فهرست مطالب

مجله مکانیک سازه ها و شاره ها
سال سوم شماره 1 (بهار 1392)

  • تاریخ انتشار: 1392/06/28
  • تعداد عناوین: 9
|
  • محمد علی مرادپور، سید حجت هاشمی، خلیل خلیلی صفحات 1-12
    جوشکاری زیر پودری از روش های مهم جوشکاری با نرخ رسوب بالا و کیفیت جوشکاری مناسب محسوب می شود که در جوشکاری ورق های ضخیم، مخصوصا جوشکاری لوله های قطور انتقال نفت و گاز و مخازن تحت فشار کاربرد زیادی دارد. در این روش تنظیم دقیق پارامترهای جوشکاری جهت نیل به جوشکاری با کیفیت بالا، از اهمیت زیادی برخوردار است. عموما تنظیم پارامترها بصورت سعی و خطا، با استفاده از مقادیر پیشنهادی سازندگان دستگاه و یا کتب فنی (مراجع جوشکاری) صورت می گیرد که روش دقیقی نمی باشد. در این تحقیق جهت پیش بینی دقیق هندسه ی گرده ی جوش، از منطق فازی استفاده شده است. بدین منظور آزمایش های عملی در شرایط مختلف جوشکاری بر روی ورق فولادی لوله های انتقال گاز از نوع API X65 انجام شد. سپس بر اساس اطلاعات تجربی بدست آمده، مدل فازی مطلوبی طراحی شد که ورودی های آن جریان، ولتاژ و سرعت جوشکاری و خروجی های آن عمق نفوذ جوش، پهنا و ارتفاع گرده ی جوش می باشد. نتایج این تحقیق نشان می دهد که مدل ارائه شده، می تواند با دقت مطلوبی هندسه ی گرده ی جوش را تخمین بزند. بر این اساس می توان در شرایط مشابه و کنترل شده، از این مدل با اعمال تغییرات مورد نیاز برای تنظیم عملی پارامترهای جوشکاری خط تولید لوله های فولادی استفاده کرد.
    کلیدواژگان: هندسه ی جوش، جوشکاری زیرپودری، فولاد API X65، منطق فازی
  • امین نارکی، پویان قابضی صفحات 15-32
    یک مسئله مهم برای طراحان مخازن تحت فشار، محاسبه تنشها وکرنشها با توجه به تاثیرات هر دو عامل فشار و دمای سیکلی می باشد. در تحقیق حاضر تحلیل مخازن تحت فشار کامپوزیتی جدار ضخیم چند لایه هیبریدی، که تحت اثر فشار سیکلی و دمای سیکلی داخلی قرار گرفته اند، مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا معادلات تنشها و کرنشهای نوسانی با استفاده از روش های تئوری و سپس تغییرات دما در جدار مخزن ناشی از اعمال دمای سیکلی داخلی،با استفاده از روش های تفاضل محدود محاسبه گردیده است. در ادامه تغییرات تنش و کرنش در جدار مخزن بر حسب زمان و تاثیر زاویه الیاف بر این تنش و کرنشها، تاثیر ضخامت مخزن و تعداد لایه ها و زاویه الیاف بر ظرفیت تحمل فشار و دما در حالت فشار استاتیکی و دمای حالت پایدار، مورد بررسی قرار گرفته و منحنی های فشار-دما با استفاده از تئوری «هافمن»، برای مخازن با لایه گذاری های مختلف از جنسهای برن-اپوکسی و گرافیت-اپوکسی ارائه شده است.
