محمدجواد کاظم زاده پارسی
-
مقاله حاضر به تحلیل پاسخ دینامیکی غیرخطی پوسته های مخروطی ناقص تقویت شده با نانولوله های کربنی با زمینه سرامیک-فلز مدرج تابعی که تحت بارگذاری هارمونیک قرار دارد می پردازد. نانولوله های کربنی با سه الگوی مختلف در راستای ضخامت پوسته مخروطی توزیع شده اند. ماده زمینه پوسته ترکیبی از فلز و سرامیک درنظرگرفته شده است که خواص آن در راستای ضخامت پوسته به صورت تابع توانی تغییر می کند. به منظور تحلیل دینامیکی این سیستم، ابتدا معادلات دینامیکی غیرخطی پوسته مخروطی براساس تئوری تغییرشکل برشی مرتبه اول و روابط کرنش-جابجایی ون کارمن استخراج می شوند. سپس به کمک روش گسسته سازی گالرکین، معادلات دیفرانسیل جزئی سیستم به معادلات دیفرانسیل معمولی تابع زمان تبدیل می گردند. برای حل دستگاه معادلات دیفرانسیل غیرخطی از روش عددی آدامز-بشفورث استفاده می شود. در نهایت، یک مطالعه پارامتری ارائه می شود تا اثرات پارامترهای مختلف سیستم همچون اندیس توانی، کسرحجمی و الگوی توزیع نانولوله های کربنی، نسبت های هندسی پوسته و دامنه نیروی تحریک روی پاسخ دینامیکی غیرخطی پوسته مخروطی بررسی گردد. به منظور اعتبارسنجی، نتایج مقاله حاضر با نتایج مراجع معتبر قبلی مقایسه و ارائه می شود.
کلید واژگان: پاسخ دینامیکی غیرخطی, پوسته مخروطی ناقص, نانولوله های کربنی مدرج تابعی, روش آدامز-بشفورثThis paper analyzes the nonlinear dynamic response of truncated conical shells reinforced with carbon nanotubes with functional graded ceramic-metal matrix subjected to harmonic excitation. Carbon nanotubes are distributed with three different patterns along the length and thickness of the conical shell. The matrix material of the shell is considered to be a combination of metal and ceramic, whose properties change as a power function along the thickness of the shell. In order to analyze the dynamic of this system, firstly, the nonlinear dynamic equations of the conical shell are derived based on the first order shear deformation theory and von Karman's strain-displacement relations. Then, with the help of Galerkin discretization method, partial differential equations of the system are converted into time-dependent ordinary differential equations. Adams-Bashforth numerical method is used to solve the system of nonlinear differential equations. Finally, a parametric study is presented to investigate the effects of some parameters of the system, such as the power index, volume fraction and distribution pattern of carbon nanotubes, the geometric characteristics of the shell, and amplitude of the excitation force on the nonlinear dynamic response of the conical shell. In order to validate, the results of this article are compared and presented with the results of previous valid references.
Keywords: Nonlinear Dynamic Response, Truncated Conical Shell, Functionally Graded Carbon Nanotubes, Adams-Bashforth Method -
این مقاله تحلیل ارتعاشات دامنه بزرگ تیرهای متخلخل مدرج هدفمند دو جهته در شرایط مرزی مختلف را با استفاده از نظریه تغییر شکل برشی مرتبه سوم و تانسور گرین و غیر خطی بودن هندسی ون کارمن بررسی می کند. خواص مواد این تیرها با توجه به قانون توانی و نمایی در دو جهت تغییر می کند. معادلات حرکت و شرایط مرزی مرتبط با استفاده از اصل همیلتون به دست آمده است. برای حل سیستم معادلات، روش ترکیبی مربعات دیفرانسیلی تعمیم یافته همراه با یک روش تکرار عددی مستقیم ایجاد شده است. پس از اثبات همگرایی این روش، از نتایج استخراج شده از یک مطالعه قبلی بر اساس نظریه برشی تیموشنکو برای اعتبار سنجی نتایج استفاده می شود. سپس تاثیر شاخص های گرادیان مواد در دو جهت، نسبت دامنه فرکانس، ضریب تخلخل، اثر باریک شوندگی مقطع، پارامترهای بستر برشی و الاستیک و شرایط مرزی مختلف بر فرکانس های دامنه بزرگ تیرهای مدرج هدفمند مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد که رفتار فرکانس های غیر خطی بی بعد با افزایش ضرایب بستر و ضریب باریک شوندگی افزایش یافته و افزایش در ضریب تخلخل و گرادیان ماده در دو جهت، سبب کاهش در فرکانس های غیر خطی می شود، این نتایج در طراحی بهینه تیرهای دو جهته تاثیر گذار بوده و در روش های پیش بینی و کشف مودهای شکست این تیرها بسیار موثر است.
