فهرست مطالب

Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering - Volume:7 Issue: 3, 2015

Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering
Volume:7 Issue: 3, 2015

  • تاریخ انتشار: 1393/11/18
  • تعداد عناوین: 8
|
  • ایلدا عبداللهی، محمدحسین یاس صفحات 1-12
    در این مقاله به بررسی ارتعاشات آزاد تیر نانوکامپوزیتی پایه پلیمری تقویت شده با نانولوله های نیترید بور بر روی بستر الاستیک پرداخته شده است. نانولوله ها صاف، بدون نقص و با جهت گیری یکنواخت و مستقیم در ماتریس در نظر گرفته شده است. نحوه ی توزیع نانولوله ها در راستای ضخامت تیر به صورت یک توزیع یکنواخت و سه توزیع هدفمند متفاوت در نظر گرفته شده است. خواص تیر نانوکامپوزیتی با استفاده از یک مدل میکرومکانیکی بدست آمده و معادلات حاکم بر اساس تئوری تیر تیموشنکو و با استفاده از اصل همیلتون استخراج شده است. معادلات حاکم با استفاده از روش دیفرانسیل کوادریچر تعمیم یافته حل شده و فرکانس های طبیعی تیر بدست آمده است. در ادامه تاثیر پارامترهای مختلف از قبیل کسر حجمی نانولوله، نحوه ی توزیع نانولوله در راستای ضخامت تیر، نوع بستر الاستیک، شرایط مرزی مختلف و نسبت لاغری تیر بر روی فرکانس طبیعی بررسی شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که تغییر هر کدام از این پارامترها تاثیر بسزایی بر روی فرکانس طبیعی دارد.
    کلیدواژگان: کامپوزیت، نانولوله های نیتریدبور، تیر تیموشنکو، روش دیفرانسیل کوادریچر، بستر الاستیک، ارتعاش آزاد
  • آرش محمدی، عبدالحمید عزیزی صفحات 13-21
    پرداختکاری قطعات صنعتی یکی از مهم ترین مراحل تولید در صنایع وابسته به کیفیت سطح هست. پرداختکاری با استفاده از میدان مغناطیسی روشی جدید در پرداخت سطوح است. در این فرآیند براده برداری به صورت مکانیکی انجام می شود و گل ساینده نیمه همگن پرداخت سایش سطح را انجام می دهد. نیروی مورد نیاز جهت پرداخت سطوح توسط میدان مغناطیسی ایجاد می شود. ازاین رو، این روش یک روش ماشین کاری مدرن محسوب می گردد. یکی از کاربردهای روش های ماشین کاری مدرن کار در نقاطی است که شیوه های سنتی نمی توانند کار انجام دهند. مارپیچ ها و پیچ ها امروزه جایگاه مهمی در صنعت پیدا کرده اند، این امر باعث توجه بیشتر به روش ساخت و پرداختکاری این قطعات شده است. این مکانیزم برای پرداختکاری مارپیچ Ball Screw دستگاه CNC با استفاده از دستگاه تراش TN-50 صورت پذیرفته است. همچنین میدان مغناطیسی توسط آهن ربای دائمی نوع Nd-Fe-B ایجاد شده است. در آزمایش های انجام گرفته تاثیر چهار پارامتر موثر بر کیفیت سطح موردبررسی قرار گرفت. این پارامترها شامل سرعت دوران، سرعت پیشروی، اندازه ذرات ساینده و مقدار ذرات فرومغناطیس می باشند. اثر بیشتر پارامترها مثبت بوده و باعث افزایش کیفیت سطح می شوند، اما به طورکلی هر پارامتر مقداری بهینه داشته که با رسیدن به این مقدار کاهش راندمان و کیفیت سطح در کار مشاهده گردید. هم چنین برخی پارامترها ازجمله سرعت پیشروی تاثیر کمتری در فرایند داشته اند. نمونه اولیه دارای زبری سطح 017/1 میکرومتر بوده و بهترین کیفیت سطح به دست آمده 352/0 میکرومتر است.
    کلیدواژگان: آهنربا، گل ساینده، ذرات فرومغناطیس، صافی سطح، مارپیچ
  • افشین منوچهری فر، فرید ابطحی صفحات 23-33
    در این تحقیق، محاسبه فرکانس های طبیعی و شکل مودهای ارتعاشات خمشی تیرهای بدون ترک و ترک دار تیموشنکو با شرایط مرزی مختلف به روش اجزاء محدود موردنظر است. روش مورداستفاده در این پژوهش، روش انرژی است. در اینجا با استفاده از روش انرژی و در نظر گرفتن تئوری تیر تیموشینکو، ماتریس های سختی و نرمی برای تیر بدون ترک استخراج می شود. سپس به منظور اعمال شرایط ترک، از ماتریس سختی المان ترک دار استفاده می شود و با واردکردن شرایط مرزی دو طرف تیر، فرکانس های طبیعی تیر بدست می آیند. پس ازآن با اعمال اثر بستر در معادلات، تاثیر بستر بر فرکانس طبیعی موردبررسی قرار می گیرد.
    کلیدواژگان: روش اجزاء محدود، تیر تیموشنکو، ترک، بستر
  • مسیب اسماعیل دخت، رضا اکبری آلاشتی، محمدحسن قاسمی، مرتضی دردل صفحات 35-43
    تحلیل کمانشی پوسته های استوانه ای جدار نازک به دلیل فرآیند ساخت آن ها دارای اهمیت ویژه ای می باشند. برای افزایش استحکام کمانشی معمولا از تقویت کننده های طولی و عرضی استفاده می شود.در این مقاله با در نظر گرفتن یک پوسته استوانه ای جدار نازک تقویت شده با تقویت کننده های طولی و عرضی داخلی، تحت ترکیب نیروهای محوری و فشار جانبی، به بررسی تاثیر نسبت نیروی محوری به نیروی جانبی بر مقدار نیروی کمانش برای نسبت های مختلف ابعادی اعم از نسبت ضخامت به شعاع و نسبت طول به شعاع پوسته استوانه ای پرداختیم. نتایج تحلیلی بر مبنای معادلات پایداری خطی کلاسیک دانل برای پوسته های استوانه ای غیر همسانگرد، با نتایج برآمده از تحلیل المان محدود به وسیلهنرم افزارANSYSمقایسه شد.نتایج نشان می دهد روش تحلیلی دانل در محدوده ای از نسبت های ابعادی کارایی دارد. همچنین در اکثر نسبت های ابعادی،با افزایش نسبت نیروی محوری به نیروی محیطی، نیروی کمانش محوری افزایش و نیروی کمانش محیطی کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: المان محدود، اورتوتروپیک، پوسته های استوانه ای، کمانش، نسبت نیروی محوری به فشار جانبی
  • حسن خادمی زاده، علی افتخاری، حسام الدین ابطحی فروشانی صفحات 45-56
    در تحقیق حاضر به بررسی پارامترهای موثر بر روش اکستروژن در کانال های هم مقطع زاویه دار بر روی فلزتیتانیوم پرداخته شده است. ابتدا با شناخت پارامترهای موثر بر این روش، پارامترهای اصلی و عملی انتخاب و پس از آن برای بدست آوردن سطح بهینه این روش برای فلز تیتانیوم اقدام به طراحی جداول آزمایش به روش طراحی آزمایش تاگوچی شد. پس از طراحی جدول آزمایش کلیه آزمایشات به روش المان محدود و با استفاده از نرم افزار آباکوس اجرا و نتایج بدست آمد و نتایج بدست آمده به روش مذکور بهینه گردید. نتایج بدست آمده نشان داد که بهینه ترین سطح آزمایش برایECAPفلز تیتانیوم در بین آزمایشات انجام شده استفاده از قالب با زاویه کانال 120 درجه، دمای محیط، 2 پاس و مسیر تکرار است.
    کلیدواژگان: اکستروژن، کانال های هم مقطع زاویه دار، ECAP، المان محدود، بهینه سازی، تاگوچی، اباکوس
  • سهیل محترم، علی آقا میرجلیلی، احمدرضا فقیه خراسانی صفحات 57-65
    با توجه به اهمیت سیکل های تولید توان و از آن جمله سیکل ترکیبی، در سال های اخیر مطالعات فراوانی در این زمینه صورت گرفته و محققان بسیاری با استفاده از روش های موجود سعی در بهینه کردن این سیکل ها داشته اند.در این تحقیق به بررسی سیکل آب- آمونیاک پرداخته شده است. در سیکل ترکیبی آب-آمونیاک از مخلوط دوگانه آب- آمونیاک به عنوان سیال عامل استفاده می شود. این سیکل قابلیت استفاده از منابعی مانند انرژی اتلافی سیکل قدرت معمولی و یا منبع حرارتی مستقلی که از انرژی خورشیدی و یا زمین گرمایی استفاده می کند را دارد.
    هدف از این مقاله بررسی تاثیر دمای ورودی به توربین بر عملکرد ترمودینامیکی سیکل ترکیبی آب-آمونیاک هست.در این پژوهش به کمک نرم افزارEESابتدا سیکل تولید توان آب- آمونیاک مدل سازی شده و سپس به منظور بررسی و مقایسه، سیکل ترکیبی گاز- رانکین شبیه سازی ترمودینامیکی شده و از دیدگاه قانون اول و دوم ترمودینامیک موردمطالعهقرارگرفته اند. درنهایت به بررسی تاثیر دمای ورودی به توربین بر عملکرد ترمودینامیکی پرداخته شده است.
    کلیدواژگان: سیکل، توربین گازی، عملکرد، کمپرسور، تک محور، دو محور
  • افشین بخشایی، محمد هاشمیان صفحات 65-72
    در مقاله حاضر تحلیل تنش و حل صریح تنش برای صفحه ی مستطیلی با سوراخ دایره ای با محل اختیاری، تحت تنش نرمال خطی که به دولبه ی آن وارد می شود مورد بررسی قرار گرفته است. تابع تنش ایری و توزیع تنش اطراف سوراخ دایره ای شکل بدست آمده است. در این روش از تئوری دو بعدی الاستیسیته با استفاده از تابع تنش ایری استفاده شده است. روش ارائه شده برای حل صریح، و بدست آوردن تابع تنش ایری از روش های قبلی حل صریح قوی تر و ساده تر است. با استفاده از تابع تنش و تنش در مختصات قطبی، توزیع تنش اطراف سوراخ دایره ای شکل محاسبه شده است. با استفاده از رابطه تنش ایری بدست آمده معادلهتوزیع تنش اطراف دایره بدست آمده و نمودار آن رسم شده و با توزیع تنش حاصل از روش المان محدود در نرم افزار آباکوس مقایسه شده است. این مقاله صحت این روش حلرا نشان می دهد. مشاهده می شود که توزیع تنش حاصل از تابع تنش از محل سوراخ مستقل بوده و فقط به اندازه سوراخ بستگی دارد.
    کلیدواژگان: صفحه سوراخ دار، تابع تنش ایری، سوراخ دایره ای، حلقه تنش
  • علی پرویزی، بهزاد پسوده، کارن ابری نیا صفحات 73-82
    فرایند نورد نامتقارن سیم برای دو ماده مس و برنج با نرم افزار آباکوس مورد شبیه سازی قرارگرفته است. مدل المان محدود موردنظر در این شبیه سازی تیری نورد، انحنای خروجی و عرض سطح تماس را در حالت نامتقارنی فرایند (عدم برابری قطر غلتک ها، سرعت دورانی غلتک ها و صافی سطح غلتک ها) پیش بینی می کند. مواد مورداستفاده شده در تحلیل خاصیت کرنش سختی دارند. برای صحه گذاری بر داده های این مطالعه، نتایج به دست آمده از این شبیه سازی با نتایج مطالعه تحلیلی نورد متقارن تخت سیم سایر محققین مقایسه شده است. مقایسه نتایج تطابق خوب بین این دو روش را نشان می دهند.
    کلیدواژگان: نورد نامتقارن سیم، نسبت قطر غلتک، انحناء در خروجی، عرض سطح تماس، نیروی نورد
|
  • I. Abdolahi, M.H. Yas Pages 1-12
    In this paper, free vibration analysis of a polymer-based nano-composite beam reinforced by boron-nitride nanotubes and subjected on elastic foundation, is studied. Smooth and defect-free nanotubes with uniform and directly- orientated in matrix are intended. Also, nanotubes’ distribution in the thickness direction of beam is regarded as a uniform distribution of the three different targeted ones. The properties of nano-beam are obtained by using a micromechanical model. The governing equations based on Timoshenko beam theory are derived by using the Hamilton principle. The equations are solved by the extended differential Quadrature and the natural frequencies are obtained. The effect of various parameters such as volume fraction of nanotubes, carbon-nanotube (CNT) distribution in the thickness direction of the beam, elastic media, boundary conditions and the aspect ratio is investigated on the natural frequency. The results show that a change on these parameters has a significant impact on the natural frequency.
    Keywords: Boron nitride nanotube, reinforced composites, Timoshenko Beam, quad, Richter differential method, the elastic substrate, free vibration
  • A. Mohammadi, A.H. Azizi Pages 13-21
    Surface finishing is one of the most significant steps in industries which are engaged with surface quality. Finishing by magnetic field is a new method of surface finishing. In this process, machining is executed in mechanical way and semi-homogeneous abrasive slurry performs finishing of surfaces. Needed force to grind surfaces is made by magnetic field. Therefor this method is considered as an advanced machining method. One of application of advanced machining methods is working in situation which conventional methods are not applicable. Nowadays helical and spiral parts have an important position in industry. This result in more attention about manufacturing and finishing of parts. This mechanism is used to finish helical ball screw in CNC machine using magnetic field created by Nd-Fe-B permanent magnet. In executed experiments four parameters which affected on surface quality were investigated. These parameters included feed rate, particles size and amount of ferromagnetic particles. The effect of most parameters was positive and caused to improve surface quality, but generally each parameter had an optimum amount in which by reaching this amount, reducing in efficiency and surface quality was observed. Also, some parameters such as cutting speed had lower effect. The initial specimen had surface roughness of 1.017 µm and the best resultant surface quality was 0.325 µm.
    Keywords: Magnet, Abrasive particles, Ferromagnetic particles, Surface finishing, helical ball screw
  • A. Manuchehrifar, S.F. Abtahi Pages 23-33
    In this study, the natural frequencies and mode shapes of beams without cracks and cracked Timoshenko beams is calculated with different boundary conditions using finite element method. The energy method is used to solve the equations. Hardness and softness matrices for Timoshenko beam without crack are obtained by solving the potential and kinetic energy equations. Then for investigation of cracked condition, the cracked element stiffness matrix is used and the beam natural frequencies are obtained by entering the boundary conditions of the beam. After that the effect of bed is investigated by addition of it to the equations.
    Keywords: FEM, Timoshenko Beam, Crack, Bed of Beam
  • M. Esmaeil, Dokht, R.A. Alashti, M.H. Ghasemi, M. Dardel Pages 35-43
    Buckling analysis of thin cylindrical shells is very important due to their production process. Usually longitudinal and transversal stiffeners are used to increase the buckling stiffness. In this paper, considering a thin cylindrical shell with longitudinal and transversal ribs subjected to axial force and lateral pressure, the influence of different aspect of axial force to lateral pressure on buckling load is investigated for different ratios such as thickness to radius and length to radius. The analytical results based on Donnell’s classical linear stability equations for anisotropic cylindrical shells are compared with FEM results of ANSYS software. The results show that the analytical method of Donnell can be used for special aspect ratios. Furthermore, by increasing the axial to lateral load ratio, the axial buckling load is increased for most of the aspect ratios, while the lateral buckling load decreases.
    Keywords: FEM, cylindrical shells, Buckling, axial load to lateral pressure ratio, orthotropic
  • H. Khademizadeh, S.A. Eftekhari, S.H. Abtahi Froushani Pages 45-56
    In this paper the influence of different parameters on equal channel angular pressing (EADAP) of titanium alloy is investigated. In the first step the most important parameters are selected, and then a table of experiments is designed using Taguchi method. After designing the table of experiments, all of the experiments are simulated using Abacus software and the results are optimized using Taguchi method. The results shows that the optimum levels for ECAP method between the implemented experiments of titanium are 120 degrees for die channel, ambient temperature and 2 passes.
    Keywords: Extrusion, Equal channel angular pressing (ECAP), FEM, Optimization, Taguchi method, ABAQUS
  • S. Mohtaram, S.A. Agha, Mirjalili, A.R. Faghih Khorasani Pages 57-65
    Due to the importance of power generation cycles including combined cycle, many studies have been done in recent years and many researchers have been tried to optimize these cycles by using of existing methods. In this study, the Water-Ammonia cycle is investigated in the combined-cycle of the Water-Ammonia, working dual Water-Ammonia mixture is used as the works fluid. This cycle can be used from different sources such as typical power dissipation of energy cycles or independent heat source that used from solar energy or geothermal. The aim of this paper is the investigation of the inlet temperature on thermodynamic performance of the Water-Ammonia combined cycle. In this research, at first, the Ammonia-Water cycle can be modeled with by using of EES software and then the Rankine-thermodynamic gas combined cycle is simulated. Also, the results are studied from the perspective of the first and second law of thermodynamics. Finally, the effect of turbine inlet temperature into the thermodynamic performance is discussed.
    Keywords: Cycle, Gas turbine, Compressor, Single, Axis, Two Axis
  • A. Bakhshae, M. Hashemian Pages 65-72
    In the present study, stress analysis and explicit solution of rectangular plate with arbitrarily located circular hole, subjected to linear normal stresses on two opposite edges, has been investigated. Airy function and hoop stresses occurring at the edge of the circular have been computed. In this method 2D dimension elasticity and Airy stress function was used. The present method for explicit solution and finding airy stress function are stronger and simpler than prior methods. By using Stress function, the stress distribution around circular hole were calculated. By using obtained airy stress relation the stress distribution around the circle was obtained, plotted and compared with distribution of stress (computed by finite element method in Abaqus). This comparison shows the accuracy of this solution method. It has been observed that stress distribution of stress function is independent from hole location and only depends on the hole's size.
  • A. Parvizi, B. Pasudeh, K. Abrinia Pages 73-82
    The non-asymmetric rolling process of copper and brass wire has been simulated with the Abaqus software. Presented finite element model in this simulation of rolling predicted output curvature and contact surface width in the non-asymmetric mode (in equality of diameter of rollers, the rotational speed of the rollers and the rollers’ surface finish). The material used in this research has strain hardening property. To evaluate of this study, obtained results are compared with analytical results of other researchers. Comparing the good coincidence of these two methods.
    Keywords: Wire Non, Asymmetric rolling, diameter of the rollers, curvature output, contact surface width, rolling force