فهرست مطالب

مهندسی مکانیک مدرس - سال شانزدهم شماره 6 (شهریور 1395)

نشریه مهندسی مکانیک مدرس
سال شانزدهم شماره 6 (شهریور 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/05/12
  • تعداد عناوین: 42
|
  • امیر مصطفی پور، وحید محمدی نیا صفحات 1-6
    روش تغییر شکل پلاستیک شدید، از جمله روش های تولید مواد نانو ساختار است که در دو دهه اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است و فرایند اتصال پرس تجمعی (APB) یکی از جدیدترین روش های تغییر شکل پلاستیک شدید برای تولید مواد فوق ریزدانه میباشد. هدف از این پژوهش، بررسی تاثیر انجام فرایند APB بر روی خواص مکانیکی و متالوژیکی آلیاژ AA1100 می باشد. تغییرات میکروساختاری آلیاژ AA1100 قبل و بعد از انجام فرایند، با استفاده از میکروسکوپ نوری بررسی شده است. نتایج حاصل از مطالعات میکروساختاری نشان میدهد که اندازه کریستالی دانه های تولید شده به روش APB بعد از 6 پاس به حدود 950 نانومتر کاهش می یابد. نتایج حاصل از تست کشش و میکروسختی سنجی نیز نشان می دهد که با انجام فرایند APB، استحکام تسلیم بعد از 6 پاس از 89 مگاپاسکال به 264 مگاپاسکال افزایش پیدا کرده است، بطوریکه افزایش تقریبا 3 برابری در استحکام مشاهده می شود. مقدار سختی نیز بعد از 6 پاس فرایند APB از 38 ویکرز به 61 ویکرز افزایش پیدا می کند. نتایج حاصل از این مقاله نشان می دهد که تغییرات خواص مکانیکی حین فرایند APB، تطابق خوبی با تغییرات ریزساختاری دارد و از رابطه Hall-Petch تبعیت می کند. دلیل افزایش قابل توجه استحکام نیز مربوط به کرنش سختی و کاهش اندازه دانه ها می باشد.
    کلیدواژگان: تغییر شکل پلاستیک شدید، اتصال پرس تجمعی، خواص مکانیک، خواص متالورژیکی
  • ستار محمدی اسفرجانی، مهدی صالحی صفحات 7-16
    اطمینان از صحت جوش و منطقه متاثر از حرارت یکی از اهداف بازرسی جوش است. بویژه اگر بازرسی با استفاده از روش های معمول آزمایش های غیر مخرب، با محدودیت مواجه باشد. در این مقاله، شناسایی آسیب های عدم نفوذ ریشه جوش و عدم ذوب کناره جوش، در قطعه جوشکاری شده، با روش جدید بردار ضرب داخلی به عنوان یک الگوریتم تشخیص آسیب بر اساس استفاده از توابع متقابل همبستگی بین پاسخ های ارتعاش تحت تحریک نویز سفید مورد ارزیابی قرار می گیرد. این روش در پژوهش های پیشین تنها به صورت تجربی صورت پذیرفته بود. لذا در این بررسی، شناسایی آسیب به روش بردار ضرب داخلی با شبیه سازی و تحلیل به کمک روش المان محدود و انجام محاسبات در نرم افزار متلب انجام شد. برای اطمینان از اعتبار روش شبیه سازی، یک نمونه که در تحقیقات پیشین به صورت تجربی مورد بررسی قرارگرفته بود، با این روش تحلیل شده و نتایج بدست آمده با نتایج تجربی مقایسه گردید. در این بررسی، دو قطعه از جنس فولاد زنگ نزن 304 که با جوش شیاری یک طرفه، به هم متصل شده اند، در نرم افزار المان محدود شبیه سازی و تحلیل گردید. سپس در مدل ایجاد شده یک آسیب ایجاد و بار دیگر تحلیل تکرار شد. نتایج بدست آمده از قبل و بعد از ایجاد آسیب، در نرم افزار متلب با روش بردار ضرب داخلی محاسبه شد. بدین ترتیب توانایی و محدودیت های روش بردار ضرب داخلی برای شناسایی آسیب های عدم نفوذ ریشه جوش و عدم ذوب کناره جوش، در قطعه جوشکاری شده مورد بررسی قرار گرفت.
    کلیدواژگان: شناسایی آسیب، بردار ضرب داخلی، توابع همبستگی متقابل، عدم نفوذریشه جوش، عدم ذوب کناره جوش
  • امین حقیقی پشتیری، صفورا بهار، آزاده جعفری صفحات 17-28
    در این مقاله سامانه سرمایش طبیعی متشکل از سقف گنبدی و چیلر جذبی خورشیدی معرفی شده و عملکرد آن در تامین شرایط آسایش حرارتی در شهرهای یزد، کرمان و تهران بر اساس استاندارد ایزو 7730 مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه اثر پارامترهای محیطی، سرعت باد و مشخصه های هندسی بر عملکرد سامانه مورد بررسی قرار گرفته است. برای محاسبه دفعات تعویض هوا از نرم افزار فلوئنت استفاده شده است. برای محاسبه دمای هوای ورودی به اتاق، معادلات حاکم بر چیلر و کانال سرماساز به ترتیب بر اساس روش رانگ-کوتای مرتبه 4 و روش تفاضل محدود حل شده اند. نتایج نشان میدهد که افزایش قطر روزنه سقف گنبدی و عرض کانال سرماساز، سبب ازدیاد دفعات تعویض هوا میشود. اما افزایش عرض دریچه ورود هوا به اتاق تا اندازه مشخصی تعداد دفعات تعویض هوا را زیاد کرده و پس از آن تغییری در تعداد دفعات تعویض هوا ایجاد نمی شود. همچنین در زمان عملکرد چیلر، در سه شهر فوق، دمای هوای ورودی به اتاق تقریبا ثابت باقی میماند. در انتها شرایط محیطی که تحت آن سامانه قادر به ایجاد شرایط آسایش حرارتی در اتاق نمونه و در 15 جولای است؛ بدست آمده است.
    کلیدواژگان: تهویه طبیعی، چیلر جذبی خورشیدی، سقف گنبدی
  • محمد ملاعلی پور صفحات 29-40
    در این مطالعه یک حل فرم بسته ساده و موثر برای تحلیل خمش و تنش ورق های دایره ای کامل و حلقوی هدفمند با تکیه گاه های الاستیک، بر مبنای تئوری برشی مرتبه اول ارائه شده است. بر اساس روند تحلیل ارائه شده، ورق های هدفمند تحت نیروهای عمودی و برشی غیریکنواخت بسادگی قابل تحلیل بوده و تمامی مولفه های تنش محاسبه می گردند. نیروهای برشی می توانند بر هریک از سطوح رویین و زیرین اعمال شوند. با استفاده از روابط ساختاری تئوری برشی مرتبه اول، تنش های برشی عرضی بصورت صحیح قابل دست یابی نبوده و بصورت مقداری ثابت در راستای ضخامت استخراج خواهد شد. بنابراین در روند تحلیل پیشنهادی، برای دست یابی به مولفه تنش های عمودی و برشی عرضی از تئوری الاستیسیته سه بعدی استفاده شده است. برای اثبات دقت و کارایی روند پیشنهادی، نتایج بدست آمده با نتایج ارائه شده در مقالات دیگر محققین و نتایج تئوری الاستیسیته سه بعدی حاصل از نرم افزار آباکوس بر مبنای روش اجزای محدود (بعنوان یکی از دقیق ترین روش ها) مقایسه گردیده است. مقایسه ها نشان می دهند که نتایج بدست آمده بسیار دقیق هستند در حالیکه از نظر محاسباتی کاملا بهینه تر از روش الاستیسیته سه بعدی می باشد. همچنین شرایط مرزی تنش های عمودی و برشی عرضی روی سطوح بالا و پایین ورق بصورت دقیق برقرار گردیده است. حتی برای ورق های تحت بارگذاری های پیچیده، وقتی که نیروهای عمودی و برشی غیریکنواخت بصورت همزمان بر سطوح بالا و پایین ورق اعمال می شود و شرایط مرزی تنش های عرضی روی این سطوح غیر صفر می باشد.
    کلیدواژگان: حل دقیق، خمش، تنش، لبه الاستیک، ورق هدفمند
  • سیدوحید حسینی، محمد جواد ناطق صفحات 41-51
    آآهنگری دورانی یکی از روش های شکل دهی است که با استفاده از یک ابزار شکل دهی مخروطی، نیروهای وارد بر قطعه را کاهش داده و سبب شکل دهی تدریجی قطعه تا حصول شکل نهایی می شود. دستگاه های مورداستفاده در این فرایند، معمولا دارای حرکت دورانی و خطی(تغذیه) مجزایی می باشند. حرکت دورانی توسط سازوکار خارج از مرکز و حرکت تغذیه با یک عملگر خطی انجام می شود. سینماتیک مورداستفاده این دستگاه ها، از نوع مستقیم است که برای ایجاد پروفیل حرکتی، اطلاعات مربوط به هندسه قطعه را مدنظر قرار نمی دهد. ازاین رو رسیدن به یک پروفیل خاص که تطابق کامل را با قطعه داشته باشد میسر نیست. در این مقاله امکان پذیری انجام آهنگری دورانی، با یک میز هگزاپاد بررسی شده است. استفاده از چنین سازوکاری باعث به وجود آمدن کنترل بیشتر بر جریان مواد و رسیدن به آهنگری دقیق تر می شود. برای انجام فرآیند آهنگری یک هگزاپاد توسط نویسندگان ارائه شده است. این دستگاه با داشتن شش درجه آزادی، تمامی حرکات شکل دهی را بر عهده دارد و با بهره گیری از سینماتیک معکوس قادر به تولید پروفیل های حرکتی مختلف برای قطعات پیچیده است. به منظور امکان سنجی انجام فرآیند آهنگری دوارنی توسط این دستگاه، حداکثر نیرو وارد شده به عملگرها محاسبه شد. پروفیل های دایره ای و خطی برای انجام فرایند شکل دهی دورانی مورد بررسی قرار گرفت و نیروی آهنگری برای تولید قطعه استوانه ای از جنس سرب در این دو پروفیل با آهنگری معمولی مقایسه شد. در نهایت نسبت نیروی موردنیاز آهنگری دورانی با پروفیل خطی، به آهنگری معمولی و آهنگری دورانی با پروفیل دایره ای، به ترتیب 0/27 و 0/49 به دست آمد.
    کلیدواژگان: آهنگری دورانی، هگزاپاد، پروفیل حرکتی، نیروی آهنگری
  • حسین ملکی نژاد بهابادی، غلامحسین رحیمی، امین فرخ ابادی صفحات 52-62
    سازه های ساندویچی سازه هایی هستند که از دو رویه با خواص مکانیکی بالا و هسته ای ضخیم ولی ضعیف و سبک تشکیل شده اند. به دلیل استحکام و سفتی ویژه بالا، به طور وسیعی در سازه های مهندسی از قبیل سازه های هوافضایی، بدنه کشتی ها، پره های توربین و... از این سازه ها استفاده می شود. یکی از اصلی ترین مکانیزم های خرابی این سازه ها جدایش بین رویه و هسته می باشد. در این تحقیق جدایش بین رویه و هسته تحت بارگذاری خمشی استاتیکی در سازه های ساندویچی با رویه های کامپوزیتی و هسته ی ترکیبی ازجنس فوم پی وی سی و یک چندلایه ی کامپوزیتی موج دار با هندسه ی مربعی به صورت تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. در هریک از نمونه ها یک ترک اولیه ایجاد شده تا جدایش بین رویه و هسته اتفاق بیفتد و نتایج با نمونه مرجع که هسته آن ساده و فقط از فوم تشکیل شده مقایسه شده است. تاثیر ضخامت رویه ها بر مقاومت جدایش نیز مورد بررسی قرار گرفته است. از آزمون خمش سه نقطه ای مطابق با استاندارد ASTM به همراه فیکسچرENS برای آزمون تجربی نمونه ها استفاده شده است. نتایج نشان دادند که در نمونه های مربعی با رویه ی سه و شش لایه رویه ی بالایی قبل از جدا شدن از هسته شکست شده و بیشترین بار قابل تحمل برای نمونه ی مربعی با رویه ی هشت لایه تا قبل ازجدایش269.26 نسبت به نمونه ی مرجع افزایش داشته است. تحلیل عددی جدایش در نرم افزار المان محدود و با استفاده از مدل ناحیه چسبنده انجام شده است. نتایج تطابق نسبی خوبی را بین داده های عددی و تجربی نشان دادند.
    کلیدواژگان: سازه های ساندویچی، بار خمشی، ناحیه چسبنده
  • هاجر حسنی اردکانی، هانیه نیرومند اسکویی صفحات 63-70
    روش دینامیک مولکولی یک روش شبیه سازی کامپیوتری است که با حل معادلات حرکت کلاسیک به مطالعه حرکت فیزیکی اتم ها و مولکول ها در یک سیستم N ذره ای می پردازد. در این تحقیق از روش مذکور جهت بررسی تغییر ساختاری یکی از پیوندهای حیاتی در بدن استفاده شده است. این پیوند مابین گیرنده های موجود بر سطح سلولهای دیواره عروقی (اندوتلیال) به نام پی سلکتین و لیگاند های متناظر آنها (PSGL-1) که بر سطح لکوسیت (سلول سفید خون) توزیع گشته اند، ایجاد می شود. یکی از فاکتورهای واسط در فرایند مهاجرت لکوسیت ها به سمت بافت عفونی، که با غلتش این سلول ها روی سلول های اندوتلیال آغاز می شود، تشکیل و شکست متوالی این پیوند می باشد. شناخت مکانیزم جدایش این پیوند در بستر مولکولی در دریافت پاسخ های درمانی اهمیت دارد. بدین منظور جدایش این پیوند تحت کشش به روش دینامیک مولکولی و با استفاده از کد نمد شبیه سازی و نتایج خروجی با استفاده از نرم افزار گرافیکی وی ام دی تحلیل شد. نتایج حاکی از این است که یون کلسیم اهمیت بالایی در بقای پیوند دارد. همچنین با مطالعه مکانیزم شکست باقیمانده های مرزی، مشاهده می شود که پیوند های هیدروژنی ما بین یون کلسیم و باقیمانده فوکوز از گروه قندی و همچنین پیوند های بین باقیمانده های تایروسین سولفاته شده و باقیمانده های مجاور آنها، دارای بیشترین میزان انرژی ناپیوندی هستند. به همین علت با تاخیر نسبت به بقیه پیوندها می شکنند که نشان از اهمیت این باقیمانده ها در پیوند مذکور دارد.
    کلیدواژگان: دینامیک مولکولی، نمد، لکوسیت، جدایش پیوند پی سلکتین، PSGL، 1، انرژی ناپیوندی
  • امیر طریقت، داود توکلی صفحات 71-78
    خواص بتن به خواص خمیر سیمان سخت شده وابسته است. خمیر سیمان سخت شده از مواد با ویژگی های مختلف تشکیل شده است و دارای پیچیدگی هایی در ساختار می‮باشد. با توجه به اینکه خواص مصالح وابستگی زیادی به ساختار اتمی خود دارند، بررسی محصولات هیدراتاسیون در مقیاس نانو می‮تواند تا حدود زیادی در شناخت خواص بتن کمک کننده باشد. در این مطالعه به بررسی خواص مکانیکی مهمترین محصولات هیدراتاسیون شامل کلسیم سیلیکات هیدراته، کلسیم هیدروکسید، اترینگایت، هیدروگارنت و منوسولفوآلومینات پرداخته خواهد شد. برای این منظور با استفاده از روش دینامیک مولکولی و با کمکگیری از پنج میدان نیروی مختلف شامل: کامپس، کامپس II، اینترفیس، یونیورسال و دریدینگ شبیه‮سازی صورت گرفته و سپس با استفاده از روابط الاستیسیته، مدول برشی، مدول حجمی، ضریب پواسون و مدول یانگ تعیین شده و همچنین بهینه‮ترین میدان نیرو نیز تعیین خواهد شد. همچنین نتایج بدست آمده ی اولیه با در نظر گرفتن تخلخل ماده، توسط مدل میکرومکانیکی با مدل های واقعی معادل سازی شده اند. در نهایت نتایج بدست آمده با نتایج موجود در ادبیات فنی مقایسه خواهند شد. در پایان خواص الاستیک محصولات تشکیل دهنده خمیر سیمان با دقت مناسبی تخمین زده شد و نتایج نشان داد که روش دینامیک مولکولی تا حد زیادی توانایی تخمین خواص الاستیسیته ی خمیر سیمان سخت شده را دارد.
