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 « finite element modeling » در نشریات گروه « مکانیک »

تکرار جستجوی کلیدواژه « finite element modeling » در نشریات گروه « فنی و مهندسی »
  • حجت ثمری خلج، علی نیک بخت*، مجتبی صدیقی
    در این مقاله به بررسی عددی و تجربی بیشینه استحکام برشی اتصال در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی آلومینیوم 7075 در حالت لبه روی هم در حضور نانو ذرات سیلیکون کارباید (SiC) در ناحیه اتصال پرداخته شده و نتایج با جوشکاری بدون حضور نانو ذرات مقایسه شده است. بدین منظور پارامترهای تاثیرگذار در استحکام برشی اتصال شامل سرعت خطی و دورانی ابزار، شکل پین ابزار (مربعی و رزوه مخروطی)، عمق فرورفتگی و زاویه انحراف ابزار مطالعه شده اند. آزمایشات تجربی با استفاده از علم آمار استنباطی به روش تاگوچی طراحی و یک مدل المان محدود سه بعدی نیز با بکارگیری دو نرم افزار دفرم و آباکوس به صورت متوالی توسعه داده شده که نتایج حاصل از آن با آزمایش های تجربی اعتبارسنجی شده است. اعتبارسنجی مدل عددی نشان می دهد که نتایج مدل عددی دارای تطابق مناسبی برای تخمین و پیش بینی رفتار فرآیند مذکور می باشد. بررسی نتایج نشان می دهد که حضور نانو ذرات SiC باعث افزایش استحکام برشی اتصال جوشکاری شده حداکثر تا 24 درصد نسبت به جوشکاری بدون این ذرات می شود. استفاده از ابزار با پین رزوه مخروطی باعث افزایش استحکام 4 الی 5 درصدی در عدم حضور ذرات تقویت کننده و 4 الی 5/7 درصدی در حضور نانوذرات نسبت به ابزار با پین مربعی شده است. موثرترین پارامتر بر استحکام برشی قطعه جوشکاری شده، سرعت دورانی ابزار می باشد. همچنین زاویه انحراف ابزار تاثیر اندکی بر استحکام قطعه دارد.
    کلید واژگان: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی, آلومینیوم 7075, شبیه سازی المان محدود, نانو ذرات سیلیکون کارباید, روش تاگوچی}
    Hojjat Samarikhalaj, Ali Nikbakht *, Mojtaba Sadighi
    In this paper, the effect of including SiC nanoparticles in the weld zone on the maximum shear strength of friction stir lap welded 7075 aluminum alloy is investigated, both experimentally and numerically. This objective is carried out by studying the effects of rotational and transverse speeds, tilt angle, the shape of the tool and the penetration depth. The numerical investigation is based on developing an FE model by means of Deform and ABAQUS to simulate the welding procedure, which results are verified by the experimental findings. Experimental procedure is designed based on Taguchi method. The verification of the developed FE model shows that the simulation results are in proper agreement with the experimental findings. In general, including SiC nanoparticles in the weld zone can increase the maximum shear strength up to 24%, compared to the case of where the specimens are welded without SiC. Furthermore, applying the threaded tapered tool leads to higher shear strength in comparison with the squared shape tool, i.e., the strength of the specimens welded by threaded tapered tool are 4 to 5% higher without SiC inclusion and 4 to 7.5% higher with SiC, compared to the same case welded by squared tool. In addition, while the rotational speed has the highest influence on the findings, the tilt angle does not affect the results that much.
    Keywords: Friction Stir Welding, 7075 Aluminum Alloy, Finite Element Modeling, Sic Nanoparticles, Taguchi Method}
  • Partha Borah, Satadru Kashyap *, Sanjib Banerjee, Sushen Kirtania
    Pineapple leaf is a natural fibre possessing superior mechanical strength which can be used as a reinforcing component in natural fibre-based composites. In general, composites can endure a wide variety of loads while in service. This work reports the buckling analysis of pineapple fibre reinforced epoxy composites and compared it to an isotropic composite reinforced with a synthetic fibre such as E-glass. The effects of changing the fibre volume fraction and plate aspect ratio, on physical buckling behaviour have been reported. The elastic parameters were calculated analytically, whereas the buckling studies were carried out using the finite element method. Buckling was shown to be significantly influenced by the changes in volume fractions, plate aspect ratio, and buckling mode. Additionally, the influence of design parameters such as optimum ply angle for composite stacking-sequence was also investigated under no shear conditions. It was observed that pineapple leaf fibre composites yielded better buckling characteristics than contemporary synthetic E-glass fibre composites.
    Keywords: Pineapple leaf fibre, E-glass fibre, Buckling Analysis, Finite element modeling}
  • رضا جعفری ندوشن*، محمدجواد عبقری

    مواد آکزتیک با نسبت پواسون منفی به عنوان یکی از انواع فرامواد به دلیل خواص مکانیکی جذاب و قابل توجه، توجه بسیاری از محققین را به خود جلب کرده اند. سازه های صلب چرخنده یکی از انواع مواد آکزتیک هستند که با تنظیم متغیرها، رفتار همسانی را در جهات مختلف نشان می دهند، اما این سازه ها بدلیل استفاده از بلوک های صلب دارای چگالی نسبی زیادی می باشند. از طرفی علی رغم چگالی نسبی بالا این سازه ها در اتصالات اجزای چرخنده به یکدیگر ضعیف بوده و دارای سفتی و استحکام بالایی نیستند و با توجه به چگالی نسبی بالا خواص ویژه مکانیکی کمی دارند. در این پژوهش یک ساختار مشبک جدید با الهام از سازه های صلب چرخنده ولی با چگالی نسبی بسیار کمتر ایجاد گردید. برای کاهش چگالی نسبی در این ساختار بجای بلوک های صلب از المان های میله ای استفاده شده است. ساختار جدید با استفاده از فرآیند چاپ سه بعدی ساخته شد و تحت آزمایش کشش قرار گرفت. با عکس برداری از ساختار قبل و در حین تغییرشکل، ضریب پواسون آن اندازه گیری گردید .همچنین با روش اجزای محدود، رفتار تغییرشکل ساختار پیشنهادشده شبیه-سازی و با نتایج تجربی مقایسه شد. هر دو روش نشان دهنده رفتار آکزتیک ساختار جدید هستند. در ادامه مکانیزم تغییرشکل ساختار و همچنین محدوده ای از شکل ساختار که رفتار آکزتیک در آن مشاهده می شود بررسی گردید.

    کلید واژگان: ساختارهای آکزتیک, نسبت پواسون منفی, ساختار مشبک, چاپ سه بعدی, شبیه سازی اجزای محدود}
    Reza Jafari Nedoushan *, MohammadJavad Abghary

    Auxetic materials with negative Poisson’s ratio, as a group of metamaterials, attracted significant attentions among researchers due to their interesting and remarkable mechanical properties. Rigid rotating structures are a subcategory of auxetic materials which can show the same behavior in various directions by tuning their parameters, but due to using rigid rotating blocks their relative density is high. As the rotating blocks are connected by weak joints, stiffness and strength of these structures are low and considering high relative density of these structures specific mechanical properties are even in worse condition. In this research, novel lattice structures based on rigid rotating structures but with remarkably lower relative density were presented. To reduce relative density of these structures, bar elements were used instead of rigid blocks. 3D printing method was used to manufacture samples with these structures and then tensile test was performed on the samples. Poisson’s ratios of the samples were measured by recording image of the structures before and during deformation. The behavior of the structures was predicted by finite element method and compared with experimental measurements. Both of the methods showed auxetic behavior of the structures. Then deformation mechanism of the structures and the effect of the structures shape on the auxeticity were investigated.

    Keywords: Auxetic structures, Negative Poisson&rsquo, ratio, Lattice structures, 3D printing, finite element modeling}
  • فرید آزادی، داود اکبری*

    در این مقاله، برای بررسی و اندازه گیری تنش پسماند و تاثیرات آن بر میزان کرنش در قطعات پلیمری، از ترکیب روش انطباق تصاویر دیجیتال و روش سوراخکاری استفاده شده است. با اعمال خمش روی قطعات و اعمال جابجایی ثابت، تنش خمشی ایجاد شده و با استفاده از تجهیز ساخته شده، اندازه گیری شده است. در این راستا قطعات پلیمری از جنس پلکسی گلس با ضخامت های مختلف، تحت خمش سه نقطه ای با اندازه های مختلف مورد آزمون قرار گرفته و در نهایت نتایج بدست آمده از روش معرفی شده در این مقاله، با نتایج تحلیل نظری و شبیه سازی اجزای محدود، مقایسه و صحت سنجی شده است. مواد پلیمری مورد آزمایش به دلیل ضرایب کشسانی پایین، دارای کرنش آزاد شده ی بسیار بیشتری نسبت به نمونه های فلزی هستند و بررسی کرنش های آزاد شده در آن ها نیازمند کرنش سنج های با گستره بسیار بالاتری می باشد. بررسی نتایج نشان می دهد که ترکیب روش انطباق تصاویر دیجیتالی و سوراخکاری، قابلیت اندازه گیری تنش پسماند با دقت بالا (در حدود اختلاف کمتر از 10%) را دارا می باشد. روش به کار گرفته شده در این مقاله با برطرف کردن محدودیت های روش مرسوم استفاده از کرنش سنج، کرنش ها را در محدوده ی بسیار گسترده تری اندازه گیری می کند و جایگزین مناسبی برای روش کرنش سنجی سوراخ در اندازه گیری تنش پسماند نمونه های پلیمری خواهد بود.

    کلید واژگان: تنش پسماند, انطباق تصاویر دیجیتالی, کرنش سنجی سوراخ, خمکاری, قطعات پلیمری, شبیه سازی اجزای محدود}
    F. Azadi, D. Akbari*

    In this paper, the combination of digital image correlation and hole drilling methods has been used to investigate and measure the residual stress of polymer components. The bending stress was created by a three-point bending system and measured by the provided equipment. These stresses are considered in theory to be equivalent to the residual stresses within the component. Digital image correlation method utilized as a novel method to measuring released strain. In this regard, Plexiglas polymer materials in various thicknesses were analyzed under the different values of 3-point bending test. Finally, the obtained results from the introduced method in this paper, with the results of Finite element analysis and simulation have been compared and validated. Unlike the samples that have an unknown amount of residual stresses, the residual stresses in these specimens have a certain amount that can be compared and verified with the simulation and analytical results. Polymer materials have a higher released strain range than metals and it is possible to investigate the strain released by digital image correlation. The results show that the combination of digital image correlation and hole drilling techniques as innovations presented in this paper are capable of measuring residual stresses with a high accuracy less than 10% and also because of their major advantages. The method of using strain gauge would be a suitable alternative to the hole drilling whit strain gauge method for measuring residual stress in polymer samples.

    Keywords: Residual Stress, Digital Image Correlation, Hole Drilling, Bending, Polymer material, Finite element modeling}
  • Ankit Sahai *, Shanti S. Sharma, Suren N. Dwivedi
    Bulk nanomaterial have several applications in automobile, aerospace, medical and manufacturing applications. These are produced by subjecting materials to severe plastic deformation (SPD) and have widely emerged as a technique for grain refinement in Al, Cu, Ti, Mg alloys with improved mechanical properties. Equal Channel Angular Pressing (ECAP) is one such SPD technique employed to produce bulk ultra-fine grained (UFG) materials by introducing a large amount of shear strain into the materials without changing the billet shape or dimensions. FE (Finite Element) modeling of SPD processes has become an important tool for designing feasible production processes, because of its unique capability to describe the complex geometry and boundary conditions. In this proposed work, integrated SPD processes namely Extrusion + ECAP (Ex-ECAP) is proposed and the specimen is subjected to these processes in the same die set-up. The 3D finite element modeling of Al6061 was performed using metal forming software FORGE. The dies used in both the processes during the simulation of Al6061 billet include a channel angle of 900 and outer corner angle fixed at 160 with simulation performed for different plunger velocities. The simulation results depict the change in equivalent strain in the entire specimen on account of these processes. The evolution of strain at different considered cross-sections is analyzed. Also, the variation in extrusion force and energy are studied for the considered process parameters. The FE simulations greatly help in designing the dies for various experimental conditions to produce bulk nanomaterial.
    Keywords: Severe Plastic Deformation, Nanomaterials, Equal-Channel Angular Pressing, Finite Element Modeling, Ultra-Fine Grained Material}
  • محمد شجاعی فرد، مصطفی باغانی*

    امروزه هیدروژل ها با خواص منحصر بفرد خود در پاسخ به تحریک های خارجی و تورم در اثر جذب سیال، توجه بسیاری از محققان را بخود جلب کرده اند. با توجه به میزان بالای افزایش حجم این مواد وقابل برگشت بودن این تورم، پیش بینی پاسخ مکانیکی این مواد از اهمیت بسزایی برخوردار است. هیدروژل های تابعی-هدفمند حساس بدما از مواد پرکاربرد درصنعت می باشند. جهت مطالعه رفتار مکانیکی این مواد حین تغییردما، یک تابع انرژی متشکل از دو بخش انرژی کشیدگی شبکه و انرژی ترکیب درنظر گرفته شده است. سپس با در نظر گرفتن تغییر مشخصات هیدروژل های تابعی-هدفمند حساس بدما درراستای ضخامت حل نیمه تحلیلی برای خمش این مواد درشرایط کرنش-صفحه ای ارایه گردیده است. برای بررسی صحت روش، نتایج حاصل با نتایج خروجی از روش اجزامحدود مقایسه شده است. برای حل مسایل مختلف به روش اجزامحدود نیاز به نوشتن زیربرنامه UHYPER این مواد هستیم. صحت این زیربرنامه با درنظر گرفتن مسئله تورم آزاد ارزیابی گردیده است. سپس شعاع، تنش شعاعی و مماسی در خمش تیر متشکل از هیدروژل های تابعی-هدفمند حساس به دما در هر دو روش مطالعه گردیده است. در نهایت نیز با توجه به اهمیت دو فاکتور میزان زاویه خمیدگی و انحنا در کاربردهای صنعتی، این دو فاکتور نیز با تغییردما درهمان بازه 320 تا 288 مورد بررسی قرار گرفته است، که بادقت در نتایج حاصله می توان توانایی این مواد در کاربردهایی هم چون سنسور و عملگر را مشاهده کرد. همچنین وجود پیوستگی در تنش های شعاعی و مماسی دلیلی برای استفاده بیشتر این مواد می باشد که این خواص را در سنسورهای چندلایه نمی توان مشاهده کرد.

