فهرست مطالب

Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering
Volume:6 Issue: 1, 2013

  • تاریخ انتشار: 1392/06/25
  • تعداد عناوین: 6
|
  • بهرام گل محمدی، قاسم اسعدی کردشولی، علیرضا وحیدی صفحات 1-10
    یکی از عوامل ایجاد اثرات غیرخطی در سیستمهای نوسانی، غیرخطی بودن تابع نیروی بازگرداننده است که طیف وسیعی از آن ها با تابع چندجمله ای درجه سه و انتخاب ضرایب مناسب مدل سازی می شوند. در این مقاله یک سیستم نوسانگر جرم - فنر تحت تاثیر چنین نیروی بازگرداننده ای درنظر گرفته شده و دو دسته پارامتر طوری انتخاب شده اند که معادلات حرکت دو نوسانگر سخت شونده و نرم شونده از کاربرد قانون دوم نیوتن به دست آیند. این معادلات دیفرانسیل غیرخطی مرتبه دو ابتدا با استفاده از روش تجزیه ی آدومین حل شده اند. در مرحله ی بعد ابتدا معادلات به دستگاه معادلات مرتبه یک تبدیل و سپس مجددا با روش آدومین حل شده اند. با توجه به این که طرف دوم معادلات دیفرانسیل حل شده، برابر با صفر است، برای مقایسه ی نتایج، پاسخ ها در معادله قرارگرفته و انحراف آن ها از صفر به عنوان خطا درنظر گرفته شده است. مقایسه ی نتایج نشان می دهد که روش به کار رفته برای هر دو مساله از دقت مناسب برخوردار است و همچنین تبدیل معادله به دستگاه معادلات مرتبه ی پایین تر منجر به حصول پاسخ های دقیق تر می شود.
    کلیدواژگان: نوسانگرهای سخت شونده، نوسانگرهای نرم شونده، معادلات دیفرانسیل غیرخطی، روش تجزیه آدومین
  • محمد عباسی، اردشیر کرمی محمدی صفحات 11-22
    در این مقاله، فرکانس تشدید و حساسیت ارتعاشات یک نوع تیر مونتاژ شده میکروسکوپ نیرو اتمی با استفاده از روش تنش- کوپل اصلاح شده مورد بررسی قرار گرفته است. تیر مذکور شامل یک تیر یک سردرگیر افقی، یک رابط عمودی و یک نوک در انتهای سر آزاد رابط بوده که ساختار آن امکان روبش جداره های نمونه نانو را برای میکروسکوپ نیرو اتمی فراهم می سازد. ابتدا با استفاده از تئوری تنش-کوپل اصلاح شده و بهره گیری از اصل هامیلتون، معادله حرکت و شرایط مرزی، برای میکروتیر مذکور بدست آمده است. سپس رابطه ای برای فرکانس میکروتیر مورد نظر استخراج شده که به کمک آن حساسیت ارتعاشات نیز مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج حاصل از تئوری تنش-کوپل اصلاح شده با نتایج بدست آمده از تئوری تیر کلاسیک مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که با نزدیک شدن ضخامت تیر به پارامتر طول مقیاس، اختلاف بین دو تئوری مذکور افزایش یافته و برای برخی از مقادیر سختی تماسی به حداکثر مقدار خود می رسد. همچنین معلوم شد که در مد اول ارتعاشات، کاهش ضخامت تیر و نزدیک تر شدن آن به پارامتر طول مقیاس، بر تغییرات فرکانس و تغییرات حساسیت که خود ناشی از تغییرات طول رابط نسبت به طول تیر می باشند، اثرگذار است
    کلیدواژگان: میکروسکوپ نیرو اتمی، تیر مونتاژ شده، تئوری تنش کوپل اصلاح شده، رفتار وابسته به اندازه، حساسیت
  • آیدین نصیری راد، رضا انصاری، حسام روحی صفحات 23-36
