به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « crack » در نشریات گروه « مکانیک »

تکرار جستجوی کلیدواژه «crack» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • Hamed Petoft, Abbas Rahi *
    The current paper proposes the vibrational behavior of a cracked micro-cantilever Euler-Bernoulli beam with a concentrated mass and its moment of inertia at the free-end boundary condition based on the Modified Couple Stress Theory (MCST). We model the open-edge crack and calculate its stiffness. We also consider The Stress Intensity Factor (SIF). Using Hamilton’s principle, the associated boundary conditions followed by the system’s dynamic equations are derived based on MCST. Afterward, the natural frequencies of the cracked micro-cantilever beam are semi-analytically determined. In the numerical results, we obtain the first three natural frequencies of the system versus various parameters containing the crack depth and location changes and the material length scale parameter with the different mass ratios. The results are verified with similar previous research. The calculated results indicate that increasing the crack depth, approaching the crack location to the concentrated mass and the node points, and increasing the mass ratio cause a decrease in frequencies. However, increasing the material length scale parameter causes an increase in the natural frequencies due to raising the total strain energy of the system.
    Keywords: Crack, Micro-Cantilever Beam, MCST, Mass Ratio, Natural Frequency}
  • حمید بایسته*
    تعمیر و تقویت لوله ها و مخازن تحت فشار با استفاده از مواد کامپوزیتی CFRP در سال های اخیر رشد چشمگیری داشته است که ازجمله مزایای آن ها می توان به سرعت نصب، امکان تعمیر در شرایط سرویس و همچنین هزینه پایین اشاره نمود. در بسیاری از موارد ازجمله تعمیر و تقویت لوله های تحت فشار امکان خارج کردن لوله از شرایط سرویس وجود ندارد که استفاده از برخی گزینه های تقویت نظیر جایگزینی قسمت آسیب دیده یا انجام جوشکاری بر روی لوله ی تحت سرویس را ناممکن می سازد. به همین دلیل استفاده از CFRP جهت تعمیر لوله های تحت فشار می تواند بسیار مفید باشد. بااین وجود اختلاف خواص مصالح فولادی و کامپوزیتی اثرپذیری آن ها را با چالش های جدی مواجه می نماید. در این تحقیق به بررسی تعمیر و تقویت لوله های دارای ترک طولی با تاکید بر حفظ فشار داخلی بهره برداری حین تعمیرات پرداخته شده است. نتایج نشان می دهد که وجود فشار اولیه بهره برداری قبل از بستن CFRP ظرفیت لوله را تا حد زیادی کاهش می دهد. این کاهش ظرفیت به دلیل مشارکت کم CFRP در باربری در فشارهای پایین به دلیل اختلاف مدول الاستیسیته CFRP و فولاد است. بااین وجود نرخ کاهش ظرفیت در فشارهای اولیه بالا کاهش می یابد.
    کلید واژگان: لوله های تحت فشار, مخازن تحت فشار, ترک, تقویت لوله ها, CFRP}
    Hamid Bayesteh *
    In recent years, there has been a substantial growth in the utilization of CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) composite materials for repairing and reinforcing pipes. This method offers notable advantages, including rapid installation, the feasibility of implementation under service conditions, and cost-effectiveness. The repair and reinforcement of pressurized pipes, particularly in cases where taking the pipe out of service is not feasible, present challenges. Traditional options such as replacing damaged sections or welding on pipes in service become impractical. CFRP emerges as a valuable solution in such scenarios. Nevertheless, the distinct properties of steel and composite materials pose significant challenges to their efficacy. This research employs numerical modeling to investigate the repair and strengthening of pipes with longitudinal cracks under different internal pressures and service conditions. The findings indicate that the presence of initial pressure before applying CFRP diminishes the pipe's capacity. This reduction is attributed to the limited contribution of CFRP to load-bearing at low pressures, owing to the disparate modulus of elasticity between CFRP and steel. However, the rate of capacity reduction decreases with higher initial pressures, highlighting the complexities involved in effectively utilizing CFRP for repairing pressure pipes.
    Keywords: Pressurized Pipes, Pressurized Cylinders, Crack, Rehabilitation, CFRP}
  • حمید قاسمی میقانی*
    این مقاله به ارزیابی عددی یک عیب ترک در محل گوشه اتصال پوسته-نازل یک مخزن تحت فشار داخلی، مورد استفاده در صنعت نفت و گاز، با روش انتگرال- جی میپردازد. در ابتدا با استفاده از روش انتگرال دامنه سه بعدی و برای حالت الاستیک خطی، روابط مربوط به محاسبه انتگرال- جی بدست آمده است. مزیت متمایز استفاده از این انتگرال در مکانیک شکست، قابلیت آن در تخمین دقیق ضریب شدت تنش ترک در نقاطی دور از نوک آن، که در آنجا گرادیان تنش و کرنش بالاست، می باشد. روش مدل سازی در نرم افزار آباکوس به تفصیل تشریح شده است و قابل تعمیم به سایر نقاط هندسی در انواع مخازن و نیز اشکال دیگر عیوب ترک می باشد. به منظور راستی آزمایی مدل عددی، نتایج بدست آمده از آن با نتایج حل تحلیلی مقایسه شده است و انطباق خوبی بین دو دسته از جواب ها مشاهده می شود. بیشترین اختلاف مربوط به مقایسه نتایج مدل عددی با نتایج حاصل از WRCB-175 به میزان 30 درصد می باشد که ناشی از ملحوظ داشتن ضرایب تصحیح و ایمنی در WRCB-175 می باشد. همچنین استقلال از مسیر انتگرال-جی برای همگی کانتورهای اطراف ترک با مقدار خطای کمتر از 0.15% مشاهده گردید. به طور کلی، نتایج این تحقیق به بازرسین فنی و مهندسین ایمنی در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی کمک خواهد کرد تا ارزیابی دقیق تری از وضعیت ایمنی و سلامت تجهیزات داشته باشند.
    کلید واژگان: انتگرال-جی, ترک, ضریب شدت تنش, آباکوس, روش اجزا محدود}
    Hamid Ghasemi Mighani *
    This paper implements the J-integral method to numerically analyze a crotch corner crack in the shell-nozzle junction of an internally pressurized cylindrical pressure vessel, which is used in oil and gas industry. Firstly, by using the three-dimensional domain integral method and for linear elasticity, the equations to calculate the J-integral have been derived. The distinct advantage of using this integral in fracture mechanics is its ability to accurately estimate the stress intensity factor of the crack at points far from its tip, where the stress and strain gradients are high. Secondly, the implementation of the methodology in Abaqus software is described in detail. The methodology can be extended to other locations of vessels and various types of cracks. In order to verify the model, numerical results have been compared with the analytical ones, and a good conformity between them was observed. In fact, the largest difference of 30% is due to correction and safety factors which are considered in WRCB-175. The path independence of the J-integral was also observed for all contours with the error less than 0.15%. In general, the outputs of this research will help inspectors and safety engineers involved in the oil, gas and petrochemical industry to make a more accurate assessment of the safety and health status of equipment.
    Keywords: J-Integral, Crack, Stress Intensity Factor (SIF), ABAQUS, Finite Element Method (FEM)}
  • رضا رشمه کریم*، محمد جعفری، مهدی حیدری

