فهرست مطالب

مدل سازی در مهندسی - پیاپی 52 (بهار 1397)
  • پیاپی 52 (بهار 1397)
  • تاریخ انتشار: 1397/03/30
  • تعداد عناوین: 32
|
  • فرزانه معماریان *، عبدالحسین فریدون، مرتضی قربانزاده آهنگری صفحات 1-13
    مدول یانگ ترکیب پلی یورتان ترموپلاستیک و آکریلونیتریل بوتادین استایرن با درصد وزنی های مختلف محاسبه شد. مقایسه و ارزیابی بین نتایج تجربی و پیش بینی های تئوری بر اساس مدل های مختلف میکرومکانیک برای مدول یانگ بر اساس هر دو مورفولوژی قطره / ماتریس و هردوفاز پیوسته ارائه شده است. هر دومدل دوبعدی (موازی، سری، ماکسول، هالپین تسای، تاکایاناگی ، دیویس و کران-پاتل) و سه بعدی (کلاریک، برنتسن و نیجهوف) برای پیش بینی مدول یانگ ترکیب پلیمری انتخاب شدند. در این کار بر اثر درصد وزنی ترکیب بر مورفولوژی و خواص مکانیکی تاکید شده است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان داد که با حضور کمتر از 20 درصد وزنی آکریلونیتریل بوتادین استایرن در ماتریس پلی یورتان مورفولوژی قطره ماتریس به وجود می آید ولی در درصد وزنی 30 درصد ذرات آکریلونیتریل بوتادین استایرن به صورت بیضوی کشیده شده در ماتریس پخش شدند و وارونگی فاز اتفاق افتاد. در ترکیبات 5، 10 و 20 درصد وزنی آکریلونیتریل بوتادین استایرن، که ذرات فاز پراکنده به صورت قطرات کاملا یکنواخت در ماتریس پلی یورتان پخش شدند، مدل تاکایاناگی موازی و مدل سری اجزا موازی برنتسن با دقت خوبی توانستند مدول را پیش بینی کنند. درصد وزنی 30 درصد که پدیده وارونگی فاز مشاهده شد و ترکیب تقریبا به صورت هر دو فاز پیوسته بود، مدل های کران و پاتل، سری نیجهف و کلاریک که بر پایه مورفولوژی هر دو فاز پیوسته اند، از دقت بالایی برخوردار بودند.
    کلیدواژگان: پلی یورتان، آکریلونیتریل بوتادین استایرن، مدل های میکرومکانیک، مدول یانگ، پلیمر ترکیبی
  • فریدون رجبی نسب، وحید عابدینی *، محمد جعفر حداد صفحات 15-26
    در این مقاله به مطالعه تجربی اثر جنس ابزار و سرعت دورانی قطعه کار در ماشین کاری تخلیه الکتریکی نیمه خشک پرداخته شده است. بدین منظور از 3 سطح سرعت دورانی قطعه کار و جریان تخلیه الکتریکی برای بررسی نرخ براده برداری، نرخ سایش ابزار و زبری سطح قطعه کار استفاده شده است. پس از انجام آزمایشات و تعیین سرعت مناسب، برای مشاهده بهتر اثر سرعت انتخابی، مقایسه ای بین ماشین کاری تخلیه الکتریکی نیمه خشک قطعه کار ثابت با ماشین کاری تخلیه الکتریکی نیمه خشک قطعه کار دوار صورت گرفت. در نهایت کار، جهت بررسی اثر دی الکتریک، مقایسه ای بین ماشین کاری تخلیه الکتریکی نیمه خشک قطعه کار ثابت با گاز دی اکسید کربن (CO2) و ماشین کاری تخلیه الکتریکی غوطه وری در نفت سفید انجام شد. نتایج نشان می دهد که سرعت دورانی 600 دور بر دقیقه باعث افزایش نرخ براده برداری، نرخ سایش ابزار و کاهش زبری سطح قطعه کار شده است. علاوه بر این، مقایسه بین ماشین کاری دوار و ثابت نشان می دهد که ماشین کاری در شرایط دوران قطعه کار بازده بالاتری دارد. ابزار مسی به دلیل مقاومت الکتریکی پایین، بیشترین نرخ براده برداری و با افزایش جریان تخلیه الکتریکی، بیشترین نرخ سایش را نسبت به سایر ابزارهای مورد آزمایش دارد. همچنین میزان زبری سطح قطعه کار در حالت ماشین کاری نیمه خشک قطعه کار ثابت با گاز CO2 کمتر از غوطه وری در نفت سفید می باشد.
    کلیدواژگان: ماشین کاری تخلیه الکتریکی نیمه خشک، نرخ براده برداری، نرخ سایش ابزار، قطعه کار دوار
  • محمدرضا گله بان، شاپور مرادی * صفحات 27-40
    در این پژوهش یک روش یک روش غیرمخرب به‏ منظور تشخیص ترک در تیرها ارائه شده است. در این روش از تبدیل هیلبرت-هوانگ به ‏عنوان یک روش پردازش سیگنال استفاده می‏شود. ترک که به‏ صورت باز در نظر شده است، توسط فنر چرخشی مدلسازی می‏گردد. به ‏منظور محاسبه فرکانس‏های طبیعی تیر ترکدار، تئوری تیموشنکو بکار گرفته شده است. سپس با استفاده از سیگنال‏های ارتعاشی تیر ترکدار، فرکانس‏های طبیعی تجربی به ‏کمک تبدیل فوریه سریع و تبدیل هیلبرت-هوانگ محاسبه شده‏اند. سرانجام با کمینه ‏نمودن یک تابع هدف به‏ کمک الگوریتم‏ کلونی زنبور عسل مصنوعی، محل و عمق ترک‏ها تعیین می‏گردند. تابع هدف به ‏صورت مجموع وزنی مربعات خطای بین مقادیر عددی و تجربی فرکانس‏های طبیعی تیر ترکدار است. به ‏منظور بررسی صحت روش ارائه شده، ترک‏هایی در محل‏ها و عمق‏های گوناگون در تیرهای فولادی ایجاد و پارامترهای ترک با دقت مناسب تشخیص داده شده‏اند. نتایج نشان می‏دهد که با استفاده از فرکانس‏های تجربی حاصل از تبدیل هیلبرت-هوانگ می‏توان ترک (خصوصا ترک در عمق‏ کم) را با دقت بهتری نسبت به تبدیل فوریه سریع شناسایی نمود.
    کلیدواژگان: تشخیص ترک، تبدیل هیلبرت، هوانگ، تبدیل فوریه سریع، تئوری تیر تیموشنکو، الگوریتم‏ کلونی زنبور عسل مصنوعی
  • محمد حسین پور گللو *، سید نادر عاملی کلخوران صفحات 41-52
    شکل دهی ورق های فلزی با استفاده از پرتوی لیزر از روش های نوین خمکاری ورق ها می باشد. انعطاف پذیری و سرعت عمل در این فرآیند شکل دهی از یک سو و امکان کنترل فرآیند از سوی دیگر سبب گردیده تا این روش در دهه اخیر مورد توجه محققین قرار گیرد. به دست آوردن پارامترهای موثر و بهینه جهت رسیدن به بیشترین زاویه خمش و بدون ایجاد ذوب سطحی، از جمله نکات اساسی در این زمینه می باشد. در این مقاله با استفاده از لیزر Nd: YAG پیوسته به شکل دهی قطعه کارهای فولادی در توان، سرعت و قطرهای مختلف پرتوی لیزر پرداخته شده است. نتایج این آزمایشات نشان داد که در توان های بالاتر و قطر پرتوی کوچکتر، منحنی زاویه خمش- سرعت به سمت راست میل خواهد کرد. همچنین مشخص گردید که در قطرهای کمتر پرتوی لیزر، تغییرات زاویه خمش نسبتا خطی و در مقادیر بالاتر غیر خطی می باشد. در ادامه به مطالعه عددی این فرآیند تحت شرایط مختلف پرداخته شد. نتایج حاصل از این بخش نیز نشان داد که با کاهش قطر پرتو، سرعت عبور و ضخامت قطعه کار و با افزایش توان، زاویه خمش افزایش خواهد یافت. در انتها با مقایسه مقادیر عددی و تجربی، اعتبارسنجی تحلیل اجزاء محدود فرآیند انجام پذیرفت و صحت نتایج مشخص گردید.
    کلیدواژگان: شکل دهی با لیزر، لیزر فورمینگ، روش المان محدود، پارامترهای موثر شکل دهی
  • سبحان فتح اللهی، حبیب الله صفرزاده * صفحات 53-66
    در این مقاله تحلیل اگزرژی یک سیستم پمپ حرارتی خورشیدی انبساط مستقیم در شرایط آب و هوایی شهر کرمانشاه به صورت عددی بررسی شده و بر خلاف کارهای دیگر، اثرات افت فشار جریان مبردR134a در کندانسور، تبخیرکننده/کلکتورخورشیدی و مجموعه​ ی لوله​ کشی در نظر گرفته شده است. به منظور محاسبه​ ی افت فشار مبرد دوفازی درون تبخیرکننده و کندانسور از مدل همگن افت فشار جریان درون لوله​ های افقی استفاده شد. سیستم شامل یک کلکتور خورشیدی صفحه تخت با مساحت 4 مترمربع، یک تانک ذخیره​ ی آب​ گرم به حجم 150 لیتر، یک کمپرسور چرخشی نوع هرمتیک و یک شیرانبساط ترموستاتیکی می​ باشد. همچنین تاثیر عوامل مختلفی مانند دمای محیط، تابش خورشیدی، مساحت سطح کلکتور و سرعت کمپرسور، بر بازده اگزرژی و میزان تخریب اگزرژی سیستم، بررسی گردید. نتایج حاصل از شبیه​ سازی هم​ خوانی خوبی با نتایج آزمایشگاهی داشته و نشان می​ دهند که افزایش افت فشار در کلکتور خورشیدی/تبخیرکننده، اثر نامطلوبی بر ضریب عملکردگرمایی سیستم و بازده کلکتور خورشیدی دارد. همچنین در طول کارکرد یک ساله سیستم مشخص شد که بیشترین میزان بازده اگزرژی سیستم 7/22 درصد و کمترین تخریب اگزرژی سیستم 48/1 کیلووات، مربوط به ماه دسامبر با کم​ ترین میزان تابش خورشیدی می​ باشد. نتایج نشان می​ دهند که از میان تمامی اجزای سیستم، کلکتور خورشیدی کمترین میزان بازده اگزرژی با مقدار 6/12 درصد و بیشترین مقدار تخریب اگزرژی با مقدار 19/2 کیلووات را دارد.
