فهرست مطالب

Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering - Volume:10 Issue: 1, Feb 2017

Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering
Volume:10 Issue: 1, Feb 2017

  • تاریخ انتشار: 1396/03/20
  • تعداد عناوین: 8
|
  • فارسی
  • میلاد شهسواری *، مسعود عسگری صفحات 701-710
    طیف وسیعی از قطعات در طول دوره عمر خود، در بیشتر مواقع تحت بارگذاری دینامیکی و کمتر تحت بارهای استاتیکی قرار می گیرند. مهمترین بارگذاری دینامیکی در دوره عمر قطعات، ارتعاشات تصادفی می باشد. برای ارزیابی چرخه عمر قطعات، معمولا تحلیل خستگی انجام شده و مقاومت قطعات در محیط کاری، مورد ارزیابی قرار می گیرد. خارج از محدوده قرار گرفتن فرکانس طبیعی قطعات، نسبت به حوزه فرکانسی ارتعاش تصادفی، موجب شده تا از پدیده تشدید فاصله گرفته که این امر موجب بالا بردن عمر کاری آن می شود. در این تحقیق یک بورد مدار چاپی که دارای دو قطعه الکترونیکی BGA است، مورد مطالعه قرار گرفته و توسط روش های خاص بهینه سازی، مقدار فرکانس طبیعی آن بررسی و بهینه شده است. بهینه سازی با دو الگوریتم مختلف انجام شده و پاسخ های بدست آمده از هر الگوریتم، مقایسه و صحه-گذاری شده است. ضمنا برای بدست آوردن پاسخ در هر طیف ارتعاش، از نرم افزار آباکوس استفاده شده است.
    کلیدواژگان: بورد مدار چاپی، فرکانس طبیعی، ارتعاشات تصادفی، روش پاسخ سطح
  • یونس یوسفی*، حسین وحدانی فر، رضا شیرانی، محمد دهقانی صفحات 711-726
    در این مقاله به بررسی خیز و ارتعاشات آزاد پنل ساندویچی پرداخته شده است. هسته ساندویچ پنل از نوع لانه زنبوری شش وجهی و رویه های آن از دو ماده متفاوت Carbon fiber reinforced plastic و K-aryl/epoxy در نظر گرفته شده است. معادلات حاکم بر پایه تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول استخراج گردیده و برای حل معادلات از روش عددی دیفرانسیل مربعات تعمیم یافته استفاده شده است. جهت اعتباربخشی به روش دیفرانسیل مربعات به کاررفته در این مقاله از روش کلاسیک با حل گالرکین ارائه شده در مراجع استفاده شده و نشان داده شده که روش دیفرانسیل مربعات تعمیم یافته به کار گرفته شده دارای نتایج خوب با درصد خطای نسبی پایین نسبت به مقاله مرجع یادشده است. تغییر شکل ایجادشده در پنل ساندویچی به ازای دو نوع بارگذاری متفاوت موردبررسی قرارگرفته است. درنهایت فرکانس های طبیعی برای چهار مد اول برای دو ماده متفاوت رویه ها به دست آورده شده و تاثیر نسبت های متفاوت طول به ضخامت هسته و نسبت ضخامت رویه ها به ضخامت هسته لانه زنبوری بر مقدار فرکانس طبیعی بررسی شده است. همچنین تاثیر ضریب سختی فونداسیون برخیز ایجادشده و فرکانس طبیعی، ارائه گردیده است.
    کلیدواژگان: ساندویچ پنل، ارتعاشات، کوادراتور دیفرانسیلی، لانه زنبوری
  • فائزه عبدالهی، محمد جواد رضوانی * صفحات 727-736
    لوله های استوانه ای جدار نازک به عنوان جاذب انرژی ضربه بواسطه ساخت و نصب آسان و ظرفیت جذب انرژی بالا در صنایع خودرو سازی استفاده می شوند. با این حال، ضعف اصلی لوله های استوانه ای در نیروی پیک اولیه بالا می باشد. لذا، در این مقاله، برای غلبه بر این ضعف از یک آغازگر کمانشی در ابتدای لوله استفاده شده است. این آغازگر کمانشی شامل یک میله فولادی است که توسط نوارهای کششی در ابتدای لوله استوانه ای نصب شده است. در این مطالعه، پارامترهای مربوط به آغازگر از جمله ارتفاع پیش ضربه آغازگر، تعداد نوارهای کششی، زاویه قرارگیری نوارها بر روی بدنه لوله های استوانه ای بررسی می شوند. بدین منظور شبیه سازی شبه استاتیک برای تعیین نیروی ماکزیمم لهیدگی، راندمان نیروی لهیدگی و جذب انرژی ویژه با استفاده از نرم افزار Ls-Dyna انجام گردید. برای بررسی صحت شبیه سازی عددی، نتایج آن با تست تجربی مقایسه شده است. نتایج نشان می دهند که مشخصات ضربه پذیری و عملکرد لوله های استوانه ای با وجود آغازگرهای کمانشی به طور قابل ملاحظه ای بهبود می یابد.
    کلیدواژگان: آغازگرکمانشی، جذب انرژی ویژه، نیروی پیک اولیه، شبیه سازی عددی
  • مسیح فیروزبخت، حامد عجبی نایینی*، مصطفی پیرمرادیان صفحات 737-746
    طول عمر ایمپلنت های درگیر در استخوان تحت تاثیر عوامل بیومکانیکی هستند. کنترل این عوامل، از عوارض مکانیکی که شامل شکستگی پیچ، اجزاء و یا مواد سازنده چهارچوب روکش دندان می شود جلوگیری می کند. در این مطالعه، تاثیر تغییرات طول وگام رزوه های ایمپلنت دندان بر چگونگی توزیع تنش و بیشینه ی تنش ون میزز، در مجموعه ایمپلنت-اباتمنت و استخوان فک به روش المان محدود مورد مطالعه و بررسی قرار می گیرد. تغییر طول ایمپلنت از مقدار 5/8 میلی متر تا 13 میلی متر و گام رزوه های ایمپلنت از مقدار 6/0 میلی متر تا 1 میلی متر در نظرگرفته می شود. بیشترین تنش ها به ترتیب در مجموعه ایمپلنت-اباتمنت، استخوان کورتیکال و استخوان اسفنجی مشاهده می شود و طول 13 میلی متر در گام 7/0 میلی متر به عنوان حالت بهینه معرفی می گردد. همچنین در این مطالعه نسبت گام به طول بهینه ای برای ایمپلنت پیشنهاد شده است
    کلیدواژگان: ایمپلنت-اباتمنت، استخوان اسفنجی، استخوان کورتیکال، توزیع تنش، المان محدود
  • محمود تاجی* صفحات 747-758
    هدف از انجام این تحقیق ساخت و پیش بینی عملکرد کالکتور خورشیدی متمرکزکننده است که طرح کلی آن همانند طرحهای رایج این نوع کالکتور بوده، ولی سطح منعکس کننده بجای آینه از ورق نازک فولاد آینه ای است. برای ساخت ابتدا سازه اصلی نگهدارنده با اتصال موازی سازه های پیش ساخته ⩝ شکل صفحه ای ساخته شد و یک کمان سهمی شکل تفلنی بعنوان تکیه گاه سطح منعکس کننده در دهانه هر سازه نصب گردید. سپس ورق فولادی در دهانه سازه اصلی به شکل سهمیگون مونتاژ شد. بقیه قسمتها مشابه روش های مرسوم ساخته و مونتاژگردید.برای پیش بینی عملکرد، پس از تعیین رابطه راندمان بصورت تابعی از زاویه اصابت تابش خورشید برمبنای تئوری های این نوع کالکتور، راندمان و نرخ خالص جذب گرما به کمک نرم افزار متلب وبرنامه نویسی در محیط ان محاسبه و برحسب زمان ظاهری خورشید در چند روز سال رسم گردید. نتایج نشان داد اگر تابش خورشید به امتداد عمود برافق نزدیک باشد، راندمان از50% در صبح تا 60% درظهر افزایش یافته و بعدازظهرتا عصر به 50% کاهش میابد. در غیراینصورت راندمان از 60% در صبح به50% درظهر کاهش یافته و مجددا« تا 60% در عصر افزایش میابد. نرخ خالص جذب گرما (w/m2) هر دو حالت در ظهر حداکثر(450-550 ) و در صبح و عصر حداقل (400-450) بود.گرچه راندمان کالکتور ساخته شده با راندمان کالکتورهای معمول تفاوت چندانی ندارد، اما زمان و هزینه کمتر برای مونتاژ آن و کیفیت بالاتر شکل هندسی و دوام بیشتر سطح منکس کننده درمقایسه با کالکتورهای معمول قابل ملاحظه است.
