فهرست مطالب

کارافن - سال بیستم شماره 63 (پاییز 1402)

نشریه کارافن
سال بیستم شماره 63 (پاییز 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/09/01
  • تعداد عناوین: 29
|
  • وحید زال*، محمد حبیبی، امیرحسین جعفری ماربینی صفحات 13-31
    فراسازه های سلولی ماهی شکل با توجه به رفتار ضریب پوآسون صفر آنها، مورد توجه گسترده پژوهشگران قرار گرفته اند. با این وجود، روش ساخت آنها  که عمدتا مبتنی بر ساخت افزایشی است، یکی از محدودیت های این فراسازه ها محسوب می شود. لذا در این پژوهش یک روش جدید مبتنی بر فرایندهای ساخت متعارف شامل برش لیزری و شکل دهی برای ساخت فراسازه های پوسته ای استوانه ای از جنس فلز ارائه شد. دو نمونه فراسازه استوانه ای با این روش ساخته شد و کیفیت آنها با استفاده از آزمون های مکانیکی و بررسی های غیر مخرب تایید شد. همچنین رفتار نیرویی و کمانشی این فراسازه ها تحت بارگذاری فشاری محوری، با استفاده از نرم افزار المان محدود آباکوس شبیه سازی شده و با نتایج تجربی اعتبارسنجی شدند. در ادامه تاثیر پارامترهای مختلف هندسی فراسازه شامل قطر، ارتفاع و ضخامت بر رفتار الاستیک و کمانش خطی آن  شبیه سازی شد و نتایج با تئوری های کلاسیک کمانش پوسته های استوانه ای مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج حاصل نشان داد که فراسازه های پوسته ای استوانه ای را می توان با موفقیت با روش های ساخت متعارف تولید کرد، همچنین مشخص شد که رفتار کمانشی این فراسازه ها از تئوری های کلاسیک کمانش پوسته های استوانه ای پیروی نمی کند و تاثیر ضخامت و شعاع انحنای این فراسازه ها بر روی کمانش، بسیار کمتر از پوسته های استوانه ای متعارف است.
    کلیدواژگان: فراسازه سلولی، سلول ماهی شکل، برش لیزری، پوسته استوانه ای، کمانش
  • ایرج کریمی، جلیل جمالی* صفحات 32-55
    در منسوجات بی بافت بر خلاف پارچه های دیگر از نخ تولید نمی شوند؛ بلکه طی فرایندی الیاف مستقیما به منسوجات تبدیل می شود. بدین صورت که الیاف جداگانه به روش های مختلف در کنار هم قرار گرفته و به یکدیگر به منظور تولید پارچه پیوند داده می شوند تا در نهایت یک لایه یکنواخت و در هم تنیده شده بدون بافت تشکیل گردد. لایه تهیه شده به صورت ورق تار عنکبوتی است که در آن الیاف به صورت جهت یافته یا تصادفی قرار گرفته و به وسیله اصطکاک و یا چسب و یا تمایل الیاف به چسبیده شدن یا به شیوه هیدرومکانیکی به یکدیگر می پیوندند. در دستگاه های قدیمی وارد شده مرتبط با خطوط تولید پارچه های بی بافت، برش محصول نهایی به صورت دستی توسط اپراتور یا بوسیله المنت برقی انجام می شد. کنترل دستگاه های قدیمی به صورت دستی توسط اپراتورهای سیستم، مدیریت می شوند. این اقدام باعث می شود بهره وری آنها پایین باشد. در این پژوهش، یک سیستم برش اتوماتیک با استفاده از PLC, HMI, DRIVE طراحی شده است. در این سیستم از یک انکدر برای ارسال سیگنال به یک کنترلر Autonics برای مشخص شدن طول محصول استفاده شده است. کنترل سرعت تیغ برش توسط DRIVE صورت می گیرد. جهت کنترل و نظارت عملکرد سیستم توسط اپراتور از HMI استفاده شده است. این سیستم با آزمایش عملی دریک کارخانه بهره وری بیش از 40 درصد را ارائه داده است. همچنین به دلیل حذف برش دستی و استفاده از اتوماسیون صنعتی، ضمن افزایش سرعت، محصول خروجی با کیفیت می باشد.
    کلیدواژگان: منسوجات بی بافت، برش اتوماتیک، بهره وری، انکدر، اتوماسیون صنعتی
  • حامد یوسفوند*، رضا مرادی، ابراهیم رضایی هابیل، محمدرضا عزتی ارتاکند صفحات 57-80

    در این تحقیق رفتار هیدرولیکی حرارتی جریان سیال در مبادله کن حرارتی پوسته لوله با بافل های جدید حفره دار قطاعی، حفره دار  مارپیچ با ساختار های پایه (قطاعی و مارپیچ ساده) به صورت عددی بررسی می شوند. با مقایسه پارامترهای ارزیابی مانند انتقال حرارت، افت فشار، نسبت انتقال حرارت به فشار، و ضریب ارزیابی عملکرد (EEC) نقش بافل های ارائه شده با ساختار پایه (بافل قطاعی، بافل مارپیچ یک طرفه) مقایسه می شود، بر اساس نتایج به دست آمده، بافل مارپیچ پیوسته حفره دار نسبت به بافل مارپیچ ساده 46/22 درصد و بافل قطاعی حفره دار نسبت به بافل قطاعی ساده 76/19 درصد افت فشار را کاهش می دهد. وجود حفره ها باعث ایجاد یک مسیر جدید جریان  در طول دسته لوله ها می شود. در یک ارزیابی جامع تر با مقایسه ضریب ارزیابی عملکرد ساختارهای حفره دار بافل مارپیچ و قطاعی به ترتیب افزایش 3/18 و 17/11 درصد نسبت به ساختارهای پایه ارائه دادند.  این ایده با تغییر الگوی جریان از مارپیچ به مارپیچ-طولی و از زیگزاگی به زیگزاگ-طولی توزیع جریان در سمت پوسته را یکنواخت تر می کند در واقع این مدل جریان باعث کاهش نواحی مستعد رسوب (نواحی مرده) و هزینه های نگهداری و بهبود عملکرد سیستم  می گردد. با این وجود، ساختار جدید حفره دار می تواند جایگزین بافل های قطاعی مرسوم برای صرفه جویی در انرژی در مدت زمان طولانی باشد.

    کلیدواژگان: مبادله کن حرارتی پوسته لوله، افت فشار، انتقال حرارت، بافل قطاعی، بافل مارپیچ، بافل های حفره دار
  • همایون بوداغی، میر مجید اتقانی*، کورش صدیقی، سید شرف الدین حسینی صفحات 81-105
    در این پژوهش، مشخصات انرژی، اگزرژی، اقتصادی و زیست محیطی (4E) یک سامانه بازیابی گرمایی شامل یک چرخه دو حلقه ای رنکین آلی (ORC) و یک موتور دیزل سنگین، به صورت عددی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. سامانه پیشنهادی، حرارت اتلافی موجود در جریان گازهای خروجی، هوای ورودی، و مایع خنک کننده موتور را مورد بازیابی قرار داده است. تحلیل عملکرد پاسخ های خروجی نسبت به متغیر های مستقل موثر ورودی انجام شده است. متغیر های ورودی مورد مطالعه عبارتند از: سرعت موتور، شروع پاشش، فشار بالایی حلقه دما بالا، و فشار بالایی حلقه دما پایین. نتایج نشان داد، افزایش مقدار متغیرهای موتوری منجر به افزایش چشمگیر دو متغیر توان تولیدی و نرخ تخریب اگزرژی سامانه می شود و بالعکس. با افزایش فشار بالایی حلقه ها، بهبود توان تولیدی در هر حلقه و در نتیجه کل سامانه مشاهده شد. با توجه به بیشتر بودن مقدار توان تولیدی حلقه دما پایین، حساسیت توان تولیدی سامانه نسبت به این حلقه بیشتر است. کمترین مقدار دوره بازگشت سرمایه، در بالاترین مقادیر متغیرهای موتوری مشاهده شده که برابر 57/5 سال است. بیشینه توان خروجی حاصل از سامانه بازیابی برابر 330 کیلووات بوده که این مقدار معادل 33% از توان خروجی موتور دیزل است. بالاترین مقدار اندازه گیری شده برای شاخص پایداری نیز برابر 28/3 است.
    کلیدواژگان: چرخه رنکین آلی (ORC)، بازیابی گرمای اتلافی (WHR)، موتور احتراق داخلی، روش سطح پاسخ (RSM)، تحلیل اگزرژی
  • ایوب خسروی فارسانی*، بهروز اسدی بروجنی صفحات 107-128
    در این مطالعه اثرات برهم کنش دوطرفه سیال هوا با یک پره ارتجاعی لاستیکی در یک محفظه شیب دار به روش عددی مدل سازی شده است. دیوار های بالا و پایین محفظه عایق، دیوار سمت چپ گرم و دیوار سمت راست محفظه، سرد است. هدف این است که به بررسی نرخ انتقال حرارت از دیوار گرم با محاسبه عدد ناسلت و تنش فون میزز در ریشه پره در شیب های مختلف محفظه بپردازیم. بدین منظور هندسه حل در محیط نرم افزار ورکبنچ مدل سازی شد. برای حل جریان جابجایی مغشوش (Ra>107) از مدل k-ɛ استفاده شده است. در گام نخست تاثیر وجود پره ارتجاعی در مقایسه با پره صلب بررسی شد و مشخص شد که مقادیر عدد ناسلت به عنوان نرخ انتقال حرارت از دیوار گرم برای پره ارتجاعی 5 درصد بیشتر از پره صلب است. سپس تاثیر شیب محفظه بر میزان انتقال حرارت و عدد و تنش فون میزز در ریشه پره بررسی شد. نتایج به دست آمده حاکی از آن است انتقال حرارت در دیواره گرم با افزایش شیب محفظه از a=0.01 تا a=0.035 حدود 4 درصد افزایش می یابد، حداکثر عدد ناسلت در شیب a=0.035 به دست آمد که مقدار بیشنه آن 40 است. همچنین دیده شد که مقدار تنش فون میزز در ریشه پره در محفظه با شیب a=0.035 40 درصد بیشتر از تنش فون میزز در ریشه پره در محفظه با شیب a=0.01  است. مقدار تنش فون میزز ریشه پره نوسانات شدیدی متحمل می شود و به سمت یک عدد ثابت میل می کند و بعد از چند ثانیه به یک حالت پایا می رسد.
    کلیدواژگان: جابجایی آزاد، برهم کنش سیال-جامد، انتقال حرارت، پره ارتجاعی، محفظه شیب دار
  • سید جلال هاشمی*، فرزاد رحمنی، سید محمدحسین سیدکاشی صفحات 129-148

