فهرست مطالب

Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering - Volume:1 Issue: 4, 2009

Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering
Volume:1 Issue: 4, 2009

  • تاریخ انتشار: 1387/12/20
  • تعداد عناوین: 8
|
  • محمد جواد کاظم زاده پارسی، فرهنگ دانشمند صفحات 1-10
    در این مقاله با استفاده از یک شبکه غیر منطبق بر مرز، کاربرد روش بهبود یافته المان محدود شبکه ثابت در حل مسائل ارتجاعی خطی سه بعدی مواد دارای خواص تابعی بررسی شده است. در شبکه های غیر منطبق بر مرز، وجوه المان ها بر مرز مسئله منطبق نبوده و گره های مرزی که در روش المان محدود استاندارد برای اعمال شرایط مرزی از آنها استفاده می شود، وجود ندارد. از این رو محاسبه ماتریس سختی المان های متقاطع با مرز و اعمال شرایط مرزی باید با دقت کافی انجام شود. در روش پیشنهادی، ماتریس سختی المان های متقاطع با مرز از طریق در نظر گرفتن انرژی کرنشی قسمت داخلی آنها و انتگرال گیری عددی روی این قسمت ها حاصل شده و شرایط مرزی اساسی مسئله توسط روش تابع جریمه اعمال شده است. برای بررسی کارایی روش پیشنهادی، چند مثال عددی حل شده و نتایج با نتایج حاصل از روش المان محدود استاندارد مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که هر دو روش از تطابق خوبی برخوردار هستند.
    کلیدواژگان: روش بهبود یافته المان محدود شبکه ثابت، شبکه های غیر منطبق بر مرز، تحلیل سه بعدی ارتجاعی خطی، مواد دارای خواص تابعی
  • رضا انصاری، حبیب رمضان نژاد آزاربنی صفحات 11-18
    در این مقاله مدل دینامیکی رفتار نانو لوله های کربنی چند لایه با فرض دامنه ارتعاشی زیاد روی بستر الاستیک، بر اساس مدل تیراویلر- برنولی بیان شده است. با توجه به شرط مرزی تکیه گاه ساده و حضور نیروی های وندروالسی بین لایه ها برای نانو لوله کربنی، از روش هارمونیک بالانس جزیی برای حل دستگاه معادلات غیر خطی حاکم بر رفتار سیستم مورد استفاده قرار گرفته است. اثرات تعداد لایه ها، ضریب بستر الاستیک، نسبت طول به قطر خارجی نانو لوله و دما بر پاسخ فرکانس غیر خطی نانو لوله ها بررسی شده است. روابط ارائه شده برای به دست آوردن پاسخ فرکانس غیر خطی سیستم به صورت کلی بوده و قابل اعمال برای نانولوله کربنی با هر تعداد لایه را دارا می باشد. با توجه به نتایج به دست آمده برای نانو لوله ها تک لایه، دو لایه و سه لایه، افزایش تعداد لایه ها، مقدار ضریب بستر الاستیک، نسبت طول به قطر خارجی و دما باعث کاهش سطوح پاسخ فرکانس غیر خطی شده و فرکانس غیر خطی نانو لوله های کربنی به سمت فرکانس خطی میل می کند.
    کلیدواژگان: نانو لوله کربنی، نیرو های وندر والسی، روش هارمونیک بالانس جزیی، فرکانس غیر خطی
  • محمدرضا عیسوند زیبایی، مهدی سلمان زاده، رسول موسوی فر صفحات 19-30
    در این مقاله به بررسی ارتعاشات آزاد یک پوسته استوانه ای ساخته شده از مواد FGM (تابعی) با رینگ تقویت شده که ترکیبی از فولاد ضد زنگ و نیکل می باشد پرداخته می شود. خصوصیات مواد در جهت ضخامت پوسته مطابق قانون توزیع کسر حجمی تغییر می کنند.
    در این مطالعه پوسته های استوانه ای رینگ تقویت شده دارند و این رینگها به طور اختیاری در طول قرار دارند. این مطالعه بر اساس تئوری مرتبه سوم تغییر شکل برشی پوسته انجام شده است و استخراج معادلات حرکت این پوسته استوانه ای FGM بر اساس اصل همیلتون انجام شده است. نتایج ارائه شده در این تحقیق شامل فرکانسهای طبیعی، اثر رفتار کسر حجمی، اثر موقعیت رینگ تقویت شده روی پوسته و اثر شرایط مرزی گیردار-گیردار روی فرکانسهای طبیعی پوسته استوانه ای FGM است .
