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 « isogeometric analysis » در نشریات گروه « مکانیک »

تکرار جستجوی کلیدواژه «isogeometric analysis» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • Ouadie Koubaiti, Lahcen El Ouadefli, Ahmed Elkhalfi, Abdeslam El Akkad, Sorin Vlase, Marin Marin *
    In this paper, we employ the finite element method based on non-uniform rational B-splines function approximation to solve the nonlinear Brinkman-Forcheimer-Darcy equation in a simply connected and bounded Lipschitz domain Ω. We provide both theoretical and numerical studies of the Dirichlet boundary problem. Utilizing a stream function formulation, we demonstrate the well-posedness of the weak form. Furthermore, we approximate the velocity and pressure fields by linearizing the nonlinear terms, resulting in an algebraic system. This Non-uniform rational B-splines method is more effective in terms of the exact representation of the geometry and the good approximation of the solution compared to the virtual element method. To validate the effectiveness of the non-uniform rational B-splines Finite Element Method, we conduct numerical simulations of fluid flow in porous media.
    Keywords: Brinkman-Forchheimer-Darcy, NURBS, FEM, Porous, MATLAB, Stream Formulation, Isogeometric Analysis}
  • علی شاهینی، احمد گنجعلی*، ابوذر میرزاخانی
    در این پژوهش، به بررسی کارایی برآورد خطا مبتنی بر دو روش بازیافت تنش تعادل وصله ها و نقاط فوق همگرا در هدایت حل تطبیقی مسایل غیرخطی به روش ایزوژیومتریک، پرداخته شده است. همچنین با تحلیل مسایل الاستوپلاستیک مبتنی بر خواص مصالح و حل تطبیقی به روش گرادیان حرارتی، روند بهبود تنش مورد بررسی قرار گرفته است. نحوه عملکرد حل تطبیقی این پژوهش بر مبنای حرکت دهی نقاط کنترلی است و در بازیافت تنش بکار گرفته شده، با در نظر گرفتن اختلاف بین سطح تنش دقیق و سطح تنش بدست آمده از تحلیل ایزوژیومتریک برای هر المان، معیاری جهت تعیین میزان خطای موجود در آن المان بدست آمده است. بدین منظور مدلسازی دو مسیله در محدوده غیر خطی که دارای حل دقیق است، مورد توجه قرار گرفته است. نتایج نشان داده اند مجموع اختلاف نرم خطای دقیق و تقریبی در هر دو روش بازیافت تنش بکار گرفته شده بیش از 33 درصد و در جهت بهبود شبکه نقاط کنترلی است. همچنین روش تعادل وصله ها نسبت به روش مبتنی بر نقاط فوق همگرا، کارایی موثر تری را داشته که از آن می-توان به عنوان راه حلی مناسب جهت بهبود میدان تنش، بهره برد.
    کلید واژگان: برآورد خطا, تعادل وصله ها, نقاط فوق همگرا, تحلیل ایزوژئومتریک, بهبود شبکه نقاط کنترلی}
    Ali Shahini, Ahmad Ganjali *, Aboozar Mirzakhani
    In this research, the efficiency of error estimation based on two methods of recovering the equilibrium stress of patches and superconvergent points in guiding the adaptive solution of nonlinear problems by isogeometric method has been investigated. Also, by analyzing elasto-plastic problems based on material properties, and adaptive solution by temperature gradient method, the stress improvement process has been investigated. The method of the adaptive solution of this research is based on the movement of control points and it is used in stress recovery, taking into account the difference between the exact stress level and the stress level obtained from the isogeometric analysis for each element, as a criterion to determine the amount of error in it. The element is obtained. For this purpose, the modeling of two problems in the non-linear range, which has an exact solution, has been considered. The results have shown that the total norm difference of exact and approximate error in both stress recovery methods used is more than 33% and in the direction of improving the network of control points. Also, the method by equilibrium patches is more effective than the method based on superconvergent points, which can be used as a suitable solution to improve the stress field.
    Keywords: Error estimation, Equilibrium Patches, Superconvergent Points, Isogeometric Analysis, Improving the Network of Control Points}
  • Heidar Fazeli, Armen Adamian *, Ahmad Hosseini-Sianaki
    In this study, the size-dependent free vibration analysis of a geometrically imperfect single-layer graphene sheet (SLGS) is studied by an isogeometric approach along with the quasi-3D shear and normal deformation theory. Initial geometric imperfections alter the natural frequencies of the graphene sheets that may exist inherently or purposely created by researchers. The initial curvature is modelled by an analytical function in the governing Equations of the plate. A 4-variable quasi-3D theory with a seventh-order distribution function is used to include both shear deformation and thickness stretching influences. A weak form of a nonlocal plate for free vibration analysis is derived that requires the first-order continuity of the displacement fields. Inherent high-order continuity of non-uniform rational B-spline (NURBS) basis functions in isogeometric analysis can meet this condition. A comparison between the present study and other published works reveals the efficiency and accuracy of the proposed method in imperfect SLGS. The results of the present study show a significant effect of initial geometric imperfection on the natural frequency of single-layer graphene sheets.
    Keywords: Fundamental Frequency, Imperfection sensitivity, Initial geometric imperfection, Isogeometric analysis, Single-layer graphene}
  • حیدر فاضلی، آرمن آدامیان*، احمد حسینی سیانکی
    در این مقاله، اثرات نقص هندسی اولیه بر روی تحلیل ارتعاشات آزاد نانوورق های مدرج تابعی چند جهته با استفاده از رویکرد ایزوژیومتریک همراه با تیوری شبه سه بعدی مورد مطالعه قرار گرفته است. نقص های هندسی ممکن است به صورت اجتناب ناپذیر در ورق وجود داشته و یا به طور هدفمند توسط محققان ایجاد شده باشند. این نقص ها به شدت بر روی فرکانس طبیعی نانوورق تاثیرگذار است. نقص هندسی اولیه به صورت یک انحنای اولیه در نظر گرفته شده و توسط یک تابع تحلیلی در معادلات حاکم بر نانوورق مدلسازی شده است. توزیع خواص موثر ماده بر اساس مدل موری تاناکا بیان شده است که علاوه بر راستای ضخامت ورق، در راستاهای صفحه ای نیز تغییر می کنند. یک تیوری چهار متغیره شبه سه بعدی به همراه توابع توزیع جدید پیشنهاد شده اند. بر اساس اصل همیلتون، فرم ضعیف شده از مساله ارتعاش آزاد برای ورق غیرموضعی استخراج شده است. این سیستم گسسته از معادلات با استفاده از رویکرد ایزوژیومتریک حل شده اند. دقت روش حاضر از طریق مقایسه نتایج حاضر با داده های حاصل از مقالات منتشر شده تصدیق شده اند. نتایج بدست آمده بیانگر اهمیت پارامترهای مختلف، به ویژه پارامتر دامنه نقص و شاخص کسر حجمی در راستاهای مختلف بر روی فرکانس نانوورق های مدرج تابعی است.
    کلید واژگان: نقص هندسی اولیه, تحلیل ایزوژئومتریک, نانوورق مدرج تابعی چند جهته, تحلیل ارتعاش آزاد, تئوری شبه سه بعدی}
    H. Fazeli, A. Adamian *, A. Hosseini-Sianaki
    In this paper, effects of initial geometric imperfection on free vibration analysis of multi-directional functionally graded nanoplates are studied using an isogeometric approach together with the quasi-3D shear deformation theory. Geometric imperfections may exist inherently in nanoplates or purposely created by researchers. These imperfections strongly affect the plates’ natural frequency. The initial geometric imperfection is considered as an initial curvature and modeled by an analytical function in the governing equations of the nanoplate. The effective material properties distribution is stated based on the Mori-Tanaka scheme, which in addition to the thickness of the plate, also changes in the in-plane directions. A four-variable quasi-3D theory with new distribution function is proposed. Based on Hamilton’s principle, a weak form of free vibration problem for nonlocal plates is derived. These discrete systems of equations are solved using an isogeometric approach. The accuracy of the present study was verified by comparing the results with those given in published papers. Present results indicate the importance of various parameters, especially imperfection amplitude, and material indexes in all directions, on the free vibration behavior of FG nanoplates.
    Keywords: Initial geometric imperfection, Isogeometric Analysis, Multi-directional FG nanoplate, Free vibration analysis, Quasi-3d theory}
  • Hassan Mohammadi *
    This paper develops the new logarithmic higher-order shear deformation theory (LHSDT) incorporating isogeometric method for free and forced vibration analyses of functionally graded carbon nanotubes reinforced composite (FG-CNTRC) plates. In this theory, a logarithmic function is employed to approximate the distribution of shear strains along the plate thickness which satisfies the condition of zero tractions on the top and bottom surfaces of the plate. The plate is assumed to be fabricated from a mixture of carbon nanotubes (CNTs) and a polymeric matrix. The CNTs are either uniformly distributed or functionally graded (FG) along the thickness direction of the plate. The modified rule of mixture scheme is applied to estimate the effective mechanical properties of FG-CNTRC plates. The governing equations are derived from Hamilton’s principle. Furthermore, the Newmark approach is utilized to predict the temporal response of FG-CNTRC plates under different transverse dynamical loadings. The applicability and efficiency of the present formulation in predicting vibrational characteristics of FG-CNTRC plates are investigated through an extensive set of numerical examples considering different configurations of the plate. It is revealed that the computed results are in excellent agreement with other solution methods extracted by the 3D model and other plate theories. Eventually, a detailed parametric study is conducted to explore the influence of related parameters on the natural frequencies and temporal response of FG-CNTRC plates.
    Keywords: Carbon nanotubes, Free vibration, Forced vibration, Isogeometric Analysis, logarithmic higher order shear deformation theory}
  • عبدالله ویسی آرا، حمید محمدصدیقی*، آرش رضا

    این مقاله به بررسی ارتعاشات آزاد ورق مشبک با حفره‌های داخلی با شکل‌های متفاوت، الگوهای مستطیلی و مثلثی با شرایط مرزی ساده و گیردار به کمک روش هم‌هندسی می‌پردازد. با در نظر گرفتن ورق میندلین- ریسنر با نظریه مرتبه اول برشی، روابط حاکم بر رفتار ورق و روابط کرنش جابجایی استخراج گردیده است. با استفاده از اصل همیلتون و فرم ضعیف معادلات حرکت، ماتریس‌های سختی و جرم محلی و کلی تشکیل شده و تبدیل به مسئله مقدار ویژه ارتعاشی شده است. از حل مسئله مقدار ویژه دستگاه معادلات خطی حاصل شده، فرکانس‌های طبیعی و شکل مودهای متناظر تعیین شده است. مرتبه توابع پایه و تعداد نقاط کنترلی انتخابی برای تشکیل هندسه دقیق شکل بررسی شده و متناسب با هندسه ورق مشبک مورد اصلاح قرار گرفته است. پس از آن اثر قطرهای متفات سوراخ‌ دایره‌ای و شکل حفره‌ها بر روی رفتار ارتعاشی ورق مورد مطالعه قرار گرفته و نتایج حاصل شده با برخی منابع و حل نرم‌افزاری مقایسه گردیده است. در انتها رفتار ورق مشبک نیز بررسی شده است که نتایج نشان از دقت بالای روش هم هندسی در تحلیل ارتعاشات ورق مشبک است.

    کلید واژگان: ورق مشبک, تحلیل هم هندسی, توابع پایه, نقاط کنترل, ارتعاشات آزاد, الگوی سوراخ}
    Abdollah Veisiara, Hamid Mohammad Sedighi *, arash reza

    In this paper, Isogeometric analysis (IGA) based on nonuniform rational B-splines (NURBS) is developed to study the free vibration analysis of the perforated plates with different open hole shapes and hole patterns. In this way, the governing equilibrium equations of perforated plate and strain-displacement relations are obtained using the first-order shear-deformable plate theory. The optimal number of control points and the order of the NURBS basis functions are determined to perform physical geometry related to perforated plate geometry. The eigenvalue equations with linear stiffness are established using the weak form of motion equations, energy method and Hamilton principle. The vibrational frequencies and corresponding mode shapes of the perforated plate is derived from governing eigenvalue equations. The results of linear vibrations of plate with central hole are validated considering the previously reported data and finite element analysis, which showed a good agreement. Thereafter, the influence of hole size and shape are explored on the linear vibrations of the plate with hole in same hole area ratio. Further, the effect of the triangular and rectangular pattern under the fully clamped and simply boundary conditions is presented.

    Keywords: Perforated plate, Isogeometric analysis, Bassis function, Control points, Free vibration, holes pattern}
  • زهرا قدیمی، بهروز حسنی*

    در این مقاله تحلیل آیزوژیومتری سازه های پوسته ای همراه با پیشنهاد روشی بهینه برای محاسبه بردارهای گرهی ارایه شده است. هندسه پوسته با استفاده از سطوح نربز با بیشینه پیوستگی در سطح میانی و تعریف بردارهای گرهی دقیق در راستای ضخامت توصیف شده است. با توجه به استفاده از فرمول بندی میندلین رایزنر، برای درونیابی چرخش ها به بردارهای جهت در نقاط کنترلی نیاز است. این بردارها باید به نحوی محاسبه شوند تا بردارهای درونیابی شده در هر نقطه دلخواه روی سطح دقیق باشند. در این راستا، مولفه های بردارهای جهت در نقاط کنترلی با استفاده از حل دستگاه معادلات روی کل وصله بدست آمده اند که در آن دستگاه معادلات با استفاده از مقادیر معلوم بردارهای جهت در فواصل گریویل تعریف شده است. دقت روش استفاده شده با حل مسایل رایج در تحلیل پوسته بررسی شده است و نتایج بدست آمده برای جابجایی، کارایی روش پیشنهادی را نشان می دهد. رفتار همگرایی با افزایش درجه توابع و تعداد نقاط کنترلی، مورد بررسی قرار گرفت و دیده شد که برخلاف روش های معمول تعریف بردارهای گرهی، مشکل کاهش دقت حل با افزایش درجه توابع در شبکه بندی درشت وجود ندارد، که امکان استفاده از شبکه بندی درشت را می دهد. با توجه به تناظر یک به یک بین نقاط کنترلی و گریویل، تعریف دستگاه معادلات روی این نقاط منجر به جواب یکتایی برای بردارهای گرهی می شود و با حذف معادلات اضافی، زمان محاسبه بردارها به طور چشم گیری کاهش می یابد.

    کلید واژگان: تحلیل آیزوژئومتری, بی اسپلاین غیریکنواخت کسری, پوسته میندلین, رایزنر, نقاط گریویل, بردارهای جهت گرهی}
    Zahra Ghadimi, Behrouz Hassani *

    In this paper, the isogeometric analysis of shell structures along with the optimal method for accurate calculation of nodal vectors is proposed. The Nurbs surface with maximum regularity is used for shell mid-surface description. According to the Reisner- Mindlin hypothesis, the director vectors at control points are needed for the interpolation of the rotations. The calculated nodal direct vectors must lead to exact interpolated director vectors on the shell surface. Hence, a method has been proposed in which the components of director vectors at control points are obtained by solving a system of equations on the whole patch. The system of equations is formed using known values of direction vectors at the Greville points. The accuracy of the proposed method has been investigated by using the results of the most common problem in shell analysis. Convergence behavior for displacement at the loading points has been studied in all solved problems for different order of NURBS and net of control points. The deformation results show better convergence behavior with increasing the regularity and order of NURBS. The knot averages are in a one-to-one correspondence with control points. Thus, the system of equations on these points leads to a unique solution for the nodal direction vectors, and the time to solve equations is significantly reduced.

    Keywords: Isogeometric Analysis, Non-Uniform Rational B-Spline, Reissner-Mindlin Shells, Greville Points, Nodal Vectors}
  • حسن محمدی، علیرضا ستوده*

    در این پژوهش، یک رویکرد بر مبنای روش آیزوژیومتریک جهت مطالعه رفتار ارتعاشات آزاد ورق های تاخورده مورب مرکب تقویت شده با نانولوله های کربنی به صورت مدرج تابعی توسعه داده شده است. در این روش از توابع پایه بی اسپیلاین کسری غیریکنواخت به منظور تقریب هندسه و همچنین میدان تغییرمکان استفاده می گردد. این ورق ها به وسیله نانولوله های کربنی تک جداره تقویت شده اند که فرض می شود توزیع این نانولوله ها در امتداد ضخامت ورق به صورت مدرج تابعی با الگوهای مختلف است. خواص مکانیکی موثر ورق های تاخورده مورب مرکب به کمک قاعده مخلوط های اصلاح شده محاسبه گردیده است. مدلسازی ورق تاخورده مورب با دو وصله نربز انجام گرفته است که از نقاط قوت پژوهش می باشد. معادلات حاکم بر هر وصله بر مبنای تیوری ورق کلاسیک استخراج گردیده و سپس با استفاده از توابع پایه نربز گسسته سازی شده اند. فرم نهایی معادلات گسسته، پس از انتقال ماتریس های المانی هر وصله با استفاده از یک تبدیل مختصاتی مناسب و سپس اعمال شرایط پیوستگی در مرز بین وصله ها به کمک روش نوار خمشی ایجاد شده است. سپس، چندین مثال عددی برای اثبات دقت و اعتبار فرمول بندی پیشنهادی تهیه شده است. نتایج نشان می دهد که رویکرد حاضر می تواند با دقت زیادی فرکانس های طبیعی ورق تاخورده مورب را با هزینه محاسباتی کم پیش بینی نماید. در نهایت یک مجموعه نتایج جدید برای پارامترهای مختلف هندسی و مادی ورق تاخورده مورب ارایه گردیده است.

    کلید واژگان: تحلیل آیزوژئومتریک, روش نوار خمشی, ورق های مورب, ورق های تاخورده, نانولوله های کربنی}
    Hassan Mohammadi, Alireza Setoodeh *

    In this research, an approach based on the isogeometric method is developed to study the free vibration behavior of functionally graded carbon nanotubes reinforced composite skew folded plates. In this method, non-uniform rational B-splines basis functions are used for approximation of the geometry as well as the displacement field. The plates are reinforced by single-walled carbon nanotubes which are assumed to be graded through the thickness direction with different distribution patterns. The effective mechanical properties of composite skew folded plates are captured by the modified rule of mixtures approach. Modeling of the skew folded plate is accomplished by two non-uniform rational B-splines patches which is one of the strengths of the research. The equations of motion of each patch are derived based on classical plate theory and then are discretized using non-uniform rational B-splines basis functions. The final form of the discretized equations is generated after the transformation of the element matrices of each patch and then applying the continuity conditions along the boundary of the patches with the aid of the bending strip method. Afterward, several numerical examples are provided to prove the accuracy and reliability of the proposed formulation. The results exhibit that the present approach can precisely predict the natural frequencies of skew folded plates with a low computational cost. Eventually, a set of new results are presented for different geometrical and material parameters of the skew folded plate.

    Keywords: Isogeometric Analysis, Bending Strip Method, Skew Plates, Folded Plates, Carbon Nanotubes}
  • سجاد نیکویی، بهروز حسنی*
    در این پژوهش با استفاده از روش تحلیل ایزوژیومتریک و بر اساس نظریه های کیرشهف-لاو و رایزنر- میندلین به تحلیل پوسته های با شکل آزاد پرداخته شده است. در روش ایزوژیومتریک برای مدل سازی دقیق هندسه مسئله و تقریب متغیرهای مجهول از توابع پایه یکسانی استفاده می شود. برای تعریف هندسه پوسته در هر دو نظریه از سطوح تولید شده با استفاده از تکنیک نربز استفاده شده است. در استفاده از نظریه رایزنر- میندلین، با بهره گیری از مفهوم نقاط مهار، بردار نرمال بر سطح میان پوسته به صورت دقیق محاسبه می شود. نظریه کیرشهف-لاو برای پوسته از سه درجه آزادی جابه جایی برای هر نقطه کنترلی و برای درجات آزاد چرخشی نیز از همان متغیرها بهره می جوید، پس نیازمند پیوستگی C1 است. نظریه رایزنر- میندلین از سه درجه آزادی جابه جایی و دو درجه آزادی چرخشی مستقل برای هر نقطه کنترلی بهره می جوید که با پیوستگی C0 نیاز آن تامین می شود. برای بررسی دقت این روش ها چند مثال از پوسته های دارای حل تحلیلی ارایه شده و برای نشان دادن کارایی و توانایی این روش ها، مسئله پوسته با شکل آزاد طرح و نتایج بدست آمده مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.
    کلید واژگان: تحلیل ایزوژئومتریک, پوسته های با شکل آزاد, نظریه کیرشهف-لاو, نظریه رایزنر- میندلین}
    Sajjad Nikoei, Behrouz Hassani *
    This paper presents isogeometric analysis of free form shells based on Kirchhoff-Love and Reissner-Mindlin theories. The isogeometric approach utilizes Non-Uniform Rational B-Splines (NURBS) for different order approximation of the variables defining the geometry as well as the unknown functions. The geometry is defined for both theories by the NURBS technique for surface generation. In the employed Reissner-Mindlin shell theory, by making use of the anchor point concept the normal vector is calculated accurately. The Kirchhoff-Love shell theory uses three displacements degrees of freedom per node, but the Reissner-Mindlin theory uses five degrees of freedom, three displacements and two rotations. Also, for Kirchhoff-Love shell theory C1 continuity of the NURBS basis functions is needed, while for the Reissner-Mindlin shell theory C0 continuity is sufficient. Several standard benchmark examples with available analytical solutions are presented to demonstrate the performance and accuracy of the approaches. Also, a new benchmark problem is designed to study the performance of the methods as well as the convergence behavior of the presented approach when applied to completely free form shells.
    Keywords: Isogeometric Analysis, Free Form Shells, Kirchhoff-Love Theory, Riessner-Mindlin Theory}
  • N.S.S. Sahithi, K.N.V. Chandrasekhar *
    Topology optimization has been an interesting area of research in recent years.  The main focus of this paper is to use an evolutionary swarm intelligence algorithm to perform Isogeometric Topology optimization of continuum structures.  A two-dimensional plate is analyzed statically and the nodal displacements are calculated.  The nodal displacements using Isogeometric analysis are found to be in good agreement with the nodal displacements acquired by standard finite element analysis.  The sizing optimization of the beam is then performed.  In order to determine the stress at each point in the beam a formulation is presented.  The optimal cross-section dimensions by performing Isogeometric analysis are acquired and verified with the cross-section dimensions achieved by hiring bending stress and shear stress criteria, as well.  The topology optimization of a two-dimensional simply supported plate continuum and a problem on three-dimensional continuum are optimized and presented.  The results show that the minimum weight which is found by applying Isogeometric topology optimization gives better results compared to the traditional finite element analysis.
    Keywords: Swarm Intelligence, Nature Inspired, Isogeometric Analysis, Topology Optimization, NURBS}
  • Vahid Khalafi, Jamshid Fazilati *
    A NURBS-based isogeometric finite element formulation is developed and adopted to the free vibration analysis of finite square and skew laminated plates. Variable stiffness plies are assumed due to implementation of curvilinear fiberreinforcements. It is assumed due to employment of tow placement technology, in each ply of variable stiffness composite laminated plate the fiber reinforcement orientation angle is changed linearly with respect to longitudinal geometry coordinate. The classic plate theory is utilized for structural model description. The cubic NURBS basis functions are employed to approximate the geometry of the plate while simultaneously serve as the shape functions for solution field approximation in the analysis. To show the effectiveness and accuracy of the developed formulation, some representativeresults are extracted and compared to similar items available in the literature. The effects of curvilinear fiber angles, different geometries and various end constraints are evaluated on the variable stiffness composite laminated skew panel behavior.
    Keywords: Isogeometric Analysis, curvilinear fibers laminate, skew plate, Free vibration}
  • Erfan Shafei, Shirko Faroughi *
    This paper presents the Fourier and wavelet characterization of vibration problem. To determine the natural frequencies, modal damping and mass participation factors of bars, a rod element is established by means of isogeometric formulation. The non-uniform rational Bezier splines (NURBS) is presented to characterize the geometry and the deformation field in isogeometric analysis (IGA). Non-proportional damping has been used to measure the real-state energy dissipation in vibration. Therefore, the stiffness, damping and mass matrices are derived by the NURBS basis functions. The efficiency and accuracy of the present isogeometric analysis is demonstrated by using classical finite element method (FEM) models and closed-form analytical solutions. The frequency content, modal excitation energy and damping are measured as basis values. Results show that the present isogeometric formulation can determine the modal frequencies and inherent damping in an accurate way. Damping as an inherent characteristics of viscoelastic materials is treated in a realistic way in IGA method using non-proportional form. Based on results, k-refinement technique has enhanced the accuracy convergence with respect to other refinement methods. In addition, the half-power bandwidth method gives modal damping for the IGA solution with appropriate accuracy with respect to FEM. Accuracy difference between quadratic and cubic NURBS is significant in IGA h-refinement.
    Keywords: Fourier Spectrum, Isogeometric Analysis, NURBS, Wavelet Spectrum, Vibration analysis}
  • سجاد نیکویی، بهروز حسنی *
    در این مقاله روش عددی جدیدی بر اساس تحلیل ایزوژئومتریک برای تحلیل های استاتیکی و ارتعاش آزاد ورق های کامپوزیتی چندلایه پوشیده شده با مواد هوشمند پیزوالکتریک با استفاده از نظریه رایزنر- میندلین ارائه شده و دقت و کارایی آن مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از تحلیل ایزوژئومتریک ساده سازی طراحی هندسه و تحلیل مهندسی به کمک کامپیوتر با استفاده از توابعی است که به توصیف هندسه و در عین حال مجهولات می پردازند. در اینجا از روش ایزوژئومتریک با توابع پایه غیریکنواخت کسری بی- اسپلاین (نربز) از مرتبه های دو، سه و چهار برای تعریف هندسه مسئله و نیز تقریب زدن متغیرهای مجهول بهره جسته ایم. با توجه به استفاده از نظریه تغییر شکل برشی مرتبه اول رایزنر– میندلین برای میدان جابه جایی، پیوستگی C0 در اینجا کافی می باشد که توابع پایه نربز این پیوستگی را تامین می نمایند. همچنین فرض شده است که پتانسیل الکتریکی لایه های پیزوالکتریک در راستای ضخامت به صورت خطی تغییر کنند. برای کاهش تاثیر پدیده قفل شدگی برشی در روابط سختی از روش بهبود پایداری استفاده شده است. از آنجا که بررسی کارایی و دقت روش ایزوژئومتریک در حل ورق های چندلایه کامپوزیتی پیزوالکتریک جزوه اهداف اصلی این مقاله است، مثال های متعدد عددی آورده شده و با سایر منابع موجود مقایسه گردیده است. نتایج بدست آمده موید دقت مطلوب و کارایی روش پیشنهادی است.
    کلید واژگان: تحلیل ایزوژئومتریک, ورق ها, کامپوزیت, پیزوالکتریک}
    Sajjad Nikoei, Behrooz Hassani *
    This paper presents an isogeometric analysis approach for static and free vibration analysis of laminated composite plates covered with piezoelectric layers using the Reissner-Mindlin theory. Isogeometric analysis (IGA) aims at simplifying the Computer Aided Design (CAD) and Computer Aided Engineering (CAE) by using the functions describe the geometry (CAD) and the unknown fields (Analysis). The isogeometric approach has here been employed that utilizes the Non-Uniform Rational B-Splines (NURBS) of quadratic, cubic and quartic orders to approximate the variables defining geometry as well as the unknown functions. Using the Reissner-Mindlin first order shear deformation theory requires the C0-continuity of generalized displacements and the NURBS basis functions are well suited for this purpose. The electric potential is assumed to vary linearly through the thickness for each piezoelectric sublayer. To alleviate the shear locking problem, a stabilization technique is employed in the stiffness formulation. Since study of the performance and accuracy of IGA in solving laminated composite plates is one of the main objectives of this article. Several numerical examples are presented and compared with those available in the literature. The obtained results indicate desirable accuracy and efficiency of the proposed approach.
    Keywords: Isogeometric analysis, Plates, Composite, Piezoelectric}
  • زهرا قدیمی، بهروز حسنی
    در این پژوهش با استفاده از تحلیل هم هندسه رفتار الکترومکانیکی پوسته های کامپوزیتی پیزوالکتریک بررسی شده است. روش های تولید شکل های هندسی مانند نربز و اسپلاین ها، اساس روش تحلیل هم هندسه است. در روش هم هندسه، برخلاف روش اجزای محدود، برای تولید مدل محاسباتی و نیز تقریب فضای حل از توابع پایه یکسان استفاده می شود. در این مقاله برای تحلیل سازه پوسته ای کامپوزیتی از نظریه تغییر شکل برشی مرتبه اول میندلین رایزنر استفاده شده است که در آن هر نقطه کنترلی دارای پنج درجه آزادی، شامل سه درجه آزادی تغییر مکانی و دو درجه آزادی چرخشی، است. برای مدلسازی میدان الکتریکی تغییرات پتانسیل الکتریکی در راستای ضخامت لایه های پیزوالکتریک خطی فرض شده است. کار انجام شده با حل چند مثال مختلف معتبرسازی شده است. برای پوسته بام اسکوردلیس لو مقدار جابه جایی در نقطه میانی لبه آزاد با خطای 0/066 درصد از مقدار دقیق آن و برای پوسته یک سر گیر دار بیشترین مقدار خطا در جابه جایی نقطه میانی لبه آزاد آن، 0/039 درصد، به دست آمده است. در مثال های بعد، هدف رسیدن به تغییر شکل دلخواه پوسته با اعمال ولتاژ است. نخست، با افزایش ولتاژ اعمالی به یک پوسته چندلایه، تحت بار گسترده، تغییر شکل برون صفحه ای آن صفر شده است. سپس برای بررسی کنترل اعوجاج گرمایی، پوسته های کامپوزیتی متقارن و پادمتقارن در معرض گرادیان دما قرار گرفته اند. با اعمال ولتاژ با قطبیت های یکسان یا مخالف، پیچش یا خمش حرارتی یا هر دو در پوسته جبران شده است.
    کلید واژگان: تحلیل هم هندسه, پوسته, مواد کامپوزیت, پیزوالکتریک, گرادیان دما}
    In this paper, the thermos-electro mechanical behavior of piezoelectric laminate shell has been studied by isogeometric analysis. Isogeometric analysis (IGA) is based on geometry generation technique, such as nurbs and splines. In Isogeometric analysis, same basis functions employed for geometry and approximation of the unknown field, unlike finite element method. In this paper, the analysis of composite shell structure is based on first-order shear deformation theory (Mindlin-Reissner), therefore each control point has five degrees of freedom, three displacement degrees of freedom and two rotations. For modeling of the electric field, we assume the variation of electric potential is linear through the thickness of piezo electric layers. The current work is validated though solving typical examples. For the Scordelis-Lo-Roof, maximum error is 0.066% that take place at the midpoint of free edge and for clamped shell maximum error is 0.039%. In other case studies, the goal is to achieve desired shape deformation by applying voltage. First by increasing the voltage on laminate shell under uniform load, the out of plane deformation has been eliminate. In continue, for control of thermal distortion, the symmetric and antisymmetric composite shell exposed to temperature gradient. By applying the voltage with same or opposite polarity, thermal twist or thermal bending has been compensated.
    Keywords: isogeometric analysis, shell, composite material, piezo electric, temperature gradient}
  • سید مهدی توکلی، سیده صدیقه مشمول، امید خادم حسینی
    در این مقاله، شکل مرز سازه های دوبعدی تنش مسطح بهینه شده است که در آن وزن سازه و تنش به ترتیب به عنوان تابع هدف و قیود طراحی در نظر گرفته شده اند. به منظور تحلیل سازه از روش آیزوژئومتریک استفاده شده که یک روش عددی در آنالیز مسائل مهندسی است. این روش دارای ویژگی های منحصر به فرد و مناسبی است که در مقایسه با روش اجزای محدود ضمن بهبود زمان و دقت حل، به علت استفاده از توابع پایه بی اسپلاین در تولید هندسه و همچنین تقریب توابع مولفه های تغییرشکل سازه، از باز تولید هندسه ی تحلیل در هر مرحله از تکرار روند بهینه سازی شکل جلوگیری می نماید. در این تحقیق برای حل مسئله بهینه سازی شکل سازه از الگوریتم سیستم جستجوی ذرات باردار شده از دسته روش های فرااکتشافی استفاده شده است. این روش بر مبنای قوانین الکتریسیته ی کولمب و مکانیک نیوتن استوار است. به این منظور، مختصات نقاط کنترلی مرزهای سازه که با استفاده از منحنی های بی اسپلاین در روش ایزوژئومتریک مدلسازی شده اند، به عنوان متغیرهای طراحی مسئله بهینه سازی در نظر گرفته میشوند و بنابراین در مراحل بهینه سازی تغییر میکنند. در این مقاله ضمن استخراج فرمولبندی مسئله بهینه سازی، با استفاده از چند مثال عددی و مقایسه نتایج بدست آمده با روش های بهینه سازی برنامه ریزی ریاضی، همخوانی و کارایی روش سیستم جستجوی ذرات باردار شده در حل مسائل بهینه سازی شکل نشان داده شده است.
    کلید واژگان: بهینه سازی شکل سازه ها, سیستم جستجوی ذرات باردار شده, روش آیزوژئومتریک}
    Seyed Mehdi Tavakkoli, Seyedeh Sedigheh Mashmoul, Omid Khadem Hosseini
    In this article, the Charged System Search (CSS) algorithm is utilized for structural shape optimization that aims to minimize weight of a plane structure under stress constraints. Also, the Isogeometric Analysis (IA) is employed in order to analyze the structure. In the IA method, Non Uniform Rational B-Spline (NURBS) basis functions are used for approximation and interpolation of the displacement field as well as modelling geometry of the structure. Coordinates of the NURBS control points, that construct the geometry, can be considered as the design variables of the shape optimization problem. In earlier studies in structural shape optimization using the Finite Element (FE) method, boundaries of the structure were made by NURBS and the finite element discretization changed when the boundaries were modified in every iteration of the optimization process. As it mentioned, when the IA method is used the geometry is constructed by NURBS, therefore, contrary to using the FE method, the need for remeshing of the domain is eliminated and the computational cost will be remarkably decreased. In this paper, the IA method is briefly reviewed for analysis of the plane-stress elasticity problems. Also, the CSS formulation is derived based on physics laws for shape optimization problems. A few examples are presented to demonstrate the performance of the method and the results are compared when the Sequential Quadratic Programming (SQP) is used as a mathematical based method for structural shape optimization.
    Keywords: Structural Shape Optimization, Charged System Search, CSS, Isogeometric Analysis}
  • ابوذر میرزاخانی، بهروز حسنی، احمد گنجعلی
    در این پژوهش برای اولین بار در تحلیل ایزوژئومتریک به بهبود شبکه نقاط کنترلی بر مبنای خطای برآورد شده از روشی مبتنی بر بازیافت تنش پرداخته شده است. در ابتدا از الگوریتم برآورد خطا مبتنی بر بازیافت تنش، برای یافتن نرم خطای انرژی هر المان استفاده شده است. سپس با تعریف میله هایی بین نقاط کنترلی، مقادیر تخمینی خطا در مجاورت نقاط کنترلی، به عنوان گرادیان حرارتی به هر میله تخصیص داده شده است. به این ترتیب، پس از تحلیل شبکه میله های فرضی که دچار تغییر دما شده اند، آرایش جدیدی از نقاط کنترلی و بردارهای گرهی حاصل می شود که بکارگیری این روند در چند سیکل در تحلیل ایزوژئومتریک، منجر به توزیع بهتر خطا در دامنه و در نتیجه حصول شبکه ای بهینه برای محاسبه انتگرال ها خواهد شد. به منظور سنجش کارایی این روش، نتایج حاصل از مدل سازی و تحلیل دو مساله الاستیسیته، مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که روش بهبود شبکه ابداعی در کاهش میزان خطا موثر بوده، می تواند جهت افزایش دقت نتایج تحلیل ایزوژئومتریک، مورد استفاده قرار گیرد.
    کلید واژگان: تحلیل ایزوژئومتریک, نقاط کنترلی, حل تطبیقی, نرم خطا}
    Aboozar Mirzakhani, Behrooz Hassani, Ahmad Ganjali
    In this research, for the first time, the net of control points in the isogeometric analysis has been improved by employing an error estimator based on a stress recovery method. First, an error estimation algorithm based on stress recovery is used to obtain the energy norm for each element. Then, artificial rods are defined between control points and the estimated values of errors in the control points located at the vicinity of a typical point is assigned to each rod as a thermal gradient. Now, by analyzing this hypothetical truss problem under temperature changes a new arrangement of control points and consequently the knot vectors can be obtained. Repeating this process in isogeometric analysis will lead to a better distribution of errors in the domain of the problem and results in an optimal net of control points to calculate the integrals. To evaluate the efficiency of this method, the results of modeling and analysis of two elasticity problem is presented. The obtained results show that this innovative approach has a good performance and can be employed for reducing the analysis errors.
    Keywords: Isogeometric Analysis, Control Points, Adaptive Analysis, Error Norm}
  • احمد گنجعلی، بهروز حسنی
    اولین روش برآورد خطا مبتنی بر بازیافت تنش در روش ایزوژئومتریک، بر پایه استفاده از خاصیت نقاط فوق همگرای گوسی بوده است. در این مقاله به بررسی روش برآورد خطای دیگری مبتنی بر ارضای معادلات تعادل در حل دو مثال الاستیسیته و هم چنین تاثیر تعداد نقاط انتگرال گیری گوسی در کارایی این برآوردکننده خطا پرداخته می شود. در این روش با استفاده از ارضای معادلات تعادل در هر ناحیه از فضای محاسباتی تحلیل ایزوژومتریک یک سطح تنش بهبود یافته به دست می آید که نشان داده خواهد شد این سطح تنش نسبت به سطح تنش ایزوژئومتریک و سطح تنش بهبود یافته مبتنی بر نقاط فوق همگرا دارای دقت بیشتری خواهد بود. برای بررسی کارایی این برآورد کننده خطا به مدل سازی و تحلیل دو مساله الاستیسیته دارای حل تحلیلی و مقایسه نتایج به دست آمده از این روش با روش مبتنی بر نقاط فوق همگرا و نتایج دقیق پرداخته شده است. نتایج نشان دهنده کارایی بهتر این روش نسبت به روش بازیافت تنش بر پایه استفاده از خاصیت نقاط فوق همگرا است و بر این اساس می توان از این روش نیز به عنوان یک روش ساده و موثر دیگر برای بازیافت تنش و برآورد خطا در روش ایزوژئومتریک نام برد.
    کلید واژگان: تحلیل ایزوژئومتریک, برآورد خطا, بازیافت تنش, معادلات تعادل}
    Ahmad Ganjali, B. Hassani
    A method for error estimation of isogeometric analysis of plane stress problems, based on stress recovery by using the super convergent properties of the Gauss points, was introduced. In this paper, a different approach for improvement of stresses based on the satisfaction of equilibrium equations by taking into consideration of two elasticity problems is followed and the effect of the number of the Gauss quadrature points is studied. In this approach, the equilibrium equations are satisfied for each patch of the isogeometric analysis model and it has been shown that the recovered stresses are more accurate than the previous method where the super-convergent properties were used. To demonstrate the performance and efficiency of the method a couple of elasticity problems are considered and the obtained results are compared with the previous method and exact solutions. The results indicate that the suggested method can be employed for error estimation and stress recovery in the isogeometrical analysis method.
    Keywords: Isogeometric Analysis, Error Estimation, Stress Recovery, Equilibrium Equations}
  • بهروز حسنی، سید مهدی توکلی، مهدی اردیانی
    در این تحقیق به فرمول بندی و حل مسائل الاستیک غیر خطی تقریبا تراکم ناپذیر، که به مسائل هایپرالاستیسیته نزدیک به تراکم ناپذیری نیز معروفند، با روش تحلیل ایزوژئومتریک پرداخته شده است. بدین منظور پس از تعریف اجمالی این دسته از مسائل هایپرالاستیسیته با در نظر گرفتن روابط حاکم بر مسئله که دارای ماهیت غیرخطی است، به خطی سازی معادلات جهت استفاده از الگوریتم عددی حل بر مبنای تکرار نیوتن- رافسون پرداخته می شود. سپس معادلات تعادل در حالت گسسته نوشته شده و ماتریس ضرایب در رهیافت روش ایزوژئومتریک استخراج می گردد. در ادامه با بهره گیری از مفاهیم عنوان شده، الگوریتمی برای مسائل غیرخطی الاستیک در محدوده تراکم ناپذیری پیشنهاد گشته است. با توجه به تغییرشکل های بزرگ در مسائل غیرخطی الاستیک، در بکارگیری روش اجزای محدود، علاوه بر وابستگی جواب مسئله به اندازه شبکه المانها که باعث ایجاد دستگاه معادلات با حجم محاسباتی بالا می گردد، در برخی از مسائل مش بندی مجدد نیز اجتناب ناپذیر است. در روش ایزوژئومتریک با توجه به استفاده از توابع پایه اسپیلاین که قابلیت انعطاف پذیری بالائی در ایجاد هندسه مدل دارد، نیاز به فرآیند تولید مش مجدد تا حد زیادی رفع می شود. نتایج این تحقیق حاکی مزیت روش ایزوژتومتریک نسبت به اجزای محدود به دلیل ایجاد دستگاه معادلات کوچکتر و کاهش حجم محاسبات شده است.
    کلید واژگان: تحلیل ایزوژئومتریک, تابع پایه نربز, مصالح هایپرالاستیسیته در محدوده تراکم ناپذیری, الگوریتم عددی نیوتن, رافسون}
    Behrooz Hassani, Seyed Mehdi Tavakkoli, Mehdi Ardiani
    This article is devoted to the derivation of formulation and isogeometric solution of nonlinear nearly incompressible elastic problems, known as nearly incompressible hyperelasticity. After problem definition, the governing equations are linearized for employing the Newton-Raphson iteration method. Then, the problem is discretized by using concepts of isogeometric analysis method and its solution algorithm is devised. To demonstrate the performance of the proposed approach, the obtained results are compared with finite elements. Due to large deformations in this kind of problems, the finite element method requires a relatively large number of elements, as well as the need for remeshings in some problems, that results in a large system of equations with a high computational cost. In the isogeometric analysis method, using B-Spline and NURBS (Non-Uniform Rational B-Spline) basis functions provides us with a good flexibility in modeling of geometry without any need for further remeshings. The examples studied in this article indicate that by using the isogeometric approach good quality results are obtained with a smaller system of equations and less computational cost. Also, influence of different volumetric functions for the nearly incompressible materials are investigated.
    Keywords: Isogeometric analysis, NURBS, Nearly Incompressible Hyperelasticity, Newton, Raphson}
  • احمد گنجعلی، بهروز حسنی