    فرآیند شکل دهی تدریجی توانایی ساخت قطعات ورقی با مقطع و سایزهای مختلف با استفاده از ابزارهای شکل دهی ساده و ارزان را دارا می باشد. با استفاده از این فرآیند می توان مقاطع لوله ای را تولید کرد که معمولا برای شکل دادن آنها با فرآیند هیدروفرمینگ انجام می شود. در این مقاله، شکل دهی تدریجی لوله های آلومینومی با مقطع متقارن- محوری بررسی شده است. یک مجموعه قالب شکل دهی برای ایجاد بالج متقارن روی لوله های آلومینیومی طراحی و ساخته شده و کنترل حرکت سنبه شکل دهی توسط کلگی ماشین فرز با روش عددی انجام شده است. به منظور افزایش شکل پذیری ماده، دمای لوله تا حداکثر 300 درجه افزایش داده شده و قطر قطعه شکل داده شده مورد مطالعه قرار گرفته است. شبیه سازی فرآیند نیز با استفاده از نرم افزار آباکوس انجام شده و از معیارهای شکست نرم برای پیش بینی حداکثر شکل پذیری بهره گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که معیار کوکرافت-لاتهام نرمال شده می تواند با خطای کمی برای پیش بینی حداکثر قطر شکل دهی مورد استفاده قرار گیرد. با افزایش دمای فرآیند از 100 به 200 درجه قطر شکل دهی 4% بیشتر شده است. بیشترین اثر گام شکل دهی در دمای 300 درجه مشاهده شده که با افزایش گام از 5/0 به 5/1 میلی متر، قطر شکل دهی 7/3% کاهش یافته است. مقطع شکست لوله ها نیز توسط میکروسکوپ الکترونی (SEM) مورد بررسی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: شکل دهی تدریجی، معیار شکست نرم، قطر شکل دهی
  • بهمن رحمتی نژاد*، حسین رحیمی آسیابرکی، فرزین عظیم پور شیشوان صفحات 149-168
    سوپاپ یک کلمه فرانسوی (Soupape) به معنی دریچه می باشد و نقش آن کنترل مخلوط هوا و سوخت ورودی به موتور و همچنین کنترل دودهای خروجی از آن می باشد. در این تحقیق تشخیص عیوب ابعادی و ترک سوپاپ به کمک بینایی ماشین و آکوستیک امیشن انجام شد. بعد از انتقال آفلاین تصاویر به نرم افزار متلب، پردازش تصاویر در آن انجام شد و پارامترهای ابعادی سوپاپ مانند طول، قطر ساق، قطر بزرگ (نشیمنگاه) و کجی ساق سوپاپ در آن اندازه گیری شد. این پارامترها با اندازه های واقعی مقایسه و درصد خطای اندازه گیری برای این پارامترها به ترتیب 45/0 ، 8/1 و 18/1 درصد برآورد گردید. برای کجی ساق سوپاپ با توجه به این که در حالت واقعی روشی جهت اندازه گیری وجود ندارد درصد خطا برای این پارامتر محاسبه نشد. برای تشخیص ترک از 60 عدد سوپاپ نو مشابه، توسط دستگاه AE-MAP 1.0 نمودار آکوستیکی تهیه شد و نمودار آکوستیکی 30 سوپاپ نو و کارکرده با آن مقایسه شد. دقت سیستم در تشخیص ترک تقریبا 7/96 درصد برآورد گردید.
    کلیدواژگان: بینایی ماشین، اندازه گیری ابعاد، پردازش تصویر، سوپاپ، آکوستیک
  • سامان خلیل پورآذری*، علی جمشیدی صفحات 169-192
    در این مقاله امکان طراحی و ساخت یک مکانیزم چرخدنده ای شامل یک چرخدنده بیضوی تک گوشه و یک چرخدنده ساده مورد بررسی قرار گرفته است. نوآوری این مکانیزم، درگیری یک چرخدنده دایروی با چرخدنده غیردایروی و ایجاد جابجایی پیوسته در یکی از دو شفتی است که چرخدنده ها بر روی آن قرار گرفته اند. ابتدا با توجه به الزامات موردنیاز برای ایجاد چنین مکانیزمی، پارامترهای هندسی هر دو چرخدنده تعیین و مدل مقطع دوبعدی چرخدنده ها توسط نرم افزار گیراتیک موشن ترسیم گردید. سپس مدل های سه بعدی از چرخدنده ها ایجاد شده و نحوه درگیری چرخدنده ها، طراحی مناسب دندانه ها و حرکت شفت متحرک در حالت مونتاژ بررسی شد. فرآیند برش سیم نیز برای تولید مدل واقعی چرخدنده ها از جنس آلومینیوم 7075 به کار رفت. در ادامه زبری سطح دندانه های چرخدنده ها اندازه گیری و با مونتاژ آنها، نحوه درگیری بین چرخدنده ها بررسی شد. نتایج نشان می دهد که مکانیزم طراحی شده امکان ایجاد حرکت سیکلی در شفت متحرک که چرخدنده ساده را بر روی آن نصب شده است در حین درگیری با چرخدنده بیضوی به خوبی فراهم می نماید. همچنین حرکت روان و مناسب چرخدنده ها نشان می دهد که طراحی انجام شده دارای صحت مناسبی بوده و استفاده از نرم افزار و انتخاب درست پارامترهای ورودی به آن، خطایی در مرحله ساخت ایجاد نکرده است.
    کلیدواژگان: طراحی، چرخدنده بیضوی، چرخدنده ساده، انتقال قدرت، برش سیم
  • محمدجواد حق پرست، علیرضا مطهری، غلامرضا خلج* صفحات 193-219
    اصطکاک بین ابزار و قطعه کار حین عملیات ماشینکاری همیشه سبب افزایش نرخ فرسایش ابزار می شود. برطرف ساختن این مشکل با استفاده از سیالات و خنک کاری ابزارها امری ضروری است. در این تحقیق انحراف ابعادی و زبری سطح فولاد (45CK) 1045 در براده برداری با ابزاری از جنس فولاد تندبر (HSS) در سرعت های برشی 15، 25، 40 و 55 متر بر دقیقه، عمق های براده برداری 5/0، 1و 5/1میلیمتر و مقادیر پیشروی 05/0، 12/0 و2/0 میلیمتر بر دور، در دو حالت خنک کاری سیال آب صابون و مبرد a410R بررسی شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که خنک کاری به وسیله مبرد a410R به علت قدرت سرمایش بالا و کنترل بهتر دمای محل برش نسبت به سیال آب صابون در فرآیند ماشین کاری، سبب کاهش میزان فرسایش ابزار گردیده و می تواند به عنوان یکی از سیالات مناسب خنک کاری به کار گرفته شود. براساس کمینه های مقدار انحراف ابعادی و زبری سطح در شرایط مختلف، با استفاده از مبرد a410R می توان سرعت برشی را 60 درصد افزایش داد و از 25 به 40 متر بر دقیقه رساند. همچنین در بهینه ترین حالت در سرعت برشی 40 متربر دقیقه، عمق براد ه برداری 1میلیمتر و مقادیر پیشروی05/0 میلیمتر بر دور، انحراف ابعادی و زبری سطح تا 6 و 10 برابر بهبود می یابد. در حالت بهینه، انحراف ابعادی براساس اختلاف قطر در طول 300 میلیمتر به 14 میکرون و زبری سطح پس از گذشت 60 دقیقه از زمان براده برداری، به 3.1 میکرومتر کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: کیفیت سطح، خنک کاری تبریدی، زبری سطح، انحراف ابعادی، فولاد تندبر
  • سید مهدی پرویز*، محمد سفید، نوید پیرزایی خبازی صفحات 221-238

    امروزه آب شیرین کن های خورشیدی یکی از راه حل های امیدوار کننده برای معضل کمبود آب آشامیدنی، به طور عمده در مناطق دوردست و کم جمعیت است. در تحقیق حاضر یک آب شیرین کن با کندانسورهای خارجی طراحی شده است. برای ذخیره انرژی گرمایی در حوضچه این آب شیرین کن، از مواد تغییر فاز دهنده موم پارافین قرار گرفته در لوله های مسی استفاده شده است. به منظور مقایسه و بررسی عملکرد آب شیرین کن پیشنهادی یک آب شیرین کن معمولی با همان مشخصات و ابعاد نیز ساخته شده است. هر دو آب شیرین کن در روزهای 8، 15 و 19 اردیبهشت ماه مورد بررسی قرار گرفته اند، نتایج آزمایش ها نشان داده که عملکرد آب شیرین کن پیشنهادی بهتر از آب شیرین کن معمولی بوده است. بیشترین آب شیرین تولید شده 3.55 و 3.04 لیتر بر مترمربع در روز به ترتیب برای آب شیرین کن پیشنهادی و معمولی به دست آمده که نشان دهنده 17 درصد افزایش بهره وری در روز است. از پژوهش های گذشته مشخص است که کندانسور با آن که اختلاف دما بین پوشش شیشه ای و آب شور حوضچه را افزایش می دهد، باعث کاهش میزان دمای حوضچه نیز می شود. اما در این پژوهش نتیجه قابل توجهی که به دست آمده این است که علاوه بر افزایش اختلاف دمایی بین پوشش شیشه ای و آب شور، میزان دمای آب شور نیز افزایش پیدا کرده است و این روند افزایش دما تا پایان روز در هر سه آزمایش مشاهده شده است که نشان دهنده عملکرد موثر موم پارافین در حوضچه آب شیرین کن می باشد.

    کلیدواژگان: آب شیرین کن، مواد تغییر فاز دهنده، موم پارافین، کندانسور و لوله های مسی
  • احمد مشایخی*، عباس کرمی، علی زین العابدین بیگی صفحات 267-285
    در این مقاله از یک ربات لامسه ای سه درجه آزادی برای شبیه سازی جسمی مجازی واقع بر نقطه ای بر روی یک دیوار دو بعدی استفاده شده است. دو مولفه مکانی نقطه کاری روی دیوار دلخواه بوده و لذا این ربات دو درجه آزادی افزونه برای این کار خواهد داشت که توسط روش های بهینه سازی کلونی زنبور عسل مصنوعی و الگوریتم بهینه سازی کلاغ به گونه ای مشخص شده اند تا ضمن تضمین پایداری ربات، ضریب میرایی جسم مجازی قابل شبیه سازی نیز بیشینه شود. فرایند بهینه سازی توسط هر روش در دو حالت مختلف انجام شده است. در حالت اول سفتی ربات در کل فضای کاری مقداری ثابت فرض شده و در حالت بعدی سفتی تابعی از پیکره بندی ربات در نظر گرفته شده است. در هر حالت، ابتدا مقادیر جرم، ضریب میرایی موثر و سفتی موثر ربات به دست آمده و سپس از روابط تئوری مرز عملکرد پایدار ربات به دست می آید. در نهایت روش های بهینه سازی مذکور، محل نقطه کاری را به گونه ای مشخص می کنند که ضریب میرایی قابل شبیه سازی بیشینه شود. نتایج نشان می دهند که در حالت ثابت بودن سفتی ربات، هر دو روش مذکور توانایی شبیه سازی مقدار بیشینه 825/1 را برای ضریب میرایی مجازی داشتند. حال آن که در حالت متغیر بودن سفتی ربات، الگوریتم کلاغ و زنبور عسل به ترتیب به مقادیر 2502 و 2498 به عنوان بیشینه ضریب میرایی قابل شبیه سازی رسیدند. همچنین با وجود آن که تعداد محاسبه تابع هزینه در هر دو روش یکسان است، اما الگوریتم بهینه سازی کلاغ سریع تر و تکرار پذیرتر است.
    کلیدواژگان: ربات لامسه ای، پایداری، بهینه سازی، کلونی زنبور عسل مصنوعی، الگوریتم بهینه سازی کلاغ، افزونگی
  • مهدی شفیعی* صفحات 287-310
    یکی از راهکارها جهت افزایش بازدهی اقتصادی نیروگاه های تجدیدپذیر استفاده از طرح های هیبرید می باشد. خورشید و باد دو منبع عمده انرژی های تجدیدپذیر می باشند که در آینده بخش بزرگی از تولید انرژی را به خود اختصاص می دهند. انرژی تامین شده از این منابع غیر قابل پیش بینی بوده و در نتیجه برای بالا بردن قابلیت اطمینان و دسترسی بار، باید ظرفیت این نیروگاه ها و سیستم ذخیره ساز آنها بسیار بیشتر از مقدار تقاضای بار در نظر گرفته شود. در این مقاله یک سیستم هیبرید شامل توربین های بادی، آرایه های خورشیدی و پیل سوختی برای دو سناریو (الگو بار تابستانی و زمستانی) به گونه ای طراحی شده است که ضمن کمینه کردن هزینه های 20 ساله سیستم (هزینه های سرمایه گذاری اولیه، بهره برداری و نگهداری و همچنین هزینه از دست رفتن بار)، قید ضریب قطع معادل سیستم در کنار سایر قیود سیستم تامین شود. از این رو داده های تابش خورشید و سرعت وزش باد مربوط به منطقه ای از کشور ایران (استان کرمان) در کنار الگوی بار درنظر گرفته شده و همچنین احتمال خروج اضطراری سه جزء عمده سیستم یعنی توربین های بادی، آرایه های خورشیدی و مبدل AC/DC در نظر گرفته شده است. برای بهینه سازی و اعتبار سنجی از الگوریتم جستجوی کلاغ و الگوریتم PSO استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهند اندازه یابی بهینه سیستم های تولید انرژی مبتنی بر منابع تجدیدپذیر، در کنار بهبود فنآوری تولید، اصلی ترین راهکار کاهش هزینه های این نوع سیستم ها می باشند.
    کلیدواژگان: توربین بادی، آرایه خورشیدی، پیل سوختی، ضریب قطع معادل
  • نوید احمدی اصل، رضا عفت نژاد*، مهدی هدایتی، پیمان حاجی حسینی صفحات 311-339
    افزایش با استفاده از توانایی کنتورهای هوشمند و فناوری های شبکه هوشمند، یک شرکت کننده پاسخگویی بار (DR[1]) جدید با انعطاف پذیری بار قابل توجهی از سمت مسکونی ایجاد می شود که جامعه مسکونی هوشمند نام دارد. در این مقاله روشی جدید مبتنی بر الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات باینری (BPSO[2]) برای حل مسئله DR ارائه شده است. در ابتدا با به دست آوردن متغیرهای باینری برای برداشت بار، نوع برداشت بار برای بارهای مختلف تعیین می شود. سپس با استفاده از حل متغیرهای پیوسته، میزان برداشت بار در بارهای مختلف به دست می آید. در سیستم پیشنهادی از منابع تولید پراکنده (DG[3])، ذخیره ساز باتری و خودروهای الکتریکی استفاده شده است. بارهای مسکونی هوشمند به سه دسته بارهای قابل وقفه (IL[4])، قابل جابه جایی و قابل کنترل تقسیم می شوند. در مدل پیشنهادی، روش بهینه سازی مقاوم ([5]RO) برای مقابله با عدم قطعیت ها ارائه شده است. همچنین، انواع طرح های DR با قیمت گذاری زمان واقعی([6]RTP)، زمان استفاده (TOU[7]) و قیمت گذاری پیک بحرانی (CPP[8]) در قالب یک طرح مقاوم به کار رفته اند. انواع طرح های DR با یکدیگر مقایسه و بهترین طرح برای DR انتخاب می شود. در طرح پیشنهادی برای اعتبارسنجی روش پیشنهادی، شبیه سازی روی یک سیستم آزمون انجام شد و نتایج نشان از کارایی روش پیشنهادی در برنامه ریزی و کاهش هزینه های مصرفی مشترکین دارند.
     
