات 19-26
    در این مطالعه، رفتار انتقال حرارت جابجایی اجباری و افت فشار نانوسیال نانولوله های کربنی چند جداره بر پایه آب دیونیزه در حال جریان از طریق لوله مدور افقی تحت شرایط مرزی بار حرارتی دیواره ثابت به صورت تجربی مورد ارزیابی قرار گرفته است. به همین منظور، ابتدا سوسپانسیون آبی همگن نانولوله های کربنی به کمک فعال کننده سطحی صمغ عربی در غلظت های 05/0، 1/0 و 2/0% وزنی تهیه شده است. سپس، نانوسیال های فوق الذکر در رژیم جریان آرام و گستره اعداد رینولدز 800 تا 2000 در دستگاه بار حرارتی ثابت مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج نشان داده است که با افزودن مقدار بسیار کمی از نانولوله های کربنی به آب، ضریب انتقال حرارت جابجایی به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. همچنین با افزایش غلظت نانولوله های کربنی و عدد رینولدز، ضریب انتقال حرارت جابجایی افزایش می یابد. با این حال، تاثیر افزایش غلظت نانولوله های کربنی نسبت به افزایش عدد رینولدز بیشتر بوده است. علاوه بر این، داده های افت فشار در غلظت ها و اعداد رینولدز مختلف بررسی شده است. در غلظت های پایین نانولوله های کربنی، مقدار افت فشار در نانوسیالات محتوی نانولوله های کربنی و سیالات پایه تقریبا برابر شده است و اختلاف بین آن ها قابل چشم پوشی است. در نتیجه توان اضافی برای پمپ نانوسیال نانولوله کربنی/ آب در غلظت های پایین مورد نیاز نیست. بیشترین میزان افزایش ضریب انتقال حرارت 8/42% بوده است که در رینولدز 2027 و غلظت 2/0% وزنی رخ داده است.
    کلیدواژگان: نانوسیال، نانولوله های کربنی، صمغ عربی، بهبودانتقال حرارت جابجایی، افت فشار اضافی
  • سیدفرهاد حسینی، بهنام معتکف ایمانی، سعید حدیدی مود صفحات 27-36
    نیاز به ایجاد سطوح پیچیده تر در طراحی به کمک کامپیوتر، سبب انگیزش به سوی روش هایی شده است که سطوحی نرم تر و خوشایندتر تولید کنند. در این پژوهش از یک روش جدید در سازگارسازی منحنی های مقطع جهت انجام فرآیند برازش سطح به مقاطع معین یا لافتینگ ارائه شده است. در این روش توزیع نقاط داده مقاطع و بردار گرهی پایه جهت رسیدن به سطح مطلوب بهبود می یابد. در فرآیند سازگارسازی ابتدا می بایست درجه منحنی های مقاطع و بردارهای گرهی متناظر پیش از انجام فرآیند لافتینگ یکسان شوند. بر اساس الگوریتم پیشنهاد شده در این پژوهش در حین اجراء فرآیند سازگارسازی سطحی نرم و هموار بدست می آید که می تواند در بسیاری از کاربردهای مهندسی مانند مهندسی معکوس، مهندسی پزشکی، کنترل کیفیت و غیره مورد استفاده قرار گیرد. مبنای این روش بهبود در چیدمان نقاط داده و اصلاح پارامترهای متناظر آن نقاط است، به قسمی که در فرآیند تکرار، چیدمان نقاط داده اصلاح شده تا در انتها بردارهای گرهی یکسان برای کل مقاطع حاصل شود. روش بر روی چند مثال کاربردی پیاده سازی و کارایی آن صحه گذاری شده است. همچنین میزان انحراف نقاط داده نهایی از حالت اولیه منحنی مقطع توسط روش توانمند هاسدورف تحلیل شده است. لازم به ذکر است که سطوح بدست آمده از نظر کیفیت بصری نیز بسیار خوشایندتر به نظر می رسند. همچنین جهت اثبات ادعای دستیابی به سطوح نرم تر با تغییرات انحنای کمتر در راستاهای اصلی، از پارامتر کمی کمترین تغییرات انحنا استفاده شده است. در انتها نمونه ای از کاربرد روش در مدل سازی ناحیه ریشه پره توربین بادی آورده شده است.
    کلیدواژگان: منحنی بی، اسپلاین، سطح بی، اسپلاین، لافتینگ، بردار گرهی مشترک
  • حمیدرضا ایپکچی، سعید ابوالقاسمی، محمود شریعتی صفحات 37-46
    در این مقاله کمانش ورق های مستطیلی که تحت بار صفحه ای غیریکنواخت قرار دارند، بررسی شده است. بدین منظور ابتدا معادلات تعادل ورق بر اساس تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول استخراج شده است. روابط سینماتیک بر اساس مدل فن کارمن و معادلات بنیادین، خطی فرض شده اند. پس از آن از روش تعادل در مجاورت برای بدست آوردن معادلات پایداری استفاده شده است. معادلات تعادل مربوط به میدان تنش پیش کمانش، به کمک تئوری معادلات دیفرانسیل حل شده است. برای تعیین بار کمانش ورق با شرایط مرزی ساده، روش گالرکین برای حل معادلات پایداری که یک دستگاه معادلات دیفرانسیل با ضرایب متغیر است به کارگرفته شده است. در این مقاله چهار نوع بارگذاری مختلف شامل بارگذاری یکنواخت، سهمی شکل، کسینوسی و مثلثی شکل در نظر گرفته شده و تاثیر نسبت ظاهری ورق و ضخامت آن بر روی بار کمانش مورد بررسی قرار گرفته و نتایج با حل عددی و نتایج تئوری کلاسیک مقایسه شده است. بر اساس آن، بار کمانش بدست آمده از تئوری کلاسیک برای همه حالت های بارگذاری همواره بزرگ تر از مقدار آن بر اساس تئوری تنش برشی مرتبه اول می باشد.
    کلیدواژگان: بار گذاری غیر یکنواخت، تئوری تنش برشی مرتبه اول، کمانش محوری، روش گالرکین
  • فرزاد بازدیدی تهرانی، محمد صداقت نژاد، نعیم اکرامی، ایمان واصفی صفحات 47-58
    در مقاله حاضر به مدل سازی عددی جریان آرام توام با جابجایی مختلط نانو سیال آب-اکسید تیتانیوم در کانال قائم مستطیلی پرداخته شده است. بدین منظور از دو دیدگاه تک فاز و دو فاز استفاده شده است. در بخش دو فاز روش اویلر-لاگرانژ برای شبیه سازی پخش ذرات در سیال پایه به کار رفته است. این روش به گونه ایست که در آن سیال پایه به صورت فاز پیوسته و نانو ذرات به صورت فاز گسسته معلق در آن مدل می شوند، به طوری که اثر ذرات بر سیال پایه به صورت ترم چشمه در معادلات مومنتوم و انرژی لحاظ می شود. معادلات حاکم به روش حجم کنترل بر پایه المان محدود (CVFEM) گسسته سازی شده اند. اثر درصد حجمی و اندازه نانو ذرات، نسبت منظری سطح مقطع کانال، شرایط مرزی نامتقارن و اثر نیروی شناوری بر پارامترهای هیدرودینامیکی و حرارتی ارائه و مورد بحث قرار گرفت. در مقایسه بین مدل تک فاز و دو فاز مشخص شده است که مدل دوفاز نتایج دقیقتری را نسبت به مدل تک فاز در اختیار میگذارد. مشاهده می شود که افزایش درصد حجمی نانو ذرات، باعث بهبود ضریب انتقال حرارت می شود و این اثر در نسبت های منظری بالاتر، پررنگتر است. همچنین در عدد ریچاردسون پایین تر که اثر جابجایی اجباری بیشتر از جابجایی آزاد است، پخش نانو ذرات آب-اکسید تیتانیوم در سیال پایه به نحوی است که بهبود انتقال حرارت بیشتر خواهد بود. در حالی که بهبود انتقال حرارت جابجایی برای %1 درصد حجمی نانو ذرات و Ri=0.5 در حدود %6.5 می باشد، برای Ri=5 به %4 هم نمیرسد.
    کلیدواژگان: نانو سیالات، کانال قائم، انتقال حرارت جابجایی مختلط، اویلر، لاگرانژ، شرایط گرمایی نامتقارن
  • ابراهیم افشاری، محسن دادور، علیرضا خادم الحسینی صفحات 59-66
    در این مقاله، مطالعه ای بر بازده سیستم پیل سوختی غشا پلیمری با استفاده از اجکتور برای بازگرداندن سوخت اضافی در مدار تغذیه ی سوخت آند و مقایسه با سیستم های رایج که عموما از کمپرسور برای این کار استفاده می کنند، انجام شده است. بدین منظور یک مدل نیمه تحلیلی توسعه یافته برای محاسبه ی میزان افزایش بازده و همچنین میزان ذخیره ی توان در نتیجه ی استفاده از اجکتور و حذف کمپرسور در خط برگشت سوخت با گسترش مدل های قبلی ارائه شده است. در مدل گسترش یافته با ارائه ی یک پارامتر بی بعد و جدید، پارامترهای مهم هندسی توده پیل سوختی به پارامترهای هندسی اجکتور ربط داده شده اند. نتایج به دست آمده برای یک نمونه پیل نشان می دهد که میزان افزایش بازده در مقادیر مختلف چگالی جریان، متفاوت است و یک نقطه ی ماکزیمم برای آن وجود دارد. میزان ذخیره ی توان در نتیجه ی استفاده از اجکتور در مقایسه با توان توده پیل قابل توجه بوده و با افزایش چگالی جریان، افزایش می یابد. این نتایج کاربرد اجکتور را برای مواردی که نیاز به توان بالاتر وجود دارد، از جمله کاربردهای حمل و نقل که در آنها سیستم پیل سوختی معمولا در ماکزیمم توان خود کار می کند، به صرفه تر نشان می دهد.
    کلیدواژگان: پیل سوختی غشا پلیمری، اجکتور، بازده سیستم، خط برگشت سوخت، مدل نیمه تحلیلی
  • مرتضی دزیانی، شهرام یوسفی، حمید نخ فروش، حسین دلایلی صفحات 67-76
    پوسته های تقویت شده ای که بارگذاری غالب بر روی آنها فشاری محوری است به عنوان پنل تقویت شده فشاری شناخته می شوند. این پنل ها دارای کاربرد گسترده ای در سازه های هوافضا می باشند. روش های جاری طراحی برای این نوع سازه ها نیازمند انجام فرایندهای تکراری سعی و خطا می باشد. طراحی بر اساس مفهوم شناسه سازه، یک روش طراحی و تحلیل همزمان است. این روش با دریافت پارامتر کلیدی شناسه سازه و خصوصیات مواد، اندازه دهی کاملی از مقطع پنل تقویت شده فشاری را در یک گام در اختیار طراح قرار می دهد. نتیجه حاصل از روش شناسه سازه یک نتیجه تحلیلی و صریح است. در این مقاله، روش طراحی پنل تقویت شده با مفهوم شناسه سازه با پیکربندی کلی (شامل امکان انتخاب نوع تقویت کننده، امکان طراحی پنل تقویت شده یکپارچه و یا پنل تقویت شده پوسته-استرینگر) مورد بررسی قرار گرفته است. با انجام اصلاحاتی، نتایج روش شناسه سازه به نتایج تحلیل های چرخه ای مرسوم نزدیکتر شده است. نتایج حاصل را می توان به عنوان بهینه سازی اولیه نیز در نظر گرفت. این نتایج با روش های جاری طراحی و روش اجزاء محدود مقایسه شده اند که علی رغم نزدیکی آنها، روش شناسه سازه نتایج محافظه کارانه تری در اختیار می گذارد. این موضوع به علت ماهیت بهینه سازی تقریبی این روش می باشد. این روش علاوه برای اینکه خود می تواند یک طراحی اولیه قابل قبول باشد، به عنوان نقطه شروع طراحی در روش های عددی بهینه سازی نیز قابل استفاده است.
    کلیدواژگان: پنل تقویت شده فشاری، شناسه سازه، طراحی بهینه
  • سید حامد فاطمی، علیرضا ریاسی*، سید احمد نوربخش صفحات 77-85

    امروزه استفاده از انرژی های نو به ویژه انرژی امواج اقیانوس جایگاه خاصی در دنیا پیداکرده است. یکی از روش های استحصال این انرژی استفاده از توربین های محوری با هد پایین، است. در این مقاله عملکرد یک توربین محوری موج اقیانوسی از نوع ولز که بر روی بستر نوسانی شناور نصب می شود، به صورت عددی مطالعه و بررسی شده است. طول بستر نوسانی برابر با طول موج اقیانوس بوده که توربین ولز در وسط آن قرار دارد. این طراحی سبب دو برابر شدن دبی ورودی به توربین و در نتیجه افزایش توان آن می شود. در این راستا معادلات حاکم شامل پیوستگی و مومنتوم با در نظر گرفتن مدل توربولانسSST k-ωدر دستگاه مختصات دوار حل شده اند. نتایج از طریق استقلال حل از شبکه و مقایسه با نتایج آزمایشگاهی راست آزمایی شده اند. نتایج نشان می دهند که با کم کردن لقی و رساندن آن به میزان 2% وتر، بازده تا حدود 35% افزایش پیدا می-کند. همچنین با تغییر زاویه پره نسبت به نوک آن از صفر تا 12 درجه در نسبت سرعت های مختلف، میزان بازده در نقاط خارج از طراحی بهبود پیدا کرده است. استفاده از پره با پروفیل متغیر باعث به تعویق افتادن پدیده استال در مقاطع نزدیک هاب می شود. در انتها نتایج نشان می دهند که استفاده از پره های راهنما بین طبقات توربین سبب افزایش راندمان تا حدود 9 درصد شده است.

