فهرست مطالب

نشریه مهندسی مکانیک مدرس
سال نوزدهم شماره 1 (دی 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/07/16
  • تعداد عناوین: 26
|
  • صفحه 0
  • حبیب رمضان نژاد آزاربنی ، حماد کشاورزپور صفحات 1-9
    در این مقاله براساس مدل غیرخطی و غیرموضعی تیر اویلر برنولی به تحلیل اثر الاستیسیته سطح و میدان مغناطیسی بر پاسخ فرکانسی رزونانس اولیه و سوپرهارمونیک نانولوله کربنی تک لایه روی بستر ویسکوالاستیک تحت اعمال بارهای محوری مغناطیسی و دمایی و بار عرضی هارمونیک پرداخته شد. معادلات دیفرانسیل جزیی حاکم بر رفتار سیستم با استفاده از روش گالرکین به همراه تابع شکل مثلثاتی به معادله دیفرانسیل معمولی تقلیل یافته و با به کارگیری روش مقیاس زمانی چندگانه روابطی تحلیلی برای پاسخ فرکانسی نانولوله کربنی در دو حالت رزونانس اولیه و سوپرهارمونیک استخراج شده است. اثرات الاستیسیته سطح، تغییرات دما، میدان مغناطیسی و نسبت طول به قطر خارجی نانولوله کربنی بر پاسخ فرکانسی رزونانس اولیه و سوپرهارمونیک مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج حاصل از تحلیل منحنی های پاسخ فرکانسی نشان می دهد که درنظرگرفتن اثر غیرخطی با توجه به مقادیر پارامترهای هندسی و مکانیکی مورد بررسی در این مقاله موجب بروز پدیده نامطلوب پرش به همراه ناحیه ناپایدار می شود. علاوه بر این الاستیسیته سطح، میدان مغناطیسی، کاهش تغییرات دما و افزایش نسبت طول به قطر خارجی اثری مثبت در کاهش شدت پدیده پرش و افزایش سطح پایداری سیستم دارند.
    کلیدواژگان: نانولوله کربنی تک لایه الاستیسیته سطح میدان مغناطیسی پاسخ فرکانسی پدیده پرش
  • صادق خواجه پور، مهران عامری * صفحات 11-19

    در این پژوهش اثر استفاده از دو میدان خورشیدی در یک نیروگاه حرارتی خورشیدی فرسنل مورد ارزیابی قرار گرفت. متوسط قیمت گاز طبیعی در دهه اخیر، 3/5دلار به ازای هر میلیون بی تی یو بوده است. در ابتدا با توجه به پیچیدگی های نیروگاه خورشیدی، دو روش برای بهینه سازی مساحت میدان های خورشیدی معرفی شد. سپس برای ارزیابی بیشتر نیروگاه خورشیدی با دو میدان خورشیدی مجزا، این نیروگاه برای دو قیمت گاز طبیعی 3/5 و 9دلار به ازای هر میلیون بی تی یو بررسی شد. بررسی ها نشان داد که استفاده از دو میدان خورشیدی مجزا برای تولید بخار مافوق گرم توربین فشار بالا و فشار پایین نسبت به استفاده از یک میدان خورشیدی باعث کاهش هزینه برق تولیدی می شود. اگر چه هر میدان خورشیدی باید مقادیر انرژی متفاوتی را تولید کند و مساحت مربوط به هر یک از میدان ها متفاوت است، اما اندازه ضریب مساحت میدان برای هر دو میدان خورشیدی یکسان بود.

    کلیدواژگان: سیستم هیبریدی کلکتور خورشیدی فرسنل نیروگاه حرارتی خورشیدی
  • رحمت الله قاجار ، مجتبی حاجی محمدی صفحات 21-28
    در کاربردهای مختلف صفحات نازک صنعتی، سوراخ هایی با اشکال مختلفی از قبیل دایروی، بیضوی و شبه مربعی در سازه ایجاد می گردد. تمرکز تنش ناشی از بارگذاری در اطراف این سوراخ ها، منجر به جوانه زنی ترک در این نواحی شده و ممکن است خطراتی را ایجاد نماید. بنابراین بررسی مساله سوراخ ترک دار حایز اهمیت است. در این پژوهش ضریب شدت تنش مود دوم در صفحه نامحدود حاوی سوراخ دایروی یا شبه مربعی که دو ترک نابرابر هم راستا از آن نشات گرفته، به روش تحلیلی متغیر مختلط موسخلیشویلی و نگاشت همدیس مورد بررسی قرار گرفت. برای یافتن نگاشت، انتگرال کریستفل شوارتز با نگاشت های ساده ترکیب می شود. نهایتا یک تابع نگاشت جدید ارایه و به صورت مجموع عبارات کسری تقریب زده می شود. با استفاده از این تابع نگاشت تقریبی، ضریب شدت تنش با دقت بالایی محاسبه می گردد. سطوح ترک و سوراخ عاری از تنش هستند و صفحه تحت بارگذاری برشی خالص دوردست است. مقایسه نتایج روش تحلیلی حاضر با سایر مراجع تطابق خوبی را نشان می دهد. رابطه ارایه شده در این مقاله، برای طول ترک های متفاوت کاربرد دارد و ضرایب شدت تنش مود دوم را برای ترک های خیلی کوچک نیز با دقت بالایی محاسبه می نماید. نتایج نشان می دهد که شکل سوراخ فقط برای ترک های کوچک حایز اهمیت است.
    کلیدواژگان: حل تحلیلی | ضریب شدت تنش | سوراخ شبه مربعی | ترک های نابرابر
  • حسین معلمی، مسعود خراتی کوپایی * صفحات 29-41

    با تغییر هندسه مناسب روی نوک پره، می توان بهبود قابل ملاحظه ای در عملکرد یک فن ایجاد کرد. در این تحقیق، به بررسی عددی اثر دو آرایش متفاوت نوک پره و تغییرات دور کارکردی فن بر عملکرد آیرودینامیکی یک فن جریان محوری درون کانال پرداخته شده است. به منظور اطمینان از روش حل، نتایج تحلیل های عددی با داده های آزمایشگاهی فن در تونل باد مرکز تحقیقات ملخ NACA مقایسه شد. نتایج عددی نشان می دهد که با اضافه کردن شیار مناسب در نوک پره، هر دو ضریب های فشار و ممان افزایش می یابند؛ اما با توجه به نرخ بیشتر افزایش در ضریب فشار نسبت به ضریب ممان، راندمان آیرودینامیکی نیز افزایش محسوسی داشته است. این افزایش در هر دو طرح مورد بررسی و در تمامی دورهای کارکرد فن مشاهده شده اما تا سرعت 3000 دور بر دقیقه دارای یک سیر صعودی بوده و سپس رو به کاهش گذاشته است. نتایج به دست آمده تعیین کننده بهترین طرح برای آرایش نوک پره است. در واقع ساختار شیار به گونه ای است که باعث به دام افتادن یک جریان هوای چرخشی با انرژی جنبشی زیاد در نوک پره شده و این گردابه همانند سدی مانع از نشت جریان هوا می شود. در نتیجه افت های ناشی از ترکیب جریان نشت یافته و جریان عبوری کاهش می یابد. با افزایش دور کارکرد فن، گردابه های ایجاد شده درون شیار نوک پره تقویت شده که علاوه بر کاهش بیشتر در دبی جریان نشت یافته از ناحیه نوک، باعث افزایش افت های ویسکوزیته و توربولانسی در این ناحیه می شود.

    کلیدواژگان: فن جریان محوری گردابه نوک آرایش نوک پره تغییر دور راندمان آیرودینامیکی
  • مهرداد نوری خاجوی ، غلامرضا بیات صفحات 43-52
    تخمین دقیق حالت شارژ یک باتری نه تنها برای مدیریت بهینه انرژی در خودروهای الکتریکی و شبکه های هوشمند قدرت، بلکه برای حفاظت باتری از رفتن به شرایط تخلیه عمیق یا شارژ بیش از اندازه و در نتیجه کاهش عمر باتری ضروری است. این شرایط حتی ممکن است شرایط بالقوه خطرناکی به لحاظ انفجار باتری ایجاد کند. با وجود اهمیت بسیار زیاد پارامتر حالت شارژ، این پارامتر به طور مستقیم از پایانه های باتری قابل اندازه گیری نیست. در این پژوهش ابتدا مدل مدار معادل الکتریکی در محیط سیمولینک متلب با دو شبکه RC شبیه سازی شده است. این مدل دارای این مزیت است که یک آزمون سریع برای استخراج پارامترها و مشخصات دینامیکی مدل باتری را ارایه می کند ولی برای کاربرد برخط در خودرو مناسب نیست. به همین دلیل است که الگوریتم های شبکه عصبی و استنتاج فازی عصبی سازگار برای تخمین حالت شارژ بسته باتری و سلول منفرد براساس داده های اندازه گیری شده برای هر سلول به طور مجزا مورد نیاز است. در این پژوهش به منظور اعتبارسنجی شبکه عصبی از نرخ جریان 0/6آمپر و در شبکه انفیس از نرخ تخلیه 0/8، 0/1 و 0/45 استفاده شده است. مقایسه روش انفیس با روش عصبی در این تحقیق نشان داد که روش انفیس در تخمین حالت شارژ از شبکه عصبی دقیق تر است و دارای همبستگی نقاط تجربی و خروجی شبکه است، به طوری که خطای شبکه انفیس در برخی حالت های شارژ به مقدار کمتر از 2% می رسد.
    کلیدواژگان: باتری لیتیوم یون| حالت شارژ باتری| سیستم مدیریت باتری| استنتاج عصبیفازی تطبیقی| شبکه عصبی مصنوعی
  • قنبرعلی شیخ زاده ، محمد نظیفی فرد، رضا مداحیان، خدیجه کاظمی صفحات 53-62
    امروزه افزایش کارآیی و بهینه سازی سیستم های انرژی از نظر اقتصادی و زیست محیطی دارای اهمیتی ویژه است. تاکنون روش های مختلفی برای افزایش انتقال حرارت در سیستم های حرارتی پیشنهاد شده است که از آن جمله می توان به استفاده از نانوسیالات و به کارگیری انواع مغشوش کننده های جریان سیال اشاره نمود. در مقاله حاضر، به کارگیری توامان نانوسیال و نوارهای پیچشی به منظور ارتقای ضریب انتقال حرارت به صورت عددی بررسی شده است. در شبیه سازی عددی از یک مدل دوفازی اویلری- لاگرانژی استفاده شده است. همچنین، مدل های مختلف آشفتگی برای شبیه سازی آشفتگی سیال مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش کسر حجمی نانوذرات، کاهش نسبت پیچش و افزایش عدد رینولدز منجر به افزایش انتقال حرارت می شود. با کاهش نسبت پیچش از 15 به 5، مقدار انتقال حرارت از 8 تا 16% افزایش می یابد. با افزایش عدد رینولدز از 10000 به 20000، اختلاف دمای حداکثر مقاطع تا 4/5% کاهش را نشان می دهد. همچنین، مشاهده شد که با حرکت به سمت پایین دست جریان، مقدار اختلاف دمای حداکثر مقاطع کاهش می یابد. افزایش انتقال حرارت با حرکت بیشتر سیال و افزایش اثرات بیشتر نوار پیچشی به سمت پایین دست از دلایل این کاهش هستند.
    کلیدواژگان: لوله با نوار پیچشی نانوسیال جریان آشفته انتقال حرارت جابجایی اجباری مدل دوفازی اویلریلاگرانژی
  • حامد مظفری ، علی نحوی صفحات 63-74
    با توجه به توسعه روزافزون سامانه های ادراک محیط ترافیکی، سامانه های کمک به راننده پیشرفته نقش مهمی در بهبود ایمنی خودروها ایفا خواهند کرد. این سامانه ها با ادراک شرایط ترافیکی باید بتوانند خودرو را در سناریوهای پیچیده هدایت کنند. از آنجا که رانندگی فرآیندی پیچیده است، سامانه های کنترلی توسعه یافته با روش های متداول مهندسی با پیچیدگی ساختاری روبه رو هستند. مدل سازی رفتار راننده بر مبنای مفاهیم روان شناسی می تواند به ساده کردن سیستم هدایت و تعامل بهتر آن با راننده منجر شود. در پژوهش حاضر، مفاهیم روان شناسی و محدودیت های نیرویی تایرها به کمک سینماتیک و سینتیک حرکت خودرو بر حسب انحنای مسیر و سرعت، فرمول بندی می شود. با تعریف تابع هزینه چندمنظوره براساس مفاهیم مذکور، انحنای مسیر و سرعتی که تابع هزینه را کمینه می کنند به عنوان تصمیم انتخاب می شوند. در نهایت کنترل گرهای تناسبی اشباع شده به وسیله کنترل زاویه فرمان چرخ های جلو، موقعیت پدال گاز و نیروی ترمز، انحنای مسیر و سرعت خودرو را بر مقدار انحنای مسیر و سرعت تصمیم تنظیم می کنند. مدل مذکور، در یک سناریوی پیچیده رانندگی شامل حرکت هم جهت و رو در رو، موانع با ابعاد مختلف، موانع با سرعت های مختلف و حرکت در پیچ تند مورد ارزیابی قرار می گیرد. این مدل توانست در اجتناب از برخورد رو در رو با زمان برخورد 0/72 ثانیه موفق عمل نماید. همچنین در فضای محدود با فاصله 30سانتی متر با موانع اطراف، خودرو را به صورت دقیق هدایت نماید. نتایج شبیه سازی حاکی از آن است که مدل در سناریوی پیچیده دارای موانع متحرک و فواصل کم ایمن رفتار می کند.
    کلیدواژگان: سیستم های کمک به راننده پیشترفته مدل سازی رفتار راننده تصمیم سازی چندمنظوره در رانندگی
  • شهروز ابوالحسنی، فمیدا فلاح ، جواد اکبری صفحات 75-83
    با بالارفتن سطح آگاهی عمومی، از مواد بازیافت پذیر و طبیعی بیشتر استفاده می شود. هدف از این پژوهش ساخت کامپوزیت تقویت شده با الیاف طبیعی و بررسی تاثیر پارامترهای طول الیاف (5میلی متر و 9میلی متر) ، درصد جرمی الیاف (5%، 10%، 12/5% و 15%) و اصلاح الیاف روی خواص کششی، خمشی و جذب آب کامپوزیت ساخته شده بود. طرح ریزی آزمایش ها با استفاده از آرایه تاگوچی انجام شده است. در این پژوهش از رزین اپوکسی، الیاف کنف و روش ساخت دستی استفاده شده است. آزمون های کشش، خمش و جذب آب روی نمونه های ساخته شده انجام گرفت و بیشترین استحکام کششی MPa37/67، بیشترین مدول کششی GPa4/94، بیشترین استحکام خمشی MPa78/31، بیشترین مدول خمشی GPa6/05 و درصد جذب آب 0/3% بدست آمد. اصلاح الیاف به روش قلیایی خواص کششی، خمشی و جذب آب را بهبود بخشید. حالت بهینه برای درصد جرمی الیاف برای ماکزیمم سازی استحکام کششی، مدول کششی و استحکام خمشی 12/5%، به منظور ماکزیمم سازی مدول خمشی 10% و برای مینیمم کردن میزان جذب آب 5% به دست آمد. به جز در نتایج مدول کششی، طول الیاف نسبت به دو عامل دیگر تاثیر ناچیزی دارد. برای ماکزیمم سازی مدول کششی، طول الیاف 9میلی متر بهتر است. در این پژوهش استحکام کششی و مدول الاستیسیته کششی بیشتری نسبت به کارهای پیشین به دست آمده است. در نهایت نیز استحکام و مدول کششی به دست آمده از آزمایش با نتایج حاصل از دو مدل میکرومکانیکی قانون اصلاح شده مخلوط و هالپین- تسای اصلاح شده مقایسه شد.
    کلیدواژگان: کامپوزیت|خواص مکانیکی|الیاف کنف|اپوکسی|مدل های میکرومکانیکی|
  • حمیدرضا حاجی باقری، علی حیدری*، رسول امینی صفحات 85-94

    تعیین استحکام تسلیم و نهایی در بررسی و پی بردن به خواص مکانیکی در خطوط لوله برای مهندسین مهم است و از طرفی انجام آزمایش کشش نیاز به نمونه سازی داشته و زمان بر است. لذا رابطه بین استحکام تسلیم و نهایی با پارامتری که برای ما قابلیت دسترسی داشته باشد امر ضروری به حساب می آید. سختی می تواند همان پارامتر مورد نظر باشد. در این تحقیق از 10 لوله خط انتقال گاز (گرید X70، درز جوش مستقیم، قطرخارجی 1422/4میلی متر و ضخامت 15/9میلی متر) برای انجام آزمایش های آنالیز شیمیایی، آزمون ضربه (فلز پایه، جوش و منطقه متاثر از حرارت) ، بررسی ریزساختار با میکروسکوپ نوری، سختی سنجی (فلز پایه، جوش و منطقه متاثر از حرارت) و آزمون کشش استفاده شد. با توجه به علم آمار حداقل، حداکثر، میانگین، تابع چگالی احتمال و انحراف معیار، مقادیر سختی، استحکام تسلیم در فلز پایه و استحکام نهایی در جوش و فلز پایه محاسبه شده و با استاندارد API 5L مقایسه و مورد ارزیابی قرار گرفت. با استفاده از داده ها روابط بین استحکام تسلیم و نهایی با سختی به دست آمد. این نتایج می تواند به عنوان یک منبع مناسب برای تخمین استحکام فلز پایه در خطوط لوله به کار رود که باعث صرفه جویی هزینه ها و کاهش زمان برای رسیدن به استحکام لوله می شود.

    کلیدواژگان: خطوط لوله| X70 API| سختی| استحکام تسلیم| استحکام نهایی
  • شقایق یحیایی، محمدرضا ذاکرزاده*، آرش بهرامی صفحات 95-104

    پاسخ دینامیکی سیستم های متصل به آلیاژهای حافظه دار در اغلب موارد رفتار پیچیده ای است که ناشی از خصوصیات ذاتی غیرخطی آنها است. ویژگی های اساسی آلیاژهای حافظه دار مرتبط با رفتار مستهلک شونده و تغییر گسترده در خواص مکانیکی آنها است که به ترتیب ناشی از حلقه های هیسترزیس و استحاله فاز مارتنزیتی است. این خصوصیات منحصربه فرد موجب جلب توجه محققان بسیاری در زمینه های مختلف مهندسی از پزشکی تا هوافضا شده است. یکی از پاسخ های دریافتی از سیستم های متصل به آلیاژهای حافظه دار، رفتار آشوبناک است که منجر به تغییرات گسترده ای در رفتار سیستم می شود. علاوه بر آن، این گونه سیستم ها دارای حساسیت بالایی نسبت به شرایط اولیه هستند، لذا تحلیل آنها با هدف طراحی مناسب بسیار حایز اهمیت است. این مقاله به بررسی رفتار دینامیک غیرخطی و آشوبناک نوسانگر یک درجه آزادی، متصل به آلیاژ حافظه دار، در دمای کاری ثابت و حوزه سوپرالاستیک می پردازد. نیروی اعمالی توسط آلیاژ حافظه دار به وسیله مدل ساختاری برینسون استخراج می شود. از ترکیب معادلات ساختاری آلیاژ حافظه دار و روابط دینامیکی و سینماتیکی حاکم بر سامانه معادله حرکت به دست آمده و با استفاده از روش رانگ- کوتای مرتبه چهار حل می شود. ارتعاشات آزاد و اجباری سامانه تحت تاثیر نیروی تحریک هارمونیک و در گستره وسیعی از فرکانس های تحریک بررسی و در قالب مثال های عددی متنوع ارایه می شوند. ابزارهای شناخت آشوب همچون نمودارهای صفحه فاز، پاسخ زمانی، پاسخ فرکانسی، نمای لیاپانوف و نگاشت پوانکاره برای تعیین نوع حرکت به کار گرفته می شوند. شبیه سازی های عددی انواع گسترده ای از پاسخ های تناوبی، شبه تناوبی و آشوبناک را به ازای مقادیر مشخصی از فرکانس های تحریک نشان می دهند که دلیلی بر اهمیت درک مناسب رفتار این گونه سیستم ها است.