    کلیدواژگان: تحلیل اگزرژی، پمپ حرارتی خورشیدی، تبخیر کننده، افت فشار، تخریب اگزرژی
  • محمدرضا معرف زاده * صفحات 67-81
    بمنظور آنالیز قابلیت اعتماد سازه های فولادی که در دریا بکار گرفته می شوند و بالتبع درمعرض خوردگی ناشی از اثرات آب خورنده دریا هستند ضرورت دارد که یک مدل فیزیکی که نمایشگر رفتار عمومی خوردگی فولاد در معرض آب دریا باشد و نیزیک مدل استوکستیکی که فرآیند خوردگی را بلحاظ رفتار احتمالاتی آن توصیف کند بکار گرفته شوند. دراین مقاله از مدل خوردگی ملچرز بمنظور توصیف رفتار فیزیکی خوردگی برای فولادهای دریایی استفاده می گردد. همچنین یک مدل احتمالاتی پیشنهاد می شود که درآن فرآیند خوردگی بصورت پلکانی مدل شده و هر پله آن یک پرش در مقدار خوردگی را نمایش می دهد. طول زمانی این پله ها ثابت و تعیینی گرفته می شوند اما پرش آنان متغیر های تصادفی مستقلی مدل می شوند که از توزیع گاما پیروی می کنند. در این نوشتار برخلاف فرآیند معمول گاما، پارامتر های شکل و مقیاس توزیع های گاما در هر پله متفاوت گرفته شده و بنابراین خوردگی تجمعی در هر زمان دلخواه در طول عمر سازه جمع n متغیر تصادفی با مشخصات احتمالاتی متفاوت خواهد شد. در این تحقیق پس از ارائه مدل احتمالاتی این فرآیند، شیوه ای جدید از کاربردروش تخمین پارامترهای «احتمال حداکثر» با استفاده از داده های خوردگی در کانال پاناما ارائه می گردد و در پایان از این مدل برای آنالیز قابلیت اعتماد سازه های دریایی در معرض خوردگی در مناطقی شبیه وضعیت اقلیمی کانال پاناما استفاده می گردد. نتایج اعمال مدل پیشنهادی در خصوص داده های موجوی نشان می دهند که مدل انعطاف پذیری مناسبی را برای نمایش میانگین و واریانس فرآیند خوردگی دارا می باشد.
    کلیدواژگان: خوردگي دريايي، قابليت اعتماد سازه، فولاد کربني و کم آلياژ، متغير تصادفي گاما
  • بهنام رضایی *، محمد تقی عاملی صفحات 83-96
    کنترل ولتاژ و توان راکتیو در شبکه های توزیع جزو پایه ای ترین اقدامات بهره بردار شبکه توزیع است. این کار معمولا توسط کنترل محلی تپ چنجر قابل قطع زیر بار، خازن های پست و خازن های فیدر صورت می گیرد. امروزه استفاده از منابع تولید پراکنده (DG) در شبکه های توزیع این نحوه ی کنترل را دستخوش تغییر کرده است. در این مقاله ابتدا کنترل ولتاژ و توان راکتیو به صورت کنترل محلی بررسی شده و سپس چگونگی تاثیر حضور DG از نوع ژنراتور القایی بر این روش کنترلی ارزیابی می شود. در ادامه یک هماهنگی مناسب بین تپ چنجر قابل قطع زیر بار، خازن های پست و خازن های فیدر جهت کنترل مطلوب ولتاژ و توان راکتیو به صورت محلی ارائه می شود. نتایج نشان می دهد استفاده از کنترل محلی در حضور ژنراتور القایی بهینه نبوده و گاهی قیود بهره برداری نقض می شود. در نهایت سه روش برای کنترل ولتاژ و توان راکتیو در حضور ژنراتور القایی به منظور کاهش تلفات و رعایت قیود بهره برداری در طی شبانه روز پیشنهاد شده و نتایج ارائه می گردد. ژنراتور القایی در دو حالت توان ثابت و توان متغیر ارزیابی می شود. مطالعات شبیه سازی بر روی یک شبکه توزیع با 10 شین و ولتاژ 70/10kV صورت گرفته است.
    کلیدواژگان: تپ چنجر قابل قطع زیر بار، تلفات، تولید پراکنده، خازن پست، خازن فیدر، ژنراتور القایی، شبکه توزیع، کنترل ولتاژ و توان راکتیو
  • حسن فشکی فراهانی * صفحات 97-108
    در این مقاله یک توپولوژی جدید برای اینورترهای چند سطحی با استفاده از ماژول های چند سطحی و پل اینورتری ارائه شده است. یکی از ویژگی های اساسی این توپولوژی کاهش چشمگیر تعداد کلید های نیمه هادی و منابع تغذیه با افزایش تعداد سطوح ولتاژ خروجی می باشد. برای این ساختار آلگوریتمی جهت تعیین اندازه منابع ولتاژهای DC ارائه شده است. همچنین نحوه تعیین تعداد بهینه الما ن های مدار از جمله تعداد کلید ها، مدار درایور و منابع تغذیه برای دستیابی به بیشترین سطح ولتاژ در خروجی بدست آمده است. برای توپولوژی پیشنهادی نحوه کلیدزنی و تعیین بازه های کلیدزنی به منظور کاهش THD ارائه شده که با استفاده از این روش کلیدزنی، مقدار THD حداقل شده است. جهت ارزیابی و تایید عملکرد توپولوژی پیشنهادی یک نمونه اینورتر با تعداد سطوح 125 سطحی شبیه سازی شده است. همچنین برای نشان دادن قابلیت ساختار پیشنهادی یک نمونه شکل موج ولتاژ محتوی هارمونیک های مرتبه پنجم و هفتم توسط این ساختار تولید شده و نتایج بدست آمده مورد ارزیابی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: اینورترهای چندسطحی، کلیدهای دو طرفه، کاهش تعداد کلیدهای نیمه هادی، کاهش THD و مبدل تمام موج
  • بهروز عبدی تهنه، علی نادری * صفحات 109-117
    برای اولین بار، در این مقاله یک ترانزیستور اثر میدانی نانو لوله کربنی تونل زنی جدید پیشنهاد شده است که در این ساختار جدید به جای استفاده از یک دوپینگ سنگین در ناحیه درین ساختار متداول، از یک دوپینگ خطی استفاده شده است. این دوپینگ از وسط ناحیه درین به صورت خطی به سمت ناحیه کانال گسترش یافته است. میزان ناخالصی در محل اتصال کانال-درین صفر است. این ساختار ترانزیستور اثر میدانی نانو لوله کربنی تونل زنی با دوپینگ خطی (LD-T-CNTFET) نامیده می شود. رفتار الکتریکی افزاره پیشنهادی با شبیه سازی عددی کوانتومی و با استفاده از روش تابع گرین غیرتعادلی (NEGF) مورد بررسی قرار گرفته است. . نتایج شبیه سازی نشان می دهد که رفتار حالت روشن، حالت خاموش، نوسان زیر آستانه و کلیدزنی ساختار پیشنهادی در مقایسه با ساختار متداول بسیار بهتر می باشد. همچنین ساختار LD-T-CNTFET در مقایسه با ساختار متداول دارای فرکانس قطع بالاتری است و در نتیجه کاندیدای مناسبی برای کاربردهای با توان مصرفی کم و فرکانس بالا می باشد.
    کلیدواژگان: تونل زنی، LD، T، CNTFET، شبیه سازی عددی کوانتمی، NEGF، توان مصرفی، فرکانس قطع
  • محمد پازکی * صفحات 119-129
    در این مقاله با استفاده از روش شناسایی الگو انواع مختلف خطا طبقه بندی می گردد. بدین منظور در ابتدا بردار ویژگی ها بر اساس مولفه های توالی بدست آمده از سیگنال های جریان و/یا ولتاژ با روش کارآمد و موثری نرمال سازی می شوند. سپس، تابع نظارتی پیشنهادی، روش طبقه بندی کننده بیز مبتنی بر کرنل را بکار می گیرد. طبقه بندی کننده مورد استفاده تنها با انتخاب پهنای باند تابع کرنل برای فضای ویژگی غیرخطی و پیچیده مناسب است. پردازش سیگنال با حداقل فرکانس نمونه برداری انجام می شود لذا از خروجی ترانسفورماتورهای جریان و ولتاژ رایج می توان استفاده نمود. علاوه براین، کارآمدی روش شناسایی الگو پیشنهادی از دیدگاه های مختلفی بررسی شده است و نتایج نشان می دهد حتی در شرایط نویزی، روش عملکرد قابل قبولی دارد.