    کلیدواژگان: توربین ولز، موج دریا، پدیده ی استال، حل عددی
  • محمدحسین صابری مقدم، کیومرث مظاهری، علیرضا علی پور صفحات 86-94
    در این مطالعه به بررسی عددی تاثیر جسم مانع بر دمای خارجی دیوار محفظه ی احتراق در مقیاس میکرو پرداخته شده است. به منظور شبیه سازی پدیده احتراق رقیق هیدروژن و هوا در مقیاس میکرو، از سینتیک شیمیایی جزیی لی و همکاران (شامل 13 گونه و 19 واکنش شیمیایی) و ضرایب نفوذ مولکولی مختلف برای گونه ها استفاده شده است. تاثیر جسم مانع از دو دیدگاه شامل شکل جسم مانع و تعداد جسم مانع در کانال بررسی می شود. دو جسم مانع مثلثی و مربعی درون محفظه احتراق در نظر گرفته می شود. نتایج نشان می دهد که تفاوت اندکی برای دمای خارجی دیوار در دو جسم مانع مشاهده می شود. بطوریکه مقدار بیشینه دمای خارجی دیوار برای کانال با جسم مانع مثلثی اندکی بیشتر از کانال با جسم مانع مربعی می باشد. در حالیکه بازده تشعشعی برای جسم مانع مربعی بیشتر از جسم مانع مثلثی می باشد. در بخش دوم، تعداد اجسام مانع بر روی پدیده احتراق در محفظه های در مقیاس میکرو بررسی شده است. با مقایسه دمای خارجی دیوار برای محفظه های احتراقی شامل یک، دو و چهار جسم مانع مشاهده می شود که با افزایش تعداد جسم مانع، دمای خارجی دیوار افزایش می یابد. که این امر ناشی از ایجاد یک میدان حرارتی نسبتا یکنواخت در محفظه احتراقی می باشد.
    کلیدواژگان: احتراق در مقیاس میکرو، شبیه سازی عددی، جسم مانع، دمای خارجی دیوار
  • خلیل خلیلی، امیر اشرفی صفحات 95-106
    در فرآیند هیدروفرمینگ اعمال همزمان فشار هیدرولیکی به سطح داخلی لوله و نیروی محوری به دو انتهای لوله، باعث تبدیل یک لوله به شکل قالب مورد نظر می شود. استفاده از شبیه سازی اجزاء محدود برای پیش بینی ابعاد هندسی قطعات تولیدی و پیش گیری از عیوب احتمالی متداول است. برای شبیه سازی اجزاء محدود خواص مکانیکی دقیق ماده لوله مورد نیاز است. بدست آوردن خواص مکانیکی ماده لوله از آزمایش های مشابه با فرآیند هیدروفرمینگ مطلوب می باشد. در این تحقیق آزمون بالج هیدرولیکی با استفاده از قالب T شکل برای بدست آوردن منحنی تنش-کرنش ماده لوله معرفی گردیده است. برای این منظور با استفاده از یک سیستم هیدروفرمینگ، آزمایشاتی بر روی لوله های مشابه از جنس آلیاژ مس C12200 انجام شده است. مقادیر پارامترهای هندسی مورد نیاز برای استفاده در روابط تحلیلی استخراج شده اند و منحنی تنش-کرنش رسم گردیده است. نتایج روش ارائه شده با نتایج آزمایش کشش مقایسه شده است. همچنین اثر ناهمسانگردی بر روی منحنی های تنش-کرنش بدست آمده از هر دو آزمون مورد بررسی قرار گرفته است. منحنی تنش-کرنش بدست آمده برای رسم منحنی حد شکل دهی استفاده شده است. خواص مکانیکی بدست آمده از آزمون بالج و منحنی حد شکل دهی، برای شبیه سازی ترکیدگی لوله و پیش بینی ابعاد هندسی قطعه نهایی در فرآیند هیدروفرمینگ سه راهی Tشکل بکار رفته است و با نتایج قطعه آزمایش هیدروفرمینگ مقایسه گشته اند. نتایج نشان می دهد که قطعه هیدروفرمینگ شبیه سازی شده به کمک منحنی تنش-کرنش بدست آمده از روش ارائه شده، با دقت مناسبی به قطعه هیدروفرمینگ واقعی منطبق بوده است.
    کلیدواژگان: آزمون بالج هیدرولیکی، آزمون کشش، منحنی حد شکل دهی، شبیه سازی اجزاء محدود، هیدروفرمینگ قطعهTشکل
  • امیرحسین حدادگر اصفهانی، محمد مشایخی، جمشید پرویزیان صفحات 107-118
    در این مقاله، روش سلول محدود برای پیش بینی آسیب نرم و رشد ترک در شرایط کرنش های کوچک و کارسختی غیرخطی همسان به کار گرفته می شود. در گام اول یک مدل الاستیک-پلاستیک-آسیب مبتنی بر مدل اصلاح شده لمتر، توسعه داده شد و به صورت یک زیربرنامه که انتگرال گیری عددی از معادلات ساختاری آن به صورت ضمنی است، به روش سلول محدود پیاده سازی گردید. هم چنین اثر بسته شدن ریزترک ها که به صورت قابل ملاحظه ای نرخ رشد آسیب را در بارگذاری فشاری به تاخیر می اندازد، در نظر گرفته شد. روش سلول محدود ترکیبی از روش دامنه مجازی و روش اجزای محدود مرتبه بالا است و نشان داده می شود که برای حل مسایل با هندسه های پیچیده که شبکه بندی آن دشوار است، روشی موثر است. سلول محدود تولید شبکه ساده و سریع را با نرخ همگرایی بالای روش اجزای محدود مرتبه بالا، ترکیب می کند. در ادامه، عملکرد روش سلول محدود و مدل آسیب، با تحلیل مثال های متنوع و مقایسه آنها با نتایج تجربی معتبر، اعتبارسنجی شد. نتایج به دست آمده نشان داد مدل اصلاح شده لمتر می تواند به عنوان ابزاری کارآ و سریع برای پیش بینی آسیب نرم و شکست در فرآیندهای شکل دهی فلزات مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: آسیب نرم، روش سلول محدود، اثر بسته شدن ترک ها
  • محمدرضا قضاوی، مازیار محمد زاده، اکبر علی بیگلو صفحات 119-130
    در این تحقیق رفتار دینامیکی مدل المان محدود غیر خطی رشته حفاری مورد بررسی قرار گرفته است. با در نظر گرفتن تمام طول رشته حفاری و با استفاده از مدل تیر تیموشنکوی سه بعدی، سختی هندسی شامل ترمهای غیر خطی، جرم افزوده شده ناشی از سیال حفاری و تماس رشته حفاری با دیواره چاه در معادلات منظور و با ارائه مدلی کامل تاثیر حضور عوامل مذکور مورد تحلیل قرار گرفته است. معادلات حرکت بدست آورده شده و برای استخراج نتایج از معادلات مرتبه کامل استفاده شده است. برای نخستین بار محدوده ای از نقاط رشته حفاری که احتمال رخ دادن تماس در آنها بیشتر از سایر نقاط است شناسایی شده است. فرکانسهای طبیعی رشته حفاری محاسبه شده و با نتایج نرم افزارهای تجاری و مقادیر ثبت شده سر چاهی برای یک مدل واقعی یکسان مقایسه شده است. کوپل بودن ارتعاشات مدل، آزموده شده و تاثیر استفاده از مدل خطی و غیر خطی در تحلیل رفتار دینامیکی و ارتعاشات رشته حفاری بخصوص در تماس با دیواره چاه و تاثیر تغییر وزن روی مته بر وقوع تماس در پایدارکننده ها، تحلیل شده و زمان وقوع تماس در هر یک از پایدارکننده ها برای اولین بار استخراج شده است.
    کلیدواژگان: تحلیل رفتار دینامیکی، رشته حفاری، مدل غیر خطی المان محدود
  • جمال زمانی، محمدوهاب موسوی، سید محمدرضا خلیلی صفحات 131-142
    در این پژوهش ایجاد انعکاس ماخ و تاثیر آن در شکل دهی انفجاری آزاد پوسته های استوانه ای بسته با استفاده از شبیه سازی عددی بررسی شده است. این پوسته ها از آلومینیوم 5T-6063 اکسترود شده ساخته شده و نسبت قطر به طول آن ها 1.5 می باشد. دو انتهای پوسته ها نیز با اتصال ورق های صلب بسته شده است. شبیه سازی عددی شکل گیری انعکاس ماخ و پاسخ پلاستیک پوسته با استفاده از هیدروکد اتوداین و با گسسته سازی لاگرانژی-اویلری کوپل شده انجام شد. شکل گیری انعکاس ماخ بر روی ورق های انتهایی مشاهده و مشخص شد که فشار ایجاد شده در ناحیه ای که ماخ استم به آن برخورد کرده است، بسیار بیشتر از دیگر نواحی است. این موضوع موجب ایجاد پارگی موضعی در محل اتصال پوسته به ورق ها، پیش از انجام فرایند شکل دهی می گردد. مقایسه بیشینه تغییرشکل به دست آمده از این تحقیق با نتایج آزمایش های انجام شده در آزمایشگاه مکانیک انفجار دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی نشان داد که همگرایی میان نتایج تجربی و عددی بیش از 93% است. همچنین با توجه به پیچیدگی های مربوط به انعکاس و تداخل امواج انفجار، شبیه سازی به روش لاگرانژی-اویلری کوپل شده روش مناسبی برای بررسی مسائل انفجار داخلی است. علاوه بر آن حالات واماندگی نیز با استفاده از نرم افزار المان محدود آباکوس شبیه سازی و توافق خوبی با آزمایش ها مشاهده شد.
    کلیدواژگان: شکل دهی انفجاری، انعکاس ماخ، پوسته استوانه ای، روش لاگرانژی، اویلری کوپل شده
  • جعفر روشنیان، علیرضا عالمی نایینی صفحات 143-152
    این مقاله، روش جدیدی در طراحی مسیر حرکتی بهینه را معرفی می سازد. در این روش مشارکتی، ویژگی های مطلوب روش های مدرن بهینه سازی در کنار دقت بالای روش های گرادیان پایه در یک ساختار بهینه سازی دو لایه به کار گرفته می شود. لایه اول برای رفع کامل وابستگی به شرایط اولیه، سه الگوریتم مدرن بهینه سازی را به کار می گیرد. این سه الگوریتم در قالب ساختاری با تبادل متقابل اطلاعات، جستجوی جامعی را در فضای حل به انجام می رساند. روش مورد استفاده در خانواده روش های پرتاب قرار می گیرد و برای افزایش کارایی آن، مدل جامعی برای بیان پروفیل کنترلی به کار گرفته می شود. استفاده از الگوی به کار برده شده، نرخ همگرایی را بهبود داده و امکان دستیابی به یک حل اولیه مطلوب در حداقل زمان را فراهم می آورد. نتیجه نهایی این لایه، به لایه دوم بهینه سازی داده می شود. در این لایه با بهره گیری از نتایج حاصله از لایه داخلی، یک روش از مجموعه روش های بر هم نشانی مستقیم، موسوم به روش شبه طیفی گاوس-رادو مورد استفاده قرار می گیرد. ساختار در نظر گرفته شده، بازدهی روش شبه طیفی در دستیابی به پاسخ نهایی را بهبود بخشیده و دقت و سرعت حل مساله را ارتقاء می دهد. پس از ارزیابی الگوریتمهای بهینه سازی هر دو لایه، مساله بازگشت به جو یک کپسول فضایی مورد بررسی قرار گرفته و اثر تغییر قیود بر میزان حرارت جذب شده مورد بحث و بررسی قرار می گیرد.
    کلیدواژگان: بهینه سازی مشارکتی، روش پرتاب، بازگشت به جو، روش شبه طیفی رادو
  • جمال زمانی، احسان اعتمادی، مرتضی جعفرزاده صفحات 153-162
    در این تحقیق، با لحاظ کردن پارامترهای موثر بر تنش جریان برشی و بر اساس دیدگاه ریزساختاری و استفاده از تئوری نابجایی ها، یک مدل تئوری برای بررسی پاسخ بارگذاری موج شوک پایدار بر روی فلزات FCC، ارائه شده است. این تحقیق با ارائه روابط بنیادی برای موج شوک، به یک رابطه نهایی شامل تنش برشی و کشیدگی پلاستیک دست یافته است. با حل تحلیلی این رابطه، نمودار تنش برشی بر حسب تغییر شکل موثر پلاستیک، رسم شده است. روابط بنیادی ارائه شده، با فرض کرنش یک بعدی و تنها برای بارگذاری موج شوک ارائه شده است. مهمترین نوآوری این تحقیق، استفاده از قانون بقای انرژی با در نظر گرفتن نرخ تولید آنتروپی در اثر بارگذاری موج شوک در ماده می باشد. تولید آنتروپی ناشی از ایجاد، آنیل شدن و حرکت نابجایی ها می باشد اثرات سرعت موج شوک، کشیدگی کل و تنش اعمالی بر حسب کشیدگی پلاستیک، مورد بررسی قرار گرفته شده است. همچنین به بررسی ساختار موج شوک، در اثر بارگذاری های مختلف پرداخته شده است.. بارگذاری اعمالی برای ایجاد موج شوک حداکثر GPa 25 است. صحت سنجی روابط و نمودارها، از طریق مقایسه نتایج با مدلهای تئوری آزمایشهای تجربی موجود بر روی آلیاژ آلومینیوم 6061، صورت پذیرفته است. توافق خوبی بین نتایج تجربی و مدل ارائه شده وجود دارد.
    کلیدواژگان: موج شوک، تغییر شکل پلاستیک، آلومینیوم 6061، آنتروپی
  • فیروز بختیاری نژاد، البرز میرزابیگی صفحات 163-171
    در مطالعه حاضر، برای کاهش ارتعاشات یک تیر اویلر-برنولی دارای تکیه گاه های الاستیک تحت اثر نوسانگر یک درجه آزادی متحرک از یک جاذب استفاده شده است. به این منظور ابتدا پاسخ دینامیکی تیر تحت اثر سرعت های مختلف نوسانگرهای دارای پارامترهای متفاوت استخراج شده و سرعت های بحرانی عبور بار به دست آمده است، سپس پارامترهای جاذب با استفاده از یک الگوریتم عددی بهینه سازی شده اند و تاثیر جرم و ثابت میرایی بر کارایی جاذب بررسی شده است. پس از اضافه کردن جاذب به تیر اثر وقوع ترک با دو شدت مختلف بر کارایی آن بررسی شده است. ترک به صورت افزایش در انعطاف پذیری مقطعی مدل شده و از فرض ترک باز استفاده شده است. نتایج نشان می دهد اگرچه وقوع ترک سبب افزایش خیز دینامیکی تیر دارای جاذب می شود اما همچنان خیز دینامیکی تیر دارای ترک بدون جاذب بیشتر از زمانی است که تیر ترک دار دارای جاذب می باشد. می توان گفت جاذب ارتعاشات طراحی شده برای تیر سالم کارایی خود را در کاهش خیز دینامیکی تیر بعد از وقوع ترک و تغییر دینامیک سازه همچنان حفظ می کند.
    کلیدواژگان: تیر اویلر، برنولی، تکیه گاه های الاستیک، نوسانگر متحرک، جاذب ارتعاشات، ترک باز
  • موسی رضایی، رضا جهانگیری صفحات 172-182
    در این مقاله ناپایداری استاتیکی/دینامیکی و ارتعاشات غیرخطی صفحات مدرج تابعی با بستر الاستیک، در معرض نیروهای هارمونیک درون-صفحه ای مطالعه شده است. بر اساس تئوری کلاسیک صفحات و با بکارگیری تئوری تغییرشکل های بزرگ ون- کارمن و اصل همیلتون، معادلات دیفرانسیل جزئی و غیرخطی حاکم بر صفحه استخراج گردیده است. با در نظر گرفتن شش شکل مود ارتعاشی و با اعمال روش گالرکین، معادلات غیرخطی حاکم به معادلات دیفرانسیل غیرخطی ماتیو تبدیل شده است. با استخراج نواحی ناپایدار دینامیکی، نشان داده شد که با افزایش پارامترهای بستر الاستیک، فرکانس طبیعی و نیروی بحرانی کمانش افزایش می یابد و ناپایداری دینامیکی در فرکانس های تحریک بالاتر رخ می دهد. سپس با بکارگیری روش اغتشاشات، معادلات پاسخ فرکانسی سیستم در شرایط پایا استخراج گردید و آنالیز تشدید پارامتریک سیستم صورت گرفت و شرایط وجود و عدم وجود جواب های غیربدیهی (تشدید) ماندگار بررسی و تحلیل شد و نشان داده شد که تغییرات پارامترهای مساله، تاثیرات متفاوتی بر پاسخ غیر خطی صفحه می گذارند. در این راستا، با ارائه نتایج عددی تاثیر پارامترهای مختلف مساله، شامل: فرکانس تحریک، دامنه نیروی تحریک، پارامترهای سفتی بستر الاستیک و پارامتر میرائی بر رفتاردینامیکی غیرخطی صفحه مطالعه گردید و نشان داده شد که حضور بستر الاستیک، تاثیر عمده ای بر منحنی های مشخصه تشدید صفحه می گذارد.
    کلیدواژگان: ناپایداری دینامیکی، بستر الاستیک پاسترناک، روش اغتشاشات، دوشاخگی، پاسخ فرکانسی
  • محمود نوروزی، بهروز زارع وامرزانی، بهار فیروزآبادی صفحات 183-190
    در این مقاله، حرکت و شکل پایای خزشی قطره غیرنیوتنی در فاز نیوتنی بصورت تحلیلی بررسی شده است. در تحقیق حاضر از مدل فوق همرفتی ماکسول برای فاز قطره و از مدل نیوتنی برای فاز محیط پیرامون آن استفاده شده است. حل تحلیلی با استفاده از روش حساب اغتشاشات صورت گرفته و عدد دبورا که نشان دهنده خاصیت الاستیک قطره است به عنوان پارامتر اغتشاشی در نظر گرفته شده است. محاسبه تحلیلی تا مرتبه دوم پارامتر اغتشاشی انجام شده و لذا برای قطراتی که از محلول های رقیق پلیمری ساخته شده اند، از دقت مناسبی برخوردار است. نتایج حاصل از این مقاله نشان می دهد که، شکل پایای قطره نیوتنی در حال سقوط خزشی در سیال نیوتنی دیگر، کاملا کروی است اما قطره غیرنیوتنی به دلیل وجود خاصیت الاستیک از این موضوع پیروی نمی کند. به عبارت دیگر، قطره غیرنیوتنی در حال سقوط، حالت کروی خود را از دست داده و شکل پهن شده به خود می گیرد. با افزایش خاصیت الاستیک در قسمت بالایی قطره، یک فرورفتگی ایجاد می شود. نتایج حاصل شده در این پژوهش گواهی از این دارد که حل تحلیلی حاضر نسبت به تحقیقات تحلیلی پیشین دارای مطابقت بهتری با نتایج آزمایشگاهی است. هم چنین منشا اثر تغییر شکل قطره نیز مورد توجه قرار گرفته و اثبات شده است که خاصیت الاستیک فاز قطره سبب ایجاد تمرکز تنش نرمال شعاعی در پشت قطره شده که این امر به ایجاد فرورفتگی در آن ناحیه منجر می شود.
    کلیدواژگان: قطره غیرنیوتنی، مدل فوق هرمرفتی ماکسول، عدد دبورا، آنالیز اغتشاشی
  • کرامت ملک زاده، غلامحسن پایگانه، فهیمه راشد سقاواز صفحات 191-200
    در این مقاله، پاسخ ارتعاشات آزاد و ضربه عرضی با سرعت پایین یک ورق ساندویچی با هسته انعطاف پذیراز جنس ماده هوشمند مغناطیسی مورد مطالعه قرار گرفته است. ورق ساندویچی مستطیلی از یک هسته با قابلیت تحریک مغناطیسی و دو لایه مقیدکننده تشکیل شده است. ماده مغناطیسی در شدتهای میدان مغناطیسی مختلف، خواص متفاوتی از خود نشان می دهد. معادلات حاکم بر حرکت به کمک اصل هامیلتون استخراج شده است. حل معادلات با استفاده از فرایند تحلیلی سیستماتیک با بکار بردن سری های فوریه بدست آمده است. به کمک روش حل پیشنهادی فرکانس های طبیعی، فاکتورهای استهلاک سازه ای، نیروی برخورد و خیز عرضی ورق بدست آمده است. همچنین، تابع نیروی برخورد به کمک مدل جرم و فنر دو درجه آزادی به صورت تحلیلی بدست آمده است. اثرات تغییرات شدت میدان مغناطیسی بر روی فرکانس، فاکتورهای استهلاک، نیروی تماس، تغییر شکل های ورق و ضربه زننده مطالعه شده است. به منظور محاسبه جرم معادل ورق از فرکانس طبیعی پایه بدست آمده از حل مسئله مقدار ویژه استفاده شده است. جرم معادل حاصل شده ورق در مدل تحلیلی جرم و فنر استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که با تغییر سیستماتیک شدت میدان مغناطیسی هسته میانی می توان به ترتیب مقدار سفتی، فاکتورهای استهلاک سازه ای و ماکزیمم نیروی برخورد را تغییر داده و کنترل کرد.
    کلیدواژگان: ماده مغناطیسی، ضربه سرعت پایین، ارتعاشات، ورق هوشمند
  • امیر رضا شاهانی، ایمان شاکری، حامد معیری کاشانی صفحات 201-208
    با توجه به کاربرد گسترده اتصالات پیچی در صنایع، تخمین عمر خستگی پیچ ها امری مهم است. در پژوهش حاضر هدف تخمین عمر خستگی پیچ های اتصال دو فلنج در یک پوسته استوانه ای تقویت شده همراه با گشودگی است. برای تخمین عمر پیچ مذکور به دو دسته اطلاعات نیاز می باشد: خواص خستگی پیچ و مقدار تنش وارد شده به آن تحت بارهای اعمالی به سازه. لذا دو مسیر پیموده شده است. ابتدا خواص خستگی پیچ مورد نظر مطابق استاندارد ایزو 3800 در آزمایشگاه اندازه گیری شده است. بدین منظور قید و بند خاصی طراحی و ساخته شده است که قابلیت انجام آزمایش روی پیچ های مختلف را فراهم می سازد. با انجام آزمایش های خستگی، خواص خستگی پیچ مورد نظر از جمله حد خستگی پیچ ها و ثوابت معادله ی باسکوئین (ضریب مقاومت خستگی و نمای مقاومت خستگی) اندازه گیری شده است. همچنین محل و سطح شکست مورد بررسی قرار گرفته است. سپس در گام بعدی مقدار تنش وارد شده به پیچ مورد نظر که تحت یک بارگذاری ترکیبی قرار دارد، به کمک مدلسازی اجزا محدود محاسبه شده است. به دلیل پیچیدگی های موجود در مسئله که موجب بالا رفتن هزینه تحلیل مسئله مذکور به صورت سه بعدی می شود، از تکنیک زیر مدلسازی پوسته به جامد استفاده شده است. در نهایت با بدست آوردن تنش اسمی پیچ از مدلسازی و استفاده از خواص خستگی بدست آمده از آزمایش ها، عمر پیچ مورد نظر تخمین زده شده است.
    کلیدواژگان: عمر خستگی، پیچ، ایزو 3800، پوسته های استوانه ای تقویت شده، زیر مدلسازی پوسته به جامد
  • مهران میرشمس، علی جعفر صالحی صفحات 209-216
    بهینه سازی طراحی مفهومی سامانه های فضایی فرایندی پیچیده و چندموضوعی است بگونه ای که جستجوی فضای طراحی جهت ارزیابی توابع هدف بطور چشمگیری به اجرای تکرارپذیر مدلهای شبیه سازی و کدهای تحلیلی مربوط به زیرسامانه های مختلف (نظیر سازه، محموله، تامین انرژی، تعیین و کنترل وضعیت، مخابرات، مدیریت داده و فرمان) وابسته است. بکارگیری روش های متداول طراحی برای چنین مسئله پیچیده ای بسیار زمانبر بوده و هیچ تضمینی وجود ندارد که راه حل بدست آمده برای زیرسامانه-های کوپل شده بهترین باشد و حتی ممکن است به طرح های غیر بهینه منجر شود. علاوه بر این، فضای جستجوی طراحی می تواند چند وجهی، غیر محدب با چندین نقطه بهینه محلی باشد که این موضوع سبب افزایش هزینه محاسباتی و نیز دشواری ارزیابی سریع گزینه های مختلف طراحی می گردد. برای پرداختن به این موضوعات، در این مقاله روشی کارآمد مبتنی بر مدل جایگزین (سطح پاسخ) جهت بهینه سازی چندموضوعی طراحی مفهومی یک فضاپیما با احتساب متغیرهای طراحی گسسته و پیوسته ارائه گردیده است. روش مذکور بر پایه بکارگیری الگوریتم ژنتیک در سطح سامانه و زیرسامانه بعنوان بهینه ساز و مدل جایگزین بعنوان ابزاری موثر در کاهش هزینه محاسباتی در سطح زیرسامانه، در چارچوب بهینه سازی مشارکتی بنا گردیده است. نتایج به دست آمده از این مطالعه نشان می دهد که روش معرفی شده در این مقاله یک راه موثر جهت بهبود بهره وری محاسباتی بهینه سازی طراحی مفهومی سامانه های پیچیده نظیر طراحی یک فضاپیما می باشد.
    کلیدواژگان: فضاپیما، بهینه سازی، مدل جایگزین، چارچوب بهینه سازی مشارکتی، الگوریتم ژنتیک
  • حسین هاشمی، پیمان مصدق *، رسول کوشا صفحات 217-223

    پرداخت به عنوان آخرین و مهمترین مرحله از تولید قطعات اپتیکی بشمار می رود. روش های پرداخت تحت کنترل کامپیوتر معمولا به منظور پرداخت سطوح پیچیده مورد استفاده قرار می گیرد که در آن مقدار براده برداری در هرنقطه از قطعه کار بسته به خطای سطح در آن نقطه کنترل می گردد. در روش های تماسی پرداخت اغلب از روش کنترل سرعت پیشروی ابزار به منظور رفع ایرادهای محلی قطعه کار استفاده می شود که در آن سرعت پیشروی زیاد ابزار منجر به براده برداری کمتر و سرعت پیشروی کمتر منجر به براده براری بیشتر از سطح می شود. الگوی نرخ براده برداری ابزار از پارامترهای مهم فرایند پرداخت تحت کنترل کامپیوتر می باشد که قابل پیش بینی بودن آن منجر به حصول نتایج بهتر می شود. در این تحقیق، ابزار جدید کروی ارائه گردیده که می تواند با استفاده از یک ماشین کنترل عددی سه محوره، سطوح کروی را پرداخت نماید. نرخ براده برداری ابزار به علت تغییر زاویه درگیری محور ابزار کروی با سطح کروی و در نتیجه تغییر سرعت نسبی ابزار در حین حرکت ابزار متغیر می شود. الگوی براده برداری ابزار که وابسته به زاویه درگیری ابزار و قطعه کار می باشد، مدلسازی شده و سپس با روش جدید ماتریسی فرایند پرداخت شبیه سازی شده و سرعت های خطی ابزار با هدف کاهش خطای سطح بهینه شد. به منظور بررسی عملکرد ابزار و توانایی روش مدلسازی شده در پرداخت سطوح، سطح لنزی کروی به قطر 130 میلی متر و با صافی سطح اولیه 1/114 میکرومتر برای PV و با استفاده از یک ماشین کنترل عددی سه محوره پرداخت شد و به صافی سطح 395 نانومتر برای PV رسید.

    کلیدواژگان: پرداخت تحت کنترل کامپیوتر، الگوی براده برداری ابزار، روش کنترل سرعت پیشروی، لنزهای کروی، ابزار کروی
  • مهدی فلاحتی نقیبی، مهدی گردویی، محمد بخشی جویباری، عبدالحمید گرجی ولوکلا صفحات 224-232
    در این مقاله با هدف ارائه ی یک الگوی جدید تست جهت پیش بینی حد شکل دهی لوله فولادی زنگ نزن 304، نخست به بررسی عددی اثر نحوه بارگذاری و هندسه قالب بر مسیر کرنش و ناپایداری پلاستیک ایجاد شده در لوله پرداخته و مطالعه اثر هندسه قالب با تغییر در شعاع گوشه و طول ناحیه تغییر شکل انجام شد. در این پ‍ژوهش، اثر مقدار تغذیه محوری لوله در حالت بارگذاری با تغذیه محوری بر نسبت کرنش (β) نیز مورد بررسی قرار گرفت. در این شرایط، با افزایش طول ناحیه تغییر شکل، نسبت کرنش (β) به سمت صفر میل می کند که این نتیجه مستقل از شرایط مرزی است. با افزایش شعاع گوشه قالب در حالت بارگذاری آزاد، نسبت کرنش (β) کاهش می یابد و مسیر کرنش به سمت حالت کرنش صفحه ای نزدیک می شود؛ درحالی که در بارگذاری با تغذیه محوری، افزایش شعاع قالب تاثیر قابل توجهی بر مسیر کرنش قطعه و نسبت کرنش ندارد. در حالت بارگذاری با تغذیه محوری، با افزایش مقدار تغذیه لوله، نسبت کرنش (β) کاهش چشم گیری می یابد. در بخش تجربی از این تحقیق، تعداد 10 تست از شبیه سازی مذکور برای استخراج منحنی حد شکل دهی به گونه ای انتخاب و اجرا گردید که پراکندگی یکنواختی از نقاط پارگی در صفحه کرنش حاصل شود. لوله های مدرج شده تحت شرایط کنترل شده تا رسیدن به پارگی تحت بارگذاری قرار گرفت و با اندازه گیری کرنش در نواحی مجاور پارگی منحنی حد شکل دهی لوله فولادی ترسیم گردید.
    کلیدواژگان: تحلیل تجربی کرنش، شبیه سازی اجزای محدود، نمودار حد شکل دهی، هیدروفرمینگ لوله
  • امیر حسین شامخی، امیر محمد شامخی صفحات 233-244
    پیش نیاز بسیاری از فرآیندهای کنترلی، مدلسازی است. مدل مورد استفاده برای طراحی کنترلر، می بایست دقیق و دارای پاسخی سریع باشد. استفاده از روش های مرسوم مدلسازی، یعنی مدلسازی براساس حل (عددی) معادلات حاکم بر جریان سیال داخل محفظه احتراق، بسیار زمان بر بوده و برای یک هدف کنترلی مناسب نیستند. در این مقاله تلاش می شود تا احتراق در یک موتور اشتعال جرقه ای با استفاده از شبکه های عصبی، مدلسازی شود و مدلی دقیق و در عین حال سریع برای احتراق بدست آید. هر فرآیند آموزش شبکه های عصبی، نیازمند اکتساب داده های آزمایشگاهی است. از طرف دیگر، فرآیندهای تست موتور، بسیار پرهزینه بوده و جداول داده های تست موجود (در صنعت) نیز برای آموزش شبکه های عصبی کافی نیستند. در این مقاله، ابتدا با استفاده از یک نرم افزار CFD، مدلی یک بعدی از موتور تهیه و براساس داده های واقعی تست موجود کالیبره و صحه گذاری می گردد. سپس با استفاده از مدل صحه گذاری شده CFD، فرآیند اکتساب داده های مورد نیاز اجرا می شود. به دلیل عدم دسترسی به ضرایب و داده های آزمایشگاهی مورد نیاز، کالیبراسیون مرحله ای پیچیده و بسیار زمان بر است. در اینجا تلاش شده است تا به شیوه ای علمی، کالیبراسیون مدل موتور در نرم افزار GT-Power اجرا و بیان گردد. در مرحله بعد، پس از بررسی اجمالی روش های به کار رفته در طراحی شبکه های عصبی، مدلسازی فرآیند احتراق بیان می شود. در نهایت، پاسخ های مدل شبکه عصبی با نتایج حاصل از نرم افزار GT-Power مقایسه شده و دقت بالای مدل نشان داده می شود.
    کلیدواژگان: موتور اشعال جرقه ای، مدلسازی کنترل محور، نرم افزار GT، Power، شبکه های عصبی
  • عبدالحمید عزیزی، مهرداد محمدیاری صفحات 245-250
    تحقیقات برروی فرآیندهای خراش اغلب به منظور بررسی فرایندهای پرداختکاری مانند سنگ زنی انجام می گیرند. فرآیند سنگ زنی به گونه ای است که تعدادی لبه ساینده با توزیع آماری خاص با سطح قطعه کار درگیر شده و از آن براده برداری می کند. در این تحقیق فرآیند خراش و براده برداری را برای یک تک دانه ساینده از تعداد بیشمار دانه های ساینده قید شده بر روی چرخ سنگ به عنوان یک المان کوچکتر در نظر گرفته می شود. اکنون می توان با یک توزیع آماری فرآیند براده برداری را برای همه لبه های ساینده درگیر در عملیات سنگ زنی بسط و توسعه داد. این امر منتج به بهبود کارایی و کیفیت ماشینکاری بخصوص سنگ زنی شده و همچنین از مکانیک سنگ زنی بینشی وسیع حاصل خواهد شد. پس از ایجاد خراش و بررسی آن، از زاویه ای دیگر فرایند براده برداری مورد مطالعه قرار می گیرد. تاثیر پارامترهای توپوگرافی چرخ سنگ و همچنین تاثیر پارامترهای سینماتیکی و ورودی های فرایند بر روی مکانیزم براده برداری مورد بررسی قرار گرفت. یافته ها حاکی از آن است که افزایش سرعت برشی منجر به تغییر مکانیزم براده برداری از شخم به برش می گردد. شکل دانه های ساینده تاثیر قابل توجهی بر مکانیزمهای براده برداری دارند. در دانه های کند با افزایش عمق برش، پدیده شخم زنی بیشتر اتفاق می افتد و کارایی فرایند کمتر است. اما در دانه های ساینده تیز با یک لبه برنده عکس حالت فوق رخ می دهد. در صورتی که دانه ای در حین فرایند بشکند و چند لبه شود تا حدودی رفتار آن به سمت دانه کند میل می کند.
    کلیدواژگان: سنگ زنی، خراش تک دانه، دانه ساینده، براده برداری
  • شهرام درخشان، کیوان یزدانی صفحات 251-258
    در این کار، یک مدل سه بعدی به منظور بررسی جریان سیال در یک میکروپمپ مگنتوهیدرودینامیک توسعه یافته است. معادلات به صورت عددی با استفاده از روش حجم محدود و الگوریتم سیمپل حل شده اند. در این مطالعه به تحلیل عملکرد میکروپمپ مگنتوهیدرودینامیک پرداخته شده است. به همین منظور، یک میکروپمپ مگنتوهیدرودینامیک که در سال 2000 ساخته شده است، شبیه سازی شده است. این میکروپمپ دارای میکروکانالی با طول 20 میلیمتر، عرض 800 میکرومتر، ارتفاع 380 میکرومتر و الکترودی با طول4 میلیمتر می باشد. شار مغناطیسی اعمال شده 13 میلی تسلا و جریان الکتریکی برای محلول های مختلف متفاوت بوده است (mA140-10). نتایج نشان می دهد که شدت میدان مغناطیسی، جریان الکتریکی و ابعاد هندسی بر عملکرد میکروپمپ های مگنتوهیدرودینامیک تاثیرگذار است. با افزایش شار مغناطیسی و جریان الکتریکی مقدار سرعت متوسط افزایش می یابد. کاهش طول کانال سبب افزایش سرعت متوسط جریان می گردد. همچنین مشاهده می شود که با افزایش عمق کانال سرعت متوسط جریان ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد و در عمق تقریبا 800-700 میکرومتر بیشترین سرعت متوسط حاصل می شود. با افزایش عرض کانال نیز تا مقدار 1500 میکرومتر سرعت افزایش یافته ولی در مقادیر بیشتر از آن تغییری در مقادیر سرعت حاصل نمی شود.
    کلیدواژگان: میکروپمپ، مگنتوهیدرودینامیک، شار مغناطیسی، تحلیل عددی
  • غلام حسین لیاقت، سجاد صیفوری، اکبر علی بیگلو، محمدحسین پل صفحات 259-264
    در این مقاله شبیه سازی عددی بر پایه روش اجزای محدود برای بررسی ضربه کم سرعت قائم، بر روی نانوتیر انجام شده است. ابتدا شبیه سازی برای بدست آوردن مدول الاستیسیته نانوتیرها، با ساختارهای مختلفی از آرایش زیگزاگ و آرمچیر به دو روش ضمنی و صریح و به منظور نشان دادن دقت حل عددی انجام شده است. سپس شبیه سازی ضربه برای نسبت های منظری مختلفی از نانوتیر انجام شده است. شرایط مرزی دو سر ساده و دو سر گیردار، همچنین تاثیر نسبت طول به قطر بر روی تغییر شکل دینامیکی نانوتیر بررسی شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی عددی، با دو روش تحلیلی بر اساس تئوری غیر محلی و برای نانوتیرهای اویلر- برنولی و تیموشنکو مقایسه و تطابق مناسبی مشاهده شده است. همچنین مقایسه مابین نتایج تحلیلی حاصل از نانوتیر اویلر- برنولی و تیموشنکو انجام شده و در هر دو تکیه گاه ساده و گیردار تطابق بسیار مناسبی مشاهده شده است. با افزایش طول نانوتیر صلبیت سازه کاهش یافته و حداکثر خیز افزایش می یابد. با افزایش نسبت منظری(طول به قطر) اثر تغییر شکل محلی بیشتر می شود. همچنین با افزایش پارامتر غیر محلی، تغییر شکل دینامیکی حداکثر وسط نانوتیر، افزایش یافته است.
    کلیدواژگان: روش اجزای محدود صریح، ضربه کم سرعت، شبیه سازی عددی
  • احمدرضا امیددودمان، حامد حسن پور، محمدحسین صادقی، امیر راستی، محمدحسین سعادت بخش صفحات 265-271
    فولاد 4340 AISI یک فولاد کم آلیاژ با استحکام کششی بالا است که کاربردهای متعددی در صنعت دارد. ماشینکاری این فولاد بدلیل داشتن خواص ویژه ای مانند سرعت انتقال حرارت پایین و تمرکز حرارت در موضع برش همواره با مشکلاتی همراه است. از این رو استفاده از سیال های برش در ماشینکاری این فولاد اجتناب ناپذیر می باشد. از سوی دیگر، مشکلات زیست محیطی کاربرد روانکارهای معدنی، صنایع را به استفاده از روغن های زیست سازگار سوق داده است. از جمله ی این سیال های برش، روغن های پایه گیاهی هستند. هدف از انجام این پژوهش، بررسی فرآیند سوراخکاری فولاد آلیاژی 4340 AISI در حضور روانکاری نیمه خشک و با استفاده از روغن پایه گیاهی سویا است. بدین منظور پارامترهای فرآیند سوراخ کاری شامل پیشروی و سرعت برشی در سه سطح و سختی قطعه کار در دو سطح انتخاب گردید. در مجموع تعداد 18 آزمایش توسط ابزار مته کاربیدی پوشش دار صورت گرفت. نتایج نشان داد که روغن پایه گیاهی به خوبی می تواند در فرآیند سوراخکاری با استفاده از روش روانکاری نیمه خشک مورد استفاده قرار گیرد. همچنین پیشروی مهمترین عامل در تعیین نیروی برش و زبری سطح بوده و افزایش آن باعث بالا رفتن نیروی برشی و بدتر شدن کیفیت سطح شد. در ضمن سختی قطعه کار تاثیر قابل ملاحظه ای را بر اندازه ی زبری سطح نشان داد.
