فهرست مطالب

مهندسی مکانیک مدرس - سال هجدهم شماره 5 (امرداد 1397)

نشریه مهندسی مکانیک مدرس
سال هجدهم شماره 5 (امرداد 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/05/09
  • تعداد عناوین: 27
|
  • فرهاد هادیان فرد، امیر امیدوار، محمد ناصریان صفحات 1-12
    ادر یک هواساز ترموالکتریک معمولا از تعدادی ماژول ترموالکتریک با فین های هوا خنک جابه جایی اجباری استفاده می شود. در این پژوهش سعی شده است تا تاثیر چیدمان ماژول ها نسبت به یکدیگر و همچنین الگوی جریان هوای عبوری از روی آنها بر عملکرد حرارتی مجموعه مورد مطالعه قرار گیرد. بدین منظور، عملکرد حرارتی یک سامانه هواساز ترموالکتریک شامل چهار ماژول ترموالکتریک در سه چیدمان؛ موازی، سری با جریان هوای سرد و گرم هم جهت و سری با جریان هوای سرد و گرم مخالف بررسی و مقایسه شده است. جهت بررسی توامان عملکرد حرارتی و افت فشار تحمیل شده به سیستم از تحلیل آنتروپی استفاده شده است. بعلاوه، تاثیر تغییر جریان الکتریکی اعمالی به ما ژول ها و دبی هوای عبوری از کانال های سرد و گرم بر ضریب عملکرد مجموعه برای چیدمان های مختلف مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج بیان گر این است که چیدمان هیت سینکها تاثیر چشمگیری بر عملکرد سامانه هواساز ترموالکتریک دارد به طوری که ضریب عملکرد سرمایشی و گرمایشی سیستم هواساز در حالت چیدمان سری به ترتیب1. 4 و 1. 1 برابر حالت چیدمان موازی است. همچنین نتایج تحلیل انتروپی نشان داد که در حالت چیدمان سری گرچه افت فشار تحمیل شده به سیستم افزایش می-یابد ولی این افزایش به حدی نیست که بتواند مزیت استفاده از چیدمان سری را کمرنگ نماید.
    کلیدواژگان: ترموالکتریک، چیدمان هیت سینک ها، الگوی جریان، هواساز
  • محمد فضلی، مهرداد رئیسی دهکردی صفحات 13-23
    در این مقاله به بررسی عملکرد سه مدل اغتشاشی k-ε ناحیه ای، k-ε رینولدز پایین خطی و k-ε رینولدز پایین غیرخطی در پیش-بینی جریان و انتقال حرارت داخل کانال حفره دار پرداخته شده است. همچنین اثر اعمال ترم NYP به جای ترم اصلاح مقیاس طول YAP مورد مطالعه قرار گرفته است. حفره ها تجهیزات انتقال حرارتی هستند که در پره های توربین گاز به کار می روند تا میزان انتقال حرارت را بالا ببرند. این تجهیزات بصورت مانعی در برابر جریان قرار نمی گیرند، بنابراین افت فشار زیادی را ایجاد نمی-کنند. در این پژوهش به منظور حل معادلات حاکم بر جریان و انرژی از روش حجم محدود به همراه الگوریتم سیمپل استفاده شده است. نتایج بدست آمده با ترم اصلاح YAP حاکی از آن است که مدل غیرخطی نسبت به مدل های ناحیه ای و خطی، جریان چرخشی بزرگتری را درون حفره پیش بینی می کند. همچنین شدت برخورد و جهش جریان در این مدل از دو مدل دیگر بیشتر است. با مشاهده نتایج انتقال حرارت درمی یابیم که مدل ناحیه ای، میزان انتقال حرارت را کمتر از نتایج تجربی بدست می آورد. با اعمال مدل خطی، نتایج بهتری از انتقال حرارت در داخل حفره و لبه عقبی آن ارائه می گردد. نسبت به این دو مدل، مدل غیرخطی هم در لبه عقبی حفره و هم در فضای صاف بین حفره ها پیش بینی بهتری را بدست می آورد. در مقایسه با نتایج بالا، اعمال ترم NYP به جای ترم YAP در مدل های خطی و غیرخطی، باعث ارائه نتایج دقیق تری از انتقال حرارت در راستای عرضی و لبه عقبی حفره می گردد.
    کلیدواژگان: کانال حفره دار، مدلسازی اغتشاش، مدل غیرخطی، انتقال حرارت
  • علی عباس نیا، محمد جعفری، عباس روحانی صفحات 24-30
    یکی از دغدغه های طراحان سازه های مهندسی، شکست سازه در اثر تمرکز تنش ناشی از ناپیوستگی های هندسی در سازه است. لذا با توجه به اینکه صفحات کامپوزیتی دارای گشودگی در اغلب سازه های مهندسی کاربرد دارند، مطالعه و بررسی آن ها از اهمیت بسیاری برخوردار است. هدف از انجام این مقاله ارائه مدلی جدید بر پایه روش رگرسیونی جهت تخمین ضریب تمرکز تنش در گشودگی دایره ای در صفحات ارتوتروپیک می باشد. از کاربردهای مهم ارائه توزیع تنش در اطراف گشودگی بر حسب خواص مکانیکی، استفاده از این روابط در تحلیل تنش صفحات ویسکوالاستیک دارای گشودگی با استفاده از روش مدول موثر و یا اصل برهمنهی بولتزمن است. در ابتدا با استفاده از مقادیر مختلف خواص مکانیکی کامپوزیت ها ، و به کمک حلی تحلیلی برپایه روش متغیر مختلط، ضریب تمرکرتنش برای تعداد متعددی از این مواد محاسبه شد سپس با استفاده از رگرسیون خطی چندگانه برای گشودگی دایره ای رابطه ای صریح برای ضریب تمرکز تنش برحسب خواص مکانیکی ارائه شد. نتایج نشان داد که که مدل رگرسیونی قادر به پیش بینی تنش محیطی با حداکثر خطای 1 درصد می باشد.
    کلیدواژگان: ضریب تمرکز تنش، گشودگی دایره ای، رگرسیون خطی چندگانه، روش متغیر مختلط
  • بابک صفایی، اصغر محمدپور فتاحی صفحات 31-37
    مدلهای پیوسته اصلاح شده به علت توانایی محاسبات پارامترهای مختلف و دقت بالا، قابل مقایسه با مدلهای اتمی هستند، بنابراین، در نانومکانیک بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. با میل کردن ابعاد ساختار به نانو، تئوری پیوستگی کلاسیک قابلیت پیش بینی رفتار نانوساختارها را به دلیل وابستگی خواص به اندازه ندارد که آنرا اثر اندازه می نامند. در این تحقیق، ابتدا معادلات ارینگن از الاستیسیته غیرمحلی در تئوری های کلاسیک تیر اولر- برنولی و تیموشنکو اعمال شدند. سپس با کمک جبر خطی و روش فضای حالت دستگاه معادلات دیفرانسیل منتجه حل و بررسی شدند. دو نوع بار نقطه ای و گسترده به همراه چهار شرط تکیه گاهی رایج در این مطالعه در نظر گرفته شد و حداکثر خیز نانو تیرها برای تمام شرایط مرزی با استفاده از متغیرهای حالت و جبر ماتریس بدست آمد. نتایج به دست آمده برای پارامترهای هندسی مختلف، شرایط مرزی و مقادیر مختلف پارامترغیر محلی برای نشان دادن اثرات هر یک ارائه شده است. نتایج نشان داد که حداکثر خیز بدون بعد برای تمام شرایط مرزی و هردو نوع بارگذاری نقطه ای و گسترده با افزایش پارامتر غیر محلی افزایش می یابد که نشانگر این امر هست که با افزایش پارامتر غیر محلی، سفتی نانو تیر کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: نانو تیر، تحلیل خمش، تئوری تیر، مدلسازی فضای حالت
  • روح الله طاهری نژاد، غلامرضا زارع پور * صفحات 38-46

    تحلیل نوسانات فشار موتورهای موشک سوخت جامد با استفاده از تست های استاتیک به علت هزینه بالای آنها در موتورهایی با اندازه های بزرگ، بسیار محدود بوده و بررسی پارامترهای مختلف تقریبا غیرممکن می باشد. برای حل این مشکل، به طراحی موتور مقیاس کوچک برای موتور نمونه اصلی مورد نظر پرداخته می شود. در این مقاله ابتدا روند طراحی یک موتور مقیاس کوچک چهار جزئی با نام 1881 با مقیاس 1:31 با الگوبرداری از پرتابگر شاتل فضایی و آریان 5 در مدلسازی و شبیه سازی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. پارامترهای مدلسازی و طراحی موتور مقیاس کوچک با استفاده از روش پی باکینگهام بطور خلاصه ارائه و سپس مشخصات عملکردی و ابعادی و روش تحلیل داده ها نیز بیان گردیده است. برای ارزیابی موتور طراحی شده، سه تست موفق انجام شد و داده های فشار بر حسب زمان و همچنین نوسانات آنها مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که علی رغم استفاده از تئوری پی باکینگهام در مقیاس زنی موتور سوخت جامد، شیمی و سوزش سوخت متاثر از خطاهای بمب کرافورد و جریان واقعی محصولات احتراق بوده و در بیشتر موارد تصحیح خطا بین داده های سوخت از بمب کرافورد و آنچه در موتور بکار می رود، اجتناب ناپذیر است. از سوی دیگر وجود حجم خالی در ابتدای گرین و مابین بخش های میانی، نقش مهمی در نوسان سازی فشار داشته و پس از اتمام سوزش یا کوچک شدن، نوسانات نیز یکنواخت می گردند.

    کلیدواژگان: موتور مقیاس کوچک، نوسانات فشار، پی باکینگهام، سوخت جامد
  • مهدی سعادت فر، علی سلیمانی، آرش کریم پور صومعه دل، سیامک اسماعیل زاده خادم صفحات 47-56
    مواد پیزوالکتریک در اشکال مختلفی همچون ورق مستطیلی، دایروی، حلقوی و پنل های استوانه ای کاربرد روزافزونی در صنایع، برای هوشمند سازی سازه ها، پیدا کرده اند. در این مقاله به تحلیل تجربی و عددی ارتعاشات آزاد یک پنل استوانه ای هوشمند دولایه متشکل از یک لایه فلزی و یک لایه پیزوالکتریک در شرایط مرزی و هندسی مختلف پرداخته می شود. ابتدا یک پنل پیزوالکتریک به عنوان عملگر برای استفاده در شرایط مورد نظر آماده سازی و در راستای شعاعی قطبی می شود. سپس، با اضافه کردن لایه آلومینیومی، پنل استوانه ای دو لایه ساخته شده و از سه روش مختلف به صورت تجربی فرکانس طبیعی آن در شرایط مرزی آزاد اندازه گیری می شود. در مرحله بعد، پنل مذکور در یک نرم افزار المان محدود مدل سازی شده و از مقایسه نتایج المان محدود با نتایج تجربی مشاهده می شود که انطباق مناسبی بین آن ها وجود دارد. همچنین دقت و محدودیت های روش های تجربی استفاده شده، مورد بحث قرار می گیرند. در نهایت تاثیر شرایط مرزی مختلف ساده و گیردار و همچنین پارامترهای هندسی از قبیل ضخامت، عرض و شعاع پنل بر روی فرکانس طبیعی با استفاده از مدل المان محدود تحلیل می شود.