    تحلیل و مدل سازی نحوه رشد ترک و آسیب در اجسام و سازه ها یکی از موارد مهم برای طراحی روش های جلوگیری رشد ترک و یا توقف آن جهت جلوگیری از وقوع شکست ناگهانی و در نتیجه افزایش عمر سازه ها می باشد. تا کنون تحقیقات گسترده ای در زمینه مدل سازی شکست، رشد ترک و آسیب در اجسام و سازه ها، توسط پژوهشگران صورت گرفته است. با وجود این پژوهش ها هنوز مشکلات زیادی در زمینه مدل سازی رشد ترک و آسیب در اجسامی که دارای نقاط منفرد و ناپیوستگی ها می باشند، وجود دارد. در سال های اخیر نظریه جدیدی تحت عنوان تیوری پری داینامیک برای مدل سازی و تحلیل چنین مسایلی ارایه شده است. چارچوب فرمول بندی تیوری پری داینامیک بر اساس معادلات انتگرالی می باشد. همچنین نقاط منفرد، ناپیوستگی ها و آسیب در جسم و مدل سازی آن ها به عنوان نوعی دیگر از تغییر شکل و جزیی از معادلات ساختاری این تیوری می باشند. در نتیجه می توان از تیوری پری داینامیک بطور مستقیم و بدون نیاز به روابط تکمیلی جهت مدل سازی رشد ترک در مسایلی که شامل نقاط منفرد و ناپیوستگی ها هستند، استفاده کرد. در این پژوهش به ارزیابی تیوری پری داینامیک مبتنی بر پیوند در تحلیل و مدل سازی آسیب در قطعه کار کامپوزیتی پلیمری تک لایه تقویت شده با الیاف تک جهته  کربن پرداخته شده است و نتایج حاصل از این پژوهش با نتایج منابع در دسترس مورد مقایسه قرار گرفته شده است. با توجه به نتایج حاصل از این پژوهش می توان بیان کرد که تیوری پری داینامیک بخوبی و بدون تغییر درمعیار و بدون نیاز به روابط تکمیلی قادر به تحلیل و مدل سازی رشد ترک، آسیب و شکست در قطعه کار کامپوزیتی پلیمری تقویت شده با الیاف کربن می باشد. همچنین می توان بیان کرد که جهت الیاف در قطعه کار کامپوزیتی موردنظر تاثیر بسزایی بر آسیب و رشد ترک ایجاد شده در آن و نیروی وارد بر آن از طرف ابزار طی فرآیند ماشین کاری دارد.

    کلید واژگان: آسیب سطحی, ترک, کامپوزیت پلیمری تقویت شده با الیاف کربن, تئوری پری داینامیک}
    Reza Rashmehkarim*, Mohammad Jafari, Mahdi Heidari

    Analyzing and modeling damage and crack growth in bodies and structures is one of the important issues in designing methods to prevent crack growth or stop it in order to avoid sudden fracture and increase the lifetime of structures. Extensive research has been performed in the field of modeling fracture, crack growth, and damage in bodies and structures. However, there are still many problems in modeling crack growth and damage in bodies with points of singularity and discontinuities. In recent years, a new theory called peridynamic has been proposed to model and analyze such problems. The formulation framework of peridynamic theory is based on integral equations. In addition, points of singularity and discontinuities and damage in the body and modeling them are another type of deformation and part of the structural equations of this theory. As a result, the peridynamic theory is used directly, without the need for additional relations to model crack growth in problems involving points of singularity and discontinuities. In this paper, a bond-based peridynamic modeling for unidirectional carbon fiber reinforced polymer material(UDCFRP) orthogonal cutting process is proposed, and the corresponding composite material bond failure criterion is also investigated for better revealing the machining mechanism of UD-CFRP machining. From comparing between simulation and experimental results, it can be indicated that the peridynamic modeling is capable for predicting the chip formation and surface crack and damages in UD-CFRP machining.