    کلید واژگان: هیدروژل حساس به دما, مواد تابعی هدفمند, حل نیمه تحلیلی, مدل سازی اجزاء محدود}
    Mohammad Shojaeifard, Mostafa Baghani *

    Todays, hydrogels have attracted many researchers due to their unique properties in responding to exterior stimuli and swelling-induced by water absorption. According to their reversible swelling, it is important to predict their mechanical response. The functionally-graded temperature-sensitive hydrogel is one of the most applicable materials in industry. Thus, to study the mechanical behavior of these materials, an energy density function is introduced which includes network stretch energy and mixing part. Then, considering functionally-graded properties along the thickness, bending of FG temperature-sensitive hydrogels is solved analytically under plane-strain assumption. Verifying the presented analytical procedure, the results are compared with outcomes of finite-element-method. To solve diverse problems by finite-element-method, UHYPER subroutine has been written and verified in free-swelling problem. Next, the radius, radial stress and tangential stresses are studied by both methods for FG temperature-sensitive hydrogels. Finally, according to the importance of factors such as semi-angle and bending curvature in the industrial designs, these factors are investigated by changing the temperature in range of 320 to 288. Results demonstrate the capability of these material to be implemented in sensors and actuators. In addition, the continuity of stresses field is the other reason of utilizing FG hydrogels, while the multi-layer hydrogels do not have continuous stress fields.

    Keywords: Temperature sensitive hydrogels, Functionally graded materials, Semi-analytical solution, finite element modeling}
  • HamidReza Khanaki, Sadegh Rahmati *, Mohammad Nikkhoo, Mohammad Haghpanahi, Javad Akbari

    In this paper, an attempt has been made to provide a numerical method for investigating the mechanical properties of multilayer scaffolding. These scaffolds can be used as implants in bone fractures. For this purpose two numerical simulation methods are introduced to predict the elastic properties of multilayer cell scaffolds. These simulations are based on two models: a 3D model with a volumetric element, and a 1D model with a linear element. To compare the results of these models, three types of two- and three-layer titanium alloy scaffolds have been simulated by the two methods. Also, Young's modulus of the scaffolds has been compared with the experimental conclusions of earlier studies. The results confirm that simulations with 1D models are more cost-effective compared to 3D ones. Additionally, because of the more reliable agreement of Young's modulus results of numerical modeling with the linear element (1.8 to 5 times) compared to the volumetric element (11 to 23 times) compared to the experimental findings, the numerical method with the linear elements can be a reliable tool for studying multilayer scaffoldings.

    Keywords: Additive Manufacturing, Finite Element Modeling, Multilayer scaffold, numerical analysis, Open-lattice cellular scaffold}
  • کاوه عباسی*، هژیر احساسی
    اتصالات تداخلی به صورت گسترده در صنعت برای ایجاد اتصالی محکم مورد استفاده قرار می گیرند. این اتصالات با حذف اتصالاتی همچون خارها باعث کوچک شدن و زیبا شدن اتصالات و حذف عیوبی همچون تمرکز تنش شده اند. این اتصالات در معرض بارهای استاتیکی و دینامیکی، همواره پاسخگوی نیازهای طراحی هستند. امروزه این اتصالات کاربردهای مهندسی فراوانی پیدا کرده اند. اتصالات تداخلی همواره با عیوبی همراه هستند و البته متاثر از پارامترهایی هستند که بر کارکرد آنها اثر مستقیم دارند؛ به عنوان نمونه در هر اتصالی سطح تماس اجزا ایده آل و استوانه ای کامل نیست و انحراف وجود دارد. این پارامترها از این جهت حایز اهمیت هستند که تغییراتشان بر روی کارآیی و استحکام اتصالات تداخلی تاثیر می گذارد. از جمله پارامترهای موثر بر استحکام اتصالات تداخلی ضریب اصطکاک، زبری، خواص مواد، ابعاد فیزیکی و نامنظمی های هندسی سطح های در تماس را می توان بیان نمود. در این پژوهش با تغییر قطر و مقدار تداخل و در نتیجه آن، فشار در سطح تداخل، اثر این پارامترها بر استحکام اتصال و ضریب اصطکاک در سطح تداخل مورد بررسی قرار گرفته است. برای استخراج ضریب اصطکاک از ترکیب نتایج تجربی و المان محدود استفاده شد. روش های بررسی آماری فاکتوریل مورد استفاده قرار گرفت و اثرات فشار و قطر بر ضریب اصطکاک و استحکام اتصال مورد بررسی قرار گرفت. . نتایج حاصل نشان داد که رابطه قطر با ضریب اصطکاک در سطح تداخل اتصالات تداخلی معکوس است و افزایش تداخل و متعاقب آن فشار، باعث افزایش ضریب اصطکاک خواهد شد.
    کلید واژگان: اتصال تداخلی, ضریب اصطکاک, میزان تداخل, فشار, مدل سازی اجزا محدود}
    Kaveh Abbasi *, Hazhir Ehsasi
    Interference fit joints are widely used in the industry to produce tight joints. These type of connections have produced more beautiful and smaller joints by eliminating other joints such as keys which are defected with stress concentration. Interference fit joints could be applied under dynamics and statics design loads, successfully. Interference fit joints are always imperfect, such as other industrial products and also affected by some parameters which directly affect the operation of these joints. For instance, contact surface of every manufactured joint parts are not a perfect cylinder and always there are some form defects. The variation of these parameters could affect the performance and strength of interference joints, so these parameters should be considered. Some effective parameters on the strength of interference fit joints are friction coefficient, roughness, materials properties, dimensions and geometric irregularities of contact surfaces. In this study the effect of diameter of shaft and interference value variation on the friction coefficient in contact surface and strength of joints are investigated. Finite element results are interacted with experimental ones to estimate friction coefficients. Also, factorial method, which is a statistical method for design of experiments, are used to analysis the effects of pressure, which is vary by variation of interference, and radius of contact surface curvature on friction coefficient and strength of joints. Results indicate that the friction coefficient changes with diameter of interference surface, inversely and increase of interference and consequently, pressure leads to growth of friction coefficient.
    Keywords: Interference Fit Joint, Friction Coefficient, Interference Value, Pressure, finite element modeling}
  • نگار مهتدی فر، مسعود عسگری*

