فهرست مطالب

مکانیک سازه ها و شاره ها - سال ششم شماره 1 (بهار 1395)

مجله مکانیک سازه ها و شاره ها
سال ششم شماره 1 (بهار 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/03/25
  • تعداد عناوین: 25
|
  • سید محمد خادم باشی، معین فرد* صفحات 1-10
    بسیاری از تجهیزات برداشت کننده ی انرژی از اجزای پیزوالکتریک به منظور تبدیل ارتعاشات مکانیکی به انرژی الکتریکی مفید استفاده می کنند. تحریک ورودی معمولا بصورت موج هارمونیک در نظر گرفته می شود، در حالیکه در موقعیت های عملی، تحریک مکانیکی سیستم، یک سیگنال اتفاقی است. هدف این پژوهش، مطالعه ی برداشت انرژی در تجهیزات پیزو الکتریک با استفاده از تئوری ارتعاشات اتفاقی است. در مرحله اول یک مدل پارامتری متمرکز از سیستم ارائه شده است. پس از آن معادلات دیفرانسیل بدون بعد حاکم بر ولتاژ القا شده در مدار برداشت انرژی و همچنین حاکم بر طول ماده ی پیزوالکتریک بدست آمده است. فرض شده است که تحریک ورودی بصورت یک شتاب با طیف فرکانسی نویز سفید، با باند محدود باشد. سپس از تئوری ارتعاشات اتفاقی برای بدست آوردن خواص آماری ولتاژ، توان و طول ماده ی پیزوالکتریک بر حسب خواص آماری تحریک، بصورت تحلیلی استفاده شده است. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که با انتخاب مناسب پارامترهای سیستم، مقدار مورد نظر توان برداشت شده میتواند بطور موثری افزایش یابد. انتظار میرود نتایج بدست آمده از این پژوهش بتوانند بطور کمی و کیفی در تحلیل، بهینهسازی و ساخت تجهیزات پیزوالکتریک برداشت کننده ی انرژی مورد استفاده قرار گیرند.
    کلیدواژگان: برداشت کننده انرژی، ماده پیزوالکتریک، ارتعاشات اتفاقی، توان الکتریکی
  • سهیلا احمدی ومکانی *، هوشنگ نصرتی، مجید طهرانی، دهکردی صفحات 11-18
    در این پژوهش تاثیر پارامتر میزان خمش بر آسیب ایجاد شده در نمونه کامپوزیت های خالص و هیبرید درون لایه ای تقویت شده با الیاف ترد (بازالت) و انعطاف پذیر(نایلون) مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور نمونه هایی با درصدهای مختلف بازالت (0، 50، 66، 75 و 100 درصد)، به صورت شش لایه به روش لایه گذاری دستی تولید گردید. آنگاه نمونه های کامپوزیت، تحت آزمایش خمش سه نقطه ای با مقدار خیزهای مختلف (10، 20 و 30 میلیمتر) قرار داده شدند. برای بررسی میزان آسیب ایجاد شده در اثر خمش در خیزهای مختلف، از روش استحکام کششی باقیمانده استفاده گردید. نتایج نشان می دهد در نمونه هایی که درصد بالایی از الیاف بازالت دارند افزایش مقدار خمش، آسیب های ایجاد شده در کامپوزیت را افزایش داده است.• با افزایش مقدار الیاف نایلون، استحکام کششی باقیمانده افزایش یافته و به عبارتی مقدار آسیبهای ایجاد شده کمتر گردیده است یعنیبا افزایش مقدار الیاف انعطاف پذیرهمچون نایلون، افزایش مقدار خمش بر میزان آسیب های ایجاد شده تاثیر قابل توجهی نداشته است.
    کلیدواژگان: کامپوزیت، هیبرید درون لایه ای، آسیب خمشی، استحکام کششی باقیمانده
  • محمدحسن شجاعی فرد، مسعود رجبی اسلامی، جواد زارع* صفحات 19-27
    در تحقیق حاضر، اندازه گیری و تحلیل فرکانس بدون بعد (عدد اشتروهال) ریزش گردابه در کسکید کمپرسور محوری در اعداد رینولدز متوسط به صورت تجربی انجام گردیده است. ارزیابی این فرکانس می تواند در پیش بینی دقیق تر گذار ناشی از دنباله در پایین دست پره، مفید باشد. برای اندازه گیری میدان جریان در دنباله، از بادسنج فیلم داغ استفاده شده است. اندازه گیری ها در سه زاویه برخورد متفاوت و محدوده عدد رینولدز 240000 تا 530000 انجام شده است. براساس این اندازه گیری ها بین فرکانس ریزش گردابه و عدد رینولدز رابطه ای خطی برقرار است و با افزایش عدد رینولدز فرکانس ریزش گردابه افزایش خواهد یافت. نتایج این تحقیق نشان می دهد که عدد اشتروهال برای اعداد رینولدز کوچکتر یا برابر با 360000 در مقایسه با اعداد رینولدز بالاتر، پراکندگی کمتری دارد. بررسی اثر تغییر زاویه حمله نیز نشان می دهد که کاهش زاویه حمله (افزایش مقدار زاویه حمله) باعث بزرگ تر شدن ناحیه دنباله خواهد گردید. همچنین، بر اساس این تحقیق داده های حاصل از فرکانس ریزش گردابه در اعداد رینولدز متوسط و پایین رفتار متفاوتی را نشان می دهند که این امر منجر به تشکیل لایه مرزی متفاوت در لبه انتهایی پره ها خواهد شد.
    کلیدواژگان: فرکانس ریزش گردابه، کمپرسور محوری، عدد اشتروهال، دنباله
  • اسماعیل عشقی، کدخدایان* صفحات 29-42
    سرعت بالا و عدم کنترل دقیق بر توزیع فشار،شکل دهی الکترومغناطیس ورق به درون قالب را محدود به هندسه های ساده با عمق کم کرده است. می توان با استفاده از پانچ محدب به جای قالب مقعر عمق بیشتری برای ورق بدست آورد. در این مقاله شکل دهی الکترومغناطیس ورق به روی پانچ محدب و به درون قالب مقعر بررسی شده است. بخش الکترومغناطیس مسئله بصورت تحلیلی و بخش مکانیکی بصورت عددی با کمک نرم افزار آباکوس به روش اجزا محدود حل شده است و برای همبستگی دو بخش مسئله از روش عدم همبستگی استفاده شده است. درستی این روش حل بوسیله ی مقایسه ی نتایج بدست آمده با نتایج آزمایشگاهی مطالعات پیشین درشکل دهی بدون قالب ورق تایید شده است. ماده ی انتخابی آلیاژ آلومینیوم 1050 است که در مطالعات آزمایشگاهی قبلی استفاده شده است. سخت شوندگی وابسته به سرعت و مستقل از سرعت برای رفتار مکانیکی ماده در نظر گرفته شده است. روش حل با در نظر گرفتن مدل سخت شوندگی مناسب برای ماده نتایج قابل قبولی را ارائه می دهد. برای دستیابی به عمق بیشتر در شکل دهی الکترومغناطیس ورق می توان از پانچ محدب به جای قالب مقعر استفاده کرد.
    کلیدواژگان: شکل دهی سریع، شکل دهی الکترومغناطیس، پانچ، روش اجزاء محدود، نرخ کرنش
  • مجید عابدی، محمدرحیم همتیان*، امید سروی غیاث آبادی صفحات 43-60
    تکیه گاه ها و اتصالات نقش اساسی و مهمی در سازه های مهندسی ایفا می کنند. شناسایی پارامترهای گوناگون تکیه گاه ها ضروری است. پارامترهای سفتی و میرایی مهمترین پارامترهای یک تکیه گاه به شمار می روند. در این مقاله یک روش معکوس بر پایه داده های اندازه گیری دینامیکی شتاب برای شناسایی و بررسی ضرایب سفتی و میرایی تکیه گاه های تیرهای طره ای و دو سر درگیر بکار برده شده است. برای این منظور، با استفاده از روش حداقل مربعات یک مساله بهینه سازی تعریف شده است و سپس به حل آن پرداخته شده است. در تیر طره ای تاثیر پارامترهای مختلفی از قبیل مقدار خطای اندازه گیری، تعداد داده های اندازه گیری، تعداد حسگرها، بازه زمانی اعمال نیرو، مقادیر پارامترهای سفتی و میرایی و زمان داده برداری بر پاسخ تحلیل معکوس مورد بررسی قرار گرفته اند. برای تیر دو سر درگیر، تاثیر مقدار خطاهای اندازه گیری، تعداد داده های اندازه گیری، نوع داده ها و تعداد حسگرها روی نتایج بررسی شده است. بررسی های انجام شده نشان می دهند که مساله تیر دو سر درگیر بسیار مشکل تر از مساله تیر یک سر درگیر است. استفاده از دو حسگر در مساله تیر با دو سر درگیر بسیار مناسب است. با بررسی دقیق نتایج عددی بدست آمده سعی شده است به کلیه سوالات و مشکلاتی که ممکن است هنگام آزمایش های عملی بوجود آید پاسخ داده شود.
