فهرست مطالب

مهندسی مکانیک مدرس - سال چهاردهم شماره 15 (اسفند 1393)

نشریه مهندسی مکانیک مدرس
سال چهاردهم شماره 15 (اسفند 1393)

  • فوق العاده
  • تاریخ انتشار: 1393/12/20
  • تعداد عناوین: 50
|
  • جواد علیزاده کاکلر، رحمت الله قاجار * صفحات 1-10

    ترک های زیرسطحی بیضوی از انواع ترک های شناسایی شده در سازه های مهندسی به ویژه در شرایط خستگی تماس غلتشی هستند. با توجه به عدم تقارن هندسی در این ترک ها، کوپلینگ مودهای شکست حادث شده و تحت بارگذاری برشی هر سه مود شکست بروز می نماید. در این مطالعه، با محاسبه ضرایب شدت تنش مود ترکیبی ترک های زیرسطحی بیضوی تحت بارگذاری برشی یکنواخت در دو راستا، کوپلینگ مودهای شکست مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور ابتدا مدل اجزا محدود پارامتریک سه بعدی ترک در فضای بی نهایت ایجاد و صحه گذاری شده است. سپس با نزدیک کردن ترک به یکی از سطوح فضا، ضرایب شدت تنش مود ترکیبی برای ضریب منظرهای 0.2-1.0 و نسبت عمق به طول ترک 0.05-1.0 محاسبه شده اند. براساس نتایج به دست آمده، کوپلینگ مودهای شکست زمانی بروز می نماید که ترک حداقل به اندازه طول خود به سطح فضا نزدیک شده باشد. با کاهش عمق ترک تا 0.05، اثر کوپلینگ مودها در بارگذاری برشی موجب افزایش حداقل 65 درصدی ضرایب شدت تنش برشی نسبت به فضای بی نهایت شده و می تواند مود کششی هم اندازه با مود برشی ایجاد نماید. با استفاده از برازش تابع، 6 رابطه تقریبی برای ضرایب شدت تنش مود ترکیبی هر نقطه از جبهه ترک زیرسطحی بیضوی تحت بار برشی یکنواخت در دو راستا ارائه شده است. به کمک این توابع می توان ضرایب شدت تنش ترک زیرسطحی با هر مقدار ضریب منظر و عمق را تحت بار برشی یکنواخت با راستای دلخواه، با خطای نسبی زیر 3/3 و 1درصد به ترتیب برای مود کششی و برشی محاسبه نمود.

    کلیدواژگان: ترک زیرسطحی بیضوی، کوپلینگ مودهای شکست، مود ترکیبی، بار برشی یکنواخت، برازش تابع
  • سید هادی پورحسینی، محمد مقیمان * صفحات 11-16

    در تحقیق حاضر اثر هم سوزی گاز-گازوئیل از طریق تزریق قطرات گازوئیل به درون شعله گاز طبیعی بر درخشندگی و انتقال حرارت تابشی مورد مطالعه قرار گرفته است. تزریق قطرات با استفاده از یک نازل میکرونی تک پاشش با قطر 100 میکرومتر و فشار پاشش 9 بار انجام شده است. برای اندازه گیری تابش درخشانی از یک آشکارساز فوتوولتائیک و برای اندازه گیری تابش کل شعله (ترکیب تابش های حرارتی و درخشانی) از یک ترموپیل استفاده شده است. از تلفیق خاصیت نورتابی ذرات دوده با روش تصویر برداری مادون قرمز، امکان تعیین توزیع کیفی ذرات دوده به عنوان عنصر اصلی تابشی شعله و خصوصیات ظاهری شعله فراهم شده است. نتایج نشان می دهد که هم-سوزی گاز-گازوئیل با افزایش غلظت ذرات دوده، درخشندگی و سطح شعله را در مقایسه با حالت بدون تزریق به ترتیب 38 و 2/5 برابر افزایش می دهد. همچنین در نسبت -هم سوزی گازوئیل به گاز %10 (بر مبنای جرمی)، تغییرات دمای شعله فقط 95 درجه سانتی گراد بوده در حالیکه انتقال حرارت تابشی شعله %52 بهبود یافته است. علت اصلی افزایش انتقال حرارت تابشی در هم سوزی گاز-گازوئیل افزایش ضریب صدور تابش شعله در ناحیه مادون قرمز طیف امواج الکترومغناطیسی می باشد. این در حالی است که تزریق قطرات گازوئیل آلاینده های CO و NO را در مقایسه با حالت بدون تزریق 4 و ppm 35 افزایش می دهد؛ اما به دلیل پایین بودن دبی جرمی تزریق، این افزایش در محدوده استاندارد آلاینده های خروجی قرار دارد.

