فهرست مطالب

مهندسی مکانیک مدرس - سال سیزدهم شماره 9 (آذر 1392)

نشریه مهندسی مکانیک مدرس
سال سیزدهم شماره 9 (آذر 1392)

  • تاریخ انتشار: 1392/08/13
  • تعداد عناوین: 14
|
  • مجتبی یزدانی، منصور رزقی، محمدرضا خلیلی لنجی، بهزاد مومیوند صفحات 1-11
    در این مقاله تنش های بین لایه ای ناشی از رفتار استاتیکی ورق چندلایه، از جنس مواد کامپوزیتی مورد ارزیابی قرار گرفته است. بدین منظور جابجایی ها و تنش های برون صفحه ای به عنوان متغیر اولیه در نظر گرفته شده و جهت تحلیل مساله، با استفاده از گسترش روش مساله مقدار مرزی، یک دستگاه معادلات دیفرانسیل خطی مرتبه اول که وابسته به ضخامت چند لایه می باشد، شکل گرفته است. این روش قادر به در نظرگرفتن تنش های عمودی و عرضی بوده و میدان تنش سه بعدی را در نزدیکی لبه آزاد لایه ها مورد بررسی قرار می دهد. در مدل ارایه شده، ورق چندلایه ای بر روی تکیه گاه ساده قرار داشته و تحت بارگذاری عرضی می باشد. همچنین فرض می شود که جابجایی ها و تنش های عرضی بین لایه ای در فصل مشترک لایه ها پیوسته اند. دستگاه معادلات دیفرانسیل حاکم با استفاده از رهیافت ناویر و روش پرتابی حل گشته و در نهایت، نتایج به دست آمده، با نتایج موجود در سایر منابع مقایسه شده است. نتایج به دست آمده بیانگر، دقت خوب و سرعت بالای روش استفاده شده در تحلیل میدان تنش می باشد. هچنین صحه گذاری نتایج، نشان از کارایی بالای روش عددی مورد استفاده دارد.
    کلیدواژگان: ورق چندلایه، حل الاستیسیته، لبه آزاد، تنش های برون صفحه ای، روش پرتابی
  • سید مهدی ابطحی، سید حسین ساداتی*، حسن سالاریه صفحات 12-25

    در این مقاله، تاثیر حرکت مداری در دینامیک آشوبناک دورانی ماهواره ژیروستات سه محوره تحت گشتاور گرادیان جاذبه بررسی شده است. مدل ریاضی ماهواره ژیروستات در حرکت وضعی-مداری به روش همیلتون استخراج گردید. بدلیل پیچیدگی معادلات کوپله شده حرکت وضعی- مداری، کاهش مرتبه مدل ریاضی سیستم با استفاده از تبدیل توسعه یافته دپریت توسط مختصات سرت-آندویر برای پارامترهای وضعی-مداری انجام گرفت. پس از تبدیل، بخش حرکت مداری و گشتاورهای گرادیان جاذبه بصورت ترم های اغتشاشی در معادله همیلتونین ظاهر شدند. سپس معیار انحناء ریچی بر اساس هندسه منیفلدهای ریمانی به تحلیل آشوب در معادلات اغتشاشی سیستم می پردازد. نتایج حاصل از انحناء ریچی در کنار مقادیر نمای لیاپانف، جاذب شگفت و رخداد آشوب را در سیستم اثبات می نماید. همچنین روش های عددی مانند مقاطع پوانکاره، مسیرهای صفحه فازی و پاسخ های سری زمانی، دوشاخگی هیتروکلینیک و نتایج روش انحناء ریچی را تائید می نماید.

    کلیدواژگان: آشوب، ماهواره ژیروستات، منیفلد ریمانی، انحناء ریچی، نمای لیاپانف
  • سید حمیدرضا ترابی، امیر امیری، محمدحسین صادقی * صفحات 26-37

    یکی از روش های تولید پره ها آهنگری است. اما با توجه به پیچیدگی های پره امکان تولید آن در یک مرحله وجود نداشته و در نظر گرفتن پیش فرم برای آن لازم است. پیش فرم مناسب می تواند پر شدن کامل قالب را تضمین کرده و موجب کاهش نیروی آهنگری، کاهش مواد هدر رونده به صورت پلیسه و یکنواخت شدن کرنش ها شود. در این مقاله یک هندسه اولیه برای پیش فرم، با استفاده از سطح مقطع بیضوی برای قسمت ایرفویل، در نظر گرفته شد و روش سطوح پاسخ برای بهینه سازی این پیش فرم استفاده شد. هدف های بهینه سازی، پر شدن کامل قالب و کاهش حجم پلیسه، نیروی آهنگری و واریانس کرنش در نظر گرفته شد. در پایان، مدل بهینه با مدل روش توزیع جرم مقایسه شد. نتایج نشان می دهد که روش سطوح پاسخ نتایج بهتری نسبت به روش توزیع جرم به دست می دهد. همچنین از مدل سازی فیزیکی برای صحت سنجی نتایج به دست آمده از شبیه سازی استفاده شد. نتایج نشان داد مطابقت خوبی بین نتایج شبیه سازی و نتایج تجربی وجود دارد.

    کلیدواژگان: آهنگری، پره توربین، بهینه سازی پیش فرم، روش سطوح پاسخ
  • مسعود رودی، حسین امیرآبادی صفحات 38-46
    در این پژوهش، قابلیت های روش پرداختکاری مغناطیسی در فولاد AISI 4140 مورد مطالعه قرار گرفت. زبری سطح به عنوان تابعی از سرعت دوران ابزار، فاصله ابزار تا قطعه کار، و نوع ماده ساینده در نظر گرفته شد. ابزار مغناطیسی ویژه ای برای پرداختکاری صفحه های تخت فولادی توسط ماشین فرز طراحی و ساخته شد. آزمایش ها با چیدمان پیشنهادی روش طراحی آزمایش تاگوچی و با بکار بردن مواد ساینده متشکل از مخلوط پودرهای کاربید سیلسیم یا اکسید آلومینیم با آهن کربونیل و پارافین در اندازه مش های متفاوت انجام گردید. پس از اندازه گیری زبری سطح نمونه ها، با استفاده از روش آنالیز واریانس، نحوه تاثیرگذاری پارامترهای مختلف فرآیند بر کیفیت سطح نهایی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان دادند که در پرداختکاری صفحه ای فولاد مذکور، بترتیب متغیرهای فاصله ابزار تا قطعه کار، سرعت دوران ابزار و نوع ساینده دارای بیشترین تاثیرگذاری در زبری سطح بدست آمده هستند. نهایتا با انجام تحلیل رگرسیون، تابع مناسبی برای پیش بینی زبری سطح فولاد ارائه گردید.
    کلیدواژگان: پولیشکاری مغناطیسی، زبری سطح، طراحی ابزار، ماشینکاری
  • پرویز کحال، سید یوسف احمدی بروغنی، حامد دیلمی عضدی صفحات 47-57
    این پژوهش یک روش را برای کمک به مهندسین در بهینه سازی شکل دهی ورق شرح می دهد که در آن از مدل سطح پاسخ (RSM) همراه الگوریتم ژنتیک چند هدفه بر پایه جبهه پارتو، استفاده شده است. در بسیاری از مقاله ها، برای دستیابی به پارامترهای بهینه فرآیند شکل دهی ورق، مسئله چند هدفه به یک مسئله تک هدفه تبدیل شده و سپس از آنالیز اجزا محدود و تکنیک بهینه سازی استفاده شده است. در این پژوهش هدف کمینه کردن توابع ناسازگار گسیختگی و چروکیدگی به صورت همزمان بوده است. متغیر های طراحی نیروی ورقگیر و هندسه بیدهای کششی (طول و قطر) در نظر گرفته شده اند. برای طراحی فضای آزمایش و پیدا کردن رابطه بین متغیر ها و توابع هدف از مدل سطح پاسخ (RSM) استفاده شده است. همچنین منحنی حد شکل دهی (FLC) برای تعریف توابع هدف به کار گرفته شده است. برای شبیه سازی فرآیند از آنالیز اجزا محدود استفاده شده است. روش ارائه شده روی یک فنجان صلیبی شکل کشیده شده بررسی شده و این روش موثرتر و دقیقتر از روش سنتی آنالیز اجزا محدود و آزمون و خطا مشاهده شده است.
    کلیدواژگان: بهینه سازی چند هدفه، شکل دهی ورق، مدل سطح پاسخ، الگوریتم ژنتیک، منحنی حد شکل دهی
  • غلامحسین رحیمی، حسین طورانی، محمد سجاد گازر صفحات 58-68
    در این مقاله با ترکیب روش های دیفرانسیل کوادریچر و روش فضا حالت یک حل الاستیسیته برای بررسی ارتعاشات آزاد و تاثیر بستر الاستیک در یک تیر هدفمند دوجهته مقید در لایه های پیزوالکتریک، ارائه شده است. به این صورت که در راستای طولی تیر از روش دیفرانسیل کوادریچر و در راستای ضخامت تیر از تکنیک فضا حالت استفاده شده است. بستر الاستیک تیر مدل دو پارامتری یا وینکلر-پسترناک می باشد که دو نوع شرایط مرزی ساده-ساده و گیردار-گیردار مورد بررسی قرار گرفته، و فرض شده است که خواص تیر در راستای ضخامت و طولی آن به صورت نمایی تغییر می کند. و ضریب پواسون ثابت فرض شده، که تاثیرات تغییر شاخص های گرادیان خواص مواد و عدد موج بر روی ارتعاشات آزاد این تیر مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان داد که این روش از دقت عالی و سرعت همگرایی بالایی برخوردار است. و نیز نتایجی برای نشان دادن رفتار مکانیکی این تیرها ارائه شده است.
    کلیدواژگان: ارتعاشات آزاد، تیر هدفمند پیزوالکتریک، دیفرانسیل کوادریچر، بستر الاستیک
  • محمود شریعتی، کمال کلاسنگیانی، حمید چاوشان صفحات 69-76
    در این مقاله، به طور تجربی رفتار رچتینگ پوسته های استوانه ای فولادی ضدزنگ SS304L تحت بارگذاری متناوب مرکب و محوری مورد مطالعه قرار گرفته است. آزمایش ها توسط یک دستگاه پیشرفته سرو هیدرولیک اینسترون 8802 انجام شد و پوسته ها به دو صورت عمودی و مایل تحت زاویه 20 درجه قرار گرفته و بار تناوبی به آنها اعمال گردید. در این تحقیق اثر طول پوسته استوانه ای و همچنین زاویه ی آن بر رفتار رچتینگ مورد تحلیل قرار گرفته است. با توجه به نتایج آزمایشگاهی، گشتاور خمشی تاثیر قابل ملاحظه ای در انرژی اتلافی و افزایش تغییرشکل های پلاستیک دارد. مشاهده شد که در پوسته استوانه ای مایل در مقایسه با پوسته استوانه ای عمودی به دلیل وجود گشتاور خمشی در مقاطع مختلف پوسته استوانه ای مایل، تغییر شکل پلاستیک و انباشتگی آن بیشتر است. همچنین در بررسی تاریخچه ی بارگذاری پوسته استوانه ای تحت بارگذاری مرکب، مشاهده شد که با نیروی میانگین ثابت و افزایش نیروی دامنه، جابجایی رچتینگ افزایش می یابد و پیش بارهای اعمالی در بارگذاری چند مرحله ای باعث مهار رفتار رچتینگ و توقف انباشتگی تغییرشکل پلاستیک در بارگذاری-های سیکلی با دامنه ی نیروی کمتر می شوند.
    کلیدواژگان: تحلیل تجربی، پوسته استوانه ای، رچتینگ، بارگذاری محوری و مرکب تناوبی، فولاد ضدزنگ SS304L
  • سید محمد امام، خلیل خلیلی * صفحات 77-91

    یکی از رایجترین شیوه های مدل سازی سه بعدی، استفاده از اسکنر لیزری با تکنیک مثلث بندی می باشد. پارامترهای موثر بر دقت این اسکنرها به دو دسته سخت افزار و نرم افزار تقسیم بندی می شوند. یکی از عمده ترین محدودیت های سخت افزاری، اندازه و تعداد پیکسل های دوربین بوده که خطای متریک و کوانتیزه کردن را افزایش می دهد و در نتیجه باعث خطای اندازه گیری در هنگام استخراج ابعاد خواهد شد. با توجه به این محدودیت، یکی از روش های موثر در بهبود دقت اسکنر، استفاده از تکنیک اعمال نویز می باشد. در این مقاله، اعمال نویز از طریق ایجاد جابجایی نسبی بین سنسور و لنز دوربین، پیاده سازی شده است. اگر چه استفاده از تکنیک فوق باعث افزایش دقت می شود ولی لزوم تغییر در تنظیمات سخت افزاری و تکرار عملیات اسکن، باعث افزایش زمان مدل سازی خواهد شد. در این مقاله با ارائه ایده بدیع اعمال نویز نرم افزاری، تاثیر روش ایجاد جابجایی نسبی بین سنسور و لنز بررسی شده است. در مقاله حاضر ضمن بیان اصول روش ارائه شده، الگوریتم اعمال نویز با رگرسیون خطی شبیه سازی شده تا ضمن بهبود دقت، زمان مدل سازی کاهش یابد. نتایج بیانگر بهبود قابل توجه در دقت اندازه گیری می باشد. تکنیک ارائه شده بصورت تجربی پیاده سازی و مطالعه تجربی، صحت تکنیک و نتایج را تایید می نماید.

    کلیدواژگان: اسکن لیزری، تکنیک مثلث بندی، رگرسیون خطی، اعمال نویز، تحلیل خطا
  • حجت خزیمه نژاد، سیدعلی میربزرگی * صفحات 92-102

    در مقاله حاضر با اجرای یک شبیه سازی دو بعدی، انتقال حرارت از یک استوانه داغ به یک محفظه بسته مربعی سرد به طور پارامتری مطالعه و اثر تغییر قطر استوانه بر نرخ این انتقال حرارت بررسی شده است.معادلات دوبعدی حاکم با استفاده از روش حجم محدود و حلگر TDMA به صورت ADI برای قطرهای مختلف استوانه درون یک محفظه بسته مربعی با طول مشخصه ثابت در دو عدد رایلی 104 و 105 حل گردیده است. نتایج به دست آمده ازاین حل نشان داد که الگوهای خطوط جریان، دما و مقادیر عدد ناسلت به عدد رایلی و نیز نسبت قطر استوانه به طول مشخصه محفظه R/H)2(وابسته هستند. در این حالت مراکز گردابه های ایجاد شده در اطراف استوانه درنیمه پایین محفظه در نسبت 4/0R/H=2 برای رایلی 104و در نسبت 5/0R/H=2 برای رایلی 105 ظاهر شده اند.همچنین مشاهده شد با افزایش عدد رایلی و نسبت R/H2، نرخ انتقال حرارت از محفظه نیز افزایش می یابد.به عنوان مثال، در نسبت 5/0R/H=2 با افزایش عدد رایلی از 104 به 105 ناسلت متوسط حدود 30 درصد میزان اولیه و در رایلی 105 با تغییر نسبت R/H2 از 2/0 به 5/0 ناسلت متوسط حدود 35 درصد میزان اولیه افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: انتقال حرارت همرفت طبیعی، محفظه بسته مربعی، استوانه، روش عددی حجم محدود، گردابه
  • مسعود مهدیزاده رخی، مهدی دیمی دشت بیاض، محمود فرزانه گرد، محمد عباسی صفحات 103-110
    فرآیند سوخت گیری CNG در ایستگاه های سوخت گیری سریع صورت می پذیرد که در این ایستگاه ها، گاز با فشارهای مختلف در 3 ردیف مخزن، که به مخازن ذخیره آبشاری مشهور است نگهداری می شود. مدلسازی دقیق فرآیند سوخت گیری در این ایستگاه ها می تواند کمک شایانی در استفاده از این سوخت به همراه داشته باشد. از اینرو، در این تحقیق با بررسی قوانین اول و دوم ترمودینامیک، مولفه های موثر در فرآیند پر شدن مخزن خودرو بررسی خواهد شد. با بررسی این قوانین، می توان تاثیر شرایط ترمودینامیکی مخازن ذخیره، اعم از دما و فشار را بر پارامترهای مختلف سوخت گیری، اعم از جرم و دمای نهایی سوخت، زمان سوخت گیری و همچنین تولید انتروپی بررسی نمود. همچنین برای بررسی تاثیر ترکیبات متفاوت گاز طبیعی بر فرآیند سوخت گیری CNG از استاندارد AGA8 استفاده شده است که با استفاده از آن می توان ضریب تراکم پذیری گاز طبیعی را بر حسب ترکیبات مختلف محاسبه نمود. نتایج نشان می دهد که ترکیب گاز طبیعی، تاثیر بسزایی بر فرآیند سوخت گیری و پارامترهای مهم آن دارد. همچنین با محاسبه انتروپی تولیدی، می توان به فشارهای بهینه برای مخازن میانی (مخازن فشار پایین و فشار متوسط) با هدف کاهش مصرف انرژی کمپرسورها دست یافت
    کلیدواژگان: گاز طبیعی فشرده (CNG)، مخزن خودرو، ایستگاه CNG سریع، مخازن ذخیره آبشاری، آنالیز ترمودینامیکی
  • علی مختاریان، عباس فتاح، سونیل آگراوال صفحات 111-125
    در این مقاله، طراحی یک ارتز غیرفعال نوین توانبخشی راه رفتن را جهت بازتوانی افرادی که توانایی راه رفتن خود را به دلیل آسیب های دستگاه عصبی مانند آسیب ستون فقرات و یا عارضه سکته از دست داده اند، پیشنهاد نموده ایم. همانطور که می دانیم، حرکت های لگن نقش مهمی در تعادل و پیش راندن ضمن راه رفتن در طی یک سیکل گامی ایفا می کند. در این تحقیق، ما یک ارتز غیرفعال جهت کمک به حرکت لگن بیماران ناتوان در راه رفتن با هدف بازیابی الگوی راه رفتن آنها، ارائه و شبیه سازی نموده ایم. این ارتز لگنی بهینه شده فاقد عملگر بوده و صرفا دارای المانهای انفعالی می باشد. شبیه سازی انجام شده بر اساس ارائه یک مدل مناسب دینامیکی سه بعدی از بدن انسان با تمرکز بر حرکت اعضای پایین تنه در حین راه رفتن بر تردمیل می باشد. همچنین پارامترهای ساختاری ارتز، در طی حل مساله بهینه سازی تعریف شده بر اساس مدل دینامیکی مربوطه، استخراج گردیده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که مسیر زمانی بهینه شده دوران های لگن به نمودارهای مطلوب متناظر نزدیک بوده و وسیله بهینه غیرفعال قادر است که حرکت مطلوب لگن را بدون کوششی از طرف بیمار تامین نماید.
    کلیدواژگان: لگن، ارتز غیرفعال، بهینه سازی
  • مهدی فکور، امبررصا کوثری، مرضیه تقی نژاد صفحات 126-137
    طراحی جانمایی یک سامانه پیچیده مانند ماهواره یا هواپیما دارای پیچیدگی بسیاری می باشد. این موضوع به عنوان مسئله کاملا نامعین با زمان از لحاظ پیچیدگی محاسباتی شناخته شده است. مشکل اصلی در مسئله جانمایی فرموله نمودن به صورت ریاضی، استراتژی حل و رویکردهای عملی در تجربه مهندسی است. این مقاله تحقیقات انجام گرفته شده جهت خودکار نمودن فرایند طراحی جانمایی در ماهواره را در 10 سال اخیر بررسی می نماید و روش های موجود را به سه گروه اصلی که شامل روش های تجربی، تعامل انسان- کامپیوتر و طراحی جانمایی به صورت سه بعدی می باشد، تقسیم می کند و سپس انواع روش های موجود در طراحی جانمایی سه بعدی را با جزئیات بیشتری بررسی می نماید.
    کلیدواژگان: جانمایی، ماهواره، جانمایی سه بعدی، بهینه سازی
  • محمد جعفری، محمدسعید طلایی، سعید ضیایی راد صفحات 138-148
    فلزات دارای ساختاری کریستالی می باشند و جریان پلاستیک در آنها، محدود به صفحات کریستالی خاص و در جهات خاصی واقع در این صفحات است. در این مکانیزم، ناهمگونی میکروساختار و اثرات تغییر در جهات کریستالی نقش اساسی را در رفتار ماده ایفا می کنند. در این مقاله برای بررسی اثر جهات کریستالی و بافت ماده، از معادلات ساختاری کریستال پلاستیسیته برای شبیه سازی استفاده شده است. ابتدا به کمک روش ورونی فضای شبیه سازی به دانه های کریستالی افراز می گردد تا ناهمگونی ریزساختار به بهترین نحو ممکن در شبیه سازی اعمال شود. در ادامه، از روش دینامیک مولکولی برای استخراج ثوابت الاستیک مورد نیاز استفاده می شود. در انتها، رفتار فلز آهن تحت بارگذاری کشش ساده با روش کریستال پلاستیسیته در المان محدود بر روی مدل ورونی شبیه سازی و نتایج حاصل از آن با نتایج تجربی مقایسه می گردد. تطابق خوب بین نتایج حاصل از روش عددی با نتایج تجربی موید مناسب بودن مدل عددی ارایه شده می باشد.
    کلیدواژگان: کریستال پلاستیسیته، روش ورونی، دینامیک مولکولی، المان محدود
  • حسین خراسانی زاده، قنبرعلی شیخ زاده، امیررضا صابونچی، هادی بت شکن صفحات 149-160
    یک روش مدرن برای سرمایش ساختمان ها استفاده از سیستم سرمایش تابشی است که در مقایسه با دیگر سیستم ها هم در موضوع صرفه جویی انرژی و هم در مقوله آسایش ساکنین دارای نقاط قوت بسیاری است. در این تحقیق عددی میدان جریان و توزیع دما و انتقال حرارت در یک اتاق در دو وضعیت استفاده از پانل سرمایش تابشی سقفی و دیواری مدلسازی شده است. بررسی ها با فرض دمای طرح خارج دو شهر تهران و سمنان انجام شده و تاثیر حضور فردی ساکن با در نظر گرفتن یک مکعب با شار حرارتی ثابت در مرکز اتاق بررسی شده است. نتایج نشان داده اند توزیع دمای عمودی و افقی در اتاق تقریبا یکنواخت و حداکثر سرعت مطلق هوا در فضای اتاق در محدوده 2/0 متر بر ثانیه است. در سرمایش سقفی و دیواری به ترتیب حداقل 58% و 65% از سهم انتقال حرارت به پانل تابشی است و وجود مدل انسانی آن را افزایش می دهد. افزایش دمای پانل سهم تابش را کاهش می دهد ولی افزایش دمای طرح خارج آن را افزایش می دهد. سرمایش دیواری مصرف انرژی کمتری دارد و از نظر توزیع دما و سرعت آسایش حرارتی مطلوب تری تامین می کند.
    کلیدواژگان: سرمایش تابشی دیواری، سرمایش تابشی سقفی، مدلسازی عددی، توزیع دما، توزیع سرعت
|
  • Mojtaba Yazdani Pages 1-11
    In this paper، interlaminar stresses resulting from static behavior of laminated plates، which were made from composite materials، were evaluated. To this end، out-of-plane stresses and displacements were considered as a primary variable. In addition، for the problem analysis، the boundary value problem method was expanded in order to form a first-order linear differential equations system which depended on the laminate thickness. This method could consider normal and transverse stresses and investigates a three-dimensional stress field near the free edge of the layers. In the proposed model، a laminated plate was placed on a simply supported boundary condition and under transverse loading. It was also assumed that the interlaminar transverse stresses، and displacements were continuous in layers'' interfaces. The governing differential equations system was solved using Navier''s approach and shooting method and، finally، the obtained results were compared with the results of other references. The results indicated good accuracy and high speed of the method used in analyzing stress field.
    Keywords: Laminated plate, Elasticity solution, Free edge, Out, of, plane stresses, Shooting method
  • Seyed Mahdi Abtahi Pages 12-25

    Chaotic dynamics of spin-orbit motion of a triaxial gyrostat satellite under the gravity gradient perturbations is considered. The Hamiltonian approach is used for modeling of the coupled spin-orbit equations of motion. The complex Hamiltonian of the system is reduced via the extended Deprit canonical transformation. This reduction yields to the derivation of the perturbation form of the Hamiltonian which can be used in the Ricci curvature criterion based on the Riemannian manifold geometry for the analysis of chaos. The results obtained from Ricci method as well as the values from the Lyapunov exponent demonstrate the presence of a strange attractor and chaos phenomenon in the perturbed system. The simulation results based on the numerical methods such as Poincare'' section، trajectories of phase portrait، and time series responses confirm the heteroclinic bifurcation and chaos in the system.

    Keywords: Chaos, Gyrostat Satellite, Riemannian manifold, Ricci curvature, Lyapunov exponent
  • Seyed Hamidreza Torabi Pages 26-37

    One of the methods of blade production is forging. But according to the complexities of the blades، they cannot be produced in one stage and it''s necessary for them to consider preform. In this research، a basic geometry with elliptical cross section for airfoil of blade، was considered and response surface method was used to optimize this preform. Optimization purposes were considered completely die filling and reduction of flash volume، forging load and strain variance. At the end، optimized preform was compared with the model of mass distribution method. Results show response surface method give better results than mass distribution method. Also physical modeling was used for verification of simulation results. Results show simulation results have a good corresponding with experimental results.

    Keywords: orging, Turbine Blade, Preform Optimization, Response Surface Method
  • Pages 38-46
    In this research the Magnetic Abrasive Finishing capabilities in AISI 4140 steel polishing was studied. Surface roughness was considered as a function of the tool rotational speed، working gap، abrasive material and abrasives particle mesh size. To conduct the tests، a specific magnetic tool was designed to polish the flat steel surfaces by a milling machine. Experiments were arranged based on Taguchi method and using abrasive material consisting of Aluminum Oxide or Silicon Carbide with paraffin oil and Carbonyl Iron powders with different mesh sizes. After surface roughness measurement of samples، the effect of each parameter on the surface quality was inspected by ANOVA method. Results showed that in Magnetic Abrasive Finishing of mentioned steel، the parameters of working gap، tool rotational speed and the abrasive material type are of the most importance as ordered. Finally، a roughness predictor function was introduced by regression method.
    Keywords: Magnetic Abrasive Finishing, surface roughness, tool design, machining
  • Parviz Kahhal Pages 47-57
    Present study describes the approach of applying Response Surface Methodology (RSM) with a Pareto-based multi-objective genetic algorithm to assist engineers in optimization of sheet metal forming. In many studies، Finite element analysis and optimization technique have been integrated to solve the optimal process parameters of sheet metal forming by transforming multi objective problem into a single-objective problem. This paper aims to minimize the objective functions of fracture and wrinkle simultaneously. Design variables are blank-holding force and draw-bead geometry (length and Diameter). Response surface model has been used for design of experiment and finding relationships between variables and objective functions. Forming Limit Curve (FLC) has been used to define the objective functions. Finite element analysis applied for simulating the forming process. Proposed approach has been investigated on a cross-shaped cup drawing case and it has been observed that it is more effective and accurate than traditional finite element analysis methods and the ‘trial and error’ procedure.
    Keywords: Multi, objective optimization, Sheet metal forming, Response surface model, genetic algorithm, Forming limit Curve
  • G. H. Rahimi Pages 58-68
    In this paper a two dimensional elasticity for free vibrations and the effect of elastic foundantion on a two-direction functionally graded beams with integrated surface piezoelectric layers with combination of differential quadrature method and space-state method is presented here. Differential quadrature method in axial direction and space-state method in transverse direction is used. It’s considered that two parameters model or winkler-pasternak for elastic foundation which has been considered two kinds of boundary conditions include simply support and clamped-clamped. Also، It is assumed that beam properties in thickness and axial direction varying exponentially and poison factor is constant which has been considered the effects of materials properties gradient index and number waves on free vibrations beams. The obtained results show that this method has good accuracy and high speed of convergence.
    Keywords: Differential quadrature, functionally graded beam, piezoelectric layers, free vibrations, elastic foundation
  • Mahmood Shariati, Kamal Kolasangiani, Hamid Chavoshan Pages 69-76
    In this paper، ratcheting behavior of stainless steel 304L cylindrical shells under cyclic combined and axial loadings are studied، experimentally. Tests were performed by a servo-hydraulic INSTRON 8802 machine and the shells were fixed normal and oblique under 20 degree and subjected to cyclic loads. In this paper، the effect of length of cylindrical shell and the effect of angle of cylindrical shell on ratcheting behavior were investigated. Based on the experimental results، it was found that bending moment plays a crucial role in waste of energy and increase in plastic deformations. Seen that due to the existence of bending moment in different cross section of oblique cylindrical shell، there are more plastic deformation and accumulation in comparison to normal cylindrical shell. Also، analyzing the loading history of cylindrical shell under combined loading، it has been seen that by keeping the mean force at constant value while increasing the force amplitude، the ratcheting displacement became higher and by the prior load with higher force amplitude retards the ratcheting behavior and plastic deformation with samller force amplitude.
    Keywords: Experimental study, Cylindrical shell, Ratcheting, Cyclic combined, axial loadings, Stainless steel 304L
  • Seyedmohammad Emam Pages 77-91

    Ttriangulation technique is one of the most commonly techniques used in three dimensional measurements. Hardware and software used in 3D scanning systems are main error sources affected the accuracy of scanners. Depth reconstruction accuracy is a direct impact of the quantization process، and so it is related to the pixel size of the sensor. Dithering technique may be used to reduce the errors during quantization. The current study introduces a technique in which a relative fine movement between object and sensor is generated during picture capture. Although، using this technique will improve the accuracy of scanning but changing the hardware set up during the process is also time consuming. So to deal with this problem the dithering technique is simulated using the linear regression to reduce the scanning time. The paper firstly describes the theory of the noise introduction technique followed by modeling and simulation of the process by regression function. The results obtained from simulation show great improvement in measurement accuracy. To evaluate the result in a real world، a control rig was designed and built following which experiment was performed. The results showed considerable improvement in measurement accuracy. The result of both simulation and experiments are reported.

    Keywords: Laser scanning, Ttriangulation technique, Linear regression, Dithering technique, Error analysis
  • Hojat Khozeymehnezhad, Seyed Ali Mirbozorgi Pages 92-102

    In the present paper،by performing a two-dimensional simulation،the heat transfer from a hot cylinder to a cold square enclosure has been studied parametrically and the consequent effect of changing in cylinder diameter has been investigated. The 2-D governing equations have been solved using the finite volume method and TDMA in an ADI procedure for different diameters of cylinder inside a square enclosure with a constant characteristic length for two different Rayleigh numbers of 104 and 105. Results showed that the patterns of streamlines، isotherms and the Nusselt number values depend strongly on the Rayleigh number and also ratio of cylinder diameter to characteristic length of enclosure (2R/H). In this case، the centers of vortices created around the cylinder appear in bottom half of enclosure in 2R/H=0. 4 for Ra=104 and in 2R/H= 0. 5 for Ra=105. Moreover، it is observed that increasing the Rayleigh number and 2R/H ratio، the heat transfer rate from the enclosure is also increased. For example،in 2R/H=0. 5، by increasing the Rayleigh number from 104 to 105، the average Nusselt enhances about 30 percent of its initial value and in Ra=105، by changing the 2R/H ratio from 0. 2 to 0. 5، the average Nusselt climbs almost 35 percent of its initial value.

    Keywords: Natural Convection Heat Transfer, Square Enclosure, Cylinder, Finite Volume Method, Vortex
  • Pages 103-110
    At a Compressed Natural Gas (CNG) filling station، natural gas is stored in the high pressure reservoirs. The pressures within these reservoirs have huge effects on fast filling process of a natural gas vehicle’s (NGV) cylinder and the difficulties associated with the filling process. The accurate modeling of the fast-fill process is a complex procedure which should be thoroughly studied to optimize the filling process. Here، a theoretical analysis has been developed to study the effects of various parameters on the CNG filling process and the conditions. The analysis is based on the first and second laws of thermodynamics، conservation of mass and the AGA8 equation of state. The required properties of natural gas mixtures have been calculated making use of the AGA8 equation of state (EOS) and thermodynamics relationships. It is found that، the composition of natural gas is very effective on the CNG filling process and final in-cylinder values. For various Iranian natural gas compositions، the optimized filling stations'' reservoirs pressure has been found.
    Keywords: Compressed natural gas, CNG cylinder, Fast, filling process, Cascade Reservoirs, Thermodynamic analysis
  • Ali Mokhtarian, Abbas Fattah, Sunil Kumar Agrawal Pages 111-125
    In this paper، we propose the design of a novel gait rehabilitation passive orthosis to training the people who lost their walking ability due to neurological injuries، such as spinal cord injury and stroke. As known، the movements of pelvis play an important role in balance and propulsion during a gait cycle. In this research، we present and simulate a passive orthosis to assist the motion of pelvis of gait patients for regaining their initial walking pattern. This optimized pelvic device is un-motorized and contains only passive elements. The accomplished simulation is based on presentation of a proper 3D dynamic model of human body by focusing on motions of lower legs during gait on treadmill. Also، structural parameters of orthosis are derived during solution of optimization problem defined on related dynamic model. The simulation results show optimized time trajectories of pelvic rotations are close to corresponding desired diagrams and optimum passive device can create the desired motion of pelvis without any effort from subject.
    Keywords: Pelvis, Passive orthosis, Optimization
  • Mahdi Fakoor Pages 126-137
    Layout design of a complex system such as a satellite or an airplane is a difficult problem to solve. This problem is known as an NP-complete problem in terms of computational complexity. The main difficulties encountered in the layout design problem are formulation of the problem in mathematics and the solution strategy and practical approaches in engineering. This paper reviews the research work of the authors to automatic layout design process in satellite in last 10 years and the methods of layout design of satellite divides to three main categories that consist of practical method، human-computer interaction and three dimensional layout design and then studies methods of the current state of the art of 3D layout design
    Keywords: Layout, Satellite, Three, Dimensional Layout, Optimization
  • Saeed Ziaei-Rad Pages 138-148
    Metals have a crystalline structure and the plastic flow in these materials occurred in the special crystalline planes and special crystalline directs that occurs in the planes. This mechanism is related to metals plastic deformation in the microscopic level. In this mechanism، non homogenous microstructure and the effect of crystalline direction play a major rule in the material behavior. Crystal plasticity constitutive equations are used for investigation of the crystalline direction effect and material texture. Voronoi method is used for simulating the non homogenous microstructure in plastic deformation. In this study، the elastic modulus parameters obtained by molecular dynamic simulations. Finally، the plastic deformation of Fe metal is simulated with finite element method that good agreement was observed with the experimental data.
    Keywords: Crystal plasticity, Voronoi method, Molecular dynamic, Finite Element
  • Ghanbarali Sheikhzadeh, Amir Reza Sabonchi, Hadi Botshekan Pages 149-160
    An advance cooling method for buildings is use of radiant cooling system، which is not only economically feasible but also enhances thermal comfort for occupants. In this numerical study the flow and temperature fields in a room equipped with radiant cooling panel، either on the ceiling or on the wall، are studied. Outside summer design temperatures of Tehran and Semnan have been considered and to model the presence of an occupant a cube is placed in the center of the room with its external walls having constant heat flux. The results show that the vertical and horizontal temperature distributions become uniform and the maximum absolute air speed is around 0. 2 m/s. The share of radiation heat transfer to the ceiling or the wall cooling panel is at least 58% or 65%، respectively، which increases due to presence of a human model. The net radiation decreases by increasing the panel temperature، but increases by increasing the outside temperature. The wall cooling uses less energy and regarding temperature and velocity distribution provides a better comfort condition
    Keywords: Ceiling radiant cooling, Wall radiant cooling, Numerical simulation, Temperature distribution, Velocity distribution