کلید واژگان: ارتعاشات دامنه بزرگ, تیر مدرج هدفمند دوجهته, تخلخل, مقطع باریک شونده, تئوری برشی مرتبه سومThis Paper deals with the large amplitude frequency behavior of porous bi-directional functionally graded beams subjected to various boundary conditions which are simply supported, clamped-simply supported, clamped-clamped, and clamped-free utilizing Reddy third-order shear deformation theory and Green’s tensor together with the Von Karman geometric nonlinearity. The material properties of the beam change according to power and exponential law in both directions. The equations of motion and associated boundary conditions are derived by means of Hamilton’s principle. A generalized differential quadrature method in conjunction with a direct numerical iteration method is selected to solve the system of equations. Demonstrating the convergence of this method, the verification is performed by using extracted results from a previous study based on the Timoshenko beam theory. The results of extensive studies are provided to understand the influences of the different gradient indexes, vibration amplitude ratio, porosity coefficient, Tapered ratio, shear and elastic foundation parameters, and boundary conditions on the Large amplitude vibration frequencies of the bi-directional functionally graded beams. The results reveal that non-linear frequencies increase with the rise of elastic foundation and tapered coefficients and the soar of porosities and material gradients in two directions causes a sharp decrease in non-dimensional frequencies. The results of this study, while carefully examining the frequencies of variable cross-sectional functionally graded beams, are effective in the optimal design of bi-directional beams and are very effective in predicting and detecting failure modes of these beams.
Keywords: Large-Amplitude Vibration, Bi-Directional Functionally Graded Beam, Porous, Variable Cross Section, Third Order Shear Deformation Theory -
در این مقاله ارتعاشات آزاد تیرهای متخلخل تابعی مدرج با شرایط مرزی ساده، روی بستر الاستیک در محیط حرارتی با استفاده از تیوری تغییر شکل برشی مرتبه سوم ردی، موردمطالعه قرار گرفت. خواص مواد به دما وابسته بوده و به طور پیوسته در جهت ضخامت تیر و بر اساس مدل توانی توزیع کسر حجمی مواد تشکیل دهنده تغییر می کند. توزیع تخلخل یکنواخت در سطح مقطع موردبررسی قرار می گیرد. اصل همیلتون برای به دست آوردن معادلات حاکم بر حرکت به کار گرفته شد. به منظور گسسته سازی این معادلات، روش مربعات دیفرانسیلی تعمیم یافته استفاده شده است. در اینجا اثر پارامترهای مختلف از قبیل نوع میدان حرارتی، مقدار اختلاف دما، شاخص قانون توانی، کسر حجمی تخلخل، نسبت لاغری و پارامترهای بستر الاستیک روی فرکانس های طبیعی تیر متخلخل تابعی مدرج و برای شرایط تکیه گاهی ساده، موردمطالعه قرار گرفت. نتایج علاوه برنشان دادن این تاثیرات بر رفتار ترمومکانیکی تیر، صحت روش عددی مورداستفاده را نیز تایید می نماید.