    کلیدواژگان: گاز طبیعی، هم سوزی، اسپری گازوئیل، انتقال حرارت تابشی
  • فرزان مومنی صفحات 17-23
    این مقاله حاصل پژوهشی بر روی نیروی برا در آغاز پرواز پرندگان، از طریق طراحی و ساخت مدل هایی دینامیک از بال پرندگان، با ابعادی بین نیم تا نزدیک به دو متر، است. متغیرهای پژوهش شامل ابعاد و بسامد نوسان بال ها بوده است. در فرمولبندی های نظری ما، نیروی برای لازم و توان مصرفی اولیه در آغاز پرواز در سامانه ی پروازی پرنده-وار در بسامدی معین به ترتیب متناسب با توان چهارم و توان پنجم ابعاد بال، و در ابعاد معین به ترتیب متناسب توان دوم و توان سوم بسامد، است. نیروی برا می تواند دو فرم تحلیلی داشته باشد. فرم اول برای همین سیستم های ساخته شده در این پژوهش صادق است. فرم دوم مربوط به موقعیتی است که بال ها در آن همواره افقی بوده و فقط بالا و پایین می روند. مهمترین پرسش در این پژوهش، میزان صحت این فرمولبندی های نظری در انطباق با تجربه ی مدل های دینامیکی مصنوعی ساخته شده و نیز با پرواز واقعی پرندگان بوده است. تا آنجا که به نیروی برای اولیه مربوط می شود، برونیابی نتایج نهایی تا ابعاد بزرگ با مدل نظری ما برای پروازی «پرنده-وار» سازگار به نظر می-رسد. با این همه تامین توان احتیاج به تمهیداتی جهت ذخیره سازی موثر انرژی دارد.
    کلیدواژگان: آیرودینامیک، پرواز پرندگان، نیروی بالاران
  • رضا حسن نژاد قدیم، سید جواد میرنصیری صفحات 24-32
    تحقیق حاضر به بررسی ارتعاشات غیرخطی ورق با حداقل یک لبه ی آزاد و دارای ترک فرورفته با طول محدود، واقع در مرکز ورق و به موازات یکی از لبه های ورق می پردازد. با توجه به پیچیدگی معادلات دینامیکی حاکم، از روش گالرکین برای تحلیل مسئله استفاده شده است، از اینرو باید توابع پذیرایی که بتوانند شرایط مرزی حاکم بر لبه ی آزاد ورق را ارضا کنند، انتخاب شوند. در بسیاری از تحقیقات انجام شده در ادبیات فن از توابع تیر که قادر به ارضای شرایط مرزی حاکم بر لبه ی آزاد ورق نیستند استفاده می شود که سبب ایجاد خطای زیاد در محاسبه مقادیر فرکانسها و شکل مودها میگردد. بنابراین در تحقیق حاضر توابع پذیرا جدیدی معرفی می گردد، که به خوبی ناتوانی توابع تیر معادل، در تخمین فرکانس های ورق سالم و ترک دار را مرتفع میسازد و خطای محاسباتی را کاهش می دهد. سپس با استفاده از توابع جدید معرفی شده اثر ضخامت و طول نسبی ترک روی فرکانس طبیعی ورق ترک دار بررسی شده و منحنی های پاسخ فرکانسی که نشانگر وابستگی دامنه و فرکانس هستند برای شرایط مختلف تکیه گاهی استخراج شده است. همچنین اثر افزایش طول ترک روی نحوه تغییر رفتار غیرخطی ورق ترک دار مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور صحه گذاری نتایج، تغییرات فرکانسی سیستم به ازای افزایش طول ترک و ضخامت ورق با نتایج موجود در ادبیات فن مورد مقایسه قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: ورق ترک دار، ارتعاشات غیرخطی، تکیه گاه های آزاد، توابع پذیرا
  • علیرضا تیمورتاش، شهاب نوری فرد صفحات 33-41
    اهمیت پژوهش پیرامون خصوصیات سیالات فوق بحرانی با درنظر گرفتن افزایش کاربرد آن ها در صنایع مختلف غذایی، شیمیایی، پلیمر، نفت و گاز بیش از پیش آشکار می گردد. یکی از مهم ترین خصوصیات این گونه سیالات، ضریب انبساط حرارتی (β) می باشد. در اکثر فرایندهایی که این مولفه در آن ها کاربرد دارد، از فرض گاز ایده ال استفاده شده است. ضعف این مدل آن است که در محدوده نقطه بحرانی، قادر به پیش بینی صحیح ضریب انبساط حرارتی نمی باشد. به همین دلیل در پژوهش حاضر به منظور تعیین ضریب انبساط حرارتی، از معادله حالت ردلیش کوانگ استفاده گردیده و رابطه ای جدید که تابع دما، فشار و ضریب تراکم پذیری می باشد، استخراج شده است. مقایسه رفتار منحنی های حاصل از این رابطه با مقادیر تجربی مطابقت خوبی را نشان می دهد. علاوه بر این انتقال حرارت جابجایی طبیعی سیال فوق بحرانی در کانال عمودی با دیواره های دما ثابت به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. معادلات حاکم به روش حجم محدود و بر پایه الگوریتم سیمپل حل گردیده و پس از اعتبارسنجی با مطالعات پیشین، به مقایسه مشخصه های جریان و انتقال حرارت به ازای ضریب انبساط حرارتی مبتنی بر فرض گاز ایده آل و ضریب انبساط حرارتی حاصل از این تحقیق برای سیال فوق بحرانی پرداخته شده است. در انتها روند تغییرات ضریب انتقال حرارت با فاصله گرفتن سیال از نقطه بحرانی مورد مطالعه قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: جابجایی طبیعی، سیال فوق بحرانی، کانال عمودی، ضریب انبساط حرارتی، معادله حالت ردلیش کوانگ
  • محمود شریعتی، کمال کلاسنگیانی، خلیل فرهنگ دوست صفحات 42-50
    در این تحقیق به بررسی تجربی و عددی انباشتگی کرنش مومسان و رفتار نرم شوندگی پوسته های استوانه ای یک سرگیردار فولادی SS316L با بارگذاری خمشی و مرکب (خمشی- پیچشی) به صورت تناوبی پرداخته شده است. بارگذاری های خمشی به صورت نیرو-کنترل و جابجایی-کنترل است؛ اما در بارگذاری های مرکب، اعمال نیرو فقط به صورت جابجایی-کنترل است. آزمایش های تجربی توسط دستگاه سرو هیدرولیک اینسترون 8802 انجام گردیده است که با بارگذاری نیرو-کنترل با نیروی میانگین غیر صفر تغییر شکل مومسان در چرخه های پیاپی انباشته می گردد که پدیده رچتینگ نام دارد. بر اساس نتایج تجربی، رابطه ی خطی بین انرژی مومسان و نرخ تغییر شکل مومسان مشاهده شد که بیانگر سفتی فیکسچرهای مورد استفاده در آزمایش های تجربی است. در بارگذاری جابجایی-کنترل رفتار نرم شوندگی به دلیل پدیده بیضی شدن در پوسته ها مشاهده می شود و با افزایش دامنه جابجایی، سرعت نرم شوندگی افزایش می یابد. رشد ترک در بارگذاری مرکب به دلیل وجود نیروی پیچشی و خمشی به صورت مایل رشد می کند؛ در حالی که در بارگذاری خمشی رشد ترک به صورت محیطی است. تحلیل عددی توسط نرم افزار آباکوس انجام شده است و با مقایسه ی الگوی سخت شوندگی همگن و الگوی سخت شوندگی غیر خطی همگن/ سینماتیک مشاهده می گردد که الگوی سخت شوندگی غیر خطی همگن/ سینماتیک، رفتار نرم شوندگی و انباشتگی کرنش مومسان پوسته های استوانه ای با بارگذاری خمشی تناوبی را بهتر شبیه سازی می کند.
    کلیدواژگان: پوسته استوانه ای، بارگذاری خمشی تناوبی، بارگذاری مرکب تناوبی، انباشتگی کرنش مومسان و نرم شوندگی، الگوی سخت شوندگی
  • بهنام داودی، بهزاد اسکندری صفحات 51-58
    خواص مناسب سوپرآلیاژها از جمله حفظ استحکام در دماهای بالا و مقاومت خوب به خوردگی باعث شده تا این آلیاژها در صنایع مختلف از جمله صنایع هوافضا، صنایع شیمیایی و پتروشیمی به وسعت مورد استفاده واقع شود. از طرف دیگر وجود همین خواص باعث شده تا سوپرآلیاژها جزء مواد سخت برای ماشینکاری محسوب شوند. از این رو بررسی قابلیت ماشینکاری سوپرآلیاژها از جنبه تئوری و کاربردی اهمیت زیادی پیدا می کند. در تحقیق حاضر، تاثیر پارامترهای ماشینکاری بر عمر ابزار در تراشکاری سوپرآلیاژ پایه آهن-نیکل N-155 بررسی شده است. سرعت برشی و نرخ پیشروی هر کدام در پنج سطح به عنوان متغیرهای براده برداری انتخاب شدند. رابطه ی بین پارامترهای ماشینکاری و متغیر خروجی (عمر ابزار) با استفاده از روش شناسی رویه ی پاسخ مدل سازی شد. نتایج نشان می دهند که تطابق خوبی بین نتایج آزمایش های تجربی و مقادیر پیش بینی شده توسط مدل ریاضی وجود دارد. همچنین از تجزیه و تحلیل واریانس برای بررسی کیفیت مدل برازش شده و متغیرهای مربوطه استفاده گردید و نشان داده شده که سرعت برشی بیش از نرخ پیشروی بر عمر ابزار تاثیرگذار است. همچنین ابزارهای برشی توسط تصاویر حاصل از عکسبرداری الکترونی روبشی مورد مطالعه قرار گرفتند و مکانیزم های سایش ابزار در سرعت های برشی و نرخ پیشروی مختلف بررسی شدند. سایش مالشی و چسبندگی، مکانیزم های سایش غالب هستند. در پایان، با استفاده از تابع مطلوبیت، پارامترهای بهینه ماشینکاری برای به دست آوردن بیشترین عمر ابزار پیش بینی شدند.
    کلیدواژگان: تراشکاری، سوپرآلیاژ پایه آهن، نیکل، مکانیزمهای سایش ابزار، روش شناسی رویه ی پاسخ (RSM)، مدل رگرسیونی
  • مجتبی معصوم نژاد، علی جمالی، نادر نریمان زاده صفحات 59-66
    فیلتر کالمن آنسنتد (UKF) یکی از معروفترین فیلترها جهت تخمین متغیرهای حالت آغشته با نویز گوسی و سفید یک سیستم غیرخطی است. همچنین این فیلتر در تخمین پارامترهای شبکه های عصبی چند لایه ای نیز مورد استفاده قرار می گیرد. شبکه عصبی نوع GMDH یکی از پرکاربردترین شبکه های عصبی است که از توانایی بالایی در مدل سازی داده های پیچیده برخوردار است. در تحقیقات زیادی از روش های گوناگون نظیر تجزیه مقادیر منفرد و الگوریتم ژنتیک برای تعیین ضرایب این شبکه عصبی استفاده شده است. در این مقاله، از فیلتر کالمن آنسنتد جهت تخمین پارامترهای شبکه های عصبی نوع GMDH برای داده های آزمایشگاهی دارای قطعیت و عدم قطعیت استفاده شده است. با استفاده از این روش، ضرایب بر روی جدول داده های آزمایشگاهی بدون درنظر گرفتن نامعینی بدست آمدند و برای بررسی مقاوم بودن مدل بدست آمده در برابر نامعینی های موجود در داده ها از روش مونت کارلو استفاده گردید. نتایج شبیه سازی برای دو جدول داده های آزمایشگاهی چند ورودی- یک خروجی نشان می دهند که الگوریتم ارائه شده نسبت به سایر روش ها، رفتار بسیار مقاومتری در مواجهه با نامعینی ها دارد.
    کلیدواژگان: شبکه های عصبی نوع GMDH، فیلتر کالمن آنسنتد (UKF)، نامعینی، شناسایی پارامترها، شناسایی مدل
  • علی جمالی، بهادر طورانداز، علی چایی بخش صفحات 67-74
    امروزه ارایه مدلهایی که بتواند رفتار سرنشین را در برخورد پیش بینی کند، مورد توجه بسیاری از محققین قرا گرفته است. در این مقاله یک مدل ترکیبی از خودرو و سرنشین برای پیش بینی شتاب وارده به سر سرنشین در تصادف از جلو ارایه می شود. ابتدا برای مدلسازی خودرو یک مدل جرم توده ای دوازده درجه آزادی در نظر گرفته می شود که بتواند شتاب صندلی در تصادف از جلو را پیش بینی کند. در مدل ارایه شده هر عضو خودرو به صورت یک جرم متمرکز در نظر گرفته شده است که توسط فنر و دمپر به اجزای دیگر متصل شده است. سختی و میرایی فنرها و دمپرهای در نظر گرفته شده در این مدل توسط الگوریتم ژنتیک به گو نه ای تعیین می شوند که خطای بین نمودار شتاب صندلی حاصل از این مدل با نتایج آزمایشگاهی کمینه شود. نتایج آزمایشگاهی استفاده شده برای تعیین پارامترها مدل، مربوط به خودروی هوندا آکورد مدل 2001 در سرعت 48 کیلومتر در ساعت است، که توسط شرکت هوندا ارایه شده است. سپس، از مدل بدست آمده با پارامترهای معلوم برای پیش بینی رفتار خودرو در برخورد با دو سرعت 40 و 56 کیلومتر بر ساعت استفاده شده است که مطابقت بسیار خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارد. در ادامه برای محاسبه شتاب وارده بر سر راننده از یک مدل دینامیک چند عضوی برای سرنشین استفاده شده است. شتاب صندلی ناشی از برخورد که با استفاده از مدل قبلی بدست آمده است به عنوان ورودی این مدل در نظر گرفته شده است.
    کلیدواژگان: برخورد، خودرو، بهینه سازی، مدلسازی
  • امیر امینی، مهدی سجودی، سجاد ازگلی صفحات 75-84
    در این نوشتار یک روش نوین جهت حل مسئله ی توافق جمعی در یک سامانه ی چندعاملی متشکل از منیپولاتورهای تک بازو با مفصل انعطاف پذیر، ارائه شده است. این روش مبتنی بر نامساوی های ماتریسی خطی بوده و هدف آن طراحی کنترل گر بازخورد خروجی پویا از مرتبه ی ثابت است که با استفاده از خواص ماتریس لاپلاسی شبکه ی منیپولاتورها، توافق جمعی را محقق سازد. مدل در نظر گرفته شده برای هر منیپولاتور تک بازو، مدلی دقیق است که در آن جمله ای غیرخطی به فرم لیپشیتز در نظر گرفته شده است. در شبکه ی مفروض، هر منیپولاتور به عنوان یک عامل، تنها اطلاعات مربوط به خروجی همسایه های خود را دریافت می کند و لذا طراحی کنترل گر غیر متمرکز است. جهت تضمین توافق جمعی ابتدا سامانه ی چندعاملی، در قالب یک سامانه ابعاد بزرگ نوشته می شود. سپس با استفاده از شروط لازم، دینامیک غیر خطی منیپولاتورها به فرم مناسب تبدیل می گردد. سپس در سامانه حلقه بسته، به منظور تعیین ماتریس های مجهول کنترل گر از تئوری پایداری لیاپانوف استفاده می شود. همچنین با فرض شرطی خاص برای ماتریس مثبت معین و متقارن استفاده شده در قضیه ی لیاپانوف، می توان نامساوی حاصل را به قالب نامساوی های ماتریسی خطی تبدیل کرد و به این ترتیب از روش های تکرارشونده با دقت کمتر برای حل نامساوی های ماتریسی غیر خطی اجتناب کرد. در نهایت نتایج این طراحی، برای مدل آزمایشگاهی منیپولاتور تک بازو با مفصل انعطاف پذیرشبیه سازی و با روش های مشابه پیشین، مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: بازخورد خروجی پویای غیر متمرکز، توافق جمعی، ربات های تک بازو با مفصل انعطاف پذیر_ سامانه های چندعاملی، نامساوی های ماتریسی
  • محمد مهدی قیصری، سیدمهدی میرساجدی صفحات 85-95
    در این تحقیق پسروی گرین های سه بعدی موتورهای سوخت جامد با استفاده از روش منحنی های تراز شبیه سازی شده و سعی بر اینست که با بهره گیری از الگوریتم پیمایش مکعبی بر دقت نتایج افزوده شود. در این راستا و بر مبنای الزامات روش منحنی های تراز، پسروی گرین در طی سه مرحله شبکه بندی، تعیین تابع فاصله و محاسبه پارامترهای پسروی شبیه سازی می گردد. سپس با تمرکز بر مرحله محاسبه پارامترهای پسروی، نقاط ضعف و قوت روش های متداول تسخیر سلولی، المان برشی سه بعدی، مقطعی و هویساید/دلتای دیراک بررسی شده و در ادامه الگوریتم پیمایش مکعبی معرفی و پیاده سازی می شود. به منظور اعتبارسنجی، ابتدا سه گرین ساده استوانه ای، مربعی و شش ضلعی در نظر گرفته شده و عملکرد روش های تسخیر سلولی، المان برشی سه بعدی، مقطعی از نظر دقت و زمان اجرا با روش پیمایش مکعبی مقایسه می شوند. سپس با هدف بررسی توانایی روش جدید در مواجهه با گرین های پیچیده و کاربردی، نتایج پسروی گرین های کونوسیل و NAWC N.13 با دو روش پیمایش مکعبی و هویساید/ دلتای دیراک سنجیده می شود. نتایج به دست آمده نشان می دهد که روش پیمایش مکعبی نسبت به تمام روش های موجود عملکرد مطلوب-تری در محاسبه پارامترهای پسروی دارد.
    کلیدواژگان: پسروی گرین، منحنی های تراز، المان برشی، تسخیر سلولی، پیمایش مکعبی
  • محمدرضا اصغر زاده، کمال جهانی، آرمان کیانپور، مرتضی همایون صادقی صفحات 96-102
    نیاز به تامین انرژی مدارهای کم مصرف الکترونیکی نظیر سنسورها و سیستم های بیسیم در سالهای اخیر مورد توجه محققان زیادی قرار گرفته است.وزن زیاد، عمر محدود باتری ها و همچنین مشکل تعویض آنها، دلایل اصلی برای برداشت انرژی الکتریکی از منابع انرژی محیطی می باشد. در میان منابع مختلف انرژی محیطی، ارتعاشات مکانیکی به دلیل در دسترس بودن رواج زیادی پیدا کرده است. از میان روش های گوناگون برداشت انرژی از ارتعاشات محیطی، روش پیزوالکتریک به دلیل داشتن تاثیرات مساعد کوپل الکتریکی-مکانیکی از روش های خوب برداشت انرژی می باشد. متداول ترین وسیله برداشت کننده انرژی از ارتعاشات، تیر یکسرگیردار با یک یا چند لایه پیزوالکتریک می باشد. در مقاله حاضر، تولید انرژی الکتریکی از ارتعاشات تیر یکسرگیردار ذوزنقه ای اویلر-برنولی، با یک لایه پیزوالکتریک و تحریک پایه، با استفاده از روش پارامترهای توزیع شده بررسی می گردد. در ابتدا، معادلات حرکت سیستم بصورت تحلیلی بدست آمده و سپس با استفاده از روش مودهای فرضی (مربوط به تیر مستطیلی)، فرکانس های طبیعی سیستم محاسبه شده و نمودارهای مربوط به ولتاژ، جریان و توان ارائه گردیده اند. جهت صحه گذاری بر نتایج بدست آمده، نمودارهای ولتاژ، جریان و توان برای پیکره بندی ذوزنقه ای نزدیک به پیکره بندی مستطیلی که نتایج آن در مراجع منتشر شده است، مورد مقایسه قرار می-گیرد. در ادامه، پارامترهای عملکردی برداشت کننده انرژی با پیکره بندی ذوزنقه ای، با تغییرات مقدار مقاومت مصرف کننده انرژی مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد.
    کلیدواژگان: برداشت انرژی، پیزوالکتریک، ارتعاشات، تیرذوزنقه، روش پارامترهای توزیع شده
  • محمد معبودی، مسعود ضیاء بشرحق صفحات 103-110
    معادلات حالت بنیادی، معادلاتی هستند که بر حسب انرژی هلمهولتز صریح شده اند. این معادلات به ویژه در محدوده دمایی کرایوژنیک (دماهای زیر 120 کلوین)، دارای دقت مناسبی در پیش بینی خواص ترموفیزیکی هستند. در این تحقیق، به منظور معرفی قابلیت های این دسته از معادلات حالت در پیش بینی دقیق خواص ترمودینامیکی و کارایی آنان در شبیه سازی سیستم های کرایوژنیکی، طراحی و شبیه سازی رایانه ای چرخه برایتون معکوس دماپایین به منظور تامین نیتروژن مایع مورد نیاز جهت ایجاد شرایط ابررسانایی در یک کیلومتر کابل انتقال قدرت اچ تی اس مدنظر قرار گرفته است. در ابتدا یک کد محاسباتی با استفاده از معادلات حالت بنیادی توسعه داده شده است. مقایسه نتایج با داده های تجربی معتبر، دقت بالای معادلات حالت بنیادی را مورد تایید قرار می دهد. در ادامه با استفاده از کد محاسباتی یک چرخه برایتون معکوس با ظرفیت سرمایش 10 کیلووات طراحی و شبیه سازی شده و اثر پارامترهای مختلف طراحی بر عملکرد آن ارزیابی شده است. به منظور آنالیز حساسیت عملکرد چرخه نسبت به پارامترهای طراحی، نمودارهای مشخصه عملکرد چرخه تحت شرایط عملیاتی مختلف ارائه شده و تاثیر پارامترهای نسبت تراکم، فشار بیشینه، نوع مبرد، بازده مبدل بازیاب و بازده منبسط کننده بر عملکرد چرخه مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به نتایج حاصل از شبیه سازی چرخه مشخص شد که استفاده از مبرد نئون کارایی بهتری را نسبت به مبرد هلیم به دست می دهد. بازده مبدل بازیاب حرارتی اثر چشمگیری بر عملکرد سیکل دارد به نحوی که با افزایش 3 درصدی آن می توان عدد شایستگی سیکل را تا 11 درصد افزایش داد.
    کلیدواژگان: خواص ترمودینامیکی، کرایوژنیک، معادلات حالت، آنالیز حساسیت، چرخه برایتون معکوس
  • محمد مهدی سمندری، کارن ابری نیا، عباس اکبرزاده صفحات 111-118
    اتصال چرخشی یکی از روش های تولید لوله های دولایه، بر مبنای فرآیند فلوفرمینگ، می باشد. این روش جدید دارای پتانسیل بالایی در تولید لوله های دوفلزی جدار نازک و بدون درز است. با استفاده از این روش، آلومینیم (به عنوان لایه ی داخلی یا لایه ی روکش)، و فولاد (به عنوان لایه ی خارجی)، با موفقیت اتصال داده شد و لوله های کامپوزیتی لایه ای تولید شدند. به عنوان پارامترهای مهم برای ایجاد یک اتصال مناسب، اثر پارامترهای درصد کاهش ضخامت کل، ضخامت و استحکام آلومینیم اولیه، بر استحکام اتصال بررسی شد. استحکام اتصال با استفاده از آزمون پوست کنی اندازه گیری و سطوح پوست کنی شده با میکروسکوپ الکترونی روبشی ارزیابی و بررسی شد. نتایج نشان می دهند که درصد کاهش ضخامت تاثیر زیادی بر استحکام و کیفیت اتصال ایجاد شده دارد. با افزایش درصد کاهش ضخامت پس از آستانه ی تغییر شکل (حدود 35%)، استحکام اتصال به سرعت افزایش می یابد تا به استحکام فلز ضعیف تر می رسد و نمونه ها در آزمون پوست کنی از فلز زمینه می شکنند. با نزدیک شدن استحکام دو فلز و کاهش ضخامت اولیه ی لایه ی روکش، به همراه تغییر شکل بیشتر، استحکام اتصال را افزایش می دهند. تصاویر سطح شکست، نشان از افزایش کسر سطحی نواحی اتصال، با بیشتر شدن تغییر شکل، نزدیک شدن استحکام دو فلز و کاهش ضخامت اولیه ی لایه ی روکش دارند. به علاوه، الگوی پراکندگی و شکل نواحی شکست، با افزایش تغییر شکل، از رگه های نامنظم به نواحی تقریبا مستقیم در امتداد طولی تغییر می یابد.
    کلیدواژگان: اتصال چرخشی، استحکام اتصال، پوست کنی، فلوفرمینگ
  • محمدحسین صادقی، محمدحسین سعادتبخش، امیر راستی، حامد حسن پور، احمدرضا امیددودمان صفحات 119-126
    توانایی ساخت یک محصول بر اساس فاکتورهایی همچون تلرانس های ابعادی و هندسی مورد ارزشیابی قرار می گیرد. در واقع مهم ترین عنصر در نقشه ساخت یک قطعه صنعتی، مشخصه های تلرانسی آن است. هدف از تحقیق حاضر، مطالعه تجربی دقت سوراخ تولید شده به کمک فرآیند نوین فرزکاری مارپیچ، بر روی فولاد آلیاژی 4340 می باشد. در این فرآیند، سوراخ توسط ابزار فرزکاری متحرک بر روی یک مسیر مارپیچ تولید می شود. با استفاده از این روش، سوراخی با کیفیت بالا تولید شده و دیگر نیازی به پرداخت کاری (بورینگ) آن نخواهد بود. روش طراحی آزمایش تاگوچی به منظور بررسی اثر پارامترهای فرآیند فرزکاری شامل؛ سرعت برشی، نرخ پیشروی، عمق برش محوری و سختی قطعه کار بر روی تلرانس های ابعادی و هندسی سوراخ به کار گرفته شد. همچنین اثر استفاده از دو روش روان کاری با حداقل سیال برشی و فرزکاری خشک نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که روش فرزکاری مارپیچ می تواند جایگزین مناسبی برای سوراخ کاری سنتی باشد. همچنین سرعت برشی به عنوان اصلی ترین پارامتر، نقش موثری بر بهبود کیفیت سوراخ تولیدی داشت. از سوی دیگر روش روان کاری با حداقل سیال برشی و روغن پایه گیاهی بهترین عملکرد روانکاری را در مقایسه با استفاده از روغن معدنی و ماشینکاری خشک از خود نشان داد.
    کلیدواژگان: فرزکاری مارپیچ، سوراخ کاری، تلرانس های های ابعادی و هندسی، روش حداقل سیال برشی
  • خلیل خلیلی، امیر رضا میان درهویی صفحات 127-136
    مسئله ی ناحیه بندی و افراز مدل های سه بعدی همواره به عنوان یکی از کلیدی ترین ابزارهای مورد استفاده در بسیاری از کاربردهای طراحی به کمک کامپیوتر و گرافیک کامپیوتری مطرح بوده است. یکی از پرکاربردترین روش های ناحیه بندی، که امکان افراز مدل به صورت بهینه ی سراسری را فراهم می کند، الگوریتم تکرارپذیر است. الگوریتم تکرارپذیر، روشی پارامتریک است که بر اساس الگوریتم لوید و تشکیل دیاگرام ورونوی بر روی داده های ابر نقاط، مدل را به صورت بهینه ناحیه بندی می کند. مهمترین عیب این روش که کاربرد آن را محدود می کند، زمان بر بودن آن است. در این مقاله، با بهره گیری از مفهوم ناحیه بندی فازی، راه کاری جهت تعیین تعداد نواحی مورد نیاز برای افراز مدل و در نتیجه ناحیه بندی به صورت غیرپارامتریک و بدون نیاز به تنظیمات اولیه ی کاربر پیشنهاد شده است. همچنین با استفاده از تقریب دیاگرام ورونوی و تشکیل زیر ناحیه های فازی بر روی مدل روشی جدید برای بدست آوردن ناحیه بندی بهینه در زمانی کوتاه تر نسبت به سایر الگوریتم های تکرارپذیر ارائه می شود. روش پیشنهادی جهت اعتبار سنجی بر روی مدلی استاندارد پیاده سازی شده است. مشاهده می گردد که نتایج بدست آمده نسبت به نتایج حاصل از الگوریتم تکرارپذیر بهبود قابل ملاحظه ای دارد که نشان دهنده ی کارآیی این روش در ناحیه بندی مدل های سه بعدی است.
    کلیدواژگان: ناحیه بندی مش، الگوریتم تکرارپذیر، دسته بندی لوید، تقریب دیاگرام ورونوی، نواحی فازی
  • قادر رضازاده، مرتضی صادقی، محمد فتحعلی لو صفحات 137-144
    رفتار وابسته به اندازه مواد موقعی بروز پیدا می کند که اندازه ضخامت یک سازه نزدیک به مقدار پارامتر مشخصه طولی ماده باشد. در چنین مواردی نادیده گرفتن این رفتار ممکن است به نتایج نادرستی منجر شود. در این مقاله اثر شدید وابستگی به اندازه روی رفتار استاتیکی و دینامیکی میکروتیرهای با تحریک الکترواستاتیک مطالعه شده است. نقاط تعادلی میکروتیرهای با جنس طلا و نیکل تعیین شده و نشان داده شده است که به ازاء یک ولتاژ استاتیکی داده شده، اختلاف قابل توجهی بین نقاط تعادلی به دست آمده با تئوری های کلاسیک و تنش کوپل اصلاح شده وجود دارد. از سوی دیگر نشان داده شده است که ولتاژهای پولین استاتیکی و دینامیکی محاسبه شده با تئوری تنش کوپل چندین برابر ولتاژهای به دست آمده با تئوری کلاسیک می باشند. برخی از محققین گذشته از تئوری کلاسیک استفاده نموده و برای پوشش اختلاف قابل توجه نتایج تجربی با تئوری، از مقدار قابل توجهی تنش پسماند کششی فرضی در مدل خود استفاده نموده اند. ولی نتایج این تحقیق نشان می دهد که با استفاده از تئوری تنش کوپل اختلاف نتایج تئوری و تجربی به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: میکروتیر، الکترواستاتیک، تنش کوپل، پولین، پارامتر مشخصه طولی
  • سعید عظیمی باویل علیایی، علی جعفریان دهکردی صفحات 145-154
    تقطیر چند مرحله ای، یکی از سیستم های آب شیرین کن حرارتی است که امروزه به علت بهره وری انرژی و عملکرد بالا بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. پیچیدگی فرآیند و سازوکار های انتقال حرارت متفاوت، این سیستم را از دیگر سیستم های مانند تبخیر ناگهانی متمایز کرده است. وجود فیلم ریزشی روی ردیف های افقی دسته لوله اگر چه موجب افزایش انتقال حرارت می شود اما احتمال رسوب گذاری به ویژه در ردیف های پایینی که ضخامت فیلم کاهش می یابد، را بالا می برد. تبخیر فیلم ریزشی پدیده ای خودافزا است زیرا کاهش ضخامت فیلم ریزشی و افزایش انتقال حرارت را در پی دارد که آن نیز دوباره منجر به افزایش تبخیر می شود. در کار حاضر یک الگوریتم کاربردی برای طراحی ترموهیدرولیکی و سطوح انتقال حرارت ارائه شده است. بر اساس این الگوریتم، توزیع جریان و انتقال حرارت در دسته لوله به صورت عددی شبیه سازی شده است. نتایج حل عددی نشان می دهد که بیشترین میزان تغلیظ و احتمال رسوب گذاری، در پیرامون ناحیه ورودی لوله های ردیف آخر رخ می دهد. همچنین توزیع یکنواخت آب تغذیه روی دسته لوله منجر به توزیع غیریکنواخت تولید بخار در طول لوله ها می شود. کیفیت بخار داخل لوله ها نیز از ورود تا خروج تقریبا به صورت خطی کاهش می یابد در حالیکه سطح عمده هر مقطع از لوله را بخار تشکیل می دهد و فیلم مایع تقطیر شده یک رژیم حلقوی را تجربه می کند. همچنین کاهش کیفیت بخار و عدم تولید بخار یکنواخت، کارایی حرارتی بخش هایی انتهایی لوله را کاهش می دهد.
    کلیدواژگان: تقطیرچند مرحله ای، دسته لوله، تبخیر فیلم ریزشی روی لوله افقی، شبیه سازی عددی
  • بهزاد قدیری، عمید خسروداد، محمدرضا انصاری، حامد حوری جعفری صفحات 155-169
    ناپایداری الاستیک - سیال از جمله مکانیزمهای مهم تحریک در دسته سیلندر مبدلهای حرارتی در معرض جریان عرضی میباشد که منجر به ارتعاش با دامنه بالای سیلندرها و نهایتا ویرانی سازه میشود. جریان در طول مبدل های حرارتی بیشتر به صورت جریان دوفازی می باشد. مطالعه عددی جریانهای دوفازی بدلیل وجود پارامترهای نظیر کسر حجمی و نوع ارتباط دو فاز در سطح مشترک از پیچیدگی زیادی برخوردار است. مطالعات آزمایشگا هی برروی جریانهای دوفازی بسیار پرهزینه و مشکل می باشد، لذا استفاده از مدلهای ریاضی مناسب برای بررسی عدی جریان دوفازی از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. در مقاله حاضر مرز ارتعاش یک سیلندر منعطف با حل جریان دوبعدی، ناپایا، لزج و آشفته در اطراف دسته سیلندرهای استوانه ای در چیدمان مثلثی نرمال(30 درجه) به طور عددی پیش بینی شده است. بر همکنش بین سازه و سیال به صورت کاملا کوپل صورت پذیرفته است. برای تحلیل جریان دوفازی از مدل ریاضی همگن استفاده شده است. در مدل همگن فرض می شود که اختلاف سرعتی بین فاز مایع و فاز گاز موجود نمی باشد. جهت بررسی رفتار جریان دوفازی با مدل همگن، سرعت بحرانی کاهش یافته حول یک سیلندر منعطف احاطه شده توسط دسته سیلندر صلب و منعطف مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که با افزایش کسر حجمی برای جریان، دامنه ارتعاش کاهش یافته و سرعت بحرانی افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: دسته سیلندر، جریان دوفازی، مدل هموژن، ارتعاشات ناشی از جریان
  • مجتبی یزدانی، محمد امین قاسمی، احسان سلطان آبادی صفحات 170-176
    امروزه پوسته های تقویت شده مشبک کامپوزیتی، کاربردهای بسیاری در صنایع هوافضا دارند. این سازه ها شامل یک پوسته خارجی کامپوزیتی است که برای تقویت آن از ریب هایی که به صورت مارپیچ و محیطی، به طور معمول در سطح داخلی پوسته قرار می گیرند، استفاده می شود. یکی از انواع این سازه ها که در ساخت بدنه ی پرتابه های فضایی استفاده می شود، پوسته های مخروطی است. در این پژوهش به بررسی رفتار کمانشی پوسته های کامپوزیتی تقویت شده ی مشبک مخروطی تحت بار محوری پرداخته شده است. برای این منظور از روش تحلیلی – تقریبی و اجزاء محدود استفاده شده و اثر پارامترهای زاویه الیاف در پوسته خارجی، زاویه ریب های مارپیچ، تعداد ریب ها و زاویه راس مخروط بر روی بار کمانشی این سازه ها بررسی شد. در روش تحلیلی – تقریبی، مجموعه ی تقویت کننده ها با یک پوسته که از نظر سفتی معادل با یکدیگر هستند، جایگزین شدند. بر این اساس، ماتریس های سفتی کشش، کوپلینگ و خمشی معادل برای تقویت کننده ها محاسبه شدند. در نهایت با استفاده از روش ریتز، بار کمانشی آنها محاسبه شد. در روش اجزاء محدود نیز با استفاده از نرم افزار انسیس پوسته مخروطی مدل سازی و تحلیل شد. در تحلیل اجزاء محدود، دو نوع مود کمانشی برای این سازه ها مشاهده شد.
    کلیدواژگان: پوسته های کامپوزیتی تقویت شده مشبک مخروطی، بار محوری، روش معادل سازی، حل اجزاء محدود
  • حبیب الله ملاطفی، هژبر مظفری صفحات 177-185
    در این پژوهش تاثیر بکارگیری تکنیک پرکردن هسته لانه زنبوری با فوم پلی اورتان سبک وزن بر رفتار صفحه ای هسته لانه زنبوری مورد بررسی قرار گرفته است. رفتار مکانیکی پلاستیک هسته های لانه زنبوری با استفاده از روش عددی مورد مطالعه قرار گرفت. چهار نوع لانه زنبوری آلومینیومی AL 5052 به صورت خالی و پرشده با فوم تحت بارگذاری فشاری تک جهتی در شرایط شبه استاتیکی و دینامیکی قرار گرفتند. انتخاب هسته های لانه زنبوری به گونه ای لحاظ شد که بتوان تاثیر چگالی نسبی سلول های لانه زنبوری را بر خواصی همچون استحکام فروریزی و ظرفیت جذب انرژی مورد بررسی قرار داد. نتایج تحلیل های اجزاء محدود نشان دادکه بکارگیری فوم در هسته لانه زنبوری می تواند استحکام فروریزی را تا 24 برابر و همچنین ظرفیت جذب انرژی را تا 11 برابر افزایش دهد. در حالی که افزایش چگالی هسته لانه زنبوری موجب کاهش تاثیر فوم بر خواص ذکر شده می گردد. نتایج به دست آمده نشان داد که در شرایط شبه استاتیکی فوم پلی اورتان به خوبی خواص هسته را بهبود می بخشد، در حالی که با افزایش سرعت برخورد و در شرایط دینامیکی تاثیر فوم پلی اورتان بر استحکام فروریزی و ظرفیت جذب انرژی کاهش چشمگیری خواهد داشت. به نحوی که در برخورد با سرعت m/s 100 میزان ظرفیت جذب انرژی در موارد خالی و پرشده با فوم تقریبا یکسان می باشد.
    کلیدواژگان: رفتار صفحه ای، لانه زنبوری، روش اجزاء محدود، استحکام گسیختگی، ظرفیت جذب انرژی، بارگذاری فشاری تک جهتی
  • موسی رضایی، رضا جهانگیری صفحات 186-198
    در این مقاله ارتعاشات غیرخطی صفحات ساندویچی تابعی با بستر پاسترناک غیرخطی که همزمان تحت نیروئی هارمونیک عرضی و استاتیکی درون-صفحه ای قرار دارد، مطالعه شده است. براساس تئوری اصلاح شده تغییر شکل های برشی مرتبه اول صفحات و با بکارگیری تئوری تغییرشکل های بزرگ ون- کارمن و اصل همیلتون، معادلات جزئی و غیرخطی حاکم بر حرکت صفحه استخراج گردید. با اعمال روش گالرکین، معادلات حاکم به معادلات دیفرانسیل معمولی غیرخطی تبدیل گردید و در غیاب بستر، صحت نتایج برای ضرایب تصحیح اصلاح شده تنش های برشی با مقایسه با مراجع، ارائه گردید. سپس با بکارگیری روش مقیاس های چندگانه و ارائه حل غیرخطی مرتبه دوم، آنالیز تشدید اولیه تحت تحریکات عرضی صورت گرفت و معادلات پاسخ فرکانسی، نیروئی و میرائی در حالت ماندگار استخراج شد و شرایط وجود و عدم وجود جواب های چندگانه غیربدیهی برای دامنه پاسخ و پایداری آنها بررسی گردید و نقاط دوشاخگی منحنی های مشخصه دامنه پاسخ استخراج شد و نشان داده شد که با تغییر پارامترهای مساله در محدوده تشدید، پدیده جهش دامنه اتفاق می افتد. سپس با ارائه نتایج عددی تاثیر پارامترهای مساله، شامل: فرکانس تحریک، دامنه نیروی تحریک، دامنه نیروی درون-صفحه ای، ضرایب سفتی بستر و پارامتر میرائی بر دامنه پاسخ مطالعه شد و نشان داده شد که غیرخطینگی بستر تاثیر عمده ای بر منحنی های مشخصه پاسخ می گذارد.
    کلیدواژگان: صفحه ساندویچی تابعی، بستر پاسترناک غیرخطی، تحریک عرضی نیروئی، روش مقیاس های چندگانه، دوشاخگی زینی
  • محرم حبیب نژاد کورایم، علی محمد شافعی، نسیبه کرمی، سعید رفیعی نکو صفحات 199-206
    این مقاله تحقیق در مورد فرمول کلی و راه حل عددی مساله ظرفیت حمل بار دینامیکی بازوی مکانیکی با عضوهای انعطاف را بیان می کند. روش ارائه شده بر اساس مساله کنترل بهینه حلقه باز است. این روش از اصل مینیمم پونتریاگین منتج می شود که یک مساله مقدار مرزی دو نقطه ای را به وجود می آورد. روش غیر مستقیم برای استخراج شرایط بهینگی استفاده شده است. معادلات دینامیکی حرکت سیستم از فرمولاسیون گیبس-اپل و روش مودهای فرضی بدست آمده است. خصوصیات انعطاف پذیری عضو ها بر اساس فرض تئوری تیر تیموشنکو و شکل مودهای مرتبط با آن مدل شده است. از آنجایی که مدل تیر تیموشنکو از دقت بالاتری نسبت به روش اویلر-برنولی برخوردار است، برای مدل سازی انعطاف پذیری در لینک ها مورد استفاده قرار گرفته است. هدف اصلی این پژوهش محاسبه حداکثر بار مجاز یک بازوی مکانیکی با عضوهای انعطاف پذیراست، بطوری که یک مسیر بهینه ایجاد شود. در نهایت مقایسه نتایج شبیه سازی از مدل ارائه شده و نتایج بدست آمده از بستر آزمایشگاهی برای یک بازوی دو درجه آزادی انعطاف پذیر به منظور بررسی روش ارائه شده انجام شده است. کارایی روش پیشنهادی با انجام برخی مطالعات شبیه سازی بر روی بازوی انعطاف پذیردانشگاه علم و صنعت نشان داده شده است. مقایسه داده های استخراجی شبیه سازی و تجربی، اعتبار ادعای قابلیت کنترل در مسیر نقطه به نقطه با روش ارائه شده و قابلیت آن را برای محاسبه ظرفیت حمل بار دینامیکی تایید می کند.
    کلیدواژگان: ظرفیت حمل بار دینامیکی، لینک انعطاف پذیر_ فرمولاسیون گیبس، اپل، کنترل بهینه، اصل مینیمم پونتریاگین
  • سید حسن قرشی خلیل آبادی، بهنام معتکف ایمانی * صفحات 207-217

