فهرست مطالب

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک - سال بیست و سوم شماره 1 (پاییز و زمستان 1390)

نشریه علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک
سال بیست و سوم شماره 1 (پاییز و زمستان 1390)

  • تاریخ انتشار: 1391/03/03
  • تعداد عناوین: 8
|
  • محمد مهدی کسایی، حسن مسلمی نایینی، مهدی سلمانی تهرانی، روح الله عزیزی تفتی، عماد رحیمی صفحه 1
    فرآیند شکل دهی قفسه ای یکی از روش های جدید شکل دهی غلتکی سرد می باشد که به طور گسترده برای تولید لوله های جوشکاری مقاومتی (ERW) به کار می رود. استفاده از فرآیند شکل دهی قفسه ای، علاوه بر تامین شکل دهی آرام ورق در طول فرآیند، سبب کاهش هزینه و زمان تولید می گردد. به علت پیچیدگی فرآیند، مطالعات کمی در این زمینه انجام شده است و دانش موجود، بیشتر براساس تجربه بنا شده است. در این مقاله به منظور بررسی تغییر شکل ورق در شکل دهی قفسه ای لوله هایی با نسبت ضخامت به قطر پایین، فرآیند شکل دهی قفسه ای سرد لوله به صورت سه بعدی در نرم افزار اجزای محدود مارک منتات شبیه سازی می شود. با توجه به این که کمانش لبه ورق از عیوب رایج در فرآیند شکل دهی غلتکی لوله هایی با نسبت ضخامت به قطر پایین می باشد، توزیع کرنش های طولی در ناحیه های لبه و مرکز ورق بررسی و ایستگاه های مستعد برای کمانش لبه ورق معرفی می شوند. هم چنین الگوی گل تغییر شکل و انحنای ورق تغییرشکل یافته با استفاده از نتایج شبیه سازی، پیش بینی شده و اثر هر یک از مراحل شکل دهی قفسه ای بر روی شکل یا انحنای ورق تغییرشکل یافته مشخص می گردد. برای بررسی صحت شبیه سازی های انجام گرفته، محیط خارجی، فاصله افقی دو لبه ورق و توان شکل دهی در مراحل مختلف شکل دهی از نتایج شبیه سازی به دست آمد و با داده های تجربی اندازه گیری شده در خط تولید مقایسه گردید. انطباق خوب این نتایج، صحت شبیه سازی ها را تایید می کند.
  • محمد مهدی معرفت، محمدرضا آسترکی، مصطفی خسروی الحسینی صفحه 15
    در تحقیقات انجام شده روی مشعل های متخلخل عموما جریان محوری مد نظر قرار گرفته است. در این تحقیق مشعل متخلخل با جریان شعاعی و هم چنین با جریان محوری به صورت عددی یک بعدی مدل سازی شده و کارایی مشعل های شعاعی و محوری با مصرف سوخت یکسان مقایسه شده است. با استفاده از مکانیزم پانزده مرحله ای در شبیه سازی احتراق، برآوردی دقیق از تولید آلاینده ها انجام گردید. نتایج نشان داد که مشعل شعاعی به دلیل توزیع دما، توزیع سرعت، میزان انتشار آلاینده ها و بازده تشعشع خروجی، عملکرد بهتری دارد. به طوری که انتشار آلاینده های COو NO در مشعل جریان شعاعی نسبت به مشعل جریان محوری، کمتر و بازده تشعشع خروجی آن بالاتر است.
  • مجتبی دلخوش، محمود سعادت فومنی صفحه 29
    هدف از این تحقیق، بهینه سازی هندسی سیستم انتقال قدرت پیوسته (Continuously Variable Transmission) نصف چنبره ای (Half Toroidal) برای رسیدن به بازده انتقال توان بالا و وزن کم است. برای این منظور، سیستم، تحلیل دینامیکی می شود. سپس تماس بین دیسک و غلتک براساس اصول روانکاری الاستو-هیدرودینامیک مدل خواهد شد و یک مدل سازی کامپیوتری برای تعیین بازده سیستم انتقال قدرت و تعیین وزن مجموعه با ورودی های هندسی و سینتیکی و دمایی تهیه می شود. خروجی های این مدل با خروجی های مدل های استفاده شده در دیگر مقالات، مقایسه می شود تا درستی آن تایید شود. سپس به کمک روش بهینه سازی الگوریتم ژنتیک (Genetic Algorithm)، ورودی های هندسی برای رسیدن به بیشترین بازده انتقال توان و در عین حال وزن کم به دست می آیند. مشاهده می شود که صرف نظر از ضرایب اثر مختلف وزن و بازده انتقال توان، پارامترهای هندسی بهینه تقریبا یکسان هستند. هم چنین تاثیر پارامترهای دمای فیلم روغن، نسبت تبدیل و سرعت دورانی دیسک ورودی روی بازده انتقال توان، به ازای هندسه بهینه بررسی می شود.
  • موسی رضایی، حسام الدین ارغند، امین ترقی اسکویی، محمد بافندگان صفحه 41
    در این پژوهش رفتار دینامیکی کامیونت در اثر وجود نابالانسی نیروی ترمزی، مورد بررسی قرار گرفته است. در تحقیقات پیشین، برای مطالعه تاثیر خطای نیروی ترمزی بر انحراف خودرو، از فرض ثابت بودن سرعت در طی فرآیند ترمزگیری استفاده شده است. در این تحقیق، برای مدل سازی واقع بینانه تر با در نظر گرفتن مدل دوچرخه ای خودرو و فرض کاهش سرعت با شتاب ثابت در حین ترمزگیری، معادلات حرکت استخراج شده است. معادلات حاصل، با استفاده از روش های عددی حل گردیده است. نتایج به دست آمده با نتایج تحلیلی ارایه شده در پژوهش های پیشین و نتایج حاصل از تست های تجربی مقایسه شده است. نتایج حاکی از اثرات قابل توجه اصلاح فرضیات مساله در مورد تغییرات سرعت در حین ترمزگیری می باشد. صحت نتایج با انجام تست های تجربی بر روی کامیونت 6 تن آذرخش به تایید رسیده است.
  • عماد رحیمی، حسن مسلمی نایینی، حامد دیلمی عضدی، سیامک مزدک، محمد مهدی کسایی صفحه 53
    استفاده از لوح های ترکیبی در تولید، مزایای فراوانی را از قبیل کاهش وزن و هزینه ی تولید محصولات در پی دارد. اما به کارگیری این لوح ها در صنعت، نیازمند استفاده از روش هایی برای چیره شدن بر مشکل کاهش شکل پذیری این لوح ها نسبت به مواد پایه ی آن هاست. یکی از این روش ها به کارگیری فشار سیال در شکل دهی ورقی است. در این تحقیق، فرآیند کشش عمیق هیدرومکانیکی لوح های ترکیبی به وسیله ی روش اجزای محدود و صحت سنجی تجربی مطالعه شده است. در نهایت اثر استفاده از فشار سیال بر میزان جابه جایی خط جوش و توزیع ضخامت لوح هایی از جنس فولاد کربنی St12 با نسبت های ضخامت متفاوت بررسی شده است. نتایج عددی به دست آمده با نتایج تجربی، مطابقت نسبتا خوبی دارند. این نتایج نشان می دهد که یک مقدار بهینه برای فشار نهایی سیال برای دست یابی به کمترین بیشینه ی نازک شدگی وجود دارد. هم چنین مشاهده می شود که با استفاده از فشار سیال در این فرآیند، امکان دست یابی به نسبت های کشش بالاتر و هم چنین امکان کاهش جابه جایی خط جوش نسبت به فرآیند کشش عمیق متداول وجود دارد.
  • مرتضی عنبرسوز، حمید نیازمند صفحه 67
    با توجه به بالا بودن دما در اکثر سیستم های احتراقی که در آنها از پاشش سوخت استفاده می شود، انتقال حرارت تشعشعی به قطره سوخت تزریق شده می تواند در نرخ گرم شدن و در نتیجه در طول عمر قطرات دارای اهمیت باشد. در این مقاله اثر انتقال حرارت تشعشعی به دو صورت تابش جهت دار و تابش با تقارن کروی بر نرخ گرم شدن یک قطره سوخت با درنظر گرفتن چرخش داخلی آن مورد بررسی قرار گرفته است. حوزه سیال در داخل و خارج از قطره، با استفاده از روش حجم کنترل و در حضور انتقال حرارت تشعشعی به قطره، حل شده اند. از تئوری می (Gustav Mie) برای محاسبه شدت و توزیع تابش جهت دار و از مدل ساده سازی شده دمبروسکی (Leonid A. Dombrovsky) برای محاسبه شدت و توزیع شعاعی تابش با تقارن کروی استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که حداکثر جذب برای قطره ای از جنس دودکان در حالت تابش جهت دار عمدتا در پشت قطره و در حالت تقارن کروی در سطح جلویی قطره اتفاق می افتد. به علاوه از نتایج به دست می آید که تابش جهت دار تاثیر چندانی بر نرخ گرم شدن قطرات ندارد، اما تابش با تقارن کروی می تواند نرخ گرم شدن قطره را تسریع کند.
  • یادداشت پژوهشی
  • بهنام معتکف ایمانی، امیرمحمد قندهاریون صفحه 83
    روش های مختلف برای میان یابی پارامتری (Parametric Interpolation) بر روی منحنی های NURBS در گذشته پیشنهاد شده اند. اما در این روش ها، خطاهای ناشی از ماهیت تقریبی میان یاب NURBS، معمولا در نظر گرفته نمی شوند. در این مقاله، یک الگوریتم ترکیبی پیش نگر(Look-Ahead) برای میان یابی بر روی منحنی های NURBS، ارایه شده است. این الگوریتم، میان یابی بر روی گوشه های تیز را توسط منحنی های هدوگراف فیثاغورثی (PH) (Pythagorean Hodograph) انجام می دهد. این کار باعث کاهش همزمان خطاهای هندسی و خطاهای ناشی از تقریب در میان یابی می شود. الگوریتم ارایه شده از چهار بخش تشکیل شده است: بخش تشخیص گوشه های تیز، بخش ایجاد منحنی PH، بخش ایجاد پروفیل سرعت و بخش تشخیص دینامیکی. شبیه سازی انجام شده، صحت الگوریتم پیشنهادی را نشان می دهد. آزمایش های انجام شده بر روی میز X-Y تایید می کند که روش ارایه شده، دقت دنبال کردن مسیر را در مقایسه با الگوریتم های تعیین پیشروی بر مبنای خطای وتری (Adaptive-feedrate Algorithm) و تعیین سرعت پیشروی بر مبنای انحنا (Curvature-feedrate Algorithm) به صورت چشمگیری بهبود می بخشد.
  • مهدی زارع مهرجردی، اصغر دشتی رحمت آبادی صفحه 97
    روش درون یابی مشتق تعمیم یافته (Generalized Differential Quadrature (GDQ) Method (، یک روش حل عددی مرتبه بالاست. در این روش برخلاف سایر روش های عددی از مقادیر تابع آزمایشی مورد استفاده بر روی تمامی نقاط دامنه مساله، برای حدس مقادیر مشتق تابع مجهول اصلی استفاده می گردد. به همین دلیل این روش نسبت به سایر روش های عددی موجود نظیر روش اجزای محدود (Finite Element Method (FEM)) و تفاضل محدود (Finite Difference Method (FDM)) سرعت هم گرایی بالاتری را در دست یابی به نتایج با دقت یکسان ارایه می نماید. در بررسی حاضر از روش درون یابی مشتق تعمیم یافته برای تحلیل عملکرد یاتاقان های ژورنال هیدرودینامیکی مدور و غیرمدور (Circular and Non Circular Hydrodynamic Journal Bearings) دو-لب و سه-لب (Two and Three Lobe) تحت روان کاری با سیال تراکم ناپذیر در شرایط گوناگون نصب و طراحی استفاده شده است. مقایسه بین نتایج مربوط به یاتاقان های مورد بررسی در شرایط عادی نصب و مونتاژ با نتایج موجود از مراجع گویای دقت بالا، عملکرد مناسب الگوریتم طراحی شده و هم گرایی سریع تر روش درون یابی مشتق تعمیم یافته نسبت به سایر روش های حل عددی فوق می باشد. در ادامه تاثیر زوایای نصب و انحراف (Mount and Tilt Angles) بر عملکرد یاتاقان های ژورنال مدور و غیر مدور مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از بررسی، نشان از تغییرات چشم گیر در عملکرد یاتاقان های غیرمدور بر خلاف انواع مدور مشابه با تغییر در شرایط نصب و مونتاژ آنها دارد.
|
  • Mohammadmehdi Kasaei, Hasan Moslemi Naeini, Mahdi Salmani Tehrani, Rouhollah Azizi Tafti, Emad Rahimi Page 1
    Cage roll forming is one of the new methods of cold roll forming process which is widely used for producing ERW pipes. In addition to less production cost and time, using cage roll forming provides smooth deformation on the strip. Few studies can be found about cage roll forming because of its complexity, and the available knowledge is more experience-based and not science-based. In this paper, deformation of pipes with small thickness/diameter ratio is investigated by 3D finite element simulation in Marc-Mentat software. Edge buckling defect in roll forming of pipes with small thickness/diameter ratio is very important. Due to direct effect of longitudinal strain on the edge buckling phenomenon, longitudinal strains at the edge and center line of the deformed strip are investigated and the high risk stands are introduced. Deformation flower pattern and curvature of the deformed strip are predicted using the simulation results and the effects of each cage forming stage on the deformed strip profile are specified. In order to verify the simulation results, circumferential length, opening distance of the two edges and forming power in different forming stages are obtained from the simulations and are compared that of the experimental data which were measured from the production line. A good agreement between the experimental and simulated results is observed.
  • Mohammad Mahdi Maarefat, Mohammadreza Astaraki, Mostafa Khosravi Elhossaini Page 15
    In studies done on porous burner, generally burners with axial flow are considered. In this paper, porous burners with radial and axial flow have been modeled numerically and results of radial and axial porous burners with equal fuel consumptions are compared. The mechanism used in combustion phenomenon is 15 stage mechanisms which predict the pollutions production precisely. The results show a significant enhancement of the radial burner performance from viewpoint of temperature distribution, velocity distribution, amount of emissions, and thermal radiation efficiency. The CO and NO emissions are lower and the output radiative power in the radial burner is higher than those of the axial burner.
  • Mojtaba Delkhosh, Mahmoud Saadat Foumani Page 29
    The objective of this research is geometrical optimization of Half Toroidal Continuously Variable Transmission (CVT) in order to achieve high power transmission efficiency and low weight. After dynamic analysis of the system, the contact between the disk and the roller is modeled according to elasto-hydrodynamic lubrication principles. Accordingly, a computer model is created with geometric, thermal and kinetic parameters as inputs of the system, to determine the efficiency and the weight of CVT. Results are compared to those obtained from models in other articles to confirm its validity. Geometric parameters are obtained by means of genetic optimization algorithm, while optimization parameters are power transmission efficiency and system weight. It is observed that regardless of weight coefficients assigned to power transmission efficiency and weight, difference between results are negligible. Also, the effect of oil film temperature, speed ratio and rotational speed of input disk on power transmission efficiency for optimized geometry is shown.
  • Mousa Rezaee, Hesamoddin Arghand, Amin Taraghghi Oskouee, Mohammad Bafandegan Page 41
    In this paper the effect of braking force error on the dynamic behavior of the truck is investigated. In the previous studies concerning the braking force error on the vehicle lateral deviation, to avoid complexity, researchers have assumed that the vehicle velocity during the braking process remains constant. In the present work, based on the realistic assumption that the vehicle velocity would decrease during the braking process, and by considering the linear bicycle model for the vehicle, the equations of motion are derived. The equations are solved numerically and the results are compared with those reported in the literature and those obtained experimentally. It is shown that the implication of the realistic assumption leads to more accurate results. The results have been validated by conducting experimental tests on Azarakhsh 6-ton truck.
