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
جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه

finite element method

در نشریات گروه مکانیزاسیون کشاورزی
تکرار جستجوی کلیدواژه finite element method در نشریات گروه کشاورزی
تکرار جستجوی کلیدواژه finite element method در مقالات مجلات علمی
  • Hossein Golbakhshi, Moslem Namjoo *, Mohammadreza Kamandar

    The extensive radiating surface of horn is an imperative part for amplifying the ultrasonic airborne waves generated for drying of foodstuffs. However, the radiation of high-intensity waves may lead to frequency shift, interaction of modes and reduced efficiency of ultrasonic system. Furthermore, the excitations may also be harmful to the transducer, horn and the joints. In this study, a finite element model is developed for the dynamic analysis of a cylindrical horn. In the modal analysis, the natural frequency of horn is found to be 19,498 Hz which is very close to the working frequency of the ultrasonic generator i.e., 20 kHz. At this frequency, the amplitude of non-beneficial longitudinal mode is negligible compared with that in main radial mode shape and there is no risk for interaction of modes. According to the harmonic analysis, the generated von Mises stresses in the horn are much lower than the endurance limit of constructing material and the horn can safely radiates the waves. The experimental data measured by a laser vibrometer are also used for validating the results of numerical simulation.

    Keywords: Ultrasonic Power, Cylindrical Horn, Finite Element Method, Modal Analysis
  • سید محمدرضا ناظم السادات*، داود قنبریان، محمدامین نعمت اللهی

    استفاده از مفهوم قابلیت اعتماد به عنوان یک رویکرد طراحی جدید و سودآور می تواند طراحی و ساخت ماشین های خاک ورزی را بهینه کند. در این تحقیق به منظور انجام تحلیل قابلیت اعتماد بر روی شاسی یک گاوآهن برگردان دار، از روش شبیه سازی مونت کارلو (MCS)  استفاده گردید. بدین منظور مدل کاملی از یک گاوآهن برگردان دار سه خیش سوار به عنوان تابع حالت حدی در نظر گرفته شد. پارامترهای تصادفی خاک اعمال گردید و نیروهای اثر متقابل گاوآهن با خاک به روش اجزاء محدود، شبیه سازی (finite element method, FEM) شد. خروجی مورد نظر، نیروهای عکس العمل خاک بر گاوآهن در بحرانی ترین سرعت و عمق شخم بود. سپس با اعمال نیروهای به دست آمده از مدل اجزاء محدود و همچنین در نظر گرفتن مدول یانگ شاسی به عنوان متغیر تصادفی، تحلیل استاتیکی شاسی در تکرارهای مختلف انجام و تمرکز تنش بر روی محل های مختلف شاسی مشخص گردید. سپس احتمال خرابی (Pf) و شاخص قابلیت اعتماد (β) محل های مختلف شاسی محاسبه گردید. نتایج شبیه سازی مونت کارلو نشان داد که بیشترین احتمال خرابی به ترتیب در میله عرضی، ساقه خیش، مهاربند و دکل با مقادیر 1، 0/269، 0/165و 0/033 رخ داده که نشان دهنده عدم اطمینان طراحی در این قسمت ها می باشد، بنابراین تقویت یا بهینه سازی قسمت های ذکر شده شاسی گاوآهن برگردان دار ضروری به نظر می رسد.

    کلید واژگان: اجزاء محدود، شاسی، شبیه سازی مونت کارلو، قابلیت اعتماد، گاوآهن برگردان دار
    Seyed MohammadReza Nazemosadat *, Davoud Ghanbarian, MohammadAmin Nematollahi

    Applying the reliability concept as a new and profitable design approach can optimize the design and manufacturing of tillage machines. In this study, the Monte Carlo method was used to perform reliability analysis on the whole chassis of a moldboard plow. For this, a complete model of a three-bottom moldboard plow was assumed as the limit mode function. Stochastic soil parameters were applied and the interaction forces of the plow with soil were simulated with finite element method (FEM). The desired output was the soil reaction forces on the plow at the most critical plowing speed and depth. Then, by applying the forces obtained from the FEM model and considering Young’s modulus of the chassis as a random variable, chassis static analysis was performed in different iterations and the stress concentration at different locations was determined. The probability of failure (Pf) and reliability index (β) of different locations of chassis were calculated. The results of the Monte Carlo simulation showed that the highest Pf occurred in crossbars, standards, braces and, masts with the values of 1, 0.296, 0.165 and, 0.033, respectively, which indicates the uncertainty of the design in these parts and the needs to strengthen or optimize the aforementioned parts of the moldboard plow chassis.

    Keywords: Chassis, Finite element method, Moldboard plow, The Monte Carlo simulation, Reliability
  • سید جواد سجادی، سلیمان حسین پور*، شاهین رفیعی
    مدل سازی ریاضی ابزاری قدرتمند جهت پیش بینی پاسخ ترانزیستور اثرمیدان حساس به یون (ISFET) و بهینه سازی پارامترهای موثر بر عملکرد آن است. در این پژوهش مقادیر بهینه پارامترهای جریان درین، ولتاژ درین، غلظت اولیه سوبسترا و غلظت اولیه آنزیم به منظور به دست آوردن پاسخ ماکزیمم ISFET در تشخیص آفلاتوکسین B1 (AFB1) تعیین شدند. بهینه سازی با به کارگیری الگوریتم ژنتیک و بر پایه حل عددی معادله های دیفرانسیل حاکم ISFET به روش المان محدود در نرم افزار کامسول انجام شد. تابع هدف مورد استفاده در الگوریتم ژنتیک نیز با جایگزینی مدل شبیه سازی شده توسط فرامدل شبکه عصبی مصنوعی تعریف شد. نتایج به دست آمده نشان داد مدل شبیه سازی شده  ISFET با استفاده از روش المان محدود در مقایسه با آزمایش تجربی، دارای میانگین درصد خطای مطلق (MAPE) برابر با 06/1 درصد در پیش بینی پاسخ ISFET است. با استفاده از مدل المان محدود، 1296 آزمایش برای دست یابی به پایگاه داده مورد نیاز جهت آموزش شبکه عصبی شبیه سازی شد. پس از ارزیابی ساختار های مختلف شبکه عصبی مشخص شد شبکه عصبی آموزش دیده با ساختار (4-45-1) دارای میانگین درصد خطای مطلق (MAPE) برابر با 04/0، 07/0 و 05/0 درصد به ترتیب در فازهای آموزش، اعتبارسنجی و آزمایش است. نتایج بهینه سازی ISFET نشان داد با استفاده از مقادیر بهینه پارامتر های جریان درین، ولتاژ درین، غلظت اولیه سوبسترا و غلظت اولیه آنزیم تعیین شده توسط الگوریتم ژنتیک حداکثر پاسخ ISFET برابر با 440/44 درصد به دست آمده است.
    کلید واژگان: ISFET، الگوریتم ژنتیک، المان محدود، شبکه عصبی مصنوعی، مدل سازی ریاضی
    Sayed Javad Sajadi, Soleyman Hosseinpour *, Shahin Rafiee
    Mathematical modeling is a powerful tool for prediction of Ion Sensitive Field Effect Trnsistor (ISFET) response and optimization of its functional parameters. In this study the optimal values of drain current, drain voltage and initial concentrations of substrate and enzyme parameters were determined to achieve maximum of ISFET response for detection of Aflatoxin B1 (AFB1). Optimization was performed by using Genetic Algorithm (GA) and based on numerical solution of ISFET governing differential equations by means of Finite Element Method (FEM) and COMSOL Multiphysics software. The objective function of GA was defined through substituting simulated model by Artificial Neural Network (ANN) metamodel. The results showed that ISFET simulated FEM model has a MAPE equal to 1.06 % in prediction of ISFET response compared with experimental results. With FEM model, 1296 virtual experiments were simulated to achieve necessary data base for train ANN metamodel. By evaluation of different ANN structures, trained ANN with 4-45-1 structure was selected which has MAPE equal to 0.04 %, 0.07% and 0.05% at train, validation and test phase respectively. ISFET optimization results states that by using of GA determined optimal values of drain current, drain voltage and initial concentrations of substrate and enzyme parameters, extremum response of ISFET equal to 44.44 % was achieved.
    Keywords: Artificial Neural Network, finite element method, Genetic Algorithm, ISFET, Mathematical Modeling
  • مهرگان دولتی میله سرا، سید مجید سجادیه*

    در پژوهش حاضر یک مدل عددی از تقابل چرخ پارویی و خاک مرطوب (24 درصد) توسعه داده شده و نتایج آن با داده های آزمایشگاهی اعتبارسنجی شده است. استفاده از روش های عددی رایانه ای برای شبیه سازی تقابل چرخ پارویی و خاک مرطوب آزمایش های تجربی را کم کرده و هزینه های طراحی و توسعه را به حداقل ممکن می رساند. در این پژوهش برای طراحی چرخ پارویی از نرم افزار سالیدورکس و برای تحلیل از نرم افزار آباکوس استفاده شد. از روش ترکیبی اویلری-لاگرانژی (CEL) برای بررسی تقابل چرخ پارویی و خاک مرطوب استفاده شد. مدل سازی خاک با فرمول بندی از نوع اویلری و چرخ پارویی از نوع لاگرانژی تعریف شد. خاک به عنوان یک ماده الاستیک-پلاستیک کامل با معیار تسلیم دراکر- پراگر مدل شد. نتایج عددی و آزمایشگاهی نشان داد که با افزایش بار مالبندی ، درصد لغزش و میزان فرورفتگی چرخ پارویی در خاک مرطوب افزایش می یابد. همچنین افزایش بار مالبندی منجر به افزایش میزان تنش در خاک می شود. نتایج مدل سازی آزمایشگاهی و روش المان محدود (FEM)، برای پارامترهای لغزش، فرورفتگی و مقاومت غلتشی ، مطابقت رضایت بخشی را نشان داد. روش المان محدود (FEM)، به عنوان یک روش قابل اطمینان برای بررسی تقابل چرخ پارویی و خاک مرطوب و بهینه سازی پارامترهای موثر در آن می تواند معرفی شود.

    کلید واژگان: روش المان محدود، اویلری، لاگرانژی ترکیبی، مدل دراکر، پراگر، بار مالبندی، چرخ پارویی
    Mehregan Dolati Mileh Sara, Seyed Majid Sajadiye*