    کلیدواژگان: ارتعاشات مواد تابعی، پوسته استوانه ای، رینگ، اصل همیلتون
  • سینا عابدپور، اسماعیل جعفری، احمد افسری، سعید حدیدی مود صفحات 31-40
    ماشینکاری به روش تخلیه الکتریکی(EDM) برای براده برداری فلزات و مواد رسانای الکتریکی با سختی بالا و همچنین برای ماشینکاری قطعاتی با فرم های پیچیده کاربرد دارد. این ویژگی ها سبب شده تا این روش ماشینکاری برای ساخت قالب های کوبشی، به روشی مقرون به صرفه و کاربردی تبدیل شود. به دلیل ماهیت این فرایند در سطح موضع ماشینکاری تنش های حرارتی و میکروترک ها در سطح موضع ماشینکاری ایجاد می شوند. فولاد(CK45) در ساخت قالب های کوبشی کاربرد دارد و طیف وسیعی از قالب ها از این فولاد ساخته می شوند. در این مقاله تاثیر پارامترهای ماشینکاری تخلیه الکتریکی بر روی سطح ماشینکاری شده فولاد CK45 مورد ارزیابی قرار گرفته است. به این منظور فرآیند EDM با پارامترهای مختلف، روی مجموعه ای از نمونه ها، انجام شده و سطح آنها توسط میکروسکوپ نوری بررسی و رابطه پارامترهای ماشینکاری با صافی سطح (Ra) و تراکم میکروترک های سطحی به روش برازش، ارزیابی کمی شده است. هدف از این پژوهش آن است که با استفاده از نتایج حاصل بتوانیم در هنگام ماشینکاری قالب، صافی سطح و میزان میکروترک ها را با توجه به پارامتر های ماشینکاری پیش بینی کنیم. در نتیجه امکان انتخاب مناسب پارامترهای ماشینکاری به منظور دستیابی به کیفیت مطلوب فراهم می شود.
    کلیدواژگان: ارتعاشات مواد تابعی، پوسته استوانه ای، رینگ، اصل همیلتون
  • امیر نورانی، محمود سلیمی صفحات 41-54
    در این مقاله سعی شده است پدیده سایش به طور کامل معرفی گردد و پارامترهای موثر بر سایش غلتک های کاری نورد گرم مورد بررسی قرار گیرد. همچنین، انواع مکانیزم های سایش غلتک های کاری و تفاوت آنها در قفسه های مختلف بیان شده اند. با استفاده از روش المان محدود، و نوشتن برنامه ی مربوطه، نورد گرم، مدل سازی شده و با استفاده از توزیع فشار در طول غلتک، سایش اندازه گیری می شود. برای به دست آمدن ضریب تجربی موجود در معادله، سایش ناشی از عبورهای مختلف، جمع و با سایش واقعی حاصل از نمونه تست انجام شده در خط نورد گرم شرکت فولاد مبارکه، کالیبره می شود. نتایج به وسیله مقایسه نیروی به دست آمده با نیروی نورد واقعی تایید می شود. در نهایت سایش تئوری و تجربی برای یک قفسه با یکدیگر مقایسه می شود.
    کلیدواژگان: پروفیل سایش، نورد گرم، غلتک کاری، المان محدود
  • محمد احمدپور، حسن خادمی زاده صفحات 55-62
    فرایند کشش سیم یکی از روش های شکل دهی در تهیه اجزای مکانیکی از قبیل پرچ ، پیچ ، سیم جوش است. در این مقاله، تئوری های رایج در تحلیل نظری فرایند کشش سیم مورد مقایسه با یکدیگر قرار گرفته است. تعیین نیروی کشش سیم مسی برای دو مرحله کاهش سطح مقطع به روش اجزای محدود با استفاده از نرم افزار آباکوس از دستاوردهای این مقاله است. در این شبیه سازی مدل به صورت متقارن محوری در نظر گرفته شده است. در مرحله بعد، نیروهای کششی در هر دو مرحله کاهش سطح مقطع با روش های تجربی، نظری و اجزای محدود استخراج شده و مقایسه ای بین آنها صورت گرفته که همخوانی مطلوبی بین نتایج قابل مشاهده است.
    کلیدواژگان: کشش سیم، نیروی کشش، اجزای محدود، کاهش سطح مقطع، سیم مسی
  • منصور درویزه، نادر نریمانزاده، علی ملیحی دیزگاه، مهدی جوادزاده، رضا انصاری صفحات 63-76
    وجود ترک در سازه، موجب نرمی محلی و تغییر در خواص سختی و رفتار دینامیکی سازه می شود. رفتار دینامیکی سازه دارای ترک، به عمق و مکان ترک بستگی دارد؛ از این رو می توان برای شناسایی عمق و مکان ترک از تغییرات رفتار دینامیکی سازه ناشی از ترک، استفاده نمود. در این مقاله ابتدا سه فرکانس طبیعی اول یک تیر یکسردرگیر که یک ترک سطحی باز برای ده عمق ترک مختلف و برای سی مکان مختلف در آن ایجاد شده است، با استفاده از تحلیل المان محدود محاسبه می شوند. سپس نتایج حاصل از تحلیل المان محدود به عنوان ورودی شبکه عصبی نوع GMDH و همچنین سیستم استنتاج تطبیقی عصبی- فازی ANFIS برای مدلسازی و پیش بینی عمق و مکان ترک مورد استفاده قرار می گیرند. این روش ها برای یک تیر ایزوتروپیک یکسرگیردار مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است که نتایج حاصل، توانایی مطلوب روش های ارائه شده را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: فرکانس طبیعی، شبکه های عصبی نوع GMDH، سیستم استنتاج تطبیقی عصبی، فازی ANFIS، الگوریتم ژنتیک، تجزیه مقادیر منفرد
  • سحر سلیمی، سمیرا سلیمی، امیرحسین ادیبی سده صفحات 77-84
    کنترل ابعادی قطعه کار در صنایع فولاد اهمیت ویژه ای دارد. چالش اصلی در کنترل ضخامت ورق تغییرات در مقاومت ماده به خاطر تغییرات در ترکیب شیمیایی ماده ی قطعه کار،کاهش ضخامت و نرخ کرنش اعمال شده به قطعه کار است. در این مقاله بر مبنای پارامترهای اصلی موثر در نیروی نورد، راه حلی برای پیش بینی هرچه دقیق تر تنش جاری در یک واحد نورد نهایی گرم شده است. مقادیر پیش بینی شده توسط مدل با مقادیر تجربی مقایسه شده اند که تطابق بسیار خوبی را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: تنش جاری، نورد گرم، تطبیق کمترین مربعات، معادله ساختاری
|
  • M. J. Kazemzadeh, Parsi, F. Daneshmand Pages 1-10
    In the present paper, applicability of the modified fixed grid finite element method in solution of three dimensional elasticity problems of functionally graded materials is investigated. In the non-boundary-fitted meshes, the elements are not conforming to the domain boundaries and the boundary nodes which are used in the traditional finite element method for the application of boundary conditions no longer exist. Therefore, special techniques are needed for computation of the stiffness matrix of boundary intersecting elements and application of boundary conditions.The stiffness matrix of boundary intersecting elements are calculated via integration of strain energy over the internal parts of these elements. Essential boundary conditions are applied using penalty function method. To examine the effectiveness of the proposed method, some numerical examples are solved and results are compared with those obtained using the standard finite element method.
    Keywords: Modified fixed grid finite element method, Non, boundary, fitted meshes, Three dimensional elasticity analysis, Functionally graded materials
  • Reza Ansari, Habib Ramezan Nejad Pages 11-18
    In this article, based on the Euler-Bernoulli beam theory, the large-amplitude vibration of multiwalled carbon nanotubes embedded in an elastic medium is investigated. The method of incremental harmonic balance is implemented to solve the set of governing nonlinear equations coupled via the van der Waals (vdW) interlayer force. The influences of number of tube walls, the elastic medium, nanotube aspect ratio and temperature rise on nonlinear frequency are fully examined. The results obtained for single-walled, double-walled and triple-walled carbon nanotubes indicate that with increasing the number of tube walls, coefficient of the surrounding elastic medium, tube aspect ratio and temperature nonlinear frequency tend to the linear counterpart.
    Keywords: Carbon nanotubes, van der Waals (vdW) interlayer force, Incremental harmonic balance, Nonlinear frequency
  • M. R. Isvandzibaei, M. Salmanzadeh, R. Mosavifar Pages 19-30
    In this paper a study on the vibration of thin cylindrical shells with ring supports and made of functionally graded materials (FGMs) composed of stainless steel and nickel is presented. The properties are graded in the thickness direction according to a volume fraction power-law distribution.The cylindrical shells with ring supports which are arbitrarily placed along the shell and impose zero lateral deflections. The study is carried out based on third order shear deformation shell theory (T.S.D.T). The analysis is carried out using Hamilton’s principle. The governing equations of motion of FGM cylindrical shells are derived based on shear deformation theory. Results are presented on the frequency characteristics, influence of ring support position and the influence of
    clamed-clamped boundary conditions.
    Keywords: Vibration, FGM, Cylindrical shell, Ring, Hamilton's principle
  • S. Abedpour, E. I. Jafar, A. Afsari, S. Hadidi Mood Pages 31-40
    Electro Discharge Machining (EDM) is a very efficient machining process widely used in manufacturing components of complicated geometry. Based on its nature, i.e. material removal by electric discharge, the process induces thermal stresses that in turn result in generation of wide spread micro-cracks on the surface of the machined part. In this paper the influence of EDM characteristic parameters on the surface microstructure in CK45 alloy steel which is suitable for manufacturing of forging dies has been extensively investigated. An extensive experimental programme has been carried out to explore the role of various EDM parameters on the quality of the machined surface. The relation of EDM parameters has been evaluated quantitatively using the test results and regression analysis. Predicting the impact of EDM parameters on the surface quality as the outcome of this study provides means to appropriately decide on the adjustment of parameters to their optimum values and achieve the desired die surface quality at reasonable manufacturing time and cost.
    Keywords: Surface micro, cracks, Surface roughness, EDM Machining, CK45 Steel, EDM parameters
  • A. Nourani, M. Salimi Pages 41-54
    In this paper, the wear of work roll in hot plate rolling is introduced and the parameters affecting wear mechanisms in hot strip mill are investigated. In addition, different wear mechanisms in hot rolling and the differences between these mechanisms in different stands are explained. Using the finite element method and the rolling equations, a work roll wear model is proposed. Wear is modeled using the resultant pressure distribution along the roll barrel. To obtain the tentative coefficient, summation of wear in each pass schedule is obtained and calibrated via actual wear of samples tested in the Mobarakeh Steel Company. Finally, the theoretical wear values are compared with those of the experiment. The predicted wear profiles are found to be in good agreement with those of the experimental measured values.
    Keywords: Finite Element Modeling, Hot rolling, Wear profile, Force distribution
  • Mohammad Ahmadpour, Hassan Khademyzadeh Pages 55-62
    The wire drawing process is extensively used in manufacturing components such as rivet, screw, welding wire, etc. In this work, an analytical of the wire drawing process has been considered for two-stage operation. ABAQUS commercial Finite Element code has been used to obtained the drawing force. Then, The analytical and experimental results been compared. The results show a good agreement for copper.
    Keywords: Wire Drawing, Drawing Force, Finite Element Method (FEM)
  • M. Darvizeh, N. Narimanzadeh, A. Malihi, M. Javadzadeh, R. Ansari Pages 63-76
    The Existence of crack in a structure leads to local flexibility and changes the stiffness and dynamic behavior of the structure. The dynamic behavior of the cracked structure depends on the depth and the location of the crack. Hence, the changes in the dynamic behavior in the structure due to the crack can be used for identifying the location and depth of the crack. In this study the first three natural eigenfrequencies of a cantilever beam having a transverse open crack have been computed for 10 different depths and 30 different locations by the finite element method. These natural eigenfrequencies have been used as input data for GMDH-type neural networks and adaptive neuro-fuzzy inference system, ANFIS, for crack location and depth modeling.
    Keywords: Natural frequency, neural networks, GMDH, ANFIS, SVD
  • Sahar Salimi, Samira Salimi, Amir H. Adibi, Sedeh Pages 77-84
    Dimensional control of the work-piece in steel industry is of important interest. The main aspects in overcoming the thickness control are variations in material strength due to variations in chemical composition, work-piece temperature, reduction and the strain rate applied to the work-piece. In this paper based on the main parameters affecting the rolling force an attempt been made to give a more accurate prediction for the flow stress in a steel rolling finishing mill. Predicted values of the model are compared with those of the experimental values which are shown to be in good agreements.
    Keywords: Flow stress, Hot rolling, Least square fitting, Constitutive Equation