  • Emad Rahimi, Hasan Moslemi Naeini, Hamed Deilami Azodi, Siamak Mazdak, Mohammadmahdi Kasaee Page 53
    Use of Tailor-Welded Blanks (TWBs) in production has significant advantages such as weight and cost reduction. However, their application requires processes that increase their poor formability in comparison to base materials. One of these procedures is the use of fluid pressure in sheet metal forming. In this paper hydro-mechanical deep drawing process of tailor-welded low carbon steel (St12) blanks with different thicknesses is studied using FEM and verified experimentally, and effect of fluid pressure on weld-line movement and thickness distribution is investigated. Results of FEM are in good agreement with experiments. Results show that there is an optimum value of final pressure in which the least maximum thinning occurs. Furthermore, using fluid pressure we can obtain higher drawing ratios and also reduce the weld-line movement compared to conventional deep drawing.
  • Morteza Anbarsouz, Hamid Niazmand Page 67
    High temperatures are often encountered in almost all of the combustion systems, therefore, thermal radiation heat transfer can influence the droplets heat up rate and consequently their life time. In this paper, the effect of thermal radiation heat transfer is investigated for two cases of directional and spherically symmetric illuminations. The flow and temperature fields insdie and outside of the droplet are solved numerically using control volume approach in the presence of thermal radiation. Mie theory is used for the case of directionally illuminated droplet and Dombrovsky’s simplified model is employed for the spherically symmetric illumination to determine the amount and distribution of the absorbed thermal heat inside the droplet. Maximum absorption for a dodecane droplet occurs at the back of the droplet when subjected to directional illumination, while it happens on the surface of the droplet for spherically symmetric illumination. Results show that the heat up rate is less affected by directional radiation whereas spherically symmetric radiation enhances the heat up rate.
  • Behnam Motakef Imani, Amirmohammad Ghandeharion Page 83
    Various methods for parametric interpolation of NURBS curves have been proposed in the past. However, the errors caused by the approximate nature of the NURBS interpolator were rarely taken into account. This paper proposes an integrated look-ahead algorithm for parametric interpolation along NURBS curves. The algorithm interpolates the sharp corners on the curve with the Pythagorean-hodograph (PH) interpolation. This will minimize the geometric and interpolator approximation errors simultaneously. The algorithm consists of four different modules: a sharp corner detection module, a PH construction module, a feedrate planning module, and a dynamics module. Simulations are performed to show correctness of the proposed algorithm. Experiments on an X-Y table confirm that the developed method improves contour accuracy significantly compared to previously proposed adaptive-feedrate and curvature-feedrate algorithms.
  • Mahdi Zare-Mehrjardi, Asghar Dashti Rahmatabadi Page 97
    This paper presents the application of the generalized differential quadrature (GDQ) method for the hydrodynamic analysis of circular and noncircular, two lobe and three lobe, journal bearings. GDQ is a simple, efficient, high-order numerical technique and it uses the information on all grid points to approach the derivatives of the unknown function. The effectiveness of the solution technique is verified by comparing the GDQ computed results with that of analytical solutions and FDM results from the published literature. It is found that GDQ method can easily compete with the existing methods of solution of lubrication problems for its analytical simplicity; smaller computer storage requirements and capability of producing accurate results with very high computational efficiency. Also the effects of design and assemble parameters, namely the eccentricity ratio, preload factor, mount and tilt angles on the performance parameters of these bearings have been investigated using GDQ method. Results show that the variation of mount and tilt angles can has variable effects on noncircular lobed journal bearing performance parameters. Among the two types of noncircular bearings considered, the effect of the mount and tilt angles is more significant for two lobe bearings in comparison with the three lobe bearings.