    یکی از روش های برآورد خطا مبتنی بر بازیافت تنش در روش ایزوژئومتریک مسائل تنش مسطح، بر پایه استفاده از خاصیت نقاط فوق هم گرا گوسی بوده است. در این مقاله به توسعه این روش در تحلیل ایزوژئومتریک مسائل با تقارن محوری و بررسی تاثیر استفاده از این نقاط فوق هم گرا برای بهبود حل و برآورد خطای آن پرداخته شده است. نتایج به دست آمده از این پژوهش کارایی مناسب این نقاط بهینه تنش را در بهبود حل و برآورد خطای تحلیل مسائل متقارن محوری به روش ایزوژئومتریک نشان می دهند.

    کلید واژگان: تحلیل ایزوژئومتریک, مسائل متقارن محوری, برآورد خطا, بازیافت تنش}
    Ahmad Ganjali, B. Hassani

    A method for error estimation of isogeometric analysis of plane stress problems which is the based on stress recovery and using the super convergent properties of the Gauss points، has been already introduced. This paper is devoted to the development of the method and study of the effects of these supercovergent points on the solution improvement and error estimation of axisymmetric problems by the isogeometric analysis method. It is concluded that by using these optimal points for stress recovery and error estimation by isogeometric analysis a considerable improvement is attained.

    Keywords: Isogeometric Analysis, Axisymmetric Problems, Error Estimation, Stress Recovery}
  • رضا مقصودی، رامین امینی، ناصر ظریف مقدم باصفت
    بررسی شکست سد همواره مورد توجه بسیاری از محقیقن بوده است. که به صورت دیدگاه لاگرانژی و دیدگاه اویلری مدل شده است. در این مقاله برای مدل سازی جریان شکست سد با توجه به دیدگاه لاگرانژی، از روش ایزوژئومتریک استفاده شده است. معادلات حاکم بر جریان، معادلات بقای جرم و بقای ممنتوم می باشند که به شکل لاگرانژی با استفاده از روش تصحیح فشار حل شده اند. برای گسسته سازی مکانی از روش حداقل مربعات استفاده می شود. با استفاده از روش ایزوژئومتریک دستگاه معادلات دارای ابعاد بسیار کمتر نسبت به دیگر روش ها (روش اجزای محدود و روش بدون شبکه) می باشد. همچنین ماتریس سختی متقارن و دارای مقادیر مثبت می باشد. توابع نربز به عنوان توابع شکل استفاده می شود. پروفیل سطح آزاد، بردار سرعت و مقادیر فشار بدست آمده از روش ایزژئومتریک در زمان های مختلف با روش بدون شبکه مقایسه می شود. نتایج نشان دهنده ی توانایی روش پیشنهادی برای حل مسائل سیال متحرک با حرکت شرایط مرزی می-باشد.
    کلید واژگان: شکست سد, دیدگاه لاگرانژی, روش ایزوژئومتریک, حداقل مربعات, توابع نربز}
    Reza Maghsoodi, Ramin Amini, Naser Z. Moghaddam
    Dam break time history have always been the intrest of many researchers. This phenomena can be modeled by Eulerian or Lagrangian approach which each of them have their benefits and disadvantages. In this paper isogeometric method is utilized for modeling flow in dam break analysis by Lagrangian approach. Mass and momentum conservation laws are governing equations of flow which are solved by pressure correction in Lagrangian approach. Least square method is used for discretization of space. Matrix size is notably smaller in isogeometric method in comparison with other methods (finite elements and meshless methods). Also stiffness matrix is symmetric and positive definitive. NURBS (Non - Uniform Rational B - Spline) functions are used as shape functions. Free surface profile and pressure values of isogeometric method in different times are compared with a meshless method. The results indicate the ability of the proposed method in solution of moving fluid with moving boundaries.
    Keywords: Dam break, Lagrangian approach, Isogeometric analysis, Least Squares method, NURBS (Non, uniform Rational B, Splines)}
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