    در این مقاله، فرکانس طبیعی و پاسخ ارتعاش اجباری پوسته های مخروطی کامپوزیتی چند لایه به ازای شرایط مرزی گوناگون بررسی شده اند. معادلات پوسته نازک دانل به عنوان معادلات حاکم در نظر گرفته شده، از روش تحلیلی گلرکین برای حل معادلات حرکت در مسئله ارتعاش آزاد استفاده شده و توابع شکل مودهای تیر به عنوان توابع وزن روش گلرکین بکار گرفته شده اند که با این انتخاب می توان شرایط مرزی گوناگون پوسته را در حل معادلات در نظر گرفت. به منظور یافتن پاسخ ارتعاش اجباری نیز روش تعیین ضرایب مشارکت مودال بکار گرفته شده است. نتایج عددی بدست آمده نشان می دهد که بیشترین مقادیر پارامتر فرکانسی در شرط مرزی FC و کمترین آن در شرط مرزی CC و FS اتفاق می افتد. افزایش تعداد لایه ها و افزایش نسبت شعاع به طول منجر به افزایش پارامتر فرکانسی و افزایش نسبت ارتوتروپی منجر به کاهش پارامتر فرکانسی می شود. نتایج بدست آمده در تحلیل ارتعاش آزاد با نتایج مقاله های موجود مقایسه شده و صحت آنها مورد اطمینان می باشند
    کلیدواژگان: ارتعاشات آزاد، ارتعاشات اجباری، پوسته مخروطی، کامپوزیت چند لایه، روش گلرکین
  • محمدرضا دری، محسن لوح موسوی، سعید صابری صفحات 37-46
    این مقاله، به مطالعه ی عددی فرآیند کلینچینگ نوع تاکس روی نوعی ورق فولادی می پردازد و تاثیر ناهمسانگردی ماده را بر رفتار هندسی و مکانیکی اتصال با ارزیابی پارامترهای اتصال همچون آندرکات، ضخامت ناحیه ی گردن و منحنی نیروی سنبه نسبت به جابجایی آن بررسی می کند. روش اجزای محدود به کمک نرم افزار آباکوس به منظور شبیه سازی دو بعدی و سه بعدی فرآیند کلینچینگ در راستای اهداف نامبرده به کار گرفته خواهد شد. این مقاله به طور اساسی به بیان مقایسه مابین نتایج آزمایشگاهی و نتایج بدست آمده از شبیه سازی پرداخته که موجب اعتباربخشی به نتایج شبیه سازی می شود. به منظور مطالعه ی تاثیر ناهمسانگردی، شبیه سازی سه بعدی فرآیند کلینچینگ به کار گرفته شده است. نتایج حاکی از افزایش نیروی سنبه - جابجایی برای اتصال ورق ناهمسانگرد نسبت به ورق همسانگرد است. علاوه بر این، نتایج تحقیق نشان دهنده آن است که ضخامت ناحیه گردن در فرآیند کلینچینگ در اثر ناهمسانگردی ورق افزایش و به عکس، پارامتر هندسی آندرکات کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: کلینچینگ، تاکس، ناهمسانگردی، اتصال مکانیکی ورق های نازک، روش اجزای محدود
  • مصطفی یزدانی، اعظم قاسمی، محمد هدایتی صفحات 47-62
    هدف از این تحقیق، بکارگیری روش های مربعات دیفرانسیلی تعمیم یافته و هارمونیک به عنوان روش های دقیق و سریع در تحلیل خمش صفحات ساندویچی می باشد. تحلیل خمش صفحات ساندویچی تحت شرایط مرزی و بارگذاری های جانبی مختلف و با استفاده از دو روش مربعات دیفرانسیلی تعمیم یافته و مربعات دیفرانسیلی هارمونیک بر اساس دو تئوری کلاسیک و مرتبه اول برشی، انجام شده است. تاثیر ناهمسانگردی لایه ها، زاویه ی قرارگیری الیاف، نسبت ضخامت به طول صفحه، نسبت ضخامت هسته به پوسته بر مسئله خمش مورد مطالعه قرار گرفت. برای حل عددی از نرم افزار متلب استفاده شده است. مقایسه نتایج عددی بدست آمده ازدو روش مربعات دیفرانسیلی تعمیم یافته و هارمونیک با نتایج موجود در تحقیقات گذشته نشان از دقت، توانایی و نرخ همگرایی خوب این دو روش دارد. سرعت بالا و دقت بسیارخوب این روش ها، اهمیت استفاده از آن ها را به ویژه در حل مسائل پیچیده نشان می دهد. با استفاده از روش مربعات دیفرانسیلی تعمیم یافته نشان داده شد که با افزایش نسبت ناهمسانگردی پوسته ها مقدار تغییر مکان ماکزیمم جانبی صفحه کاهش می یابد. در بررسی زاویه قرارگیری الیاف مشخص شد که مقدار تغییر مکان بدست آمده، به زاویه ی قرارگیری الیاف بستگی دارد. نسبت ضخامت هسته به پوسته مورد یررسی قرار گرفت و نشان داده شد که با افزایش نسبت ضخامت هسته به پوسته، تغییر مکان ماکزیمم صفحه کاهش می یابد. همچنین بارگذاری های مختلفی استفاده شده است که نشان می دهد استفاده از این روش محدود به نوع بارگذاری خاصی نیست.
