فهرست مطالب

Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering - Volume:5 Issue: 2, 2013

Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering
Volume:5 Issue: 2, 2013

  • تاریخ انتشار: 1391/12/20
  • تعداد عناوین: 6
|
  • اکبر زمانی علیشاه، مهدی تاجداری، جعفر اسکندری جم، جمال صیدی صفحات 1-16
    در این مقاله نتایج حاصل از آزمایش تجربی فرآیند کشش عمیق در تولید یک استوانه ی سرکروی از جنس نوعی فولاد استحکام بالا با نتایج شبیه سازی آن و سه نوع طراحی پیش فرم پیشنهادی (ارائه شده) مقایسه گردید، تا ضمن سنجش میزان صحت نتایج و دقت نرم افزار اجزاء محدود در پیش بینی فرآیند کشش عمیق چند مرحله ای در ورق های نازک فولادی استحکام بالا، مقادیر نسبت کشش حدی مراحل مختلف کشش و بازکشش آزمون تجربی نیز بهبود یابند. برای شبیه سازی، از نرم افزار اجزاء محدود آباکوس نسخه 3-9-6 استفاده گردید. در این تحقیق، ماده اولیه، یک لوح دایروی از ورق فولادی 4130- AISI آنیل شده با ضخامت mm 2 می باشد که در بررسی تجربی طی یک مرحله کشش، سه مرحله بازکشش و دو مرحله عملیات حرارتی آنیل به استوانه ای با سر کروی تبدیل شد. برای معرفی خواص مکانیکی این فولاد آزمایش کشش تک محوری انجام و از نتایج آن استفاده گردید. مقایسه نتایج توزیع ضخامت در نرم افزار اجزاء محدود با ضخامت های اندازه گیری شده در پیرامون قطعات تولیدی در مراحل مختلف کشش و بازکشش صورت گرفت و از دقت خوبی برخوردار بود (حدودا 55/2 درصد خطا) و بر همین اساس طراحی های پیشنهادی نیز شبیه سازی شد تا ویژگی های مناسب ترین طرح معرفی گردد.
    کلیدواژگان: شبیه س، ازی، نس، بت کشش حدی، روش اجزاء مح، دود، فرآیند کشش عمیق، فولاد 4130، AISI
  • مجتبی دلخوش، محمود سعادت فومنی صفحات 17-26
    این تحقیق، هدف بهینه سازی و آنالیز حساسیت سیستم انتقال قدرت پیوسته (CVT) تمام چنبره است. برای این منظور ابتدا این سیستم تحلیل دینامیکی می شود. سپس تماس بین دیسک و غلتک براساس اصول روانکاری الاستوهیدرودینامیک مدل شده و یک مدل سازی کامپیوتری برای تعیین ضرایب انتقال گشتاور، افت اسپین و بازده سیستم انتقال قدرت تهیه می شود. برای اطمینان از درستی مدل، خروجی های آن با خروجی مدل های استفاده شده در دیگر مقالات مقایسه شده و درستی مدل تایید می شود. سپس به ازای یک سری شرایط برای CVT تمام چنبره، بهینه سازی هندسی و سینماتیکی به کمک الگوریتم ژنتیک انجام شده و حداکثر بازده انتقال توان 15/88% به دست آمد. در نهایت حساسیت تابع بازده انتقال توان نسبت به پارامترهای بهینه سازی حول نقطه بهینه شان، محاسبه شده و مشخص شد که این تابع، بیشترین حساسیت را نسبت به ضریب بی بعدk و شعاع انحنای غلتک دارد.
    کلیدواژگان: سیستم انتقال قدرت، نسبت تبدیل پیوسته، تمام چنبره، بهینه سازی، آنالیز حساسیت
  • اعظم عارفی، محمود سلیمی صفحات 27-36
    نانولوله های کربنی در تقویت کامپوزیت ها نقش بسزایی ایفا می کنند. بدیهی است که برخی از نانولوله ها در هنگام کاربرد، شکل منظم ابتدایی خود را حفظ نمی کنند و دچار اعوجاج می شوند. این اعوجاج می تواند در حین فرآیند ساخت یا بعد از آن درنتیجه ی تاثیر ماتریس رخ دهد. بر این اساس، مدل سازی این نوع نانوساختار به صورت پوسته یا تیر بدون انحنا، می تواند خطایی قابل ملاحظه را با نتایج همراه کند. در این مقاله، خمش نانولوله های دارای انحنای اولیه مورد مطالعه قرار می گیرد. معادلات تعادل بر پایه تئوری الاستیسیته غیر محلی به کمک اصل کمینه سازی انرژی پتانسیل کل، استخراج و از روش گالرکین برای حل آنها بهره گرفته می شود. از مدل وینکلر برای مدل سازی بستر الاستیک استفاده می شود. حل خیز حاصل از دستگاه معادلات غیرخطی به کمک روش عددی نیوتن رفسون صورت می گیرد و در نهایت تاثیر مقیاس کوچک، انحنای اولیه و مدول فونداسیون بر روی خیز نانولوله ها مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
    کلیدواژگان: تحلیل خمش، نانولوله ی کربنی با انحنای اولیه، تئوری الاستیسیته ی غیرمحلی، روش نیوتن رفسون، روش گالرکین
  • مهدی نوذرپور، عباس رهی صفحات 37-46
    در این پژوهش تاثیر مکان میله های حلقوی در فرکانس طبیعی پره های مرحله آخر توربین بخار بررسی شده است. پره های توربین اجزاء بحرانی و مهمی در نیروگاه ها هستند. یکی از پارامترهای مهم در پره ها، محل قرار گرفتن میله های حلقوی است. ابتدا برای تولید مدل هندسی سه بعدی پره از اسکن سه بعدی کمک گرفته شده است و پس از اطمینان از مدل سازی تک پره، به فرآیند مونتاژ پره های مرحله آخر توربین فشار ضعیف و شبیه سازی اجزاء محدود پرداخته می شود. در این مرحله از پره های توربین، دو ردیف میله ی حلقوی وجود دارد که در این مقاله، تاثیر موقعیت میله های حلقوی نسبت به ریشه، روی فرکانس طبیعی سیستم بررسی شده است. با توجه به نیروهای تحریک کننده مدل، نتایج بدست آمده از فرکانس های طبیعی، شکل مودها و نمودار کمپل نشان می دهد که در مکان های مختلف از میله های حلقوی مورد بررسی، تشدیدی در این ردیف پره ها رخ نمی دهد.
    کلیدواژگان: میله حلقوی، پره توربین، روش اجزاء محدود، تشدید
  • افشین زین الدینی، منصور علیزاده صفحات 47-60
    جهت گیری الیاف یکی از مهم ترین پارامترهای موثر بر مود دوم نرخ رهایی انرژی کرنشی در شروع جدایش بین لایه ای است. از تیری با شکاف انتهایی برای اندازه گیری نرخ رهایی انرژی کرنشی در شروع جدایش بین لایه ای کامپوزیت های لایه ای استفاده شده است. در واقع هدف از این تحقیق، پیش بینی مقدار نرخ رهایی انرژی کرنشی نمونه ی چندجهته از روی نتایج تجربی مربوط به قطعه ی تک جهته می باشد، بدون اینکه مستقیما به آزمایش های تجربی و مدل سازی اجزاء محدود قطعه ی کامپوزیتی لایه ای چندجهته نیاز شود. در این زمینه، روشی پیشنهاد شده که ترکیبی از روش های پیش بینی و تحلیلی است. ضمنا نتایج بدست آمده از این روش با نتایج مدل سازی عددی و نتایج تحلیلی مقایسه شده است. این روش، حجم محاسبات عددی و تحلیلی و نیز هزینه ی مطالعات آزمایشگاهی را به مقدار چشم گیری کاهش می دهد.
    کلیدواژگان: شروع جدایش بین لایه ای، کامپوزیت، مود دوم، نرخ رهایی انرژی کرنشی
  • احمد مامندی، محمدحسین کارگرنوین صفحات 61-72
    در این مقاله، ارتعاشات تیر اویلر- برنولی با در نظر گرفتن بستر الاستیک غیرخطی، بررسی شده است. تیر تحت بارگذاری محوری فشاری بوده و شرایط تکیه گاهی، مفصلی- غلطکی می باشد. تحلیل ارتعاشات بر اساس مدهای نرمال غیرخطی در وضعیت رزونانس داخلی سه به یک (3:1) انجام می گیرد. معادله ی دیفرانسیلی غیرخطی حاکم بر ارتعاشات عرضی تیر استخراج شده و به کمک روش چند مقیاس زمانی، تحلیل شده است. در وضعیت رزونانس داخلی 3:1 بر اساس مدهای نرمال غیرخطی در حالت پایا، پایداری پاسخ فرکانسی ارتعاشات غیرخطی تیر مطالعه شده، سپس تاثیر تغییر پارامترهای مختلف بر روی نتایج تحلیل دینامیکی و تحلیل پایداری پاسخ فرکانسی ارتعاشات غیرخطی تیر بررسی شده است.
    کلیدواژگان: ارتعاشات غیرخطی، تیر اویلر برنولی، بستر الاستیک غیرخطی، رزونانس داخلی سه به یک، تحلیل پایداری حالت پایا
|
  • A. Zamani Alishah, M. Tajdari, J. Eskandari Jam, J. Seydi Pages 1-16
    In this paper, experimental results of a deep drawing process to produce a cylinder of high strength steel with a spherical head were compared with it’s simulation results and three proposal design types. Meanwhile, the amount of limiting draw ratio in some stages was determined. Accuracy and precision of the results of a finite element software to predicting the multi stage deep drawing process of high-strength thin steel sheets was measured. ABAQUS version 6-9-3 was used to simulate the process. In this research, the raw material was a circular blank of annealed steel AISI-4130 with 2 mm thickness that in experimental test, subjected to one drawing stages, three redrawing stage and two heat treatment stages. The uni-axial tensile test was performed to determine the mechanical properties of the steel sheet. Numerical thickness distribution was compared with the experimental results in different stages of deep drawing and the accuracy was good (about 2.55%). Base on this results the proposal designs were simulated to introduce the properties of the most suitable design types.
    Keywords: simulation, Limiting Draw Ratio, Finite elements method, Deep drawing process, Steel AISI, 4130
  • A. Arefi, M. Salimi Pages 27-36
    Carbon nanotubes have an important role in reinforcing nanocomposits. Many experimental observations have shown that in the most nanostructures such as nanocomposites, carbon nanotubes (CNTs) are often characterized by a certain degree of waviness along their axial direction. In the present paper, the effects of initial curvature, influence of surrounding medium that is modeled as Winkler elastic foundation on behavior of slightly curved carbon nanotubes are investigated. To capture the small size effects, nonlocal elasticity theory is implemented. Bending governing equations are derived using the principle of minimum total potential energy and these nonlinear equations are solved by Newton Raphson method. It is shown that the larger the initial curvature, the higher deflection can occur. Furthermore, neglecting the effect of initial curvature of CNTs can lead to incorrect results.
    Keywords: Bending Analysis, Carbon Nanotube with Initial Curvature, Nonlocal Elasticity Theory, Newton Raphson Method, Galerkin method
  • M. Nozarpour, A. Rahi Pages 37-46
    In this study, effects of lacing rods location on natural frequencies of last stage of a Steam Turbine Blades (STBs) have been investigated. STBs are critical and important elements in a turbine as well as power plants. One of the most important parameters in turbine blades is lacing rods location. In this paper, first, a three dimensional (3D) scan was used to produce the geometrical model of the blade. Then, last stage of a low pressure turbine have been produced and simulated by assembling of the one-blade model. There are two rows of lacing rods in the last stage of turbine. In this paper, effecting the lacing rods location on natural frequencies of system has been studied. According to the Campbell diagrams, the results showed there is no resonance in the last stage blades of the steam turbine for different locations of the lacing rods.
    Keywords: Lacing rod, Turbine blades, Finite element method, Resonance
  • A. Zeinedini, M. Alizadeh Pages 47-60
    In this paper, effects of ply orientation of adjacent plies with (ϕ//θ) interfaces on mode II critical strain energy release rate (fracture toughness) of multidirectional (MD) laminate has been studied. Ply orientation of adjacent plies is one of the most important parameters affects the mode II critical strain energy release rate () in the initiation of the delamination. To study this parameter, End Notch Flexure (ENF) specimen has been used for measuring of laminated composites. Eventually, the purpose is to predict of of MD composite specimen, without direct experimental tests and finite element modeling using the results of unidirectional (UD) ply. First, of unidirectional composites will be studied and by the results obtained, the behavior of multidirectional laminated composites is predicted. In this context, a comprehensive method was proposed that combines prediction methods, and analytical modeling. The obtainedof multidirectional laminated composites with (ϕ//θ) interfaces can be used for design purposes. Results obtained using this method has been compared with the results of numerical and theoretical methods. This prediction method reduces the calculation costs of FE and analytical models, and also the costs of experiments significantly.
    Keywords: Composite, Initiation of delamination, Prediction, Mode II, strain energy release rate
  • A. Mamandi, M.H. Kargarnovin Pages 61-72
    This paper studies the nonlinear vibration analysis of a simply supported Euler-Bernoulli beam resting on a nonlinear elastic foundation under compressive axial load using nonlinear normal modes concept in the case of three-to-one (3:1) internal resonance. The beam’s governing nonlinear PDE of motion and also its boundary conditions are derived and then solved using the method of Multiple Time Scales. Under three to-one-internal resonance condition applying nonlinear normal modes the steady state stability analysis of the beam’s vibrations is performed. Then the effect of changing the value of different parameters on the beam’s dynamic response and the steady state stability analysis is investigated.
    Keywords: Nonlinear vibrations, Euler, Bernoulli beam, Nonlinear elastic foundation, The 3:1