    کلیدواژگان: پنل پیزوالکتریک، آزمون تجربی ارتعاش آزاد، مدلسازی المان محدود، فرکانس طبیعی
  • علیرضا خاتمی، مرتضی دردل صفحات 57-65
    در این مقاله پهنای باند موثر در یک برداشت کننده الکترومکانیکی با تابع پتانسیل دوپایا مورد بررسی قرار گرفته است. پیکربندی برداشت کننده به صورت تیر یکسر گیردار بوده که لایه های پیزوالکتریک به دو سمت آن چسبانده شده اند. مجموعه تحت ارتعاش پایه سینوسی قرار گرفته و یک نیروی محوری به انتهای آن وارد می شود. بزرگی نیروی محوری به حدی است که سیستم دچار پس کمانش شده و تابع پتانسیل آن به صورت دوپایا در می آید. تیر به صورت اویلر-برنولی غیرخطی مدل سازی شده و روابط حاکم بر آن با استفاده از معادلات لاگرانژ استخراج می شوند. در ادامه معادلات دیفرانسیل جزئی با روش مد های مفروض گسسته سازی گشته و معادلات دیفرانسیل حاصله با روش میانگین گیری مختلط حل و نتایج با حل عددی مقایسه شده اند. جاذب های مختلف مانند جاذب های تناوبی، شبه تناوبی و آشوبناک شناسایی شده و نواحی مختلف فرکانسی مرتبط با آن ها مشخص می شود. با استفاده از روش نیمه تحلیلی مرز نواحی مختلف در فضای شتاب پایه-فرکانس پیش بینی شده است. در انتها رفتار تناوبی سیستم های تک مد و چند مد بررسی و مقایسه شده اند. نشان داده شده است که سیستم تک مد پیش بینی مناسبی از رفتار سیستم ارائه نمی دهد.
    کلیدواژگان: برداشت کننده غیرخطی، برداشت کننده دوپایا، روش میانگین گیری مختلط
  • بهنام فیروزی، مهدی زمانیان صفحات 66-74
    در این مقاله طراحی کنترلر برای میکرورزوناتور دو سر درگیر با جرم T-شکل مورد بررسی قرار گرفته است. نیروی الکترواستاتیک با اعمال ولتاژ الکتریکی بین قسمت افقی جرم T-شکل و صفحه الکترود مقابل آن به وجود می آید. در این تحقیق، تیر دو سر گیر دار به صورت تیر اویلر – برنولی و جرم T– شکل به صورت جسم صلب در نظر گرفته شده است. معادلات حرکت با استفاده از روش لاگرانژ محاسبه شده اند. معادلات جداسازی شده با بهره گیری از روش اغتشاشات (مقیاس های چندگانه) حل شده اند. جهت بهبود رفتار دینامیکی سیستم، کنترل فیدبک غیر خطی ارائه شده است. هدف این کنترلر این است که سیستم همانند یک سیستم ارتعاشی یک درجه آزادی خود تحریک مانند ون در پل که خصوصیات ویژه ای در فیلتر پاسخ فرکانسی دینامیکی دارد، رفتار کند. دو سیستم کنترلی به صورت فیدبک نقطه ای و فیدبک گسترده بر روی میکروسیستم اعمال می شود و اثر آن بر روی فرکانس رزونانسی غیر خطی و دامنه فرکانسی بررسی می شود. نتایج نشان می دهد که با تنظیم مقادیر بهره های کنترلر، دامنه کاهش می یابد و میزان شیفت رزونانسی کم می شود و به ازای مقادیر خاص بهره ها رفتار میکروسیستم همانند رفتار سیستم ارتعاشی ون در پل می شود.
    کلیدواژگان: تیر اویلر برنولی، تحریک الکترواستاتیک، تئوری اغتشاشات، کنترل غیر خطی، میکرورزوناتور
  • محمدرضا شبگرد، علی اصغر امینی خسرقی، احد قلی پور صفحات 75-83
    فرآیند ماشینکاری به روش جریان ساینده دورانی یکی از فرآیندهای نوین پرداخت سطح محسوب میگردد که در آن برداشت ماده در ابعاد میکرو یا نانو و به کمک ذرات ریز ساینده انجام می شود. ماشینکاری به روش جریان ساینده دورانی در مقایسه با دیگر روش های پرداختکاری، برای پرداخت سطوح داخلی و خارجی پیچیده خیلی موثر و مناسب می باشد. در این پژوهش فرآیند ماشینکاری به روش جریان ساینده دورانی در پرداختکاری فولاد ابزار گرم کار H 13 مورد بررسی قرار گرفته و با دوران قطعه کار سعی در افزایش نرخ براده برداری و کاهش زبری سطح شده است. در این راستا، تاثیر سرعت دورانی، مش ذرات ساینده و سختی قطعه کار بعنوان پارامترهای ورودی فرآیند بر روی پارامترهای خروجی فرآیند شامل زبری سطح و نرخ براده برداری مطالعه شده است. نتایج این مطالعه نشان داد که اعمال سرعت دورانی موجب افزایش نرخ براده برداری و بهبود صافی سطح می شود. افزایش مش ذرات ساینده سبب کاهش نرخ براده برداری و افزایش بهبود زبری سطح می گردد. همچنین با افزایش سختی قطعه کار، نرخ براده برداری کاهش یافته و در شرایط یکسان پرداخت، صافی سطح بدست آمده برای قطعه کار با سختی بیشتر بهتر از صافی سطح بدست آمده برای قطعه کار با سختی کمتر می باشد.
    کلیدواژگان: پرداختکاری به روش جریان ساینده دورانی، فولاد H 13، سرعت دورانی، مش ذرات ساینده، سختی قطعه کار
  • امید منصورزاده، کریم سلحشور صفحات 84-90
    برای انتقال گاز طبیعی از منابع تولیدکننده به مصرف کننده از خطوط انتقال گاز استفاده می شود. طویل شدن خطوط انتقال سبب کاهش فشار گاز می شود. ایستگاه های تقویت فشار گاز جهت جبران افت فشار در مسیر انتقال در نظر گرفته می شوند. در این ایستگاه ها معمولا چندین واحد کمپرسوری جهت تسهیم جریان گاز ورودی، به صورت موازی کار می کنند. هدف مطالعه حاضر بررسی روش تقسیم بار میان کمپرسورهای موازی به صورت بهینه با توجه به ظرفیت هر کمپرسور می باشد. در این مقاله یک الگوریتم تقسیم بار با استفاده از کنترل کننده پیش بین مبتنی بر مدل (MPC) جهت دستیابی به عملکرد پایدار و کارآمد در ایستگاه تقویت فشار پیشنهاد می شود. در این الگوریتم از بهینه یابی آنی با یک روش اصلاح کننده تطبیقی در هنگام مواجه با یک تقاضای متغیر از جانب مصرف کننده استفاده می شود. بهینه یابی با توجه به ظرفیت هر کمپرسور و با استفاده از منحنی بازده تقریبی انجام می شود. بدین ترتیب، مختصات نقاط کاری بهینه برای هر کمپرسور بدست آورده می شود. الگوریتم پیشنهادی در نرم افزار متلب بر روی دینامیک کمپرسورهای گریز از مرکز با آرایش موازی پیاده سازی می شود. نتایج حاصل نشان می دهد که تقسیم بار با استفاده از روش پیشنهادی عملکرد بسیار بهتری نسبت به روش های قدیمی نظیر تقسیم بار به صورت برابر دارد که سبب کارکرد بهینه هر کمپرسور و در نتیجه ذخیره سازی و صرفه جویی گاز طبیعی می‎ گردد.
    کلیدواژگان: کمپرسور گازی، بهینه یابی آنی، تقاضای متغیر، تقسیم بار، کنترل کننده پیش بین
  • مهرداد عارف پور، کاظم جعفری نعیمی، حمید مرتضی پور، مصطفی جعفری کرمانی پور صفحات 91-99
    در این پژوهش، به منظور افزایش دریافت انرژی خورشیدی در صفحه های فتوولتائیک، یک دنبال کننده خورشیدی ترکیبی دو محوره ساخته و مورد ارزیابی قرار داده شد. حرکت صفحه فتوولتائیک در این دنبال کننده به دو روش فعال و غیر فعال می باشد، که به ترتیب با استفاده از الکتروموتور و گاز مایع به عنوان سیال عامل، کار می کند. الکتروموتور مطابق اصل تاریخ زمانی، حرکت خورشید را در جهت شرقی- غربی با استفاده از یک میکرو کنترلر برنامه ریزی شده از ابتدا تا انتهای روز دنبال می نماید و برای حرکت در جهت شمالی- جنوبی، از قانون گاز کامل و تغییر فشار گاز با افزایش دمای آن استفاده می کند. اجزای دنبال کننده برای حرکت در این جهت شامل دو مخزن حاوی گاز مایع پالایشگاهیLPG)) نصب شده در کناره های صفحه فتوولتائیک و یک سیلندر نیوماتیکی بودند. نتایج تحقیق نشان داد، به کارگیری دنبال کننده به صورت تک محوره شمالی- جنوبی، تک محوره شرقی- غربی و دو محوره به ترتیب باعث افزایش 5. 03، 33. 75 و 38. 78درصدی در انرژی تابش دریافتی از خورشید و بهبود 4. 82، 31. 43 و 36. 25 درصدی در تولید انرژی الکتریکی روزانه صفحه فتوولتائیک نسبت به حالت ثابت می شود. در مجموع استفاده از دنبال کننده، منجر به افزایش دمای کاری صفحه فتوولتائیک شد. براساس دمای کاری صفحه خورشیدی در حالت مجهز به دنبال کننده، می توان آن را برای سامانه های فتوولتائیک-گرمائی توصیه کرد. سامانه مورد ارزیابی توانست خورشید را در راستای محور شرقی- غربی، با اختلاف 0. 6 درصد و در راستای شمالی- جنوبی، با اختلاف 8 درصد دنبال کند.