  • احسان شاه بیکی، فریبرز فاتحی سیچانی، سعید رهنما صفحات 105-113
    مفتول های دو یا چندلایه به دلیل داشتن خواص مکانیکی، فیزیکی، حرارتی، الکتریکی و ارتعاشی امروزه کاربردهای خاصی را در صنعت یافته اند. مفتول های دولایه که از لایه های فلزی با دو جنس مختلف تشکیل شده اند برای بهره مندی همزمان از خواص مطلوب چند فلز مانند استحکام زیاد، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر سایش، بهبود توزیع تنش در مقطع یک ماده، طی سال های اخیر مورد توجه تولیدکنندگان قرار گرفته اند. در این پژوهش، آزمایش کشش تک محوری روی مفتول فولادی و لوله فولاد ضدزنگ انجام شد تا خواص مکانیکی مربوط به هر نمونه به دست آید. برای ساخت مفتول، دوزه هایی آماده شدند. سپس دو نمونه مفتول با عبور از دوزه ها توسط روش سوئیج با نسبت کاهش سطح مقطع 9/75% و 21% ساخته شدند. نمونه ها پس از تولید توسط دستگاه وایرکات برش داده شدند. برای انجام آزمایش استحکام بین لایه ای قالب هایی براساس طرح پولک رانی طراحی شدند. نتایج آزمایش برای کالیبره کردن پارامترهای المان چسبنده در نرم افزار مورد استفاده قرار گرفتند. شبیه سازی با استفاده از نرم افزار انسیس 17. 0 انجام شد. سپس نتایج آن با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شد. اثرات کاهش سطح مقطع، قطر داخلی، طول نمونه و ضخامت پوسته مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایشگاهی با نتایج شبیه سازی تطابق خوبی داشت. با افزایش نسبت کاهش سطح مقطع، نیروی لازم برای جدایش دو لایه افزایش یافته و در نتیجه استحکام چسبندگی بین لایه ای افزایش یافته است.
    کلیدواژگان: مفتول دولایه| استحکام بین لایه ای| آزمون تجربی| شبیه سازی عددی| المان چسبنده
  • علی روح اللهی، مهدی آزمون، مهدی طالع ماسوله ، احمد کلهر صفحات 115-123
    در این مقاله ابتدا طراحی و ساخت اجزای تشکیل دهنده ربات دلتا بررسی شده و سپس تحلیل سینماتیک معکوس و کنترل موقعیت آن مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین پیرامون نسخه اولیه و نهایی ربات براساس نیازهای موجود و اضافه شدن گیربکس به دلیل کم بودن گشتاور موتورها و ساخت فلنج تبدیل برای اتصال گیربکس به پایه ثابت ربات نیز بحث شده است. در ادامه با شبیه سازی ربات در نرم افزار متلب، صحت معادله سینماتیک معکوس ربات 4درجه آزادی دلتا بررسی شده است. در قسمت دیگر به طراحی کنترل موقعیت در فضای مفصلی پرداخته شده و نتایج آن روی ربات به طور عملی در نمودارها برای یک حرکت در راستای z آورده شده است. با طراحی کنترل کننده مناسب برای ربات امکان ردیابی مسیر دلخواه را در آن ایجاد نموده و نتایج آن با کنترل کننده های دیگر مقایسه شده است. همچنین با طراحی یک کانوایر برای ربات و مجهزکردن آن به یک دوربین امکان تشخیص اجسامی که ربات آنها را جابه جا می کند با استفاده از پردازش تصویر فراهم شده است. به منظور گذاشت و برداشت اجسام، مجری نهایی ربات به یک ساکشن که قابلیت کنترل دارد مجهز شده است. خروجی های به دست آمده از مسیرهایی که ربات آنها را طی کرده نشان داد که کنترل کننده PID طراحی شده برای ربات به درستی عمل کرده و همچنین با خطای کمی مسیر دلخواه توسط ربات دنبال شده است.
    کلیدواژگان: ربات دلتا| سینماتیک معکوس| طراحی کنترل کننده| شبیه سازی| پردازش تصویر _
  • معین طاهری صفحات 125-135
    نیرو و زمان بحرانی دو پارامتر خروجی مهم در نانومنیپولیشن ذرات مختلف هستند. پارامترهای ورودی مختلفی بر نیرو و زمان بحرانی منیپولیشن اثرگذار بوده که پارامترهای ابعادی و سرعت را می توان مهم ترین آنها دانست. برای محاسبه دقیق نیرو و زمان بحرانی منیپولیشن نیاز به تحلیل دقیق میزان اثرگذاری پارامترهای مختلف ورودی است. یکی از روش های نوین در تحلیل حساسیت اثرگذاری پارامترهای ورودی بر مسایل، روش های تحلیل حساسیت آماری هستند که یکی از دقیق ترین این روش ها، روش سوبل است. پیش از این تحقیقاتی در رابطه با اثرگذاری پارامترهای مختلف بر منیپولیشن دوبعدی صورت پذیرفته است. در این مقاله برای نخستین بار با استفاده از روش تحلیل حساسیت آماری سوبل اثر پارامترهای ابعادی مختلف شامل 9 پارامتر طول تیرک، عرض تیرک، ضخامت تیرک، ارتفاع سوزن، سرعت در راستای محورهای x و y، شعاع ذره، شعاع نوک سوزن و طول ذره بر 8 پارامتر خروجی شامل نیروی بحرانی لغزش در راستای محور x، غلتش حول محور x، لغزش در راستای محور y، غلتش حول محور y و زمان بحرانی لغزش در راستای محور x، غلتش حول محور x، لغزش در راستای محور y و غلتش حول محور y در منیپولیشن سه بعدی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج کلی به دست آمده بیانگر این است که پارامترهای ضخامت تیرک و طول تیرک اثرگذارترین پارامترها بر نیروهای بحرانی و پارامترهای ارتفاع سوزن و ضخامت تیرک اثرگذارترین پارامترها بر زمان های بحرانی هستند.
    کلیدواژگان: نانومنیپولیشن سه بعدی| نیرو و زمان بحرانی| تحلیل حساسیت| روش آماری سوبل| نانولوله های کربنی
  • مهدی صالحی ، اشکان موسوی صفحات 137-141
    با توجه به آسیب های جدی ناشی از آلودگی های صوتی و همچنین افزایش روزافزون این آلودگی ها، امروزه جایگاه عایق های صوتی اهمیت بیشتری یافته است. برخی عایق های موجود در بازار از جنس فوم بوده و نسبت به رطوبت حساس هستند. انواع دیگر از عایق های متداول بسیار شکننده و آسیب پذیر هستند. انواع زیادی از عایق ها امکان استفاده در متریال های ساختمانی را نداشته و به زیبایی محیط آسیب می زنند. عایق هایی که مشکلات مطرح شده را نداشته باشند گران قیمت هستند. در این مطالعه سعی شده عایقی ارایه شود که مشکلات مطرح شده را نداشته و دارای قیمتی مناسب و در عین حال در برابر رطوبت مقاوم باشد. این عایق از لاستیک طبیعی و الیاف پلی استر تهیه شده است و انعطاف پذیری قابل ملاحظه ای دارد. این عایق، امکان ترکیب با سایر مواد ساختمانی موجود را نیز دارد. در یک فعالیت آزمایشگاهی، نمونه هایی شامل لاستیک طبیعی یک لایه و دولایه که ضخامت هر لایه 2/2میلی متر است با الیاف و بدون الیاف پلی استر به روش قالب گیری فشاری تولیدشده و در فرکانس های مختلف تحت آزمون صوتی قرار گرفتند. نتایج آزمایش این عایق ها با نتایج مربوط به عایق رایج صوتی فوم ایکس پی اس و بدون وجود عایق مقایسه شدند. همه نمونه ها رفتار قابل قبولی نسبت به نمونه عایق موجود در بازار از خود ارایه کردند. هر کدام از نمونه ها در فرکانس خاصی عملکرد بهتری داشتند. در مجموع بهترین عملکرد مربوط به نمونه لاستیکی دولایه همراه با الیاف بوده و عایق موجود در بازار در رتبه دوم قرار دارد.
    کلیدواژگان: لاستیک طبیعی| الیاف پلی استر| عایق صوتی| فرکانس
  • تورج عزیززاده، میرسعید صفی زاده * صفحات 143-149

    روش پالس ادی کارنت به طور متداول برای تشخیص عیوب زیرسطحی در فلزات رسانا به کار می رود. با این حال به دلیل عمق نفوذ محدود ادی کارنت، کاربرد پالس ادی کارنت برای تشخیص عیوب زیرسطحی در فلزات فرومغناطیس محدود است. به منظور تعمیم کاربرد پالس ادی کارنت برای تشخیص عیوب زیرسطحی در فلزات فرومغناطیس، عمق نفوذ ادی کارنت باید افزایش یابد. برای دست یابی به عمق نفوذ بالا اشباع مغناطیسی قطعه تحت آزمون راه حل مفیدی است. در حالت اشباع مغناطیسی، پرمابلیته مغناطیسی فلز فرومغناطیس کاهش یافته و یکنواخت می شود و در نتیجه عمق نفوذ ادی کارنت در ماده افزایش می یابد. در این مقاله از طریق مدل سازی المان محدود و آزمون های آزمایشگاهی، عملکرد روش پالس ادی کارنت برای تشخیص عیوب پیتینگ زیرسطحی در قطعه مغناطیس شده بررسی می شود. قطعه تحت آزمون، یک صفحه فولادی با ضخامت 10میلی متر است و در آن عیوب پیتینگ زیرسطحی با عمق های متفاوت ایجاد شده اند. پروب پالس ادی کارنت شامل کویل تحریک، کویل تشخیص و هسته فریتی بوده و برای به دست آوردن سیگنال های زمانی استفاده می شود. سپس ویژگی های زمانی از سیگنال های تفاضلی پالس ادی کارنت استخراج شده و برای تشخیص پیتینگ های زیرسطحی استفاده می شوند. نتایج نشان می دهد که روش پالس ادی کارنت همراه با اشباع مغناطیسی می تواند به طور موثری عیوب پیتینگ زیرسطحی را تشخیص دهد.