    کلیدواژگان: مخازن تحت فشار، کامپوزیت، فشار و دمای سیکلی، تنشهای حرارتی، منحنیهای فشار، دما
  • علیرضا شاطرزاده صفحات 33-42
    تحلیل پوسته های دورانی از جمله پوسته های استوانه ای و کروی بنابر کاربردشان در زمینه های مختلف مهندسی و صنایع پیشرفته از موضوعات مورد علاقه محققان می باشد. در طبقه بندی سازه ها، پوسته های کروی نازک با داشتن کاربردهای بسیار مهم در زمینه های مهندسی، از اهمیت بسزایی برخوردارند. همچنین مواد کامپوزیتی بدلیل مزایای سازه ای که در ذات خود دارند بسیار پر کاربرد می باشند. بنابراین مدل سازی ریاضی این قبیل سازه ها موضوعی مهم وپراهمیت می باشد. در این مقاله به کمک یک روش اجزاء محدود نیمه تحلیلی به بررسی ارتعاش آزاد پوسته های نیم کره کامپوزیتی دارای برش در راس پرداخته شده است. همچنین به بررسی تاثیر میزان زاویه برش در راس، زاویه الیاف و شرایط مرزی پرداخته شده است. برای بدست آوردن روابط کرنش از تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول (FSDT) استفاده شده است و نتایج حاصل با سایر مراجع مورد راستی آزمایی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: روش اجزاء محدود نیمه تحلیلی، پوسته کروی، برش در راس، فرکانس طبیعی، زاویه الیاف
  • بهروز رئیسی، شاپور گلبهار حقیقی، علی اکبر صفوی صفحات 43-54
    در این تحقیق، روشی جدید مبتنی بر تکنیکهای یادگیری تقویتی با تکیه بر روش تفاوت زمانی صفر در مبحث یادگیری تقویتی، برای حذف نویز صوتی به صورت فعال در سیگنالهای باند باریک ارائه گردیده است. برای پیاده سازی این روش مبتنی بر فیدبک، اطلاعاتی از دینامیک مسیر اولیه و ثانویه لازم نمی باشد و در نتیجه این روش نسبت به تغییر این پارامترها به صورت مقاوم عمل می نماید. حجم بسیار کم محاسبات ریاضی و حافظه بسیار اندک محاسبات، از دیگر مزایای روش پیشنهادی می باشد. بدین منظور در اولین گام با انجام تعاریف مناسب برای متغیرهای حالت، اعمال ممکن و سیگنال پاداش، مساله به یک مساله مناسب برای حل توسط یادگیری تقویتی تبدیل شده و با روش یادگیری کیو حل می گردد. در گام بعدی با استفاده از اطلاعات به دست آمده از مدل سازی در حوزه فرکانس، مساله ساده گردیده و با روش تفاوت زمانی صفر مساله حل خواهدگردید. آخرین مرحله پیشنهاد، یک روش چند سطحی می باشد که در این روش اخیر بدون نیاز به بالاتر بردن حافظه مورد نیاز می توان دقت را تا مقدار لزوم افزایش داد. عملکرد مناسب این روش و میزان بهبود روش چند سطحی نسبت به روش یادگیری کیو توسط شبیه سازی نشان داده شده است.
    کلیدواژگان: هوش مصنوعی، یادگیری تقویتی، حذف نویز به صورت فعال، سیگنال باند باریک، روش تفاوت زمانی صفر
  • محمد مهدی صفارزاده، علی اصغر عطایی صفحات 55-66
    در این مقاله، ابتدا روابطی جدیدی برای خمش ورق چند لایه ای دارای لایه های FGM به صورت تغییر خواص طبق قانونی توانی، به روش حل دقیق الاستیسیته سه بعدی مواد ناهمگن، ارائه می شود. با استفاده از تغییر خواص طبق قانون توانی و نمایی برای یک ورق 6 لایه ای تحت بار خمشی سینوسی و با استفاده از متغیرهایی شامل ثابت های رابطه تغییر خواص توانی و نمایی در هر لایه و همچنین ضخامت لایه ها، بر پایه حل دقیق، تابع هدف بهینه سازی توسط کد نویسی در نرم افزار متلب تعریف می شود. تابع هدف دارای دو هدف جرم و حداکثر تغییر شکل قائم ورق می باشد که باید حداقل شوند. قید بهینه سازی در تابع هدف، حداقل ضریب اطمینان تنشی موضعی است که باید همواره بزرگتر از یک باشد. سپس تابع هدف به وسیله شبکه عصبی مدل سازی می شود. در نهایت با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک چند هدفه با مرتب سازی غیرمغلوب بهینه سازی چند هدفه برای تابع هدف مذکور انجام می پذیرد. نتایج نشان می دهد که ورق با هسته نرم و رویه های سخت به طوریکه تغییر خواص در راستای ضخامت ورق پیوسته باشد، اهداف مورد نظر را بهینه تر می نماید.