    با توجه به پیشرفت هایی که در تکنیک های ساخت افزودنی صورت گرفته، امکان طراحی و تولید سازه های سلولی با هندسه های پیچیده با خواص مکانیکی مناسب و وزن کم فراهم آمده است و استفاده از مواد سلولی متخلخل در بسیاری از زمینه ها در حال افزایش است. در پژوهش حاضر سازه استوانه ای نوینی که در راستای شعاعی توزیع چگالی نسبی و خواص گرادیانی قابل تنظیم دارد، با الهام از ساختار استخوان طراحی و معرفی شده است. سازه سلولی در 5لایه و از تکرار سلول واحد پایه چهاروجهی منتظم با الگوی مشخص در راستای شعاعی، محیطی و محوری حاصل شده است. با استفاده از روابط تحلیلی، خواص مکانیکی الاستیک سازه تعیین شده است. حل تیوری ارایه شده به کمک مدل سازی عددی و ساخت افزایشی نمونه پلیمری به روش سنگ چاپ سه بعدی و آزمون آن صحه گذاری شده است. مقایسه نتایج بیان گر دقت مناسب حل تیوری است. همچنین اثر متغیرهای هندسی طراحی شامل ارتفاع المان حجمی تکرارشونده، تعداد اضلاع چندضلعی آغازگر و قطر یال ها بر روی خواص مکانیکی سازه و توزیع آنها مطالعه شده است. با استفاده از الگوریتم های ژنتیک بهینه سازی تک هدفه و چندهدفه خواص الاستیک سازه انجام شده است. نتایج بهینه سازی تک هدفه در سازه هایی با تخلخل های 70، 75 و 80% به ترتیب بهبود 32/9، 35/92 و 35/68% مقدار مدول الاستیسیته بر جرم و افزایش 116/35، 96/48 و73/62% مقادیر تنش تسلیم بر جرم در همین تخلخل ها، نسبت به سازه مبنا با تخلخل های مشابه را نشان می دهند. نتایج حاصل، بیان گر قابلیت مناسب سازه برای ایجاد توزیع متغیر خواص و تخلخل و پتانسیل کاربرد آن به عنوان بافت جایگزین استخوان مصنوعی است.

    کلید واژگان: مواد سلولی متخلخل, تخلخل گرادیانی شعاعی, ساخت افزایشی, حل تحلیلی, مدل سازی المان محدود, بهینه سازی چند هدفه}
    N. Mohtadifar, M. Asgari*

    Due to developments in additive manufacturing (AM) techniques, design and producing cellular structures with complex topologies accompanied with appropriate mechanical properties and lightweight have become possible and the application of cellular porous materials has been increasing in various areas. In the current study, a novel cellular structure with adjustable radially graded relative density and properties inspired by bone tissue structure is designed and introduced. The cellular structure has five layers and is achieved by repeating a regular four-sided unit-cell in radial, peripheral, and axial directions by a specific pattern. Next, using analytical relations, the mechanical properties of the structure are derived. The obtained theoretical solution is validated by numerical modeling and experimental test of a polymeric specimen manufactured by SLA method. Comparison of the results shows good precision of the theoretical solution. Furthermore, the effect of design parameters including the height of representative volume element, the number of the sides of start shape, and radius of the struts on mechanical properties and their distribution is studied. Using genetic algorithms single-objective and multi-objective optimization is performed on elastic properties of the structure. The single-objective optimization results for structure with 70, 75, and 80% porosities led to 32.9, 35.92, and 35.68% improvement of elastic modulus to mass, respectively and 116.35, 96.48, and 73.62% increase of yield strength to mass at similar porosities compared to base models with same porosities. The results show proper ability of the structure in creating distribution of mechanical properties and porosity and its potential capability for use in bone replacement applications.

    Keywords: Porous Cellular Material, Radially Graded Porosity, Additive Manufacturing, Analytical Solution, Finite Element Modeling, Multi-Objective Optimization}
  • پارمیدا باقری، رضا انصاری خلخالی*، مجید علی طاولی، سعید روحی گرکرودی
    در این مقاله، روش المان محدود برای مطالعه رفتار کمانش و خواص مکانیکی نانو مخروط های کربنی دو جداره استفاده شده است. به این منظور، نانو مخروط های دو جداره با طول ها و زوایای مختلف و تحت شرایط تکیه گاهی متفاوت مورد بررسی قرار می گیرد. با توجه به شباهت بین ساختار نانوسازه ها و قاب فضایی برای ساختار های نانو، از روش مکانیک سازه ای برای مطالعه رفتار مکانیکی نانومخروط ها استفاده می گردد. در این روش، نانو مخروط های کربنی به عنوان قاب فضایی در نظر گرفته می شوند و برای مدل کردن اتم ها و پیوند ها به ترتیب از المان های تیر و جرم استفاده می شود. برای تعیین خواص المان های تیر از برابری مکانیک سازه ای و مکانیک مولکولی استفاده می شود. نتایج نشان می دهد که مدول الاستیسیته نانو مخروط های کربنی دو جداره با افزایش زاویه راس و افزایش طول کاهش می یابد. همچنین با مقایسه تاثیر تغییرات در دو عامل طول و زاویه راس، زاویه راس تاثیر بیشتری را روی نیروی فشاری بحرانی می گذارد. نیروی فشاری بحرانی در نانو مخروط های کربنی دو جداره با افزایش زاویه راس نانومخروط، افزایش و با افزایش طول کاهش می یابد.
    کلید واژگان: مدل سازی المان محدود, نانو مخروط کربنی دو جداره, مدول الاستیسیته, نیروی فشاری بحرانی}
    Parmida Bagheri, Reza Ansari Khalkhali *, Majid Ali Tavoli, Saeed Rouhi Grakaroudi
    In this paper, finite element method is employed to study the buckling behavior and mechanical properties of double-walled carbon nanocones. In this regard, double-walled nanocones with different geometries, including lengths and angles, and boundary conditions are investigated. Based on the similarity between the nanostructures and space frames, structural mechanics approach is employed to study the mechanical behavior of the nanocones. In this approach, the carbon nanocones are considered as space frame and beam and mass elements are utilized to model the atoms and bonds. The results show that the elastic modulus of the carbon nanocones decreases by increasing the apex angle and length. Besides, it is shown that the influence of the apex angle on the critical buckling force of the carbon nanocones is more significant than the length effect. Increasing apex angle and length of the carbon nanocones lead to increasing and decreasing of the critical buckling force, respectively.
    Keywords: Finite Element modeling, Double-walled carbon nanocones, Critical compressive force, Modulus of elasticity}
  • محمد شجاعی فرد، مصطفی باغانی*، حمید شهسواری، روزبه اقبالپور