    کلیدواژگان: مدلسازی المان محدود سیگنال های زمانی پیتینگ پالس ادی کارنت اشباع مغناطیسی
  • مهدی مالکی ورنوسفادرانی، اصغر دشتی رحمت آبادی* ، علی اکبر دهقان صفحات 151-157
    در سال های اخیر با توجه به افزایش سرعت ماشین آلات چرخشی نیاز به روانکارها و یاتاقان های بهبودیافته برای پاسخ به این چالش افزایش یافته است. در راستای رفع این نیاز محققان روانکارهای حاوی مواد افزودنی از جمله نانوروانکارها و یاتاقان هایی با طرح های جدید از جمله یاتاقان های غیرمدور لب دار را پیشنهاد کرده اند. در این مقاله، اثر پیش بار و نسبت طول به قطر بر عملکرد استاتیکی یاتاقان های ژورنال غیرمدور با طول محدود روانکاری شده با روانکار حاوی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم در کسر حجمی نانوذرات 0/01 مورد مطالعه قرار می گیرد. بدین منظور با درنظرگرفتن مدل سیال تنش کوپل برای نانوروانکارها، معادله رینولدز اصلاح شده به وسیله روش اجزا محدود حل و فشار ایجادشده در لایه روانکار محاسبه می شود. با کمک فشار فیلم به دست آمده زاویه مشخصه، ظرفیت تحمل بار، نیروی اصطکاک، ضریب اصطکاک و نشتی جانبی برای یاتاقان های دو، سه و چهارلب محاسبه می شوند. نتایج نشان می دهد که روانکارهای حاوی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم می توانند مشخصه های عملکرد استاتیکی یاتاقان های ژورنال لب دار را بهبود ببخشند. با توجه به نتایج افزایش پیش بار و نسبت طول به قطر باعث افزایش ظرفیت تحمل بار یاتاقان های لب دار می شود. همچنین از نتایج دیده می شود که انتخاب مقادیر مناسبی از پارامترها می تواند نقش بسزایی بر عملکرد این یاتاقان ها داشته باشد.
    کلیدواژگان: یاتاقان های غیرمدور نانو روانکار عملکرد استاتیکی نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم مدل تنش کوپل
  • محمدرضا شبگرد* ، احد قلی پور، موسی محمدپورفرد صفحات 159-169
    در این مطالعه تک جرقه فرآیند ماشین کاری تخلیه الکتریکی به همراه میدان مغناطیسی خارجی و ارتعاشات التراسونیک ابزار با استفاده از روش اجزای محدود، مدل سازی شد. با توجه به همخوانی خوب ضخامت لایه دوباره منجمد شده تئوری به دست آمده از مدل سازی عددی و ضخامت لایه دوباره منجمد شده تجربی به دست آمده از آزمایش ها با بیشترین خطای 8/6%، از مدل سازی عددی انجام شده برای به دست آوردن توزیع دما در سطح قطعه کار و پیش بینی ابعاد حفره های تشکیل شده روی سطوح ماشین کاری شده استفاده شد. با استفاده از آنالیز عددی و تجربی انجام شده، تاثیر اعمال همزمان میدان مغناطیسی خارجی حول فاصله گپ و ارتعاشات التراسونیک به ابزار در فرآیند ماشین کاری تخلیه الکتریکی بر درصد بهره وری دفع مواد مذاب از چاله مذاب توسط کانال پلاسما، ضخامت لایه دوباره منجمد شده تشکیل شده روی سطح قطعه کار و ابعاد حفره های تشکیل شده روی سطوح ماشین کاری شده مطالعه شد. نتایج عددی و تجربی نشان دادند که اعمال همزمان میدان مغناطیسی خارجی حول فاصله گپ و ارتعاشات التراسونیک به ابزار در فرآیند ماشین کاری تخلیه الکتریکی درصد بهره وری دفع مواد مذاب از چاله مذاب توسط کانال پلاسما را افزایش داده و ضخامت لایه دوباره منجمد شده را کاهش می دهد. همچنین اعمال همزمان میدان مغناطیسی خارجی حول فاصله گپ و ارتعاشات التراسونیک به ابزار در فرآیند ماشین کاری تخلیه الکتریکی موجب افزایش عمق و حجم حفره ها و کاهش شعاع حفره های تشکیل شده روی سطح قطعه کار می شود.
    کلیدواژگان: فرآیند ماشینکاری، تخلیه الکتریکی، ارتعاشات التراسونیک، ابزار میدان مغناطیسی خارجی، آنالیز عددی
  • امیرحسین بلندی کاشانی، محمدحسن نوبختی* ، مرتضی خیاط صفحات 171-179
    روش شان– چن رایج ترین مدل روش شبکه بولتزمن برای شبیه سازی جریان های چندفازی است. اما معمولا در بررسی جریان های چندفازی اثرات دما یا در نظر گرفته نمی شود یا اثرات ناچیز فرض می شود. ابتدا معادلات شبکه بولتزمن چندفازی هم دما (روش شان- چن) و معادلات روش شبکه بولتزمن تک فازی گرمایی مدل اسکالر خنثی بیان شدند. در مطالعه حاضر از ترکیب مدل گرمایی اسکالر خنثی و مدل دوفازی شان- چن، روش شبکه بولتزمن جریان های دو فازی گرمایی مورد بررسی قرار گرفت. ترکیب این دو مدل از طریق تعریف یک عبارت نیرویی انجام می گیرد. به علت ماهیت خارجی این ترکیب، مدل ترکیبی پایداری شبیه به مدل چندفازی هم دما دارد. بدین منظور در ابتدا مدل گرمایی اسکالر خنثی و سپس مدل شان- چن در حالت همدما بیان می شود. همچنین سقوط قطره روی دیواره گرم در قطرهای مختلف بررسی می شود و قرارگیری قطره روی دیواره گرم در اعداد رایلی و رینولدز مختلف و همچنین قطرهای مختلف قطره مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد وجود دما در مسایل چندفازی به عنوان یک مانع رسیدن به حالت پایدار را به تاخیر می اندازد و سرعت جعلی به وجودآمده در سطح مشترک در میدان دما نیز تاثیر می گذارد.
    کلیدواژگان: روش شبکه بولتزمن، مدل شان- چن، جریان چندفازی گرمایی، قطره روی سطح گرم
  • بهاره زارعی، سید حسن بطحایی، معین طاهری* ، مریم مومنی صفحات 181-190
    نانوفناوری با اشیا و مواد در اندازه نانومتر سروکار دارد و در زمینه مواد، ابزارها و سامانه ها گسترش می یابد. امروزه دانش بشری در زمینه نانو مسیر تجاری شدن را برای ارایه خدمات بیشتر طی می کند. موجودات زنده از سلول هایی با اندازه های 10میکرومتر ساخته شده اند. برخی از کاربردهای نانوذرات در زیست شناسی و پزشکی مانند تحویل دارو و ژن، مهندسی بافت و تخریب تومور به وسیله گرما است. این فرآیندها که به وسیله منیپولیشن نانوذرات صورت گرفته به صورت کلی دارای دو فاز است که در فاز اول مقادیر نیرو و زمان بحرانی برحسب پارامترهای ابعادی و محیطی به دست آمده است. اکنون در فاز دوم نانومنیپولیشن ذرات سعی بر آن است تا جابه جایی و سرعت ذرات حین فرآیند منیپولیشن به دست آورده شود. همچنین در این مقاله برای اولین بار جابه جایی و سرعت ذرات در فاز دوم در فضای دوبعدی با استفاده از سه مدل مهم اصطکاکی کولمب، اچ کا و لاگره مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده از این مقاله نشان می دهد که بیشترین جابه جایی و سرعت براساس مدل اصطکاکی لاگره و کمترین میزان براساس مدل اصطکاکی کولمب است. همچنین با افزایش شعاع ذره، جابه جایی و سرعت آن نیز کاهش یافته که این اثر حتی بدون درنظرگرفتن عامل اصطکاک ایجاد شده است. همچنین در بررسی دقت و صحت مدل های اصطکاکی، مدل کولمب کمترین و لاگره بیشترین میزان دقت و صحت را داشته و مدل اچ کا بین این دو قرارگرفته است.
    کلیدواژگان: فاز دوم نانومنیپولیشن، مدل های مختلف اصطکاکی، میکروسکوپ نیروی اتمی، تکنولوژی نانو
  • سیدمهدی حسینی بغدادآبادی، سعادت زیرک* ، مهران رجبی زرگر آبادی صفحات 191-200
    ر این مقاله اثر تغییر زاویه تزریق بر اثربخشی خنک کاری لایه ای با نوسان موج سینوسی در فرکانس های مختلف بررسی می شود. چهار زاویه تزریق 20، 25، 30 و 35درجه انتخاب شده اند. جریان نوسانی در سه فرکانس 2، 50 و 500هرتز مورد بررسی قرار می گیرد. مدل سازی هندسه در نرم افزار گمبیت و تحلیل عددی توسط نرم افزار فلوئنت انجام شد. از مدل SST k-ω برای مدل سازی آشفتگی استفاده شد. نتایج نشان داد که زاویه تزریق بین 20 تا 25درجه در سه فرکانس مورد بررسی، بیشترین اثربخشی خنک کاری لایه ای خط مرکزی و جانبی را به خصوص در نواحی دور از لبه سوراخ تزریق داشت. فرکانس های بالاتر (500هرتز) افزایش اثربخشی خنک کاری لایه ای در فواصل ابتدایی پایین دست سوراخ را به دنبال دارند. در فواصل دوردست، فرکانس پایین تر (2هرتز) بیشترین اثربخشی را دارد. با افزایش فرکانس، تفاوت مقدار اثربخشی خنک کاری خط مرکزی و جانبی در زوایای مختلف کاهش می یابد. با افزایش فرکانس فاصله زمانی قطع و وصل جریان کاهش یافته و در نتیجه اثربخشی لحظه ای نیز دارای تغییرات کندتری نسبت به فرکانس های پایین تر است. نسبت دمش 0/5 به نسبت دمش 0/75 و 1 در تمامی زوایا و فرکانس ها بیشترین اثربخشی را داشت.
    کلیدواژگان: خنک کاری لایهای نوسانی موج سینوسی زاویه تزریق مدل توربولانسی sst komega فرکانس
  • سیدحمیدرضا حیدری، برهان بیگ زاده* صفحات 201-209
    ست رباتیکی انسان نما به دلیل گستره کاربرد از جمله اکتشافات فضایی، پزشکی، نظامی و غیره همواره یکی از موضوعات مورد علاقه محققان در چند دهه اخیر بوده است. این مقاله در زمینه طراحی مکانیزم راندن انگشتان پنجه های رباتیکی و همچنین انگشتان اگزواسکلتون طرح ریزی و به گونه ای طراحی شده است که علاوه بر سبک و قابل حمل بودن بتواند حرکاتی مشابه انگشت دست انسان را انجام دهد. در این راستا، مطالعه ای روی آناتومی انگشت دست انسان بالغ و سینماتیک آن قبل از توضیح و اجرای طرح پیشنهادی انجام گرفته است تا به وسیله آن روابط موجود بین بندهای دیستال، میانی و پروگزیمال انگشت دست استخراج شود. در گام بعد، تئوری و روابط ریاضی حاکم بر محل استقرار غلاف ها و تاثیر آن روی زاویه خمشی مفاصل براساس مکانیزم کوپل کننده ارایه و بیان شده است. در مرحله ی بعد، با توجه به توابع به دست آمده در بخش سینماتیک و روابط ریاضی سیستم کوپل کننده یک مدلی از انگشت رباتیکی با خصوصیات مطرح شده در نرم افزار آدامز مدل سازی شده است. در گام بعد پس از لینک کردن این نرم افزار با نرم افزار متلب نتیجه حاصل از روابط موجود بین مفاصل انگشت شبیه سازی شده استخراج و بحث شده است. در گام آخر با توجه به نتایج شبیه سازی نمونه ای با استفاده از پرینتر سه بعدی مطابق با مکانیزم پیشنهادی ساخته و ارایه شده است.
    کلیدواژگان: اگزواسکلتون، مکانیزم کوپل کننده، تاندون، غلاف، نرم افزار آدامز
  • طاهر ازدست* ، رزگار حسن زاده صفحات 211-222
    مروزه فوم های پلیمری به دلیل خواص منحصر به فردشان توجهات ویژه ای را در جوامع علمی و صنعتی به خود اختصاص داده اند. از جمله این خواص می توان به نسبت استحکام به وزن بالا، عایق حرارتی بسیار عالی، عایق صوتی و خواص مکانیکی خوب آنها اشاره کرد. یکی از اهداف تحقیقات روز دنیا در زمینه فوم های پلیمری، افزایش چگالی سلولی و همراستا با آن کاهش اندازه سلولی این مواد است. محققان نشان داده اند که با افزایش چگالی سلولی/کاهش اندازه سلولی می توان به خواص فوق العاده فوم های پلیمری از جمله خواص فوق عایق حرارتی دست یافت. در تحقیق حاضر پس از معرفی مهم ترین روش های فرآیندی تولید فوم های پلیمری (روش های توده ای، اکستروژن و قالب گیری تزریقی) مرحله هسته زایی سلولی که مهم ترین پروسه در دست یابی به چگالی سلولی بالا/اندازه سلولی پایین است به صورت مفصل بررسی شده است. در ادامه مهم ترین تحقیقات روز دنیا در زمینه فوم های پلیمری که در آنها محققین به بالاترین چگالی های سلولی/کمترین اندازه های سلولی دست یافته اند، معرفی شده اند. بررسی های صورت گرفته نشان می دهد که چشم گیرترین نتایج بین روش های فرآیندی متعلق به روش توده ای است. همچنین از بین راهکارهای افزایش چگالی سلولی/کاهش اندازه سلولی، استفاده از عوامل هسته زا، افزایش حلالیت گاز داخل پلیمر و استفاده از نانوذرات را می توان به عنوان کارآمدترین راهکارها به منظور دست یابی به ساختارهای میکروسلولی و نانوسلولی معرفی کرد.
    کلیدواژگان: فوم پليمري هسته زائي سلولي روش هاي فرآيندي چگالي سلولي اندازه سلولي
  • مجید سبک روح، محمدرضا فراهانی* صفحات 223-228
    وجود تنش های پسماند باعث کاهش مقدار تنش طراحی مجاز در خطوط انتقال گاز می شود. در این مقاله ابتدا دو قطعه لوله فولادی X70 با قطر 56اینچ به روش دستی جوشکاری شد. سپس آزمون تجربی کرنش سنجی سوراخ برای ارزیابی توزیع تنش های پسماند در این اتصال انجام شد. در ادامه، شبیه سازی المان محدود فرآیند جوشکاری برای ارزیابی دقیق توزیع تنش های پسماند در این اتصال انجام شد که نتایج آن با مقایسه با نتایج تجربی صحه گذاری شد. نتایج کیفی به دست آمده به میزان مناسبی با نتایج آزمایشگاهی همخوانی دارد. نتایج شبیه سازی (با اختلاف 15% نسبت به نتایج تجربی) حداکثر تنش پسماند را در راستای محیطی درز جوش خارجی لوله ارزیابی نمود. نتایج تجربی نشان داد که حداکثر تنش پسماند کششی در مرکز ناحیه جوش و در راستای محیطی سطح خارجی لوله به وجود آمده است. همچنین حداکثر تنش پسماند فشاری در راستاهای محیطی و محوری سطح داخلی لوله در منطقه متاثر از حرارت جوش قرار دارد. تغییرات تنش های پسماند محیطی در سطوح داخل و خارج لوله رفتارهای مشابه داشته و این تنش ها در مرکز ناحیه جوش به صورت کششی است. اما با فاصله گرفتن از مرکز ناحیه جوش رفتاری متضاد (در سطح خارج لوله به صورت کششی و در سطح داخل آن به صورت فشاری) مشاهده شد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی، تنش های پسماند، جوش سر به سر لوله، کرنش سنجی سوراخ، لوله انتقال گاز
  • احمدرضا قاسمی* ، حامد خبازکاشانی صفحات 229-236