    سیستم های سروهیدرولیک به علت دقت بالا و نسبت پایین وزن به نیرو کاربرد گسترده ای در شاخه های مختلف صنعت دارند. بهبود همزمان دقت و پاسخ زمانی از نیازهای روز افزون این سیستم ها می باشد. فرمان های حرکت سریع عملگر سروهیدرولیک، باعث تحریک اجزای مکانیکی متصل به آن و ایجاد ارتعاشات نامطلوب می گردد. راه حل توصیه شده برای رفع این مشکل، استفاده از کنترلگر پیشرفته با در نظر گرفتن عدم قطعیت های فرکانس بالای سیستم می باشد. در این پژوهش، کنترلگر مقاوم دو درجه آزادی موقعیت با هدف جلوگیری از ارتعاشات نامطلوب و تامین کارایی مقاوم برای میز سروهیدرولیک طراحی و پیاده سازی شده است. در این راستا اجزای مختلف این سیستم مدل سازی شده و سیستم نامی و عدم قطعیت میز سروهیدرولیک با استفاده از روش جعبه خاکستری شناسائی شده است. کنترلگر مقاوم دو درجه آزادی با روش عمومی نرم بینهایت (∞H) و استفاده از تحلیل μ طراحی شده است. این کنترلگر دارای بلوک پسخور جهت کاهش اثرات عدم قطعیت و نویز و دفع اغتشاش بوده، در حالی که بلوک کنترلگر پیشرو با اصلاح سیگنال فرمان،کارایی را بهبود می بخشد. سیستم کنترلی طراحی شده جهت ردیابی سیگنال های موقعیت سینوسی و ذوزنقه ای بر بستر آزمایش سروهیدرولیک پیاده سازی شده است. مشاهده شد که این سیستم در مقایسه با کنترلگر مقاوم رایج که فقط دارای بلوک پسخور می باشد، عملکرد دقیق تر و پاسخ سریع تری داشته است. نتایج آزمون های گسترده نشان دهنده پاسخ مناسب به اغتشاش، کاهش اثرات نویز و عملکرد مقاوم کنترلگر توسعه یافته در محدوده عدم قطعیت تعریف شده، می باشد.

    کلیدواژگان: کنترلگر مقاوم، کنترلگر دو درجه آزادی، عدم قطعیت، سروهیدرولیک
  • سید جاوید زکوی، محمد نوربخش صفحات 218-224
    در این مقاله، با استفاده از مدل سخت شوندگی سینماتیکی غیرخطی رفتار تغییر شکل های پیش رونده در لوله های زانویی از جنس فولاد کربنی تحت شرایط فشار داخلی ثابت و ممان دینامیکی خارج از صفحه در فرکانس های مشابه اثرات زلزله مورد بررسی عددی قرار می گیرد. زانویی ها دارای قطر خارجی 3/60 میلی متر و ضخامت های 91/3و 54/5 میلی متر بوده و برای هر ضخامت دو شعاع خم هندسی (بلند و کوتاه) در نظر گرفته شده است. ممان خمشی خارج از صفحه در یک انتهای 90 درجه زانویی بوسیله یک ممان پیچشی در انتهای دیگر ایجاد می شود. تجزیه و تحلیل سه بعدی الاستیک و پلاستیک براساس مدل سخت شوندگی سینماتیکی آرمسترانگ-فردریک جهت بررسی رفتار تغییر شکل های پیش رونده انجام شده است. نرخ کرنش های پیش رونده در سیکل های اولیه خیلی بیشتر بوده و با افزایش زمان کاهش می یابد. اگر چه کرنش های جمع شونده در جهت محوری مشاهده نمی شود لکن جهت حداکثر کرنشهای پیش رونده در امتدا محور محیطی مشاهده می شود. همچنین مدل آرمسترانگ-فردریک در پیش بینی کرنش های پیش رونده در ممان های پایین به نتایج تجربی نزدیک و در ممان های بالا نتایج بدست آمده از روش عددی فراتخمین می باشد.
    کلیدواژگان: لوله زانویی، کرنش پیش رونده، سخت شوندگی، ممان دینامیکی خارج از صفحه
  • مریم ملک زاده صفحات 225-230
    در این مقاله، اثر دینامیک چرخ عکس العملی به عنوان عملگر در کنترل سه محوره ماهواره انعطاف پذیرغیرخطی در نظر گرفته شده است. هدف طراحی کنترلر مقاوم غیرخطی برای کنترل موقعیت دورانی ماهواره الاستیک و حذف نوسانات پنلهای آن می باشد. کنترلر اعمالی حاصل از ترکیب روش غیر خطی دینامیک وارون و مقاوم سنتزμ می باشد. برای مقابله با اثرات غیر مینیمم فازی، کنترلر با روش باز تعریف خروجی بهینه سازی می شود. در طراحی کنترلر محدودیت عملگرها در نظر گرفته شده است. فرض شده که فقط سه چرخ عکس العملی نصب شده بر قسمت صلب ماهواره در سه جهت استفاده شود و هیچگونه عملگری بر روی پنل استفاده نشده است. عملکرد کنترلر با توجه به حذف نوسانات پنل، مقاومت نسبت به عدم قطعیتها، حساسیت نسبت به نویز حسگرها و اغتشاشات محیطی و اثرات غیرخطی در مانورهای بزرگ بررسی شده است. در مدلسازی اغتشاشات محیطی تمامی ترمها شامل ضربه، پله، سینوسی و گاوسی در نظر گرفته شده است. شبیه سازی با اعمال دینامیک عملگر، توانایی کنترلر به کار گرفته شده در تعقیب مسیر و حذف نوسانات پنل را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: ماهواره انعطاف پذیرغیرخطی، دینامیک عملگر، وارون دینامیک، سنتز μ
  • محمد دهقانی، سیدعلی اکبر موسویان صفحات 231-240
    مدل سازی ربات های پیوسته، با دو چالش دقت و زمان محاسبات روبرو است. در واقع، مدل های دقیق دارای مشکل حجم بالای محاسباتی می باشند، که منجر به عدم کارایی آن ها در کاربردهایی مانند کنترل برخط می گردد. این مقاله به ارائه روش جدیدی برای مدل سازی دینامیک بدنه ربات های پیوسته می پردازد. در این روش، شکل ربات با تعداد دلخواهی از المان های انحناء-ثابت (کمان دایروی) تخمین زده شده، معادلات دینامیک از روش انرژی لاگرانژ بدست می آیند. برای این منظور، ابتدا معادلات سینماتیک و دینامیک برای یک المان بدست می آیند. سپس، مدل سینماتیک ربات بصورت یک سری از المان های ذکر شده استخراج می گردد. در نهایت، به مدل سازی دینامیک بدنه ربات، با روش اولر-لاگرانژ پرداخته می شود. در این مقاله، دینامیک بدنه انعطاف پذیرربات مورد توجه بوده، و مدل ارائه شده مستقل از نوع سیستم عملگری می باشد. علاوه بر آن، از مشکل حالات تکین محاسباتی، که در حالت صاف بودن المان های انحناء-ثابت اتفاق می افتد، اجتناب شده است. در پایان نیز، داده های حاصل از شبیه سازی مدل توسط نتایج حاصل از آزمون های تجربی صحه گذاری می شوند. نتایج نشان دهنده دقت مناسب مدل در پیش بینی رفتار دینامیک ربات های پیوسته می باشند. همچنین، مدل ارائه شده از لحاظ حجم محاسباتی مناسب بوده، برای کاربردهایی مانند کنترل برخط قابل استفاده است.
    کلیدواژگان: ربات پیوسته، مدل سازی دینامیک، المان انحناء، ثابت
  • فرهنگ هنرور، سید عباس ارحام نمازی صفحات 241-248
    اندازه گیری دقیق سرعت امواج فراصوتی در مواد از اهمیت زیادی برخوردار است و علاوه بر کاربردهای ضخامت سنجی قطعات، برای محاسبه ضرایب الاستیک مواد نیز مورد استفاده قرار می گیرد. در این مقاله سعی خواهد شد با استفاده از روش های پردازش سیگنال، دقت اندازه گیری سرعت امواج فراصوتی افزایش داده شده و عدم قطعیت اندازه گیری سرعت نیز محاسبه شود. بدین منظور از الگوریتم SAGE، که یکی از روش های تخمین به کمک مدلسازی است، استفاده شده است. به کمک این الگوریتم می توان اکوهای دارای همپوشانی در سیگنال فراصوتی را از هم تفکیک نمود و در نتیجه فاصله اکوها را که همان زمان پرواز موج است با دقت اندازه گیری کرد. علاوه بر این، با انجام مدلسازی، تاثیر نویزهای مزاحم موجود در سیگنال نیز تا حد زیادی کاهش می یابد. به منظور ارزیابی روش پیشنهادی، نمونه ای پله ای از جنس فولاد AISI 4140 با ضخامت-های 10، 15، 20 و 25 میلی متر، به روش آزمون فراصوتی غوطه وری مورد آزمایش قرار گرفت. اختلاف زمانی بین اکوها برای پنجاه اندازه گیری مکرر محاسبه و با میانگین گیری از این مقادیر و محاسبه انحراف معیار آن ها مقدار اختلاف زمانی و عدم قطعیت بدست آمده است. با اندازه گیری دقیق ضخامت قطعه با میکرومتر و استفاده از اختلاف زمانی حاصل از مدلسازی، مقدار سرعت صوت و عدم قطعیت آن محاسبه شده است. روش های مختلف مدلسازی در مطالعه حاضر مورد استفاده قرار گرفته و با یکدیگر مقایسه شده اند. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که این روش می تواند عدم قطعیت سرعت صوت را به صورت قابل توجهی بهبود بخشد.
    کلیدواژگان: سرعت صوت، مدلسازی، آزمون فراصوتی، عدم قطعیت، الگوریتم SAGE
  • محمدرضا شبگرد، هادی همت جو صفحات 249-256
    با توجه به این که در فرآیند قالب گیری ماهیچه، سایش فرسایشی جعبه ماهیچه در اثر برخورد ذرات ماسه به بدنه فلزی قالب از چالش های مهم صنایع ریخته گری می باشد، هدف این مقاله بررسی تاثیر جنس، اندازه، زاویه برخورد و فشار پاشش ذرات ماسه و همچنین نوع عملیات حرارتی بر روی میزان سایش فرسایشی فولاد ابزارگرم کار AISI H13 که به طور عمده در ساخت قالب ماهیچه مورد استفاده قرار می گیرد، می باشد. جنس نمونه ها همانند جنس قالب از فولاد AISI H13 انتخاب گردید. جهت انجام تست های سایش نمونه ها از دستگاه پرتاب کننده ماسه که فرآیند قالبگیری ماشینی جعبه ماهیچه را شبیه سازی تجربی می نمود، استفاده گردید. نتایج این تحقیق نشان می دهد میزان سایش فرسایشی نمونه ها تابعی از نوع عملیات حرارتی، زاویه برخورد و میزان فشار پاشش ذرات ماسه می باشد، به طوری که نمونه های کوئنچ تمپر شده بیشترین و نمونه های نیتراسیون شده کمترین میزان سایش فرسایشی را دارند. همچنین تصاویر میکروسکوپ الکترون روبشی (SEM) سطح نمونه ها نشان می دهند با تغییر زاویه برخورد از 20 درجه به 90 درجه، به صورت تدریجی نوع برداشت ماده از مکانیزم برش به شکست تبدیل می گردد و با افزایش فشار از یک مقدار مشخص، ذرات ماسه پس از برخورد با سطح قطعه کار، در روی آن گیر کرده و با ایجاد لایه مخلوط شده مکانیکی موجب کاهش میزان سایش فرسایشی سطح آن می گردند. همچنین نتایج نشان می دهد که میزان سایش هنگام استفاده از ماسه سیلیسی بیشتر از ماسه کرومیتی بوده و با افزایش اندازه ذرات ماسه میزان آن افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: سایش فرسایشی، زاویه برخورد، عملیات حرارتی، فشار پاشش، لایه مخلوط شده مکانیکی
  • محمدمحسن مشکسار، محمد امین رعنایی، احمد افسری، سید یوسف احمدی بروغنی صفحات 257-266
    در این تحقیق، مس خالص تجاری به وسیله ی فرآیند اکستروژن در کانال های هم مقطع زاویه دار (ECAP) طی هشت مرحله در دمای محیط تحت تغییر شکل پلاستیک شدید قرار گرفت. تاثیر تغییر شکل پلاستیک شدید بر ریز ساختار، خواص مکانیکی، هدایت الکتریکی و سایش الکتریکی مس خالص بررسی شد. بعلاوه، تاثیر کرنش اعمالی بر خواص مکانیکی مس اکسترود شده در هر مرحله نیز مطالعه گردید. نتایج حاصل از بررسی ریز ساختار ماده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان دادند که ساختار کریستالی ماده به طور قابل ملاحظه ای تغییر شکل یافته و پس از 4 تا 8 مرحله فرآیند ECAP طیف گسترده ای از دانه های بسیار ریز در محدوده ی نانو و چند صد ناومتر دیده می شوند. خواص مکانیکی پس از هر مرحله انجام فرآیند ECAP توسط آزمون سختی و فشار در دمای محیط اندازه گیری و تغییرات آنها گزارش شده است. با شکل گیری دانه های بسیار ریز (در حدود چند صد نانومتر) درون ساختار کریستالی مس خالص استحکام آن به میزان قابل ملاحظه ای افزایش یافته در حالی که هدایت الکتریکی آن به واسطه ایجاد مرزدانه های بسیار زیاد اندکی کاهش می یابد. از این رو، با استفاده از فرآیند ECAP می توان به مس خالص بسیار ریز دانه با قابلیت استحکام و هدایت الکتریکی بالا دست یافت. علاوه براین نیز با کاهش کرنش اعمالی به میزان 25 درصد در هر مرحله از فرآیند ECAP می توان به استحکام های بالاتر در مس خالص تجاری دست یافت. مقاومت در برابر سایش الکتریکی مس خالص تجاری توسط فرآیند الکتریکی- حرارتی تخلیه ی الکتریکی تعیین شد.
    کلیدواژگان: ساختار کریستالی نانو و بسیار ریز، تغییر شکل پلاستیک شدید، خواص مکانیکی، خواص الکتریکی
  • علیرضا تهور، پویا زرین چنگ، شاهین حیدری صفحات 267-272
    بینی، حفره بینی و سینوس ها بخش هایی از سیستم تنفسی فوقانی می باشند. بینی انجام بسیاری از عملکردهای مهم فیزیولوژیکی، از جمله حرارت، رطوبت و فیلتر نمودن هوا و استنشاق بوی را بر عهده دارد. در گذشته، شبیه سازی جریان هوای آشفته در مجرای بینی، سینوس، گلو و نای انجام شده است.
    از سال 1990، با توسعه پرتونگاری کامپیوتری و دینامیک سیالات محاسباتی، مطالعات عددی بر روی جریان گاز در حفره واقعی بینی انجام شده است. همچنین، دینامیک سیالات محاسباتی برای تحقیق بر روی خواص جریان هوا در نرخ آرام درون مجرای بینی اعمال شده و پیش بینی آن منوط به ذات و هندسه پیچیده و غیر پایای جریان می باشد. بسیاری از مطالعات پیشگام در این زمینه تنها به بررسی حفره بینی بدون سینوس ها به خصوص سینوس فک بالا و یا به مطالعه جریان آرام در مجاری تنفسی پرداخته اند. بنابراین این تحقیق سعی دارد به مطالعه بر روی جریان هوا در تمام فضای سر انسان که هوای تنفسی در آن جریان می یابد، بپردازد. برای این منظور مطالعه بر اساس پرتو نگاری کامپیوتری از سر، گردن و قفسه سینه یک زن 26 ساله بدون مشکل در سیستم تنفسی وی، در بیمارستان شهید چمران شیراز انجام پذیرفته است. نتایج نشان می دهد که در 2 تا 3 سانتیمتر ابتدایی جریان افت به مراتب کمتری (حدود 50 درصد) نسبت به سایر قسمتها دارد و اکثر جریان در نزدیک ناحیه دیواره بین پره بینی مانده و فقط میزان کمی به ناحیه بویایی و مجرای گوش بیرونی گسترش می یابد.
    کلیدواژگان: حفره بینی، دستگاه تنفسی، جریان آشفته، دینامیک سیالات محاسباتی
  • محمد هنرپیشه، وحید زندیان صفحات 273-278
    تنش پسماند تنشی خود متعادل است که بر اثر انجام عملیاتی خاص نظیر جوشکاری در جسم باقی می ماند. روش های مختلفی جهت کاهش تنش های پسماند در نمونه های جوشکاری شده وجود دارد. در این تحقیق پس از آماده سازی سه نمونه جوشکاری شده، یکی از نمونه ها با استفاده از روش حرارتی و نمونه دیگر به روش استفاده از ضربات اولتراسونیک تنش زدایی گردید. نمونه سوم نیز به عنوان نمونه ای که هیچ گونه عملیات تنش زدایی برروی آن صورت نگرفته است، در نظر گرفته شد. جهت تعیین مقدار تنش پسماند هر یک از نمونه ها، از روش سوراخکاری مرکزی استفاده شد و مقدار تنش پسماند موجود در هر سه نمونه در ناحیه متاثر از حرارت جوش تعیین گردید. نتایج نشان داد که مقدار تنشهای پسماند در روش تنش زدایی با استفاده از ضربات اولتراسونیک به مراتب کمتر از نمونه تنش زدایی شده به روش حرارتی و همچنین نمونه بدون انجام عملیات تنش زدایی می باشد. جهت اعتبار بخشی به نتایج حاصل، از روش پراش اشعه ایکس نیز استفاده گردید و نتایج این روش نشان داد که در نمونه تنش زدایی شده با ضربات اولتراسونیک در زاویه θ2 پیکی حاصل نگردید درصورتیکه برای نمونه تنش زدایی شده به روش حرارتی در زاویه حدود 137درجه شدت پیک، نشان از مقداری تنش پسماند در نمونه می باشد.
    کلیدواژگان: تنش پسماند، تنش زدایی، روش سوراخ مرکزی، روش پراش اشعه ایکس
  • محمود چهارطاقی، مجتبی قطعی، علی سمایی نیا، هادی کرابی صفحات 279-289
    پره های توربین های گازی در شرایط مختلف کاری، تحت تاثیر عواملی نظیر خوردگی داغ، سایش و برخورد ذرات خارجی، تخریب می گردند و بر اثر کاهش عمر کاری آن ها، بازده توربین کاهش یافته، نهایتا منجر به تحمیل هزینه های سنگین جهت تعمیرات و جایگزینی پره ها می شوند. هدف از این مقاله بررسی تاثیر خوردگی و آسیب دیدگی پره ها، بر میدان جریان و کارآیی توربین بوسیله شبیه سازی عددی می باشد. به منظور تحلیل رفتار جریان داخلی، حل معادله های بقای جرم، ممنتوم و انرژی با استفاده از شبیه-سازی عددی توربین در محیط نرم افزار انسیس سی اف اکس صورت گرفته است. در این پژوهش، توربینی دوطبقه و با خنک کاری کامل، به صورت سه بعدی، شبیه سازی و نتایج حاصل با نتایج آزمایشگاهی اعتبار سنجی گردیده است. سپس اثرات افزایش لقی نوک پره ی روتور ها به همراه کاهش ضخامت ناشی از خوردگی در لبه ی حمله و فرار پره ها، به طور جداگانه، بر میدان جریان و عمل کرد توربین، در پنج نسبت فشار واقعی، بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که مهم ترین عامل کاهش بازده، افزایش لقی نوک پره های روتور است؛ از طرفی کاهش کارآیی و افزایش ضرایب افت ناشی از آسیب دیدگی لبه ی حمله ی پره ها، تنها اندکی نسبت به لبه ی فرار، تاثیر گذارتر خواهند بود.
    کلیدواژگان: توربین، خوردگی پره، تحلیل سه بعدی، عمل کرد توربین گازی، میدان جریان
  • علی اصغر نادری، غلامحسین رحیمی * صفحات 290-298