    کلیدواژگان: صفحات ساندویچی، خمش ورق، روش مربعات دیفرانسیلی تعمیم یافته، روش مربعات دیفرانسیلی هارمونیک، تئوری تغییرشکل برشی مرتبه اول
  • محمد آزادی، غلامحسین فرهی صفحات 63-76
    امروزه تکنولوژی به سمت استفاده از موادی همچون آلیاژهای منیزیم، با نسبت استحکام به وزن بالا در قطعات موتوری، تمایل دارد. بطور معمول، از انواع چدن و آلیاژهای آلومینیوم در ساخت سرسیلندر و بلوک سیلندر موتورها استفاده می شود. اما آلیاژهای منیزیم، خواص فیزیکی و مکانیکی نزدیکی به آلیاژهای آلومینیوم داشته و تا حدود 40 درصد وزن را کاهش می دهند. در این مقاله، یک مدل جدید پیش بینی عمر خستگی کمچرخه برای آلیاژ منیزیم، بر اساس روش انرژی ارائه شده و به جهت تدوین آن، از نتایج آزمون خستگی کمچرخه روی نمونه های منیزیمی استفاده شده است. این مدل در مقایسه با دیگر تئوری های موجود، از پارامترهای مادی کمتری برخوردار است و دارای دقت مناسب تری می باشد؛ چراکه در روش انرژی، از رابطه عمر- کار پلاستیک که معادل با ضرب همزمان عددهای تنش و کرنش پلاستیک می باشد، استفاده می شود. با توجه به خواص نرم شوندگی آلیاژهای منیزیم و آلومینیوم، انرژی کرنش پلاستیک می تواند انتخاب مناسبی باشد؛ چراکه در چرخه بارگذاری خستگی، عدد حاصل ضرب تنش در کرنش پلاستیک می تواند ثابت بماند. همچنین، اثر تنش میانگین بصورت یک ضریب تصحیح در مدل پیش بینی عمر خستگی کمچرخه اعمال شده است. نتایج حاصل از مدل ارائه شده، تطابق خوبی را با نتایج آزمون نشان می دهد.
    کلیدواژگان: سرسیلندر، خستگی کم چرخه، مدل پیش بینی عمر خستگی، آلیاژ منیزیم
|
  • Bahraam Golmohammadi, Ghasem Asadi Cordshooli, A. R. Vahidi Pages 1-10
    A type of nonlinearity in vibrational engineering systems emerges when the restoring force is a nonlinear function of displacement. The derivative of this function is known as stiffness. If the stiffness increases by increasing the value of displacement from the equilibrium position, then the system is known as hardening type oscillator and if the stiffness decreases by increasing the value of displacement, then the system is known as softening type oscillator. The restoring force as a nonlinear polynomial function of order three, can describe a wide variety of practical nonlinear situations by proper choosing of constant multipliers. In this paper, a spring-mass system is considered by the restoring force of the introduced type. Choosing suitable values for a, b and n, a hardening and softening type oscillators are constructed and related equations of motion are introduced as second order nonlinear differential equations. The equations are solved directly, using the Adomian’s decomposition method (ADM). In another approach, the equations are converted to systems of first order differential equations and then solved using the same method. The results show that the ADM gives accurate results in both approaches, beside it shows that converting the equation to a system of equations of lower order, tends to more accurate solutions when ADM applies.
    Keywords: Hardening, Softening Oscillator, Nonlinear, Adomian's Method
  • M. Abbasi, A. Karami Mohammadi Pages 11-22
    In this paper, the resonant frequency and sensitivity of an atomic force microscope (AFM) with an assembled cantilever probe (ACP) are analyzed utilizing the modified couple stress theory. The proposed ACP comprises a horizontal microcantilever, an extension and a tip located at the free end of the extension, which make AFM capable of scanning the sample sidewall. First, the governing differential equation and boundary conditions for dynamic analysis are obtained by a combination of the basic equations of the modified couple stress theory and Hamilton principle. Then, a closed form expression for the resonant frequency are derived, and using this expression the sensitivity are also investigated. The results of the proposed model are compared with those of the classic beam theory. The comparison shows that the difference between the results predicted by these two theories becomes significant when the horizontal cantilever thickness comes approximately close to the material length scale parameter, in which for some values of contact stiffness the difference reaches its maximum. It can also be inferred that a decrease in the microcantilever thickness could have a knock on effect on the shifts of first frequency and first sensitivity caused by an increase in the extension length.
