فهرست مطالب

نشریه مهندسی مکانیک و ارتعاشات
سال دوم شماره 2 (پیاپی 3، تابستان 1390)

  • تاریخ انتشار: 1390/06/01
  • تعداد عناوین: 7
|
  • امیررضا عسکری*، عبدالرحیم عسکری صفحات 7-13

    مکانیزم های بدون مفصل (انعطاف پذیر) جابجایی، نیرو و انرژی را با استفاده از مفاصل خمیده به جای مفاصل لولایی ساده  انتقال می دهند. کاهش هزینه های ساخت، افزایش دقت این نوع مکانیزم ها، عدم وجود خطاهای ناشی از لقی و نبودن مشکلات سایش مفاصل و ارتعاشات ناشی از حرکات آن ها از جمله مزایای این نوع مکانیزم هاست. در این مقاله برای تحلیل این نوع مکانیزم ها از مدل شبه صلب استفاده شده است. در ادامه با معرفی و بررسی چند مکانیزم بزرگ نمایی مکانیکی که برای افزایش جابجایی محرک های پیزوالکتریک به کار برده شده اند، مدلی جدید نیز ارایه و تحلیل شده است. این مدل جدید نسبت بزرگ نمایی بالایی را در ابعادی فشرده به دست می دهد که نسبت به مدل های پیشین بسیار مناسب است. فرکانس طبیعی بالای این مدل و نیز عدم وجود حرکات عرضی از جمله مزایای این مدل نسبت به مدل های معرفی شده،است. در ادامه با بررسی حل تحلیلی و مشخص نمودن پارامترهای طراحی برای بهترین شرایط کاری مدل شبه صلب بهینه ارایه شده است. همچنین با استفاده از تحلیل اجزای محدود و مقایسه نتایج آن با حل تحلیلی اثر تغییر پارامترهای گوناگون روی عمل کرد این مکانیزم مشخص گردیده و در انتها مکانیزمی بهینه ارایه شده است.

    کلیدواژگان: مکانیزم های با مفصل خمیده، آمپلی فایر مکانیکی، روش شبه صلب در تحلیل مکانیزم های با مفاصل خمیده
  • علی قدوسیان، صابر مسکر جهان آباد* صفحات 15-24
    روش های بهینه یابی بر اساس سازه ی مبنا  و مینیمم رشد سازه پایه با گره های ثابت از جمله روش های مفید و موثر در بهینه یابی سازه های گسسته می باشد، اما کندی فرآیند بهینه یابی در روش سازه مبنا برای سازه های بزرگ دو بعدی به دلیل زیاد بودن تعداد اعضای سازه مبنا، سبب میشود که زمان زیادی برای حل مسایل تلف شود و ثابت بودن گره های خرپا در روش مینیمم رشد سازه پایه با گره های ثابت که باعث میشود سازه در برخی موارد بهینه محلی را بیابد در این مقاله سعی شده است تا با ارایه روشی نوین، بهینه یابی سطح مقطع و توپولوژی خرپاها به نحوی انجام شودکه مشکلات مذکورتا حدامکان برطرف شود .بدین منظور الگوریتم مینیمم رشد سازه پایه با گره های شناور ارایه شده است. در این روش به جای شروع از سازه پایه با حداکثر اعضای ممکن سازه، با سازه ای با حداقل اعضا شروع می شود و سازه پایه تا زمان ارضا کردن شرایط مساله رشد می کند و تمامی گره ها به سازه ابتدایی به صورت شناور اضافه می شود و سپس در این مقاله از چند مثال استاندارد استفاده شده است که با استفاده از نرم افزار متلب کد نویسی شده است. جواب های به دست آمده به روش مینیمم رشد سازه پایه با گره های شناور با استفاده از الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات با سایر روش ها مقایسه شده است. نتایج مقاله نشان می دهد  روش مینیمم رشد سازه پایه با گره های شناور سرعت هم گرایی بسیار بالایی نسبت به روش سازه پایه و بهینه مطلق تری نسبت به مینیمم رشد سازه پایه با گره های ثابت دارد.
    کلیدواژگان: بهینه سازی، روش مینیمم رشد سازه پایه با گره های شناور، سازه های دو بعدی، بهینه سازی ازدحام ذرات
  • مهدیه سادات عزیزی*، یوسف امیریان، عبدالحسین فریدون صفحات 25-37