    A numerical model of wet soil-paddlewheel interaction was developed and validated against the experiments. The use of numerical computational methods to simulation of the wet soil-paddlewheel interaction reduces the experimental, design and development costs. In this study, SolidWorks software was used to design the paddlewheel and Abacus software was used for analysis. Coupled Eulerian-Lagrangian (CEL) method was applied for the analyses in which the soil and paddlewheel were introduced by Eulerian and Lagrangian formulation, respectively. Soil was modelled as an elastic- perfectly plastic material with Drucker-Prager yield function. The results showed that the wheel sinkage and slip increased by increasing drawbar pull. The stress inside the soil was shown to be increased due to the drawbar pull. Satisfactory agreement was found between the finite element model and experiments for slip; sinkage as well as rolling resistance. The finite element method was shown to be a confident method for wet soil-paddlewheel interaction and can be applied for effective parameter optimization. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    Keywords: Finite element method, Coupled Eulerian, Lagrangian, Drucker, Prager Model, Drawbar Pull, Paddlewheel
  • داریوش زارع*، سعید اکبرزاده، محمد لغوی، محمدامین نعمت اللهی
    در این مقاله، شبیه سازی فرآیند خشک شدن نخودفرنگی در خشک کن مادون قرمز - هوای گرم با استفاده از روش اجزای محدود دو بعدی انجام شد. برای این منظور، معادله حاکم بر انتقال جرم و شرایط اولیه و مرزی آن استخراج شد. به کمک روش اجزای محدود با رویکرد گلرکین، دستگاهی از معادلات دیفرانسیل مرتبه اول بدست آمد. جهت شبیه سازی فرآیند خشک شدن و حل دستگاه معادلات، یک کد کامپیوتری در نرم افزار متلب تدوین شد. شبیه سازی در چهار سطح شدت تابش با مقادیر صفر، 2000، 4000 و 6000 وات بر متر مربع، سه سطح دمای 30، 40 و 50 درجه سلسیوس و سه سطح سرعت 5/0، 0/1 و 5/1 متر بر ثانیه انجام شد. در نهایت به منظور اعتبارسنجی مدل ارائه شده، نتایج این مدل سازی با نتایج حاصل از خشک کن آزمایشگاهی مادون قرمز - هوای گرم، مقایسه گردید. حداقل، حداکثر و متوسط میانگین خطای نسبی داده های اندازه گیری شده و پیش بینی شده با مدل سازی به روش اجزای محدود دوبعدی، به ترتیب %21/2، %77/3 و%50/2 می باشند. این روش دارای دقت مناسب و کارآیی بالا در پیش بینی تغییرات رطوبت محصول، طی فرآیند خشک کردن دانه نخودفرنگی، می باشد و اطلاعات بیشتری را در مورد انتقال رطوبت، بدون انجام آزمایش می دهد که می تواند جهت طراحی خشک کن ها مفید باشد.
    کلید واژگان: نخود فرنگی، خشک کن هوای گرم - مادون قرمز، معادله انتقال جرم، روش اجزای محدود
    Dariush Zare *, Saeed Akbarzadeh, Mohammad Loghavi, Mohammad Amin Nematollahi
    In this paper, the simulation of green peas drying process in a hot air-Infrared dryer was carried out using two- dimensional finite element method. For this purpose, the mass transfer governing equation with initial and boundary conditions were derived. The system of first order differential equations were developed by using finite element method with Galerkin approach. To simulate drying process and solve the differential equations, a Matlab program code was developed. The drying simulation process was performed with combinations of four infrared power densities (0, 2000, 4000, and 6000 W.m-2), three levels of drying air temperatures (30, 40, and 50 ℃) and three levels of drying air flow rate (0.5, 1.0, and 1.5 m.s-1). Finally, in order to validate the developed model, the simulation results were compared with experimental data resulted by a hot air-Infrared dryer. The minimum, maximum and average relative errors between experimental and predicted data by finite element method simulation were 2.21%, 3.77%, and 2.50%, respectively. The model has reasonable accuracy and high efficiency for predicting the moisture content variation of green peas during drying process and can provide more information on the moisture transfer without running any experiments, so that it can be useful for designing dryers.
    Keywords: Green Peas, Hot Air-Infrared Dryer, Mass transfer equation, finite element method
  • احمد جهانبخشی، سعدی حیدری رز دره، کامران خیرعلی پور
    شکست های مکرر اجزا مکانیکی ماشین ها و تجهیزات در اثر بارهای وارده اهمیت بهینه سازی یا بازطراحی آن ها را آشکار می سازد. میله عرضی گاوآهن برگردان دار حین کار مکررا در محل پین ها شکسته شده و یا در محل تکیه گاه ها دچار تغییر شکل می شود. در این تحقیق تحلیل تنش میله عرضی گاوآهن برگردان دار مورد بررسی قرار گرفته است. پس از شبیه سازی مدل سه بعدی قطعه در نرم افزار سالیدورکس و انتقال آن به نرم افزار انسیس، قیود و شرایط مرزی اعمال و قطعه تحت بارگذاری قرار گرفت. سپس تحلیل های استاتیکی و تحلیل خستگی روی مدل انجام شد. برای در نظر گرفتن نیروهای وارده از حداکثر نیروی کششی تراکتورهای مسی فرگوسن 285 و 299، استفاده گردید. نتایج حاصل از تحلیل استاتیکی نشان داد که احتمال وقوع شکست در نقطه اتصال پین سمت چپ، بالاتر است. ضریب اطمینان تحلیل خستگی نشان داد که احتمال شکست مناطق اطراف سوراخ سمت چپ میله عرضی گاوآهن برگردان دار بالا است. ضریب اطمینان از تحلیل خستگی برای میله عرضی گاوآهن برگردان دار حین اتصال به تراکتورهای مسی فرگوسن 285 و 299 به ترتیب برابر 670/1 و 677/1 به دست آمد.
    کلید واژگان: گاوآهن برگردان دار، میله عرضی، اجزاء محدود، تحلیل استاتیکی، تحلیل خستگی
    Ahmad Jahanbakhshi, Saadi Heidari Raz Darreh, Kamran Kheiralipour
    Frequent failures of mechanical components in machines and equipment due to exerted loads reveal the importance of optimizing or redesign the components. Practically, crossbar of moldboard plough is frequently failed in pin joints or deformed in support points. In this research, stress analysis of the crossbar was conducted by finite element method. After drawing the three-dimensional model in SolidWorks Software and transferring to ANSYS Software, the constraints and boundary conditions were applied on the model and the piece was loaded. Then the static and fatigue analyses were done on the model. To estimate the exerted forces on the crossbar, the maximum draft forces of Massey Ferguson 285 and 299 Tractor were considered. The results of static analysis showed the higher probability of failure at the left pin junction. The safety factor in fatigue analysis showed the higher probability of fatigue failure in left hole of crossbar. The safety factor in fatigue analysis of cross bar of moldboard plough during pulled by Massey Ferguson 285 and 299 Tractor was 1.67 and 1.677, respectively.
    Keywords: Moldboard plough, Crossbar, Finite element method, Static analysis, Fatigue analysis
  • اسماعیل سیدآبادی، مهدی خجسته پور، حسن صدرنیا
    در میوه طالبی به دلیل پوست نسبتا سخت و گوشت نرم آن، لهیدگی بافت های داخلی شایع ترین نوع آسیب مکانیکی است که در ظاهر قابل تشخیص نیست و پیش بینی آن به روش های تحلیلی سخت است. از حل غیرخطی مسئله بارگذاری استاتیکی میوه در جهت طولی بین دو صفحه موازی با روش المان محدود و با نرم افزار آباکوس (ABAQUS) برای پیش بینی لهیدگی داخلی طالبی استفاده شد. تغییر شکل های اعمال شده به مدل 5/5، 11، و 5/16 میلی متر معادل 10، 20، و 30 درصد تغییر شکل تخریب بود. تحلیل تنش های وارد بر پوست و گوشت میوه نشان داد که بافت داخلی میوه در 20 درصد تغییر شکل تخریب یا نیروی معادل 90 نیوتن به حد تسلیم رسیده است و گسیختگی داخلی آغاز می شود و این حالت در ظاهر میوه قابل رویت نیست. رابطه قوی بین نیروی پیش بینی شده توسط مدل المان محدود و نیروی واقعی را تصدیق کرد.
    کلید واژگان: آسیب مکانیکی، روش المان محدود، مدل سازی غیرخطی، میوه طالبی، نرم افزار آباکوس
    Esmaeel Seyedabadi, Mahdi Khojastehpour, Hasan Sadrnia