    کلیدواژگان: حل دقیق خمش ورق چند لایه ای FGM، بهینه سازی خیز و جرم ورق، روش عصبی ژنتیک، جبهه پارتو
  • روح الله زنگانه، احمد احمدی صفحات 67-79
    اخیرا استفاده از مواد ویسکوالاستیک در بخش های مختلف مهندسی به دلیل خصوصیات فیزیکی و مکانیکی آنها افزایش پیدا کرده است. رفتار این مواد در استهلاک انرژی و میراکنندگی نیروهای زیاد و حدی باعث ایجاد علاقه در مهندسین جهت مطالعه و بررسی کاربرد این مواد گردیده است. در این مطالعه ارتعاش محوری میله ای با مصالح الاستیک و همچنین ویسکوالاستیک با وجود تکیه گاه مرزی و میانی ساخته شده از مواد ویسکوالاستیک مورد بررسی قرار گرفته است. خصوصیات مکانیکی مواد ویسکوالاستیک توسط مدل کلوین – ویت تعمیم یافته توصیف شده است. معادلات حاکم با روش اجزا محدود در حوزه زمان حل شدند و نتایج عددی به صورت تاریخچه جابه جایی در چندین مقطع و تاریخچه تنش در میله و تکیه گاه ها، تهیه و مقایسه ای جامع بین حالت های مذکور صورت گرفت و نشان داده شد که استفاده از تکیه گاه ویسکوالاستیک در میرایی و کاهش جابه جایی و ارتعاش میله بسیار موثر و کارآمد می باشد و می تواند موجب کاهش تنش و تغییرات آن با گذشت زمان در میله و تکیه گاه ها گردد.
    کلیدواژگان: ارتعاش محوری، تکیه گاه ویسکو الاستیک، روش اجزا محدود، مدل کلوین- ویت تعمیم یافته
  • علی آجیلیان ممتاز، انوشیروان فرشیدیان فر صفحات 81-94
    هدف از انجام پژوهش حاضر، بررسی پدیده ارتعاشات ناشی از گردابه ها و کاهش اثرات آن با بهره گیری از جسم کنترلی می باشد. به همین منظور ابتدا سیلندر استوانه ای شکل قرار گرفته بر روی بستر الاستیک و در معرض جریان یکنواخت سیال شبیه سازی می گردد. پس از مقایسه نتایج به دست آمده با سایر پژوهش های عددی و آزمایشگاهی مشابه و اطمینان از دقت و صحت نتایج، جسم کنترلی با سطح مقطع دایره ای و در 5 نسبت فاصله مختلف در پشت سیلندر اصلی قرار داده می شود و ضمن بررسی تاثیر آن بر ضرایب لیفت و درگ میانگین و ماکزیمم دامنه نوسانات در ناحیه Lock-in، فاصله بهینه قرارگیری سیلندر کنترلی تعیین می گردد. سپس به بررسی تاثیر تغییر الگوی قرارگیری و سطح مقطع جسم کنترلی، به منظور یافتن سطح مقطع بهینه پرداخته می شود. به همین منظور ابتدا تاثیر قرارگیری دو سیلندر کنترلی به صورت هم راستا و عمود بر جریان در فاصله بهینه بدست آمده مورد مطالعه قرار می گیرد. در انتها تاثیر استفاده از جسم های کنترلی با سطح مقطع های مختلف و غیردایروی که قطر هیدرولیکی برابر با سیلندر اصلی دارند، بررسی می گردد.