    در این مقاله، از ربطه های هندسی ساده برای تعیین ابعاد و هندسه ی یک سازه مشبک مخروطی استفاده شده است و با استفاده از همین رابطه ها و رابطه ی کلاسیک بار کمانشی یک تیر اویلری، بارکمانش بحرانی یک سازه پوسته ای مشبک مخروطی از موادمرکب تحت بار محوری، با روش تحلیلی محاسبه شده است. در ادامه نتایج این تحلیل با نتایج حاصل از آزمایش و نتایج حاصل از تحلیل المان مقایسه شده است. در این مقاله، با بهدست آوردن ضریب طول موثر، از رابطه ی تیر اویلری برای محاسبه کمانش استفاده شده است. نمونه های آزمایشی با یک روش ابتکاری در یک قالب قابل انعطاف از الیاف شیشه با روش رشته پیچی تر، در رزین اپوکسی تولید شده اند. از یک دستگاه کشش برای آزمایش فشاری محوری نمونه ها، استفاده شده است. این دستگاه، بار فشاری را بر حسب جابه جایی نسبی دو انتهای سازه را به دست می دهد. با استفاده از منحنی حاصل از بار-جابه جایی می توان بارکمانش بحرانی سازه را تعیین نمود. دراین آزمایش مدهای واماندگی سازه مشبک همچون کمانش عمومی و شکست ریب مشاهده شد. نتایج آزمایش و المان محدود نشان می دهند، حل تحلیلی در پیشگویی بار کمانش بحرانی سازه برای طراحی اولیه، دارای کارایی مناسبی است. همچنین، حل تحلیلی در پیشگویی بار کمانش بحرانی یک پوسته مشبک مخروطی که دو ریب محیطی نزدیک به انتهای بزرگ آن تقویت شده است، دقیق تر است.

    کلیدواژگان: بارکمانش بحرانی، سازه مشبک مخروطی، طراحی اولیه، مواد مرکب
  • سعید جعفری مهرآبادی، میلاد رئوفی، سهیل ساتوری صفحات 299-306
    در این مقاله، ارتعاشات آزاد ورق قطاعی سوراخدار تابعی مدرج دو بعدی روی بستر الاستیک مورد بررسی قرار گرفته است. فرض شده است که خواص ورق در دو جهت محیط و ضخامت به طور پیوسته بر اساس قانون توانی تغییر کند. در ابتدا معادلات حرکت بر اساس میدان تغییر مکان تئوری مرتبه ی اول تغییر شکل برشی به دست آمده اند. برای حل معادلات مذکور از روش عددی، مشتقات مربعی استفاده شده است. برای بررسی نتایج حاصل از این تحقیق در حل معادلات دو نوع شرط مرزی مختلف شامل تکیه گاه ساده و تکیه گاه گیردار- ساده مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج به دست آمده با نتایج مشابه در مقالات و حل به کمک نرم افزار ANSYS مقایسه شده و از صحت کار انجام شده اطمینان کافی حاصل شده است. در پایان اثر پارامترهای مختلف هندسی وخصوصیات بستر و در کنار آنها تغییرات خواص مصالح بر روی فرکانس های طبیعی ورق، مورد مطالعه قرار گرفته است. بررسی نتایج نشان می دهد که ثابت های قانون توانی و بستر الاستیک برفرکانس های طبیعی سیستم اثرات قابل ملاحظه ای دارند. با انجام این تحقیق می توان دریافت که در سازه های ساخته شده از مواد مدرج تابعی دو بعدی با استفاده از پارامتر های بیشتری می توان ویژگی های ارتعاشی سیستم را نسبت به مواد مدرج تابعی یک بعدی، کنترل کرد.
    کلیدواژگان: ورق قطاعی سوراخدار تابعی مدرج دو بعدی، بستر الاستیک، تئوری مرتبه ی اول تغییر شکل برشی، روش عددی مشتقات مربعی
  • غلامحسن پایگانه، محسن اصفهانیان، سهراب پاکدل بناب صفحات 307-315
    هدف از انجام این تحقیق، مطالعه امکان سنجی و طراحی سیستم قوای محرکه هیبرید هیدرولیک برای خودروی خدمات شهری به منظور بازیابی و ذخیره انرژی جنبشی و استفاده مجدد آن در تامین توان رانشی خودرو می باشد. سیستم قوای محرکه هیبرید هیدرولیک شامل موتور احتراق داخلی، پمپ/موتور هیدرولیکی و انباره هیدرولیکی به عنوان منبع ذخیره انرژی می باشد. در این تحقیق از ساختار موازی برای سیستم قوای محرکه استفاده شده است. در مرحله اول مطالعه امکان سنجی فنی استفاده از سیستم قوای محرکه هیبرید هیدرولیک به منظور کاهش مصرف سوخت انجام گرفته است. در این تحقیق کامیون اکسور 1828 به عنوان خودروی هدف انتخاب شده است و با توجه به منحصر به فرد بودن سیکل رانندگی خودروی خدمات شهری جهت افزایش اعتبار نتایج امکان سنجی و طراحی، سیکل رانندگی خودروی خدمات شهری تهران استخراج شد. استخراج سیکل رانندگی خودروی خدمات شهری با بررسی سیکل حرکتی یک خودرو در روزهای کاری مختلف بدست آمده است. در مرحله بعد اندازه و نوع المان های هیبرید هیدرولیک با هدف بازیابی انرژی جنبشی خودرو در سیکل رانندگی استخراج شده، طراحی و انتخاب شده است. براساس طراحی های انجام شده، با استفاده از سیستم قوای محرکه هیبرید هیدرولیک، 17 درصد از انرژی ترمزی خودرو در طول یک سیکل رانندگی بازیابی و مجددا استفاده می شود.
    کلیدواژگان: خودروی خدمات شهری، قوای محرکه هیبرید هیدرولیک، ترمز بازیاب، سیکل رانندگی
  • بهزاد دمیرچی، میلاد ریسمانیان، محمد سعید سعیدی، بهار فیروزآبادی صفحات 316-322
    با گسترش روزافزون صنعت داروسازی و ساخت داروهایی با عملکرد مشخص، انتقال آن به داخل سلول نیز از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. غشا سلول در برابر ترکیبات آب دوست غیر قابل نفوذ است و مکانیزم های انتقال اختصاصی برای نفوذ آن ها مورد نیاز است. بنابراین لزوم پیدا کردن راهی برای تسهیل عبور این داروها از غشا سلول مطرح است. در این بین پپتایدهای با قابلیت نفوذ به سلول نشان دادند که می توانند به عنوان حامل دارو مورد استفاده قرار گیرند چراکه توانایی عبور از غشا بدون نیاز به انرژی یا ریسپتور را دارا می باشند. در این پروژه به بررسی عبور یکی از این پپتایدها به نام پنتراتین از غشا سلول توسط شبیه سازی دینامیک مولکولی هدفمند با سرعت ثابت و با استفاده از روش دانه درشت مارتینی پرداخته شده است. ابتدا در یک شبیه سازی تعادلی جهت گیری پپتاید طی نزدیک شدن و نشستن بر روی غشا بررسی و نشان داده شد که برای بررسی فرآیند نفوذ آن به داخل سلول، نیازمند استفاده از دینامیک مولکولی هدفمند می باشیم. سد انرژی پیش روی این پپتاید برای نفوذ به داخل سلول و انتشار آن در داخل غشا بررسی شده است. در این پژوهش نشان داده می شود که تشکیل حفره آب برای نفوذ این پپتاید به داخل سلول باعث شکسته شدن سد انرژی و عبور آسان آن از غشا سلول می شود که با نتایج پژوهش های پیشین همخوانی دارد. همچنین میزان سد انرژی برای عبور این پپتاید از غشا 110 کیلوژول بر مول بدست آمد.
    کلیدواژگان: انتقال دارو، دینامیک مولکولی دانه درشت، دینامیک مولکولی هدفمند، محاسبه سد انرژی
  • علی بخششی، کوروش خورشیدی صفحات 323-330
    در این مطالعه به تحلیل ارتعاش آزاد ورق های نانو مستطیلی تابعی مدرج در محیط حرارتی پرداخته شده است. جهت بدست آوردن فرکانس های طبیعی ورق در مقیاس نانو از تئوری تنش کوپل اصلاح شده با بکارگیری فرضیات تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول استفاده شده است. تئوری تنش کوپل اصلاح شده یک تئوری غیرکلاسیک می باشد. در این تئوری پارامتر مقیاس طول مربوط به ریز ساختارهای ماده ورق بکار گرفته می شود. تئوری های غیر کلاسیک از جمله تئوری تنش کوپل قادر به تفسیر صحیح اثرات ریز ساختارها بر رفتار ارتعاشی ورق هستند که پیش از این تئوری های کلاسیک قادر به تفسیر این اثرات نبودند. مواد تابعی مدرج دارای خواصی متغیر براساس تابع نمایی در راستای ضخامت می باشند که از تغییرات ضریب پواسون صرف نظر شده است. به منظور اعتبارسنجی روش حاضر، نتایج عددی مقادیر فرکانسی برای ورق های تابعی مدرج و نانو ورق های مستطیلی به صورت مجزا با مراجع مقایسه شده است. در نهایت تاثیر پارامترهای مختلف از قبیل; ضریب توانی نسبت حجمی، نسبت ضخامت به پارامتر مقیاس طول، نسبت طول به عرض ورق، نسبت طول به ضخامت ورق روی فرکانسهای طبیعی ورق در محیط های حرارتی با دماهای مختلف ارائه و با جزییات مورد بحث و ارزیابی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: ارتعاش آزاد، نانو ورق های تابعی مدرج، محیط حرارتی، تئوری تنش کوپل اصلاح شده
  • هادی رمضانی، سیدعلی اصغر اکبری موسوی * صفحات 331-336

    در این پژوهش، جوشکاری غیرمشابه سوپر آلیاژ پایه نیکل اینکونل 625 به فولاد استحکام بالای کوئنچ تمپرشدهA517 Gr.B با استفاده از لیزر پالسی مورد بررسی قرار گرفت. این اتصال دارای کاربردهای ویژه در صنایع زیردریایی می باشد. پس از جوشکاری، ریز ساختار مناطق مختلف اتصال بهینه که شامل فلز جوش و مناطق متاثر از حرارت می باشد، با استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد بررسی قرار گرفت. بررسی ها نشان دهنده وجود ساختار دندریتی ظریف در فلز جوش بوده که رسوبات کاربید نیوبیوم و فاز یوتکتیک لاوه در ریز ساختار آن به وفور یافت می شوند. نتایج آنالیز عنصری نشانگر جدایش مولیبدن و نایوبیوم به مناطق بین دندریتی در فلز جوش می باشد. رشد دانه در ناحیه HAZ سوپر آلیاژ پایه نیکل رخ نداده ولی رسوبات بسیار ریزی در این نواحی تشکیل گردیدند. در فصل مشترک فولاد و فلز جوش، شاهد تشکیل یک ناحیه انتقالی با عرض تقریبی 65 میکرومتر خواهیم بود که شامل یک ناحیه مارتنزیتی (10-20 میکرومتر) در امتداد مرز جوش و یک ناحیه آستنیتی همراه با مقادیر بسیار کمی فریت در نزدیکی فلز پایه خواهیم بود. استحکام کششی و ریز سختی سنجی مقطع اتصال نمونه بهینه مورد بررسی قرار گرفت. رفتار الکتروشیمیایی فلز جوش در محلول %5/3 وزنی NaCl در دمای اتاق با استفاده از پلاریزاسیون پتانسیودینامیک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مقاومت در برابر خوردگی فلز جوش کمتر از اینکونل و بیشتر از فولاد می باشد. با انتخاب بهینه پارامترهای جوشکاری، امکان دست یابی به جوشی سالم بانفوذ کامل میسر گردید.

    کلیدواژگان: اینکونل 625، فولاد استحکام بالای کوئنچ تمپرشده، جوش لیزر، خواص مکانیکی، خواص خوردگی
  • امیر فرهنگ ستوده، مجید عمیدپور، مهرانگیز قاضی صفحات 337-344
    هدف از ارائه این مقاله دستیابی به بیشترین بازیافت حرارتی در مبدل های حرارتی صفحه ای- فین دار با در نظر گرفتن حجم و مساحت انتقال حرارت ثابت در یک اختلاف فشار معین برای هر جریان می باشد. این مقاله روشی را برای انتخاب سطوح و طراحی مبدل های حرارتی صفحه ای فین دار که در آن بیشترین افت فشار مجاز در یک حجم و سطح انتقال حرارت ثابت مورد استفاده قرار بگیرد، ارائه می نماید. مبدل های حرارتی صفحه ای فین دار متعددی با داشتن اختلاف در نوع فین، هندسه فین و ابعاد مبدل حرارتی(طول، عرض و ارتفاع) شرط حجم و سطح انتقال حرارت ثابت را ارضاء می نمایند. اعمال شرط استفاده از بیشترین افت فشار مجاز و از آن جایی که نوع فین و ابعاد مبدل حرارتی با در نظر گرفتن شرط حجم و سطح ثابت و بدست می آید باعث می گردد که با استفاده از مدل سازی حرارتی و هیدرولیکی دماهای خروجی هر جریان را در هر مبدل حرارتی بدست آورد. مبدل حرارتی که دارای بیشترین دمای خروجی جریان سرد باشد به عنوان بهترین مبدل حرارتی از دیدگاه بیشترین بازیافت حرارتی انتخاب می گردد. در این مقاله از یک پیش گرمکن متداول یک نیروگاه توربین گاز به که از نوع مبدل های حرارتی صفحه ای فین دار می باشد، به عنوان مطالعه موردی به منظور اعمال روش ارایه شده استفاده شده است.
    کلیدواژگان: مبدل های حرارتی صفحه ای، فین دار، بازیافت انرژی، افت فشار، سطح انتقال حرارت، انتخاب سطح
  • رحمت الله قاجار، سید محمد نوید قریشی صفحات 345-351
    تحلیل خستگی یکی از مهمترین بخش های طراحی سکوهای فراساحلی است. این تحلیل با توجه به وجود نیروهای متناوب ناشی از امواج، جریانات دریایی، باد و غیره در محیط دریا از اهمیت ویژه ای برخوردار است. یکی از متداول ترین راه ها برای محاسبه عمر خستگی سکوهای دریایی استفاده از روش تنش نقطه حاد می باشد. در این روش تنش در پای جوش توسط برون یابی از توزیع تنش در مجاورت جوش که توسط روش اجزای محدود یا با استفاده از اندازه گیری کرنش بدست آمده است، تخمین زده می شود. در این مقاله برای محاسبه عمر خستگی سکوی حفاری نیمه شناور امیرکبیر ابتدا با توجه به اطلاعات و ابعاد موجود این سکو مدل سازی می شود. سپس با توجه به شرایط محیطی دریای خزر نیروهای هیدرودینامیکی وارده بر سکو ناشی از امواج دریا، جریان دریایی و باد محاسبه می شوند. در ادامه نیروهای هیدرودینامیکی محاسبه شده به سکو منتقل می شوند و میدان های تنش و کرنش ناشی از این نیروهای هیدرودینامیکی در کل سکو تعیین می گردد. با توجه به توزیع تنش و کرنش، محل اتصال ستون و پانتون به عنوان اتصال بحرانی در کل سکو شناسایی و عمر خستگی آن به روش تنش نقطه حاد با استفاده از برون یابی خطی و درجه دوم محاسبه می گردد.
    کلیدواژگان: سکوی حفاری نیمه شناور، نیروهای هیدرودینامیکی، خستگی، تنش نقطه حاد
  • احسان علیزاده، سید سینا حسینی، علیرضا ریاسی صفحات 352-360
    نوسانات شدید فشار ناشی از طناب گردابه در مخروطی زیر چرخ و لوله مکش پمپ-توربین در عملکرد بار جزئی حالت توربینی، باعث ایجاد ارتعاشات شدید، سر و صدا و افت عملکرد می شود. متداول ترین روش برای کاهش این نوسانات تزریق هوا از محور توربین است. این روش دارای مشکلاتی نظیر تاثیر منفی بر بازده، هزینه زیاد و پیچیدگی فنی بالا می باشد. در این مقاله، به منظور غلبه بر این مشکلات، ایجاد شیار بر روی سطح مخروطی چرخ به منظور کاهش نوسانات و تغییرات فشار در لوله مکش و به تبع آن کاهش ارتعاشات توربین در دو حالت پمپی و توربینی مطالعه شده است. در این راستا ابتدا هندسه ی چرخ و لوله مکش بر اساس مشخصات هیدرولیکی و اطلاعات موجود از نیروگاه سیاه بیشه طراحی شده است. در ادامه میدان سه بعدی جریان با استفاده از نرم افزار Ansys CFX تحلیل و درستی نتایج با بررسی استقلال حل از شبکه و مقایسه ی با نتایج تجربی راستی آزمایی شده اند. بیشترین اختلاف بین عملکرد طراحی انجام شده و طرح واقعی کمتر از 2 درصد می باشد. نتایج نشان می دهد که ایجاد شیار بروی سطح مخروطی چرخ در حالت توربینی باعث افزایش سرعت زیر مخروطی چرخ، کاهش تغییرات فشار و همچنین کاهش مساحت نواحی کم فشار در ابتدای لوله مکش می شود. بیشترین کاهش تغییرات فشار در ایتدای لوله مکش در دو وضعیت بازشدگی پره های هادی کمتر از 60 % و بیشتر از 90% نقطه اسمی اتفاق می افتد. افزون بر این، حداکثر افت بازده در طرح اصلاح شده کمتر از 3/0 درصد بوده است.
    کلیدواژگان: پمپ، توربین، نوسانات فشار، شیار، مخروطی چرخ، طناب گردابه
  • علی حبیبی زاده، سعید گلابی * صفحات 361-368

    یکی از عوامل ایجاد سر و صدا در خودروهای مستهلک، جدایی اتصالات نقطه جوش در اثر پدیده خستگی می باشد. برای تعیین عمر خستگی نقطه جوشها بر روی ورقهای مورد استفاده در صنعت خودرو سازی در این تحقیق، عمر خستگی اتصالات جوش نقطه ای برای قطر ناگت 6 میلی متر تحت بارگذاری برشی دینامیکی یک سویه روی ورق های نازک فولادی ST12 مورد بررسی قرار گرفته و اثر ضخامت و گام نقطه جوش ها طبق استاندارد C-G006 نسبت به یکدیگر ارزیابی شده است. برای این منظور نمونه تست طبق استاندارد DIN50165 انتخاب و در تحلیل المان محدود جهت تحلیل استاتیکی از نرم افزار ABAQUS استفاده و برای تخمین عمر خستگی نقطه جوش از نرم افزار FE-SAFE و نمودار استاندارد ASME1998 برای فولاد استفاده گردید. عمر خستگی براساس تنش و معیارهای گودمن و گربر بدست آمد. جهت آزمایش خستگی از دستگاه تست خستگی که توسط نویسندگان این مقاله طراحی شده است، استفاده شد. نتایج نشان می دهد که خروجی المان محدود معیار گربر با نتایج آزمایشات تطابق خوبی دارد. همچنین نتایج المان محدود نشان می دهد که با افزایش ضخامت، استحکام و عمر خستگی افزایش می یابد از دیگر نتایج بدست آمده می توان به عدم تاثیر گام نقطه جوش در حالت متقارن روی عمر خستگی اشاره نمود. از مهمترین خروجی های این پژوهش، نمودار تنش – عمر برای نقطه جوش با قطر ناگت 6 میلی متر روی ورق ST12 می باشد که می تواند در صنعت خودروسازی مورد استفاده طراحان قرار گیرد و موجب کاهش زمان تولید و افزایش راندمان گردد.

    کلیدواژگان: عمر خستگی، جوش مقاومتی نقطه ای، المان محدود، دستگاه تست خستگی
  • سید هادی حسینی، کارن ابری نیا، قادر فرجی * صفحات 369-376

    در این مقاله، یک تحلیل کران بالا برای اکستروژن معکوس جدید ارائه شده است. ابتدا منطقه تغییر شکل به چند ناحیه تقسیم شده و میدان سرعت قابل قبولی برای هر ناحیه پیشنهاد شده است. با محاسبه ی توان در هر ناحیه توان مصرفی و نیروی اکستروژن محاسبه شده و ارتباط بین متغیرهای هندسی و فرایندی با نیروی اکستروژن مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. علاوه بر این با بررسی رابطه ی بین متغیرهای هندسی با توان های تغییر شکل، انفصال سرعت و اصطکاک میزان کارایی فرایند در شرایط کاری مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای بررسی صحت تحلیل کران بالای ارائه شده از تحلیل اجزای محدود با استفاده از نرم افزار DEFORMTM3D استفاده شده است. بررسی تحلیل کران بالا روی نیروی اکستروژن نشان می دهد که با افزایش شعاع شمشال اولیه نیروی اکستروژن به صورت غیرخطی افزایش یافته و در این شرایط این فرایند به اکستروژن معکوس متداول نزدیک می شود و این دلیلی بر کاهش نیروی لازم در این فرایند است. از طرفی با افزایش ضخامت، ابتدای منطقه ی تغییر شکل نیرو به صورت نمایی کاهش می یابد و در یک محدوده ی مشخص با تغییر ضخامت تغییر محسوسی در نیروی اکستروژن مشاهده نمی شود. بررسی اثر پارامترهای هندسی روی توان تغییر شکل، توان انفصال سرعت و توان اصطکاکی نشان می دهد که با افزایش شعاع قطعه کار اکسترود شده راندمان فرایند به شدت کاهش یافته و در مقابل با افزایش ضخامت قطعه کار راندمان فرایند افزایش می یابد. مقایسه ی تحلیل کران بالای انجام شده با شبیه سازی اجزای محدود مطابقت خوبی بین نتایج نشان می دهد.

    کلیدواژگان: اکستروژن معکوس جدید، تحلیل کران بالا، شبیه سازی اجزای محدود
  • ساسان رحمانیان، محمدرضا قضاوی صفحات 377-387
    به طورکلی در تحلیل دینامیکی سیستم های مکانیکی مفاصل را به صورت ایده آل در نظر می گیرند، اما به دلیل خطاهای موجود در ساخت و مونتاژ قطعات، وجود لقی در مفاصل امری اجتناب ناپذیر است که این موضوع باعث ایجاد برخوردهای مکرر میان میل محور و یاتاقان شده و رفتار متناوب پایدار سیستم به رفتاری آشوبناک تبدیل می-گردد. تنزل در عملکرد دینامیکی سیستم، کاهش طول عمر قطعات در اثر خستگی و تولید ارتعاشات نامطلوب همگی ازجمله عواملی هستند که در اثر اعمال نیروهای ضربه- تماس ناشی از لقی در مفصل نتیجه می گردند. در ابتدا مدل های مختلف نیروی تماس بین دو سطح معرفی گشته و سپس، مدل دینامیکی مفصل لولای لقی دار برای دو حالت تماس خشک و مفصل روانکاری شده ارائه شده است. در این تحقیق، رفتار دینامیکی یک مکانیزم لنگ- لغزنده با لولای لقی دار در مفصل اتصال عضو لغزنده و میله رابط (شاتون)، با استفاده از مدل نیروی تماس لنکرانی و نیک روش بررسی و نسبت به حالت ایده آل مقایسه شده است. با در نظر گرفتن اثر اصطکاک میان محور و یاتاقان معادلات حرکت حاکم بر سیستم برای دو فاز تماسی و غیر تماسی استخراج گشته و مشاهده می گردد که سیستم مفروض به ازای اندازه لقی مشخص، رفتاری آشوبناک از خود نشان می دهد. به منظور پایدارسازی یک مدار متناوب ناپایدار موجود در جذب کننده آشوبناک سیستم، از یک سیال روانکار در فاصله لقی میان میل محور و یاتاقان استفاده شده است.
    کلیدواژگان: لولای لقی دار، مکانیزم لنگ، لغزنده، سیال روانکار، رفتار آشوبناک
  • میلاد کشاورز صفیئی، محمدرضا فرحناک، افسانه مجری صفحات 388-394
    سرطان های بافت نرم اغلب به صورت تغییر خواص مکانیکی بافت خود را نمایان می کنند. توسعه شیوه های نوین تشخیص سرطان با تکیه بر دو هدف اصلی که شامل افزایش قابلیت تشخیص زود هنگام و همچنین اعمال کمترین آسیب و تهاجم به بافت، همراه با افزایش دقت تشخیص می باشد، همواره از دغدغه های علم پزشکی بوده است. در این مقاله، از روش نوین حس لامسه مصنوعی جهت تشخیص سرطان بافت کبد استفاده شده است. بدین منظور از اطلاعات تجربی تست تنش-کرنش یک مدل کبد حیوانی جهت استخراج معادلات هایپر الاستیک حاکم بر بافت نرم استفاده شده است. ضرایب هایپرالاستیک به عنوان ورودی در نرم افزار المان محدود آباکوس وارد و فرآیند معاینه لمسی بافت شبیه سازی گردیده است. بافت کبد در نظر گرفته شده دارای یک تومور با پارامترهای مشخص مکانیکی و هندسی است. قابلیت روش حس لامسه مصنوعی در تشخیص و همچنین مکان یابی تومور مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین توانایی این روش در تشخیص تومورهای عمقی نیز بررسی شده است. در ادامه با توجه به اهمیت تعیین جنس تومور که عموما از روش نسج شناسی قابل تحصیل است، تاثیر نسبت سختی تومور به بافت مورد تحلیل قرار گرفته و کارآمد بودن روش حس لامسه مصنوعی در تشخیص، مکانیابی و تعیین نوع تومور مورد تایید قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: حس لامسه مصنوعی، بافت نرم و تومور، مواد هایپر الاستیک، آنالیز المان محدود، روش های غیر تهاجمی
  • محمد جعفری، بهزاد مشیری اول صفحات 395-404
    در این مقاله با استفاده از بسط حل تحلیلی لخنیتسکی به مطالعه توزیع تنش اطراف گشودگی شبه مستطیلی پرداخته شده است. لخنیتسکی از روش تحلیلی متغیر مختلط برای تحلیل تنش صفحات غیرهمسانگرد حاوی گشودگی هایی به شکل دایره و بیضی استفاده کرد. به منظور بسط حل تحلیلی لخنیتسکی برای تحلیل تنش چندلایه های متقارن حاوی گشودگی غیردایره ای، به وسیله نگاشت همنوا، ناحیه خارج گشودگی شبه مستطیلی به محدوده خارج گشودگی دایره ای به شعاع واحد تبدیل می شود. در این تحقیق سعی می شود؛ با بسط روش فوق، تاثیر پارامترهای مختلف از قبیل نسبت طول به عرض گشودگی، نوع چیدمان لایه ها، زاویه چرخش گشودگی، شعاع انحنای گوشه-های گشودگی و زاویه اعمال بار مورد مطالعه قرار گیرد. برای بررسی درستی نتایج حل تحلیلی ارائه شده از روش اجزا محدود استفاده شده است. نتایج حاصل از حل تحلیلی تطابق خوبی با نتایج حل عددی دارد. این نتایج نشان می دهد که روش حاضر، روشی دقیق برای محاسبه توزیع تنش در صفحات کامپوزیتی با گشودگی های خاص است. باتوجه به نتایج ارائه شده پارامترهای ذکرشده تاثیر بسزایی در توزیع تنش اطراف گشودگی شبه مستطیلی دارند. با نرمتر شدن گوشه های گشودگی و انتخاب زاویه چرخش گشودگی مناسب می توان تمرکز تنش را کاهش داد.
    کلیدواژگان: نگاشت همنوا، حل تحلیلی، چندلایه های کامپوزیتی متقارن، گشودگی شبه مستطیلی
  • حمید موسی زاده، بهزاد قدیری دهکردی*، مسعود راسخ صفحات 405-413

    یک صفحه هموژن دوبعدی با شرایط مرزی تکیه گاه ساده فرض شده و اثر انحنای صفحه، به همراه اثر تغییر شکل غیرخطی صفحه، با استفاده از مدل پوسته استوانه ای و رابطه ون کارمن در معادله سازه ای مساله اعمال شده است. تحلیل فرکانسی خطی و غیرخطی سازه، برای تعیین فرکانس های سازه در اثر افزایش انحنا، به همراه اثر نیروی فشاری داخل صفحه، برای اولین بار تحقیق شده است. فلاتر صفحه منحنی شکل، تحت اثر بارهای ترکیبی آیرودینامیک و نیروی فشاری داخل صفحه، برای اولین بار، بررسی شده است. تئوری پیستون مرتبه اول و مرتبه سوم برای مدل سازی بارهای آیرودینامیکی مافوق صوت استفاده شده است. معادلات حرکت سیستم با استفاده از اصل همیلتون استخراج شده است. با استفاده از روش مودهای فرضی گالرکین معادلات غیرخطی با مشتقات جزئی به معادلات غیرخطی معمولی تبدیل و با روش عددی حل شده و رفتار نوسانی سیستم، تعیین شده است. تغییرات فرکانسی سازه ی خطی با افزایش انحنا، درحال افزایش است در حالی که برای حالت غیرخطی، رفتار پیچیده و متغیری مشخص شده است. اثر نیروی فشاری بر صفحه، رفتار پیچیده ای در تغییر فرکانس غیرخطی سازه، نشان داده است. استفاده از مدل آیرودینامیک پیستون مرتبه سه مرز ناپایداری را بحرانی تر کرده است. اثر نیروی فشاری داخلی صفحه باعث تبدیل رفتار سیکل محدود به آشوبناک شده است.

    کلیدواژگان: فلاتر صفحه، نیروی داخل صفحه، تئوری پیستون مرتبه اول و سوم، صفحه دوبعدی، حوزه زمان
  • کرامت ملک زاده فرد، محسن رضایی حسن آبادی، مصطفی لیوانی صفحات 414-422
    در این تحقیق بهینه سازی تک هدفی و چند هدفی ورق ساندویچی انحنادار با رویه های کامپوزیتی و هسته ی روغن اثرپذیر مغناطیسی برای بیشینه کردن ضریب استهلاک مودال اول و کمینه کردن جرم با استفاده از الگوریتم ژنتیک برای ورق با حالت های تک انحنایی و دوانحنایی انجام شده است. ورق ساندویچی مورد بررسی در این تحقیق بصورت انحنادار و دارای شرایط تکیه گاهی ساده می باشد. برای استخراج معادلات حرکت حاکم بر سیستم که منجر به یافتن توابع هدف بهینه سازی می شود، برای اولین بار از تئوری مرتبه بالای بهبود یافته ی ورق های ساندویچی و اصل همیلتون استفاده شده است. ضخامت رویه ها، ضخامت هسته، زوایای الیاف و شدت میدان مغناطیسی به عنوان متغیرهای بهینه سازی در نظر گرفته شده است. در حالت تک هدفی مقادیر بهینه محاسبه شده و نتایج حاصل نشان از تمایل سازه به داشتن رویه هایی نازک و هسته ضخیم دلالت دارد که از نظر فیزیکی هم درست به نظر می رسد، چون روغن اثرپذیر مغناطیسی در هسته قرار گرفته و اثر قابل توجهی در افزایش ضریب استهلاک مودال دارد. در حالت دو هدفی جوابهای بهینه به صورت مجموعه ای از نقاط که یک جبهه پرتو را تشکیل می دهند حاصل شده است. در نهایت برای اولین بار در این زمینه، نقاطی بر اساس روش تاپسیس از بین مجموعه نقاط بهینه انتخاب شده اند و مشاهده شده است که در حالت مشابه از لحاظ ابعاد و جرم، ضریب استهلاک مودال در ورق دو انحنایی بیشتر از ورق تک انحنایی می باشد.
    کلیدواژگان: بهینه سازی، ورق ساندویچی، روغن اثرپذیر مغناطیسی، تئوری مرتبه بالای بهبودیافته ی ورق های ساندویچی، الگوریتم ژنتیک
  • پراکندگی چندگانه امواج فراصوتی از استوانه های همسانگرد عرضی جاسازی شده در ماتریس جامد ویسکوالاستیک
    فرهنگ هنرور، علی طاهری صفحات 423-430
    در این مقاله، تحلیل کاملی از پراکندگی چندگانه امواج الاستیک در مواد مرکب فیبری تک جهته تحت تابش قائم و مایل امواج طولی و عرضی با در نظر گرفتن اثرات میرایی در ماده زمینه و در نظر گرفتن استوانه ها به صورت همسانگرد و همسانگرد عرضی ارائه شده است. حل این مساله در بازرسی فراصوتی مواد مرکب فیبری و به طور خاص مواد مرکب با ماده زمینه پلیمری کاربرد دارد. بدین منظور با بسط تئوری پراکندگی امواج فراصوتی از تک استوانه، معادلات پراکندگی چندگانه در محیط ویسکوالاستیک با درنظر گرفتن هر سه نوع موج طولی، عرضی با پلاریزاسیون افقی و عرضی با پلاریزاسیون عمودی ارائه می شود. در روش حاضر، موج تابش با هر زاویه فضایی دلخواه قابل تحلیل است و موج پراکنده شده نیز در هر نقطه دلخواه فضایی قابل محاسبه است. شایان ذکر است در روش ارائه شده در این مقاله محدودیتی در انتخاب تعداد استوانه ها و یا مرتبه پراکندگی وجود ندارد و پراکندگی تا هر مرتبه دلخواه قابل محاسبه است. به منظور اعتبارسنجی نتایج تئوری، با توجه به در دسترس نبودن تحلیل تئوری یا تجربی مشابه، با ساخت یک قطعه و انجام آزمایش، نتایج تئوری با نتایج آزمایش مقایسه و تطابق خوبی بین فرکانس های رزونانس بدست آمده از تئوری و آزمایش مشاهده شد.
    کلیدواژگان: پراکندگی فراصوتی، مواد مرکب فیبری تک جهته، استوانه همسانگرد عرضی، مواد ویسکوالاستیک
|
  • Javad Alizadeh, Rahmatollah Ghajar Pages 1-10

    Elliptical subsurface cracks are one of the probable types of cracks that occur in engineering structures, especially under rolling contact fatigue. Due to the non-symmetrical geometry, coupling of the fracture modes occurs in an elliptical subsurface crack and the crack under shear loading will experience all fracture modes. This paper investigates the coupling of the fracture modes of elliptical subsurface cracks under uniform shear loadings in two directions. First, a three-dimensional parametric finite element model of a crack in an infinite space has been developed and validated. Then, by moving the crack close to surface, mixed mode stress intensity factors (SIFs) have been calculated for cracks with aspect ratios of 0.2-1.0 and ratios of crack depth to crack length of 0.05-1.0. Based on the results, coupling of the fracture modes occur considerably when the crack depth becomes less than crack length. By decreasing of the crack depth from infinite to 0.05, shear SIFs and KImax/KIImax ratio increase at least up to 65% and 90%, respectively. Six equations for SIFs of the subsurface cracks under uniform shear loadings in two directions have been obtained by fitting to the finite element results. These equations can be used efficiently in high accurate calculation of the SIFs for subsurface cracks with any aspect ratio and depth under uniform shear loading with any direction.