    کلیدواژگان: خواص الاستیک، دینامیک مولکولی، خمیر سیمان سخت شده، شبیه‮سازی، نانو مقیاس‬‬‬‬‬‬
  • کاوه کمالی، علی اکبر اکبری، علیرضا اکبرزاده صفحات 79-90
    در این مقاله تولید مسیر، کنترل و ساخت یک ربات اسکلت خارجی زانو ارائه شده است. ربات موردنظر، با هدف کمک به حرکت برخاستن از روی صندلی برای انسانهایی که در اندام پایین تنه دچار ضعف و یا اختلال حرکتی هستند طراحی و ساخته شده است. در بخش تولیدمسیر ربات، یک روش جدید پیشنهاد شده که با استفاده ازیک کتابخانه مسیرهای از قبل آماده شده و براساس شرایط اولیه نشستن فرد، مسیر حرکت نشسته-به-ایستاده او را پیشبینی میکند. این روش از تئوری «مسیرهای بنیادین دینامیکی » برای تخمین مسیر استفاده میکند. روش پیشبینی مسیر پیشنهادی، بر روی یک کتابخانه از مسیرها که در آزمایشگاه تحلیل حرکتی انسان بدست آمده است، آزمایش شده و کارایی آن تاییدشد. در مرحله بعد، یک کنترل کننده حالت لغزشی نمایی برای هدایت ربات درامتداد مسیر پیشبینی شده، به کارگرفته شده و مجموعه تولید کننده مسیر و کنترلر بر روی ربات اسکلت خارجی مورد نظر پیاده سازی سخت افزاری شدند. برای پیادهسازی سخت افزاری از جعبه ابزار اکس-پی-سی تارگت در نرم افزار متلب ویک کارت انتقال داده استفاده شده است. در نهایت، کارایی ربات بر روی یک فرد سالم، آزمایش شد. از فرد مورد آزمایش خواسته شد، درحالی که ربات را پوشیده است، چندین بار عمل برخاستن از روی صندلی را از شرایط اولیه نشستن متفاوت، انجام دهد. نتایج بدست آمده نشان می دهد، توانی که نیاز است فرد برای حرکت نشسته-به-ایستاده به زانوی خود اعمال کند، درحالتی که ربات اسکلت خارجی به او کمک میکند بسیار کمتر ازحالتی است که فرد ازکمک ربات استفاده نمیکند.
    کلیدواژگان: ربات اسکلت خارجی، برخاستن از روی صندلی، پیشبینی مسیر، مسیرهای بنیادین دینامیکی، کنترل کننده حالت لغزشی نمایی
  • علی رستگار، دانیال قهرمانی مقدم، خلیل فرهنگدوست، مسعود طهانی صفحات 91-100
    فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی بر روی ورق های آلیاژ آلومینیوم 2024-T351 در سرعت های دورانی 400، 630 و 800 دور بر دقیقه و سرعت های پیشروی 8، 16 و 25 میلی متر بر دقیقه انجام شده است. پس از آن با استفاده از روش تست استاندارد ASTM-E647 نرخ رشد ترک خستگی در نمونه های CT مورد بررسی قرار گرفته است. پس از مدل سازی فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، رشد ترک خستگی بر مبنای روش XFEM، در نمونه ها شبیه سازی شده است. در این تحلیل جهت بررسی آسیب در نمونه، از معیار آسیب تنش بیشینه استفاده شده است و معیار شکست بیشترین تنش اصلی در المان است. مقایسه نتایج تجربی و عددی رشد ترک خستگی نشان دهنده قابل اعتماد بودن روش شبیه سازی میباشد. بررسی تجربی و عددی تاثیر سرعت جوشکاری بر نرخ رشد ترک خستگی در نمونه ها نشان میدهد، نرخ رشد ترک در تمامی نمونه های جوشکاری به ازای مقادیر پایین تغییرات ضریب شدت تنش (K≤13 Mpa∆) کمتر از فلز پایه بوده و با افزایش تغییرات ضریب شدت تنش نرخ رشد ترک بسیار افزایش می یابد. همچنین نتایج نشان میدهند، نمونه های جوشکاری شده با سرعتهای پایینتر خواص خستگی بهتری نسبت به فلز پایه دارند و افزایش سرعت دورانی و پیشروی ابزار نرخ رشد ترک خستگی را در نمونه ها افزایش میدهد.
    کلیدواژگان: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، AA2024، T351، رشد ترک خستگی، شبیه سازی اجزا محدود، سرعت دورانی و پیشروی ابزار
  • محمد فتحعلی لو، مجتبی رضایی صفحات 101-107
    میکرو حسگرهای الکترواستاتیکی به عنوان بخشی از سیستمهای میکروالکترومکانیکی دارای جایگاه ویژه ای در تکنولوژی پیشرفته می باشند. از همین رو مدلسازی دقیق و ارائه روش های مناسب برای حل معادلات حاکم بر رفتار مکانیکی و ارتعاشی آنها از اهمیت بالایی برخوردار است. با توجه به ماهیت غیر خطی تحریک الکترواستاتیکی از روش-های عددی برای حل معادلات استفاده می شود. در این مقاله یک مقایسه تحلیلی بین دو شیوه برای اعمال روش گالرکین جهت حل معادله دیفرانسیل ارتعاشی انجام شده است. در شیوه اول که در بیشتر تحقیقات گذشته از آن استفاده شده است، ابتدا دو طرف معادله دیفرانسیلی حاکم در معکوس نیروی الکترواستاتیکی ضرب شده و سپس روش گالرکین اعمال می شود، در حالی که در شیوه دوم که در کار حاضر ارائه می شود روش گالرکین به طور مستقیم بر روی معادله دیفرانسیل حاکم اعمال می شود. به عنوان مطالعه موردی از تئوری غیر موضعی برای استخراج معادله حاکم استفاده شده است. نتایج حاصل نشان می دهند که برای یک میکروتیر داده شده، اگرچه در بیشتر موارد هر دو شیوه مقدار یکسانی برای ولتاژ پولین محاسبه می کنند ولی شیوه اول در برخی موارد قادر به شناسایی نقطه پولین و نیز برخی نقاط تعادلی نمی باشد. بنابراین نمودارهای تعادلی و صفحات فازی کیفیت متفاوتی با استفاده از دو شیوه خواهند داشت. هم چنین نتایج نشان می دهند که نقطه تکین به عنوان موقعیت صفحه پایینی به صورت یک جاذب قوی در نمودارهای فازی عمل می کند که البته شیوه اول بر خلاف شیوه دوم قادر به شناسایی این نقطه نیز نیست.
    کلیدواژگان: میکرو حسگر، الکترواستاتیک، حل عددی، پولین، نقاط تعادلی
  • مسعود کریمی، رضا تیکنی، سعید ضیایی راد صفحات 108-118
    برداشت انرژی الکتریکی از مواد پیزوالکتریک غالبا برای تجهیزات الکترونیکی با توان کم استفاده می گردد. تامین توان موردنیاز حسگر های بی سیم مورد استفاده در سلامت سنجی پل ها و دیگر شالوده های عمرانی از جمله کاربردهای مهم برداشت کننده های انرژی است. در این پژوهش برداشت انرژی از ارتعاشات پل تحت عبور جرم های متوالی بررسی شده است. برداشت انرژی به کمک تیر یک سرگیردار با وصله پیزوالکتریک نصب شده بر روی نقطه میانی پل دو سرمفصل صورت پذیرفته است. روابط حاکم بر ارتعاشات پل تحت عبور جرم های متوالی با فرض تیر اویلر-برنولی استخراج شده است. اثرات نیروهای اینرسی، کوریولیس و گریز از مرکز در استخراج روابط درنظر گرفته شده است. همچنین برداشت کننده انرژی به صورت تیر یک سرگیردار با وصله پیزوالکتریک تحت ارتعاشات پایه ناشی از جابجایی پل مدل سازی شده است. روابط حاصل به کمک نرم افزار متلب با استفاده از روش رونگه -کوتای مرتبه چهار حل شده و جابجایی پل و ولتاژ تولیدی در وصله پیزوالکتریک به دست آمده است. در نهایت، ولتاژ تولیدی حاصل از مدل سازی تئوری مساله با نتایج حاصل از آزمایش تجربی برای سرعت های مختلف جرم های عبوری مقایسه گردیده است. مقایسه انجام شده حاکی از دقت مناسب مدل سازی انجام شده در مساله حاضر است.
    کلیدواژگان: برداشت انرژی، پیزوالکتریک، ارتعاشات پل، عبور جرم های متوالی
  • سعید احمدی فرد، مسعود رکنیان، طالب طینتی سرشت، شهاب کاظمی صفحات 119-126
    نسبت ترکیبی هر یک از فازهای تقویت کننده در کامپوزیت ترکیبی می تواند تعیین کننده نسبت حجم کل تقویت کننده از حجم کل کامپوزیت باشد. نسبت ترکیبی، یک فاکتور مهم در کنترل حد مشارکت هر یک از فازهای تقویت کننده از کل خواص کامپوزیت ترکیبی است. بنابراین هدف از انجام این کار، تولید نانو کامپوزیت سطحی ترکیبی آلومینیم 2024 با ذرات زیرکونیا با میانگین اندازه ذرات 15 نانومتر و گرافیت با میانگین اندازه ذرات کمتر از 100 میکرون با نسبت ترکیبی متفاوت توسط فرآیند فرآوری اصطکاکی اغتشاشی است. برای تولید نانو کامپوزیت از یک سرعت دورانی و سرعت پیشروی ثابت، به ترتیب 1000 دور بر دقیقه و 20 میلیمتر بر دقیقه و زاویه انحراف 3 درجه استفاده شد و همچنین به منظور توزیع بهتر ذزات در زمینه، فرآیند در 2 پاس انجام شد. سپس به بررسی اثر نسبت ترکیبی بر ریزساختار، خواص مکانیکی و سایشی نانو کامپوزیت پرداخته شد. برای بررسی ریزساختار از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده گردید که تصاویر نشان داد که ذرات به صورت یکنواخت در ناحیه اغتشاشی توزیع شده است. آزمون های سختی و سایش به صورت پین بر روی دیسک لغزشی خشک به منظور بررسی نسبت ترکیبی، خواص مکانیکی و سایشی نانو کامپوزیت تولید شده، انجام و اندازه گیری شد.
    کلیدواژگان: فرآوری اصطکاکی اغتشاشی، نانوکامپوزیت ترکیبی، خواص مکانیکی، آلومینیم 2024
  • عبدالمجید خشنود، اسحاق آزاد، سید محمد امین رضوی صفحات 127-137
    در این مقاله، فرمی متفاوت از فرم متداول معادلات بولتزمان-هامل (معادلات لاگرانژ برحسب شبه مختصات) استخراج گردیده و بر اساس آن الگوریتمی جامع جهت مدل سازی دینامیکی ربات های زمینی و فضایی، با تعداد دلخواه عضو صلب در حالت زنجیر باز، ارائه شده است. این فرم از معادلات بولتزمان-هامل، در عین پرهیز از پیچیدگی های فرم متداول، دارای مزایای قابل توجهی است که ازجمله ی آن ها می توان به عدم نیاز به تشکیل انرژی جنبشی به صورت تابعی از مختصات تعمیم یافته و شبه سرعت ها، بیان نیروهای تعمیم یافته برحسب بردارهای پایه ی بدنی اجزای سیستم و ارائه ی تصویری واضح از دینامیک سیستم اشاره نمود. در مسیر استخراج الگوریتم مذکور، معادلات حرکت یک جسم صلب یک بار با استفاده از فرم ارائه شده و بار دیگر با استفاده از فرم متداول معادلات بولتزمان-هامل به دست آمده و از مقایسه ی آن ها سه اتحاد سینماتیکی کاربردی اثبات گردیده و از آن ها در مدل سازی دینامیکی استفاده شده است. به منظور آشنایی با نحوه ی استفاده از الگوریتم ارائه شده، مدل دینامیکی یک ربات دو لینکی زمینی به صورت گام به گام به دست آمده است. درنهایت نتایج شبیه سازی ربات دو لینکی در نرم افزار متلب، به ازای مقادیر عددی، با نتایج به دست آمده از مدل سیستم در نرم افزار آدامز، مقایسه و صحت آن محرز گردیده است.
    کلیدواژگان: معادلات بولتزمان، هامل، شبه مختصات، ربات های زنجیرباز، ربات های فضایی، ربات های زمینی
  • هادی غائبی، بهزاد فرهنگ صفحات 138-148
    در این تحقیق تلفیق انواع سیکل های رانکین آلی (پایه و اصلاح شده) با مبدل غشاء پروتونی جهت تولید همزمان توان و هیدروژن ارائه شده است. سیکل های رانکین آلی استفاده شده شامل رانکین پایه، رانکین بهمراه بازیاب، رانکین بهمراه گرمکن سیال تغذیه و رانکین بهمراه بازیاب و گرمکن سیال تغذیه بوده اند. انرژی لازم جهت راه اندازی سیکل های رانکین از انرژی زمین گرمایی تامین شده است. یک مدلسازی جامع ترمودینامیکی (انرژی و اگزرژی) بر روی سیستم های پیشنهادی صورت گرفته است. برای مدلسازی از نرم افزار EES استفاده شده است. همچنین مطالعه پارامتریک نیز برای بررسی تاثیر پارامترهای عملکردی مهم بر رروی عملکرد انرژتیکی و اگزرژتیکی سیستم-های مورد بررسی انجام شده است. نتایج نشان دادند که سیکل رانکین آلی بهمراه بازیاب، گرمکن سیال تغذیه و مبدل غشاء پروتونی دارای بیشترین راندمان انرژی (3.514%) و اگزرژی (68.93%) در مقایسه با سایر سیستم های مورد بررسی بوده است. اگزرژی تلف شده در اواپراتور و الکترولایزر بیشترین سهم را در اگزرژی تلف شده کل سیستم داشتند و با افزایش فشار اواپراتور بازده انرژی، بازده اگزرژی، تولید هیدروژن و کار خروجی توربین در هر 4 سیستم افزایش یافت. با افزایش دمای اواپراتور بازده انرژی، بازده اگزرژی، تولید هیدروژن و کار خروجی در سیکل رانکین آلی بهمراه بازیاب و مبدل غشاء پروتونی و سیکل رانکین آلی بهمراه بازیاب، گرمکن سیال تغذیه و مبدل غشاء پروتونی افزایش می یابد در حالی که در سیکل رانکین آلی پایه بهمراه مبدل غشاء پروتونی و سیکل رانکین آلی بهمراه گرمکن سیال تغذیه و مبدل غشاء پروتونی اندکی کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: انرژی زمین گرمایی، سیکل های رانکین آلی، الکترولایزر مبدل غشاء پروتونی، تولید هیدورژن، تولید توان
  • مهدی زمانی فکری، مجتبی زارعی، مهدی طالع ماسوله، مجتبی یزدانی صفحات 149-158
    در این مقاله ربات موازی چهار درجه آزادی چهار شاخه شبیه سازی می شود. ابتدا مدل ریاضی که بر اساس آن ربات موازی چهار شاخه مدل شده نشان داده شده و سپس بهینه سازی این ربات موازی بر اساس فضای کاری عاری از تکینگی سینماتیکی مرتبه دوم انجام می شود. نوآوری این مقاله در استفاده از دو الگوریتم جستجوی سراسری برای یافتن فضای کاری عاری از تکینگی است. ابتدا مسئله برای الگوریتم زنبورعسل مصنوعی حل شده و سپس این روش با روش هوش ازدحامی ذرات مقایسه می شود. نتایج نشان می دهد که با هر دو روش می توان پارامترهای طراحی ربات را به دست آورد، درحالی که از پیچیدگی هایی که از ویژگی ذاتی این نوع بهینه سازی است پرهیز کرد. مقایسه دو الگوریتم جستجو نشان دهنده آن است که روش هوش ازدحامی ذرات سریع تر از الگوریتم کلونی زنبورعسل عمل می کند. فضای جستجو برای این الگوریتم ها حجمی متشکل از سطحی به ابعاد 500 mm در 500 mmاست که در راستای عمود از ارتفاع 500 mm تا 1000 mm تغییر می کند. همچنین از نکات مهم این مقاله دوران مجری نهایی حول محور عمود تا 90 درجه چرخش است که قابلیت مهمی در ساختار و انعطاف عملکردی ربات دارد. پس از شبیه سازی، ربات موازی به کمک نرم افزار طراحی سه بعدی مدل می شود. درنهایت ربات موازی چهار شاخه طراحی شده در آزمایشگاه تعامل انسان و ربات دانشگاه تهران ساخته شده است.
    کلیدواژگان: ربات موازی، تکینگی، فضای کاری، ربات چهار شاخه، کلونی زنبورعسل، هوش ازدحامی ذرات (PSO)
  • سعید فدایی نایینی، عباس مزیدی صفحات 159-170
    در این پژوهش، معادلات حرکت برای یک توربین بادی محور افقی با پایه متحرک بدست آمده و فرکانس های طبیعی و ارتعاشات آزاد سیستم مورد بررسی قرار گرفته است. پایه توربین بادی بصورت صلب و پره های آن بصورت تیرهای انعطاف پذیرمدلسازی شده است. خمش و پیچش پره به عنوان دو درجه آزادی مورد بررسی قرار گرفته اند. شافت متصل به پره، به صورت صلب فرض شده است. در این مقاله به طور خاص یک توربین بادی 5 مگاواتی محور افقی مورد بررسی قرار گرفته است که پایه آن در آب شناور بوده و دارای سه سرعت زاویه ای در جهات مختلف است. با توجه به شکل پیچیده پره و متغیر بودن خواص آن در طول، خصوصیات مقطع به مقطع پره یک توربین 5 مگاواتی واقعی استخراج شده و سپس جرم و پارامترهای هندسی آن به کمک برازش منحنی توسط نرم افزار متلب در طول پره استخراج شده اند. معادلات حرکت و شرایط مرزی به کمک اصل همیلتون استخراج شده اند و سپس با استفاده از روش گالرکین به معادلات دیفرانسیل معمولی تبدیل شده اند. پس از آن با تنظیم معادلات به فرم فضای حالت، مقادیر ویژه محاسبه و فرکانس ها بدست آمده اند. به منظور بررسی صحت معادلات، نتایج بدست آمده در حالت های خاص با نتایج پژوهش های پیشین مقایسه شده که همخوانی خوبی بین نتایج وجود دارد. سپس اثر پارامترهای مختلف بر روی تغییرات فرکانس توربین و پاسخ های زمانی ارتعاشات پره توربین بررسی شده است. نتایج نشان می دهد سرعت دورانی پایه توربین و همینطور تغییرات سرعت دورانی پره هابرفرکانس های سیستم و ارتعاشات آزاد پره توربین تاثیرات قابل توجهی دارند.
