فهرست مطالب

مهندسی مکانیک امیرکبیر - سال چهل و نهم شماره 2 (تابستان 1396)
  • سال چهل و نهم شماره 2 (تابستان 1396)
  • تاریخ انتشار: 1396/06/01
  • تعداد عناوین: 19
|
  • مهدی محمدی مهر، سعید شاهدی صفحه 241
    در این مقاله تحلیل کمانش غیرخطی نانو تیر تیموشنکو غیر محلی نیترید بور بر بستر الاستیک با استفاده از تئوری تنش کوپل اصلاح شده براساس مدل الاستیسیته غیرمحلی ارینگن و تئوری غیرخطی هندسی ون کارمن مورد بررسی قرار می گیرد. معادلات حاکمه حرکت و شرایط مرزی با استفاده از اصل همیلتون بدست می آیند. به منظور حل معادلات غیرخطی حاکمه با روش تکرار مستقیم و به منظور جداسازی معادلات، از روش مربع سازی دیفرانسیلی استفاده می شود تا بتوان مقدار بار کمانش بحرانی را برای شرایط مرزی دوسرمفصل و یکسرگیردار-یکسرمفصل بدست آورد. نتایج حاصل از این تحقیق با نتایج بدست آمده توسط مورمو و همکاران مقایسه شده که تطابق بسیار خوبی بین آنها برقرار است. در نهایت تاثیر پارامترهایی همچون پارامتر غیرمحلی ارینگن، ضریب لاغرشدگی نانوتیر، ثابت فنری وینکلر، ثابت برشی پاسترناک، اثرات میدان الکتریکی، تغییرات دمایی و مقیاس طولی ماده روی مقدار بار کمانش بحرانی نانوتیر تیموشنکو غیر محلی مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که با افزایش پارامترهای غیر محلی ارینگن، ضریب لاغرشدگی، میدان الکتریکی و تغییرات دمایی، مقدار بار کمانش بحرانی کاهش می یابد و از طرفی دیگر مقدار بار کمانش بحرانی با افزایش ثابت فنری وینکلر، مدول برشی پاسترناک و پارامتر مقیاس طولی ماده افزایش پیدا می کند. لازم به ذکر است که میزان و نرخ کاهش و یا افزایش پارامترهای مذکور بسته به شرایط مرزی دوسر نانوتیر متفاوت است. ضمنا در تمامی موارد مورد مطالعه، مقدار بار کمانش بحرانی برای تیر دوسرمفصل کمتر از تیر یکسرگیردار-یکسرمفصل است.
    کلیدواژگان: تحلیل کمانش غیر خطی، نانو تیر تیموشنکو غیرمحلی نیترید بور، روش مربع سازی دیفرانسیلی، تئوری تنش کوپل اصلاح شده، بستر الاستیک
  • عادل بیدزرد، مجتبی محزون، محمود یعقوبی صفحه 253
    در این مقاله یک حل تحلیلی دو بعدی برای میدان دما، تنش و جابجایی ها در استوانه ای تو خالی ارائه شده است. در سطح بیرونی این استوانه ی تو خالی، شار حرارتی نا متقارن و وابسته به زمان اعمال شده است. همچنین این استوانه حامل سیال است و در سطح داخلی به صورت جابجایی، تبادل حرارت می کند. از روش جدا سازی متغیر ها برای بدست آوردن میدان دما استفاده شده است. همچنین توزیع تنش ها بوسیله تابع تنش حرارتی بدست می آید. سپس به کمک روابط تنش-کرنش و کرنش-جابجایی، مولفه های جابجابی بدست آمده اند. این استوانه به عنوان مدلی از لوله گیرنده ی کلکتور سهموی خطی در نظر گرفته شده است. با استفاده از حل تحلیلی، نتایج برای مدل واقعی موجود در نیروگاه خورشیدی شیراز در یک دوره دوازده ساعته که از شش صبح تا شش بعد از ظهر طول می-کشید به دست آمد. حل تحلیلی با استفاده از نرم افزار متلب برای نتایج عددی بکار گرفته شده است. همچنین نتایج برای اعتبارسنجی با روش المان محدود نرم افزار انسیس مقایسه شده است. در انتها به این نتیجه رسیدیم که اختلاف بوجود آمده بین نتایج حل تحلیلی و خروجی نرم افزار انسیس به علت عدم توانایی نرم افزار متلب در توانایی محاسبه دقیق توابع کلوین است.
    کلیدواژگان: حل تحلیلی، استوانه توخالی، نامتقارن، زمانمند
  • مائده حاج هاشم خانی، محمدرحیم همتیان صفحه 261
    در این تحقیق با استفاده از یک روش معکوس که از الگوریتم هموارسازی تیخونوف استفاده می کند، شرایط مرزی از نوع تنش در سطح خارجی یک جسم هایپرالاستیک به دست آمده است. جابه جایی برای نقاط مختلف در سطح خارجی جسم اندازه گیری شده است و با استفاده از این داده ها و فرآیندی تکرار شونده، پارامترهای توزیع تنش به دست آمده است. تحلیل معکوس برای مدل همسانگرد مونی- ریولین و همچنین مدل همسانگرد اگدن انجام شده است. یک مثال برای شناسایی شرایط مرزی روی لبه یک جسم دوبعدی با هندسه نسبتا پیچیده ارائه شده است تا کارائی روش ارائه شده مورد بررسی قرار گیرد. در این مثال تاثیر پارامترهای مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج برای دو مدل مختلف هایپرالاستیک مورد مطالعه نشان می دهد که برای به دست آوردن پارامترهای توزیع تنش با دقت بالا باید تا حد امکان تعداد داده های اندازه گیری افزایش و درصد خطای اندازه گیری کاهش یابد. هم چنین ملاحظه می شود که با افزایش پارامترهایی که رفتار غیرخطی مساله را افزایش می دهند، درصد خطای نتایج افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: ماده هایپرالاستیک، تحلیل معکوس، شرط مرزی مجهول، غیر خطی
  • علی امارلو، میلاد کشاورز، افسانه مجری صفحه 269
    در این مطالعه، هدف شناسایی مدل ساختاری بافت نرم می باشد. به این منظور از یک دستگاه رباتیک مجهز به حس گر لامسه ای برای اعمال نیرو به بافت نرم استفاده شده است. بافت سینه ی فرد توسط دستگاه مورد معاینه قرار گرفته است و خروجی تنش و کرنش در طی دو مرحله ی بارگذاری و باربرداری استخراج شده است. مجموعه ی داده های دقیق تجربی برای تولید مدل ساختاری از رفتار هایپرالاستیک بافت مورد استفاده قرار می گیرد. هشت مدل ساختاری هایپرالاستیک برای تطبیق با داده های تجربی تنش-کرنش بافت نرم معرفی گردیده است. به منظور محاسبه ی بهینه ی پارامترهای مدل ها و همچنین انتخاب مدل بهینه، یک تابع هدف تعریف شده است که اختلاف میان داده های تجربی و مدل-سازی می باشد. برای کمینه کردن مقدار تابع هدف از یک الگوریتم بهینه سازی قدرتمند به نام الگوریتم رقابت استعماری استفاده شده است. مدل ساختاری بدست آمده یک مدل قابل اعتماد و دارای کمترین تفاوت نسبت به رفتار طبیعی بافت است. نوآوری پژوهش حاضر در بدست آوردن یک مدل ریاضی واقعی دارای دقت بالا از بافت نرم با استفاده از داده های تجربی می باشد. از این مدل می توان برای پیش بینی رفتار مکانیکی بافت تحت معاینه ی پزشک و طراحی شبیه ساز جراحی بافت سینه برای کمک و آموزش به جراحان استفاده نمود. از دیگر برتری های مهم مدل تولید شده این است که با دسته بندی پارامترهای بدست آمده از نمونه های بیمار و سالم، می توان محدوده ای مخصوص به پارامترهای بافت سالم و همچنین بافت بیمار بدست آورد. این امر کمک موثری در راستای تشخیص بیماری بدون استفاده از تکنیک های تصویربرداری و یا نمونه برداری از بافت است.
    کلیدواژگان: بافت نرم، بهینه سازی، الگوریتم رقابت استعماری، مدل ساختاری هایپرالاستیک، حس لامسه ی مصنوعی
  • محمود شاکری، سامان محمدنبی، سینا بهرامی صفحه 279
    در این تحقیق به بهینه سازی الیاف پیزوالکتریک در پانل استوانه ای هدفمند با لایه های کامپوزیتی از الیاف پیزوالکتریک (پی-اف-آر-سی) به عنوان سنسور و محرک تحت تحریک الکتریکی و بار مکانیکی و شرایط تکیه گاهی ساده، گیردار، آزاد و ترکیب آن ها پرداخته شده است. هدف، به دست آوردن درصد حجمی الیاف پیزوالکتریک در یک لایه پی-اف-آر-سی است به طوری که جابجایی شعاعی (خیز) این لایه در راستای محیطی، معادل با لایه پیزوالکتریک باشد. به منظور بهینه سازی، الگوریتم ژنتیک به کار گرفته شده و مقدار پارامترهای مختلف الگوریتم با استفاده از روش میزان سازی پارامترها به دست آمده است. همچنین جهت صرفه جویی در وقت و اشغال کمتر حافظه، شبکه های عصبی مصنوعی، آموزش داده و به کار گرفته شده اند.
    در پایان، نتایج برای تنش و جابجایی دو پانل با لایه پی-اف-آر-سی و پیزوالکتریک ارائه و مقایسه شده و تاثیر شرایط تکیه گاهی روی بهینه سازی و درصد حجمی به دست آمده، بررسی گردیده است. نتایج نشان می دهد که با ورود تکیه گاه گیردار به مسئله، افزایش بیشینه تنش فون میسز در سازه مشاهده شده و درصد حجمی بیشتری برای لایه پی-اف-آر-سی معادل به دست می آید.
    کلیدواژگان: پانل هدفمند، کامپوزیت الیاف پیزوالکتریک، المان محدود، الگوریتم ژنتیک، شبکه های عصبی
  • تاج بخش نوید چاخرلو، محمدرضا اعلمی، هادی ناصری ملکی صفحه 291
    در این مقاله، اثر نیروی پیش بار پیچ و مهره بر روی مقاومت شکست و فاکتور شدت تنش موثر و مولفه ی ثابت تنش ماده ی پلی متیل متاکریلات در مودهای اول، دوم و ترکیبی شکست با زوایای مختلف، به صورت تجربی-عددی بررسی شده است. آزمایش های شکست بر روی چهار گروه از نمونه ی مستطیلی دارای ترک مرکزی با نسبت طول ترک به عرض نمونه ی 0.5، انجام شده است. گستره ی کاملی از ترکیب مودها از مود اول خالص تا مود دوم خالص با قرار دادن نمونه ها در یک فیکسچر آرکان اصلاح شده، ایجاد و نیروی شکست نمونه ها در شرایط بارگذاری مختلف به وسیله ی یک دستگاه کشش استاتیکی ثبت شده است. برای بررسی سازگاری نتایج به دست آمده با نظریه های شکست مود ترکیبی مرسوم، شبیه سازی اجزای محدود آزمایش های عملی برای تعیین فاکتورهای شدت تنش و T-stress صورت گرفته است. نتایج به دست آمده بیان گر اثر مثبت نیروی پیش بار پیچ بر مقاومت شکست نمونه های مورد آزمایش در تمامی زوایای بارگذاری می باشد. نتایج، همچنین نشان دهنده ی اثر قابل توجه نیروی پیش بار در افزایش مقدار T-stress و نقش مهم این کمیت در توجیه شکست ترد نمونه ها می باشد.
    کلیدواژگان: شکست مود ترکیبی، فاکتور شدت تنش، تنش T، نیروی پیش بار پیچ، فیکسچر آرکان
  • احسان الله یاری، محمد فدایی صفحه 299
    در این مقاله، با استفاده از یک روش تحلیلی، اثرات سطحی و عیب هندسی بر روی ارتعاشات نانو ورق های دایروی مورد بررسی قرار گرفته است. در طی پروسه تولید و قیود ساختی، امکان مواجهه نانو ورق با عیوب هندسی وجود دارد. برخی از این عیوب را می توان با استفاده از یک سوراخ دایروی مدل کرد. تئوری الاستیک گورتین-موردوخ و تئوری ورق نازک برای مدلسازی ورق نانو استفاده شده است. در حل تحلیلی معادله حرکت نانو ورق، روش جداسازی متغیرها همزمان با تئوری افزودگی برای توابع بسل مرتبه اول و دوم ساده و بهبود یافته بکار رفته است. برای صحه سنجی، نتایج روش حاضر با منابع موجود مقایسه گردیده است. هر دو حالت ارتعاشات متقارن و غیر متقارن مورد تحلیل قرار گرفته است. برای ایجاد حس فیزیکی بهتر، چندین شکل مود ارتعاشی نانو ورق ارائه شده است. در پایان، تاثیر پارامترهای هندسی و مادی مختلف بر روی فرکانس های طبیعی نانو ورق بررسی شده است. همپنین اثر شرایط مرزی گوناگون بر روی فرکانس های طبیعی، بخوبی دیده شده است. نتایج نشان می دهد که اثرات سطح و عیب دایروی خارج از مرکز، نقش مهمی در رفتار ارتعاشی نانو ورق ایفا می کند. این در حالیست که تاثیر سوراخ ناهم مرکز در حالت شرط مرزی آزاد کمتر می شود.
    کلیدواژگان: نانو ورق، اثرات سطحی، سوراخ ناهم مرکز، فرکانس طبیعی
  • رضا ناظم نژاد صفحه 309
    در این مقاله، ارتعاشات آزاد پیچشی نانوتیرها با در نظر گرفتن اثرات سطحی بررسی شده است. بدین منظور، معادله حرکت نانوتیر با در نظر گرفتن مولفه های اثرات سطحی با استفاده از اصل همیلتون و بر اساس تئوری الاستیسیته سطحی استخراج شده است. سپس معادلات حرکت به ازای سه شرط مرزی گیردار-گیردار، گیردار-آزاد و آزاد-آزاد بصورت تحلیلی حل شده و فرکانس های طبیعی و شکل مودهای نانوتیر بدست آمده است. به منظور گزارش نتایج عددی، از نانوتیری با مقطع دایروی و از جنس آلومینیوم و سیلیکون استفاده شده است. در ادامه، میزان تاثیرگذاری مولفه های اثرات سطحی بر روی فرکانس های پیچشی طبیعی نانوتیر به ازای مقادیر مختلف برای طول، شعاع، و شماره مود نانوتیر بررسی شده است. هم چنین میزان تاثیرگذاری هر یک از مولفه های اثرات سطحی بر روی فرکانس های طبیعی بطور جداگانه بررسی شده است. یکی از نتایج مهم این پژوهش این است که تاثیرگذاری مولفه های اثرات سطحی بر روی ارتعاشات آزاد پیچشی نانوتیرها کاملا متفاوت از آنچه که برای ارتعاشات آزاد عرضی نانوتیرها گزارش شده است می باشد. نتایج این پژوهش می تواند در طراحی سیستم های نانوالکترومکانیکی مانند نانو یاتاقان ها و سروو موتورهای دوار مفید باشد.
    کلیدواژگان: نانوتیر، ارتعاشات پیچشی، فرکانس طبیعی، اثرات سطحی
  • علیرضا شوشتری، سهیل رضوی صفحه 317
    در این مقاله، ارتعاش آزاد غیرخطی ورق نازک مستطیلی مگنتوالکتروالاستیک بررسی شده است. ورق بر روی یک بستر غیرخطی قرار گرفته است و برای استخراج معادلات حرکت از توری کلاسیک ورق استفاده شده است. ورق به دو صورت تک لایه ای یکنواخت و مدرج در نظر گرفته شده است. تکیه گاه ورق به صورت ساده در نظر گرفته شده و سطوح بالا و پایین ورق تحت اختلاف پتانسیل های الکتریکی و مغناطیسی قرار گرفته اند. معادله حرکت این ورق هوشمند بر اساس تئوری کلاسیک ورق ها و معادلات گاوس برای حالت های الکترواستاتیک و مگنتواستاتیک به دست آمده است. سپس، معادله حرکت حاصل با استفاده از روش گلرکین از معادلات دیفرانسیل مشتقات جزیی به معادلات دیفرانسیل زمانی تبدیل گردیده است.سپس این معادله دیفرانسیا معمولی غیر خطی با استفاده از روش مقیاس های زمانی چندگانه به صورت تحلیلی حل شده است و رابطه تحلیلی برای فرکانس طبیعی غیر خطی بدست آمده است. در آخر با استفاده از این رابطه تاثیر پارامترهای مختلف نظیر ابعاد ورق، پارامتر بستر و اختلاف پتانسیل های الکتریکی و مغناطیسی بر روی پاسخ غیرخطی ورق مورد مطالعه قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: ورق هوشمند، کوپلینگ مگنتوالکتروالاستیک، تئوری کلاسیک ورق، روش لیندشتات، پوانکاره
  • رامین کمالی مقدم، مینا شاکری صفحه 325
    موضوع کنترل و ناپایداری دینامیکی کپسولهای بازگشتی، به دلیل پیچیدگی تاثیر پارامترها بر همدیگر در جریان غیردائم و عدم درک صحیح فیزیکی این پدیده، همواره از سوی محققین مورد توجه بوده است. یکی از مشکلات عمده هندسه های بلانت این است که در برخی سرعتها و شرایط محیطی دارای ناپایداری دینامیکی می شوند. بنابراین تعیین محدوده ناپایداری و مقدار ضریب گشتاور این ناپایداری یکی از اصلی ترین قسمتهای کنترل کپسولهای برگشتی می باشد. در این مقاله شبیه سازی عددی سه بعدی جریان ناپایا حول یک کپسول بازگشتی تحت نوسانات پیچشی اجباری به روش شبکه بندی لغزشی صورت گرفته و پس از اعتبارسنجی نتایج و بررسی استقلال حل از شبکه، تاثیر پارامترهای محیطی شامل زاویه حمله، عدد ماخ و فرکانس نوسانات بر پایداری دینامیکی کپسول مورد تحلیل قرار می گیرد. به این منظور نتایج مورد نظر از نرم افزار فلوئنت استخراج شده و ساختار جریان حول کپسول در شرایط مختلف بررسی می شود. مشتقات دینامیکی طولی که برای تحلیل پایداری یک جسم در حرکت نوسانی پیچشی مورد نیاز می باشند تعیین شده و نهایتا روند تاثیر پارامترهای فوق بر مقدار مشتقات دینامیکی مشخص شده است. در این تحقیق محدوده تغییرات زاویه حمله متوسط بین 0 تا 15 درجه، تغییرات عدد ماخ بین 8/0 تا 2 و تغییرات فرکانس کاهش یافته بین 056/0 تا 224/0 می باشد. استفاده از شبکه بندی لغزشی در شبیه سازی نوسانات پیچشی کپسول موسس سی که سرعت محاسبات را به شدت افزایش می دهد، تجمیع اثر چندین پارامتر بر پایداری دینامیکی این کپسول و چگونگی تحلیل و بررسی روند و علل تغییرات پایداری دینامیکی در شرایط مختلف، جزو اهداف اصلی این مقاله بشمار می رود. نتایج تحلیل تاثیر پارامترهای مختلف بر پایداری دینامیکی حول کپسول موسس سی نشان می دهد که فاصله گرفتن از زاویه حمله متوسط صفر باعث افزایش پایداری دینامیکی کپسول مورد نظر شده و ناپایداری دینامیکی آن در رژیم مادون صوت حالت بحرانی تری نسبت به رژیم مافوق صوت دارد و همچنین با افزایش فرکانس نوسانات، پایداری دینامیکی کپسول موسس سی افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: بررسی پارامتری، پایداری دینامیکی، اجسام بازگشتی، نوسانات پیچشی اجباری
  • میرسعید صفی زاده، هادی سعیدی صفحه 341
    کاربرد سیستم های دوار در صنایع هوایی، صنایع نیروگاهی و صنعت خودرو و بسیاری از صنایع دیگر مرسوم و متداول می باشد. تعمیر و نگهداری سیستم های دوار بر اساس منطق های سنتی در صنایع مختلف بسیار هزینه بر می باشد. از این رو عیب یابی هوشمند سیستم های مهندسی و به خصوص مکانیکی از مسائل با اهمیت و رو به رشد صنایع روز دنیا می باشد.
    در این پژوهش که بر روی سیستم انتقال قدرت گیربکس 90 درجه بالگرد یا به عبارتی دم بالگرد صورت گرفته است، یک سیستم عیب یابی هوشمند برای عیب سایش چرخدنده در گیربکس 90 درجه یک بالگرد ارائه شده است. برای طراحی این سیستم عیب یابی هوشمند، یک مجموعه آزمایشی شامل گیربکس واقعی 90 درجه بالگرد به همراه شافت های مربوطه و شرایط تکیه گاهی واقعی طراحی و ساخت شده است. عیب شبیه سازی شده بر روی سیستم مورد نظر عیب سایش بر روی دنده پینیون ورودی می باشد که این عیب در سه مرحله ایجاد شده است. گیربکس در شرایط دور و بار مختلف در حالت سالم و معیوب مورد آزمایش قرار گرفت. در طراحی این سیستم عیب یابی هوشمند از تکنیک های زمانی آنالیز سیگنال، تبدیل موجک گسسته، آنالیز مولفه-های اصلی و تکنیک های تصمیم گیری خودکار نظیر روش الگوی شناسایی نزدیکترین همسایگی استفاده شده است.
    کلیدواژگان: پایش وضعیت گیربکس دم بالگرد، عیب سایش دنده، تبدیل موجک گسسته (DWT)، الگوی شناسایی نزدیکترین همسایگی (KNN)، آنالیز مولفه های اصلی (PCA)
  • حسنیه بردباری، سید محمد بزرگ، محمد مهدی جلیلی بهابادی صفحه 351
    هدف این تحقیق، محاسبه محدوده مجاز تغییرات پارامترهای نامعین موثر در گشتاور و نیروهای وارد بر لاستیک یک خودرو مفصلی، برای حفظ پایداری است. در این راستا، مدل هفت درجه آزادی از این خودرو که با سرعت طولی ثابت در مسیر مستقیم حرکت و دچار اغتشاش در صفحه حرکت خود می شود، انتخاب شده است. برای بهبود رفتار خودرو مفصلی تحت شرایطی که پارامترهای نامعین در مقادیر نامی خود قرار دارند، یک کنترل کننده پس خورخروجی که متغیرهای قابل اندازه گیری سیستم را بازخورد می کند، طراحی شده است تا سیستم عملکرد مطلوبی در حضور اغتشاشات داشته باشد. سپس، محدوده های پایداری مقاوم پارامترهای تایر و جاده، از جمله سختی لغزش طولی، سختی لغزش جانبی و سختی گشتاور هم راستاساز به منظور حفظ پایداری حرکتی خودرو، محاسبه شده اند. با خطی سازی معادلات حرکت خودرو معادله مشخصه سیستم به صورت یک چند جمله ای با ساختار نامعین چن دخطی حاصل می شود. در این ساختار، ضرایب چندجمله ای خود توابعی چندخطی از پارامترهای نامعین سیستم هستند، به طوری که هر ضریب بر حسب هر یک از پارامترهای نامعین خطی است. به همین دلیل، از نتایج موجود در روش چندجمله ای ها در زمینه کنترل مقاوم برای محاسبه محدوده پایداری نامعینی های پارامتری استفاده شده است. رسم مکان هندسی ریشه ها، نشان می دهد که برای تمامی نقاط داخل و روی مرز محدوده سیستم پایدار است. برای بررسی نتایج در شرایط واقعی تر، مدل شبیه سازی شده ای از این خودرو در نرم افزار ادامز ایجاد شده و درستی این محدوده پایداری مقاوم مورد بررسی قرارگرفته است. نتایج نشان داده است در خارج از این محدوده، خودرو ناپایدار است و فقط محدوده محاسبه شده می تواند حرکت ایمن خودرو را تضمین کند.
    کلیدواژگان: خودرو مفصلی، محدوده پایداری مقاوم، ساختار چندخطی، روش چندجمله ای ها، کنترل مقاوم
  • رسول اخگری، علی غفاری، اسحاق عباسی صفحه 363
    در این مقاله رفتار دینامیکی توربین های گازی توان بالا در مرحله ی راه اندازی تحلیل و ویژگی های آن بررسی می شود. راه اندازی توربین گاز یک فرایند شبه گذرا است. بنابراین برای ارزیابی مناسب رفتار توربین گاز از فرم انتگرالی معادلات گذرای بقای جرم، مومنتوم، انرژی و در کنار آن ها معادله ی حالت گاز کامل استفاده می شود. یک روش جدید برای تحلیل عملکرد کمپرسور پیشنهاد می شود. طبقات کمپرسور به سه دسته (جلویی، میانی، انتهایی) تقسیم می شود که هر کدام منحنی عملکرد متفاوتی در دورهای پایین دارند. همچنین تاثیر استفاده از شیرهای تخلیه طبقات میانی بررسی خواهد شد. در نهایت رفتار دینامیکی توربین گاز 160 مگاواتی مپنا در مرحله راه اندازی شبیه سازی می شود. نتایج شبیه-سازی با داده های تجربی مقایسه شده و مطابقت خوبی میان آن ها دیده می شود. این پژوهش نقش مهم یک براورد دقیق از برنامه راه اندازی (میزان سوخت، شیرهای تخلیه هوا، توان موتور راه انداز) در عملکرد پایدار کمپرسور و به دنبال آن توربین گاز را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: رفتار گذرا، مدل سازی، راه اندازی، توربین گاز، مشخصه های عملکردی
  • امیر شاه محمدی، امیر حسین ابوالمعصومی، مهدی سلیمانی، مظاهر مهدیزاده صفحه 371
    در این مقاله یک روش جدید برای بهبود عملکرد ردیابی مسیر اتوماتیک، برای یک خودرو چرخ جلو فرمان پذیر ارائه شده است که مبتنی بر تکنیک کنترل مد لغزش ترمینال سریع به منظور افزایش نرخ همگرایی و دستیابی به کنترل ردیابی در زمان محدود است. کنترل کننده پیشنهادی همچنین در برابر عدم قطعیت ها و اغتشاشات جاده، مقاوم است. در ابتدا با استخراج مدل دینامیکی دوچرخه خودرو، اعتبارسنجی مدل با پارامترهای درنظر گرفته شده به کمک یک نمونه مجازی از خودروی مورد نظر که در محیط نرم افزار آدامز توسعه داده شده است انجام می شود. از آنجا که رفتار مدل ریاضی مورد استفاده در طراحی با نمونه مجازی ساخته شده با تقریب نزدیکی یکسان است، در مرحله بعد طراحی کنترل مد لغزشی ترمینال سریع را که دارای زمان همگرایی کمتر نسبت به کنترل مد لغزشی معمولی و مد لغزشی ترمینال است به کمک مدل دینامیکی ریاضی و سطح لغزشی غیرخطی انجام می شود. کنترل کننده طراحی شده سپس بر نمونه مجازی از خودروی مورد نظر با استفاده از تکنیک شبیه سازی همزمان نرم افزارهای آدامز و متلب برای سنجش عملکرد کنترل های نگه دارنده خودرو بین خطوط استفاده شده است. نتایج بدست آمده کارآمدی کنترل کننده، در سرعت بخشیدن به امر ردیابی مسیر و پایداری انحراف پیچشی ، تحت اغتشاش جاده و عدم قطعیت در پارامترهای مدل را نشان می دهند.
    کلیدواژگان: سیستم نگهدارنده خودرو بین خطوط، کنترل مد لغزش ترمینال سریع، نمونه سازی مجازی
  • رضا محمدی، میلاد سعیدی فر، مهدی احمدی نجف ابادی، حسین حسینی تودشکی صفحه 379
    کامپوزیت ها شاخه مهمی از مواد پیشرفته مهندسی هستند که به دلیل داشتن ویژگی های منحصر به فردی به طور گسترده در صنعت از آنها استفاده می شود. در این مواد امکان وقوع انواع خرابی ها وجود دارد. جدایش بین لایه ای یکی از شایع ترین انواع خرابی در چندلایه های کامپوزیتی بوده که در انواع بارگذاری های مود I، II یا ترکیبی از این مودها اتفاق می افتد. در پژوهش حاضر، به بررسی رفتار مکانیکی و نشرآوایی جدایش بین لایه ای در کامپوزیت های چند لایه کربن/ اپوکسی پرداخته شده و با استفاده از روش نشرآوایی، چقرمگی شکست بین لایه ای کامپوزیت تعیین می شود. نمونه های استاندارد، تحت شرایط مختلف بارگذاری مود I، مود II و مود ترکیبی I و II قرار گرفتند. ابتدا، مقادیر چقرمگی شکست بین لایه ای، با استفاده از روش های ارائه شده در استانداردهای ASTM D5528 و ASTM D6671 محاسبه شده است. در ادامه، با استفاده از روش نشرآوایی، چقرمگی شکست بین لایه ای در نمونه ها تعیین گردیده است. نتایج بدست آمده نشان دهنده تطابق مطلوب مقادیر چقرمگی شکست بدست آمده از روش نشرآوایی با مقادیر حاصل از استاندارد است.
    کلیدواژگان: جدایش بین لایه ای، نشرآوایی، چقرمگی شکست بین لایه ای، کربن، اپوکسی
  • احسان مرزبان شبرخوارکلایی، محمد بخشی، عبدالحمید گرجی صفحه 387
    در این پژوهش امکان تولید یک قطعه صنعتی (کاپوت تراکتور) به روش هیدروفرمینگ و به طور یکپارچه با ورق فولادی کم کربن و ناهمسانگرد ST14، که امکان تولید آن به روش کشش عمیق سنتی امکان پذیر نبود، مورد بررسی قرار گرفت. در این بررسی از روش تجربی و شبیه سازی، استفاده شده است. با توجه به شکل قطعه برای تولید در روش هیدروفرمینگ دو قطعه کنار هم قرار گرفته و بعد از تولید از وسط نصف می شود. با توجه به ابعاد بزرگ قطعه به صورت مقیاس شده در ابعاد آزمایشگاهی، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده از شبیه سازی با نمونه های شکل دهی شده در آزمایشگاه مورد مقایسه و اعتبار سنجی قرار گرفتند. با هدف کاهش هزینه تولید و افزایش کیفیت قطعه تولیدی، ابعاد اولیه ورق با چهار مرحله به روش حساسیت بهینه سازی گردید، علاوه بر آن تاثیر مسیر فشار مختلف بر روی کیفیت قطعه تولیدی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با استفاده از میسر فشار مناسب و بهینه سازی شکل ورق قطعه صنعتی مد نظر را در یک مرحله با کیفیت و دقت بالا تولید کرد.
    کلیدواژگان: کاپوت تراکتور، هیدروفرمینگ، بهینه سازی ابعاد اولیه ورق، ناهمسانگردی
  • محمد هنرپیشه، محمد جواد عبدالحسینی صفحه 401
    در این مقاله، فرآیند شکل دهی افزایشی گرم الکتریکی ورق تیتانیوم Ti6Al4V، با استفاده از آزمایش های تجربی و تحلیل اجزای محدود بررسی شده است. آلیاژ تیتانیوم Ti6Al4V کاربرد گسترده ای در صنایع هوایی دارد. از این رو، شکل دادن این آلیاژ سبک از اهمیت ویژه ای برخوردار است. قابلیت شکل دهی این آلیاژ در دمای محیط بسیار پایین بوده ولی در دمای بالا می تواند به خوبی شکل داده شود. در این مقاله، شکل هندسی قطعه نهایی مخروط ناقصی بود که از شکل دهی ورق مستطیلی به دست آمد و تاثیر پارامترهای فرآیند از قبیل زاویه دیواره، اندازه گام و قطر ابزار بر مقدار نیروی شکل دهی، بررسی شده است. نتایج حاصل از انجام آزمایش ها نشان دادند افزایش اندازه گام و کاهش قطر ابزار موجب افزایش نیروی شکل دهی می شود. همچنین برای شکل دهی قطعات با زاویه دیواره بزرگتر، نیروی کمتری نیاز می باشد. همچنین بررسی شکل پذیری ورق در این فرآیند، با ایجاد حرارت متمرکز بر روی آن در نرم افزار ا جزای محدود آباکوس مورد تحلیل قرار گرفته است. مقایسه نتایج حاصل از تحلیل عددی و آزمایش های تجربی این فرآیند روی ورق تیتانیومTi6Al4V، حاکی از همگرایی نتایج عددی و تجربی می باشد و اختلاف نتایج عددی و تجربی نیروی شکل دهی حدود 7/5% می باشد.
    کلیدواژگان: شکل دهی افزایشی گرم، ورق Ti- 6Al- 4V، نیروی شکل دهی، شبیه سازی اجزا محدود
  • ولی علی میرزالو، میثم عبدالله زاده گاوگانی، سیروس احمدی، علی دنیوی صفحه 413
    مقادیر و نحوه توزیع کرنش ها از عوامل موثر بر عیوب هندسی در فرایند شکل دهی غلتکی می باشد. در این کار با شبیه سازی فرایند شکل دهی غلتکی سرد برای مقطع گرد با استفاده از روش اجزا محدود، عوامل موثر در توزیع کرنش ها در ورق تحت تغییر شکل مورد بررسی قرار گرفته است. قطر غلتک ها، فاصله بین ایستگاه ها و سرعت پیمایش خطی ورق به عنوان عوامل ورودی و کرنش بیشینه طولی و یکنواختی توزیع کرنش در عرض ورق به عنوان توابع پاسخ در نظر گرفته شده است. با طراحی آزمایش ها با استفاده از روش طرح مرکب مرکزی و اجرای آنها با روش تحلیل اجزا محدود، مقادیر توابع پاسخ استخراج شده و با استفاده از آنالیز واریانس، تاثیر پارامترهای ورودی بر توابع پاسخ بررسی شده است. در ادامه نتایج حاصل از آزمایش ها در قالب نمودارهای اثرات اصلی و متقابل استخراج و بحث شده است. نتایج حاصل نشان می دهد که طبق آنالیز واریانس و نمودارهای اثرات اصلی با افزایش فاصله ایستگاه ها و قطر غلتک ها، کرنش بیشینه طولی کاهش می یابد. همچنین طبق نتایج آنالیز واریانس، تغییرات سرعت خطی ورق و قطر غلتک ها بر روی مدل تابع پاسخ یکنواختی توزیع کرنش عرضی موثر هستند ولی محدوده تغییرات خیلی کم است. همچنین تغییرات فاصله بین ایستگاه ها بر یکنواختی توزیع کرنش عرضی بی اثر است.
    کلیدواژگان: شکل دهی غلتکی، شبیه سازی اجزای محدود، طراحی آزمایش ها، توزیع کرنش
  • مجید قریشی، جابر ملکی نژاد، علی خرم صفحه 423
    در این مقاله توزیع دما، جریان مذاب و عمق نفوذ منطقه متاثر از حرارت در فرآیند جوشکاری لیزر آلیاژ تیتانیوم Ti6Al4V در ورق های به ضخامت 7/1 میلی متر بررسی شده است. به علت هزینه بالای آزمایش های مربوط به جوشکاری لیزر، از روش حجم محدود به منظور پیش بینی رفتار جوش روی قطعه استفاده می گردد. شبیه سازی، یکی از روش های کاهش هزینه و یافتن تنظیمات بهینه می باشد. برای شبیه سازی از روش حجم محدود سیال و از نرم افزار اپن فوم استفاده است. برای صحه گذاری روش پیشنهادی، از نتایج تجربی حاصل شده در زمینه شکل هندسی جوش و توزیع دمای ناشی از فرآیند جوش استفاده می شود. شبیه سازی فرآیند مذکور با در نظر گرفتن نیروهای شناوری و مارانگونی و فرضیات بوزینسک انجام می پذیرد. خواص ترمودینامیکی مستقل از دما و خواص مکانیکی آلیاژ با منبع حرارت گوسین در نظر گرفته شده است. نتایج عددی و تجربی تطابق خوبی با یکدیگر داشته و مدل شبیه سازی شده برای این نوع فرآیند جوشکاری، پیش بینی خوبی از توزیع دما، جریان مذاب و همینطور عمق نفوذ مذاب در قسمت های مختلف قطعه را ارائه می دهد. برای همین مدل شبیه سازی شده قابل استفاده در طراحی و ارزیابی پارامترهای مختلف جوشکاری قطعات می باشد.
    کلیدواژگان: جوشکاری لیزر، جریان مذاب، روش حجم محدود، توزیع دما
|
  • M. Mohammadimehr, S. Shahedi Page 241
    In this article, nonlinear buckling analysis of nonlocal boron nitride Timoshenko nano beam on elastic foundation based on Modified couple stress theory, nonlocal elasticity Eringen’s model, and Von karman nonlinear geometry theory are investigated. The governing equation of motion and boundary conditions based on Hamilton’s principle are obtained. To solve the governing equation of motion, the differential quadrature method (DQM) is used to obtain the critical buckling load for two edges simply supported
    (S-S) and simply supported-clamped (S-C) boundary conditions. The results of this research are compared with the obtained results by Murmu et al. that there is a good agreement between them. Finally, the effects of various parameters such as nonlocal Eringen’s parameter, slenderness ratio of nano beam, elastic foundation constants, electric field, temperature changes and material length scale parameter on the nonlocal critical buckling load of Timoshenko nano beam are illustrated. The results show that with increasing nonlocal parameter, slenderness ratio, electric field, and temperature changes, the critical buckling load decreases, while this results vice versa for elastic foundation constants and material length scale parameter. The critical buckling load for S-S boundary condition is lower than that of for S-C boundary condition.
    Keywords: Nonlinear buckling analysis, Boron nitride nonlocal Timoshenk nano beam, DQM, Modified couple stress theory, elastic foundation
  • Adel Bidzard, Mojtaba Mahzoon Page 253
    In the present paper, a two dimensional analytical solution for temperature, stress and displacement fields in a hollow cylinder is presented. An asymmetric and time dependent heat flux is exposed on the outer surface of the hollow cylinder. Moreover, the cylinder carries a fluid that transfers heat through convection on its inner surface. The separation of variable method to obtain temperature field is used. Also, stress distribution is taken by means of thermal stress function method. Afterwards, displacement components is obtained by means of stress-strain and strain-displacement relations. The cylinder is regarded as a model for the absorber tube of parabolic trough collector. Using the analytical solution together with the actual properties of the model in solar power plant in shiraz city, results are presented for a period of twelve hours from 06:00 AM until 06:00 PM. The analytical solution is employed to extract numerical results using MATLAB software package. The results are also validated with those given by FEM, conducted via ANSYS computer code. Finally, we are concluded that differences between the results of analytical solution and output of ANSYS computer code are in reason of infirmity of MATLAB software package to calculating the kelvin functions in high accuracy.
    Keywords: Analytical Solution, hollow cylinder, Asymmetric, time dependent
  • M.R. Hematiyan Page 261
    In this study, by an inverse method, which uses the Tikhonov regularization method, traction boundary conditions on the surface of a hyper-elastic material are determined. Displacements at several points on the surface of the body are measured and used to find the unknown stress parameters on a part of the problem boundary. The inverse analysis is carried out for Mooney-Rivlin and Ogden isotropic models. An example for identification of boundary conditions on a boundary part of a two dimensional domain with a relatively complicated geometry is presented to show the effectiveness of the proposed method. Effects of different parameters are studied in this example. The results for both hyper-elastic models show that the error of the solution decreases with increasing the number of measured data and decreasing the measurement error. Moreover, it is observed that the accuracy of the solution is decreased when the nonlinear behavior of the material is increased.
    Keywords: Hyper-elastic material, Inverse Analysis, Unknown boundary condition, Nonlinear
  • Ali Amarloo, Milad Keshavarz Page 269
    The main target of this study is identification of the constitutive model of a soft tissue. For such a purpose a robotic tactile device (Robo-Tac-BMI) was used for breast tissue examinations and stress versus strain was collected for every test point during loading and unloading processes. Utilizing accurate experimental dataset for mechanical modeling of the tissue in conjunction with an optimization algorithm provides a reliable constitutive model of tissue’s mechanical behavior. Eight major hyperelastic models were adapted to the stress-strain data to find the most compatible constitutive equation applicable to the soft tissue mechanical behavior. For this purpose, a new optimization algorithm called Imperialist Competitive Algorithm (ICA) which is based on social and political strategy was used. The novelty of the present study is producing a realistic mathematical model with high accuracy of the soft tissue based on experimental data. The achieved hyperelastic model can be used for prediction of mechanical behavior of the breast tissue in surgery simulation for assistance and educational purposes. Other application of this model is clustering of healthy and cancerous tissue which facilitates the surgeon’s task in the diagnosis procedure. This application also makes the diagnosis procedure almost independent of using imaging techniques or performing biopsies. This model is useful in distinguishing cases where the soft tissue has altered from normal situation like tumors and cancer attacks.
    Keywords: Soft tissue, Optimization, Imperialistic Competition Algorithm, Hyperelastic Constitutive Model, Artificial Tactile Sensing
  • Mahmoud Shakeri, Saman Mohammad Nabi, Sina Bahrami Page 279
    In this research the optimization of piezoelectric fibers in a functionally graded cylindrical panel with PFRC layers as sensor and actuator under dynamic load and electrical excitation with various types of supports including: simple, clamped and combination of free and clamped supports is provided. The main goal is to obtain the volume fraction of piezoelectric fibers in a PFRC layer so that the radial displacement of this layer across the circumferential direction is equal to that of piezoelectric layer. For the optimization, Genetic algorithms were used and in each case, the algorithm parameters are obtained by using Parameter Tuning method. In order to saving time and reducing the use of memory, Artificial Neural Networks are trained and employed. In the end, the results for the stresses and displacements of the panel with piezoelectric layers and the one with PFRC layers are presented and compared. The effect of support conditions and on the optimization process and the obtained volume fractions are examined. Results show that with the introduction of clamped supports, increment for maximum Von mises stress in the structure and the volume fraction of piezoelectric fibers can be seen.
    Keywords: FG Panel, PFRC, FEM, Genetic algorithms, Artificial Neural Networks
  • Tajbakhsh Navid Chakherlou, Mohammad Reza Aalami Page 291
    As the cracks and notches in structures may exist in various angles with respect to the loading direction, crack growth and final fracture occur under combined condition of loading i.e. mixed mode fracture condition. Therefore, studying factors that affect material’s fracture strength under mixed mode loading is important. In this study, In order to investigate the effect of bolt clamping force, resulting from torque tightening, on fracture strength, stress intensity factors and T-stress of a rectangular center cracked specimen under mixed mode I/II loading condition, experimental and numerical studies have been carried out. Fracture experiments were conducted on four types of polymethyl methacrylate (PMMA) specimens with crack length ratio a/w of 0.5. Complete range of mode mixities from pure mode I to pure mode II was created by placing the specimens in a modified Arcan fixture and their fracture strength under different loading directions were obtained using a static tensile machine. To give explanations for the obtained results from fracture tests by using mixed mode fracture theories, finite element simulations of the experimental tests were performed to compute mode I and mode II stress intensity factors and also T-stress. The results revealed that bolt clamping force has positive effect on fracture strength of the specimens in all loading directions. Also it was shown that bolt clamping force has a considerable effect on increasing T-stress values.
    Keywords: Mixed Mode Fracture, Stress Intensity Factor, T-stress, Bolt Clamping Force, Arcan Fixture
  • Mohammad Fadaee Page 299
    In this article, an analytical method is used to study surface and geometrical defect effects on free vibrations behavior of circular nanoplates. Due to production process and constrains conditions, nanoplates may be opposed to structural defect. Some of the defects can be modelled as an eccentric hole. Gurtin-Murdoch and thin plate theories are employed to model the eccentric circular nanoplate. In order to solve equation of motion, separation of variables method as well as additional theorem for the regular and modified of first and second kinds of Bessel functions are used. To validate the approach, present results are compared to those obtained by literature. Both of symmetric and antisymmetric vibration modes are analyzed. Some mode shapes are illustrated to make the better physical sense. Finally, effects of various geometrical and material properties on natural frequencies of the nanoplates are investigated. Also, effects of various boundary conditions as free, clamped and simply supported on the natural frequencies are investigated using a wide range of results. Results show that surface effects and eccentric circular defect play an important role in vibrational behavior of an eccentric circular nanoplate. It is observed that the free boundary condition has no more effect on the fundamental natural frequency.
    Keywords: Nanoplate, Surface effects, Eccentric hole, Natural frequency
  • R. Nazemnezhad Page 309
    In this study, surface effects on the free torsional vibration of nanobeams are investigated. To this end, equations of motion of nanobeams incorporating the surface effects are derived using the Hamilton’s principle and based on the surface elasticity theory. Then, equations of motion are analytically solved for three types of boundary conditions: clamped-clamped, clamped-free, and free-free, and associated mode shapes and natural frequencies are obtained. Nanobeams made of aluminum and silicon are selected as case studies. A detailed study is performed to examine the surface effects on the free torsional vibration of nanobeams for various nanobeam lengths, nanobeam radii, and mode numbers. In addition, influences of each of the surface parameters on torsional natural frequencies are separately investigated. The results show that influences of the surface effects on the free torsional vibration of nanobeams are completely different from those on the free transverse vibration of nanobeams. Results of the present study can be useful in design of nano-electro-mechanical systems like nano-bearings and rotary servomotors.
    Keywords: Nanobeam, Torsional vibration, Natural frequency, Surface effects
  • S. Razavi, A. Shooshtari Page 317
    In this paper, nonlinear free vibration of magneto-electro-elastic rectangular thin platebased on classical plate theory is investigated. The plate is supported by a nonlinear foundation and simply-supported boundary condition is assumed along all edges. The plate is considered in two forms; uniformly distributed one-layered plate and the functionally graded one. The plate is subjected to electric and magnetic potentials between top and bottom surfaces. Equations of motion of this smart plate are obtained by using classical plate theory along with the Gauss laws for electrostatics and magnetostatics. Then the partial differential equations has been converted to an ordinary differential equation using Galerkin method. The obtained nonlinear equation of motion is solved analytically by using multiple time scales method and an analytical relation for nonlinear natural frequency has been obtained. The accuracy of this relation has been validated by comparing the results of literature.Using this relation, the effects of several parameters like plate's dimension, foundation parameter and electric and magnetic potentials on the nonlinear response of the plate are studied.
    Keywords: Smart plate, magneto-electric coupling, classical plate theory, Lindstedt-Poincare method
  • Ramin Kamali Moghadam Page 325
    Dynamic instability and control of reentry capsules is one of interesting issues for researcher because of its complex flow structure and interaction of very parameters effects in unsteady flow. One of the main problems for reentry capsules is their dynamic instability in some velocities and environmental conditions. Thus, determination of dynamic stability criteria of this kind of capsules is one of key parameters of its design. In this paper firstly, 3D numerical simulation of unsteady flow is performed around a reentry capsule in forced pitching oscillation using slip mesh technique. After validation of the results and study of grid independency, effects of environmental parameters including the angle of attack, Mach number and frequency on the capsule dynamic stability are determined. For this aim, the results are captured by Fluent software and flow structure around the capsule are studied at different conditions. The longitude dynamic derivatives, which are needed for stability analyzing of a body in pitching oscillation, are calculated. Finally, effect of mentioned parameters on value of dynamic derivative is investigated. In the present study, variation range for the mean angle of attack is between 0 to 15 degree, for the Mach number is between 0.8 to 2 and for the frequency is between 10 to 40 hertz. Using the sliding mesh in simulation of pitching oscillation of the Muses-C capsule which decreases computational cost, study of multi-parameter on dynamic stability of this capsule and investigation of variation trend of dynamic stability in different conditions are some goles of this paper. Results of analysis of various parameters influence indicate that increasing of mean angle of attack from zero angle enhances dynamic stability. Furthermore, dynamic instability of the capsule is more critical at subsonic flow rather than supersonic flow. In addition, dynamic stability of Muses-C capsule increases by rising of oscillation frequency.
    Keywords: Parameter Study, Dynamic Stability, Reentry Vehicle, Forced Pitching Oscillation
  • Mirsaeed Safizadeh, Hadi Saeidi Page 341
    Rotary systems application in aerospace, power stations, automotive industries and many others is prevalent. Maintenance of rotating system based on traditional logics is very expensive in different industries. Therefore, intelligent fault detection of engineering systems, especially mechanical ones, is important and growing issues in the industries all around the world.
    In this research which done on power transmission system in tail gearbox of helicopter, an intelligent fault detection system for gear wear in tail gearbox of helicopter represented. For designing an intelligent testing system, an experimental set-up consisted of tail gearbox of helicopter with its related shafts and a real fix support condition designed and developed. Simulated fault on considered system is pinion wheel input wear, which was created in three stages¡ various conditions of gearbox in intact and damage state was studied .In designing this intelligent fault detection system time-domain signal analysis, discrete wavelet transform, Principal component analysis and automatic decision making techniques such as k nearest neighbor recognition method used.
    Keywords: Condition monitoring of helicopter tail gearbox, Gear wear's fault, Discrete wavelet transform (DWT), K nearest neighbor (KNN), Principal component analysis (PCA)
  • Hosniye Bordbari, Mohammad Bozorg, Mohammad Mahdi Jalili Bahabadi Page 351
    The aim of this research is to compute the allowable ranges of the uncertain parameters, affecting the torques and forces working on the tires of an articulated vehicle, to maintain stabilty. A seven-degree-of-freedom model of the vehicle is adopted, while it moves on a straight track. A nominal output feedback controller is designed for the model of the vehicle with nominal parameters, in order to attain acceptable performance in the presence of external disturbances.
    Due the multi-linear structure of the characteristic equation of the linearized model of the vehicle, the polynomial method is used to compute the stability margins for the uncertain parameters. The computed margins are verified by plotting the root-locus of the closed-loop poles of the system when the parameters are perturbed inside the computed margins. Also, a more realistic model of an articulated vehicle is built in the environment of ADAMS software to verify the computed stability margins. It is observed that the computed bounds of parameter perturbations are relatively exact and the perturbations out of the computed ranges result in instability.
    Keywords: Articultaed Vehicle, Robust Stability Margin, Multilinear Structure, Polynomial Method, Robust Control
  • Rasoul Akhgari, Ali Ghaffari, Eshagh Abbasi Page 363
    In this paper, the transient behavior of heavy duty gas turbines in the starting regime is analyzed and its characteristics are evaluated. Starting a gas turbine is quasi-transient process. So, the integral form of unsteady conservation equations and the ideal gas state equation are used in order to model the system. A new method is proposed to analyze the compressor performance of gas turbine during start-up condition. Compressor stages are grouped into three categories (front, middle, rear), which each of them have a different performance curve in low-speed. Also, the effects of the inter-stage bleed valves modulation are investigated. Finally, the dynamic behavior of a 160 MW MAPNA gas turbine is simulated during start-up condition. The simulation results are compared with the field data and a good agreement is between them. This research has shown the important rule of an exact estimation of start-up procedure (fuel, blow off valves, power of starter motor) for stable operation of compressor and, eventually, of the gas turbine.
    Keywords: Transient behavior, Modeling, start-up, Gas Turbine, bleed valve
  • Amir Shahmohammadi, Amir Hossein Abolmasoumi Page 371
    This paper presents a new method to improve the lane tracking performance and to create automatic lane keeping system for Active Front Steering (AFS) vehicles. To achieve full tracking and stabilize the lateral position of the vehicle, a new approach based on the Fast Terminal Sliding Mode Control (FTSMC) is proposed which is responsible for reducing the rate of convergence and getting finite-time tracking control. Moreover, it is shown that the proposed controller is robust against vehicle mass uncertainties and external disturbances. In this research, to design a lane keeping controller, a lateral dynamic model of vehicle is firstly extracted based on three-dimensional motion equations. To verify the effectiveness of our method, an especial configuration for virtual prototyping is utilized. The results taken from co-simulation of ADAMS CAR and MATLAB show the efficiency of the control method to track the desired patch and to guarantee the yaw stability under uncertain conditions.
    Keywords: Lane keeping system, Fast terminal sliding mode control, Lateral dynamic model
  • Reza Mohammadi, Milad Saeedifar, Mehdi Ahmadi Najafabadi, Hossein Hosseini Toudeshky Page 379
    Fiber-Reinforced Polymer (FRP) composites are an important category of advanced engineering materials. These materials are widely used in the industry due to their unique characteristics such as high specific strength and stiffness. In FRP composite materials, there are several failure mechanisms such as matrix cracking, fiber breakage, fiber/matrix debonding and delamination. Delamination is the most striking one. In this paper, mechanical and acoustic emission (AE) behaviors of delamination are investigated under the actual operation loading modes (i.e. mode I, mode II and the combination of these pure modes). The composite laminates have been fabricated with 14 layers of woven carbon/epoxy prepregs. DCB, ENF and MMB specimens were prepared according to ASTM D5528 and D6671 standards and subjected to the different loading modes. First, inter-laminar fracture toughness of the specimens is calculated using the represented methods in ASTM D5528 and ASTM D6671 standards. Then, fracture toughness of the specimens is determined using the AE-based methods. The results indicate that, the AE-based methods have good applicability to determine the fracture toughness of the composite materials.
    Keywords: delamination, Acoustic emission, Interlaminar fracture toughness, Carbon, Epoxy
  • E. Marzban Shirkharkolaee, M. Bakhshi, A. Gorji Page 387
    In this study the possibility of producing a part of tractor (tractor’s hood) with anisotropic low-carbon steel sheet, ST14, through hydroforming method has been investigated which was not possible through traditional deep-drawing method. It must be mentioned that this has been done both experimentally and through finite element simulation. Due to the shape of the work piece, two of them are placed beside each other to be formed through hydroforming process, then after producing they are cut into two separate halves. Because of the big size of the work piece, the smaller simulated scaled size has been used for doing the investigation. The simulation results were compared and validated to the experimental scaled work pieces. To reduce the production costs and increase the quality of manufactured pieces, the original dimensions of the blank optimized with sensitivity method at four stages. In addition, the influence of four pressure paths were examined on the quality of the produced pieces. The results show that through using optimal pressure paths and optimizing the shape of the sheet , the part can be produced with high quality and accuracy just in one stage.
    Keywords: tractor's hood, hydroforming, optimization of blank size, anisotropy
  • M. Honarpisheh, M. J. Abdolhoseini Page 401
    In this paper, the performance of electric hot incremental forming process is investigated on the Ti-6Al-4V sheet by FE simulation and experimental method. Ti-6Al-4V titanium alloy sheet has extensively used in aerospace industries. Therefore, forming of this lightweight alloy is very important. Ti-6AI-4V sheet has poor formability at the room temperature and can be well-formed in high temperature. In this paper, the geometrical shape of final part was a cone frustum that obtained from forming of rectangular sheet, and the effect of processing parameters, such as wall angle, step size and tool diameter, on the forming forces were investigated. The results demonstrated that the forming force are increased by increasing of step size and decreasing of tool diameter. Also, to form parts with larger wall angle, the required force is lower. The process was simulated in the ABAQUS software to investigate the process using finite element analysis. The modeling was performed using local heat on the sheet. It showed a good agreement between the experimental and numerical results of forming force and deference between both of them is about 5.7%.
    Keywords: Hot Incremental Forming, Ti-6Al-4V sheet, Forming Force, FE Simulation
  • Vali Alimirzaloo, Meysam Abdolahzade Gavgani, Siroos Ahmadi, Ali Donyavi Page 413
    Geometric defects of the roll forming process are affected by amount and situation of the strains distribution. In this work, simulation of the round section roll forming process has been implemented using the finite element method. Effective factors on the strain distribution have been investigated. Roller diameter, distance between the stations and line speed of the sheet as input parameters and maximum longitudinal strain and strain distribution uniformity of across the sheet was considered as the response functions. Design of experiments was conducted using the central composite design (CCD). They were executed by finite elemet method and then values were extracted for response functions. The effect of input parameters to the function response was investigated using the analysis of variance. The results of tests were indicated and discussed by the main and interactions effects diagrams. The results demonstrated that according to the analysis of variance and main effect diagrams, with increasing the distance of stations and roller diameter, the maximum longitudinal strain is reduced. According to the analysis of variance On the other hand, the line speed of sheet and roller diameter affecte on the transverse strain distribution, but variation domain is very low. Also distance between the stations has not efficient effect on the transverse strain distribution.
    Keywords: Roll forming FEM simulation Design of experiments Strain distribution
  • Majid Ghoreishi, Jaber Maleki Nejad, Ali Khorram Page 423
    In this paper, temperature distribution, melt flow and depth of heat affected zone (HAZ) in LASER welding of Ti6A14V Titanium alloy platen of 1.7 mm thickness have been studied. Due to high costs of practical LASER welding experiments, finite volume method was employed to predict the weld behavior on the specimen. Simulation is an superior method in finding optimized settings which reduces the costs as well. Fluid finite volume method and Open Foam software were employed in simulation. In order to verify the simulation results, experimental data obtained from weld geometry and temperature distribution were used. Buoyancy and Marangoni forces and boussinesq assumptions, were considered intently in simulation process. Moreover, thermodynamic properties were assumed independent of temperature and Gaussian heat source was employed for mechanical properties. Numerical results have good agreement with experimental results. The developed model can predict temperature distribution, melt flow in different parts of plate and melt penetration depth properly. This model can also be used for design and evaluation of welded parts.
    Keywords: Laser welding, Melt flow, Finite volume method, Temperature Distribution