    کلیدواژگان: خط انتقال، طبقه بندی خطا، شناسایی الگو
  • مصطفی باقری پور *، مصطفی جزائری صفحات 131-148
    در این مقاله روشی برای کاهش برهمکنش بین پایدارسازهای سیستم قدرت در شبکه های بزرگ چند ماشینه به منظور بهبود پایداری سیگنال کوچک پیشنهاد می شود. بردار بهره های نسبی فرکانسی (DRGA) معیاری برای شناسایی زوجهای ورودی و خروجی با ارتباط قوی به منظور تجزیه یک سیستم چند ورودی- چند خروجی به چند سیستم تک ورودی- تک خروجی در فرکانسهای مختلف می باشد. با استفاده از ماتریس DRGA ، روشی کارآمد و ساده برای کسب اطلاعاتی در مورد نحوه برهمکنش PSSهای سیستمهای چند ماشینه در فرکانسهای مربوط به مدهای الکترومکانیکی سیستم قدرت معرفی می شود. سپس از این اطلاعات برای طراحی یک سیستم پس پردازشگر استفاده شده تا بتواند برهمکنش منفی بین PSS ،ها را با آنالیز و کنترل سیگنالهای خروجی به حداقل برساند. برای افزایش انعطاف پذیری و به منظور کاهش حساسیت نسبت به تغییر نقطه کارسیستم مورد آزمایش قرار گرفته است. Matlab ها و سیستم پس پردازشگر پیشنهادی به صورت فازی طراحی شده اند. روش پیشنهادی بر روی سیستم آزمون دو ناحیه ای در محیطPSS نتایج بدست آمده نشان می دهد که پس پردازشگر فازی توانسته بطور رضایت بخشی با به حداقل رساندن تداخل منفی بین پایدارسازهای سیستم قدرت بطور همزمان هم پایداری سیگنال کوچک را اصلاح کرده و هم حساسیت این پایدارسازها به تغییر نقطه کار را کاهش دهد.
    کلیدواژگان: پایدار ساز سیستم قدرت، تداخل، DRGA، پس پردازشگر فازی
  • محمدیوسف ولی *، نیما امجدی صفحات 149-161
    در این مقاله یک موتور جدید مغناطیسی خورشیدی برای خودروها ارائه شده است. هر یک از سیلندرهای این موتور دارای دو آهنربای دائم است که نیروی مغناطیسی بین آنها باعث حرکت پیستون سیلندر می شود. یکی از دو آهنربای دائم هر سیلندر به عنوان پیستون آن سیلندر عمل می کند. آهنربای دائم دیگر در هر سیلندر به طور متناوب چرخیده به طوری که قطبهای همنام و ناهمنام دو آهنربای دائم به صورت پریودیک مقابل هم قرار گیرند. نیروهای جاذبه و دافعه مغناطیسی که به این ترتیب در سیلندرهای موتور به وجود می آیند با هم هماهنگ شده به نحوی که باعث حرکت میل لنگ شوند.
    آهنربای دائم قابل چرخش هر سیلندر به وسیله یک موتور DC به حرکت در می آید که از طریق پنلهای خورشیدی موتور مغناطیسی خورشیدی تغذیه می شود. یکی از مزایای مهم موتور پیشنهادی حذف نیاز به موتورهای القایی گران قیمت و سنگین می باشد. علاوه بر این موتور پیشنهادی مجهز به باطری برای ذخیره و تغذیه انرژی بوده که زمان قابل استفاده موتور را افزایش می دهد.
    لازم به ذکر است که موتور مغناطیسی خورشیدی طراحی شده به عنوان اختراع با شماره 85138 در تاریخ 06/12/1393 در اداره ثبت اختراعات ایران به ثبت رسیده است.
    کلیدواژگان: موتور مغناطیسی خورشیدی، آهنربای دائم، نیروی مغناطیسی، انرژی خورشیدی
  • حمیدرضا ایزدفر * صفحات 163-170
    در این مقاله، روش محاسبه جریان میله های روتور در یک ماشین القایی قفس سنجابی و نیز نیرو محرکه مغناطیسی آن معرفی می شود. برای این منظور به کمک معادلات دینامیکی، الگوریتم مدل سازی ماشین القایی براساس مدارهای معادل دارای کوپل مغناطیسی بیان می شود. این مدل سازی به گونه ای شکل می گیرد که جریان لحظه ای سیم پیچی های استاتور و همه میله های روتور قابل محاسبه باشند. در ادامه رابطه تحلیلی جریان میله های روتور استخراج می گردد و سپس این رابطه برای شرایط پایدار ماشین تطبیق می یابد. در آخرین بخش نیز با کمک تئوری تابع سیم پیچی و رابطه تحلیلی بدست آمده برای جریان میله ها، نیرو محرکه مغناطیسی روتور محاسبه خواهدشد.
    کلیدواژگان: ماشین القایی، میله های روتور، جریان، نیرو محرکه مغناطیسی
  • عبدالله عباسی، سمانه سادات آقاعمو * صفحات 171-181
    در این مقاله، استراتژی کنترل تطبیقی L1 برای پایدارسازی سیستم های آشوبناک با وجود نامعینی در مدل پیشنهاد می شود. برای طراحی کنترل کننده، نخست دینامیک سیستم به دو بخش خطی و غیرخطی تفکیک می شود. بخش خطی توسط فیدبک حالت جایابی و به رفتار یک مدل مرجع همگرا می شود. بخش غیرخطی شامل نامعینی توسط کنترل تطبیقی مبتنی بر الگوریتم تطبیق تصویر جبران می شود. این بخش شامل برداری مجهول در نرم بی نهایت بردار حالت و برداری معرف آفست است. یک رویتگر حالت هم رفتار مدل مرجع را توصیف می کند. همچنین، از پیش فیلترهای مرتبه اول با بهره واحد برای افزایش حاشیه پایداری استفاده می شود. ویژگی اصلی کنترل تطبیقی L1 مواجهه با هر دو نوع نامعینی های پارامتری و غیر پارامتری می باشد. تحلیل پایداری سیستم حلقه بسته بر مبنای تئوری لیاپانوف ارائه شده و عملکرد سیستم کنترلی با یکی از روش های کنترل تطبیقی مرسوم مورد مقایسه و ارزیابی قرار می گیرد. نتایج حاکی از عملکرد مطلوب روش پیشنهادی در پایدارسازی سیستم آشوبناک با وجود نامعینی در مدل می باشد.
    کلیدواژگان: سیستم آشوبناک، کنترل تطبیقی L1، پایدارسازی، نامعینی های
  • محمد ناظری تهرودی * صفحات 183-191
    بیش از سه دهه است که هیدرولوژیست ها، استفاده از مدل های چندمتغیره را جهت توصیف و مدل سازی داده های پیچیده هیدرولوژی، توصیه می کنند. درحالی که به تازگی اهمیت مدل های چند متغیره در آب شناسی مطرح شده است. در واقع در مدل های چند متغره با دخالت دادن عوامل موثر دیگر، می-توان نتایج توصیف، مدل سازی و پیش بینی پارامترهای مختلف را بهبود بخشید. در این مطالعه با استفاده دو مدل تک متغیره پریودیک آرما و چند متغیره پریودیک آرما جهت مدل سازی دبی ماهانه رودخانه نازلوچای واقع استان آذربایجان غربی در دوره آماری 1390-1341 مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج بررسی و صحت سنجی داده های مدل شده نشان داد که مدل چند متغیره پریودیک آرما به دلیل دخالت پارامترهای هواشناسی بارش و دمای حوضه، از دقت بیشتری نسبت به مدل تک متغیره پریودیک آرما برخوردار است. هم چنین مدل منتخب، نقاط بیشینه و کمینه دبی ها را به شکل مناسبی مدل می کند.
    کلیدواژگان: پریودیک آرما، پیش بینی، دبی رودخانه، مدل سازی، مدل های چند متغیره، مدل های خطی
  • مهدی بابائی *، مسعود ملائی صفحات 193-201
    در چند دهه اخیر استفاده از الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی سازه ها مورد توجه بسیاری بوده و سازه های فولادی و بتنی با هدف بهینه سازی وزن مورد بررسی قرار گرفته اند. اما بهینه سازی چند هدفه به منظور تعیین موازنه توابع هدف و استخراج جبهه پاراتو در سازه های فولادی و خصوصا بتن آرمه چالش برانگیز بوده است. در این مقاله توابع هدف هزینه و جابه جایی برای بهینه سازی قابهای خمشی بتن آرمه معرفی شده اند. با استفاده از روش جمع وزنی توابع هدف (Weight Sum Approach) مساله بهینه سازی از حالت دو هدفه به حالت یک هدفه تبدیل شده و مدل های طراحی به صورت مجزا بهینه شده اند. مقطع تیرها و ستونها به عنوان متغیرهای طراحی فرض شده اند و محدودیت های آیین نامه بتن آمریکا (ACI) به صورت قیود طراحی در نظر گرفته شده اند. قاب های خمشی بتن آرمه 4، 8 و 12 طبقه (نماینده سازه های کوتاه، متوسط و بلند) به عنوان مدل های مطالعه معرفی شده و نسبت تنش در تیرها و ستونهای جوابهای بهینه برای تیپهای مختلف نشان داده شده اند. تاریخچه بهینه سازی و جبهه پاراتوی توابع هدف برای مدلها ارائه شده اند. مقایسه نتایج بدست آمده با نتایج الگوریتم کلونی مورچه ها مقایسه شده و کارایی الگوریتم اثبات شده است.
