فهرست مطالب

نشریه روش های عددی در مهندسی
سال بیست و نهم شماره 1 (شهریور 1389)

  • تاریخ انتشار: 1389/08/30
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محمد مشایخی صفحات 1-15
    مکانیک آسیب پیوسته یکی از شاخه های مکانیک کاربردی است که به منظور پیش بینی وقوع شکست و یا بروز ترک در فرایندهای شکل دهی به کار گرفته می شود. در این مقاله یک مدل مکانیک آسیب نرم اصلاح شده برای پیش بینی وقوع ریز حفره ها، که به ترکهای مرکزی در فرایند اکستروژن مستقیم می انجامد، مورد استفاده قرار می گیرد. در تحلیل اجزای محدود، از یک روش کارا در انتگرال گیری معادلات ساختاری سود برده می شود. تاثیر پارامترهای مؤثر از جمله: زاویه قالب، ضریب کاهش سطح مقطع، ضریب اصطکاک و نرمی ماده تحت فرایند در بروز ترکهای مرکزی در فرایند اکستروژن مستقیم مورد ارزیابی قرار می گیرند. مقایسه های انجام گرفته، تطابق خوبی را بین پیش بینی های مکانیک آسیب در محصول فرایند و نتایج تجربی موجود نشان می دهد.
  • عماد مظهری، احمد موسوی، آرش ثابت قدم، علیرضا شهیدی صفحات 17-28
    در این مقاله به تحلیل رفتار بعد از کمانش ورقهای مدور سوراخدار تحت بارگذاری یکنواخت شعاعی در داخل و خارج سوراخ، با استفاده از روش ریلی- ریتز پرداخته شده است. روند کار به این صورت است که ابتدا به فرمولبندی مسئله با استفاده ازنظریه تغییر شکلهای بزرگ ون– کارمن می پردازیم؛ سپس با یک نگاشت مناسب، هندسه را در دستگاه مختصات طبیعی بیان می کنیم سپس به توسعه میدانهای جابه جایی در دستگاه مختصات طبیعی، با به کارگیری توابع شکل طبقاتی، هرمیتی و لاگرانژی به ترتیب در درونیابی میدان جابه جایی خارج و داخل سطح ورق، می پردازیم و نهایتا به ارائه یک میدان جابه جایی هوکین مناسب برای کنترل رفتار بعد از کمانش صفحات مدور، پرداخته می شود. پیوستگی در مقادیر تنش و کرنشها، تعداد درجات آزادی کم برای حل مسئله، اعمال شرایط مرزی آسان ازجمله محاسن این روش است.
  • محسن گودرزی، پیمان لشگری صفحات 29-38
    در بسیاری از جریانهای اغتشاشی بخش عمده ای از میدان جریان دارای پیچیدگی های زیادی برای مدلسازی اغتشاشی نیست. به منظور کاهش زمان محاسباتی و حافظه رایانه ای، با بلوک بندی میدان جریان از مدلهای اغتشاشی مختلف در هر بلوک استفاده شده است. هندسه مورد نظر در این تحقیق یک پله عقبگرد دو بعدی است. از چهار ترکیب بندی حاصل از دو مدل اغتشاشی جبری طول اختلاط پرانتل و مدل k-ε استاندارد در بلوکها استفاده شده است. حافظه مصرفی رایانه و زمان محاسباتی به همراه روند همگرایی و نیز دقت نتایج عددی حاصل شده از چهار ترکیب به کار گرفته شده بررسی شد. نتایج نشان داد که در صورت انتخاب ترکیب مناسبی از مدلهای اغتشاشی در بلوکها با صرف زمان و حافظه کمتر می توان پیش بینی هایی در حد دقت نزدیک به حالت استفاده از مدل اغتشاشی مرتبه بالا در تمامی بلوکها به دست آورد.
  • حسین پورمحمد، احمد کرمانپور، مرتضی شمعانیان صفحات 39-57
    در این تحقیق نحوه توزیع گرما و تنشهای پسماند حاصل از جوشکاری قوسی الکترود تنگستنی (GTAW) لوله هایی از جنس سوپرآلیاژ اینکولوی 800 به صورت سربه سر به روش المان محدود شبیه سازی شد. بدین منظور یک مدل ترکیبی گرمایی- مکانیکی در مقیاس سه بعدی به کمک نرم افزار المان محدود انسیس توسعه داده شد. برای اعمال منبع گرمایی در حین جوشکاری یک کد ماکرو بر اساس مدل گلداک در محیط نرم افزار برنامه نویسی شد. در مدل مکانیکی که به صورت متوالی با مدل گرمایی کوپل شده، قانون سخت شوندگی جنبشی و معیار تسلیم فون مایزز برای تشریح رفتار سیلان ماده مورد استفاده قرار گرفت. به منظور اعتبارسنجی مدل ترکیبی حاضر، آزمونهای تجربی اندازه گیری توزیع گرما توسط ترموکوپل در حین جوشکاری و نیز اندازه گیری توزیع تنشهای پسماند توسط روش کرنش سنجی سوراخ روی نمونه های جوشکاری شده انجام گرفت. تاثیر متغیرهای مختلف نظیر راندمان جوشکاری و مقدار گرمای ورودی در هر پاس جوشکاری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در امتداد ضخامت لوله، تنشهای پسماند محوری از داخل به خارج ماهیت کششی- فشاری داشته و تنشهای پسماند محیطی تماما ماهیت کششی دارند. افزایش گرمای ورودی به میزان 36 درصد، تنشهای پسماند محوری در خط مرکزی جوش در سطح داخلی لوله را به اندازه 11 درصد افزایش می دهد. مدل ترکیبی حاضر با دقت قابل قبولی قادر به تحلیل نحوه توزیع گرما در حین جوشکاری و تنشهای پسماند ناشی از جوشکاری سربه سر لوله ها در مقیاس سه بعدی است.
  • داوود مستوفی نژاد، نیما رهگذر صفحات 59-72
    این مقاله به بررسی نتایج تحقیق آزمایشگاهی و تحلیل عددی مربوط به استفاده از پلیمرهای مسلح شده به الیاف از جنس کربن (CFRP) برای تبدیل اتصالات پیش ساخته تیر-ستون با کربل به اتصالات خمشی می پردازد. مطالعات آزمایشگاهی انجام گرفته در این تحقیق تمرکز ویژه ای بر ظرفیت خمشی و تاثیر جدا شدگی لایه مرزی ورقه FRP در اتصالات پیش ساخته همراه با کربل دارد که توسط صفحات FRP گیردار شده اند. در تحقیق حاضر چهار نمونه اتصال خارجی تیر-ستون با مقیاس 1.2 ابعاد واقعی شامل یک نمونه اتصال گیردار معمولی با بتن درجا، و سه نمونه اتصال ساده پیش ساخته همراه با کربل و گیردار شده با FRP، مورد آزمایش قرار گرفت. ورقه های FRP در قسمتهای مختلف با ضخامتهای متفاوت انتخاب شدند. بارگذاری به صورت استاتیکی در سر تیر تا شکست نهایی، و هم زمان با اعمال بار محوری ثابت روی ستون بود. به علاوه با کمک نرم افزار ANSYS 8.1 تحلیل استاتیکی به صورت غیر خطی بر روی مدل دقیق سه بعدی اتصال صورت گرفت. با اعمال تغییرات در نوع اتصال معمولی و اتصال پیش ساخته کربل تقویت شده با FRP و همچنین تغییر در جزییات قرارگیری، ضخامت و ابعاد ورقه های FRP، با توجه به مهار مکانیکی کامل ورقه های FRP، مقایسه جامعی بین انواع تقویت با ورقه های FRP صورت گرفت. نتایج نشان داد که می توان با ورقه های FRP، اتصالات ساده پیش ساخته را به اتصالات خمشی تبدیل کرد. نتایج نشان دادند که تامین طول مهاری کافی، ضخامت مناسب و نحوه آرایش ورقه های FRP، و نیز مهار مکانیکی مناسب در جلوگیری از جدا شدگی ورقه از سطح بتن و تامین گیرداری مؤثر است؛ که در این تحقیق به تامین گیرداری در اتصال ساده پیش ساخته تا بیش از 80 درصد منجر شد.
  • آرش محمدی فارسانی، امیر مهدی حلبیان صفحات 73-83
    ماشین آلات ضربه ای نظیر چکشها و پرسها در طی عملکرد خود ارتعاشات بسیار بزرگی را تولید می کنند، که در محیط قابل توجهی به اطراف انتشار می یابند. وقتی امواج ناشی از این ارتعاشات به محیط اطراف گسترش می یابند، می توانند عملکرد ماشین آلات حساس مجاور خود را مختل کرده و یا بر روی ساکنین مجاور و یا کارگران ایجاد آلودگی صوتی کنند. یکی از راهکارهای مؤثر در کنترل و جداسازی اثرات ارتعاشی ناشی از عملکرد ماشین آلات به محیط اطراف، ایجاد گودالهای باز در خاک مجاور آنهاست. در تحقیق حاضر، به طور خاص، به بررسی اثر گودالهای باز دوردیفی، که با فاصله از یکدیگر قرار می گیرند، پرداخته می شود. در این راستا، عوامل مختلفی نظیر فاصله بین گودالها، موقعیت گودالها نسبت به چشمه ارتعاش و عمق لایه خاک، در نظر گرفته می شوند. یک مدل اجزای محدود دو بعدی برای این منظور ساخته و تحلیل در حوزه زمان انجام شده است. نتایج نشان می دهد که وجود گودال در فواصلی از منبع ارتعاش، دامنه ارتعاش را کاهش می دهد. همچنین تحلیلها نشان می دهد، استفاده از دو گودال باز برای یک لایه نیمه بی نهایت خاک که در آن استفاده از یک گودال باز عملا بی تاثیر است، می تواند دامنه ارتعاش را، به ویژه در مجاورت گودال دوم، به صورت قابل توجهی کاهش دهد.
|
  • M. Mashayekhi Pages 1-15
    The Continuum Damage Mechanics is a branch of applied mechanics that predicts the initiation of cracks in metal forming processes. In this paper, a modified ductile damage model is applied to predict initiation of the micro-void as a central burst along the bar axis during the forward extrusion. The implicit integration scheme of the coupled constitutive equations is presented. The effects of various process parameters including die semi-angle, reduction in area, friction coefficient and material ductility on central bursts are discussed. To verify the quality of simulations, numerical predictions were compared with published experimental results, and good agreement was observed.
  • E. Mazhari, A. Musavi, A. Sabetghdam, A. R. Shahidi Pages 17-28
    This paper is intended to analyse the post buckling behavior of annular plate under the effects of symmetric uniform loading using Rayleigh-Ritz method. This is done first by formulating the problem in large defection using Von-Karman nonlinear theory. The geometry in natural coordinate system using the correct and useful mapping and the development of displacement fields in natural coordinate system using Hierarchic, Hermitian and Lagrange shape functions respectively in interpolation of out-of-plane and in-plane displacement field of plates are also considered. Finally, we deal with thepresentation of a proper Hookian displacement field for controlling post buckling behavior of circular plates. To solve the problems, this methid enjoys a number of advantages including continuity in stress and strain, few numbers of degree of freedom and application of bounder easy conditions.,
  • M. Goodarzi, P. Lashgari Pages 29-38
    A major part of the flow field has no complicated turbulent behavior in many turbulent flows. In order to reduce memory and CPU time, the flow field was decomposed to several blocks in which different turbulence models were employed. A two dimensional backward facing step was considered in this research. Four combinations of the Prandtl mixing length and standard k-ε models were implemented. In addition to the numerical convergence and accuracy of the results obtained, computer memory usage and CPU time consumption were investigated. Comparisons showed that employing a suitable combination of the turbulence models for individual blocks led to the results which were as accurate as those resulting from the application of high order turbulence model for all of them. The results revealed that the memory usage and CPU time were considerably decreased.
  • H. Purmohamad, A. Kermanpur, M. Shamanian Pages 39-57
    In this investigation, the thermal and residual stresess distributions developed during the circumferential butt gas tungsten arc welding (GTAW) of Incoloy 800H pipes were simulated using the finite element method. A coupled thermostructuralmodel was developed in three dimensions using ANSYS software. A subroutine based on the Goldak model was addedto the model to simulate the distribution of arc heat source. The plastic behaviour of the material was described by Von-Mises yield function and the bilinear kinematics hardening in the mechanical part of the model, which is sequentially coupled with the thermal one. In order to validate the coupled model, temperature distributions during welding and residual stresses distributions in the welded pipes were both measured using thermocouples and hole drilling method, respectively. Using this model, a process parameter study was performed for the process variables such as welding efficiency and the amount of heat input in each pass.The results showed a tension-compression distribution of the axial stresses through thickness from inside to outside surface of the pipe and a tensile distribution for the hoop stresses. Increasing the heat input by 36% increased the axial residual stresses alongthe weld centerline on the inner surface of pipe to 11%. The present simulation model is able to predict distributions of temperature and residual stresses during the GTAW process with a reasonable precision.
  • D. Mostofinejad, N. Rahgozar Pages 59-72
    This paper is focused on the results of the experimental investigation and numerical analysis for changing the precast RC beam-column connections with corbels to flexural connections using fiber reinforced polymers (FRPs). The experimental study has a special focus on the flexural strength and debonding effect of boundary layer of FRP sheets attached onto the corbels and other parts of precast connections. In the current study, four half-scale external beam-to-column connections including one conventional fixed connection, and three simple precast connections with corbels strengthened withFRP sheets were casted and tested. The FRP sheets were attached in different layouts with different thicknesses. Static concentrated loads were applied on the tip of the beam simultaneously with a constant axial load on the column, and were continued up to ultimate failure. To fulfill the numerical phase of this study, non-linear static analysis on the 3-D model of the connections were performed using Ansys 8.1. A comprehensive comparison was then performed between different strengthening methods with FRP sheets using different FRP configurations, different thicknesses and dimensions, also using full mechanical anchorages. The results showed that simple precast connections could be changed to flexural connections using FRPs, whereas the sufficient development length and thickness, configuration of FRP sheets, and suitable mechanical anchorage are quiteeffective to prevent the FRP debonding. The test results of this study showed that the suitable use of FRP sheets increased the flexural capacity of a simple precast joint more than 80% of that of a full flexural RC joint.
  • A. Mohammadi Frasani, A. M. Halabian Pages 73-83
    Hammers or presses commonly used in modern manufacturing facilities produce remarkable vibrations during their operation. Foundations supporting these machines experience powerful dynamic effects which may extend to the surrounding areas and affect workers, sensitive machines within the same facility, or the neighboring residential areas. To control free-field impact-induced vibrations, wave barriers may be constructed in the vicinity of the vibration source. This paper examines the efficiency of soft barriers (open trenches) on screening pulse-induced waves for foundations resting on a deep elastic layer or a layer of limited thickness underlain by rigid bedrock. The effectiveness of open trenches as wave barriers is examined for different cases of soil layer depth, arrangement for double trenches, and trench location.A 2D finite element model is constructed and some parametric analyses are performed in the time domain. Different arrangements of wave barriers in vibration isolation for shock-producing equipment are assessed for their efficiency. The results show that using the second trench could remarkably reduce the vibration amplitude. Finally, some guidelines are defined for their use.