    [1] Demand response
    [2] Binary particle swarm optimization
    [3] Distributed generation
    [4] Interruptible load
    [5] Robust optimization
    [6] Real time pricing
    [7] Time of use
    [8] Critical peak pricing
    کلیدواژگان: جامعه مسکونی هوشمند، بهینه سازی استوار، DR، ذخیره ساز باتری، خودروهای الکتریکی، DG
  • مرتضی میخک بیرانوند*، هومن بسطامی، امیرحسین فرهادیان، ابراهیم شریفی پور صفحات 341-365
    نوسانات شدید ولتاژ نقاط مختلف شبکه، یکی از دغدغه های جدی شبکه‏های توزیع انرژی الکتریکی فشار ضعیف گسترده است. به خصوص این که بارهای صنعتی کوچک و مصرف کننده های روستایی در مناطق جغرافیایی دوردست که از خطوط طولانی تغذیه می شوند، همواره افت ولتاژهای زیادی را تجربه می کنند. استفاده از ترانسفورماتورهای توزیع متداول مجهز به تپ چنچرهای غیرقابل تغییر زیر بار، به دلیل مشکلاتی از قبیل عدم دسترسی همه نقاط شبکه برای اپراتورها، لزوم بی انرژی کردن خط در هنگام تغییر تپ و تغییر مدام و غیرقابل پیش‏بینی بارها، برای رفع این مشکل خیلی راهگشا نبوده است. از این رو به کارگیری ترانسفورماتورهای با تنظیم خودکار ولتاژ در نقاط مختلف شبکه های توزیع، مورد توجه زیادی قرار گرفته است. هدف از این مقاله، عملیاتی کردن یک رگولاتور ولتاژ حالت-جامد (SSVR) ساده در محدوده توان‏های پایین برای حذف خودکار نوسانات شدید ولتاژ است. در این پژوهش، یک تنظیم کننده ولتاژ حالت جامد با توان نامی kVA 5 برای جبران سازی خودکار ولتاژ گروه کوچکی از مشترکین خانگی (که به دلیل دوری از پست توزیع دارای افت ولتاژ شدید هستند) طراحی و ساخته شده است. نتایج اندازه گیری‏ها نشان می دهد که این تجهیز می تواند ولتاژ را در محدوده 3%±V220 بدون کاهش کیفیت توان تنظیم نماید. علاوه بر این، در محصول ساخته شده حفاظت‏های مختلف سخت افزاری و نرم افزاری برای مواجه با اغتشاشات شبکه و عملکردهای غیر نرمال مصرف کننده اندیشیده شده است.
    کلیدواژگان: شبکه توزیع فشار ضعیف، جبران سازی افت ولتاژ، کلیدزنی حالت جامد، حفاظت هوشمند
  • سید حمید رفیعی*، منصور اوجاقی، مهدی صبوری صفحات 367-392
    تحقیقات زیادی در مورد شناسایی خطاهای جداگانه در موتورهای القایی قفس سنجابی انجام شده است. اما تحقیقات بسیار کمی در زمینه خطاهای هم زمان در این نوع موتورها وجود دارد. خطاهای هم زمان می تواند به دلیل نقص در ساخت، مونتاژ، ناهم محوری ذاتی موتور و عدم هم راستایی محورهای موتور و بار ایجاد شود. عدم لحاظ هم زمانی این خطاها، باعث اختلال در سیستم پایش وضعیت موتور می شود. هدف مقاله حاضر، ارائه رویکردی تحلیلی و تجربی جهت تشخیص خطاهای هم زمان ناهم محوری و روتور میله شکسته است. لذا با تحلیل های تئوری مبتنی بر معادلات دینامیکی، روابط تابع سیم پیچ و سری فوریه، چگونگی پیدایش شاخص های فرکانسی در جریان استاتور توسط خطاهای مکانیکی مطالعه شده و شاخص فرکانسی جدیدی جهت شناسایی عیوب هم زمان معرفی می شود. این شاخص در شبیه سازی ها توسط روش های تابع سیم پیچ اصلاحی (MWFA) و اجزای محدود (FE) در بارهای مختلف مورد پایش قرار گرفته و حضور آن در موتورهای سالم و معیوب با اعمال خطاهای جداگانه و هم زمان مطالعه می شود. نتایج شبیه سازی و آزمایشگاهی، توانایی شاخص پیشنهادی را در تفکیک خطاهای هم زمان از سایر موارد اثبات می کند. این روش غیرتهاجمی، کم هزینه و مستقل از بار است و قابلیت اجرا در سیستم پایش هر موتور الکتریکی را دارد.
    کلیدواژگان: خطاهای هم زمان مکانیکی، پایش وضعیت، امضای جریان
  • کیومرث سیزواری* صفحات 393-417
    اشتراک گذاری دقیق توان بار و تنظیم ولتاژ دو هدف کنترلی حیاتی برای اطمینان از کیفیت توان و عملکرد قابل اعتماد ریزشبکه های جزیره ای هستند. اگر چه تنظیم ولتاژ را می توان با استفاده از یک حلقه کنترل ثانویه به دست آورد، اما عدم دقت اشتراک توان راکتیو به دلیل متفاوت بودن امپدانس خطوط متصل به منابع تولید پراکنده، موضوعی برجسته است. یکی از تکنیک ها برای اشتراک دقیق توان راکتیو اصلاح ولتاژ مرجع تولیدی روش کنترل افتی می باشد. در این مقاله، یک استراتژی کنترلی برای بهبود دقت اشتراک توان راکتیو میان واحدهای تولید پراکنده ریزشبکه های جزیره ای پیشنهاد شده است. روش کنترل پیشنهادی مبتنی بر تزریق جریان راکتیو گذرا برای اصلاح ولتاژ مرجع تولیدی روش کنترل افتی می باشد. خطای اشتراک توان راکتیو با تغییر ولتاژ مرجع کاهش می یابد. علاوه بر این، کنترل کننده پیشنهادی به لینک ارتباطی بین منابع تولید پراکنده برای پیاده سازی نیاز ندارد. تاثیر کنترل کننده پیشنهادی بر پایداری سیستم با استفاده از مدل سیگنال کوچک مرتبه کاهش یافته نشان داده شده است. برای ارزیابی عملکرد و اثربخشی استراتژی کنترل پیشنهادی، آن را بر روی یک ریزشبکه جزیره ای متشکل از سه واحد تولید پراکنده پیاده سازی می کنیم. نتایج شبیه سازی عملکرد و کارایی مناسب روش پیشنهادی را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: ریزشبکه، اشتراک توان راکتیو، تنظیم ولتاژ
  • محمدعلی محمدخانی* صفحات 419-442

    این مقاله یک راه حل مقاوم جدید برای مسئله کنترل مدل پیش بین یک راکت غیر خطی و زمان گسسته در حضور اغتشاشات محدود ارائه می دهد. در ابتدا، یک مدل ریاضی برای راکت در فضای حالت ارائه می شود. معادلات شش درجه آزادی جفت شده غیرخطی به صورت معادلات دینامیکی جانبی و طولی جداسازی شده و با استفاده از ضرایب آیرودینامیکی و خطی کردن آن، یک مدل دقیق برای طراحی کترل مدل پیش بین ارائه شده است. قانون کنترلی ارائه شده در این مقاله به صورت یک رابطه خطی از حالت ها و تخمین اغتشاش می باشد.  به کارگیری رویت گر منجر به تعریف فضا و دامنه ی جدید برای حل مسئله می گردد که در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته است. مسئله کنترل مدل پیش بین برای سیستم نامعین در زمان محدود و برخط حل می شود و متغیر تصمیم در این مسئله حالت اولیه و تخمین اغتشاش است. در انتها، روش توسعه داده شده با شبیه سازی در نرم افزار ارزیابی می گردد.