    Keywords: Surface damage, Crack, CFRP Composite, Peridynamic Theory}
  • E. Kouroshian, V .Parvaneh *, M. Abbasi

    In this research, a multi-scale model was used to analyze the vibrational behavior of the atomic force microscope (AFM) on a graphene sheet sample. Cantilever and silicone tip base were simulated based on the continuum mechanics using finite element modeling and the tip apex were modeled based on the Tersoff potential by the structural mechanics modeling. The contact behavior between the tip and graphene was investigated using measuring friction force during the tip movement on the graphene layer, and its results were compared to the results obtained from molecular dynamics simulation and experimental test. The friction force between the tip and graphene increases by enhancing the tip radius and the contact surface between the tip and the sample. Moreover, the friction force dwindles by heightening the number of graphene layers as a result of sliding graphene layers on each other and diminishing the Poker effect (wrinkling). With the initial distance displacement of the tip from the sample, two curves of the tip vibration amplitude variations and the phase change between tip vibration and excitation vibration were plotted, and the effect of crack and its location in the cantilever was studied. The results showed that the crack in the cantilever can dramatically influence the tip vibration amplitude and the phase change between the tip vibration and the excitation signal.

    Keywords: AFM, Cantilever, Crack, Graphene, Structural mechanics}
  • محمدمهدی شهیب*، پیمان یوسفی

    در این تحقیق، هدف تعیین ضریب شدت تنش در یک ورق ترک دار تحت بارگذاری حرارتی و مکانیکی است. برای این منظور به کمک کدنویسی در نرم افزارمتلب یک ورق با ترک میانی به روش هم هندسی بر اساس عملگر بیزییر، مدل سازی و المان بندی گردید. در این روش توابع پایه نربز با استفاده از عملگر بیزییر به صورت یک ترکیب خطی از چندجمله ای های برنشتاین تولید می شوند. استفاده از این عملگر موجب تولید المان های بیزییر با پیوستگی Co شده که چندجمله ای های برنشتاین بر روی این المان ها تعریف می شوند. جهت مدل سازی ترک از روش هم هندسی توسعه یافته استفاده شد. در این روش به کمک تعریف تابع مجموعه تراز مناسب، نقاط کنترلی که در طول ترک و نوک ترک وجود دارند شناسایی و استخراج شده اند. با غنی سازی نقاط کنترلی استخراج شده با توابع غنی ساز مناسب و اعمال شرایط مرزی، فرآیند تحلیل انجام شده و کرنش ها و تنش ها محاسبه گردیدند. در نهایت مقدار ضریب شدت تنش مد اول بر اساس روش انتگرال اندرکنش به دست آمد. برای بررسی صحت نتایج به دست آمده، تحلیل مشابهی به روش اجزا محدود انجام شد و نتایج حاصل از هر دو روش مقایسه شد.

    کلید واژگان: روش هم هندسی توسعه یافته, عملگر بیزییر, چند جمله ای برنشتاین, ترک, ضریب شدت تنش}
    MohammadMehdi Shoheib *, Peyman Yousefi

    In this research, an analysis of the stress and stress intensity factor in a cracked plate under thermal and mechanical loading is done. For this purpose, using MATLAB coding, a plate with a center crack was modeled by the isogeometric method (IGA) based on the Bezier extraction operator. In this method, NURBS basis functions are generated as a linear combination of Bernstein polynomials using the Bezier extraction operator. Using this operator Bezier elements with Co continuity (similar to elements of the finite element method) were produced and Bernstein polynomials are defined on these elements. In order to model the crack, the extended isogeometric method (XIGA) was used. In this method, the control points that exist along the crack and at the tip of the crack are identified and extracted using the proper level set functions. Therefore, there is no need to re-meshing or modify the elements. By enriching the extracted control points with appropriate enrichment functions and applying boundary conditions, the analysis process was carried out and the strains and stresses were calculated. Finally, the value of the first mode stress intensity factor was obtained based on the interaction integral method. To check the accuracy of the obtained results, a similar analysis was performed using the finite element method and the results obtained from both methods were compared. These studies showed that the considered isogeometric method provides more accurate solutions with a much smaller number of elements and computational costs.

    Keywords: Extended IGA method, Bezier extraction operator, Bernstein polynomial, Crack, Stress intensity factor}
  • Behzad Heidarpour, Abbas Rahi *

    Due to the extensive development and increasing use of microsystems, it is important to predict the behavior of these structures, especially their vibration behavior. In this study, a micro sensor that has been damaged by a crack is investigated. The damaged micro sensor is modeled as a micro beam with a crack. In this modeling, the crack is modeled as a torsion spring. In the modeling, flexoelectric effect, piezoelectric effect, and electric field caused by the applied voltage have been considered. After mathematical modeling, the governing equations have been extracted using Hamilton's principle based on the modified couple stress theory(MCST). The results of the analytical solution of the equations show that increasing the voltage applied to the micro sensor causes the natural frequency to increase and increasing the piezoelectric constant causes the effective stiffness of the micro structure to increase and as a result the natural frequency increases. Also, the results show that changing the flexoelectric constant in the micro sensor does not significantly change the natural frequency of the system.