    کلیدواژگان: تحلیل معکوس، تکیه گاه تیر، ضریب سفتی، ضریب میرایی، داده های اندازه گیری دینامیکی
  • عبدالحسین جلالی اقچای*، غلامحسن پایگانه، مرتضی تاجیک صفحات 61-71
    امروزه ورق های ساندویچی با هسته پلیمری، جایگزین بسیاری از کاربردهای ورق های تک لایه در صنایع مختلف شده اند. رفتار پیچیده ورق های ساندویچی درحین تغییر شکل و میزان تغییر شکل آنها تا حد پارگی، نیاز به بررسی شکل پذیری این ورق ها را روزافزون می سازد. در این پژوهش به بررسی تاثیر پارامترهای هندسی لایه ها بر شکل پذیری ورق های ساندویچی آلومینیم/پلی یورتان/آلومینیم پرداخته شده است. برای بررسی شکل پذیری ورق های ساندویچی، آزمایش اتساع با سنبه نیم کروی انجام شد و تاثیر پارامترهای هندسی لایه ها از جمله ضخامت هسته و نحوه چیدمان لایه ها درون قالب فلزی بر شکل پذیری ورق ساندویچی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین با استفاده از روش المان محدود نیز میزان شکل پذیری این ورق ها حاصل گردید. پس از تایید مدل المان محدود مشاهده شد که خروجی های کرنش در روش المان محدود بین 7 تا 15 درصد با نتایج تجربی اختلاف دارند که مناسب به نظر می رسد. نتایج حاصل از روش تجربی و شبیه سازی المان محدود نشان دادند که با افزایش ضخامت هسته ورق ساندویچی، شکل پذیری کاهش پیدا می کند. همچنین ثابت شد که چیدمان لایه ها درون قالب فلزی نقش مهمی در شکل پذیری ورق های ساندویچی ایفا می کند.
    کلیدواژگان: ورق ساندویچی، شکل پذیری، پارامترهای هندسی، آزمایش اتساع، المان محدود
  • امید ارجمند، مهدی گردویی*، حسین خسروی، سجاد ایزدپناه نجم آباد صفحات 73-84
    ناهمسانگردی ورق های فلزی تولید شده از نورد، اگرچه موجب افزایش کشش پذیری می شود اما اثرات مضر ناخواسته ای چون پدیده ی گوشواره ای شدن را موجب می شود. در این تحقیق به بررسی تغییرات ضرایب ناهمسانگردی با افزایش تغییر شکل در آزمون کشش تک محوری آلومینیوم آلیاژیAA6061-O با استفاده از روش همبستگی تصاویر دیجیتال دردو حالت شبکه بندی منظم دایره ای و نامنظم تصادفی پرداخته شده است. نمونه های برش شده در جهات صفر، 45 و 90 درجه نسبت به راستای نورد پس از شبکه بندی توسط دستگاه کشش اینسترون کشیده و مقادیر کرنش طولی و عرضی در حین فرآیند محاسبه شده است. در ادامه با این مقادیر ضرایب ناهمسانگردی در جهات مذکور و همچنین تغییرات ضرایب ناهمسانگردی نرمال و ناهمسانگردی صفحه ای با پیشرفت فرآیند محاسبه گردید که مشخص شد با افزایش کرنش، ضرایب ناهمسانگردی در راستای صفر و 45 درجه روندی نزولی و در راستای 90 درجه دارای رفتار نوسانی می باشد. نتایج نشان داد که با اعمال 10 درصد کرنش طولی در ورق، ضریب ناهمسانگردی نرمال و قدر مطلق ناهمسانگردی صفحه ای به ترتیب 51 درصد و 63 درصد کاهش می یابد. در پایان نحوه ی سخت شوندگی پلاستیک ورق بر اساس معیار تسلیم هیل درجه ی دو، در حین کشش مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد که نحوه رشد سطح تسلیم کاملا ناهمسانگرد می باشد.
    کلیدواژگان: پیوستگی تصاویر دیجیتال، شبکه بندی منظم و تصادفی، ضریب ناهمسانگردی پلاستیک
  • شهرام هادیان جزی*، محمود آرین صفحات 85-98
    این تحقیق به موضوع عیب یابی اتوماتیک ماشین های دوار با استفاده از داده های ارتعاشی نقاط مختلف این ماشین ها و به کمک یک پایگاه قوانین هوشمند فازی می پردازد. به این منظور از یک چارت تعیین هویت ارتعاشات جدید که در یکی از مراجع منتشر شده استفاده شده است. مشخصه این چارت جدید درنظر گرفتن زاویه فاز ارتعاشات در عیب یابی است و شامل مشخصه های فرکانسی، جهات غالب و زاویه فاز است و برای عیوب نابالانسی، ناهمراستایی، شافت خمیده و لقی مکانیکی تدوین شده است. سیستم فازی طراحی شده در این تحقیق یک سیستم بسیار ساده است. این سیستم نیازی به آموزش های پیچیده همانند آنچه برای شبکه های عصبی انجام می شود ندارد. از سیستم فازی طراحی شده برای عیب یابی چند ماشین دوار کارخانه ذوب آهن اصفهان مانند فن های مختلف مورد استفاده در این کارخانه استفاده شده است و نتایج حاصل از آن با نتایج عیب یابی حاصل از شبکه های عصبی موجود در مراجع دیگر مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد سیستم فازی طراحی شده کارآیی بالایی برای تشخیص عیب دارد.
    کلیدواژگان: عیب یابی، ماشین آلات دوار، منطق فازی، تحلیل ارتعاشات
  • سعید گلابی، حمید مسفروش، محسن ایرانی رهقی* صفحات 99-106
    طراحی بهینه ی سیستم های شامل روتورهای دوار، بطوریکه سیستم دارای خواص ارتعاشی مناسب باشد، یکی از فاکتور های مهم در نحوه ی عملکرد و راندمان تجهیزات دوار می باشد. ارتعاش تجهیزات دوار معمولا ناشی از عواملی همچون نامیزانی، عدم همراستایی، سایش اجزاء و قطعات متحرک و دیگر عوامل می باشند. فرکانس این نیروهای ارتعاش زا، معمولا ضرائب صحیحی از دور کاری روتور می باشند و بنابراین هرچه سرعت های بحرانی روتور از سرعت دوران کاری دور تر باشند، تجهیز در محدوده ی امن تری کار می کند و اتصالات و تجهیزات وابسته به ماشین از جمله یاتاقان ها در سیکل های زمانی طولانی تری نیاز به بازبینی و یا تعویض مجدد خواهند داشت. در این مقاله ابتدا با استفاده از روش مایکل اشتاد-پروهل سرعت اول بحرانی ویرلینگ مربوط به مدل روتور یک دستگاه سانتریفیوژ چند پله ایی بدست می آید و سپس با استفاده از الگوریتم ژنتیک، محل بهینه ی یاتاقان ها در این روتور، بطوریکه سیستم دارای بیشترین سرعت بحرانی اول به ازای کمترین تعداد یاتاقان باشد، مشخص می شود.
    کلیدواژگان: روتور دینامیک، روش مایکل اشتاد، پروهل، بهینه سازی، الگوریتم ژنتیک
  • آیدین غزنوی اسگویی *، مسعود عسگری، علی سعیدی، محمود رامیار، عباس بحری، حمیدرضا لاری صفحات 107-116
    استحکام اتصال چسبی بین اجزاء در سازه های کامپوزیتی، نقش بسیار مهمی در عملکرد این سازه ها تحت اثر بارگذاری های اعمالی ایفا میکند. در این مقاله رفتار جدایش در اتصال چسبی بین پانل ساندویچی و پروفیل تقویت کننده به روش اجزاء محدود مورد بررسی قرار گرفته است. مدلسازی اتصال چسبی با استفاده از حالت مود ترکیبی مدل ناحیه چسبنده و المان های تماسی صورت گرفت. همچنین یک لایه ماده چسب بین پروفیل و پانل ساندویچی برای اتصال اجزاء مدلسازی شد. تاثیر پارامترهای هندسی شامل ضخامت لایه چسب و ضخامت پروفیل تقویت کننده بر رفتار جدایش در اتصال بررسی شد. اثر وجود عیب اولیه در اتصال نیز بر روی نتایج مورد توجه قرار گرفت. مشخص شد که در نمونه-های بدون عیب، افزایش ضخامت پروفیل و چسب، خواص اتصال را بهبود می بخشند در حالی که در اتصال دارای عیب اولیه، افزایش ضخامت پروفیل شروع جدایش را پیش می اندازد. نتایج نشان داد وجود عیب اولیه نیروی شروع جدایش را تا 51% کاهش میدهد. همچنین مشخص شد وجود لایه چسب در رفتار جدایش اثر مثبت دارد بطوریکه تنش آغاز جدایش در مدل بدون لایه چسب بیش از 40% نسبت به مدل دارای لایه چسب با ضخامت 10 میلمیتر کمتر بوده و جدایش در آن زودتر اتفاق می افتد.