    کلیدواژگان: دنبال کننده خورشیدی، صفحه فتوولتائیک، دریافت انرژی، تولید الکتریسیته
  • محمد افتخاری، علی فتی، قادر فرجی، محمود موسوی مشهدی صفحات 100-107
    هدف اصلی این پژوهش، تهیه ی لوله های جدار نازک فوق ریزدانه از جنس آلیاژ منیزیم AZ31 با داکتیلیتی بالا در دمای بالا است. بدین منظور، یک روش تغییر شکل پلاستیک شدید ترکیبی که شامل روش فشار در کانال لوله ای موازی زاویه دار یا پی تی کپ و روش اکستروژن معکوس لوله یا تی بی ای است، به کار گرفته شد. به طوری که ابتدا روش پی تی کپ بر روی نمونه های لوله ای شکل، در دمای 300°C انجام شد و سپس نمونه ها در دمای 300°C مورد فرآیند تی بی ای واقع شدند. بعد از انجام پی تی کپ، یک ساختار گردنبندی که شامل دانه های بزرگ احاطه شده با دانه های ریز تبلور مجدد شده بود، مشاهده گردید و میانگین اندازه دانه از 520 μm به 11. 1 μm رسید. در مرحله بعد، پس از انجام تی بی ای، مشاهده شد که ساختاری فوق ریزدانه با اندازه دانه ی میانیگن 8. 6 μm پدید آمد. پس از انجام این فرآیند ترکیبی، مقدار سختی نمونه ها از37 HV به69 HV افزایش یافت. مطالعات تست کشش گرم در دمای 400°C نشان گر وقوع تغییر طول تا شکست 181% درصد برای نمونه ی پی تی کپ و تی بی ای شده بود در حالی که همین مقدار برای نمونه ی خام اولیه برابر 55% درصد بود. تصاویر شکست نگاری اس ای ام گویای آن بودند که در نمونه های آزمون کشش گرم، غالبا شکست داکتیل اتفاق افتاده است که ناشی از جوانه زدن میکروفضاهای خالی و متعاقبا رشد و تداخل آن ها با یک دیگر بوده است.
    کلیدواژگان: تغییر شکل پلاستیک شدید، آلیاژ AZ31، پی تی کپ، تی بی ای، فوق ریزدانه
  • محمد شرعیات، سید حسین حسینی صفحات 108-119
    در این مقاله به بررسی اثر آلیاژ حافظه دار بر پاسخ ضربه کم سرعت ورق ساندویچی مستطیلی با رویه های کامپوزیتی و هسته آگزتیکی انعطاف پذیراز طریق ارائه و به کارگیری یک تئوری کلی-محلی هایپربولیک مرتبه بالا جدید پرداخته شده است. برای استخراج نتایجی دقیق با کم ترین خطای ممکن، توزیع غیریکنواخت و وابسته به زمان برای فازهای ماده هوشمند آلیاژ حافظه دار و همچنین جابجایی عرضی برای هسته انعطاف پذیردر نظر گرفته شده است. علاوه بر این به جای استفاده از قانون متداول هرتز از قانون تماس اصلاح شده استفاده گردیده است و قوانین تماس مختلفی برای فازهای بارگذاری و باربرداری در نظر گرفته شده ا ند. آثار سفتی همه لایه ها به همراه ضخامت ورق بر سفتی تماس در نظر گرفته شده است. معادلات حاکم المان محدود غیرخطی حاصل شده با استفاده از یک الگوریتم تکرارشونده در هر گام زمانی حل شدند. نتایج تحلیل حاضر با نتایج تجربی مراجع دیگر مقایسه و صحت نتایج حاضر مورد تایید قرار گرفته است. در انتها اثر هسته آگزتیکی، اثر ضریب پواسون هسته، اثر سیم های آلیاژ حافظه دار و اثر انرژی ضربه زننده بر پاسخ ضربه ورق ساندویچی کامپوزیتی، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تحلیل نشان می دهند که هسته آگزتیکی باعث افزایش سفتی ظاهری ناحیه تماس می شود که نتیجه آن افزایش نیروی برخورد و کاهش خیز و مدت زمان برخورد می باشد. همچنین خاصیت سوپر الاستیسیته آلیاژ حافظه دار باعث می شود که این آلیاژ در حین ضربه با تشکیل حلقه هیسترزیس انرژی زیادی را جذب کند که این امر باعث بهبود مقاومت به ضربه ورق ساندویچی و کاهش آسیب ناشی از ضربه می گردد.
    کلیدواژگان: آلیاژ حافظه دار، کسر حجمی مارتنزیت، پاسخ ضربه، ورق ساندویچی کامپوزیتی، هسته آگزتیکی انعطاف پذیر
  • محمد صادق بردبار، علی شایق، سعید خردمند، محسن آقا سید میرزابزرگ صفحات 120-131
    این مقاله به بررسی و مقایسه عملکرد اینترکولر فین-لوله و فین-صفحه در شرایط مختلف کاری (نایکنواختی سرعت و نایکنواختی دمای هوای ورودی جلوی خودرو همراه با تاثیر رادیاتور) جهت بهینه سازی چیدمان اینترکولر در سیستم خنک کاری می پردازد. یک مدل دو بعدی برای مبدل های فین-لوله (اینترکولر فین-لوله و رادیاتور) و یک مدل سه بعدی برای اینترکولر فین-صفحه، به کمک روش تعداد واحدهای انتقال، توسعه داده شدند. مدل فین-لوله به روش تست تونل باد و مدل فین-صفحه با داده های موجود در نشریات معتبر اعتبار سنجی شدند. نتایج نشان دادند که عملکرد اینترکولر فین-صفحه حداقل 6. 5% بهتر از اینترکولر فین-لوله است. با دوبرابر شدن نسبت منظر میزان افزایش انتقال حرارت برای اینترکولر فین-صفحه و فین-لوله به ترتیب 1. 5%و 5% است. افزایش نایکنواختی سرعت به میزان 0. 8 باعث کاهش عملکرد اینترکولر فین-لوله و فین-صفحه به ترتیب به میزان 13. 8% و 19. 6% می شود. این میزان کاهش عملکرد، میزان بیشینه ایست که در چیدمان اینترکولر در کنار چرخ ها و بالای سر موتور ایجاد می شود. با افزودن رادیاتور به سیستم، و ایجاد مانع، برای اینترکولر فین-لوله و فین-صفحه عملکرد حرارتی به ترتیب حدود 4. 5% و 2. 4% تضعیف می شود در حالیکه تغییر مکان مانع اثری بر عملکرد اینترکولرها نمی گذارد. وجود سپر و موانع دیگر در جلوی خودرو باعث ایجاد چنین تاثیری بر اینترکولر خواهد شد. افت فشار اینترکولر فین-لوله 37. 5% کمتر از اینترکولر فین-صفحه است.
    کلیدواژگان: اینترکولر، فین-لوله، فین-صفحه، رادیاتور، مبدل
  • محمدرضا پاک منش، مرتضی شمعانیان، سعید اصغری صفحات 132-141
    در تحقیق حاضر، تاثیر پارامترهای جوشکاری لیزر پالسی Nd: YAG بدون فلز پرکننده بر روی اتصال لبه روی هم فویل فولاد زنگ نزن 316L با ضخامت 100 میکرومتر جهت کاربرد در صفحات دوقطبی پیل سوختی پلیمری مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از ابزارهای آماری، آنالیز واریانس و نمودارهای مختلف جهت تحلیل داده ها توسط روش رویه پاسخ استفاده گردید. پارامترهای ورودی توان قله (130 تا 650 وات) ، زمان روشنی پالس (1. 5 تا 3. 5 میلی ثانیه) و فرکانس جوشکاری (14 تا 18 هرتز) در نظر گرفته شد. روش آماری مذکور به خوبی توانست، با توسعه چندجمله ای درجه? دوم، تاثیر پارامترهای جوشکاری را پیش بینی نماید؛ به طوری که مجموع خطا شامل خطای تکرارپذیری و خطای عدم تطابق برای مدل استحکام برشی، مدل بریدگی کنار جوش و مدل پرنشدگی جوش به ترتیب 2، 8 و 3 به دست آمد. مهم ترین عوامل موثر بر استحکام برشی، عیوب بریدگی کنار جوش و نفوذ ناقص تشخیص داده شد. توان لیزر اصلی ترین پارامتر در این فرآیند برآورد گردید و اثر آن بر استحکام برشی جوش، بریدگی کنار جوش و پرنشدگی جوش به ترتیب 64، 62 و 66 درصد محاسبه شد. در نهایت حداکثر استحکام برشی به میزان 522 مگاپاسکال در توان قله 260 وات، زمان روشنی پالس 3 میلی ثانیه و فرکانس 17 هرتز به دست آمد. در این حالت بریدگی کنار جوش به 3 میکرومتر رسید.
    کلیدواژگان: جوشکاری لیزر پالسی، روش رویه پاسخ، عیوب جوش، استحکام برشی جوش، صفحات دوقطبی پیل سوختی پلیمری
  • مجید قریشی، مجتبی ذوالفقاری، وحید طهماسبی، حامد حیدری صفحات 142-153
    سوراخ کاری استخوان از مهم ترین فرآیند های بیومکانیکی است که در اعمال جراحی ارتوپدی کاربرد دارد. مهم ترین عارضه ای که ممکن است در عمل جراحی براده برداری از استخوان ایجاد شود، بالا رفتن دما از محدوده مجاز و ایجاد نکروز حرارتی در بافت استخوان می باشد. علی رغم پژوهش های فراوان، چگونگی تاثیر پارامتر های سرعت دورانی و نرخ پیشروی مته بر رفتار دما ی فرآیند مورد اختلاف پژوهشگران این حوزه است. در تحقیق حاضر، یک مدل سازی ریاضی و طراحی آزمایش دقیق صورت گرفته و با بهره گیری از روش سطح پاسخ یک مدل ریاضی به منظور تحلیل و پیش بینی رفتار پاسخ ها از نتایج آزمایش ها استخراج شده است. اثر هر یک از فاکتور های ورودی و بر هم کنش آن ها بر روی پاسخ فرآیند بررسی شده، که در محدوده این تحقیق با افزایش سرعت دورانی دما افزایش می-یابد اما رفتار نرخ پیشروی به علت زمان تماس مته و استخوان پیچیده است در نتیجه افزایش دما در نرخ های پیشروی پایین و افزایش دما به علت افزایش نیرو و اصطکاک در نرخ های پیشروی بالا اتفاق می افتد و نیز با افزایش قطر مته دما ی فرآیند افزایش می یابد. همچنین میزان حساسیت اثر هر یک از پارامتر ها به روش آنالیز حساسیت سوبل مورد بررسی قرار گرفته و با در نظر گرفتن تغییرات همزمان همه پارامتر ها در رفتار دما به ترتیب سرعت دورانی، نرخ پیشروی و قطر مته بیشتر ین اثر را داشته است. بهینه-سازی رفتار دمای فرآیند نیز ارائه گردیده، که کمینه دما، 37 درجه سانتی گراد، با بهره گیری از قطر مته 2. 5 میلی متر، سرعت دورانی 500 دور بر دقیقه و نرخ پیشروی 30 میلی متر بر دقیقه، ایجاد می شود.