    در این تحقیق، تحلیل اثرات سوراخ دایره ای و سیکل حرارتی روی خواص مکانیکی در چندلایه های کامپوزیتی پایه پلیمری تقویت شده با ذرات نانو مطالعه شده است. ابتدا نانولوله های کربنی چندجداره با درصد وزنی نانوذرات برابر با 0/1% وزنی نانوکامپوزیت به رزین اپوکسی ML506، اضافه می شود. برای همگن سازی نانوذرات در رزین اپوکسی، ابتدا به مدت 30دقیقه از همزن مغناطیسی استفاده می شود تا به صورت نسبی ذرات در رزین همگن شود. سپس محلول به دست آمده به مدت 40دقیقه در دستگاه آلتراسونیک قرار داده می شود تا محلول رزین و نانوذرات کاملا همگن شود. رزین حاصل با الیاف شیشه و چیدمان متقارن و متعامد ]s902/02[، تقویت شده و نمونه های نانوکامپوزیتی به روش چیدمان دستی ساخته می شوند. در این پژوهش، نمونه های سوراخ دار به قطر های2 و 4میلی متر مطالعه و تحلیل شده است. برای مطالعه سیکل حرارتی روی نمونه های نانوکامپوزیتی سه سطح تعداد چرخه حرارتی شامل صفر، 180 و 360 سیکل چرخه حرارتی مورد بررسی قرار گرفته اند. نمونه ها در محدوده دمایی صفر تا 100درجه سانتی گراد تحت تاثیر بار حرارتی نوسانی قرار گرفته و پس از پایان سیکل حرارتی، نمونه ها تحت آزمون کشش قرار گرفته اند. با استفاده از آزمون کشش مدول الاستیک و استحکام شکست برای سیکل های حرارتی متفاوت و قطر سوراخ های مختلف مورد مقایسه قرار گرفته اند. استحکام شکست نمونه های نانوکامپوزیتی با افزایش تعداد چرخه سیکل حرارتی تغییر قابل توجهی نداشته است اما افزایش قطر سوراخ، استحکام شکست را کاهش داده است. مدول الاستیک نیز برای تمام نمونه ها با افزایش سیکل حرارتی دارای تغییرات اندک بوده است. همچنین یک مدل رگرسیون با استفاده از نرم افزار MINITAB برای استحکام و مدول الاستیک بر حسب تعداد سیکل و نسبت قطر به پهنا به دست آمده است.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت| سیکل حرارتی| تمرکز تنش| تنش نقطه ایی
  • مهدی حسن زاده* ، سینا کاشانی صفحات 237-246
    در این مقاله روش متغیرهای مختلط توسعه یافته برای تحلیل حساسیت مرتبه اول و دوم در مسایل جریان سیال معرفی می شود. برای حل معادلات ناویر- استوکس از روش المان محدود بهره گرفته و روش متغیرهای مختلط روی آن پیاده می شود. در روش متغیرهای مختلط از گام مختلطی که فقط شامل قسمت موهومی است استفاده می شود ولی در متغیرهای مختلط توسعه یافته از گام مختلطی که شامل قسمت موهومی و قسمت حقیقی است برای حصول کارآیی بالاتر استفاده می شود. در محاسبه حساسیت مرتبه اول نتایج وابسته به اندازه گام نیستند ولی در حساسیت مرتبه دوم نتایج حساسیت وابسته به اندازه گام هستند و ناگزیر باید برای حصول دقت بالاتر از فرمول های توسعه یافته استفاده کرد. روش ارایه شده ابتدا برای یک مساله با حل دقیق اعتبارسنجی شده و نرخ همگرایی مورد بررسی قرار می گیرد و سپس برای جریان یکنواخت از روی یک سیلندر استوانه ای به کار گرفته و سرانجام نتایج با روش تفاضل محدود مقایسه می شود. نتایج نشان می دهد که محدوده طول گام همگرایی حساسیت مرتبه دوم در روش متغیرهای مختلط توسعه یافته نسبت به روش متغیرهای مختلط دوبرابر شده و تا 12-10 می توان آن را کاهش داد. این یعنی کارآیی روش ارایه شده افزایش یافته است. روش معرفی شده برای طیف وسیعی از مسایل با پارامترهای ساده و پیچیده قابل کاربرد است.
    کلیدواژگان: تحلیل حساسیت مرتبه اول و دوم روش اعداد مختلط توسعه یافته معادلات ناویراستوکس روش المان محدود
|
  • H. Ramezannejad Azarboni , H. Keshavarzpour Pages 1-9
    In this study, based on the nonlocal nonlinear Euler-Bernoulli beam model, the primary and superharmonic resonance of a single carbon nanotube (CNT) resting on a viscoelastic foundation under the magnetic axial loads and temperature as well as transverse harmonic forces was investigated. Using Galerkin approximation along with the trigonometric shape functions, the nonlinear partial differential governing equation is reduced to nonlinear ordinary differential equation. The frequency response of the single walled CNT is derived by implementing the multiple time scale method for the primary and superharmonic resonances. The effects of surface elasticity, change in temperature, magnetic field and the length-to-outer diameter aspect ratio on the frequency response of CNT in the cases of primary and superharmonic resonances were analyzed. The results show that the nonlinearity according to considered geometrical and mechanical parameters in this study, may cause unpleasant jumping phenomenon accompanied by unstable region in the frequency response. In addition to the surface elasticity, magnetic field, smaller temperature changes, as well as larger aspect ratio have positive effects on weakening the jumping phenomenon and extending the stability level of single walled CNT.
    Keywords: Single walled carbon nanotube Surface elasticity Magnetic field Frequency response Jumping phenomenon
  • S. Khajepour, M. Ameri Pages 11-19