    کلیدواژگان: اتصال چسبی، جدایش، عیب اولیه، پروفیل تقویت کننده، پانل ساندویچی
  • فرامرز آشنای قاسمی*، پیام رحمنی، علی پورکمالی انارکی، یونس علیزاده وقاصلو صفحات 117-127
    واماندگی در اثر کمانش یک پدیده متداول در ورق های تحت فشار است. هنگامی که ضخامت ورق نسبت به ابعاد دیگر آن کوچک باشد، این شکل از واماندگی اغلب می تواند بر واماندگی در اثر استحکام پیشی گیرد. امروزه یکی از پرکاربردترین انواع تعمیرات در این زمینه، استفاده از وصله های کامپوزیتی و چسباندن آن در محل عیب است. این وصله ها دارای مزایای مهمی از جمله: استحکام بالا، مقاومت در برابر خوردگی و رطوبت، وزن کم و مقاومت خستگی خوب می باشد. در این پژوهش به تحلیل تجربی بار بحرانی کمانشی صفحات آلومینیومی شکاف دار تعمیر شده توسط وصله های کامپوزیتی لایه ای الیاف فلزی (FML ) که تحت بارگذاری تک محوری فشاری قرار دارند، پرداخته شده است. به این منظور ورق هایی از جنس آلومینیوم Al2024T4 با شکاف های مرکزی مورد توجه قرار گرفته است. پارامترهایی که در این تحقیق روی آن ها مطالعه شده است، نحوه لایه چینی وصله کامپوزیتی، ضخامت و ابعاد وصله های کامپوزیتی لایه ای الیاف فلزی (FML) می باشد. نتایج نشان دهنده افزایش چشمگیر استحکام کمانشی قطعات تعمیر شده با این نوع وصله ها در مقایسه با قطعات شکاف دار بدون وصله است. با بهترین نحوه انتخاب پارامترها، استفاده از وصله منجر به ارتقای بار کمانشی قطعات تعمیر شده تا 13/44 درصد می شود.
    کلیدواژگان: کمانش، شکاف، وصله، کامپوزیت لایه ای الیاف فلزی FML
  • میلاد پرمه، سید جمال حسینی پور *، حامد جمشیدی اول صفحات 129-142
    در میان مدل های مختلف شکست نرم، مدل خسارت گارسون-تورگارد-نیدلمن (GTN) بدلیل در نظر گرفتن سه مرحله جوانه زنی، رشد و انعقاد حفرات در حین تغییر شکل پلاستیک کاربرد وسیعی دارد. مسائل مهم در این مدل محاسبه دقیق پارامترهای آن می باشد که در روش-های تجربی بسیار وقت گیر و پرهزینه است. لذا برای این منظور از روش های شبیه سازی اجزای محدود استفاده می شود. در نرم افزار آباکوس مدل پلاستیسیته فلزات متخلخل، مکانیزم انعقاد حفرات را در نظر نمی گیرد و با تکیه بر دو مرحله ی جوانه زنی و رشد حفرات مسائل را تحلیل می کند. این موضوع سبب بروز خطا در نتایج انتهایی ناشی از انعقاد حفرات می شود. در این پژوهش کشش تک محوره آلیاژ آلومینیم O-5083 به کمک مدل خسارت GTN شبیه سازی شده است. شبیه سازی با بکارگیری روش المان محدود از طریق زیرروال UMAT برای نرم افزار آباکوس صورت گرفت. پارامترهای مدل خسارت GTN آلیاژ O-5083 با تطبیق منحنی تنش-کرنش مهندسی حاصل از آزمایش تجربی و منحنی شبیه سازی شده برآورد شد. نتایج نشان داد که کد نوشته شده از طریق زیرروال UMAT علاوه بر اینکه منجر به بهبود شبیه سازی مدل خسارت GTN در نرم افزار آباکوس شده، پیش بینی قابل قبولی از پارامترهای مدل GTN بدست می دهد.
    کلیدواژگان: مدل خسارت GTN، آلیاژ آلومینیم O، 5083، شکست نگاری نرم، شبیه سازی
  • هاشم بابایی *، علی جمالی، توحید میرزابابای مستوفی، سید حامد اشرف طالش صفحات 143-152
    هدف از این پژوهش، مطالعه تجربی و مدل سازی تغییر شکل پلاستیک ورق های مستطیلی تحت بارگذاری ضربه ای با نرخ پایین توسط سامانه چکش پرتابه ای است. در بخش تجربی، برای بررسی رفتار مکانیکی ورق های فولادی و آلومینیومی نسبت به بار وارده، آزمایش هایی بر روی آن ها در سطوح انرژی متفاوت انجام می شود. بخش مدل سازی این تحقیق شامل ارائه یک تابع صریح برای داده های آزمایشگاهی با استفاده از روش تجزیه مقادیر منفرد بر اساس پارامترهای بی بعد و همچنین طراحی و مدل سازی چند هدفی سیستم استنتاج فازی- عصبی تطبیقی با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک است. به طورکلی هدف از مدل سازی، پیش بینی قابل اطمینان و رضایت بخش نسبت خیز مرکز ورق به ضخامت آن تحت بارگذاری ضربه ای است. برای اعتبار سنجی نتایج به دست آمده، مقایسه ای بین نتایج مدل سازی و داده های تجربی انجام می شود. بررسی خطای داده های آموزشی و پیش بینی بر اساس مجذور میانگین مربعات خطاها و ضریب تبیین نشان می دهد که نتایج به دست آمده از مدل سازی بهینه سیستم استنتاج فازی- عصبی نسبت به مدل سازی ریاضی با روش تجزیه مقادیر منفرد به نتایج تجربی نزدیک تر است، با این تفاوت که درروش تجزیه مقادیر منفرد یک تابع ریاضی برای دادهای تجربی ارائه می شود. بنابراین، استفاده از روش-های مدل سازی ارائه شده برای نسبت خیز مرکز ورق به ضخامت آن تحت بارگذاری ضربه ای مطلوب است.
    کلیدواژگان: تغییر شکل پلاستیک، چکش پرتابه ای، تجزیه مقادیر منفرد، سیستم استنتاج فازی، عصبی تطبیقی، ورق مستطیلی
  • عیسی احمدی*، محمد خانمحمدی صفحات 153-165
    شناخت دقیق رفتار پلیمرهای تقویت شده در بارگذاری خستگی به منظور طراحی سازه های قابل اعتماد حایز اهمیت است و با توجه به رفتار متفاوت این مواد نسبت به مواد سنتی، معرفی معیاری که نماینده ی واقعی عمر خستگی این مواد باشد، بسیار مهم است. در این تحقیق عمر خستگی برای ورق تقویت شده با الیاف شیشه و الیاف گرافیت که تحت بار خمشی قرار گرفته، برای دو حالت بارگذاری جانبی گسترده و متمرکز محاسبه و با یکدیگر مقایسه شده است. برای مدلسازی مساله از تئوری کاهش استحکام و برای محاسبه مقدار تنش در لایه های ورق، از تئوری برشی مرتبه اول ورق ها استفاده شده و با استخراج توزیع تنش در هر لایه از ورق، و با استفاده از تئوری کاهش تدریجی خواص، میزان کاهش استحکام برای هر لایه در هر مرحله از بارگذاری بدست آمده است. با ادامه بارگذاری سرانجام استحکام لایه ها در اثر خستگی در راستای الیاف و ماتریس کاهش می یابد تا به مقدار تنش اعمال شده به لایه می رسد و لایه شکسته می شود. در این مرحله از تئوری قاعده ی کاهش ناگهانی خواص برای مدلسازی شکست لایه استفاده می شود و با ادامه فرآیند حل، میزان عمر خستگی لایه ها و اثرات شکست یک لایه بر رفتار لایه های دیگر تا رسیدن به شکست نهایی مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین در قسمت نتایج عددی عمر خستگی برای ورق کامپوزیتی از دو جنس یاد شده با یکدیگر مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: پلیمرهای تقویت شده، تئوری کاهش تدریجی خواص، تئوری کاهش ناگهانی خواص، پیشبینی عمر، تئوری مرتبه اول برشی
  • کاوه صفوی گردینی*، ایمان مقیمی، بهرام یاقوتی، حسن سالاریه، آریا الستی صفحات 167-177
    دستگاه های پرس صنعتی از نظر مکانیزم به دو گروه اصلی تک عمله (تک مرحله) و دوعمله (دومرحله) تقسیم می شوند. دستگاه پرس تک عمله یک مکانیزم اصلی دارد که سنبه را هدایت می کند. پرس دوعمله علاوه بر مکانیزم ذکر شده، دارای مکانیزم ورق گیر نیز هست. قالب دستگاه دوعمله، وزن و در نتیجه هزینه بالاتری نسبت به قالب دستگاه تک عمله دارد. در برخی از موارد، قالب کوچک پرس تک عمله را برای پرس دوعمله به کار می گیرند، در این صورت مکانیزم ورق گیر بی استفاده شده و پرس عملا تک عمله می شود. هدف این پژوهش، بررسی دینامیکی و تحلیل سازه ای حالت اخیر است. در این مقاله، ابتدا برای بررسی سینماتیک مکانیزم، مدل سازی ریاضی آن انجام می شود. در ادامه، تحلیل نیرویی مکانیزم دوعمله با قالب استاندارد و قالب کوچک حالت تک عمله انجام می شود. این پژوهش با تحلیل تنش این دو حالت پایان می یابد. در انتهای این بررسی، مشخص شد که به کار بردن قالب پرس تک عمله برای پرس دوعمله، نیروها و تنش های وارد به مفاصل مکانیزم سنبه زن پرس را نسبت به حالت معمول، افزایش چشم گیری می دهد. بنابراین، به کار بردن قالب های تک عمله علی رغم کاهش هزینه های ساخت قالب، امکان خرابی و شکست رابط بندی پرس را بالا برده و در نتیجه، به هزینه های تعمیر و نگه داری دستگاه پرس خواهد افزود.
    کلیدواژگان: پرس دوعمله، قالب پرس تک عمله، مکانیزم سنبه زن، ورق گیر، تحلیل تنش
  • مدلی جدید برای لزجت دینامیکی نانوسیال نانولوله های کربنی چندجداره (MWCNTs) - اتیلن-گلیکول
    محسن برات پور *، آرش کریمی پور صفحات 179-188
    مقاله حاضر بررسی آزمایشگاهی اثر دما و کسر حجمی و ارایه مدلی جدید برای رابطه لزجت دینامیک نانو سیال اتیلن گلیکول-نانو لوله های کربنی چند جداره می باشد. لزجت نانو لوله های کربنی چند جداره به قطر 1 تا 2 نانومتر در اتیلن گلیکول در دمای 30 تا 60 درجه سانتیگراد و در کسرهای حجمی 0/025 تا 0/3 با استفاده از ویسکومتر محاسبه می شود. ویسکومتر از نوع بروکفیلد و مدل DV-I Prime می باشد. مشاهده می گردد که با افزایش دما لزجت کاهش می یابد و در کسرهای حجمی بالا نانوسیال خاصیت غیر نیوتنی پیدا می کند. چون تاکنون مطالعاتی در مورد این نانوسیال صورت نگرفته رابطه ای جدید برای اولین بار در مورد لزجت بدست می آید و مدلهای انیشتین و بچلر با روابط تجربی مقایسه می گردد و علاوه بر مشاهده مشابهت ها، فرمولی جداگانه برای حالت نیوتنی ارایه می شود. لازم بذکر است که بررسی حالت غیر نیوتنی در این مقاله مورد توجه قرار نگرفته است.
    کلیدواژگان: نانوسیال، لزجت دینامیکی، نانولوله های کربنی چند جداره، سیال اتیلن گلیکول
  • مصطفی ذکریاپور*، محمدحسین حامدی، ناصر فتورایی صفحات 189-200
    در این تحقیق، تحلیل عددی در ارتباط با اثر گرمادرمانی (افزایش دمای بدن) با استفاده از نانوذرات مغناطیسی فریت پلاتینیوم و در شرایط متغیر میدان مغناطیسی برای درمان سرطان پوست انجام شده است. حل عددی برای تحلیل مسئله انتقال گرمای زیستی و همچنین القای مغناطیسی در تومور استوانه ای پوست، درون بافت سالم با در نظر گرفتن تبخیر سطحی پوست و انتقال حرارت جابجایی سطح پوست ارائه گردیده است. نتایج کار با مطالعات پیشین مقایسه شده و صحت نتایج عددی تائید می شود. معادله انتقال حرارت زیستی برای پیش بینی افزایش دما با توجه به مشخصه های نانوذرات مغناطیسی، میدان مغناطیسی و خصوصیات بافت و شرایط محیطی به کار می رود. نتایج نشان می دهد که بین پارامترهای موثر بر تغییر دما، تغییرات قطر اهمیت بیشتری داشته و تاثیر فراوانی در گرمادرمانی دارد. همچنین از نتایج کار مشخص شده که، با افزایش ضریب انتقال گرمای جابجایی، میدان دمایی در راستای محوری (ارتفاع از سطح پوست) بافت کاهش یافته و از اثرات گرمادرمانی کاسته می شود. بنابراین گرمادرمانی در شرایط جابجایی آزاد محیطی موثرتر است. همچنین با تغییرات مقدار ضریب انتقال حرارت جابجایی، محل بیشینه دما درون تومور تغییر می کند. همچنین مشخص شده میزان تبخیر سطحی پوست، تاثیر کمی در فرایند گرمادرمانی دارد.
    کلیدواژگان: گرمادرمانی، القای مغناطیسی، ضریب انتقال حرارت جابجایی، نانوذرات مغناطیسی
  • سجاد تقوی فدکی، نیما امانی فرد، حامد محدث دیلمی*، فرید دولتی صفحات 201-213
    در تحقیق حاضر به بررسی عددی میدان جریان و دما تحت تاثیر میدان الکتریکی در یک کانال مسطح در حضور الکترود جمع کننده سیمی و تحت شرایط دو بعدی، آشفته، غیرقابل تراکم و پایا با روش حجم محدود پرداخته شده است. شبیه سازی ها با استفاده از یک شبکه سازمان یافته، غیریکنواخت و چهار وجهی توسط مدل آشفتگی Standard K- انجام شده است. همچنین بررسی پارامترهای مختلف از قبیل شعاع الکترود جمع کننده، ولتاژ اعمالی، عدد رینولدز و فاصله عمودی مابین الکترودهای تزریق کننده و جمع کننده و تاثیر آنها بر الگوی جریان و ضریب انتقال حرارت مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج عددی در مقایسه با داده های تجربی از تطابق قابل قبولی برخوردار می باشد. نتایج تحلیل عددی حاکی از آن است که در شعاع الکترود جمع کننده بزرگتر، رینولدزهای پایین تر، ولتاژهای بالاتر و همچنین در فاصله های کمتر الکترودها نسبت به یکدیگر، پدیده الکتروهیدرودینامیک تاثیر به سزایی در افزایش انتقال حرارت دارد. در واقع وجود محرک الکتروهیدرودینامیک به عنوان تولید کننده جریان ثانویه، اثرات مهمی را بر ساختارهای گردابه ای میدان جریان و متعاقبا بر انتقال حرارت جابجایی اجباری، از خود بر جای می گذارد.
    کلیدواژگان: الکتروهیدرودینامیک، الکترود جمع کننده، انتقال حرارت، بررسی عددی
  • محمد ذوقی *، کوروش جواهرده صفحات 215-224
    پمپ حرارتی با منبع زمینی به دلیل ضریب عملکرد بالا و استفاده از انرژی گرمایی دما پایین، یکی از مناسبترین تکنولوژی ها برای استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر می-باشد. در این تحقیق ابتدا یک پمپ حرارتی گرمایشی با گرمکن میانی و با محرک انرژی گرمایی زمین، شبیه سازی شده و سپس تاثیر تغییر پارامترهای مختلف از جمله فشار قسمتهای مختلف سیکل، فوق گرمایش در خروجی اواپراتور، زیر سرمایش در خروجی کندانسور و دمای خاک بر روی ضریب عملکرد و بازده اگزرژی پمپ حرارتی و بازده کلی بررسی می شود. در انتها نیز سیستم پمپ حرارتی با منبع زمینی یکبار نسبت به تابع هدف ضریب عملکرد کل و یکبار نسبت به تابع هدف بازده اگزرژی کل بهینه-سازی می گردد. در این تحقیق مقادیر ضریب عملکرد و بازده اگزرژی کلی در حالت ورودی پایه به ترتیب مقادیر 674/3 و 488/0 بدست آمد که این مقادیر پس از بهینه-سازی به 323/5 و 641/0 افزایش پیدا نمود. پمپ حرارتی با منبع زمینی .
    کلیدواژگان: منبع زمینی، پمپ حرارتی گرمایشی، تحلیل پارامتری، بهینه سازی
  • فهیمه ابراهیم زاده ازغدی، محمود پسندیده فرد*، محمدرضا مه پیکر صفحات 225-237
    در سالهای اخیر دستیابی به یک روش عددی دقیق در رژیم های جریانی مختلف، برای گرفتن ناپیوستگی های جریان و حل دقیق آن به طوری که دارای حداقل نوسان و خطاهای عددی باشد، همواره مورد توجه بسیاری از محققین بوده است. نکته متمایز کننده این مقاله مقایسه عملکرد روش های تفاضل مرکزی و بالادست، در حل معادلات اویلر برای جریان های تراکم پذیر داخلی در محدوده وسیعی از ماخ های ورودی می باشد. در این تحقیق به بررسی توانایی سه روش بالادست +AUSM اتلاف مصنوعی اسکالر و کاسپ در محدوده ماخ های کم تا ماوراءصوت و در جریان غیرلزج یک بعدی در نازل همگرا- واگرا پرداخته شده است. همچنین توانایی روش AUSM+ و اسکالر، در جریان گذرصوتی غیرلزج دو بعدی بین پره های ثابت توربین در دو حالت خروجی مافوق صوت و مادون صوت بررسی شده است. در این بررسی ها عملکرد خوب روش AUSM+ با سرعت همگرایی بیشتر و خطای عددی کمتر در تمام رژیم های جریانی، درجریان داخل نازل همگرا- واگرا مشاهده شده است. در نمونه دوم در هر دو حالت جریان، روش AUSM+ ضمن ارائه نتایج منطبق بر نتایج آزمایشگاهی، دارای خطاهای عددی کمتر و ارضای بقای جرمی بهتر از روش اسکالر می باشد. لازم به ذکر است که روش AUSM+ برای ماخ های بالا نسبت به روش اسکالر به مراتب بهتر می باشد.
    کلیدواژگان: روش های بالادست، روش های اتلاف مصنوعی، +AUSM، جریان تراکم پذیر داخلی
  • حسین امیرآبادی، سید یوسف احمدی بروغنی، سید محمد امام* صفحات 239-248
    فرآیند ماشینکاری الکتروشیمیایی از جمله فرآیندهای ماشینکاری غیرسنتی می باشد که به علت برتری های خاص این روش، در صنایع مختلف از جایگاه منحصر به فردی برخوردار شده است. این فرآیند بر پایه انحلال آندی استوار است و به علت عدم تماس ابزار با قطعه کار، هیچگونه سایش و نیروی براده برداری متوجه ابزار نمی باشد. لذا این امر یکی از مهمترین مزایای ماشینکاری الکتروشیمیایی است. با توجه به پیچیدگی این فرآیند، هنوز روش قابل قبولی برای پیش بینی شکل قطعه کار حاصله برای یک ابزار مشخص و همچنین طراحی ابزار برای یک حفره مشخص وجود ندارد. استفاده از روش های مرسوم آزمون و خطا جهت استخراج شکل قطعه کار و ابزار مربوطه زمانبر و پر هزینه است. جهت طراحی و همچنین پیش بینی پارامترهای ذکر شده، می توان با شبیه سازی فرایند ماشینکاری الکتروشیمیای، ضمن کاهش هزینه ها با صرف زمان کمتری بر این مشکل غلبه نمود. لذا در این مقاله میزان انحلال آندی فرآیند ماشینکاری الکتروشیمیایی در هر گام زمانی توسط روش المان محدود مدل سازی و در نتیجه فرآیند ماشینکاری شبیه سازی شده است. سپس با استفاده از نتایج مدل شبیه سازی شده و روش حساسیت، الگوریتم استخراج شکل بهینه ابزار جهت رسیدن به قطعه کار مورد نظر بیان گردیده است. نتایج بدست آمده گویای توانایی بسیار بالای روش پیشنهادی در این تحقیق جهت شبیه سازی فرآیند الکتروشیمیایی و طراحی ابزار می باشد
    کلیدواژگان: ماشینکاری الکتروشیمیایی، انحلال آندی، طراحی ابزار، شبیه سازی المان محدود، روش حساسیت
  • مهدی دانشی پور، روح الله رفعی* صفحات 249-258
    در این مقاله نسبتهای قطری که در آنها تولید آنتروپی مینیمم میشود، برای شرایط مختلف در یک مبدل حرارتی زمین گرمایی هم محور به دست آمده است. برای این منظور ابتدا انتقال حرارت و جریان آشفته در داخل مبدل شبیه سازی شده است. در شبیه سازی جریان آشفته از مدل SST k-ω استفاده گردیده است. با محاسبه افت فشار در نسبت قطرهای مختلف، کمترین افت فشار و اتلاف اصطکاکی در نسبت قطر 0.7 به دست آمده است. نتایج به دست آمده برای توزیع دمای جریان سیال در راستای عمق نشان می دهد که با افزایش مقاومت حرارتی دیواره درونی، دمای سیال خروجی افزایش می یابد. تولید آنتروپی کل برای نسبت قطر های مختلف و با مقاومت های حرارتی گوناگون دیواره درونی به دست آمده است و تغییرات نسبت قطر دارای کمترین تولید آنتروپی نسبت به مقاومت حرارتی دیواره درونی ارائه شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش مقاومت حرارتی دیواره میانی، نسبت قطری دارای کمترین تولید آنتروپی بیشتر خواهد بود. از طرف دیگر کاهش ضریب انتقال حرارت در دیواره بیرونی و افزایش ضریب انتقال حرارت در دیواره میانی نامطلوب است. با افزایش مقاومت حرارتی دیواره میانی، در نسبت قطرهای بیشتر این تاثیر نامطلوب در هر دو دیواره کمتر می شود.
    کلیدواژگان: حل عددی، مبدل حرارتی زمین گرمایی، تولید آنتروپی، جریان آشفته
  • فاطمه سمایی فر*، احمد عفیفی، حسن عبداللهی صفحات 259-272
    با توسعه ریزفناوری میکروماشین کاری و میکروالکترونیک، میکروهیترها کاربردهای زیادی در میکروحسگرها پیدا کرده اند. جنس الکترود گرم-کننده یکی از عوامل تاثیرگذار در میزان اتلاف توان، پاسخ زمانی و حساسیت میکروهیتر می باشد. در این مقاله دو میکروهیتر با هندسه یکسان، اما با دو فلز مختلف بر روی بستر سیلیکون و بر پایه فناوری میکروماشین کاری حجمی (MEMS) طراحی، ساخته و مشخصه یابی شده اند. در میکروهیتر اول از طلا و در میکروهیتر دوم از پلاتین به عنوان الکترود گرم کننده استفاده شده و تاثیر جنس الکترود گرم کننده بر روی میزان عملکرد میکروهیتر بررسی شده است. در ضمن برای بهبود کارایی میکروهیترها، طراحی آن ها مورد بررسی قرار گرفته و میکروهیتر با طراحی بهینه انتخاب شده است. نتایج تحلیل تئوری نشان می دهد که میکروهیتر طلایی دارای پاسخ زمانی کمتر و توان مصرفی بیشتری نسبت به میکروهیتر پلاتینی می باشد. نتایج آزمایشگاهی به دست آمده، نتایج حاصل از تحلیل تئوری را تصدیق می کند و نشان می-دهد که میکروهیترهای ساخته شده با طراحی بهینه، دارای عملکرد بالایی هستند؛ به طوریکه برای رسیدن به دمای بالای oC450، توان مصرفی و پاسخ زمانی در میکروهیتر طلایی به ترتیب mW36 و ms75/1 و در میکروهیتر پلاتینی به ترتیب mW30 و ms1/2 می باشند. این نتایج نشان می دهند که با ساختن میکروهیترهایی از جنس طلا پاسخ زمانی 6/16% در مقایسه با میکروهیتر پلاتینی بهبود می یابد.
    کلیدواژگان: الکترود گرم کننده، اتلاف توان، سیستم های میکروالکترومکانیکی، میکروهیتر، میکروحسگر
  • هادی دستورانی، محمدرضا جهان نما *، عبدالله اسلامی مجد صفحات 273-284
    امولسیون مخلوطی از دو مایع ممزوج نشدنی است که یکی از مایعات به صورت ریزقطرات در مایع دیگر پراکنده شده است. به مایعی که به صورت ریزقطرات است فاز گسسته و به مایع دیگر فاز پیوسته گفته می شود. یکی از روش های متداول برای امولسیون سازی استفاده از دستگاه های میکروسیال است که مطالعه جریان در این دستگاه ها اخیرا بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق فرآیند تولید ریزقطره در دستگاه میکروسیال متمرکزکننده ی جریان با جریان های متقاطع و متعامد بر هم شبیه سازی شده است. در این راستا، تاثیر پارامترهای ویسکوزیته و دبی حجمی هر دو مایع در فرآیند امولسیون سازی بر تولید ریزقطره مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج حاصل نشان می دهند که افزایش دبی حجمی فاز گسسته به ازای دبی ثابتی از فاز پیوسته به تولید ریزقطرات درشت تر می انجامد در حالی که افزایش دبی حجمی فاز پیوسته به ازای دبی ثابتی از فاز گسسته منجر به کاهش اندازه ریزقطرات می شود. بررسی نتایج همچنین نشان می دهند که نسبت دبی حجمی فاز پیوسته به فاز گسسته از نقشی اساسی در تعیین اندازه ریز قطرات برخوردار است صرف نظر از اینکه کدام یک از دبی حجمی فاز گسسته یا دبی حجمی فاز پیوسته در فرآیند ثابت فرض شده باشند. بررسی تاثیر ویسکوزیته نیز نشان می دهد که اندازه ریز قطرات با افزایش ویسکوزیته فاز گسسته افزایش می یابد در حالی که افزایش ویسکوزیته فاز پیوسته موجب کاهش اندازه ریزقطرات می شود. مقایسه میان نتایج شبیه سازی با نتایج تجربی حاکی از دستیابی به توافق مناسبی میان آنهاست که صحت روش شبیه سازی را مورد تایید قرار می دهد.
    کلیدواژگان: امولسیون، دبی حجمی، ریزقطره، شبیه سازی عددی، ویسکوزیته
  • میترا یادگاری *، محمدحسین عبدالهی جهدی صفحات 285-304
    در این مقاله، یک روش ترکیبی موثر بر اساس الگوریتم چگالی مبنا با حل کننده ی صریح برای حل معادلات تراکم پذیر اویلر در شبکه ی غیر متعامد با فرمول بندی حجم محدود ارائه شده و شار های کمیت های هدایتی شامل نرخ جرمی جریان با استفاده از روش مشخصه ها بر اساس روش های جیمسون و تی وی دی و ای سی ام تقریب زده شده است .هدف پژوهش حاضر آن است تا روشی بر پایه ی کنترل ترم پخش روش های کلاسیک بر اساس متغیرهای مشخصه (حل ریمان ) در تسخیر امواج ضربه ای ارائه شود. بدین منظور، جریانی غیر لزج و فراصوت روی ایرفویل حل شده و نتایج از نظر دقت و وضوح تسخیر امواج ضربه ای و نیز همگرایی حل با روش های کلاسیک مقایسه شده است. معیار همگرایی برای معادلات پیوستگی و مومنتوم کوچکتر از 〖10〗^(-6) در نظر گرفته شده است.نتایج نشان می دهد در الگوریتم چگالی مبنا ، به علت تقویت محدود کننده، سرعت های مشخصه همگراتر شده و روش تی وی دی وای سی ام تسخیر و وضوح بهتری از امواج ضربه ای در شرایط نشان داده شده نظیر امواج ساده، انعکاس امواج و برهم کنش امواج با یکدیگر نسبت به روش جیمسون ارائه می دهند. همچنین روش ای سی ام روشی سودمند می باشد که از کاهش دقت در ناپیوستگی ها جلوگیری کرده و تسخیر امواج ضربه ای را بهبود می بخشد و باعث تسریع در همگرایی روند حل جریان های فراصوت می شود.
    کلیدواژگان: موج ضربه ای، جریان تراکم پذیر، تسخیر، همگرایی، حل ریمان
|
  • Seyed M. Khadembashi, H. Moeenfard* Pages 1-10
    Many of energy harvesting devices use piezoelectric elements to convert mechanical vibrations into usable electrical energy. The input excitation is usually assumed to be a deterministic harmonic wave, while in practical situations, the mechanical excitation of the media is a random signal. So, the objective of this research is to study the energy harvesting in piezoelectric devices using the random vibration theory. At the first step a lumped parameter physical model of the device is presented. A mathematical model is then developed by obtaining the normalized differential equations governing the voltage induced in the energy harvesting circuit as well as the length of the piezoelectric material. The random vibration theory is then utilized to derive analytical expressions for the statistical properties of the voltage, power and the length of the piezoelectric material in terms of the statistical properties of the excitation which is assumed to be a band limited white noise. It is shown that with proper selection of the system parameters, the expected value of the harvested power can be effectively maximized. The qualitative and quantitative knowledge resulting from this effort is expected to enable the analysis, optimization, and synthesis of piezoelectric energy harvesting devices.
    Keywords: Energy Harvester, Piezoelectric Materials, Random Vibration, Electrical Power
  • S. Ahmadi Vmakani *, H. Nosraty, M. Tehrani Pages 11-18
    In this research, homogenous and intra-ply hybrid composite of brittle/ductile fibers (basalt as brittle fiber and nylon as ductile fiber) have been produced in order to investigate the effects of bending deflection on damages caused to the composite structure. The composite samples used in this investigation were of different volume percentage of basalt fiber (0, 50, 66, 75 and 100). All samples including six layers were prepared using hand lay-up method. Three-point bending test with different deflection (10 mm, 20 mm, 30 mm)were performed on the prepare samples. In the following, residual tensile strength was employed in order to study the amount of bending damages caused to the specimens. The results indicate that on samples comprised of high content of basalt fiber, by increasing the deflection, the damage caused to the composite structure increases. With increasing the ductile (nylon) fiber content, increasing the bending deflection has not significant effect on caused damages.
    Keywords: Composite, Intra, ply hybrid, Bending damage, Residual tensile strength
  • M.H. Shojaeefard, M. Rajabi Eslami, J. Zare* Pages 19-27
    In the present study, measurement and analysis of the dimensionless frequency (Strouhal number) of vortex shedding of an axial compressor cascade in moderate Reynolds numbers was done. Assessment of these effects can help a more precise prediction of wake-induced transition on the downstream blades. To measure the flow field in the wake, the hot film anemometry was used. The measurements were done at three different incidence angles and Reynolds numbers ranging from 240000 to 530000 based on blade chord length and flow velocity. Based on these measurements, there is linear correlation between vortex shedding and Reynolds number and by increasing Reynolds number vortex shedding frequency will increase. The results showed that Strouhal number for Reynolds Number equal or below 360000 had lower scattering compared with the Reynolds Number above 360000. Also, decreasing attack angle will increase wake region. Furthermore, our results showed that vortex shedding frequency at moderate and low Reynolds Numbers displays different behaviors that could be result in different boundary layer formation at trailing edge of blades.
    Keywords: Vortex Shedding Frequency, Axial Compressor, Strouhal Number, Wake
  • E. Eshghi, M. Kadkhodayan* Pages 29-42
    High speed and abscense of a precise control over pressure distribution confine sheet EMF into a die to simple shapes having shallow depth. It is possible to reach a higher depth by applying a convex punch instead of a concave die. In this article, sheet EMF on a punch and sheet EMF into a die have been investigated. The electromagnetic part of the study has been analytically investigated and the its mechanical part has been numerically studied using FEM in Abaqus software. In order to couple electromagnetic with mechanical parts, no-coupling method has been used. The obtained results have been verified by comparing the obtained results with previous experimental ones in literature. Al 1050 has been used in the present research. Rate-dependent and rate-independent hardening have been taken into consideration for the mechanical behavior for material. Using appropriate hardening model for material yields acceptable results. Moreover, a convex punch instead of a concave die is used to reach a higher depth in sheet EMF.
    Keywords: High speed forming, Electromagnetic forming, Punch, Strain rate
  • M. Abedi, M.R. Hematiyan *, O. Sarvi Ghiasabadi Pages 43-60
    Supports and joints play a basic and important role in the engineering structures. It is necessary to identify the various parameters of supports. The stiffness and damping parameters are the most important parameters of a support. In this paper, an inverse method based on dynamic acceleration measurement data is used to identify and study the stiffness and damping coefficients of the supports of cantilever and doubly clamped beams. To this end, an optimization problem using the least squares method is defined, and solved subsequently. In the cantilever beam, the effect of various parameters such as the magnitude of measurement errors, number of measured data, number of sensors, time duration of the applied load, magnitudes of the stiffness and damping parameters, and time interval of data collection, on the inverse solutions are studied. For the doubly clamped beam, the effects of the magnitude of measurement errors, number of measured data, data type and number of sensors on the results are studied. The results show that the doubly clamped beam problem is much more difficult than the cantilever beam problem. It is very appropriate to use two sensors for problems with the doubly clamped beam. By careful investigation of obtained numerical results, an attempt has been made to answer the questions and difficulties that may occur during practical tests.
    Keywords: Inverse Analysis, Beam Support, Stiffness Coefficient, Damping Coefficient, Dynamic Measurement Data
  • Abdolhossein Jalali Aghchai *, Gh. Payganeh, M. Tajik Pages 61-71
    Nowadays sandwich sheets with polymer core, have been replaced many applications of single-layer sheets in different industries. Complex behavior of sandwich sheets during deformation and their deformation limits, shows the need to review the formability of this sheets. This research discussed about analysis of effect of geometric parameters of sandwich sheet layers on formability of Aluminum/Polyurethane/Aluminum sandwich sheets. To evaluate the formability of sandwich sheets, the punch stretching test with a hemispherical punch was performed. Also, formability of these sheets obtained using finite element method. After verifying finite element model, it was observed that the difference between the output of the strain on the finite element method and experimental results was 7 to 15% which seems appropriate. The results of experimental method and finite element simulation showed that with increasing the core thickness of the sandwich sheet, the formability decreases. It was also proved that the arrangement of layers plays an important role in the formability of sandwich sheets.
    Keywords: Sandwich Sheet, Formability, Geometric Parameters, Stretch Forming, Finite Element
  • O. Arjmand, M. Gerdooei *, H. Khosravi, S. Izadpanah Pages 73-84
    The anisotropy of mechanical property in sheet metals due to their rolling process causes the useful effects of increasing in drawability and harmful effects of earing phenomenon. In the present study, the variation of the anisotropic coefficient during the uniaxial tension of AA6061-O sheet has been considered using digital image correlation technique by two marking methods of regular arrays of circles and irregular accidental pattern. Meshed samples of this alloy are cut in three directions 0, 45 and 90 degrees with respect to the rolling direction and stretched by Instron test machine. During the test, transverse and longitudinal strains are measured and then by using these two parameters anisotropic parameters in different directions as more asthe planar and normal anisotropic coefficients are computed. It demonstrated that, during the straining on samples the anisotropic parameters in 0 and 45 direction showed decreasing trend and in 90 direction it has a wavy manner. The results indicated that after 10 percent elongation the normal and planar anisotropy of sheet decreased by 51% and 63%, respectively. Finally the plastic hardening behavior of sheet in different stages of the tension by using of the Hill’s quadratic yield criterion was studied and appeared that the yield surface grows totally as an anisotropic manner.
    Keywords: Digital image correlation, Regular, accidental grid patterns, Plastic anisotropic coefficient
  • Sh. Hadian Jazi *, M. Arian Pages 85-98
    In this paper, automatic fault diagnosis of rotating machines using vibrating data measured from different point of machines and an smart fuzzy knowledge-based systems is discussed. To this end, a new vibrations’ identification chart, recently published, is used. This vibration's identification chart contained frequency characteristics and phase angle and is represented for some usual defects such as unbalancy, misalignment, bent shaft and mechanical looseness. Designed fuzzy knowledge-based system has a very simple structure. It do not need any complicated training such as those are used for neural network training. To evaluate the performance of the designed fuzzy system in actual application, it is used for fault diagnosis of some rotating machines in Isfahan Steel Company such as Fans. The effect of different membership functions such as non-linear Gaussian, bell-shaped, sigmoid, s-shape and z-shape function for inputs and outputs of fuzzy rules database is investigated and.the results are compared with the results of some neural networks-based fault diagnosis systems. Results show the designed smart fuzzy system has acceptable performance in detecting fault.
    Keywords: Fault Diagnosis, Rotating Machine, Fuzzy Logic, Vibration Analysis
  • S. Golabi, H. Mesforoosh, M. Irani Rahagi* Pages 99-106
    The optimal design problem of systems contains rotating shafts, so that the system has appropriate vibration characteristics, is one of the most important factors in performance and efficiency of the rotor systems operation. Vibration of rotary equipment are usually caused by factors such as unbalance ,Misalignment, Abrasion Parts and Abrasion moving parts and any other reasons. The frequency of this vibration forces are usually integer multiples of rotating speed (spin rate) so if the initial critical speed is as far away as possible from the rotational speed of the rotor,the rotor works in a safer operational area and other parts of system need to a few period of repairs or revision. In this paper Myklestadt-Prohl method has been used to compute initial critical whirling speed of a multi-stepped rotor and genetic algorithm to optimize the location of the bearings in the rotor, so the first critical speed of the system has maximum value for the least number of bearing.
    Keywords: rotor dynamics, Myklestadt, Prohl method, Optimization, Genetic algorithm
  • A. Ghaznavi*, M. Asgari, A. Saeidi, M. Ramyar, A. Bahri, H.R. Lari Pages 107-116
    The strength of adhesively bonded joint plays very important role on the behavior of loaded composite structures. In the present paper debonding behavior of the adhesive joint between sandwich panel and pultruded profile is investigated by the finite element method. Cohesive zone model and contact elements are used in order to simulate the adhesive joint between stiffener and the panel. Representing the adhesive material, an embedded layer is modeled between the sandwich panel and profile. The effects of geometrical parameters including the thickness of the adhesive layer and profile on the behavior of joint are investigated. Moreover, the effect of initial defect in the adhesive joint on the debonding results is studied. The results present that in the prefect bonding, increasing in the thicknesses of the profile and adhesive layer improves the joint behavior against debonding. However in defected joint, increasing the profile thickness decreases the debonding load and presence of initial defect decreases the debonding load by 51%. The results also show that presence of embedded adhesive layer has positive effect on the debonding behavior of the joint. Initial debonding load without adhesive layer decreases by 40% in comparison with the joint containing 10 mm adhesive layer.
    Keywords: Adhesive Joint, Debonding, Initial Defect, Pultruded Profile, Sandwich Panel
  • F. Ashenai Ghasemi *, P. Rahmani, A. Pourkamali Anaraki, Y. Alizadeh Vaghslou Pages 117-127
    Buckling failure is a quite common occurrence in plates under compression, in particular when the plate's thickness is small with respect to other plate's sizes. Such a mode of crisis can often precede strength failure. Nowadays, one of the most common types of repairs is done by attaching composite patches on the defeated surfaces. These patches have important advantages, such as high strength and corrosion resistance while their weight is low. In this investigation, experimental studies on the critical buckling load of the notched plates repaired by fiber metal laminate (FML) patches subjected to axial compression is carried out. For this purpose, the rectangular plates made by 2024T4 aluminum with central notches are considered. The desired parameters in this study are layer sequence, thickness and dimensions of the FML patches. The results show that an increase in buckling strength of the repaired parts. Smart choosing of the parameters results in an increase in the buckling load up to 44.13%.
    Keywords: Buckling, Notch, Patch, Fiber metal laminate (FML)
  • M. Permeh, S.J. Hosseinipour*, H. Jamshidi Aval Pages 129-142
    Among the various models of ductile fracture, Gurson-Tevergard-Needleman (GTN) damage model has been widely used due to consider three steps; nucleation, growth, and the coalescence of voids during plastic deformation. Important issues in GTN model is the exact calculation of the model parameters which in experimental methods are very time consuming and costly. Therefore, the finite element simulation method is used for this purpose. The porous metals plasticity model in Abaqus software does not consider the coalescence of voids step and analyzes issues on the basis of two steps of nucleation and growth of voids. This causes an error in the results. In this study, the uniaxial tension test of aluminum alloy 5083-O is simulated with GTN damage model. Simulation is carried out by using finite element software Abaqus through writing code in the UMAT subroutine. The GTN damage model parameters of AA5083-O are evaluated by matching experimental engineering stress-strain curve and simulated curve. The results showed that the written code through UMAT subroutine addition to led to improve the simulation of GTN damage model in Abaqus software, provides an acceptable prediction of the GTN model parameters.
    Keywords: GTN damage model, Aluminum alloy 5083, O, Ductile fracture, Simulation
  • H. Babaei *, A. Jamali, T. Mirzababaie Mostofi, H. Ashraf Talesh Pages 143-152
    The purpose of this research is to perform experimental study and modeling of the plastic deformation of rectangular plates under the low rate impact loading by drop hammer system. In experimental section, some experiments were conducted on rectangular plates with different levels of energy in order to survey the mechanical behavior of steel and aluminum plates according to applied load. The modeling section consists of presenting an explicit function for experimental data by singular value decomposition (SVD) based on non-dimensional parameters and also multi-objective modeling and design of adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) by genetic algorithm. Generally, the aim of modeling is a reliable and satisfactory prediction of deflection – thickness ratio of plates under impact loads. A comparison between modeling results and experimental data is done in order to validate the results. The investigation of training and prediction data errors which has been based on root-mean-square error (RMSE) and coefficient of determination (R2) shows that the obtained results of the optimal design of ANFIS is closer to experimental results than mathematical modeling by SVD, with the exception that a mathematical function based on experimental data is presented by SVD method. Therefore, using these presented models for deflection-thickness ratio of plate under impact loading is desirable.
    Keywords: Plastic Deformation, Drop hammer, Singular Value Decomposition, Adaptive Neuro, Fuzzy Inference System, Rectangular Plate
  • I. Ahmadi *, M. Khanmohammadi Pages 153-165
    Investigation of the fatigue behavior of the reinforced polymer composites is necessary in order to design reliable and durable structure. Due to the difference between the fatigue properties of the reinforced polymers and the traditional isotropic engineering materials, introducing criteria for prediction of the fatigue life of the reinforced polymers will be very useful in design and analysis. This paper is aimed to life prediction of reinforced plates which is subjected to bending fatigue loads. The Glass-Epoxy and Graphite-Epoxy plates which are subjected to the distributed and concentrated bending loads are studied based on the strength degradation model. The distribution of the stresses at the plies of the plate subjected to transverse load is obtained using the first shear deformation plate theory. Then the strength degradation model is used to predict the strength reduction of each plies of the plate in each loading cycle. The degradation of plies and reduction of the strength in each loading stage are accumulated and the residual strength of plies is obtained as function of the load cycles. This procedure is repeated until the plies fail and the final catastrophic failure occurs in the plate.
    Keywords: Reinforced Polymers, Strength Degradation Theory, Sudden Death Theory, Life prediction, First order shear deformation theory
  • K. Safavi *, I. Moghimi, B. Yaghooti, H. Salarieh, A. Alasty Pages 167-177
    Industrial press units have divided into two primary groups; single action and double action. Single action press has a mechanism that guide drawing slide. Double action unit has blank holder mechanism too. Double action press die has more weight and in conclusion is more expensive than a single action. For the mentioned reasons, sometimes a single action die is utilized for a double action press in which the blank holder mechanism is not used and the unit is changed to a single action one. The main goal of this article is dynamic and stress analysis of this case. In this paper, for kinematic analysis, mathematical model of the mechanism is obtained. Then dynamic analysis of a double action mechanism with standard die and also with small die of single action case, have been provided. This research has ended with stress analysis of these two states. Simulations show that use of single action die for double action press increase the force and stress in the ram mechanism joints. So this usage in double action press, increase the failure chance in the press mechanism.
  • A New Models For Dynamic Viscosity of a MWCNTs-EG Nanofluid
    Mohsen Baratpour*, Arash Karimipour Pages 179-188
    This research is experimental study of emperature and volume fraction effects and provide a new model for nanofluid viscosity of Multi Wall Carbon Nano Tubes-Ethylene glycol. Multi Wall Carbon Nano Tubes viscosity with 1 to 2 nm diameter in Ethylene glycol is calculated at 30° C to 60° C and in the volume fractions of 0.025 to 0.3 using by viscometer. Type of viscometer is Brookfield and model is DV-I Prime. It is observed that the viscosity decreases while temperature is increasing and at high volume fractions the nanofluids, shows non-Newtonian properties. Because there has not been done studies on the nanofluids, new equation for the first time of viscosity is obtained and Einstein and Bachelor models are compared with empirical relationships and In addition to observing the similarities, a separate formula for the Newtonian offered. It should be noted that non-Newtonian case study in this paper is not considered.
    Keywords: nanofluid, Dynamic Viscosity, MWCNTs, EG
  • M. Zakariapour*, M. H. Hamedi, N. Fatouraee Pages 189-200
    In this study, numerical simulation of the effect of hyperthermia using FePt magnetic nanoparticles with alternating magnetic field for skin cancer treatment is carried out. The numerical solution is presented to analyze bioheat transfer and magnetic induction equations, in cylindrical skin tumor situated in healthy tissue with considering evaporation and convection heat transfer. In order to show the validity of the study, the obtained results are compared with those of the studies already exist in the literature. Bioheat equation is used to predict the temperature rise in terms of characteristics of the magnetic nanoparticles, applied magnetic field and the tissue. The results reveal that nanoparticles diameter has a major effect on the temperature rise. The results also show that the temperature field in axial direction (from surface to depth) of tissue and the effects of hyperthermia decreases by increasing the convection heat transfer coefficient. In other words hyperthermia is more effective in the presence of the environmental natural convection. Moreover, the position of maximum temperature inside the tumor, varies by changing the heat transfer coefficient. Also, the amount of evaporation has a negligible effect on hyperthermia treatment.
    Keywords: Hyperthermia, Magnetic induction, Convection heat transfer, Magnetic nanoparticles
  • S. Taghavi Fadaki, N. Amanifard, H. Mohaddes Deylami *, F. Dolati Pages 201-213
    In this paper, the flow and temperature fields affected by electric field in the presence of wire collecting electrode are numerically investigated for the two-dimension, incompressible, turbulent, and steady flow conditions with the finite volume approach. The computational methodology includes the use of a structured, non-uniform quadrilateral grid, and the Standard K- model was adopted as the turbulence model. The computed results are compared with the experimental data and the results agree very well. Then, the effect of different parameters such as collecting electrode radius, the applied voltage, Reynolds number, and the distance between emitting and collecting electrodes on the flow pattern and heat transfer coefficient is evaluated. The numerical results show that the influence of electrohydrodynamic phenomenon on the heat transfer enhancement increases with radius of the grounded electrode and the applied voltage but decreases when the Reynolds number and distance between electrodes are augmented. The results indicate that electrohydrodynamic actuator acts as a generator of secondary flow and these vortices were used to enhance the forced convection heat transfer.
    Keywords: Electrohydrodynamic, Collecting Electrode, heat transfer, Numerical Investigation
  • M. Zoghi *, K. Javaherdeh Pages 215-224
    Ground source heat pump due to high coefficient of performance (COP) and use of low temperature thermal energy source, is one of the best technologies to use renewable energy resources. In this research at first a geothermal heat pump for heating with economizer was simulated, then the effect of variation of different parameter such as pressure in different parts of cycle, superheating at evaporator outlet, subcooling at condenser outlet and soil temperature on heat pump and total COP and exergy efficiency were analyzed. at the end, Ground source heat pump system was optimized in two manners: total COP is objective function and total exergy efficiency is objective function. In this research total COP and exergy efficiency values for the basic input mode were 3.674 and 0.488 respectively that these values were increased to 5.323 and 0.72 after the optimization..a b c d e f g k l m n o
    Keywords: Ground source, heat pump for heating, Parametric analysis, Optimization
  • F. Ebrahimzadeh Azghadi, M. Pasandidehfard *, M. R. Mahpeykar Pages 225-237
    In recent years, achievement more accurate numerical method in different flow regimes for the discontinuities with less oscillation and numerical errors is the interest of many researchers. What distinguishes this paper is, comparison of the performance of artificial dissipation and upwind methods, in solving the Euler equations for internal compressible flows in a wide range of inlet Mach numbers. In this study we examined the ability of three AUSM upwind method, Scalar and Cusp artificial dissipation methodes from very low Mach up to ultrasound and non-viscous flow in a convergent-divergent nozzle. The ability of AUSM method and Scalar methods in two-dimensional inviscid sonic flow between turbine stator blades at both supersonic and subsonic outlet is also investigated. In this study an excellent performance for AUSM method with more convergence speed and low numerical error in all flow regimes at a converging-diverging nozzle is observed. In the second example, in both flow AUSM method presents the results based on experimental, with low numerical errors and satisfy the mass conservation better than Scalar. It should be mentioned that the AUSM method is highly recommended for higher Mach numbers.
    Keywords: upwind methodes, artificial dissipation schemes, AUSM+, compressable internal flow
  • H. Amirabadi, S. Y. Ahmadi Broghani, S. M. Emam* Pages 239-248
    Electrochemical machining process (ECM) is one of non-traditional machining processes used in various industries due to certain advantages of this process. This machining process is based on the anodic dissolution so having no contact between work piece and tool leads to less tool wear and eliminating cutting forces that are some of the most important benefits of electrochemical machining. There is not still an acceptable method to predict the workpiece shape for a specific tool and also desired tool for a given cavity because of the complexity of this process while using conventional trial and error method to extract the shape of the workpiece and the tool is time consuming and costly. Simulation of Electrochemical machining process is a useful method to overcome this problem and let us to design and predict noted parameters while reducing costs and improving time are achievable. In this paper anodic dissolution in each time step has been simulated using finite element method to simulated electrochemical machining process. Then, using results of the simulated model and the sensitivity algorithm extraction of improved tool shape and desired workpiece are possible. The results demonstrate the ability of the new method proposed in this paper for simulation of electrochemical machining process and design tool.
    Keywords: Electrochemical Machining, Anodic Dissolution, Tool Design, FEM, Sensitivity Method
  • M. Daneshipour, R. Rafee* Pages 249-258
    In this paper, diameter ratio of a geothermal borehole heat exchanger is determined in a manner that the entropy generation is minimized. The SST k-ω model is used to model the turbulent flow. Pressure loss calculation for different diameter ratios of the heat exchanger shows that for diameter ratio of 0.7, the total pressure loss is minimum. Results of the bulk flow temperature showes that the outlet temperature increases at higher heat resistance of the internal wall. The total entropy generation for different diameter ratios at different heat resistance of internal wall are also presented. Results show that when the heat resistance of internal wall increases, the minimum entropy generation occurs at higher diameter ratios. On the other hand, reduction in heat transfer coefficient of the outer wall and increment in heat transfer coefficient of internal wall are not favorable. Increment in heat resistance of the internal wall at higher diameter ratios of the heat exchanger, reduces both of these unfavorable effects.
    Keywords: Numerical solution, Geothermal heat exchanger, Entropy generation, Turbulent flow
  • F. Samaeifar *, A. Afifi, H. Abdollahi Pages 259-272
    With the development of microelectronics and micromachining technology, micro-heater has found plenty of applications in micro-sensor. Heating electrode material is one of the key factors which affect the power loss, response time and sensitivity of the micro-heater. In this paper, two micro-heaters with same geometry using two various metals have been design, fabricated and characterize on silicon substrate based on micro-electro-mechanical-systems (MEMS) fabrication process. In the first micro-heater, gold and in the second micro-heater, platinum are used as heating electrode, and the effect of heating electrode material on the performance of micro-heater is evaluated. Moreover, to improve micro-heaters efficiency, their design is investigated and the micro-heater with optimum design is chosen. The analytical results exhibit that gold micro-hater has lower response time and higher power loss than platinum micro-heater. The experimental results are in good agreement with the results obtained from the analytical analysis and show that fabricated micro-heaters with optimum design have high performance; as power consumption and response time are 36mW and 1.75ms respectively in gold micro-heater and 30mW and 2.1ms respectively in platinum micro-heater for the temperature variation from 30oC to 450oC. These results demonstrate that with fabrication of gold micro-heater response time improve 16.6% in comparison with platinum micro-heater.
    Keywords: Heating electrode, Micro, heater, Micro, sensor, MEMS, Power loss
  • H. Dastourani, M. R. Jahannama*, A. Eslami Majd Pages 273-284
    An emulsion is a mixture of two immiscible liquids in which one liquid is dispersed in the form of small drops in the other liquid. The liquid in the form of droplets is called discrete phase whereas the other liquid is termed as a continuous phase. One of the common methods for emulsification is based on using microfluidic devices. Currently, the study of flow in microfluidic devices is highly regarded due to having many applications in various fields including droplet generation in relation with the standard and quality of human life. In this study, the process of droplet generation in microfluidic flow-focusing devices with orthogonal and intersecting flows has been simulated. The effects of viscosity and flow rate of discreted and continuous phases on droplet generation process have been investigated. According to simulation results, with increasing the flow rate of discreted phase (Qd) at a fixed continuous phase leads to the increment of droplet size whereas an increas in the flow rate of continuous phase (Qc) at a fixed discreted phase results in smaller droplet size. Moreover, for a constant Qc/Qd ratio, regardless of whether discrete or continuous phase flow rate is fixed, the equal droplet size is achieved. The higher viscosity of the discrete phase provides a larger droplet size whereas an increase in the viscosity of continuous phase leads to a smaller droplet size. The simulation results in comparison with experimental results show a good agreement confirming the accuracy of the method.
    Keywords: Droplet, Emulsion, Flow rate, Numerical Simulation, Viscosity
  • M. Yadegari*, M. H. Abdollahi Jahdi Pages 285-304
    In this paper, an efficient procedure based on the density-based algorithm with explicit solver is presented to solve the compressible Euler equations on a non-orthogonal mesh with finite volume formulation and The fluxes of the convected quantities including mass flow rate are approximated by using the characteristic based TVD and ACM and Jameson methods. the aim of the present study is to introduce a method based on the characteristic variables (Riemann solution) and control of the diffusion term in the classic methods in order to capture the shock waves. Hereby, an inviscid supersonic flow is solved and results are compared together in view of resolution and accuracy of shock waves capturing, and solution convergence. In this paper, the convergence target for mass equations and momentum equations is decrement of residuals from 10-6. Results show in density-based algorithm the characteristics velocities are better converged due to the augmentation of limiter, ACM and TVD methods capture the shock waves with higher resolution relative to the Jameson method. Shock waves include simple waves reflected waves, and waves interaction. Also the ACM method is a useful technique, which prevents the smearing of discontinuities and improves the resolution of shocks and accelerates the convergence rate of the solution in the supersonic flows .
    Keywords: shock wave, compressible flow, capture, convergence, Riemann solution