    کلیدواژگان: سوراخ کاری، استخوان، دما، روش سطح پاسخ، بهینه سازی
  • علی حبیب پور لداری، فرهنگ هنرور صفحات 154-162
    روش فراصوتی تافد (TOFD) قادر به اندازه گیری موقعیت عیب بصورت دوبعدی و طول آن فقط در راستای عمق است. در این مقاله، با استفاده از روش های موقعیت یابی در تعیین موقعیت یک بازتابنده موج در سامانه های مختلفی از جمله رادار غیرفعال، اکوستیک و سونار، الگوریتمی برای مکان یابی سه عیب در روش فراصوتی تافد ارائه شده است. کمیت اصلی مورد استفاده در این روش ها "تاخیر زمان رسیدن موج" به تراگذارهای گیرنده است. روش تحلیلی مورد استفاده در این تحقیق با وجود برخورداری از مزیت سرعت در محاسبه، به خطای تاخیر زمان حساس است. این حساسیت برای هنگامی که فاصله تراگذارهای گیرنده از صفحه میانگین (صفحه ای با حداقل فاصله از تراگذارها) کم باشد، به شدت افزایش می یابد. علاوه بر آن در مواردی که تراگذارهای گیرنده کاملا هم سطح باشند، برای مسئله جوابی بدست نمی آید. در این مقاله الگوریتمی مبتنی بر حل بسته در شرایط تراگذارهای گیرنده هم سطح پیشنهاد شده است. در این الگوریتم با در نظر گرفتن مکانهایی فرضی برای تراگذارهای گیرنده، به صورت همزمان موقعیت هدف و مکان تراگذارهای گیرنده بدست می آیند. این موقعیت های فرضی به گونه ای بدست می آیند که فاصله آنها از صفحه میانگین اندازه قابل قبولی داشته باشد. برای تایید صحت عملکرد، از این الگوریتم در تعیین موقعیت یک عیب مصنوعی درون قطعه فولادی استفاده شد و نتایج قابل قبولی در کاهش حساسیت به خطا و عدم رسیدن به بن بست در حل مسئله در وضعیت هم سطح بودن تراگذارهای گیرنده بدست آمد.
    کلیدواژگان: مکانیابی منبع موج، روش فراصوتی تافد، مکانیابی و اندازه گذاری عیب
  • مهدی کیهانپور، مجید قاسمی صفحات 163-171
    در این پژوهش، بررسی عددی اثر چشمه های حرارتی مغناطیسی (باقیمانده و پسماند) که در گرمادرمانی می توانند مفید باشند و اثر آن ها بر بافت سرطانی بررسی شده است. معادلات حاکم پیوستگی، مومنتوم، غلظت، انرژی و معادله تخریب بافت آرنیوس به صورت کوپل شده در نرم افزار عددی کامسول تعریف، حل و مورد بررسی واقع شده اند. برای جریان خون درون مویرگ سرطانی از لزجت غیرنیوتنی و وابسته به دما استفاده شده است. مدل هندسی به صورت سه بعدی شامل مویرگ و بافت سرطانی شبیه سازی شده است. خواص ترموفیزیکی خون و بافت نیز وابسته به دما تعریف شده اند. نتایج حاکی از آن بود که که چشمه حرارتی باقیمانده نقش اصلی در افزایش دمای خون و بافت را دارد و می توان از اثر گرمای پسماند چشم پوشی کرد. چشمه حرارتی باقیمانده با اندازه ذرات رابطه عکس دارد و در ابعاد بالای 100 نانومتر بی اثر می شود ولی چشمه حرارتی پسماند با اندازه نانوذرات مغناطیسی رابطه مستقیم دارد و برای ذرات با اندازه 150 نانومتری، 1 درجه افزایش دما را برای بافت در پی خواهد داشت. افزایش دما خون برای نانوذرات مغناطیسی با اندازه 25 نامتری با چشمه حرارتی باقیمانده بیشترین تخریب را در بافت سرطانی به وجود می آورند. همچنین ویسکوزیته خون با غلظت نانوذرات مغناطیسی در دیواره مویرگ و دمای خون رابطه عکس دارد.
    کلیدواژگان: چشمه حرارتی، باقیمانده، پسماند، آرنیوس، نانوذرات مغناطیسی
  • مرتضی نقی پور، مهدی عزتی، مجید الیاسی صفحات 172-181
    چکیده علاوه بر بارهای محیطی و بهره برداری، خطوط لوله ممکن است در معرض بارهای جانبی تصادفی مانند سقوط اجسام سنگین و یا برخورد لنگر کشتی قرار بگیرند. در نتیجه، ظرفیت بابربری این خطوط به دلیل نواقص احتمالی ایجاد شده مانند قرشدگی و یا کاهش ضخامت موضعی به شدت کاهش پیدا می کند. چنین آسیب های وارده به یک سازه فراساحل ممکن است پیامدهای اقتصادی، زیستی و جانی جدی را به دنبال داشته باشد. در این تحقیق تاثیر حضور قرشدگی و کاهش ضخامت بر روی رفتار یک سویه فشاری اعضای لوله ای، همراه با فشار داخلی به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور چندین نمونه آزمایشگاهی با نسبت قطر به ضخامت D/t=22 و از جنس فولاد API-5L-X80 ساخته شده و تحت آزمایش قرار گرفته است. قرشدگی توسط یک سنبه کروی شکل با نسبت (d/D) برابر با 0. 45، و کاهش ضخامت موضعی با مقطع مستطیلی توسط دستگاه تخلیه الکتریکی (اسپارک) در بخش میانی نمونه ها اعمال شده اند. پس از اعمال قرشدگی نمونه های سالم و آسیب دیده تحت بارگذاری محوری یک سویه فشاری قرار گرفته اند. در این تحقیق اثر پارامترهایی از جمله عمق قرشدگی، حضور فشار داخلی و ابعاد کاهش ضخامت موضعی مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: بارگذاری محوری، یک سویه فشاری، لوله های فولادی، فشار داخلی، نقص مکانیکی
  • علی صدوقی، غلامحسن پایگانه، مهدی تاجداری صفحات 182-191
    روش متالورژی پودر یکی از روش های ساخت نانوکامپوزیت می باشد که در آن خواص نانوکامپوزیت ها بستگی به درصد تقویت کننده و پراکندگی آنها در ماتریس دارد. در این مقاله نانوکامپوزیت زمینه فلزی به روش متالورژی پودر با ماده پایه فولاد زنگ نزن 316L، که ماده ای پرکاربرد در صنعت می باشد، و ذرات تقویت کننده مخلوطی از کربیدتینانیوم به عنوان تقویت کننده پایه کربنی و هگزاگونال نیترید بور به عنوان ماده خود روانکار، تهیه شده است. پودرهای تقویت کننده در سایز میکرو انتخاب گردیدند و در آسیاب سیاره ای پودرهای مخلوط شدند تا به سایز نانو تبدیل برسند. پودرهای تقویت کننده پس از 30 ساعت آسیاب به سایز نانو رسیدند. سپس پودر فولاد زنگ نزن 316L و تقویت کننده ها با تسبت 2و 10 درصد وزنی به مدت 5 ساعت آسیاب شدند و تحت فشار400 مگاپاسکال فشرده و در دمای 1400 درجه سلسیوس و به مدت 3 ساعت در کوره ی خلا پخته شدند. نمونه ها تحت بررسی عکسبرداری الکترونی و آنالیز طیف سنجی الکترونی و آنالیز اشعه ایکس برای شناسایی میکروساختاری ماده قرارگرفتند و در ادامه خواص مکانیکی ماده از جمله سختی و سایش و خمش مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج با نمونه ی فولاد زنگ نزن 316L بدون تقویت کننده مقایسه گردید. سختی و مقاومت سایشی ماده نانوکامپوزیت بهبود یافته است و استحکام خمشی در نمونه ی با 2 درصد وزنی تقویت کننده بهبود و در نمونه ی با 10 درصد وزنی تقویت کننده کاهش یافت.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، متالورژی پودر، خواص مکانیکی
  • امید سعدی خانی، سیدعلی هاشمیان صفحات 192-201
    تحلیل تلرانسی نقش گسترده ای در پیش بینی کیفیت محصول و کاهش هزینه های تولید دارد. این فرآیند عموما پیچیده بوده و روش های موجود برای تحلیل انواع مجموعه های کاربردی مناسب نیستند. ازاین رو، وجود روشی جامع برای بررسی اثر تلرانس ها بر کیفیت و هزینه محصول، یک نیاز اساسی در صنعت ساخت و تولید به شمار می آید. در همین راستا این مقاله روش تحلیل تلرانسی مرتبه دوم بهبودیافته را جهت بررسی مجموعه های پیچیده ارائه می دهد. روش تحلیل تلرانسی مرتبه دوم رایج، روشی دقیق و کارآمد برای تعیین شاخصه های توزیع مشخصه کلیدی مجموعه های مکانیکی است. اما از آنجایی که یافتن تابع مونتاژی در این روش مستلزم تشکیل حلقه های برداری می باشد، از آن تنها برای مجموعه های ساده می توان استفاده نمود. در مجموعه های مکانیکی کاربردی که معمولا از پیچیدگی های بیشتری برخوردارند، تشکیل حلقه های برداری ممکن است با موانعی روبرو گردد. در این تحقیق با استفاده از برقراری ارتباط بین نرم افزارهای سالیدورکس و متلب این موانع حل شده است به گونه ای که می توان از آن برای هر مجموعه مکانیکی بدون نیاز به تشکیل حلقه های برداری استفاده کرد. نرم افزار متلب تغییرات لازم را در مدل سالیدورکس مجموعه ایجاد نموده و مشتقات تابع مونتاژی، که مورد نیاز تحلیل تلرانسی است، بر اساس آن محاسبه می گردد. سپس گشتاورهای آماری محاسبه و با استفاده از سیستم پیرسون ، توزیع آماری مشخصه کلیدی به دست می آید. این روش برای تحلیل مجموعه های با تابع مونتاژی خطی و غیرخطی و هر نوع توزیع آماری مناسب است. در پایان، قابلیت های روش پیشنهادی با ارائه چند مثال کاربردی، بررسی و صحت نتایج به کمک شبیه سازی مونت کارلو تائید می گردد.
    کلیدواژگان: تحلیل تلرانسی غیر خطی، تحلیل حساسیت، روش مرتبه دوم بهبود یافته، گشتاورهای آماری
  • حامد محمود سلطانی، مهسا خرازی*، حمیدرضا اویسی صفحات 202-210

    در این مطالعه، رفتار کمانش و پس کمانش صفحات کامپوزیتی دارای لایه های پیزوالکتریک تحت بارگذاری درون صفحه ای فشاری مورد بررسی قرار گرفته است. تاثیر میدان کوپل الکتریکی-مکانیکی بر روی رفتار پس کمانش و نقطه دوشاخگی در صفحات با لایه چینی عمودی و عمومی با استفاده از تئوری لایه ای مطالعه شده است. تئوری لایه ای استفاده شده در این مطالعه برای تحلیل صفحات کامپوزیتی با لایه های پیزوالکتریک بر مبنای تئوری مرتبه اول برشی استخراج و از اصل کمینه انرژی پتانسیل به منظور بدست آوردن معادلات تعادل استفاده شده است. معادلات تعادل غیرخطی بدست آمده با استفاده از الگوریتم تکراری نیوتن-رافسون حل شده است. همچنین به منظور بررسی دقت جواب های بدست آمده از روش پیشنهادی، از نتایج تحلیل اجزاء محدود سه بعدی استفاده شده است. در نهایت نتایج بدست آمده حاکی از همخوانی خوبی با نتایج حاصل از روش اجزاء محدود می باشد. نتایج بدست آمده نشان داد که موقعیت لایه های پیزوالکتریک تاثیر بسزائی در رفتار کمانش و پس کمانش صفحات کامپوزیتی دارد. همچنین در تعداد درجه آزادی بکار رفته در روش پیشنهادی نسبت به روش اجزاء محدود کمتر است که هزینه زمان محاسباتی را کاهش می دهد.

    کلیدواژگان: کمانش، پس کمانش، پیزوالکتریک، ورقه کامپوزیتی، تئوری لایه ای
  • حبیب رمضان نژاد آزاربنی، حماد کشاورزپور صفحات 211-217
    در این مقاله بر اساس مدل تیر اویلر برنولی به تحلیل پاسخ فرکانسی رزونانس اولیه نانولوله های کربنی تک لایه انحنادار رو بستر ویسکوالاستیک تحت بار حرارتی محوری در دو وضعیت دما پایین و دما بالا پرداخته شده است. معادلات دیفرانسیل جزئی غیرخطی حاکم بر رفتار دینامیکی نانولوله کربنی با در نظر گرفتن مود اول خمیدگی به فرم تابع سینوسی و استفاده از روش گالرکین برای تیر با شرایط مرزی گیردار در دو انتها به معادلات دیفرانسیل غیرخطی معمولی تقلیل داده شده است. برای محاسبه پاسخ فرکانسی نانولوله کربنی از روش مقیاس چندگانه استفاده شده و روابط تحلیلی برای ترسیم منحنی های آن استخراج شده است. با در نظر گرفتن اثر پیش خمیدگی و تغییرشکل های بزرگ در نانولوله کربنی ترم های غیرخطی با توان دو و سه در معادلات حرکت ظاهر می شود. اثر تغییر دما در دو وضعیت دما بالا و دما پایین، ضرایب ویسکوالاستیک بستر ، دامنه انحنای اولیه و دامنه نیروی خارجی بر ویژگی های پاسخ فرکانس و اثر آن بر رشد یا زوال پدیده پرش پیشرو و پسرو مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل بیان می کند که این ضرایب اثرات قابل توجهی بر چگونگی تغییر پاسخ فرکانسی نانولوله های کربنی دارند.
    کلیدواژگان: تئوری تیر اویلر برنولی، رزونانس اولیه، پاسخ فرکانسی، پدیده پرش، نانولوله کربنی انحنادار
  • فواد نوری، محرم جعفری، مرتضی یاری صفحات 218-229
    در این تحقیق، عملکرد ترمواکونومیکی یک چرخه تبرید جذبی با استفاده از محلول آب - مایع یونی (1- اتیل، 3- متیل ایمیدازولیوم تری فلرو استیت) بررسی و با چرخه آب – لیتیوم برماید مقایسه شده است. برای این منظور، تحلیل ترمودینامیکی و ترمواکونومیکی جهت شبیه سازی سیستم بکار گرفته شده و تاثیر متغیرهای طراحی بر روی پارامترهای عملکردی مانند ضریب عملکرد، بازده اگزرژی، نسبت جریان جرمی محلول، سطح تبادل حرارت مبدل ها و هزینه جریان ها مطالعه شده است. خواص ترمودینامیکی هر دو مخلوط آب – مایع یونی و آب – لیتیوم برماید با استفاده از مدل غیر تصادفی دو مایع پیش بینی شده است. نتایج نشان داده است که سیستم دارای مایع یونی ضریب عملکرد و بازده اگزرژی پایینتری (0. 66 و 10. 15%) نسبت به سیستم آب - لیتیوم بروماید (0. 78 و 12%) دارد. همچنین کمترین سطح کلی مبدل های حرارتی و هزینه سالانه سیستم جذبی آب - مایع یونی (49 m2 و 4907 $/y) بیشتر از سیستم آب - لیتیوم بروماید (16 m2 و 3347 $/y) می باشد. با وجود عملکرد ضعیف تر سیستم های دارای مایع یونی، مزایای استفاده از آنها مانند عدم کریستالیزاسیون، فشار بخار پایین و تمایل به خوردگی ناچیز، این مایع ها را به گزینه مناسبی جهت جایگزینی در چرخه تبرید جذبی تبدیل کرده است.
    کلیدواژگان: مایع یونی، چرخه تبرید جذبی، ترمواکونومیک، اگزرژی
  • پویا فهیمی، مصطفی باغانی، قادر فرجی صفحات 230-240
    در این مقاله با استفاده از یک مدل ساختاری ترمومکانیکی برای پلیمرهای حافظه دار، یک تحلیل اجزا محدود برای تیر از جنس پلیمر حافظه دار با فرضیات هندسی تئوری فون-کارمن ارائه شده است. اهمیت ارائه تئوری فون-کارمن برای پلیمرهای حافظه دار از این جهت است که تیر می تواند چرخش های نسبتا بالا را در حین بارگذاری تجربه کند. همچنین با توجه به این که در فرایند های بهینه سازی و طراحی نیازمند تعداد دفعات حل متعدد هستیم استفاده از مدل سه بعدی با توجه به زمان بالای حل آن ها، گزینه مناسبی نمی باشد. برای اعتبار سنجی روابط ارائه شده، نتایج گزارش شده با حل سه بعدی اجزا محدود که پیشتر توسط همین نویسندگان گزارش شده است، مقایسه گردیده است. بر این اساس، اثر کسر حجمی بخش سخت بر روی پاسخ یک تیر نازک مورد بررسی قرار گرفته است و همچنین نتایج تیر اولر-برنولی گزارش شده و با حل سه بعدی و فون-کارمن مقایسه شده است. به عنوان نمونه حدود خطای پاسخ تیر در یکی از مثال های حل شده، برای تیر اولر-برنولی 27% و برای تیر فون-کارمن 1% نسبت به حل سه بعدی می باشد. به طور کلی هر چه ضخامت تیر کمتر و یا تیر بلند تر باشد، خطای تیر اولر-برنولی بیشتر خواهد بود. مدل اجزا محدود ارائه شده می تواند جایگزین مطمئنی برای مدل سازی های سه بعدی که نیازمند زمان پردازش نسبتا زیادی هستند، باشد و همچنین برای تحلیل پارامتری مادی و هندسی این مدل، قابل استفاده است.
    کلیدواژگان: پلیمر حافظه دار، تئوری فون-کارمن، اجزا محدود غیرخطی
  • مینا برزگران، حسین مهدیزاده، سلمان پوراسماعیل صفحات 241-249
    روش های عددی مختلفی برای حل سیستم های مورفودینامیک توسعه یافته است که در میان این روش ها، در سال های اخیر روش حجم محدود به طور گسترده ای مورداستفاده قرار گرفته است. در این پژوهش یک روش حجم محدود کارآمد برای شبیه سازی انتقال رسوب بستر در نزدیکی سطوح خشک، ارائه می شود. معادلات حاکم بر انتقال رسوب در کانال ها و رودخانه ها شامل معادلات آب کم عمق و اکسنر می باشند. با در نظر گرفتن یک سرعت نوین برای امواج ریمن، معادلات آب کم عمق و اکسنر توسط روش جفت شده ضعیف بر اساس حل کننده ریمن تقویت شده، حل می شوند. در این روش ابتدا معادله اکسنر حل می گردد و سپس تغییرات بستر به روز شده با همان ساختار ریمن، به عنوان عبارت منبع در معادلات آب کم عمق استفاده می شود. حل کننده ریمن تقویت شده بر اساس تجزیه ای از بردار تقویت شده شامل عمق جریان، اندازه حرکت، شار اندازه حرکت و تراز بستر می باشد. مدل عددی ارائه شده ابتدا برای شبیه سازی شکست سد بر روی بستر متحرک به کار گرفته شد. سپس مسئله شکست سد ناشی از روگذری جریان در نظر گرفته شد و داده های محاسبه شده با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردید. نتایج عددی حاصل بیانگر آن است که روش جفت شده ضعیف که بر مبنای روش ریمن تقویت شده، توسعه یافته است، قابلیت مدل سازی انتقال رسوب در نزدیکی سطوح خشک با دقت بالا را دارا می باشد و در نمونه های آزمایشی تطابق بسیار خوبی با داده آزمایشگاهی دارد.
    کلیدواژگان: آب کم عمق، گودونو، قوانین بقا
  • زهرا علیزاده کاکلر، محمدرضا انصاری صفحات 250-257
    مطالعه حاضر به بررسی اثر طول محفظه اختلاط بر جریان دوفازی درون اتمایزر گازدار و ضخامت فیلم مایع خارج شونده از اتمایزر در نسبت های دبی جرمی گاز به مایع مختلف می پردازد. به این منظور جریان داخلی اتمایزر گازدار برای سه طول مختلف از محفظه اختلاط، در نسبت های دبی جرمی گاز به مایع 0. 08%، 0. 32% و 1. 24% و دبی مایع0. 38 L/min، به کمک مدل تعقیب سطح مشترک حجم سیال شبیه سازی شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که طول محفظه اختلاط تاثیر چندانی بر رژیم جریان حاکم در مجرای تخلیه ندارد. اما با افزایش طول محفظه اختلاط، جریان دوفازی درون این محفظه به صورت توسعه یافته تری وارد مجرای تخلیه می شود. بنابراین ناپایداری های سطح مشترک دوفاز در مجرای تخلیه برای اتمایزر با محفظه اختلاط بلندتر کمتر است. همین طور براساس نتایج اندازه گیری ضخامت فیلم مایع خارج شونده از اتمایزر گازدار، تاثیر طول محفظه اختلاط بر ضخامت این فیلم بستگی به نسبت دبی جرمی گاز به مایع دارد. در نسبت دبی جرمی گاز به مایع پایین افزایش طول محفظه اختلاط باعث افزایش ضخامت فیلم مایع خارج شونده از اتمایزر می شود. در حالی که، در نسبت دبی جرمی گاز به مایع بالا عکس این حالت اتفاق می افتد. در نسبت دبی جرمی گاز به مایع میانی، تغییرات ضخامت فیلم مایع خارج شونده از اتمایزر با طول محفظه اختلاط روند ثابتی را نشان نمی دهد.
    کلیدواژگان: اتمایزر گازدار، جریان دوفازی گاز- مایع، طول محفظه اختلاط، نسبت دبی جرمی گاز به مایع، ضخامت فیلم مایع
|
  • Farhad Hadian Fard, Amir Omidvar, Mohammad Naserian Pages 1-12
    In a thermoelectric air-handling unit, a number of thermoelectric modules with forced convection heat sinks are used. In this research, it is tried to investigate the effect of module arrangement and air flow pattern on thermal performance of the system. For this purpose, the thermal performance of an air-handling unit including four thermoelectric modules with three different heat sinks layouts; parallel, series with unidirectional flow and series with counter flow were compared. The entropy analysis has been used to study the thermal performance and pressure drop imposed on the system. In addition, the effect of the electric current applied to the modules and the hot and cold air flows on the coefficient of performance of the system has been studied for three different layouts. Results indicated that, heat sinks layout and air flow pattern through the fins have significant effects on the thermal performance of a thermoelectric air-handling unit. The coefficient of performance for cooling and heating in the series arrangement are 1.4 and 1.1 times of those in parallel arrangement, respectively. The results of the entropy analysis showed that although the pressure drop imposed on the system in the layout of the series is greater than the parallel arrangement, this cannot reduce the advantage of using the series layout.
    Keywords: Thermoelectric, heat sink layout, flow pattern, air-handling unit
  • Mohammad Fazli Pages 13-23
    In this paper, the performance of three turbulence models, zonal k-ε, linear low-Reynolds k-ε and nonlinear low-Reynolds k-ε in the prediction of flow and heat transfer through a dimpled channel is investigated. Furthermore, the effect of YAP term replacement with NYP length scale correction term is studied. Dimples are heat transfer devices which are employed in gas turbine blades to increase the heat transfer levels. These devices do not act as an obstacle for flow, and thus they produce low pressure losses. In this study, the governing equations on flow and energy are solved using the finite volume method together with the SIMPLE algorithm. The results obtained with YAP term indicate that the nonlinear model predicts larger recirculation flow inside the dimple than zonal and linear models. Also, the intensity of impingement and upwash flow in this model is greater than other models. Heat transfer results show that the zonal model predicts the heat transfer levels lower than experimental measurement. Using the linear model leads to a better prediction of heat transfer inside the dimples and their back rim. Compared to these models, the nonlinear model yields a better prediction not only for the smooth area between the dimples, but in the back rim of the dimple. The replacement of the YAP term with the NYP term in linear and nonlinear models leads to more accurate results for heat transfer in dimple span-wise direction and back rim.
    Keywords: Dimpled channel, Turbulence modeling, Nonlinear model, Heat transfer
  • Ali Abbasnia, Mohammad Jaffari, Abbas Rohani Pages 24-30
    One of the concerns of designers of engineering structures is structural failure due to stress concentration caused by geometric discontinuities in the structures. Therefore, by considering that perforated composite plates are used in most engineering structures, their study is very important. The purpose of this paper is to present a new model based on the regression method for estimating stress concentration factor of a circular hole in orthotropic plates. One of the important applications of providing stress distribution around holes in terms of mechanical properties is the use of these relationships in the stress analysis of perforated viscoelastic plate using the effective modulus method or Boltzmann's superposition principle. First, using different values of the mechanical properties of the composites plates, and employing an analytical solution based on the complex variable method, the stress concentration factor of circular hole is calculated for a number of these materials. Then, using multiple linear regression, an explicit expression for the stress concentration factor is given in terms of mechanical properties. The results show that the multiple regression model is able to predict the circumferential stress with a maximum error of less than 1%.
    Keywords: Stress Concentration Factor, Circular Hole, Multiple Linear Regression, Complex Variable Method
  • Babak Safaei, A. M. Fattahi Pages 31-37
    Modified continuum models have been the essence of much attention in nanomechanics through their computational efficiency and the capability to produce accurate results which are comparable to the atomistic models ones. As the dimensions of a structure approach to the nanoscale, the classical continuum theory has not the capability to predict the behavior of nanostructures due to the size-dependent of their properties which is known as size-effects. In this work, the bending behavior of nanobeams with common sets of boundary conditions is investigated using state-space modeling on the basis of nonlocal beam theories. Both uniform load and point load are considered in this study. To this end, Eringen’s equations of nonlocal elasticity are incorporated into the classical beam theories namely as Euler-Bernoulli beam theory (EBT) and Timoshenko beam theory (TBT). The maximum deflection of nanobeams corresponding to each set of boundary conditions is obtained using state variables and matrix algebra. The results are presented for different geometric parameters, boundary conditions, and the values of nonlocal parameter to show the effects of each distinctly. It is found that the non-dimensional maximum deflection corresponding to all boundary conditions and both loading cases will be increased for higher values of nonlocal parameter which show this fact that with increasing the nonlocal parameter, the stiffness of nanobeam decreases.
    Keywords: Nanobeams, Bending Analysis, Beam theory, State-space modeling
  • Rohollah Taherinezhad, Gholam Reza Zarepour Pages 38-46

    Evaluation of pressure oscillation of solid rocket motors in actual conditions requires static tests. These test have a large application in evaluation of motor various parameters effect on its operation. Using of these tests are very limited due to their high costs and so, evaluation of various parameters is nearly impossible. To solve this problem, sub scaled solid rocket motor must be designed. In this paper, designing process of space shuttle sub scaled solid boosters, called 1881, with scale 1:31 has been proposed. Space shuttle and ariane 5 boosters have been argued to modeling and simulation. Sub scaled motor modeling and design parameters using Buckingham’s Pi theorem and then, operation and dimensional properties have been presented. Three tests for evaluation of designed motor were done successfully and pressure and thrust history and its oscillations have been evaluated. Results show that for facility of fitting and reduction of test cost in subscale motors, using of Tan-Cu in throat instead of graphite and flange design of joints are very useful. Despite of using Buckingham’s Pi theorem in solid motor scaling, propellant chemistry and its burning rate are affected of Crawford bomb and real flow of combustion products and in many case, error correction between Crawford and motor data is inevitable. On the other hand, existence of empty volume in forward segments and others, plays an important role in pressure oscillations and after end of burning or reducing, oscillations will be uniform.

    Keywords: Sub scaled motor, Pressure oscillation, Buckingham?s Pi, Solid propellant
  • Mahdi Saadatfar, Ali Soleimani, Arash Karimpoor Soumedel, Siamak Esmaeilzade Khadem Pages 47-56
    Piezoelectric materials, in different shapes such as rectangular plate, annular plate, circular plate and cylindrical shell, have increasing application in industries in order to create smart structures. In this article, experimental and numerical analysis of free vibration of a two-layered cylindrical panel with metal and piezoelectric layer in different boundary condition is carried out. First, a single PZT-4 layer is polarized in radial direction. Using the Piezoelectric layer and an Aluminum layer, a two-layered smart panel is prepared. Then, the first natural frequency of the hybrid panel with free boundary condition is measured experimentally in three different ways. The hybrid panel is simulated in a finite element software (Abaqus). Results show good agreement between different experimental methods, as well as, between finite element model and experimental results. The accuracy, limitations and merits of different experimental methods are discussed completely. The results show that the natural frequency can be achieved accurately by excitation of actuator layer. Finally, the influence of different boundary conditions as well as geometrical parameter such as radios, length and thickness of smart cylindrical panel are investigated using the finite element software.
    Keywords: Piezoelectric Panel, Free Vibration, Experimental Testing, Finite Element Modeling, Natural Frequency
  • Alireza Khatami Pages 57-65
    The effective bandwidth of a bi-stable electromechanical energy harvester is investigated. The Harvester’s configuration is in the form of a cantilever beam in which the piezoelectric layers are attached on its two sides. The whole device undergoes sinusoidal base excitation. In addition an axial force is applied to the end of the beam. Post-buckling is caused by this force and system becomes bistable. The cantilever beam is modeled as a nonlinear Euler-Bernoulli beam and equations of motion are generated using Lagrangian method. The equations then discretize via Assumed Mode method and governing equations are solved via Complexification Averaging solution and compared with numerical results. Different attractors such as periodic, quasi-periodic and chaotic attractors are detected and their relative frequency domains are identified. Using semi-solution method, boundaries of different areas plotted in the base excitation-frequency domain. Finally, Uni-modal and multimodal cases are studied and compared with each other. It is shown that the uni-modal solution does not predict the behavior of the system correctly.
    Keywords: nonlinear energy harvesting, bi-stable harvester, Complexification Averaging method
  • Behnam Firiouzi, Mehdi Zamanian Pages 66-74
    In this study, control design of a T shaped mass connected to the clamped-clamped microbeam excited by electrostatic actuation is investigated. The actuation force is generated by applying an electric voltage between the horizontal part of T shaped mass and an opposite electrode plate. In this model, the micro-beam is modeled by Euler-Bernoulli theory as a continuous beam. The T-shaped assembly connected to the the microbeam is assumed as a rigid body and nonlinear effect of electrostatic force is considered. Equations of motion and associated boundary condition are derived using the Lagrange’s principle. The differential equation of nonlinear vibration around the static position is discretized using Galerkin method.. The discretized equations are solved by the perturbation theory. To improve the dynamics behavior of systems, nonlinear control feedback has been presented. The controller regulates the pass band of microcantilever and analytically approximate the nonlinear resonance frequency and amplitudes of the periodic solutions when the microcantilever is subjected to one point and fully distributed feedback forces. The results of paper may be used for improving the design of mass sensors based on nonlinear jump phenomena.
    Keywords: Euler bernuolli beam, electrostatic actuation, perturbation theory, nonlinear control, microresonator
  • Ali Asghar Amini Khasraghi, Ahad Gholipoor Pages 75-83
    Rotational abrasive flow machining process (RAFM) is one of the modern surface polishing processes where in the material removal in micro and nano sizes is performed by tiny abrasive particles. Rotational abrasive flow machining is very effective in finishing of complex internal and external surfaces.in comparison with other finishing methods. In this study, the rotational abrasive flow machining process has been investigated in polishing of AISI H 13 hot work steel. The main objectives of workpiece rotation was increasing the material removal rate and decreasing the surface roughness of workpiece. So the effects of rotational speed and hardness of workpiece and the mesh size of abrasive particles as input variables on the output parameters including surface roughness and material removal rate have been studied. The results showed that applying of rotational speed of workpiece leads to higher material removal rate and lower surface roughness. Furthermore, the material removal rate is decreased and surface roughness is improved by increasing the mesh size of abrasive particles. Also, increasing the hardness of workpiece leads to decreasing the material removal rate, and in similar cutting conditions, the surface of workpiece with more hardness is better polished in comparison with the surface of workpiece with lower hardness.
    Keywords: Rotational abrasive flow finishing process, H13 steel, rotational speed, Abrasive particle size, Workpiece hardness
  • Omid Mansourzadeh, Karim Salahshoor Pages 84-90
    To transport the natural gas from the producer sources to the consumers, gas pipelines are used. The extension of the pipelines reduces gas pressure and compression stations are considered to compensate for the loss of pressure in the transport path. At these stations, several compressor units usually work in parallel to share the gas inlet flow. The purpose of the present study is to investigate the load distribution method between parallel compressors in an optimal manner according to the capacity of each compressor. In this paper, a load sharing algorithm is proposed with the help of a model-based predictive controller (MPC) to achieve a stable and efficient operation at the compression station. In this algorithm, real-time optimization is used by an adaptive modifier method when faced with a variable demand from the consumer. The optimization is done according to the capacity of each compressor and using the approximated efficiency curve. In this way, the coordinates of the optimal working points for each compressor are obtained. The proposed algorithm is implemented in MATLAB software on the dynamics of centrifugal compressors in parallel arrangement. The results show that the load distribution using the proposed method has a much better performance than the old methods such as equal load balancing. This method results in the optimal operation of each compressor and thus storing and saving the natural gas.