    کلیدواژگان: سوراخ کاری، فولاد آلیاژی 4340، سختی قطعه کار، زبری سطح، روغن پایه گیاهی
  • قاسم حیدری نژاد، امیر محمد جدیدی صفحات 272-280
    پیش بینی الگوی جریان باد در اطراف ساختمانهای بلند، بدلیل مطرح شدن مسایلی چون آسایش پیاده رو، مشکل عدم تخلیه آلاینده های مضر در سرعتهای پایین باد و... امروزه جایگاه ویژه ای پیدا کرده است. جریان آشفته باد در اطراف ساختمان بدلیل پیچیدگی های فیزیکی از جمله وجود گوشه های تیز، اثر زمین، وجود گردابه های مختلف و سایر عوامل یکی از بهترین گزینه ها برای ارزیابی دقت و کارآیی مدلهای توربولانسی می باشد. در یک مجموعه ساختمانی علاوه بر دشواری های ذکر شده، تاثیر ساختمانها بر یکدیگر و بوجود آمدن نواحی بسیار پرسرعت در بین ساختمانها باعث می گردد تا برای حصول جوابهای مورد اعتماد از یک شبکه ریز به همراه یک مدل توربولانسی دقیق استفاده شود که موجب افزایش هزینه محاسباتی خواهد شد. مدل DES از روش های نسبتا جدید RANS-LES برای شبیه سازی جریان آشفته است که زمان اجرای شبیه-سازی در آنها نسبت به روش های رایج LES کمتر می باشد. در این مقاله جریان آشفته باد در سرعتهای مختلف بر روی پردیس دانشگاه تربیت مدرس با استفاده از مدل DES شبیه سازی شده و بدلیل تعداد زیاد نقاط شبکه از یک کلاستر به منظور پردازش موازی استفاده شده است. به منظور صحت سنجی، نتایج حاصله از روش DES با مدلهای متداول توربولانسی مانند اسماگورینسکی مقایسه شده اند. نتایج حاکی از آن است که دقت روش DES مطلوب می باشد.
    کلیدواژگان: جریان باد، دانشگاه تربیت مدرس، مدل DES، آسایش پیاده رو، پردازش موازی
  • مجتبی یزدانی، مهدی طالع ماسوله، میلاد حسنوند، ایمان یحیی پور، محمود غفوری تبریزی صفحات 281-290
    در این مقاله روش جدیدی به منظور مدل سازی دو مکانیزم موازی افزونه مقید با سه و چهار درجه آزادی مستقل ارائه شده است. مدلسازی دینامیکی مکانیزمهای افزونه مقید امری پیچیده بوده که در این مقاله و با توجه به ویژگی های ساختاری این دو مکانیزم روشی برای غلبه بر این پیچیدگی ارایه شده است. در این روش هر مکانیزم به چند زیرساختار تقسیم شده و تحلیل های سینماتیکی و روش های مدل سازی دینامیکی نیوتن-اویلر و لاگرانژ بر روی این زیرساختارها پیاده سازی شده اند. با به کارگیری روش لاگرانژ و با استفاده از مقادیر سینماتیکی استخراج شده، مدل دینامیکی هر زیر ساختار در فضای وظیفه به دست آمده است. سپس مدل دینامیکی مجری نهایی، که می توان از آن به عنوان قید مرتبط کننده زیر ساختارها یاد کرد، با استفاده از روش نیوتن-اویلر نوشته و به معادلات مستقل از هم منتج شده است. همچنین دسته بندی بین نیروهای به کار رفته در مدلسازی، نظیر نیروهای محرک انتقال یافته و نیروهای قیدی انجام شده است. در انتها، نتایج بدست آمده از روش فوق با یک نرم افزار شبیه سازی دینامیکی مقایسه شده است. این مقایسه تطابق بین نتایج حاصله از این دو طریق را به خوبی نشان داده است.
    کلیدواژگان: مکانیزم های موازی، تحلیل دینامیکی، روش لاگرانژ، روش نیوتن، اویلر، نرم افزار تحلیل دینامیکی
  • مسعود رخش خورشید، سید حجت هاشمی، حسین مناجاتی زاده صفحات 291-296
    تعیین دمای عدم تبلور مجدد و دماهای شروع و پایان استحاله آستنیت به منظور طراحی عملیات ترمومکانیکی مناسب برای تولید فولادهایAPI اهمیت زیادی دارد. در این پژوهش، از آزمون پیچش گرم با زمان بندی میانگین و پیچش با سرمایش پیوسته پس از آزمون پیچش گرم با زمان بندی واقعی برای تعیین دماهای بحرانی عملیات ترمومکانیکی فولاد API X65 برای اولین بار در داخل کشور استفاده شد. این فولاد وارداتی بوده و کاربردهای گسترده ای در خطوط قطور و پرفشار انتقال گاز طبیعی و شبکه های انتقال نفت ایران دارد. نتایج نشان داد که زمان بندی میانگین برای تعیین دمای عدم تبلور مجدد Tnr روش مناسبی است؛ در حالی که پیچش با سرمایش پیوسته برای تعیین دمای شروع استحاله آستنیت Ar3 و دمای پایان استحاله آستنیت Ar1 مناسب است. نتایج بدست آمده با روابط تجربی براتو و اوچی با هدف بررسی قابلیت اعتماد این روابط برای تعیین دماهای Tnr و Ar3 مقایسه گردید. مقدار خطای نسبی چهار درصد برای هر دو رابطه به دست آمد که نشان دهنده لزوم انجام آزمایشات تجربی برای تعیین دماهای بحرانی عملیات ترمومکانیکی می باشد. با توجه کمبود داده های تجربی می توان از نتایج پژوهش حاضر جهت طراحی عملیات ترمومکانیکی بهینه در داخل کشور با انتخاب محدوده دمایی مناسب جهت انجام مراحل نورد خشن و پرداخت استفاده کرد.
    کلیدواژگان: دماهای استحاله آستنیت به فریت، دمای عدم تبلور مجدد، زمان بندی میانگین، پیچش با سرمایش پیوسته، فولاد خط لوله انتقال گاز
  • شهرام هادیان جزی، مهدی کشمیری، فرید شیخ الاسلام صفحات 297-307
    در این مقاله با در نظر گرفتن امکان لغزش بین پنجه یک ربات و جسم در حین گرفتن جسم، کنترل تطبیقی تعقیب مسیر برای حمل جسم روی زمین توسط یک ربات تک انگشتی مورد بررسی قرار گرفته است. این سیستم، نمونه مناسبی برای بررسی روش های مختلف تحلیل مانند طراحی کنترل کننده ها در سیستم رباتهای همکار در حمل و انجام عملیات مختلف روی اجسام می باشد. در این تحقیق به منظور یکسان سازی معادلات مربوط به تماس اصطکاکی که از نوع معادلات نامساوی هستند با بقیه معادلات سیستم که از نوع معادلات مساوی هستند، فرمول بندی جدیدی برای مدل کردن شرایط تماس اصطکاکی ارائه شده است و با استفاده از این فرمول بندی جدید، دو کنترل-کننده تطبیقی مختلف معرفی شده است. این کنترل کننده ها ضمن اینکه لغزش های ناخواسته ایجاد شده در سرپنجه ربات را کنترل می کنند، حرکت جسم روی مسیر از پیش تعیین شده را نیز کنترل کرده و همزمان پارامترهای نامعین موجود در سیستم را تخمین می زنند. با این تفاوت که کنترل کننده اول جرمهای نامعین سیستم و کنترل کننده دوم ضرایب اصطکاک را تخمین می زنند. نتایج شبیه سازی ارائه شده در این مقاله،کارایی کنترل کننده های معرفی شده را تایید می کنند.
    کلیدواژگان: لغزش ناخواسته، کنترل تطبیقی، تماس اصطکاکی
  • ناصر فتورایی، سیف الله غلامپور، امیرسعید صدیقی صفحات 308-314
    گرفتگی مسیر مایع مغزی نخاعی باعث افزایش فشار اعمالی از سوی این مایع بر دیواره های بطن ها و در نهایت بروز بیماری هیدروسفالی می گردد. این پژوهش به بررسی شاخصی عددی جهت تشخیص بیماری هیدروسفالی غیر ارتباطی پرداخته است. در ابتدا نمودار سرعت در مجرای سیلویوس نمونه سالم به صورت سه بعدی و با استفاده از روش برهمکنش سیال و جامد به دست آمد. این نتیجه با نمودار سرعت مشابه ی که از تصویربرداری CINE-PC-MRI همان نمونه استخراج شده بود مقایسه شد. پس از تایید انطباق دو نمودار، از صحت روش حل و فرضیات به کار گرفته شده اطمینان حاصل شد. عدد رینولدز در مجرای سیلویوس نمونه سالم کمتر از 275/7 و حداکثر فشار مایع مغزی نخاعی نیز 616/3 پاسکال بود. در ادامه شرایط سیستم بطنی برای بیمار هیدروسفالی غیرارتباطی مدلسازی گردید. حداکثر فشار به 2958/5 پاسکال افزایش یافت. با توجه به عامل بیماری، حداکثر فشار مایع مغزی نخاعی بر بافت مغز در مجرای سیلویوس به عنوان شاخصی جهت ارزیابی بیماری هیدروسفالی غیرارتباطی معرفی گردید. در پایان مقادیر فشار محاسبه شده برای مایع مغزی نخاعی و مقادیر فشار اندازه گیرری شده از تست سوزن کمری برای مایع نخاعی مورد مقایسه قرار گرفت. مشخص شد این اعداد با هم متناسب هستند. بر این اساس فشار مایع نخاعی حاصل از تست سوزن کمری به عنوان شاخصی عددی و کاربردی برای تشخیص بیماری معرفی گردید.
    کلیدواژگان: مایع مغزی نخاعی، فشار نخاعی، برهمکنش سیال و جامد، دینامیک سیالات محاسباتی
  • وحید موسی بیکی، جمال زمانی * صفحات 315-322

    بررسی حالت های واماندگی ورق ها و همچنین، رفتار سازه های مقاوم در برابر اثر تخریبی موج حاصل از انفجار، به دلیل اهمیت آن در طراحی سازه های پایدار در برابر بارگذاری انفجاری، مدت ها است که مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در این پژوهش، به بررسی و مقایسه انواع روش های موجود در زمینه شبیه سازی عددی موج انفجار پرداخته شد و پس از بررسی آن ها با نتایج تجربی ورق های مربعی شکل ایزوتروپ کاملا گیردار تحت بارگذاری انفجاری، روش ترکیبی (شامل ترکیب دو روش لاگرانژی- اویلری انتخابی و کانوپ) از نقطه نظر دقت در حل مسائل انفجار با درصد خطای 8/54، دارای دقت بیشتری نسبت به هر یک از روش های لاگرانژی- اویلری انتخابی و کانوپ می باشد. با توجه به این که در روش ترکیبی و همچنین روش کانوپ، جرم معادل TNT برای مواد منفجره مختلف مورد نیاز می باشد، ضریب 1/14 به عنوان جرم معادل TNT برای ماده منفجره C4 بررسی گردید و با استفاده از نمودار تجربی فشار- زمان و رابطه تئوری فشار موج شوک در هوا، این ضریب با درصد خطای مورد قبول، تایید گردید و نمودار فشار و ایمپالس بر حسب زمان برای دو نوع ماده منفجره TNT و C4 با جرم یکسان مورد بررسی قرار گرفت.

    کلیدواژگان: بارگذاری دینامیکی، پاسخ سازه، کانوپ، لاگرانژی، اویلری انتخابی، شبیه سازی عددی
|
  • Nasser Fatouraee, Aisa Rasuli, Mohammad Shafigh Pages 1-6
    Cardiovascular diseases are a major cause of death in the world and are closely related to the dynamics of the blood and arterial wall mechanics. Not only in the cardiovascular system, but also in the whole body system, the heart is the most important organ that if the blood vessels of it blockage, heart function will impaired. Effective solutions to resolve blockage of coronary is the bypass surgery in which a replacement vessel for the blood supplying to the heart is using. So study the behavior of the vessels that use for the bypass is important. The goal of this study is the investigation of the mechanical behavior of saphenous vein by using the tensile biaxial tests. So eight human saphenous samples obtained and the planar biaxial tests were performed on the tissue specimens by applying simultaneous loads along the circumferential and longitudinal directions. Then the measured data were fitted into the four-parameter Fung-type model and also to the five-parameter Mooney–Rivlin model this could be used in finite element packages for numerical analysis. The specimens were stiffer in the longitudinal than in the circumferential direction. The specimens showed some degree of anisotropy.
    Keywords: Nonlinear characteristics, anisotropic tissue, plain stress, Fung model, Mooney, Rivlin model
  • Mahdi Fakoor, Negar Motamen Pages 7-18
    In this paper an efficient algorithm of system design with reliability approach is presented. Using this algorithm in subsystem designing of special systems may lead to systematically optimized design with reliability parameters attitude. By applying item tree parameters including general subsystem parameters into the algorithm and by knowing failure modes and the occurrence rate of each failure mode, the design may be improved and necessary reconsiderations can be applied in order to prevent or reduce the probability of failure mode. First some basic conceptual definitions including reliability, availability, capacity and failure rate is explained then various reliability analysis methods like Fault Tree Analysis (FTA), Failure Mode Effect Analysis (FMEA), Reliability Block Diagram (RBD) and Markov analysis is discussed. Reliability and availability distribution over different phases of unlocking and deploying mechanisms are illustrated using Windchill Solution. Subsequently the effect of the different ranges of failure rates of added components on reliability, availability and capacity of whole system is investigated. By analyzing the reliability and availability of system for different phases, it was found that the whole system is under stable situation at the end of each phase. Also results showed that the reliability, availability and capacity of whole system increased and reached a stable level by minimizing the failure rate of the redundant components.
    Keywords: Reliability, Availability, Fault Tree Analysis (FTA), Markov Analysis, Solar Panel Deployment
  • Saeed Zeinali, Ebrahim Hosseini Pour, Mehdi Shanbedi Pages 19-26
    In this study, forced convective heat transfer and pressure drop behavior of multi walled carbon nanotubes (CNT)-water nanofluid were evaluated under constant heat flux in a circular tube. For this purpose, first, homogeneous aqueous suspension of CNT using gum Arabic (GA) surfactant was prepared in concentrations 0.05%, 0.1% and 0.2% wt. Then, the above mentioned nanofluids were evaluated in Reynolds number range of 800-2000 under constant heat flux. The results indicate a significant increase in convective heat transfer coefficient of nanofluids with the addition of small amounts of CNT in deionized water. Also, heat transfer coefficient is enhanced with increasing concentration and Reynolds number. However, the effect of increasing concentrations of CNT is higher than the increase in Reynolds number. In addition, the pressure drop data on the different concentrations and Reynolds numbers are also investigated. At low weight concentrations of CNT, the deal of pressure drop of nanofluids containing CNT and base fluids is approximately similar and the gap between them is negligible. This means that no extra pump power is required for low concentration CNT/water nanofluid. The maximum increase in heat transfer coefficient is 42.8%, which occurred at Re=2027, and a concentration of 0.2% wt.
    Keywords: Nanofluid, Carbon nanotubes, Gum Arabic, Convective heat Transfer enhancement, Extra pressure drop
  • Seyed Farhad Hosseini, Behnam Moetakef, Imani, Saeid Hadidi Moud Pages 27-36
    The need for complex surfaces in CAD motivates researchers for methods which can produce smooth and visually pleasing surfaces. In this research, a new method is presented for creating compatible cross-sectional curves for surface fitting to certain sections or lofting. In this method, the distribution of section's data points along with basis knot vectors are improved in order to reach a desired smooth surface. In compatibility process, the section curve's degrees and their knot vectors must be set equal before implementing lofting process. Based on proposed algorithm, in this research, the constructed smooth and faired surfaces can be used in many engineering applications such as reverse engineering, biomedical engineering, quality control, etc. The main focus of the method is improvement of data point's distributions and their assigned parameters in a way that by a few iterations, data point's distribution are improved in order to reach a common knot vector for all cross-sectional curves. The method is implemented on some benchmarking examples and its efficiency are confirmed. In addition, the amount of final data point's deviation from the initial section curve is analyzed using the vigorous Hausdorff method. It is worth mentioning that the quality of obtained final surface is visually pleasing. In order to quantitatively confirm that the proposed method will result in smooth and fair surfaces, MVS is used. Finally the application of the method in modeling the root joint zone of a wind turbine blade is presented.
    Keywords: B, spline curve, B, spline surface, Lofting, Common knot vector
  • Hamid Reza Eipakchi, Saeid Abolghasemi, Mahmoud Shariati Pages 37-46
    In this paper, the buckling of rectangular plates subjected to non-uniform in-plane loading is investigated. At first the equilibrium equations of plate based on the first order shear deformation theory have been extracted. The kinematic relations have been assumed based on the von-Karman model and the Hook’s law has been considered as the constitutive equations. The adjacent equilibrium method has been used for deriving the stability equations. The equilibrium equations which are related to the prebuckling stress distribution, have been solved using the differential equations theory. To determine the buckling load of a simply supported plate, the Galerkin method has been used for solving the stability equations which are a system of differential equations with variable coefficients. In this paper, four types of in-plane loading, including the uniform, parabolic, cosine and triangular loading, have been considered and the effects of the plate aspect ratio and thickness on the buckling load has been investigated and the results have been compared with the finite element method and the classical plate theory. The comparison of the results show that for all loading cases, the buckling load computed by the classical plate theory is higher than the value obtained based on first order shear deformation theory.
    Keywords: Non, uniform loading, first order shear deformation theory, Axial Buckling, Galerkin method
  • Farzad Bazdidi, Tehrani, Mohammad Sedaghatnejad, Naeem Ekrami, Iman Vasefi Pages 47-58
    In the present paper, mixed convection of TiO2-water nanofluid in a laminar flow within a vertical rectangular duct is investigated numerically. A single phase and a two phase method is applied to simulate nanoparticles dispersion in the base fluid. An Euler-Lagrange approach is employed to track particles individually. In this approach, the base fluid is assumed to be a continuous phase while the particles are dispersed through it. The presence of particles in the base fluid is modeled as a source term in the momentum and energy equations. Governing equations is discretized using Control Volume based Finite Element Method (CVFEM). Effects of nanoparticles concentration, particles size, aspect ratio of cross section, asymmetrical boundary condition and buoyancy on the hydrodynamics and thermal parameters are presented and discussed. It is observed that increasing nanoparticles concentration enhances heat transfer rate and this enhancement is more considerable in higher aspect ratios. Also, at smaller values of Richardson number (Ri) where the effect of forced convection is more than natural convection, dispersion of nanoparticles in the base fluid improves heat transfer rate more considerably. Whilst an improvement in convective heat transfer is shown to be more than 6.5% at Ri=0.05, it does not exceed 4% at Ri=0.5.
    Keywords: Nanofluids, Vertical duct, Mixed convection, Euler, Lagrange, Asymmetric Thermal Boundary Condition
  • Ebrahim Afshari, Mohsen Dadvar, Ali Reza Khademolhosseini Pages 59-66
    In this paper, the efficiency of Proton membrane exchange (PEM) fuel cell system by using ejector for returning the additional fuel in the fuel supply circuit and comparison with conventional systems, with compressor in fuel supply circuit, are studied. For this purpose a semi - analytical developed model for calculating the amount of efficiency increment, as well as the amount of power saving as a result of employing ejector in the fuel cell return line is provided by extending the previous models. In this developed model the important stack design parameters and ejector design parameters are correlated by presenting a new dimensionless parameter. The results for a typical fuel cell show that the amount of efficiency increment at different values of current density is different and there is a maximum point for it. The amount of power saving as a result of employing ejector compared with fuel cell power is considerable and will increase with increasing the current density. These results indicate that the ejector for those applications that require high power (for instance the transport applications) is more efficient.
    Keywords: PEM fuel cell, Ejector, System efficiency, Fuel return line, semi, analytical model
  • Morteza Dezyani, Shahram Yousefi, Hamid Nakhforoosh, Hossein Dalayeli Pages 67-76
    Compression stiffened panel are the reinforced skins that are mainly subjected to axial compressive load and widely used in aerospace structures. Iterative design loops are the common methods for this type of structures. Design methodology based on structural index concept is a coupled design and analysis method. In this method detail design of the compression stiffened panel is fully accomplished based on the key parameters of structural index and material properties of the panel. The complete design is obtained in single stagein a analytical and explict manner. In this paper the design methodology of stiffened panel using structural index concept is analyzed that could be applied on selective configuration of compression stiffened panel (including selection of stiffener type and the type of the panel: integral or skin-stringer ones). The results extracted and modified from two different approaches to cope with the results of common iteration methods that currently used in the preliminary sizing of stiffened panel. This procedure could be regarded as a near optimum design and therefore would be more conservative with respect to common methods. Final results of the derived methodology are compared with reported and F.E.M results. The results could be regarded as an acceptable design further more they can be used as appropriate starting point in numerical optimization methods.
    Keywords: Compression stiffened panel, Structural index, Optimal design
  • Hamed Fatemi, Alireza Riasi, Seyyed Ahmad Nourbakhsh Pages 77-85

    Nowadays, using renewable energies, specifically ocean wave energy, is of importance in the world. One of the methods by which this energy can be harnessed is through using axial turbines with low head. In this study, performance of an axial turbine ocean wave of Wells type installed on the floating oscillating platform has been numerically studied. The length of the oscillating bed is equal to the wave length of the ocean upon its center the Wells turbine has been installed. This design causes the inlet flow rate to be doubled, which will in turn increase the power. In this way, the governing equations include continuity and momentum equations have been solved considering SST turbulence model.Furthermore, the acquired results have been verified through mesh independency analysis and have been validated by comparison with the available experimental data. The results show that with decreasing the clearance and setting it to 2% of the chord length value, the maximum efficiency, which is approximately 35%, will be gained. Moreover, by varying the angles from 0 to 12° with respect to its tip, achieve higher efficiency in different velocity ratios. On the other hand, employing a blade with variable profile will lead to postponing stall phenomena. Moreover, employing multistage turbines with guide vanes at the mid stage can improve efficiency by 9 percent.

    Keywords: Wells Turbine, ocean wave, Stall, CFD
  • Mohammad Hossein Saberi Moghaddam, Kiumars Mazaheri, Ali Reza Alipoor Pages 86-94
    The present numerical study investigates the effect of a bluff body on outer wall temperature of a micro scale combustor. Combustion of lean premixed hydrogen-air mixture is simulated in two dimensional domain utilizing detailed chemistry of Li et al. (13 species with 19 chemical reactions) and different mass diffusivity for each species. The effect of bluff body in combustor is studied in two viewpoints: shape of bluff body and number of bluff bodies. Two shapes of bluff body, square and triangular shapes, are considered to study the combustion efficiency and outer wall temperature. The results indicate that the shape of bluff body does not have important effect on outer wall temperature. However, triangular shape outer wall temperature is slightly more than square shape. Results also show that combustion efficiency of the square bluff body is larger than the triangular one. In second part, the effect of number of bluff bodies (i.e. one, two and four bluff bodies) on the micro scale combustor is examined on combustion characteristics. With increasing the number of bluff bodies, the outer wall temperature increases. This is due to the formation of a uniform temperature field in the micro scale combustor.
    Keywords: Combustion in small scale, Numerical Simulation, Bluff body, Outer wall temperature
  • Khalili, Khalili, Amir Ashrafi Pages 95-106
    In hydroforming process, applying hydraulic pressure to the inner surface of tube along with axial loads to two ends of tube simultaneously cause the tube to be formed to the die shape. Application of finite element simulation is common practice to predict the geometrical dimensions of the produced part and analysis of probable defects. For finite element simulation, precise mechanical properties of tube material are required. Obtaining these properties from a test similar to the tube hydroforming process is desirable. In this study hydraulic bulge test using T-shape die has been introduced to obtain the stress-strain curve of the tube material. Using hydroforming set-up, several experiments were carried out on C12200 copper samples. Geometrical parameters required to be used in analytical solutions have been identified and the stress-strain curve has been plotted. The results of the proposed experiment have been compared to the results of the tensile test. In addition, the effects of anisotropy on the obtained stress-strain curve of both tests have been determined. The stress-strain curve obtained has been used to plot the forming limit diagram. The bulge test mechanical properties and the forming limit diagram have been applied to simulate the tube bursting and prediction of the final part geometrical dimensions in T-shape tube hydroforming and these results have been compared to the part being experimentally produced by hydroforming. The results show that when stress-strain curve obtained by the proposed experiment is used, there is a good agreement between the simulated hydroformed part and the experimental part.
    Keywords: Hydraulic bulge test, Tensile test, T, shape tube hydroforming, forming limit diagram, finite element simulation
  • Amir Hossein Hadadgar, Mohammad Mashayekhi, Jamshid Parvizian Pages 107-118
    In this paper, the Finite Cell Method (FCM) is used to predict the ductile damage and crack evolution in ductile materials under small strains and nonlinear isotropic hardening conditions. In the first step, a fully coupled elastic-plastic-damage model based on modified Lemaitre ductile damage model was developed and implemented into FCM implicit codes. Also the effect of micro-crack closure, which may dramatically decrease the rate of damage growth under compression, was incorporated and its computational implementation was discussed. The FCM is the result of combining the p-version finite element and fictitious domain methods, and has been shown to be effective in solving problems with complicated geometries for which the meshing procedure can be quite expensive. It, therefore, combines fast and simple mesh generation with a high convergence rate inherited from p-FEM. The performance of the FCM and damage model is verified by means of numerical examples and the results were compared with exprimental observation. The results showed that modified Lemaitre damage model can be used as a quick and accurate tool to predict ductile damage and fracture in metal forming processes.
    Keywords: Ductile damage, Finite cell method, Crack closure effect
  • Mohammad, Reza Ghazavi, Maziar Mohammadzadeh, Akbar Ali Beigloo Pages 119-130
    In this research, dynamic behavior of non-linear finite element model of a drillstring is investigated. By considering total length of drillstring, a three-dimensional timoshenko beam element is employed. In addition the geometric stiffening effect, the added fluid mass and the contact between different parts of the drillstring and the borehole wall has been considered, with a complete model the effects of these factors have been analyzed separately. The equation of motion obtained and full order equations are used to drive the results. For the first time, a domain of drillstring that contact more possibility to occur in this domain is identified. The natural frequencies of the drillstring are evaluated and compared with the available commercial software results and recorded results for the actual drillstring. Coupling of vibrations of model is tested and the effect of linear and non-linear model in analysis of dynamic behavior and vibration of drillstring, especially in contact with the borehole wall and the effect of weight on bit change on the contact at stabilizers are analyzed and for the first time the contact time in each of stabilizers have been evaluated.