    Mechanical damagesin theprocessof harvestingandpost-harvest are the most important reason in Cucurbits losses. It causes the tissue destructionand consequentfruits decay. Because of difference in the mechanical strength of flesh and skin of cantaloupe، internal bruising are more usual damages with no visibility. This type of injuriesis hard to predict byanalytical methods. In this study،the mechanical properties of skin and flesh were determined by individual experiments and then finite element model was developed by ABAQUS software. The applied displacements on model were equal to 5. 5، 11 and 16. 5 mm or 10، 20 and 30% of final deformation، respectively. The analytical results showedthat the internal tissue of fruit got to yield in 20%of whole displacementor in 90N force and the internal failure were occurred that it was not visible in the surface of fruit. The model was verified by the comparison of force-displacement graph from experimental data and FEM results. High correlation (R2=0. 983) between the predicted force and the actual force showed the validity of FEM model.
    Keywords: Mechanical damage, Finite Element Method, Nonlinear Modeling, ABAQUS Software, Cantaloupe
  • رمضان میرزایی، سعید مینایی، محمدهادی خوش تقاضا، علی محمد برقعی
    مهمترین نمایشگر کیفیت میوه سفتی می باشد، که وابستگی زیادی با ضریب کشسانی دارد. در این تحقیق، تغییرات خصوصیات ارتعاشی (شکل مود و بسامد طبیعی) میوه سیب ناشی از تغییر خصوصیات ماده سیب (ضریب کشسانی، ضریب پواسون، چگالی و حجم) به وسیله روش اجزای محدود آنالیز مودال بررسی شده است. روش جدید پردازش تصویر برای ایجاد مدل سه بعدی غیر کروی و غیر متقارن میوه بکار رفته است. شکل دقیق و سه بعدی میوه با اندازه گیری مختصات نقاط سطح بیرونی میوه و ایجاد منحنی های دوار غیر یکنواخت از این نقاط و تشکیل سطح و حجم از این منحنی ها ایجاد گردیده است. آنالیز مودال به صورت شرایط مرزی آزاد انجام گرفته و 20 مود اول و بسامدهای طبیعی میوه به دست آمد. شش مود اول دارای بسامدهای نزدیک به صفر بوده که مربوط به شش درجه آزادی هر جسم در فضا بوده و نشان دهنده صحت مدل اجزای محدود می باشد. اولین مود پیچشی با میانگین 584 هرتز حاصل گردید. نتایج حاصل از آنالیز مودال نشان داد که بسامد تشدید با اضافه شدن ضریب کشسانی افزایش و با افزایش چگالی کاهش می یابد. اثر تغییرات پارامترهای ضریب کشانی، چگالی و ضریب پواسون بر اولین بسامد تشدید به ترتیب 85 درصد 11 درصد و 4 درصد به دست آمد. ضریب تغییرات بسامد تشدید نسبت به تغییرات ضریب کشسانی در حدود 3-2 برابر ناشی از تغییرات پارامتر چگالی می باشد، که نشان دهنده بیشترین اثر تغییرات ضریب کشسانی بر تغییر بسامد طبیعی میوه می باشد. با تعیین بسامد طبیعی میوه می توان ضریب کشسانی و سفتی میوه را تخمین زد.
    کلید واژگان: آنالیز مودال، روش اجزای محدود، سیب، شکل مود، فرکانس تشدید
    R. Mirzaei, S. Minaei, M. H. Khoshtaghaza, A. M. Borghaee
    The most important quality indicator of fruits is the flesh firmness which is well correlated to their young’s modulus. In this research variation of vibration characteristics (shape modes, natural frequency) of apple due to change of material characteristics (density, young's models, Poisson ratio) and apple volume was investigated using Finite Element simulation. An image processing technique was used to obtain an unsymmetrical and non-spherical geometric model of apple. The exact three-dimensional shape of the fruit was created by determining the coordinates of apple surface and forming uneven rotational curvatures. Modal analysis with no boundary constraints has been applied. The first 20 Eigen frequencies and the corresponding mode shape were determined. Six rigid body modes possess zero resonant frequency which is related to the degree of freedom of a rigid body in space indicated the validity of finite element model. The modal analysis results showed that resonant frequency increased by increasing young's modulus of the fruit, while it decreased by increasing apple density. First mode torsion has a mean resonant frequency of 584 Hz. Variations of natural frequency due to change in young's modulus, density, and Poisson ratio were 80%, 11% and 4%, respectively. Coefficient of variation of resonant frequency in response to changing young's modulus was 2-3 times of that of density which shows the greatest effect of young modulus changes on natural frequency of fruits. Consequently with determination of fruit's natural frequency, their young modulus and firmness can be estimated.
    Keywords: Modal analysis, Finite Element Method, Apple, Mode shape, Resonant frequency
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال