فهرست مطالب

Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering - Volume:1 Issue: 3, 2008

Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering
Volume:1 Issue: 3, 2008

  • تاریخ انتشار: 1387/09/20
  • تعداد عناوین: 8
|
  • علی حیدری، محمدرضا فروزان، جعفر گلستانه صفحات 1-16
    بسیاری از محققان بدلیل زمان و هزینه بالای شبیه سازی سه بعدی جوشکاری تنها به حل دوبعدی آن اکتفا می کنند. در این تحقیق با ارائه یک طرح ابتکاری (تعریف یک مدل معادل برای شبیه سازی جوشکاری)، تعداد المان ها و گره ها را کاهش داده و در نتیجه زمان حل را کاهش و تا حد زیادی مشکلات حل های سه بعدی را برطرف نموده ایم. شبیه سازی فرایند جوشکاری زیرپودری به کمک روش اجزاء محدود با تحلیل غیر کوپله حرارتی و مکانیکی در سه مرحله به انجام رسیده است. در مرحله اول از حل حرارتی تاریخچه دمایی مشخص شده و سپس در مرحله دوم توزیع فازهای متالورژیکی در نواحی ذوب و متاثر از جوشکاری محاسبه می شود. نهایتا در مرحله سوم از حل مکانیکی، توزیع تنش به دست می آید که خاصیت ماده برای هر المان با توجه به فاز مشخص شده در مرحله دوم به آن اختصاص می یابد. یکی از مهمترین اهداف این شبیه سازی، بررسی تنش های پسماند حاصل از جوشکاری می باشد. مقایسه ای بین نتایج حرارتی حاصل شده از برنامه با نتایج متالوگرافی و آزمایشگاهی این تحقیق صورت گرفته است که گویای دقت بالای برنامه است.
    کلیدواژگان: فرایند جوشکاری، روش اجزاء محدود، مدل معادل، تنش پسماند
  • افشین منوچهری فر، علیرضا جلیلی صفحات 17-26
    در این مقاله ابتدا معادلات ساختاری پیزوالکتریک ها بیان شده و با بکارگیری این معادلات، انرژی داخلی تیر چند لایه پیزوالکتریک محاسبه شده است. سپس با ترکیب اصل حداقل انرژی پتانسیل و روش رایلی- ریتز، رابطه ای برای جابه جایی تیر پیزوالکتریک دو سر لولا، تحت ممان متمرکز، نیروی متمرکز، بار گسترده و ولتاژ خارجی، به طوریکه شرایط مرزی را ارضا کند حدس زده شده است و ضرایب مجهول با حداقل کردن انرژی پتانسیل به دست آمده است. در ادامه روابط به دست آمده برای تیرهای بای مورف و یونی مورف دو سر لولا ساده شده و بار الکتریکی و همچنین ولتاژ ایجاد شده در آنها در حالت حسگری به دست آمده است. جهت اطمینان از صحت و دقت روابط تحلیلی به دست آمده، نتایج تحلیلی با نتایج نرم افزار ANSYS 10 در قالب مثال های عددی مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: پیزو الکتریک، تیر چند لایه، معادلات ساختاری، بای مورف، یونی مورف
  • محمد مهدی نجفی زاده، مجید علوی، فواد سلماسی، شیما آذری صفحات 27-38
    تحلیل خیز ورق FGM تحت بارگذاری یکنواخت و سینوسی منجر به حل معادله دیفرانسیل با مشتقات جزئی مرتبه چهار می شود که برای حل چنین معادله ای روش های عددی متفاوتی ارائه شده است. روش تحلیل در این مقاله بر پایه روش تکرار شونده کانتروویچ توسعه یافته است. در روش حل تکرار شونده، معادلات دیفرانسیل به کمک روش گلرکین به دست می آیند. تحلیل بر مبنای فرضیات تئوری کلاسیک صفحات استوار است. صحت نتایج حاصل برای ورق FGM، تحت شرایط تکیه گاهی متفاوت، با نتایج حاصل از حل ANSYS و همچنین حل به روش ناویر مقایسه و تایید شده است. ازآنجایی که در ANSYSمدلی برای تحلیل ورق FGM وجود ندارد، درمدلسازی و تحلیل از برنامه نویسی ماکرو استفاده شده است. نتایج نشان می دهد روش کانتروویچ، روش دقیقی برای حل معادلات بوده و پاسخ ها به سرعت همگرا می شوند. همچنین پاسخ های نهایی مستقل از انتخاب تابع آزمون اولیه برای حل معادله می باشد.
    کلیدواژگان: روش کانتروویچ توسعه یافته، ورق FGM، روش گلرکین، تئوری کلاسیک صفحات
  • مهدی مساح، کورش حسن پور، مهرداد پورسینا، مهدی سلمانی تهرانی، مسیح سنبلستان صفحات 39-48
    در این تحقیق رفتار دینامیکی مکانیزم ایمنی مربوط به یک کنترل کننده به کمک روش اجزاء محدود سه بعدی شبیه سازی شده و مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. این تحقیق بر روی کنترل کننده مربوط به پرتابه های با شتاب بالا تمرکز دارد. این کنترل کننده از نوع مکانیکی بوده و در نوک پرتابه قرار می گیرد. در این مکانیزم قطعات به دو دسته صلب و تغییرشکل پذیر تقسیم می شوند. قطعه تغییرشکل پذیر در نرم افزار آباکوس و قطعات صلب در نرم افزار آدامز شبیه سازی می شوند. هدف از انجام این تحقیق بررسی نحوه تغییر شکل پلاستیک قطعه تغییرشکل پذیر یعنی رینگ ایمنی و شبیه سازی عمل چرخیدن روتور یا انجام عمل مکانیزم ایمنی و مدت زمان مورد نیاز برای انجام آن می باشد. همچنین به دست آوردن زمان و سرعت زاویه مورد نیاز برای آغاز باز شدن رینگ ایمنی و بیرون آمدن پین ایمنی و سرعت زاویه متناظر با شروع چرخش روتور که سوراخ آن با محور سوزن یا سوراخ راهنما همراستا می شود، به عنوان پارامترهای مهم در مکانیزم ایمنی مطرح بوده و مورد بررسی قرار می گیرند.
    کلیدواژگان: مکانیزم ایمنی، کنترل کننده، اجزا محدود سه بعدی
  • مهران مرادی، مهدی پورمحمود صفحات 49-58
    مدل کردن انتشار ترک به روش اجزا محدود تحت شرایط مختلف بارگذاری از اهمیت فوق العاده ای در مکانیک شکست برخوردار است. در این مقاله، با استفاده از علم مکانیک شکست الاستیک خطی، فرآیند رشد ترک بر اساس معیار حداکثر تنش اصلی که توسط ضرایب شدت تنش بیان می شود، تحلیل می گردد. همچنین، روشی برای تصحیح جهت انتشار ترک در آنالیز اجزا محدود بیان شده تا بتوان در تحلیل های مختلف یک مسئله با در نظر گرفتن پیشروی های متفاوت ترک، در نهایت مسیر ترک واحدی به دست آورد. در هر مرحله از پیشروی ترک، جهت تحلیل ناحیه ی تنش منفرد نوک ترک از المان های منفرد در روش اجزا محدود استفاده می شود. نتایج چنین تحلیلی برای چندین مدل با هندسه های مختلف آورده شده است.
    کلیدواژگان: اجزا محدود، معیار رشد ترک، مسیر انتشار ترک، زاویه تصحیح مسیر ترک
  • محمود سلیمی، امین فضیله صفحات 59-68
    دراین مقاله با شبیه سازی سه بعدی نورد تخت در نرم افزارABAQUS، اثرات اصطکاک بر پخش عرضی و برآمدگی در سطوح مورد بررسی قرار گرفته است. برای تخمین این مقادیر، فرایند نورد به وسیله فورجینگ های پی در پی تخمین زده شده و افزایش طول یا تعریض متوسط از محاسبات قبلی مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج به دست آمده بصورت نمودارهایی ارائه شده که نشان می دهد با افزایش اصطکاک، تعریض و برآمدگی جانبی ورق در نورد تخت افزایش می یابد. نتایج ت‍ئوری مدل سازگاری خوبی را با مقادیر تجربی پ‍‍‍ژ‍وهشگران نشان می دهد. همچنین نتایج حاصل از اثر نسبت های مختلف عرض و ضخامت بر طول ناپایدار در نورد ورق مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: نورد، اصطکاک، تعریض، برآمدگی، فورجینگ
  • محمد شرعیات، امیر گنجی دوست صفحات 69-76
    تئوری های خستگی تا کنون بر روی نمونه های استوانه ای تحت بارهای خمشی، کشش- فشاری یا پیچشی آزموده شده اند. میدان های تنش پدیده آمده در این نمونه ها، عمدتا یک یا دو بعدی بوده اند. میل موج گیر یا میله پادغلت، یکی از اجزای سیستم تعلیق خودرو است. میل موج گیر در عین داشتن مقطع ساده دایره ای، به دلیل داشتن خمهای متعدد، متحمل میدان تنش سه بعدی است. این قطعه همواره تحت بارگذاری نوسانی خمشی و پیچشی قرار دارد و مهمترین عامل در شکست و تخریب آن پدیده خستگی است. در مقاله کنونی با استفاده از تحلیل اجزای محدود و کد کامپیوتری نوشته شده، به تحلیل خستگی و محاسبه میزان آسیب انباشته در این قطعه بر پایه تئوری های معتبر اصلاح شده صفحه بحرانی، با قابلیت به کارگیری تنش چند محوره پرداخته شده و مقایسه ای بین نتایج حاصل از این تئوری ها با نتایج حاصل از کار تجربی و آزمون خستگی به کار گرفته شده صورت پذیرفته است.
    کلیدواژگان: میل موج گیر، آسیب انباشته، خستگی پرچرخه، صفحه بحرانی، بارگذاری اتفاقی، بارگذاری چند محوره
  • فرشید آقاداوودی، شهرام لنجان نژادیان صفحات 77-86
    هدف اصلی در این مقاله استفاده از روش بهینه سازی عددی الگوریتم ژنتیک در طراحی مسیر سرومکانیزم هیدرولیکی است. در این مقاله ابتدا پارامترهای هندسی یک مکانیزم سه درجه آزادی صفحه ای با سه جک هیدرولیکی تعریف و شناسایی شده اند. سپس معادلات حرکت آن مورد بررسی قرار گرفته اند و سیستم جکهای محرک هیدرولیکی که توسط شیرهای کنترلی کار می کند به مدل افزوده شده است. در ادامه با توجه به منطق الگوریتم ژنتیک، بر اساس معیار کمینه کردن مصرف انرژی هیدرولیکی، مسیرهای مختلف حرکتی برای حرکت بین دو نقطه نمونه تحلیل شده و مسیر بهینه به دست آمده است.
    کلیدواژگان: مکانیزم هیدرولیکی، طراحی مسیر، بهینه سازی مسیر، الگوریتم ژنتیک
|
  • Ali Heidari, Mohammad Reza Forouzan, Jafar Golestaneh Pages 1-16
    Many researchers content themselves with the 2D simulation of welding process instead of the 3D simulation, because of the time and the cost factors of the latter. In this research, the number of elements and nodes are reduced by an initiative plan (defining an equivalent model) for the simulation of welding. The welding process has been simulated by an uncoupled thermal-mechanical finite element model in three steps. Thermal history was determined from thermal analysis, and then the distribution of the metallurgical phase on the fusion and heat affected zones were calculated by a certain code. Afterward, the stress distribution was computed from mechanical analysis, where the material property was defined element by element according to the second step. One of the most important objectives of this simulation is to study the residual stresses of welding. Comparisons between the thermal analysis results and the metallographic and laboratory results of this research show acceptable accuracy of the proposed method.
    Keywords: Welding Process, Finite Element Method, Equivalent Model, Residual Stress
  • Afshin Manouchehrifar, Alireza Jalili Pages 17-26
    In this paper at first introduced constituent equations for piezoelectric and then by the help of this equations, internal energy of hinged-hinged piezoelectric multilayer beam was computed. Then by the principle of minimum potential energy and Rayleigh -Ritz method the bending curvature equation of hinged-hinged piezoelectric multilayer beam under concentrated moment, concentrated force, uniform pressure load and applied electrical voltage with satisfaction of boundary conditions are guessed. Unknown coefficients are determined by the principle of minimum potential energy. Thereinafter obtained equations have simplified for hinged-hinged unimorph and bimorph beam. Electrical load and voltage produced in unimorph and bimorph beam as sensor are calculated. In order to verify the derived equations for a hinged-hinged piezoelectric multilayer bending beam, the analytical calculation compared with ANSYS 10 results by some finite element examples.
    Keywords: piezoelectric, Multilayer beam, Constituent equations, Bimorph, Unimorph
  • Mohammad Mahdy Najafizadeh, Majid Alavi, Foad Salmasi, Shima Azari Pages 27-38
    Bending analysis of FGM plates under uniform and sinusoidal loaded result in forth order partial differential equation. In this paper the analytical solution is based on the extended Kantorovich iterative procedure. The differential equations for the iterative procedure is derived using the Galerkin method. The solution was develope based on the classical plate’s theory (CLPT). The reliability of the present analytical method for FGM, under different boundary condition, was verified and approved when comparing Navier solution and finite element results with ANSYS solution. Since the FGM modeling is impossibility at ANSYS, a macro has used for modeling and analysis.The results show a high accuracy and the iterative process converges very rapidly. It was also found that the final form of the generated solutions is independent of the initial trial function.
    Keywords: Extended Kantorovich method, FGM plate, Galerkin method, Classical plate's theory
  • Mehdi Massah, Kourosh Hasanpur, Mehrdad Poursina, Mehdi Salmani Tehrani, Masih Sonbolestan Pages 39-48
    In this study, dynamic behavior of safety mechanism of a mechanical controller is investigated using 3D-FE simulation. This paper is concentrated on controller of a high acceleration projectile. The controller is located in the top of the projectile. Safety mechanism is divided to deformable and rigid parts. Deformable and rigid parts are simulated in Abaqus and Adams commercial soft wares; respectively. The goal of this study is to investigate the safety mechanism operation includes plastic deformation of safety ring, rotor rotation and the required time for this operation. Also, some important parameters of safety mechanism such as, determination of required time and angular velocity for plastic deformation of safety ring, exit of safety pin, and the angular velocity correspondent to rotor rotation, when the axis of needle and guide hole are aligned, are studied.
    Keywords: Safety Mechanism, Controller, 3D, FE
  • M. Moradi, M. Pourmahmoud Pages 49-58
    Modeling of crack propagation by a finite element method under mixed mode conditions is of prime importance in the fracture mechanics. This article describes an application of finite element method to the analysis of mixed mode crack growth in linear elastic fracture mechanics. Crack - growth process is simulated by an incremental crack-extension analysis based on the maximum principal stress criterion which is expressed in terms of the stress intensity factor. In this paper a procedure is employed to correct direction of crack propagation to ensure that a unique final crack path is achieved for different analysis of a problem by using different increments of crack. For each increment of crack extension, finite element method is applied to perform a single - region stress analysis of the cracked structure. Results of this incremental crack – extension analysis are presented for several geometries.
    Keywords: finite element, Crack propagation criteria, Crack propagation path, Crack path correction angle
  • Mahmood Salimi, Amin Fazileh Pages 59-68
    In this research a final element model for simulating three dimensional deformation in rolling of flat product is modeling in ABAQUS and further developed to study the frictional effects on spread and bulge. To predict the magnitude of bulging , the rolling process is approximated by successive forging steps. The elongation or the average spread at each step from the previous calculations are used in the model. The theoretical results of the model is in a good agreement with the experimental values given by other investigation.
    Keywords: Rolling, Friction, Budge, Spread, Forging
  • M. Shariyat, A. Ganjidoust Pages 69-76
    The available fatigue theories have been examined using simple specimens subjected to bending or tension-compression loads. Therefore, the stress fields have been generally one or two dimensional. Anti-roll bar is a component belongs to the suspension system of the vehicles. In spite of having simple circular section, due to the having several curvatures, this component experiences a three-dimensional stress field. This component is usually under alternating bending and torsion loads and the fatigue phenomenon is the main cause of its breakage and failure. In the present paper, employing the finite element method and the prepared computer code, the accumulated fatigue damage analysis of the mentioned component is accomplished based on the modified version of the well-known critical plane- type theories for three-dimensional stress fields. Results of the proposed theories are compared with the experimental fatigue results.
    Keywords: Anti, roll bar, Accumulated Damage, High cycle fatigue, Critical plane, Random loading, multi, axial loading
  • Farshid Agha Davoudi, Shahram Lenjan Nejadian Pages 77-86
    The objective of this paper is path planning of a 3 DOF planer robot with hydraulic actuator using genetic algorithm. First the geometric and kinematic parameters of robot were established. The equations of motion are derived by Lagrange method. We proposed the model for proportional valve and hydraulic actuators. Then using the genetic algorithm we minimized the hydraulic energy consumption as a fitness function during the mechanism motion between two specified points.
    Keywords: Path Planning, Genetic algorithm, Hydraulics, Servo Mechanism