    Keywords: Drillstring, Dynamic analysis, Non, linear FE model
  • Jamal Zamani, Mohammad Vahhab Mousavi, Seyed Moahmmad Reza Khalili Pages 131-142
    In this research, a Mach reflection and its effect on explosive free forming of confined cylindrical shells are studied numerically. This shells were manufactured from extruded 6063-T5 Aluminum alloy. The diameter of shell was 1.5 times larger than its length. Its ends were sealed with rigid sheets. The simulation of formation of Mach reflection and plastic response of shell were done with Autodyn hydrocode and coupled Lagrangian - Eulrian spatial discretization. Formation of Mach reflection occurred on end plates. It is observed that the generated pressure in an area that is affected by Mach stem is higher than elsewhere. This phenomena causes rupture in boundaries area of shell to plate connections, before forming process. The maximum of transverse deformation that obtained from this study compared with experimental results which done in explosion mechanic laboratory in K. N. Toosi university of technology. The experimental and numerical results shows more than 93% agreement. Meanwhile, because of blast waves reflection and interaction of waves, coupled Lagrangian - Eulrian method is suitable method for investigation of internal explosion problems. In addition failure modes was simulated with finite element software Abaqus and good agreement was found between the results.
    Keywords: Explosive forming, Mach reflection, Cylindrical Shell, Coupled Lagrangian, Eulrian method
  • Jafar Roshanian, Ali Reza Alemi Naeeni Pages 143-152
    Optimal trajectory planning is an important task which is required in most of guidance missions. This paper introduces a new method that utilizes the most important characteristics of global optimization methods along with a new gradient-based method in a two layered scheme for the trajectory planning. In the first layer to construct a convenient shooting method based algorithm, some of the most important global methods of optimization are used in an information transform structure. Exchanging the information between selected algorithms helps for increasing the efficiency of problem solving. To do this, a comprehensive model for parameterization of the control history is introduced which allows the method to search for the best profile in a variety of different profiles. Results of this layer are transformed to the second layer that uses one of direct methods of solving the optimal control problems. This gradient based method named Radau pseudospectral method using of the results of global methods, completes the optimization process. Finally, developed algorithm is used to find the optimal trajectory of a reentry capsule and effects of the path constraint values on the total heat absorbed is investigated.
    Keywords: hybrid optimization, shooting method, Reentry, Radu pseudospectral
  • Jamal Zamani, Mohammad Vahhab Mousavi, Seyed Moahmmad Reza Khalili Pages 153-162
    In this research, a Mach reflection and its effect on explosive free forming of confined cylindrical shells are studied numerically. This shells were manufactured from extruded 6063-T5 Aluminum alloy. The diameter of shell was 1.5 times larger than its length. Its ends were sealed with rigid sheets. The simulation of formation of Mach reflection and plastic response of shell were done with Autodyn hydrocode and coupled Lagrangian - Eulrian spatial discretization. Formation of Mach reflection occurred on end plates. It is observed that the generated pressure in an area that is affected by Mach stem is higher than elsewhere. This phenomena causes rupture in boundaries area of shell to plate connections, before forming process. The maximum of transverse deformation that obtained from this study compared with experimental results which done in explosion mechanic laboratory in K. N. Toosi university of technology. The experimental and numerical results shows more than 93% agreement. Meanwhile, because of blast waves reflection and interaction of waves, coupled Lagrangian - Eulrian method is suitable method for investigation of internal explosion problems. In addition failure modes was simulated with finite element software Abaqus and good agreement was found between the results.
    Keywords: Explosive forming, Mach reflection, Cylindrical Shell, Coupled Lagrangian, Eulrian method
  • Firooz Bakhtiari Nejad, Alborz Mirzabeigy Pages 163-171
    A vibration absorber is used to reduce vibration of an Euler-Bernoulli beam with elastic supports subjected to a moving oscillator. Dynamic response of the beam under moving harmonic exciter with different moving velocities and different parameters are obtained. The critical velocity of the moving oscillator is determined and absorber parameters are optimized by numerical algorithm and effect of mass and damping on the absorber performance is investigated. When absorber is applied to the beam, effect of crack occurrence on its performance is investigated. Crack is assumed to be open and is modeled by sectional flexibility increase. Two different cases considered for crack severity. In each case, optimal absorber for intact beam is applied and dynamic response of the midpoint of the beam with different velocities of moving exciter is obtained. Results show although crack can increase dynamic deflection of the beam with absorber, dynamic deflection of cracked beam without considering absorber is higher than dynamic deflection of cracked beam with absorber used. It is found that the vibration absorber designed for intact beam keeps its performance in dynamic deflection reduction after crack occurrence and changing in structural dynamic.
    Keywords: Euler, Bernoulli Beam, Elastic Supports, Moving Oscillator, Vibration Absorber, Open Crack
  • Mousa Rezaee, Reza Jahangiri Pages 172-182
    In this study, static/dynamic instability and nonlinear vibrations of FG plates resting on elastic foundation under parametric forcing excitation, are investigated. Based on CPT, applying the von-Karman nonlinear strain–displacement relation and the Hamilton’s principle, the governing nonlinear coupled partial differential equations are derived. By considering six vibration modes, the Galerkin’s procedure is used to reduce the equations of motion to nonlinear Mathieu equations. In the absence of elastic foundation, the validity of the formulation for analyzing the static buckling, dynamic instability and nonlinear deflection is accomplished by comparing the results with those of the literature. Then in the presence of the foundation and by deriving the regions of dynamic instability, it is shown that as the parameters of the foundation increases, the natural frequency and the critical buckling load increase and the dynamic instability occurs at higher excitation frequencies. The frequency response equations in the steady-state condition are derived by applying the multiple scales method, and the parametric resonance is analyzed. Then the conditions of existence and stability of nontrivial solutions are discussed. Moreover, the effects of the system parameters, including excitation frequency, amplitude of excitation, foundation parameters and damping, on the nonlinear dynamics of the FG plate are investigated. Also it is shown that the presence of the foundation has a considerable influence on the resonance characteristic curves.
    Keywords: Dynamic Instability, Pasternak Elastic Foundation, Perturbation Method, Bifurcation, Frequency Response
  • Mahmood Norouzi, Behrooz Zare Vamerzani, Bahar Firoozabadi Pages 183-190
    In this paper, steady creeping motion of non-Newtonian falling drop through a viscous fluid is investigated analytically. Here, the Upper Convected Maxwell model (UCM) is used for drop phase and Newtonian model is considered for external fluid. The perturbation technique is used to solve both exterior and interior flows and Deborah number that indicated the elastic effect is considered as the perturbation parameter. The present solution is derived up to second order of perturbation parameter so the present solution has a suitable accuracy for drops that made from dilute polymeric solutions. We found that the Newtonian drop has a spherical shape during the creeping motion but the non-Newtonian drop loses this shape and takes an oblate form. By increasing the elastic effect, a dimple at the rear end of the drop is created and developed. Here, it is shown that the present results have more agreement with experimental data than the previous analytical studies. The origin of drop deformation is also considered and it is proofed that the elastic property of drop phase creates a concentrated normal stress at the rear end of the drop that causes the dimple shape in this region.
    Keywords: non, Newtonian drop, UCM model, Deborah number, perturbation technique
  • Keramat Malekzadeh, Gholam Hasan Payganeh, Fahimeh Rashed Saghavaz Pages 191-200
    In this paper, the free vibration and low velocity impact response of a sandwich plate with a Magneto Rheological (MR) flexible core have been studied. The rectangular sandwich plate contains a Magneto Rheological (MR) flexible core and two constrained layers. The MR materials have different properties with respect to different magnetic field intensities. The governing equations of motion have been derived using Hamilton principles. The solution of these equations was obtained using Fourier series and analytical systematic procedure. Using the proposed solution method, the natural frequencies, structural loss factors, impact load and transverse deflection of the plate were calculated. Also, the contact force history was derived using a two degrees of freedom spring mass model analytically. The effects of variations of magnetic field intensity on the natural frequency, loss factors, contact force and deformations of the plate and impactor were investigated. In ordre to calculate the equivalent mass of the plate, the obtained fundamental natural frequency from solution of eigen value problem was used. The obtained equivalent mass of the plate was used in analytical spring mass model. The results show that with systematic variation of magnetic field, the magnitudes of transverse stiffness, structural loss factors and maximum contact force can be changed and controlled, respectively.
    Keywords: Magneto Rheological material, Low velocity impact, Vibration, Smart Plate
  • Amir Reza Shahani, Iman Shakeri, Hamed Moayeri Kashani Pages 201-208
    Bolt joints play an important role in the industries, so the estimation of fatigue life of bolts is an essential task. The aim of present study is estimation of fatigue life of connection bolts of two flanges in reinforced cylindrical shell with cutout. Two groups of data are needed for mentioned bolt: fatigue properties of bolt and value of stress of bolt due to applying load to structure. So, two paths have been gone. First, the fatigue properties of bolt have been measured in laboratory according to ISO 3800 standard. For this purpose a specific fixture was designed and manufactured which provided testing different bolts. By doing fatigue experiments, the fatigue properties of mentioned bolt such as fatigue limit and Basquin’s equation constants (fatigue strength coefficient and fatigue strength exponent) have been measured. Fracture mechanism and fracture surface have been investigated, too. Afterward, in the next step the value of stress in bolt that is subjected to mix loading has been calculated by using of FE modeling. Because of problem complexities, cost of three dimensional analysis of this problem increases, so analysis of the problem has been performed by shell-to-solid sub-modeling technique. At the end, by calculating the nominal stress of bolt from FE modeling and using fatigue properties witch obtained from experiments, life of the mentioned bolt has been estimated.
    Keywords: Fatigue life, Bolt, ISO 3800, Reinforced cylindrical shells, Shell, to, Solid Sub, modeling
  • Mehran Mirshams, Ali Jafarsalehi Pages 209-216
    Conceptual design optimization of spacecraft systems is complex and multidisciplinary process. In this case evaluation of the objective functions relies heavily on running iterative simulation models and analysis codes between various subsystems (such as structures, payload, electrical power supply, attitude determination and control, communication, command and data handling).The conventional sequential optimization approaches to such a complex design problem is time consuming, which it does not guarantee to achieve the best compromise among the various competing coupled subsystems and may even lead to non-optimal design. In addition, the design search space can be multi-modal, non-convex with multiple local minima and hence it is time consuming or difficult to rapidly evaluate trade-offs between various subsystems (disciplines). To address these issues, in this paper an efficient surrogate (response surface) model-based multidisciplinary spacecraft systems design optimization technique with discrete and continuous design variables is presented. The methodology is based on the utilization of genetic algorithms (GA) for both system level and discipline level as an optimizer. Surrogate-modeling as an efficient tool is also used to decrease computational cost, in discipline (subsystem) level within a collaborative optimization (CO) framework. Results obtained in this study, show that the method introduced in this paper provides an effective way of improving computational efficiency of a complex space system design such as conceptual design optimization of a spacecraft.
    Keywords: Spacecraft, optimization, Surrogate model, Collaborative Optimization (CO), GA algorithms
  • Hossein Hashemi, Pyman Mosadegh, Rasoul Koosha Pages 217-223

    Polishing is considered as the last and most important step in the manufacturing of optical component. Computer control polishing (CCP) methods are usually used to polish complex surfaces. In this method, material removal is controlled at each point, depending on error at that point. In contact polishing mechanism, tool feed rate is often controlled to eliminate local errors. It means that the higher tool feed rate, the lower material removal would be and vice versa. Tool influence function (TIF) which is defined as the instantaneous material removal under the polishing tool for a given tool motion, is the most important parameter in CCP and its predictability during the polishing process leads to reliable result. In this study, a new spherical tool which can polish complex surfaces by using a 3- axis CNC machine is presented. Because of spherical geometry of both tool and workpiece, tool material removal rate is variable because of changing the angle between tool axis and surface normal vector that leads to variation of relative speed. Tool influence function which depends on tool engagement’s angle was modeled based on Pereston equation. Moreover, the simulation is modeled based on discretization of tool path. To evaluate the methodology, some polishing experimental testes were performed. The experimental results show that a 130 mm spherical convex lens with initial surface roughness of 1.114 micrometer for PV was decreased to 395 nm for PV using the CCP method developed in this study.

    Keywords: Computer Control Polishing, Tool Influence Function, Feed rate control method, Spherical lens, Spherical tool
  • Mahdi Falahati Naghibi, Mahdi Gerdooei, Mohammad Bakhshi, Abdolhamid Gorji Pages 224-232
    In this paper, with the aim of providing a new test pattern for empirical prediction of FLD of 304 stainless steel tube, firstly numerical investigation of hydro-bulging process with various load paths and die geometries has been performed on strain path and plastic instability. Study on geometry of dies has been performed by varying die corner radius (R) and bulging length (W). Here, effect of axial feeding on strain ratio (β) has been studied. In this condition, by increasing of W, strain ratio (β) tends to value of zero that this situation is independent to boundary condition. By increasing of die corner (R) in free loading condition, reduction of β occurs and the strain path approaches to plane strain state; while in loading with axial feeding condition, increasing of R has neglect able effect on strain path and ratio. In loading with axial feeding condition, increase in axial feeding strain ratio (β) is reduced drastically. From the simulated tests, number of 10 tests with distributed loading path on strain diagram was selected for empirical study. Meshed tubes are loaded controllably until tearing and the FLCs have been drawn using strains which were obtained near tearing locations.
