alireza pourmoayed
-
در این مقاله تحلیل غیرخطی ترمومکانیک ارتعاشات گذرای و پایداری کمانشی پوسته دو انحنایی مرکب کم عمق تحت بارگذاری حرارتی انجام شده است. به طور توام غیرخطی هندسی سازه و غیرخطی خواص موادی حاصل از تغییرات دما در تحلیل استفاده شده است. برای استخراج معادلات حرکت پوسته و شرایط مرزی از تئوری مرتبه اول برشی و اصل همیلتون استفاده شد. در ادامه برای حل این معادلات از روش ریتز استفاده گردیده است. به منظور توزیع دما درون پوسته فرض می شود تغییر دمایی با زمان و مختصات تنها در راستای ضخامت صورت می پذیرد. علاوه بر این، اثر پارامترهای مهمی هم چون تاثیرات ترتیب لایه چینی، انحنا و ضخامت پوسته بر تحول زمانی دما و خیز پوسته کامپوزیتی تخت و دو انحنایی تحت شرایط مرزی حرارتی مورد مطالعه قرار گرفته است. جهت صحت-سنجی نتایج، خیز مرکز ورق همگن مربعی تحت بارگذاری حرارتی با نتایج پژوهش اشاره شده در ادبیات مورد مقایسه قرار گرفت. همچنین نتایج کمانش دینامیکی حرارتی پوسته کامپوزیتی تحت بار حرارتی نشان می دهد که با کاهش ضخامت پوسته مدت زمان سپری شده تا آستانه کمانش دینامیکی کاهش می یابد. شرایط لازم و کافی برای بروز پدیده کمانش دینامیکی به صورت عدم وجود بارگذاری عرضی و اعمال شرط مرزی گیردار است. همچنین وارد نمودن اثرات غیرخطی برای یافتن پاسخ کمانش یافته ضروری است.کلید واژگان: ارتعاشات اجباری, کمانش دینامیکی, دما, روش ریتز, تئوری مرتبه اول برشیIn this article, nonlinear thermomechanical analysis of transient vibrations and buckling stability of shallow composite bicurve shell under thermal loading has been performed. Both the geometric nonlinearity of the structure and the nonlinearity of material properties resulting from temperature changes in the analysis have been used. First-order shear theory and Hamilton's principle were used to derive the crustal motion equations and boundary conditions. In the following, the Ritz method is used to solve these equations. In order to distribute the temperature inside the shell, it is assumed that the temperature changes with time and coordinates only along the thickness. In addition, the effect of important parameters such as the effects of layering order, curvature and thickness of the shell on the temporal evolution of temperature and deflection of flat composite shell and bicurved under thermal boundary conditions has been studied. In order to validate the results, The deflect of center a homogeneous square plate under thermal loading was compared with the research results mentioned in the literature. Also, the results of thermal dynamic buckling of the composite shell under thermal load show that by decreasing the thickness of the shell, the elapsed time until the threshold of dynamic buckling is decreased. The necessary and sufficient conditions for the occurrence of dynamic buckling phenomenon are the absence of transverse loading and the application of the clamped boundary condition. It is also necessary to include nonlinear effects to find the buckling response.Keywords: Forced Vibrations, Dynamic Buckling, Temperature, Ritz Method, First Order Shear Theory
-
تداخل آیرودینامیکی یکی از پدیده هایی است که هنگام عبور دو جسم پرنده از نزدیکی یکدیگر رخ می دهد. در این حالت تغییر توزیع فشار واردشده بر اجسام عبوری از نزدیکی یکدیگر باعث تغییر در نیروهای آیرودینامیکی می شود. در این پژوهش به بررسی عددی میدان جریان بین دوبدنه باریک در فاصله نزدیک و تغییرات فشار در طول آن ها در سرعت های مافوق صوت پرداخته می شود. شبیه سازی به صورت دوبعدی و سه بعدی انجام شده و برای مدل سازی آشفتگی جریان از مدل k-omega sst استفاده شده است. دوبدنه باریک در سرعت های 5/1، 3 و 5/4 ماخ و در فواصل 2، 3 و 4 برابر قطر بدنه یکدیگر در کنار هم قرارگرفته و در دو حالت دارای حرکت نسبی و بدون حرکت نسبی موردبررسی قرار گرفتند. نتایج نشان می دهد با افزایش سرعت جریان آزاد، موج شوک از کمانی به مایل تغییر شکل می یابد و بین دوبدنه منعکس می شود. همچنین با کاهش عدد ماخ جریان و افزایش فاصله بین دوبدنه باریک، موج شوک منعکس شده ضعیف تر می شود. در ماخ 5/1 بازتاب موج شوک بین دوبدنه چندان محسوس نیست درحالی که در ماخ 5/4 موج شوک به خوبی بین دوبدنه بازتاب دارد. در حالت دارای حرکت نسبی دوبدنه باریک، در نقاط بازتاب موج شوک جدایش جریان روی می دهد و تعداد انعکاس موج شوک نسبت به حالت بدون حرکت نسبی کمتر می شود.
کلید واژگان: تداخل آیرودینامیکی, میدان جریان, بدنه باریک, مافوق صوتAerodynamic interference is one of the phenomena that occurs when two flying objects pass near each other. In this case, the change in the pressure distribution on objects passing near each other causes a change in the aerodynamic forces. In this research, the numerical investigation of the flow field between two narrow bodies at a close distance and the pressure changes along them at supersonic speeds is done. The simulation was done in two-dimensional and three-dimensional form, and the k-omega sst was used to model the flow turbulence. The two slender bodies were placed next to each other at speeds of Mach 1.5, 3, and 4.5 and at intervals of 2, 3, and 4 times the diameter of the body. they were examined in two modes with relative motion and without relative motion. The results show that as the free flow velocity increases, the shock wave deforms from bow to oblique and is reflected between the two bodies. Also, as the flow Mach number decreases and the distance between two slender bodies increases, the reflected shock wave becomes weaker. At Mach 1.5 the shock wave reflection between two bodies is not very noticeable, while at Mach 4.5 the shock wave is well reflected between two bodies. In the state of relative motion of two slender bodies, separation occurs at the shock wave reflection points and the number of shock wave reflections decreases compared to the state without relative movement.
Keywords: Aerodynamic Interference, Flow Field, Slender Body, Supersonic -
هدف اصلی از طراحی سیستم کنترل دمای یک ماهواره، تامین دمای مطلوب برای کارکرد صحیح قطعات و مجموعه ماهواره می باشد. با توجه به اینکه ماهواره شرایط سرد و گرم شدیدی در طول ماموریت خود تجربه می کند، انتخاب مواد و پوشش های سطحی برای آن مشکل می شود. طراحی صورت گرفته برای مقابله با شرایط گرم، سبب افزایش توان لازم برای گرم نگه داشتن ماهواره در شرایط سرد شده و این در حالی است که تامین توان گرمایشی مورد نیاز در شرایط سرد برای ماهواره یکی از دغدغه های مهم طراحان می باشد. با توجه به محدودیت-های موجود در سیستم های فضایی در زمینه تامین انرژی، این توان باید بهینه و در حداقل مقدار ممکن باشد. در این مقاله ابتدا روند طراحی سیستم کنترل دما با استفاده از یک نمونه ماهواره شرح داده می شود و در ادامه با استفاده از انتخاب مناسب پوشش های حرارتی از بین پنج پوشش حرارتی که در اختیار طراح قرار دارد، طراحی بهینه صورت می گیرد. در بهینه سازی از روش برنامه ریزی خطی استفاده شده و هدف از بهینه کردن نیز کاهش مقدار توان مصرفی گرمکن در شرایط سرد می باشد. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که دمای ماهواره در شرایط گرم و سرد در محدوده مجاز دمایی قرار می گیرد و با استفاده از این روش، کاهش قابل توجهی در مقدار توان مصرفی گرمکن ایجاد می شود.
کلید واژگان: سیستم کنترل دما, ماهواره, بهینه سازی, گرمکن, پوشش حرارتیThe main design goal of thermal control subsystem is to keep the temperature of the satellite equipment within specified margins. Satellite experienced extreme hot and cold conditions during the mission, so it is difficult to choose the materials and surface coatings for these conditions. If design is done to deal with hot conditions, satellite power for keeping warm in cold conditions is increased and this is while supply of required power for heating the satellite in cold conditions is one of the important design concerns. Due to restrictions in space systems for power supply, the value of power for thermal control subsystem should be optimal. This paper describes the process of designing a thermal control subsystem of small satellites using a simple model. In the present study, the thermal design is done by using the optimal choice for the radiator cover. This design has been done in a way that the least amount of heater power is required. For this purpose, optimization and linear programming have been used. Simulation results show that satellite temperature in warm and cold conditions is in the range and this method significantly reduces the amount of required power heater.
Keywords: Thermal Control Subsystem, Satellite, Optimization, Heater, Surface Finish -
وقوع انواع ناپایداری دینامیکی در سیستم های مکانیکی از مهم ترین عوامل مختل کننده فعالیت در این سازه ها است. لذا، مطالعه دقیق ناپایداری دینامیکی در تیرها، به عنوان یکی از اساسی ترین ساختارهای مهندسی، از اهمیت بالایی برخوردار است. در این مقاله، مساله ناپایداری دینامیکی تیرهای ساخته شده از مواد مدرج یا هوشمند تابعی (FGM) مطالعه شده است. برای این منظور، تیوری تیر برشی مرتبه اول یا تیموشنکو با اثرات غیرخطی بودن هندسی لحاظ شده است. به این ترتیب، مدل پیشنهادی قابلیت تعیین رفتار مکانیکی تیرهای نازک و ضخیم را داراست. با در نظر گرفتن انواع توابع انرژی سیستم و پیاده سازی اصل همیلتون، معادلات حاکم بر مساله به همراه انواع شرایط مرزی متداول به دست آمده است. روش تربیع دیفرانسیلی (DQM) به عنوان یکی از شناخته شده ترین روش های حل عددی مساله به کار گرفته شده و معادلات غیرخطی دیفرانسیلی با مشتقات جزیی به صورت معادل به شکل معادلات دیفرانسیلی با مشتقات معمولی نوشته می شوند. سپس با در نظر گرفتن پاسخ های هارمونیک برای سیستم، معادلات دیفرانسیلی به مجموعه ای از معادلات غیرخطی جبری تبدیل شده اند. در انتها، به منظور مطالعه پارامترهای اساسی، مثال های عددی مختلفی ارایه شده است. نتایج عددی حاصل با مراجع مقایسه شده و به این ترتیب اعتبار فرمول بندی ارایه شده و روش حل موجود مشخص شده است. همچنین مطالعه مقایسه ای میان مدل های سینماتیک خطی و غیرخطی نشان می دهد که اهمیت غیرخطی بودن هندسی مدل کاملا چشمگیر است.کلید واژگان: ناپایداری دینامیکی, ماده مدرج تابعی, سینماتیک غیرخطی, تئوری تیر تیموشنکو, روش حل تربیع دیفرانسیلیVarious types of dynamic instabilities in mechanical systems are one of the most important disruptive factors in such structures. Therefore, an accurate study of dynamic instability in beams, as one of the fundamental engineering structures, is of great importance. In this paper, dynamic instability problem of beams made of Functionally Graded Materials (FGM) is investigated. For this purpose, the first-order shear deformation (or the Timoshenko) beam theory with the effects of geometric nonlinearity is considered. Thus, the proposed model has the ability to determine mechanical behavior of thin and thick beams. By considering the energy functions of the system, and implementing the Hamilton’s principle, the governing equations are obtained along with different types of common boundary conditions. The Differential Quadrature Method (DQM), as one of the best-known numerical methods, is used. The nonlinear partial differential equations are written in the form of equivalent ordinary differential equations. Then, considering the harmonic responses for the system, the differential equations are converted to a set of nonlinear algebraic equations. Finally, in order to study the important parameters, various numerical examples are provided. The obtained numerical results are compared with the literature and thus, the validity of the presented formulation and solution methodology is revealed. Also, a comparative study between linear and nonlinear kinematic models shows that the importance of geometric nonlinearity of the model is quite significant.Keywords: Dynamic instability, Functionally graded material, nonlinear kinematics, Timoshenko beam theory, differential quadrature solution method
-
در این مقاله، برای اولین بار تحلیل غیرخطی ناپایداری دینامیکی سازه انحنادار نسبتا ضخیم معادل چندلایه مرکب بال هواپیما انجام شده است. برای این منظور سازه بال هواپیما به صورت تیر یکسر گیردار انحنادار نسبتا ضخیم در نظر گرفته شده و با استفاده از تیوری برشی مرتبه اول مدل سازی انجام شده است. از روابط غیرخطی کرنش های بزرگ ون کارمن در مولفه های کرنش در محیط منحنی الخط استفاده شده است. یکی از پیچیده ترین مودهای ناپایداری، تحریک محوری محیطی تیر انحنادار تحت بار دینامیکی هارمونیک با وجود مقدار ثابت استاتیکی می باشد. این بارهای استاتیکی (مثبت یا منفی) و ضریب بار هارمونیک دینامیکی رابطه معناداری با بار کمانش استاتیکی دارد. با در نظر گرفتن بار محوری دینامیکی، معادلات دینامیکی حاکم بر سیستم و معادلات شرایط مرزی به کمک اصل همیلتون و روش حساب تغییرات به دست آمده و برای حل آن ها از روش عددی تربیع دیفرانسیلی تعمیم یافته استفاده شده است. همچنین در این مقاله برای اولین بار، با حل دسته معادلات غیرخطی جبری نهایی، ناحیه پایداری تیر انحنادار نسبتا ضخیم به صورت تغییرات فرکانس تحریک برحسب بار دینامیکی تعیین شده است. برای تعیین اثرات پارامترهای مختلف بر فرکانس های طبیعی، بار بحرانی کمانش و محدوده پایداری تیر، حالت های مختلفی شامل انواع مدل های سینماتیکی خطی و غیرخطی، مقادیر متفاوت بار استاتیکی، نسبت طول به ضخامت تیر و شعاع انحنا به همراه انواع تیرهای چندلایه کامپوزیت تخت و انحنادار مورد توجه قرار گرفته اند. به عنوان یکی از مهم ترین دستاوردهای حاصل، نتایج نشان می دهند که در نظر گرفتن ترکیب های متفاوتی از الیاف، میزان خمیدگی و همین طور غیرخطی بودن هندسی ماده حایز اهمیت بوده و تاثیر فراوانی بر پاسخ های پیش بینی شده برای ناحیه ناپایداری دینامیکی خواهد داشت..
کلید واژگان: سازه بال هواپیما, ناپایداری دینامیکی, تیرهای کامپوزیتی, اصل همیلتون, بار بحرانی کمانشIn this paper, for the first time, a nonlinear analysis of the dynamic instability of a relatively thick curved structure equivalent to a composite wing layer is performed. For this purpose, the wing structure of the aircraft is considered as a relatively thick curved beam and modelling has been done using first-order shear theory. Van Carmen's large non-linear strain relationships have been used in strain components in a curved line environment. One of the most complex instability modes is axial excitation of the curved beam under a harmonic dynamic load despite a static constant value. These static loads (positive or negative) and dynamic harmonic load coefficient have a significant relationship with static buckling load. Considering the dynamic axial load, the dynamic equations governing the system and the equations of the boundary conditions are obtained using the Hamilton principle and the method of calculating the changes, and to solve them, the generalized numerical differential squaring method is used. Also in this paper, for the first time, by solving the final algebraic nonlinear equations, the stability region of a relatively thick curved beam is determined as changes in the excitation frequency in terms of dynamic load. To determine the effects of different parameters on natural frequencies, critical buckling load and beam stability range, different modes including different linear and nonlinear kinematic models, different values of static load, length to beam thickness ratio and radius of curvature along with beam types Flat and curved composite layers have been considered. As one of the most important results, the results show that considering different combinations of fibbers, the amount of curvature as well as the geometric nonlinearity of the material is important and will have a great impact on the predicted responses for the dynamic instability region.
Keywords: Aircraft wing structure, Dynamic Instability, Composite beams, Hamilton Principle, Critical buckling load -
در مطالعه حاضر یک حل تحلیلی دقیق برای انتقال حرارت دوبعدی پایا در ساندویچ پانل استوانه ای ساخته شده از گرافیت اپوکسی و فوم پلی یورتان ارایه شده است. ساندویچ پانل در نظر گرفته شده از نوع استوانه ای بوده که در طراحی موشک های زمین به هوا، بسیار پرکاربرد می باشد. انتقال حرارت متقارن محوری در جهت طولی و شعاعی ارایه شده است. یافتن کلی ترین حل ممکن بر مبنای شرایط مرزی پیچیده و مطالعات پارامتری، از جنبه های نوآوری مطالعه حاضر است. برای یافتن کلی ترین حل از دو نرم افزار مطلب و آباکوس استفاده شده که برای این منظور ابتدا استوانه به صورت پایا در نرم افزار آباکوس تحلیل و سپس با استفاده از فرمول های تیوری اشتروم-لیوویل و تبدیل فوریه انتقال حرارت در نرم افزار مطلب بررسی گردیده و نتایج با هم مقایسه می شود. در انتها توزیع درجه حرارت برای هر لایه کامپوزیتی با زاویه الیاف دلخواه بین توزیع درجه حرارت برای زوایای صفر و 90 ارایه شده است.
کلید واژگان: حل تحلیلی, ساندویچ پانل, کامپوزیت, نرم افزار مطلب, انتقال حرارت پایاIn this study, an anlytical exact solution for tow-dimensional steady-state heat transfer in cylindrical sandwich panel made of graphite-epoxy and poly urethane foam is presented. these sandwich panel is cylindrical shape and simulated a ground to air rocket. the symmetry heat transfer in the longitudinal and radial directions is presented. Finding the most possible solution based on complex boundary conditions and parametric studies is one of the innovative aspects of the present study. To find the most complete solution, Matlab and Abaqus software were used. For this purpose, first the cylinder was reliably analyzed in Abaqus software and then using the formulas of Strom-Liouville theory and Fourier transform heat transfer in Matlab software and the results were compared. Finally, the temperature distribution for each composite layer with the desired fiber angle between the temperature distribution for the zero and 90 angles is presented.
Keywords: Artillery weapons, Fractional projectile equation, Shooting method (shooting), Inverse problem -
یک راهکار موجود جهت استفاده از موشک های سوخت جامد تاکتیکی برای منظورهای فضایی افزودن لوله بلست به نازل می باشد. مجهز کردن نازل به لوله بلست علاوه بر ایجاد فضا برای افزودن زیرسیستم های مورد نیاز، امکان پایداری و کنترل ساده تر سامانه را نیز به وجود می آورد. در مطالعه حاضر ابتدا با استفاده از حل عددی، یک نازل سوخت جامد موجود از نقطه نظر هندسی و آیرودینامیکی به منظور دستیابی به عملکرد و راندمان مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. حل عددی انجام شده با استفاده از نرم افزار Fluent بوده و مدل آشفتگی به کار رفته از نوع تنش های رینولدز پنج معادله ای است. به منظور افزودن لوله بلست دو هندسه جدید از نازل مذکور طراحی شده و با توجه به شرایط حاکم بر مسیله، تغییرات سرعت، فشار و درجه حرارت جریان عبوری از نازل مورد بحث قرار گرفته است. با توجه به مشخص بودن دما و فشار محفظه احتراق، خواص گازهای ورودی به نازل با استفاده از نرم افزار تحلیل تعادل شیمیایی محاسبه شده است. نتایج نشان می دهند که افزودن لوله بلست باعث افت فشار کل کمتر از 2 درصد و مقدار ضربه ویژه حدود 3 درصد شده است که با توجه به مزایای به دست آمده قابل قبول است.
کلید واژگان: نازل موشک, طراحی هندسی, طراحی آیرودینامیکی, لوله بلست, بهبود عملکرد, شبیه سازی عددیAn existing solution for using tactical solid fuel rockets for space purposes is to add a blast tube to the nozzle. Equipping the nozzle with a blast tube, in addition to creating space to add the required subsystems, also makes it easier to stabilize and control the system. To get the best performance from a nozzle, various changes must be made to the nozzle structure.In the present study, the existing nozzle is first analyzed from a geometric and aerodynamic point of view using numerical solution in order to achieve performance and efficiency. Then in order to add the blast tube, two new geometries of the mentioned nozzle are designed and according to the prevailing conditions, the changes in velocity, pressure and temperature of the flow through the nozzle have been studied. The results show that the addition of blast tube causes a decrease in total pressure of less than 2%, which is acceptable considering the benefits obtained.
Keywords: Rocket Nozzle, Geometric Design, Aerodynamic Design, Blast Tube, Performance Improvements, Numerical simulation -
استفاده از مواد جدید با خواص مکانیکی و فیزیکی مناسب در سازه های هوایی می تواند جایگزین مناسبی برای موادی که به صورت معمول (آلیاژهای آلومینیوم، کامپوزیتها و...) استفاده می شوند، باشد. استفاده از آلیاژهای منیزیم برای کاربردهای مختلف و پیش بینی رفتار آنها در نرم-افزارهای شبیه سازی نیازمند شناسایی کامل و دقیق خواص و پارامترهای مکانیکی ماده می باشد. یکی از این روش های شناسایی، روش همبستگی تصاویر دیجیتالی می باشد. در این تحقیق ابتدا ورق منیزیم در جهات مختلف نورد تهیه و سپس با استفاده از روش همبستگی تصویر دیجیتال دوبعدی، توزیع کامل میدان کرنش در طی آزمون کشش تک محوره در جهات مختلف نورد استخراج و در انتها کرنش در سه جهت طول، عرض، ضخامت و ضریب ناهمسانگردی بر حسب کرنش موثر محاسبه شد. علاوه بر این، برای اولین بار با استفاده از روش میدان مجازی، ثوابت الاستیک و پلاستیک نظیر مدول الاستیسیته، نسبت پواسون، ضریب استحکام، توان کارسختی و تنش تسلیم برای ورق منیزیم در جهات مختلف نورد محاسبه شد.
کلید واژگان: آلیاژ منیزیم, روش همبستگی تصاویر دیجیتال, خواص الاستیک و پلاستیکThe use of new materials with suitable mechanical and physical properties in aerial structures can be a good alternative to materials that are commonly used (aluminum alloys, composites, etc). The use of magnesium alloys for various applications and predicting their behavior in simulation software requires complete and accurate identification of the properties and mechanical parameters of the material. One of these identification procedures is digital image correlation method. In this research, the first magnesium plate is prepared in different directions of rolling and then using two-dimensional digital image correlation method, the complete distribution of strain field during uniaxial tensile test in different directions of rolling is extracted and finally strain in three directions of length, width, thickness and anisotropy coefficient in terms of effective strain were calculated. Furthermore, for the first time using the virtual field method, elastic and plastic constants such as modulus of elasticity, Poisson ratio, strength coefficient, strain hardening exponent and yield stress for magnesium sheet in different directions of rolling were calculated.
Keywords: Magnesium alloy, DIC Method, Elastic, Plastic Properties -
نقش نازل در پایداری و هدایت پذیری بسیار اساسی بوده و نوع طراحی نازل تاثیر بسیار زیادی در کارایی موشک دارد. در تحقیق حاضر جهت ایجاد پایداری و کنترل ساده تر موشک و استفاده از فضای ایجاد شده برای اضافه کردن زیر سیستم ها، افزودن لوله بلست و عایق-بندی حرارتی و محاسبه ضخامت آن مد نظر می باشد. بدین منظور یک نازل نمونه راکت سوخت جامد موجود به منظور افزودن لوله بلست جهت استفاده در حمل کننده های فضایی در نظر گرفته شده است و به صورت عددی مورد تحلیل قرار گرفته است. سپس دو طرح جدید از نازل با و بدون استفاده از لوله بلست ارایه و از نقطه نظر طراحی حرارتی با استفاده از روابط موجود به صورت تحلیلی، ضخامت عایق ها در هر حالت محاسبه شده و شبیه سازی بر اساس آن صورت گرفته است. در نهایت یک آنالیز انتقال حرارت دو بعدی گذرا در دستگاه فیزیکی استوانه ای برای نقاط درون پوسته نازل(پشت لاینر و عایق) انجام شده است. نتایج تحقیق نشان می دهد که افزایش ضخامت عایق تا حد خاصی باعث کاهش دمای پوسته نازل می-گردد. در نازل همگرا-واگرای طراحی شده با لوله بلست این مقدار در قسمت همگرا 11/0، در لوله بلست 07/0 ، در گلوگاه 068/0 و در قسمت واگرا 11/0 بهینه ضخامت عایق می باشد. همچنین نتایج نشان می دهد که برخلاف قسمت همگرای نازل،در قسمت های گلوگاه، لوله بلست و واگرا بعد از عبور از ضخامت موثر عایق، دیگر گذشت زمان تاثیر قابل محسوسی بر دمای پوسته نازل ندارد.
کلید واژگان: نازل موشک, لاینر حرارتی, عایق بندی, لوله بلست, بهبود عملکردThe role of the nozzle in stability and guidance is very basic and the type of nozzle design has a great impact on the performance of the missile. In the present study, in order to create stability and easier control of the missile and to use the space created to add subsystems, it is intended to add blast tube and thermal insulation and calculate its thickness. For this purpose, a sample nozzle of the existing solid fuel rocket has been considered to add a blast tube and has been numerically analyzed. Then, two new designs of nozzles with and without using blast tube are presented and Using the existing relations analytically, the thickness of the insulators in each case is calculated and The simulation is based on it. Finally, a transient two-dimensional heat transfer analysis was performed in cylindrical coordinates for points inside the nozzle shell (behind the liner and insulation). The results show that increasing the thickness of insulation to a certain extent reduces the temperature of the nozzle shell. In the convergent-divergent nozzle designed with blast tube, this value is 0.11 in the convergent part, 0.07 in the blast tube, 0.068 in the throat and 0.11 in the divergent part. The results also show that unlike the convergent part of the nozzle, in the throat, blast and divergent parts, after passing the effective insulation thickness, the passage of time no longer has a significant effect on the nozzle shell temperature.
Keywords: Rocket Nozzle, Thermal Liner, Insulation, Blast Tube, Performance Improvements -
در این مقاله، تحلیل ارتعاشات و پایداری پانل هدفمند ساندویچی چندلایه تقویت شده با نانوصفحات گرافن و محصورشده با لایه های پیزوالکتریک تحت تاثیر نیروی آیروالاستیک مطالعه شده است. پانل ساندویچی چندلایه دو جهت انحنادار از مواد متخلخل که با نانو صفحات گرافنی تقویت شده اند، در نظر گرفته می شود. نانوصفحات گرافن به صورت های یکنواخت و غیریکنواخت و همچنین سه نوع توزیع تخلخل هدفمند که به صورت لایه و پیوسته در راستای ضخامت تغییر می کند فرض شده است. این سازه همواره تحت تاثیر جریان خارجی سیال که با تیوری پیستون مدل سازی می شود در نظر گرفته شده است. برای استخراج معادلات حاکم بر حرکت به همراه شرایط مرزی از اصل توسعه یافته همیلتون با در نظر گرفتن تیوری مرتبه بالا استفاده شده است. برای گسسته سازی معادلات با مشتقات جزیی به معادلات با مشتقات معمولی، از روش گلرکین استفاده می شود. تاثیر مواد پیشرفته شامل الگوهای مختلف توزیع تخلخل، ضرایب تخلخل، توزیع یا پراکندگی نانو صفحات گرافن، مقدار کسر وزنی آن ها و همچنین، تاثیر ابعاد هندسی سازه بر روی ارتعاشات و ناپایداری های دینامیکی سازه ها مطالعه می شوند.کلید واژگان: ارتعاشات و پایداری, پانل ساندویچی, جریان سیال مافوق صوت, لایه های پیزوالکتریکIn this study, the vibration and stability analysis of functionally graded (FG) doubly curved panels reinforced with nano-graphene platelets (NGPLs) embedded by piezoelectric layers under the influence of aeroelastic force are investigated. Multilayer sandwich doubly curved panel makes of porous materials reinforced with nano-graphene platelets are considered. The NGPLs are assumed to be uniform and non-uniform distribution, as well as three types of targeted porosity distribution that change continuously along the thickness in each layer. This structure is always under influence of external fluid flow and modeled by the piston theory. Based on the higher-order shear deformation theory, the governing equations of motion of doubly curved panels reinforced with NGPL are obtained using extended Hamilton’s principle. Galerkin method is employed to transform the partial differential equations of motion into the ordinary equations. The effect of advanced materials including various patterns of porosity distribution, porosity coefficients, distribution or dispersion of nano graphene platelets, NGPL weight fraction, as well as the effect of structural geometric dimensions on vibrations and dynamic instabilities of structures are studied.Keywords: Vibration, Stability, Sandwich Panel, Supersonic Fluid Flow, Piezoelectric Layers
-
در پژوهش حاضر به طراحی بهینه یک جاذب شوک نیمه فعال مجهز به شیر MR به منظور کاربرد در ارابه فرود اصلی هواپیما پرداخته می شود. در فاز اول این طراحی، ابتدا در حالت غیر فعال بودن جاذب و بر مبنای معیار طراحی نمودار نیرو - جابجایی و در نظر گرفتن یک مقدار بیشینه فشار گاز، ابعاد سیلندر اصلی، سیلندر پیستون، عرض اوریفیس، شعاع و طول شیر مشخص می گردند. در ادامه و در فاز دوم طراحی، با استفاده از اطلاعات به دست آمده در فاز اول و بر مبنای معیارهای عملکردی شیر MR و اصل عدم اشباع مغناطیسی شیر در استفاده حداکثری از ظرفیت کاری سیال MR، طراحی بهینه شیر MR در حجم ثابت شیر و حالت فعال بودن جاذب شوک صورت می پذیرد. در مسیر طراحی اثر پارامترهای هندسی بر روی نیروی جاذب شوک نیز مورد بررسی قرار گرفته و نشان داده می شود که عرض اوریفیس موثرترین و حساس ترین پارامتر هندسی در این رابطه می باشد. طراحی بهینه جاذب شوک MR ارابه فرود اصلی هواپیما بر اساس معیارهای عملکردی شیر MR و همچنین بررسی اثر پارامترهای هندسی شیر MR بر روی نیروهای جاذب شوک و خواص مغناطیسی شیر از جمله نوآوری های پژوهش حاضر می باشد. با توجه به اهمیت و کاربرد جاذب شوک MR، نتایج و دست آوردهای پژوهش حاضر می تواند علاوه بر مورد خاص مورد مطالعه یعنی ارابه فرود هواپیما، در سایر صنایع نیز مورد استفاده قرار گیرد.
کلید واژگان: جاذب شوک, جاذب شوک MR, ارابه فرود هواپیما, طراحی بهینهIn the present study, optimum design of a semi-active oleopneumatic shock absorber equipped with MR valve in order to use in the airplane main landing gear will be discussed. In the first phase of design, based on the force-displacement diagram design criterion and considering a maximum value of gas pressure, dimensions of the main cylinder, piston cylinder, orifice width, valve radius, and length are determined in the passive state of shock absorber. In the following and in the second phase of design, by the use of obtained information from the first phase, and according to performance criteria of MR valve and the principle of using the maximum working capacity of MR fluid without magnetic saturation of MR valve, the optimum design of MR valve in the constant volume and the active state of shock absorber will be done. In the design procedure, the effect of geometric parameters on shock absorber force is also examined and will be shown that orifice width is the most effective and sensitive geometric parameter in this regard. Optimum design of airplane main landing gear MR shock absorber based on performance criteria of MR valve and investigating the effect of MR valve parameters on shock absorber forces and magnetic properties of valve are the novelties of this research. Due to the importance and the application of MR shock absorber, the results and the achievements of the present study can be used in other industries, in addition to the airplane landing gear as a specific case study.
Keywords: Oleopneumatic shock absorber, MR shock absorber, Airplane landing gear, Optimum Design -
در این مقاله، تحلیل های ارتعاشات و فلاتر مافوق صوت پانل های ساندویچی ذوزنقه ی مطالعه شده است. پانل ذوزنقه ی هدفمند به همراه پانل ساندویچی تقویت شده با نانو صفحات گرافن در نظر گرفته شده است. فرض می شود که نانو فیلرهای صفحات گرافن در ماتریس به دو صورت یکنواخت و غیریکنواخت در راستای ضخامت توزیع شده است. الگوهای توزیع UD، FG-X ، FG-V، FG-O و FG-A در نانو صفحات گرافن هستند. بر اساس تیوری های مرتبه بالا کانت، معادلات دینامیکی از پانل های ساندویچی تقویت شده با نانوصفحات گرافن با استفاده از اصل توسعه یافته همیلتون به دست آمده اند. فشار دینامیکی مطابق با تیوری شبه پایدار مافوق صوت پیستون حدس زده می شود. سپس، با استفاده از یک تبدیل مختصات، معادلات حاکم و شرایط مرزی از مختصات اصلی به مختصات جدید محاسباتی تبدیل می شوند. در نهایت، روش مربعات دیفرانسیلی برای به دست آوردن فرکانس های طبیعی، شکل مودها و فشار آیرودینامیکی بحرانی استفاده می شود. تاثیر توزیع مختلف تخلخل، ضرایب تخلخل، توزیع نانو صفحات گرافنی، مقدار کسر وزنی، هندسه نانوفیلرهای نانوصفحات گرافن و ابعاد هندسی بر روی فرکانس های طبیعی و رفتار ناپایداری سیستم مطالعه می شود.کلید واژگان: ارتعاشات, پانل ساندویچی, مواد پیشرفته, جریان سیال مافوق صوتIn this article, vibration and supersonic flutter analyses are studied for trapezoidal sandwich panels. Functionally graded trapezoidal panel as well as reinforced sandwich panel by graphene nano platelets are considered. It is assumed that the graphene platelet (GPL) nanofillers are distributed in the matrix either uniformly or non-uniformly in the direction of thickness. UD, FG-X, FG-V, FG-O and FG-A are the distribution patterns of GPLs. Based on the Kant higher-order theories, the dynamic equations of sandwich panels reinforced with graphene nanoplates are obtained using extended Hamilton’s principle. Dynamic pressure is estimated according to the quasi-stable theory of supersonic piston. Then, using a transformation of coordinates, the governing equations and boundary conditions are converted from the original coordinates into new computational ones. Finally, the differential squares method (DQM) to obtain the natural frequencies, the shape of the modes, and the critical aerodynamic pressure is used. The effect of different porosity distribution, porosity coefficients, distribution of graphene nanoplates, weight fraction, geometry of graphene nanofillers and geometric dimensions on natural frequencies and system instability behavior are studied.Keywords: vibration, Sandwich Panel, Functionally Graded Material, Supersonic flow
-
در این مقاله ارتعاشات آزاد و اجباری پوسته استوانه ای ساندویچی مرکب با تقویت کننده های متعامد با استفاده از تیوری مرتبه بالا مورد تحلیل قرار گرفته است. سازه ساندویچی مذکور از دو رویه کامپوزیتی ارتوتروپیک و یک هسته انعطاف پذیراز جنس فوم و تقویت کننده های طولی و محیطی تشکیل شده است. رویه ها و هسته کاملا به یکدیگر چسبیده می باشند و جابجایی نسبی بین آن ها در محل اتصال وجود ندارد. جهت تحلیل این پوسته تحت شرایط مرزی دو سر ساده، جابجایی رویه ها بر مبنای تیوری مرتبه سوم کانت و در هسته از مدل دوم فروستیگ استفاده شده است. از روش ریلی ریتز جهت حل ارتعاشات آزاد و روش مود های فرض شده جهت تحلیل ارتعاشات اجباری استفاده شده است. در بخش ارتعاشات اجباری بارگذاری سینوسی به صورت یکنواخت و شعاعی بر پوسته اعمال می گردد. شبیه سازی ارتعاشات پوسته ساندویچی تقویت شده با نرم افزار آباکوس انجام شده است. در نهایت اثر پارامترهای مختلف از جمله نسبت طول به شعاع، نسبت ضخامت به شعاع، ضخامت هسته به ضخامت کل، ساختار و جنس رویه ها و هسته بر پاسخ ارتعاشی سازه مورد بررسی قرار گرفته است. صحه گذاری نتایج ارتعاشات آزاد و اجباری به دست آمده از تحلیل حاضر با نتایج دیگر مراجع و نرم افزار آباکوس مقایسه گردید.
کلید واژگان: ارتعاشات آزاد, ارتعاشات اجباری, پوسته ساندویچی, تقویت کننده های متعامد, تئوری مرتبه بالاIn this paper, free and forced vibrations of a cylindrical sandwich shell with orthogonal stiffeners using high-order theory were analyzed. The sandwich structure is consists of two orthotropic composite face sheets and a flexible foam core and longitudinal and environmental stiffeners. The face sheets and core are perfectly glued together and there is no relative displacement between them at the interfaces. To analyze this shell under simply supported boundary conditions, the face sheets’ displacements are based on Kant's third-order theory and in the core, the second Frostig’s model is used. The Rayleigh-Ritz method to solve free vibration and the assumed modes method to analyze forced vibration were used. In the forced vibrations section, sinusoidal loading is applied uniformly and radially to the shell. The vibrations of the stiffened sandwich shell are simulated with Abaqus software. Finally, the effect of various parameters as length to radius ratio, thickness to radius ratio, core thickness to total thickness, structure and material of face sheets and core on the vibration response of the structure has been investigated. To validate, the results of free and forced vibrations obtained from the present analysis were compared with the results of other references and Abaqus software.
Keywords: Free Vibrations, Forced Vibrations, Sandwich Shell, Orthogonal Stiffeners, High-Order Theory -
آلیاژ های حافظه دار عنوان گروهی از مواد هوشمند می باشند که خواص متمایز و برتری نسبت به سایر آلیاژها دارند. رفتار تنش- کرنش این مواد دو پدیده غیرخطی خاص را در برمی گیرد، اثر حافظه داری و اثر شبه الاستیک. رفتار آلیاژ طی این دو اثر به گونه ای است که بعد از ورود آن به حالت پلاستیک، ماده شکل اولیه خود را بازیابی خواهد کرد. پژوهش انجام شده بر پایه مدل سازی این دو رفتار آلیاژهای حافظه دار در نرم افزار آباکوس و با استفاده از کد یومت می باشد. شبیه سازی کمانش و پس کمانش پانل های ساندویچی از مواردی است که در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته اند. تهیه کد یومت خواص آلیاژ حافظه دار امکان هرگونه استفاده از امکانات آباکوس جهت تحلیل رفتار سازه های هوشمند ساخته شده با آلیاژ حافظه دار را برای طراح فراهم می سازد. همچنین در این پژوهش، ابتدا نیروی بحرانی کمانش پنج مود اول به ازای درصدهای متفاوت آلیاژ در پوسته ها و هسته مطالعه شده و سپس اثرات تغییر درصد حجمی آلیاژها، فاصله از محور خنثی، تغییر زوایای الیاف و اثر کرنش اولیه آلیاژ حافظه دار بر پایداری و رفتار پس از کمانش مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی ها نشان از ایجاد تغییرات زیاد آلیاژ حافظه دار روی نتایج به دلیل تنش بازیابی بزرگی که در حین تغییر فاز ایجاد می کنند، را دارد.
کلید واژگان: آلیاژهای حافظه دار, پانل ساندویچی, کمانش, پس کمانش, زیربرنامه یومتShape Memory Alloys (SMAs) are a group of intelligent materials which have distinct and superior properties compared to other alloys. The stress-strain behavior of these materials involves two specific nonlinear phenomena, namely the Shape Memory effect and the quasi-elastic effect. The behavior of the alloy whilst subject to these two phenomena is such that after it enters the plastic state, the material will regain its original form. The research is based on the modeling of these two behaviors of memory alloys in the ABAQUS software using UMAT code. In this study, the simulation of buckling and post-buckling of sandwich panels have been investigated. Preparing a UMAT memory alloy properties code, enables the designer to use any ABAQUS features to analyze the behavior of smart structures made with the shape memory alloy. Also, in this research, the first buckling critical force of the first five modes for different percentages of the alloy in the shell and core have been studied, and then the effects of volumetric percentage change of alloys, distance from neutral axis, fiber angle variations, and finally stability and post-buckling behavior of the memory alloy as the result of initial strain have been investigated. The investigations have shown large changes in the shape memory alloy due to the great recovery stress during the phase shift.
-
هدف اصلی این پژوهش، طراحی یک سامانه میکرودمش به جهت کاهش نیروی پسا یک هواپیما با ایرفویل فوق بحرانی SC(2)-0710 می باشد. به همین منظور، جریان متلاطم زیرصوت اطراف ایرفویل، توسط نرم افزار فلوینت شبیه سازی شده است. شبیه سازی عددی در شرایط گشت زنی و در محدوده عدد ماخ بین 4/0 تا 6/0 و زاویه حمله بین 0 تا 3 درجه بررسی گردیده است. جریان متلاطم با به کارگیری مدل توربولانسی SST k-ω شبیه سازی شده و برای اعمال روش میکرودمش کد UDF به زبان برنامه نویسی C نوشته شده است. نتایج عددی به دست آمده با نتایج آزمایشگاهی و عددی در دسترس مقایسه شده اند و تطابق قابل قبولی با یکدیگر داشته اند. نتایج نشان داد که ضریب پسا اصطکاکی با افزایش ضریب دمش کاهش می یابد. از طرفی، در زوایای حمله 0 تا 2 درجه، افزایش ضریب دمش سبب افزایش ضریب پسا فشاری ایرفویل با میکرودمش نسبت به ایرفویل بدون آن شده است. درواقع، میکرودمش تاثیر معکوسی بر روی میدان فشار اطراف ایرفویل ایجاد کرده است. نتایج برای شش موقعیت قرارگیری میکرودمش بررسی گردید. مشاهده شد که بیشترین کاهش ضریب پسای کل در حالتی رخ داده است که میکرودمش در نزدیکی لبه حمله و در قسمت سطح فشار قرار گیرد. همچنین، مشاهده گردید که نیروی برا با اعمال میکرودمش کاهش می یابد، اما موقعیت انتخاب شده، کمترین اثر را در کاهش ضریب برا دارد. همچنین، نتایج نشان داد که در زاویه حمله 3 درجه، مناسب ترین نتایج (یعنی کمترین مقدار نیروی پسا) به دست آمده است. درنهایت، پس از بررسی های عددی انجام شده، سیستم موردنظر، طراحی شده و نقشه های مونتاژ و دمونتاژ آن ارایه شده اند.کلید واژگان: کنترل جریان, میکرودمش, جریان متلاطم, ایرفویل فوق بحرانی SC(2)-0710, کاهش نیروی پساThe main purpose of this study is to design a microblowing system to reduce the drag force of an aircraft with SC(2)-0710 supercritical airfoil. For this purpose, the subsonic turbulent flow around the airfoil is simulated by the Fluent software. The numerical simulation has been investigated in cruise conditions at the Mach number of 0.4-0.6 and attack angle of 0º-3º. The turbulent flow is simulated using the SST k-ω turbulent model, and the UDF code is written in C programming language to apply the microblowing technique. The numerical results have been compared with the available experimental and numerical data, and they have had in accordance with each other. The results showed that the friction drag coefficient decreases with increasing the blowing fraction. On the other hand, in attack angle of 0º-2º, the increase in blowing fraction causes to increase the pressure drag coefficient of the airfoil with its microblowing compared to the airfoil without it. In fact, the microblowing has created the reverse effect on the pressure field around the airfoil. The results have been examined for six microblowing positions. It was detected that the greatest reduction in the total drag coefficient has occurred when microblowing has been located near the leading edge on the suction side. Also, it was observed that the lift force decreases by applying the microblowing, but the selected position has the least effect on reducing the lift coefficient. Besides, the results showed that the suitable results (that is, the lowest drag force) have been attained at the attack angle of 3º. Finally, after the numerical studies, the proposed system is designed, and assembly and disassembly maps have been provided.Keywords: Flow control, Microblowing, Turbulent Flow, SC(2)-0710 supercritical airfoil, Reduction of drag force
-
انرژی ارتعاشی در تماس مستقیم با اعضاء مختلف بدن، در محدوده فرکانسی خاص می تواند مخاطره آمیز باشد. از طرفی مانورهایی که خلبان در حین پرواز انجام و شتاب های ناگهانی g که به هواپیما وارد می شود بر روی سر و گردن، ستون فقرات و دیگر اعضاء بدن اثرات نامطلوبی داشته و باعث اختلال در اعمال فیزیولوژیکی و روانی خلبان می گردد. در این تحقیق ابتدا با انتخاب یک مدل مناسب از بدن انسان و سپس با استخراج معادلات حرکت، با استفاده از نرم افزار متلب معادلات جابجایی، سرعت و شتاب برای هر یک از اعضاء بدن به دست آمده است. کار جدید در این تحقیق قرار دادن مدل بر روی صندلی با تشکچه از جنس فوم، تشکچه از جنس مواد ویسکوالاستیک و تشکچه از جنس مواد ویسکوالاستیک با وجود سیستم تعلیق صندلی خلبان که دارای فنر و میراکننده غیر خطی می باشد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که در شتاب g بالا سیستم تعلیق خلبان دارای بهترین عملکرد در میرا کردن و جذب انرژی سیستم را دارد. برای حرکت های کوچک که در فرکانس های پایین در محدوده 0 تا 30 هرتز اتفاق می افتد سیستم تعلیق صندلی جواب گو نیست و برای بررسی این حالت باید با استفاده از توابع بیودینامیک و رسم نمودارهای آنها در دو حالت بدن در حالت نشسته و بدن در حالت نشسته بر روی تشکچه از جنس فوم مورد بررسی قرار گرفته شود. در این حالت نتایج نشان می دهد که در نمودار جرم ظاهری استفاده از تشکچه از جنس فوم باعث شیفت پیک این نمودار از فرکانس در محدوده ی 5 هرتز به فرکانس در محدوده ی 13 هرتز می رسد. بنابراین وجود تشکچه برای حفظ سلامتی کاملا الزامی است.کلید واژگان: سیستم تعلیق خلبان, توابع بیودینامیکی, انتقال پذیری, جرم ظاهری, امپدانس مکانیکیVibratory energy in direct contact with different members of the body, in a certain frequency range, can be risky. On the other hand, the maneuvers that the pilot conducted during the flight and the sudden accelerations of g entering the plane on the head and neck, the spinal cord and other organs of the body have adverse effects and disrupt the physiological and psychological actions of the pilot. The first, in this research by choosing a suitable model of the human body and then by extracting the motion equations, using the MATLAB software, the displacement, velocity and acceleration equations for each member of the body are obtained. The new work in this research is putting on the model of seat with cushion made of foam, cushion made of viscoelastic and with cushion made of viscoelastic despite the pilot's seat suspension system that has a non-linear springs and dampers. The results indicate that at high acceleration of g, the pilot's suspension system has the best performance in damping and absorbing the energy of the system. For small movements that at low frequencies in the range of 0 to 30 Hz are occurred, the seat suspension system is not responding and to check this state, we must examine the functions of biodynamics and plotting them in two states of the body in sitting position and body in sitting position on a foam pad. In this case, the results indicate that in the apparent mass diagram, the use of cushion made of foam caused peak shift in this chart from a frequency in the range of 5 Hz to a frequency in the range of 13 Hz. Therefore, the presence of cushion for health is absolutely necessary.Keywords: Pilot suspension system, biodynamic functions, seat-to-head transmissibility, driving-point mechanical impedance, apparent mass
-
در این تحقیق محفظه احتراق موتور پیشرانه مایعبه صورت عددی و با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی شبیه سازی شده است. پس از شبیه سازی، چندین روش شامل استفاده از بافل درون محفظه احتراق، نانوکاتالیست و افزایش نسبت هم ارزی به منظور بهبود احتراق پیشنهاد شده اند. در هریک از این روش ها، دمای احتراق، کسر جرمی سوخت و اکسیدکننده، کسر جرمی محصولات احتراق و کسر جرمی آلاینده ها محاسبه و با محفظه ساده مقایسه شده است. نتایج نشان داد که استفاده از این روش ها به صورت میانگین موجب افزایش گرمای احتراق به میزان 36/28 درصد، کاهش کسر جرمی سوخت به میزان 91/27 درصد، افزایش کسر جرمی محصولات احتراق کامل شامل آب و نیتروژن و کاهش کسر جرمی آلاینده ناکس به میزان 85/26 درصد می شود که آلاینده ناکس به عنوان محصول احتراق ناقص می باشد و به طورکلی کاهش آن نشان دهنده احتراق بهتر است.
کلید واژگان: محفظه احتراق, تراست, دینامیک سیالات محاسباتی, نانوکاتالیستIn this research, the combustion chamber of the liquid propellant engine has been simulated numerically by the computational fluid dynamics (CFD) method. After the simulation, several methods have been proposed to improve the combustion. These include using baffle inside the combustion chamber, increasing the equilibrium ratio and the nano catalyst. In each of these methods, the combustion temperature, mass fraction of fuel and oxidizer, mass fraction of combustion products and mass fraction of pollutants were calculated and compared with a simple chamber. The results showed that using these methods increases the combustion heat by 28.36%, reduces fuel mass fraction by 27.91%, increases mass fraction of complete combustion products including water and nitrogen, and reduces NOx pollutant mass fraction by 26.85 as it is known that NOx pollutant is a product of incomplete combustion and generally reducing it results in better combustion.
Keywords: Combustion chamber, Thrust, Computational Fluid Dynamics, Nano Catalyst -
In this article, the vibrational behavior of a spinning cylindrical thick shell carrying spring- mass systems and conveying viscos fluid flow under various temperature distributions is investigated. This structure rotates about axial direction and the formulations include the coriolis and centrifugal effects. In addition, this system is conveying viscous fluid, and the related force is calculated by modified Navier–Stokes relation considering slip boundary condition and Knudsen number. The modeled cylindrical thick shell, its equations of motion, and boundary conditions are derived by the principle of minimum total potential energy and based on a new three-dimensional refined higher-order theory (RHOST). For the first time in the present study, attached mass-spring systems has been considered in the rotating cylindrical thick shells conveying viscous fluid flow. The accuracy of the presented model is verified with previous studies. The novelty of the current study is consideration of the rotation, various temperature distributions, mass-spring systems and conveying viscous fluid flow implemented on proposed model using RHOST. Generalized differential quadrature method (GDQM) is presented to discretize the model and to approximate the governing equations. In this study the simply supported conditions has been applied to edges and cantilever boundary conditions has been studied in x=0, L. Finally, the effects of the velocity of viscous fluid flow, angular velocity, temperature changes and spring-mass systems on the critical speed, critical velocity, critical temperature and natural frequency of the structure are investigated.
Keywords: Various temperature distributions, Spring-mass systems, Cantilever cylindrical thick shell, Viscous fluid flow, Spinning -
در این مقاله برای اولین بار، با استفاده از تئوری مرتبه بالای بهبودیافته پنل های ساندویچی به تحلیل ارتعاشات آزاد و کمانش پنل ساندویچی استوانه ای با هسته انعطاف پذیرو رویه ها با وجود لایه های روغن هوشمند مغناطیسی برای شرایط مرزی دو سر لولا پرداخته شده است. به منظور صحه گذاری، نتایج به دست آمده با نتایج مدل سازی پنل ساندویچی استوانه ای شکل در نرم افزار المان محدود ABAQUS مقایسه شده است. در این مطالعه، تاثیر شدت میدان مغناطیسی و پارامترهای فیزیکی مانند نسبت ضخامت هسته به ضخامت کل پنل، نسبت ضخامت لایه روغن هوشمند مغناطیسی به ضخامت کل پنل و زوایه ی الیاف بر فرکانس طبیعی، بار کمانش و ضرایب استهلاک بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که فرکانس های طبیعی، بارهای بحرانی کمانش (مقادیر ویژه) و تغییر شکل های مودال عرضی (بردارهای ویژه) برای استوانه ساندویچی با لایه های روغن هوشمند مغناطیسی در رویه های پنل ساندویچی استوانه ای و هسته انعطاف پذیر، به صورت جدی متاثر از شدت میدان مغناطیسی حاکم می باشد.کلید واژگان: بار بحرانی کمانش, میدان مغناطیسی, لایه روغن MR, فرکانس طبیعی, ضریب استهلاک, مواد هوشمندIn this paper, at the first time, free vibration and buckling analysis of the cylindrical sandwich panels whit flexible cores and Magneto-Rheological Fluid Layers for simply supported boundary conditions are studied based on an improved higher order sandwich panel theory. In order to validate the results, the obtained results were compared with those obtained using finite element ABAQUS software. In this investigation, the effects of magnetic field, geometrical parameters such as the length to radius ratio, the core thickness to panel thickness ratio, MR layer thickness to panel thickness ratio and Fiber angle on the natural Frequency, buckling Load and loss factors of sandwich structure were investigated. The results suggest that the natural frequencies, critical buckling loads (eigen values) and the modal transverse displacements (eigen vectors) of the cylindrical sandwich panels whit flexible cores and Magneto-Rheological Fluid Layers in the face sheets are strongly influenced by the intensity of the applied magnetic field.Keywords: Critical buckling load, Magnetic field, MR fluid layer, Natural frequency, Loss factor, Smart Material
-
در این پژوهش رفتار یک پانل ساندویچی استوانه ای شکل با هسته انعطاف پذیردر شرایط مرزی مختلف که تحت اثر نیرو تعقیب کننده واقع شده، مورد مطالعه قرارگرفته است. برای این منظور با استفاده از تئوری مرتبه اول برشی و اصل همیلتون معادلات حاکم استخراج و از روش تربیع تفاضلی تعمیم یافته حل شده اند. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با در نظر گرفتن سادگی روش حاضر نسبت به سایر روش ها در تحلیل مسائل پایداری پنل ساندویچی استوانه ای شکل، نتایج حاضر از دقت قابل قبولی برخوردار است. همچنین بررسی نتایج نشان می دهد که پدیده فلاتر در شرایط مرزی یکسر گیردار و یکسر آزاد رخ می دهد و در شرایط مرزی دیگر تنها پدیده دیورژانس یا کمانش استاتیکی رخ می دهد. یکی دیگر از نتایج قابل توجه این است که افزایش تعداد لایه های کامپوزیت باعث می شود پدیده فلاتر در پانل ساندویچی استوانه ای با هسته انعطاف پذیر، دیرتر به وقوع بپیوندد.
کلید واژگان: فلاتر, نیروی تعقیب کننده, پانل ساندویچی استوانه ای, روش تربیع تفاضلی تعمیم یافته, پایداری دینامیکیIn this research, behavior of a cylindrical sandwich panel with the flexible core in different boundary conditions, under the influence of follower force are studied. For this purpose, using the theory of the first-order shear deformation, and the principle of Hamilton, the governing equations have been extracted and by using generalized differential quadrature method (GDQM)are solved. The obtained results indicate that by considering simplicity of present method compared to the other methods in the analysis of stability problems of the cylindrical sandwich panel, the present results have the acceptable accuracy.Also, the results review show that the flutter phenomenon occurs in the free and clamp boundary conditions and for other boundary conditions only the divergence phenomenon or static buckling occurs.Another significant result is that increasing the number of composite layers, makes the flutter phenomenon in the cylindrical sandwich panel with the flexible core occurs later
Keywords: Flutter, Follower force, cylindrical sandwich panel, Generalized differential quadrature method, Dynamic stability -
در این تحقیق برای اولین بار تاثیر پارامترهایی نظیر سفتی موضعی هوشمند و ابعاد جسم متصله هوشمند حافظه دار در رفتار دینامیکی ورق های ضخیم با حضور جسم متصله هوشمند حافظه دار بررسی شده است. در بدست آوردن معادلات حاکمه ی حرکت این ورق از تئوری مرتبه بالای 12 مولفه ایی گارک- کانت استفاده شده است که در این حالت اثرات ناشی از آلیاژهای حافظه دار و سفتی موضعی جسم متصله در نظر گرفته شده و در ادامه معادلات ارتعاشی ورق حامل جسم متصله هوشمند دارای آلیاژ حافظه دار با استفاده از اصل همیلتون بدست آورده شده است. به جهت گسسته سازی سیستم از روش گلرکین استفاده گردیده و سپس ماتریس های سفتی و جرمی سیستم مذکور برای دستیابی به یک مسئله ارتعاشی استاندارد مقادیر ویژه استخراج شده است. فرکانس های ارتعاشی سیستم محاسبه شده با نتایج مقالات و مجلات معتبر مقایسه و اثر پارامترهای مختلف ورق ضخیم ارزیابی شده است. نتایج حاصله نشان می دهد در نظر گرفتن سفتی موضعی جسم متصله ناشی از اثر آلیاژهای حافظه دار و سفتی خود ورق، نقش قابل ملاحظه ایی در رفتار ارتعاشاتی ورق ها دارد به گونه ایی که در صورت عدم فعالسازی مناسب هر یک از پارامترهای مختلف آلیاژ حافظه دار و یا در نظر نگرفتن سفتی جسم متصله هوشمند حافظه دار تغییرات در پاسخ های سیستم قابل ملاحظه خواهد بود. همچنین ابعاد جسم متصله نیز دارای اهمیتی خاص خواهد بود زیرا که اثر وزن آلیاژ حافظه دار، جسم متصله و همچنین نیروهای ناشی از استحاله ی آلیاژهای حافظه دار هر کدام تاثیرات زیاد بعضا ناهمسویی بر ارتعاشات سیستم دارند.کلید واژگان: ارتعاشات آزاد, جسم متصله هوشمند, سفتی موضعی, مواد مرکب هوشمندThis article for the first time is concerned with effects of parameters as local smart stiffness and smart attached mass dimensions of dynamic behavior of thick laminated plates with attached mass. In deriving governing equations, Gark-Kants higher order theory is used and effects of SMA and attached mass`s stiffness taken into account and finally vibration equations of thick plate carrying attached mass contain SMA is reached by using Hamilton`s principal. Then by means of Galerkin method, mass and stiffness matrices are extracted for achieving to a standard eigenvalue vibration problem. In this problem simply supported boundary condition is used for each four edges. Some important parameters such as ratio of local stiffness to stiffness of host structure and smart attached mass dimension on main frequencies of laminated thick plate is studied. A Comparative result with those in published references is presented. These numerical results show that local stiffness due to smart attached mass has a great role on dynamic behavior of thick laminated plates that if SMA didn`t active properly or ignore the effect of attached mass`s stiffness the dynamic response of system will have a lot of changes.Keywords: Free Vibrations, Smart Attached Mass, Local Stiffness, Smart composite material
-