    Keywords: Elliptical subsurface cracks, Coupling of the fracture modes, Mixed mode, Uniform shear loading, Curve fitting
  • Seyed Hadi Poorhoseini, Mohammad Moghiman Pages 11-16

    This is a study of the effect of synchronous combustion of gas-gasoil, achieved through the injection of gasoil droplets into natural gas flame, on the flame luminosity and radiative heat transfer. Droplets were injected by a single-hole micro-nozzle with a hole diameter of 100 μm and injection pressure of 9 bars. A photovoltaic cell was used to determine the luminous radiation and the total radiation of flame was measured by a thermopile. Also, the combination of chemiluminescence and IR photography of flame were employed to determine the qualitative distribution of soot particles in flame. The results show that the synchronous combustion of gas-gasoil raises the soot content of flame, leading to an increase of the luminosity and volume reaction of flame 38 and 2.5 times in comparison to the non-injection mode. Also, for the synchronous combustion of gasoil and gas with a mass fraction of 10%, the flame temperature changed only 95˚C, whereas the flame radiation rose as much as 52%. The improvement of flame radiation in synchronous combustion of gas-gasoil is due to the enhancement of flame emissivity coefficient in the IR region of electromagnetic wavelengths. Meanwhile, the injection of gasoil droplets increased the CO and NO pollutants by 4 ppm and 35 ppm in comparison to the non-injection mode; Due to the low mass flow rate of injection, however, the increase does not exceed the allowable limit for outlet pollution.

    Keywords: Natural gas, Synchronous combustion, Gasoil spray, Radiation heat transfer
  • Farzan Momeni Pages 17-23
    This work is the result of a research on the lifting forces during upward bird flight via modeling and manufacturing dynamical structures resembling bird wings of sizes between half to about 2 meters. The variables in this work included the wings sizes and their oscillation frequencies. In our formulations the lifting force and the consumed power at the beginning of a bird flight in a fixed frequency is proportional to the fourth and fifth power of the wings sizes, and for fixes sizes is proportional to the second and third power of the frequency, respectively. The lift force here is taken to be of two forms. The first is the very form relevant to the manufactured and used wing systems in the present work. In the second form the wings are assumed to stay horizontal during their vertical periodic motion. The extent of validity of these formulations when practicing for our manufactured wings, and for the real functioning of bird wings as well, has been the most important question in the present research. As far as the lifting force is concerned, the extrapolation of final results seems to be in consistence with the sizes relevant to human “bird-like” flight. However, provision of the needed power necessitates requirements to be thought of deliberately for restoring the energy in an effective way.
    Keywords: Aerodynamics, Birds Flight, Lifting Force
  • Reza Hassannejad, Seyyed, Javad Mirnasiri Pages 24-32
    The present study deals with nonlinear vibration analysis of the plate having at least one free edge. the plate has a part-through central crack with arbitrary limit length which is parallel to one side of the plate. Due to complexity of the governing equation of motion, the Galerkin method is used for solving the problem. Therefore, the appropriate admissible functions satisfying free edge conditions in the cracked plate, must be employed. The beam functions can not satisfy free edge conditions in the plate, nevertheless these functions used in many researches in the literature, which lead to high numerical errors in computing the frequency and mode shapes. Therefore, in this research, a new admissible functions is proposed which can obviate incapability of the beam functions to accurately estimate natural frequency of the intact and cracked plate and reduce the related computational errors. The effect of changes in thickness and non-dimensional crack length on natural frequency of the cracked plate are investigated using proposed functions, and frequency response curves indicating the dependence of frequency on amplitude is derived for different boundary conditions. Also, the influence of crack length on the changes in the nonlinear behavior of the cracked plate are investigated. The results, are compared with those of the available results in the literature.
    Keywords: Cracked plate, Nonlinear vibration, Free supports, Admissible functions
  • Alireza Teymourtash, Shahab Noorifard Pages 33-41
    The significance of research on the specifications of the supercritical fluids becomes more evident with respect to the increase of their application in different food, chemical, polymer, oil, and gas industries. One of the major specification, is the coefficient of thermal expansion (β) where the ideal gas model was used in most of the processes in which this component is applied; the weakness of this model is that it is unable to make an accurate prediction of this parameter within the range of critical point. For this reason, in this study to determine the coefficient of thermal expansion, Redlich–Kwong equation of state is used and a new relation as a function of temperature, pressure, and compressibility is obtained. Comparing behavior of the curves obtained from this relation with experimental data, exhibits a favorable consistency. Moreover, natural convection heat transfer of the supercritical fluid in a vertical channel at constant temperature walls conditions were considered numerically. The governing equations were solved using the finite-volume method (FVM) and based on the SIMPLE Algorithm. After validation with the earlier studies. Then, the flow and heat transfer characteristics based on the obtained coefficient of thermal expansion were compared with the ideal gas assumptions. Finally, the trend of change in heat transfer coefficient away from the critical point was studied.
    Keywords: Natural convection, Supercritical Fluid, Vertical channel, Thermal expansion coefficient, Redlich, Kwong equation of state
  • Mahmoud Shariati, Kamal Kolasangiani, Khalil Farhangdoost Pages 42-50
    In this research, accumulation of plastic strain and softening behavior of stainless steel SS316L cylindrical shell under cyclic bending and combined loads (bending-torsion) are studied. Cyclic bending was under force-control and displacement-control but Combined loading was under displacement-control. Experimental tests were performed using an INSTRON 8802 servo-hydraulic machine. Under force-control loading with non-zero mean force, plastic strain was accumulated in continuous cycles that it was called ratcheting. Based on experimental results, linear relation was observed between plastic energy and rate of plastic deformation that shows the rigidity of fixtures using in experimental tests. Under displacement-control loading, softening behavior was observed due to growth of ovalization and the rate of softening became higher by using of the higher displacement amplitude. The crack growth up to failure is oblique in combined load due to torsion and bending loads whereas the crack growth is peripheral in bending load. The numerical analysis was carried out by ABAQUS software and nonlinear isotropic/kinematic hardening was compared with isotropic hardening and observed the nonlinear isotropic /kinematic hardening model simulates the softening behavior and accumulation of plastic strain of cylindrical shells under cyclic bending accurately.
    Keywords: cylindrical shell, Cyclic Bending Load, Cyclic Combined Load, Accumulation of plastic strain, Softening, Hardening Model
  • Behnam Davoodi, Behzad Eskandari Pages 51-58
    Superalloys are extensively used in various industries like aerospace, chemical and petrochemical industries due to their properties such as high strength at elevated temperature and good corrosion resistance. On the other hand, owing to these properties, superalloys are classified as difficult to cut materials. In the present work, the effect of cutting parameters on tool life in turning of N-155 iron-nickel-base superalloy is investigated. Cutting speed and feed rate each at five level were selected as cutting variables. Relationship between cutting parameters and output variable i.e. tool life was modeled by using response surface methodology (RSM). The results showed that there was a good agreement between the experimental results and the predicted values using the developed mathematical model. Additionally, analysis of variance was implemented to evaluate the adequacy of the regression model and respective variables. ANOVA results indicated that the cutting speed had more effect on tool life than feed rate. Moreover, wear mechanisms and failure modes of the cutting edges were analyzed by using the images of scanning electron microscope (SEM) at different cutting speeds and feed rates. It was observed that abrasion and adhesion were the most dominant wear mechanisms in this study. Finally, desirability function was used so as to predict optimum cutting parameters for achieving maximum tool life.
    Keywords: Turning, Iron, nickel, base superalloy, Tool wear mechanisms, Response surface methodology (RSM), Regression model
  • Mojtaba Masoumnezhad, Ali Jamali, Nader Narimanzadeh Pages 59-66
    The Unscented Kalman filter (UKF) is the popular approach to estimate the recursive parameter of nonlinear dynamical system corrupted with Gaussian and white noises. Also, it has been applied to train the weights of the multi-layered neural network (MNN) models. The Group method of data handling (GMDH)-type neural network is one of the most widely used neural networks which has high capacity in modeling of the complex data. In many researches, different approaches are used in training of neural networks in terms of associated weights or coefficients, such as singular value decomposition, and genetic algorithms. In this paper, the unscented Kalman filter is used to train the parameters of GMDH-type neural network when the experimental data are deterministic. The effectiveness of GMDH-type neural network with UKF algorithm is demonstrated by the modeling of the using a table of the multi input-single output experimental data. The simulation result shows that the UKF-based GMDH algorithm perform well in modeling of nonlinear systems in comparison with the results of using traditional GMDH-type neural network and is more robust against the model and measurement uncertainty.
    Keywords: GMDH, type neural network, Unscented Kalman Filter, Uncertainty, Parameter estimation, Model identification
  • Ali Jamali, Bahador Tourandaz, Ali Chaibakhsh Pages 67-74
    Nowadays, a great number of researches are done by scientists to provide some models that can predict the passenger injuries in crashes. In this paper, a hybrid model of vehicle and passenger is proposed to predict the head acceleration in the front crash. A lumped mass model with 12-degree-of-freedom (DOF) is firstly used to predict the behavior of vehicle in front crash. In this model, any member of vehicle is modeled as a lumped mass and connected to the other members through some springs and dampers. The unknown coefficients of such model are obtained using genetic algorithm to minimize the deviation between the results of experimental and suggested model. The parameters of model are established by experimental results of a real world car, namely the HONDA ACORD2011, in an accident velocity of 48 km/h. Also, the validity of the proposed model is checked by experimental results of mentioned vehicle at two other crash velocities of 40 km/h, and 56 km/h. The results show that the proposed model is an efficient framework for preliminary designing of both structure and parameter design of vehicle to improve its crash worthiness. Moreover, a multi-body dynamic model of driver is proposed to predict the head injury in front crash. The seat acceleration which has been calculated using vehicle’s model is considered as input of this model.
    Keywords: Impact, Vehicle, optimization, Modeling
  • Amir Amini, Mahdi Sojoodi, Sadjaad Ozgoli Pages 75-84
    In this paper, a novel method for solving consensus problem in a multi agent system consisting of single link manipulators with flexible joint is presented. This method is based on linear matrix inequalities and the objective is to design a dynamic fixed order controller that can fulfill consensus by using output feedback information and Laplacian Matrix of the network of manipulators. The exact model of a single Link manipulator is assumed thus a nonlinear Lipchitz term emerges. Each manipulator as an agent in the corresponding network obtains only its neighbors output information therefore the controller is decentralized. To guarantee consensus in this method, first the multi agent system should become one augmented system. Then, based on considered conditions on nonlinear terms, using appropriate structure conversion is necessary. The unknown controller state space matrices of the closed loop system can be achieved by using Lyapunov stability theorem. Applying special conditions on symmetric positive definite matrix in Lyapunov quadratic function, results in an LMI form, thus iterative methods of solving nonlinear matrix inequalities with less accuracy is prevented. Finally, to demonstrate the effectiveness of this algorithm and compare with similar earlier researches, a numerical example on a multi agent system consisting of three single link flexible manipulators is investigated.
    Keywords: Decentralized Dynamic Output Feedback, Consensus, Single Link Manipulators with Flexible Joint, Multi, agent Systems, Linear Matrix Inequalities
  • Mohammad Mahdi Gheisari, Seyed Mahdi Mirsajedi Pages 85-95
    In this research, three dimensional grain burn-back of solid rocket motors is simulated based on level set method and its accuracy is increased according to marching cube algorithm (MCA). To that end and according to requirements of level set method, grain burn-back is simulated during three steps included grid generation, distance function determination, and calculation of burn-back parameters. In this article, with focus on last step, we will compare strengths and weaknesses of grain burn-back analysis for common methods such as captured cell, three dimensional cut cell, sectional, and Heaviside Delta Dirac and in following, we introduce and run MCA. In order to validation, firstly three simple grains such as cylindrical, quad and hexahedron are considered and the performance of capture cell, 3D cut cell and sectional methods are compared with MCA in terms of accuracy and CPU time. Then, to evaluate the new method facing complex and practical grains, burn-back results of conocyle and NAWC N.13 grains is compared with MCA and heaviside/dirac delta methods. The obtained results show that MCA has a better performance at CPU time and accuracy.
    Keywords: Grain burn, back, Level set, Cut cell, captured cell, marching cube
  • Mohammadreza Asgharzadeh, Kamal Jahani, Arman Kianpoor, Morteza Homayoun Sadeghi Pages 96-102
    In recent years,the need for low power electronic circuits like sensors and wireless systems, has been considered by many researchers.Excessive weight, limited lifetime of the batteries and also having problem in replacing them, are the main reasons for harvesting energy from ambient vibrations. Among the various sources of environmental energy, mechanical vibrations, has gained popularity due to the availability. Among the different methods of ambient vibration energy harvesting, piezoelectric method, is one of the good ways to harvest energy due to the favorable effects of electromechanical coupling. The most common means of harvesting energy from vibrations, is a unimorph or bimorph cantilevered beam. In the present paper, electrical energy harvesting from Euler-Bernoulli trapezoidal cantilevered unimorph beam with base excitation using distributed parameter method has been considered. First, equations of motion analytically obtained and then using Assumed modes method(for rectangular beam), system’s natural frequencies is calculated and output voltage, current and power diagrams are presented. For verifying results, presented voltage, current and power diagrams for trapezoidal configuration close to rectangular configuration that it’s results are published in references, will be compared. Then, functional parameters for trapezoidal energy harvester, with resistance value changes for energy consumer has been analyzed.
    Keywords: Energy harvesting, Piezoelectric, Vibrations, Trapezoidal beam, Distributed Parameters Method
  • Mohammad Maboudi, Masoud Zia Bashrhagh Pages 103-110
    The lack of an accurate equation of state for predicting the thermodynamic properties of materials in a wide range of temperature and pressure caused the researchers study on new equations.. In this investigation, a reverse Brayton cryocooler was simulated as a system that prepares the sub-cooled liquid nitrogen supplying the operation condition for high temperature superconductor cables. A computational code was developed for predicting thermodynamic properties of Helium and Neon using fundamental equation of state. Comparing the results with experimental data validate the accuracy of these equations in predicting the thermodynamic properties. Then, using the developed computational code, a reverse Brayton cycle with 10 kW cooling capacity, was designed and simulated and the effect of various parameters on its performance was evaluated. Performance characteristic curves were plotted to illustrate the sensitivity analysis under different operation conditions, and the influence of various parameters such as compression ratio in compressor, maximum pressure, working fluid, efficiency of the heat recovery exchanger and efficiency of expander on the performance of the cycle was addressed. The results showed that the use of neon as a refrigerant gives a better performance than helium. Efficiency of heat recovery exchanger has a significant effect on the performance of cycle, so that 3 percent increase of this parameter increases 11 percent figure of merit (FOM) of the cycle.
    Keywords: Thermodynamic properties, Cryogenics, Equation of state, sensitivity analysis, Reverse Brayton cycle
  • Mohammad Mahdi Samandari, Karen Abrinia, Abbas Akbarzadeh Pages 111-118
    Spin-bonding is a method for fabrication of bilayer tubes based on flow-forming process. This new method is a process with high potential in production of seamless thin-walled tubes. Utilizing this process, aluminum tube (as the inner layer or clad layer) has been bonded into steel tube (as the outer layer) to fabricate tubular laminate composites. As important parameters for creating a suitable bond, effects of thickness reduction, initial aluminum thickness and strength on bonding strength were investigated. The bond strength was evaluated by peel test and the peeled surfaces were examined using scanning electron microscopy (SEM). The results indicated that thickness reduction has great influence on strength and quality of the bond. After a threshold reduction (about 35%) the bond strength increases rapidly with the amount of deformation, until it approaches the weaker metal strength, and samples fracture from the base metal in the peel test. Approaching the strength of the two metals and decreasing the initial thickness of the clad layer, with a high amount of deformation increased the bonding strength. Fracture surface images showed that the surface fraction of bonding area was increased when deformation increased. It was also increased with the reduction of the initial thickness of the clad layer and when the strength of the two layers approached each other. Additionally, distribution and shape of the fracture area changed from a disordered fibril structure to approximately straight area, with an increase in the deformation.
    Keywords: Spin, Bonding, Bonding Strength, Peeling, Flow, Forming
  • Mohammad Hossein Sadeghi, Mohammad Hosein Saadatbakhsh, Amir Rasti, Hamed Hassanpour, Ahmadreza Omiddoodman Pages 119-126
    The productivity of a part is assessed based on factors such as dimensional and geometrical tolerances. In fact, tolerance features are the most important factors in shop drawing of an industrial part. The aim of present study is to empirically investigate the precision of holes created by helical milling method on AISI 4340 alloyed steel. This method refers to create the hole using milling tool, which moves along a helical path. By using helical milling, a high quality hole has been produced and there is no need for boring. Taguchi design of experiment was used to study the effects of process parameters including; cutting speed, feed rate, axial depth of cut and workpiece hardness on dimensional and geometrical tolerances of created hole. In addition, effect of minimum quantity lubrication method with two different oils and dry milling methods was studied. Results showed that the helical milling can be a suitable replacement for conventional drilling. In addition, cutting speed as the main parameter had significant effect on quality improvement of the created hole. On the other hand, in the helical milling, minimum quantity lubrication method using vegetable-based oil showed the best performance compared to mineral oil or dry cutting.
    Keywords: Helical Milling, Drilling, GD, T, Minimum Quantity Lubrication
  • Khalili, Khalili, Amir Reza Miandarhoie Pages 127-136
    Mesh segmentation and partitioning of 3D models have always been significant as one of the most structural tools used in many applications of CAD and computer graphics. One of the most versatile of these algorithms, which is capable of optimum segmentation of model, is the iterative algorithm. It is a parametric method based on Lloyd algorithm, which segments the model in an optimized way by plotting the voronoi diagram through the points cloud data. The main disadvantage of this method, which confines its application, is the time-consuming problem. In this paper, employing the nature of fuzzy segmentation, a solution has been proposed to specify the number of regions required for model’s partitioning and to carry out the nonparametric segmentation with no need for user’s initial settings. Additionally, utilizing the approximate voronoi diagram and fuzzy regions construction, a novel method for obtaining the optimized segmentation in a shorter time interval in comparison with other iterative algorithms has been presented. The proposed method has been implemented in a standard model for validation. It has been observed that the obtained results have remarkable improvements relative to the results from the iterative algorithm, which demonstrates the efficiency of this method in segmentation of 3D models.
    Keywords: Mesh segmentation, Iterative algorithm, Lloyd clustering, Approximate Voronoi diagram, fuzzy regions
  • Ghader Rezazadeh, Morteza Sadeghi, Mohammad Fathalilou Pages 137-144
    Size dependent behavior of materials appears for a structure when the characteristic size such as thickness or diameter is close to its internal length-scale parameter. In these cases, ignoring this behavior in modeling may leads to incorrect results. In this paper, strong effects of the size dependence on the static and dynamic behavior of the electrostatically actuated micro-beams have been studied. The equilibrium positions or fixed points of the gold and nickel micro-beams have been determined and shown that for a given DC voltage, there is a considerable difference between the fixed points gained using the classic beam theory and the modified couple stress theory. In addition, it has been shown that the static and dynamic pull-in voltages gained using the couple stress theory are several times higher than those gained using the classic beam theory. Some previous studies have applied the classic beam theory in their models and introduced a considerable hypothetical value of residual stress to match their experimental and incorrect theoretical results. It has been shown that using the modified couple stress theory decreases considerably the difference with the experimental results.
    Keywords: Microbeam, Electrostatic, Couple Stress, Pull, in, Length Scale Parameter
  • Saeed Azimibavil, Ali Jafarian Pages 145-154
    Multi-effect distillation is one of the thermal desalting systems. MEDs have recently come to notice more than other systems because of their high energy utilizing and performance. High complicity and possessing different heat transfer mechanisms have distinguished them from other desalination systems such as Multi-stage flash. In MEDs although formation of thin falling-film layer on horizontal rows of tube-bundle increases heat transfer, however the risk of precipitation will be high especially on lower rows where film thickness is the least. Falling-film evaporation is a self-compensation phenomenon; the more the evaporation, the thinner the film, and subsequently the more the evaporation. In present work, an applicable algorithm is proposed and applied for thermohydraulic design of tube bundle, and heat transfer surface. Flow and heat distribution on tube-bundle is numerically simulated with the advantage of given algorithm. Results show that more concentration and precipitation risk will occur on outer surfaces, near the entrance of last rows. Uniform distribution of feed on tubes will result in non-uniform vapor generation throughout the tube length. Steam quality increases almost linearly inside tubes, whereas its cross-section is occupied by gas phase predominantly; and condensate film will experience an annular regime. Steam quality reduction and non-uniform vapor generation decrease thermal performance of the last zone of the tube-bundle.
    Keywords: Multi, effect distillation, Tube, bundle, Horizontal, tube falling, film evaporation, Numerical Simulation
  • Behzad Ghadiri, Amid Khosrowdad, Mohammadreaza Asnsari, Hamed Houri Jafari Pages 155-169
    Fluid-Elastic Instability is the most important mechanism among the vibration excitations in heat exchanger tube bundles subjected to cross flow. Flows through the heat exchanger are mostly two phase flow like air-water, vapor-water or Freon. Tow phase numerical methods are so complicated because of some parameters like VOF and interaction between two phases. Experimental studies are so problem and costly. Therefore, numerical methods are so important for studying two phase flow. In this Article, threshold of vibration has been numerically predicted by simulation of incompressible, viscose, and unsteady cross flow through a tube bundle in normal triangular arrangement. Interactions between the fluid and the structure has been counted in a fully coupled manner. HEM was used for analyzing two phase flow, In HEM method treats no difference in velocity between gas and fluid. In this study, two phase flow with HEM was solved around a single flexible cylinder surrounded by rigid and flexible tubes of bundle. Eventually, the flow through tube bundle has been simulated and analyzed by monitoring critical reduced velocity. Result shows that with increasing VoF, amplitude decreased and the critical velocity increased.
    Keywords: tube bundle, Two Phase Flow, HEM, FIV
  • Mojtaba Yazdani, Mohammad Amin Ghasemi, Ehsan Soltanabadi Pages 170-176
    Nowadays, grid stiffened composite shells have many applications in aerospace. These structures include an external shell that some helical and circumferential ribs, are placed in the inner surface of shell, are being used to reinforce it. Conical shells are one of the types of these structures that are used in the construction of space projectile body. In this study, buckling behavior of grid stiffened composite conical shells under axial loading, have been investigated. For this purpose, both analytical and finite element methods have been used and effects of external shell winding, helical ribs angle, ribs number and vertex angle of cone parameters on the buckling load of these structures were investigated. In analytical method, stringers by a shell, that have equivalent stiffness, were smeared. Based on this analysis, the extensional, coupling and bending matrices associated with the stiffeners were determined. Then by use of Ritz method, buckling load was calculated. Also, in the finite element method, conical shells by use of ANSYS software was modeled and analyzed. In finite element analysis, two kinds of mode shape for these structures were observed.
    Keywords: Grid stiffened composite conical shell, axial load, Smeared method, Finite element solution
  • Habibollah Molatefi, Hozhabr Mozafari Pages 177-185
    In this research, influence of foam filling technique in honeycomb cores by using lightweight rigid polyurethane foam is investigated. Plastic mechanical behaviors of honeycomb cores are studied by mean of numerical method. Four types of Aluminum honeycombs (Al 5052 alloy) both bare and foam-filled were subjected to unidirectional compression. Analyses were carried out for different impact velocities to survey quasi-static and dynamic crushing response of the honeycomb cores. Crushing strengths and specific absorbed energy were obtained for honeycomb cores which have different relative densities. FEM results showed that foam filling technique can increase crushing strength of honeycomb core up to 24 times, and its specific absorbed energy up to 11 times. However, it was found that in heavier honeycombs the effect of foam filling technique decreases significantly. Furthermore, it was found that in quasi-static situation, foam filling technique can enhance desired core mechanical properties’. Meanwhile, in dynamic states of impact it was illustrated that polyurethane foam have not significant role in improving crushing strength and specific absorbed energy of honeycomb cores. For instance, in crushing with impact velocity of 100 m/s, amount of specific absorbed energy for bare and foam-filled cores were approximately equal.
    Keywords: In plane behavior, Honeycomb, FEA, Crushing strength, Specific absorbed energy, unidirectional compression
  • Mousa Rezaee, Reza Jahangiri Pages 186-198
    In this study, the nonlinear vibration of a sandwich FG plate resting on a nonlinear Pasternak foundation which is simultaneously subjected to transverse harmonic forcing excitation and in-plane static force is investigated. Based on the Modified First-Order Shear Deformation Theory (FSDT), applying the von-Karman nonlinear strain–displacement relation and the Hamilton’s principle, the governing nonlinear coupled partial differential equations are derived. Then, the Galerkin’s procedure is used to reduce the equations of motion to nonlinear ordinary differential equations. In the absence of foundation, the validity of the formulation for analyzing the modified shear correction factors for shear stresses is accomplished by comparing the results with those reported in the literature. By applying the multiple scales method and considering the second order nonlinear approximation of solution, the primary resonance of the system under the transverse forcing excitation is analyzed. Under the steady-state condition, the frequency-response, the force-response and the damping-response equations are derived. Then the conditions of existence and stability of multiple coexisting non-trivial solutions for amplitude of the responses are discussed and the saddle node bifurcation points of the characteristic curves are derived. It is shown that, the variation of the system parameters in the resonance boundary may cause the jump phenomenon. Moreover, the effects of the system parameters including, excitation frequency, foundation parameters, damping, and amplitude of the harmonic and in-plane forces on the system nonlinear dynamics are investigated. Also it is shown that the presence of the foundation has a considerable influence on the resonance characteristic curves.
    Keywords: Sandwich FG Plate, Nonlinear Pasternak Foundation, Transverse Forcing Excitation, Multiple Scale Method, Saddle Node Bifurcation
  • Moharam Habibnejad Korayem, Ali Moahmmad Shafei, Nasibeh Karami, Saeed Rafee Nekoo Pages 199-206
    This paper presents the investigation of general formulation and numerical solution of the dynamic load carrying capacity (DLCC) of flexible link manipulator. The proposed method is based on open loop optimal control problem. A two point boundary value problem (TPBVP) is provided, extracted from the Pontryagin's minimum principle. The indirect approach is employed to derive optimality conditions. The system’s dynamics equation of motion is obtained from Gibbs-Appell (G-A) formulation and assumed mode method (AMM). Elastic properties of the links are modeled according to the assumption of Timoshenko beam theory (TBT) and its associated mode shapes. As TBT is more accurate compared with the Euler-Bernoulli beam theory, it is exploited for mathematical modeling of flexible links. The main contribution of the paper is to calculate the maximum allowable load of a flexible link robot while an optimal trajectory is provided. Finally, the result of the simulation and experimental platform are compared for a two-link flexible arm to verify the introduced technique. The efficiency of the proposed method is illustrated by performing some simulation studies on the IUST flexible link manipulator. Simulation and experimental results confirm the validity of the claimed capability for controlling point-to-point motion of the proposed method and its application toward DLCC calculation.
    Keywords: Dynamic Load Carrying Capacity (DLCC), Flexible link, Gibbs, Appell formulation, Optimal control, Pontryagin's Minimum Principle
  • Hassan Ghorashi, Behnam Moetakef, Imani Pages 207-217

    Because of high accuracy and low weight-to-force ratio, servo hydraulic systems are widely used in various branches of industry. Simultaneous improvement of accuracy and time response are among ever increasing needs for these systems. Rapid movement commands to hydraulic actuator excite attached mechanical components and consequently produce undesired vibrations. Recommended solution to overcome the above mentioned problem is to design and implement advanced controller which takes into consideration the high frequency uncertainties. In this research a two-degree-of–freedom (2DOF) position controller has been design and implemented for undesirable vibration regulation and robust performance achievement on a servo hydraulic table. In this regard various elements of the system are modeled and then the servo hydraulic table nominal system and uncertainty are identified using grey-box method. The 2DOF robust controller is designed using general H∞ framework and analyzed by structured singular value, Mu. The feedback block of controller is used to reduce the effect of uncertainty, measurement noises and reject disturbances, whereas the forward controller shapes the command signals to improve the performance. The designed controller has been implemented on the servo hydraulic test rig in order to track sine and trapezoid position command signals. It has been observed the controller has a more accurate performance and faster time response than the common robust controller with just one feedback block. Extensive experimental results of the developed controller indicate robust performance and acceptable response to disturbance and measurement noise rejection in the defined uncertainty range.

    Keywords: Robust control, Two degree, of, freedom controller, Uncertainty, Servo hydraulic
  • Maryam Malekzadeh Pages 225-230
    In this paper, the effect of the reaction wheel dynamics as controller actuator in multi axis attitude maneuver of a 3D nonlinear flexible spacecraft is considered. In modeling of the actuator dynamic, friction, inertia and electrical subsystems are considered. The nonlinear robust control approach is composed of dynamic inversion and µ-synthesis schemes. To overcome the non-minimum phase characteristics, the controllers are designed by utilizing the modified output re-definition approach. In the design of controllers actuator saturation is considered. It is assumed that only three reaction wheels in three directions on the hub are used. To evaluate the performance of the proposed controllers, an extensive number of simulations on a nonlinear model of the spacecraft are performed. The performances of the proposed controllers are compared in terms of nominal performance, robustness to uncertainties, vibration suppression of panel, sensitivity to measurement noise, environment disturbance and nonlinearity in large maneuvers. In the disturbance modeling all terms such as constant, sinusoidal and impulse are considered. Simulation results show the effects of actuator dynamics and confirm the ability of the proposed controller in tracking the attitude trajectory while damping the panel vibration.
    Keywords: Nonlinear Flexible Spacecraft, Actuator dynamics, Dynamic Inversion, µ, Synthesis
  • Mohammad Dehghani, Seyed Ali Akbar Moosavian Pages 231-240
    Accuracy and numerical calculation time are the two main challenges of continuum robots dynamics modeling. In fact, the numerical calculation times of exact models are so long, that they are not practical in applications such as real-time control. This paper presents a new method for dynamics modeling of continuum robot backbones. In this method, the backbone shape is considered as an arbitrary number of constant-curvature (circular arc) elements, and the dynamics model is derived using Lagrange energy methods. First, kinetics and kinematics of one element are derived. Then, the robot kinematics is derived, as a series of such elements. Finally, the robot dynamics model is derived, using Euler-Lagrange method. This paper is focused on dynamics of the flexible body of continuum robots, and the proposed model is independent of actuation systems. Besides, the numerical singularity of the constant-curvature elements is avoided, which occurs when an element is straight. The model is validated using experimental results. Comparison of simulation and experimental results shows the accuracy of the proposed method on dynamics modeling. Furthermore, the calculation time of the model is short enough to make it practical for applications such as real-time control.
    Keywords: Continuum Robots, Dynamics Modeling, Constant, Curvature Elements
  • Farhang Honarvar, Seyed Abbas Arham Namazi Pages 241-248
    Measurement of wave velocity in materials is very important.It has applications in ultrasonic thickness gauging as well as estimating the elastic constants of materials. In this paper, it is intended to improve the accuracy of wave velocity measurements by signal processing techniques. For this purpose, the SAGE algorithm, which is a model-based estimation technique, is implemented. Using SAGE, the overlapping echoes are separated and consequently the time-delay between these echoes is estimated more accurately. The signal processing scheme reduces the adverse effects of noise too. To demonstrate the effectiveness of the proposed technique, an AISI 4140 steel block with four steps of thicknesses 10, 15, 20, and 25 mm was tested by the immersion ultrasonic testing technique. The time-delaybetween echoes obtained from each step was measured fifty times and by averaging these measurements, the actual time-delay and its uncertainty were estimated. The thickness of the block at each step was also measured by a micrometer. Using the time-delay and thickness data, the wave velocity and its uncertainty were estimated for each of the four thicknesses. The results shows that this technique can reduce the uncertainty of wave velocity measurements significantly.
    Keywords: Wave Velocity, Model, Based Estimaton, Ultrasonic Testing, Uncertainty, SAGE Algorithm
  • Mohammad Reza Shabgard, Hadi Hemmatju Pages 249-256
    The erosion of core boxes caused due to sand shooting in core molding process is one of major concerns of foundry industry. This paper study the effect of impact angle, blasting pressure of sand particles and the type of heat treatment on erosion of AISI H13 tool steel that is widely used in producing core dies. The workpiece material used in this study was AISI H13 tool steel. The tests were performed on a sand shooting machine which simulated the core molding process experimentally. The results show that the erosion of samples is a function of impact angle, shooting pressure and heat treatment as the erosion increases with the increase in shooting pressure. Among the heat treated samples the highest level of erosion has been observed for quench tempered, martempered, carburized and nitrated samples respectively. The Scanning Electron Microscopy (SEM) of surface of templates show that by changing the impact angle from 20 to 90 degrees, the material removal type changes from cutting mechanism to fracture. Further analyses revealed that with increase in shooting pressure from a threshold value abrasive particles trap on the surface of the samples that makes the Mechanically Mixed Layer (MML) and so that decreases the erosion rate. Results express that silica sand causes more erosion than chromite sand; also the erosion increases with increase in size of sand particles.
    Keywords: Erosion, impact angle, blasting pressure, Heat treatment, mechanically mixed layer
  • Mohammad Mohsen Moshksar, Mohammad Amin Ranaei, Ahmad Afsari, Seyed Yousef Ahmadi Pages 257-266
    In this study, commercially pure copper samples were severely deformed by equal channel angular pressing (ECAP) up to 8 passes in room temperature. The effect of sever plastic deformation on the microstructure, mechanical properties, electrical conductivity and electrical wear resistance of the cupper were investigated. In addition, the effect of induced strain on mechanical properties of the extruded cupper in each pass was studied. Field emission scanning electron microscope micrographs show the extreme evaluation of the microstructure after 4 to 8 ECAP passes, in which a large amount of nano and ultra-fine grains are observable. The mechanical properties of the pure cupper in each pass were estimated by compression testing and Brinell hardness method at room temperature. Yield strength and hardness increased by ∼390 MPa and 75HB respectively after 5-pass ECAP due to finer boundary spacing. Increasing the strength of pure copper led to only a minor decrease of the electrical conductivity. Hence, by applying ECAP, one can obtain the ultra-fine pure copper that can improve the mechanical properties without impairing the electrical conductivity. By reducing the applied strain in each pass (25%) of the ECAP process can be obtain the pure copper with higher strength. The electrical wear behavior of the samples was investigated by electrical discharge machining (EDM). The results indicate that, electrical wear of the extruded samples reduces compare to the original samples.
    Keywords: Nano, ultra, fine grain structure, Severe plastic deformation, Mechanical properties, Electrical properties
  • Ali Reza Tahavvor, Pouya Zarrinchang, Shahin Heidari Pages 267-272
    The nose and nasal cavity and sinuses are a parts of the upper respiratory system and study the air passage into the upper component of human airway is important to improve or cure deficiency in human respiration cycle. The nose performs many important physiological functions, including heating, humidifying and filtering inspired air, as well as sampling air to smell. Previously, numerical modeling of turbulent flow in nasal cavity, sinus, pharynx and larynx has rarely been employed Since the 1990s, with the development of computed tomography technology and computational fluid dynamics, a number of numerical studies on gas and particle flows in realistic nasal cavities have been conducted and provided precise data for deeper insight of the nature of nasal airflows. Also, most of pioneering studies in this field have been developed to the investigation of only nasal cavity without sinuses especially maxillary sinus So, this research is tried to study details of turbulent airflow through all spaces in human head that air can flow through. For this purpose, study has based on computed tomography scans image of a 26-years old female head, neck and chest without problems in her respiratory system from Shahid Chamran hospital, Shiraz, Iran. It is found that, nasal resistance was contribute up to half of the total airway resistance within the first 2-3 cm of the airway and the majority of the flow in this region remained close to the septum wall and only a small proportion reached the olfactory region.
    Keywords: Nasal Cavity, Respiratory System, Turbulent Flow, Computational Fluid Dynamics
  • Mohammad Honarpishe, Vahid Zandian Pages 273-278
    Residual stresses reduce life time of welded joints and change the welded structure formation. Residual stress is stresses that remain in the body some specific operation like welding and is available when body is not under external loads. Different methods are available for residual stress relieved in any welded samples. In this research, samples A, B and C have been prepared and welded. Stress of Samples A and B have been relieved using heat treatment method and ultrasonic method, respectively. Also, no operation has been taken on the sample c. for different amount of residual stress of each sample, hole drilling method used and amount of residual stress in welding heat affected area of each sample determined. Results show that residual stress in ultrasonic method is for less than heat treatment method. To validate the results the x-ray diffraction method was also used and results of this method show that sample with ultrasonic stress, stress reliving had no peek in 2Ө angles, but for sample with heat treatment stress reliving had a peek in 137° that shows some residual stress.
    Keywords: Residual Stress, Stress, Relieved, Hole Drilling, X-ray Diffraction Method
  • Mahmood Chahartaghi, Mojtaba Ghatee, Ali Samaeenia, Hadi Karrabi Pages 279-289
    With respect to special conditions apply to the gas turbine, its blades are affected by many different factors such as, hot corrosion, oxidation, wear, impact of external particles, and etc. and are destroyed. Due to the reduction of their working life time, the turbine efficiency reduces and ultimately the heavy costs of periodic repairs are needed, and also new replacements of their blades are unavoidable. The aim of this study is investigation of the effects of corrosion and blade damage on flow field and gas turbine performance, by numerical simulation. In this research, a two stage turbine is modeled in the form of three dimensional and the results are validated with experimental data. To analyze of the behavior of entire flow, conservation of mass, momentum, and energy equations are solved. The numerical simulation of the turbine is done with ANSYS CFX software. Then the increased rotors tip clearance effects with decreasing thickness due to corrosion in both nozzles and blade leading edge and trailing edge were separately studied on turbine flow field and its performance in five actual different pressure ratios. The results showed that the most important factor in reducing the efficiency of gas turbine is due to rotor tip clearance increasing. Also corrosion of the blade edge respect to the trailing edge damage is a little more affected on reducing efficiency and increasing loss coefficients.
    Keywords: Turbine, corrosion of the blade, three, dimensional analysis, performance of gas turbine, flow field
  • Ali Asghar Naderi, Gholam Hossein Rahimi Pages 290-298

    This paper describes a simple method for determined the critical buckling load of composite lattice conical structures under axially compressive load. To reveal the critical buckling strength of conical lattice structures, an analytical method based on the classical beam-column theory was applied. Characteristic equations were built according to the equilibrium equations. Furthermore, the buckling behavior of the conical composite shells under axial compression were investigated using experimental method. The specimens used in the experiment were made from glass/epoxy by winding the continuous glass fibers wetted with epoxy on a die with helical and circumferential grooves adopting a simplified manufacturing process. A relatively new flexible tool was developed for forming the grid-structures die, and the specimens were tested by using a universal testing machine. The diagrams of axial load versus displacement were recorded in real time during the tests. The experimental results describe failure modes that are present in the structures such as rib crippling, and general buckling. Axial buckling tests were carried out and the results were compared with the analytical method. The results have been summarized to verify the analytical method. Also, the proposed model has verified with the aid of finite element analysis. The proposed model suggests the possibility to improve the preliminary design solution with respect to the fully analytical approach.