    ارتعاشات سازه شناور در اثر تحریک پروانه،  یکی از مباحث مهم در طراحی سازه شناور است.  در صورت عدم توجه به این مساله و قرار گیری سوپراستراکچر در قسمت انتهایی شناور،  ارتعاشات ناشی از تحریک پروانه می تواند مشکلاتی را برای خدمه و افراد ایجاد نماید.  همچنین ارتعاشات ناشی از پروانه باعث سر و صدا و همچنین کاهش عمر ماشین آلات موجود در موتورخانه و قسمت انتهایی شناور می گردد. در این مقاله ارتعاشات ناشی از تحریک پروانه،  با استفاده از تحلیل عددی سیال- سازه روی یک شناور تجاری مورد بررسی قرار گرفته و به بررسی نتایج آن پرداخته شده است.  ابتدا برای شناور با توجه به هندسه و شرایط،  پروانه ای مناسب انتخاب شده و حل عددی جریان سیال برای سرعت های مختلف شناور و سرعت دورانی پروانه انجام گرفته است.  سپس سازه شناور بر اساس استاندارد،  طراحی شده و جز بندی آن با استفاده از جزء محدود صفحه ای انجام گرفته است.  توزیع فشار روی پروانه و بدنه که از حل عددی جریان سیال به دست آمده است در تحلیل سازه،  به سازه شناور اعمال گشته و سازه شناور در اثر بارگذاری هارمونیک ناشی از دوران پروانه،  بررسی شده است.  تحلیل مودال سازه شناور نیز انجام گرفته و سپس نتایج تحلیل آن،  در یک محدوده فرکانسی شامل فرکانس های طبیعی که می تواند در حالت ها و سرعت های مختلف دورانی پروانه به وجود آید،  استخراج شده است.  نتایج نشان می دهد که در بعضی از سرعت های دورانی پروانه،  فرکانس تحریک در سرعت دورانی مربوطه می تواند منجر به تشدید ارتعاش و افزایش دامنه ی ارتعاش گردد.  نتایج با محدوده مجاز استاندارد مقایسه شده و  نشان می دهد که می توان با دقت در انتخاب پروانه و محدوده سرعت دورانی مجاز و بهینه سازی و اصلاح سازه شرایط را جهت قرارگیری ارتعاشات در محدوده ی مجاز فراهم نمود.

    کلیدواژگان: ارتعاشات اجباری، تحلیل سیال- سازه، آنالیز مودال، سرعت دورانی پروانه
  • داود کلانتری*، محسن مهدیانی صفحات 39-43
    امروزه سازندگان خودرو ها به دلیل توجه زیاد خریداران به ایمنی خودرو، کوشش زیادی در جهت افزایش ایمنی خودرو به کار می برند. از آن جمله می توان به کیسه ی هوا اشاره کرد که به نوبه ای خود جزو پر اهمیت ترین موارد ایمنی در خودرو به شمار می رود. در مقاله حاضر به بررسی و تحلیل ریاضی یک سیستم ساده مکانیکی پرداخته شده که سبک و کم هزینه بوده و می تواند دقت قابل قبولی داشته باشد. سیستم شامل یک تیر یک سر گیردار است که درون آن سیم حامل جریان قرار داده شده ودر تصادفات به علت شتاب بالای ناشی از شوک، تیر شکسته و جریان از مدار حذف می گردد. با قطع جریان عوامل ثانویه ای مانند قطع مدار بنزین، فعال شدن سیستم کیسه هوا، باز شدن قفل درب ها و غیر فعال شدن سیستم دزدگیر اتفاق می افتد. تحلیل براساس روابط ریاضی به خصوص تبدیلات لاپلاس استوار است. نتایج نشان داد چنانچه تیری با ارتفاع 8 سانتیمتر و سطح مقطع 0/3 × 3 سانتی متر مربع انتخاب گردد، در تصادفات با سرعت های بالاتر از 40 کیلومتر بر ساعت سیستم به خوبی عمل خواهد کرد.
    کلیدواژگان: مدل ریاضی، ایمنی، کیسه هوا، تبدیل لاپلاس، خمش تیر
  • سلمان پاک نظر*، محمدجعفر استاد احمد قرابی صفحات 45-56

    در این مقاله پیش بینی دالان های پایداری با روش جدید مرتبه سوم گسسته سازی کامل که مبتنی بر انتگرال گیری مستقیم است ارایه شده است .در ابتدا مدل دینامیکی فرزکاری با تاخیر زمانی به فرم فضای حالت را به فرم انتگرالی می نویسیم،  بعد از اینکه هر تناوب زمانی به تعداد فواصل محدود گسسته شد روش گسسته سازی کامل برای حل دستی قسمت انتگرالی سیستم به کار گرفته می شود.در هر بازه کوچک زمانی چند جمله ای درجه سوم لاگرانژ جهت میان یابی قسمت حالت به کار رفته و چند جمله ای خطی لاگرانژ برای میان یابی قسمت های تاخیر زمانی و تناوب زمانی استفاده شده است.سپس یک طرح دینامیکی گسسته به دست می آید که با آن می توان ماتریس انتقال حالت را در یک بازه زمانی به دست آورد و با استفاده از این ماتریس در تیوری Floquet دالان های پایداری فرزکاری تخمین زده می شوند.در ادامه مثال مبنایی جهت اعتبار سنجی روش ومقایسه نتایج با روش های قبلی ارایه شده است.در انتها برنامه MATLAB  جهت حل مساله آورده شده است .

    کلیدواژگان: دالان های پایداری فرز، روش مرتبه سوم گسسته سازی کامل، تئوری Floquet، تاخیر زمانی، MATLAB
  • محسن عبدوس، محمدجواد رضوانی* صفحات 57-63

    در این مقاله‏ ، اثر آغازگر در پاسخ لهیدگی ضربه گیرهای شیاردار خارجی پر شده از فوم پلی اورتان بررسی می شود. به این منظور، یک آغازگر در بالای لوله استوانه ای شیاردار خارجی پر شده از فوم قرار می گیرد تا از اعمال نیروی ناگهانی به قسمت اصلی سازه جلوگیری کند. در این ایده جدید، برای مطالعه مشخصات ضربه پذیری، تعدادی شبیه سازی عددی در نرم افزار آباکوس به صورت شبه استاتیک انجام شده و با نتایج تجربی مقایسه می شود. همچنین، منحنی های نیرو-جابجایی و مکانیزم تغییر شکل ضربه گیر با تغییر تعداد شیارها توصیف می شود. نتایج نشان می دهد که وجود آغازگر باعث کاهش شدت ضربه به سازه اصلی و سرنشینان می شود.

    کلیدواژگان: جذب انرژی، شیارهای خارجی، آغازگر، فوم پلی اورتان
  • حامد قربانیان، احسان جمشیدی*، محمدرضا آشوری صفحات 65-79

    ارتقاء سطح ایمنی در شبکه معابر شهری نقش مهمی در افزایش اعتمادپذیری و کارایی شبکه حمل و نقل دارد و یکی از مهم ترین پارامترهای موثر در افزایش ایمنی،  کنترل سرعت وسایل نقلیه می باشد،  به طوری که موجب کاهش تعداد و شدت تصادفات بین وسایل نقلیه و افزایش ایمنی عبور عابر پیاده می گردد.  در این راستا سرعت گیر و سرعت کاه هانقش مهمی در کاهش سرعت وسایل نقلیه در سطح شهر ایفا می کنند.  متاسفانه در ایران به دلایل بسیاری از جمله طراحی های نادرست،  استفاده بیش از حد و بی مورد از سرعت گیرها و همچنین تعیین محل نصب به صورت سلیقه ای بدون رعایت استانداردهای جهانی باعث شده تا این ابزار در کنترل سرعت خودروها،  کم اثر باشد و این امر موجب شده تا آسیب به سیستم تعلیق خودروها به حداکثر برسد و به تبع آن ناراحتی سرنشینان همه خودروها را از جمله خودروهایی که هنگام عبور از روی سرعت گیرها با سرعت مجاز در حال حرکت هستند،  به دنبال داشته باشد.  یکی از مهم ترین ایراداتی که به سرعت گیرها وارد است نیز تاخیر در خدمات رسانی خودروهای اورژانس و آتش نشانی است.  در این مقاله ابتدا انواع سرعت گیرهای موجود معرفی شده و با ساخت مدل یک چهارم خودروی پراید با جعبه ابزارسیمولینک در نرم افزار متلب،  اثرات آن ها روی خودرو و سرنشینان آن بررسی شده است.  سپس با استفاده از استاندارد ISO 2631-1،  شتاب های عمودی که سرنشینان خودرو در آن احساس راحتی می کنند به دست آمده و با استفاده از الگوریتم ژنتیک،  طرحی جدید که با این استاندارد سازگار باشد برای سرعت گیر و سرعت کاه به دست آمده است.  با استفاده از طرح بهینه سرعت گیر و سرعت کاه در سطح شهر،  خودروهایی که با سرعت مجاز از روی آن ها عبور می کنند سرنشینان آن در منطقه راحتی کامل و خودروهایی که با سرعت غیر مجاز از روی آن ها می گذرند سرنشینان آن در منطقه ناراحتی کامل قرار دارند.

    کلیدواژگان: سرعت گیر، سرعت کاه، مدل یک چهارم خودرو، آسایش سرنشینان، سیمولینک، الگوریتم ژنتیک
|
  • Ammirreza Asgari *, Abdorrahim Asgari Pages 7-13

    Mechanisms with flexible joints transfer displacement, force and energy by using flexure hinges instead of Simple hinge joints. Reduction of manufacturing costs, increasing the accuracy of these mechanisms, absence of error caused by being loose and lack of joint wear and vibration problems resulting from their movements are among the advantages of these types of mechanisms. In this article for analyzing these mechanisms, a quasi-rigid model was used. Then, by introducing and evaluating a number of mechanical magnification mechanisms which were used to increase the movement of piezoelectric actuator, a new model is also provided and analyzed. This new model offers a high ratio in compact dimensions that is pretty good compared to previous models. The natural frequency of the model and the lack of lateral movements are among advantages of this model compared to the models introduced. We will review and determine the design parameters for the analytical solution for the optimal work condition of the quasi-rigid mode. Also, by using finite element analysis and comparison of its results with analytical solutions, the effect of various parameters on the performance of this mechanism have been identified and at the end an optimal mechanism is offered.

    Keywords: mechanisms with Flexure hinges, Mechanical amplifier, quasi rigid body method for analyzing mechanisms with Flexure hinges
  • Ali Ghoddosian, Saber Meskar Jahan Abad * Pages 15-24
    Optimization techniques based on basic structure and the minimum growth ground method and stationary nodes, are among useful and effective methods in finding optimal discrete structures. But the slow optimization process of the base structure method for two-dimensional Large-scale structures and the large number of basic structural elements, waste a lot of time to solve problems. The fixed nodes of the truss in minimum growth ground method with fixed nodes, which in some cases makes structures to find a local optimum. In this article we have tried to provide a new method, optimization of cross section and truss topology are in a way that the aforementioned problems are solved as far as possible and for this purpose the algorithm of growth ground method with floating nodes are suggested. In this method, instead of starting with the base structure with the most possible members of the structure, we start with a structure with minimum members and the basic structure grows until it satisfies the conditions and all nodes are added to the structure in a floating mode. Then, in this paper several standard example are used which are coded using MATLAB software and the obtained results in the form of growth ground  method  with floating nodes using optimization algorithm of particle swarm is compared to other methods. The results show that growth ground method with floating nodes has a very high Convergence rate compared to growth ground method and more Absolute optimization compared to the minimum growth ground method with fixed nodes.
    Keywords: Optimization, growth ground method with floating nodes, two dimensional structure, particle swarm
  • Mahdie sadat Azizai *, Yousef Amirian, Abdolhossein Fereidoon Pages 25-37

    Vibration of floating structures under the effect of propeller excitation is One of the main issues in the design of floating structures and not paying attention to this issue and the placement Super structure at the bottom of the float, vibrations caused by the stimulus of the fan can cause problems for crews and individuals and the vibrations from the propeller make noise and also reduce the life of existing machines in the bottom of the float. In this paper the vibrations caused by the propeller stimulation, using a numerical analysis of fluid-structure on a commercial vessel is studied and the results are discussed. First with respect to the geometry and condition a suitable propeller was chosen for the float and the numerical solution for different speeds of the float and the angular velocity of the impeller is done. The floating structure is designed based on the standard and discretization is conducted using finite element.  Pressure distribution on the propeller and hull obtained from the numerical solution of fluid flow, has been applied to floating structures in the structural analysis and floating structures due to harmonic loading induced by the rotation of the propeller is investigated and modal analysis of floating structures has been performed And the results of its analysis in a frequency range including natural frequencies that canaries in different modes and rotational speeds  of the propeller were recorded. The Results show that in some rotational speeds of the propeller excitation frequency in rotational speed can lead to vibration increase and resonance amplitude The results are compared with the standard range, the results show that with accurate choosing of the propeller And the range of allowable angular velocity and optimization of the structure, we can provide the Requirements for vibration exposure in the limited range.

    Keywords: Forced vibration, Structural analysis, structure, Modal Analysis, angular velocity of the propeller
  • Davood Kalantari *, Mohsen Mahdiani Pages 39-43
    The safety of the car is one of the high attentions of car customers. Then, automobile manufactures make a lot of effort to improve safety. Because of the high attention of buyers towards the safety of car, car manufacturers make a huge effort to improve this safety. Among them, we can refer to the airbag, which in turn is the most important safety component on a vehicle. In this paper, the mathematical analysis of a simple mechanical system is discussed which is lightweight, low cost, and can be reasonably accurate. The system consists of a cantilever beam in which a  Current-carrying wire is placed .when  occur accidents due to the high acceleration shock, the beam is broken and the current will be out of circuit. So, secondary factors such as cutting of the petrol circuit, unlocking the doors and deactivation of the alarm system may happen. The Analysis is performed using Laplace technique. . The results show that the accidents with speeds above 40 miles per hour, choosing   a beam with a height of 8 cm and a cross-section of 3* 0.3cm2, the system will work smoothly and efficiently.  Keywords: Mathematical modeling, safety, airbags, Laplace transformations, bending of beam
  • Salman Paknazar *, MohammadJafar Ostad Ahmad Ghorabi Pages 45-56

    In this article, prediction of lobe stability diagram is presented with the new method of 3th degree of full discretization that is based on direct integral. First, the dynamic model of milling with delay is developed from condition form to integral form. Then every period is discretized in limited time sections. Full discretization method is used for manual calculation of system integral. In every small time interval, the Lagrange 3th degree multi term is applied to interpolate the condition part. Furthermore the Lagrange linear multi term is also used for interpolation of delay- and period parts. A discrete dynamic design is achieved.  Now it is possible to determine the matrix of condition transition in a time interval. Using this matrix by Floquet theory, lets to predict the stability lobe diagram. A basic example provides verifying of this method by comparison with results from literatures. The MATLAB program to calculate the problem is attached.

    Keywords: Floquet, milling stability lob diagram, 3th degree of full discretization method
  • Mohsen Abdous, MohamadJavad Rezvani * Pages 57-63

    In this paper, the effect of polyurethane foam and initiator are investigated on axial crushing response of cylindrical aluminum external grooved tubes. For this purpose, an initiator is placed at the top of the foam-filled tube to prevent a sudden applied force to the main part of the structure when the accident occurs. In this new idea, several numerical simulations using ABAQUS 5.6 finite element explicit code are carried out to study of crashworthiness characteristics of the foam-filled thin-walled cylindrical grooved tubes. In order to verify these numerical results, a series of quasi-static axial compression tests are performed. Moreover, load-displacement curves, deformation mechanism of the structure with different number of annular rings are described. The results show that the initiator reduces the intensity of damage to the main structure and occupants.

  • Hamed Ghorbanian, Ehsan Jamshidi *, MohammadReza Ashory Pages 65-79

    Promotion of security level in urban roads network has important role in increasing confidence and efficiency and competence in transportation network and it is one of the most impressive and effective parameters in increasing immunity and safety, speed control of automobile, so as to it causes number decrease and severity of accidents between vehicles and security increase for passenger. In this case, speed bump and speed humps play important role in speed decrease of vehicles in city. Unfortunately in Iran some reasons as have because of incorrect designs, unlimited and excessive usage of speed bumps and also determining erection place  optionally without observing  global standards it caused that these tools and instruments have little effect on speed control and this case caused maximum loss and damage to automobile suspension system and it follows discomfort of all automobile’s passengers as an example vehicles that move with permissible speed while passing from speed bumps. One of the most important objections for these speed bumps is delay in giving agency vehicles and firefighting automobiles. In this article first of all, existing speed bumps is introduced and by designing and constructing pride automobile quarter model with Simulink software in MATLAB software, their effects on automobile and their passengers has been investigated. Then using ISO 2361-1 Standard, vertical acceleration in which the vehicle passenger feel comfortable is obtained and using Genetic Algorithms, a new design compatible with this standard is also obtained for the speed bump and hump. Using the speed bump and hump optimal design in urban roads network, passengers of the cars which pass them with permissible speed are in the most comfortable area and passengers of the cars which pass them with impermissible speed are in the least comfortable area.

    Keywords: Speed Bump, Speed Hump, Quarter Car Model, Passengers Comfort, SIMULINK, Genetic Algorithm