    با توجه به وابستگی پاسخ پلیمرها به نرخ و زمان، در شرایط اعمال بارگذاری خارجی، پیچیدگی بسیاری جهت پیش بینی پاسخ مکانیکی این مواد به وجود آمده است. از این رو، جهت مطالعه رفتار مکانیکی این مواد در حین اعمال بارگذاری، یک مدل سازگار ترمودینامیکی ویسکوالاستیک-ویسکوپلاستیک-ویسکوآسیب برای پیش بینی پاسخ مکانیکی این مواد درنظر گرفته شده است. بدین منظور این مدل ساختاری را به صورت صریح گسسته سازی زمانی کرده تا در قالب سابروتین مادی در نرم افزار اجزای محدود آباکوس بکارگرفته شود، این روش به دلیل دقت و زمان حل مناسب و عدم نیاز به ماتریس شیب و محاسبات پیچیده ی آن در هر گام زمانی بسیار ارزشمند است. پس از صحت سنجی کد سابروتین به وسیله ی نتایج آزمایشگاهی، به بررسی حساسیت رفتار مکانیکی پلیمر نسبت به خواص مکانیکی از جمله خواص ویسکوالاستیک، ویسکوپلاستیک و ویسکوآسیب آن پرداخته شده است. در ادامه، همچنین تاثیر مستقیم زمان بارگذاری و سطح تنش اعمالی و رابطه معکوس زمان باربرداری بر افزایش متغیر آسیب و کرنش بوجود آمده در این بستر در دو نوع بارگذاری خزش بازیابی چرخه ای افزایشی و ثابت مشاهده شده است. به طور مثال، دو برابر کردن تعداد سیکل افزایش دامنه از 50 تا 100، موجب افزایش عمر و کاهش حدود 75 درصدی میزان آسیب می گردد.

    کلید واژگان: ویسکوالاستیک, ویسکوپلاستیک, ویسکوآسیب, شبیه سازی اجزای محدود, گسسته سازی صریح}
    Mohammad Shojaeifard, Mostafa Baghani *, Hamid Shahsavari, Roozbeh Eghbalpour

    According to their time and rate dependent response to the exterior loads, there was too much complexity to predict mechanical responses. Thus, a thermodynamically consistent viscoelastic-viscoplastic-viscodamage model is considered to predict their mechanical responses. Along this purpose, the explicit time-discrete form of the constitutive model is used in the finite element software ABAQUS by VUMAT subroutine. This method is valuable since its accuracy, low running time and no need of Jacobian matrix calculations. After validating ABAQUS user subroutine with experimental data obtained from creep, creep-recovery and repeated creep-recovery tests on the polymer, constitutive model sensitivity to the material parameters such as viscoelastic, viscoplastic and damage properties has been investigated. Along this purpose, it can be observed that increasing viscoplastic and damage parameters could cause rising in viscoplastic strain and damage variable. Then, the direct effects of loading time and stress level and the indirect effects of unloading time on polymer strain and damage variable were investigated in the two repeated creep-recovery tests with constant and increasing amplitudes. For instance, doubling increasing amplitude cycle number from 50 to 100 could rise service life and decrease about 75 percent of damage level.

    Keywords: Viscoelastic, Viscoplastic, Viscodamage, finite element modeling, Explicit time discretization}
  • یونس محمدی*، حامد قاسمی، مرتضی اسدی
    نسبت استحکام به وزن بالا در کامپوزیت های زمینه پلیمری تقویت شده با الیاف سبب شده است که در بسیاری از سازه ها و قطعات مورد توجه واقع شود. در این مقاله به تحلیل تجربی و عددی چهار استوانه کامپوزیتی تحت ضربه با سرعت پایین پرداخته شده است. ساختار این لوله ها به صورت فقط کربن، فقط کولار، کولار- خارج/ کربن- داخل و کربن- خارج/ کولار- داخل می باشد. در تست آزمایشگاهی از دستگاه ضربه ی سقوط آزاد با یک ضربه زننده کروی فولادی جهت اعمال ضربه بدون سرعت اولیه به نمونه ها استفاده شده است. در بخش عددی جهت بررسی رفتار ضربه از روش مدلسازی اجزاء محدود در نرم افزار آباکوس استفاده شده است. در پژوهش حاضر انواع روش های مدلسازی ، فرایند مش بندی و انوع المان ها مانند پوسته معمولی، پوسته پیوسته و المان های جامد در نرم افزار مورد بحث قرار گرفته است. همچنین ضربه زننده همانند یک قطعه صلب و استوانه های کامپوزیتی به صورت المان پوسته معمولی مدل سازی شده است. در تحقیق حاضر نیروی تماس، مدت زمان تماس و جابجایی نمونه ها مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به نتایج می توان دید که الیاف کولار قابلیت جذب انرژی بیشتری را نسبت به الیاف کربن داشته و استوانه فقط کربنی بیشترین نیروی تماسی و کمترین جابجایی را در مقایسه با سایر نمونه ها دارد. برای صحت سنجی، نتایج تجربی با نتایج به دست آمده در آباکوس مطابقت داده شده است که تطابق بسیار نزدیکی بین دو نتیجه وجود دارد.
    کلید واژگان: ضربه سرعت پایین, استوانه ی کامپوزیتی, الیاف کربن, الیاف کولار, مدل سازی اجزاء محدود}
    Younes Mohammadi *, Hamed Qasemi, Morteza Asadi
    High ratio of strength to weight in fiber reinforced polymer composites causes to their applications in many of the structures and components. In this study an experimental and numerical investigation on four composite cylinders’ response to low-velocity impact is carried out. The studied cylinders were considered to be carbon-only, kevlar-only, kevlar-outside/carbon-inside, and carbon-outside/kevlar-inside. The experimental impact test was applied on the samples using a drop-weight impact apparatus without initial velocity with a spherical steel impactor. In the numerical part, a finite element (FE) modeling technique has been used in ABAQUS software to investigate the impact behavior. In this paper, various types of modeling methods, meshing process and types of elements such as conventional shell, continuum shell and solid elements were discussed in the software. The issues of concern were the contact force, contact duration, and deflection of the specimens. It was found that kevlar fiber has more ability to absorb energy compared to carbon fiber and that the carbon-only specimen has the greatest contact force and the lowest deflection compared with the other samples. To validate the experimental data, they were compared with the results obtained from FE analysis and a strong concurrence was found between them.
    Keywords: Low-velocity impact, cylindrical composite, carbon fiber, kevlar fiber, finite element modeling}
  • محمد شجاعی فرد، مصطفی باغانی*، حمید شهسواری، روزبه اقبالپور
    شیارشدگی یکی ازاصلی ترین اختلالات بوجودآمده دربستر آسفالت است که عملکردآسفالت راتحت شعاع قرار می دهد. باتوجه به پیچیدگی رفتار آسفالت، دراین مطالعه به شبیه سازی پاسخ مکانیکی آن تحت اعمال بارگذاری واقعی حرکتی ودو بارگذاری معادل و پالسی که درمطالعات پیشین اغلب بعنوان جایگزین بارگذاری واقعی حرکتی بوده، پرداخته شده است. ازین رو یک مدل سازگار ترمودینامیکی ویسکوالاستیک-ویسکوپلاستیک-ویسکوآسیب رابصورت ضمنی گسسته سازی زمانی کرده تا درقالب سابروتین UMAT در نرم افزار اجزا محدود ABAQUS مورد تحلیل قرار گیرد. درتعداد سیکل بالا، حدود 40درصد اختلاف میزان شیارشدگی دربارگذاری های معادل وپالسی نسبت به بارگذاری واقعی حرکتی مشاهده می شود. این امر موجب تخمین نادرست عمربسترآسفالت حاصله ازاین دونوع بارگذاری می شود.
    کلید واژگان: بستر آسفالت, پدیده شیارشدگی, مدل سازی اجزا محدود, گسسته سازی ضمنی, بارگذاری متحرک}
    Mohammad Shojaeifard, Mostafa Baghani *, Hamid Shahsavari, Roozbeh Eghbalpoor
    Rutting is one of the most critical distresses influenced the asphalt pavement performance and its service life. Due to the complexity of the mechanical asphalt pavement responses, to study the mechanical behavior of this material under applying loads, a thermodynamically consistent visco- elastic visco- plastic visco- damage constitutive model has been presented in the implicit time discrete form to predict their mechanical responses within the framework pf the finite element method in software ABAQUS- Standard. It is worthy to mention that employing an implicit time discretization technique reduces the computational cost and a more stable solution is found. In this work, rutting phenomenon and prediction of the asphalt pavement service life has been investigated under three types of moving loading regimes, which forty percent of rutting difference has been obtained by comparing the pulse and equivalent loadings under moving load that would cause erroneous predictions in asphalt pavement service life.
    Keywords: Asphalt pavement, Rutting phenomena, Finite element modeling, Implicit Discretization, Moving load}
  • روزبه اقبال پور، مصطفی باغانی*، حمید شهسواری، محمد شجاعی فرد، سعید سهراب پور

    خرابی در بسترهای آسفالتی یکی از بزرگترین مشکلات راه سازی است که سالانه مبالغ فراوانی صرف بازسازی آنها می شود. فرایند ترمیم برای بازیابی آسیب یکی از روش های موثر به منظور افزایش عمر این بسترهاست که اخیرا توسط محققین ارائه شده است. لذا در این پژوهش با در نظر گرفتن یک مدل سازگار ترمودینامیکی، رفتار مکانیکی بستر آسفالت خودترمیم حین حرکت وسیله ی نقلیه در نرم افزار اجزاء محدود بررسی شده است. به همین دلیل مدل ساختاری مذکور صریحا گسسته سازی زمانی شده و در غالب زیرروال VUMAT در نرم افزار ABAQUS مورد استفاده قرار گرفته است. در این شبیه سازی عمر بستر آسفالت با در نظر گرفتن اثر ترمیم و بدون آن مقایسه می شود. نتایج به دست آمده از شبیه سازی های انجام گرفته نشان می دهد که با اعمال اثر ترمیم سرعت رشد آسیب و خرابی ناشی از تغییر شکل دائمی بستر کاهش پیدا کرده و می توان عمر بستر را تا بیش از 70\٪ افزایش داد.

    کلید واژگان: بستر آسفالت, اثر ترمیم, آسیب, گسسته سازی زمانی صریح, مدل سازی اجزاء محدود}
    R. Eghbal poor, M. Baghani *, H. Shahsavari, M. Shojaei fard, S. Sohrabpour

    The destruction of asphalt pavements is one of the biggest problems in road construction in the world, which incurs a huge amount of annual rebuilding. The healing process to recover damage is one of the effective methods to extend the life of these pavements, which has been presented by researchers in recent years. Self-healing polymers are a class of smart materials that, without the need for external stimulation, can repair part of the damage generated as microcracks and microvoids in their microstructures. Along with the purpose of the study, i.e., investigating the effect of healing in the lifetime of asphalt pavements, the explicit time-discrete form of the thermodynamically consistent model is presented in order to be utilized in a finite element ABAQUS software by VUMAT subroutine. The discretization method mentioned here has benefits such as low calculation costs and high reliability in response. Then, three-dimensional modeling of general vehicles' tire has been done using hyperelastic and viscoelastic materials in order to have the desired deformation on the pavement after applying the load. In the following, to evaluate permanent deformations (common failures in the asphalt pavement) and the effect of the healing process on its dilation, it is necessary to simulate its behavior in high-cycle loadings. In order to reduce the cost and time of computation, an alternative method has been used. In this method, in order to speed up the growth of damage and, also, healing effect, tire moving velocity has decreased. This may increase the time of loading on asphalt; therefore, rate of damage increase. In this simulations, the life of the asphalt pavement is compared with the effect of healing and without the effect. The results obtained from the simulations show that, by applying the effect of healing, the growth rate of damage and destructions caused by the permanent deformation of the pavement decreases, and the pavement lifetime can be increased up to more than 70%.

    Keywords: Asphalt pavement, healing effect, Damage, explicit time discretization, Finite element modeling}
  • حوا قربانی کهن فلاح، رضا انصاری خلخالی*، ابوالفضل درویزه، سعید روحی گرکرودی
    در این مقاله مدل المان محدود اتمی برای مطالعه رفتار کمانشی و خواص مکانیکی نانولوله های کربنی تک جداره متصل به نانوصفحات گرافنی با شرایط تکیه گاهی مختلف به کار گرفته شده است. با در نظر گرفتن نانولوله ها به صورت سازه قاب فضایی، روش های مکانیک سازه ای کلاسیک می تواند برای مطالعه رفتارهای مکانیکی آن ها مورد استفاده قرار گیرد. برای مدل کردن پیوندها و اتم ها به ترتیب از المان های تیر و جرم استفاده می شود. به منظور تعیین خواص این المان های تیر از برابری مکانیک مولکولی و مکانیک سازه ای استفاده می شود. تحلیل حاضر اطلاعات سودمندی را در مورد قابلیت استفاده از مدل المان محدود در پیش بینی مدول الاستیسیته و نیروی کمانشی بحرانی اتصالات نانولوله های کربنی ارائه می کند. نتایج نشان می دهد که در نسبت منظری مشخص (نسبت طول به شعاع نانولوله)، با افزایش طول نانولوله، نیروی کمانش بحرانی کاهش می یابد. در حالی که مدول الاستیسیته ثابت است. به علاوه، با افزایش نسبت منظری، نیروی کمانش بحرانی کاهش و مدول الاستیسیته افزایش کمی می یابد. مقدار نیروی کمانش بحرانی برای نانولوله تحت شرط مرزی گیردار-گیردار بیشتر از سایر شرایط مرزی است. در نهایت، ده شکل مود اول نانولوله های صندلی و زیگزاگ در حالت یک طرفه و دو طرفه ترسیم شده و نشان داده می شود که شکل مودهای نانولوله های صندلی و زیگزاگ تقریبا مشابه هستند.
    کلید واژگان: مدل سازی المان محدود, اتصالات نانولوله های کربنی تک جداره, نیروی کمانش بحرانی, مدول الاستیسیته}
    H. Ghorbani Kohan Fallah, R Ansari Khalkhali *, A. Darvize, S. Rouhi Grakaroudi
    In this paper, the atomistic finite element model is used to study the compressive behavior and mechanical properties of singlewalled carbon nanotubes-graphene nanosheets junctions with different boundary conditions. Considering nanotubes as space frame structure, classical structural mechanics approaches can be used to study their mechanical behaviors. The beam and mass elements are used to model the bonds and atoms, respectively. In order to determine the properties of the beam elements, the energy tems in molecular mechanics are equated to those in the structural mechanics. The present analysis provides useful data about the applicability of finite element model to predict the elastic modulus and critical compressive forces of carbon nanotube-graphene junctions. The results show that in a constant aspect ratio (the ratio of the length to the radius of nanotubes), increasing length of the nanotube leads to decreasing the critical compressive force. While the elastic modulusis constant. Moreover, increasing aspect ratio results in decreasing the critical compressive force negligible increasing in elastic modulus. The amount of critical compressive force of the nanotubes under clamped-clamped boundary condition is more than the other boundary conditions. Finally, the first ten mode shapes of the armchair and zigzag nanotubes are drawn for one-side and two-sided junctions, and it is shown that the mode shapes of the armchair and zigzag nanotubes are almost similar.
    Keywords: Finite element modeling, Single-walled carbon nanotubes connections, Critical compressive force, Modulus ofelasticity}
  • محمد شجاعی فرد، مصطفی باغانی*
    هیدروژل ها در اثر تحریک محیطی آب جذب کرده و متورم می شوند. هیدروژل های-گرادیانی حساس به pH بعلت کاربردهای متنوع از اهمیت برخوردارند. رفتار مکانیکی این مواد حین تغییر pH، با تعریف تابع انرژی متشکل از چهاربخش انرژی کشیدگی شبکه و انرژی های ترکیب وانرژی تفکیک شبیه سازی می گردد. با فرض تغییر مشخصات هیدروژل درراستای ضخامت حل نیمه تحلیلی برای خمش این مواد درشرایط کرنش-صفحه ای ارائه گردیده است. در این میان برای ارزیابی صحت روش ارائه شده، نتایج خروجی با روش اجزا محدود مقایسه شده است. وجود پیوستگی در تنش های شعاعی و مماسی که پیش تر در اختارهای چندلایه دیده نمی شد، از دیگر مزایای تیرگرادیانی می باشد.
    کلید واژگان: مواد گرادیانی, هیدروژل حساس به pH, خمش تیر, حل نیمه تحلیلی, مدل سازی اجزا محدود}
    Mohammad Shojaeifard, Mostafa Baghani *
    Todays, hydrogels have attracted many researchers due to individual response to exterior stimuli. According to the environmental stimuli, these materials absorb a huge amount of water and swell. Due to the vast application of the functionally graded pH sensitive hydrogels, investigation of their mechanical behavior during changing of pH is very important. In this regard, the energy density is decomposed additively to energy of the network stretching, energy of mixing and energy of dissociation. Considering the variation of properties along thickness, the semi analytical solution is presented under plane strain condition. Verifying the accuracy of presented method, the result of this method is compared with the finite element method including radius, radial and tangential stresses, bending curvature and bending semi angle between pH = 2 to 8. In addition, the continuity of stresses and deformation is one of the benefits of using functionally graded hydrogel instead of multi layer ones.
    Keywords: Temperature sensitive hydrogels, Functionally graded materials, Semi-analytical solution, Finite element modeling}
  • احمد منشوری یگانه، سعید خدایگان *، محمدرضا موحدی
    ساخت افزودنی به کمک لیزر بر پایه پودر، یکی از روش های کارآمد ساخت لایه ای است که با استفاده از توان بالای لیزر در ساخت قطعات پلیمری مورد استفاده قرار می گیرد. تنش های حرارتی ناشی از لیزر موجب بروز اعوجاج و انقباض در قطعه می شود. تنش های حرارتی لیزر از گرادیان های حرارتی که توسط لیزر و سایر پارامترهای دستگاه بوجود می آیند، ناشی می شود. کاهش گرادیان های حرارتی موجب کاهش تغییر شکل ها در قطعه و افزایش دقت ساخت می شود. هدف از این مقاله تعیین پارامترهای دمایی شامل دمای پیش گرم یا دمای بستر پودر، دمای محیط، توان اسکن و قطر لکه است به نحوی که گرادیان دمایی کمینه گردد. مدلسازی المان محدود فرآیند تفتجوشی لیزر انتخابی برای پودر پلی آمید-12 انجام شده است. گرادیان حرارتی با تغییر پارامترهای دمایی بر مبنای مدل دمایی اجزاء محدود فرآیند و روش طراحی آزمایش تاگوچی بهینه سازی می شود. به منظور رسیدن به این هدف، ابتدا شبیه سازی المان محدود فرآیند تفتجوشی انتخابی به کمک لیزر برای پودر پلی آمید-12 انجام می شود. جهت صحه گذاری شبیه سازی ها، تست تجربی توسط دستگاه تفتجوشی انتخابی به کمک لیزر انجام شده و نتایج حاصل با مدل المان محدود مقایسه می گردد. سپس با استفاده از روش تاگوچی، آزمایشات در سطوح مختلف طراحی می شود و پارامترهای دمایی بهینه فرآیند بدست می آید. مطابق با نتایج حاصل، پارامترهای بهینه برای کمینه کردن گرادیان حرارتی در دمای پیش گرم 451K، دمای محیط 359K، توان لیزر 10W و قطر لکه 0. 5mm بدست آمده است.
    کلید واژگان: گرادیان حرارتی, پارامترهای دمایی, تفتجوشی انتخابی به کمک لیزر, مدلسازی اجزاء محدود, ساخت افزودنی}
    ahmad manshoori yeganeh, saeed khodaygan*, Mohammad Reza Movahhedy
    The laser-assisted additive manufacturing based on the powder is an efficient layer manufacturing process that uses a high-energy laser for the fabrication of polymeric components. The thermal stresses of the laser arise from the thermal gradients generated by the laser and other parameters of the device. Reducing thermal gradients decreases the deformations in the part and increases the fabrication accuracy. The main aim of this paper is to determine the temperature parameters including the preheating temperature or the powder bed temperature, the ambient temperature, scanning power and spot diameter in such a way that the temperature gradient is minimized. The finite element modeling is performed for the selective laser sintering process for polyamide-12 powder. In this paper, thermal gradient by changing temperature parameters based on the temperature model of the finite element and Taguchi experimental design is optimized. In order to reach this aim, the finite element simulation of the selective laser sintering process is first carried out for polyamide-12 powder. In order to verify the simulations, the experimental test is performed by a selective laser sintering device and the obtained results are compared with the finite element model. Then, using the Taguchi method, experiments are designed at the different levels and optimal temperature parameters are obtained. According to obtained results, optimal parameters were obtained to minimize thermal gradients at 451K preheat temperatures, 359K ambient temperature, 10W laser power, and 0.5mm spot diameter.
    Keywords: Thermal Gradient, Temperature Parameters, Selective Laser sintering, Finite Element Modeling, Additive manufacturing}
  • Farzad Rafieian *, Hassan Jalali

    Town Board Stations (TBS) are usually located in residential areas. Pressure reduction through reducing valves in these stations generates considerable amounts of sound and vibrations. These mechanical waves have undesired effects on the equipment such as reducing the fatigue life of the gas ransmission line. On the other hand, propagation of these wave in the residential area, auses discomfort for the neighbors of these stations. In this paper, vibrations enerated in a TBS and transmitted to the residential building in the area are investigated through modeling and analysis. The aim is to study and propose a method for reducing vibration transmission from the TBS to residential buildings by using a numerical model. A vibration isolator is designed for this purpose with ptimum parameters and considering the practical limitations of the problem. The performance of the isolator is verified with the help of the developed FEmodel. Results show the effectiveness of the designed vibration isolator for the operating range of the TBS.