    In this research, the effect of using two solar fields in a solar thermal power plant was evaluated. The average price of natural gas in the last decade was 3.5 dollar/MMBTU. Due to the complexities of the solar power plant, two methods were introduced to optimize the area of the solar fields. Then, for further evaluation of the solar power plant with two distinct solar fields, the plant was examined for two natural gas prices of 3.5 and 9 dollar/MMBTU. The results of the study show that the use of two separate solar fields to produce high pressure steam turbines and low pressure over the use of a solar field reduces the cost of generating electricity. Although each solar field must produce different energy quantities, and the area of each of the fields is different, the size of the field coefficient of the field was the same for both solar fields.

    Keywords: Hybrid systems LFR solar collector solar thermal power plant
  • R. Ghajar , M. Hajimohamadi Pages 21-28
    In the different applications of thin plats in engineering industrial, some holes are created in the structure that can have different shapes such as circular, elliptical, and quasi-square. When the plate is subjected to loading, stress concentration around the hole causes the crack initiation in these areas that can results in a catastrophic failure. In this paper, mode II stress intensity factor (SIF) for two unequal aligned cracks emanating from a circle or a quasi-square hole in an infinite plane was investigated. The complex variable theory of Muskhelishvili and conformal mapping method were used. To obtain mapping function, Schwarts Christoffel integral was combined with some simple mapping functions. Accordingly, a new mapping function is presented and approximated to the sum of series expansion. Using this approximate mapping, SIF is calculated with high accuracy. Surfaces of the cracks and hole are traction-free. The plane is subjected to the pure shear at infinity. The analytical results are in good agreement with the literature. The obtained stress intensity factors have good accuracy for small cracks. The equation presented in this paper is applicable to the length of the different cracks and calculates the intensity coefficients of mode II for very small cracks with high accuracy. Results show that the shape of the hole is important only for the small cracks
    Keywords: Analytical solution| Stress intensity factor| quasi-square hole| Unequal cracks
  • H. Moallemi, M. Kharati, Koopaee Pages 29-41

    Appropriate changes to the blade tip pattern can effectively improve fan performance. In this research, the effect of two blade tip patterns and speed variation on aerodynamic performance of a ducted axial-flow fan was numerically investigated. In order to ensure the accuracy of the solving method, numerical results were compared with the experimental data from wind tunnel of the NACA Propeller-Research Center. Numerical results show that both the coefficients of pressure and torque increases with the appropriate groove at the tip of the blade. But due to the higher rate of increase in the coefficient of pressure than that of the torque, aerodynamic efficiency has also increased significantly. This increase has been observed in both patterns and in all operational speed of the fan. But, the increase in aerodynamic coefficients had rising trend up to 3000 rpm and, then, declined. The results determine the best pattern for the tip of the blade. In fact, the structure of the groove is such that it traps a rotating airflow with high kinetic energy at the tip, and this vortex, like a barrier, prevents air leakage. This causes reduction in losses due to mixing of the leakage flow and passage flow. With increasing fan rpm, the generated vortexes in tip groov are amplified, which, in addition to a further decrease in the leakage flow rate from the tip region, increases the viscosity and turbulence losses in the area.

    Keywords: Axial flow fan Tip vortex Blade tip pattern speed variation Aerodynamic performance
  • M. Nouri Khajavi , Gh.R. Bayat Pages 43-52
    An accurate estimation of the state of charge is necessary not only for optimal management of the energy in the electric vehicles (EV) and smart grids, but also to protect the battery from going to the deep discharge or overcharge conditions that degrades battery life and may create potentially dangerous situations like explosion. Despite the importance of this parameter, the state of charge cannot be measured directly from the battery terminals. In this research, an electric equivalent circuit model is simulated in the Simulink environment with two RC networks. This model has the advantage of providing a quick test for the extraction of parameters and dynamic characteristics of the battery model, but is not suitable for on-line applications in an EV. This is why algorithms need to be developed to estimate the SOC of the battery pack and the individual cells based on the measured data of each one. In this paper, for the validation of the neural network, a discharge rate of 0.6A and in the adaptive neuro fuzzy inference system (ANFIS) network, the discharge rate of 0.8, 0.1, and 0.45 was used. The comparison of ANFIS method with the neural method in this study showed that the ANFIS method is more accurate in estimating the state of charge and correlates the experimental points and the output of the network , so that ANFIS error in some states of charge is less than 2%.
    Keywords: Lithium-ion battery | State of charge| Battery Management System |ANFIS| ANN
  • Gh.A Sheikhzadeh , M. Nazififard , R. Maddahian , Kh. Kazemi Pages 53-62
    Today, increasing the efficiency and optimization of energy systems in terms of economic and environmental conditions is of particular importance. So far, several methods have been proposed to increase the heat transfer in thermal systems, including the use of nanofluids and types of fluid flow turbulators. In this research, the application of both nanofluid and twisted tape to improve the heat transfer coefficient were numerically investigated. Different turbulence models were used to simulate fluid turbulence. The results showed that increasing the nanoparticle volume fraction, reducing the twisting ratio, and increasing the Reynolds number resulted in an increase in heat transfer. By reducing the twisting ratio from 15 to 5, the heat transfer rate increases from 8-16%. With rising Reynolds number from 10,000 to 20,000, maximum temperature differences decreases by 4.5%. Moving downstream of the flow, the difference between the maximum temperature of the sections decreases. Increasing the heat transfer and intensifying the effects of the twisted tape to downward are the reasons for this decline.
    Keywords: Tube with twisted tape Nanofluid Turbulent flow Forced convection heat transfer Two-phase Eulerian-Lagrangian model
  • H. Mozaffari , A. Nahvi Pages 63-74
    Regarding the growing development of traffic perception systems, advanced driver assistance systems play a significant role in improving automotive safety. They should be able to guide intelligent vehicles through complicated driving scenarios. The complex nature of the driving process results in complicated control engineering methods. Modeling driver behavior based on psychological concepts would simplify the driving logic and human-machine interaction. In this research, psychological concepts and tire force limitations are formulated based on vehicle kinematics and kinetics as a function of speed and curvature. A multi-objective cost function is defined based on psychological concepts and tire force limits. The speed and the curvature, at which the cost function is minimal, are selected as the decided values. Saturated proportional controllers set the vehicle speed and path curvature on the decided values by adjusting the steering angle of the front wheels, accelerator pedal position, and brake force. The model performance is evaluated by a complicated driving scenario, which includes travelling in the same and opposite directions, presence of obstacles with different sizes and speeds, and high curvature paths. The model avoids face-to-face collisions with a time-to-collision close to 0.72 s. Also, it can avoid obstacles in tight spaces as narrow as 30 cm. Simulation results indicate that the proposed driver model performs safely at the presence of moving obstacles and tight spaces
    Keywords: Advanced driver assistance system modelling the driver behavior multi-objective driver decision making
  • Sh. Abolhasani , F. Fallah , Javad Akbari Pages 75-83
    By increasing the level of public awareness, more recyclable and natural materials are used. The aim of this research was to fabricate natural fiber reinforced composites and to investigate the effects of fiber length (5mm and 9mm), fiber mass percent (5%, 10%, 12.5%, and 15%), and fiber surface treatment on tensile, flexural, and water absorption properties of the fabricated composite. The experiments were designed, by the Taguchi method. In this research, epoxy resin and kenaf fiber have been used. Tensile, flexural and water absorption tests were performed on the samples. The highest values were 37.67 MPa for tensile strength, 4.94 GPa for tensile modulus, 31.78 MPa for flexural strength, and 6.05 GPa for flexural modulus. The lowest percentage of water absorption was 0.3%. Alkali treatment improved tensile, flexural, and water absorption properties. The optimum of fiber mass percent was 12.5% to maximize tensile strength, tensile modulus, and flexural strength, 10%to maximize flexural modulus, and 5% to minimize water absorption. Except for the tensile modulus, the effect of fiber length on the mechanical properties of the composite is observed to be less pronounced than the other two factors. To maximize the tensile modulus, the fiber length is better to be 9 mm. In this study, the values obtained for the tensile strength and tensile modulus of the fabricated composite are more than the ones in the previous works. Finally, the strength and tensile modulus obtained experimentally were compared with the ones obtained via two micro-mechanical models, modified rule of mixture, and modified Halpin-Tsia model
    Keywords: Composite|Mechanical Properties|Kenaf Fiber|Epoxy|Micromechanical Models
  • H.R. Hajibagheri, A. Heidari, R. Amini Pages 85-94

    Determining yield and tensile strengths is of utmost importance for engineers in identifying and examining the mechanical properties of pipelines. However, performing a tensile test requires sampling and is, therefore, time-consuming. Thus, it is essential to use an accessible and convenient parameter in order to investigate the relationship between yield and tensile strengths. Hardness can prove to be the parameter we are seeking. The present study used 10 gas transmission pipelines (grade X70, straight seam welded, outer diameter: 1422.2mm, and thickness: 15.9mm) in order to perform chemical analyses, impact tests (base metal, weld, HAZ), microstructural examinations, using an optical microscope, indentation hardness tests (base metal, weld, HAZ), and tensile tests. The minimum, maximum, mean, probability density function, and standard deviation of hardness, yield strength in base metal, and tensile strength in weld and base metal were obtained and compared with API 5L standard. The data were used to determine the relationship between strength and hardness. The results prove to be a reliable measure in order to estimate the strength of base metal in pipelines, which reduces the costs and the time needed in order to achieve an optimal strength.

    Keywords: Pipe line| API X70| Hardness| Yield strength| Tensile strength
  • Sh. Yahyaei, M. Zakerzadeh, A. Bahrami Pages 95-104

    The dynamic response of shape memory alloy (SMA) systems and structures often exhibits a complex behavior due to their intrinsic nonlinear characteristics. The key characteristics of SMAs stem from adaptive dissipation associated with the hysteretic loop and huge changes in mechanical properties caused by the martensitic phase transformation. These exceptional properties have attracted attention of many researchers in various engineering fields from biomedicine to aerospace. One of the possible responses that may happen in SMA structures is the chaotic response, which can lead to a massive change in the system behavior. Moreover, such a system is highly sensitive to initial conditions. Therefore, its analysis is essential for a proper design of SMA structures. The present article discusses nonlinear dynamics and chaotic behavior in a one-degree-of-freedom (1DoF) oscillator connected to SMA at constant working temperature and pseudo elastic region. Equation of motion is formulated, using the Brinson constitutive model. Combination of structural equations of SMA and dynamical and kinematic relations, as well as forth-order Runge-Kutta scheme are employed to solve the equation governing the oscillator motion. Free and forced vibrations under the influence of harmonic stimulation force and in a wide range of excitation frequencies are presented in the form of various numerical examples. Different tools for detecting chaos, including, phase plane, time response, frequency response, Lyapunov exponent, and Poincare map are used to determine the type of motion. Numerical simulations demonstrate a wide range of periodic, quasi periodic, and chaotic responses for certain values of excitation frequencies, which is a reason for the proper understanding of the behavior of these systems.

    Keywords: Shape memory Alloy 1DoF Oscillator Nonlinear Dynamics Chaos
  • E. Shahbeiki , F. Fatehi Sichani , S. Rahnama Pages 105-113
    Nowadays, due to mechanical, physical, thermal, electrical, and vibration properties, metallic multilayer rods have specific applications in industry. Bimetallic rods made from layers with two different materials have been considered by manufacturers in recent years for simultaneous use of the properties of several materials in a single work piece, such as high strength, corrosion resistance, wear resistance, and improved stress distribution. In this research, the tensile test was performed on steel wire and stainless steel pipes to obtain the stress-strain curve of each sample. Wire drawing dies have been used to make bimetallic rods. Then, two samples of the bimetallic rod were made by swaging with the reduction ratio of 9.75% and 21%. Samples were cut by wire cut machine after production. For interlayer strength testing, dies were designed based on the punch method. The test results were used to calibrate the parameters of the adhesive element in the software. The simulation was performed, using Ansys 17.0 software. Then the results were compared with experimental results. The effects of reduction ratio, internal diameter, sample length, and clad thickness were investigated. The experimental results were in good agreement with the simulation results. By increasing the reduction ratio, the force required for the separation of the two layers has increased, resulting in increased bonding strength between layers
    Keywords: Bonding Strength| Punch Method| Numerical Simulation| Bimetallic Rod| Cohesive Zone Element
  • A. Rouhollahi , M. Azmoun , M. Tale Masouleh , A. Kalhor Pages 115-123
    This article investigated design and construction of a 4-DOF delta parallel robot’s components and additionally inverse kinematics and kinematics control of the robot. The initial and final version of the robot based on existing needs, the addition of gearboxes due to the low torque of motors, and flange transformations to connect the gearbox to the robot's base were also discussed. In the following, by simulating the robot in MATLAB software, the integrity of the inverse kinematic equation of the robot was investigated. In the other part, the design of the kinematic control in the joint space was discussed and the results were plotted in the graphs for a z-direction. By designing a suitable robot controller, tracing the desired path and comparing its results with other controllers become possible. By designing a conveyor for the robot and equipping it with a camera, detecting the objects that the robot moves them become possible with image processing. For the purpose of picking and placing the objects, the robot's end effector is equipped with a controlled suction. The results, through which the paths crossed, showed the designed PID controller for the robot was working correctly and the desired path was followed with small error.
    Keywords: Delta robot| Inverse kinematics| Controller designing| Simulation| Image processing
  • M. Taheri Pages 125-135
    Critical force and time are the two important output parameters in nanomanipulation of different particles. Various input parameters affect the critical force and time, among which dimensional parameters and velocity can be considered the most important ones. To accurately calculate the critical forces and time of the manipulation requires careful analysis of the effect of various input parameters. One of the new methods in affecting the sensitivity analysis of input parameters on problems are statistical sensitivity analysis methods, one of the most accurate methods of which is the Sobol method. Previously, research on the influence of various parameters on the 2D manipulation has been done. In this paper, for the first time, using Sobol statistical sensitivity analysis method, effects of various dimensional parameters, including length of cantilever, width of cantilever, thickness of cantilever, height of tip, the speed in direction of the x and y-axes, radius of the particle, radius of the tip needle, and length of particle have been studied on 8 output parameters, including critical force of sliding along the x-axis, rolling around the x-axis, sliding along the y-axis, rolling around the y-axis, and critical time of sliding along the x-axis, rolling around the x-axis, sliding along the y-axis, and rolling around the y-axis in 3D manipulation. The final obtained results demonstrate that “cantilever thickness” and “cantilever length” are the most influential parameters on critical forces, and “tip height” and “cantilever thickness” are the most influential ones on critical times.
    Keywords: 3D nanomanipulation| Critical force, time| Sensitivity analysis| Sobol statistical method| Carbon nanotubes
  • M. Salehi , A. Musavi Pages 137-141
    Considering the hazards of noise pollutions and their increasing trend, nowadays, sound insulations are of the utmost importance. Some available insulating blankets in the market are made of foam and absorb moisture, while the other types of common insulations are fragile and vulnerable. Most of the insulations cannot be used in available construction materials and decrease the beauty of atmosphere. The insulations, which do not have the mentioned problems, are expensive. The current study aims at introducing an insulation, which does not have these problems and resists moisture at a reasonable price. This insulation is made of natural rubber and polyester fibers. It has a considerable flexibility and can be combined with other construction materials. In this experimental study, different samples of one-layer and two-layer natural rubbers with 2.2 mm thickness for each layer were produced with and without fibers in compression molding method. They were tested in various frequencies and compared with the results of common XPS sound insulation. Each of the samples had a good performance in a specific frequency. All samples exhibited an acceptable behavior compared with their peers in the market. Each of the samples performed better at a certain frequency. In conclusion, the best performance is related to the two-layer rubber sample with fibers and the present insulation in the market is in the second rank.
    Keywords: natural rubber| polyester fibers| sound insulation| frequency
  • T. Azizzadeh, M.S. Safizadeh Pages 143-149

    Pulsed eddy current (PEC) technique is commonly used for the detection of sub-surface defects in electrically conductive metals. However, due to the limited penetration depth of eddy currents, the detection of sub-surface defects in ferromagnetic metals is limited while using PEC technique. In order to extend the application of PEC technique for the detection of sub-surface defects in ferromagnetic metals, the penetration depth of eddy currents needs to be increased. For deeper penetration of eddy currents in the material, magnetic saturation of the tested specimen is a useful solution. In magnetic saturation state, the magnetic permeability of the ferromagnetic metal is decreased and stabilized and, as a result, the penetration depth of eddy currents is increased. In this paper, the performance of the PECT for detection of sub-surface pitting defects in the magnetized ferromagnetic specimen has been investigated through finite element modeling (FEM) and experimental studies. The tested specimen is a 10mm-thick steel plate, in which sub-surface pitting defects with various depths have been modeled. A probe consisting of a driver coil, a pickup coil, and a ferrite core is used to measure the time-varying PEC signals. Then, the time domain features of the differential PEC signals are extracted and used to detect the sub-surface pittings. The results indicate that PEC technique together with magnetization can effectively detect sub-surface pitting defects.

    Keywords: Finite element modeling Time-varying signals Pitting Pulsed eddy current Magnetic saturation
  • M. Maleki Varnoosfaderani, A. Dashti Rahmatabadi , A.A. Dehghan Pages 151-157
    In recent years, due to the increase in the speed of rotary machineries, demands for enhanced lubrication and bearing design to overcome this challenge has increased. To satisfy these need, researchers have proposed additive contained lubricants such as Nano-lubricants and bearings with different designs such as noncircular lobed bearings. In this article, effects of preload and aspect ratio on static performance of noncircular lobed journal bearings of finite length lubricated with lubricant containing TiO2 Nano-particles for particle volume fraction of 0.01 are studied. Using finite element method, the steady-state film pressure is obtained by solving the modified Reynolds equation based on the Nano-lubricants and Couple Stress model theories. With the help of film pressure, attitude angle, friction coefficient, friction force, and side leakage of noncircular lobed journal bearings are obtained. The results show that using lubricants containing TiO2 Nano-particles can enhance the performance of static characteristics of two, three, and four lobed journal bearings. According to results, increase in preload and bearing length will increase load carrying capacity noncircular lobed bearings. Based on results, choosing proper design parameters can have great impact on static performance of noncircular lobed journal bearings.
    Keywords: Noncircular Bearing Nano-Lubricants Static Performance TiO2 Nano-Particles Couple Stress Model
  • M.R. Shabgard , A. Gholipoor, M. Mohammadpourfard Pages 159-169
    In this investigation, finite element method was used to model single discharge of ultrasonic vibrations and magnetic field assisted electrical discharge machining (MUEDM) process. Regarding good correlation between theoretical recast layer thickness obtained by process modeling and experimental recast layer thickness obtained by experiments with maximum error of 8.6%, the developed numerical model was used to find the temperature distribution at workpiece surface and predict the created craters dimensions on workpiece surface. The influences of applying ultrasonic vibrations to tool electrode simultaneous with applying external magnetic field around gap distance of electrical discharge machining (EDM) process, on plasma flushing efficiency, recast layer thickness and created craters dimensions were found by numerical and experimental analysis. The experimental and numerical results showed that applying magnetic field around gap distance and ultrasonic vibrations to tool electrode, simultaneously, at EDM process increases plasma flushing efficiency and decreases recast layer thickness. Also, applying magnetic field around gap distance and ultrasonic vibrations to tool electrode, simultaneously, at EDM process, leads to higher depth and volume of created craters on machined surface and lower craters radius.
    Keywords: Electrical discharge machining Ultrasonic vibrations of tool External magnetic field Numerical analysis
  • A.H. Bolandi Kashani, M.H. Nobakhti , M. Khayat Pages 171-179
    Shan-Chen model is the most common model for simulation of multiphase flows using lattice Boltzmann method. The entire multiphase Lattice Boltzman models are limited to regimes, where the temperature dynamics are either negligible or their effects on the flow are unimportant. The entire multiphase LBE models are limited to regimes where the temperature dynamics are either negligible or their effects on the flow are unimportant. The multiphase isothermal lattice Boltzmann equation (LBE) model and single phase thermal LBE (TLBE) model were described. In this research, by combining these two models, the thermal two-phase LBE model was proposed. The coupling of the two models is through a suitably defined body force term. Due to the external nature of this coupling, the new model will have the same stability as the isothermal two-phase model. For this purpose, the scalar thermal model was initially neutral and, then, the Shan-Chen model was expressed in homogeneous state. Also, droplet falling on a heated solid surface and positioning droplet on heated solid surface in different Rayleigh and Reynolds number and different diameter size of droplet were considered. Results show that the temperature in the multiphase flow, as a barrier, delays achieving a stable state, and the fake speed created at the interface area in the temperature field also affects.