    کلیدواژگان: قابهای خمشی بتن آرمه، الگوریتم ژنتیک، بهینه سازی چند هدفه، وزن، جابجایی
  • حامد نوذری *، سعید آزادی صفحات 203-211
    آگاهی از شوری لایه های خاک زیر زهکش ها بویژه در مناطقی با آب زیرزمینی کم عمق و شور مانند خوزستان منجر به انتخاب و طراحی بهترین عمق و فاصله زهکش می شود. در تحقیق حاضر کاربرد روش شبیه سازی شبکه عصبی مصنوعی در پیش بینی روند تغییرات شوری آب زیرزمینی زیر لوله های زهکش آزموده شد. به منظور واسنجی و اعتباریابی نتایج مدل از داده های جمع آوری شده از یک مدل آزمایشگاهی با ابعاد 8/1 در 1 در 2/1 متر استفاده گردید. در این مدل زهکش ها در عمق های 20، 40 و 60 سانتی متری و در هر عمق در سه فاصله 60، 90 و 180 سانتی متری نصب شدند. در روش شبکه عصبی مصنوعی از الگوریتم آموزش لونبرگ- مارکوارت با تابع انتقال سیگموئید، استفاده شد. پس از تجزیه و تحلیل آماری و محاسبه ریشه میانگین مربعات خطا، خطای استاندارد و ضریب همبستگی میزان برازش میان مقادیر واقعی و شبیه سازی شده تغییرات شوری آب زیرزمینی محاسبه شد. مقدار این شاخص ها به ترتیب 27/5 دسی زیمنس بر متر، 12/0 و 96/0 برآورد گردید. مقادیر این شاخص ها برای شوری خروجی از زهکش ها در اعماق و فواصل مختلف نسبت به زمان و با دبی های 07/0، 11/0 و 14/0 لیتر بر ثانیه به ترتیب برابر با 34/0 دسی زیمنس بر متر، 09/0 و 99/0 می باشد. نتایج نشان داد روش شبکه عصبی مصنوعی در شبیه سازی روند تغییرات شوری آب زیرزمینی زیر لوله های زهکش و همچنین روند تغییرات شوری زه آب خروجی در اعماق و فواصل مختلف زهکش ها از دقت خوبی برخوردار است.
    کلیدواژگان: زه آب، زهکش زیرزمینی، شبیه سازی، مدل آزمایشگاهی
  • معصومه بهرامی، رضا آقایاری * صفحات 213-226
    در سال های اخیر با مطرح شدن بحث تقویت اعضاء بتن مسلح توسط ورق های FRP فصل جدیدی از مطالعات در این زمینه شکل گرفته است، که بخش قابل توجهی از این مطالعات بر طراحی برشی اعضاء تقویت شده با FRP متمرکز می باشد. با توجه به نسبت ابعاد تیرهای عمیق و بالا بودن تغییرشکل برشی ضعف عمده تیرهای عمیق را می توان پائین بودن ظرفیت برشی و به دنبال آن شکست برشی و ضریب شکل پذیری پائین دانست. ، برای تقویت این اعضای بتنی روش های متعددی بکار رفته که یکی از موثرترین آن ها تقویت جان تیر عمیق به کمک ورقهای کامپوزیت می باشد، به منظور بررسی عملکرد این روش، در تحقیق حاضر با استفاده از نرم افزار ABAQUS ، 104 نمونه تیر عمیق با تکیه گاه ساده تحت دوبار متمرکز مدلسازی شده او با استفاده از روش اجزاء محدود غیرخطی علاوه بر تعیین مناسب ترین الگوی نصب الیاف پلیمری (FRP) تاثیر نسبت دهانه ی برشی به عمق، مقاومت فشاری بتن، تاثیر نسبت آرماتور برشی و تاثیر تعداد لایه های FRP مورد بررسی قرارگرفت. بر اساس نتایج حاصله میزان اثر بخشی پارامترهای در نظر گرفته شده جهت تقویت تیرهای عمیق و مناسب ترین الگوی نصب بررسی شد. نتایج حاکی از افزایش متوسط 15 الی65 درصد در ظرفیت برشی بدست آمده از بکارگیری هرکدام از الگوهای مورد بحث می باشد. همچنین دراین تحقیق ضریب شکل پذیری برشی برای تیرهای عمیق تقویت شده بررسی گردید که نتایج نشان می دهد ضریب شکل پذیری برشی متاثر ازنسبت ابعادی تیر عمیق، مقاومت فشاری و الگوی تقویت می باشد، بطوری که وجود لایه های FRP باعث افزایش 5 تا 30 درصدی شکل پذیری در تیرهای عمیق تقویت شده، می شود.
    کلیدواژگان: تیر عمیق، ظرفیت برشی، تقویت برشی، FRP، ضریب شکل پذیری برشی
  • محمدمهدی بهزادی، رضا آقایاری * صفحات 227-236
    در سیستمهای سازه ای تونلی- فرم که بارهای جانبی و ثقلی وارده توسط عملکرد مرکب دیوارهای برشی و سیستم دال تخت بتن آرمه انتقال می یابد، به دل ی ل امکان جایابی ب ا زش و ه ا در نقاط مختلف پلان، برخی م ح دودی ت ه ا ی م و ج و د م ع م ا ری ن ی ز برطرف می گردد. سهولت در اجرا و همچنین عملکرد مطلوب این نوع سیستم سازه ای در زلزله های گذشته، استفاده از آن را در ساختمانهای با ارتفاع متوسط و بلند با رشد چشمگیری مواجه نموده است. در برخی از آئین نامه های طراحی لرزه ای برای تخمین مقدار ضریب رفتار سازه ، که رابطه مستقیم با میزان انرژی قابل جذب و شکل پذیری سازه دارد، روابط شبه تجربی ارائه می گردد که نتایج مطالعات آزمایشگاهی حاکی از عدم دقت کافی آنهاست. در این مقاله با استفاده از نتایج تحلیل غیر خطی بار- افزون بر روی 7 نمونه از سیستم سازه ای مورد بحث که توسط نرم افزار ABAQUS تحلیل شده ، علاوه بر محاسبه مقادیر ضریب رفتار، اثر عوامل موثر در میزان شکل پذیری و ضریب رفتار سازه نیز بررسی شده است. نتایج بررسی حاکی از ظرفیت مطلوب این گونه سیستمهای سازه ای و تاثیرپذیری شکل پذیری آنها از عوامل مهمی از قبیل درصد نسبی دیوارهای برشی، لاغری و پارامترهای هندسی می باشد.
    کلیدواژگان: دیوار برشی، ضریب رفتار، شکل پذیری، سازه های تونلی، فرم
  • محمد علی کافی، پیام طریقی * صفحات 237-252
    یکی از اتصالاتی که به علت اجرای دشوار کمتر مورد توجه طراحان قرار می گیرد اتصال مستقیم تقویت نشده جوشی است. تقریبا می توان گفت که این نوع اتصال بدون طراحی قابل استفاده است. مطالعات صورت گرفته بر روی این اتصال حاکی از وجود کرنش های پلاستیک در محل اتصال تیر به ستون بوده است که با عث کاهش سطح اطمینان این اتصال شده است. در این مقاله ابتدا مقایسه ای بین رفتار اتصال خمشی تیر I شکل به ستون قوطی، با استفاده از اتصال مستقیم تقویت نشده جوشی (WUF-W) با اتصال با ورق روسری و زیرسری (WFPRBS) و اتصال تیر با سطح مقطع کاهش یافته ()، انجام شده است. در ادامه پیشنهاداتی به منظور افزایش سطح اطمینان اتصال WUF-W ارائه گردیده است. مطالعات این مقاله نشان می دهد که جذب انرژی اتصال WFP نسبت به اتصالات WUF-W و RBSبه ترتیب 20 و 52 درصد افزایش داشته و سختی این اتصال در مقایسه با دو اتصال دیگر به ترتیب 25 و 46 درصد بیشتر بوده است. همچنین ظرفیت باربری اتصال WFP نسبت به ظرفیت باربری اتصالات WUF-W و و RBSبه ترتیب 19 و 54 درصد رشد داشته است. تقویت اتصال به کمک ماهیچه (Haunch) رفتار بهتری را نسبت به دو اتصال پیشنهاد شده دیگر از خود نشان داد، بطوری که توانست جذب انرژی، سختی و ظرفیت باربری اتصال WUF-W را به ترتیب به میزان 8،18/5،10/5 درصد افزایش دهد.
    کلیدواژگان: اتصال مستقیم تقویت نشده جوشی، اتصال با ورق روسری و زیرسری، اتصال تیر با سطح مقطع کاهش یافته، منحنی هیسترزیس
  • سید بهرام بهشتی اول *، وحید احمدیان، احسان درویشان صفحات 253-265
    در طول دو دهه اخیر بحث شناسایی خرابی و پایش سلامت سازه ها با هدف کاهش هزینه نگهداری و بهبود ایمنی و قابلیت اطمینان سازه مورد توجه قرار گرفته است. پس از وقوع زلزله با توجه به وضعیت بحرانی موجود و تعداد زیاد سازه های بلند مرتبه امکان مراجعه حضوری به تک تک سازه ها وجود ندارد. این موضوع اهمیت توسعه روش هایی که بتوانند تنها با استفاده از سیگنال های پاسخ ثبت شده در مدت زمان زلزله، خسارت ایجاد شده در سازه را شناسایی کنند، برجسته تر می سازد. بسیاری از روش های موجود به خصوص روش های مبتنی بر پردازش سیگنال قادر به تعیین شدت خسارت نیستند، در حالی که تعیین شدت به عنوان یکی از اهداف اصلی شناسایی خسارت در تعیین اولویت ها و مدیریت بحران پس از وقوع زلزله نقش به سزایی دارد. در این مقاله تلاش شده است تا با بهره گیری از ابزار های پردازش سیگنال و هوش مصنوعی ویژگی های حساس به خسارت به گونه ای تعیین شوند که بتوان وجود آسیب، محل و شدت آن را تنها با استفاده از سیگنال های پاسخ ارتعاشی ثبت شده در مدت زمان زلزله، با دقت مناسب تعیین کرد. در ابتدا سه روش پردازش سیگنال زمان-فرکانس آنی مورد ارزیابی و مقایسه قرار می گیرند و روش EMD به عنوان روشی با بهترین عملکرد برای هدف شناسایی خسارت انتخاب می شود. سپس معیار خسارت مناسبی بر اساس سیگنال های خروجی از سنسور های جاسازی شده در سازه با بهره گیری از EMD استخراج می شود و در نهایت الگوریتمی برای شناسایی خسارت سازه ای ارائه و روی سازه بنچ مارک پایش سلامت سازه ASCE IASC- اعمال می شود. نتایج حاکی از آن است که تلفیق تکنیک پردازش سیگنال با هوش مصنوعی کمک شایانی به تحقق اهداف سه گانه شناسایی خسارت داشته است.