    کلیدواژگان: توربین بادی محور افقی، پایه متحرک، فرکانس های طبیعی، ارتعاشات آزاد
  • مهدی احمدی نجف آبادی، صادق حسینی، مهدی اخلاقی صفحات 171-180
    روانکاری ضعیف به عنوان یک عامل مهم در خرابی این یاتاقان ها شناخته می شود، بنابراین دانستن شرایط روانکاری در یک یاتاقان بسیار مهم می باشد. روانکاری هیدرودینامیکی، روانکاری مخلوط و روانکاری مرزی به عنوان سه محدوده روانکاری برای یاتاقان ها شناخته می شوند. در روانکاری هیدرودینامیکی، فشار هیدرودینامیکی ایجاد شده برای تحمل بار کافی می باشد و سطوح لغزشی یاتاقان با هم تماس نخواهد داشت. اگرچه در اغلب موارد، آنها در محدوده مخلوط و مرزی کار می کنند و تماس فلز با فلز در سطوح لغزشی خواهند داشت. برای مشخص شدن این محدوده ها استفاده از منحنی مرسوم استریبک می تواند مفید باشد. با این وجود مشخص کردن محدوده دقیق روانکاری هیدرودینامیکی از محدوده روانکاری مخلوط و روانکاری مرزی با استفاده از این منحنی و روابط مربوط به روانکاری یاتاقان های لغزشی، به دلیل وجود تعداد زیاد پارامترهای کاری و طراحی تاثیر گذار کار سختی می باشد. مطالعه حاضر بر روی روش اندازه گیری پخش آوایی به منظور پایش شرایط روانکاری در یک نوع از یاتاقان-های لغزشی تمرکز کرده است. بدین ترتیب پایش شرایط روانکاری در حین کارکرد یاتاقان فراهم شده است و مقادیر متغیرهای کاری یاتاقان برای تغییر محدوده روانکاری از روانکاری هیدرودینامیکی به روانکاری مخلوط و یا مرزی به دست آمده است. در ادامه با استفاده از روش تبدیل موجک مشخصات فرکانسی هر محدوده روانکاری مشخص گردیده است. بعد از مشخص شدن محدوده های روانکاری، مقدار تماس فلز با فلز در هر کدام از محدوده ها بدست آمده است.
    کلیدواژگان: روش پخش آوایی، یاتاقان های لغزشی، تبدیل موجک، پایش شرایط روانکاری، تماس فلز با فلز
  • مصطفی تقی زاده، سید مهدی جاووشیان صفحات 181-188
    در شرایط بارگذاری یکنواخت، استفاده از یک کنترل کننده با ضرایب ثابت می تواند برای سیستم سرونیوماتیک قابل قبول باشد؛ اما در شرایط بارگذاری متغیر با دامنه ی تغییرات گسترده برای دستیابی به عملکرد مطلوب، روش های پیشرفته ترکنترلی بایستی مدنظر قرار گیرند. در این مقاله کنترل کننده ای تطبیقی برای یک سیستم سرونیوماتیک با شیر دو وضعیتی و تحریک PWM تحت بارگذاری متغیر طراحی گردیده و روی آن پیاده سازی شده است. در سیستم سرونیوماتیک تحت آزمایش به جای استفاده از شیر گران قیمت سرو یا پروپرشنال از شیر دو وضعیتی پاسخ سریع با تحریک PWM استفاده شده است. شناسایی پارامترهای سیستم با استفاده از اطلاعات ورودی خروجی به صورت بلادرنگ انجام شده و پارامترهای کنترل کننده بطور لحظه ای تنظیم می شوند. در طراحی کنترل کننده ی تطبیقی پیشنهادی از الگوریتم رگولاتورهای خودتنظیم استفاده شده است. کنترل طراحی شده از طریق یک کارت واسط کامپیوتری روی سیستم سرونیوماتیک مدنظر اعمال شده و عملکرد آن مورد بررسی و مقایسه با روش های کنترل تناسبی مشتق گیر و کنترل چندمدله قرار گرفته است. در روش کنترل چند مدله، برخلاف روش ارائه شده می بایست تعداد محدود و گسسته ای بار مرجع را در میان گستره ی تغییرات بار در نظر گرفته و کنترل کننده های ثابت را متناظر با این نقاط، طراحی یا تنظیم نمود. آزمایش های تجربی انجام شده تحت بارگذاری متغیر عملکرد مطلوب کنترل کننده تطبیقی را به ازای گستره ی کامل تغییرات بار نشان می دهند.
    کلیدواژگان: کنترل موقعیت، عملگر نیوماتیک، کنترل کننده تطبیقی، سیگنال PWM
  • بابک افضلی، حسن کریمی صفحات 189-198
    لوله هارتمن-اسپرنجر دستگاهی است که در آن جریان جت فرومنبسط وارد لوله ای با انتهای بسته می شود که در فاصله مشخصی از نازل قرار گرفته است. در شرایط خاص، تولید حرارت متمرکز درون لوله قابل مشاهده است که منجر به افزایش دمای سریع درون لوله می شود و می تواند در کاربردهای مهندسی نظیر آتش زنه های آکوستیکی مورد استفاده قرار بگیرد. در پژوهش حاضر، عملکرد حرارتی دستگاه برای مجموعه ای از شش نمونه مختلف از لوله های تشدید با پارامترهای فیزیکی متفاوت مورد تحلیل قرار گرفته است. پارامترهای تغییر یافته عبارتند از جنس لوله، طول لوله، فاصله لوله از نازل و شرایط دیوار انتهای لوله که می تواند بصورت کاملا بسته و یا همراه با یک سوراخ ریز برای استخراج گاز داغ باشد. در تمامی نمونه ها، شکل داخلی لوله بصورت مخروطی انتخاب شده است. مدل سازی عددی در کنار آزمایشات تجربی بر روی این نمونه ها انجام گرفته و نتایج برای بررسی تاثیر پارامترهای مذکور بر دمای قابل حصول در انتهای لوله و مکانیزم داخلی جریان مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که مهمترین عامل افزایش دما، وجود جریان نوسانی همراه با عبور امواج شوک قوی درون لوله است. با تغییر فاصله لوله و نازل، جریان نوسانی حذف شده و اثری از افزایش دما مشاهده نمی شود. وجود یک سوراخ ریز در انتهای لوله همچون استفاده از لوله های کوتا ه تر، باعث کاهش دمای قابل دستیابی درون لوله می شود. فرکانس نوسانات برای لوله های بلندتر نزدیک به فرکانس تشدید لوله است. همچنین استفاده از مواد با ضریب انتقال حرارت پایین، سبب افزایش دما درون لوله خواهد شد.
    کلیدواژگان: لوله تشدید مخروطی، جریان نوسانی، نوسانات شوک، تولید حرارت متمرکز، فرکانس تشدید
  • محمد اکبری، اکبر زارعی صفحات 199-204
    نانو سیال ها از تعلیق ذرات بسیار ریز با مقیاس نانو در سیال پایه تهیه می شوند و قادر به افزایش قابل ملاحظه انتقال حرارت در مقایسه با سیالات خالص می باشند. از آنجایی که لزجت دینامیکی درکاربردهای مرتبط با نانوسیال و مباحث انتقال حرارت و انرژی اهمیت زیادی دارد، در این مطالعه بررسی آزمایشگاهی اثرات کسرحجمی و دما بر روی لزجت دینامیکی نانوسیال ترکیبی اکسید منیزیم و نانو لوله کربنی در مخلوط هیبریدی آب و اتیلن گلیکول ارائه شده است. نانوسیال در کسر حجمی های 0.025 ، 0.05 ، 0.1 ، 0.2 ، 0.4 ، 0.6و 0.8درصد آماده شده و آزمایشها در محدوده دمای بین 25 تا 60 درجه سانتیگراد انجام شده است. به علاوه، با بررسی رفتار رئولوژیکی نانوسیال در نرخ برش های مختلف رفتار نیوتونی مشاهده شد. با توجه به ضعف روابط تحلیلی موجود در پیش بینی لزجت دینامیکی این نانوسیال و با استفاده از نتایج آزمایشگاهی، یک رابطه جدید پیشنهاد شد. نتایج نشان می دهد که با افزایش کسر حجمی لزجت دینامیکی افزایش می یابد. این افزایش در دماهای پایین در مقایسه با دماهای بالاتر چشمگیرتر است. همچنین در دمای 60 درجه سانتیگراد کسر حجمی تاثیر زیادی بر روی لزجت دینامیکی نانوسیال ندارد و این می تواند به عنوان یک دستاورد مهم در کاربردهای صنعتی و مهندسی در نظر گرفته شود.
    کلیدواژگان: نانوسیال، لزجت دینامیکی، دما، کسر حجمی
  • مرتضی دزیانی، حسین دلایلی، شهرام یوسفی، حمید فرخ فال صفحات 205-216
    در این مقاله با استفاده از نتایج روش طراحی تقریبی شناسه سازه به عنوان گام اولیه، فرایند طراحی بهینه پنل تقویت شده فشاری با استفاده از مدل جایگزین گوسی ایجاد شده است. مدل سازی با استفاده از پاسخ های حاصل از تحلیل های غیرخطی کمانش اجزاء محدود صورت گرفته است. از مدل جایگزین برای کاهش تعداد تحلیل های اجزاء محدود و کاهش زمان طراحی استفاده شده است. با به کارگیری نقاط پرکننده در طول فرایند بهینه سازی، همگرایی به بهینه محلی تضمین شده است. از دو مسئله آزمایشی برای به تصویر کشیدن راهبرد روش مدل جایگزین، بررسی حساسیت طرح نمونه برداری اولیه و انتخاب گام نهایی مناسب استفاده شده است. همچنین شرط همگرایی مرسوم در روش مدل جایگزین اصلاح گردید تا ضمن تسریع در همگرایی کیفیت پاسخ نیز کاهش نیابد. با معرفی یک تکنیک کارآمد، یافتن بهینه فراگیر مدل جایگزین در هر بار تکرار تضمین گردیده است. فرایند طراحی بهینه برای دو نوع پنل تقویت شده طراحی ارائه گردیده است. در پنل تقویت شده نوع الف با تعداد چهار متغیر طراحی، فرایند پس از اضافه شدن 5 نقطه پرکننده به طرح نمونه برداری اولیه با 55 نقطه همگرا شده است. همچنین در پنل تقویت شده نوع ب با شش متغیر طراحی طرح نمونه برداری اولیه با 57 نقطه ایجاد گردیده و فرایند بهینه سازی پس از اضافه کردن 173 نقطه پرکننده متوقف شده است. نتایج حاصل با یافته های روش تحلیلی شناسه سازه مقایسه شده اند. در پایان با نتیجه گیری در مورد نسبت های هندسی سازه بهینه، راهبردی برای میل به سمت بهینه فراگیر تابع اصلی معرفی شده است.
    کلیدواژگان: پنل تقویت شده فشاری، بهینه سازی، مدل جایگزین، کمانش غیرخطی، مدل گوسی
  • مرضیه زمانی علویجه، شهرام هادیان جزی صفحات 217-225
    مکان یابی و نقشه برداری هم زمان یکی از مسائل بنیادی در رباتیک است و تا کنون الگوریتم های بسیاری ازجمله الگوریتم نقشه برداری سریع که بسیار پرکاربرد است و الگوریتم نقشه برداری سریع بدون ردیابی که جدیدتر است، برای حل این مسئله به کار گرفته شده اند. اگرچه در مقایسه های علمی، عملکرد این الگوریتم بهتر از الگوریتم سریع ارزیابی شده است، هنوز ظرفیت های بررسی نشده زیادی در رابطه با این الگوریتم وجود دارد. لذا در این مقاله به موضوع ارایه اصلاحات برای بهبود الگوریتم سریع بدون ردیابی و بررسی عملکرد آن پرداخته شده است. یکی از راه های افزایش دقت تخمین موضع ربات، مقایسه و تطبیق دو اندازه گیری متوالی و اصلاح موضع ربات به نحوی که بهترین تطابق میان دو اندازه گیری برقرار شود، است. این روش که انطباق پویشی نامیده می شود برای بهبود عملکرد الگوریتم ها موثر بوده ولی تاکنون برای الگوریتم سریع بدون ردیابی مورد آزمون قرار نگرفته است.
    در این مقاله برای اولین بار از ترکیب الگوریتم سریع بدون ردیابی با انطباق پویشی برای مکان یابی و نقشه برداری هم زمان استفاده می شود. برای ارزیابی تاثیر انطباق پویشی، این الگوریتم روی دو مجموعه داده لیزر به دست آمده در محیط شبیه سازی و آزمایش های عملی، پیاده سازی و نتایج با حالت بدون انطباق پویشی مقایسه می شوند. نتایج مقایسه نشان می دهند که افزودن انطباق پویشی به الگوریتم سریع بدون ردیابی، دقت تخمین مسیر و دقت نقشه را به مقدار قابل ملاحظه ای بهبود می دهد. همچنین با بهبود سرعت الگوریتم انطباق داده، زمان اضافی لازم برای انجام انطباق پویشی جبران شده و سرعت کلی الگوریتم سریع بدون ردیابی بهبود یافت.
    کلیدواژگان: مکان یابی و نقشه برداری هم زمان، الگوریتم سریع بدون ردیابی، لیزر، انطباق پویشی
  • محمدرضا فلاح، مجتبی فرخ، سعید ایرانی صفحات 226-236
    در این مقاله سرعت ناپایداری آیروالاستیک بال کامپوزیتی توسط الگوریتم ژنتیک نسبت به زاویه قرارگیری الیاف برای تعداد لایه ها و نیروی پیشران مختلف بهینه شده است. بال هواپیما به صورت یک تیر دارای دو درجه آزادی و یک سر گیردار به همراه نیروی پیشران تعقیب کننده و جرم موتور مدل شده است. برای مدلسازی بال کامپوزیتی از تئوری لایه ای و مدلسازی آیرودینامیکی از تئوری جریان ناپایا با فرض جریان مادون صوت و تراکم ناپذیر در حوزه ی زمان استفاده شده است. معادلات حاکم بر حرکت بال با استفاده از روابط لاگرانژ و در نظر گرفتن مد های فرضی استخراج گردیده اند. سرعت فلاتر خطی نیز با توجه به روش مقدار ویژه محاسبه گردیده است. فرآیند محاسبه سرعت فلاتر به صورت کد نرم افزاری تهیه شده است که این کد با توجه به تعداد لایه ها، زاویه الیاف در هر لایه، جرم موتور، و نیروی پیشران قادر به محاسبه سرعت فلاتر می باشد. برای هر حالت که در آن تعداد لایه ها، جرم موتور، و نیروی پیشران مشخص می باشد، بهینه سازی با تغییر زاویه الیاف توسط الگوریتم ژنتیک انجام شده و سرعت فلاتر بهینه برای آن مشخص شده است. در نهایت نیز تاثیر تعداد لایه ها، جرم موتور، و نیروی پیشران بر سرعت فلاتر بهینه بررسی شده است.
    کلیدواژگان: آیروالاستیسیته، فلاتر، بال کامپوزیت، بهینه سازی، الگوریتم ژنتیک
  • محسن کاظمی، مجتبی طحانی، ساسان داودی صفحات 237-244
    اجکتور جت بخار یکی از مهمترین و ضروری ترین بخش صنایع تبرید، تهویه مطبوع، شیرین سازی، پتروشیمی و صنایع شیمیایی است. درک بهتر فیزیک جریان در اجکتور نقش مهمی در بهبود عملکرد اجکتور ایفا می کند. در این مطالعه، الگوریتم تحلیلی برای طراحی اجکتورهای بخار توسعه می یابد. الگوریتم نسبت جریان را به صورت تابعی از نسبت انبساط و فشارهای بخار مکش، بخار محرک و بخار متراکم ارائه می کند. در ادامه تغییرات نسبت تراکم و تغییرات فشار پشت دیفیوزر برحسب نسبت جریان اجکتور (نسبت دبی بخار محرک به مکش) در دو نسبت انبساط 5 و 50 مورد بررسی قرار گرفت که نشان داد که با افزایش نسبت جریان میزان نسبت تراکم افزایش پیدا کرد. همچنین در یک نسبت جریان مشابه، مقدار نسبت تراکم در اجکتورهای با نسبت انبساط 50 بزرگتر از مقدار نسبت تراکم در اجکتور با نسبت انبساط 5 می باشد که علت آن ایجاد خلاء بیشتر در در نسبت انبساط 50 می باشد. در ادامه، نتایج کد با نتایج تجربی مقایسه شده که با اعتبارسنجی نتایج، صحت داده مورد تایید قرار گرفت.