در این مقاله، مقادیر بهینه ی پارامترهای موثر بر توزیع تنش اطراف گشودگی پنج ضلعی واقع در صفحه ارتوتروپیک تحلیل و بررسی می شوند. برای تعیین پارامترهای بهینه به منظور دست یابی به کمترین مقدار تنش در اطراف گشودگی از الگوریتم بهینه سازی رقابت استعماری استفاده شده است. الگوریتم رقابت استعماری روشی در حوزه محاسبات تکاملی است که به یافتن پاسخ بهینه مسائل می پردازد. این الگوریتم با تقلید از روند تکامل اجتماعی، اقتصادی و سیاسی کشورها و با مدل سازی ریاضی بخش هایی از این فرآیند، عملگرهایی را در قالب منظم به صورت الگوریتم ارائه می دهد که می توانند به حل مسائل پیچیده بهینه سازی کمک کنند. پایه های اصلی این الگوریتم را سیاست هم سان سازی، رقابت استعماری و انقلاب تشکیل می دهند. در واقع این الگوریتم جواب های مسئله ی بهینه سازی را در قالب کشورها نگریسته و سعی می کند در طی فرآیندی تکرار شونده این جواب ها را رفته رفته بهبود داده و در نهایت به جواب بهینه مسئله برساند. روش استفاده شده در این مقاله، بسط روش تحلیلی است که برای گشودگی دایروی و بیضوی توسط لخنیتسکی انجام شده است. متغیرهای طراحی در این پژوهش شامل زاویه الیاف، زاویه ی بار، شعاع انحنای گوشه گشودگی، زاویه چرخش گشودگی و در نهایت جنس صفحه می باشد. نتایج حاصل شده از الگوریتم بهینه سازی رقابت استعماری بیانگر مناسب بودن این روش در بهینه سازی صفحات ارتوتروپیک می باشد. برای اثبات درستی نتایج، از حل عددی اجزای محدود استفاده شده است. نتایج نشان می دهند با انتخاب مناسب پارامترهای بهینه می توان مقدار تنش اطراف گشودگی را به میزان قابل توجهی کاهش داد.کلید واژگان: صفحه ارتوتروپیک نامحدود, الگوریتم رقابت استعماری, گشودگی پنج ضلعی, حل تحلیلیOne of the designers concerns is structural failure as a result of stress concentration in the geometrical discontinuities. Understanding the effective parameters on stress concentration and proper selection of these parameters enables the designer to achieve a reliable design. In the analysis of perforated orthotropic plate, the effective parameters on stress distribution around cutouts include fiber angle, load angle, curvature radius of the corner of the cutout, rotation angle of the cutout and at last material of the plate. This paper tries to examine effective parameters on stress analysis of infinite orthotropic plate with central pentagonal cutout with imperialist competitive algorithm (ICA) introduced the optimum parameters to achieve the least amount of stress around the cutout. Like other evolutionary algorithms, ICA is becoming an important tool for optimization and other complex problem solving. The results reported in this review provide evidence of performance achievement of the ICA in terms of both computing time and quality of solution. In this paper, an analytical method has been used to Lekhnitskii theory for circular and elliptical cutouts. Finite element numerical solution is employed to examine the results of present analytical solution. Overlap of the results of the two methods confirms the validity of the presented solution. Results show that by selecting the aforementioned parameters properly, less amounts of stress could be achieved around the cutout leading to an increase in load-bearing capacity of the structure.Keywords: Perforated Plates, Pentagonal Cutout, Imperialist Competitive Algorithm, Analytical solution
-
در این پژوهش، به بررسی تحلیل ارتعاشات آزاد و کمانش پنل ساندویچی استوانه ای ضخیم با هسته انعطاف پذیر با شرایط مرزی ساده با استفاده از تئوری مرتبه بالای بهبود یافته پرداخته شده است. بارگذاری تک محوره فشاری روی لبه های بالا و پایینی در دو سوی پنل به صورت همزمان و یکنواخت اعمال شده است. میدان جابجایی در این پژوهش برای رویه ها ی ضخیم بصورت چند جمله ای درجه سه و برای هسته انعطاف پذیر با استفاده از مدل دوم فروستیگ نوشته شده است. در این مدل 27 درجه آزادی وجود دارد. در تئوری حاضر تنش نرمال عرضی در رویه ها و تنش های درون صفحه ای در هسته در نظر گرفته شده است. برای بدست آوردن پاسخ دقیق با توجه به اینکه رویه ها ضخیم در نظر گرفته شده اند از هیچکدام از مولفه های تنش در رویه ها و هسته صرفنظر نگردیده است. معادلات حاکم و شرایط مرزی بر مبنای اصل همیلتون بدست آمدند. علاوه بر این، اثر پارامترهای مهمی هم چون طول موج محیطی، نسبت طول به شعاع میانی هسته، ضخامت هسته به ضخامت کل پنل و اثر قرار گیری زوایای الیاف بر روی فرکانس طبیعی و رفتار کمانش پنل ساندویچی استوانه ای شکل تحت بار محوری بررسی شد. به منظور صحه گذاری، نتایج بدست آمده با نتایج مدل سازی پنل ساندویچ استوانه ای شکل در نرم افزار المان محدود آباکوس مقایسه شده است. سادگی، در نظر گرفتن رویه ها بصورت ضخیم، دقت بالای حل تحلیلی ارائه شده و در نظر گرفتن پارامترهای مهمی همچون (1+z_c/R_c )در این مقاله از مزیتهای اصلی آن نسبت به روش های دیگر می باشد.کلید واژگان: ارتعاشات آزاد, کمانش, پنل ساندویچی استوانه ای, تئوری مرتبه بالا بهبود یافته, حل تحلیلیIn this paper, the behavior of free vibrations and buckling of the thick cylindrical sandwich panel with a flexible core and simply supported boundary conditions using a new improved ýhigh-order sandwich panel theory were investigated. An axial compressive load is applied on the edges of the top and bottom face sheets simultaneously. The formulation used the third-order polynomial description for the displacement fields of thick composite face sheets and for the displacement fields in the core layer based on the displacement field of Frostig's second model. In this model, there are twenty seven degree of freedom. The transverse normal stress in the face sheets and the in-plane stresses in the core were considered .For calculated exact solution, according to thick face sheets, all of the stress components were engaged. The equations of motion and boundary conditions were derived via the Hamilton principle. Moreover, the effect of some important parameters such as those of thickness ratio of the core to panel, the length to radius ratio of the core, cumferential wave number and composite lay-up sequences on free vibration response and buckling of the panel were investigated. In order to validate the results, the obtained results were compared with those obtained using finite element ABAQUS software. The advantage of this paper is simplicity, considering face sheets as thick, exact solution and the considering of important terms such as (1_c/R_c ) in equations.Keywords: Free vibration, Buckling, Cylindrical sandwich panel, Improved higher, order theory, Analytical analysis
-
در این پژوهش رفتار تیر خمیده ی ساندویچی تحت بارگذاری ضربه ای کم سرعت، با در نظر گرفتن تاثیر دمای محیط، با بکارگیری تئوری مرتبه بالای سازه های ساندویچی مورد بررسی قرار گرفته است. تیر ساندویچی مورد مطالعه از ترکیب رویه های کامپوزیتی و هسته ی فومی تشکیل و شرایط تکیه گاهی در بارگذاری از نوع تکیه گاه دو طرف ساده با امکان تغییر مکان در راستای محیطی انتخاب شده است. برای مدل سازی ضربه از مدل دو درجه آزادی جرم و فنر استفاده گردیده است. در فرمول بندی ارائه شده برای رویه ها از تئوری برشی مرتبه ی اول استفاده شده و میدان جابجایی هسته مجهول درنظر گرفته شده است . سپس به کمک تئوری الاستیسیته و با استفاده از شرایط سازگاری در فصل مشترک هسته با رویه ها و روابط تنش-کرنش، میدان جابجایی هسته مشخص می شود . از اصل همیلتون برای استخراج معادلات حاکم بر حرکت تیر استفاده شد. به منظور صحه گذاری نتایج بدست آمده از تحلیل ، از نتایج مراجع و تحلیل عددی در نرم افزار آباکوس استفاده شده،که همخوانی نسبتا خوبی بین نتایج برقرار است. در ادامه اثرات تغییر پارامترهایی نظیر سرعت و جرم ضربه زننده، دمای محیط، ضخامت هسته، ضخامت رویه ها، جنس هسته و وریه ها بر جابجایی های هسته و رویه ها و تنش های هسته و نیروی ضربه مورد مطالعه قرار گرفته است. بررسی نتایج نشان می دهد که با افزایش درجه حرارت محیط، تغیرات در نیروی ضربه کم بوده ولی برپاسخ دینامیکی تیر تاثیر قابل توجهی می گذارد. همچنین در بررسی ها مشخص شده که هرچه سفتی تیر بیشتر شود، نیروی ضربه افزایش و جابجایی ها و میزان جذب انرژی آن کاهش می یابد.کلید واژگان: ضربه سرعت پایین, تیر ساندویچی خمیده, درجه حرارت محیط, تئوری مرتبه ی بالاIn this paper, the behavior of curved sandwich beam with a soft flexible core, under low-velocity impact, loaded with environmental thermal effects by pursuing the use of the high order shear deformation theory of sandwich structures is investigated. The Sandwich beam is comprised of composite sheets and foam core. The boundary condition is simply supported by probability of circumferential deflection. Two degrees of freedom for mass- spring model was used for modeling the impact phenomena. In the presented formulation, the first order of shearing deformation theory is used for sheets,the core Displacement field is considered unknown and then by using elasticity theory and compatible condition in the core, sheets common face and the relation of stress-strain core deflection are determined. In order to derive the governing equations of beam structure, the Hamilton principle was used. For validation, the results obtained from this research are compared with the results of other researchers and also the numerical result of ABAQUS software. The comparison of results shows good agreement. The effects of various parameters like impact velocity and mass, environmental temperature, core and sheets thickness and materials on core and sheets deflection and core stress and impact force were studied. The obtained results showed that increasing environmental temperature has a slight effect on impact force, but more effect on beam dynamic response. It is also shown that with increasing the hardness of beam, the energy absorption is reduced.Keywords: Low, velocity impact, Curved sandwich beam, Environment temperature, High, order theory
- 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.