    کلیدواژگان: شناسایی خسارت، پایش سلامت سازه ها، شاخص خسارت، پردازش سیگنال، شبکه عصبی مصنوعی
  • محمد حسین جهانگیر * صفحات 267-276
    تا به امروز کلیه محاسبات مربوط به تعیین مقدار محتوای آب موجود در بین ذرات خاک در حالت غیراشباع براساس فرض دایروی بودن دانه های جامد خاک انجام گرفته است و با استفاده از این فرض ساده کننده بسیاری از کمیت های دیگر نظیر مکش ماتریسی و تنش موثر ناشی از کشش آب اطراف ذرات نیز مورد بررسی قرار گرفته است. لکن در مقاله حاضر با فرض بیضوی بودن دانه های خاک برای سه حالت مختلف از چیدمان ذرات بر روی هم، مقدار محتوای آب لنز به روش حجمی مورد محاسبه قرار گرفته است و نتایج بدست آمده با حالت کروی ذرات مقایسه شده است. همچنین با تغییر کمیت هایی نظیر شعاع های کوچک و بزرگ ذرات بیضوی، زاویه پرکنندگی، شعاع های لنز آب و مکش ماتریسی مقدار محتوای آب موجود در بین ذرات مورد مطالعه قرار گرفته و منحنی مشخصه آب و خاک نیز در چندین حالت ترسیم شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش زاویه پرکنندگی محتوای حجمی لنز برای چینش افقی حدود 2 تا 5 برابر بیشتر از سایر حالات است، در حالیکه با تغییر نسبت شعاع لنز، این مقدار برای چیدمان قائم بیشتر می باشد. همچنین مکش ماتریسی برای ذرات بیضوی با شیب اندکی نسبت به تغییر محتوای حجمی مقدار خواهد یافت که این موضوع برای نسبت قطر دوبرابری، با مکشی 4 برابر بزرگتر بدست می آید.
    کلیدواژگان: خاک غیراشباع، محتوای آب لنز، مکش ماتریسی، زاویه پرکنندگی، منحنی مشخصه آب و خاک
  • محمد کاظم شربتدار *، محمد خسروآبادی صفحات 277-297
    دیوارهای برشی ورق فولادی در سه دهه اخیر به عنوان یک سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی (سیستم باربر جانبی) در ساختمان‏های مختلف بخصوص در ساختمان‏های بلند مورد استفاده قرار گرفته‏اند. این سیستم دارای سختی مناسب برای کنترل تغییر شکل سازه و همچنین دارای مکانیزم شکست شکل پذیر و اتلاف انرژی بالا می‏باشد و در ساخت ساختمان‏های جدید و همچنین تقویت ساختمان‏های موجود بخصوص در کشورهای زلزله خیز بکار گرفته شده است. به طورکلی سیستم دیوارهای برشی ورق فولادی از دیوارهای صفحه‏ای فولادی و دو ستون مرزی و تیرهای افقی کف تشکیل شده‏اند. در این تحقیق، نخست یک سیستم دیوار برشی ورق فولادی در منطقه ای با لرزه خیزی بالا برای یک ساختمان 5 طبقه با رعایت ضوابط لرزه‏ای آیین نامه AISC 341-05 طراحی شده، سپس جهت بررسی رفتار لرزه‏ای سازه و دستیابی به منحنی‏های هیسترزیس تحت بار دوره‏ای و تاثیر متغیرهای هندسی و فیزیکی بر رفتار آن با در نظر گرفتن آثار ناپایداری موضعی (کمانش) و نیز غیر خطی بودن مصالح، مدل نمونه دیوار طراحی شده و نمونه‏های مشابه آن که دارای ابعاد و مقاطع و حالات مختلفی (با بازشو، با سخت کننده) می‏باشند در برنامه اجزاء محدود ABAQUS مدل‏سازی و آنالیز شده، و نتایج حاصل ازآن مورد بحث قرار می‏گیرد. نتایج تحلیل‏ها نشان دهنده افزایش سختی، مقاومت برشی و جذب انرژی دیوار با افزایش ابعاد ستون و نیز افزایش نسبت عرض دهانه به ارتفاع می‏باشد. همچنین با افزایش تعداد طبقات مد خرابی اصلی دیوار به صورت کمانش کلی در پای ستون ظهور می‏کند، که این خود همراه با زوال مقاومت و سختی می‏باشد. از نتایج دیگر می‏توان به افزایش شکل پذیری متناظر با افزایش ابعاد باز شو و کاهش مقاومت، سختی و جذب انرژی در دیوار اشاره کرد. در خصوص دیوار های با سخت کننده نیز می‏توان از افزایش مقاومت، سختی، جذب انرژی و نیز شکل پذیری با افزایش تعداد سخت‏کننده‏ها یاد کرد.
    کلیدواژگان: دیوار برشی ورق فولادی، بارگذاری دوره ای، جذب انرژی، منحنی هیسترزیس، سختی، مقاومت، شکل پذیری
  • محمد علی بهشتی نیا *، میلاد نوذری صفحات 299-309
    یکی از دلایل عدم رقابت پذیری صنعت خودرو در داخل کشور، مدیریت نادرست در تامین قطعات اولیه و حمل آنها به شرکتهای خودروساز داخلی است. این مقاله با ارائه رویکردی یکپارچه در تصمیم گیری های مربوط به زمانبندی سفارشات در مراحل تولید و حمل شامل تخصیص سفارشات به تامین کنندگان و وسایل نقلیه، تعیین توالی تولید در تامین کنندگان و نحوه ی حمل سفارشات به شرکت ایران خودرو دارد. ناوگان حمل و نقل مربوط به انتقال سفارشات از قطعه سازان به شرکت خودروساز نیز یک ناوگان مشترک در نظر گرفته شده است. به منظور حل مساله از یک الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. نتایج مقایسه مدل پیشنهادی با رویکرد غیریکپارچه و همچنین توسعه الگوریتم ارائه شده برای نزدیکترین مساله در ادبیات موضوع به مساله ما روی تعداد زیادی از مسایل مختلف نشان از برتری مدل پیشنهادی دارد. از سوی دیگر مقایسه نتایج حاصل از مدل پیشتهادی با شرایط واقعی شرکت ایران خودرو نشان از برتری قابل ملاحظه الگوریتم پیشنهادی دارد. یکی از دلایل عدم رقابت پذیری صنعت خودرو در داخل کشور، مدیریت نادرست در تامین قطعات اولیه و حمل آنها به شرکتهای خودروساز داخلی است. این مقاله با ارائه رویکردی یکپارچه در تصمیم گیری های مربوط به زمانبندی سفارشات در مراحل تولید و حمل شامل تخصیص سفارشات به تامین کنندگان و وسایل نقلیه، تعیین توالی تولید در تامین کنندگان و نحوه ی حمل سفارشات به شرکت ایران خودرو دارد. ناوگان حمل و نقل مربوط به انتقال سفارشات از قطعه سازان به شرکت خودروساز نیز یک ناوگان مشترک در نظر گرفته شده است. به منظور حل مساله از یک الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. نتایج مقایسه مدل پیشنهادی با رویکرد غیریکپارچه و همچنین توسعه الگوریتم ارائه شده برای نزدیکترین مساله در ادبیات موضوع به مساله ما روی تعداد زیادی از مسایل مختلف نشان از برتری مدل پیشنهادی دارد. از سوی دیگر مقایسه نتایج حاصل از مدل پیشتهادی با شرایط واقعی شرکت ایران خودرو نشان از برتری قابل ملاحظه الگوریتم پیشنهادی دارد.
    کلیدواژگان: زمانبندی، زنجیره تامین، الگوریتم ژنتیک، حمل ونقل
  • عرفان حسن نایبی *، نسیم نهاوندی، آرمان ساجدی نژاد صفحات 311-330
    سیستم های کانبان یکی از راهکارهای موثر کنترل موجودی در سیستم های تولید به هنگام هستند. ارزیابی سیستم کانبان که بر اساس مکانیزم کنترل جریان مواد تعریف شده و مقدار و زمان مناسب تولید محصولات را کنترل می کند، از اهمیت به سزایی برخوردار است. در این مقاله، روشی جدید برای تنظیم پویای تعداد کانبان ها در هر مرحله با توجه به مقدار تقاضای پس افت در ایستگاه آخر ارائه شده است. از جمله مزایای روش پیشنهادی، سادگی تنظیم پارامترهای روش است. برای تعیین تعداد کانبان ها و ارزیابی روش پیشنهادی در سیستم کانبان تعمیم یافته، یک مدل شبیه سازی ارائه شده است. تاثیر تغییر پویای تعداد کانبان ها، روی شاخص های متوسط میزان تولید، متوسط موجودی نیم ساخته، متوسط زمان تولید یک محصول و نرخ بهره وری ماشین آلات بررسی شده است. از مدل شبیه سازی جهت بررسی تخصیص غیریکسان کانبان ها به مراحل مختلف تولید نیز استفاده شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که بکارگیری سیاست پیشنهادی تنظیم پویای تعداد کانبان ها در سیستم کانبان تعمیم یافته و تعیین مناسب پارامترها در طول فرآیند تولید می تواند افزایش نرخ تولید و کاهش تقاضای پس افت را در مقایسه با روش های موجود به همراه داشته باشد.