    در انتها، تغییرات عدد ماخ جریان از خروجی نازل تا قسمت تخلیه بدست آورده می شود. نتایج نشان داد که شرایط پرفشار باعث کم شدن زاویه انبساط می شود، بنابراین منجر به جت کوچک با سطح موثر بزرگتر می شود. موج انبساطی شتاب بیشتری می گیرد. بنابراین سطح موثر بزرگتر، امکان مکش بیشتری را فراهم می کند.
    کلیدواژگان: اجکتور، امواج انبساطی، نسب تراکم، گلوگاه دیفیوزر، نسبت جریان
  • احمد قاسمی قلعه بهمن، محمد مرادی گلستانی صفحات 245-254
    در تحقیق پیش رو، یک روش معکوس جدید جهت تعیین توزیع خواص مکانیکی و توان کسر حجمی صفحات مستطیلی مدرج تابعی ارائه شده است. این روش از نتایج تحلیل ارتعاشی ورق‬های مدرج تابعی به همراه یک الگوریتم بهینه‬سازی فرا ابتکاری کارآمد جدید تحت عنوان الگوریتم برخورد قطرات که برای اولین بار در این مقاله ارائه شده است، بهره مند می شود. الگوریتم بهینه سازی پیشنهاد شده متکی بر جمعیت اولیه بوده و از رفتار قطرات آب در سطوح مختلف تماس متوالی با سطح یک سیال الهام می گیرد. با استفاده تئوری تغییر شکل برشی مرتبه دوم و اعمال اصل همیلتون، معادلات حرکت استخراج شده و در ادامه فرکانس های طبیعی ورق های مدرج تابعی مورد مطالعه، بدست آمده است. نتایج حاصل به ازای فازهای مختلف مواد مورد بررسی و برای نسبت‬های گوناگون طول به ضخامت، بدست آمده و با مقادیر موجود در مقالات مرجع مقایسه شده است. مطالعه مقایسه ای نتایج بدست آمده با نتایج حاصل از پنج الگوریتم بهینه سازی شناخته شده، تایید می کند که الگوریتم پیشنهادی برخورد قطرات از کارآیی و عملکرد بهتری در سرعت همگرایی و دقت شناسایی مواد مدرج تابعی برخوردار می باشد.
    کلیدواژگان: مواد مدرج تابعی (FGM)، تحلیل ارتعاشی، روش معکوس، ثوابت الاستیک، الگوریتم بهینه سازی برخورد قطرات
  • علیرضا جمارانی، مهدی معرفت، مجید اسحق نیموری صفحات 255-258
    در مطالعه ی حاضر، تاثیر استفاده از نانوسیال آب- اکسید آلومینیوم بر روی انتقال حرارت در لوله ی حاوی ماده متخلخل جزئی و جریان مغشوش بصورت عددی بررسی شده است. بدین منظور لوله ی حرارتی در چهار ساختار مختلف مطالعه شده است: بدون ماده متخلخل، آکنده از ماده متخلخل، آرایش مرزی و مرکزی ماده متخلخل. نتایج حل عددی نشان می دهد که استفاده از ذرات نانو با تغییر خواص ترموفیزیکی سیال پایه، در کلیه حالات فوق انتقال حرارت را بهبود می بخشد؛ اگرچه با استفاده از نانوسیال نسبت بهبود ضریب هدایت حرارتی در محیط متخلخل کمتر از ناحیه ی تمیز (بدون ماده متخلخل) است؛ در نتیجه ، در آرایش مرزی ماده متخلخل، انتقال حرارت بهبود کمتر و در آرایش مرکزی بهبود بیشتری می یابد.
    کلیدواژگان: انتقال حرارت، جریان مغشوش، ماده متخلخل، نانوسیال
  • حسن بیک محمدلو، حمید اختراعی طوسی صفحات 259-270
    تحلیل های مهندسی تیر بر حدس یک الگوی مناسب برای میدان جابجایی در مقطع و طول تیر استوار است. تاکنون این نوع تحلیل ها به طور فراگیر در محدوده ی رفتار الاستیک ارائه و آزموده شده است. در یک بررسی کاملا جدید در این مقاله به تحلیل مهندسی تیر در محدوده ی الاستوپلاستیک پرداخته می شود. بدین منظور در پی معرفی یک میدان تغییر شکل مناسب که به طور معمول تحت عنوان میدان جابجایی کلاسیک اولر برنولی شناخته می شود، معادلات حاکم بر تیر الاستوپلاستیک با استفاده از اصول حساب تغییرات استخراج شده است. رفتار ماده بر پایه مدل رامبرگ آزگود و تسلیم ماده بر اساس معیار فن مایزز می باشد. پاسخ یابی معادلات انتگرالی غیرخطی و پیچیده ی حاصل در مقالات مختلف اغلب به روش های عددی انجام شده است. در این مقاله حل دقیق یک تیر نازک تحت بار گسترده ی یکنواخت با استفاده از دو روش تحلیلی هوموتوپی و ادومیان برای شرایط مرزی دو سر گیردار معرفی می گردد. برای راستی آزمایی تحلیل، تغییر شکل تیر مورد بررسی توسط نرم افزار تجاری آباکوس شبیه سازی شده است. نتایج مختلف پاسخ های تحلیلی و شبیه سازی در قالب تعدادی نمودار ارائه شده اند. به کمک نمودارها میزان انطباق جوابهای تیر شبیه سازی شده با نتایج حاصل از دو روش تحلیلی ادومیان و هوموتوپی بررسی شده است. در پایان، درمورد امکان توسعه نظریه مهندسی کلاسیک تیر در انجام تحلیل های جامع الاستوپلاستیک اظهار نظر شده است.
    کلیدواژگان: تحلیل دقیق تیر، حل الاستوپلاستیک، روش هوموتوپی، روش ادومیان، حساب تغییرات
  • حسام تراب زاده، قادر فرجی صفحات 271-282
    در این مقاله سعی شده است تا ساختار عملکردی روش های تولید لوله فوق ریزدانه و نانوساختار عنوان شود و تاثیرات مکانیکی و متالورژیکی این روش ها بر روی ماده به طور کامل بررسی شود. مواد فوق ریزدانه شامل دانه ها با میانگین اندازه 1000-100 نانومتر هستند و اگر اندازه دانه های مواد کمتر از 100 نانومتر باشند، این نوع مواد جز نانوساختارها دسته بندی می شوند که در صنایع مختلف هوایی، خودرو، نظامی و پزشکی از اهمیت خاصی برخوردار است. عموما روش های معرفی شده در این مقاله بر روی مواد پرکاربرد نظیر آلومینیوم و مس خالص و آلیاژ منیزیم AZ91 انجام گرفته است. در روش های تغییر شکل پلاستیک شدید عموما کرنش بسیار بالایی در دمای پایین به ماده اعمال می شود تا ماده به صورت فوق ریزدانه یا حتی نانوساختار تغییر ریزساختار دهد. اکثر روش های تغییرشکل پلاستیک شدید مربوط به تولید مواد فوق ریزدانه به صورت توده ای هستند، در صورتیکه در دهه اخیر با توجه به نیاز روز افزون قطعات لوله ای با استحکام بالا و شکل پذیری مناسب، تحقیقاتی در جهت تولید لوله های فوق ریزدانه انجام شده است. پیشرفت های صورت گرفته در این زمینه به صورت مدون ارائه شده است تا مزایا و معایب هریک از فرآیندها به صورت واضح قابل مقایسه باشند. ویژگی های ریزساختاری، مزایای مواد فوق ریزدانه و نانو ساختار، بهبود خواص مکانیکی نسبت به مواد دانه درشت مورد بحث قرار خواهد گرفت. همچنین در هریک از روش های معرفی شده، مکانیزم های تغییر شکل و اصلاح دانه بندی ماده اعم از حرکت نابجایی، تشکیل دوقلویی، لغزش مرزدانه ای و غیره مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: تغییرشکل پلاستیک شدید، لوله های فوق ریزدانه، مواد نانوساختار، خواص مکانیکی، ساختار ریز دانه
  • قاسم حیدری نژاد، محمدرضا سیدنژاد، هادی پاسدارشهری صفحات 283-290
    انتقال گرما و رطوبت درون پارچه معمولا همراه با مدل هایی که پدیدهای جذب و میعان سیال را در نظر می گیرند شبیه سازی می شوند. اما برای محلول الکترولیت یون های موجود در سیال عبوری از درون پارچه می توانند عامل پدیده ای باشند که به آن لایه الکتریکی دوگانه گفته می شود. در این حالت بارهای موجود روی دیواره روزنه های پارچه، یون های مخالف را جذب کرده و عبور سیال را تحت تاثیر قرار می دهند. برای بررسی تاثیر این پدیده معادله پواسن-بلتزمن در کنار سایر معادلات حاکم حل شده است. در این پژوهش، میزان تاثیرگذاری لایه الکتریکی دوگانه مشخص و پس از آن عوامل موثر بر قدرت این پدیده بررسی شده است. در حل انجام شده یک سطح پارچه در تماس کامل با مایع و سطح دیگر در تماس با هوا قرار دارد. برای صحت سنجی نتایج حاصل، تغییرات دما در سطح خارجی، با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است که نزدیکی این دو را نشان می دهد. نتایج نشان می دهند که اعمال اثر لایه الکتریکی دوگانه در معادلات، باعث اختلاف دما تا مقدار 20 درصد در سطح خارجی پارچه نسبت به حالت عدم در نظر گرفتن این پدیده، می شود. همچنین زمان رسیدن کل پارچه به حالت اشباع پس از اعمال لایه الکتریکی دوگانه تا بیش از پنج برابر افزایش یافته است. نتایج نشان می دهد با کاهش لزجت سیال اثر لایه الکتریکی دوگانه بر دمای سطح خارجی پارچه افزایش یافته است. از عوامل تاثرگذار دیگر می توان به تخلخل پارچه و پتانسیل زتا اشاره کرد که با توجه به محاسبات با افزایش هرکدام می توان اثر لایه الکتریکی دوگانه را شدت بخشید.
    کلیدواژگان: پارچه، انتقال گرما و جرم، الکترولیت، لایه الکتریکی دوگانه
  • سعید قبادپوری، ابراهیم حاجی دولو، امین رضا نقره آبادی، یونس شکاری، محسن خضریان صفحات 291-302
    در این مقاله شبیه سازی عددی جریان دوفازی گاز- مایع درون فضای حلقوی یک حلقه چاه با ابعاد واقعی که تحت عملیات حفاری زیرتعادلی قرار دارد انجام شده است. شارش نفت و گاز از مخزن به درون فضای حلقوی در حین انجام عملیات حفاری به واسطه ی زیرتعادلی بودن تکنیک حفاری در نظر گرفته شده است. کد عددی براساس معادلات یک بعدی پایا در یک مرجع اویلری و بر اساس مدل دوسیالی تک فشاری تهیه شده و صحت نتایج آن با استفاده از داده های تجربی دو چاه واقعی، مورد اعتبارسنجی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که شبیه سازی انجام شده در مقایسه با سایر تحقیقات از دقت بسیار بهتری برخوردار است. با توجه به اهمیت پیش بینی و کنترل فشار ته چاه و میزان نفت و گاز تولید شده در حین عملیات حفاری تاثیر پارامترهای کنترلی مختلف، شامل دبی تزریقی فازهای مایع و گاز از سر چاه و فشار خروجی از دالیز بر روی میزان نفت تولید شده مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین تاثیر پارامترهای کنترلی بر مشخصات جریان دوفاز شامل توزیع کسر حجمی، سرعت فازها و توزیع فشار در طول دالیز بررسی شده است. براساس نتایج بدست آمده، میزان تاثیر فشار چوک و دبی فاز مایع تزریقی بر نفت تولیدی از مخزن، مستقل از یکدیگر و وابسته به دبی فاز گاز تزریقی است.
    کلیدواژگان: حفاری زیرتعادلی، جریان دوفازی، مدل دوسیالی، فشار ته چاه، نفت تولید شده
  • وحید طحانی، داود شاهقلیان قهفرخی، غلامحسین رحیمی صفحات 303-311
    با روی کار آمدن مواد کامپوزیتی، بدلیل ویژگی های منحصربفردشان، ایده هایی به منظور تقویت و بهبود کارایی آن ها ارائه شد. ایده هایی که سبب ساخت سازه های کامپوزیت مشبک شد. خواص مکانیکی ایده آل، سفتی ویژه و استحکام بالا در برابر ضربه و خستگی، این سازه را به یکی از سازه های پرکاربرد در صنایع هوایی، موشکی و دریایی تبدیل نموده است. ورق های کامپوزیتی مشبک، از یک پوسته نازک کامپوزیتی متصل به یک سری تقویت کننده های کامپوزیتی تشکیل شده است. شبکه تقویت-کننده ها منجر به افزایش قابل توجه سفتی و استحکام سازه می شود. در این تحقیق به بررسی تجربی و عددی اثر شکل تقویت کننده ها بر رفتار خمشی ورق های کامپوزیتی مشبک پرداخته شده است. برای این منظور سه نوع ورق مشبک با تقویت کننده های مثلثی، مربعی و لوزی شکل در نظر گرفته شد. برای ساخت این ورق ها، قالب سیلیکونی طراحی و ساخته شد و سپس از روش لایه چینی و لایه پیچی دستی برای ساخت ورق ها استفاده شد. نمونه های ساخته شده تحت آزمایش خمش سه نقطه ای قرار گرفتند که برای این منظور نیز فیکسچری طراحی و ساخته شد. از حل عددی مسئله و مقایسه با نتایج تجربی مشاهده شد که اختلاف بسیار کمی بین نتایج تجربی و عددی وجود دارد. نتایج تجربی نشان می دهد که سفتی خمشی ویژه ورق با تقویت کننده مربعی بترتیب 1.92 و 1.88 برابر ورق با تقویت کننده مثلثی و لوزی شکل می باشد. همچنین استحکام خمشی ورق با تقویت کننده مربعی 1.58 برابر ورق مثلثی می باشد. بنابراین ورق با تقویت کننده مربعی شکل دارای بیشترین سفتی و استحکام خمشی می باشد.
    کلیدواژگان: خمش، ورق کامپوزیتی مشبک، تقویت کننده مثلثی شکل، تقویت کننده مربعی شکل، تقویت کننده لوزی شکل
  • محمد یوسفوند، برهان بیگ زاده، امیرحسین دوایی مرکزی صفحات 312-320
    ربات های دوپای غیرفعال امروزه مورد توجه بسیاری پژوهشگران است. تقریبا تمامی ربات های دوپای مدلسازی شده پیش از این به صورت مدل صلب همراه با جرم های نقطه ای در نظر گرفته شده اند. در این مقاله ربات دوپای صفحه ای به صورت الاستیک مدلسازی و شبیه سازی شده است و حرکت یک تنابی برای آن بررسی شده است. پای تکیه گاه ربات غیرفعال به صورت تیر اویلر-برنولی مدلسازی شده است و ارتعاشات آن به روش مودهای فرضی محاسبه شده اند و معادلات حرکت سیستم در فاز نوسانی به کمک آن محاسبه شده است. سپس رفتار ربات دوپای الاستیک به روش عددی و به کمک نرم افزار متلب شبیه سازی شده است و نحوه تغییرات زوایا و سرعت های زاویه ای آن در حرکت یک تناوبی بررسی شده است. در شبیه سازی ها مشخص در هنگامی که ارتعاشات بالا هستند سرعت های زاویه ای به حالت نوسانی درمی آیند. ارتعاشات پای تکیه گاه ربات دوپا و تاثیرات ضریب الاستیسیته و ضریب دمپینگ بر رفتار ربات الاستیک بررسی شده اند. سپس ربات دوپای الاستیک در حالتی که ارتعاشات آن کوچک هستند شبیه سازی شد و مشخص شد که ربات الاستیک در این حالت همانند ربات صلب رفتار می کند که درستی مدلسازی صورت گرفته را نشان می دهد. در این حالت حرکت پایدار یک تناوبی برای زاویه شیب γ≤0.0328 rad>0 به دست آمد. همچنین جدایی مقادیر ویژه در زوایه شیب γ=0.029 rad رخ داد.
    کلیدواژگان: ربات دوپای غیرفعال، لینک الاستیک، پایداری راه رفتن، ارتعاشات ربات، حرکت یک تناوبی
  • بهزاد مهرافروز، محسن محمدی، مهدی طالع ماسوله صفحات 321-332
    در این مقاله، با استفاده از روش متعامد تکمیلی طبیعی، به ارائه یک الگوریتم کلی برای تحلیل دینامیک مستقیم و معکوس و همچنین تحلیل حساسیت دینامیکی ربات n درجه آزادی صفحه ای سری لولایی، پرداخته شده است. هدف این الگوریتم، تولید خودکار معادلات دینامیکی حاکم بر ربات است که کاربر را از قید استخراج معادلات فارغ می سازد. به منظور اطمینان از صحت مدل به دست آمده، یک ربات شش درجه آزادی صفحه ای سری لولایی به کمک این روش در محیط مکس متلب مدل سازی می گردد و صحت و سقم نتایج در مقایسه با نرم افزار ادامز و موتور باز دینامیکی در بوته آزمایش قرار می گیرد. در ادامه با استفاده از دو روش مجزای سوبل و ای فست به تحلیل حساسیت گشتاورهای اعمالی نسبت به جرم و طول رابط های سه ربات دو، سه و شش درجه آزادی، پرداخته می شود تا حساسیت گشتاورهای اعمالی، نسبت به کمیت های طول و جرم ربات، در دو حالت تکین و همسانگرد مشخص گردد. در ادامه تاثیر افزایش تعداد رابط های ربات، تاثیر تلورانس های مختلف پارامترهای طراحی ربات، تاثیر حالات مختلف جهت گیری ربات و تفاوت نتایج حاصل از دو روش تحلیل حساسیت سوبل و ای فست مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. همچنین در انتها به بررسی تاثیر سرعت زاویه-ای ربات بر حساسیت گشتاورهای اعمالی نسبت به جرم و طول رابط ها پرداخته می شود. نتایج پژوهش حاکی از آن است که گشتاورهای اعمالی حساسیت چشم گیری نسبت به تلورانس عدم قطعیت موجود در پارامترهای طراحی ربات دارند و همچنین نتایج روش سوبل از اعتبار و صحت بیشتری نسبت به روش ای فست برخوردار است.
    کلیدواژگان: ربات صفحه ای سری، روش متعامد تکمیلی طبیعی، موتور باز دینامیکی، سنجش حساسیت دینامیکی
  • مهناز ذاکری، ابوالفضل جعفری صفحات 333-344
    پوسته های نازک تقویت شده با سازه های مشبک به طور گسترده ای در صنایع متعدد مهندسی به کار گرفته می شوند. بررسی رفتار پایداری سازه های مشبک و تعیین بار کمانشی آنها تحت بار فشاری، مسئله ای است که تا کنون مورد توجه بسیاری از محققین بوده و مطالعات گسترده ای در این حوزه صورت پذیرفته است. در این مقاله شبکه جدیدی با نام دایاکیوب معرفی شده و رفتار کمانشی آن ارزیابی می شود. بدین منظور، ابتدا رفتار کمانشی 5 نوع پانل تخت مشبک رایج شامل ساختارهای شش ضلعی، مثلثی، مربعی، لوزی و کاژومه تحت بار محوری فشاری مورد بررسی می گیرد و رفتار آنها با شبکه دایاکیوب مقایسه می شود. تاثیر چگالی شبکه به کار رفته در هر یک از ساختارها بر بار کمانشی این سازه ها در شرایط مرزی گوناگون تحلیل می شود. با توجه به تفاوت جرم نمونه ها از پارامتر بار بحرانی ویژه (نسبت بار کمانش به جرم سازه) برای مقایسه رفتار کمانشی پانل ها استفاده می شود. با استفاده از مدل سازی اجزای محدود و تحلیل عددی، شبکه ای که دارای بالاترین بار کمانشی در هر شرایط مرزی است مشخص می-گردد. نتایج نشان می دهد در صورتی که لبه های بار گذاری نشده در پانل های مشبک دارای تکیه گاه ساده باشند، شبکه جدید دایاکیوب دارای بالاترین پایداری کمانشی در مقایسه با سایر ساختارها خواهد بود. در نهایت، صحت نتایج عددی بدست آمده برای دو نمونه از ساختارها شامل شبکه شش ضلعی و دایاکیوب به صورت تجربی مورد آزمایش قرار گرفته و صحت نتایج عددی تایید می گردد.
    کلیدواژگان: صفحه مشبک، بار کمانش، آزمایش تجربی، چگالی شبکه، شرایط مرزی
  • نعیم اکبری شاه خسروی، علی قلی زاده، رضا محمدی، میلاد سعیدی فر، مهدی احمدی نجف آبادی صفحات 345-352
    کامپوزیت های پلیمری تقویت شده با الیاف، علی رغم داشتن خواص مکانیکی مطلوب همچون نسبت استحکام به وزن و سفتی بالا، مستعد ایجاد انواع خرابی ها هستند. در این پژوهش، با استفاده از روش های نشرآوایی و المان محدود، مکانیزم های مختلف خرابی در نمونه های سوراخ دار شیشه/ اپوکسی تحت بارگذاری کششی بررسی می شوند. خرابی های مورد بررسی در این پژوهش عبارتند از: ترک خوردگی ماتریس، جدایش الیاف از ماتریس و شکست الیاف. بدین منظور ابتدا نمونه های سوراخ دار استاندارد شیشه/اپوکسی با دو نوع لایه چینی [0]5S و [90]5S تحت بارگذاری کششی قرار گرفتند. سپس با استفاده از روش نشرآوایی و روش المان محدود مکانیزم های خرابی در نمونه ها شناسایی شده و درصد هر مکانیزم خرابی به صورت کمی تعیین می شود. در روش نشرآوایی از تبدیل موجک برای تعیین درصد مکانیزم های خرابی استفاده شده است. سپس از روش المان محدود به منظور صحت سنجی نتایج تبدیل موجک استفاده می شود. در شبیه سازی المان محدود از معیار خرابی هشین برای تعیین مقدار کمی مکانیزم های خرابی استفاده شد. با توجه به تطابق قابل قبول نتایج روش نشرآوایی و روش المان محدود، می توان از روش نشرآوایی به منظور تعیین خرابی ها در سازه های کامپوزیتی و تخمین عمر باقی مانده سازه ها استفاده نمود.
    کلیدواژگان: مکانیزم های خرابی، نشرآوایی، روش المان محدود، کامپوزیت های پلیمری
  • شهرام یاره یی، سید محمدرضا سیدنورانی، احمد قنبری صفحات 353-361
    از روش های نوین آزمون و ارزیابی های غیرمخرب فراصوتی، استفاده از پروب هایی با چند المان تحریک پذیر جهت انتشار امواج در ماده می باشد. از مهمترین عوامل تاثیر گذار بر عملکرد این پروب ها می توان به نحوه ی چینش المان ها در پروب، تعداد المان ها، فاصله ی بین دو المان، طول هر المان و زمان بندی تاخیر اعمالی در برانگیزش پروب ها اشاره کرد. پروب آرایه فازی خطی، نوعی از پروب های آرایه فازی است که چینش المان ها در آن به طور ردیفی در امتداد یک خط می باشد. در این پژوهش با تحلیل روابط موجود در طراحی و عملکرد پروب ها در انتشار امواج فراصوت، مقادیر بهبودیافته ای برای پارامترهای هندسی در طراحی پروب و همچنین زمان بندی تاخیرها در تحریک المان های پروب تعیین می شود. به منظور ارزیابی عملکرد طرح بهبودیافته در مقایسه با یک پروب معمول مشابه، یک آزمون فراصوت آرایه فازی به کمک نرم افزار اجزاء محدود آباکوس شبیه سازی می شود و توسط آن عملکرد پروب معمولی و بهبود یافته در پخش امواج هدایت شونده درون یک ورق آلومینومی مربع شکل با ضخامت کم مقایسه می شود. در بخش اول، ضریب تضعیف سیگنال های دریافتی از پژواک موج مورد ارزیابی قرار می گیرد، و در بخش دوم، عملکرد پروب ها در پایش شعاعی مقایسه می-شوند. در هر دو بخش آزمون های شبیه سازی شده، نتایج مربوط به پروب با طراحی بهبودیافته به مراتب بهتر از پروب معمولی مشابه است. پروب با طراحی بهبودیافته ضمن انتشار امواج فراصوت با بیشینه ی انرژی جبهه ی موج، دسته پرتو را با دقت بالاتری در راستای موردنظر هدایت می کند.
    کلیدواژگان: آزمون فراصوت، پروب آرایه فازی خطی، شبیه سازی انتشار موج، روش اجزاء محدود
  • حسین نجات پیشکناری، مسعود یوسفی صفحات 362-366
    دیان ای از مولکول هایی به نام نوکلئوتید تشکیل شده است. چهار نوع نوکلئوتید در دی ان ای وجود دارند: آدنین، سیتوزین، گوانین و تیمین. مشخص کردن ترتیب بازهای تشکیل دهنده دی ان ای را توالی سنجی دی ان ای می نامند. این توالی تعیین کننده ژن ها خواهد بود و ژن ها تعیین کننده صفات منحصر به فرد هر شخص هستند. از این رو تحقیقات ژنتیکی نقش مهمی در تشخیص، پیشگیری و یا درمان بیماری های ناشی از اختلالات و جهش های ژنتیکی ایفا می کنند. روش های معمول برای توالی سنجی عمد تا بر پایه واکنش های شیمیایی بنا نهاد شده اند. این روش ها دارای معایبی هستند مانند از بین رفتن دی ان ای و هزینه بالا. به همین علت، در سال های اخیر با پیشرفت روش های شبیه سازی در مقیاس مولکولی، رویکرد های متنوعی برای توالی سنجی مولکول دی ان ای ایجاد شده است. در این مقاله ابتدا یک روش مناسب برای توالی سنجی ارائه می گردد و سپس صحت عملکرد آن با استفاده از شبیه سازی های دینامیک مولکولی بررسی می گردد. در این روش مولکول دی ان ای ابتدا از داخل نانولوله کربنی و سپس از نانوحفره گرافن با سرعت مشخصی عبور می کند. سپس با تحلیل نیروی لازم برای عبور آن، باز ها شناخته می شود. در این روش پیشنهادی سرعت و هزینه توالی سنجی بهبود می یابد.
    کلیدواژگان: دینامیک مولکولی، توالی سنجی مولکول دی ان ای، نانولوله کربنی، نانوحفره گرافن
  • فتح الله طاهری بهروز، میلاد امیدی، محمود مهرداد شکریه صفحات 367-377
    استوانه های جدارنازک به علت وجود نواقصی که به طور ناخواسته و البته اجتناب ناپذیر در حین ساخت قطعه، جابجایی یا در هنگام نصب بوجود می آید و یا در طبیعت مواد سازنده قطعه وجود دارد تحت بار های فشاری محوری در باری کمتر از بار شکست بحرانی دچار کمانش می شوند. امروزه برای طراحی استوانه های جدار نازک از گزارش NASA SP-8007 استفاده می شود که استخراج آن حاصل از آزمون های کمانش استوانه های فلزی است و برای استوانه های کامپوزیتی طراحی نشده گرچه در زمینه استوانه-های کامپوزیتی نیز از آن استفاده می شود و علاوه بر آن نتایجی بسیار محتاطانه را پیش بینی می کند. روش های اعمال نواقص هندسی شامل روش اصلاح شده استفاده از شکل-مود های حاصل از حل خطی کمانش (M-LBMI) و اعمال بار تحریک کننده عرضی (SPLI) برای استوانه های بدون سوراخ و با سوراخ دایروی در این مقاله انجام شده است. برای تایید نتایج عددی استوانه های کاپوزیتی جدار نازک با لایه چینی [90/+23/-23/90] ساخته شده و تحت بار فشاری محوی آزمون کمانش شدند. نتایج تجربی بدست آمده دقت نتایج عددی را تایید می نماید. همچنین نشان داده شد در استوانه بدون سوراخ اعمال نواقص هندسی باعث افت زیاد بار کمانش در مقایسه با حالت بدون اعمال نواقص هندسی است ولی در استوانه های با وجود سوراخ، اعمال نواقص هندسی تاثیری کمتر از 10% در کاهش بار کمانش دارند که این پدیده نشان دهنده اهمیت تاثیر وجود سوراخ بر روی کمانش در مقایسه با وجود نواقص هندسی است.
    کلیدواژگان: کمانش، استوانه های کامپوزیتی، نواقص هندسی
  • ونوس پسندی، مهیار نراقی، سید مهدی رضاعی، محمد زارعی نژاد، کیوان باغستان صفحات 378-386
    فراهم آوردن شفافیت هرچه بیشتر به همراه تامین پایداری ابتدایی ترین اهداف سیستم های تله اپراتوری دوجانبه محسوب می شود. تاکنون برای طراحی این سیستم ها، روش-های مختلفی ارائه شده است که در این بین، تکنیک انفعال محور به صورت گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته است. در این تکنیک، محیط و اپراتور دو سیستم منفعل در نظر گرفته می شوند. منفعل در نظر گرفتن اپرتور چندان دور از واقعیت نیست زیرا اپراتور باعث ناپایداری سیستم حلقه بسته نشده و علاوه بر آن در برابر اعمال نیروهای خارجی به صورت منفعل عمل می کند. اما با توجه به برخی از کاربردهای جدید سیستم های تله اپراتوری مانند جراحی قلب، توانبخشی و غیره، فرض منفعل بودن محیط به هیج وجه قابل قبول نخواهد بود. در این مقاله طراحی سیستم تله اپراتوری غیرخطی دوجانبه در تعامل با محیط های غیرمنفعل مورد توجه قرار گرفته است. در این راستا، ابتدا معیاری برای سنجش میزان فعال بودن محیط ارائه شده است. سپس یک کنترلر تناسبی- مشتقی توسعه یافته برای تامین هماهنگی موقعیت ها و بازتاب نیرو معرفی گردیده است. در ادامه، پایداری سیستم حلقه بسته با کمک روش لیاپانوف اثبات شده است. پس از آن، شبیه سازی هایی برای بررسی عملکرد سیستم تله اپراتوری پیشنهاد شده در تعامل با محیط های منفعل و غیرمنفعل انجام گرفته است. در نهایت آزمایش های عملی برای صحه گذاری نتایج تئوری آورده شده است.
    کلیدواژگان: سیستم تله اپراتوری دوجانبه، محیط غیرمنفعل، تکنیک انفعال محور، پایداری، کنترلر تناسبی، مشتقی
  • سید جمال الدین حدادی، پیام زرافشان صفحات 387-395
    ربات پرنده یک وسیله پرنده می باشد که به کمک نیروهای ایرودینامیکی شرایط پروازی را مهیا می سازد. همچنین این وسیله می تواند به عنوان یک ربات خودکار نیز نامیده شود. این ربات یک سیستم زیرفعال می باشد و ذاتا ناپایدار می باشد. پس کنترل این سیستم غیرخطی یک مسئله مورد علاقه تئوری و عملی می باشد. بنابراین، هدف از این تحقیق مقابله با سیستم دینامیک به شدت غیرخطی ربات پرنده هشت ملخه است که در بسیاری موارد کنترل آن دشوار بوده و باعث وجود ناپایداری در این پرنده بدون سرنشین می شود. در این مقاله، ابتدا به بررسی ساختار ربات پرنده هشت ملخه به منظور افزایش توان، حمل بار بیشتر و افزایش مقاومت نسبت به تغییرات و اغتشاش پرداخته می شود. همچنین قسمت هایی اعم از ساخت الکترونیک و مکانیک این ربات مورد مطالعه قرار خواهد گرفت. سپس در ادامه، به منظور کنترل وضعیت ربات، با معرفی مدل دینامیکی سیستم، یکی از عمومی ترین کنترل کننده های پیاده سازی شده بر روی این ربات ها مورد بررسی قرار می گیرد. این روند ابتدا شبیه سازی در محیط متلب/سیمولینک بر روی مدل دینامیکی ربات انجام می پذیرد و در نهایت پیاده سازی این کنترل کننده بر روی یک ربات پرنده هشت ملخه ساخته شده، طی یک پرواز واقعی در محیط بیرون اتاق و در یک ردیابی مسیر خودکار انجام خواهد گرفت. در پایان، نمایش نتایج حسگرها در ردیابی مسیر خودکار نشان داده خواهد شد.
    کلیدواژگان: ربات پرنده هشت ملخه، کنترل کننده، کنترل وضعیت، ردیابی مسیر، حسگر
  • امیر ناصرالاسلامی، محمود سالاری صفحات 396-402
    شناسایی رفتار دینامیکی و ارتعاشی سازه های دریایی در نزدیک سطح آزاد دریا یکی از موضوعات مهم در بحث طراحی سازه های دریایی می باشد. واضح است که جنس محیط و اثرات اندرکنش سازه و سیال بر رفتار ارتعاشی سیستم ها تاثیرگذار می باشد. در چنین شرایطی که سازه تحت تاثیر اثرات نامتقارن محیطی قرار دارد، مطالعه رفتار سازه ها از پیچیدگی های بیش تری برخوردار خواهد بود. در این مقاله اثرات عمق غوطه وری بر فرکانس طبیعی مود اول یک ورق دایروی مقید محیطی که موازی با سطح آزاد آب قرار گرفته است به صورت تجربی و عددی مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. تکنیک و روش به کار رفته در این مقاله برای اندازه گیری تجربی فرکانس های طبیعی یکی دیگر از نوآوری های این تحقیق بوده است. تحلیل های عددی به کمک نرم افزار المان محدود ABAQUS انجام شده است. مقایسه نتایج عددی و اندازه گیری های تجربی، نشاندهنده وجود سازگاری بسیار خوب بین آنهاست. تحلیل ها نشان می دهد که با افزایش عمق غوطه وری تا نسبت مشخصی از قطر دیسک به عمق غوطه وری، فرکانس های طبیعی کاهش می یابند و پس از آن تقریبا ثابت می مانند.