    Keywords: Lattice-Boltzmann method , Shan-Chen model, Thermal Multiphase flow , Droplet on heated solid surface
  • B. Zarei, S.H. Bathaee, M. Taheri*, M. Momeni Pages 181-190
    Nanotechnology deals with objects and materials in nanometer scale and it is being expanded in the field of materials tools and systems. Nowadays, human knowledge in nanotechnology is going through a commercializing path in order to provide more services. Living creatures are built of cells with 10 μm size.  Some nanoparticles application in biology and medicine include drug and gene delivery, tissue engineering, and tumor destruction with heat. These procedures, which are done with nanoparticles manipulation, have two specific phase in general; in phase one, the amount of critical force and time are calculated based on dimensional and peripheral parameters. Now, it is tried to calculate nanoparticles displacement and velocity during the process in the phase two of nanoparticles manipulation. Also, in this paper, nanoparticles displacement and velocity were investigated in two dimensional space, using three main friction model namely coulomb, Hk, and lugre in phase two of nanoparticles manipulation. According to the results of this project, maximum speed and displacement was obtained, using lugre friction model and the minimum amounts in coulomb model. Also, with particles radius increase, displacement and velocity were reduced; this effect is engendered even without considering friction factor. Correspondingly, considering accuracy and validity, the coulomb model was the least accurate model and lugre was the most accurate one and the HK model was placed between these two models.

    Keywords: Second phase of nanomanipulation , different friction models , Atomic Force Microscopy , Nano-technology
  • S.M. Hosseini Baghdad Abadi, S. Zirak*, M. Rajabi Zargar Abadi Pages 191-200
    In this paper, the effect of the angle of injection on the film cooling effectiveness with sinusoidal wave pulsation is investigated at various frequencies. Four angles of injection are selected at 20, 25, 30, and 35 degrees. The pulsed flow is investigated at 3 frequencies of 2, 50, and 500 Hz. Geometry was simulated in Gambit and numerical analysis was done by Fluent software. The SST k-ω model was used for modeling turbulence. The results showed that the injection angle between 20 and 25 degrees in the frequencies studied had the most film cooling effectiveness of the central and lateral line, especially in the areas far from the edge of the hole. Higher frequencies (500 Hz) increase the effectiveness of the film cooling at the lower initial distances of the hole. At far distances, the lower frequency (2 Hz) is the most effectiveness. As the frequency increases, the difference in the cooling efficiency of the central and lateral lines decreases at different angles. As the frequency increases, the interruptions of the flow-off and the flow-on are reduced, and as a result, the instantaneous effectiveness also has a slower variation than the lower frequencies. The blowing ratio of 0.5 had the most value in comparison with the blowing ratio of 0.75 and 1 in all angles and frequencies.
    Keywords: Pulsed Film Cooling Sinusoidal Wave Angle Of Injection sst k-omega Model Frequency
  • S.H. Heidary, B. Beigzadeh* Pages 201-209
    Anthropomorphic robotic hand has always been one of the interesting topics for researchers in recent decades due to its application range, including space exploration, medicine, military, etc. In this paper, a new plan is designed to drive exoskeleton fingers and by means of which the fingers can not only mimic human-like movements, but also be lightweight and portable. In this way, before implementation of the new plan, the anatomy of index finger and related kinematic were studied to give a hand to the extraction of angle relationships among distal, middle, and proximal phalanges. In upcoming step, theories, and mathematical relations about replacing sheaths and its influence on bending joints, based on the coupling mechanisms, were explained and applied clearly. Additionally, considering extracted relationships and equations in prior section, a new model of robotic finger with mentioned properties was simulated in MSC ADAMS software. In following step, after linking the software with Matlab, the results of the simulation and comparing them with human finger in the configuration and generation of humanoid movements were discussed. In the last step, according to simulation results, an example was constructed and presented, using a 3D printer in accordance with the proposed mechanism.

    Keywords: Exoskeleton , Coupling mechanisms , Tendon , Sheath , MSC ADAMS software
  • T. Azdast *, R. Hasanzadeh Pages 211-222
    Nowadays, polymeric foams have attracted special attention in scientific and industrial societies due to their unique properties such as high strength to weight ratio, excellent thermal-insulation, sound-insulation, and good mechanical properties. One of the main goals of the studies of polymeric foams is to increase the cell density and aligning with it, is to reduce the cell size of these materials. Researchers have shown that the extraordinary properties of polymeric foams such as superior thermal-insulation can be achieved by increasing the cell density/ decreasing the cell size. In this regard, firstly the most important processes for the production of polymeric foams (batch, extrusion, and injection molding processes) were studied in the present research. Then, cell nucleation stage as the most important process for achieving high cell density/ low cell size is studied in details. In the following, the most important researches in the field of polymeric foams were introduced in which, the highest cell densities/ lowest cell sizes were achieved. The investigations show that the most significant results (highest cell densities/ lowest cell sizes) are belonging to the batch process. Also, the use of nucleating agents, increasing the solubility of blowing agent into the polymer, and the use of nanoparticles are the most efficient solutions in order to achieve microcellular and nanocellular structures.
    Keywords: Polymeric foam Cell nucleation Processing methods Cell density Cell size
  • M. Sabokrouh , M.R. Farahani* Pages 223-228
    The weld residual stresses decrease the design stress in gas transportation pipelines. In this paper, two X70 steel pipes of 56 inch outside diameter were firstly girth welded. Experimental hole drilling test was conducted to evaluate the residual stress distribution in this joint. Then, the finite element simulation of the welding process was performed to evaluate the residual stress distribution precisely. The numerical results were verified by comparison with the obtained experimental measurements. The qualitative results achieved match properly with the experimental results. Simulation results (with a difference about 15% compared to experimental results) evaluated the maximum residual stress in hoop direction of pipe’s external weld metal. The experimental data showed that the maximum tensile residual stress was located on the center line of the weld gap on the pipe outer surface alongside with the pipe hoop direction. Moreover, the maximum compressive (hoop and axial) residual stresses occurred on the pipe inner surface in heat affected zone. The variations of the hoop residual stresses on the inner and outer surfaces of the pipe had similar trend with tensile distribution at the center line of the weld gap. However, these stresses showed different trends (tensile stress on the outer surface, and compressive stress on the inner surface) with distancing from the weld center line.
    Keywords: Simulation , Residual stress , Hole Drilling , Multi pass girth weld , Gas pipeline
  • A.R Ghasemi *, H. Khabaz Kashani Pages 229-236
    In this research, the analysis of the effects of circular hole and thermal cycle fatigue on the mechanical properties in multi-layer polymer composite reinforced with nanoparticles are investigated. First, multi-walled carbon nanotubes with 0.1% weight fraction of nanoparticles are added to the epoxy resin ML506. The. In order to homogenize particle in the resin, it is mixed with a magnetic stirrer for 30 minutes. The material is placed in an ultrasonic device for 40 minutes to homogenize the resin and nanoparticle completely. The resin reinforced with glass fibers constitute symmetric cross ply laminates stacking sequence [02/902]s, and nanocomposite samples are made with hand layup method. In this study, open-hole specimens with diameter of 2 and 4mm are investigated. To study the thermal cycles, nanocomposite samples of 3 levels of thermal cycles including 0, 180, and 360 cycles were investigated. The samples are exposed to a temperature range of 0 to 100oC. After that, the specimens undergo tensile testing. Using the tensile test, the modulus of elasticity and tensile strength are compared for the different thermal cycles and the diameter of the holes. By increasing the number of thermal cycles, the tensile strengths of nanocomposite samples are not significantly changed. Also, with increasing the diameter of the hole, the tensile strength is decreased. The elasticity modulus with increasing thermal cycles for all specimens have been minimal changes. Also, a linear regression model was developed, using MINITAB software for strength and elastic modulus in terms of number of thermal cycles and diameter to width ratio.
    Keywords: Nanocomposite| Thermal cycle| Stress concentration| Point Stress
  • M. Hassanzadeh *, S. Kashani Pages 237-246
    In this paper, extended complex variables method (ECVM) is presented in fluid flow problems for the first and second-order sensitivity analysis. The finite element method is used to solve the Navier-Stokes equations, and the complex variables method is implemented to it. In the complex variables method, a complex step that only includes the imaginary part is used, but in its development, it uses a complex step that includes both the imaginary part and the real part to achieve higher performance. In the first-order sensitivity calculation, the results are not dependent on the step size, but in the second-order sensitivity, the results of the sensitivity depending on the step size and inevitably the developed formulas should be used to obtain higher accuracy. The proposed method is first validated for a problem with a closed-form solution, and the convergence rate is investigated and, then, applied to a uniform flow past a cylindrical cylinder and, finally, the results are compared by finite difference method. The results show that the range of accuracy for second-order sensitivity in the extended complex variable method is doubled compared to the complex variable method and it can be reduced to 10-12. It means that the effectiveness of the proposed method has increased. The introduced method is applicable to a wide range of problems with simple and complex parameters.
    Keywords: First, second-order sensitivities analysis Extended complex variable method (ECVM) Navier-Stokes equation Finite element method (FEM)