کلید واژگان: ارتعاشات آزاد, تیرهای متخلخل تابعی مدرج, محیط حرارتی, بستر الاستیک, روش مربعات دیفرانسیلیIn this paper, the free vibrations of functionally graded porous beams with simple boundary conditions on an elastic foundation in a thermal environment were studied using the theory of third-order shear deformation. The properties of the material are temperature dependent and continuously change in the direction of the thickness of the beam and according to the power law distribution of the volume fraction of the material constituents. The uniform porosity distribution at the cross section is examined. Hamilton's principle was used to obtain the governing equations of motion. In order to discretize these equations, the generalized differential quadrature method has been used. Here, the effect of various parameters such as heat field type, temperature difference, power law index, porosity volume fraction, slenderness ratio and elastic foundation parameters on the natural frequencies of a functionally graded porous beam was studied for simple boundary conditions. The results, in addition to showing these effects on the thermomechanical behavior of the beam, also confirm the accuracy of the numerical method used.
Keywords: free vibration, Functionally Graded Porous Beams, Thermal Environment, Elastic foundation, differential quadrature method -
در این تحقیق رفتار ارتعاشات غیرخطی یک نوع اتصال پیچی تک لبه دو ورق آلومینیومی به صورت تحلیلی و تجربی مطالعه شده است. بر این اساس، در ابتدا با در نظر قرار دادن اثرات رفتار غیرخطی در محل اتصال پیچ، یک مدل غیرخطی دو درجه آزادی برای این نوع اتصالات ارایه شده است. در ادامه، به منظور تعیین پارامترهای مجهول مدل ارایه شده، خصوصیات ارتعاشی و دینامیکی این سازه با استفاده از آنالیز مودال تجربی و روش بروزرسانی مدل، تخمین زده شده است. بروزرسانی مدل به کمک الگوریتم های ذاتی (فرا ابتکاری) صورت گرفته و از فرکانس های طبیعی، برای تشکیل تابع هدف بهینه سازی و از الگوریتم کرم شب تاب برای حل مسئله ی بهینه سازی، استفاده شده است. در نهایت، تاثیر افزایش دامنه نیروی تحریک و نیروی پیش بار پیچ ها بر رفتار دینامیکی این سیستم ها به صورت تحلیلی مطالعه شده است. بررسی منحنی های دامنه-فرکانس نشان می دهد که کاهش نیروی پیش بار پیچ ها باعث کمتر شدن فرکانس طبیعی و همچنین اعوجاج منحنی دامنه-فرکانس به سمت چپ می شود که نشان دهنده رفتار غیرخطی نرم شونده سیستم با کاهش گشتاور اعمالی می باشد. علاوه بر این، مقایسه مقادیر فرکانس های طبیعی تیوری و تجربی نشان می دهد که مدل چند درجه آزادی ارایه شده با دقت بسیار مناسبی مشخصه های ارتعاشی این سیتسم ها را پیش بینی می کند و با استفاده از مدل ارایه شده می توان رفتار دینامیکی این سیستم ها را به ازای پارامترهای مختلف مطالعه کرد.
کلید واژگان: ارتعاشات اتصالات پیچی, مدل دو درجه آزادی, بروز رسانی مدل, الگوریتم کرم شب تاب, منحنی پاسخ فرکانسیBolt connections often loosen under environmental loading conditions and system vibrations, which can lead to disaster risks during its operation. In this study, the behavior of nonlinear vibrations of an aluminum single-lap joint has been studied analytically and experimentally. Accordingly, considering the effects of nonlinear behavior at the bole joint, a nonlinear two-degree of freedom model for this type of connection is proposed. Then, in order to determine the unknown parameters of the proposed model, the vibrational and dynamic properties of this structure have been estimated using experimental modal analysis and model updating method. Finally, the effect of amplitude of the excitation force and the preload force of the bolts on the dynamic behavior of these systems has been studied analytically. Examination of amplitude-frequency curves shows that reducing the preload force of the bolts reduces the natural frequency and also distorts the amplitude-frequency curve to the left side, which indicates the softening nonlinear behavior of the system with decreasing applied bolt preload force. In addition, the comparison of the theoretical and experimental natural frequencies shows that the proposed model predicts the vibrational characteristics of these systems with a good accuracy and using the proposed model can study the dynamic behavior of these systems for different parameters.
Keywords: Vibration Of Screw Connections, Model Of Two Degrees Of Freedom, Model Update, Luminous Worm Algorithm, Frequency Response Curve -
در این مقاله، تحلیل فرکانسی تیرهای متخلخل ترک دار مدرج تابعی روی بستر الاستیک بر اساس تیوری مرتبه سوم تغییر شکل برشی ردی بررسی می شود. مشخصات مکانیکی مواد انتخاب شده به طور پیوسته در جهت ضخامت تغییر می کنند. تغییرات خواص مکانیکی بر اساس مدل قانون نمایی تعیین می شود. با به کارگیری تیوری مرتبه سوم تغییر شکل برشی و با اعمال اثر بستر الاستیک خطی، با استفاده از اصل همیلتون، معادلات دیفرانسیل حاکم بر مسئله حاصل می شود. با توجه به پیچیدگی حل بسته ای این معادلات، معادلات دیفرانسیل حاکم با فرض شرایط مرزی از نوع تکیه گاه مختلف، به کمک روش مربعات دیفرانسیلی تعمیم یافته حل می شوند. به منظور صحت سنجی، نتایج این تحقیق با نتایج سایر مقالات مقایسه می شود. این بررسی نشان می دهد که اختلاف بین نتایج این مقاله با نتایج سایر مقالات ناچیز است. در نهایت اثر پارامترهای هندسی و شاخص نمایی خواص مواد، موقعیت و عمق ترک لبه، بستر الاستیک و تخلخل روی فرکانس طبیعی تیرهای مدرج تابعی ارزیابی می شود. نتایج این مقاله و تاثیرات این پارامترها می تواند در طراحی بهینه تیرهای مدرج تابعی و در تکنیک های پیش بینی، کشف و پایش ترک استفاده شود.
کلید واژگان: تحلیل فرکانسی, مدرج تابعی نمایی, ترک لبه, تخلخل, وینکلر- پاسترناک, تئوری مرتبه سوم ردیIn this paper, Frequency analysis of cracked porous functionally graded beams which are resting on elastic foundation based on reddy third order shear deformation theory is studied. Mechanical property gradients defined in accordance with model of exponential law. Governing equations obtained with the aid of third order shear deformation theory and by considering elastic foundation effects within hamilton’s principle. Due to complicating closed form solution of equations, differential equations solved utilizing Generalized Differential Quadrature Method by considering various end conditions. In order to validate the results, comparisons are made with solutions which are available for other papers. This study shows that the difference between the results of this paper and the results of others is negligible. Finally the effects of geometrical parameters, exponential law indexes, crack location and depth, elastic foundation and porosity on natural frequencies of functionally graded beams are studied. The results of this paper and effects of these parameters can be used in the optimum design of functional graded beams and crack prediction, detection and monitoring techniques.
Keywords: frequency analysis, Exponential FGM, Edge Crack, Porous, Winkler Pasternak, Third Order Reddy Theory -
در این مقاله، تحلیل فرکانسی تیرهای مدرج تابعی دو جهتی مقطع متغیر بر اساس تیوری مرتبه سوم تغییر شکل برشی ردی مورد بررسی قرار می گیرد. مشخصات مکانیکی مواد انتخاب شده به طور پیوسته در دو جهت ضخامت و طول تغییر می کنند. تغییرات خواص مکانیکی بر اساس دو مدل قانون نمایی و قانون توانی توزیع کسر حجمی و توزیع ماده تعیین می شود. با بکارگیری تیوری مرتبه سوم تغییر شکل برشی و با اعمال اثر بستر الاستیک خطی، با استفاده از اصل همیلتون، معادلات دیفرانسیل حاکم بر مسئله حاصل می گردد. با توجه به پیچیدگی حل بسته ای این معادلات، معادلات دیفرانسیل حاکم با فرض شرایط مرزی از نوع تکیه گاه مختلف، به کمک روش مربعات دیفرانسیلی تعمیم یافته حل می شوند. به منظور صحت سنجی، نتایج به دست آمده در این تحقیق با نتایج حاصل از سایر مقالات مقایسه می شوند. این بررسی نشان می دهد که اختلاف بین نتایج این مقاله با نتایج سایر مقالات ناچیز است. در نهایت اثر نوع مدل مدرج تابعی، پارامترهای هندسی، شاخص گردایان خواص مواد در دو جهت، شرایط مرزی، ضرایب بستر الاستیک و تخلخل بر روی فرکانس طبیعی تیرهای مدرج تابعی دوجهته مورد ارزیابی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد که فرکانس های طبیعی بی بعد با افزایش ضرایب بستر افزایش یافته و افزایش در ضریب تخلخل و گرادیان ماده در دو جهت، سبب کاهش شدید در فرکانسهای بی بعد می گردد. نتایج این بررسی در طراحی بهینه، کنترل ارتعاش و بررسی تشخیص ساختار شکست سازه های مدرج تابعی می تواند مورد استفاده قرار گیرد.
کلید واژگان: مدرج تابعی دوجهته, متخلخل, مقطع متغیر, وینکلر- پاسترناک, تئوری مرتبه سوم ردیIn this paper, frequency analysis of Bi-directional Porous functionally graded beams with variable cross section which are resting on elastic foundation based on Reddy third order shear deformation theory is studied. Mechanical property gradients defined in accordance with two models of exponential and volume fraction power law. Governing equation which is obtained with the aid of third order shear deformation theory and by considering elastic foundation effect in conjunction with Hamilton’s principle. Due to intrinsic closed form solution of equations, differential equations solved with using Generalized Differential Quadrature Method by considering various end conditions. In order to validate the results comparisons are made with solutions which are available for other papers. This study reveals that the difference between the results of this paper and the results of others is negligible. Eventually the effects of geometrical parameters, power and exponential law indexes and elastic foundation coefficients on natural frequencies of Bi-directional FGM beams is studied. The results reveal that non dimensional frequencies increase with the rise of elastic foundation coefficients and the soar of porosities and material gradients in two directions causes a sharp decrease in non dimensional frequencies.The results of this study can be used in optimal design, vibration control and detection of failure structure of functional graded structures
Keywords: Bi-directional FGM, Porous, Variable cross sectional beam, Winkler Pasternak, Third Order Reddy Theory -
به طور استاندارد در روش المان محدود وجوه المان های مجاور کاملا بر یکدیگر منطبق بوده و گوشه یک المان بر وجه یک المان دیگر قرار نمی گیرد. درصورتی که این قید نقض شود و گره گوشه ای یک المان بر روی وجه یک المان همسایه واقع شود گفته می شود که شبکه غیرانطباقی است. استفاده از چنین شبکه هایی در روش المان محدود به تکنیک های ویژه ای نیاز دارد. در مقاله حاضر، یک روش جدید برای استفاده از شبکه های غیرانطباقی درخت چهارتایی در روش المان محدود پیشنهاد شده است. درخت چهارتایی یک ساختمان داده درختی است که دارای یک الگوریتم بازگشتی بسیار سریع است و می توان از آن جهت شبکه بندی نواحی دوبعدی استفاده کرد. المان های تولید شده با این روش غیرانطباقی بوده و قابلیت استفاده در روش المان محدود استاندارد را ندارند. به طور کلی شش نوع المان با آرایش متفاوت گره ها در یک درخت چهارتایی ممکن است ظاهر شود که محاسبه توابع شکل آنها با روش های مرسوم و استفاده از چندجمله ای ها مقدور نیست. در مقاله حاضر ایده جدیدی جهت محاسبه توابع شکل چنین المان هایی پیشنهاد شده است. در این روش از حل یک مسئله مقدار مرزی برای استخراج توابع شکل استفاده شده است. شرایط مرزی در این مسئله مقدار مرزی به نحوی انتخاب شده است که تغییرات توابع شکل در بین هر دو گره مجاور به صورت خطی باشد. برای بررسی دقت و کارآیی روش پیشنهادی دو مثال عددی حل شده و نتایج ارایه گردیده است. نتایج نشان می دهد که با استفاده از روش پیشنهادی می توان از شبکه های غیرانطباقی به طور موثری در روش المان محدود استفاده کرد.
کلید واژگان: شبکه درخت چهارتایی, شبکه غیرانطباقی, روش المان محدود, تابع شکلIn the standard finite element method, the edges of the adjacent elements are aligned to each other, and the corner of an element does not located on the edges of another one. If this constraint is violated it is said that the mesh is non-conforming and the use of such meshes in the finite element method requires specific techniques. In the present paper, a new method is suggested for the use of non-conforming meshes which are generated using quadtree algorithm. Quadtree is a data structure that has a very fast recursive algorithm and can be used to divide a two-dimensional domain into sub-regions or elements. The elements produced by this method are non-conforming and are not usable in the standard finite element method. In general, six types of elements with different arrangement of nodes may be appeared in a quadtree mesh and the conventional methods which are using the polynomials cannot be used to derive the shape functions. In the present paper, a new idea is proposed to obtain the shape functions of such elements. In this method, a boundary value problem is defined and its solution is used as the shape functions of the non-conforming elements. To evaluate the applicability and accuracy of the proposed method, two numerical examples are solved and the results are presented. The results show that the proposed method can be used to effectively apply the non-conforming meshes in the finite element method.
Keywords: Quadtree meshes, non-conforming meshes, finite element method, shape function -
در این مطالعه گرمایش ماکروویو در اجسام جامد سه بعدی با هندسه ی استوانه ای به کمک روش عددی المان محدود توسط نرم افزار تجاری آباکوس تحلیل شد. در ابتدا برای صحت سنجی حل عددی نتایج حاصل با سایر منابع مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج حاصل از حل عددی از تطابق خوبی با نتایج ارائه شده در دیگر منابع برخوردار بود. در این مطالعه به منظور شناسایی بسته بندی مناسب جهت ارزیابی توزیع حرارت بطور یکنواخت در نمونه گندم جوانه زده با تحلیل المان محدود در بسته بندی استوانه ای با ابعادهای 32 16 ، 16 8 ، 8 4 ، 10 5، 4 2 سانتیمتری که به ترتیب (طولL شعاعR)، مدل سازی گردید. نتایج حاصل از مدل ها نشان داد استوانه با ابعاد 8 4 هندسه مناسب تری برای آنزیم بری در بین بسته ها دارد. مدت زمان لازم در این ابعاد جهت رسیدن بیشترین حجم نمونه به دمای 80 درجه سانتیگراد که مناسب آنزیم بری است، 90 ثانیه تخمین زده شد. تاثیر شرایط حرارت دهی پالسی و اثرات آن در بسته بندی نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. در مقایسه بین شرایط حرارت دهی پیوسته و ناپیوسته، نتایج نشان داد هر کدام از این دو حالت دارای مزایای خاص خود است. در حرارت دهی پیوسته مرکز نمونه دارای دمای بیشتر و توزیع دما از یکنواختی کمتری برخوردار است. این درحالی است که در حرارت دهی ناپیوسته دمای بیشینه مرکز نمونه کاهش یافته و یکنواختی بیشتری در توزیع دما مشاهده می شود.کلید واژگان: المان محدود, فرآیند مواد غذایی, گرمایش ماکروویو, گندم جوانه زده, مدل سازی
-
حرکت سیال دارای سطح آزاد در محیطهای متخلخل از جمله مسائلی است که دارای کاربردهای فراوانی در صنعت و کشاورزی است. اینگونه مسائل به دلیل مجهول بودن سطح آزاد جریان، جزو مسائل دارای دامنه متغیر دسته بندی می شوند. حل اینگونه مسائل با استفاده از روش هایی مانند روش اجزای محدود به دلیل تغییر شکل مرز در هر مرحله و نیاز به اصلاح شبکه با مشکلاتی همراه است. در این مقاله از روش اجزای محدود شبکه ثابت هموار شده که یک روش جدید براساس شبکه های غیر منطبق بر مرز است برای حل مسائل نشت سیال دارای سطح آزاد در محیطهای متخلخل استفاده شده است. عدم تطابق شبکه بر مرز باعث می شود که حل مسائل دارای دامنه متغیر با این روش به سادگی انجام شود. در این روش از تکنیک هموارسازی گرادیان برای فرمول بندی اجزای داخلی و اجزای متقاطع با مرز استفاده شده است. در این مقاله برای بررسی کارایی روش، چند مثال عددی حل شده و نتایج حاصل با جوابهای موجود در منابع مقایسه شده است.
Free surface seepage flow problems in porous medias have many industrial and agricultural applications. In these problems, the geometric shape of the phreatic surface is unknown a priori and therefore the unconfined seepage problems are categorized as variable domain problems. Solving these problems using methods such as finite element method undergoes some difficulties because the domain boundary changes in each iteration and remeshing is inevitable. In the present paper, the smoothed fixed grid finite element method which is a new numerical approach based on non-boundary-fitted meshes is used to solve free surface seepage problems. The use of non-boundary-fitted meshes leads to simplification of solution of variable domain problems. In this method, gradient smoothing technique is used to formulate internal and boundary intersecting elements. To evaluate the applicability of the proposed method, some numerical examples are solved and the results are compared with those presented in the literature.Keywords: Smoothed fixed grid finite element method, Fluid flow in porous materials, Free surface flow, Non, boundary, fitted meshes -
نشریه شبیه سازی و تحلیل تکنولوژی های نوین در مهندسی مکانیک، سال سوم شماره 1 (تابستان 1389)، صص 21 -30در مسائل تشخیص شکل که جزء مسائل معکوس هندسی دسته بندی می شوند فرض می شود که قسمت هایی از دامنه مسئله در دسترس نبوده و نمی توان شکل و ابعاد هندسی چنین قسمت هایی را به طور مستقیم اندازه گیری نمود. هدف این است که با انجام اندازه گیری دما روی سطوح قابل دسترس، شکل هندسی قسمت های دور از دسترس را تخمین زد. از روش شبکه عصبی مصنوعی برای حل مسئله انتقال حرارت معکوس و تشخیص شکل و مکان حفره به صورت غیر مخرب استفاده شده است به این صورت که با آموزش شبکه عصبی با استفاده از روش اجزا محدود، رفتار انتقال حرارت هدایت جسم بر اساس مکان و اندازه دو بعدی حفره مدل سازی شده سپس از این مدل برای تخمین مکان و اندازه حفره مخفی درون جسم در شرایط جدید استفاده شده است. با مقایسه نتایج شبکه عصبی با مقادیر واقعی نتیجه می شود که روش مورد مطالعه از دقت بالایی برخوردار است.کلید واژگان: تشخیص شکل, انتقال حرارت معکوس, شبکه عصبی, روش اجزا محدودIn geometric inverse problems, it is assumed that some parts of domain boundaries are not accessible and geometric shape and dimensions of these parts cannot be measured directly. The aim of inverse geometry problems is to approximate the unknown boundary shape by conducting some experimental measurements on accessible surfaces. In the present paper, the artificial neural network is used to solve these kinds of problems in conduction heat transfer in 2D objects. In order to train the neural network, some direct problems are solved by using the finite element method. In order to evaluate the applicability of the proposed method, different cases with different number of measuring points and different error levels are examined. The results show that the ANN can effectively be used in solving inverse geometry problems in heat conduction.Keywords: Shape identification, Inverse heat transfer, Neural Network, Finite Element Method
-
در این مقاله با استفاده از یک شبکه غیر منطبق بر مرز، کاربرد روش بهبود یافته المان محدود شبکه ثابت در حل مسائل ارتجاعی خطی سه بعدی مواد دارای خواص تابعی بررسی شده است. در شبکه های غیر منطبق بر مرز، وجوه المان ها بر مرز مسئله منطبق نبوده و گره های مرزی که در روش المان محدود استاندارد برای اعمال شرایط مرزی از آنها استفاده می شود، وجود ندارد. از این رو محاسبه ماتریس سختی المان های متقاطع با مرز و اعمال شرایط مرزی باید با دقت کافی انجام شود. در روش پیشنهادی، ماتریس سختی المان های متقاطع با مرز از طریق در نظر گرفتن انرژی کرنشی قسمت داخلی آنها و انتگرال گیری عددی روی این قسمت ها حاصل شده و شرایط مرزی اساسی مسئله توسط روش تابع جریمه اعمال شده است. برای بررسی کارایی روش پیشنهادی، چند مثال عددی حل شده و نتایج با نتایج حاصل از روش المان محدود استاندارد مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که هر دو روش از تطابق خوبی برخوردار هستند.کلید واژگان: روش بهبود یافته المان محدود شبکه ثابت, شبکه های غیر منطبق بر مرز, تحلیل سه بعدی ارتجاعی خطی, مواد دارای خواص تابعیIn the present paper, applicability of the modified fixed grid finite element method in solution of three dimensional elasticity problems of functionally graded materials is investigated. In the non-boundary-fitted meshes, the elements are not conforming to the domain boundaries and the boundary nodes which are used in the traditional finite element method for the application of boundary conditions no longer exist. Therefore, special techniques are needed for computation of the stiffness matrix of boundary intersecting elements and application of boundary conditions.The stiffness matrix of boundary intersecting elements are calculated via integration of strain energy over the internal parts of these elements. Essential boundary conditions are applied using penalty function method. To examine the effectiveness of the proposed method, some numerical examples are solved and results are compared with those obtained using the standard finite element method.Keywords: Modified fixed grid finite element method, Non, boundary, fitted meshes, Three dimensional elasticity analysis, Functionally graded materials
-
شبیه سازی عددی مسایل جریان پتانسیل با سطح آزاد به روش گالر کین بدون المان با استفاده از شبکه گرهی و انتگرالگیری ثابت
-
یکی از نقاط ضعف روش گالرکین بی المان، پیچیدگی اعمال شرایط مرزی اساسی در آن است. در این مقاله پس از معرفی روش گالرکین بی المان و تقریب کم ترین مربعات متحرک، نحوه گسسته سازی معادلات هدایت حرارتی و کشسانی دو بعدی در مسائل استاتیکی و دینامیکی بیان شده و با معرفی جمله ای به نام انتگرال تکمیلی، روشی جدید برای اعمال شرایط مرزی اساسی پیشنهاد شده است. همگرایی روش پیشنهادی به کمک آزمونهای همگرایی بررسی شده و با حل مثالهایی از معادله پواسون و معادلات تحلیل استاتیکی و دینامیکی کشسانی دوبعدی، دقت نتایج حاصل با جوابهای موجود در منابع و نتایج حاصل از روش المان های محدود مقایسه شده است. این مقایسه نشان می دهد که جوابهای حاصل از تحقیق حاضر نسبت به پاسخهای موجود در سایر منابع دقت بالاتری دارد.
کلید واژگان: روش گالرکین بی المان, شرایط مرزی اساسی, روش انتگرال تکمیلی -
نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)، سال دهم شماره 1 (پیاپی 35، بهار 1385)، ص 15
ساختار جریان در آبگیرها ساختاری سه بعدی و بسیار پیچیده است. بنابر این کاربرد معادلات یک بعدی و دو بعدی در این نوع جریان ها واقعیت جریان را به اندازه کافی بیان نمی کند. در این پژوهش شبیه سازی عددی جریان منشعب شده از یک کانال اصلی به داخل کانال فرعی با زاویه 45 درجه مورد بررسی قرار گرفت و نتایج به دست آمده با مدل آزمایشگاهی مقایسه شد. در این مطالعه از دو مدل محاسباتی RNG K-E, Standard K-E برای مدل سازی عددی جریان متلاطم استفاده گردید و محل جداشدگی، خصوصیات جداشدگی و توزیع سرعت به دست آمده از مدل های عددی با نتایج به دست آمده از داده های آزمایشگاهی مقایسه شد...
کلید واژگان: آبگیر 45 درجه, جداشدگی جریان, شبیه سازی عددی, RNG K, 6, Standard k, EFlow structure at water intake is very complicated and three-dimensional. Due to this the application of one and two-dimensional equations can not sufficiently explain the flow structure at water intake. In this study, the simulation of flow structure at a 45 degree water intake was investigated numerically and experimentally. Here, the characteristic of separation zone and velocity distribution at 45 degree water intake were investigated using Standard k-ε and RNG k-ε models. It was found that the Standard k-ε model enables to estimate the flow and separation zone at water intake. Also, the location of separate zone at the inlet of water intake was studied using experimental and numerical approach. It was found that the separation zone at 45 degree water intake occurs at the downstream of the inlet.
Keywords: 45 degree water intake, Separation zone, Numerical simulation, Standard k-ε, RNG k-ε
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.