فهرست مطالب

مهندسی مکانیک امیرکبیر - سال چهل و نهم شماره 4 (زمستان 1396)
  • سال چهل و نهم شماره 4 (زمستان 1396)
  • تاریخ انتشار: 1396/11/23
  • تعداد عناوین: 18
|
  • مقاله پژوهشی
  • سید مهدی نبوی *، امین زارعی صفحات 665-672
    در این مقاله حل بسته ی ضرایب شدت تنش در نقطه ی عمقی ترک نیم بیضوی محیطی واقع در سطح داخلی استوانه بدست آمده است. استوانه تحت فشار (داخلی و خارجی) و انتقال حرارت از نوع جابجائی اجباری با سیال است. جهت تحلیل، ابتدا تابع وزن نقطه ی عمقی برای ترک نیم بیضوی محیطی با استفاده از دو بار مرجع ارائه شده است. انتخاب بار مرجع به صورت بارگذاری یکنواخت و خطی افزایشی روی سطح ترک در نظر گرفته شده و به هر کدام یک منحنی که تابع نسبت منظر ترک و عمق نسبی آن است برازش شده است. سپس مساله حرارتی در حالت پایدار مورد بررسی قرار گرفته و ضرایب شدت تنش با استفاده از تابع وزن بدست آمده محاسبه شده است. اعتبارسنجی مدل ارائه شده در حالت خاص بارگذاری با نتایج سایر مقالات در حالات خاص بارگذاری مقایسه شده است که بیانگر دقت خوبی است. در ادامه اثرات نسبت منظر، عمق نسبی و نوع انتقال حرارت جابجایی روی ضرایب شدت تنش مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که ترک های کم عمق در برخی حالات بارگذاری و اشکال ترک نسبت به ترک های عمیق تر بحرانی تر هستند و حل حالت اعمال دما در سطح داخلی استوانه نسبت به حالت جابجائی اجباری محافظه کارانه تر است.
    کلیدواژگان: ترک نیم بیضوی محیطی، روش تابع وزن، ضریب شدت تنش، استوانه
  • هادی محمدی هویه*، مهدی صفری، عباس لقمان صفحات 673-684
    در این پژوهش تنش ها ، کرن شها ، آسیب خزشی و عمر باقیمانده استوانه جدار ضخیم چرخان، به کمک معادله ساختاری گستره تتا و پارامتر لارسن میلر بررس یشده است. بارگذاری شامل فشار داخل و خارج، گرادیان دما و اینرسی دورانی م یباشد. استفاده از روابط تنش-کرنش، کرنش-جابه جایی و تعادل منجر به دست یابی به معادله دیفرانسیلی مرتبه دوم و غیرهمگن شامل تر مهای کرنش خزشی برای جابه جایی شعاعی می گردد. با صفر قرار دادن مقادیر کرنش خزشی حل ترموالاستیک مساله در لحظه صفر حاصل می گردد. با درنظر گرفتن کرن شهای خزشی در معادله مذکور و مشت قگیری از آن نسبت به زمان، معادله دیفرانسیلی شامل تر مهای نرخ کرنش خزشی شعاعی و مماسی برای نرخ جابه جایی شعاعی به دست می آید. با ترکیب معادله ساختاری گستره تتا و روابط پراندتل - روس و جایگذاری به جای نرخ کرن شهای خزشی در معادله دیفرانسیل قبلی و حل عددی آن، نرخ جاب هجایی شعاعی و سپس تن شهای جاری در سرتاسر استوانه محاسبه می شود. سپس به کمک پارامتر لارسن میلر و با استفاده از مدل طراحی رابینسون تاریخچه آسیب خزشی و عمر باقیمانده در امتداد ضخامت استوانه به دست می آید. نتایج حاصله نشان داد که بیشترین آسیب خزشی در سطح داخلی و کمترین آن در سطح خارجی استوانه واقع میگردد.
    کلیدواژگان: آسیب خزشی، معادله گستره تتا، عمرباقیمانده، پارامتر لارسن میلر، استوانه چرخان
  • علی قدس بین جهرمی*، حسین حاتمی صفحات 685-696
    در این مقاله عملکرد لوله های فلزی مشبک تحت بارگذاری ضربه ای محوری ارائه شده است. از ورق های فلزی مشبک به صورت استوانه ای به عنوان جاذب انرژی استفاده شده است. ورق های فلزی جدار نازک مشبک نسبت به وزن کمی که دارند دارای ظرفیت جذب انرژی بالایی هستند. جهت سلولی ورق های فلزی مشبک بر روی رفتار لوله فلزی مشبک تاثیر زیادی می گذارد. در این مطالعه از ورق های فلزی با زاویه سلولی 0=α برای ایجاد لوله های فلزی مشبک به عنوان جاذب انرژی استفاده شده است. در این پژوهش، به منظور بررسی عملکرد لوله های فلزی مشبک در اثر فروریزش و دستیابی به جذب انرژی حداکثری، به مطالعه عددی تاثیر اندازه ی سطح مقطع و چند لایه کردن لوله های فلزی در رفتار جاذب انرژی پرداخته شده است. مطالعات عددی به وسیله نرم افزار المان محدود آباکوس انجام شده است. خروجی نرم افزار آباکوس به صورت نمودار نیرو جابه جایی نمایش داده شده است. در این پژوهش، بررسی عددی نوع فروریزش، نمودارهای نیرو-جابه جایی و پارامترهای موثر انجام شده است. از نتایج بدست آمده مشاهده شد که افزایش اندازه سطح مقطع و چند لایه کردن لوله های فلزی تاثیر قابل توجهی در نیروی لهیدگی بیشینه اولیه و ظرفیت جذب انرژی لوله های فلزی مشبک دارد و چند لایه کردن لوله های فلزی موجب بهبود بازده لهیدگی می شود.
