فهرست مطالب

Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering - Volume:8 Issue: 2, 2015

Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering
Volume:8 Issue: 2, 2015

  • تاریخ انتشار: 1394/06/13
  • تعداد عناوین: 6
|
  • پویان صدر، امین کلاه دوز، علی افتخاری صفحات 71-89
    فرآیند ماشین کاری تخلیه الکتریکی، یکی از پرکاربردترین روش های ماشین کاری مخصوص، برای شکل دهی قطعات هادی جریان الکتریسیته است. در این روش ابزار با قطعه کار تماس نداشته و سختی قطعه کار نیز بر سرعت ماشین کاری تاثیری ندارد. در انجام فرآیند ماشین کاری تخلیه الکتریکی، انتخاب صحیح مقادیر پارامترهای ماشین کاری در قیمت تمام شده و کیفیت قطعات تولیدی موثر است. رد روزاون این آژ، از آن در صنایع مختلف ازجمله صنعت ابزارسازی به خصوص در مواردی که مقاومت سایشی، تغیر شکل ناپذیری و سختی بالا موردنیاز باشد استفاده می شود. فولاد DIN 1.2080 در دماهای پایین مقاومت سایشی بالایی دارد. عمقسختی پذیری بالا بوده و همچنین استفاده از آن برای برش در دماهای پایین مقرون به صرفه تر است. در این مقاله بررسی نوع و میزان تاثیر پارامترهای تنظیمی و تعیین سطوح بهینه آن ها در ماشین کاری تخلیه الکتریکی آلیاژ DIN 1.2080 با استفاده از دو روش طراحی تاگوچی و دترمینان بهینه مورد بررسی قرار می گیرد. پارامترهای تنظیمی موردنظر شامل ولتاژ گپ، شدت جریان، زمان روشنی پالس و زمان خاموشی پالس است. همچنین نرخ برداشت براده و کیفیت سطح قطعات تولیدی به عنوان دو مشخصه خروجی مهم در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج نشان دادند که جریان در اسپارک بیشترین تاثیر را بر روی دو پارامتر خروجی (بیش از 65% برروی نرخ براده برداری و بیش از 48% بر روی صافی سطح) می گذارد، بعد از آن، زمان روشنی پالس زمان خاموشی پالس و در نهایت تغیرات ولتاژ به ترتیب بیشترین درصد تاثیر را بر روی دو خروجی دارند. هرچه مقدار جریان و زمان روشنی پالس بیشتر و ولتاژ و زمان خاموشی پالس کمتر باشد سرعت براده برداری بیشتر و صافی سطح کمتری خواهیم داشت.
    کلیدواژگان: ماشین کاری تخلیه الکتریکی، تاگوچی، ماتریس بهینه، مدل سازی رگرسیونی، بهینه سازی
  • محمد اکبری، امیر حسین سعیدی صفحات 89-96
    نانو سیال ها از طریق معلق ساختن ذرات بسیار ریز در مقیاس نانو در سیال پایه تهیه می شوند و فناوری نانو یکی از تلاش های جدید برای بررسی علوم حرارتی است. در نتیجه سرمایه گذاری عظیم کشورهای پیشرفته روی فناوری نانو، تحقیقات روی خواص حرارتی نانو سیال ها مورد توجه خاصی قرار گرفته است. با توجه به استفاده از فناوری نانو در کاهش اتلاف انرژی، در این پروژه اکسید سریم با اتیلن گلیکول برای تهیه نانوسیال مورد استفاده قرار گرفته شد. به منظور پایدار سازی نانوسیال از فرآیند موج دهی آلتراسونیک و برای اندازه گیری لزجت از لزجت سنج دیجیتال استفاده شد. در این مقاله به بررسی اثر دما و کسر حجمی روی لزجت نانو سیال پرداخته و نتایج این بررسی ها نشان می دهد که در تمامی غلظت ها با افزایش دما، لزجت کاهش می یابد. همچنین با افزایش کسر حجمی نانو ذرات، لزجت افزایش می یابد. همانطور که نتایج نشان می دهد تغییرات لزجت با دما در غلظت های بالاتر شدت بیشتری دارد. پس از بررسی خواص رئولوژیک و بدست آوردن دقیق داده های آزمایشگاهی، رابطه ای برای تخمین لزجت نانوسیال با توجه به دما و کسر حجمی بدست می آید که از دقت بالایی برخوردار است.
    کلیدواژگان: نانوسیال، لزجت دینامیکی، دی اکسید سریم، اتیلن گلیکول
  • مجید اسلامی، حمیدرضا حاجی میرزاعلیان، افسانه کرباسی صفحات 97-107
    استفاده از سامانه های شبیه ساز سال ها است در حوزه های مختلف علمی و صنعتی و نظامی فراگیر بوده و این تکنولوژی (ورود به واقعیت مجازی)در حال گسترش در همه زمینه ها است. در این مقاله با استفاده از متدهای نوین و ساخت یک مکانیزم درمانی که شامل سخت افزارهای مکاترونیکی با بهره گیری از محیط گرافیکی می باشد، سعی در روند بهبود و درمان بیماران مبتلا به فوبیا (ترس از تاریکی) شده است. مکانیزم طراحی شده پس از فراهم آوردن شرایط محیطی نزدیک به محیط واقعی توسط نرم افزارها و موتورهای گرافیکی، و همچنین شبیه سازی حرکت سر بیمار با کمک سخت افزارهای مناسب (عینک های سه بعدی و سنسورهای حرکتی چند بعدی)، احساس واقعی بودن شرایط را برای بیمار بطور کامل بوجود می آورد و فرآیند درمان را ساده می سازد. همچنین در این پژوهش پارامترهای موثر بر بیماری ترس از تاریکی با استفاده از نظر متخصصین روانپزشک و بطور جامع و مشابه به واقعیت در محیط گرافیکی شبیه سازی شده است. پس از طراحی و ساخت سامانه مذکور، آزمایشات عملی بر روی تعدادی از کودکان مبتلا به بیماری فوبیا (ترس از تاریکی) در بازه های زمانی مشخص با صلاحدید پزشک معالج، انجام شد. که نتایج آزمایشات بیانگر تاثیر به سزای این سامانه در درمان این بیماری را داشت. همچنین احساس رضایت کودکان نسبت به کار با سامانه درمانی بسیار عالی ارزیابی گردید.
    کلیدواژگان: شبیه سازدرمانی، فوبیا، ترس از تاریکی، واقعیت مجازی
  • سهیل اویسی، حسن نحوی، داود طغرایی صفحات 107-115
    در این مقاله تاثیر نانو مقیاس بودن سازه و سیال عبوری از درون آن بر فرکانس طبیعی و نحوه ی انتشار موج محوری به طور هم زمان مورد بررسی قرار می گیرد. در اینجا دو حالت نانولوله کربنی تک جداره ثابت و دارای حرکت محوری در نظر گرفته می شوند؛ همچنین برای نانولوله ثابت، شرایط مرزی دو سر گیردار و یا دوسر لولا و برای نانولوله دارای حرکت محوری نیز، شرایط مرزی به صورت دو سر لولا که حرکت سمت چپ آن مهار شده است، در نظر گرفته می شوند. برای اعمال مقیاس نانوسیال، عدد نادسن در معادله حرکت سیال-سازه وارد شده و برای نانوسازه از مدل نانومیله و همچنین از تئوری الاستیسیته غیرمحلی استفاه می شود. در ادامه با استفاده از روش تقریبی مانده وزنی گالرکین، معادله حرکت به دست آمده گسسته سازی و حل می شود. همچنین در این تحقیق نسبت فرکانس طبیعی و سرعت فاز به عدد موج و نیز تاثیر سرعت های سیال عبوری و حرکت محوری سازه بر فرکانس طبیعی مورد بررسی قرار می گیرد. مشاهده می شود که فرکانس طبیعی و سرعت انتشار موج به شدت به اندازه ی سازه و سیال در مقیاس نانو وابسته است؛ به طوری که با افزایش پارامتر غیرمحلی، فرکانس طبیعی کاهش یافته و با افزایش عدد نادسن فرکانس سیستم افزایش و موج بزرگ تری حاصل خواهد شد.
    کلیدواژگان: انتشار موج محوری، نانولوله کربنی ثابت و دارای حرکت محوری، سرعت فاز، فرکانس طبیعی
  • نجمه خضراییان، ناصر دشتیان گرامی صفحات 117-136
    در این مقاله با استفاده از روش المان محدود و فرمول بندی اولری-لاگرانژی برخورد سازه هایی با سطح آب مورد شبیه سازی عددی قرار گرفته است. برای بیان رفتار آب و هوا از مدل مادی نول و برای سازه های برخورد کننده از مدل مادی صلب استفاده شده است. معادله حالت مای گرونایزن نیز به آب و هوا نسبت داده شده است. در این مقاله، در ابتدا با استفاده از تحلیل برخورد استوانه فلزی با سطح آب، نتایج مورد اعتبار سنجی قرار گرفت و سپس برخورد یک گوه، کره و یک پرتابه خاص شبیه سازی شد. از خروجی های مهم این نحلیل استخراج نیرو و فشار وارد بر پرتابه، تغییرات سرعت و شتاب در حین ورود به آب، تغییرات تنش-کرنش و نیز تغییرات سطح آب در مراحل مختلف تحلیل هستند. نتایج حاصل از شبیه سازی برای استوانه با نتایج آزمایشگاهی موجود تطابق خوبی نشان می دهد و نتایج حاصله برای دیگر پرتابه ها دارای روند منطقی هستند.
    کلیدواژگان: اثر متقابل سازه و سیال، برخورد با سطح آب، فرمولاسیون اولری، لاگرانژی، المان محدود
  • پژمان تقی پور بیرگانی صفحات 137-148
    در این مقاله، تمرکز تنش در اطراف یک سوراخ در مواد مرکب تک لایه با الیاف بلند که در آن الیاف در جهت طولی تک لایه قرار دارند بررسی شده است. تک لایه دارای طول بینهایت، عرض محدود و ضخامت ثابت بوده و تحت بار کششی ثابت در بینهایت قرار دارد. ناپیوستگی به صورت سوراخ بیضی شکل بطور متقارن در وسط تک لایه قرار دارد و فرض بر این است که بر اثر ازدیاد تنش برشی در ماتریس اطراف سوراخ یک ناحیه تسلیم یافته به طول در ماتریس ایجاد شده است؛ بدین منظور از تئوری ماتریس تسلیم یافته برای بررسی ناحیه تسلیم استفاده شده است. با استفاده از تئوری شیرلگ، با در نظر گرفتن المان حجمی معادلات تعادل حاکم بر تک لایه استخراج شده است. سپس، با توجه به شرایط مرزی و پیوستگی حاکم بر تک لایه نتایج تمرکز تنش در اطراف سوراخ بصورت تحلیلی بدست آمده است. در نهایت، تمرکز تنش در اطراف سوراخ با استفاده از یک کد کامپیوتری محاسبه شده است. محاسبه ضریب تمرکز تنش در اطراف سوراخ با استفاده از روش تحلیلی شیرلگ، با در نظر گرفتن پلاستیسیته در ماتریس و کسر حجمی الیاف و ماتریس از اهداف اصلی می باشد. همچنین اثر تعداد الیاف شکسته شده، تعداد کل الیاف و تغییر شکل سوراخ روی ضریب تمرکز تنش نیز بررسی شده است. مشاهده می شود که ضریب تمرکز تنش با افزایش طول ناحیه پلاستیک کاهش می یابد. همچنین ضریب تمرکز تنش در حالت الاستیک با افزایش کسر حجمی الیاف افزایش یافته و در حالت پلاستیک با افزایش کسر حجمی الیاف ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: ماده مرکب تک لایه، ناحیه پلاستیک، کسرهای حجمی، تئوری شیرلگ، تئوری ماتریس تسلیم یافته، تمرکز تنش سوراخ
|
  • P. Sadr, A. Koahdooz, S.A. Eftekhari Pages 71-89
    Electrical discharge machining process، is one of the most widely used methods for machining، the electrically conductive parts. In this way the tool is not in contact with the workpiece and the hardness of workpiece does not affect the machining speed. In Electrical Discharge Machining process، selection of the correct machining parameters are effective in final cost and the quality of the products. The special application of this alloy in various industries including tooling industry is attributed to its high hardness and wear resistance. The DIN 1. 2080 steel at low temperature has a high wear resistance. Its hardness depth is high and it is suitable for machining at low temperature. In this paper، the effect of the type and setting parameters and determination of optimal levels in of electrical discharge machining of alloy DIN 1. 2080 using the Taguchi method and optimal determinant is examined The desired setting parameters including gap voltage، current intensity، on time and off time. The material removal rate and surface roughness of produced parts as the output characteristic of the study were investigated. Results showed that the spark current is more effective on the output parameter (more than 65% on material removal rate and more than 48% on a surface roughness)، Other effective parameters are pulse on time، pulse off time and voltage changes، respectively. Higher current and pulse on time values and lower voltage and pulse off time values result in high MRR and low SR.
    Keywords: Electrical Discharge, Machining, Taguchi, Optimal matrix, Regression modeling, Optimization
  • M. Akbari, A.H. Saeedi Pages 89-96
    Nanofluid is made through the nanoscale particles suspended in a fluid base and Nanotechnology is a new attempt in thermal science investigations. As a result of huge investment in developed countries on nanotechnology, research on thermal properties of nano-fluids is of particular interest. Due to the usage of nanotechnology to reduce energy consumptions, in this project CeO2 with EG is used to make the nanofluid.For stabilization of nanofluid ultrasonic wave is used and viscosity is measured by a digital viscometer. In this paper, the effects of temperature and volume fraction on the viscosity of nanofluids are considered.This study indicated that the viscosity decreases in all concentrations when temperature increased. Also it increases when the volume fraction of nanoparticles increases. Results show that viscosity changes related to temperature at higher concentrations are higher. After considering the rheological properties and getting accurate test results, it is possible to obtain a relation to predict the nanofluid viscosity based on the temperature and volume fraction with high accuracy.
    Keywords: Nano, Fluid Dynamic Viscosity CeO2 EG
  • M. Eslami, H.R. Mirzahajialian, A. Karbasi Pages 97-107
    Virtual reality (VR) exposure therapy is a common treatment for phobia and the efficacy of this technique has proved. The darkness phobia is one of the most common disorders among the children. This is the first research about the darkness phobia and using VR to treat the patients. The VR system designed in this article is composed from two parts: Mechatronic devices and graphics unit. As a child spends most of his/her time at home, the home environment was simulated in the graphics unit. Also by using the mechatronic devices the head motions of the patients were applied to the graphics unit to close more the VR system to the reality. The treatment was conducted two sessions per week over three months. The results showed that the VR graded exposure therapy was successful for reducing fear of the darkness in children. In addition, the feedbacks of interacting with system from the patients were too satisfactory.
    Keywords: Virtual reality, Exposure therapy, Fear of the darkness, Phobia
  • S. Oveissi, H. Nahvi, D. Toghraie Pages 107-115
    In this study, the effect of small-scale of both nanostructure and nano-fluid flowing through it on the natural frequency and longitudinal wave propagation are investigated. Here, the stationary and axially moving single-walled carbon nanotube conveying fluid are studied. The boundary conditions for the stationary nanotube is considering clamped-clamped and pined-pined and for the axially moving SWCNT is simply supported end where the left-end has been restrained. To apply the nano-scale for fluid the Knudsen number and to apply the structure the nano-rod model and nonlocal theory are utilized. Next, using the approximate Galerkin method the governing equation of motion is discretized and solved. In addition, the ratio of the natural frequency and phase velocity to the wave number and also the influence of velocities of flowing fluid and axially moving structure on the natural frequency would be studied. It can be shown that the natural frequency and wave propagation velocity are depending to the nano-scale of the structure and fluid flowing through it. So that, by increasing the nonlocal parameter, the natural frequency is decreased and by increasing the Knudsen number the system frequency is increased hence, leading to a bigger wave.
    Keywords: Carbon nanotube Nano fluid Gradient theory Approximate Galerkin method
  • N. Khazraiyan, N. Dashtian Gerami Pages 117-136
    In this article, Finite Element Method (FEM) and Eulerian-Lagrangies Algorithm (ELA) formulation were used to numerically simulate the impact of several low-velocity projectiles with water surface. Material models which were used to express behavior of air and water included Null material model. For the projectiles, rigid material model were applied. Results were validated by analyzing the impact of metallic cylinder with a water surface and then the impact of a wedge, sphere and special projectile at low-velocities were simulated. Major outputs were force and pressure applied to the projectile, variations of velocity and acceleration when entering to the water, stress-strain variations and variations of water surface in various steps of the analysis. Results showed that the impact of the structure with fluid can be modeled using finite element model with high accuracy in terms of quality and quantity.Numerical results obtained for cylinder well agrees with the available experimental data. Also the results for other projectiles show a logical trend.
    Keywords: Fluid, Structure Interaction Water Impact ALE Formulation Finite Element Method
  • P. Taghipour Birgani Pages 137-148
    In this paper, the stress concentration around a hole in the single layer composite materials with long fibers is examined. The single layer has an infinite length, limited with and instant thickness and is loaded by a constant tension force p at infinity. The width of the lamina is considered to be finite and bears a hole as a defect. Due to presence of excessive shear stress in the matrix bays bounding the hole, a yielded zone of size is developed around the hole. Shear lag model (SLM) is used to drive the displacement and stress fields. The resulting equations are solved analytically based on boundary conditions and continuity in governing equations. Finally, the stress concentrations around the hole are calculated using a computer code. It is shown that the volume fractions of the fiber and matrix, as well as length of the plastic zone, have considerable effect on the stress concentrations within the lamina. Moreover, the number of broken fibers, the total number of fibers and the hole deformation seem to have considerable effect on hole stress concentrations. It is shown the stress concentration coefficient decreases with the increase of the plastic zone length. Also, the stress concentration factor increases in the elastic case with the increase of the volume fraction but in the plastic case at first it increases and then decreases with the increase of the volumes fraction.
    Keywords: Composite Lamina, Plastic Zone, Volume Fractions, Shear Lag Model, Matrix Yield Region, Hole Stress Concentration