    Keywords: Gas compressor, Real-time optimization, Variable demand, Load sharing, Predictive controller
  • Mehrad Aref, Kazem Jafarinaeimi, Hamid Mortezapour, Mostafa Jafari Keranipour Pages 91-99
    To improve solar energy gain by the photovoltaic (PV) modules, a novel double-axis solar tracker was developed in the present study. The proposed system worked based on both active and passive methods of sun tracking using electromotor and gas actuator, respectively. The electromotor oriented the module in the east-west direction based on the principle of the chronology of the sun, and in the north-south direction, the change in the gas pressure, due to the temperature change, activated a pneumatic cylinder to rotate the module. The evaluation tests were carried out at the different modes of tracking (including east-west, north-south and double axis). The results showed that the available solar energy on the PV module increased by 5.03%, 33.75% and 38.78% using the tracker at the north-south, east-west and double axis modes, respectively. This, finally, improved electricity generation of the PV module by 4.82%, 31.43% and 36.25%, respectively. Moreover, employing the tracker system led to an increase in operating temperature of the PV module. Based on the operating temperature of the module with the tracking system, it was proposed for using in the photovoltaic-thermal collectors. The designed system could track the sun trajectory with the accuracies of 0.6% and 8% in the east-west and south-north directions, respectively.
    Keywords: Solar tracker, Photovoltaic module, Energy gain, Electricity generation
  • M. Eftekhari, Ali Fata, M. Mosavi Pages 100-107
    The main goal of this study is achieving thin-walled AZ31 magnesium alloy tubes with high ductility at elevated temperature. For this purpose, a combined severe plastic deformation method, including parallel tubular channel angular pressing (PTCAP) and tube backward extrusion (TBE) was used. First, PTCAP process was applied on tubular samples at 300°C and then, TBE process was performed at 300°C. After PTCAP, a necklace like microstructure, large gains surrounded by a large number of tiny recrystallized ones, was observed and the average grain size of the material decreased from 520 µm to 11.1 µm. At the next stage, After TBE, an ultra-fine grain microstructure with an average grain size of 8.6 µm was formed. After performing this combined method, the hardness value of the PTCAP and TBE processed sample increased from 37 HV to 69 HV. Hot tensile testing studies at 300°C revealed an elongation to failure value of 181% for the PTCAP and TBE processed sample, while this value for as-received sample was 55%. Fractographic SEM images showed that predominately ductile fracture was occurred in all hot tensile specimens due to nucleation of microvoids and their subsequent growth and coalescence with each other.
    Keywords: Severe plastic deformation, AZ31 Alloy, PTCAP, TBE, Ultra-fine grain
  • M. Shariyat, S. H. Hosseini Pages 108-119
    In this paper, the effect of shape memory alloy on low-velocity impact response of rectangular sandwich plates with composite facesheets and soft auxetic cores is investigated using a new higher-order global–local hyperbolic plate theory. In order to obtain accurate results with the least error, non-uniform and time-dependent distribution for the phases of SMA and the transverse compliance of the soft core are considered. Also, a refined contact law is proposed instead of using the traditional Hertz law and different contact laws are considered for the loading and unloading phases. Stiffness effects of all layers along with the effect of plate thickness on contact stiffness are considered. The obtained nonlinear finite element governing equations are solved by making use of an iterative algorithm at each time step. The results of the present study are compared with the experimental results in other references, and it is proved that the results are valid. Finally, the effect of auxetic core, core Poisson's ratio, SMA wires, and indenter energy on impact response of composite sandwich plat are investigated. The results show that the auxetic core increases the apparent stiffness of the contact area that causes an increase in impact forces and a decrease in the lateral deflection and impact duration. Besides, the SMA can absorb a remarkable portion of the stored impact-induced strain energy due to the superelastic and hysteretic natures of the SMA material, which results in increasing impact strength of the sandwich plate and decreasing the damage caused due to the impact.
    Keywords: Shape Memory Alloy, Martensite Volume Fraction, Impact Response, Composite Sandwich Plate, Soft Auxetic Core
  • Mohammad Sadegh Bordbar, Ali Shayegh, Mohsen Agha Seyed Mirzabozorg Pages 120-131
    This article was carried out to investigate and compare fin-tube and plate-fin intercooler at different conditions (non-uniformity of velocity and non-uniformity of temperature of car inlet air with radiator effects) to optimize intercooler layout in cooling system. A tow-dimensional code for fin-tube heat exchangers (fin-tube intercooler and radiator) and a three-dimensional code for plate-fin intercooler were developed by ε-NTU method. Fin-tube model was validated with experimental tunnel test data and plate fin was validated by available data at literature. Results showed that plate-fin performance at least 6.25% better than fin-tube intercooler. Doubling the aspect ratio caused 1.5% and 5% increase of plate-fin and fin-tube intercooler heat transfer respectively. When non-uniformity of velocity increases to 0.8, heat transfer decreases 13.8% and 19.6% for fin-tube and plate-fin intercooler respectively. This reduction in performance is the maximum value that is produced in planting intercooler along the wheels and above the engine. Applying radiator in system and planting block result in approximately 4.5% and 2.4% impairing performance of fin-tube and plate-fin intercooler respectively while changing position of block dose not effect on intercooler performance. The presence of shields and other obstacles in front of the car will create such an impact on the intercooler. Pressure drop of fin-tube intercooler 37.5% lower than plate-fin intercooler.
    Keywords: Intercooler, Fin-tube, Plate-fin, Radiator, Heat exchanger
  • Mohammad Reza Pakmanesh, Morteza Shamanian, Saeid Asghari Pages 132-141
    In the present study, the effect of parameters of autogenous pulsed Nd: YAG laser welding process on the lap joint of a 316L stainless steel foil with a thickness of 100 µm to be used as bipolar plates of polymeric fuel cell was investigated. For this purpose, the statistical tools, the analysis of variance and the various diagrams were used to analyze the data by response surface methodology. The peak power (130 to 650 W), pulse durability (1.5 to 3.5 ms), and welding frequency (14 to 18 Hz) were considered as input parameters. The mentioned statistical method was able to predict the effect of welding parameters by developing second-order polynomials, so that the total error including the repeatability error and the lack of fit error for shear strength model, weld undercut model, and weld underfill model obtained 2, 8 and 3, respectively. The defects of weld undercut and lack of penetration were identified as most important factors affecting the shear strength. The laser power is as the main parameter in this process and the impact of it on the shear strength of the weld, the weld undercut and the weld underfill is calculated 64, 62 and 66%, respectively. Finally, the maximum shear strength with the value of 522 MPa is achieved at a peak power of 260 W, pulsed duration of 3 ms and welding frequency of 17 Hz. In this case, the weld undercut is determined as 3 micrometers.
    Keywords: Pulsed laser welding, Response surface methodology, Weld defects, Shear strength, PEMFC bipolar plates
  • M. Ghoreishi, Mojtaba Zolfaghari, Vahid Tahmasbi, Hamed Heydari Pages 142-153
    In orthopedic surgeries, the bone drilling is one of the most important biomechanic processes that has used. ،This mechanical process is very important, sensitive and all-purpose in biomechanical engineering, because its complexity and special conditions. Bone drilling process has advanced by roboots and CNC machin entrance into the realm of orthopedic surgeries. The problematic issue during operation is the high increase in drilling process temprature which leads to the so-called thermal necrosis. It is not clear quality of enfluence of tool rotational speed and feed rate on the temprature and force responses and so it can be seen confilicts among different researcher results frequently. In this paper it is performed mathematical modeling and design of experiments on the input factors and output parameters of bone drilling. The effect of input factors and interaction of input factors have investigated. Increasing rotational speed the temperature increases where as the feed rate behavior is complex because contact duration between drill bit and bone so the increasing temperature take places because the low feed rate or increasing force and friction. In addition increasing the drill bit diameter increases the tempratures. Also the sobol sensitivity analysis method has used to investigate effect of each parameter in which rotational speed, feed rate and drill bit diameter have most effect respectiviely on temperature instantaneously. Also optimization process performed on temperature behavior, hence the minimum temprature is 37 0C when the diameter of drill bit 2. 5 mm, rotational speed 500 rpm and feed rate 30 mm/min.
    Keywords: Drilling, Bone, Temperature, Response Surface Method, Optimization
  • Ali Habibpour, Ledari, Farhang Honarvar Pages 154-162
    The 2D position of a defect as well as its through-thickness length can be measured by ultrasonic time-of-flight diffraction technique (TOFD). By considering the methods used for detecting and positioning a target in radar, acoustic and sonar systems, an algorithm was developed for 3D positioning of defects in TOFD measurements. In this algorithm, the unknown parameter to be determined is the time difference of arrival (TDOA). While the developed algorithm is sufficiently fast, it suffers from various errors affecting the TDOA. The sensitivity of TDOA to errors is more noticeable when the distance between the receivers and the midplane (a plane with a minimum distance from the receivers) is small. This problem cannot be easily resolved when the receivers are coplanar. In this paper, using a closed form solution, a new algorithm is proposed for solving this problem. In this algorithm, by considering hypothetical locations for receivers, both the target (defect) and the positions of receivers are simultaneously verified. These hypothetical positions are obtained in such a way that their distances from the midplane is within acceptable limits. To validate the algorithm, it is used for determining the position of an artificial defect in a carbon steel block. The results prove that the algorithm is accurate and can be used in case of 3D TOFD measurements in which the receivers are usually coplanar.
    Keywords: Wave Source positioning, Ultrasonic Time of Flight diffraction (ToFD), Defect positioning, sizing
  • Mahdi Keyhanpour, Majid Ghasemi Pages 163-171
    In this study, numerically investigated effect of magnetic heat sources (residual and hysteresis) that can be useful in hyperthermia and their effects on cancerous tissue. The governing equations of continuty, momentum, concentration, energy and Arrhenius tissue destruction equation in the form of couplings are defined, solved and investigated in the finite-element COMSOL software. For blood flow inside the cancerous capillary, non-newtonian and temperature dependent model is used. The geometric model is simulated in three dimensions, including the capillary and cancerous tissue. Thermophysical properties of blood and tissue are also temperature dependent. Results indicated that the residual heat source plays a major role in increasing the temperature of the blood and tissue and can be ignored the effect of hysteresis heat source. The residual heat source has an inverse relation to the particle size and is ineffective in the particle size above 100 nm but hysteresis heat source is directly related to the size of the nanoparticles, and for particles with a size of 150 nm, it will result in a 1 degree increase in temperature for the tissue. The increase in blood temperature for 25 nm magnetic nanoparticles with the residual heat source can lead to the most destruction in cancerous tissue. Also, the viscosity of blood has an inverse relation with the concentration of magnetic nanoparticles in the capillary wall and blood temperature.
    Keywords: Heat sources, Residual, Hysteresis, Arrhenius, Magnetic nanoparticles
  • Morteza Naghipour, Mehdi Ezzati, Majid Elyasi Pages 172-181
    Abstract In addition to the operational and environmental loads, an offshore pipeline may be subjected to accidental transverse loads by falling heavy objects or trawl gears. As a result, the load bearing capacity of the pipeline may be significantly impared by the dents, gouges or other types of damages caused by the impact. Such damage to an offshore structure may have serious environmental and economic consequences. In this study, results of experimental investigations on the residual strength of plain and gouged dented steel pressurized pipes under monotonic axial compression are presented. Some series small-scale specimens were fabricated from API-5L-X80 steel pipes with (D/t) ratio of 22 for the purpose of experimental tests. The specimens were dented by a spherical indenter with (d/D) ratio of 0.45 and gouges were applied along the pipe axis on the outer surface of the middle portion, whose cross section was rectangular. Defected and intact specimens were then collapsed by monotonic axial compression loading whilst subjected to constant internal pressure. In this research, effects of some key non-dimensional parameters such as dent depth, presence of the internal pressure and geometrical parameters of gouges have been studied.