    Keywords: Empirical analysis of strain, FEM simulation, FLD, Tube hydroforming
  • Amir Hossein Shamekhi, Amir Mohammad Shamekhi Pages 233-244
    The prerequisite in the majority of control processes is modeling. The model used to design a controller must be both accurate and real-time. Utilizing prevalent approaches of modeling, namely modeling based on (numerically) solving the equations governing the fluid in the combustion chamber, is too time-consuming and not suitable for a control purpose. This paper is to model combustion in an SI engine by means of neural networks and present an accurate and fast-response model for combustion. Obviously, any training procedure of neural networks does involve empirical data acquisition. On the other hand, engine testing is highly expensive, and testing data tables available (in industry) are not sufficient to train neural networks. In this paper, first with the aid of a CFD software, a one-dimensional model of an engine is constructed, and then calibrated using factual experimental data at hand. Afterwards, acquiring data required is performed via the validated CFD model. As a matter of fact, because of not having access to necessary experimental coefficients, calibration is an extremely complicated and time-consuming process. It will be attempted to accomplish and spell out the calibration of the engine model in the GT-Power software, in a scientific practice. After a brief survey on the methods employed in designing the neural networks, modeling of the combustion chamber will be stated. Eventually, the response of the constructed NN model will be compared to the results gained from the GT-Power software, and the great accuracy of the NN model will be indicated.
    Keywords: Spark Ignition Engines, Control, Oriented Modeling, GT, Power Software, Artificial Neural Networks
  • Abdolhamid Azizi, Mehrdad Mohammad Yari Pages 245-250
    The creating scratch by an abrasive grit is mostly investigated to enhance the finishing processes. In grinding many distributed abrasive grits on grinding wheel surface engaged with workpiece to remove material. To investigate the material removal mechanism in grinding process a scratch and removed material by an abrasive grit is assumed and simulated. The results are developed for all engaged abrasive grits on grinding wheel surface. This leads to improve the machining process and taking a deep sight in to the grinding mechanism. By analyzing a creating scratch by a single abrasive grit, the material removal mechanism is scrutinized in a different view. The effect of grinding wheel surface topography and input parameters on material removal mechanism is investigated. Results show that increasing cutting speed leads to changing material removal mechanism from ploughing to cutting. The shape of abrasive grits has more effect on material removal mechanism. In worn grits increasing the cutting depth cause the ploughing to be dominant mechanism in machining. This leads to less cutting efficiency. But in abrasive grits with sharp single cutting edge the converse results is achieved. When grit breaks down and self dressing occurs during machining, the multiple edges are formed on grit and the grit acts like a dull abrasive.
    Keywords: Grinding, Abrasive Scratch, Abrasive Grit, Metal Removal
  • Shahram Derakhshan, Keyvan Yazdani Pages 251-258
    In this work, A 3-dimensional model is developed to investigate fluid flow in a magneto-hydrodynamic micropump. The equations are numerically solved using the finite volume method and the SIMPLE algorithm. This study analyzes the performance of the magnetohydrodynamic micropump. For this purpose, a magnetohydrodynamic micropump built in 2000, is simulated. The micropump has a channel with 20mm length, width of 800, height of 380 and an electrode with 4mm length. The applied magnetic flux density was 13mT and the electric current was different for various solution (10-140 mA). The results show that the intensity of the magnetic field, the electric current and the geometry has an effect on the magnetohyrodynamic micropump performance. By increasing the amount of magnetic flux and electric current the average velocity increases. decreasing the channel length would increase the mean flow velocity. by increasing the channel depth, the mean flow velocity initially increases and then decreases, while at a depth of approximately 700-800 the maximum averaged velocity will be resulted. The velocity increases by Increasing the channel width to 1500, however the velocity remained unchanged for larger values.
    Keywords: Micropump, Magnetohydrodynamic, Magnetic flux, Numerical analysis
  • Gholam Hossein Liaghat, Sajjad Seifoori, Akbar Ali Beigloo, Mohammad Hossein Pol Pages 259-264
    In this article, an improved 3D finite element (FE) model of low velocity transverse impact on armchair and zigzag single-walled carbon nanotubes (SWNTs) has been developed. Numerical examples for estimating the Young’s modulus of nanotubes are presented based on explicit and implicit analysis to illustrate the accuracy of this simulation technique. Based on explicit finite element model, the maximum dynamic deflections of single-walled carbon nanotubes with different boundary conditions, geometries as well as chiralities are obtained and then compared with theory investigation. Impact of a mass on simply supported and clamped nanobeams are investigated by using nonlocal Euler–Bernoulli and Timoshenko beam theory. The simulation results demonstrated good agreement with analytical results based on Euler–Bernoulli and Timoshenko nonlocal theory. When the aspect ratio is increased, the maximum dynamic deflection at the center of the beam is increased for both of the simply supported and the clamped-clamped nanobeams. The inclusion of the nonlocal effect increases the magnitudes of dynamic deflections. The dynamic deflections predicted by the classical theory are always smaller than those predicted by the nonlocal theory due to the nonlocal effects.
    Keywords: Explicit finite element method, Low velocity impact, Numerical Simulation
  • Ahmadreza Omiddodman, Hamed Hassanpour, Mohammad Hossein Sadeghi, Amir Rasti, Mohammad Hossein Saadatbakhsh Pages 265-271
    AISI 4340 steel is a low alloy steel with high tensile strength that has numerous applications in industry. Machinability of this alloy steel has difficulties due to its low heat conduction and high heat concentration in cutting zone. Therefore, use of cutting fluids in machining of this steel is inevitable. On the other hand, environmental problems of using mineral lubricants lead industries into use of biodegradable oils such as Vegetable based cutting fluids. The aim of this study is to investigate the drilling of AISI4340 alloy steel in presence of semi-dry lubricant and using soybean vegetable-based oil. For this purpose, drilling parameters including feed rate and cutting speed at three levels and workpiece hardness at two levels were chosen. Totally 18 experiments were carried out using coated carbide drill. Results revealed that vegetable-based oil can effectively be used in drilling using a semi-dry lubrication method. In addition, feed rate was the most effective parameter on cutting force and surface roughness and by increasing it, the cutting force increased, and the surface quality deteriorated. Also, workpiece hardness showed significant effect on surface roughness.
    Keywords: Drilling, AISI4340, Workpiece Hardness, surface roughness, Vegetable, Base Oil
  • Ghassem Heidarinejad, Amir Mohammad Jadidi Pages 272-280
    Predicting wind flow pattern around high rise building, because of pedestrian comfort, air pollution in weak wind region and etc. has important position in wind engineering. Turbulent wind flow over buildings due to the complexity like sharp corners, ground effect and different vortexes, is one of the best choices to evaluate turbulence methods. Moreover in a campus due to high velocity region between buildings, simulating wind flow is more complex. Therefore reaching acceptable result needs a fine grid with an accurate turbulence model that increases computational cost. DES is hybrid RANS-LES models for simulating turbulent flow which for their characteristic, treat near wall as RANS and farther the wall act as LES model. Consequently in this hybrid model, computational time will decrease compared to traditional LES models. In this article turbulent 3 dimensional wind flow over Tarbiat Modares University with DES method in different wind velocities is simulated. Because cells number is great, parallel processing has been used. For verification, DES results are compared with traditional LES models such as smagorinsky. The results show good agreement with other traditional methods.
    Keywords: wind flow, Tarbiat Modares University, DES Model, Pedestrian comfort, Parallel Processing
  • Mojtaba Yazdani, Mehdi Tale Masouleh, Milad Hasanvand, Iman Yahyapour, Mahmoud Ghafouri Tabrizi Pages 281-290
    This paper aims at obtaining the dynamic models of twoconstraint-over parallel mechanisms (PM) with 3-DOF (degree of freedom) and 4-DOF, the Tripteron and the Quadrupteron. The reasoning used in this paper is based on a judicious concept in detaching the whole mechanism into several subsystems and consecutive synergies between kinematic analysis, Lagrangian and Newtonian approaches. In this regard, the mechanisms are made equivalent to some subsystems and the equations of kinematic constraints are derived for all subsystems. Afterwards upon resorting to Lagrangian approach and blending it with the latter kinematic relations, the dynamic model of each leg in task space is obtained. The dynamic model of the end- effector is written in virtue of Newton-Euler’s approach where yields to three differential equations. Finally, the problem leads to a system of 12 equations for the Tripteron and 16 equations for the Quadrupteron, which do not need usaul simplifications in such problems. For the sake of comparison, the results are put into contrast by the one obtained with a dynamic analyzer software. The results obtained by both approaches are coherent which affirms the correctness of the proposed algorithm.
    Keywords: Dynamic modeling, Tripteron, Quadrupteron, Lagrangian Approach, Newtonian Approach
  • Masoud Rakhsh Khorshid, Sayyed Hojjat Hashemi, Hossein Monajati Pages 291-296
    Thermo-mechanical control processing is used to produce API pipeline steels. To design a proper thermo-mechanical cycle, it is needed to determine the critical temperatures including non-recrystallization temperature (Tnr) and austenite to ferrite transformation start and finish temperatures (Ar3 and Ar1). In this research, average schedule and continuous cooling torsion after a real schedule were used to determine critical temperatures of API X65 steel for the first time in Iran. This steel is imported from abroad and is extensively used in Iran for large diameter, high-pressure gas transportation pipelines and for oil transmission networks. It was found that the average schedule was a proper method to determine Tnr; while, continuous cooling torsion was proper to determine Ar3 and Ar1. The obtained results were compared with Boratto and Ouchi experimental relations with the purpose of evaluating the reliability of these relations for determination of Tnr and Ar3 critical temperatures. The obtained 4 percent relative error from both relations showed the need of conducting the experimental studies. With regard to the lack of experimental data, the obtained results can be used to design the optimum thermo-mechanical control process through the selection of proper temperature ranges for rough and finish rolling stages in domestic manufacturing of the test steel.
    Keywords: Austenite to ferrite transformation temperatures, Non, recrystallization temperature, Average schedule, Continuous cooling torsion test, Gas transportation pipeline steel
  • Shahram Hadian Jazi, Mehdi Keshmiri, Farid Sheikholeslam Pages 297-307
    In this study, considering slippage between a robot end-effector and an object, adaptive control of a one-finger hand manipulating an object is explored. This system is a good sample to develop different techniques such as grasp analysis, grasp synthesis, stability analysis and designing different types of controller for cooperative manipulator systems. Due to the presence of inequality equations in frictional point contact modeling, a novel formulation is developed to replace the equality and inequality equations with a single second order differential equation with switching coefficients. Introducing this new friction contact model, an input-output conventional form is derived using the equality and inequality equations of motion of the system. Using this new form of motion equations, two adaptive controllers with simple update laws are proposed that both of them ensure the asymptotic convergence of the object position tracking as well as slippage control while compensating the system uncertainties. The first controller compensates the uncertain masses of the manipulator links and the object while the second one compensates the uncertain coefficients of friction. Numerical simulation is utilized to evaluate performance of the proposed controllers.
    Keywords: Undesired Slippage, adaptive control, Frictional Contact
  • Nasser Fatouraee, Seifollah Gholampour, Amirsaeed Seddighi Pages 308-314
    Occlusion of cerebrospinal fluid path increases the pressure exerted by the liquid on the walls of the ventricles and ultimately leads to hydrocephalus. This research investigated a numerical index to diagnosis the non-communicating hydrocephalus disease. At first, the diagram of velocity in Sylvius aqueduct of a healthy subject, which was obtained through a 3D FSI analysis, was compared to the similar velocity diagram extracted from CINE-PC-MRI of the same subject. Then after ensuring that the two diagrams coincide with each other, was to make sure that the problem assumptions and solution are correct. The Reynolds number in Sylvius aqueduct of a healthy subject was less than 275.7 and the maximum pressure of CSF was 616.3 Pa. Further, the conditions of ventricular system in a patient suffering from non-communicating hydrocephalus were modeled. The maximum pressure has increased to 2958.5 Pa. Regarding the cause of hydrocephalus, the maximum pressure of CSF on the brain tissue in Sylvius aqueduct was introduced as an index to assess non-communicating hydrocephalus. Finally calculated CSF pressure data of this study were compared to the data obtained through the lumber puncture (LP) test and it was found that these values are proportional to each other. Based on this finding, the CSF pressure obtained by LP test was introduced as a practical numerical index for diagnosis of non-communicating hydrocephalus.
    Keywords: Cerebrospinal fluid, lumber puncture, Fluid Structure Interaction, Computational Fluid Dynamics
  • Vahid Moosabeiki, Jamal Zamani Pages 315-322

    The investigation of failure modes of plates and behavior of various resistive structures to destructive effects of explosive waves, due to its importance in design of blast resistive structures, has been of interest to researchers for a long time. In this study, three different methods of numerical simulation of blast wave issues were carried out to evaluate and compare with the experimental results. As a consequence, by the means of study of clamped isotropic square plates under shock wave loading from various weight and distance of charges, the couple of ALE and ConWep methods were approved to have 8.54 per cent error in comparison with ALE and ConWep methods individually. Given that in the coupled approach and ConWep method, the equivalent weight of TNT for different types of explosives is needed, the equivalent weight of TNT for C4 was estimated by 1.14, and according to the empirical pressure-time chart and empirical equation for pressure in the air, this coefficient was proved to be right and the pressure and impulse charts for TNT and C4 explosives with the same weights was studied.

    Keywords: dynamic loading, Structural response, ConWep, ALE, Numerical Simulations