    کلیدواژگان: ارتعاشات، جسم کنترلی، گردابه، Lock، in
  • علیرضا فیوض، محمد صافی، عبدالمهدی عباسی صفحات 95-104
    تحلیل استاتیکی غیر خطی (پوش آور) به دلیل سهولت کاربرد و هزینه ی محاسباتی کمتر به عنوان جایگزینی مناسب برای روش تاریخچه ی زمانی غیرخطی معرفی شده است. روش های پوش آور مختلفی برای تحلیل سازه ها ارایه شده است که لازم است دقت و صحت آنها در ارزیابی پاسخ سازه های واقعی سه بعدی و نامنظم مورد بررسی قرار گیرد. در پژوهش حاضر، کارایی روش های رایج پوش آور در پیش بینی پاسخ قاب های سه بعدی بتن مسلح با استفاده از المان های غیرخطی نیرویی فیبری ارزیابی شده است. قاب هایی با درجات متفاوت نامنظمی در پلان با روش های پوش آور با توزیع بار ثابت، پوش آور با توزیع بار مثلثی معکوس، آنالیز پوش آور به هنگام شونده ی نیرویی مودال و آنالیز پوش آور به هنگام شونده نیرویی طیفی تحلیل شده و پارامترهای نیرو و جابجایی مختلف با نتایج تحلیل دینامیکی غیرخطی دو مولفه ای تحت شتابنگاشت های حوزه های دور و نزدیک گسل، مقایسه شدند. نتایج حاصل نشان می دهد گرچه رویکرد چند روشی می تواند تصویر بهتری از پاسخ سازه ای قاب های سه بعدی بتن مسلح ارایه دهد اما روش های به هنگام شونده بطور متوسط از موفقیت بالاتری در پیش بینی رفتار غیرخطی اینگونه سازه ها برخوردارند.
    کلیدواژگان: چند مولفه ای، پوش آور، ساختمان های نامنظم در پلان
  • محسن نظری، رسول محبی، محمدحسن کیهانی صفحات 105-119
    در این مقاله از روش شبکه بولتزمن در بررسی جریان جابجایی اجباری و انتقال حرارت سیال غیر نیوتنی توانی بین دو صفحه موازی که به صورت جزئی با محیط متخلخل پر شده، استفاده شده است. محیط متخلخل با موانع مربعی، با آرایش منظم ایجاد گردیده است که امکان بررسی جریان های پیچیده در مقیاس حفره را فراهم می کند. علی رغم استفاده زیاد از روش شبکه بولتزمن، بررسی انتقال حرارت با چیدمان موضعی ماده متخلخل و استفاده از مدل شبکه بولتزمن حرارتی از کارهای نو در این زمینه است. دو سیال توانی مختلف نازک شونده و ضخیم شونده، با سه آرایش متفاوت از بلوک های مربعی بین دو صفحه بررسی شده است. تاثیر اعداد رینولدز مختلف بر روی پروفیل های سرعت و دما و همچنین عدد ناسلت بررسی گردیده است. نتایج به خوبی حرکت جریان سیال و توزیع دمای داخل محیط متخلخل را نشان می دهد. همچنین گردابه های ایجاد شده در پشت موانع مربعی در داخل محیط متخلخل، برحسب عدد رینولدز نمایش داده شده و تاثیر آن بر انتقال حرارت مطالعه شده است. وجود موانع ثابت در دامنه محاسباتی به عنوان محیط متخلخل، باعث افزایش عدد ناسلت متوسط گشته و کاهش ضریب توانی و افزایش تعداد موانع باعث بهبود بیشتر انتقال حرارت می گردد.
    کلیدواژگان: سیال غیر نیوتنی، مدل توانی، روش شبکه بولتزمن، محیط متخلخل
|
  • Mohammad Ali Moradpour, Hojat Hashemi, Khalil Khalili Pages 1-12
  • Amin Naraki, Pouyan Ghabezi Pages 15-32
    A problem common to the pressure vessels’ designer and engineers is the evaluation of stresses due to the effect of both cyclic temperature and pressure. In this research، analysis of thick walled hybrid laminated composite pressure vessels subjected to both cyclic internal pressure and temperature، is investigated. At first، stress and strain equations by theoretical methods are evaluated and then the time dependent temperature distribution due to internal cyclic temperature within the wall of vessel using a numerical model basis of the finite difference technique is evaluated. Consecutively stresses and strains distribution versus time، effect of fiber angle on these stresses and strains، effect of vessel thickness and effect of layer number and fiber angle on pressure-temperature vessel capacity are investigated. Pressure-temperature curve is presented for static pressure and steady state temperature using Hoffman theory for vessel with different laminate boron-epoxy and Graphite-epoxy composites.
    Keywords: pressure vessel, composite, cyclic pressure, temperature, thermal stresses, pressure, temperature curve
  • Pages 33-42
    Nowadays growing interest is shown in structural design in different branches of modern technology. Hence various theories for analysis of shell-type structures are developed. The analysis of shells of revolution such as cylindrical and spherical shells for their applications in engineering fields،i. e.، aerospace equipment and high speed rockets are immensely interesting subjects for researchers. Since composite materials are widely used because of their structural advantages، mathematical modeling of such structures is of prime interest and importance. In this paper، with using semi analytical finite element، free vibration of composite hemi-spherical shells with cut-out at apex was investigated. The effect of amount of cut-out at apex، fiber angles and boundary conditions were studied، too. For deriving of strain relationship first order shear deformation theory was used. The obtained results from the present analysis are compared with some available published results to show the accuracy and robustness of the present work.
    Keywords: Semi, analytical finite element method, Spherical Shells, Cut out at Apex, Natural Frequency, Fiber Angle
  • Behrooz Raeisy Pages 43-54
    In this paper a new method based on temporal difference on reinforcement learning algorithm is proposed to active noise control of periodic acoustic signal. This method does not need dynamic information and therefore it is fully robust with respect to the dynamic change. Very low computational burden and low needed memory are some advantages of this method. In the first step، with well definition of the state variables، actions، and reward signal، a reinforcement learning problem is formed and then it is solved by Q-learning technique. In the next step the problem is simplified by help of frequency domain modeling information and it is solved by temporal difference method. Finally، a multi-level approach is presented which it can increase the precision without increasing of the memory size. It is shown by simulation that this method works well and the improvement of the multi-level temporal difference method with respect to the Q-learning method is addressed.
    Keywords: Artificial Intelligence, Active Noise Control, Narrow, band Signal, Reinforcing Learning, Temporal Difference
  • Mohammad Mehdi Saffarzadeh, Ali Asghar Atai Pages 55-66
    In this paper، a new formulation for exact bending analysis of FGM multi-layered plate with power-law distribution of properties in the each layer based on three-dimensional inhomogeneous elasticity is presented. Multi objective optimization is implemented for the plate under sinusoidal and uniform transverse load. Variables are the thickness of each layer and exponential or power law inhomogeneous parameters in the each layer. Objectives of optimization are taken to be mass and maximum transverse deflection of the plate. Constraint of optimization is the local safety factor based on stress criteria، that must always be larger than 1. Objective functions are coded in MATLAB software. The plate has 6 layers with power-law distribution of properties at faces and exponential properties at layers of the core. Objective functions is simulated with neural network because of the computational cost involved. Also، in this thesis، non-dominated sorting genetic algorithm method is used for multi objective optimization. Results show that the use of faces with high stiffness an core with low stiffness instead of homogeneous plate reduces the mass and the maximum normal deformation significantly.
    Keywords: exact solution of bending of FGM laminated plate, optimization of deflection, mass of the plate, genetic neural method, Pareto front
  • Roohollah Zanganeh, Ahmad Ahmadi Pages 67-79
    The use of viscoelastic materials have recently been increased in several areas of engineering due to their advantageous physical and mechanical properties. Regarding the latter، the energy dissipation behavior and dampening extreme forces are of great interest for structural engineers. In this study، axial vibration of an elastic and a vsicoelastic rod with the end and middle supports made from viscoelastic materials was investigated. The viscoelastic property was described using the generalized Kelvin-Voigt mechanical model. The governing equations were solved using the finite element method in the time domain. The numerical results were provided in terms of the displacement time history in several sections and the stress time history in rod and supports and a detailed comparison was made between aforementioned cases. The responses subject to step load excitation revealed that the use of viscoelastic materials as support is so effective and efficient on damping and decreasing the displacement and vibration of the rod. They can also reduce the stress and its rate of changes significantly because of their energy dissipation nature.
    Keywords: Axial vibration, Viscoelastic support, Finite, element method, Generalized Kelvin, Voigt model
  • Ali Ajilian Momtaz, Anooshiravan Farshidianfar Pages 81-94
    The goal of the current research is to study the phenomenon of vortex vibrations and find a way to decrease its effects using the control body. So، first we simulated a cylinder on an elastic foundation subjected to a uniform fluid flow. After comparing the results against (the results of) other similar experimental and numerical studies، and making sure of their validity and accuracy، the cylindrical-cross-section control body is put behind the main cylinder in 5 different distances، and its optimal distance is determined while its effect on lift and drag mean coefficients، and the maximum oscillation amplitude in the lock-in area are studied. Then، the effects of changing the pattern of placement and the cross section of the control body are studied to discover the optimal cross section. First the effect of placing two control cylinders both perpendicular and parallel to the flow in the optimal distance found earlier are studied. At the end، the effects of using control bodies with different non-circular cross sections whose hydraulic diameter are equal to the main cylinder are studied.
    Keywords: Vibration, Control Body, Vortex, Lock, in
  • Pages 95-104
    Because of its relative simplicity and less computing costs، Pushover analysis، gains a supremacy over nonlinear time history analysis in structural engineering communities. Researchers conducted several 2D pushover methods that their efficiency in real 3D structures should be evaluated. In this research the proficiency of common pushover analysis procedures to predict the response of 3D in-plan Irregular reinforced concrete frames has been evaluated. Several RC frames with different in-plan Irregularities and heights was analysed using conventional pushover analysis with rectangular and triangular loading scheme، modal pushover and forced-based adaptive pushover analysis. Comparing results with bi-directional nonlinear dynamics analysis using ordinary and near-fields seismograms indicate that although the multi-procedure approach can present a better picture of the structural response of 3D RC frames، the more advanced procedures in contrast to other procedures، on the average، have higher achievements on predicting nonlinear behaviour of such structures.
    Keywords: Multicomponents, Pushover, Irregular RC buildings, Near field effects
  • Pages 105-119
    In this paper، the lattice Boltzmann method (LBM) has been used for study of fluid flow and forced convection heat transfer between two parallel plates، which partially filled by porous medium. Porous medium with regular arrangement of square obstacles has been created to provide pore-scale study of complex flows. Despite the heavy use of LBM، the study of heat transfer with partial arrangement of porous material and the thermal lattice Boltzmann are new jobs in this paper. Two different power-law fluids، shear thinning and shear thickening، with three different square blocks between two parallel plates are investigated. Effect of Reynolds number on the ve-locity and temperature profiles and also Nusselt number are examined. Also vortex generated behind the obstacles in the porous medium are shown by term of the Reynolds number and its effect on heat transfer is studied. Fixed obstacles in the computational domain as a porous medium، lead to increment the average Nusselt number and also reduction the power index and increment the number of obstacles can be improved the heat transfer.
    Keywords: Non, Newtonian Fluid, Power law, LBM, Porous Medium