    Keywords: Flexoelectric, Micro beam, MCST, Crack, Natural frequency}
  • پریسا قناتی*

    ترمیم چسبی ترک های موجود در سازه های فلزی از طریق چسباندن وصله، به دلیل مقاومت زیاد، سهولت و سرعت انجام کاربرد زیادی پیدا کرده است. بدیهی است که کارآیی این ترمیم متاثر از شکل وصله است. در این تحقیق به بهینه سازی شکل وصله با ضخامت ثابت، در ترمیم چسبی نامتقارن یک ورق آلومینیومی با ترک مرکزی، تحت کشش تک محوره عمود بر امتداد ترک، پرداخته شده است. بدین منظور از الگوریتم بهینه سازی توپولوژی بر پایه همگن-سازی توزیع چگالی انرژی کرنشی استفاده شده است. مدل اامان محدود سه لایه ای دوبعدی نبولسی و مال برای مدل سازی و تحلیل سیستم ترمیم به کار گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که کارآیی شکل بهینه حاصل از این الگوریتم در کاهش انرژی کرنشی آزاد شده در نوک ترک در واحد افزایش طول ترک، که یک معیار کارآیی ترمیم است، متاثر از ابعاد فضای هندسی اولیه طراحی نسبت به طول ترک، و حجم آن نسبت به حجم ماده وصله است. لذا با انتخاب مناسب فضای اولیه، شکل بهینه حاصل از این الگوریتم، هم از دیدگاه معیار کارآیی ترمیم و هم از دیدگاه ساخت مطلوب است.

    کلید واژگان: ترک, ترمیم چسبی نامتقارن, وصله, بهینه سازی توپولوژی, چگالی انرژی کرنشی, المان محدود}
    P. Ghanati

    Bonded repair of cracks by gluing patches in metal structures has been widely used due to high strength and speed, and easiness. Obviously, the efficiency of this repair is affected by the shape of the patch. In this research, the shape of the patch with constant thickness is optimized in the unsymmetric bonded repair of an aluminum plate with a central crack, under uniaxial tension perpendicular to the crack. For this purpose, a topology optimization algorithm based on the strain energy density homogenization has been used. The two-dimensional three-layer finite element model of Naboulsi and Maal has been used to model and analyze the repair system. The results show that the optimal shape efficiency of this algorithm in reducing the strain energy released at the crack tip per unit of crack extension is affected by the dimensions of the design initial geometric space relative to the crack length and its volume relative to the patch material volume. It is a efficiency criterion of repair. Therefore, with the appropriate selection of the initial space, the optimal shape of this algorithm is desirable both from the point of view of the repair efficiency criterion and from the point of view of construction.

    Keywords: Crack, Unsymmetric bonded repair, Patch, Topology optimization, Strain energy density, Finite element}
  • رضا ناظم نژاد*، حسن شکراللهی
    هدف این پژوهش، بررسی تاثیر انرژی سطح بر ارتعاشات آزاد محوری نانومیله های تابعی مدرج ترکداری است که بر اساس تیوری رایلی میله ها مدل شده اند. در تیوری رایلی، اثر اینرسی جابجایی های جانبی علاوه بر اینرسی محوری در نظر گرفته می شود. فرض شده است جنس نانومیله در راستای طول خود تابعی مدرج باشد و بر اساس رابطه توانی تغییر نماید. ترک نیز، با یک فنر خطی که سفتی آن متناسب با شدت ترک می باشد مدل شده است. انرژی سطح نیز شامل تاثیر پارامترهای چگالی سطح، تنش سطح و ثابت لامه سطح می باشند. بدلیل در نظر گرفتن اثر پارامترهای انرژی سطح، معادلات حرکت و شرایط مرزی بصورت ناهمگن ظاهر شده اند که به منظور حل آنها، ابتدا با استفاده از یک تغییر متغیر مناسب، تبدیل به معادلات همگن شده اند. سپس با استفاده از روش مربعات دیفرانسیل هارمونیک، فرکانس های طبیعی به ازای دو شرط مرزی گیردار-گیردار و گیردار-آزاد استخراج شده اند. علاوه بر نوع شرط مرزی، تاثیر عواملی مانند طول و شعاع نانومیله، شدت و محل ترک، و شماره مود فرکانسی بر فرکانس های طبیعی نانومیله تابعی مدرج ترکدار در حضور انرژی سطح بررسی و گزارش شده است.
    کلید واژگان: تئوری رایلی میله ها, ترک, انرژی سطح, ارتعاشات آزاد محوری, مواد تابعی مدرج}
    R. Nazemnezhad *, H. Shokrollahi
    The aim of this research is investigation of surface enerfy effet on free axial vibration of cracked functionally graded nanorods modelled based on the Rayleigh theory of rods. In Rayleigh theory, the effect not only of the axial inertia but also of the inertia of lateral motions are considered. It is assumed that the material of nanorod is functionally graded in its length direction and varies as power low relation. The crack is also modelled as a linear spring in which its stiffness is proporsional to crack severity. The surface energy is included effects of the surface density, surface stress and surface Lame constants parameters. Due to considering the effect of surface energy parameters, the governing equations of motions and corresponding boundary conditions become inhomogeneous in which to solve them, they are converted to homogeneus ones using an appropriate change of variable, firstly. Then, the natural frequencies of fixed-fixed and fixed-free nanorods are extracted using the method of harmonic differential quadrature. In addition to type of boundary condition, effects of parameters like length and radius of nanorod, severe and location of crack, and mode number on natural axial frequencies of cracked functionally graded nanorods in presence of surface energy are investigated.
    Keywords: Rayleigh Theory, Crack, Surface Energy, Free Axial Vibration, functionally graded materials}
  • افشین فتحی، حسام مکوندی*
    شکست های ناگهانی در سازه ها یکی از نتایج وجود عیوب در قطعات است که آسیب های فراوان اقتصادی و جانی را منجر شده است. از آنجا که ایجاد و رشد ترک ها می تواند منجر به شکست در قطعات گردد لذا محققین بسیاری به بررسی روش هایی جهت تشخیص وجود ترک در سازه نموده اند. با توجه به کاربرد گسترده لوله ها در صنایع مختلف، بازرسی لوله ها یکی از مسایل بسیار مهم در صنعت است. هدف از انجام این پژوهش، ارایه روشی جهت تشخیص ترک (عمق و مکان ترک) در لوله های تحت فشار به کمک تحلیل مودال می باشد. در این جا از روش کوادراتور دیفرانسیلی به منظور حل مسیله استفاده شده است. به این منظور ابتدا با محاسبه فرکانس های طبیعی ارتعاشات سازه معیوب، تاثیر خصوصیات ترک بر ارتعاشات سازه مورد بررسی قرار گرفته و پس از آن با استفاده از الگوریتم بهینه سازی شاهین هریس، به جستجوی محل و عمق ترک با استفاده از فرکانس های ارتعاشات لوله پرداخته می شود. بررسی نتایج بدست آمده برای لوله های ترک دار تحت فشار سیال موید صحت و دقت مناسب روش ارایه شده برای حل مستقیم و معکوس می باشد.
    کلید واژگان: ترک, فرکانسهای طبیعی, لوله تحت فشار, الگوریتم شاهین هریس}
    Afshin Fathi, Hesam Makvandi *
    Sudden failure in structures is one of the results of the presence of defects in parts, which have led to many economic and human damages. Since the creation and growth of cracks can lead to component failure, many researchers have investigated methods to detect the presence of cracks in the structure. Due to the widespread use of pipes in various industries, inspection of pipes is one of the most important issues in the industry. The purpose of this research is to provide a method for crack detection (investigating crack depth and location) in pressurized pipes using modal analysis and differential quadrature method. For this purpose, first calculating the natural frequencies of the vibrations of the defective pipe, the effect of the characteristics of the crack on the vibrations of the structure is investigated, then using the Harris hawk optimization method, the location and depth of the crack is calculated using the frequencies of the cracked pipe vibrations. Examining the results obtained for cracked pipes under fluid pressure confirms the correctness and accuracy of the presented method for direct and inverse solution.
    Keywords: Crack, Natural Frequencies, Pressurized pipe, Harris hawk}
  • حسن سیار، رامین ملاحمزه زاده، محمد حسین کرانی، محمد آزادی*