    کلیدواژگان: کالکتور خورشیدی، متمرکز کننده، سهموی خطی، سطح منعکس کننده، فولاد آینه ای
  • هادی محمدی، هادی اسکندری*، ایمان دانایی صفحات 759-770
    در این تحقیق تاثیر پارامترهای مختلف ماشینکاری مانند سرعت برشی، پیشروی، قطر ابزار و عمق ماشینکاری بر استراتژی های مختلف فرزکاری مانند آفست سه بعدی، مارپیچ، خطوط موازی و شعاعی برای ایجاد سطوح محدب قطعاتی از جنس کامپوزیت شیشه/اپوکسی مورد بررسی و اثر پذیری پارامترهای خروجی مانند صافی سطح و نرخ براده برداری نیز مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج به خوبی نشان می دهند که خروجی استراتژی رادیال دارای کمترین مقدار زبری و بالاترین کیفیت سطح می باشد و درمقابل استراتژی خطوط موازی با بیشترین مقدار زبری و نازل ترین کیفیت سطح همراه می باشد. بیشترین نرخ براده برداری و کوتاهترین زمان ماشینکاری مربوط به استراتژی آفست سه بعدی می باشد. در این تحقیق بهینه ترین پارامترهای ماشینکاری جهت دستیابی به بالاترین صافی سطح همراه با بیشترین نرخ براده برداری نیز مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج این کار تحقیقاتی می تواند در واحدهای پژوهش و توسعه بسیاری از صنایع بزرگ مورد استفاده و عملیاتی گردد.
    کلیدواژگان: پارامترهای تراشکاری، فرآیند های فرزکاری، سطوح محدب، کامپوزیت شیشه-اپوکسی
  • محمد رزانی *، ابوالفضل معصومی، مسعود رضایی زاده، محمد نوع پرست صفحات 771-780

    از جمله عواملی که معمولا در آسیاها اندازه گیری آن دشوار می باشد، تعیین قابلیت خردایش خوراک و توزیع ابعاد به صورت واقعی و در زمان کوتاه است. در صورت دستیابی به راه حلی سریع و مناسب جهت تعیین این پارامترها می توان رابطه ای مناسب بین انرژی و سختی و دانه بندی پیدا نمود. سختی خوراک یکی از عوامل بسیار موثر در خردایش مواد معدنی در فرآیند فرآوری مواد معدنی می باشد و این پارامتر به عواملی نظیر خواص مکانیکی مواد معدنی و شرایط برخورد وابسته است. استفاده بهینه از انرژی جهت خردایش مواد معدنی در آسیاها از اهداف اصلی این تحقیق می باشد. در این تحقیق سعی بر این است که مدلی تجربی مبنی بر شرایط برخورد واقعی در آسیا ارائه گردد. امروزه از آزمون آسیای نیمه خودشکن آزمایشگاهی جهت بررسی شرایط مدار خردایش در زمان تغییر توزیع دانه بندی خوراک، اندازه گلوله و سرعت آسیا و تخمین انرژی لازم برای خردایش کامل در آسیای خودشکن و نیمه خودشکن، استفاده می شود. در این تحقیق یک آزمون آسیای نیمه خودشکن جدید جهت اندازه گیری انرژی و قابلیت خردایش خوراک، پیشنهاد شده و اثر پارامترهای مختلف بر دانه بندی و سختی خوراک بررسی شده است. نتایج نشان می دهد تفاوت عدد سختی (A×b) بدست آمده از روش پیشنهادی جدید و آزمون بار افتان استاندارد 9/1 درصد است. همچنین با استفاده از روش پیشنهادی جدید می توان انرژی لازم جهت خردایش و دانه بندی محصول را با دقت بالایی تخمین زد.

    کلیدواژگان: آزمون آسیای نیمه خودشکن، انرژی، قابلیت خردایش، سختی و دانه بندی سنگ
  • مجتبی حسنلو*، سید غلامرضا میرحسینی، محمود صادق زاده، احمد باقری صفحات 781-796
    امروزه مدل سازی بعنوان یک امر حیاتی در جهت شناخت، تجزیه و تحلیل طراحان عرصه صنعت در رفع نیازهای خود محسوب می شود و طراحی که براساس مقتضیات طراحی، امکانات موجود بتواند امری تسریع کننده در جهت تولید و بکارگیری اجزاء-ماشین، موتور ماشین آلات صنعتی صورت پذیرد. بنابراین طراحی یک ابزار جهت استفاده آن در هر یک از صنایع باید متناسب با مشخصات مکانیکی باشد که ابزار موردنظر متحمل آن می شود. .در این پژوهش براساس نوع موتور توربوشفت یک سازه ای برای تست و آزمایش این نوع موتور پیشنهاد، طراحی و تحلیل شده است که بتواند در واقعیت و عملی بکار گیرد و نیازهای ممکنه را رفع نماید. نوع آنالیزهایی که بر روی این سازه در نرم افزار ANSYS انجام پذیرفته است براساس نوع اثرگذاری دینامیکی موتور توربوشفت بر سازه اتفاق افتاده و در پایان پژوهش شکل مودها و فرکانس های طبیعی سازه به نمایش گذاشته -شده است. .در این پژوهش براساس نوع موتور توربوشفت یک سازه ای برای تست و آزمایش این نوع موتور پیشنهاد، طراحی و تحلیل شده است که بتواند در واقعیت و عملی بکار گیرد و نیازهای ممکنه را رفع نماید. نوع آنالیزهایی که بر روی این سازه در نرم افزار ANSYS انجام پذیرفته است براساس نوع اثرگذاری دینامیکی موتور توربوشفت بر سازه اتفاق افتاده و در پایان پژوهش شکل مودها و فرکانس های طبیعی سازه به نمایش گذاشته -شده است.
    کلیدواژگان: تست استند، تحلیل استاتیکی، تحلیل ارتعاشی، تنش- کرنش، موتور توربوشفت
|
  • Milad Shahsavari *, M. Asgari Pages 701-710
    In this paper deflection and free vibration of sandwich panel is studied. The core of Sandwich panels is made of hexagonal honeycomb and faces are made of two different materials of Carbon Fiber Reinforced Plastic and K-aryl/epoxy covering. The governing equations are deduced from the First order Sheer Deformation Theory (FSDT) and they are solved using Generalized Differential Quadrature Method (GDQM). The classical method in the references is used to verify the DQ method and to show that the applied GDQM method has a good results with compared to the references. Deflection of sandwich panel is investigated with two different load types. Finally natural frequency for the first 4 modes and the two different faces materials are calculated and the effect of various lengths to core thickness ratios and faces to honeycomb core thickness ratios are studied. Further, the effect of foundation stiffness coefficient on deflection and natural frequency are showed.
    Keywords: Sandwich Panel, Vibrations, Differential Quadrature, Honeycomb
  • Younes Yousefi *, Hossein Vahdanifar, Reza Shirani, Mohammad Dehghani Pages 711-726
    In this paper deflection and free vibration of sandwich panel is studied. The core of Sandwich panels is made of hexagonal honeycomb and faces are made of two different materials of Carbon Fiber Reinforced Plastic and K-aryl/epoxy covering. The governing equations are deduced from the First order Sheer Deformation Theory (FSDT) and they are solved using Generalized Differential Quadrature Method (GDQM). The classical method in the references is used to verify the DQ method and to show that the applied GDQM method has a good results with compared to the references. Deflection of sandwich panel is investigated with two different load types. Finally natural frequency for the first 4 modes and the two different faces materials are calculated and the effect of various lengths to core thickness ratios and faces to honeycomb core thickness ratios are studied. Further, the effect of foundation stiffness coefficient on deflection and natural frequency are showed.
    Keywords: Nano beam, Piezoelectric, Electromechanical-coupling, Radom vibrations
  • Faeze Abdollahi, Mohammad Javad Rezvani * Pages 727-736
    Cylindrical thin-walled tubes due to construction and easy installation, high energy absorption capacity are used in the automotive industry as an impact energy absorber. However, the main weakness of cylindrical tubes is in the high initial peak load. Therefore, in this paper, to overcome this weakness, a buckling initiator is used at the top of the tube. This buckling initiator is a steel rod that is installed by stretching strips at the edge of tubes. In this study, the parameters related to the initiator, including different number of pulling strips N, pre-hit height h and inclined angle of the pulling strips θ are studied. For this purpose, quasi-static simulation was conducted to determine the maximum crushing load, specific energy absorption and crush force efficiency using the software Ls-Dyna. To verify the numerical simulation, the results were compared with experimental testing. The results show that the crashworthiness characteristics and performance of the cylindrical tubes significantly improved with buckling initiator.
    Keywords: Buckling initiator, Specific energy absorption, Maximum crushing load, Numerical Simulation
  • Masih Firouzbakht, Hamed Ajabi Naeeni *, Mostafa Pirmoradian Pages 737-746
    longevity of osseointegrated implants are intensely influenced by biomechanical factors. Control of these factors prevents mechanical complications, which include fracture of screws, components, or materials veneering the framework. In this study, the impact of length and threads pitch of dental implants on the stress distribution and maximum Von Mises stress in implant-abutment complex and jaw bone are studied using finite element method. The implant length changes from 8.5 mm to 13 mm and a range of 0.6 mm to 1 mm is considered for the threads pitch of implants. The maximum stresses are observed in implant-abutment complex, cortical bone and cancellous bone, respectively. Results suggest a length of 13 mm in a pitch of 0.7 mm for implants. Also, an optimal ratio for the pitch and length of an implant is proposed.
    Keywords: Implant-abutment, Cancellous bone, Cortical bone, Stress Finite element method
  • Mahmoud Taji * Pages 747-758
    The aim of this research was manufacturing a parabolic trough solar collector in which reflecting surface is made of mirror steel rather than usual mirror and also predicting its theoretical performance.by adjusting planar ⩝ -shaped structures parallel to each other and welding them together, the main supporting structure was assembled and a parabolic-shape Teflon arc was installed in the aperture of each ⩝-shaped structure. Then the steel plate was installed on the main structure to form a parabolic trough surface. Other components were manufactured and assembled according to conventional methods. In order to predict performance, efficiency was formulated as a function of incident angle according to the related theory. By programing in MATLAB, net rate of heat absorption and efficiency were calculated and corresponding diagrams plotted against apparent solar time for several days of the year. The results indicated that when solar radiation was close to vertical, efficiency increased form fifty percent in the morning to sixty at noon and decreased to fifty again in the afternoon. Otherwise it decreased from sixty percent in the morning to fifty at noon and increased to sixty again in the afternoon. Maximum net rate of heat absorption (w/m 2) occurred at noon (450-550) and the minimum at sunrise and sunset (400-450). Although the efficiency of the manufactured collector is slightly different from that of usual ones, less assembly time and cost and higher quality of surface geometry and more durability of reflecting surface are considerable compared with conventional collectors of this type.
    Keywords: Solar collector, Concentrator, Trough Parabolic, Reflecting surface, Mirror steel
  • Hadi Mohammadi, Hadi Eskandari *, Iman Danaee Pages 759-770
    In this study the effects of machining parameters such as shearing speed, feed rate, tool diameter and machining depth on different milling strategies i.e. 3D offset, spiral, raster and radial to produce the convex surface made of epoxy/glass composites is investigated. The effects of mentioned strategies on output parameters such as surface roughness and milling removal rate is also studied. The results show that the output of radial strategy has the minimum roughness with the highest surface quality. The raster strategy gives the maximum roughness with the lowest surface quality. Also it can be seen that in 3D offset strategy, the removal rate is maximum and subsequently the time of machining is minimum. In addition the optimized values of machining parameters to achieve the best conditions for surface smoothness and removal rate is obtained. The results of this work can be used in research and development units of industries for operational purposes.
    Keywords: Machining Parameters, Milling Strategies, Convex Surface, Glass-Epoxy Composite
  • Mohammad Razani *, Abolfazl Maesoumi, Masoud Rezaeizadeh, Mohammad Noparast Pages 771-780

    One of the factors which are usually difficult to be measured in mills is the grindability and distribution of feed under real situation and in a short time. In the condition of achieving a fast and convenient way to determine these parameters, the proper relationship between energy, hardness and particle size distribution can be obtained. Feed hardness is one of the most important factors in grinding of minerals in mineral-processing process, and this parameter depends on factors, such as the mechanical properties of minerals and collision conditions. The efficient use of energy during grinding of minerals in mills is one of the main objectives of this research. This research tried to provide an experimental method based on real collision conditions in a mill. Nowadays, SAG design test is used for evaluation of grinding circuit in the time of change in feed particle size distribution, size of the ball and the speed of mill, and for the prediction of energy required for complete grinding in AG and SAG mills. In this study, a new SAG design test for measuring the amount of specific energy and feed grindability was suggested and the effect of various parameters on product size distribution and hardness results was assessed. Results show the deviation of the A×b estimated by new method with values of drop weight tests were less than 1.9 percent. This new model can also be used to accurately predict the specific energy and particle size distribution..

    Keywords: Laboratory semi-autogenous, Energy Grindability, Particle size, Feed hardness
  • Mojtaba Hasanlu *, Seyyed Gholamreza Mirhosseini, Mahmoud Sadeghzadeh, Ahmad Bagheri Pages 781-796
    Today, modeling is critical for cognition and analysis of designers in industry field to meet their needs and design based on design requirements and available facilities to accelerate production and development of components of industrial engines. In this study, one structure has been proposed, designed, and analyzed based on turboshaft marine engine type to test this kind of engine in order to use in reality and to meet needs. Analysis conducted on the structure in ANSYS based on turboshaft engine dynamic effects on the structure. At the end of the study, these are exibited mode shapes and natural frequencies of the structure.Today, modeling is critical for cognition and analysis of designers in industry field to meet their needs and design based on design requirements and available facilities to accelerate production and development of components of industrial engines. At the end of the study, these are exibited mode shapes and natural frequencies of the structure.Today, modeling is critical for cognition and analysis of designers in industry field to meet their needs and design based on design requirements and available facilities to accelerate production and development of components of industrial engines.
    Keywords: Test Stand, Static Analysie, Vibration Analysie, Stress-Strain, Turboshaft