  • A. Nasiri Rad, R. Ansari, H. Rouhi Pages 23-36
    In this paper, natural frequency and response of forced vibration of composite laminated conical shells under different boundary conditions are investigated. To this end, equations of Donnell's thin shell theory are used as governing equations. The analytical Galerkin method together with beam mode shapes as weighting functions is employed to solve the problem. Due to importance of boundary conditions upon the mechanical behavior of conical shells, the analysis is carried out for all possible boundary conditions. The response of forced vibration is calculated via the modal participation factor method. Numerical comparisons of free vibration with the results in the open literature are made to validate the present methodology.
    Keywords: Free vibration, Forced vibration, Conical shell, Composite laminated, Galerkin method
  • M.R. Dorri, M. Loh, Mousavi, S. Saberi Pages 37-46
    This article describes a numerical study on the TOX-clinching process of the steel sheets. In addition, the influence of plastic anisotropy of the material on joining parameters is analyzed by evolution of the joint parameters such as undercut and neck thickness and punch force-displacement curve. Finite element analysis with ABAQUS/CAE-Explicit program is used to simulate two dimensional and three dimensional model of clinching process based on the above objectives. This work mainly represents the comparison between experimental and the simulation results with respect to process which gives the validation of the simulation results.Three-dimentional simulation of clinching process is used to study the effect of anisotropy. Results indicate that the clinching punch force-displacement curve for connection of anisotropic sheets is higher than that for isotropic sheets. In addition, results indicate that neck thickness increases with the effect of plastic anisotropy and the undercut decreases with it.
  • M. Yazdani, A. Ghassemi, M. Hedatati Pages 47-62
    Nowadays, the technology intends to use materials such as magnesium alloys due to their high strength to weight ratio in engine components. As usual, engine cylinder heads and blocks has made of various types of cast irons and aluminum alloys. However, magnesium alloys has physical and mechanical properties near to aluminum alloys and reduce the weight up to 40 percents. In this article, a new low cycle fatigue lifetime prediction model is presented for a magnesium alloy based on energy approach and to obtain this objective, the results of low cycle fatigue tests on magnesium specimens are used. The presented model has lower material constants in comparison to other criteria and also has proper accuracy; because in energy approaches, a plastic work-lifetime relation is used where the plastic work is the multiple of stress and plastic strain. According to cyclic softening behaviors of magnesium and aluminum alloys, plastic strain energy can be proper selection, because of being constant the product value of stress and plastic strain during fatigue loadings. In addition, the effect of mean stress is applied to the low cycle fatigue lifetime prediction model by using a correction factor. The results of presented models show proper conformation to experimental results.
    Keywords: Bending, Generalized differentialmethod, Composite sandwich plates, First order shear deformation theory
  • Mohammad Azadi, Gholam Hossein Farrahi Pages 63-76
    Nowadays, the technology intends to use materials such as magnesium alloys due to their high strength to weight ratio in engine components. As usual, engine cylinder heads and blocks has made of various types of cast irons and aluminum alloys. However, magnesium alloys has physical and mechanical properties near to aluminum alloys and reduce the weight up to 40 percents. In this article, a new low cycle fatigue lifetime prediction model is presented for a magnesium alloy based on energy approach and to obtain this objective, the results of low cycle fatigue tests on magnesium specimens are used. The presented model has lower material constants in comparison to other criteria and also has proper accuracy; because in energy approaches, a plastic work-lifetime relation is used where the plastic work is the multiple of stress and plastic strain. According to cyclic softening behaviors of magnesium and aluminum alloys, plastic strain energy can be proper selection, because of being constant the product value of stress and plastic strain during fatigue loadings. In addition, the effect of mean stress is applied to the low cycle fatigue lifetime prediction model by using a correction factor. The results of presented models show proper conformation to experimental results.
    Keywords: cylinder head, low cycle fatigue, fatigue lifetime prediction model, magnesium alloy, energy approach