    در این مطالعه، یک پژوهش با شبیه سازی عددی استوانه جدار ضخیم با بارگذاری چرخه ای حرارتی- مکانیکی انجام شده است. شرایط مرزی اعمال شده مشابه لوله سلاح در هنگام شلیک مداوم است. چهار شرط تنشی در دمای 25-950 درجه سانتیگراد و فشار 100-350 مگاپاسکال در طول چرخه بارگذاری مورد بررسی قرار گرفته است. شرایط عبارتند از اول بارگذاری حرارتی- مکانیکی بدون اتوفرتاژ و بدون ترک، دوم حرارتی- مکانیکی با اتوفرتاژ بدون ترک، سوم بارگذاری حرارتی- مکانیکی در لوله دارای ترک بدون اتوفرتاژ با افزایش طول ترک و چهارم بارگذاری حرارتی- مکانیکی در لوله اتوفرتاژ شده دارای ترک با افزایش طول ترک. مقایسه نتایج حاصل از مدل های شبیه سازی لوله اتوفرتاژ شده و بدون اتوفرتاژ دارای اطلاعاتی در مورد گسترش کرنش ها و تنش ها در لوله است. مواد مورد مطالعه در لوله، فولاد ST50 و کامپوزیت زمینه فلزی SiC/Ti-24Al-11Nb در سه نسبت قطر 25، 50 و 75 درصد به یکدیگر است. گرایش کلی بارگذاری در لوله اتوفرتاژ شده منجر به اثر نرم شدن سطح لوله می شود. این پدیده به عنوان کاهش سختی سطح داخلی لوله مشاهده می شود. همچنین حداکثر تنش ناشی از چرخه ترمومکانیکی تا عمق 9 میلی متر برای لوله با طراحی ترکیبی وجود دارد و پس از آن تغییرات حداقلی است. این عمق فعال برای شروع ترک است.

    کلید واژگان: استوانه جدار ضخیم, اتوفرتاژ, کامپوزیت زمینه فلزی, شبیه سازی عددی, ترک}
    Hassan Sayar, Ramin Molahamzezadeh, Mohammad Hossein Korani, Mohammad Azadi *

    The goal of this study is to analyze the interplay of mechanical and thermal properties and the applied thermomechanical cyclic load combined with the fatigue crack numerical simulation of a thick cylinder. The applied boundary conditions are similar to the working gun barrel during continuous firing. Four stress conditions in 25-950°C and 100-400 MPa pressure has been investigated. Conditions include first, without autofrettage and cracking; second, with autofrettage and without cracking; third, without autofrettage and with cracking; and fourth with autofrettage and with cracking has been investigated. A comparison of the results obtained from simulated models of the autofrettaged and non-autofrettaged barrels has information about the evolution of strains and stresses in the barrel at different points under thermo-mechanical loading cycles in both cases. The materials in the barrel were ST50 steel and SiC/Ti-24Al-11Nb metal matrix composite in three different diameter ratios. The results showed that autofrettage softened the inner surface of the barrel. This phenomenon was seen as a decrease in the hardness of the inner surface of the barrel. The maximum stress of thermomechanical cyclic loading there was until 9 mm of depth. This depth is the active length of crack propagation.

    Keywords: Thick-Walled Cylinder, Autofrettage, Metal-Matrix Composite, Numerical Simulation, Crack}
  • Omid Noormohammadi Arani, Amin Yaghootian *, Sina Sodagar
    A novel method to determine the health of the industrial parts is using the ultrasound scattering waves. Any changes in the structure of the scattering object or in the boundary conditions will cause a change in the scattering field. The frequency spectrum of the scattering time signal has valuable information, which is studied by resonant ultrasound spectroscopy (RUS). Since any defect, property changes, or changes in boundary conditions can affect the scattering field. Therefore, the possible defects in the piece are detected using the response of the scattering field. One possible defect in the fiber-reinforced composites is the existence of a crack in the matrix or fibers. In the present study, the effect of crack on the far-field backscattering amplitude spectrum is investigated using the finite element method (FEM). To this end, the effect of the crack’s direction in the cylinder and matrix on the form function is scrutinized. The results show that the Rayleigh frequency modes are more sensitive to the cracks existing in the epoxy matrix than the Whispering-gallery frequency modes. Also, the existence of the crack in the aluminum cylinder has the most effect on the Whispering-gallery frequency modes. Besides, the existence of a horizontal crack in the aluminum cylinder leads to a significant reduction in these frequency modes. The validation of the research is determined by comparing the steel cylinder form function obtained from the finite element method’s information and the analytical and experimental form functions in addition to the comparison of the aluminum cylinder form function and reference form function.
    Keywords: Ultrasonic, Finite element method, Scattering, Form function, Crack}
  • هادی بشیرنژاد دهقان، محمدباقر نظری، مسعود مهدی زاده رخی*
    در این مقاله، رفتار یک ترک ساکن در محیط محدود انتشار- ترموالاستیسیته تعمیم یافته تحت شوک دمایی و غلظت بررسی شده است. ترک با استفاده از روش المان محدود توسعه یافته مدل سازی و ضرایب شدت تنش با بکارگیری روش انتگرال برهم کنش استخراج شده اند. برای مطالعه پدیده انتشار گرما و غلظت از تیوری های تعمیم یافته گرین - نقدی و غیرفیک استفاده شده است. روش المان محدود توسعه یافته برای گسسته سازی معادلات در فضا و روش ضمنی نیومارک جهت انتگرال گیری زمانی مورداستفاده قرارگرفته است. برای بارگذاری های مختلف (شوک گرمایی و غلظت)، ضرایب شدت تنش، توزیع دمای نوک ترک و توزیع انتشار نوک ترک مطالعه شده است. همچنین اثر سرعت موج تنش، موج غلظت و موج دما بر روی ضرایب شدت تنش برای ترک های مستقیم و مایل بررسی شده است. مشاهده می شود برای برای حالتی که سرعت موج تنش و موج دما یکسان و بیشتر از سرعت موج غلظت است افزایش ضریب شدت تنش سریع تر و بیشتر از حالت های دیگر است.
    کلید واژگان: انتشار-ترموالاستیسیته تعمیم یافته, تئوری گرین نقدی, تئوری غیر فیک, ترک, ضرایب شدت تنش}
    H. Bashirnezhad Dehghan, M. B. Nazari, M. Mahdizadeh Rokhi *
    In this paper, the behavior of a stationary crack in a generalized diffusion-thermoelasticity medium under temperature and concentration shock has been investigated. Cracks have been modeled using the extended finite element method and stress intensity factors have been obtained using the interaction integral method. To study the phenomenon of heat dissipation and concentration, generalized Green-Naghdi and non-Fickian theories have been used. The extended finite element method has been developed to discrete equations in space and the Newmark implicit method has been used to calculate time integrals. For different loads (heat shock and concentration), stress intensity factors and temperature and concentration distribution at the crack tip have been studied. The effect of stress wave velocity, concentration wave and temperature wave on stress intensity factors for straight and oblique cracks has also been investigated. It is observed that for the case where the speed of the stress wave, and the temperature wave are the same and greater than the speed of the concentration wave, the increase of the stress intensity factors is faster and higher in other states.
    Keywords: Diffusion - Generalized Thermoelasticity, Green-Naghdi Theory, non-Fickian theory, Crack, stress intensity factors}
  • محمدحسین تبار مرزبالی*، سعید حسنی، هدی مشایخی، ولی الله مشایخی

    یاتاقان ها یکی از مهمترین اجزای است که در پیشرانه های ماشین های الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد. تشخیص و دسته بندی موثر و زودهنگام خطای یاتاقان برای نگهداری پیشرانه یک سیستم الکترومکانیکی بسیار حایز اهمیت خواهد بود. با پیشرفت در سیستم های اندازه گیری و دیجیتال، داده های گسترده و حجیم به صورت زمان-حقیقی در ماشین های الکتریکی در دسترس خواهد بود. با توجه به اینکه تشخیص خطا به کمک روش های مرسوم پردازش سیگنال از سیگنال استخراج شده ممکن است به دلایل مختلفی همچون سطح اغتشاش، فرکانس های طبیعی سیستم، اشباع هسته، شدت خطا و میزان گشتاور مقاوم امکان پذیر نباشد، روش های یادگیری عمیق در این راستا مورد توجه قرار گرفته اند. در این مقاله شبکه عمیق یادگیری سری زمانی برای پایش وضعیت یاتاقان در ماشین های الکتریکی به منظور دسته بندی و شناسایی نوع خطا استفاده شده است. نتایج به دست آمده با روش های موجود و مرسوم بر روی داده های عملی مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از داده های عملی نشان می دهد که روش یادگیری عمیق ارایه شده با دقت بالای 90 درصد امکان شناسایی و دسته بندی خطای یاتاقان را داراست.

    کلید واژگان: خطای مکانیکی, شکستگی, ترک, یاتاقان, پایش وضعیت}
    M. Hosein tabar Marzebali *, S. Hasani, H. Mashayekhi, V. Mashayekh

    Bearings are one of the main components used in the drive-train of electrical machines. Early fault diagnosis and classification of bearing fault for maintenance of electromechanical system are very important. With progresses in measurement and digital systems, extensive range of real-time data can be available in electrical machines. Since fault diagnosis based on signal processing methods from extracted signals may not be possible due to different reasons such as noise level, natural frequencies of system, saturation of core,, severity of fault and load torque, deep learning methods have been considered in recent years. In this paper, time series deep learning method for condition monitoring of bearing in electrical machine for the purpose of detection and classification of fault is considered. Obtained results by means of proposed method have been compared with pervious techniques. Experimental results show that proposed deep learning method can detect and classify bearing fault with accuracy above 90%.

    Keywords: Mechanical Fault, Fracture, Crack, Bearing, Condition Monitoring}
  • میلاد عظیمی*، صمد مرادی

    در این مقاله رفتار ارتعاشات آزاد، اجباری و پایداری یک سازه انعطافپذیر بلند ترک دار با پایه دوار با استفاده از روش هوموتوپی پرتوربیشن بررسی شده است. ترک در مسئله حاضر با استفاده از المان فنر پیچشی بر روی سازه ای که از تیوری اویلر برنولی تبعیت میکند مدلسازی شده است. معادلات غیرخطی حرکت سیستم با لحاظ تغییرشکلهای خارج صفحه ای و نیروهای گریز از مرکز و با بکارگیری حساب تغییرات و روش مودهای فرضی استخراج شده است. با اعمال روش گلرکین بعد زمانی به صورت یک معادله دیفرانسیل مرتبه دوم غیرخطی در حوزه زمان تبدیل میشود. نتایج به ازاء تغییر پارامترهایی از جمله سرعت دوران، موقعیت و سفتی ترک در قالب نمودارهای پاسخ زمانی، نمودار فازی و دوشاخگی بررسی و تحلیل شده است. نشان داده شده است که با افزایش سرعت زاویه ای، یک نیروی کششی در امتداد محور سازه ایجاد شده که منجر به استحکام تیر ترکدار، حرکت نمودار دوشاخگی بسمت راست و تغییر رفتار غیرخطی سیستم میشود.

    کلید واژگان: مودهای فرضی, ترک, هوموتوپی پرتوربیشن, ارتعاشات غیرخطی, تحلیل پایداری}
    Milad Azimi *, Samad Moradi

    The free and forced vibration analysis of a rotating large flexible structure with a single crack is investigated using the Homotopy Perturbation Method (HPM). The crack is modeled with a torsional spring element on a structure that follows the Euler-Bernoulli theory. The nonlinear equations of motion of the co-rotational system considering centrifugal forces are derived using the calculus of variation and the Assumed Mode Method (AMM). Applying the Galerkin method, the spatial domain is extracted and the time domain is transformed into a second-order nonlinear differential equation. The results of time response, phase plane, and bifurcation diagrams for different functional parameters variations such as base angular velocity, crack position and stiffness have been analyzed. Moreover, it is shown that as the base angular velocity increases, a tensile force appears along the cracked structure axis, stiff it, and shifts the backbone to the right, this can highly affect the nonlinear features of the system.

    Keywords: Assumed Mode Method, Crack, Homotopy perturbation, Nonlinear Vibration, Stability Analysis}
  • مجتبی طهماسبی، حمیدرضا حیدری*
    یکی از متداول ترین عیوب در تجهیزات دوار ترک است. ایجاد و رشد ترک می تواند منجر به خسارات جبران ناپذیر و همچنین بروز ارتعاشات ناخواسته در تجهیزات دوار گردد. از طرفی افزایش میرایی سیستم، یکی از کاربردی ترین راه حل ها جهت کنترل ارتعاشات در تجهیزات دوار است. یکی از روش های مورد توجه برای افزایش میرایی، استفاده از دمپر های فیلم فشرده است. با وجود کارایی زیاد این المان ها در کنترل دامنه و میرا نمودن ارتعاشات سیستم، رفتار غیرخطی آن ها، محدودیت های بسیاری را در بکارگیری این تجهیزات بوجود آورده است. در این مقاله، تحلیل دوشاخگی روتور انعطاف پذیرهمراه دمپر فیلم فشرده رینگ شناور با فنر جانب مرکز، با در نظر گرفتن وقوع کاویتاسیون در فیلم روغن دمپر و ترک عرضی در محور بررسی شده است.
    کلید واژگان: ترک, دمپر فیلم فشرده, رینگ شناور, دوشاخگی, ارتعاشات غیرخطی}
    Mojtaba Tahmasebi, Hamidreza Heidari *
    One of the most common defects in rotary equipments is cracks. Creation and growth ofcracks can cause irreparable damages as well as occurrence of unwanted vibration in rotatingequipments. On the other hand, increasing the damping of the system is one of the mostpractical solutions to control vibrations in rotating equipment. One of the most importantmethods to increase the damping is the use of squeeze film dampers. Despite the highefficiency of these elements in controlling the amplitude and damping of system vibrations,their nonlinear behavior has created many limitations in the use of this equipment.In this paper, the bifurcation analysis of a flexible rotor with a floating-ring squeeze filmdamper with centralizing spring and considering the occurrence of cavitation in the damper oilfilm and transverse cracks in the shaft is been investigated.
    Keywords: crack, Squeeze Film Damper, Floating ring, Bifurcation, Nonlinear vibrations}
  • Masoud Yavari Nouri, S. M. Hossein Seyedkashi *, Moosa Sajed
    In this paper, a new production method of aluminium/steel double-layered wire is proposed using a modified friction stir extrusion process. The core and coating were made of St37 steel and aluminium alloy, respectively. For extruded specimens, the effects of the main process parameters including tool rotational speed and feed rate were investigated on adhesion strength and surface cracks. The tool rotational speed was studied at two levels of 300 and 600 rpm, and the feed rate at two levels of 4 and 12 mm/min. Pull-out test was carried out using a tensile test machine to evaluate the adhesion strength. Surface cracks were evaluated by the liquid penetrant test. The results suggest that the modified friction stir extrusion process can be used successfully to produce dissimilar double-layered wires. With the right combination of tool rotational speed and feed rate levels, a dissimilar double-layered wire can be produced with a high adhesion strength and good surface quality. No cracks were observed in specimens produced with the feed rate of 12 mm/min and rotational speed of 600 rpm. The maximum adhesion strength was 2867.13 N that was achieved with a tool rotational speed of 300 rpm and feed rate of 12 mm/min.
    Keywords: Adhesion strength, Crack, Double-layered wire, Friction Stir Extrusion, Liquid penetrant testing}
  • M Rajabi, H Lexian *, A Rajabi
    In this paper, using the complete modified nonlocal elasticity theory, the deflection and strain energy equations of rectangular nanoplates, with a central crack, under distributed transverse load were overwritten. First, the deflection of nanoplate was obtained using Levy's solution and consuming it; strain energy of nanoplate was found. As regards nonlocal elasticity theory wasn’t qualified for predicting the static behavior of nanoplates under distributed transverse load, using modified nonlocal elasticity theory, the deflection of nanoplate with a central crack for different values of the small-scale effect parameter was achieved. It was gained with the convergence condition for the complete modified nonlocal elasticity theory. To verify the result, the results for the state of the small-scale effect parameter were placed equal to zero (plate with macro-scale) and then were compared with the numerical results as well as the classical analytical solution results available in the valid references. It was shown that the complete modified nonlocal elasticity theory does not show any singularity at the crack-tip unlike the classical theory; therefore, the method presented is a suitable method for analysis of the nanoplates with a central crack.
    Keywords: Nonlocal elasticity theory, Crack, Small-scale effect, Nanoplate, Singularity}
  • Emadaldin Sh .Khoram Nejad *, Shapour Moradi, Mohammad Shishesaz

