mohammadjavad kazemzadeh-parsi
-
مقاله حاضر به تحلیل پاسخ دینامیکی غیرخطی پوسته های مخروطی ناقص تقویت شده با نانولوله های کربنی با زمینه سرامیک-فلز مدرج تابعی که تحت بارگذاری هارمونیک قرار دارد می پردازد. نانولوله های کربنی با سه الگوی مختلف در راستای ضخامت پوسته مخروطی توزیع شده اند. ماده زمینه پوسته ترکیبی از فلز و سرامیک درنظرگرفته شده است که خواص آن در راستای ضخامت پوسته به صورت تابع توانی تغییر می کند. به منظور تحلیل دینامیکی این سیستم، ابتدا معادلات دینامیکی غیرخطی پوسته مخروطی براساس تئوری تغییرشکل برشی مرتبه اول و روابط کرنش-جابجایی ون کارمن استخراج می شوند. سپس به کمک روش گسسته سازی گالرکین، معادلات دیفرانسیل جزئی سیستم به معادلات دیفرانسیل معمولی تابع زمان تبدیل می گردند. برای حل دستگاه معادلات دیفرانسیل غیرخطی از روش عددی آدامز-بشفورث استفاده می شود. در نهایت، یک مطالعه پارامتری ارائه می شود تا اثرات پارامترهای مختلف سیستم همچون اندیس توانی، کسرحجمی و الگوی توزیع نانولوله های کربنی، نسبت های هندسی پوسته و دامنه نیروی تحریک روی پاسخ دینامیکی غیرخطی پوسته مخروطی بررسی گردد. به منظور اعتبارسنجی، نتایج مقاله حاضر با نتایج مراجع معتبر قبلی مقایسه و ارائه می شود.
کلید واژگان: پاسخ دینامیکی غیرخطی، پوسته مخروطی ناقص، نانولوله های کربنی مدرج تابعی، روش آدامز-بشفورثThis paper analyzes the nonlinear dynamic response of truncated conical shells reinforced with carbon nanotubes with functional graded ceramic-metal matrix subjected to harmonic excitation. Carbon nanotubes are distributed with three different patterns along the length and thickness of the conical shell. The matrix material of the shell is considered to be a combination of metal and ceramic, whose properties change as a power function along the thickness of the shell. In order to analyze the dynamic of this system, firstly, the nonlinear dynamic equations of the conical shell are derived based on the first order shear deformation theory and von Karman's strain-displacement relations. Then, with the help of Galerkin discretization method, partial differential equations of the system are converted into time-dependent ordinary differential equations. Adams-Bashforth numerical method is used to solve the system of nonlinear differential equations. Finally, a parametric study is presented to investigate the effects of some parameters of the system, such as the power index, volume fraction and distribution pattern of carbon nanotubes, the geometric characteristics of the shell, and amplitude of the excitation force on the nonlinear dynamic response of the conical shell. In order to validate, the results of this article are compared and presented with the results of previous valid references.
Keywords: Nonlinear Dynamic Response, Truncated Conical Shell, Functionally Graded Carbon Nanotubes, Adams-Bashforth Method -
در این مقاله ارتعاشات آزاد تیرهای متخلخل تابعی مدرج با شرایط مرزی ساده، روی بستر الاستیک در محیط حرارتی با استفاده از تیوری تغییر شکل برشی مرتبه سوم ردی، موردمطالعه قرار گرفت. خواص مواد به دما وابسته بوده و به طور پیوسته در جهت ضخامت تیر و بر اساس مدل توانی توزیع کسر حجمی مواد تشکیل دهنده تغییر می کند. توزیع تخلخل یکنواخت در سطح مقطع موردبررسی قرار می گیرد. اصل همیلتون برای به دست آوردن معادلات حاکم بر حرکت به کار گرفته شد. به منظور گسسته سازی این معادلات، روش مربعات دیفرانسیلی تعمیم یافته استفاده شده است. در اینجا اثر پارامترهای مختلف از قبیل نوع میدان حرارتی، مقدار اختلاف دما، شاخص قانون توانی، کسر حجمی تخلخل، نسبت لاغری و پارامترهای بستر الاستیک روی فرکانس های طبیعی تیر متخلخل تابعی مدرج و برای شرایط تکیه گاهی ساده، موردمطالعه قرار گرفت. نتایج علاوه برنشان دادن این تاثیرات بر رفتار ترمومکانیکی تیر، صحت روش عددی مورداستفاده را نیز تایید می نماید.
کلید واژگان: ارتعاشات آزاد، تیرهای متخلخل تابعی مدرج، محیط حرارتی، بستر الاستیک، روش مربعات دیفرانسیلیIn this paper, the free vibrations of functionally graded porous beams with simple boundary conditions on an elastic foundation in a thermal environment were studied using the theory of third-order shear deformation. The properties of the material are temperature dependent and continuously change in the direction of the thickness of the beam and according to the power law distribution of the volume fraction of the material constituents. The uniform porosity distribution at the cross section is examined. Hamilton's principle was used to obtain the governing equations of motion. In order to discretize these equations, the generalized differential quadrature method has been used. Here, the effect of various parameters such as heat field type, temperature difference, power law index, porosity volume fraction, slenderness ratio and elastic foundation parameters on the natural frequencies of a functionally graded porous beam was studied for simple boundary conditions. The results, in addition to showing these effects on the thermomechanical behavior of the beam, also confirm the accuracy of the numerical method used.
Keywords: free vibration, Functionally Graded Porous Beams, Thermal Environment, Elastic foundation, differential quadrature method -
در این تحقیق رفتار ارتعاشات غیرخطی یک نوع اتصال پیچی تک لبه دو ورق آلومینیومی به صورت تحلیلی و تجربی مطالعه شده است. بر این اساس، در ابتدا با در نظر قرار دادن اثرات رفتار غیرخطی در محل اتصال پیچ، یک مدل غیرخطی دو درجه آزادی برای این نوع اتصالات ارایه شده است. در ادامه، به منظور تعیین پارامترهای مجهول مدل ارایه شده، خصوصیات ارتعاشی و دینامیکی این سازه با استفاده از آنالیز مودال تجربی و روش بروزرسانی مدل، تخمین زده شده است. بروزرسانی مدل به کمک الگوریتم های ذاتی (فرا ابتکاری) صورت گرفته و از فرکانس های طبیعی، برای تشکیل تابع هدف بهینه سازی و از الگوریتم کرم شب تاب برای حل مسئله ی بهینه سازی، استفاده شده است. در نهایت، تاثیر افزایش دامنه نیروی تحریک و نیروی پیش بار پیچ ها بر رفتار دینامیکی این سیستم ها به صورت تحلیلی مطالعه شده است. بررسی منحنی های دامنه-فرکانس نشان می دهد که کاهش نیروی پیش بار پیچ ها باعث کمتر شدن فرکانس طبیعی و همچنین اعوجاج منحنی دامنه-فرکانس به سمت چپ می شود که نشان دهنده رفتار غیرخطی نرم شونده سیستم با کاهش گشتاور اعمالی می باشد. علاوه بر این، مقایسه مقادیر فرکانس های طبیعی تیوری و تجربی نشان می دهد که مدل چند درجه آزادی ارایه شده با دقت بسیار مناسبی مشخصه های ارتعاشی این سیتسم ها را پیش بینی می کند و با استفاده از مدل ارایه شده می توان رفتار دینامیکی این سیستم ها را به ازای پارامترهای مختلف مطالعه کرد.
کلید واژگان: ارتعاشات اتصالات پیچی، مدل دو درجه آزادی، بروز رسانی مدل، الگوریتم کرم شب تاب، منحنی پاسخ فرکانسیBolt connections often loosen under environmental loading conditions and system vibrations, which can lead to disaster risks during its operation. In this study, the behavior of nonlinear vibrations of an aluminum single-lap joint has been studied analytically and experimentally. Accordingly, considering the effects of nonlinear behavior at the bole joint, a nonlinear two-degree of freedom model for this type of connection is proposed. Then, in order to determine the unknown parameters of the proposed model, the vibrational and dynamic properties of this structure have been estimated using experimental modal analysis and model updating method. Finally, the effect of amplitude of the excitation force and the preload force of the bolts on the dynamic behavior of these systems has been studied analytically. Examination of amplitude-frequency curves shows that reducing the preload force of the bolts reduces the natural frequency and also distorts the amplitude-frequency curve to the left side, which indicates the softening nonlinear behavior of the system with decreasing applied bolt preload force. In addition, the comparison of the theoretical and experimental natural frequencies shows that the proposed model predicts the vibrational characteristics of these systems with a good accuracy and using the proposed model can study the dynamic behavior of these systems for different parameters.
Keywords: Vibration Of Screw Connections, Model Of Two Degrees Of Freedom, Model Update, Luminous Worm Algorithm, Frequency Response Curve -
در این مقاله، تحلیل فرکانسی تیرهای متخلخل ترک دار مدرج تابعی روی بستر الاستیک بر اساس تیوری مرتبه سوم تغییر شکل برشی ردی بررسی می شود. مشخصات مکانیکی مواد انتخاب شده به طور پیوسته در جهت ضخامت تغییر می کنند. تغییرات خواص مکانیکی بر اساس مدل قانون نمایی تعیین می شود. با به کارگیری تیوری مرتبه سوم تغییر شکل برشی و با اعمال اثر بستر الاستیک خطی، با استفاده از اصل همیلتون، معادلات دیفرانسیل حاکم بر مسئله حاصل می شود. با توجه به پیچیدگی حل بسته ای این معادلات، معادلات دیفرانسیل حاکم با فرض شرایط مرزی از نوع تکیه گاه مختلف، به کمک روش مربعات دیفرانسیلی تعمیم یافته حل می شوند. به منظور صحت سنجی، نتایج این تحقیق با نتایج سایر مقالات مقایسه می شود. این بررسی نشان می دهد که اختلاف بین نتایج این مقاله با نتایج سایر مقالات ناچیز است. در نهایت اثر پارامترهای هندسی و شاخص نمایی خواص مواد، موقعیت و عمق ترک لبه، بستر الاستیک و تخلخل روی فرکانس طبیعی تیرهای مدرج تابعی ارزیابی می شود. نتایج این مقاله و تاثیرات این پارامترها می تواند در طراحی بهینه تیرهای مدرج تابعی و در تکنیک های پیش بینی، کشف و پایش ترک استفاده شود.
کلید واژگان: تحلیل فرکانسی، مدرج تابعی نمایی، ترک لبه، تخلخل، وینکلر- پاسترناک، تئوری مرتبه سوم ردیIn this paper, Frequency analysis of cracked porous functionally graded beams which are resting on elastic foundation based on reddy third order shear deformation theory is studied. Mechanical property gradients defined in accordance with model of exponential law. Governing equations obtained with the aid of third order shear deformation theory and by considering elastic foundation effects within hamilton’s principle. Due to complicating closed form solution of equations, differential equations solved utilizing Generalized Differential Quadrature Method by considering various end conditions. In order to validate the results, comparisons are made with solutions which are available for other papers. This study shows that the difference between the results of this paper and the results of others is negligible. Finally the effects of geometrical parameters, exponential law indexes, crack location and depth, elastic foundation and porosity on natural frequencies of functionally graded beams are studied. The results of this paper and effects of these parameters can be used in the optimum design of functional graded beams and crack prediction, detection and monitoring techniques.
Keywords: frequency analysis, Exponential FGM, Edge Crack, Porous, Winkler Pasternak, Third Order Reddy Theory -
In the deep drawing process, the optimal design of the initial blank shape has many advantages such as reducing the cost of production and waste and improving the quality of the process and thickness distribution. The deep drawing process is highly nonlinear due to the large deformation, plastic deformation of the material and the contact phenomenon. Therefore, the general solution to such problems is to use iterative methods based on numerical simulation. The present study implements a similar approach and presents a new algorithm to make geometrical corrections to the external boundaries of a blank, as well as its internal boundaries, in several iterations. A computer program was developed to automatically run these iterations to study the features of the proposed algorithm. Next, an example problem was solved, and the results are compared with other studies. The results showed that the proposed algorithm is sufficiently robust against the initial guesses for the blank, which is an advantage of the present algorithm over those from other algorithms. Because in other algorithms presented in the articles, if the appropriate initial guess is not selected, the algorithm will not converge to the answer. The proposed algorithm also has a higher convergence speed in achieving optimal blank.
Keywords: Deep drawing, Shape Optimization, Blank Optimization, Finite Element Method -
Journal of Modern Processes in Manufacturing and Production, Volume:9 Issue: 4, Autumn 2020, PP 15 -25
Deep drawing is a popular process in sheet metal forming. The goal of shape optimization of the initial blank which is considered in the present work is to find the shape of the blank in a manner in which after a deep drawing process the contour of the edges of the produced part meets a target contour. Such problems are highly nonlinear because the simulation consists of large deformation, plastic deformation, and contact. Therefore, the general approach to solving such problems is using iterative methods which are based on numerical simulation. Such an approach is also followed in the present work and a new algorithm for geometry modification of initial blank in each iteration is proposed. In the proposed algorithm, the normal distance between the final contour and target contour is used as a criterion to modify the initial blank. To evaluate the proposed algorithm a computer program is developed and to automatically execute the iterative process. One numerical example solved and the results are compared with those reported in the literature. One of the benefits of the proposed algorithm is its insensitivity to the initial guess. Therefore, to evaluate the effect of the initial guess on its performance the example was solved using different initial guesses. The results show that the proposed algorithm is robust regarding the initial guess and convergence to the optimum shape will be achieved by starting from an initial guess.
Keywords: Deep drawing, Shape Optimization, Blank Optimization, Finite Element Method -
Journal of Modern Processes in Manufacturing and Production, Volume:9 Issue: 4, Autumn 2020, PP 47 -59
Today, metal forming is considered one of the essential methods of manufacturing and producing parts. Therefore, the more accurate knowledge of it leads the industrialists to produce higher quality parts. Deep drawing is one of the most important methods in metal forming processes used to produce cup-shaped products. In this paper, numerical simulation of the deep drawing process based on the finite element method is performed using Abaqus software for a cylindrical cup. Then, the results obtained from numerical simulation are compared with the experimental results in the sources, and the validation of the simulation is performed. In the deep drawing process, effective parameters such as circumferential strain distribution, thickness strain distribution, and radial force distribution are extracted from numerical simulations and compared with experimental results in the sources. The effect of friction coefficient, blank holder force, and punch radius on the deep drawing process has also been investigated. Because experimental methods based on trial and error are time-consuming and costly to achieve the shape of the primary blank, researchers use numerical methods to simulate and design metal sheet forming processes such as deep drawing. It is necessary to compare the results with experimental works to validate the simulations performed by numerical methods.
Keywords: Metal forming, Deep drawing, Finite Element Method, numerical simulation -
به طور استاندارد در روش المان محدود وجوه المان های مجاور کاملا بر یکدیگر منطبق بوده و گوشه یک المان بر وجه یک المان دیگر قرار نمی گیرد. درصورتی که این قید نقض شود و گره گوشه ای یک المان بر روی وجه یک المان همسایه واقع شود گفته می شود که شبکه غیرانطباقی است. استفاده از چنین شبکه هایی در روش المان محدود به تکنیک های ویژه ای نیاز دارد. در مقاله حاضر، یک روش جدید برای استفاده از شبکه های غیرانطباقی درخت چهارتایی در روش المان محدود پیشنهاد شده است. درخت چهارتایی یک ساختمان داده درختی است که دارای یک الگوریتم بازگشتی بسیار سریع است و می توان از آن جهت شبکه بندی نواحی دوبعدی استفاده کرد. المان های تولید شده با این روش غیرانطباقی بوده و قابلیت استفاده در روش المان محدود استاندارد را ندارند. به طور کلی شش نوع المان با آرایش متفاوت گره ها در یک درخت چهارتایی ممکن است ظاهر شود که محاسبه توابع شکل آنها با روش های مرسوم و استفاده از چندجمله ای ها مقدور نیست. در مقاله حاضر ایده جدیدی جهت محاسبه توابع شکل چنین المان هایی پیشنهاد شده است. در این روش از حل یک مسئله مقدار مرزی برای استخراج توابع شکل استفاده شده است. شرایط مرزی در این مسئله مقدار مرزی به نحوی انتخاب شده است که تغییرات توابع شکل در بین هر دو گره مجاور به صورت خطی باشد. برای بررسی دقت و کارآیی روش پیشنهادی دو مثال عددی حل شده و نتایج ارایه گردیده است. نتایج نشان می دهد که با استفاده از روش پیشنهادی می توان از شبکه های غیرانطباقی به طور موثری در روش المان محدود استفاده کرد.
کلید واژگان: شبکه درخت چهارتایی، شبکه غیرانطباقی، روش المان محدود، تابع شکلIn the standard finite element method, the edges of the adjacent elements are aligned to each other, and the corner of an element does not located on the edges of another one. If this constraint is violated it is said that the mesh is non-conforming and the use of such meshes in the finite element method requires specific techniques. In the present paper, a new method is suggested for the use of non-conforming meshes which are generated using quadtree algorithm. Quadtree is a data structure that has a very fast recursive algorithm and can be used to divide a two-dimensional domain into sub-regions or elements. The elements produced by this method are non-conforming and are not usable in the standard finite element method. In general, six types of elements with different arrangement of nodes may be appeared in a quadtree mesh and the conventional methods which are using the polynomials cannot be used to derive the shape functions. In the present paper, a new idea is proposed to obtain the shape functions of such elements. In this method, a boundary value problem is defined and its solution is used as the shape functions of the non-conforming elements. To evaluate the applicability and accuracy of the proposed method, two numerical examples are solved and the results are presented. The results show that the proposed method can be used to effectively apply the non-conforming meshes in the finite element method.
Keywords: Quadtree meshes, non-conforming meshes, finite element method, shape function
- 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.