به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

فهرست مطالب مصطفی لیوانی

  • حمیدرضا زارعی، مصطفی لیوانی*، میثم جلالوند

    در این مقاله برای بررسی شدت آسیب وارده به خلبان بالگرد تحت ضربه ناشی از سقوط، شبیه سازی عددی مدل صندلی واقعی کابین خلبان بالگرد انجام شده است. برای محدود کردن پیچیدگی مسئله، ضربه ای کاملا عمودی به عنوان سناریوی مرجع برای مجموعه ای شامل یک صندلی بالگرد قابل سقوط، بخش جذب انرژی و یک آدمک انسان نما در نظر گرفته شد. برای این کار مدل سه بعدی صندلی موجود در آزمایشگاه در دو حالت با و بدون افزودن مکانیزم جذب انرژی مورد مطالعه قرار گرفت. از سازه لانه زنبوری در بخش میراکننده صندلی استفاده شد. نتایج پژوهش حاضر نشان داد استفاده از جاذب UPVC برای آزمایش سقوط از ارتفاع با جرم مشخص، بر اساس معیارهای بیومکانیکی آسیب های واردشده به جمجمه و ستون فقرات را حدود 80 درصد کاهش داده است. هم چنین بر اساس نتایج مستخرجه در این پژوهش، سازه لانه زنبوری آلومینیومی با اینکه معیار آسیب وارده به سر را برآورده کرده و در محدوده مجاز قرار می گیرد، ولی معیارهای آسیب وارده به ستون فقرات و محدوده شتاب مجاز را رد کرده است؛ بااین حال نسبت به حالت بدون لانه زنبوری عملکرد بسیار بهتری داشته و تا حدود زیادی توانسته انرژی ضربه حاصل از سقوط را جذب نماید.

    کلید واژگان: شبیه سازی عددی, صندلی, ضربه, بالگرد, آسیب, لانه زنبوری}
    Hamidreza Zarei, Mostafa Livani *, Meysam Jalalvand

    In this article, to investigate the severity of damage to the helicopter pilot under the crash impact, the numerical simulation of the actual helicopter cockpit seat has been done. To limit the complexity of the problem, a fully vertical impact was considered as a reference scenario for the assembly consisting of a collapsible helicopter seat, an energy absorption section, and a humanoid dummy. For this purpose, the three-dimensional model of the chair in the laboratory was studied in two states with and without the addition of the energy absorption mechanism. A honeycomb structure was used in the seat cushion section. The results of the research showed that the use of UPVC damper to test the crash impact with a certain mass based on biomechanical criteria, an average 80 % decrease in serious injuries to the skull and spine has been achieved. Also, based on the results obtained in this research, although the aluminum honeycomb structure meets the criterion of damage to the head and is within the permissible range, it has rejected the criteria of damage to the spine and permissible acceleration range. However, compared to the case without honeycomb, it has performed much better and has been able to absorb the energy of the crash impact.

    Keywords: Numerical Simulation, Seat, Impact, Helicopter, Damage, Honeycomb}
  • محمد مسکینی، مصطفی لیوانی*، محمدحسین حبیبی

    در این پژوهش اثر معیوب بودن ماده هدفمند بر روی پاسخ ارتعاشات آزاد ورق هدفمند سالم و معیوب مورد مطالعه قرار می گیرد. یک تابع تغییرشکل برشی هایپربولیک جدید در این مقاله ارائه شده است. تابع هایپربولیک جدید طوری انتخاب شده که با وجود دقت کافی، درجه تابع تا حدامکان کم شود تا سرعت محاسبات تا اندازه زیادی کاهش یابد. خواص مواد هدفمند با توزیع توان تابع تغییرات خواص در راستای ضخامت تغییر می کند. ساختار این مواد در طی فرآیند تولید نمی تواند کاملا مطابق با الگوی مدنظر باشد که این موضوع منجر به تولید ماده هدفمند معیوب می شود. از این رو در این پژوهش، یک مدل سالم و دو نوع مدل معیوب برای تابع تغییرات خواص در نظر گرفته شده است. معادلات دیفرانسیل حاکم با استفاده از اصل همیلتون استخراج شده است. معادلات بدست آمده با استفاده از روش ناویر برای شرایط مرزی ساده حل گردید. اثرات پارامترهای مهم هندسی و مکانیکی شامل نسبت ضخامت به طول، نسبت طول به عرض و توان تابع تغییرات خواص بر روی پاسخ فرکانس طبیعی ورق هدفمند سالم و معیوب بررسی شده است. جهت اعتبارسنجی، نتایج تحلیلی بدست آمده در این پژوهش با نتایج ارائه شده در مقالات مقایسه شده است و در این مقایسه تطابق خوبی حاصل گردید که نشان از صحیح بودن تئوری جدید، روند استخراج و حل معادلات است.

    کلید واژگان: ارتعاشات آزاد, مواد هدفمند معیوب, تئوری هایپربولیک جدید, اصل همیلتون, روش ناویر}
    Mohammad Meskini, Mostafa Livani *, Mohammad Hosein Habibi

    In this study, the effect of material imperfection on the free vibration response of perfect and imperfect FG plate is studied. A new hyperbolic shear deformation function is presented in this paper. The new hyperbolic function is chosen in such a way that the degree of the function is reduced as much as possible, despite the sufficient accuracy, so that the calculation speed is greatly reduced. The properties of the FG plate varied along the thickness according to power law. The material composition in production process cannot be completely in accordance with the expected pattern, which leads to the production of imperfect FG material. The governing differential equations are derived using the Hamilton’s principle. The obtained equations were solved using the Navier method with simple boundary conditions. The effects of important geometric and mechanical parameters of perfect model and two types of imperfect model, including length to thickness ratio, length to width ratio, wave number and power-law exponent on natural frequency response of imperfect FG plate are investigated. To verification, the analytical results obtained in this study are compared with the results presented in the literature, and in this comparison, a good agreement was obtained, which shows the correctness theory, deriving and solving equations.

    Keywords: Free Vibration, Imperfect FGM, New Hyperbolic Theory, Hamilton&Rsquo, S Principal, Navier Method}
  • رحمت الله رحمانی*، مصطفی لیوانی، سید مهدی حجازی فرد

    بررسی تجربی و عددی رفتار خمشی نوع جدیدی از ساختارهای ساندویچی با رویه هایی از جنس شیشه-اپوکسی و هسته ای ترکیبی از فوم و کامپوزیت موج دار با هندسه مربعی در این مقاله انجام شده است. پس از ساخت نمونه ها با استفاده از تکنیک انتقال رزین به کمک خلاء ، نمونه ها بر طبق استاندارد تحت آزمایش قرار گرفته و نمودار های نیرو-جابه جایی مربوط به هر کدام بدست آمد. حل المان محدود برای مشخص کردن بیشترین جابه جایی در نمونه ها با استفاده از نرم افزار آباکوس انجام شد. در حل تجربی، سه سری نمونه با هسته های ترکیبی و سه ضخامت مختلف در کامپوزیت موج دار با هندسه مربعی تعبیه شده در هسته ای فومی و یک سری نمونه با هسته ساده فومی ساخته شد. به منظور صحت سنجی تجربی مسیاله، از هر حالت سه نمونه یکسان ساخته شد و از میانگین داده ها در نتایج استفاده شد. نشان داده شد که سفتی خمشی با افزایش ضخامت کامپوزیت موج دار داخل هسته، افزایش می یابد. همچنین نسبت سفتی خمشی به جرم با افزایش ضخامت، افزایش می یابد؛ اما روند این افزایش با افزایش ضخامت از سه لایه به پنج لایه ؛ به نسبت تقریبا یک به دو کاهش می یابد. در نهایت نتایج تجربی و عددی با هم مقایسه شدند، که تطابق قابل قبولی بین این دو مشاهده شد.

    کلید واژگان: ساختارهای ساندویچی, هسته موج دار, هندسه مربعی, رویه های کامپوزیتی, اثر ضخامت, رفتار خمشی}
    Rahmat Olah Rahmani *, Mostafa Livani

    The experimental and numerical study on flexural behavior of new type sandwich structures with glass-epoxy skins and a combinatorial core consist of foam and corrugated composite with rectangular geometry was investigated in this paper. After sample production by vacuum assisted resin transform molding technique; samples were tested according to standard and then the related load-deflection curves were obtained. Finite element analysis was applied for determining maximum deflection of samples by ABAQUS software. In experimental three series of samples with combinatorial core and three different thicknesses for rectangular shape corrugated composite in a foam core and one series of sample with simple foam core; have been product. In order to experimental accuracy of problem; three same samples have been product in each case and the average data have been used for results. It has been shown that the flexural stiffness was increased with increasing in thickness; and the flexural stiffness to mass ratio was increased so on; but the rate of this increasing was decreased from 3 to 5 layers of corrugated composite laminate in PVC foam. Finally the experimental and numerical results were compared and a reasonable agreement between them has been observed.

    Keywords: SandwichStructures, CorrugatedCore, RectangularShape, Composite Skins, Thickness Effect, Flexural Behavior}
  • مصطفی لیوانی*، محمدحسین حبیبی، محمد مسکینی

    در این پژوهش اثر متخلخل بودن ماده هدفمند بر روی رفتار ارتعاشات آزاد صفحه ساندویچی با رویه های پیزوالکتریک و هسته هدفمند مورد مطالعه قرار می گیرد. یک تابع تغییرشکل برشی هایپربولیک جدید در این پژوهش ارایه شده است. خواص مواد هدفمند با توزیع توان تابع تغییرات خواص در راستای ضخامت تغییر می کند. ساختار مواد متخلخل دارای حفره و منفذ هستند. از این رو در این پژوهش، یک مدل متخلخل خطی و دو مدل متخلخل غیرخطی در نظر گرفته شده است. معادلات دیفرانسیل حاکم با استفاده از اصل همیلتون استخراج شده است. معادلات بدست آمده با استفاده از روش ناویر برای شرایط مرزی ساده حل گردید. اثرات پارامترهای مهم هندسی و مکانیکی شامل نسبت ضخامت به طول، نسبت طول به عرض، نسبت ضخامت هسته هدفمند به لایه پیزوالکتریک و اثر پتانسیل الکتریکی بر روی پاسخ فرکانس طبیعی ورق ساندویچی با هسته هدفمند متخلخل و رویه های پیزوالکتریک بررسی شده است. جهت اعتبارسنجی، نتایج تحلیلی به دست آمده در این پژوهش با نتایج ارایه شده در مقالات مقایسه شده است و در این مقایسه تطابق خوبی حاصل گردید که نشان از صحیح بودن تیوری جدید، روند استخراج و حل معادلات است.

    کلید واژگان: صفحه ساندویچی, ماده متخلخل, ارتعاشات آزاد, مواد پیزوالکتریک}
    Mostafa Livani *, MohammadHossein Habibi, Mohammad Meskini

    In this study, the effect of FG porous on the free vibration behavior of sandwich plate with piezoelectric face sheets and FG core is studied. A new hyperbolic shear deformation function is presented in this paper. The properties of the FG core varied along the thickness according to power law. The properties of the FG material change with the power distribution as a function of the changes in properties along the thickness. The structure of porous materials has cavities and pores. Therefore, in this research, a linear porous model and two types of nonlinear porous models are considered for the property change function. The governing differential equations are derived using the Hamilton principle. The obtained equations were solved using the Navier method for simple boundary conditions. The effects of important geometric and mechanical parameters including thickness to length ratio, length to width ratio, ratio of FG core thickness to piezoelectric face sheets and the effect of electrical potential on the natural frequency response of porous FG sandwich and piezoelectric face sheets have been investigated. To verification, the analytical results obtained in this study are compared with the results presented in the literature, and in this comparison, a good agreement was obtained, which shows the correctness theory, deriving and solving equations.

    Keywords: Sandwich plate, Porous material, Free vibration, piezoelectric material}
  • محمدحسین حبیبی، مصطفی لیوانی*، محمد مسکینی

    در این پژوهش اثر معیوب بودن ماده بر روی پاسخ ارتعاشات آزاد ورق ساندویچی هدفمند با رویه های پیزوالکتریک موردمطالعه قرار می گیرد. یک تابع تغییر شکل برشی هایپربولیک جدید در این مقاله ارایه شده است. خواص مواد هدفمند با توزیع توان تابع تغییرات خواص در راستای ضخامت تغییر می کند. ساختار این مواد در طی فرآیند تولید نمی تواند کاملا مطابق با الگوی مدنظر باشد که این موضوع منجر به تولید ماده هدفمند معیوب می شود. ازاین رو در این پژوهش، یک مدل سالم و دو نوع مدل معیوب برای تابع تغییرات خواص در نظر گرفته شده است. معادلات دیفرانسیل حاکم با استفاده از اصل همیلتون و با استفاده از روش ناویر حل شده است. اثرات پارامترهای مهم هندسی و مکانیکی شامل نسبت ضخامت به طول، نسبت طول به عرض، نسبت ضخامت هسته هدفمند به لایه پیزوالکتریک و اثر پتانسیل الکتریکی بر روی پاسخ فرکانس طبیعی ورق ساندویچی با هسته هدفمند معیوب و رویه های پیزوالکتریک بررسی شده است. جهت اعتبارسنجی، نتایج تحلیلی به دست آمده در این پژوهش با نتایج ارایه شده در مقالات مقایسه شده است و در این مقایسه تطابق خوبی حاصل گردید که نشان از صحیح بودن تیوری جدید، روند استخراج و حل معادلات است.

    کلید واژگان: ارتعاشات آزاد, مواد هدفمند معیوب, پیزوالکتریک, تئوری هایپربولیک جدید, اصل همیلتون}
    MohammadHossein Habibi, Mostafa Livani *, Mohammad Meskini

    In this study, the effect of material imperfection on the free vibration response of FG sandwich panel with piezoelectric face sheets is studied. A new hyperbolic shear deformation function is presented in this paper. The properties of the FG core varied along the thickness according to power law. The material composition in production process cannot be completely in accordance with the expected pattern, which leads to the production of imperfect FG material. Hence in this research, one perfect model and two types of imperfect models have been considered. The governing differential equations are derived using the Hamilton’s principle and solved using the Navier method. The effects of important geometric and mechanical parameters of perfect model and two types of imperfect model including thickness to length ratio, length to width ratio, FGM core to piezoelectric layer thickness ratio and electrical potential on natural frequency response of imperfect FG sandwich panel with piezoelectric face sheets are investigated. To verification, the analytical results obtained in this study are compared with the results presented in the literature, and in this comparison, a good agreement was obtained, which shows the correctness theory, deriving and solving equations.

    Keywords: Free vibration, Imperfect FGM, Piezoelectric, New hyperbolic theory, Hamilton’s Principal}
  • مصطفی لیوانی*، کرامت ملک زاده فرد، علی نگهبان برون

    در این مقاله، تحلیل کمانش استوانه ساندویچی مرکب با هسته انعطاف پذیر بر مبنای تیوری مرتبه بالای پنل های ساندویچی ارتقا یافته مورد بررسی قرار می گیرد. رویه های استوانه ساندویچی از جنس مواد مرکب لایه ای ساخته شده اند که لایه چینی آنها بصورت متقارن و پادمتقارن می باشد. مدل مورد مطالعه تحت بارگذاری محوری فشاری و فشار خارجی قرار داد. از تیوری مرتبه اول تغییرشکل برشی و مدل دوم فروستیگ به ترتیب برای میدان های جابجایی رویه ها و هسته استفاده می شود. برای استخراج معادلات حاکم بر کمانش استوانه ساندویچی مرکب از اصل همیلتون استفاده شده است. برای حل معادلات حاکم، از روش گالرکین استفاده شده است. در این پژوهش، اثر پارامترهای مهمی هم چون نسبت شعاع هسته به ضخامت استوانه، نسبت طول به ضخامت استوانه، نسبت ضخامت رویه به ضخامت استوانه و اثر نسبت طول استوانه به شعاع هسته بر روی پاسخ کمانش استوانه ساندویچی مرکب مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان می دهد که با کاهش نسبت ضخامت رویه به ضخامت استوانه، نسبت طول استوانه به شعاع هسته و با افزایش نسبت شعاع هسته به ضخامت استوانه، نیروی کمانش استوانه های ساندویچی مرکب افزایش می یابد.

    کلید واژگان: کمانش, استوانه ساندویچی مرکب, IHSAPT, روش گالرکین, بار محوری فشاری و فشار خارجی}
    Mostafa Livani*, Keramat MalekzadehFard, Ali Negahban Boron

     In this paper, buckling analysis of composite sandwich cylinders with transverse flexible core is investigated using an improved higher order sandwich panel theory (IHSAPT). The face sheets of sandwich cylinder are made of laminate composite that lay up symmetric and anti-symmetric. The case study is under axial compression load and external pressure. The first order shear deformation theory and second Frostig’s model is proposed for deriving displacement field of face sheets and core, respectively. Lagrange’s principle considering initial stresses is used for extracting governing equations. The Buckling problem of the shell has been numerically solved by using the Galerkin’s method. In this research, the effects of some important parameters including core radius to cylinder thickness ratio, length to core thickness ratio, face sheet to cylinder thickness ratio and length to core radius ratio on the buckling response of composite sandwich cylinder are studied. The obtained results indicate that by decreasing face sheet to cylinder thickness ratio and length to core radius ratio, and increasing core radius to cylinder thickness ratio buckling load of composite sandwich cylinder are increased.

    Keywords: Buckling, Composite sandwich cylinder, IHSAPT, Galerkin’s method, Axialcompression load, external pressure}
  • مهرداد کریمی، مصطفی لیوانی*، حمیدرضا زارعی

    در این مقاله، تحلیل استحکام استاتیکی سوپرآلیاژ Rene-80 در دو حالت بدون پوشش و پوشش دار بصورت تجربی مورد مطالعه قرار می گیرد. سوپرآلیاژ پایه نیکل Rene-80 به طور گسترده ای در ساخت پره های توربین هواپیما استفاده می شود. دمای کاری این سوپرآلیاژ در محدوده 760-982 درجه سانتی گراد است. اگرچه این سوپرآلیاژ از خواص مکانیکی خوب و حفاظت قابل قبول در برابر اکسیداسیون و خوردگی داغ برخوردار است، به منظور افزایش مقاومت آن در برابر عواملی تخریب سطحی چون اکسیداسیون، خوردگی داغ و فرسایش در دمای بالا، پوشش داده می شود. در این مقاله پوشش های آلومینایدی نفوذی با دو روش جداگانه نفوذی-پودری و نفوذی-دوغابی به ترتیب با نام تجاری Codep-B و دوغابی IP1041  بر این سوپرآلیاژ اعمال می شود و تاثیر این پوشش ها بر خواص کششی سوپرآلیاژ پایه نیکل Rene-80 در محدوده دمای 25-982 درجه سانتی گراد مورد بررسی قرار می گیرد. بدین منظور، نمونه های مطابق با استاندارد ASTM-E8 تولید و بعد از پوشش دهی (با دو روش ذکر شده) به همراه نمونه های بدون پوشش تحت آزمون کشش مطابق با استاندارد ASTM-E21 قرار می گیرند. نتایج تحقیق حاضر نشان می دهد که در دماهای کاری پایین، نمونه های بدون پوشش دارای استحکام کششی بهتری نسبت به نمونه های پوشش دار است، ولی این رفتار در دماهای کاری بالا برعکس می شود که این رفتار اهمیت استفاده از پوشش دهی سوپرآلیاژ پایه نیکل را برای کاربردهای دما بالا مشخص می سازد. هم چنین مدل با پوشش نفوذی- دوغابی در دمای کاری بالا دارای استحکام تسلیم و نهایی بهتری نسبت به پوشش نفوذی- پودری است.

    کلید واژگان: پره توربین, سوپرآلیاژ, پوشش نفوذی دوغابی, پوشش نفوذی پودری, کشش}
    Mehrdad Karimi, Mostafa Livani *, Hamidreza Zarei

    In this paper, static strength analysis of superalloy Rene-80 is studied experimentally in both of the coated and uncoated cases. Superalloy Rene-80 is widely used in manufacturing aircraft turbine blades. The service temperature of this alloy is in the range of 760–982 °C. Although this superalloy has good mechanical properties and acceptable protection against oxidation and hot corrosion, it is coated to improve its resistance to surface degradation factors such as oxidation, hot corrosion and erosion at high temperatures. In this paper, penetrating aluminide coatings were applied to this superalloy with two separate methods of penetration-powder and penetration-slurry, respectively, under the brand names Codep-B and IP1041slurry, respectively and the effect of these coatings on the tensile properties of Rene-80 under ehe temperature range of 25-982 ° C was investigated. For this purpose, the samples according to ASTM-E8 standard are produced and after coating (the two methods mentioned above) along with uncoated samples are carried out a tensile testing in accordance with the ASTM-E21 standard. The results of the present study showed that at low operating temperatures, uncoated samples have better tensile strength than coated samples, but this behavior is reversed at high operating temperatures, which indicates the importance of using nickel-based superalloy coatings for extreme heat environments. Also, the model with IP1041slurry coating at high operating temperature has better yield and ultimate strengths than powder penetration coating.

    Keywords: Turbine blades, Superalloy, slurry penetration coating, powder penetration coating, Tensile}
  • علی نگهبان برون*، مصطفی لیوانی، محسن دهقانی محمدآبادی، محمد نیکویی
    نورد حلقه جهت تولید حلقه های بدون درز کاربرد دارد. این حلقه ها دارای خواص منحصر به فرد از جمله جریان مناسب دانه بندی و مقاومت در برابر رشد ترک می باشند. اسپول موتور هواپیما معمولا به این روش تولید می شود. خرابی غلتک ها در هنگام ساخت حلقه ممکن است منجر به خراب شدن ساختار و هندسه اسپول موتور و بروز حوادث جبران ناپذیر گردد. ارزیابی و بررسی عمر غلتک های دستگاه نورد حلقه تاثیر مستقیمی بر پروفیل حلقه خروجی دارد لذا در این پژوهش به تخمین عمر غلتک های نورد حلقه پرداخته شد. در ابتدا انواع روش های تخمین عمر و روش های ارزیابی آسیب تجمعی بررسی گردید. با شبیه سازی فرایند نورد حلقه جهت تولید یک نمونه اسپول موتور، تاریخچه بارگذاری غلتک ها در طی فرایند استخراج شد. با توجه به تاریخچه بارگذاری مقدار تنش های ایجاد شده در غلتک ها در یک سیکل بارگذاری تعیین و در ادامه با کمک روش تنش- عمر و روش های مختلف آسیب تجمعی، تخمین عمر انجام گردید. با توجه به نتایج حاصل از پژوهش مشخص گردید که غلتک اصلی با اعمال نیروهای ترمومکانیکی به طور قابل ملاحظه ای تحت تاثیر تنش های مکانیکی است. از سوی دیگر مندرل با اعمال نیروهای مذکور متاثر از تنش های حرارتی است. در مجموع جهت افزایش عمر غلتک ها و کاهش اثرات تنش های ترمومکانیکی می بایست یکنواختی دما در حین کارکرد در غلتک ها حفظ شود لذا خنک کاری مناسب تاثیر قابل ملاحظه ای بر افزایش عمر خواهد داشت. در ضمن اثر تنش خمشی حاصل از شکل دهی اسپول مورد نظر بر روی عمر مندرل قابل توجه نیست.
    کلید واژگان: تخمین عمر, نورد حلقه, آباکوس, آسیب تجمعی}
    Ali Negahban.B *, Mostafa Livani, Mohsen Dehghani Mohammad-Abadi, Mohammad Nikuyi
    Ring rolling process is used in the production of seamless rings.The most important advantages of these rings are favorable grain flow and crack growth resistance. Aircraft engine spools are usually produced by means of this process. Failure of the work rolls during forming of spools leads to unacceptable geometrical structural and irreparable damages. Evaluation of the work rolls life of the ring rolling machine has a direct effect on the properties of the output ring. Initially, different types of life estimation and cumulative damage assessment methods were studied. By making use of Abaqus simulation, the loading history was extracted and applied to the work rolls. According to the loading history, stress-life method and cumulative damage relations were performed. The results of the research shows that the main roll is significantly affected by mechanical stresses. On the other hand, the mandrel is affected by thermal stresses by applying the thermo-mechanical forces. In general, in order to extend the work roll’s life, of the work rolls and reduce the effects of the thermo-mechanical stresses, the uniformity of temperature during work rolls operation should be maintained. So that proper cooling will have a significant effect on the service life. In addition, the effect of bending stress on the mandrel life is not significant.
    Keywords: Life estimation, Ring rolling, ABAQUS, cumulative damage}
  • مهرداد کریمی، مصطفی لیوانی*، حمیدرضا زارعی
    در این مقاله، عمر خزشی سوپرآلیاژ Rene-80 در دو حالت بدون پوشش و پوشش دار بصورت تجربی مورد مطالعه قرار می گیرد. محدوده دمای کاری این سوپرآلیاژ در حدوده760-982 درجه سانتی گراد می باشد، به منظور افزایش مقاومت آن در برابر عواملی تخریب سطحی چون اکسیداسیون، خوردگی داغ و فرسایش در دمای بالا، پوشش بر روی آن اعمال می شود و کاربرد آن بدون پوشش توصیه نمی گردد. در این مقاله پوشش های آلومینایدی نفوذی با دو روش جداگانه نفوذی-پودری و نفوذی-دوغابی به ترتیب با نام تجاری Codep-B و IP1041 بر روی این سوپرآلیاژ اعمال شد و تاثیر این پوشش ها بر روی عمر خزشی این سوپرآلیاژ در دمای 982 درجه سانتی گراد به همراه متالوگرافی نمونه ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد مطالعه قرار میگیرد. بدین منظور، نمونه های مطابق با استاندارد ASTM-E8 تولید و بعد از پوشش دهی به همراه نمونه های بدون پوشش تحت آزمون خزش مطابق با استاندارد ASTM-E139 قرار گرفتند. پارامترهای کنترلی شامل دما، تنش و عمر خزشی نمونه های بدون پوشش مطابق با استاندارد C50TF28 ارزیابی می شود. نمونه های خزشی بدون پوشش به طور میانگین پس از 33 ساعت استحکام خود را از دست داده و گسیخته شده اند. نمونه های پوشش دار آلومینایدی ساده پودری به طور میانگین پس از 45 ساعت و نمونه های پوشش آلومینایدی سلیسیم دوغابی به طور میانگین پس از 51 ساعت استحکام خود را از دست داده اند. نتایج نشان داد که پوشش ها باعث افزایش عمر خزشی نمونه های پوشش دار نسبت به نمونه های بدون پوشش حداقل در حدود 12 ساعت می شود.
    کلید واژگان: خزش, سوپرآلیاژ, پوشش نفوذی, آلومینایزینگ}
    M. Karimi, M. Livani *, H. R. Zarei
    In this paper, the creep strength of Rene 80 superalloy in both uncoated and coated states is studied experimentally. The operation temperature range of this superalloy is 760–982 °C, in order to increase its resistance to surface degradation factors such as oxidation, hot corrosion and erosion at high temperatures, a coating is applied on it and its use without coating is not recommended. In this paper, diffiosion aluminide coatings were applied to this superalloy by two separate methods of pack cemantation and slurry under the brand names of Codep B and IP1041, respectively, and the effect of these coatings on the creep life of this superalloy at 982 °C and metallography is examined by SEM was investigated. For this purpose, samples according to ASTM-E8 standard were produced and after coating along with uncoated samples were subjected to creep test according to ASTM-E139 standard. Control parameters including temperature, stress and service life of uncoated samples are evaluated according to C50TF28 standard. Uncoated creep samples lost their strength after an average of 33 hours and rupture occured. Codep-B coated samples lost their strength after on average of 45 hours and slurry-coated samples lost their strength after on average of 51 hours. The results showed that the coatings increased the creep life of the coated samples compared to the uncoated samples by at least 12 hours.