    Keywords: Buckling modelling, Lattice conical Structure, Preliminary design, Composites
  • Saeed Jafari Mehrabadi, Milad Raoufi, Soheil Saturi Pages 299-306
    In this paper, free vibration of two-dimensional functionally graded (2D-FG) annular sectorial plate surrounded by Winkler-Pasternak elastic foundation has been investigated. It is assumed that the plate properties vary continuously through its both circumference and thickness according to power law distribution of the volume fraction. Primarily, we calculate the forces and resultant moments and then the total potential energy of system. Then, by applying the Hamilton’s principal any by regarding the first order shear deformation plate theory (FSDT) the governing differential equations have been derived. The numerical differential quadrature method, (DQM), has been employed for solving the motion equations. Two different boundary conditions such as simply supported and clamp-simply supported are considered. Initially, the obtained results were verified against those given in the literature and by ANSYS software and we confident from the obtain results. The effects of geometrical and elastic foundation parameters along with FG power indices effects on the natural frequencies have been studied. The study of results shows that, elastic foundation and FG parameters have significant effects on natural frequencies. By doing this research for 2D-FG materials the characteristic vibration of structure can be controlled by more parameters than 1D-FG materials.
    Keywords: two, dimensional functionally graded annular sectorial plate, elastic foundation, first order shear deformation theory, the numerical differential quadrature method
  • Gholamhasan Payganeh, Mohsen Esfahanian, Sohrab Yazdan Pakdel Bonab Pages 307-315
    The aim of this study is to feasibility study and design of hydraulic hybrid power train system for refuse truck in order to regenerate and store kinetic energy and reuse it for supplying propulsion power of vehicle. The hydraulic hybrid propulsion system includes a conventional internal combustion engine, a hydraulic pump/motor and also the accumulators as the energy storage device. Here, the parallel configuration has been chosen for implementing this powertrain. At first part of the paper, regarding the unique driving trends of refuse trucks, a driving cycle for refuse truck in Tehran has been extracted to improve the reliability of the designed powertrain. Also, AXOR 1828, one of the trucks used as the refuse vehicles in Tehran, has been chosen as the based vehicle. The driving cycle is extracted by performing observations on the based vehicle operation during several days. In the second part of the paper, the components of hydraulic hybrid powertrain have been designed to recuperate as much kinetic energy as possible in the refuse truck driving cycle. The initial computations show 17 percent reduction in fuel consumption of the refuse truck.
    Keywords: Refuse Truck, Hydraulic Hybrid Powertrain, Regenerative Braking, Driving Cycle
  • Behzad Damichi, Milad Rismanian, Mohammad Said Saidi, Bahar Firoozabadi Pages 316-322
    With the increasing development of the pharmaceutical industry and producing drugs with specific performance, its transfer into cells is also very important. Cell membranes are effectively impermeable to hydrophilic compounds unless the permeation is facilitated by dedicated transport systems. As a consequence, there is much interest in finding ways to facilitate the transport of molecules across cell membranes. Cell-penetrating peptides (CPPs) in particular have shown much promise as potential delivery agents. That have been claimed to penetrate cell membranes in an energy- and receptor-independent manner. In the present investigation, the translocation of PENETRATIN into the cell membrane is carried out applying constant velocity steered molecular dynamics via MARTINI coarse grain approach. In order to study the orientation of peptide as it get closer to the membrane, equilibrium simulation is carried out and it is shown that to investigate the penetration process, we need to apply steered molecular dynamics simulation. Energy barrier upon the insertion is calculated and its diffusion in the membrane is considered. It is shown that pore formation phenomenon breaks down the energy barrier and facilitates the translocation process which is in agreement with previous researches. Furthermore, 110 kJ/mol energy barrier is obtained from simulations for this peptide.
    Keywords: Drug Delivery, Coarse grain molecular dynamics, Steered molecular dynamics, Energy barrier calculation
  • Ali Bakhsheshy, Korosh Khorshidi Pages 323-330
    In the present study the free vibration analysis of functionally graded rectangular nanoplates in thermal environment is investigated. The modified coupled stress theory based on the first order shear deformation theory has been used to obtain the natural frequencies of the nanoplate. Modified coupled stress theory is a non-classical theory. In this theory material length scale parameter is applied to capture the size effect of the microstructures which the earlier classical plate theories were not able to explain these effects. The functionally graded material properties are varied continuously and smoothly along the thickness. The Poisson’s ratio of the FGM plate is assumed to be constant in the whole plate. In order to validate the present method, the natural frequencies of the both functionally graded rectangular plate and rectangular nanoplates are compared with those are reported in the literature, separately. Finally, the effect of various parameters such as; the power law index, the thickness to length scale parameter ratio, aspect ratio, thickness ratio on the natural frequencies of plates in thermal environments with different temperatures are presented and discussed in detail.
    Keywords: Free vibration, functionally graded nanoplates, thermal environment, modified couple stress theory
  • Hadi Ramezani, Seyed Ali Asghar Akbari Musavi Pages 331-336

    Dissimilar welding between Inconel 625 nickel base superalloy and high strength quenched and tempered A517 Gr.B steel investigated by pulsed ND:YAG laser beam welding equipment. This joint has special application at submarine components. After welding, the optimized joint microstructure including the weld metal and heat affected zones were characterized by optical and scanning electron microscopy (SEM). The results showed a fine dendritic structure and existence of large amount of Niobium carbide and Laves eutectic phase in the weld metal. Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) analysis showed Nb and Mo segregation to interdendritic zones at the weld metal. Grain growth in the heat affected zone of Inconel 625 did not occur, however, ultrafine precipitations were deposited at the heat affected zone. An approximately 65 µm wide transition zone was observed at the steel and weld zone interface; consisted of a martensitic layer (10-20µm) along the weld interface and the austenite phase region with a little ferrite adjacent to the base metal. The tensile test and micro hardness test of the optimized sample was investigated. The electrochemical behavior of the weld metal was investigated at room temperature in 3.5% NaCl solution using potentiodynamic polarization. The results show that the corrosion resistance of weld metal is more than that of Inconel 625 and less than that of A517 Gr.B. It can be concluded that a proper selection of laser beam welding parameters provides sound, fully-penetrated welds.

    Keywords: Inconel 625, high strength quenched, tempered steel, LBW, Mechanical properties, corrosion properties
  • Amir Farhang Sotoodeh, Majid Amidpour, Mehrangiz Ghazi Pages 337-344
    The purpose of this paper is to reach the maximum energy recovery or maximum cold stream outlet terminal temperature in a plate fin heat exchanger (PFHE) with constant volume and heat transfer area for a specified maximum pressure drop. This paper presents a methodology in surface selection and design of PFHE where full pressure drop utilization is taken as a design objective in constant heat exchanger volume and heat transfer area. Several kinds of PFHE with different fin type and geometries and different heat exchanger width, length and height could satisfy the constant volume and area condition. Setting maximum pressure drop could reduce these several heat exchangers. While the fin type and dimension of each heat exchanger is extracted due to constant volume-area and pressure drop conditions respectively, the terminal temperature of the heat exchanger would be calculated utilizing thermo-hydraulic modeling of the PFHE. A typical gas turbine regenerator is chosen as case study. The methodology is applied to this case study and results are shown. The surfaces which result maximum energy recovery are specified. In the cases that energy recovery of some surfaces would be approximately the same, other parameters such as frontal area and flow length will be considered.
    Keywords: Plate, fin heat exchanger, energy recovery, pressure drop, heat transfer area, surface selection
  • Rahmatollah Ghajar, Seyed Mohammad Navid Ghoreishi Pages 345-351
    Offshore platforms are exposed to random cyclic loads imposed on the structure by natural phenomena including waves, sea currents, wind and etc, so fatigue analysis of these structures is one of the most important design steps. Hot spot method is one of the most common techniques for evaluating of the fatigue life of offshore platforms. In this approach, the stress adjacent to the weld is estimated by extrapolation from the stress distribution approaching the weld, as obtained by finite element method or perhaps from strain measurements on the surface. In order to calculate the fatigue life of Amir Kabir semi-submersible drilling platform, first a model of platform is created. Then according to the environmental conditions of the Caspian sea, hydrodynamic forces exerted on the platform are calculated. The simulated hydrodynamic forces are then applied to the platform structure for calculating the stress and strain fields in the whole structure. It is found that the intersection of column and pontoon is the critical section of the platform and hence the fatigue life of the structure is predicted in terms of conditions of this location.
    Keywords: Semi, submersible drilling platform, Hydrodynamic loads, Fatigue, Hot spot stress
  • Ehsan Alizadeh, Seyedsina Hossieni, Alireza Riasi Pages 352-360
    Intense pressure pulsations, which are caused by the vortex rope in the runner cone and the draft tube of pump-turbines, result in vibrations and noise under partial load conditions in turbine mode and also reduce the machine’s efficiency. The most common method for reducing these fluctuations is injecting air through the shaft. This method has some disadvantages such as, negative influence on efficiency, high cost, and technical difficulties. In the present paper, the concept of locating grooves on the conic surface of runner has been investigated. In this regard, the runner and the draft tube geometry has been designed according to the specifications and the accessible information of Siah-Bishe project. Afterwards, the 3-dimensional flow field has been solved numerically, using Ansys CFX package. The numerical results have been verified by investigating their independency from grid size and comparing the results with experimental ones. Maximum difference between the proposed and the existing design’s performance has been less than 2 percent. The results indicate that locating grooves on the conic surface of the runner results in an increase in the flow velocity beneath the runner cone. Moreover, pressure pulsations have been decreased and the low-pressure area at the beginning of the draft tube shrank. The maximum amount of decrease in pressure pulsations has been recorded in two opening positions of the guide vanes (lower than 60% and more than 90% of design point). In addition, maximum efficiency drop in the revised design has been less than 0.3 percent.
    Keywords: Pump, Turbine, Pressure Pulsations, Groove, Runner Cone, Vortex rope
  • Ali Habibizadeh, Saeid Golabi Pages 361-368

    Disjoining of spot welds in steel sheets because of fatigue failure is one of the main reasons for noise in used cars. Fatigue life of spot welding connections of ST12 steel sheets, used in car industry, with 6mm nugget diameter and subjected to uniaxial dynamic shear load is studied and determined in this research. Sheet thickness and other spot welding parameters including weld pitch are considered and compared according to C-G006 standard utilizing the test sample selected according to DIN50165 standard. ABAQUS and FE-SAFE soft wares are used for static and fatigue life analysis respectively. To generate Stress-Number of life cycle (S-N) diagram, the equivalent fully reversed load is determined using Goodman and Gerber theories since the applied load is unidirectional. The resultant finite element results were verified experimentally by a fatigue test machine designed and manufactured during this study by the authors. The finite element results showed a good agreement with Gerber criterion and it was concluded that with increase in sheet thickness, both static strength and fatigue life would be increased. The results also depicts that the weld pitch has no effect on fatigue life. Stress – life graph for 6mm nugget diameter spot weld on ST12 sheet is the most important outputs of this research that can be used in automobile industry.

    Keywords: Fatigue Life, Resistance spot welding, Finite Element, Fatigue test machine
  • Seyed Hadi Hosseini, Karen Abrinia, Ghader Faraji Pages 369-376

    In this paper, an upper bound analysis for novel backward extrusion has been presented. Initially deformation zone has been divided to four separated regions and an admissible velocity field for them has been suggested. Then total power in this process has been calculated for every region and extrusion force has been gained. Moreover investigation of relevance of extrusion force and process powers (friction, deformation, velocity discontinuity) with process parameters has been revealed better understanding in load estimation and process efficiency in this method. Finite element analysis by DEFORMTM3D has been done for validation of upper bound results. Upper bound analysis showed, increasing of initial billet diameter enhances extrusion force by nonlinear relation. In addition big billet size remodels novel backward extrusion to conventional backward extrusion and it proves lower requirement extrusion load in novel backward extrusion in comparison with conventional backward extrusion. Moreover Increasing of first region’s thickness in this process diminishes extrusion force by exponential relation and no considerable change in extrusion force can be seen in a particular thickness domain. Investigation of process parameters in power efficiency shows that bigger extruded part’s diameter creates critical condition in process efficiency because of high friction power. But increasing of thickness enhances power efficiency. Finally upper bound analysis results have a good agreement with FEM.

    Keywords: novel backward extrusion, upper bound analysis, finite element simulation
  • Sasan Rahmanian, Mohammad, Reza Ghazavi Pages 377-387
    In general, in dynamic analysis of mechanical systems, joints are assumed to be ideal. However, due to errors in fabrication and assembly of components, existence of joints clearances is an inevitable issue that caused frequent collisions between the journal and bearing and stable periodic behavior of system becomes chaotic. Degradation the dynamic performance of the system, reduction in fatigue life of components and produce undesirable vibrations are all of the factors resulted from impact- contact forces due to joint clearance. First, different contact force models for two surfaces has been introduced and dynamical models of revolute joint with clearance for two modes, namely, dry contact model and lubricated joint model is then presented. In this paper, the dynamic behavior of a slider- crank mechanism with a revolute joint clearance between the slider and connecting rod, using the Lankarani-Nikravesh contact force model is studied and compared to the ideal case. Considering the effect of friction between journal and bearing, governing equations of motion of the system for two phase, contact and non-contact modes are extracted and it is shown that system exhibits chaotic behavior under specified size of clearance. A fluid lubricant is used in clearance between journal and bearing for stabilizing an unstable periodic orbit embedded in the chaotic attractor.
    Keywords: Joint clearance, slider, crank mechanism, fluid lubricant, Chaotic Behavior
  • Milad Keshavarz Seifi, Mohammad Reza Farahnak, Afsaneh Mojra Pages 388-394
    Soft tissue abnormalities are often correlated with a change in the mechanical properties of the soft tissue. New developing non-invasive techniques with the ability of early detection of cancerous tissue with high accuracy is a challenging state of art. In this paper, a new method is proposed to investigate the liver tissue cancers. Hyperelastic behavior of a porcine liver tissue has been extracted from the in vitro stress-strain experimental tests of the tissue. Hyperelastic coefficients have been used as the input of the Abaqus FEM software and the palpation of a physician has been simulated. The soft tissue contains a tumor with specified mechanical and geometrical properties. Artificial tactile sensing capability in tumor detection and localization has been investigated thoroughly. In mass localization we have focused on deeply located tumor which is a challenging area in the medical diagnosis. Moreover, tumor type differentiation which is commonly achieved through pathological investigations is studied by changing the stiffness ratio of the tumor and the tissue. Results show that the new proposed method has a high ability in mass detection, localization and type differentiation.
    Keywords: Artificial Tactile Sensing, Soft Tissue, Tumor, Hyperelasticity, Finite element analysis, Non, invasive Technique
  • Mohammad Jafari, Behzad Moshiri Pages 395-404
    In this paper, by expanding the Lekhnitiskii’s solution, the stress distribution around quasi-rectangular hole has been studied. Lekhnitiskii used complex variables analytic method for stress analysis of anisotropic plates with circular and elliptical hole. In order to extend the Lekhnitiskii’s analytical method for stress analysis of perforated symmetric laminates with non-circular holes, by means of conformal mapping, the area external to the hole can be represented by the area outside the unit circle. In this paper, try to study the effect of different parameters such as aspect ratio, stacking sequence, rotation angle of hole, bluntness and load angle on stress distribution around quasi-rectangular hole. The finite element method has been used to check the accuracy of analytical results. The analytical results are in good agreement with the numerical results. The results presented herein, indicated that the presented method can be used to determine accurately the stresses and stress concentration in composite plates with special shape cutouts. The results obtained clearly demonstrate the effect of these parameters on maximum stresses in perforated plates subjected to uni-axial tensile load. appropriate selection of bluntness and rotation angle of hole, can decrease stress concentration.
    Keywords: Conformal Mapping, analytical solution, Symmetric Composite Laminates, Quasi, rectangular Hole
  • Hamid Moosazadeh, Behzad Ghadiri Dehkordi, Masoud Rasekh Pages 405-413

    A homogenous 2D plate with simply support boundary conditions is assumed. The effect of plate curvature and nonlinear deformation effects with cylindrical shell model and von Karman’s relation, has been introduced. Linear and Non-linear Frequency analysis with the effect of curvature and in-plane load has been investigated for the first time. Curved plate panel flutter, with the effect of supersonic aerodynamic and in-plane load has been studied for the first time. First and third order piston theory aerodynamic (PTA) is employed to model supersonic aerodynamic loading. Equations of motion have been derived by the use of Hamilton’s principle and resultant nonlinear PDEs have been transformed into nonlinear ODEs via Galerkin’s method. Forth and fifth order rang-kutta numerical method has been used to solve ODEs and define panel behavior. Results show that, structural linear frequencies increase with panel curvature, while, it is more complicated for non-linear frequencies due to the effects of in-plane loads. Fuethermore, 3rd order PTA theory has more critical effect on the instability boundary in comparison with 1st order PTA. The effect of in-plane load in aeroelastic phenomena make limite cycle osilation to chaotic motion for curve plates.

    Keywords: Panel flutter, In, plane load, 1st order, 3rd order piston theory aerodynamic, 2D curve plate, Time domain
  • Keramat Malekzadeh Fard, Mohsen Rezaei Hassanabadi, Mostafa Livani Pages 414-422
    In this study, single-objective and multi-objective optimization of curved sandwich panel with composite face sheets and magneto-rheological core have been done to maximize the first modal loss factor and minimize the mass by using genetic algorithm. The studied sandwich panel was curved with simply support boundary condition. In order to derive the governing equations of motion, an improved high order sandwich panel theory and Hamilton's principle were used for the first time. The face sheet thickness, core thickness, fiber angles and intensity of the magnetic field have been considered as optimization variables. In single-objective optimization, the optimized values of variables were calculated. The results showed that the structures tend to have thick core and thin face sheets which seems physically true. As the magneto-rheological fluid placed in the core, it has a significant effect on the increasing of the modal loss factor. For the multi-objective optimization the Pareto front of optimal technique was presented. Then for the first time at this field, the set of optimal points are selected based on TOPSIS method and it was showed that in the case of similar size and mass, modal loss factor of double-curved panel is more than sigle-curved.
    Keywords: optimization, Sandwich Panel, Magneto, Rheological, Improved High Order Sandwich Panel Theory, genetic algorithm
  • Multiple Scattering of an Acoustic Wave from Fibers Encased in a Solid Viscoelastic Medium
    Farhang Honarvar, Ali Taheri Pages 423-430
    In this paper، the multiple scattering of obliquely incident elastic waves from fibers encased in a solid viscoelastic medium is studied. This problem has applications in ultrasonic nondestructive testing of composite materials. The fibers could be either isotropic or transversely isotropic. Based on the existing theory of elastic wave scattering from a single fiber، a mathematical model for multiple scattering of elastic waves from a number of parallel fibers embedded in a viscoelastic matrix is derived. This model incorporates all three kinds of longitudinal، horizontally polarized shear، and vertically polarized shear waves. The incident wave angle is arbitrarily chosen and the receiver can be considered to be at any desired location in space. The model is capable of handling any order of scattering from any number of cylinders. To validate the numerical results، a number of experiments were conducted on steel cylinders embedded in a polymeric block. With the aid of an ultrasonic probe، the scattered field was measured and analyzed. Comparing the analytical and experimental results، good agreement was observed between resonance frequencies observed in experiments and mathematical model.
    Keywords: Multiple scattering, Fiber reinforced composite, Transversely isotropic fiber, Viscoelastic material