    کلیدواژگان: فرکانس طبیعی، آنالیز تجربی، ورق دایروی، عمق غوطه وری، سطح آزاد آب
|
  • Amir Mostafapour, Vahid Mohammadinia Pages 1-6
    Sever plastic deformation process in one of the important methods to produce nanostructures materials that is highly regarded in two past decades. Accumulative press bonding (APB) is a novel variant of severe plastic deformation processes (SPD), which is devised to produce materials with ultra-fine grain (UFG). In the present work, effect of APB technique on mechanical properties and microstructural of AA1100 alloy, were investigated. The study of the microstructure of AA1100 alloy was performed via optical microscopy. This article revealed that the grain size of the produced samples decreased to 950 nm, after six passes of APB process. The yield strength of AA1100 alloy after six passes of the process increased up to 264 MPa, which is three times higher than that of the as-cast material (89 MPa). After six passes, microhardness values of AA1100 alloy increased from 38 to 61 HV. Furthermore, the results showed that the behavior of variations in mechanical properties are in accordance with the microstructural changes and it can be justified by using the Hall-Patch equation. Moreover, the rise in the yield strength can be attributed to the reduction of the grain size and strain hardening phenomenon.
    Keywords: Sever Plastic Deformation, Accumulative Press Bonding, Mechanical properties, Metallurgical properties
  • Sattar Mohammadi Esferjani, Mehdi Salehi Pages 7-16
    Welding is one of the most popular methods of connection that used across variety of industries to join together materials. Nondestructive testing methods are commonly used to verify that welds are free of defects. Some limitations to common NDT techniques have restricted their use. The new damage detection techniques are in need. This paper presents a study on the new inspection method. The advantage of this method is it's cost and time effectiveness. This study was conducted to investigate the ability of Inner product vector (IPV) method to detect Lack of Root Penetration (LOP) and Lack of side-wall fusion (LOSWF) on 304 stainless steel beam. The IPV method was proposed as a damage detection algorithm which uses cross correlation functions between vibration responses under white noise excitation. The experimental method was the only method of previous research on the IPV method. This will be achieved by the use of finite element modeling combined with a modal dynamic analysis based vibration technique and MATLAB software was used to numerically implement the computational procedure. In this study, an ideal welding is intended, and the effect of the heat-affected zone (HAZ) on the results is ignored. In order to verify the validity of the IPV method simulation, we refereed to the results of previous experimental research. The results obtained from modeling are compared with experimental results that showed good agreement.
    Keywords: Damage detection, Cross correlation functions, Inner product vector (IPV), Lack of Root Penetration (LOP), Lack of side, wall fusion (LOSWF)
  • Amin Haghighi Poshtiri, Safura Bahar, Azadeh Jafari Pages 17-28
    In this paper, a natural cooling system composed of domed roof and solar adsorption chiller is presented and its performance to provide the thermal comfort conditions in Yazd, Kerman, and Tehran is investigated based on ISO 7730. Furthermore, the effects of environmental parameters, wind speed, and geometric characteristics on the system performance are studied. To calculate the number of air changes of the room, Ansys Fluent software is used. Additionally, to estimate the room inlet temperature, the governing equations of the adsorption chiller and cooling channel are solved based on the forth order Runge-kutta and finite difference methods, respectively. The results show that increasing the incision diameter of the domed roof as well as the width of the cooling channel causes to increase the number of air changes of the room. Alternatively, increasing the width of the inlet air vent up to a threshold value will cause to increase the number of air changes. However, increasing beyond the threshold value has no significant effect on the number of air changes. Additionally in the aforementioned cities, the room inlet air temperature is almost constant when the chiller operates. Finally, the environmental conditions are determined which accordingly the system is able to provide the thermal comfort conditions in the test room on July 15.
    Keywords: Domed roof, Natural ventilation, Solar adsorption chiller
  • Mohammad Molla, Alipour Pages 29-40
    In this study, a simply and efficient closed form solution for bending and stress analysis of functionally graded circular and annular plates with elastic boundary conditions is presented based on the first order shear deformation theory (FSDT). By using the presented solution procedure, functionally graded plates subjected to arbitrary non-uniformly distributed normal and shear loads may be analuzed and all of stresses components may be exactly achieved. Shear loads may be imposed on the top and bottom surfaces of plate. By using the constitutive equations based on the first-order shear deformation theory, the transverse shear stress components cannot be obtained correctly and constant through-the-thickness distributions will be extracted. So, to achieve the transverse normal and shear stresses components in the proposed solution procedure, the three dimensional theory of elasticity is applied. To establish the accuracy and efficiency of the proposed approach, the obtained results are compared with other available published results and results of the three-dimensional theory of elasticity extracted from the ABAQUS software based on the finite element method (as the most exact method). Comparisons show that the obtained results are very accurate, while it is computationally quite more economic than the three-dimensional elasticity approach. Also, transverse normal and shear stresses boundary conditions on the top and bottom surfaces of the plate are exactly satisfied. Even for a complicated loading, when the non-uniform normal and shear loads are imposed simultaneously on the top and bottom surfaces of plate and transverse stresses boundary conditions on these surfaces are non-zero.
    Keywords: Closed, form Solution, Bending, Stress, Elastic edges, Functionally graded plate
  • Seyed Vahid Hosseini, Mohammad Javad Nategh Pages 41-51
    Rotary forging is a forming method in which, the forces exerted on the workpiece can be reduced by using an inclined forming tool. The final shape of workpiece is formed gradually. The conventional machines used in this process, typically have separate rotational and linear (feeding) motions. The rotational motion is applied by an eccentric mechanism; the feeding motion is exerted with a linear actuator. These machines follow forward kinematics which does not consider the geometry of the workpiece to create motion profiles. Hence, having a special profile to be fully compatible with the piece is not possible. Such compatibility is beneficial to applying a more precise control on the material flow and achieving sound forgings. In this study, the feasibility of performing the rotary forging process on a hexapod table has been investigated. A hexapod machine available to the authors has been employed for this purpose. The hexapod table with six degrees of freedom is responsible for all shaping motions. This device can be used to produce different motion profiles for complex workpieces. The appropriate profiles are obtained through the inverse kinematics. The maximum force being applied on the hexapod actuators was calculated. Two circular and linear profiles were examined to practically shape cylindrical workpieces, and forming load was compared with conventional forging for producing lead cylindrical workpieces. Ultimately, the forming load ratios in rotary forging with liner profile to conventional forging and rotary forging with circular profile were obtained 0.27 and 0.49 respectively.
    Keywords: Rotary Forging, Hexapod, Motion Profiles, Forging Force
  • Hossein Malekinejad Bahabadi, Gholam Hossein Rahimi, Amin Farrokhabadi Pages 52-62
    Sandwich structures are consisted of two thin skins with high mechanical properties and a thick core with lower mechanical properties and weight. Due to high strength/ stiffness to weight ratio, these structures are used extensively in engineering structures such as aerospace structures, ship hulls, turbines blades, etc. Skin/core debonding is one of the major failure modes in these structures. In this paper, debonding resistance of sandwich panels with composite skins and a core consisted of PVC foam and a corrugated composite laminate is investigated both experimentally and numerically. Square geometry is considered for corrugated composite laminate and obtained results are compared with reference specimen with simple core made of PVC foam. The three point bend test with attached ENS fixture is used to perform the standard experimental test. The results have shown that in square specimen with 3 and 6 layer skin before the separation between skin/core, the specimens are failed from the middle of the upper skin, but for 8 layer skin, the skin/core debonding are accured before other modes of failure. The maximum skin/core debonding resistance for square specimen are increased 269.26 percent. Specimens are modeled in Abaqus and results show a reasonable agreement between experimental and numerical result.
    Keywords: Sandwich structures, Bending loading, Cohesive zone model
  • Hajar Hassani, Ardekani, Hanieh Niroomand Oscuii Pages 63-70
    Molecular Dynamics (MD) method is a computer simulation for studying the physical movements of atoms and molecules of a N-body system by solving classical equations of motion. Here, this method is used to investigate the structural changes of a vital molecular bond in the body. This bond is created by the interaction of P-selectin, expressed on activated endothelium, and its counterpart P-selectin glycoprotein ligand-1 (PSGL-1) which is expressed on leukocytes. Frequent association and dissociation of these bonds allow the leukocyte to roll on the endothelium layer which is a pivotal step in inflammatory responses. Understanding the mechanism underlying the dissociation process of this bond is helpful in pathological researches. Here this process is simulated with MD method using the program NAMD and Visual Molecular Dynamics (VMD). The results indicate that the hydrogen bonds between ion Ca2 and residue fucose of glycan group of PSGL-1 and also between sulfated tyrosine residues are the most effective bonds in binding.
    Keywords: Molecular Dynamics, NAMD, Leukocyte, P, selectin, PSGL, 1 bond dissociation, non, bonded energy
  • Amir Tarighat, Davoud Tavakoli Pages 71-78
    The cement paste properties as the matrix in concrete are of great importance in specifying its properties. Recent advances in concrete industry have highlighted the need for accurate knowledge about its nano-structure and components. To estimate the important mechanical properties such as Young's modulus, bulk modulus and poisson ratio of the hardened cement paste at the nanoscale, a comprehensive set of crystalline structures that represent the main hardened cement paste constituents (CSH, CH, Ettringite, Hydrogarnet and monosulphoaluminate) is developed for Molecular Dynamics (MD) simulations. Five different force fields (COMPASS, COMPASS II, INTERFACE, Universal and Deriding) were used and compared with each other to be able to measure the mechanical properties of these compounds. Also, the properties of two types of C-S-H with high and low density were determined by using Mori-Tanaka method. Lastly, Simulation results reported by the authors were compared with existing computational and experimental values. The results shown that using molecular dynamics method was suitable in estimating mechanical properties of hardened cement paste. These findings might be applied in larger scales and also multi-scale simulations.
    Keywords: Elastic properties, Molecular Dynamics, Hardened cement paste, simulation, nano scale
  • Kaveh Kamali, Ali Akbar Akbari, Alireza Akbarzadeh Pages 79-90
    In this article, trajectory generation, control and hardware development of a knee exoskeleton robot is provided. The robot aims to help the individuals with lower extremity weakness or disability during the sit-to-stand movement. In the trajectory generation phase, a new method is proposed which uses a library of sample trajectories to predict the sit-to-stand movement trajectory based on the initial sitting conditions of the user. This method utilizes the theory of "dynamic movement primitives" to estimate the sit-to-stand trajectory. The trajectory generation method is tested on a library of human motion data which has been obtained in a laboratory of motion analysis. In the next step, an exponential sliding mode controller is used to guide the robot along the predicted trajectory. The controller and the trajectory generator are implemented on the exoskeleton robot. For the hardware development, the xPC Target toolbox of MATLAB software and a data acquisition card was used. Finally, the robot was tested on a male adult. The subjects were asked to wear the robot while doing several sit-to-stand movements from various sitting positions. According to the results, the average power which is required to be applied by the user’s knee, is less when the exoskeletons assists him.
    Keywords: Exoskeleton Robot, Sit, to, stand Movement, Trajectory Prediction, Dynamic Movement Primitives, Exponential Sliding Mode Controller
  • Ali Rastegar, Danial Ghahremani Moghadam, Khalil Farhangdoost, Masoud Tahani Pages 91-100
    Friction stir welded butt joints were performed on sheets made of AA2024-T351 aluminum alloy at tool rotational speeds of 400, 630, 800 rpm and traverse speeds of 8, 16, 25 mm/min. The fatigue crack propagation rate was investigated according to standard ASTM-E647 in CT specimens. FE simulation of FSW process was implemented for different welding conditions and next the fatigue crack propagation was simulated using XFEM method. In this analysis, to assess the damage in the joints, maximum stress criterion is used. The maximum principal stress in element was the fracture criterion. Numerical results are in good agreement with the experiments so the simulation is reliable. The obtained results show that the tool rotational and traverse speed affect the fatigues crack growth rate. For all welded specimens crack propagation rate was slower than that of the base metal for low values of ∆K (∆K≤13 Mpa) but is much faster at high values of ∆K. Furthermore fatigue properties of specimens that welded with lower speeds are better than base metal and increase in rotational or traverse speeds of the tool will increase the crack propagation rate of the welded specimens.
    Keywords: Friction Stir Welding, Aluminum Alloy 2024, T351, Fatigue Crack Propagation, Finite element method, Tool Rotational, Traverse Speed
  • Mohammad Fathalilou, Mojtaba Rezaee Pages 101-107
    Electrostatic micro-sensors as a part of microelectromechanical systems (MEMS) play an important role in modern technology. So, precise modeling and suitable solutions for solving the governing mechanical and vibrational equations of them are of great importance. Due to the nonlinear nature of the electrostatic excitation, numerical methods are used to solve the governing equations. This paper presents a comparison between two Galerkin-based approaches to solve them. In the first approach, as used by many researchers in the literature, both sides of the equations are multiplied with the denominator of the electrical force term and then the Galerkin method is applied, whereas in the second approach, we apply direct Galerkin method to solve the equation. As a case study the nonlocal elasticity theory has been used to obtain the governing equation. The results show that for a given beam, although the both approaches predict same pull-in voltage in most cases, but the first approach cannot predict the pull-in instability in some cases and also misses some fixed points. So, the bifurcation diagrams and phase portraits have different quality in the two approaches. Also, the results show that the singular point which is the position of the substrate plate, acts as a strong attractor in the phase diagrams which the first approach is unable to predict it.
    Keywords: Micro Sensor, Electrostatic, Numerical Solution, Pull, in, Fixed Points
  • Masoud Karimi, Reza Tikani, Saeed Ziaei, Rad Pages 108-118
    Harvesting energy by piezoelectric materials is nowadays an efficient way for powering low-power electric devices. Required energy for sensors which are used in condition and health monitoring of bridges and other civil infrastructures can be examples of the energy harvesters. This study aimed to improve the piezoelectric-based energy harvesting on civil infrastructures, especially on bridge structures. In this investigation, harvesting energy from the vibrations of a bridge under moving consecutivemasses is studied. Harvesting energy iscarried out through a cantilever beam with piezoelectric patch which is installed atthe middle of a simply supported bridge. Governing equations for vibration of an Euler-Bernoulli beam under moving consecutivemasses arederived. The effects of inertial, centrifugal and coriolis forces areconsidered. For verifying, the results of the numerical solution of the moving mass problem are compared to the experimental tests data of the litterature. The harvester is modelled by a cantilever beam with piezoelectric patch under base excitations which are calculated from vibrations of the bridge mid-point. The obtained equations are then solved in MATLAB environment by using the forth order Runge-Kutta method. The calculated induced voltages are compared with those obtained from experiment. A good degree of accuracy is observed.
    Keywords: energy harvesting, Piezoelectric, Bridge vibrations, Moving consecutive masses
  • Saeed Ahmadifard, Masoud Roknian, Taleb Tinati Seresht, Shahab Kazemi Pages 119-126
    Hybrid ratio of each reinforcement phases in hybrid composite can be defined as proportion of its volume to total reinforcement volume of the composite. The hybrid ratio is an important factor which controls the participation extent of each reinforcement phases in overall properties of hybrid composites. Hence, in the present work, surface hybrid nano composites of Al2024, Graphite average particle size of 100 μm and ZrO2 average particle size of 15 with different. For fabrication of nano composite the tool rotation rate was set to be 1000 rpm, and its advancing speed was 20 mm/min and tilt angle of 3 degree were chosen and all samples were subjected to 2 passes of FSP to obtain more homogeneous dispersion of the reinforcements. Subsequently, effect of hybrid ratio on microstructural, mechanical and tribological properties investigated. Optical microscopy and scanning electron microscopy were utilized to perform microstructural observation on the samples showed that reinforcements are well dispersed inside the Nugget Zone. Hardness value measurements and pin on disk dry sliding wear tests were carried out to investigate effect of hybrid ratio on mechanical and tribological properties of the nano composites.
    Keywords: Friction stir processing, Hybrid nanocomposite, Mechanical properties, Al 2024
  • Abdolmajid Khoshnood, Eshagh Azad, Seyed Mohammad Amin Razavi Pages 127-137
    In this article, a form of Boltzmann-Hamel equations (Lagrange’s equations in terms of quasi-coordinates), different from the latter’s standard form and avoiding its structurally inherent complexity, is derived based on which a general algorithm for the dynamics modeling of open-chain terrestrial and space robots with an arbitrary number of rigid elements is presented. This form of Boltzmann-Hamel equations is shown to be particularly advantageous in terms of not requiring the determination of the kinetic energy as a function of generalized coordinates and quasi-velocities, representing generalized forces in terms of body basis vectors and offering a panoramic view of the dynamics of the systems. In the act of developing the algorithm, three highly useful kinematic identities are derived via a comparison between the single rigid body equations derived from both the standard and the proposed form of Boltzmann-Hamel equations. These identities are then used to greatly simplify the final dynamics model of both systems. Finally, the equations of motion for a two-link terrestrial robot is derived using the proposed algorithm and simulation results in MATLAB are compared with the model of the system in ADAMS to validate the model.
    Keywords: Boltzmann, Hamel equations, Quasi, coordinates, open, chain robots, space robots, terrestrial robots
  • Hadi Ghaebi, Behzad Farhang Pages 138-148
    In the current work different organic rankine cycles (base and modified) coupled with proton exchange membrane presented to produce hydrogen and power. Organic rankine cycles used in this work are basic Organic Rankine Cycles (ORC), ORC incorporating regenerator, ORC incorporating feed fluid heater and ORC incorporating both of the regenerator and feed fluid heater. ORC energy demand supplied by geothermal energy. A thermodynamic model (energy and exergy) of systems done. EES software used to model the systems. Also a parametric study done to investigate the effects of the performance parameters (energetic and exergetic) of considered systems. The results showed that ORC incorporating both regenerator and feed fluid heater with PEM electrolyzer had the maximum energy (3.514%) and exergy (68.93%) efficiency in comparison with other systems. Also it can be observed that evaporator and electrolyzer had the most portion of exergy destruction of the system. Energy efficiency, exergy efficiency, hydrogen production and net power increased by pressure growth in all systems. The amount of exergy efficiency, energy efficiency, hydrogen production and net power increased by the evaporator temperature addition in ORC incorporating regenerator with PEM electrolyzer and ORC incorporating both regenerator and feed fluid heater with PEM electrolyzer but their amount marginally decreased by the evaporator temperature addition in basic ORC incorporating with PEM electrolyzer and ORC incorporating feed fluid heater with PEM electrolyzer.
    Keywords: Geothermal energy, Organic rankine cycles, PEM electrolyzer, Hydrogen production, Power production
  • Mehdi Zamani Fekri, Mojtaba Zarei, Mehdi Tale Masouleh, Mojtaba Yazdani Pages 149-158
    Simulation of the four degree of freedom parallel robot (Quattrotaar) is subjective of this paper. The mathematical model of the parallel robot is obtained too. The workspace is optimized for Non-singular kinematic type-2. Artificial Bees Colony algorithm and Particle Swarm Optimization algorithm as overall exploring algorithms are implemented and the results are compared to each other. Neglect of any intrinsic complexity of the optimization problem the results show the capability of both methods for this robot parameters design. Comparison of the results indicates the Particle Swarm Optimization algorithm runs faster than Artificial Bees Colony algorithm. The exploring volume consists of a plan with 500 mm x 500 mm dimension which moves in a vertical direction from 500 mm to 1000 mm. One of the important hints of the paper is a 90-degree rotation of end effector around vertical axis Z. This rotation is caused more flexibility and dexterity for the robot. A 3-D model of Quattrotaar parallel robot is created by Computer Aided Design software and finally, Quattrotaar is fabricated in Human and Robot Interaction Laboratory (Taarlab).
    Keywords: Parallel Robot, singularity, Quattrotaar Robot, Artificial Bees colony, Particle Swarm Optimization
  • Saeed Fadaei Naeini, Abbas Mazidi Pages 159-170
    In this paper, equations of motion for a horizontal axis wind turbine with movable base are extracted and natural frequencies and vibration of the system is studied. The wind turbine tower is assumed rigid while its blades are modeled as flexible beams. In-plane bending and twisting are considered as two degrees of freedom for blades motion.The shaft connected the tower to blades is assumed rigid and its rotational velocity is considered.In this paper, specifically, a 5-megawattfloating horizontal axis wind turbine, which it’s basehas three angular velocities in different directions,is studied.Due to the complex shape and variation of the properties along the length, the turbine blade properties such as mass and geometric parameters are extracted by curve fitting in MATLAB.The equations of motion and boundary conditions are derived by Hamilton's principle and then are transformed to ordinary differential equations by Galerkin method. By setting the governing equations to standard form (space state), eigenvalues and frequencies are calculated. The numerical results are compared with published results and good agreement is observed.Then the effect of various parameters on turbine blades frequencies and time responses are demonstrated. Results show that the tower base angular velocity and blades rotational speed have considerable effects on turbine blades time response and vibration frequencies.
    Keywords: Horizontal axis wind turbine, Movable base, Natural frequency, Free vibration
  • Mehdi Ahmadi Najafabadi, Sadegh Hosseini, Mehdi Akhlaghi Pages 171-180
    Poor lubrication is known as an important factor in the bearings failure. Therefore, it is very important to detect the lubrication condition. Hydrodynamic lubrication, mixed lubrication and boundary lubrication are the basic regimes of the fluid film lubrication. In a proper condition, development of hydrodynamic pressure is adequate to support the load and the bearings operate under hydrodynamic lubrication condition. However, in most situations, they operate in mixed lubrication or boundary lubrication regime and have metal-to-metal contact. To establish these regimes, using the so-called Stribeck curve is a useful method. In this curve, the oil film thickness is proportional to the lubricant viscosity and sliding velocity and inversely proportional to the applied load. However, distinguish of the exact range of hydrodynamic lubrication regime from mixed and boundary regime using this curve and relation related to the sliding bearings, due to high number of affecting design factors and operating parameters is difficult. The present study focused on the acoustic emission measuring method in order to monitoring the lubrication conditions in a type of journal bearings. Thus, condition monitoring of the journal bearing lubrication is provided and the numerical value of operating variables of the bearing for lubrication regime change from hydrodynamic to mixed is achieved. Using wavelet method, frequency features for each regime is identified. Then, for each lubrication regime, metal-to-metal contact detection is performed.
    Keywords: Acoustic emission method, Journal bearings, wavelet transform, Lubrication condition monitoring, Metal to metal contact
  • Mostafa Taghizadeh, Seyed Mahdi Chavoshian Pages 181-188
    Under a constant loading condition, use of a controller with constant coefficients can be acceptable for servo pneumatic systems. However in variable loads with widespread changes, more advanced control methods should be considered to achieve desirable performance. In this paper, an adaptive controller is designed and implemented to a variably loaded servo pneumatic system with PWM driven switching valve. In the under examination servo pneumatic system, PWM driven fast switching valve is used instead of expensive servo or proportional valves. Real time identification of system parameters is performed using input-output data and controller parameters are adjusted instantaneously. “Self-tuning regulators” algorithm, in which controller parameters obtain from solving a design problem, is applied to design the proposed adaptive controller. The designed controller is applied to the servo pneumatic system via an interface board and its performance is compared with PD and multi model controller. Unlike the proposed method in multi model control method, a number of constant loads should be considered and corresponding to each load a fixed controller is designed. Experimental results demonstrate the high performance of the adaptive controller under variable loads.
    Keywords: Position control, Pneumatic Actuator, Adaptive Controller, PWM
  • Babak Afzali, Hassan Karimi Pages 189-198
    Hartmann-Sprenger tube is a device in which an under-expanded jet enters a closed-end tube which is placed in a specific distance from the nozzle. By producing an intensive heat inside the tube in some specific modes of operation, the device could be used for some important engineering applications such as acoustic igniters. In present study, thermal performances of a set of six different case studies with conical tubes and different physical specifications are investigated. The variable parameters are the pipe material, the pipe length, the gap distance and the end wall condition which could be closed or perforated. The experimental tests in conjunction with numerical analysis are performed to evaluate the effect of changes in physical parameters on temperature rise inside the tube. The oscillatory flow with strong shock waves is the major reason of temperature rise inside the tube. As the gap distance changes, no oscillatory flow and no sensible temperature rise could be observed. Existence of a tiny hole on the tube end wall reduces the temperature rise, as the shorter tube does. The frequency of oscillations is near the tube resonance frequency for longer tubes. Tubes which made of materials with lower thermal conductivity could produce higher temperatures.
    Keywords: Conical H, S tube, Tube Geometry, Shock Wave Oscillation, Temperature Rise, Resonance Frequency
  • Mohammad Akbari, Akbar Zareie Pages 199-204
    Nano-fluids are prepared by suspending the ultrafine nanoscale particles in the base fluid and can be substantially enhanced the heat transfer rate compared to pure fluids. Because of great importance of dynamic viscosity applications in related applications of nanofluids in heat transfer and energy systems, experimental investigation of the effects of volume concentration and temperature on dynamic viscosity of MgO – MWCNTs/EG-water hybrid nanofluid has been presented in this study. The nanofluids were prepared with solid volume fractions of 0.025%, 0.05%, 0.1%, 0.2%, 0.4%, 0.6% and 0.8% and experiments were performed in the temperature range of 25 to 60⁰C. In addition, by investigating the rheological behavior of nanofluid against shear rate, the Newtonian behavior was observed. Regarding the weakness of the previous correlations for predicting the dynamic viscosity of this nanofluid and according to the experimental data, a new equation was proposed. The results showed that by increasing the solid volume fraction, the dynamic viscosity increased. This increase is more tangible at lower temperatures compared with higher temperatures. Moreover, at the temperature of 60⁰C, the solid volume fraction has no great effect on the dynamic viscosity of the nanofluid which this issue can be considered as an important achievement in the industrial and engineering applications.
    Keywords: Nanofluid, dynamic viscosity, Temperature, solid volume fractions
  • Morteza Dezyani, Hossein Dalayeli, Shahram Yousefi, Hamid Farrokhfal Pages 205-216
    In the present paper, the results of an approximation method named structural index used as the first step, the process of design and optimization of stiffened panel with Gaussian type surrogate model are carried out. Modeling phase is based on the finite element analyses of the structure. Nonlinear buckling load is set as the design constraint. The surrogate model is employed to reduce the number of finite element analyses in the optimization process. Therefore time of design process is reduced. Using infill points in the modeling and optimization process, converging to local optima is ensured. Introducing a novel technique, finding the global optimum of the surrogate model is guaranteed. The approach of surrogate based optimization is illustrated using two test problems. Also the sensitivity of the response to the initial sampling plan is investigated. Convergence criteria usually used in surrogate based optimization is modified to speed the convergence but is not affected the quality of the response. Design optimization process is presented for two types of stiffened panels. In type 1 stiffened panel with 4 design variables, the initial training set is constructed using 55 points. The response is obtained after addition of 5 infill points. For type 2, the initial sampling plan is selected to be 58 points. The optimization process is stopped after adding 173 infill points. Finally, obtained results are compared with the results of structural index method and an approach toward global optimum of the compression stiffened panel is introduced with the characteristics of optimum structure.
    Keywords: Compression stiffened panel, Optimization, Surrogate model, Nonlinear buckling, Gaussian model
  • Marzieh Zamani Alavijeh, Shahram Hadian Jazi Pages 217-225
    Simultaneous localization and mapping (SLAM) is a fundamental problem in autonomous robotic. Many algorithms have been exploited to solve this problem, among these algorithms, FastSLAM is one of the most widely used and Unscented FastSLAM is one of the newest. Although in several scientific researches it is stated that Unscented FastSLAM outperforms FastSLAM, there are still unexamined potentials regarding Unscented FastSLAM. Therefore, this paper seeks to improve the overall performance of Unscented FastSLAM.
    Map accuracy and quality directly depend on the accuracy of localization and observations. In SLAM algorithms, robot pose is predicted using motion model, and then corrected using the difference between map features and recently observed features. Accuracy of pose estimation may improve by comparing two sequential observations and modifying robot pose to result in best match between them. This method is called scan matching and has been successfully combined with FastSLAM algorithm and some other SLAM algorithms not including Unscented FastSLAM.
    Therefore, this paper seeks to investigate the performance of Unscented FastSLAM combined with scan matching. Simulation results show that combining Unscented FastSLAM with scan match significantly improves accuracy of localization and mapping.
    Keywords: Simultaneous localization, mapping, Unscented FastSLAM algorithm, Laser, Scan Matching
  • Mohammad Reza Fallah, Mojtaba Farrokh, Saied Irani Pages 226-236
    In this article the composite wing aeroelastic instability speed is optimized by genetic algorithm relative to fiber angle for different layers and follower forces. Aircraft wing is modeled as a beam with two degrees of freedom, which is a cantilever, with thrust as a follower force and mass of the engine. For structural modeling of composite wing the layer theory has been used and unsteady flow assuming subsonic and incompressible flow has been used for aerodynamic model in the time domain. Using the assumed mode the wing dynamic equations of the motion have been derived by Lagrange equations. Linear flutter speed according to the eigenvalues of the motion equations has been calculated. The process of flutter speed calculation has been converted to computer code in which the number of layers, angle of fibers in each layer, the mass of the engine, and the thrust are input variables and the flutter speed is its output. Using Genetic Algorithm, optimum flutter speed has been obtained by changing the angle of fibers. Finally, the impact of the number of layers, the mass of the engine, and thrust on optimum flutter speed has been investigated.
    Keywords: Aeroelasticity, Flutter, Composite wing, Optimization, Genetic algorithm
  • Mohsen Kazemi, Mojtaba Tahani, Sasan Davoodi Pages 237-244
    Steam jet ejectors are the essential part in refrigeration and air conditioning, desalination, petroleum refining, petrochemical and chemical industries. A greater understanding of flow physic inside an ejector plays an important role in its performance improvement. In this study, analytical algorithm is developed for design of steam ejectors. The algorithm gives the flow ratio (motive to suction flow rate) as a function of the expansion ratio and the pressures of the entrained vapor, motive steam and compressed vapor. The compression ratio and back pressure variations were studied in ejector flow ratio with expansion ratio of 5 and 50. It showed that compression ratio increase by increasing the flow ratio. Also in a similar flow rate, compression ratio for ejector with expansion ratio of 50 is greater than compression ratio in the ejector with expansion ratio of 50, due to more vacuum in the case with expansion ratio 50. Then, the code results were compared with experimental results that showed appreciate agreement with other results.Finally, Mach number variations from nozzle exit to discharge diffuser were obtained by code. Results showed that the pressurized condition causes the lowering of expansion angle, thus resulting in smaller jet core and larger effective area. The expanded wave is further accelerated at a lower Mach number. Therefore, the momentum of the jet core is reduced. However, the enlarged effective area allows a larger amount of secondary fluid to be entrained.
    Keywords: Ejectors, Expansion wave, compression ratio, throat diffuser, Flow ratio
  • Ahmad Ghasemi, Ghalebahman, Mohammad Moradi, Golestani Pages 245-254
    In this paper, a new inverse method has been presented for identifying the distribution of material properties and volume fraction index of rectangular functionally graded (FG) material plates. This method benefits from vibration analysis of FG plates accompanied by a novel and efficient meta-heuristic optimization algorithm called Drops Contact Optimization (DCO) algorithm, being proposed for the first time in this article. The presented algorithm relies on the initial population and mimics the behavior of water drops in different level of contacting successively with a fluid surface. Through using the second shear deformation theory and applying the Hamilton principle, the motion equations are derived and, subsequently, the natural frequencies of the considered FG plates are obtained. The outcomes relevant to considered different material phases and various length to thickness ratios are achieved and compared with those available in the literature. Making a comparative study of the obtained results with five well-known optimization algorithms confirms that the proposed DCO algorithm produces better performance in convergent speed and accurate characterization of FG materials.
    Keywords: Functionally graded materials, Vibration analysis, Inverse method, Elastic constants, Drops Contact Optimization algorithm
  • Alireza Jamarani, Mehdi Maerefat, Majid Eshagh Nimvari Pages 255-258
    In the present study, effect of nanofluid aluminum oxide-water on heat transfer in a pipe partially filled with porous material in a turbulent flow is investigated numerically. In this regard, the heat pipe is studied in four structures: without porous material, filled with porous material, boundary and central arrangement of porous material. The results of numerical solution show that use of nano particles with changing thermo physical base fluid's properties, enhances heat transfer in all of the above structures. However, with using of nanofluid, heat conduction enhancement ratio in porous medium is lower than clear medium (without porous material). As a result, heat transfer enhancement in boundary arrangement is less and in central arrangement is more.
    Keywords: Heat transfer, Turbulent Flow, Porous Material, Nanofluid
  • Hassan Beik Mohammadlou, Hamid Ekhteraei Toussi Pages 259-270
    Engineering analyses of beams are based on the proper guesstimate of deformation fields. Up until now, the analyses of beams are widely proposed and experienced in elastic region of materials behavior. This paper considers the elastoplastic engineering analysis of beams. In this regard, following the definition of a proper deformation pattern known as classical Euler- Bernoulli model and using the variational calculus principals the governing equations are extracted. In this analysis the behavior of material obeys the Romberg-Osgood model and yielding is based on the von Mises criterion. Different numerical solutions are represented for the solution of these complicated equations in the literature. In this paper the exact solution is provided for a thin beam under the action of uniformly distributed load by using the two analytical methods of homotopy and Adomian for the clamped- clamped boundary conditions. In verification phase, the deformation of beam is compared with the results of Abaqus software. Different graphical representations are provided for the results of the analytical solutions and simulations. Using these data, the level of consistency between the simulated solutions in one side and the Adomian and homotopy techniques on the other side, are assessed. At the end, the validity of applying the classical engineering theory of beams in the elastoplastic analyses is discussed.
    Keywords: Exact Beam Analysis, Elastoplastic Solution, Homotopy Method, Adomian Method, Variational Calculus
  • Hessam Torabzadeh, Ghader Faraji Pages 271-282
    In this article, it is tried to be mentioned the functional structure of production methods of ultrafine-grained (UFG) and nanograined tubes. As well as metallurgical and mechanical effects of these methods on the matter are fully investigated. Ultrafine grained materials contain grains with an average size of 100-1000 nm and if the grain size is less than 100 nm, the material is classified as nanograined material which have a lot of applications in different industries such as aerospace, automobile, military and medical. Generally, the methods presented in this paper has been done on common materials like aluminum and pure copper and magnesium alloy AZ91. Extremely large plastic deformations lead to ultrafine-grain or nearly nanomaterial in the severe plastic deformation (SPD) methods. Most severe plastic deformation methods for producing ultra-fine grain bulk, whereas in the past decade due to the increasing need tube components with high strength and good ductility, The research was conducted to produce UFG tubes. Advances in this field presented formally so that the advantages and disadvantages of each process are clearly comparable. The most important advantage of ultrafine-grain materials is an enhanced mechanical strength in comparison with their coarse grain counterparts. The microstructural reasons are discussed. Furthermore, this article reviews the refinement and deformation mechanisms, e.g. dislocation deformation mechanism, twin deformation mechanism, grain boundary sliding etc. of SPD methods.
    Keywords: Severe plastic deformation, Ultrafine, grain tubes, Nanomaterial, Mechanical properties, grain refinement
  • Ghassem Heidarinejad, Mohammad Reza Seyednejad, Hadi Pasdarshahri Pages 283-290
    Heat and mass transfer in textiles are usually simulated using models that consider sorption and condensation. But in electrolyte solutions, ions existed in fluid passing the textile can cause a phenomenon called electric double layer. Charges on the textile pores will attract the ions with opposite charge which will affect the fluid flow. To investigate this effect, Poisson-Boltzmann equation is solved beside the other governing equations of the phenomenon. Net electric charge density is computed from this equation and is applied to liquid diffusion coefficient. In this research, the influence of electric double layer is shown and then the factors affecting the strength of this phenomenon have been studied. One side of the textile is thoroughly in contact with liquid and other side is in contact with air. To validate the obtained results, temperature variations in the outer side of the textile are computed and compared with the available experimental works. There is a good agreement between the results. According to the results, applying electric double layer effect in equations cause temperature difference to 20 percent in the outer surface of textile to lack of consideration this. In addition, time for textile full saturation when the electric double layer is considered, increased more than fivefold. The results show that by reducing the viscosity of fluid. The effect of electric double layer on the textile's outer surface temperature has increased. Porosity and zeta potential are other influential factors which according to calculations, increasing each effect can be accelerated electric double layer.
    Keywords: Textile, Heat, mass transfer, Electrolyte, Electric double layer
  • Saeed Ghobadpouri, Ebrahim Hajidavalloo, Amin Reza Noghrehabadi, Younes Shekari, Mohsen Khezrian Pages 291-302
    In this paper, gas-liquid two-phase flow in the annulus of a real well during under-balanced drilling operations is simulated numerically. Oil and gas flow from the reservoir in to the annulus is considered due to under-balanced drilling condition. A numerical code based on one-dimensional form of steady-state single pressure two-fluid model in the Eulerian frame of reference is developed and its results are validated using experimental data from two real wells. The results of numerical simulation show better accuracy in comparison with other researches. Given the importance of prediction and control of the bottom-hole pressure and the amount of oil and gas production during the drilling operations, the effects of controlling parameters such as liquid and gas injection flow rate and choke pressure are discussed. Also, the effects of different controlling parameters on the characteristics of two-phase flow pattern, including liquid and gas void fractions, liquid and gas velocities and pressure distribution along with the annulus are discussed. According to the results, the effects of choke pressure and injected liquid flow rate on the production of the oil from the reservoir are independent of the values of each other and are dependent on the injected gas flow rate.
    Keywords: Under, balanced drilling, Two, phase flow, Two, fluid model, Bottom, hole pressure, Oil production
  • Vahid Tahani, Davoud Shahgholian, Gholam Hossein Rahimi Pages 303-311
    With the arrival of composite materials, because of their unique properties, the ideas were presented in order to strengthen and improve their performance. The ideas were causing building of Grid composite structures. These structures have most widely used in the aerospace, missile and Marine industry because have made ideal mechanical properties: special stiffness and high strength against impact and fatigue. Grid composite plates are made from thin composite shell connected by series composite ribs. Ribs network results in a significant increase in stiffness and strength of structure. In this research, experimental and numerical investigations of effect of Shape of ribs have been on flexural behavior of grid composite plates. For this purpose, three types of Grid plates were considered with triangle, square and rhombic ribs. For the building these plates, silicone mold was designed and built and also was used for making plates from hand lay-up and hand-wound layer technique. Samples were subjected to three-point bending test that for this purpose, the fixture was designed and built. From numerical solution of the problem and compared with experimental results was observed that there is very little difference between experimental and numerical results. Experimental results show that special flexural stiffness of plate with square rib is 1.92 and 1.88 plate with triangular and rhombic ribs, respectively. Also, the flexural strength of plate with square rib is 1.58 plate with triangular rib. Thus plate with square rib is the highest stiffness and bending strength
    Keywords: Flexure, Grid composite plate, Triangular rib, Square rib, rhombic rib
  • Mohammad Yosofvand, Borhan Beigzadeh, Amir Hossein Davaei Markazi Pages 312-320
    Passive bipeds have become an interesting field of research for investigators. Probably all of passive bipeds which have been modeled previously are considered as a rigid model with point-mass. In this paper, 2D planner compass-gait biped with elastic link is modeled and simulated and its period-one gait is investigated. The stance leg of the passive biped is modeled as an Euler-Bernoulli beam and its vibrations are modeled by using Assumed Modes Method and the equations of motion for the swing phase are developed. Then behavior of the elastic biped is simulated by suing numerical methods in MATLAB software and the changes in leg angles and angular velocities of the biped are discussed. Computer simulations showed that when the vibrations of the stance leg are large, angular velocities become oscillating. Vibrations of the stance leg and the effects of Young's Modulus and damping coefficient on the motion of the elastic biped are discussed. Then model is simulated for the small vibrations of the stance leg and the results show that when the vibrations are small the elastic biped behaves like a rigid biped which verifies our simulations. When the vibrations are small, period-one gait can be found for the elastic biped for the ramp slopes of 0
    Keywords: Passive biped, Elastic Link, Stability, Robot Vibration, Period, one Gait
  • Behzad Mehrafrooz, Mohsen Mohammadi, Mehdi Tale Masouleh Pages 321-332
    In this paper, based on the concept of natural orthogonal complement, an algorithm is devised to analyze the inverse and forward dynamics and dynamic sensitivity of n-linkage planar serial robots. The first goal is to derive the governing dynamic equations of a planar serial robot systematically, more precisely, number of the linkages, mass, moment of inertia and the length of the linkages are the inputs of the algorithm and the output will be the dynamics equations of the robot. As a comparison study, a planar serial mechanism, namely, dynamic modeling of 6R serial revolute manipulator is investigated and the results of the proposed algorithm are compared with other methods, i.e, Adams software and MatODE. In the next step, in order to develop a dynamic sensitivity analysis scheme, Sobol and EFAST methods are employed. By the use of the dynamic equations of the robots, the sensitivity of the actuating torques to the design parameters such as mass and length of the linkages is analyzed. Dynamic sensitivity of three planar serial robots namely, 2R-PSM, 3R-PSM and 6R-PSM is studied in two different configurations such as singular and isotropic. At the end, the effects of various angular velocities on the sensitivity of actuated torques to the design parameters are investigated. The obtained results reveal that the tolerance of uncertainty in the design parameters of robot affects the actuating torques significantly and also the Sobol’s method predict the sensitivity of the robot more precisely.
    Keywords: Serial planar robot, Natural orthogonal complement, MatODE, Dynamics sensitivity analysis
  • Mahnaz Zakeri, Abolfazel Jafari Pages 333-344
    Thin sheets stiffened with lattice structures are used widely in many engineering industries. Investigation of stability behavior for the grid structures and determination of the buckling load under compressive loads is an issue that has attracted the attention of many researchers; and extensive studies have been done in this field. In this paper, a new grid called Diacube is introduced and its buckling load is examined. For this aim, first, the buckling behavior of 5 common types of stiffened flat lattice panels containing hexagonal, triangular, square, diamond and kagome grid are investigated under compressive axial load; and the results are compared with Diacube grid. The effect of network density used in each structure on the buckling of these structures will be studied under different boundary conditions. In addition to common grids,. Regarding to the mass difference of samples, specific critical load parameter (the buckling load to mass ratio) is used for comparison between the structures. Using the finite element modeling and numerical analysis, the grid that has the highest buckling load in each boundary condition is determined It is found that if unloaded edges in lattice panels are simply supported, this new Diacube grid will have the highest buckling load among all structures. Finally, validity of the numerical result obtained for two samples of the structures including hexagonal and Diacube grid is evaluated experimentally; and the numerical results are confirmed.
    Keywords: Lattice panel, Buckling load, Experiment, Grid density, Boundary conditions
  • Naeim Akbari Shah Khosravi, Ali Gholizade, Reza Mohammadi, Milad Saeedifar, Mehdi Ahmadi Najafabadi Pages 345-352
    The laminated composites have many advantages such as high specific strength and specific stiffness. Despite of these advantages, they are prone to different damage mechanisms. This paper focuses on quantification of damage mechanisms in standard Open-Hole Tensile (OHT) laminated composites using Acoustic Emission (AE) and Finite Element Method (FEM). These damages include three main mechanisms, matrix cracking, fiber/ matrix debonding and fiber breakage. To this aim, OHT tests were carried out. The specimens fabricated from two types of glass/epoxy composite materials with [0]5S lay-up and [90]5S lay-up. AE accompanied with wavelet-based approach was then used to detect and quantify damage mechanisms of the specimens. FE analysis based on Hashin criteria was then utilized to simulate the damage mechanisms in the specimens and to validate the AE-wavelet based results. The comparison of applied methods show that the results of the AE-wavelet based approach are in very good agreement with the FEM results. Finally, it was concluded that the AE method has a good applicability to determine the damage mechanisms in laminated composite structures and to predict the remaining life-time of the structure.
    Keywords: Damage mechanisms, Acoustic emission, Finite element method, Polymer composites
  • Shahram Yareiee, Mohammad, Reza Sayyed Noorani, Ahmad Ghanbari Pages 353-361
    Ultrasonic Phased Arrays are an emerging technology in nondestructive testing and evaluation. Some important factors affecting on the performance of these probes include, positioning elements in probe, number of elements, distance between two elements, elements length, and time delays to excite probe elements. The type of linear phased array probes is a prevailing type in which elements placed side by side and longitudinally. In this paper based on analyzing the existent laws in design and performance of the phased array probes related to the propagation of ultrasonic waves, an improved dimensional design for ultrasonic linear phased array probes, as well as improvement of the sequence of time delays to excite the probe elements are done. In order to evaluate the performance of the probe with improved design in comparison with a similar ordinary probe, an ultrasonic phased array test is simulated using FEM-based ABAQUS software. By numerical simulations, the performance of the probe with improved design versus the ordinary probe for propagating the guided waves in a thin square aluminum plate is compared. In first part, the attenuation coefficient of the received signals of reflected wave is evaluated, and in second part, the performance of the probes for radial scanning is compared. Results of both simulations confirm that the performance of the probe with improved design is much better than the similar ordinary one. Specially, the probe with improved design propagates the ultrasonic waves with the maximum head wave energy, and steers them with higher accuracy towards a determined direction.
    Keywords: Ultrasonic Test, Linear Phased Array Probe, Simulation of Wave Propagation, Finite Elements Method
  • Hossein Nejat Pishkenari, Masoud Yousefi Pages 362-366
    DNA is made up of molecules called nucleotides. There are four different nucleotides in DNA which are called Adenine, Guanine, Cytosine, and Thymine, or simply A, G, C and T. Determining the order of these bases is called DNA sequencing. This sequence determines the genes and these genes specify an individual’s unique traits. Therefore, the genetic research plays an important role in detection, prevention and treatment of diseases which are caused by genetic abnormalities and mutations. Common DNA sequencing methods are usually based on chemical reactions. These methods have some disadvantages for example they are expensive and also they cause losing DNA. So, in recent years the progress in molecular scale simulation methods has made various approaches for DNA sequencing. In this paper, a suitable method for DNA sequencing has been presented and its accuracy is investigated by molecular dynamics simulations. In this method, DNA molecule passes through the carbon nanotube first, and then the graphene nanopore, with a specific speed. Different bases are determined by analyzing the required force for passing DNA. In this proposed method, the speed and cost of sequencing are improved.
    Keywords: Molecular Dynamics, DNA sequencing, Carbon nanotube, graphene nanopore
  • Fathollah Taheri, Behrooz, Milad Omidi, Mahmood Shokrieh Pages 367-377
    When a cylindrical shell subject to a compressive load, because of various imperfections happened during processes as manufacturing, handling, assembling and machining, buckling occurs in loads lower than corresponding static failure load. Still many of cylindrical shell structures are designed against buckling based on experimental data introduced by NASA SP-8007 as conservative lower bound curves. In the manuscript, non-linear methods of Modified Linear Buckling Modeshape Imperfections (M-LBMI) and Simple Perturbation Load Imperfections (SPLI) for composite cylindrical shell with and without cutout are investigated. In order to evaluate the numerical results composite cylinder with stacking sequence of [90/�23/90] are manufactured by using filament winding method and buckling tests are performed under axial loading. Non-linear numerical results in cylinder with and without cutout are close together and have good agreement with experimental data. . It was concluded that buckling load predicted by SPLI and modified LBMI method on cylinder with cutout is close to result of case without apply geometric imperfections. In summary, it was concluded that cutout on the cylinder body act as an imperfection to trigger buckling of the structures so there is no need to apply geometrical imperfections.
    Keywords: Buckling, Composite cylindrical shell, Geometric imperfections
  • Venus Pasandi, Mahyar Naraghi, Seyed Mehdi Rezaei, Mohammad Zareinejad, Keyvan Baghestan Pages 378-386
    Stability and transparency are both very important conditions in bilateral teleoperation systems. For the design of such systems, different methods have been suggested. Among the approaches presented, passivity framework is widely utilized in which human and environment is considered passive. The operator does not make the closed-loop system unstable. In addition, it is passive against an external input. Thus the adoption of this assumption is correct for the human. Nevertheless it is a conservative presumption for the environment and according to some modern applications of teleoperation systems such as cardiac surgery, it is absolutely not acceptable. In this paper a novel control structure for nonlinear bilateral teleoperation systems interacting with active environments is addressed. In this approach, first a criterion for measuring activity of the environment is presented. Then by developing a PD controller, an algorithm that guarantees master-slave position coordination and static force reflection is introduced. The overall stability of closed loop system is proved using passivity concept and Lyapunov-Krasovskii technique. Simulations are performed to verify the performance of the proposed bilateral teleoperation systems in contact with passive and non-passive environments. Experimental results were carried out to validate the theoretical consequences.
    Keywords: Bilateral Teleoperation, Active Environment, Passivity, Stability, Proportional, Derivative (PD) control
  • Seyed Jamal Hadadi, Payam Zarafshan Pages 387-395
    An Aerial Robot or Unmanned Aerial Vehicle (UAV) is an aerial vehicle that provides its flight condition using aerodynamic forces. Also, this vehicle can be named as an autonomous robot. This robot is an under-actuated system and it is inherently unstable. Thus, the control of this nonlinear system is a problem for both practical and theoretical interest. So, the goal of this research is to contrast with highly nonlinear dynamic system of Octorotor that its control is difficult in many cases and it causes existence of instability in this Unmanned Aerial Vehicle (UAV). At the first, the structure of Octorotor is studied in this paper in order to increasing power, more carrying and increment of resistance into changing and distribution. Also, the electronic and mechanic of this robot is studied in some sections. Then, in the following, in order to attitude control of robot with introduction of dynamic system, one of the most common implemented controllers is applied on this robot. Initially, this process is done on the dynamic model of robot by Matlab/Simulink software and finally, implementation of this controller is applied on a fabricated Octorotor during a real flight in autonomous trajectory tracking in outdoor environment. At last, the study of sensors results is also shown.
    Keywords: Octorotor, Controller, Attitude Controller, Trajectory Tracking, Sensor
  • Amir Nasseroleslami, Mahmood Salari Pages 396-402
    Recognition of the dynamical behavior and vibrations of marine structures, submerged in vicinity of the water free surface, is one of the most important issues in design of the marine structures. It is obvious that physical properties of the ambient fluid have some influences on vibrational frequencies of the structures. For the structures that have exposed under the influences of asymmetric environmental conditions, prediction of their dynamical behaviors is more complicated. In this paper the effects of immersion depth on first natural frequency of a bounded circular plate that was placed parallel in vicinity of the water surface, are studied numerically and experimentally. Based on the author’s knowledge, the techniques used for exciting the plate and measurements of natural frequencies are innovations of this research. Numerical solutions are done by using of the ABAQUS software. Comparisons of the numerical and experimental results show a good consistency. The investigations showed by increasing of the immersion depth, so the ratio of the depth to plate diameter reached to a certain value, the natural frequencies were also decreased. After that it remained constant while the immersion depths of plate were increased.
    Keywords: Natural frequency, Experimental analysis, Circular plate, Immersion depth, water free surface