    This paper aims to discuss the vibration analysis of the post-buckled cracked axially functionally graded (AFG) beam. The nonlinear equations of motion of the Euler-Bernoulli beam are derived using the equilibrium principles. Then, these differential equations are converted into a set of algebraic ones using the differential quadrature (DQ) method and solved by an arc-length strategy. The resulted displacement field from the post-buckling analysis is assumed to be the equilibrium state of vibration analysis, and an eigenvalue problem is derived. By solving this linear eigenvalue problem, both the natural frequencies and mode shapes of the beam are calculated. The validation of results in comparison with a similar work shows a good agreement. The effect of several parameters such as the extensible and inextensible clamped-clamped boundary conditions, initial geometric imperfection, crack’s depth, and crack’s location on the natural frequencies and mode shapes are investigated in detail.

    Keywords: Free Vibration, Axially functionally graded beam, Crack, Differential quadrature method, Initial geometric imperfection, Post-buckling}
  • کرامت ملک زاده فرد، علیرضا پورموید*، علیرضا رحیمی
    در این پژوهش، تحلیل دینامیکی تیر ضخیم هدفمند مرکب با وجود ترک عرضی به کمک تیوری تیموشنکو و تیوری مرتبه بالای تغییر شکل برشی مورد مطالعه قرار گرفته است. معادلات بنیادی و شرایط مرزی تیر هدفمند مرکب و ضخیم با استفاده از تیوری های تیموشنکو، ردی و همچنین اصل کمینه سازی انرژی سیستم به دست آمده است. فرض شده است خواص مکانیکی غیر همگن تیر به صورت تابعی از ضخامت به صورت تابع توانی که در آن ضخامت تیر متغیر است، باشد. همچنین شرایط مرزی دوسرگیردار در نظر گرفته شده است. با توجه به این شرایط، جواب فرم بسته برای فرکانس های طبیعی تیر هدفمند مرکب با وجود ترک به دست آمده است. در ادامه نتایج مورد تحلیل قرار گرفته و با نتایج سایر پژوهش ها و نرم افزار آباکوس مورد صحت سنجی قرار گرفت. در نهایت نتایج نشان داد که درصد بهبود جواب حاصل از تیوری مرتبه سوم برشی ردی نسبت به تیوری تیموشنکو برای تیر ضخیم حدود 24 درصد می باشد و برای تیر نازک جواب ها به هم نزدیک می شوند.
    کلید واژگان: تیر هدفمند مرکب, ترک, تئوری مرتبه بالای تیر, روش ریتز}
    K. Malekzade Fard, A.R. Pourmoayed *, A.R. Rahimi
    In this research, the dynamic analysis of composite functionally graded thick beam despite transverse cracking with the help of Tymoshenko theory and higher - order shear deformation theory has been studied. The governing equations and boundary conditions for composite functionally graded beam and thick using Timoshenko and Reddy theories and also, the principle of system energy minimization has been obtained. It is assumed that the inhomogeneous mechanical properties of the beam as a function of thickness as a function of power in which the thickness of the beam is variable. The boundary condition as clamp-clamp are also considered. According to these conditions, the closed form solution for natural frequencies of composite functionally graded beam despite the crack is obtained. Then, the results were analyzed and by those published in the literature and with the finite element results obtained by ABAQUS are validated. Finally, the results showed that the percentage of improvement of the answer obtained from Reddy's third order shear theory compared to Tymoshenko's theory for thick beam is about 24% and for thin beam the answers are close.
    Keywords: composite functionally graded beam, Crack, Higher order beam theory, Vibration}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال