فهرست مطالب

Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering - Volume:8 Issue: 1, 2015

Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering
Volume:8 Issue: 1, 2015

  • تاریخ انتشار: 1394/03/13
  • تعداد عناوین: 6
|
  • فرشید آقاداودی، محمد هاشمیان صفحات 1-11
    در این مقاله پایداری دینامیکی نانولوله کربنی تک جداره به کمک تئوری غیرموضعی گرادیان کرنش مورد بررسی قرار گرفته است. پس از معرفی تئوری گرادیان کرنش و پایداری دینامیکی، نانولوله کربنی با استفاده از تیر اویلر- برنولی مدل شده و تحت بارگذاری استاتیکی و دینامیکی قرار گرفته است. محیط در بردارنده نانولوله بصورت الاستیک در نظر گرفته شده است. معادلات حرکت با استفاده از روش انرژی و اصل همیلتون استخراج شده اند. با توجه به اینکه تئوری های کلاسیک الاستیسیته در سازه با ابعاد نانو به طور کامل جوابگو نیست معادلات ساختاری ماده به کمک تئوری گرادیان کرنش استخراج شده و این معادلات به صورت غیرموضعی حل شده است. ارتعاشات آزاد و تحلیل کمانش استاتیکی انجام شده است. سپس تحلیل دینامیکی انجام شده و مرزهای پایداری در فرکانسها و دامنه های مختلف تعیین شده اند. همچنین تاثیر عوامل مختلف بر این مناطق بررسی شده است.
    کلیدواژگان: گرادیان کرنش، پایداری دینامیکی، نانومکانیک، مکانیک محیط پیوسته
  • محمد جواد محمودی، وحید محلوجی صفحات 13-37
    در این مقاله تحلیل استاتیکی غیرخطی ورق نسبتا ضخیم ساخته شده از مواد هدفمند تابعی با استفاده از روش آزادسازی دینامیکی صورت گرفته است. این امر به کمک تئوری مرتبه اول برشی میندلین به منظور ضخیم در نظر گرفتن ورق انجام شده است. جهت تحلیل رفتار غیرخطی هندسی معادلات گسسته شده استخراج شده است. شرایط بارگذاری و شرایط مرزی ورق به ترتیب به صورت بارگستره عرضی یکنواخت و تکیه گاه ساده در چهار لبه ورق ضخیم در نظرگرفته شده است. جهت عمومیت بخشیدن به نتایج به دست آمده، این معادلات به صورت بدون بعد با اعمال روش آزادسازی دینامیکی بر مبنای تفاضلات محدود مرکزی حل شده اند. اثر پارامترهای مساله نظیر ثابت توانی ماده هدفمند تابعی و نسبت ضلع به ضخامت ورق بر نتایج تحلیل مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به نتایج به دست آمده، لزوم درنظر گرفتن رفتار غیرخطی هندسی و استفاده از تئوری ای که اثرات ضخامت ورق روی پاسخ خمش ورق را درنظر بگیرد و همچنین در نهایت لزوم استفاده از روش حل آزادسازی دینامیکی با وجود جملات غیرخطی ناشی از تغییرشکل زیاد ورق ضخیمهدفمند تابعی بحث شده است.
    کلیدواژگان: روش آزادسازی دینامیکی، ورق هدفمند تابعی، تئوری مرتبه اول برشی میندلین، تغییر شکل بزرگ الاستیک
  • محمد میثم امراللهی پورشیرازی، داود طغرایی، احمدرضا عظیمیان صفحات 29-40
    رفتار جریان داخل نانوکانال ها با توجه به گسترده شدن کاربردهای آنها در سیستم های نوین از اهمیت زیادی برخوردار است. با توجه به نتایج بدست آمده در این تحقیق شرط عدم لغزش روی دیواره نانوکانال، شرط قابل قبولی نیست زیرا لغزش در این ابعاد به پارامترهای متفاوتی از جمله زبری سطح دارد. در این تحقیق با ثابت نگه داشتن مساحت جانبی زبری، اثر تغییر شکل آن بر روی رفتار جریان سیال بررسی شده است. مدلسازی به کمک نرم افزار متن باز لمس با روش شبیه سازی دینامیک مولکولی تعادلی انجام شده است. برخلاف تحقیقات گذشته، از نانوسیال موجود در شرایط آزمایشگاهی مانند آب-مس استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان از بیشترین تاثیر گذاری زبری مستطیلی و کمترین تاثیر گذاری زبری مثلثی بر رفتار جریان دارد و در نتیجه لغزش در نانوکانال با زبری مثلثی با شدت بیشتری رخ می دهد. وجود زبری روی سطح باعث افزایش تعداد نوسانات در لایه های سیال می شود ولی دامنه نوسان در نزدیکی دیواره صاف نسبت به زبر افزایش یافته است. حضور نانوذرات نیز باعث افزایش این اثرگذاری بر خواص جریان می شود.
    کلیدواژگان: شبیه سازی دینامیک مولکولی، نانوسیال، آب، مس، رفتار دینامیکی جریان
  • مصطفی پیرمرادیان صفحات 41-49
    در این مقاله تحلیل پایداری دینامیکی تیری با تکیه گاه ساده که تحت عبور متوالی جرم ها قرار گرفته است بررسی می شود. چنین شرایط بارگذاری روی تیر در تحلیل مسائلی از قبیل حرکت وسائل نقلیه و قطارها از روی پل ها، جراثقیل های حمل بار، لوله له های حاوی سیال، لوله ی انواع اسلحه ها حایز اهمیت است. بر اثر عبور مداوم و پریودیک جرم ها از روی تیر، یک مساله ی خطی پریودیک حاصل می شود. تئوری فلاکه و روش هارمونیک بالانس نموی برای به دست آوردن مرز پایدار و ناپایدار مساله بر حسب پارامترهای جرم های عبوری مورد استفاده قرار می گیرند. منحنی مشخص کننده ی نواحی پایدار و ناپایدار حاصل شده با استفاده از بکارگیری این دو روش به خوبی با یکدیگر مطابقت داشته و شبیه سازی های عددی برای مقادیر عددی پارامترهای انتخابی جرم متحرک، صحت و دقت روش های مذکور را تایید می کند.
    کلیدواژگان: مساله ی تیر، جرم متحرک، پایداری دینامیکی، روش هارمونیک بالانس نموی، تئوری فلاکه
  • سیامک مقبلی، محمد جواد محمودی صفحات 49-59
    رفتار عمومی ترمومکانیکی مواد مرکب تقویت شده با الیاف آلیاژ حافظه دار با استفاده از یک روش تحلیلی میکرومکانیکی سه بعدی به منظور درنظرگرفتن اثر فعال شدن الیاف پیش بینی می شود. کامپوزیت به واسطه این روش میکرومکانیکی می تواند تحت بارگذاری های عمومی مکانیکی شامل بارگذاری عمودی و برشی و همچنین حرارتی قرار بگیرد که نهایتا سبب فعال شدن الیاف آلیاژ حافظه دار در زمینه پلیمری می گردد. با توجه به قابلیت های مدل میکرومکانیکی ارائه شده، آرایش الیاف در زمینه به صورت توزیع مریعی شبیه سازی می گردد. المان حجمی نماینده ی کامپوزیت از دو فاز شامل الیاف آلیاژ حافظه دار و زمینه پلیمری تشکیل می شود و تحت بارگذاری مکانیکی چرخه ای محوری قرار می گیرد. به منظور نمایش اثر فعال شدن الیاف بر پاسخ کلی کامپوزیت، رفتار زمینه پلیمر به صورت الاستیک در نظر گرفته می شود و الیاف آلیاژ حافظه دار به صورت غیرخطی غیرالاستیک بر اساس مدل سه بعدی لاگوداس شبیه سازی می گردد. این مدل قادر پیش بینی اثرات استحاله فاز آلیاژ حافظه دار و رفتار سوپرالاستیک آن ها می باشد. در راستای بسط معادلات ترمومکانیکی آلیاژ حافظه دار در مدل سلول واحد، از روش حل عددی غیرخطی نیوتن- رافسون استفاده می گردد. در قسمت نتایج ابتدا اثرات پارامترهای مهم بر پاسخ ترمومکانیکی کامپوزیت بررسی می گردد و سپس پاسخ های ترمومکانیکی کامپوزیت در دو بازه دمایی زیاد و کم نشان داده می شود و اثر فعال شدن سیم آلیاژ حافظه دار درون کامپوزیت نمایش داده می شود. نتایج بیانگر این نکته می باشند که با افزایش دما کرنش باقیمانده در باربرداری مکانیکی در کامپوزیت کاهش می یابد به گونه ای که هنگامی که دما بالاتر از ناحیه اتمام تشکیل آستنیت باشد کرنش باقیمانده در کامپوزیت به صفر میل می کند. مقایسه نتایج تحقیق حاضر با تحقیقات موجود در دسترس پیشین، تطابق بسیار خوبی را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: آلیاژ حافظه دار، میکرومکانیک، خاصیت حافظه شکلی، کامپوزیت فعال شده
  • امین کلاه دوز، محسن لوح موسوی صفحات 59-71
    ریخته گری نیمه جامدها، فرآیندی نوین می باشد که می تواند قطعاتی با ساختار یکنواخت کروی و با خواص مکانیکی بهبود یافته را تولید نمود. در این مقاله از روش مذاب ریزی بر روی سطح شیب دار برای تولید آلیاژ آلومینیم A360 استفاده شده است. با جریان یافتن مذاب بر روی این سطح و اعمال تنش، فاز اولیه شاخه ای در این آلیاژ به یک فاز غیرشاخه ای تبدیل می گردد. در این تحقیق تاثیر پارامترهایی از قبیل طول و زاویه سطح، دمای قالب و دمای بارریزی به عنوان متغیرهای فرآیند در نظر گرفته شده و مقادیر سختی و استحکام آلیاژ بر اساس تغییرات در پارامتر اندازه دانه مورد محاسبه قرار می گیرد. در مرحله بعد، رابطه بین ورودی و خروجی های فرآیند با استفاده از شبکه عصبی به دست می آید. در نهایت رابطه به دست آمده با استفاده از الگوریتم ژنتیک بهینه می شود. نتایج نشان می دهد که با تغییر در دمای بارریزی و دمای قالب، سختی نمونه ها نیز تغییر می کند. به طوریکه با تغییر دمای بارریزی میزان 12% افزایش و با تغییر دمای قالب به میزان 5%، سختی افزایش می یابد. همچنین طول و زاویه سطح شیب دار نیز به ترتیب تاثیر 12% و 9% در مقدار افزایش سختی و 13% و 6% در میزان افزایش استحکام دارد.
    کلیدواژگان: ریخته گری، بهینه سازی، شبکه عصبی، الگوریتم ژنتیک، آلیاژ Al، A360
|
  • F. Agha, Davoudi, M. Hashemian Pages 1-11
    This paper deals with dynamic Stability of single walled carbon nanotube. Strain gradient theory and Euler-Bernouli beam theory are implemented to investigate the dynamic stability of SWCNT embedded in an elastic medium. The equations of motion were derived by Hamilton principle and non-local elasticity approach. The nonlocal parameter accounts for the small-size effects when dealing with nano- size structures such as single-walled carbon nanotubes. Influences of nonlocal effects, modulus parameter of elastic medium and aspect ratio of the SWCNT on the critical buckling loads and instability regions are analyzed. It is found that the difference between instability regions predicted by local and nonlocal beam theories is significant for nanotubes.
    Keywords: Dynamic stability, Carbon nanotube, Strain gradient, Euler, Bernouli beam, Non, local alasticity
  • M.J. Mahmoodi, V. Mahlooji Pages 13-37
    In this paper, nonlinear static analysis of moderately thick plate made of functionally graded materials subjected to mechanical transverse loading is carried out using dynamic relaxation method. Mindlin first order shear deformation theory is employed to consider thick plate. Discretized equations are extracted for geometrically nonlinear behavior analysis.Loading Conditions and boundary conditions of the plate are uniformly distributed transverse load and simply supported at the four edges of the thick plate, respectively. In order to generalize the obtained results, the equations are solved by applying dynamic relaxation method based on central finite deference discretization in the non-dimensional form. The effects of problem parameters such as gradient constant of the functionally graded material and the side to thickness ratio of plate on the results are investigated. According to the obtained results, the need of including elastic large deflection and applying the theory which considers the effects of plate thickness on the plate bending response and also finally the need of employing dynamic relaxation solution method despite the non-linear terms resulted from large deflection of the functionally graded thick plate are discussed.
    Keywords: Dynamic relaxation method, Functionally graded plate, Mindlin first order shear deformation theory, Elastic large deformation
  • M.M. Amrollahi Pourshirazi, D. Toghraie, A.R. Azimian Pages 29-40
    In the nanochannel flow behavior with respect to expand their applications in modern systems is of utmost importance. According to the results obtained in this study, the condition of nonslip on the wall of the nanochannel is not acceptable because in the nano dimensions, slip depends on different parameters including surface roughness. In this study, keeping the side area roughness, deformation effects on fluid flow behavior is investigated. Modeling software open source LAMMPS with equilibrium molecular dynamics simulations have been carried out. Unlike previous studies, existence fluid in laboratory conditions as water-copper nanofluids used. The results showed that rectangular was the most effective and triangular was least effective roughness on flow behavior, resulting in a rough triangular nanochannel slip occurs with more intensity.Existence roughness on the surface increases the number of oscillations in the fluid layer but amplitude near the wall is smooth to rough increased. Nanoparticles also increase the impact on the flow properties.
    Keywords: Molecular dynamics simulations, nanofluids, water, copper, the flow dynamic behavior
  • M. Pirmoradian Pages 41-49
    In this paper, the dynamic stability analysis of a simply supported beam carrying a sequence of moving masses is investigated. Many applications such as motion of vehicles or trains on bridges, cranes transporting loads along their span, fluid transfer pipe systems and the barrel of different weapons can be represented as a flexible beam carrying moving masses. The periodical traverse of masses over the beam results a linear time periodic problem. Floquet theory and Incremental Harmonic Balance (IHB) method are used to obtain the boundary of stable and unstable regions in the plane of moving mass parameters. Results of IHB method do verify the boundary curve separating the stable and unstable regions generated by Floquet theory. Also the result of numerical simulations confirms the result of the applied semi-analytical methods.
    Keywords: Beam, moving mass, Dynamic stability, Incremental harmonic balance method, Floquet's theory
  • S. Moghbeli, M.J. Mahmoodi Pages 49-59
    General thermo-mechanical behavior of composites reinforced by shape memory alloy fibers is predicted using a three-dimensional analytical micromechanical method to consider the effect of fibers activation. Composite due to the micromechanical method can be exposed to general normal and shear mechanical and thermal loading which cause to activate the shape memory alloy fibers within polymeric matrix finally. Considering the capabilities of the presented micromechanical model; the fibers arrangement within the matrix is simulated as square distribution. Representative volume element of the composite system consists of two-phases including shape memory alloys fibers and polymeric matrix which is exposed to axial cyclic mechanical loading. In order to display the effect of fiber activation on the overall response of composite, the behavior of polymeric matrix is assumed elastic and shape memory alloy fibers is considered nonlinear inelastic based on 3-D Lagoudas model is simulated. The model is capable to predict the phase transformation and super elastic behavior of shape memory alloys. In order to develop thermo-mechanical equations of the shape memory alloy in the unit cell model, Newton-Raphson nonlinear numerical solution method is used. In the results, the effects of significant parameters on the thermo-mechanical response of composites are investigated and then the composite thermo-mechanical response is demonstrated in the high and low temperature interval and the effect of shape memory alloy wire activation in the composite is addressed. The presented results show that the composite residual strain in mechanical unloading decreases by enhancing temperature. Therefore, the composite residual strain approaches to zero when the temperature is higher than at which austenite transformation finishes. Comparison between the present research results with available previous researches shows good agreement.
    Keywords: Shape memory alloy, Micromechanics, Shape memory effect, Activated composite
  • A. Kolahdooz, M. Loh, Mousavi Pages 59-71
    Semi-Solid Casting (SSM) is a new process that could produce globular structures with mechanical properties. The cooling slope method (CLM) is a one of this process that was employed to produce the A360 feedstock. In this method, The dendritic primary phase in the conventionally cast A356 alloy has transformed into a non-dendritic one. In this paper, The molten alloy with the temperature (PT) of 670, 650, 630, 610 and 590ºC was poured on the surface of the plate where cooled with water circulation in various cooling angles (CA) and lengths (CL). After pouring, the melt which became semi-solid at the end of the plate was consequently poured into cylindrical steel mold with different mold temperatures (MT). Then, a back-propagation neural network was design to correlate the process parameters. Finally, genetic algorithm (GA) was used to optimize the process parameters. Results indicated that the hardness of samples changed with PT and MT. In the best condition with changes on PT, the hardness increased 15% and it increased 5% with changes on MT. The hardness is increased around 12% and 9% with changes on CL and CA consequently. The strength is increased around 13% and 6% with changes on CL and CA consequently.
    Keywords: Casting, Al, A360, Optimization, Natural Network, Genetic Algorithm