فهرست مطالب

Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering - Volume:1 Issue: 2, 2008

Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering
Volume:1 Issue: 2, 2008

  • تاریخ انتشار: 1387/06/20
  • تعداد عناوین: 8
|
  • حسن مسلمی نایینی، ولی الله پناهی زاده، محمدحسین پور گللو، سیامک مزدک صفحات 1-8
    در این مطالعه فرایند گرمایش خطی با لیزر برای سه سرعت مختلف به صورت تحلیل عددی و آزمایش تجربی بررسی شده است. تحلیل عددی از نوع تحلیل کوپله (حرارتی- مکانیکی) و با استفاده از نرم افزار ANSYS صورت گرفته است. همچنین برای آزمایشهای تجربی ورق های فلزی به کمک لیزر توان پائین، شکل دهی شده اند. قبل از انجام آزمایشها، ابتدا روش طراحی آزمایشهای عاملی کامل
    (Full Factorial Design) انتخاب و با توجه به این طراحی، قطعه های مورد نیاز با اندازه ها و ضخامتهای معین تهیه شد. این آزمایشها با لیزر CO2 با بیشترین توان (200 وات) انجام و پس از آن برای افزایش دقت اندازه گیری زوایا ، با استفاده از دستگاه CMM قطعات شکل دهی شده، اندازه گیری شدند. سپس تحلیل آماری روی نتایج آزمایشهای تجربی صورت گرفت. نتایج بدست آمده تطابق خوبی بین نتایج آزمایشهای تجربی و تحلیل عددی را نشان می دهد. از نتایج بدست آمده می توان گفت که رابطه عکس بین افزایش سرعت و زاویه خمش وجود دارد. در ضمن با افزایش سرعت لیزر نرخ کاهش زاویه خمش آهسته تر می شود. همچنین برای نقاط نزدیک به مسیر حرکت لیزر، با افزایش سرعت لیزر، شدت افت دما بیشتر می شود.
    کلیدواژگان: شکل دهی ورق با لیزر، تحلیل عددی، مکانیزم گرادیان حرارتی، لیزر
  • منصور درویزه، رضا انصاری، ابوالفضل درویزه، رضا رجبیه فرد صفحات 9-18
    در این مقاله تحلیل رفتار ارتعاشی پوسته های استوانه ای FGM هوشمند مجهز به لایه های سنسور و عملگر مگنتو استریکتیو مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور کاهش ارتعاش، از یک کنترل تناسبی فیدبک منفی سرعت در تعامل با لایه های حسگر و عملگر استفاده شده است. برای لحاظ کردن اثرات تغییر شکل برشی و عرضی و اینرسی دورانی، فرمولبندی مسئله براساس تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول موسوم به FSDT انجام شده است. پوسته های FGM مورد مطالعه ترکیبی از فلز و سرامیک در نظر گرفته شده است که خواص ساختاری آنها وابسته به دما و مدرج در جهت ضخامت پوسته استوانه ای مطابق با کسر حجمی قانون توانی می باشد. لایه های مگنتواستریکتیو نیز از جنس ترفنول دی در نظر گرفته شده اند. از روش انتگرال زمانی نیومارک و آنالیز مودال برای حل معادلات دیفرانسیل مربوطه به ترتیب در حوزه زمان و فرکانس استفاده شده است. اثرات مشخصه های کاهش ارتعاشات لایه های مگنتواستریکتیو در دو حوزه زمان و فرکانس، تاثیر موقعیت مکانی قرارگیری این لایه ها، ضخامت آنها و پارامترهای کنترل مورد تحقیق قرار گرفته اند.
