فهرست مطالب

مهندسی مکانیک امیرکبیر - سال چهل و سوم شماره 2 (زمستان 1390)
  • سال چهل و سوم شماره 2 (زمستان 1390)
  • تاریخ انتشار: 1390/10/10
  • تعداد عناوین: 9
|
  • مقاله پژوهشی
  • بیژن عباسی خزایی، زهرا عباسی صفحات 1-8
    به طور معمول در تحلیل تغییرشکل های بزرگ، معادلات بنیادین نرخی مورد استفاده قرار می گیرند. در مختصات فضائی، تانسور الاستیسیته فضایی، نرخ عینی یک تانسور تنش را به نرخ تغییرشکل مرتبط می نماید. تانسور الاستیسیته فضایی برای یک ماده مشخص در معادلات بنیادین نرخی مختلف، متفاوت است و یافتن رابطه بین آن ها مورد علاقه برخی از محققین است. تحقیقات انجام شده در این زمینه محدود بوده و نتایج آن ها فقط برای چند مدل خاص ارائه شده است. در این تحقیق یک رابطه عمومی و صریح بین تانسورهای الاستیسیته در معادلات بنیادین ارائه شده است. این رابطه تابعی از تانسور گرین–کاوشی چپ و بردارهای ویژه آن است.
    کلیدواژگان: معادله بنیادین نرخی، تانسور الاستیسیته فضائی، نرخ تنش همگرد
  • علیرضا داودی نیک، غلامحسین رحیمی شعرباف صفحات 9-17
    در این مقاله فرمولبندی و حل تحلیلی مساله تیر انعطاف پذیر با خواص مکانیکی متغیر در راستای ضخامت ارائه شده است. گرچه تغییرشکل در تیر انعطاف پذیر در اندازه های بزرگ اتفاق می افتد، اما با کرنش های الاستیک بسیار کوچک همراه بوده، به محدوده پلاستیک وارد نمی شود. فرمول بندی تغییرشکل های بزرگ با استفاده از مختصات محلی و کارتزین برای تیر انعطاف پذیر غیرهمسانگرد با شرایط مرزی گیردار - آزاد، منجر به یک معادله دیفرانسیل معمولی غیرخطی درجه دوم می شود که با حل تحلیلی آن، مولفه های تغییرشکل به دست می آید. نتایج حل تحلیلی برای تیر انعطاف پذیر غیرهمسانگرد با نتایج حل المان محدود انسیس مقایسه شده است. تاثیر معکوس شدن توزیع خواص مکانیکی در بعد ضخامت بر رفتار خمشی تیر انعطاف پذیر و میزان تاثیر خواص مکانیکی متغیر در تغییرشکل تیر انعطاف پذیر نسبت به حالت خواص مکانیکی ثابت، به دست آمده است. نتایج روش ارائه شده را می توان برای اعتبار سنجی نتایج روش های دیگری که برای حل مساله تیر انعطاف پذیر با خواص مکانیکی متغیر ارائه می شود، به کار گرفت.
    کلیدواژگان: تیر انعطاف پذیر، هندسه غیرخطی، خواص مکانیکی متغیر، حل تحلیلی، المان محدود
  • محمدحسین شکیب، سید محمدرضا خلیلی، کرامت ملک زاده فرد صفحات 19-26
    در این مقاله، مساله ضربه عرضی با سرعت پایین بر روی پانل ساندویچی با هسته هدفمند مرتبه ای در نظر گرفته شده است. فعل و انفعال ضربه زننده و پانل به کمک سیستم دو درجه آزادی جرم و فنر مدل شده است. برای تخمین نیروی برخورد، روش عددی بر پایه تئوری بهبود یافته مرتبه بالای ورق ساندویچی به کار برده شده است. تئوری برشی مرتبه اول برای رویه ها بکار رفته، در حالی که تئوری الاستیسیته سه بعدی برای هسته استفاده شده است. برای اولین بار اثر تنش های صفحه ای برشی و نرمال در هسته درنظر گرفته شده است. مولفه های جابجایی در هسته با تابعی چند جمله ای فرض شده که دارای ضرایب مجهول است. نتایج بدست آمده نشان می دهند که استفاده از مواد هدفمند مرتبه ای در هسته می تواند میزان تغییر شکل ها را کاهش دهد ولی بیشینه نیروی برخورد را افزایش خواهد داد.
    کلیدواژگان: پانل ساندویچی، هسته هدفمند مرتبه ای، ضربه سرعت پایین، تئوری مرتبه بالا
  • بهروز افطاری، سید محمدرضا خلیلی، علی اصغر جعفری، کرامت ملک زاده فرد صفحات 27-33
    در این مقاله با استفاده از روش جدیدی بر اساس نظریه بهبود یافته مرتبه بالا صفحه های ساندویچی، ارتعاشات آزاد این صفحات مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات حرکت با استفاده از اصل همیلتون[i] و روش انرژی بدست آمده است. برای رویه ها از تئوری برشی مرتبه اول استفاده شده است و در هسته، جابجایی ها در جهت های مختلف، به صورت چند جمله ای با ضرایب نامعلوم فرض شده اند. نیروهای اینرسی، ممانهای اینرسی و تغییر شکل های برشی در هسته میانی و رویه ها در نظر گرفته شده اند. همچنین بر خلاف در نظر نگرفتن تنش های صفحه ای هسته در مقالات قبلی، در این مقاله فرض شده است که هسته قابلیت تحمل تنش های صفحه ای را دارد و اثر آن ها در جواب ها مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات حل نیمه تحلیلی برای یک صفحه ساندویچی با شرایط مرزی ساده، با استفاده از روش نویر[ii] و با حل معادله مقادیر ویژه بدست آمده است. این روش مودهای بالاتری را نسبت به سایر نظریه های صفحات ساندویچی دارد. دقت و صحت این تئوری با مقایسه بین نتایج بدست آمده با نتایج تحلیلی و عددی موجود در مراجع، بررسی شده است. اثر تعدادی از پارامتر های فیزیکی و یا هندسی روی فرکانس های طبیعی مورد بررسی قرار گرفتند.
    کلیدواژگان: صفحه ساندویچی، هسته انعطاف پذیر، تئوری کامل شده مرتبه بالا، ارتعاشات آزاد
  • اسلام محمدپور، مهیار نراقی صفحات 35-45
    در این مقاله کنترل مقاوم ربات های سیار با وجود اغتشاشات خارجی و نامعینی های پارامتری سیستم دینامیکی که قید سینماتیکی غیرهولونومیک[i] عدم لغزش را برآورده نمی کنند، مورد بررسی قرار گرفته است. برخلاف کارهای قبلی که بر روی طراحی کنترل سینماتیکی متمرکز شده اند، یک کنترلر مقاوم گشتاور بر اساس نوسانگر دینامیک میرا با فرکانس نوسان قابل تنظیم، به صورت یک روش یگانه[ii] برای هر دو مساله ردیابی مسیر مرجع و پایدارسازی ربات حول وضعیت ثابت توسعه یافته است. کنترلر پیشنهادی، همگرایی نمایی خطای ردیابی را به یک همسایگی کوچک دلخواه از مبدا تضمین می کند. برای نشان دادن عملکرد کنترلر پیشنهادی، نتایج شبیه سازی برای دو نمونه از ربات های رانش تفاضلی و فرمانش لغزشی ارائه شده است.
    کلیدواژگان: کنترل مقاوم، اغتشاشات سینماتیکی، پایدارسازی حول وضعیت ثابت، ردیابی مسیر مرجع، رباتهای سیار چرخ دار
  • محسن سیاه منصوری، احمد قنبری صفحات 47-55
    الهام گیری از طبیعت برای تولید محصولات رفع کننده ی نیازهای بشر همواره مورد توجه انسان بوده است. در این بین حرکت و مانور آبزیان از جایگاه خاصی برخوردار است. در این مقاله ابتدا به مقایسه قابلیت های گونه های مختلف ربات های مقلد می پردازیم و سپس با توجه به بررسی خواص ربات ماهی ها ی گوناگون، به طراحی و ساخت نوعی ربات ماهی می پردازیم که برای ساخت آن از ماهی شمشیری[i] الهام گرفته ایم. این ربات با یک باله ی موجی چندتکه ای [ii]در قسمت زیرینش، نیروی لازم را برای پیشروی و مانور ربات فراهم می نماید. تغییر جهت و عمق شنای ربات نیز به وسیله ی یک سیستم مکانیکی شامل دو سروو موتور[iii] امکان پذیر است. این ربات به کمک یک دسته کنترلی و توسط یک سیستم کنترل بی سیم[iv] ، فرمان های لازم را به بورد کنترلی نصب شده بر روی ربات ماهی جهت حرکت و مانور ارسال می کند. بدین ترتیب کنترل ربات از بیروناستخر امکان پذیر است. به کمک این سیستم کنترلی می توان سرووموتورهای موجود در باله و سیستم مکانیکی کنترل جهت و عمق شنای ربات را کنترل نمود. در پایان اثر عوامل گوناگون بر روی مانور و سرعت شنای ربات ماهی از دیدگاه آزمایشگاهی بررسی خواهدشد.
    [i] Knifefish
    [ii] Modular
    [iii] Servomotor
    [iv] Wireless
    کلیدواژگان: الهام گیری از طبیعت، ربات ماهی، باله موجی، کنترل جهت و عمق، سیستم کنترل بی سیم، نمودار سرعت
  • رضا دادخواه، امیر مصطفی پور صفحات 57-63
    در این پژوهش اثر استفاده از سیستم ورقگیر نوسانی بر عمق قابل دستیابی ظرف استوانه ای از جنس آلومینیوم 1050 به صورت تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این کار، از یک سیستم ورقگیر جدید استفاده شده است. با کمک این سیستم در هر بازه نوسانی، ابتدا با حذف نیروی ورقگیر از روی ورق، ماده به راحتی به داخل حفره قالب جریان می یابد و در ادامه برای جلوگیری از جریان اضافی ماده و چروکیدگی، از نیروی ورقگیر فنرها استفاده شده است.
    شبیه سازی عددی فرایند در نرم افزار آباکوس[i] 7/6 انجام شده است. عمق و توزیع ضخامت ظرف در حالت های تجربی و عددی برای ورقگیر ثابت و نوسانی مقایسه شده است. نتایج نشان می دهند که با استفاده از یک ورقگیر با سیستم نوسانی و با انتخاب فرکانس و گپ (فاصله ورق با ورقگیر) مناسب، علاوه بر توزیع ضخامت بهتر، می توان عمق ظرف قابل دستیابی را افزایش داد. نتایج تجربی و عددی برابری خوبی با یکدیگر دارند.
    [i] Abaqus
    کلیدواژگان: کشش عمیق، ورقگیر نوسانی، اجزای محدود
  • محمد یوسفیه، احمد ساعتچی، مرتضی شمعانیان صفحات 65-74
    در این پژوهش از روش تاگوچی برای بهینه سازی عوامل موثر بر مقاومت به خوردگی فولادهای زنگ نزن سوپردوفازی در جوشکاری قوسی تنگستن- گاز از طریق جریان پالسی استفاده شده است. تحلیل واریانس بر روی داده های نسبت سیگنال به اختلال انجام گرفت. برای رسیدن به شرایط بهینه در تخمین بالاترین پتانسیل حفره دار شدن، مشخصه «هرچه بیشتر بهتر» انتخاب شد. در شرایط بهینه، پتانسیل حفره دار شدن 06/1 ولت بوده که بسیار نزدیک به پتانسیل حفره دار شدن پیش بینی شده (08/1 ولت) به دست آمد. از میان چهار عامل در سه سطح، عوامل جریان پالس و جریان زمینه که به ترتیب با درصد تاثیر 28/66% و 97/25% هستند دارای بیش ترین اثر بر مقاومت به خوردگی این نوع جوش ها هستند. در حالیکه اثر عوامل فرکانس پالس و مقدار زمان جریان پالس در یک دوره به مراتب کمتر از عوامل جریان پالس و جریان زمینه شد.
    کلیدواژگان: جوشکاری قوسی تنگستن، گاز، فولاد زنگ نزن، خوردگی، ریز ساختار، طراحی آماری آزمایش، روش تاگوچی
  • علی حسین زاده کاشان، بهروز کریمی صفحات 75-84
    در این مقاله زمان بندی یک ماشین پردازش گر انباشته با هدف حداقل سازی زمان انجام کل کارها (Cmax) بررسی شده است. منظور از یک ماشین پردازشگر انباشته، ماشینی است که قابلیت انجام عملیات هم زمان روی گروهی از کارها را در قالب یک دسته یا انباشته دارد. البته با اعمال این محدودیت که مجموع اندازه کارهایی که در یک انباشته با هم می آیند از ظرفیت ماشین (B)بیشتر نباشد. برای هر یک از کارها دو عامل اندازه و زمان پردازش مفروض است. زمان انجام عملیات ماشین بر روی یک انباشته برابر با زمان عملیات مورد نیاز کاری است که در میان کارهای متعلق به آن انباشته بزرگ ترین زمان پردازش را دارد. برای این مساله، دو روش جدید تولید حد پایین روی مقدار بهینه تابع هدف با نام های LB2 و LB3 ارائه شده و ثابت می شود که نسبت به تنها حد پایین موجود در ادبیات موضوع مساله (LB1) عملکرد بهتری دارند. هم چنین ثابت می شود که عملکرد LB3 حداقل به خوبی عملکرد LB2 است.
    کلیدواژگان: زمان بندی، ماشین پردازش گر انباشته، حد پایین، زمان انجام همه کارها
|
  • Bijan Abbasi Khazaee, Zahra Abbasi Pages 1-8
    In finite deformation analysis¡ the use of constitutive equations in rate form is often required. In a spatial setting¡ elastic modulus tensor relates some objective rate of a spatial stress tensor to the rate of deformation. It is important to know that¡ the spatial elastic modulus tensors of a material in different constitutive equations differ and relation between them may be interest for some researchers. In this paper¡ a general explicit formulation between the spatial elastic modulus tensors of some constitutive equations expressed. This formulation is a function of left Cauchy-Green tensor and its eigenvectors.
    Keywords: Rate type constitutive equation, spatial elasticity tensor, Corotational stress rate
  • Ali Reza Davodi Nik, Gholamhosein Rahimi Sherbaf Pages 9-17
    Motivation of this paper is presentation of analytical solution for flexible functionally graded beams problem when carry elastic large deflection, with small strains and without concerning plastic region. The formulation of large deflection in curvilinear and Cartesian coordinate systems for the free-clamped flexible functionally graded beam, culminate in the second order non-linear ordinary differential equation that can solve it in the analytical approach. The components of deflection that are derived with analytical solution and ANSYS approach are compared. The influence of the distribution reversing of the material property and the influence of the variable material property in the components of deflection are studied. This analytical approach can be used for verifying the other method results, if any.
    Keywords: Flexible beam, large deflections, functionally graded materials, Analytical approach, ANSYS
  • Mohammad Hosein Shakib, Seyed Mohammad Reza Khalili, Keramat Malek Zade Fard Pages 19-26
    In this paper, the problem of low-velocity transverse impact on a sandwich panel with functionally graded core has been considered. The interaction between the impactor and the panel is modeled with the help of a system having two-degrees-of-freedom consisting of springs-masses. In order to determine the contact force history, a numerical procedure is employed based on improved higher-order sandwich plate theory. Shear deformation theory is used for the face sheets while three-dimensional elasticity theory is used for the core. For the first time effect of consideration of in-plane shear stress and normal stress in the core is considered. Displacement components in the core are assumed to vary with a polynomial function with unknown coefficients. Results indicate that use of the FG core can reduce deflections and increase maximum of contact forces.
    Keywords: Sandwich panels, Functionally graded core, Low, Velocity Impact, High, order theory
  • Behrouz Eftari, Seyed Mohammad Reza Khalili, Ali Asghar Jafari, Keramat Malek Zade Fard Pages 27-33
    A new improved high-order theory is presented to investigate the dynamic behavior of sandwich panels with flexible core. Shear deformation theory is used for the face sheets while the three-dimensional elasticity theory is used for the core. Displacements in the core are assumed as polynomial with unknown coefficients. Inertia forces, moments of inertia and shear deformations in the core and the face sheets are taken into consideration. Unlike the previous improved theory, the in-plane normal and shear stresses in the core are considered. The governing equations and the boundary conditions are derived by Hamilton’s principle. Closed form solution is achieved using the Navier method and solving the eigenvalues. The numerical results of present analysis are compared with the available numerical or theoretical results in the literatures. It indicates that the present new modified theory is more accurate than the other developed theories for sandwich panels. The variations of the non-dimensional natural frequency with respect to the various geometrical and material parameters are investigated.
    Keywords: Sandwich Panel, Flexible Core, Improved Higher, Order Theory, Free Vibrations
  • Eslam Mohammad Pour, Mahyar Naraghi Pages 35-45
    In this paper, robust control of the wheeled mobile robots in presence of external disturbances and parameter uncertainties of the dynamical system violating the nonholonomic kinematic constraint of non-slipping is presented. Despite to the previous works focused on the kinematic control design, a robust torque control developed as a unified approach for both of the tracking and regulation problems based on the tunable dynamic oscillator. The proposed controller guarantees that the tracking error converges exponentially to an arbitrarily small neighborhood of the origin. To demonstrate the performance of the proposed controller, simulation results for typical differential drive and skid steer mobile robots presented.
    Keywords: Robust control, Kinematic Disturbances, Posture Stabilization, Trajectory Tracking, Wheeled mobile robots
  • Mohsen Siyah Mansori, Ahmad Ghanbari Pages 47-55
    One of main methods for protecting nature is to use nature as an inspiration source for designing newproducts for human being’s needs. Movement and maneuver in fluids is an important issue in human activity. In this work, by inspiration from knife fish, an undulating fin for producing propulsion force are designed and implemented. This undulating fin is a segmental anal fin, and produce sinusoidal waves which are needed for producing propulsion force. Then, parameters of this sinusoidal wave are discussed. In the fish robot, with using a special mechanical system, the direction of propulsive force is adjustable for controlling of direction and depth of swimming. Then, details of wireless control system for maneuvering and controlling of robot `s speed are presented. Finally, the results of fish robot `s movement is discussed experimentally.
    Keywords: Biommimetic, Fish robot, Undulating fin, Controlling of direction, depth, Wireless control system, velocity Diagrams
  • Reza Dadkhah, Amir Mostafa Pour Pages 57-63
    In this study, the effect of pulsating blankholder by using a new system for improving the formability of aluminum alloy has been investigated. By means of this system, in every pulsating cycle, at first the blankholder force has been removed, metal has been flowed into die and then to prevent excessive metal flow and wrinkles, the blankholder force by springs has been used.Deep drawing of cylindrical cup has been simulated by using ABAQUS6.7 software. Cup depth, tearing and thickness distribution of the experimental and numerical results have been compared. The results show that cup depth by using the pulsating blankholder system and select a proper frequence and gap, can be increased and thickness distribution can be improved. It has further been observed that simulation and experimental results are in good agreement together.
    Keywords: Deep drawing, Pulsating blankholder, Finite element method
  • Mohammad Yousefiye, Ahmad Saatchi, Morteza Shamanian Pages 65-74
    In this study, the parameters of PCGTAW process were optimized for the corrosion protection of SDSS weld pipes by Taguchi method. Analysis of variance is performed on the measured data and signal to noise ratios. The optimum conditions were found by this method. Under optimum conditions, pitting potential was predicted as 1.08 VSCE that was very close to the observed value of 1.06 VSCE. Among the four factors and three levels tested, it was concluded that the pulse current had the most significant effect on the pitting potential and the background current had the next most significant effect. The effect of pulse frequency and % on time are less important when compared to the other factors.
    Keywords: Gus – tungsten arc welding_STAINLESS STEEL_Corrosion_Microstructure_Design of experiment_Taguchi method
  • Ali Hosein Zade Kashan, Behroz Karimi Pages 75-84
    This paper considers minimizing makespan (Cmax) on a single batch-processing machine. A batch-processing machine can process a group of jobs simultaneously, as long as the total size of jobs in the batch does not exceed the machine capacity (B). For each job, we assume a specific job size and job processing time. The processing time of a batch is just the longest processing time of all jobs in the batch. We introduce two new procedures for obtaining lower bounds of the optimal makespan, entitled LB2 and LB3, respectively. We prove that both of the new bounds are tighter than the only existing bound called LB1. We also prove that LB3 is at least as tight as LB2.
    Keywords: Scheduling, batch, processing machine, lower bounds, makespan