    Keywords: Axial Loading, Monotonic Compression, Steel Pipelines, Internal Pressure, Mechanical Damage
  • Ali Sadooghi, Gholamhasan Payghaneh, Mehdi Tajdari Pages 182-191
    Powder metallurgy process is commonly used to manufacture nanocomposite products, in which the product quality of this process depends upon Composite of reinforcement nanoparticle and distribution. In this article Metal Matrix Nanocomposite (MMN) by powder metallurgy with a base material stainless steel 316L, a material that is widely used in the industry, and reinforcement particles mixture of Carbide Titanium (TiC) as carbon-based reinforcing particles, and Hexagonal Nitride Boron (hBN) particles as the self-lubricating material is prepared. The reinforcement powders were micro Sized and mixed in high ball milling to reach Nano-sized, after 30 h mixing powders in high ball milling reach to Nano-sized, and then reinforcement Nanoparticles with 2 and 10 Wt.% Mixed with stainless steel 316L for 5 hours and compacted at 400 Mpa and sintered at 1400 C temperature and 3 Hours. Scanning electron microscope (SEM), Energy-dispersive X-ray Spectroscopy (EDX) and X-ray Diffraction (XRD) tests are performed on Powders to identify the nanocomposite microstructure. The Mechanical Properties such as Microhardness, Wear, and Bending Strength Were Analyzed. These results Compare with Results of stainless steel 316L without Reinforcement. Microhardness and abrasion resistance of Nanocomposite material have improved and flexural strength improved at the sample with 2 wt.% reinforcement and reduced at the sample with 10 Wt.%.
    Keywords: Nanocomposite, Metallurgy Powder, Mechanical behavior
  • Omid Sadikhani, Seyed Ali Hashemian Pages 192-201
    Tolerance analysis plays a crucial role in predicting the quality of products and reducing production costs. This procedure is generally complex and available methods for analyzing different types of assemblies are not always applicable. Accordingly, having a comprehensive approach to assess the effect of tolerances on the quality and cost of products is a fundamental requirement in the manufacturing industry. This paper proposes the improved second-order method for tolerance analysis of complex assemblies. The conventional second-order tolerance analysis (SOTA) is an accurate and applicable method for obtaining the statistical specifications of the assembly’s key characteristic. However, determining the assembly function in SOTA entails forming vector loops and therefore, this method is limited to simple assemblies. On the other hand, in mechanical assemblies that are usually complex, creating vector loop may encounter some difficulties in practice. In this study, the mentioned issues have been overcome by linking SolidWorks and MATLAB software to employ the proposed methodology for any mechanical assemblies without creating vector loops. For this purpose, MATLAB software makes necessary changes in the SolidWorks model and calculates the derivatives of the assembly function, which are required for the analysis. Then, the statistical moments are computed and the probability distribution of the key characteristic is obtained using the Pearson system. The sent study is appropriate for analyzing either linear or nonlinear assembly functions with any statistical distribution. Finally, the applicability of the proposed approach is investigated by some practical examples and the accuracy of results is confirmed by Monte Carlo simulation.
    Keywords: Nonlinear tolerance analysis, sensitivity analysis, improved second-order method, statistical moments
  • Hamed Mahmoud Soltani, Mahsa Kharazi, Hamid Reza Ovesy Pages 202-210

    In this study, the buckling and postbuckling behavior of composite laminates with piezoelectric layers subjected to compressive in-plane loading have been investigated. The effects of coupled electro-mechanical field on the postbuckling and bifurcation point in cross-ply and general lay-up sequences have been studied using layerwise theory (LWT). The LWT used in this study for analyzing the piezo-composite laminate is based on the assumptions of the first order shear deformation theory (FSDT). In order to obtain the equilibrium equations, the principle of minimum potential energy has been employed. The obtained nonlinear equilibrium equations have been solved using Newton-Raphson iterative algorithm. Furthermore, the three dimensional finite element analysis has been performed to examine the accuracy of the results obtained using the proposed method. The obtained analytical results are in good agreement with those achieved through the finite element analysis. Obtained results showed that, location of the piezoelectric layers have significant effect on the buckling and postbuckling behavior of the composite plates. Moreover, number of degrees of freedom which is used in proposed method are less than finite element method which, decreased the computational time cost.

    Keywords: Buckling, Postbuckling, Piezoelectric, Composite Laminate, Layerwise Theory
  • Habib Ramezannejad Azarboni, Hemad Keshavarzpour Pages 211-217
    In this paper based on the Euler-Bernoulli beam model, the primary resonance a curved single carbon nanotube subjected to axial thermal force in the case of low temperature and high temperature and resting on a viscoelastic foundation is analytically investigated. The nonlinear partial differential governing equation is reduced to nonlinear ordinary differential governing equation by using of a single-mode Galerkin approximation along with the sinusoidal curvature for clamped-clamped single walled carbon nanotube under harmonic external force. The method of multiple scales is applied to determine the analytical primary resonance frequency response. Considering the curved geometry and the mid-plane stretching, a quadratic and cubic terms are presented in the governing equation. The effects of temperature change in high temperature and low temperature conditions, viscoelastic coefficients of medium, amplitude of sinusoidal curvature and excitation amplitude are investigated to study the property frequency response and development or elimination of forward and backward jumping phenomenon in primary resonance frequency response. The results show that these parameters have a significant effect on the frequency response of a curved single walled carbon nanaotubes under transvers harmonic force.
    Keywords: Euler-Bernoulli beam theory, Primary resonance, Frequency response, Jumping phenomenon, Curved single carbon nanotube
  • Foad Noori, Moharam Jafari, Mortaza Yari Pages 218-229
    In this study, the thermoeconomic performance of absorption refrigeration cycle utilizing binary solution containing water - ionic liquid (1-Ethyl-3-Methylimidazolium Trifluoroacetate) is investigated and compared with the water-lithium bromide cycle. For this purpose, the thermodynamic and thermoeconomic analysis have been employed to simulation of the cycle and then, the effects of design parameters on the performance parameters like coefficient of performance, exergetic efficiency, solution circulation flow ratio, area of heat exchangers and cost of the streams are studied. The thermodynamic properties of the binary solution are predicted using Non-Random Two Liquids model. It has been found the system with ionic liquid has a lower coefficient of performance and exergetic efficiency (0.66, 10.15%) than aqueous solution of lithium bromide system (0.78, 12 %). The total area and total cost of the ionic liquid system (49 m2, 4907 $/year) is larger than water-lithium bromide cycle (16 m2, 3347 $/year). Despite the Lower performance of systems with ionic liquid, the advantages of these liquids like no crystallization, negligible vapor pressure and weak corrosion tendency to iron-steel materials make the new working pair suited for the absorption refrigeration cycle.
    Keywords: Ionic liquid, Absorption refrigeration cycle, Thermoeconomic, Exergy
  • Pouya Fahimi, Mostafa Baghani, Ghader Faraji Pages 230-240
    In this research, using a thermomechanical constitutive model for shape memory polymers and employing the von Kármán theory, a finite element analysis of a shape memory polymer beam is presented. The importance of introducing the von Kármán theory for shape memory polymers is that the beam can have relatively high slopes during loading. Also, for optimization and designing processes we need to solve multiple problems and due to the high processing time the use of 3D model is not suitable. To validate the presented formulations, the reported results are compared with the 3D solution which was previously reported by the same authors. Accordingly, the effect of the hard segment volume on response of a thin beam has been investigated, and the results of the von Kármán beam have been reported and compared with the 3D and Euler-Bernoulli solutions. As an example, the error of the beam response in one of the solved examples is 27% for Euler-Bernoulli beam and 1% for the von Kármán solution compared to the three-dimensional solution. In general, the lower the beam thickness or the beam is longer, the Euler-Bernoulli beam error will be higher. The proposed finite element model can provide a reliable alternative response comparing to 3D modeling that requires a lot of processing time, and can be used for geometry and material parametric study.
    Keywords: Shape memory polymer, von K?rm?n theory, Nonlinear finite element method
  • Mina Barzgaran, Hossein Mahdizadeh, Salman Pouresmael Pages 241-249
    Various numerical methods have been developed for solving morphodynamic systems, among which the finite-volume method has been widely employed in recent years. This paper presents an efficient finite volume technique for simulation of bedload sediment transport near dry interfaces. The equations governing sediment transport in channels and rivers comprise the shallow water equations and Exner equation. By considering a novel velocity for Riemann waves, shallow water and Exner equations are solved using a weakly-coupled scheme based on an augmented Riemann solver. In this approach the morphodynamic equation is first solved and the updated bedload changes with the same Riemann structure are used as a source term within the shallow water equations. Augmented Riemann solver is based on a decomposition of an augmented vector—the depth, momentum as well as momentum flux and bottom surface. The proposed numerical model is first used for the simulation dam break flow over a mobile bed. Then, dam failure due to over-topping flow is considered and the computed results are compared with the experimental data.These numerical results indicate that the defined weakly coupled method developed based on an augmented Riemann technique is able to be used for modelling bedload sediment transport near dry interfaces with highly accurate and exhibits a very good agreement with the experimental data for test cases.
    Keywords: Shallow Water, Godunov, Conservation laws
  • Zahra Alizadehkaklar, Mohamadreza Ansari Pages 250-257
    The present study investigates the effect of the mixing chamber length on the effervescent atomizer internal two-phase flow and the liquid film thickness at the exit of the atomizer at different gas-to-liquid mass ratios. Therefore, the internal flow of this atomizer simulated for three different lengths of the mixing chamber, at the gas-to-liquid mass ratios of 0.08%, 0.32%, and 1.24% and at the liquid flow rate of 0.38 L / min by the volume of fluid interface following model. The simulation results show that the mixing chamber length does not have much effect on the dominant flow regime in the discharge passage. However, by increasing the mixing chamber length, the two-phase flow inside this chamber more expanded before entering into the discharge passage. Therefore, the two-phase interface instabilities in the discharge passage are lower for the atomizer with the longer mixing chamber. In addition, based on the measuring results of the liquid film thickness at the exit of the atomizer, the effect of the mixing chamber length on the thickness of this film depends on the gas-to-liquid mass ratio. Increasing the mixing chamber length at low gas-to-liquid mass ratio increases the liquid film thickness at the exit of the effervescent atomizer. While at high gas-to-liquid mass ratio, it's inverse. At middle gas-to-liquid mass ratio, the changes of the liquid film thickness at the exit of the atomizer with the mixing chamber length do not show a steady trend.
    Keywords: Effervescent atomizer, Gas-Liquid two-phase flow, Mixing chamber length, Gas-to-Liquid mass ratio, Liquid film thickness