    کلیدواژگان: لوله های فلزی مشبک، اجزا محدود، بارگذاری ضربه ای، اندازه سطح مقطع، چند لایه کردن لوله
  • ابوالفضل رسولی زاده شورکی، اصغر دشتی رحمت آبادی *، مهدی زارع مهرجردی صفحات 697-708
    تحلیل عملکرد یاتاقان های ژورنال روغنی با توجه به رشد روزافزون بکارگیری آنها به عنوان تکیه گاه قطعات دوار در طیف گسترده ای از ماشین های صنعتی از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. تنش های برشی و نیروهای اصطکاکی متناسب با سرعت لایه های روانکار در نقاط مختلف فضای لقی یاتاقان، زمینه تغییر شرایط دمایی را فراهم می آورند. عوامل مختلفی نظیر افزایش سرعت محور، کاهش پهنای فضای لقی و کوچکی ضرایب انتقال حرارت روانکار، محور و پوسته یاتاقان زمینه تشدید تغییرات دمایی روانکار را موجب می گردند. با توجه به اینکه در نظر گرفتن اثرهای حرارتی می تواند تاثیر قابل توجهی بر عملکرد استاتیکی یاتاقان های ژورنال داشته و نتایج را تا حد قابل توجهی به شرایط عملکرد واقعی نزدیک سازد از این رو در پژوهش حاضر تاثیر پارامترهای طراحی نظیر سرعت دوران محور و میزان پریلود یا غیرمدوری بر تغییرات دمایی و کیفیت توزیع فشار فیلم روانکار، قابلیت حمل بار و زاویه وضعی تعادلی روتور در فضای لقی یاتاقان های دو لب بررسی شده است. به همین منظور معادلات رینولدز، انرژی و انتقال حرارت بر اساس شرایط جریان روانکار، محور و یاتاقان با بکارگیری روش حل عددی درونیابی مشتق تعمیم یافته بازنویسی شده و مورد استفاده قرار گرفته اند. ارزیابی این معادلات امکان استخراج توزیع دما و فشار در فیلم سیال روانکار و تعیین تغییرات دمایی یاتاقان در هر گام تحلیل را فراهم می آورند. پس از طی مراحل تکرار، شرایط دمایی پایدار در نقاط مختلف فیلم روانکار، محور و پوسته یاتاقان برقرار می گردد. پارامترهای عملکرد یاتاقان با بکارگیری توزیع فشار حرارتی حاصل از حل معادله رینولدز با در نظر گرفتن شرایط دمایی و لزجت نهایی روانکار قابل محاسبه می باشند. مقایسه عملکرد یاتاقان های دو لب با در نظر گرفتن اثرهای دمایی و بدون آن از کاهش لزجت و تضعیف توزیع فشار ایجاد شده در روانکار و در پی آن کاهش بار قابل حمل توسط یاتاقان بویژه در سرعت های دورانی بالای روتور حکایت دارد. همچنین نتایج، کاهش اثرهای دمایی بر عملکرد یاتاقان های مورد ارزیابی با افزایش میزان غیرمدوری را نمایش می دهند.
    کلیدواژگان: یاتاقان ژورنال دو لب، تحلیل ترموهیدرودینامیکی، پیش بار، روانکار نیوتنی، روش GDQ
  • مهدی محمدی مهر*، سید امیر سجاد خدامی، مجتبی محرابی صفحات 709-720
    در این مقاله ارتعاشات آزاد میکروتیر تیموشنکوی جفت شده بر اساس نظریه تنش کوپل اصلاح شده بر بستر الاستیک تحت میدا نهای فیزیکی مختلف مورد بررسی قرار می گیرد. میکروتیرها از جنس پلیمر تقویت شده با نولوله های نیترید بور یا کربنی هستند. خواص مکانیکی استفاده شده و نحوه توزیع نانولوله ها براساس نتایج تجربی و رابطه تحلیلی ارائه شده اند. معادلات حاکم بر حرکت با استفاده از اصل همیلتون بدست می آیند. تاثیر عوامل مختلف شامل اثرات الکتریکی، مغناطیسی، ضریب مقیاس کوچک طول ماده و ضرایب فوندانسیون الاستیک روی بساند طبیعی میکروسازه بررسی می شود. نتایج حاصل از این مقاله نشان می دهد که اعمال میدا نهای فیزیکی مختلف، تاثیر بسیاری بر افزایش بسامد طبیعی بدون بعد دارد، به گونه ای که اگر هر دو میکروتیر به صورت نانولول ه های کربنی در نظر گرفته شوند، افزایش بسامد طبیعی نسبت به حالتی که هر دو میکروتیر به صورت نانولول ه های نیتریدبور باشند، بیشتر است. در حالی که اگر میکروتیرها به طور همزمان توسط نانوله های کربنی و نیتریدبور تقویت شوند، علی رغم افزایش بسامد طبیعی، تاثیر این نوع سازه نسبت به دو حالت دیگر کمتر است. همچنین نشان داده می شود که اثر بستر الاستیک از تاثیر سایر عوامل مورد بررسی از قبیل جنس و میدانهای فیزیکی بیشتر است.
    کلیدواژگان: تحلیل ارتعاشات میکروتیر تیموشنکو، میدان های فیزیکی مختلف، نظریه تنش کوپل اصلاح شده، شرایط مرزی مدار بسته، فوندانسیون الاستیک
  • مجید قدیری *، حامد صفرپور صفحات 721-730
    هدف از این پژوهش بررسی رفتار ارتعاشی یک نانو پوسته استوانه ای مدرج تابعی بر اساس تئوری تنش کوپل اصلاح شده می باشد. همچنین در اطراف این نانوپوسته بستر الاستیک پاسترناک در نظر گرفته شده است که در این مدل علاوه بر ثابت فنری نوع وینکلر، ثابت برشی نیز لحاظ شده است. علاوه بر این شرایط مرزی نانوپوسته در دو انتها به صورت تکیه گاه ساده فرض شده است. نانو پوسته استوانه ای درجه بندی شده تابعی، از ترکیب آلومینیوم-سرامیک ساخته شده است که کسر حجمی هر جزء و در نتیجه خصوصیات مکانیکی نانو پوسته استوانه ای بر مبنای قانون ساده توانی در راستای ضخامت تغییر می کند. معادلات حاکم بر حرکت و شرایط مرزی بر اساس تئوری برشی مرتبه اول و با استفاده از اصل هامیلتون، استخراج می شوند. روش حل نویر برای پیش بینی فرکانس های طبیعی نانو پوسته درجه بندی شده تابعی استفاده می شود. در نهایت تاثیر پارامترهایی مانند مقیاس طول ماده، شماره مد های فرکانسی محیطی، نسبت طول به شعاع پوسته استوانه ای، ضریب تصحیح برشی، شاخص توانی نسبت حجمی(N) و ضرایب بستر الاستیک وینکلر و پاسترناک بر فرکانس طبیعی نانو پوسته مدرج تابعی بحث خواهد شد. نوآوری این پژوهش در نظر گرفتن بستر الاستیک بر نانو پوسته استوانه ای مدرج تابعی با اعمال تئوری تنش کوپل اصلاح شده می باشد. تطابق بسیار خوب نتایج به دست آمده از شبیه سازی دینامیک مولکولی توسط پژوهشگران قبلی با نتایج پژوهش حاضر، بیانگر اهمیت این پژوهش است.
    کلیدواژگان: نانو پوسته استوانه ای، نظریه تنش کوپل اصلاح شده، ماده مدرج تابعی، بستر الاستیک
  • علی اصغر علیزاده، رمضانعلی جعفری تلوکلایی * صفحات 731-742
    در این مقاله، برای اولین بار تحلیل ارتعاشات تصادفی تیر متورق با درنظرگرفتن موقعیت قائم تورق و مدول یانگ به صورت پارامترهای تصادفی انجام شده است. در ابتدا تیر متورق به چهار تیر فرعی و سالم تقسیم شده است. سپس با معرفی یک المان تیر و براساس تئوری کلاسیک تیرها، انرژی های جنبشی و پتانسیل یک المان نمونه واقع شده در هر یک از تیرهای فرعی استخراج شده است. المان مرتبه بالای درنظرگرفته شده دارای سه گره شامل دو گره انتهایی و یک گره میانی بوده که هر گره دارای دو درجه آزادی خیز و شیب می باشند. با استفاده از انرژی های مذکور، ماتریس های سفتی و جرم هر المان بدست آمده اند. در ادامه با اسمبل کردن ماتریس های مذکور و با درنظرگرفتن شرایط پیوستگی برای المان های مجاور تورق، ماتریس های جرم و سفتی کل تیر بدست آمده است. در اعمال شرایط پیوستگی، خیز و شیب گره های واقع شده در مرز تورق با یکدیگر برابر قرار داده شده اند. در نهایت پس از اعمال شرایط مرزی، معادلات دیفرانسیل حاکم بر سیستم به شکل ماتریسی بدست آمده است. سپس با مدلسازی پارامترهای تصادفی به صورت میدان های تصادفی، معادله دیفرانسیل قطعی حاکم بر سیستم به یک معادله دیفرانسیل تصادفی تبدیل می شود. میدان های تصادفی پیوسته، توسط روش های گسسته سازی نقطه-وسط و میانگین موضعی گسسته می شوند. در پایان با بکارگیری روش شبیه سازی مونت کارلو در هر حلقه تکرار، هر معادله دیفرانسیل تصادفی به یک معادله دیفرانسیل قطعی تبدیل می شود. به منظور بررسی ارتعاشات آزاد، مساله ی مقدار ویژه برای بدست آوردن فرکانس ها و شکل مدهای سیستم حل می شود. در نتیجه با داشتن مقادیر ویژه سیستم، خواص آماری مربوط به مشخصات ارتعاشات آزاد تیر مانند میانگین، انحراف استانده و تابع چگالی احتمال بدست آمده و اثر پارامترهای مختلف تیر و تورق بر آن مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین جهت بررسی صحت روابط استخراج شده و نیز برنامه های کامپیوتری نوشته شده، فرکانس های قطعی تیر با نتایج دیگران مقایسه شده و انطباق بسیار مناسبی مشاهده شده است.
    کلیدواژگان: ارتعاشات اتفاقی، میدا نهای تصادفی، شبیه سازی مونت کارلو، تیر متورق، اجزا محدود
  • علیرضا شوشتری *، رامین منتشلو صفحات 743-758
    در این مقاله ارتعاشات آزاد غیرخطی ورق مستطیل شکل مدرج تابعی با خواص مگنتو-الکترو-الاستیک مورد بررسی قرار گرفته است. شرایط مرزی ساده برای کلیه لبه های ورق در نظر گرفته شده است. همچنین معادلات حرکت بر اساس تئوری برشی مرتبه سوم به دست آمده اند. در این مساله فرض شده است که سطوح بالا و پایین ورق تحت اختلاف پتانسیل های الکتریکی و مغناطیسی قرار دارند که با استفاده از قوانین گاوس برای حالت های الکترواستاتیک و مگنتواستاتیک، رفتار الکتریکی و مغناطیسی ورق مدل شده است. همچنین خواص مدرجی بودن تابعی ورق بر اساس تابع توانی در نظر گرفته شده است.پس از تعیین معادلات حرکت با استفاده از روش گلرکین معادلات دیفرانسیل جزئی حرکت به معادلات دیفرانسیل معمولی تبدیل شده است. سپس با استفاده از تئوری پرتوربیشن مساله حل شده است و رابطه ای تحلیلی برای فرکانس طبیعی، نسبت فرکانس غیرخطی به فرکانس طبیعی خطی به دست آمده اند. نتایج بدست آمده از روابط تحلیلی بدست آمده با نتایج بدست آمده از سایر منابع مرتبط صحه گذاری شده است و نشان میدهد مدل پیشنهادی دارای دقت بسیار خوبی می باشد. سپس با استفاده از نتایج موجود، تعدادی مثل عددی برای بررسی اثر پارامترهای مختلف بر روی رفتار ارتعاشی غیرخطی ورق های مدرج تابعی مگنتو-الکترو-الاستیک ارائه شده است.
    کلیدواژگان: ورق هوشمند مدرج تابعی، نظریه تغییر شکل برشی مرتبه سوم، قوانین گاوس، روش لیندشتات پوانکاره، ارتعاشات آزاد
  • کیوان ترابی *، حسن افشاری صفحات 759-772
    در این پژوهش تحلیل های لنگش و پایداری برای روتورهای ساخته شده از مواد مدرج تابعی تحت نیروی محوری و گشتاور پیچشی بررسی شده اند. روتور بر اساس تئوری تیر تیموشنکو و با در نظر گرفتن اثرات ژیروسکوپیک مدلسازی شده است. قطر روتور و خواص مکانیکی آن در راستای طولی به صورت پیوسته تغییر می کنند و در هر تکیه گاه آن دو فنر انتقالی و دو فنر پیچشی در نظر گرفته شده اند که قادر به مدلسازی تمامی شرایط مرزی می باشند. با استفاده از قوانین نیوتن معادلات حاکم و شرایط مرزی استخراج شده و با استفاده از روش عددی تفاضلات مربعی حل شده اند. پس از اثبات همگرایی و صحت تحلیل عددی ارائه شده، تاثیر پارامترهای مختلف مانند توان پروفیل، سرعت دورانی، مقدار و جهت نیروی محوری و گشتاور پیچشی بر روی فرکانس های پیشرو و پسرو روتور و پایداری آن بررسی شده اند. نتایج عددی نشان می دهند که افزایش توان در معادله ی تغییرات خواص، وجود نیروی محوری فشاری و گشتاور پیچشی منجر به کاهش تمامی فرکانس های پیشرو و پسرو و سرع تهای بحرانی روتور می گردند و اعمال نیروی محوری کششی نیز باعث افزایش تمامی فرکانس های پیشرو و پسرو وسرعت های بحرانی روتور می شود.
    کلیدواژگان: روتور با مقطع متغیر، لنگ زنی، مواد هدفمند، روش تفاضلات مربعی
  • رسول صفدریان، حسن مسلمی نایینی*، مهدی سلمانی تهرانی صفحات 773-784
    فرایند شک لدهی غلتکی سرد فرایندی است که در آن ورق با عبور از بین مجموعه ای از غلتک های دوار به پروفیلی با سطح مقطع مشخص تبدیل می شود. مقطع کلاهی شکل یکی از محصولات این فرایند است که در صنایع مختلف به خصوص صنعت خودروسازی کاربرد دارد. در این تحقیق به ارائه الگوی گل مناسب برای شکل دهی مقطع کلاهی شکل پرداخته می شود. مناسب بودن الگوی گل در فرایند شکل دهی غلتکی سرد از معیوب شدن محصولات این فرایند جلوگیری می کند. در این تحقیق الگوی گل مناسب با استفاده از شبیه سازی اجزای محدود با استفاده از نرم افزار آباکوس ارائه می شود. از کرنش طولی لبه محصول به عنوان معیاری برای سنجش کیفیت محصول استفاده می شود. برای صحت سنجی نتایج شبیه سازی ها، تعدادی آزمایش تجربی برای ایستگاه اول شکل دهی انجام شد و نتایج آن با نتایج شبیه سازی ها مقایسه شد. در آزمایش های تجربی تحقیق حاضر تاثیر افزایش زاویه شکل دهی بر روی عیب شمشیر یشدن یا همان کمانش طولی پروفیل بررسی شد. نتایج تجربی و شبیه سازی ضمن نزدیکی به یکدیگر نشان می دهند که با افزایش زاویه شکل دهی عیب شمشیری شدن افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: شکل دهی غلتکی سرد، مقطع کلاهی شکل، الگوی گل، کمانش طولی(شمشیری شدن)، کرنش طولی
  • حسین مروج بارزانی، محمدرضا آموزگار، حسین شاهوردی * صفحات 785-794
    در این مقاله مطالعه اثر زاویه پس گرایی بر ناپایداری دینامیکی بال هواپیما با الگوی سازهای منتج از معادلات هندسه دقیق کاملا ذاتی هدفگذاری شده است. با توجه به عدم وجود آثار زاویه پسگرایی در ساختار این معادلات، توسعه معادلات مذکور جهت انجام این تحلیل از جنبه های نوآوری مقاله حاضر به شمار می رود. معادلات هندسه دقیق کاملا ذاتی فقط شامل نیروها، گشتاورها، سرع تهای خطی و زاویه ای می شوند و در این معادلات تغییر مکانها و دوران ها به صورت صریح ظاهر نمی شوند. به همین دلیل از مزایای مهم این نوع معادلات، مدلسازی کامل و بدون فرض ساده کننده در تغییر شکلهای بزرگ، درجه غیرخطی کم و بنابراین پیچیدگی کمتر است. به منظور تعیین وضعیت ناپایداری سیستم آیروالاستیک مذکور، ابتدا معادلات غیرخطی حاکم به کمک روش تفاضلات محدود مرکزی گسسته و سپس حول حالت تعادل استاتیکی آن خطی سازی شده است. در نهایت با استفاده از حل مقادیر ویژه، پایداری سیستم به ازای سرعت ها و پارامترهای مختلف مورد بررسی واقع شده است. ارزیابی و دقت نتایج به دست آمده، از طریق مقایسه با نتایج موجود در پیشینه تحقیقات بررسی شده است. در انتها مشخص گردید که استفاده از معادلات هندسه دقیق کاملا ذاتی، ناپایداری بالهای دارای زاویه پسگرایی را با دقت خوبی شبیه سازی می کند.
    کلیدواژگان: ناپایداری دینامیکی، معادلات تیر هندسه دقیق کاملا ذاتی، بال دارای زاویه پس گرایی، سرعت فلاتر، آیرودینامیک ناپایای پیترز
  • مهدی فتحی، نعمت الله قهرمانی*، محمد علی شاهی آشتیانی، محسن فلاح، علی محمدی صفحات 795-804
    در این مقاله براساس وجود همسانی بین مفهوم کنترل پی شبین تعمیم یافته و مساله عمومی تخمین، دو فیلتر جدید با نامهای فیلتر پیش بین تعمیم یافته و فیلتر کالمن پیش بین تعمیم یافته برای سامانه های گسسته خطی توسعه یافته است. این فیلترها برخلاف ساختار پیچیده و مشکلات به کارگیری فیلترهای پیش بین موجود، روابط بسیار ساده ای داشته و پیاده سازی آنها به صورت برگشتی بسیار راحت خواهد بود. در فیلترهای توسعه داده شده، خطای مدل سامانه ماهیت مستقلی از نویز فرآیند دارد. با تعریف یک تابع هزینه و کمینه کردن آن نسبت به خطای مدل در هر قدم زمانی، خطای بهینه ای از مدل سامانه در دسترس خواهد بود که با جبران آن در مدل پی شبینی زمانی سامانه، دقت تخمین حال تها حتی با وجود نامعین ی های سامانه بهبود خواهد یافت. با اضافه شدن این سناریوی تخمین بهینه خطای مدل سامانه به فیلتر کالمن و بهسازی رابطه بهنگام سازی زمانی فیلتر کالمن توسط خطای مدل محاسبه شده، فیلتر مرکبی تولید میگردد که نوید بهبود عملکرد محسوسی را نسبت به فیلتر کالمن می دهد. عملکرد فیلترهای توسعه داده شده و میزان مقاومت آنها در برابر نامعین ی های سامانه در دو مثال عددی تحقیق شده و نتایج آنها با عملکرد فیلتر کالمن و فیلتر کالمن فراموش کار مورد مقایسه قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: فیلتر پیش بین، تخمین حالت، فیلتر کالمن، تخمین بهینه، عد مقطعیت
  • حامی تورجی زاده*، مهشاد کریمان، مهدی زمانیان، بهنام فیروزی صفحات 805-818
    این مقاله، به طراحی کنترل کننده بهینه برای میراسازی ارتعاشات یک مدل میکروسامانه تحت تحریک الکترواستاتیک غیرخطی می پردازد. هدف، استفاده از روش های ممکن برای کاهش فراجهش بیشینه و زمان نشست در مدل کنترلی ارائه شده می باشد. این مدل از یک میکرو صفحه تحت تحریک الکترواستاتیک که به صورت ┴ شکل به انتهای میکروتیر یک سر درگیر
    متصل شده، تشکیل شده است. نیروی الکترواستاتیک ناشی از اعمال ولتاژ الکتریکی بین میکروصفحه متصل به انتهای میکرو تیر و یک صفحه الکترود که مقابل آن قرار می گیرد، ایجاد می شود. در این مدل میکروتیر یک سر درگیر به صورت تیر پیوست های درنظرگرفته شده که از نظریه تیر اویلر برنولی پیروی می کند. مجموعه ┴ شکل متصل به انتهای تیر به صورت جسم صلب و نیروی الکترواستاتیک به صورت تابعی غیرخطی از جابه جایی و ولتاژ اعمالی بین میکروصفحه و الکترود مقابلش درنظرگرفته شده است. معادلات حرکت و شرایط مرزی آن با استفاده از قانون دوم نیوتن استخراج می شوند. جهت استخراج فضای حالت و کنترل حلقه بسته آن، معادلات با حل دقیق تبدیل به دو معادله دیفرانسیل معمولی گشته و حول نقطه کاری خط یسازی شده اند. معادلات حالت خطی شده توسط روش بهینه سازی تنظیم کننده خطی درجه دوم ( LQR ) به منظور کاهش مصرف انرژی و افزایش دقت بهینه سازی گشته اند. درنهایت میزان تاثیر و عملکرد روش های کنترلی ارائه شده با مقایسه با مدل حلقه باز مورد ارزیابی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: الکترواستاتیک، روش دقیق، کنترل بهینه، تیر اویلر - برنولی، سامانه الکترومکانیکال
  • محمد بیرانوند، حشمت الله حقیقت * صفحات 819-828
    در این مقاله، فرآیند اکستروژن لوله های دو فلزی با قالب مخروطی به روش کرانه بالایی و با استفاده از تابع جریان تحلیل شده است. دو فلز ابتدا به هم چسبیده نبوده و مدل تغییر شکل ارائه شده، به بررسی چسبیدن و اتصال دو فلز به هم در سطح مشترک بین آن ها در ناحیه تغییر شکل می پردازد. به این منظور، منطقه تغییر شکل به سه ناحیه تقسیم شده، برای هرناحیه یک میدان سرعت مجاز ارائه و براساس آن توان های داخلی، برشی، اصطکاکی و نیز توان کل تغییر شکل محاسبه شده اند. توان کل نسبت به شکل مرزهای سه ناحیه تغییر شکل و موقعیت نقطه اتصال دو فلز به هم، بهینه سازی شده و نیروی اکستروژن محاسبه شده است. نیروی اکستروژن به دست آمده از حل تحلیلی با نتایج آزمایش های انجام شده توسط دیگر محققان و همچنین با حل اجزا محدود (نرم افزار آباکوس) مقایسه شده که تطابق خوبی را نشان می دهند. در پایان اثر شرایط مختلف فرآیند شامل درصد کاهش سطح مقطع و نیم زاویه قالب بر نیروی اکستروژن و چسبندگی بین دو فلز بررسی شده اند.
    کلیدواژگان: اکستروژن، لوله دوفلزی، کرانه بالایی، تابع جریان، اجزا محدود
  • سهیل نوابی نژاد، عبدالرحمان جامی الاحمدی * صفحات 829-838
    فرآیند شکل دهی هیدروفرمینگ لوله به شدت به مسیر بارگذاری و یا نمودار فشار- جابه جایی محوری وابسته است. سه واماندگی متداول این فرآیندشامل؛ گلویی منجر به پارگی، کمانش و چروکیدگی از به کارگیری نامناسب مسیربار نتیجه می شوند. برای تعیین مسیر بارگذاری مناسب در جلوگیری از وقوع چروکیدگی، پیش گویی چروک به روش های مختلف تحلیلی، عددی انجام می شود. معیارهای رایج پیش گویی واماندگی چروک در شبیه سازی اجزا محدود، یکی معیار مشتق اول چروک است که از تغییرات شیب منحنی لوله، وقوع پدیده چروک را پیش گویی می کند. دوم، معیار طول به سطح است که به منظور تشخیص چروک زنده و چروک مرده پیشنهاد شده است که برخلاف معیار قبلی علاوه بر اطلاعات لوله، به اطلاعات شکل قالب نیز نیاز می-باشد. در این مقاله روش هندسی جدیدی به نام معیار مرکز حجم پیشنهاد شده است. براساس این معیار در قطعه چروک شده مراکز حجم قطعه فاقد چروک با قطعه چروک شده برابر نمی باشد. به منظور راستی آزمایی معیار معرفی شده، نتایج حاصل از چروکیدگی لوله در بادکردگی آزاد معیار جدید بانتایج معیارهای هندسی مورد استفاده رایج، و همچنین لوله هیدروفرم شده به شکل پیچیده تر با نتایج پژوهش منتشر شده ای، مقایسه شده اند. لذا در مسیرهای بار یکسان، در شبیه سازی اجزا محدود نتایج این معیار به-خوبی وقوع و شدت چروک را پیشگویی می کند.
    کلیدواژگان: هیدروفرمینگ لوله، چروکیدگی، روش هندسی، معیار مرکز حجم
  • ایمان معصومی دهقی، علیرضا فلاحی آرزودار *، ایرج ستاری فر صفحات 839-850
    تنش های پسماند جوشی یکی از مهم ترین مسائل در ایمنی و اطمینان سازه های حساس مانند اجزا راکتور های هسته ای می باشند. سطح داخلی مخازنی که از فولاد کربنی ساخته شده اند، به منظور جلوگیری از خوردگی ناشی از محیط خورنده به وسیله لایه ای از جنس فولاد زنگ نزن آستنیتی روکش دهی می شود. در این پژوهش یک صفحه فولادی از جنس فولاد کربنی A516-G70 به وسیله روش جوشکاری الکترود دستی، روکش دهی می شود. سپس این فرآیند مورد تحلیل المان محدود در نرم افزار آباکوس قرار گرفته و تنش های پسماند حاصل بررسی می گردد. به منظور صحه گذاری بر نتایج از روش کرنش سنجی سوراخ برای تعیین تنش های پسماند استفاده شده است. در نهایت تنش های پسماند درنمونه هایی که به صورت دو لایه و سه لایه روکش دهی شده اند، بررسی می شوند. با در نظر گیری منابع خطا در انجام آزمایش، نتایج دارای انطباق نسبتا مناسبی می باشند. نتایج حاکی از آن است که بیشترین مقدار تنش های پسماند در قسمت روکش، به صورت کششی و در حد تنش تسلیم فلز پایه است. همچنین با افزایش تعداد لایه در راستای ضخامت لایه روکش و صفحه فولادی، تنش های پسماند کاهش می یابند. این در حالی است که در سطح لایه روکش تنش ها تغییرات ناچیزی دارند و روی صفحه فولادی در مرز بین لایه روکش و صفحه، تنش های پسماند با افزایش تعداد لایه ها افزایش می یابند.
    کلیدواژگان: تنش پسماند، روکش دهی، اجزا محدود، روش سورا خکاری
  • امیر حق پرست، حمید گرجی*، محمد بخشی، قربان محمد علی نژاد صفحات 851-862
    تولید قطعات ورقی با مقطع مستطیلی با روش های کشش عمیق سنتی با مشکلات زیادی همراه است. عدم دوار بودن و اختلاف در طول و عرض، شکل دهی این قطعات را مشکل می سازد. در این مقاله، شکل دهی فنجان های مستطیلی در طی یک مرحله که امکان تولید آن با روش های سنتی و برای عمق و شعاع گوشه مورد نظر وجود نداشته است، با استفاده از روش کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی مورد بررسی قرار گرفت. در این پژوهش، پس از طراحی و ساخت قالب و شکل دهی قطعه مستطیلی، نتایج به دست آمده از شبیه-سازی با نتایج آزمایشگاهی مورد مقایسه و اعتباردهی قرار گرفت. به علاوه، اثر فشار شکل دهی روی توزیع ضخامت قطعه، مورد بررسی قرار گرفت. این نتیجه حاصل شد که با افزایش فشار شکل دهی تا حد بهینه، شکل پذیری و توزیع ضخامت بهبود می یابد. هم چنین، با هدف حذف ناحیه فلنجی و بهبود شکل پذیری، بهینه سازی ابعاد ورق اولیه با استفاده از آنالیز حساسیت انجام گردید و این نتیجه به-دست آمد که با بهینه سازی شکل ورق می توان ضمن بهبود توزیع ضخامت، دوربری نهایی را حذف و یک مرحله از تولید و در نتیجه، زمان و هزینه تولید را کاهش داد. در نهایت نشان داده شد که می توان با استفاده از ورق های اولیه بهینه، قطعه مستطیلی را در طی یک مرحله و به طور مطلوب شکل داد.
    کلیدواژگان: هیدروفرمینگ، قطعات مستطیلی، کشش عمیق هیدرودینامیکی، شبی هسازی اجزا محدود، بهین هسازی
  • حجت ثمری خلج، علی نیک بخت*، مجتبی صدیقی، سجاد شیخان صفحات 863-874
    استفاده روزافزون در صنایعی مانند هوافضا، اتومبیل و حمل و نقل، منجر به ساخت سازه ها و توسعه گستره ی تحقیقات در زمینه ساخت و تولید آلومینیوم و آلیاژهای آن شده است. از طرفی جوشکاری ذوبی آلومینیوم و آلیاژهای آن به دلیل مشکلاتی که در خصوصیات فیزیکی، حرارتی و متالورژیکی قطعه نهایی ایجاد می کند، یکی از موانع بر سر راه استفاده از آلومینیوم
    می باشد. جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی یک روش غیر ذوبی است که با تولید گرمای اصطکاکی و تغییر شکل پلاستیکی در موقعیت اتصال، مزیت هایی مانند اعوجاج پایین، فقدان عیوب مربوط به ذوب و استحکام اتصال بالا را دارا می باشد. در این مقاله، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی آلیاژ آلومینیوم AA7075-O در حالت لبه روی هم با هدف مطالعه استحکام برشی ناحیه جوش به روش المان محدود توسط دو نرم افزار دفرم و آباکوس به صورت متوالی شبیه سازی شده و به صورت تجربی نیز مورد بررسی قرار گرفته است. در بررسی استحکام برشی میزان اختلاف شبیه سازی با آزمون تجربی % 14 - 15 اندازه گیری شده که نشان دهنده دقت مناسب شبیه-سازی المان محدود فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی است. همچنین، نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که بیشینه تنش برشی ناحیه اتصال برابر 165Mpa است که در سرعت دورانی 1250rpm ، سرعت خطی 50mm/min و زاویه انحراف 3 حاصل می گردد
    کلیدواژگان: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، شبیه سازی اجزا محدود، استحکام برشی
|
  • S. M. Nabavi *, A. Zareei Pages 665-672
    In this paper, the closed-form stress intensity factors are calculated at the deepest point of a circumferential semi-elliptical crack located at the inner surface of a cylinder. The cylinder is subjected to pressure (internal and external) and the inner surface of the cylinder is subjected to convection cooling. To solve the problem, initially, a weight function is derived for the deepest point of the circumferential semi-elliptical crack using two reference loads. Then, the steady state solution of the thermoelasticity problem is derived and, finally, the stress intensity factors are extracted using the weight function method. For some special cases of loading, the results of the present theory are compared with available solutions in the literature indicating an acceptable agreement. Moreover, the effects of crack relative depth and aspect ratio and heat transfer type on the thermal stress intensity factors are studied. The extracted results demonstrate that for some cases of loading and crack geometry, shallow cracks are more critical than deep ones and the solution of conduction heat transfer is more conservative than the forced convection one.
    Keywords: Circumferential semi-elliptical crack, Weight function method, Stress intensity factor, Cylinder
  • H. Mohammadi Hooyeh *, M. Safari, A. Loghman Pages 673-684
    In this work, stresses, strains, creep damage and remnant life for rotating thick walled hollow cylinder made of alloy steel using the theta projection concept and Larson miller parameter are investigated. Loading is composed of internal and external pressure, a distributed temperature field and a centrifugal body force. Using stress-strain, strain-displacement and equilibrium relations a second-order non-homogenous differential equation containing creep strains for radial displacement is obtained. With ignoring amounts of creep strains, thermo-elastic solution of constitutive equation at zero time is achieved. With considered creep strains in mentioned differential equation and differentiating with respect to a time, a differential equation consist of radial and circumferential creep strain rates for radial displacement rate is obtained. By combining theta projection model and Prandtle-Reuss relations and substituting instead strain rates in last differential equation and then numerically solving that, radial displacement rate and stresses are calculated. Using Larson effective stress at each point and Miller parameter and Rabinson's rule, creep damage and remnant life redistributions along the thickness of cylinder are achieved. It has been found that maximum and minimum creep damage is occurred at inner and outer surfaces of cylinder respectively.Also remaining life at outer surface is more than inner surface.
    Keywords: creep damage, theta projection, remnant life, Larson Miller parameter, rotating cylinder
  • A. Ghodsbin Jahromi *, Hossein Hatami Pages 685-696
    In this paper, the performance of the Expanded Metal Tube absorbers under axis impact loading was investigated. A cylindrical expanded metal sheets is used as an energy absorber. Thin-walled expanded metal sheets, despite their low weight, have high energy absorption capacity. The cellular direction of expanded metal sheets will have a large impact on the absorber behavior. In this study, a sheet with angle α=0 is used to create a cylindrical Expanded Metal Tube absorber. In this study, to evaluate the performance of energy absorption caused by the collapse and to achieve maximum energy absorption, a numerical study of the effect of the cross-section size and making the absorber a multi-layer one on the energy absorption behavior has been discussed. Numerical studies have been performed by the ABAQUS Finite Element Method software. The output of ABAQUS software is displayed in form of the force-displacement diagram. In this study, numerical investigation of collapse, force-displacement and the effective parameters have been carried out. From the results obtained, it was observed that increasing the size of the cross-section and making the absorber multi-layer , will have a significant effect on the initial maximum crushing force and energy absorption capacity and making the absorber a multi-layer improves the crushing efficiency.
    Keywords: Expanded metal tube absorbers, Finite element, Impact loading, Cross section size, Multi-layer tube
  • A. Rasoolizadeh Shooroki, A. Dashti Rahmatabadi *, M. Zare Mehrjardi Pages 697-708
    Due to the growing use of oil journal bearings, as an effective support for the rotating parts of industrial machines, analysis of their performance is of importance. The shear stresses and the frictional forces, proportional to the speed of the lubricant layers in different points of the bearing clearance space, causes variation in the temperature of the lubricant, journal and bearing shell. However the bearing design parameters also have effects on the lubricant temperature. So, in the present work, the effects of design parameters such as the journal speed and the preload factor of the noncircular lobe journal bearing on the temperature variations which result in variation of the pressure distribution of the lubricant as well as changes in the load carrying capacity and attitude angle of the noncircular two lobe journal bearings are investigated. Then the bearing performance parameters are calculated using the final thermal pressure distribution of lubricant. Comparing the performance of two lobe bearings, with the thermal effects and without them, shows that the lubricant viscosity and the pressure distribution in the bearings decreases by increasing the rotational velocity of the journal. Also the results indicate that the effects of lubricant temperature changes on the bearing performance decreases by increasing the amount of the bearing preload.
    Keywords: Two lobe journal bearings, Thermo-hydrodynamic analysis, Preload, Newtonian lubricant, GDQ method
  • M. Mohammadimehr *, A.S. Khoddami, M. Mehrabi Pages 709-720
    In this article, free vibration analysis of double-bonded Timoshenko micro beams rested in an elastic foundation under various physical fields is investigated based on modified couple stress theory. Properties and distribution of carbon and boron nitride nanotubes are used based on experimental and analytical equations, which They have a lower error and do not use in other studies. The governing equations of motions are derived based on Hamilton’s principle. The effects of various parameters such as electric field, magnetic field, material length scale parameter and elastic foundation modulus on the natural frequency of the micro structures are studied. The results of this work show that different physical fields on the microbeams have more influence on the dimensionless natural frequencies, so the effect of the CNTs on the natural frequencies for micro beams is more than the BNNTs. Moreover, if the double-bonded micro beams are considered simultaneously as CNT and BNNT, the increase of natural frequency is less than when two micro-beams become only as CNT or BNNT. Also, it is shown that the effect of elastic foundation is more important than the electric and magnetic fields as well as material length scale parameter on the natural frequency of microbeams.
    Keywords: Vibration analysis of Timoshenko micro beam, Various multi physical fields, Modified couple stress theory, Closed circuit boundary condition, Elastic foundation
  • M. Ghadiri*, H. Safarpour Pages 721-730
    In this article, free vibration analysis of functionally graded cylindrical nanoshell on the basis of the modified couple stress theory is investigated. The nanoshell is embedded in an elastic Pasternak medium, which is obtained by adding a shear layer to the Winkler model. In addition, the boundary conditions at two ends of cylindrical nanoshell are simply supported. It is assumed that the functionally graded cylindrical nanoshell, is made of aluminum and ceramic, follows the volume fraction definition and law of mixtures, and its properties change as a power function through its thickness. Governing equations and boundary conditions are obtained by applying the Hamilton’s principle and are based on first-order shear deformation. Navier solution is used for predicting the natural frequencies of functionally graded cylindrical nanoshell. Finally, the effect of parameters such as material length scale, circumferential wave number, the length to radius ratio, shear correction factor, power low index and elastic foundation coefficients of Winkler and Pasternak on natural frequency of functionally graded cylindrical nanoshell are identified. The results show, there is a very good agreement between the results of molecular dynamics simulations by previous researchers with the results of this study.
    Keywords: Cylindrical nanoshell, Modified couple stress theory, Hamilton's principle, Functionally graded material, Elastic foundation
  • A.A. Alizadeh, R.-A. Jafari-Talookolaei * Pages 731-742
    In this article, the random vibration analysis of a delaminated beam is performed for the first time by considering the thicknesswise location of the delamination and the Young’s modulus as the stochastic parameters. First, the delaminated beam is divided into four intact sub-beams. Then by introducing a beam element and based on the beam’s classical theory, the kinetic and potential energies of each sub-beam are derived. The considered higher order element has three nodes, one at each end and one at the midpoint and each node has two degrees of freedom, namely, deflection and slope. Using the mentioned energies, the stiffness and mass matrixes of the element are obtained. Next, by assembling the above stated matrices and considering the continuity conditions for adjoining elements at the delamination boundaries, the total stiffness and mass matrices are obtained. In employing the continuity conditions, the deflection and slope of these elements are taken to be equal. At the end, by applying the boundary conditions the governing differential equations of motion are obtained in matrix form. Then by modeling the stochastic parameters as random fields, the governing deterministic differential equation of the system is transformed into a stochastic differential equation. The continuous random fields are discretized by mid-point and local average discretization methods. Finally using the Monte Carlo simulation method in each iteration loop, each stochastic differential equation is transformed into a deterministic differential equation. For free vibration analysis, the eigenvalue problem is solved to investigate the frequencies and mode shapes of the system. Consequently, having the eigenpairs of the system, the statistical properties of free vibration characteristics of the beam such as expected values, standard deviations and probability density functions are obtained and the effect of different parameters of the beam and delamination are studied. Also in order to verify the obtained equations and the written computer programs, the deterministic frequencies of the beam are compared with other results and very good agreement is observed.
    Keywords: Random vibration, Random fields, Monte Carlo Simulation, Delaminated beam, Finite element
  • A. Shooshtari *, R. Mantashloo Pages 743-758
    In this paper, linear and nonlinear free vibration of one functionally graded magnetoelectro- elastic rectangular plate is studied. The boundary conditions in all side of plate have been considered as simply supported. Also the equations of motions have been derived calculation the kinetic energy and potential energy based on the third order shear deformation theory using Hamilton principle. Considering the top surface of the plate as an pizeomagnetic material and the bottom surface as a piezoelectric material, the bottom and upper surfaces of the plate are subjected to electric and magnetic potentials. The electric and magnetic behaviors of the plate are modeled by using Gauss’s laws. Then, the equations of motions have been transformed from partial differential equations to ordinary differential equations by using Galerkin Method. Then, Using Lindeshtot- Poincare method a closed form expression for linear and nonlinear natural frequency has been obtained. for validation of the proposed model, some numerical examples have been presented and comparisons between the obtained results with the results in literature have been down. It is shown that good agreement exist between obtained results and previous works. Then, to study the effects of several parameters on the nonlinear vibration response of functionally graded magneto-electro-elastic rectangular plates
    Keywords: Functionally graded smart plate, Third order shear deformation theory, Gauss's laws, perturbation method, Free vibration
  • K. Torabi *, H. Afshari Pages 759-772
    In this paper, whirling and stability analyses of a rotor made of functionally graded materials are investigated. The rotor is modeled based on Timoshenko beam theory and gyroscopic effects are considered. Diameter and mechanical properties of the rotor are considered to be variable in longitudinal direction and the rotor is considered to be subjected to axial load and torsional torque. In order to generalization of the modeling of bearings, each of them is replaced with foursprings; two translational and two rotational acting on two perpendicular directions. Using Newton’s second law, the set of governing equations and external boundary conditions are derived and solved numerically using differential quadrature method (DQM). Convergence and accuracy of the presented solution are confirmed and effect of various parameters including power index, angular velocity ofspin, value and sign of applied axial load and torsional torque on the forward and backward frequencies and stability of the rotor are investigated. Numerical results show that all forward and backward frequencies and therefore critical speeds decrease by increase in power law, applying axial pressure load and torsional torque and increase by applying axial tension force.
    Keywords: Non-uniform rotor, Whirling, Functionally graded materials, Differential quadrature method
  • R. Safdarian, H. Moslemi Naeini *, M. Salmani Tehrani Pages 773-784
    Cold roll forming process is a process that a strip passes through a collection of rotary rolls to be converted to a desired profile. Hat channel section is one of the roll forming products that has many applications in various industries especially in automotive industry. In the present study proper flower pattern for production of hat channel section is determined. Proper flower pattern in the cold roll forming process can prevent some defects such as bowing and wrinkling. Flower pattern of hat channel section was predicted by ABAQUS 3D simulation. Longitudinal strain is one of the results of simulation which was used as a criterion for product quality evaluation. Results of simulations were verified by experimental tests for first forming stand of hat channel section which were done in the present study. In the experimental part of present study, effect of roll angle was investigated on the bow defect of product. Experimental and numerical results of this study have a good agreement. Numerical and experimental of this study showed that bow defect increases by increasing bending angle.
    Keywords: Cold Roll Forming, Hat Channel Section, Flower Pattern, Bow, Longitudinal Strain
  • H. Moravej Barzani, M. Amoozgar, H. Shahverdi * Pages 785-794
    In this paper, the dynamic instability of swept wings by using the geometrically exact fully intrinsic beam equations is investigated. Due to the lack of existence of sweep angle effects in the aeroelastic formulation of these equations, this study is aimed to add the effect of sweep angle to the aforementioned formulation and this is one of the aspects of innovation in this paper. The fully intrinsic equations involve only moments, forces, velocity and angular velocity, and in these equations, the displacements and rotations will not appear explicitly. For this reason, the important advantages of these equations are complete modeling without any simplifying assumptions in large deformations, low-order nonlinearities and thus less complexity. In order to determine the stability of the wing, first the resultant non-linear partial differential equations are discretized by using the central finite difference method, and then linearized about the static equilibrium. Afterward, using the eigenvalueanalysis of linearized equations, the stability of the system versus different parameters is evaluated. The obtained results are compared with those available in the literature, and good agreement is observed. Finally, it is observed that by using the fully intrinsic equations, the instability of the swept wings can be determined accurately.
    Keywords: Dynamic instability, fully intrinsic beam equations, Swept wing, Flutter speed, Peters unsteady aerodynamic
  • M. Fathi, N. Ghahramani *, M.A. Shahi Ashtiani, M. Fallah, A. Mohammadi Pages 795-804
    In this paper, based on the duality between the predictive control and general estimation problem, two new predictive filters, named generalized predictive filter and generalized predictive Kalman filter, are developed. The major advantage of the new filters over the existing predictive filters are that their structure are very simple and their application as a recursive filter is not complicated. Unlike the Kalman filter, these proposed predictive filters assume that process noise and model error are not equivalent and there are no limitations about the form of model error so that this model error can appear in a nonlinear form or even a colored noise. By minimizing a quadratic cost function consisting of a measurement residual term and a model error term respect to the process model error, the optimal model error is determined. Compensation of this model error in the time update state model provides accurate estimates even in the presence of dynamic uncertainty. Combination of Kalman filter and generalized predictive filter improves the performance and robustness of Karman filter. The validity of the suggested filters is illustrated by a numerical example and their performance and robustness are compared with those of KF and the fading Kalman filter.
    Keywords: Generalized Predictive Filter, State Estimation, Kalman Filter, Optimal estimation, Uncertainty
  • H. Tourajizadeh *, M. Kariman, M. Zamanian, B. Firouzi Pages 805-818
    An optimal control is designed for damping the unwanted vibrations of an electrostatically actuated micro-system. The goal is using feasible methods to decrease the settling time and overshoot of the response. This configuration consists of an electro-statically actuated micro-plate attached to the end of a micro-cantilever. The DC voltage is applied between the micro-plate and the opposite electrode micro-plate. This DC voltage causes an electrostatic force. In this model micro cantilever is considered as a continuous medium for which Euler-Bernoulli beam theory can be implemented. The plate is considered as a rigid body, and the electrostatic force is a nonlinear function of the displacement and the applied voltage underneath the micro-plate. The equation of motion is derived using Newton’s second law. In order to extract the corresponding state space and control the system in a closed loop way, exact method is used to reduce related partial differential equation of the systems into a set of two ordinary differential equations and the resultant state space is linearized about the operating point. The linearized state space is then optimized using the linear-quadrant regulator. Efficiency and applicability of the mentioned controller is investigated using comparative analyzing method.
    Keywords: Optimal control, Electrostatic, Exact method, Euler-Bernoulli beam, Micro electromechanical systems
  • M. Beyranvand, H. Haghighat * Pages 819-828
    In this paper, bimetal tubes extrusion process through conical dies has been analyzed by upper bound method using stream functions. The bimetal tube is in un-bonded conditions initially and the proposed deformation model, investigates the bonding at the interface of two metals in the deformation zone. For this propose, the deformation region has been divided into three deformation zones where the position of the start point of bonding at the interface of two metals is determined. For each deformation zone, an admissible velocity field has been proposed and the internal power, shear and frictional powers and the total power have been calculated. The total power, which is expressed by deformation zone boundaries and the position of the start point of bonding, is optimized and the extrusion force has been calculated. Analytical results are compared with the results given by experimental data of other researchers and also by finite element method that show a good agreement. Finally the effect of various extrusion conditions such as reduction in area and semi die angle upon the extrusion force and the position of the bonding start point at the interface have been investigated.
    Keywords: Extrusion, Bimetal tube, Upper bound, Stream function, Finite element
  • S. Navabi Nezhad, A. Jaamialahmadi * Pages 829-838
    One of the most common non-traditional forming process, is the tube hydroforming, which is widely used for to form various tubular parts. To produce final product without any failure, tube hydroforming process is strictly dependent on load path, internal pressure-axial feed. Major modes of failure which may be occur in tube hydroforming process are necking, bursting, buckling and wrinkling. Predicting and preventing each of these failures are very important and leads to defects-free products. In this study, geometrical criteria for detecting wrinkling in numerical methods such as finite element analysis are reviewed. This type of identifying the wrinkling can be pointed out such as the first derivative or geometric slope and length to area indices criteria. In this paper, a new geometric method as a center of volume is introduced. In this case, the center of volume of wrinkled part is not equal with the wrinkled-free one. In order to verify, the results of this new criterion were compared with the results of previous measures and experimental tests in published articles.
    Keywords: Tube hydroforming, Wrinkling, Geometrical method, Center of volume criterion
  • E. Masoumi Dehaghi, A. Fallahi Arezoodar *, I. Sattarifar Pages 839-850
    Weld residual stress is one of the most sensitive issues in the safety and reliability of structures such as nuclear reactor components. In order to prevent the corrosion caused by corrosive environments, the inner surface of containers made of carbon steel, is cladded in a layer of austenitic stainless steel. In this study, a steel plate of carbon steel A516-G70, will be cladded by the shielded metal arc welding method. In order to validate the results, hole drilling method is used to determine residual stresses. Finally, the residual stresses in samples with two and three layer cladding are examined. By giving the sources of error in testing, the results have a relatively good compliance. The results indicate that, the maximum amount of residual stresses in the clad layer, are tensile and in the stress limit, it is in submission of base metal and cladding layer. Also, by increasing the number of layers in the cladding layer thickness and steel plate, residual stresses are reduced. However, at the surface of the cladding layer stresses have inconsiderable changes. And on the border between the cladding layer and the plate, residual stress increases by increasing the number of layers.
    Keywords: Residual Stresses, Cladding, Finite element, Hole Drilling Method
  • A. Haghparast, H. Gorji *, M. Bakhshi, G.M. Alinejad Pages 851-862
    Production of rectangular sheet parts by traditional deep drawing methods is associated with many problems. The absence of axisymmetry and the difference between the length and width of the part makes the forming of these products difficult. In this paper, forming of rectangular cups in a single step which is not possible by traditional methods for the desired depth and corner radius, has been examined by hydrodynamic deep drawing process with radial pressure. In this research, after designing and manufacturing of die and forming of rectangular parts, the obtained results from simulation were compared and verified by those of experiments. Moreover, the effect of forming pressure on thickness distribution has been investigated. The study illustrated that increasing forming pressure up to an optimum value improves formability and thickness distribution. In addition, in order to remove flange area and to improve formability, optimization of the sheet dimensions has been performed using sensitivity analysis. It was concluded that optimizing the blank shape can improve thickness distribution, eliminate final flange trimming and decrease one stage of manufacturing, resulting in decreasing production time and cost. Finally, it was illustrated that it is possible to adequately form rectangular cups in one stage using optimized blanks.
    Keywords: Hydroforming, Rectangular cups, hydrodynamic deep drawing, Finite element simulation, Optimization
  • H. Samarikhalaj, A. Nikbakht *, M. Sadighi, S. Sheikhan Pages 863-874
    Creating melt joints in aluminum is an obstacle in introducing this metal into structures. This is due to the fact that fusion welding methods of aluminum leaves mechanical and metallurgical defects in the final produced parts. Friction stir welding is a non-melting replacement fabrication method, which creates welded joints from a semi-solid material state. In this paper, friction stir lap welding of 7075 aluminum alloy is studied both numerically and experimentally with the aim of investigating the shear strength of the welded joint. The shear strength which is calculated by the simulation is maximum 14 to 15 % lower to the acquired experimental results, which shows that the simulation process can appropriately be utilized to predict the shear strength of the welded joints for different cases. In addition, the results show that the maximum shear strength is equal to 165 Mpa which is obtained for a case in which the rotational speed is 1250 rpm, the linear speed is 50 mm/min and the tilt angle is set to 3˚.
    Keywords: Friction stir lap welding, Finite elements method, Shear strength