    کلیدواژگان: کاهش ارتعاشات، ماده FGM، لایه های مگنتواستریکتیو، کنترل فیدبک سرعت
  • محسن اصفهانیان، محسن نیک بین صفحات 19-30
    در این مقاله به بررسی استفاده ی از گیربکسهای پیوسته متغیر (CVT) بر روی خودرو‫ی داخلی سمند پرداخته شده است. برای بررسی چگونگی استفاده از آن بررو‫ی خودرو‫ی سمند، این خودرو‫ با مکانیزم CVT در محیط نرم افزار ADVISOR شبیه ساز‫ی شده و سپس با سمند فعلی که دارا‫ی جعبه دنده معمولی است، مقا‫یسه شده است. سپس، به تحلیل نتا‫یج حاصل از عملکرد ا‫ین خودرو‫ی شبیه ساز‫ی شده پرداخته شده است. ‫این تحلیل شامل انتخاب و معرفی سیکل حرکت شهر‫ی مناسب، میزان مصرف سوخت و عملکرد خودرو تحت سیکل حرکتی ‫یکسان برای هر دو خودرو است. اثر سیکلها‫ی حرکتی مختلف و بررسی رفتار قوا‫ی محرکه نیز در هر دو صورت گرفته است. نتا‫یج به دست آمده نمایانگر کاهش مصرف سوخت و افزا‫یش بازده نها‫یی در اثر استفاده از مکانیزم CVT است. در انتها ارزش اقتصادی استفاده از این مکانیزم CVT به اختصار بیان شده است.
    کلیدواژگان: CVT، ADVISOR، FTP، کاهش مصرف سوخت
  • فاطمه فرهت نیا، آرش گل شاه صفحات 31-40
    در تحقیق حاضر کمانش متقارن صفحات دایره ای و حلقوی ارتوتروپ با ضخامت متغیر مورد بررسی قرار گرفته است. ضخامت این صفحات در راستای شعاعی به طور خطی تغییر می کند و بارگذاری به روی آنها به صورت فشاری یکنواخت در لبه خارجی است. مرز خارجی صفحات دارای تکیه گاه های گیردار، ساده و الاستیک مقاوم در برابر چرخش بوده و لبه داخلی به صورت آزاد می باشد. در تحلیل کمانش این صفحات، روش ریلی- ریتز بهینه شده به کار گرفته شده است. در این روش از توابع چند جمله ای که بر اساس تغییر شکل استاتیک صفحات دایره ای ارتوتروپ در خمش می باشند و ارضاءکننده شرایط مرزی هستند، استفاده شده است. در روش فوق از یک پارامتر نمایی در تابع تغییر مکان استفاده می شود و مقادیر ویژه به دست آمده از تحلیل، نسبت به این پارامتر حداقل است. مزیت این روش علاوه بر سادگی نسبی آن نسبت به سایر روش ها، این است که کل الگوریتم حل مسئله قابل برنامه نویسی می باشد. در این تحقیق اثر تغییرات شعاع، ضخامت، نوع تکیه گاه، نسبت مدول یانگ در دو جهت شعاعی و محیطی و نسبت شعاع خارجی به داخلی در صفحات حلقوی بر روی ثابت کمانش (بار بحرانی کمانش بی بعد شده) بررسی شده است. نتایج بدست آمده موید آن است که در صفحات با ضخامت یکسان، افزایش میزان شعاع خارجی، موجب کاهش بار بحرانی کمانش می شود. همچنین با افزایش ضخامت در صفحات تحت شعاع ثابت، بار بحرانی کمانش نیز افزایش می یابد .
    کلیدواژگان: کمانش، روش ریلی، ریتز بهینه شده، ضخامت متغیر، صفحه ارتوتروپیک
  • مهدی ظهور، محسن رحیمیان صفحات 41-50
    از مخازن گاز طبیعی فشرده یا CNG، در انواع خودروها استفاده می شود. تولید انبوه این مخازن، به بررسی دقیق مراحل شکل دهی و پارامترهای موثر بر فرایند ساخت، در هر مرحله از شکل دهی نیاز دارد. از آن جا که مخازن تحت فشار، باید بدون درز ساخته شوند، روش ساخت جداره فلزی این نوع مخازن، شامل استفاده از یک بلانک اولیه و انجام عملیات شکل دهی کشش عمیق و بازکشش و نازک کاری و در نهایت شکل دهی چرخشی برای شکل دهی سر مخزن و گلویی آن می باشد. در این مقاله ابتدا به مقدمه ای از تاریخچه تولید این مخازن و روش های ساخت آنها اشاره شده است. سپس از روش المان محدود، برای شبیه سازی مراحل اولیه شکل دهی جداره فلزی یک مخزن CNG آلومینیومی، استفاده شده است. شبیه سازی فرایند ساخت، شامل مراحل کشش عمیق سرد، بازکشش سرد و در نهایت، دو مرحله نازک کاری دیواره (بدون در نظر گرفتن شکل دهی چرخشی داغ، جهت بستن سر مخزن) می باشد. همچنین بین شبیه سازی مراحل شکل دهی، از فرایند بازپخت (آنیلینگ) جهت تنش زدایی استفاده شد. نیروی لازم برای شکل دهی و همچنین تغییر ضخامت بلانک در هر مرحله از شکل دهی مخزن، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج شبیه سازی با نتایج منتشر شده توسط سایر محققان مقایسه و تطابق خوبی بین نتایج مشاهده شد.
    کلیدواژگان: کشش عمیق، بازکشش، نازک کاری، مخزن CNG، شبیه سازی المان محدود
  • مهرنوش دمیرچلی، محمد آزادی صفحات 51-58
    در این مقاله، تحلیل غیرخطی تنش های ترموالاستیک شعاعی و محیطی یک دیسک توپر ساخته شده از جنس مواد FGM انجام شده است. برای این منظور، از روش اجزاء محدود استفاده شده است. در روش فوق، المان های یک بعدی مرتبه دو (با سه نقطه گره) به کار رفته اند. شرایط مرزی هندسی و تنشی، به شکل عدم وجود فشار خارجی و در نتیجه صفر بودن تنش شعاعی در لایه بیرونی دیسک، و جابه جایی صفر در مرکز آن تعریف می شود. توزیع دما، به صورت یک منحنی درجه دوم فرض شده است. تغییرات خواص مواد، شامل مدول الاستیسیته، ضریب پواسون و ضریب انبساط خطی حرارتی، با استفاده از تابعی توانی بر حسب تغییرات شعاع دیسک و همچنین، وابستگی آن ها به دما، مدلسازی شده اند. یک مثال عددی آورده شده است که در آن جابه جایی های شعاعی، تنش های ترموالاستیک شعاعی و محیطی به ازای توان های مختلفی (N) از قانون توانی و سرعت های زاویه ای متفاوت بر حسب شعاع دیسک ارائه گردیده اند. نتایج نشان می دهند که با افزایش هر دو پارامتر N و سرعت زاویه ای دیسک، مقادیر جابه جایی و تنش، افزایش می یابند. در انتهای مقاله، وابستگی و عدم وابستگی خواص به دما مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: دیسک دوار، روش اجزاء محدود، FGM، تنش ترموالاستیک، وابستگی خواص به دما، تحلیل غیرخطی
  • مهدی زارع مهرجردی، اصغر دشتی رحمت آبادی، محمدرضا فاضل صفحات 59-68
    روش درونیابی مشتق تعمیم یافته[1]، یک روش حل عددی مرتبه بالاست. در این روش، برخلاف سایر روش های عددی از مقادیر تابع آزمایشی مورد استفاده بر روی تمامی نقاط دامنه مسئله برای حدس مقادیر مشتق تابع مجهول اصلی استفاده می شود. از مزایای این روش می توان به همگرایی سریعتر نسبت به سایر روش های عددی موجود، نظیر روش اجزاء محدود[2] و تفاضل محدود[3] برای رسیدن به نتایج با دقت یکسان و نیز توانایی بالای این روش در حل معادلات دیفرانسیل غیرخطی حاکم بر مسائل مختلف، اشاره نمود. در این مقاله از روش درونیابی مشتق تعمیم یافته برای تحلیل عملکرد گروهی از یاتاقانهای کفگرد هیدرو دینامیکی تحت عنوان یاتاقانهای کشویی با کفشک شیب ثابت استفاده شده است. در نهایت نتایج حاصل از این بررسی برای یاتاقانهای کف گرد مورد نظر در حالتهای یک بعدی و دو بعدی با نتایج حل دقیق و نتایج حاصل از سایر روش های عددی مقایسه شده است. مقایسه در حالات مختلف، نشان دهنده برقراری تطابق خوبی بین نتایج حاصل از روش درونیابی مشتق تعمیم یافته و سایر روش های حل عددی می باشد.
    کلیدواژگان: حل عددی، روش درونیابی مشتق تعمیم یافته، روانکاری هیدرودینامیکی، یاتاقان کشویی
  • محمد مهدی نجفی زاده، رضا کاظمی مهرآبادی صفحات 69-78
    در این مقاله ضریب کمانش صفحات مستطیل شکلی که از مواد FGM ساخته شده اند، به کمک روش مربعات دیفرانسیلی اصلاح شده، محاسبه می شود. ابتدا معادله حاکم بر کمانش ورق محاسبه و سپس بر اساس روش مربعات دیفرانسیلی اصلاح شده، مشتقات موجود در معادله تبدیل به مقادیر تابع، در نقاط شبکه داخل ناحیه، حل می گردند. در ادامه، معادله تبدیل به یک مسئله مقدار ویژه خواهد شد که با محاسبه مقادیر ویژه، ضریب کمانش به دست می آید. درحل مسئله دو نوع حالت بارگذاری برای شرایط مرزی تکیه گاه ساده و گیردار مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین اثر ثابت قانون توانی بر ضریب کمانش، مورد بررسی قرار می گیرد. در ادامه، درحالتی که جنس ورق ایزوتروپیک باشد، نتایج این روش با نتایج به دست آمده از راه حلهای تفاضلات متناهی و المان محدود مقایسه و بررسی می شود. این حقیقت نشان می دهد که روش مربعات دیفرانسیلی اصلاح شده برای به دست آوردن بارهای کمانش صفحات مستطیلی تحت نیروهای توزیع شده غیر یکنواخت برای شرایط مرزی مختلف روش بسیار مناسبی می باشد.
    کلیدواژگان: کمانش، مواد FGM، ورق ایزوتروپیک، روش جدید دیفرانسیل اصلاح شده
|
  • H. Moslemi Naeni, V. Panahizadeh, M. Hossein Pour Gollo, S. Mazdak Pages 1-8
    In this paper the process of laser forming has been investigated using an analytical and an experimental method for three levels scans velocity. A coupled analysis has been performed in ANSYS®. Also in order to prove the predictive methods, experiments on thin sheet metals have been done when a laser of a fair power was used. Before done, experiments were designed with full factorial chosen as the experiment scheme planning. For performing experiments a CO2 laser a maximum power of 200 watt is used. A CMM is used to measuring the bending angle of the workspice. Finally, a statistical analysis on the experimental data was performed. The comparison between numerical and experimental results shows the bending angle decreased by increasing the scan velocity also rate of the bending angle decreased by increasing the scan velocity.
    Keywords: Laser, Sheet metal, TGM, Thermal–mechanical coupling problem
  • M. Darvizeh, R. Ansari, A. Darvizeh, R. Rajabieh Fard Pages 9-18
    In the present work, FGM shells integrated with magnetostrictive layers acting as distributed sensors and actuators are modeled to control vibration attenuation of FGM shells with simply supported boundaryconditions. To achieve a mechanism for actively control of the oscillation amplitude of the integrated structure, a negative velocity proportional feedback control law is implemented in the study. Theoretical formulation is based on the first order shear deformation shell theory, taking into consideration transverse shear deformation and rotary inertia effects. Material properties are assumed to be temperature-dependent and graded in the thickness direction according to different volume fraction functions. A FGM cylindrical shell made up of a mixture of ceramic and metal is considered. The magnetostrictive layers are also considered to be made of Terfenol-D. The influence of vibration attenuation characteristics of magnetostrictive layers, the location of these layers and control parameters on vibration suppression is investigated.
    Keywords: Vibration attenuation, FGM Shells, Magnetostrictive layers, Velocity feedback control
  • Mohsen Esfahanian, Mohsen Nikbin Pages 19-30
    This paper investigates the effectiveness of using CVT (Continuous Variable Transmission) in Samand automobile. For this analysis, the conventional Samand and a Samand equipted with CVT are modeled and simulated by using Simulink based software (ADVISOR) and the performances are compared. This analysis includes the effect of driving cycle, fuel consumption and the efficiency of components of the power train. The results show that the fuel economy is increased while using CVT. Finally, the overall cost analysis for incorporating CVT is done and the economical advantage is discussed.
    Keywords: CVT, ADVISOR, FTP, Fuel Consumption
  • Fatemeh Farhatnia, Arash Golshah Pages 31-40
    This paper investigates symmetrical buckling of orthotropic circular and annular plates of continuous variable thickness. Uniform compression loading is applied at the plate outer boundary. Thickness varies linearly along radial direction. Inner edge is free, while outer edge has different boundary conditions: clamped, simply and elastically restraint against rotation. The optimized RayLeigh-Ritz method is applied for buckling analysis. In this method, a polynomial function that is based on static deformation of orthotropic circular plates in bending is used. Also, byemploying an exponential parameter in deformation function, eigenvalue is minimized in respect to that parameter. The advantage of this procedure is simplicity in comparison with other methods, while whole algorithm for solution can be coded for computer programming. The effect of variation of radius, thickness, different boundary conditions, ratio of radial Young Modulus to circumferential one, ratio of outer radius to inner one in annular plates on critical buckling coefficient are investigated. The obtained results show that in plate with identical thickness, increasing of outer radius decreases the critical buckling coefficient. In addition increasing of thickness of the plates results in increase of critical buckling coefficient.
    Keywords: Buckling, Optimized Rayleigh, Ritz Method, Orthotropic plate, Variable thickness
  • M. Zohoor, M. Rahimian Pages 41-50
    CNG vessels are used in many vehicles. Mass production of CNG pressure vessels requires exact understanding of process effective parameters. In this paper, the numerical analysis has been used to study the manufacturing parameters. The entire manufacturing processes, including deep drawing, redrawing and ironing, of an aluminum liner sample of CNG pressure vessel (without spinning) have been simulated by Finite Element technique. The deep drawing process has been modeled by using flat dies. Then, drawing force and wall thickness variations have been studied. In order to achieve the final diameter of the liner, the redrawing process has been implemented in a flat die. To obtain a uniform wall thickness, the ironing process has been simulated in two stages, and the required force and the change of wall thickness for each process have been recorded. The results of this paper have been compared with the published results obtained by other researcher and found a good correlation between them.
    Keywords: Deep drawing, Redrawin, Ironing, Simulatio, CNG liner
  • Mehrnoosh Damircheli, Mohammad Azadi Pages 51-58
    In the present paper, nonlinear radial and hoop thermoelastic stresses analysis of a disk made of FGMs material is investigated. According to this purpose, finite element method is used. In the present method, second-order one-dimensional element (with three node points) is proposed. The geometrical and stress boundary conditions are defined in the state of non-existence of external pressure and then zero radial stress in the outer layer of the disk, and zero displacement in the center of the disk. Also the temperature distribution is assumed as linear. The material properties changes including temperature-dependency are modeled. Finally, a numerical example is proposed to show the radial displacements, radial and hoop thermoelastic stresses versus radius of the disk for different power (N) from Power-law and different angular velocities. The results show that by increasing both two parameters, N and angular velocity of the disk, the amounts of displacement and stress are increased. At last, temperature-dependency and temperature-independency of material properties is investigated.
    Keywords: Rotating disk, Finite Element Method, FGM, Thermoelastic stress, Temperature, dependency, Nonlinear analysis
  • M. Zare, Mehrjardi, A.D. Rahmatabadi, M.R. Fazel Pages 59-68
    This paper presents the application of the method of generalized differential quadrature (GDQ) for the analysis of hydrodynamic thrust bearings. GDQ is a simple, efficient, high-order numerical technique and it uses the information on all grid points to approach the derivatives of the unknown function. The effectiveness of the solution technique is verified by comparing the GDQ computed results with the results of analytical solutions, FEM and FDM results from the published literature. It's seen from the results that GDQ method can easily compete with the existing methods of solution of lubrication problems in respect to its analytical simplicity, smaller computer storage requirements and capability of producing accurate results with very high computational efficiency.
    Keywords: Numerical Solution, GDQ Method, Hydrodynamic Lubrication, Thrust Bearing
  • Mohammad Mehdi Najafizadeh, Reza Kazemi Mehrabadi Pages 69-78
    In this paper the buckling coefficient of FGM rectangular plates calculated by the new version of differential quadrature method (DQM). At the first the governing differential equation for plate has been calculated and then according to the new version of differential quadrature method (DQM) the existence derivatives in equation , convert to the amounts of function in the grid points inside of the region is solved .With doing this , The equation will be converted to an eigen value problem and the buckling coefficient is obtained .
    In the solving of this problem two kinds of loading for all edges are simply supported or clamped are considered and also the effect of power law index over the buckling coefficient is considered . For the case Isotropic the results are compared well with finite element and finite difference results.This fact indicates that the new version of DQ method can be employed for obtaining buckling loads of plates subjected to non–uniform distributed loading for other boundary conditions.
    Keywords: Buckling, FGM materials, Isotropic plate, The new version of DQ