    Keywords: Creep, Superalloy, Slurry Penetration Coating, Aluminizing}
  • علیرضا رحیمی، مصطفی لیوانی*، علی نگهبان برون
    در این پژوهش، برای اولین بار ارتعاشات آزاد تیر مدرج تابعی دارای ترک عرضی بر اساس نظریه مرتبه بالای ردی با شرایط مرزی دوسرگیردار مورد مطالعه قرار گرفت. فرض می شود خواص مکانیکی تیر مدرج تابعی به صورت نمایی در جهت ضخامت تیر تغییر کند. برای استخراج پاسخ فرم بسته برای فرکانس های طبیعی تیر مدرج تابعی دارای ترک عرضی از روش ریتز استفاده شده است. اثرات پارامترهای مختلف از جمله نسبت لاغری، مکان ترک، عمق ترک و گرادیان مواد بر روی پاسخ فرکانس های طبیعی تیر مورد بررسی قرار گرفت. در انتها، نتایج حاصل از روش های تحلیلی با نتایج حاصل از مدلسازی در نرم افزار ABAQUS و سایر پژوهش ها مورد مقایسه قرار گرفت. تحقیق حاضر نشان داد که با توجه به معادلات پیچیده تر نظریه ردی، برای تیر ضخیم استفاده از نظریه تیر ردی و برای تیر نازک نظریه تیر تیموشنکو مناسب تر است. به علاوه، وجود رابطه ای بین عمق ترک و ضرورت استفاده از تیر مدرج تابعی اثبات گردید.
    کلید واژگان: تیر مدرج تابعی, ترک, نظریه مرتبه بالای تیر, روش ریتز, ارتعاش آزاد, فرکانس های طبیعی}
    Alireza Rahimi, Mostafa Livani *, Ali Negahban Boron
    In this research, for the first time, the free vibration of the functionally graded beam containing transverse crack under clamped-clamped boundary condition studied based on Reddy high order theory. It was assumed that mechanical properties of beam vary exponentially in the thickness direction. To drive the closed form solution for natural frequencies of functionally graded beams containing a transverse crack, Ritz method was used. The effects of slender ratio, the location of crack, depth of crack and material gradients on natural frequency were also examined. Finally, the results of the analytical method were analyzed and compared with results of modeling by ABAQUS software and other studies. This research shows that due to more complex equations of Reddy beam theory, using Reddy beam theory for a thick beam and Timoshenko beam theory for a thin beam are more suitable. In addition, a relation between the depth of crack and the necessity of using functionally graded beam is confirmed.
    Keywords: FGM beam, Crack, Higher order beam theory, Ritz method, Free Vibration, Natural frequency}
  • مصطفی لیوانی*، کرامت ملک زاده فرد
    در این پژوهش، ارتعاشات آزاد پنل های ساندویچی دوانحنایه با ضخامت متغیر با استفاده از تیوری مرتبه بالای جدید مطالعه می شود. برای اولین بار، بدلیل در نظر گرفتن شعاع های انحنای متفاوت برای رویه ها، ضخامت هسته متغیر و تابعی از مختصات درون صفحه ای (x,y) می باشد. بعلاوه، در مدل جدید ارایه شده در این پژوهش، شرایط پیوستگی تنش برشی عرضی، تنش نرمال عرضی و گرادیان تنش نرمال عرضی در فصل مشترک رویه ها با هسته، هم چنین شرایط صفر بودن تنش-های برشی عرضی روی سطوح خارجی رویه ها ارضا می شود. معادلات بر مبنای تیوری مرتبه بالای پنل های ساندویچی ارتقا یافته استخراج گردید، بطوری که تابعی مرتبه دوم برای مولفه عرضی جابجایی رویه ها و تابعی درجه سه برای مولفه های جابجایی درون صفحه ای رویه ها و همهمولفه های جابجایی هسته در نظر گرفته شد. معادلات حاکم و شرایط مرزی بر مبنای اصل همیلتون بدست آمدند. اثرات لایه چینی های مختلف، نسبت طول به عرض پنل، تغییر خواص مواد رویه ها، نسبت ضخامت های رویه ها و جنس های مختلف مواد رویه ها روی ارتعاشات آزاد پنل های ساندویچی دوانحنایه با ضخامت متغیر بررسی شد. نتایج حاصل از تیوری حاضر با نتایج موجود در مراجع اعتبارسنجی شده است.
    کلید واژگان: پنل های ساندویچی دوانحنایه, تئوری مرتبه بالا, ضخامت متغیر, ارتعاش آزاد, اصل همیلتون}
    Mostafa Livani *, Keramat Malekzadeh Fard
    In this research, the free vibration analysis of doubly curved composite sandwich panels with variable thickness is studied using higher order sandwich panel theory. For the first time, considering different radii of curvatures of the face sheets in this paper, the thickness of the core is a function of plane coordinates (x,y). In addition, in the current model, the continuity conditions of the transverse shear stress, transverse normal stress and transverse normal stress gradient at the layer interfaces, as well as the conditions of zero transverse shear stresses on the upper and lower surfaces of the sandwich panel are satisfied, which is unique. The formulation is based on an enhanced higher order sandwich panel theory and the vertical displacement component of the face sheets is assumed as a quadratic one, while a cubic pattern is used for the in-plane displacement components of the face sheets and the all displacement components of the core. The equations of motion and boundary conditions are derived using the Hamilton principle. The effects of some important parameters including composite layup sequences, length to width ratio, varying properties of the face sheets materials, Face sheet thicknesses ratio and varying materials of the face sheets were investigated. The results are validated by the latest results published in the literature.
    Keywords: Double curved sandwich panels, higher order theory, variable thickness, free vibration, Hamilton principle}
  • مصطفی لیوانی*
    در این تحقیق به تحلیل سه بعدی خمش صفحات قطاع دایره ای ساخته شده از مواد مدرج تابعی چند جهته پرداخته شده است. خواص ماده می توانند در هر سه جهت مختصاتی بر اساس تابع توانی معرفی شده تغییر کنند. معادلات حرکت و شرایط مرزی با استفاده از تیوری الاستیسیته سه بعدی بدست آمده است. سپس با استفاده از روش تعمیم یافته مربعات دیفرانسیلی، گسسته سازی و حل شده اند. نتایج عددی برای توان های گوناگون ماده مدرج تابعی چند جهته مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که تاثیر جهت تغییر ماده در ورق بر روی مقدار تغییر شکل صفحات ضخیم قطاع دایره ای، قابل توجه بوده و بنابراین می تواند به عنوان یکی از متغیرهای طراحی در بهینه سازی مورد استفاده قرار گیرد. با توجه به اینکه مساله مورد بررسی جدید بوده و برای حل آن از تیوری الاستیسیته سه-بعدی استفاده شده است. نتایج بدست آمده در این تحقیق با نتایج حاصل از شبیه سازی با نرم افزار آباکوس راستی آزمایی شده است و تطابق خوبی را نشان می دهد.
    کلید واژگان: مواد مدرج تابعی چند جهته, الاستیسیته سه بعدی, روش مربعات دیفرانسیلی, خمش, صفحات قطاع دایره ای}
    Mostafa Livani *
    In this paper, the three dimensional bending analysis of a multi-directional functionally graded annular sector plate is considered. The material properties are assumed to be graded in all three spatial directions following introduced power law functions. Governing Equations and boundary equations are derived based on three-dimensional theory of elasticity. The differential quadrature method is employed to discretize and solve the governing equations. Numerical results for different gradient indices are calculated. The results obtained from this research show that the direction of material variation has a noticeable effect on bending of an annular sector plate. In fact it indicates that the direction of material variation in a multi-directional annular sector plate can use as an effective variable for design optimization. Also the results of this paper can be used as benchmark for following studies. Moreover three dimensional bending analysis for an annular sector plate even for a common functionally graded plate (one directional FGM) has novelty and doesn’t considerate in literature. Comparisons are made with the solutions resulted by simulation in ABAQUS and show good agreement. Comparisons are made with the solutions resulted by simulation in ABAQUS and a good agreement was observed between the results.
    Keywords: Multi-directional functionally graded materials, three dimensional elasticity, Differential Quadrature Method, Bending, annular sector plate}
  • کرامت ملک زاده فرد، مصطفی لیوانی*
    در این پژوهش به طور جداگانه به بررسی بهینه سازی وزن پانل ساندویچی هسته منشوری تحت بارگذاری عرضی و طولی پرداخته شده است. برای حل مسائل بهینه سازی متناظر با بارگذاری های مذکور، از الگوریتم تکامل تفاضلی مقید بهبودیافته مبتنی بر روش مدیریت قیود چندهدفه استفاده شده است. قیود مسئله ها بار کمانشی و تنش تسلیم هستند. با مقایسه نتایج الگوریتم تکامل تفاضلی مقید بهبودیافته با نتایج بدست آمده بوسیله الگوریتم های تکاملی دیگر مبتنی بر روش تابع جریمه در مطالعات قبلی مشاهده می شود که در بارگذاری عرضی نتایج بدست آمده در این مطالعه مشابه با نتایج کارهای قبلی است، اما در بارگذاری طولی نتایج الگوریتم تکامل تفاضلی مقید بهبود یافته بهتر می باشد. علاوه بر نتایج بهتر و آسانی کاربرد آن، مزیت دیگر الگوریتم تکامل تفاضلی مقید بهبودیافته عدم نیاز به فرآیند آزمون و خطا برای تنظیم پارامترهای تابع جریمه است. مشاهده می شود که در هر دو نوع بارگذاری با افزایش شاخص بار مقادیر ارتفاع پانل، ضخامت هسته و رویه بعلاوه مقدار شاخص وزن افزایش می یابند تا از تسلیم و کمانش پانل جلوگیری شود؛ اما در یک مقدار ثابت شاخص بار با افزایش تعداد موج های هسته، شاخص وزن در بارگذاری عرضی رفتاری کاهنده و در بارگذاری طولی رفتاری افزایشی دارد. با این حال، ضخامت رویه و هسته رفتاری کاهنده و ارتفاع پانل رفتار افزایشی دارند.
    کلید واژگان: بهینه سازی مقید, پانل ساندویچی هسته منشوری, الگوریتم تکامل تفاضلی مقید بهبودیافته, بارگذاری طولی, بارگذاری عرضی}
    Keramat Malekzadeh Fard, Mostafa Livani*
    In this study, weight optimization of the prismatic core sandwich panel under the transverse and longitudinal loadings has been independently investigated. To solve the optimization problems corresponding to the mentioned loadings, the Improved Constrained Differential Evolution (ICDE) algorithm based on the multi-objective constraint handling method has been used. The constrains of the problems are buckling load and yield stress. By comparing the results of the ICDE with those obtained by the other evolutionary algorithms based on the penalty function method in the previous studies, it can be seen that the results of the transverse loading obtained in this study are equal to those of the previous works, but the results of the ICDE in the longitudinal loading are better. In addition to its better results and ease of Implementation, another advantage of ICDE is that there is no need to the process of trial and error to fine tuning of the penalty function parameters. It can be observed that for the both types of loading, values of the panel height, the thicknesses of the face and core in addition to the weight index are increased by increasing the load index to avoid yielding and buckling of the panel. But in a constant value of the load index, by increasing the core corrugate number, the weight index has a lowering behavior in the transverse loading and a rising behavior in the longitudinal loading. However, the thicknesses of the face and core have a lowering behavior and the panel height has a rising behavior.
    Keywords: Constraint optimization, the prismatic core sandwich panel, ICDE algorithm, transverse loading, longitudinal loading}
  • مصطفی لیوانی، کرامت ملک زاده فرد*، سعید شکراللهی
    در این مقاله، تحلیل فلاتر و کمانش دومحوره پنلهای ساندویچی مرکب بر مبنای تئوری مرتبه بالای ارائه می شود. معادلات بر مبنای تئوری پنل ساندویچی مرتبه بالای ارتقا یافته استخراج گردید، بطوری که تابعی مرتبه دوم برای مولفه عرضی جابجایی رویه ها و تابعی درجه سه برای مولفه های جابجایی درون صفحه ای رویه ها و همه مولفه های جابجایی هسته در نظر گرفته شد. در تئوری حاضر تنش نرمال عرضی در رویه ها و تنشهای درون صفحه ای در هسته در نظر گرفته شده است. برای اولین بار شرایط پیوستگی جابجایی ها، تنشهای برشی عرضی و تنش نرمال عرضی در فصل مشترک رویه ها با هسته و شرایط صفر بودن تنشهای برشی عرضی روی سطوح خارجی رویه ها به صورت همزمان ارضا می شوند. نیروهای آیرودینامیکی با استفاده از تئوری پیستون مرتبه اول استخراج گردیده است. معادلات حاکم و شرایط مرزی بر مبنای اصل همیلتون بدست آمدند. بعلاوه، اثر پارامترهای مهمی همچون لایه چینی های مختلف رویه های مرکب، نسبت طول به عرض پنل، نسبت طول به ضخامت پنل، نسبت ضخامت رویه به ضخامت کل پنل، زاویه الیاف، نسبت مدول الاستیسیته رویه ها، اثر نسبت ضخامت رویه ها بر روی مرزهای پایداری بررسی شد. نتایج حاصل از تئوری حاضر با نتایج موجود در مراجع اعتبارسنجی شده است. نتایج نشان میدهد که با افزایش نسبتهای طول به عرض، طول به ضخامت پنل و مدول الاستیسیته رویه ها مرزهای پایداری سیستم کاهش می یابد و بیشترین نیروی کمانش بیبعد مربوط به پنل ساندویچی با لایه چینی زاویه ای است.
    کلید واژگان: پنل ساندویچی, تئوری مرتبه بالا, فلاتر, کمانش دومحوره}
    Mostafa Livani, Keramt Malekzadeh Fard*, Saeed Shokrollahi
    This study dealt with the flutter and biaxial buckling of composite sandwich panels based on a higher order theory. The formulation was based on an enhanced higher order sandwich panel theory that the vertical displacement component of the face sheets were assumed as quadratic one while a cubic pattern was used for the in-plane displacement components of the face sheets and the all displacement components of the core. The transverse normal stress in the face sheets and the in-plane stresses in the core were considered. For the first time, the continuity conditions of the displacements, transverse shear and normal stress at the layer interfaces, as well as the conditions of zero transverse shear stresses on the upper and lower surfaces of the sandwich panel are simultaneously satisfied. The aerodynamic loading was obtained by the first-order piston theory. The equations of motion and boundary conditions were derived via the Hamilton principle. Moreover, effects of some important parameters like lay-up of the face sheets, length to width ratio, length to panel thickness ratio, thickness ratio of the face sheets to panel, fiber angle, elastic modulus ratio and thickness ratio of the face sheets on the stability boundaries were investigated. The results were validated by those published in the literature. The results revealed that by increasing length to width ratio, length to panel thickness ratio and elastic modulus ratio of the face sheets, the stability boundaries were decreased and the largest nondimensional buckling load was occurred at the angle ply sandwich panel.
    Keywords: Sandwich panel, High order theory, Flutter, Biaxial buckling}
  • کرامت ملک زاده فرد، محسن رضایی حسن آبادی، مصطفی لیوانی
    در این تحقیق بهینه سازی تک هدفی و چند هدفی ورق ساندویچی انحنادار با رویه های کامپوزیتی و هسته ی روغن اثرپذیر مغناطیسی برای بیشینه کردن ضریب استهلاک مودال اول و کمینه کردن جرم با استفاده از الگوریتم ژنتیک برای ورق با حالت های تک انحنایی و دوانحنایی انجام شده است. ورق ساندویچی مورد بررسی در این تحقیق بصورت انحنادار و دارای شرایط تکیه گاهی ساده می باشد. برای استخراج معادلات حرکت حاکم بر سیستم که منجر به یافتن توابع هدف بهینه سازی می شود، برای اولین بار از تئوری مرتبه بالای بهبود یافته ی ورق های ساندویچی و اصل همیلتون استفاده شده است. ضخامت رویه ها، ضخامت هسته، زوایای الیاف و شدت میدان مغناطیسی به عنوان متغیرهای بهینه سازی در نظر گرفته شده است. در حالت تک هدفی مقادیر بهینه محاسبه شده و نتایج حاصل نشان از تمایل سازه به داشتن رویه هایی نازک و هسته ضخیم دلالت دارد که از نظر فیزیکی هم درست به نظر می رسد، چون روغن اثرپذیر مغناطیسی در هسته قرار گرفته و اثر قابل توجهی در افزایش ضریب استهلاک مودال دارد. در حالت دو هدفی جوابهای بهینه به صورت مجموعه ای از نقاط که یک جبهه پرتو را تشکیل می دهند حاصل شده است. در نهایت برای اولین بار در این زمینه، نقاطی بر اساس روش تاپسیس از بین مجموعه نقاط بهینه انتخاب شده اند و مشاهده شده است که در حالت مشابه از لحاظ ابعاد و جرم، ضریب استهلاک مودال در ورق دو انحنایی بیشتر از ورق تک انحنایی می باشد.
    کلید واژگان: بهینه سازی, ورق ساندویچی, روغن اثرپذیر مغناطیسی, تئوری مرتبه بالای بهبودیافته ی ورق های ساندویچی, الگوریتم ژنتیک}
    Keramat Malekzadeh Fard, Mohsen Rezaei Hassanabadi, Mostafa Livani
    In this study, single-objective and multi-objective optimization of curved sandwich panel with composite face sheets and magneto-rheological core have been done to maximize the first modal loss factor and minimize the mass by using genetic algorithm. The studied sandwich panel was curved with simply support boundary condition. In order to derive the governing equations of motion, an improved high order sandwich panel theory and Hamilton's principle were used for the first time. The face sheet thickness, core thickness, fiber angles and intensity of the magnetic field have been considered as optimization variables. In single-objective optimization, the optimized values of variables were calculated. The results showed that the structures tend to have thick core and thin face sheets which seems physically true. As the magneto-rheological fluid placed in the core, it has a significant effect on the increasing of the modal loss factor. For the multi-objective optimization the Pareto front of optimal technique was presented. Then for the first time at this field, the set of optimal points are selected based on TOPSIS method and it was showed that in the case of similar size and mass, modal loss factor of double-curved panel is more than sigle-curved.
    Keywords: optimization, Sandwich Panel, Magneto, Rheological, Improved High Order Sandwich Panel Theory, genetic algorithm}
سامانه نویسندگان
  • دکتر مصطفی لیوانی
    لیوانی، مصطفی
    استادیار هوافضا، سازه های هوایی، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه علوم و فنون هوایی شهید ستاری
اطلاعات نویسنده(گان) توسط ایشان ثبت و تکمیل شده‌است. برای مشاهده مشخصات و فهرست همه مطالب، صفحه رزومه ایشان را ببینید.
بدانید!
  • در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو می‌شود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشته‌های مختلف باشد.
  • همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته می‌توانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال