فهرست مطالب

علوم و فناوری دریا - سال بیست و چهارم شماره 96 (زمستان 1399)

فصلنامه علوم و فناوری دریا
سال بیست و چهارم شماره 96 (زمستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/12/06
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محمدرضا هادوی، فرامرز آشنای قاسمی*، حسن جعفری صفحات 1-12

    در مقاله حاضر، تلاش شده است که به روش تجربی، خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیم 5083 جوشکاری شده با گاز محافظ بی اثر توسط فرآیند اصطکاکی اغتشاشی تحلیل شود. برای این منظور، فرآیند، در سه سرعت چرخش 500 ،750 و 1000 دور بر دقیقه و با سرعت پیشروی 100 سانتی متر در دقیقه صورت گرفت. به منظور دستیابی به میزان تاثیر فرآیند اصطکاکی اغتشاشی بر ریزساختار آلیاژ مورد آزمایش، نمونه های جوشکاری شده و تحت فرآیند قرار گرفته، مورد مطالعه قرار گرفتند. همچنین، ریزسختی و استحکام کششی هر یک از نمونه ها مورد بررسی قرار گرفتند. سپس با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک، مقدار بهینه سرعت چرخش محاسبه گردید. نتایج حاصل نشان داد که فرآیند اصطکاکی اغتشاشی، ساختار منطقه متاثر از حرارت را بطور قابل توجهی ریزتر می کند و علاوه بر این، موجب کاهش موثر نقص هایی نظیر تخلخل و عدم ترشوندگی ناشی از منطقه ذوب جوش می شود. از طرف دیگر، نتایج حاصل از بهینه سازی بیانگر آن است که مناسب ترین استحکام، در سرعت دورانی820 دور در دقیقه به دست می آید. در این سرعت، اندازه دانه ها در مقایسه با منطقه متاثر از حرارت در حالت پایه، 96٪ کاهش می یابد. تصاویر سطح مقطع شکست نمونه بهینه، بر خلاف نمونه های دیگر، نشانگر این است که شکست در قسمت پنجه جوش اتفاق نیفتاده است، که این را می توان به حذف حفره های موجود در پنجه جوش توسط فرآیند اصطکاکی اغتشاشی نسبت داد.

    کلیدواژگان: آلیاژ آلومینیم، فرآیند اصطکاکی اغتشاشی، ریزساختار، خواص مکانیکی، الگوریتم ژنتیک
  • امین مسلمی پطرودی*، محمدعلی مسلمی پطرودی صفحات 13-23

    با پیشرفت صنعت و افزایش تعداد وسایلی از قبیل خودرو، هواپیما، کشتی، کمپرسور، پمپ، توربین و غیره که تحت بارگذاری تکراری و ارتعاشی هستند، خستگی بیشتر متداول شده و اکنون چنین برداشت می شود که عامل حداقل 90 درصد شکست های ناشی از دلایل مکانیکی حین کار خستگی باشد. عموما شکست سازه ای در تنش های خیلی کمتر از مقاومت نهایی مواد اتفاق می افتد که نمونه هایی از آن شامل پل ها ، مخازن، لوله ها ، کشتی ها ، راه آهن و سازه های هوا فضا می باشند. شکست ترد بدون وقوع تغییر شکل محسوس و توسط انتشار ترک سریع بروز می کند. جهت حرکت تقریبا عمود بر جهت تنش کششی اعمالی است و یک سطح شکست نسبتا تخت را نتیجه می دهد. سطوح شکست موادی که در حالت ترد شکسته اند دارای الگوهای متمایز مربوط به خود می باشند. خستگی بطور معمول همراه با جوانه زنی ترک در سطح قطعه یا نواحی تمرکز تنش و انتشار آن در ناحیه تحت تنش بیشینه است. کاربرد روش مکانیک شکست برای مواد شکننده یا اعمال ضریب اطمینانی مناسب و در نظر گرفتن کمترین تغییر شکل مجاز میسر می باشد. در روش طراحی با استفاده از مکانیک شکست، سه عامل تنش اعمال شده ، ابعاد ترک (هر چند کوچک) و چقرمگی از معیارهای طراحی بشمار می آیند. در این مقاله، ترک های ناشی از خستگی و مکانیزم تشکیل ترک های خستگی در سازهای دریایی مورد بررسی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: شکست خستگی، ترک، سازه دریایی، ناپایداری، شکست ناپایدار
  • محمدعلی شمع علی زاده*، علیرضا شعبانی صفحات 24-34

    با توجه به رشد سریع تعاملات برخط در اینترنت، سرویس های امنیتی مانند احراز هویت ، عدم انکار ، جامعیت و محرمانگی پیام ها از الزامات ضروری جهت انجام یک تعامل امن در این فضا، یعنی فضای سایبر، می باشند. رمزنگاری اطلاعات یکی از مهم ترین روش های حفاظت از اطلاعات در فضای سایبری است. برای دستیابی به این اهداف، امضای دیجیتال، کارآمدترین ابزار است که با استفاده از رمزنگاری صورت می گیرد. در این مقاله یک مطالعه 9جامع از این طرح های امضای دیجیتالی مبتنی بر طرح های رمزنگاری RSA ، DSA و ECDSA و نسخه بهبود یافته آنها انجام داده و آن ها را مورد بررسی مقایسه ای قرار می دهیم.

    کلیدواژگان: رمز کلیدعمومی، فضای سایبر، طرح های امضای دیجیتال، مقایسه طرح ها
  • علی جعفری، رضا دزواره رسنانی* صفحات 35-43

    یکی از پارامترهای مهم در طراحی سازه های مختلف، تعیین میزان خرابی در سطوح مختلف از جمله سطح مربوط به خرابی آستانه فروریزش سازه می باشد. از آنجا که محققین در سال های اخیر به بررسی ابعاد گوناگون طراحی سازه توربین بادی دریایی پرادخته اند، لیکن کمتر به این معیار خرابی تحت ترکیب بار توام موج و باد اشاره نموده اند، در تحقیق حاضر سعی در تعیین میزان خرابی آستانه فروریزش (CP) برای یک توربین بادی دریایی با سکوی شابلونی که از رایج ترین سکوهای نگهدارنده توربین می باشد، شده است. برای محاسبه نیروی وارده بر توربین بادی دریایی تحت بارگذاری توام موج و باد تلاش هایی از جمله مدل های امواج منظم خطی و غیرخطی و امواج نامنظم صورت گرفته است. از آنجاییکه مدل های منظم تصادفی بودن و نامنظم بودن تراز سطح دریا را در نظر نمی گیرند و انرژی موج را در یک فرکانس متمرکز می کنند، لذا برای تحلیل های دینامیکی مناسب نیستند. از طرفی پرهزینه و وقت گیر بودن محاسبات آنالیز دینامیکی تاریخچه زمانی طولانی مدت امواج نامنظم از نقایص این روش ها است. لذا در این تحقیق از آنالیز موج - باد دوام برای این مهم استفاده شده است. در این مقاله با تعیین میزان خرابی آستانه فروریزش سازه و همچنین دوره بازگشت تکرار بارگذاری متناظر با آن، مشخص شد که ارتفاع موج حد خرابی CP برای این سازه، حدود 5/11 متر می باشد که متناظر با برش پایه 22 مگانیوتن، جابجایی تقریبی 30 سانتیمتر در تراز عرشه سکو و جابجایی حدود 70 سانتیمتر در تراز ناسل توربین است.

    کلیدواژگان: توربین بادی دریایی، سکوی شابلونی، بارگذاری توام باد و موج، آستانه فروریزش
  • مسلم شریفی نیا*، مهرزاد کشاورزی فرد، محمدحسین خانجانی، وحید یگانه، علی قوام پور صفحات 44-56

    در سال های اخیر صنعت پرورش میگو یکی از بخش های موثر در تولید غذا بوده و از چندین دهه گذشته به سرعت به یک صنعت پویا و رو به رشد تبدیل شده است. کاهش ذخایر میگوها و ماهیانی که به طوری تجاری صید و بهره برداری می شوند از یک سو و رشد روز افزون جمعیت از سوی دیگر، سبب افزایش تقاضا به منابع پروتیینی دریایی شده است. در چنین شرایطی بالا بردن بازده تولیدات آبزی پروری، یکی از اهداف مهم صنعت آبزی پروری است. با استفاده از فناوری های نوین بدست آمده تا سال 2019 میلادی، امروزه می توان تراکم و میزان تولید را در واحدهای تولیدی افزایش داد. از جمله ی این فناوری ها، اجرای سیستم های مداربسته ی آبزی پروری نوین و سیستم بیوفلاک (توده زیستی) می باشند که در سراسر دنیا در حال رشد و توسعه است. بنابراین ارایه راهکارهای مفید مهندسی آبزی-پروری جهت استفاده در صنعت پرورش میگو و بکارگیری فناوری های نوین در این صنعت بسیار حایز اهمیت می باشد. در این پژوهش سیستم های مختلف پرورش میگو در آسیا و پژوهش های صورت گرفته در زمینه استفاده از سیستم های بیوفلاک و چرخشی مورد بررسی قرار گرفتند. همچنین در این مطالعه به بررسی چالش های سیستم بیوفلاک و چشم اندازهای پیش روی صنعت میگو پرداخته شده است.

    کلیدواژگان: آبزی پروری، بیوفلاک، فناوری های نوین، صنعت میگو
  • دانیال قادری، فواد سلیمی، مریم راه بانی*، عباس مرادی صفحات 57-66
    در این مطالعه سعی شده است به تفکیک شهرستان های ساحلی کشور با در نظر گرفتن داده های جمعیتی، میزان وسعت و خط ساحلی هر یک از این مناطق، به بررسی تفاوت ها و میزان استفاده از ظرفیت های موجود ساحلی، پرداخته شود. بدین جهت؛ از داده های سرشماری نفوس و مسکن سال 1395 استفاده شده، همچنین مساحت و خط ساحلی شهرستان های مجاور سه حوزه ی دریای، کاسپین، عمان و خلیج فارس با استفاده از تصاویر ماهواره ای و آنالیز آن ها در محیط نرم افزار arcMap، محاسبه شده است. با بررسی های صورت گرفته، میزان رشد جمعیت در یک دوره ده ساله و استفاده از ظرفیت های خط ساحلی مناطق مورد بررسی مشخص شده است. به طورکلی می توان بیان کرد؛ شهرستان های ساحلی واقع در شمال کشور علی رغم برخورداری از سواحل کمتر دارای تراکم نسبی به مراتب بالاتری هستند، از طرفی در طی ده سال گذشته شهرستان های جنوبی دارای رشد بیشتری بوده اند اما کماکان از نظر تراکم ساحلی و تراکم نسبی در سطح پایینی قرار دارند. در این بین شهرستان ابوموسی و قشم به ترتیب از رشد جمعیتی قابل توجهی به اندازه 93.11 و 41.45 درصدی برخوردار بوده است، البته این در حالتی است که از نظر درجه ساحلی نیز این دو شهرستان به ترتیب با درجه ی 0.73 و 0.22 از مناطق ساحلی کشور هستند که بیشترین ساحل را به نسبت وسعت اشغال کرده، دارند.
    کلیدواژگان: سواحل ایران، توسعه سواحل، تراکم جمعیت، تراکم ساحلی
|
  • Mohammad Reza Hadavi, Faramarz Ashenai Ghasemi *, Hassan Jafari Pages 1-12

    In the present paper, an attempt has been made to improve the mechanical properties of 5083 aluminum alloy welded by metal inert gas method followed by frictional stir process using an experimental method. For this purpose, the FSP process was performed in three rotation velocities of 500, 750, and 1000 rpm and with a forward velocity of 100 cm/min. In order to achieve the effect of FSP process on the microstructure of the tested alloy, welding samples, as well as frictional stir process samples, were studied. Thus, the microhardness and tensile strength of each sample were investigated. Then, using the genetic algorithm method, the optimal value of the rotation velocity was calculated. The results showed that the FSP process makes the heat affected area finer in terms of granulation and in addition, defects such as porosity and non-wettability due to the molten weld area are reduced or eliminated by the frictional stir process. On the other hand, the results of optimization indicate that the most suitable strength is obtained at a rotational velocity of 820 rpm. At this speed, the grain size is reduced by 96% compared to the heat affected area in the initial base state. Also, the cross-sectional images of the optimal sample fracture, unlike other samples, show that the fracture did not occur in the weld area, which can be attributed to the removal of cavities in the welded area by the frictional stir process.

    Keywords: Aluminum alloy, Friction stir process, Microstructure, Mechanical properties, genetic algorithm
  • Amin Moslemi Petrudi *, Mohammadali Moslemi Petrudi Pages 13-23

    With the advancement of industry and the increase in the number of devices such as cars, airplanes, ships, compressors, pumps, turbines, etc., which are under repeated loading and vibration, fatigue has become more common and it is now understood that at least 90% of fractures due to mechanical reasons are due to fatigue during work. Structural failure generally occurs at stresses much lower than the ultimate strength of the material, examples of which include stairs, tanks, pipes, ships, railways, and aerospace structures. Brittle failure occurs without noticeable deformation and is caused by rapid crack propagation. The direction of movement is almost perpendicular to the direction of the tensile stress and results in a relatively flat failure level. Fracture surfaces of materials that are failure in the brittle state have their own distinct patterns. Fatigue is usually accompanied by crack at the surface of the part or areas of stress concentration and its propagation in the area under maximum stress. It is possible to use the failure mechanics method for brittle materials or to apply the appropriate reliability factor and consider the minimum allowable deformation. In the design method using fracture mechanics, three factors of applied stress, crack dimensions (however small) and toughness are the design criteria. In this paper, fatigue cracks and the mechanism of fatigue crack formation in marine instruments are investigated.

    Keywords: Fatigue failure, crack, Marine structures, Instability, unstable failure
  • Mohammad Ali Shame Alizadeh *, Alireza Shabani Pages 24-34

    AbstractDue to the rapid growth of online interactions on the Internet, security services such as authentication, non-repudiation, integrity and Confidentiality are very essential security requirements for a secure transaction. Information encryption is one of the most important ways to protect information in cyberspace. To achieve these goals, digital signature is the most efficient tool that uses cryptography. In this paper, we conduct a comprehensive study of these digital signature schemes based on the RSA, DSA and ECDSA encryption schemes and their improved versions and compare them. In this paper checked out a review of digital signature Schemes, Based on Asymmetric cryptography and their applications.

    Keywords: Public Key Encryption, Cyberspace, Digital Signature, Comparison of signature schemes
  • Ali Jafari, Reza Dezvareh * Pages 35-43

    One of the important parameters in the design of different structures is to determine the amount of failure at different levels, including the level of failure of the collapse prevention of the structure. Since researchers in recent years have studied the various problem of the design of offshore wind turbine structures, but less reference to this failure criterion under the combination of wave load and wind load, in the present study tried to determine the failure rate of collapse prevention (CP) for an offshore wind turbine with jacket platform, which is one of the most common turbine holding platforms. Attempts have been made to calculate the force applied to the offshore wind turbine under both wave and wind loading, including linear and nonlinear regular wave models and irregular waves. Since regular models do not consider the randomness and irregularity of sea level and focus the wave energy on a frequency, they are not suitable for dynamic analysis. On the other hand, the costly and time-consuming dynamics analysis calculations and the long time history of irregular waves are among the disadvantages of these methods. Therefore, in this research, endurance wave-wind analysis has been used for this important. In this paper, by determining the amount of failure of the collapse prevention of the structure and also the return period of the corresponding loading repetition, it was found that the wave height of CP failure limit for this structure is about 11.5 meters, .

    Keywords: offshore wind turbine, Jacket Platform, wind, wave loading, Collapse prevention
  • Moslem Sharifinia *, Mehrzad Keshavarzifard, Mohammad Hossein Khanjani, Vahid Yeganeh, Ali Ghawampour Pages 44-56

    In recent years, the shrimp farming industry has been one of the most influential sectors in food production and has grown rapidly into a dynamic and growing industry over the past few decades. Declining shrimp and fish stocks that are being traded and exploited on the one hand, and growing population on the other hand, have increased demand for marine protein sources. In such a situation, increasing the efficiency of aquaculture production is one of the important goals of the aquaculture industry. With the use of new technologies obtained until 2019, today it is possible to increase the density and amount of production in production units. These technologies include the implementation of modern recirculating aquaculture and biofloc systems, which is growing and developing around the world. Therefore, it is very important to provide useful aquaculture engineering solutions for use in the shrimp farming industry and the use of new technologies in this industry. In this study, various shrimp farming systems and research on the use of biofloc and recirculating systems were reviewed. The study also examines the challenges of the biofloc system and the prospects facing the shrimp industry.

    Keywords: Aquaculture, Biofoc, new technologies, Shrimp Industry
  • Danial Ghaderi, Foad Salimi, Maryam Rahbani *, Abbas Moradi Pages 57-66
    Considering demographic data, area extent, and the length of coastline, all coastal cities of Iran were categorized, and were compared with each other, to find their differences and the potential capacities of each region. For this study population data of 1395(2017) was employed. Besides, satellite images and GIS software was used for the sake of analysis and calculations. The area, and coastline of cities along the Caspian Sea, Oman Sea and the Persian Gulf were calculated. Afterwards, the population growth rate for a period of ten years (2007-2017) were calculated. Results show that northern coastal cities own higher relative density in compare with the southern coastal cities; meanwhile they own shorter coastline. On the other hand, the trend of population growth, in last ten years, in the southern cities was more than that of northern cities. However, most of southern cities are still low levels in terms of Population density and Coastal congestion. The city of Abu Musa and Qeshm had a significant population growth of about 93.11% and 41.45% respectively. Meanwhile, according to the ratio of coastline both of mentioned cities own a coastal degree of just 0.73 (for Abu Musa) and 0.22 (for Qeshm).
    Keywords: Iranian coast, Coastal development, Population density, Coastal congestion