    Keywords: Town Board Stations (TBS), Vibration transmission, Finite element modeling}
  • تورج عزیززاده، میر سعید صفی زاده *
    روش نشتی شار مغناطیسی متداولترین روش برای تشخیص خوردگی در خطوط انتقال گاز است. بازرسی خطوط لوله معمولا با استفاده از پیگهای هوشمند انجام می شود. پیگ هوشمند دارای تعدادی سیستم مغناطیس کننده برای مغناطیس کردن جداره لوله می باشد. در مکانهایی که عیوب وجود دارند، میدان مغناطیسی نشت می کند. مقدار این میدان نشتی توسط سنسورهای اثر هال اندازه گیری شده و برای تحلیل عیوب استفاده می گردد. در پژوهش های اخیر، طراحی مغناطیس کننده مناسب جهت بهبود احتمال تشخیص عیوب در روش نشتی شار مغناطیسی بسیار مورد توجه پژوهشگران بوده است. در این پژوهش، ابتدا شبیه سازی تست نشتی شار مغناطیسی بر اساس معادلات ماکسول در نرم افزار کامسول انجام شد. قطعه تحت بررسی از جنس کربن استیل با ضخامت 10 میلی متر بود و بر روی آن دو خوردگی پیتینگ با عمق های متفاوت (4 و 6 میلی متر) شبیه سازی شدند. سپس سیگنالهای نشتی شار مغناطیسی بدست آمده از این عیوب بررسی شدند. پس از انجام شبیه سازی ها و بدست آوردن ابعاد سیستم مغناطیس کننده، سیستم نشتی شار مغناطیسی طراحی و ساخته شد. ابتدا به منظور اعتبار سنجی، نتایج شبیه سازی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردیدند. نتایج مقایسه نشان می دهد که تطابق خوبی بین نتایج شبیه سازی و آزمایشگاهی وجود دارد. خطای نسبی حدود 9% است. در نهایت تست نشتی شار مغناطیسی بر روی قطعه حاوی عیوب پیتینگ با عمقهای متفاوت انجام شده و تصویر سی-اسکن بدست آمد. تصویر سی-اسکن بدست آمده، برای شناسایی نوع عیب و تعیین ابعاد آن استفاده می گردد.
    کلید واژگان: مدلسازی المان محدود, نشتی شار مغناطیسی, خطوط انتقال گاز}
    Turaj Azizzadeh, Mir Saeed Safizadeh *
    The magnetic flux leakage technique (MFL) is a widely used method for corrosion detection in the gas pipelines. The inspection of pipelines is typically performed using intelligent PIGs. The MFL intelligent PIG is equipped with an array of magnetizers responsible for inducing a magnetic field in the pipeline wall. The magnetic field leaks out of the pipeline wall at the locations where defects are present. The magnitude of the leakage magnetic field is measured by Hall-effect sensors and used for analysis of defects. In recent studies, the design of the appropriate magnetizer, as a technique to improve the probability of detection of the MFL, has been of great interest to the researchers. In this study, the simulation of the MFL technique was carried out based on Maxwell equations and in 3D using COMSOL software. The specimen under test was a carbon steel plate with a thickness of 10mm, which contained two pitting defects with various depths of 4mm and 6mm. Then, the MFL signals obtained from the defects were analyzed. Following the finite element modeling and obtaining the magnetizer dimensions, MFL system was designed and manufactured. First, the FEM results were experimentally validated. The results of the comparison indicated that there was a good agreement between experiments and FEM. The mean error was below 9%. Finally, MFL experiments were carried out and C-scans from the defects of different depths were obtained. The C-scans can be used for characterization of the defects.
    Keywords: Finite element modeling, MFL, Gas pipelines}
  • کاوه عباسی *، علی صیامی، بابک خدابنده لو، مسعود آسایش
    مدل اجزا محدود دقیق یک ابزار کارآمد در تحلیل های ارتعاشی است. در استفاده از مدلهای اجزا محدود دینامیک سازه توجه به این نکته ضروری است که مدل باید بتواند به صورت دقیق مقادیر دلخواه مانند فرکانس های طبیعی را پیش بینی کند. برخلاف تحلیل های استاتیکی بیش تخمین نمودن مقادیر و استفاده از ضرایب اطمینان در مقادیر پیش بینی شده، در دینامیک سازه، محلی از اعراب نخواهد داشت؛ بدین معنا که در تحلیل های ارتعاشی می بایست مقدار دقیق مشخصه های سازه، مانند فرکانس طبیعی، استخراج گردد. با توجه به این مطلب، بنا کردن مدل قابل اطمینان در دینامیک سازه همواره محل بسیاری از پژوهش ها تحلیل های ارتعاشی بوده است. در پژوهش حاضر تلاش می گردد تا با استفاده از نتایج تجربی، مدل اجزا محدود قابل اطمینانی برای یک ردیف از یک نمونه از توربین رولزرویس، استخراج گردد. در این مسیر خواص جنس دیسک و اتصال بین دیسک و پره با استفاده از نتایج تجربی اصلاح و به روزرسانی شده است. همچنین تلاش شده است تا روشی جدید پیشنهاد شود تا اتصال دیسک و پره مدلسازی و به روزرسانی شود. در نهایت مدل اجزا محدود اصلاح شده را می توان جهت تحلیلهای بعدی سازه، مانند استخراج دیاگرام کمپل آن به کار برد.
    کلید واژگان: مدلسازی اجزا محدود, به روز رسانی مدل, توربین گاز, آنالیز مودال, اتصال دیسک و پره}
    Kaveh Abbasi *, Ali Siami, Babak Khodabandeloo, Masood Asayesh
    The precise finite element model is an efficient tool for vibrational analysis. It should be mentioned that, in structural dynamic analysis finite element models of system should be able to accurately predict system characteristics such as natural frequencies. Contrary to static analysis, in structural dynamic analysis, it is not possible to overestimate system characteristics or apply safety factor for predicted characteristics; that means that the exact values of system characteristics such as natural frequencies, should be derived in structural dynamic. According to this, constructing a reliable model in the structure dynamic always has great degree of importance in vibrational analysis. In this study, it has been tried to extract a reliable finite element model for a row of a sample turbine of RollsRoyce brand using empirical results. So, the material properties of the disk and the connection between the disk and the blade are corrected and updated using experimental modal analysis results. Also, it has been tried to propose new method to model and update the disk and blade joint. Finally, reliable finite element model could be used for more analysis such as derivation of Campbell diagrams of system.
    Keywords: Finite Element Modeling, Model updating, Gas Turbine, Modal Analysis, Disc, blade joint}
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