    کلیدواژگان: کنترل مدل پیش بین، مقاوم، رویت گر، راکت، اغتشاش
  • محمد اسفندیاری، شهریار عباسی* صفحات 443-464
    تکنولوژی سامانه ترمز ضد قفل برای کنترل وسایل نقلیه عملکرد قابل قبولی دارد. از کنترل های مختلفی برای کنترل سامانه ترمز ضد قفل استفاده می شود. هدف این مقاله دستیابی به سیستم کنترل مدلغزشی به عنوان یک سیستم کنترلی برتر برای کنترل سامانه ترمز ضد قفل وسایل نقلیه است. عملکرد این سیستم کنترل به گونه ای است که سیگنال کنترلی اعمالی منجر به عملکرد نرم و غیرناگهانی سیستم ترمز ضد قفل می گردد. در دسترس نبودن حسگر برای متغیرهای حالت ایجاب می کند که به جای استفاده از مقادیر اصلی متغیرهای حالت، در مسیر فیدبک سیستم کنترل از مقادیر تخمینی متغیرهای حالت استفاده شود. در این مقاله، علاوه بر طراحی کنترل کننده، یک استراتژی به منظور طراحی چند رویت گر ارائه می شود. این کار منجر به عملکرد سریع و پایدار سامانه ترمز ضد قفل می گردد. نتایج اخذ شده از شبیه سازی روش پیشنهادی در محیط نرم افزار متلب موید کارایی استراتژی پیشنهادی است. این شبیه سازی ها بر مبنای داده های سیستم های واقعی انجام شده است و نتایج موید کارایی قابل قبول عملکرد روش پیشنهادی در کاربردهای واقعی می باشد.
    کلیدواژگان: سامانه ترمز ضد قفل، کنترل کننده مدلغزشی تطبیقی، تخمین سرعت، تخمین ضرایب اصطکاک
  • مطهره دهقان، عرفان خسرویان* صفحات 465-484
    اینترنت پهپادها، یک شبکه توزیع شده و غیر متمرکز است که دسترسی پهپادها را به حریم هوایی کنترل شده مرتبط می کند. اتصال پهپادها در این شبکه ها از طریق اینترنت اشیا است. از این رو، این شبکه ها در برابر تمام تهدیدات امنیتی و حریم خصوصی که بر شبکه های اینترنت اشیا اثر می گذارد آسیب پذیر هستند. علاوه بر این، باتوجه به آن که کاربرد این شبکه ها در بسیاری از موارد دارای حساسیت بالایی است، تهدیدات امنیتی بالقوه بیشتری را شامل می شوند. اجزا این شبکه ها با کمک یکدیگر سعی در شناخت تهدیدات پیشرفته و مانا دارند. یکی از روش ها برای شناسایی این تهدیدات، یادگیری ماشین توزیع شده می باشد. در این روش، داده ها برای یک سرور مرکزی ارسال می شود و یادگیری در آن جا انجام می گیرد. ارسال داده ها یا تهدیدات برای سرور مرکزی، حریم خصوصی اجزای شبکه را نقض می نماید. در این صورت، یادگیری فدرالی به شبکه های توزیع شده و غیر متمرکز کمک می کند تا بجای ارسال داده های محلی و سری خود، ماشین یادگیرنده را به صورت محلی آموزش دهند و پارامترهای مدل را با یکدیگر به اشتراک گذارند. از آن جا که پارامترهای مدل های به اشتراک گذاشته نیز ممکن است حاوی اطلاعاتی از تهدیدات زیرشبکه ها باشند، ما در این مقاله یک پروتکل امن و حافظ حریم خصوصی مبتنی بر رمزنگاری همریخت و برای مدل یادگیری فدرالی جهت تشخیص و شناسایی تهدیدات پیشرفته و مانا در شبکه اینترنت پهپادها پیشنهاد می دهیم.
    کلیدواژگان: اینترنت پهپادها، یادگیری فدرالی، حریم خصوصی، رمزنگاری همریخت، پارادایم شبیه سازی ایده آل- واقعی
  • کاظم تقندیکی* صفحات 485-507
    همان طور که داده های وب به سرعت در حال گسترش و رشد هستند، ساختار گراف وب که یک نمایش گرافیکی از دنیای وب است، در حال بزرگ شدن می باشد و به تدریج ساختار محتوایی خود را به یک ساختار غیر محتوایی تبدیل کرده است. وجود داده های هرز مانند ابرپیوندهای نویزی در گراف ساختار وب، بسیاری از الگوریتم های لینک کاوی را با مشکل مواجه ساخته و باعث کاهش سرعت و بازدهی الگوریتم های بازیابی اطلاعات گردیده است. کارهای انجام شده به حذف ابرپیوندهای نویزی با استفاده رویکردهای ساختاری و رشته ای پرداخته اند. این رویکردها به اشتباه برخی از ابرپیوندهای مفید را حذف کرده و در بعضی شرایط قادر به تشخیص ابرپیوندهای نویزی نمی باشند. در این مقاله، ابتدا توسط یک خزنده تعاملی یک مجموعه داده از ابرپیوندهای نویزی و مفید با استفاده از خزش وب سایت ها ایجاد شد. سپس از طریق رویکردهای وب معنایی و امکاناتی نظیرآنتولوژی DBpedia به ساختار معنایی و رابطه ای این ابرپیوندها توجه گردید. در ادامه با فعال کردن استدلال گر آنتولوژی DBpedia، فرآیند حذف ابرپیوندهای نویزی از گراف ساختار وب صورت گرفت. آزمایش های انجام گرفته بر روی این سیستم، دقت و توانایی تکنولوژی های وب معنایی را در حذف ابرپیوندهای نویزی نشان می دهد.
    کلیدواژگان: وب معنایی، ابرپیوندهای نویزی، آنتولوژی، استدلال گر، شباهت معنایی، شباهت رابطه ای
  • منا عمادی*، محمود نیائی صفحات 509-529
    رشد روزافزون رایانه و اینترنت، بستر جدید و پرکاربردی برای ارائه خدمات شبکه ای فراهم نموده است. این امر میزان ارائه خدمات اداری، اجتماعی، مالی، آموزشی و تفریحی را بر روی شبکه و به ویژه اینترنت به طور چشمگیری افزایش داده است. گسترش استفاده از کاربردهای اینترنت، فرصتی برای سوءاستفاده از شبکه و اطلاعات آن برای مقاصد مجرمانه به وجود می آورد. براین اساس نفوذ در شبکه و دسترسی غیرمجاز به اطلاعات، به یکی از اصلی ترین نگرانی های کاربران شبکه ها و همچنین مدیران شبکه تبدیل شده است. سیستم های  تشخیص نفوذ شامل مجموعه ای از ابزارها و سازوکارها برای نظارت بر سیستم های رایانه ای و ترافیک شبکه می باشد. روش های مختلفی برای تشخیص نفوذ مورداستفاده قرار می گیرد، مانند تکنیک های آماری، روش های مبتنی بردانش و همچنین روش های یادگیری ماشین. در این مقاله، یک روش برای تشخیص نفوذ با استفاده از الگوریتم های یادگیری ماشین بررسی و پیشنهاد شده است. مدل پیشنهادی، یک روش چند کلاسه می باشد که علاوه بر تشخیص نفوذ، نوع حمله را نیز مشخص می نماید. این روش یک مدل ترکیبی بوده که در آن از ترکیب الگوریتم های بهینه سازی مرغ دریایی و تبادل حرارتی و الگوریتم جنگل تصادفی استفاده شده است. به منظور تحلیل در این پژوهش، مجموعه داده CICIDS-2017 به کاررفته است. روش پیشنهادی با چندین الگوریتم مختلف مقایسه شده و مقدار دقت در روش پیشنهادی  برابر با 8/98 به دست آمده که نسبت به بسیاری از روش های یادگیری ماشین دارای مقدار بالاتری می باشد.
    کلیدواژگان: تشخیص نفوذ، الگوریتم مرغ دریایی، الگوریتم بهینه سازی تبادل حرارتی، جنگل تصادفی، CICIDS2017
  • مهدی بصیری*، فرامرز فتح نژاد صفحات 531-551
    امروزه با افزایش زمینه استفاده از اینترنت، افراد برای خرید محصولات خود و یا اطلاع از موضوعات مختلف به اینترنت مراجعه می نمایند. تعداد زیادی از صفحات مجازی وجود دارند که کاربران نظرات خود را در مورد موضوعات مختلف درج  می کنند، در نتیجه حجم زیادی از داده ها وجود دارد که استخراج اطلاعات سودمند از آنها کار پرهزینه و زمانبری است. نظرکاوی[1] فرآیند تحلیل هوشمند احساسات کاربرانی است که نظرات خود را در ارتباط با یک موضوع مشخص طرح نموده و قابلیت استخراج دارند. روش یادگیری ماشین یکی از بهینه ترین و کارآمد ترین روش ها برای استخراج دانش از میان نظرات کاربران درباره محصولات ارائه شده می باشد. در این روش ها، داده های آموزشی یک سیستم جهت طبقه بندی نظرات کاربران داده می شود. یکی از مهمترین مراحل طبقه بندی، کاهش داده می باشد. با به کارگیری روش جدید ترکیب ویژگی[2] می توان مجموعه ویژگی های استخراج شده را بیشتر از روش انتخاب ویژگی کاهش داد، که به یک زیر مجموعه ای از اطلاعات مفید با حجم بسیار کمتر و میزان قدرت تشخیص بالاتر رسید. در این تحقیق از الگوریتم بهینه سازی گروهی ذرات جهت بهینه کردن ترکیب ویژگی ها استفاده شده است. برای سنجش روش پیشنهاد شده از نرم افزار متلب استفاده شده است که بر روی چهار مجموعه داده، آزمایش هایی صورت گرفت. نتایج تحقیق نشان داد که استفاده از روش ترکیب ویژگی، کارایی طبقه بندی را افزایش داده و از تاثیر این افزایش در افت کارایی دسته بندی کننده می کاهد.
     
    [1]Opinion Mining
    [2]Feature Unionization
    کلیدواژگان: روش ترکیب ویژگی، تحلیل هوشمند، احساسات، بهینه سازی گروهی ذرات
  • علی اکبر تجری سیاه مرزکوه* صفحات 553-570
    با گسترش روزافزون شبکه های متصل به اینترنت، حملات مهاجمان به این شبکه ها نیز رشد کرده است. بنابراین، محققان زیادی برای مقابله با بات نت ها که از راه دور منجر به آلودگی سیستم ها می شوند راهکارهایی را ارائه کرده اند. یکی از معضلات اصلی روش های موجود، نرخ بالای هشدارهای نادرست تولید شده توسط سیستم های تشخیص حمله از جمله نرخ مثبت کاذب و منفی کاذب است. در این مقاله برای کاهش نرخ هشدارهای نادرست از ترکیب دو الگوریتم یادگیری ماشین استفاده می شود. در مرحله اول راهکار پیشنهادی، مجموعه داده وارد یک مرحله پیش پردازش می شود تا داده های پرت و نویز شناسایی شده و کنار گذاشته شوند. پس از آن با استفاده از الگوریتم k- نزدیکترین همسایگی، ویژگی های غیر مفید که در تعیین کلاس داده ها اثری ندارند از مجموعه داده کنار گذاشته می شوند. در مرحله بعدی، برای تشخیص دقیق کلاس داده ها و دسته بندی آنها به داده عادی یا حمله بات نت، از الگوریتم گرادیان کاهش تصادفی استفاده می گردد. در پایان، با انجام آزمایش های مختلف بر روی مجموعه داده های CTU-13 و BoT-IoT در هر دو حالت دودویی و چند کلاسه، مقادیر معیارهای مهم ارزیابی کارآیی سیستم تشخیص حملات بات نت به دست می آیند. نتایج نشان می دهد که در مجموعه داده CTU-13، در حالت دودویی و چند کلاسه به ترتیب نرخ منفی کاذب 0.01 و 0.04 و نرخ مثبت کاذب 0.01 و 0.05 و برای مجموعه داده BoT-IoT، در حالت دودویی و چند کلاسه به ترتیب نرخ منفی کاذب 0.02 و 0.05 و نرخ مثبت کاذب 0.03 و 0.05  به دست می آید که در مقایسه با سایر روش های موجود از برتری برخوردار است و نشان می دهد که روش پیشنهادی منجر به کاهش نرخ هشدارهای نادرست و در نتیجه بهبود کارآیی می شود.
    کلیدواژگان: تشخیص بات نت نرخ هشدار نادرست الگوریتم k، نزدیکترین همسایگی گرادیان کاهش تصادفی
  • محمدجواد گودرزی*، مجید مرادی صفحات 571-593

    تحلیل دینامیکی افزاینده یکی از تحلیل های متداول در ارزیابی عملکرد لرزه ای سازه ها محسوب می شود. معمولا در این روش از تاثیر عدم قطعیت ها صرف نظر می شود و تنها با در نظر گرفتن رکوردهای مختلف سعی می شود که عدم قطعیت بار لرزه ای مورد ارزیابی قرار گیرد. در این تحقیق سعی شده است با استفاده از دو روش مونت کارلو و دیاگرام تورنادو تاثیر متغیرهای تصادفی بر روی این منحنی ها بررسی شود. از این روی یک قاب 10 طبقه فولادی با سیستم دوگانه قاب خمشی دارای مهاربند برون محور انتخاب شده و سپس تاثیر عدم قطعیت ها بر منحنی های IDA آن بررسی شده است. در ابتدا با استفاده از روش مونت کارلو حساسیت منحنی IDA رکورد زلزله بم نسبت به شش متغیر تصادفی شامل تنش تسلیم فولاد، بار مرده، بار زنده، طول دهانه، نسبت میرایی و مدول الاستیسه بررسی شده است. در ادامه با استفاده از روش دیاگرام تورنادو حساسیت زائی این متغیرها بر میانگین منحنی های IDA حاصل از 18 رکورد زلزله های مختلف بررسی شده است. نتایج نشان داده است بار مرده و تنش تسلیم بیشترین تاثیر را بر متغیرهای تصادفی داشته اند. همچنین میزان حساسیت زائی متغیرهای تصادفی با افزاش شتاب طیفی افزایش می یابد. مقایسه روش دیاگرام تورنادو با روش مونت کارلو نشان داده است روش دیاگرام تورنادو با حداکثر خطایی برابر با 12.4 % دقت مناسبی در ارزیابی حساسیت لرزه ای دارد.

    کلیدواژگان: منحنی IDA، تحلیل مونت کارلو، دیاگرام تورنادو، سیستم دوگانه مهاربندی واگرا، حساسیت لرزه ایی
  • مصطفی صاحبی* صفحات 595-616
    با توجه به افزایش جمعیت و رشد گسترده صنعت ساخت در کشورهای در حال توسعه، روند حوادث شغلی در این بخش در سال های اخیر در حال افزایش بوده است. جهت به حداقل رساندن این گونه حوادث الزاما باید تحقیقاتی پیرامون علت وقوع و چگونگی پیشگیری از این حوادث به عمل آید. لذا پژوهش حاضر با هدف شناسایی و تعیین میزان تاثیر عوامل موثر بر پیشگیری از حوادث در کارگاه های ساختمانی انجام پذیرفت که از لحاظ ماهیت، توصیفی-تحلیلی و از لحاظ هدف، کاربردی می باشد. جامعه آماری شامل مهندسین ناظر و سرپرست کارگاه های ساختمانی دارای سابقه بیش از 10سال کار در کارگاه های ساختمانی سطح شهر کرمانشاه بوده اند. اطلاعات اولیه با بررسی اسنادی-کتابخانه ای جمع آوری گردیده و بر اساس نظر خبرگان، عوامل موثر بر پیشگیری از وقوع حوادث کارگاه های ساختمانی در سه عامل مدیریتی (دارای 6 زیرعامل)، فردی (دارای 7 زیرعامل) و محیطی (دارای 6 زیرعامل) دسته بندی گردیدند. ابزار اولیه پژوهش، پرسش نامه بوده و جهت تجزیه و تحلیل داده ها از نرم افزارهای SPSS و Smart PLS استفاده گردید. تحلیل مدل به روش مدل سازی معادلات ساختاری با رویکرد حداقل مربعات جزئی انجام گرفت. نتایج نشان داد که الگوی مفهومی پژوهش از برازش مطلوبی برخوردار است. تمامی روابط بین زیرعوامل با عوامل معنی دار بوده و عامل مدیریتی با ضریب مسیر 724/0 بیشترین تاثیر و عامل محیطی با ضریب مسیر 309/0کمترین تاثیر را بر پیشگیری از وقوع حوادث کارگاه های ساختمانی داشته اند.
    کلیدواژگان: حوادث، ایمنی، پیشگیری، مدل سازی، کارگاه ساختمانی، معادلات ساختاری
  • بابک دشت کار، صابر خندان علمداری*، ندا فرح بخش صفحات 617-640
    هدف این تحقیق طراحی مدل توسعه بهینه سازی تولید فرآورده بنزین در پالایشگاه نفت است. روش تحقیق، تجربی آزمایشی است که از برنامه ریزی غیرخطی با نرم افزار گمز نسخه24.1.2 سالور بارون و انجام آزمایش های عدد اکتان، فشار بخار و مقدار بنزن بر روی برش ها و امتزاج برش ها در آزمایشگاه استفاده گردیده است. میزان امتزاج برش های موثر در تولید فرآورده بنزین در فصول مختلف سال به نحوی که متغیرهای عدد اکتان، فشار بخار و بنزن فرآورده نهایی مطابق با مشخصات استاندارد شرکت ملی پالایش و پخش باشند از نوآوری های این طرح است؛ چراکه در حال حاضر تغییر فصول در نظر گرفته نمی شود و برش ها در تولید فرآورده بنزین به صورت حدس و خطا ترکیب می شوند. به دلیل چند هدف بودن مسئله، روش مجموع وزنی برای توابع هدف در نظر گرفته شده است. مشخصات عدد اکتان، فشار بخار و مقدار بنزن ترکیب مقادیر برش های حاصل از خروجی نرم افزار در آزمایشگاه آزمایش و با نتایج نرم افزار مقایسه گردید. با توجه به اختلاف بسیار کم نتایج حاصل از دو روش، مقادیر خروجی نرم افزار مورد تایید قرار گرفت.
    کلیدواژگان: تولید، فرآورده بنزین، پالایشگاه نفت، عدد اکتان، فشار بخار، بنزن
  • جعفر ابراهیم پور کاسمانی*، احمد ثمریها صفحات 641-661
    این بررسی با هدف تاثیر پوشش لایه ای نانو پلی اورتان و نانورس روی بهبود خواص کاغذ کرافت رویه سفید سردخانه ای مورد استفاده در صنعت بسته بندی انجام شد. برای این منظور کاغذ کرافت رویه سفید با وزن پایه 131 گرم بر مترمربع تهیه و مورد آزمون قرار گرفت. برای پوشش دهی سطح کاغذ، ابتدا نانو پلی اورتان با روش پاشش توسط یک نازل به مقدار حدود 15 گرم بر مترمربع بر سطح کاغذ رویه سفید اعمال شد. در مرحله دوم، برای بهبود عملکرد ماده پوششی مرحله اول، سطوح کاغذ کرافت رویه سفید سردخانه ای با نانو رس توسط یک دستگاه پوشش دهنده آزمایشگاهی پوشش داده شد. در این مرحله، ماده پوششی به مقدار 27 گرم بر مترمربع بر سطح رویی کاغذ کرافت رویه سفید پوشش داده شد. بعد از پوشش دهی با مهارشدن، نمونه ها در دمای اتاق به مدت یک روز خشک شدند تا ماده پوششی بر سطح آن تثبیت شود. سپس نمونه ها در داخل فریزر به مدت 2 و 4 ماه قرار گرفته و در ادامه خواص آنها اندازه گیری شد. قبل از آزمون ها نمونه های شاهد و پوشش داده شده در شرایط محیطی استاندارد (دمای 20 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی 65%) قرار گرفتند. نتایج نشان داد که پوشش دهی (شاهد) باعث افزایش ضخامت، صافی سطح و مقاومت لهیدگی حلقوی کاغذ در جهت ماشین و کاهش جذب آب، روشنی و سایر خواص مکانیکی نظیر شاخص مقاومت در برابر کشش در جهت ماشین و در جهت عرضی ماشین، شاخص مقاومت در برابر ترکیدن، شاخص مقاومت در برابر پاره شدن در جهت ماشین و در جهت عرضی ماشین و مقاومت لهیدگی حلقوی کاغذ در جهت عرضی ماشین گردید. در نمونه های پوشش دهی فریز شده با افزایش ضخامت و صافی سطح، کاهش سایر خواص مکانیکی مشاهده شد. نمونه های دو بار پوشش دهی شده منافذ بسیار کمی را نشان داد. ضخامت، صافی سطح کاغذ کرافت رویه سفید دو بار پوشش دهی و شده نسبت به نمونه شاهد به ترتیب 8/30، 7/37 درصد افزایش را نشان داد. جذب آب، مقاومت در برابر ترکیدن، مقاومت در برابر پاره شدن در جهت ماشین، مقاومت در برابر پاره شدن در جهت عرض ماشین، مقاومت در برابر کشش در جهت ماشین، مقاومت در برابر کشش در جهت عرض ماشین، مقاومت لهیدگی حلقوی کاغذ در جهت ماشین و مقاومت لهیدگی حلقوی کاغذ در جهت عرض ماشین و روشنی کاغذ کرافت رویه سفید دو بار پوشش دهی شده نسبت به نمونه شاهد به ترتیب 151، 4/87، 15، 13، 2/104، 2/103، 1/67، 3/82 و 8/11 درصد کاهش را نشان داد. با توجه به نتایج به دست آمده، پیشنهاد می شود کاغذهایی مانند مقوای بسته بندی مایعات، پاکت های آبمیوه و شیر که کاربردهای زیادی در بسته بندی مواد غذایی دارند با این پوشش ها البته با زمان های متفاوت تر مورد آزمون قرار گیرد.
    کلیدواژگان: پوشش، لایه ای، نانومواد، زیست تخریب پذیر، رویه سفید، دمای صفر
  • عیسی موسی زاده مقدم*، رسول شمشادی، مونا فرهپور صفحات 663-681
    انرژی سرچشمه حیات است و این امر با استفاده از منابع طبیعی مختلف همچون سوخت های فسیلی تحقق می یابد. امروزه ادغام منابع تولید و ابزارهای ذخیره انرژی الکتریکی یکی از چالش های مهم موجود در این حوزه می باشد. ابرخازن ها به عنوان فناوری جدید تولید و ذخیره سازی انرژی الکتریکی مورد توجه بسیاری قرار گرفته اند. در این تحقیق از یک روش ساده هیدروترمال برای تهیه هیدروکسید مخلوط دو فلزی CuSn(OH)6 روی یک بستر فوم نیکل استفاده شد و سپس رفتار الکتروشیمیایی الکترود برای استفاده در ابرخازن های الکتروشیمیایی مورد آزمایش قرار گرفت. از میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) برای بررسی مورفولوژی و مطالعه ساختاری الکترودهای سنتز شده استفاده شد. همچنین از الگوی پراش انرژی اشعه ایکس (EDX) و نقشه برداری عنصری برای شناسایی ترکیب و فاز نانوساختارهای تولید شده استفاده شد. عملکرد الکتروشیمیایی الکترودهای اصلاح شده در محلول الکترولیت 2 مولار KOH، با چندین روش الکتروشیمیایی از جمله ولتامتری چرخه ای (CV)، شارژ-دشارژ گالوانوستاتیک (GCD)، و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) مورد بررسی قرار گرفت. الکترود تهیه شده در این مطالعه ظرفیت ویژه بالا (F g-1 84/2012 در چگالی جریان   A g-11) و پایداری سیکل عالی (44/90٪ پس از 3000 سیکل) را  از خود نشان داد. همچنین حداکثر انرژی و چگالی توان این الکترود ابرخازن به ترتیب 88/140 وات ساعت برکیلوگرم و 16/29 کیلو وات برکیلوگرم به دست آمد.
    کلیدواژگان: ابرخازن نانومکعب انرژی الکتریکی سوخت فسیلی هیدروکسید قلع، مس
  • فاطمه هوشمند* صفحات 683-699
    نانوساختارهای گرافداین به دلیل پیش بینی های محاسبات کوانتومی مبنی بر بروز خواص ویژه الکترونی و ساختاری قبل از سنتز این ساختارها مورد توجه بسیاری قرار گرفتند. از میان این نانوساختارهای پیش بینی شده، نانولوله های گرافداینی خواص ویژه ای از خود نشان می دهند. مطالعات محدودی در مورد این ساختارهای نو وجود دارد. در این تحقیق سعی بر این شده است  که پایداری ساختاری و رفتار نانولوله های گرافداینی  با کایرالیته های مختلف در محیط آبی شبیه سازی شود. تشکیل پیوند بین نانولوله گرافداین و مولکول آب فرآیندی گرماگیر است. در این تحقیق، شبیه سازی های NVT وNPT  به منظور مطالعه تجمع مولکول های آب و رفتار آنها در دیواره ها و داخل نانولوله های گرافداینی مختلف انجام شد.  علاوه برآن، اثر فشار روی سیستم آب-نانولوله بررسی شد. نتایج حاصله نشان داد که مولکول های آب به داخل نانولوله های با قطر کم وارد نمی شوند  و در دیواره ها تجمع می کنند و این امر ناشی از خاصیت آبگریزی نانولوله های کربنی کوچک تر است در حالی که نانولوله های بزرگ تر این خاصیت را از خود نشان نمی دهند. همچنین اثر مثبت فشار در دمای ثابت روی تجمع مولکول های آب در داخل نانو لوله های گرافداین (0و2) مشاهده شد.
    کلیدواژگان: گرافداین نانولوله های گرافداین شبیه سازی دینامیک مولکولی شبیه سازی کار، پارینلو شبیه سازی دینامیک مولکولی کوانتومی
|
  • Vahid Zal *, Mohammad Habibi, Amir Hossein Jafari-Marbini Pages 13-31
    Fish cell cellular metastructures have received wide interest from researchers due to their zero Poisson ratio behaviour. However, their production, which is mainly based on additive manufacturing processes, is one of their limitations. Therefore, in this research, a new method based on the conventional manufacturing processes including laser cutting and metal forming was presented for the production of metallic cylindrical metastructures. Two samples were manufactured using this method and their quality was verified using mechanical and non-destructive tests. The samples’ mechanical and buckling behaviour under uniaxial compression were simulated using ABAQUS FEM package and experimentally validated. This was followed by the effects of the metastructures’ geometrical parameters including the cylinder diameter, height and thickness on their linear buckling being investigated numerically, and the results compared with the outcome of classic theories for conventional cylinder buckling. The results showed that these metastructures can be produced successfully with the conventional manufacturing processes, and t the buckling behaviour of these metastructures does not follow the classical buckling theories of cylinders; their buckling behaviour shows much lower sensitivity to the thickness and radius changes in comparison with conventional cylinders.
    Keywords: Cellular Metastructure, Fish Cell, Laser cutting, Cylindrical Shell, Buckling
  • Iraj Karimi, Jalil Jamali * Pages 32-55
    Unlike other fabrics, non-woven fabrics are not produced from yarn; rather, during a fibre process, it is directly converted into textiles. In this way, separate fibres are placed together in different ways and are joined to each other to produce fabric so that in the end, a uniform and interwoven layer is formed without texture. The prepared layer is in the form of a spider web sheet in which the fibres are placed in a directed or random manner and are joined to each other by friction or glue or the tendency of the fibres to stick together or hydromechanically. In the old imported machines related to the production lines of non-woven fabrics, the cutting of the final product was done manually by the operator or by an electric element. Control of old devices is managed manually by system operators, leading to low productivity. In this research, an automatic cutting system was designed using PLC, HMI, and DRIVE. In this system, an encoder was used to send a signal to an Autonics controller to determine the length of the product. The cutting blade speed was controlled by DRIVE. HMI was used to control and monitor system performance by the operator. This system provided more than 40% productivity through practical testing in a factory. Furthermore, due to the elimination of manual cutting and the use of industrial automation, while increasing the speed, the output product was of high quality.
    Keywords: Non-woven textiles, automatic cutting, Productivity, Encoder, industrial automation
  • Hamed Uosofvand *, Reza Moradi, Ebrahim Rezaee Habil, Mohammadreza Ezatiortakand Pages 57-80

    In this research, the thermal-hydraulic behaviour of fluid in the shell and tube heat exchanger with new segmental perforated baffles and hollow spiral baffles with basic structures (simple segmental and simple helical) were investigated. By using evaluation parameters such as heat transfer, pressure drop, ratio of heat transfer to pressure drop, and efficiency evaluation coefficient (EEC), the effect of the proposed baffles was compared with the basic structure (segmental baffle, single pass helical baffle). Based on the obtained results, the perforated continuous helical baffle reduced the pressure drop by 22.46% compared to the simple helical baffle and the perforated segmental baffle reduced the pressure drop by 19.76% compared to the simple segmental baffle. In a more comprehensive evaluation, the efficiency evaluation coefficient of pore helical and segmental baffle structures showed an increase of 18.3 and 11.17 per cent, respectively compared to the basic configuration. The concept of changing the flow pattern from helix to helix-longitudinal and from zigzag to zigzag-longitudinal made the flow distribution on the shell side more uniform. These conditions reduced areas prone to sedimentation (dead areas) and maintenance costs, and improved system performance. In addition, this new structure can replace conventional segmental baffles to save energy in the long term.

    Keywords: shell, tube exchanger, Pressure drop, heat transfer, segmental baffle, Helical Baffle, Pore Baffle
  • Homayoun Boodaghi, Mir Majid Etghani *, Kurosh Sedighi, Seyed Sharafoddin Hosseini Pages 81-105
    In the present investigation, the energy, exergy, economic and environmental (4E) characteristics of a waste heat recovery (WHR) system including a dual-loop Organic Rankine Cycle (ORC) and a heavy-duty diesel was investigated. The proposed system recovers the available waste heat of the engine exhaust gas, intake air, and the coolant. Central composite design (CCD) which is a standard technique of response surface methodology (RSM) was employed for the design of experiments (DoE). Parametric study of the output responses to the effective input parameters was performed. The results showed that increasing the amount of the engine variables led to a significant increase in power production and exergy destruction rate of the system and vice versa. The minimum amount of payback period (5.57 years) was observed in the high values of the engine parameters. The maximum output power of the WHR system was 330 kW, which was equal to 33% of the diesel engine brake power. The maximum value for the sustainability index was also observed at approximately 3.28.
    Keywords: Organic Rankine Cycle (ORC), Waste heat recovery (WHR), Internal Combustion Engine (ICE), Response surface methodology (RSM), Exergy analysis
  • Ayoub Khosravi Farsani *, Behroz Asadi Borujeni Pages 107-128
    In this study, the effects of fluid-solid interaction with an elastic rubber baffle in an inclined cavity were modelled numerically. In the upper and lower walls of the insulated chamber, the left wall is hot and the right wall is cold. The goal of the present research was to investigate the rate of heat transfer from the hot wall by calculating the Nusselt number and the von Mises stress at the root of the baffle at different slopes of the cavity. For this purpose, the solution geometry was modelled in the workbench software environment. k-ɛ method was used to solve the turbulent displacement flow (Ra>107). First, the effect of the presence of an elastic baffle compared to a rigid baffle was investigated. The values of the Nusselt number as the heat transfer rate from the hot wall for the elastic Baffle were 5% higher than the rigid Baffle. Then, the effect of the Inclined Cavity on the heat transfer rate, Nusselt number and von Mises stress in the root of the baffle was investigated. The heat transfer in the hot wall increased by approximately 4% with an increase in the slope of the cavity from a=0.01 to a=0.035. The maximum Nusselt number was obtained at slope a=0.035, and its maximum value was 40. It was also observed that the von Mises stress in the vane root in the cavity with a slope of a=0.035 was 40% higher than the von Mises stress in the vane root in the cavity with a slope of a=0.01. The Von Mises stress value of the root of the baffle underwent severe fluctuations tending towards a constant number and reaching a steady state after a few seconds.
    Keywords: Natural convection, Fluid-Solid Interaction, heat transfer, Elastic baffle, Inclined Cavity
  • Seyed Jalal Hashemi *, Farzad Rahmani, Seyed Mohammadhossein Seyedkashi Pages 129-148

    Incremental forming process has the ability to make sheet parts with different cross-sections and sizes using simple and cheap forming tools. Using this process, it is possible to produce tubular sections, which are usually formed by hydroforming process. In this paper, the incremental forming of aluminum tubes with axisymmetric cross-section was investigated. A forming die setup was designed and manufactured to create symmetrical bulge on aluminum tubes, and the movement of the forming punch was performed by a CNC milling machine. In order to increase the formability of material, temperature of the tube was increased to a maximum of 300 degrees Celsius and the diameter of the formed part studied. Simulation of process was carried out using Abaqus software and ductile fracture criteria was used to find maximum formability. The results showed that the normalized Cockcroft-Latham criterion can be used with a small error to predict the maximum forming diameter. By increasing the process temperature from 100 to 200 °C, the forming diameter increased by 4%. The greatest effect of the forming step was observed at 300 °C, and with the increase of the step from 0.5 to 1.5 mm, the forming diameter decreased by 3.7%. The fracture section of the tubes was also examined by scanning electron microscope (SEM).

    Keywords: Incremental Forming, ductile fracture criterion, Forming Diameter
  • Bahman Rahmatinejad *, Hossein Rahimi Asiabaraki, Farzin Azimpour Shishevan Pages 149-168
    Valve originates from the French word, Soupape, meaning valve and its role is to control the mixture of air and fuel entering the engine and the exhaust fumes. In this research, dimensional defects and valve cracks were diagnosed with the help of machine vision and acoustic emission. After offline transfer of the images to MATLAB software, the images were processed and the dimensional parameters of the valve such as length, stem diameter, large diameter (seat) and valve stem curvature were measured. These parameters were compared with the actual sizes and the percentages of measurement error for these parameters which were estimated as 0.45%, 1.8% and 1.18%, respectively. Because there was no real way to measure the valve stem, the error percentage was not calculated for this parameter. To detect cracks from 60 similar new valves, an acoustic diagram prepared by AE-MAP 1.0 device and the acoustic diagram of 30 new and used valves were compared. The accuracy of the system in crack detection was estimated to be approximately 96.7%.
    Keywords: Machine Vision, dimension measurement, image processing, Valves, Acoustics
  • Saman Khalilpourazary *, Ali Jamshidi Pages 169-192
    In the present research, the possibility of designing and manufacturing a gear mechanism including a unilobe elliptical gear and a spur gear was investigated. The innovation of this mechanism is the engagement of a circular gear with a non-circular gear and the creation of a continuous movement in one of the two shafts on which the gears are placed. First, the geometry of both gears was assessed and the two-dimensional cross-sectional model of the gears was drawn by Gearotic motion software. Then, 3D models of the gears were produced and assembled, followed by a scrutinization of the engagement of the gears, the proper design of teeth shapes, and the driven shaft movement. The wire electrical discharge machining was employed to manufacture the gears from the Al 7075. Next, the surface roughness of the gear teeth was measured and their engagement checked. The results revealed that the designed mechanism provides cyclic movement in the driven shaft of the spur gear during engagement with the elliptical gear. Moreover, the smooth and proper movement of the gears shows that the use of the software and the correct selection of the input parameters did not cause any errors in the manufacturing process.
    Keywords: Design, Elliptical gear, Spur gear, power transmission, wire electrical discharge machining
  • Mohammad-Javad Haghparast, Alireza Motahari, Gholamreza Khalaj * Pages 193-219
    In this research, the life of the tool and the wear rate of the cutting edge of the tool were investigated using R410a coolant in cooling the cutting edge of the tool and comparing it with the traditional fluid of soapy water. In addition, dimensional deviation and surface roughness of steel (ck45) 1045 in chipping with a high-speed steel (HSS) tool at cutting speeds of 15, 25, 40, and 55 meters per minute cutting depths of 0.5, 1, and 1.5 mm and feed rate of 0.05, 0.12, and 0.2 mm /rev were investigated in two modes of liquid cooling, soapy water and R410a coolant. The obtained results showed that cooling with R410a refrigerant, due to its high cooling power and better control of the temperature of the cutting area compared to the soapy water fluid in the machining process, reduced the amount of tool wear and can be used as one of the suitable cooling fluids. Based on the minimum values of dimensional deviation and surface roughness under different conditions, by using R410a refrigerant, the cutting speed can be increased by 60% from 25 m/min to 40 m/min. Furthermore, in the most optimal mode, at a cutting speed of 40/min, the chipping depth is 1 mm and the advance values are 0.05 mm per round, the dimensional deviation and surface roughness are improved by up to 6 and 10 times. In the optimal state, the dimensional deviation based on the diameter difference in 300 mm length is 14 microns and the surface roughness will decrease to 3.1 micrometers after 60 minutes of chipping time.
    Keywords: Tool Wear, Cryogenic cooling, Dimensional Deviation Surface Roughness, tool
  • Sayed Mahdi Parwez *, Mohammad Sefid, Navid Perzai Khabazi Pages 221-238

    Today, solar desalination is one of the promising solutions for the problem of drinking water shortage, mainly in remote and low-population areas. In the present research, a solar still with passive external condensers was designed. To store the thermal energy in the basin of this solar still, paraffin wax was used in copper tubes as phase change materials. To compare and investigate the performance of the proposed solar still, a conventional solar still with the same specifications and dimensions was built and tested. Both solar stills were investigated on the days of 28 April, 5 and 9 May. The results of the experiments showed that the performance of the proposed solar still was better than the conventional solar still; the highest produced fresh water was 3.55 and 3.04 lit/m2 day, respectively, for the proposed and conventional solar stills, which showed a 17% increase in productivity per day. It is clear from past research that the condenser increases the temperature difference between the glass covers and the saltwater of the basin, but causes the temperature of the saltwater basin to decrease. However, in this research, in addition to the increase in the temperature difference between the glass cover and salt water, the amount of salt water also increased, and this trend of increasing temperature was observed until the end of the day in all three experiments, which shows the effective performance of paraffin wax in the basin of solar still.

    Keywords: Solar still, Phase change material, paraffin wax, condenser, copper tubes
  • Ahmad Mashayekhi *, Abbas Karami, A, I Zeinolabedin Beygi Pages 267-285
    In the present research, a three-degree-of-freedom haptic device was used to simulate a virtual object located on a point on a two-dimensional wall. Two spatial coordinates of the operating point on the wall were arbitrary. Therefore, the robot would have two degrees of freedom redundancy for this task. These two degrees of robot redundancy were specified by the artificial bee colony optimization and crow optimization algorithm in such a way that while ensuring the stability of the robot, the damping coefficient of the simulated virtual object was also maximized. The optimization process was performed in two different ways. In the first case, the stiffness of the robot was assumed to be a constant value in the whole workspace, while in the second case, the stiffness was considered a function of the robot configuration. In each case and at each operating point, first an effective mass, an effective damping coefficient, and an effective stiffness for the robot were obtained, and then using some theoretical relations, a stable operation boundary was obtained. Finally, the optimization methods specify the location of the operating point in such a way that the simulated damping coefficient was maximized. The results show that in the case of constant robot stiffness, both of the mentioned methods were able to simulate the maximum value of 1.825 for the virtual damping coefficient. However, in the case of variable robot stiffness, the crow and bee algorithms reached the values of 2502 and 2498, respectively as the maximum damping coefficient that could be simulated. In addition, although the number of cost function calculations is the same in both methods, the crow optimization algorithm was faster and more repeatable.
    Keywords: Haptic device, Stability, optimization, Artificial bee colony optimization, Crew Optimization Algorithm, redundancy
  • Mehdi Shafiee * Pages 287-310
    A hybrid plan is one of the solutions to increase the economic efficiency of renewable power plants. Photovoltaic and wind energy are the two major sources of renewable energy that will account for a large part of energy production in the future. The energy supplied from these sources is unpredictable, and as a result, to increase the reliability and availability of the load, the capacity of these power plants and their storage system should be considered much higher than demand. In this article, a hybrid system including wind turbines, solar arrays, and fuel cells for two scenarios, summer and winter load patterns, were designed. This proposed system minimizes the 20-year costs including initial investment, operation, and maintenance, as well as the cost of load losses. The equivalent loss factor of the system should be provided along with other constraints. Therefore, the solar radiation and wind speed data related to a region of Iran (Kerman Province) were considered in addition to the load pattern. The possibility of an emergency exit of three main components of the system, wind turbines, solar arrays, and AC/DC converter, was also considered, and the Crow search algorithm and PSO algorithm were used for optimization and validation. The results showed that the optimal sizing of energy production systems based on renewable resources in addition to the improvement of production technology are the main solutions for reducing the costs of these systems.
    Keywords: Wind Turbine, solar array, Fuel Cell, equivalent loss factor
  • Navid Ahmadi Asl, Reza Effatnejad *, Mahdi Hedayati, Peyman Hajihosseini Pages 311-339
    Using the capabilities of smart meters and smart grid technologies, a new demand response (DR) participant with considerable load flexibility was created from the residential side called the intelligent residential community. In this paper, smart residential loads were divided into three categories of shiftable, interruptible, and controllable loads and a new method based on binary particle swarm algorithm (BPSO) to solve the DR problem is presented. The type of load shedding was determined for different loads. Then, by solving the continuous variables of the problem, the amount of load shedding at different loads was determined. The proposed system uses distributed generation sources, battery storage, and electric vehicles. Furthermore, in the proposed model, a robust optimization method for dealing with uncertainties is presented using a variety of real-time pricing (RTP), time-of-use (TOU), and critical peak pricing (CPP) schemes in a robust design. A comparison of the different types of demand response schemes was made and the best design for optimal demand response was selected. To validate the proposed method, a simulation was performed on a test system and the results indicated the efficiency of the proposed method in planning and reducing users' consumption costs.
    Keywords: Smart residential Community, robust optimization, demand response, Battery storage, electric vehicles, Distributed Generation Resources
  • Morteza Mikhak-Beyranvand *, Hooman Bastami, Amirhossein Farhadian, Ebrahim Sharifipour Pages 341-365
    Severe voltage fluctuations at different points of the network are the main concerns of the widespread low-voltage electrical energy distribution networks. In particular, small industrial loads and rural consumers in remote geographical areas, which are fed by long lines, always experience great voltage drops. The use of common distribution transformers equipped with off-load tap changers has not been effective in solving this problem due to issues such as lack of access to all network points for operators, the need to de-energize the line during tap change, and the successive and unpredictable load changes. Therefore, the use of transformers with automatic voltage adjustment at different points of distribution networks has attracted much attention. The present research aimed to implement a simple solid-state voltage regulator (SSVR) in the low power range to automatically eliminate severe voltage fluctuations. In this research, a solid-state voltage regulator with a rated power of 5 KVA was designed and built to automatically compensate for the voltage of a small group of home customers (who have a severe voltage drop due to the distance from the distribution post). The results of the measurements showed that this equipment can limit the voltage changes to 220±3%, while it does not affect the power quality. In addition, various hardware and software protections were designed for the device built against network disturbances and abnormal consumer functions.
    Keywords: Lowe voltage distribution network, Voltage drop compensation, Solid state switching, Intelligent protection
  • Seyed Hamid Rafiei *, Mansour Ojaghi, Mehdi Sabouri Pages 367-392
    Many investigations have been conducted to detect single incipient faults in squirrel cage induction motors. However, there is much less research on detecting and discriminating simultaneous faults within the induction motor. The simultaneous presence of eccentricity fault with some other faults is unavoidable due to some manufacturing imperfections or the possible misalignment of the motor-load shafts. Neglecting the intrinsic eccentricity and simultaneous faults might cause mistakes in the condition motoring of the motor. This article presents an analytical and experimental approach to detecting the simultaneous mix of eccentricity and broken rotor bar faults. Theoretical analyses represented how the indicators appear in the stator current due to mechanical faults according to dynamic equations, MWFA, and Fourier series. Thus, a new frequency indicator was introduced to identify simultaneous faults. The suggestive index is monitored in the modified winding function (MWFA), and finite element (FE) simulations and its amplitude was studied in motors with healthy conditions and separate and simultaneous faults. Simulation and experimental results confirmed the capability of the proposed index to distinguish simultaneous faults from other cases. This method is non-invasive, low-cost, load-independent, and can be implemented in the monitoring system of any motor.
    Keywords: Mechanical simultaneous Faults, Condition Monitoring, current signature
  • Kiomars Sabzevari * Pages 393-417
    Accurate load power sharing and voltage regulation are two critical control objectives to ensure power quality and reliable operation of islanded microgrids. Although voltage regulation can be achieved using a secondary control loop, the inaccuracy of reactive power sharing is a prominent issue due to the varying impedance of lines connected to distributed generation sources. One of the techniques for accurate sharing of reactive power is to modify the production reference voltage by the droop control method. In this paper, a control strategy is proposed to improve the accuracy of reactive power sharing among distributed generation units of islanded microgrids. The proposed control method was based on transient reactive current injection to modify the production reference voltage of the droop control method. The reactive power-sharing error was reduced by changing the reference voltage. In addition, the proposed controller did not require a communication link between distributed generation sources for implementation. The effect of the proposed controller on the stability of the system was demonstrated using the reduced-order small-signal model. To evaluate the performance and effectiveness of the proposed control strategy, it was implemented on an islanded microgrid consisting of three distributed generation units. The simulation results showed the proper performance and efficiency of the proposed method.
    Keywords: microgrid, reactive power sharing, Voltage Regulation
  • Mohammadali Mohammadkhani * Pages 419-442

    This paper presents a novel robust solution to the problem of model predictive control for a nonlinear, discrete-time rocket in the presence of finite disturbances. First, a mathematical model for the rocket in the state space was presented. Then, the basic equations of a typical six-Degree-of-Freedom airframe dynamics (6DoF) were separated as lateral and longitudinal dynamic equations. Linearization of these coupled dynamics was presented by using aerodynamic coefficients. Next, an augmented Model Predictive Control (MPC) was designed by using an observer to estimate states and disturbances, allowing the controller to reject disturbances. Application of the disturbance observer leads to the definition of a new state space and domain for MPC, which was considered in the present research. The predictive model control problem for the uncertain system was solved in finite time and online, and the decision variables were the initial states and disturbance estimations. Finally, the performance of the developed method was evaluated by simulation.

    Keywords: Model predictive Control, robust, Observer, Rocket, Disturbance
  • Mohammad Esfandyari, Shahriar Abbasi * Pages 443-464
    The Antilock Braking System (ABS) technology has an acceptable performance for vehicle control. Thus far, different control strategies have been used to control the Antilock Braking System of vehicles. The aim of this paper was to achieve a sliding mode control system as a better system for vehicle Antilock Braking System control so that the applied control signal leads to smooth and non-sudden operation of the Antilock Braking System. Unavailability of a sensor to sense state variables leads to their estimated values being used in the feedback path of the system instead of using the original values of the state variables. In this article, in addition to the design of the controller, a strategy for designing multiple observers is presented. This leads to the fast and stable performance of the Antilock Braking System control system. Effectiveness of the proposed strategy was confirmed by simulation in the MATLAB environment. The simulations were based on the real-world data and therefore, the results confirmed the performance of the proposed method in real applications.
    Keywords: Antilock Braking System (ABS) Adaptive Sliding, Mode Controller Speed Estimation Friction Coefficients Estimation
  • Motahareh Dehghan, Erfan Khosravian * Pages 465-484
    The Internet of Drones (IoD) is a decentralized network that connects drones to controlled airspace. The connection of drones in these networks is through the Internet of Things. Hence, these networks are vulnerable to all the security and privacy threats that affect IoT networks. In addition, as the application of these networks is highly sensitive in many cases, there are greater potential security threats. The components of these networks work together to identify new and advanced threats. One of the ways to identify new and advanced threats in these networks is distributed machine learning where the data is sent to a central server to learn the general model. This model violates the privacy of network components. It also has a very high level of communication. On the other hand, the central server as the only point of failure may have many problems. In this case, federated learning helps distributed and decentralized networks to share their local model instead of sending their local and secret data. Since the shared models may also disclose some information, we propose a secure and privacy-preserving protocol based on homomorphic encryption. The protocol proposed was for federal learning model and detection of new and advanced threats in the Internet of Drones.
    Keywords: Internet of Drones Federated Learning Privacy Homomorphic Encryption Ideal, Real Simulation Paradigm
  • Kazem Taghandiki * Pages 485-507
    With the rapid expansion and growth of web data, the web graph structure, which is a graphical representation of the web world, is getting larger and larger and has gradually changed from a content structure to a non-content structure. The presence of junk data such as noisy hyperlinks in the web structure graph has caused problems for many link mining algorithms and reduced the speed and efficiency of information retrieval algorithms. Research has been conducted to remove noisy hyperlinks using structural and string approaches. These approaches incorrectly remove some useful hyperlinks and are unable to detect noisy hyperlinks in some situations. In this paper, a dataset of noisy and useful hyperlinks was first created by an interactive crawler using website crawling. Then, through semantic web approaches and facilities such as the Dbpedia ontology, attention was paid to the semantic and relational structure of these hyperlinks. This was followed by activating the DBpedia ontology reasoner, the process of removing noisy hyperlinks from the web structure graph taking place. The tests performed on this system showed the accuracy and capability of Semantic Web technologies to remove noisy hyperlinks.
    Keywords: Semantic Web, Noisy Hyperlinks, ontology, Reasoner, Semantic Similarity, Relatedness Similarity
  • Mona Emadi *, Mahmoud Niaei Pages 509-529
    The increasing growth of computers and the internet has provided a new and widely used platform for providing network services. This has significantly increased the provision of administrative, social, financial, educational and recreational services on the network, particularly the internet. The expansion of the use of Internet applications creates an opportunity to abuse the network and its information for criminal purposes. Based on this, intrusion into the network and unauthorized access to information have become the main concerns of network users as well as network managers. Intrusion detection systems include a set of tools and mechanisms for monitoring computer systems and network traffic. Various methods are used for intrusion detection, such as statistical techniques, cognitive-based methods, and machine learning methods. In the present research, a method for intrusion detection using machine learning algorithms was reviewed and proposed. The proposed model is a multi-class method that, in addition to intrusion detection, also determines the type of attack. This method is a hybrid model in which the combination of the Seagull optimization algorithm, thermal exchange optimization algorithms and random forest algorithm are used. CICIDS-2017 dataset was used for analysis in this research. The proposed method was compared with several different algorithms and the accuracy value of the proposed method was equal to 98.8, which is higher than that of many machine learning methods.
    Keywords: Intrusion Detection Thermal Exchange Optimization Seagull Optimization Algorithm Random Forest CICIDS, 2017
  • Mahdi Basiri *, Framerz Fathnejad Pages 531-551
    Today, with the increase in the use of the internet, people have turned to the internet to buy their products or to learn about various topics. There are a large number of virtual pages where users post their opinions on various topics. A large amount of data exists which extracting useful information from is a costly and time-consuming task. Opinion mining is the process of intelligent analysis of the sentiments of users who have expressed their opinions in relation to a specific topic with the capability of extract them. The machine learning method is one of the most optimal and efficient methods for extracting knowledge from users' opinions on the offered products. In these methods, the training data of a system is given to classify user opinions. One of the most important classification steps is data reduction. By using the new feature combination method, the set of extracted features can be reduced to a greater extent than the feature selection method, which leads to a subset of useful information with a much smaller volume and higher recognition power. In this research, particle group optimization algorithm was used to optimize the combination of features. To evaluate the proposed method, MATLAB software was used to evaluate the proposed method, and experiments were conducted on four data sets. The results of the research showed that the use of the feature combination method increased the efficiency of classification and reduced the effect of this increase in the decrease of the efficiency of the classifier.
    Keywords: Feature combination method, intelligent analysis, emotions, group optimization of particles
  • Aliakbar Tajari Siahmarzkooh * Pages 553-570
    With the increasing expansion of networks connected to the internet, attackers' efforts against these networks have also grown. Therefore, many researchers have proposed solutions to deal with botnets that lead to remote contamination of systems. One of the main problems of existing methods is the high rate of false alarms produced by attack detection systems, including the rate of false positives and false negatives. In the present research, by using machine learning algorithms, these alarm rates were reduced. In the first stage of the proposed solution, the dataset entered a pre-processing stage so that outliers and noise data were identified and discarded. Then, using the K-Nearest Neighbor algorithm, the non-useful features that had no effect in determining the data class were excluded from the dataset. In the next step, the Gradient Descent algorithm was used to accurately detect the class of data and categorize them into normal data or botnet attack. Finally, by performing various tests on the CTU-13 and BoT-IoT datasets in both binary and multi-class modes, the values of the important criteria for evaluating the effectiveness of the botnet attack detection system were obtained. The results showed that in the CTU-13 dataset, in binary and multi-class mode, the false negative rates were 0.01 and 0.04, and the false positive rates were 0.01 and 0.05, respectively; and for the BoT-IoT dataset, in binary and multi-class mode, the false negative rates were 0.02 and 0.05 and the false positive rates were 0.03 and 0.05, respectively. Compared to other existing methods, the proposed method is superior and demonstrates a reduction in the rate of false alarms and improves efficiency.
    Keywords: Botnet Detection False Alarm Rate K, Nearest Neighbors Algorithm Stochastic Gradient Descent
  • Mhammad Javad Goodarzi *, Majid Moradi Pages 571-593

    Incremental dynamic analysis is one of the most common analyses in evaluating the seismic performance of structures. Usually, in this method, the influence of uncertainties is ignored and only by considering different records, it attempts to evaluate the uncertainty of seismic load. In this research, an attempt was made to investigate the effect of random variables on these curves by using two methods Monte Carlo and Tornado diagram. A 10-story steel frame with a dual bending frame system with a divergent brace was selected and then the effect of uncertainties on its IDA curves was investigated. First, by using the Monte Carlo method, the sensitivity of the IDA curve of the Bam earthquake record with respect to six random variables including yield stress of steel, dead load, live load, span length, damping ratio and elastic modulus was investigated. Then, using the tornado diagram method, the sensitivity of these variables on the average IDA curves obtained from 18 records of different earthquakes was investigated. The results demonstrated that dead load and yield stress had the greatest impact on random variables. In addition, the degree of sensitivity of random variables increased with the increase of spectral acceleration. The comparison of the tornado diagram method with the Monte Carlo method illustrated that the tornado diagram method with a maximum error of 12.4% has a good accuracy in evaluating seismic sensitivity.

    Keywords: IDA curve, Monte Carlo Analysis, Tornado diagram, dual diverging bracing system, Seismic sensitivity
  • Mostafa Sahebi * Pages 595-616
    Due to the increase in population rates and the extensive growth of the construction industry in developing countries, the trend of occupational accidents in this sector has been increasing in recent years. In order to minimize such accidents, research must be conducted on the cause of occurrence and prevention methods of these accidents. Therefore, the current research was carried out with the aim of identifying and determining the impact of effective factors on the prevention of accidents at construction sites, using a descriptive-analytical method in terms of nature and practical in terms of purpose. The statistical population included supervisors and supervising engineers of construction sites with more than 10 years of experience working on construction sites in Kermanshah city. The primary information was collected through document-library review and based on the expert opinions, the effective factors in preventing accidents at construction sites were classified under three categories: managerial, individual and environmental. The primary research tool was a questionnaire, and SPSS and Smart PLS software were used to analyze the data. Model analysis was conducted by the structural equation modeling method with partial least squares approach. The results showed that the conceptual model of the research had a favorable fit. All relationships between sub-factors and factors were significant, and the managerial factor with a path coefficient of 0.724 had the greatest impact and the environmental factor with a path coefficient of 0.309 had the least impact on the prevention of accidents at construction sites.
    Keywords: Accidents, safety, Prevention, Modeling, construction site, Structural Equation
  • Babak Dashtkar, Saber Khandan Alamdari *, Nada Farahbakhsh Pages 617-640
    The purpose of this research was to design a development model to optimize the production of gasoline products in an oil refinery. The research method was an experimental using non-linear programming with Gomes software, version 24.1.2, Solver Baron, and conducted experiments on octane number, vapor pressure, and benzene amount on slices and mixing slices in the laboratory. One of the innovations of this project is the amount of blending of cuttings effective in the production of gasoline products in different seasons of the year in such a way that the variables of octane number, vapor pressure and benzene of the final product are in accordance with the standard specifications of the National Refining and Distribution Company because currently the change of seasons is not taken into account and cuts in the production of gasoline products are made by guesswork and error. Due to the multi-objective nature of the problem, the weighted sum method was considered for the objective functions. The characteristics of octane number, vapor pressure and benzene amount of the combination of the cut values ​​obtained from the output of the software were tested in the laboratory and compared with the results of the software. Taking into consideration the very small difference between the results of the two methods, the output values ​​of the software were confirmed.
    Keywords: production, GASOLINE PRODUCT, Oil refinery, Octane Number, VAPOUR PRESSURE, BENZEN
  • Jafar Ebrahimpour Kasmani *, Ahmad Samariha Pages 641-661
    This study was conducted with the aim of investigating the effect of layer coating of nano polyurethane and nanoclay on improving the properties of cold-storage white top kraft paper used in the packaging industry. For this purpose, white top kraft paper with a base weight of 131 g.m-2 was prepared and tested. To cover the surface of the paper, nano-polyurethane was first applied by spraying with a nozzle in an amount of about 15 g.m-2 on the surface of the white top paper. In the second stage, to improve the performance of the coating material of the first stage, the surfaces of cold-storage white top kraft paper were covered with nanoclay by a laboratory coating machine. In this step, the coating material was coated with the amount of 27 g.m-2 on the upper surface of white kraft paper. After being coated and restrained, the samples were dried at room temperature for one day to stabilize the coating material on its surface. Then, the samples were placed inside the freezer for 2 and 4 months and their properties were measured. Before the tests, the control and coated samples were placed in standard environmental conditions (at a temperature of 20 οC and relative humidity 65%). The results showed that the coating (control) increased the thickness, smoothness of the surface, and the resistance against the ring crush of the paper in the direction of the machine and reduced the water absorption, brightness and other mechanical properties such as the tensile strength index machine direction (MD) and cross direction (CD), burst strength index, tear strength index (MD and CD),  and ring crush test in the cross direction in frozen coating samples with increasing thickness and surface smoothness; a decrease in other mechanical properties was observed. The samples coated twice showed very few pores. The thickness and surface smoothness of white coated kraft paper showed an increase of 30.8% and 37.7%, respectively, compared to the control sample. Water absorption, burst strength index, tear strength index (MD and CD), tensile strength index (MD and CD), ring crush test (MD and CD), and the brightness of the double-coated white kraft paper compared to the control sample, respectively showed a decrease of 151, 87.4, 15, 13, 104.2, 103.2, 67.1, 82.3 and 11.8%. According to the obtained results, it is recommended that papers such as liquid packaging cardboard, juice and milk packets, which have many applications in food packaging, should be tested with these coatings with different times.
    Keywords: coating, layered, nano materials, Biodegradable, white top, zero temperature
  • Issa Mousazadeh *, Rasoul Shemshadi, Mona Farahpour Pages 663-681
    Energy is the source of life obtained by exploiting various natural resources, including fossil fuels. Nowadays, one of the most important challenges in this field is the combination of production sources with electric energy storage systems. Supercapacitors have received a great deal of attention as a new technology for producing and storing electrical energy. In this research, a simple hydrothermal method was used to prepare bimetallic mixed hydroxide CuSn(OH)6 on a nickel foam substrate, and then the electrochemical behavior of the electrode was tested for use in electrochemical supercapacitors. Field emission scanning electron microscopy (FESEM) and transmission electron microscopy (TEM) were used to examine the morphology and structure of the synthesized electrodes. In addition, X-ray energy dispersive (EDX) and elemental mapping techniques were used to identify the composition and phase of the produced nanostructures. The electrochemical performance of modified electrodes in 2 M KOH electrolyte solution was investigated by several electrochemical methods including cyclic voltammetry (CV), galvanostatic charge-discharge (GCD), and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The electrode prepared in this study showed high specific capacity (2012.84 F g-1 at a current density of 1 A g-1) and excellent cycle stability (90.44% after 3000 cycles). Moreover, this supercapacitor electrode's maximum energy and power density were 140.88 Wh kg-1 and 29.16 kW kg-1, respectively.
    Keywords: Supercapacitor Nano, cubes Electric Energy Fossil Fuel Tin, Copper Hydroxide
  • Fatemeh Houshmand * Pages 683-699
    Graphdiyne nanostructures have been considered due to the predictions of quantum calculations regarding the occurrence of special electronic and structural features before the synthesis of these structures. Among these predicted nanostructures, graphdiyne nanotubes show special properties. There are limited studies on these new structures. In this research, an attempt was made to simulate the stable structure and behavior of graphdiyne nanotubes with different chirality in an aqueous environment. Bonding between graphdiyne nanotubes and water molecules is an endothermic process. In this investigation, NVT and NPT simulations were performed in order to study the accumulation of water molecules and their behavior in the walls and inside of different graphdiyne nanotubes. In addition, the effect of pressure on the water-nanotube system was investigated. The results showed that water molecules do not enter into small-diameter nanotubes and aggregate in the walls, and this is due to the hydrophobic property of smaller carbon nanotubes in contrast to the larger nanotubes. In addition, the positive effect of pressure at the constant temperature on the aggregation of water molecules inside graphdiyne nanotubes (2,0) was observed.
    Keywords: Graphdiyne Graphdiyne Nanotube MD, simulation Car, Parinello Molecular Dynamics Simulation Quantum MD Simulation