    کلیدواژگان: سیستم کانبان تعمیم یافته، تولید کششی، کانبان متغیر، شبیه سازی
  • علی سلماس نیا *، سید امیر حامد حسین زاده، بهنام عبدزاده صفحات 331-345
    تنظیم زمان های پیشروی قطارها (فاصله زمانی میان شروع حرکت دو قطار متوالی) یک مسئله مهم برای شرکت های راه آهن شهری محسوب می گردد. در این مسئله با دو هدف متضاد متوسط زمان سفر مسافران و نرخ پربودن واگن مواجه هستیم. تا کنون روش های مختلف بهینه سازی چندهدفه برای حل این مسئله مورد بررسی قرار گرفته است اما هیچکدام از این رویکردها واریانس اهداف و همچنین همبستگی میان آن ها را در فرآیند بهینه سازی لحاظ ننموده اند. از این رو، این مطالعه یک رویکرد مدل سازی و حل بر اساس شبیه سازی گسسته – پیشامد و متدولوژی سطح پاسخ برای این مسئله ارائه می نماید که نه تنها میانگین اهداف را در یک ناحیه مطلوب قرار می دهد بلکه همچنین سعی می نماید حساسیت آن ها را نسبت به متغیرهای اختلال کمینه کند و در عین حال همبستگی میان اهداف را نیز در نظر گیرد. به منظور بررسی عملکرد رویکرد پیشنهادی، خط 4 مترو تهران مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده برتری رویکرد پیشنهادی را نسبت به تکنیک های موجود نشان می دهد.
    کلیدواژگان: متوسط زمان سفر، بهینه سازی چند هدفه، شبیه سازی، همبستگی، واریانس
  • رضا گورکی، حسین بیکی * صفحات 347-361
    در این پژوهش انتقال حرارت نانوسیالات از سطح کروی به کمک دینامیک سیالات محاسباتی مورد بررسی قرار گرفته است. در شبیه سازی ها از مدل های مختلف جریان جهت دست یابی به نتایج بهینه استفاده شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج حاصل از روابط نیمه تجربی معتبر مورد مقایسه قرار گرفت و در نهایت مدل RNG k-&epsilon جهت شبیه سازی برگزیده شد. نتایج نشان می دهد کهاستفاده از نانوسیالات موجب بهبود انتقال حرارت در کانال پرشده می شود. با5 برابر شدن غلظت نانوذرات انتقال حرارت 6/2 برابر بهبود می یابد. در جریان های با رینولدز کم (2/11 Re=) استفادهازنانوسیالاتحاوینانوذرات نقره حداکثر 8/2 برابر موجببهبود انتقال حرارت نسبت به نانوسیالات حاوی نانوذرات اکسید آلومینیوم می شود. با افزایش رینولدز از میزان تاثیر نانوسیالات بر میزان انتقال حرارت کاسته می شود به طوریکه در 11190= Re اثر هر سه نوع نانوذرات نقره، اکسید آلومینیوم و مس بر درصد بهبودی یکسان است.
    کلیدواژگان: انتقال حرارت، سطح کروی، دینامیک سیالات محاسباتی، نانوسیالات
  • هادی باصری * صفحات 363-371
    یکی از مهمترین فرایندهای مورد استفاده در صنایع شیمیایی، فرایند های جذب و دفع سطحی می باشند. در این مقاله ابتدا فرایند دفع دی اکسید کربن را به صورت تجربی بر روی بستری از کربن اکتیو بررسی کرده ایم. در مرحله بعد با استفاده از یک هندسه دو بعدی و با روش عددی المان های جزئی به کمک نرم افزار COMSOL فرایند دفع دی اکسید کربن را از بستری از ذرات کربن اکتیو مدل کرده و اثر برخی از پارامترهای موثر بر فرایند دفع دی اکسید کربن را بررسی کرده ایم. برای مدل سازی بستر کربن اکتیو در این مقاله تغییرات در هر دو فاز ساکن و متحرک در دو حالت پایا و وابسته به زمان بررسی شده است. بر اساس نتایج گزارش شده در این کار، ضریب انتقال جرم برای دی اکسید کربن و فلاکس خروجی دی اکسید کربن از ذرات بستر، جزء مهمترین پارامتر های موثر بر این فرایند هستند.
    کلیدواژگان: دفع دی اکسید کربن، بستر کربن اکتیو، شبیه سازی عددی، المان های محدود، نرم افزار COMSOL
  • سعید روحی *، یونس علیزاده، رضا انصاری صفحات 373-381
    در این مقاله با استفاده از روش شبیه سازی دینامیک مولکولی، خواص مکانیکی پلی وینیل پیرولیدون تقویت شده با نانولوله های کربنی تک جداره مورد بررسی قرار می گیرد. اثر قطر و کایرالیتی نانولوله بر مدول الاستیک نانوکامپوزیت تقویت شده با نانولوله های کربنی مطالعه می شود. نشان داده می شود که پلیمرهای تقویت شده با نانولوله های زیگزاگ از نانولوله های آرمچیر، دارای مدول یانگ طولی بزرگتری هستند. به عنوان نمونه، استفاده از نانولوله های (5و5) و (0و9) که دارای قطرهای تقریبا برابر هستند، برای تقویت ماتریس پلیمری با درصدحجمی 10% به ترتیب منجر به مدولهای 43/78 و 55/81 گیگاپاسکال برای نانوکامپوزیت حاصل خواهد شد. به علاوه، افزایش قطر بر مدول یانگ طولی، تاثیر معکوس خواهد داشت. در نهایت با توجه به عدم توانایی مدلهای المان محدود موجود در بررسی خواص مکانیکی پلیمرهای متشکل از اتم هایی به غیر از کربن، یک مدل المان محدود بر پایه ی شبیه سازی دینامیک مولکولی ارائه می شود. نتایج به دست آمده با استفاده از این مدل، با دقت قابل قبولی به نتایج شبیه سازی دینامیک مولکولی نزدیک است. به علاوه، ضریب همبستگی قطر و مدول یانگ حاصل از روش دینامیک مولکولی برابر با 8375/0- و ضریب همبستگی قطر و مدول یانگ حاصل از روش المان محدود، 8781/0- به دست می آید.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، پلی وینیل پیرولیدون، نانولوله های کربنی تک جداره، شبیه سازی دینامیک مولکولی، روش المان محدود، خواص مکانیکی
  • مریم طهماسب پور *، پرستو بادامچی زاده صفحات 383-395
    در این مقاله یک مدل بر اساس موازنه نیرو با در نظرگرفتن اهمیت نیروهای پیوند هیدروژنی، ون دروالس و گرانشی برای تخمین اندازه تعادلی کلوخه های شکل گرفته طی سیال سازی نانوذرات گسترش داده می شود. همچنین تاثیر بخار مواد قطبی مختلف شامل متانول، اتانول، 1- پروپانول، 2- پروپانول، 1- بوتانول، 2- بوتانول و آمونیاک بر اندازه کلوخه های نانوذرات سیلیکا و کیفیت سیال سازی آنها با استفاده از انجام آزمایش هایی در یک راکتور بستر سیال مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. آزمایش ها نشان می دهند که استفاده از این مواد موجب بهبود چشمگیر کیفیت سیال سازی و دست یابی به انبساط بستر بالا برای نانوذرات سیلیکای آب دوست می شوند. در همین راستا برای بررسی نحوه تاثیر استفاده از بخار مواد قطبی مختلف دارای پیوند هیدروکسیل بر کیفیت سیالیت نانوذرات آب دوست، نیروی دافعه الکترواستاتیک به مدل اضافه شده و اندازه کلوخه ها با در نظر گرفتن این نیرو محاسبه می گردد. نتایج بدست آمده تطابق خوبی بین اندازه محاسبه شده توسط مدل و مشاهدات آزمایشگاهی نشان می دهند. بطوریکه تاثیر الکل های متانول، 2- پروپانول و اتانول در بهبود کیفیت سیال سازی نانوذرات سیلیکای آب دوست نسبت به سایر مواد بیشتر بوده و متعاقبا کوچکترین اندازه کلوخه ها نیز در حضور این سه الکل محاسبه می گردد. همچنین اندازه کلوخه های محاسبه شده با استفاده از مدل پیشنهادی در مقایسه با اندازه کلوخه های اندازه گیری شده با تصویربرداری لیزری، خطای کمتر از 11 % را نشان می دهد که این خطا در مقایسه با مدل های ارائه شده توسط دیگر پژوهشگران کمتر می باشد.
    کلیدواژگان: سیال سازی، نانوذرات، موازنه نیرو، دافعه الکترواستاتیکی، پیوند هیدروژنی، کلوخه
  • اصغر محمدی، علی فرضی * صفحات 397-407
    تبدیل کاتالیستی مستقیم متان به متانول روش جدیدی است که به واسطه آن فرایند میانی و هزینه بر تولید گاز سنتز حذف می شود. با استفاده از این تکنولوژی می توان از میادین گازی با ذخیره کم و میادین غیرمتعارف، بدون نیاز به ساخت واحدهای پرهزینه تبدیل گاز به محصولات مایع بهره برداری لازم را به عمل آورد. در این مقاله مدلسازی و شبیه سازی فرایند تک مرحله ای تبدیل متان به متانول در یک راکتور بستر سیال پر شده با کاتالیست پنتااکسید وانادیوم مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا راکتور در شرایط پایا شبیه سازی شده و تاثیر پارامترهایی مانند دمای راکتور و زمان اقامت واکنش دهنده ها داخل راکتور روی درصد تبدیل متان و انتخاب پذیری محصولات مورد بررسی قرار گرفته است. در مرحله بعدی شبیه سازی ناپایای فرایند انجام گرفته و رفتار حلقه باز راکتور نسبت به اغتشاشات وارده به پارامترهای مهم اثر گذار در دمای راکتور و انتخاب پذیری محصولات بررسی شده است. در شرایط پایا برای زمان اقامت 9 ثانیه بیشترین بازده تولید متانول در فشار و دمای ورودی 50 بار و 773 کلوین به دست آمد. در این شرایط درصد تبدیل متان 32. 2 و انتخاب پذیری متانول برابر 42. 1 درصد به دست آمد. نتایج نشان می دهد که با افزایش دمای راکتور و زمان اقامت، درصد تبدیل متان زیاد ولی انتخاب پذیری متانول کم می شود. همچنین دمای سیال خنک کننده و زمان اقامت داخل راکتور بیشترین تاثیر را در عملکرد راکتور دارند. نتایج شبیه سازی روند مشابه با نتایج به دست آمده برای نمونه آزمایشگاهی راکتور بستر ثابت مشابه را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: تبدیل مستقیم متانول از متان، راکتور بستر سیالی، مدلسازی فرایند، شبیه سازی ناپایا
  • مازیار دهقان *، نیما تیرانداز، محمدصادق ولیپور صفحات 409-418
    در مقاله حاضر مبدل حرارتی دولوله ای مارپیچ پر شده از محیط متخلخل که تحت شار حرارتی نامتقارن قرار دارد به صورت تحلیلی مورد مطالعه قرار می گیرد. معادلات مومنتوم و انرژی به دستگاه مختصات گرمانو انتقال داده شده و سپس پروفیل های سرعت و دما بر حسب توان های انحنای بدون بعد به کمک روش اغتشاشات بدست می آیند. همچنین کانتورهای سرعت و دما برای ارائه دید بهتر هندسه پیچیده مورد بررسی، ارائه می شوند. نتایج مشخص می سازند که پروفیل سرعت محوری به دلیل انحنای هندسه، نامقتارن می باشد که شدت این عدم تقارن تابعی از انحنا است. همچنین نشان داده می شود که عدد ناسلت با افزایش انحنا و همچنین افزایش نسبت شعاع لوله داخلی به لوله خارجی افزایش پیدا می کند.
    کلیدواژگان: شار حرارتی نامتقارن، مبدل دولوله ای مارپیچ، حل تحلیلی، محیط متخلخل، جابجایی اجباری
|
  • Farzaneh Memarian *, Abdolhossein Fereidoon, Morteza Ghorbanzadeh Ahangari Pages 1-13
    Young's modulus of blends of thermoplastic polyurethane (TPU) and acrylonitrile butadiene styrene (ABS) are measured with different weight percentage (blend ratio). The results of the different micromechanical models prediction of Young's modulus, based on both droplet matrix and co-continuous morphology, are compared with experimental results. Both two-dimentisional models like series, parallel, Maxwell, Halpin-Tsai, Takayanagi, Davis, Coran and Patel, and three-dimensional models like Kolarik, Barentson and Nijhof are used for Young's modulus prediction of polymer blends. In this work, an emphasis was given to the effect of weight percentage on morphology and mechanical properties of the blend. Scanning electronic microscopy shows droplet matrix morphology in the presence of less than 20 wg% ABS in TPU matrix but in 70/30 TPU/ABS blend ratio, ABS phase dispersed like elongated elliptical and phase inversion happened. In the 95/5, 90/10 and 80/20 blend ratio which ABS droplets dispersed uniformly throughout the TPU matrix, Parallel Takayanagi and Barentson series model of parallel parts, could predict Young's modulus with good accuracy. In the 70/30 blend ratio which phase inversion was observed and both phases are somehow continuous, Coran-Patel, series Nijhof and Kolarik models were accurate.
    Keywords: Polyurethane, Acrylonitrile butadiene styrene, Micromechanical models, Young's Modulus, Polymer blend
  • Fereidoon Rajabi Nasab, Vahid Abedini *, Mohammad Jafar Haddad Pages 15-26
    In this paper, the effect of the tool’s material and the workpiece rotational speed on the near dry electrical discharge machining (N.D-EDM) has been studied. In order to, three levels of the workpiece rotational speed and the discharge current are used for evaluating material removal rate (MRR), tool wear rate (TWR) and surface roughness (SR). After doing the experimental study and getting the appropriate speed, a comparison has been done between the fixed and rotary workpiece N.D-EDM. Finally, another comparison has been done between the fixed workpiece N.D-EDM with CO2 gas and the submerged EDM. The results show that the rotational speed of 600 rpm cause to increase in material removal rate, tool wear rate and the reduction in surface roughness. In addition to, the comparison between rotary and fixed workpiece N.D-EDM explain that rotary state have the higher rank of efficency. Due to the low level of electrical resistivity of copper tool, it has the highest MRR and by increasing the discharge current, the highest TWR than other tools. Also, the surface roughness of the workpiece in the fixed N.D-EDM is less than submerged EDM.
    Keywords: Near Dry Electrical Discharge Machining, Material Removal Rate, Tool Wear Rate, Rotary Workpiece
  • Mohammad Reza Galeban, Shapour Moradi * Pages 27-40
    This study presents a non-destructive method for detecting location and depth of crack in beams. The method utilizes Hilbert-Huang Transform (HHT) as a time-series analysis technique. Crack is considered to be open and has been modeled by rotational spring. First, the natural frequencies of the cracked beam are calculated using Timoshenko’s beam theory. Then by using the vibration signals corresponding to the beam, experimental natural frequencies are calculated by Fast Fourier Transform (FFT) and HHT. Finally, with the help of Artificial Bee Colony, the location and depth of the crack are predicted by minimization of an objective function. The objective function is constructed by the weighted sum of the squared errors between the theoretical and experimental natural frequencies of the cracked beams. To investigate the feasibility of proposed method, cracks in different locations and depths are introduced in steel beams and crack parameters are predicted. The results show that both the location and depth of the crack can be predicted well through the proposed method. Moreover, by using the experimental natural frequencies obtained by HHT method, cracks (especially small depth) can be detected with a better precision than FFT method.
    Keywords: Crack detection, Hilbert, Huang Transform, Fast Fourier Transform, Timoshenko's beam theory, Artificial Bee Colony
  • Mohamad Hoseinpour Gollo *, Seiied Nader Ameli Kalkhoran Pages 41-52
    Laser forming is a modern and non-contact method for sheet metal bending. Flexibility and rapidness of this forming procedure on one hand and controllability of that on the other hand make this method as one of the most popular manufacturing method. Determination of the effective and optimize parameters for achieving the highest bending angle with no surface melt is one the most important parts of the laser forming process. In this paper, steel sheets have been laser formed in different powers, velocities and beam diameters by a continuous Nd: YAG laser. The results depicted that in the higher powers and smaller beam diameters, the "bending angle- velocity" curve has been shifted to right- side. Furthermore, it has been shown that in smaller beam diameter the trend of bending is reasonably linear and in the higher amounts it is relatively non-linear. In the following, numerical study of laser forming has been done. The results has showed that by increasing of power and decreasing of velocity, beam diameter and work piece thickness the amount of bending angle has been increased. Finally, comparison between numerical and experimental results has showed that they are in a good agreement.
    Keywords: Laser Forming, FEM, Effective Parameters
  • Sobhan Fathollahi, Habibollah Safarzadeh * Pages 53-66
    In this paper, the exergy analysis of a direct-expansion solar-assisted heat pump system (DX-SAHP) has been presented considering the effects of the pressure drop associated with the ow of R134a refrigerant through the condenser, collector/ evaporator and connection pipes. In order to calculate the two phase refrigerant pressure drop through the evaporator and condenser, the homogeneous model of pressure drop inside horizontal pipes has been used. The DX-SAHP system mainly employs a bare at-plate solar collector with a surface area of 4 m2, a hot water tank with the volume of 150L, a rotary-type hermetic compressor and a thermostatic expansion valve. Furthermore, the effect of various parameters including ambient temperature, solar radiation, collector area and compressor speed have been analyzed on the exergy efficiency and exergy loss of the system. The results of the simulation have good agreement with the experimental results and show that the increase in solar collector/evaporator pressure drop adversely affects the system COP and the solar collector efficiency. During the operation of the DX-SAHP system within a year, it is concluded that the largest value of the exergy efficiency of the system is 22.7 percent and the lowest value of the exergy loss is 12.6 kW. The obtained values are particularly due to the minimum amount of solar radiation in December. Results indicate that the solar collector has the minimum value exergy efficiency amounted to 12.6 percent and the maximum value of exergy loss amounted to 2.19 kW, among all of the system components.
    Keywords: Exergy analysis, Solar assisted heat pump, Evaporator, Pressure drop, Exergy loss
  • Mohammad Reza Moarefzadeh * Pages 67-81
    In order to perform reliability analysis of steel structures subject to sea waters and thus to corroding marine environments, it is necessary to use: a) a model describing physical behavior of corrosion in structures placed in these circumstances and b) a stochastic model describing probabilistic behavior of corrosion phenomenon along time. In this study, Melcher's model is employed as a physical corrosion model. Furthermore, a probabilistic model is proposed in which the corrosion process is discretized into a few steps each of which representing a jump/an increment in corrosion quantity. Despite having a pre-defined deterministic small duration, each step is modeled with an independent random variable following a gamma distribution. In this paper, in contrast to the conventional gamma process, the shape and scale parameters of the involving gamma distributions are different for each step. This will result in an accumulating corrosion process which is a sum of n different gamma distributed random variables in any arbitrary point of time. Herein, in addition, a new application of "maximum likelihood method" for estimating of model parameters is proposed. Panama Canal data for carbon and low-alloyed steels is used for the purpose of parameter estimation. Reliability analysis of a structure subjected to an environment similar to that of Panama Canal is then investigated. Implementation of the model proposed herein to data available indicates that it could be sufficiently flexible to show the mean and variance of the marine corrosion processes.
    Keywords: marine corrosion, structural reliability, carbon steels, low, alloyed steels, gamma random variable
  • Behnam Rezaei *, Mohammad Taghi Ameli Pages 83-96
    Voltage and reactive power control in distribution networks is one of the most basic tasks of a distribution network operator. This is usually controlled by on-load tap-changer (OLTC), substation capacitors, and feeder capacitors. This paper first investigates a local voltage and reactive power control in a distribution system and then how the presence of induction machine based DG affects it. In the following a proper coordination among OLTC and capacitors to minimize losses in the distribution system, with and without DG, is formulated. The results showed that in the presence of induction generator, local control was not optimal, and sometimes operating constraints are violated. Finally three methods for controlling voltage and reactive power in the presence of induction generator to reduce losses and comply with the limitations operation during the day are proposed. Induction generator can be both fixed and variable be evaluated. Simulation studies on a distribution network of 10 bus with 70/10kV voltage has been made.
    Keywords: Distributed generation, distribution system, feeder capacitor, Induction Machine, losses, on, load tap, changer, substation capacitor, voltage, reactive power control
  • Hassan Feshki Farahani * Pages 97-108
    This paper proposes a new topology for three phase cascaded multilevel converter based on multilevel modules (MLM) and three-phase bridge. The main advantages of the proposed topology, compared to the other topology converter are significantly reduction of the number of power switches and diodes as the number of output voltage levels increases. To achieve the proper levels in the output voltage, an algorithm is introduced to determine the value of DC sources. In the other part of this study, is introduced the determining the minimum values of switches, diode, DC sources, so on to gain the maximum levels at the output voltage. Also, how specifying the switching interval in order to reduce the total harmonic distortion (THD) is proposed that using this switching method, the output voltage THD is minimized. To show the validity of proposed topology, a 125 level three-phase inverter is designed and simulated using PSpice. In addition, to verify the performance of proposed configuration in desired output voltage generation, a sample output voltage containing 3th and 5th harmonic is generated using this topology and the obtained results are evaluated.
    Keywords: Multilevel inverters, bidirectional switch, reduction of switches, THD reduction, full, bridge converter
  • Behrooz Abdi Tahneh, Ali Naderi * Pages 109-117
    For the first time, a new structure is proposed for tunneling CNTFET (T-CNTFET). In this new structure, the drain region is divided into two parts, and the part near the channel has a linear doping profile. This new structure is called T-CNTFET with linear doping in drain (LD-T-CNTFET). The obtained results using a non-equilibrium Green’s function (NEGF) method show that the LD-T-CNTFET compared with conventional T-CNTFET leads to increase in ON current, reduction in OFF current, increasing current ratio, reducing sub-threshold swing, reducing power consumption and increasing the transistor speed. In addition to the mentioned benefits, the LD-T-CNTFET structure increases the cutoff frequency in comparison with conventional T-CNTFET structure. Therefore, it can be said that LD-T-CNTFET is a proper structure for the applications with low power consumption and high speed.
    Keywords: Tunneling, LD, T, CNTFET, Quantum simulation, NEGF, Power consumption, Cutoff frequency
  • Mohammad Pazoki * Pages 119-129
    In this paper, using pattern recognition method all fault type is classified. Firstly, feature vectors obtained from sequence components of current and/or voltage signals are normalized by efficient technique. Afterwards, the proposed supervising function applies Kernel Naive Bayes classifier. The classification method through tuning of kernel function bandwidth s suitable for a complex and non-linear feature spaces. The signal processing procedures is done by using minimum sampling frequency hence the output of conventional current and voltage transformers can be utilized. Moreover, the performance of proposed pattern recognition methodology is evaluated from different point of views. The achieved results indicate that the proposed fault classifier has acceptable performance even in the noisy conditions.
    Keywords: Transmission line, Fault classification, Pattern recognition
  • Mostfa Baqeri Pur *, Mostafa Jazaeri Pages 131-148
    In this paper a method for reducing the interactions among power system stabilizers (PSS) in a multi-machine large scale power system and hence improving the small signal stability is proposed. Dynamic Relative Gain Array (DRGA) matrix is used for identifying input-output pairs that are strongly coupled to decompose a MIMO system to several SISO systems. By using the DRGA, an efficient and simple method for collecting information about how PSSs interact among themselves in different frequencies related to electromechnical modes of the power system is introduced. This information is then employed to design a post processor controller that can eliminate the negative interaction among stabilizers by managing the output signals. In order to increase the flexibility and reduce the sensitivity of the stabilizers toward the system changes, stabilizers and the post processor are designed based on fuzzy logic. The proposed method is evaluated on the two area test system in MATLAB environment. The obtained results show that the post processor, by minimizing the negative interactions among the power system stabilizers, can satisfactorily improve the small signal stability and decrease the sensitivity of these stabilizers regard to variations in operating conditions simultaneously.
    Keywords: Power system stabilizer, interaction, DRGA, Fuzzy post processor
  • Mohammad Yousef Vali *, Nima Amjadi Pages 149-161
    In this paper a new magnetic-solar engine for vehicles is proposed. Each cylinder of this engine includes two permanent magnets, which their magnetic forces drive the piston. One of these two permanent magnets acts as the piston of the corresponding cylinder. The other permanent magnet of each cylinder rotates cyclically such that the same and opposite poles of the two magnets are placed against each other periodically. The attraction/repulsion forces generated in this way inside the cylinders are coordinated to drive the crankshaft of the engine. The rotatable permanent magnet of each cylinder is rotated by a DC motor, which is fed by the solar panels of the proposed magnetic-solar engine. One of important advantages of the proposed engine is elimination of expensive and heavy induction motors and their associated equipment. The proposed engine is also equipped with batteries to store/retrieve solar power, which increases the useable time of the engine. The constructed solar-magnetic engine is registered as a patent in the Iran’s patent office with the number of 85138.
    Keywords: Permanent Magnet, Magnetic Force, Machine, Solar Energy
  • Hamid Reza Izadfar * Pages 163-170
    This paper presents a method for calculation of bar’s currents and its magneto motive force (MMF) in a squirrel cage induction machine. For this propose, at first multiple coupled circuit modeling of cage induction motor is introduced. Then with the aim of dynamic equations, an analytic expression for bar’s currents will be derived. This equation can introduce the instantaneous values of currents in all bars. At next section, this equation is simplified for the steady state operation of machine. At the end, the equation of MMF produced by rotors will be derived based on analytic bar’s equation and winding function theory.
    Keywords: Current, Induction Machine, Rotor's Bars, MMF
  • Abdollah Abbasi, Samaneh Sadat Aghaamoo * Pages 171-181
    In this paper, L1 adaptive control strategy for stabilizing chaotic systems in the presence of model uncertainty is proposed. In order to design controller, first, system dynamics is divided into two linear and nonlinear parts. The linear part is converged by placement feedback to the reference model behavior. The uncertain nonlinear part is compensated through adaptive control based on projection adaptive algorithm. This part includes a unknown vector multiplied at infinity norm of state vector and a vector as offset. A state observer also describes reference model behavior. In addition, first order pre-filters with unity gain are used to increase the stability margin. The main property of L1 adaptive control is encountering both parametric and nonparametric uncertainties. Stability analysis of the closed loop system is presented based on Lyapunov theory, and the control system performance is compared and evaluated with one of the conventional adaptive control methods. The results indicate the desirable performance of the proposed method for stabilizing the chaotic system in the presence of model uncertainty.
    Keywords: Chaotic System, L1 Adaptive Control, Stabilization, uncertainty
  • Mohammad Nazeri Tahrudi * Pages 183-191
    For over three decades, hydrologists were recommended multivariate models to describe and modeling complex hydrology data. While recently the multivariate models in hydrology is discussed. In multivariate models, the modeling and predicting various parameters can improve by involving other factors. In this study, using both univariate and multivariate periodic ARMA models for modeling monthly discharge in Nazloochaei River in West Azerbaijan Province during the period of 1962-2011 were compared .The results of evaluation and verification models showed that the multivariate periodic ARMA models by involving the climatic parameters such as temperature and precipitation of the basin, the more accurately than univariate periodic ARMA models. Also the result showed that the selected models, maximum and minimum points of discharge to the appropriate model.
    Keywords: Linear Models, Modeling, Multivariate Models, Periodic ARMA, Prediction, River Flow discharg
  • Mehdi Babaei *, Masoud Mollayi Pages 193-201
    Over the last decades, optimization of structures has been the subject of extensive investigations and optimization using Genetic Algorithms (GA’s) has been studied intensively. Many researchers have been focused on the weight optimization of buildings mainly on steel structures rather than reinforced concrete (RC) frames. One of the challenges in multi-objective optimization of steel and RC buildings is to determine the balance between objective functions in order to find the Pareto-front. In this study, weighted sum method (WSM) optimization technique is utilized to solve RC frames optimization problems to minimize simultaneously cost and displacement, as objective functions, subject to the stress, displacement, size and other related constraints, based on the ACI 318-11 code. For this purpose, first, using WSM technique the two objective functions is converted in to single objective function and then GA applied for optimization procedure. Three design models of 4, 8 and 12-story RC frames are introduced as representative for short, mid and high rise buildings. Cross section of beams and columns are employed as design variables. The Pareto front for building models is obtained. To validate the results, they are compared to those obtained by ant colony optimization (ACO). The results illustrate the accuracy and rapidity of the proposed method.
    Keywords: Reinforced Concrete Frames, Genetic algorithm, Multi, objective optimization, Weight, Displacement
  • Hamed Nozari *, Saeed Azadi Pages 203-211
    Awareness of salinity of soil layers under drains, particularly in areas with shallow saline groundwater such as Khozestan leads to design the best depth and spacing drain. In this study the application of artificial neural network modeling to predicting of changes in groundwater salinity under drain pipes have been tested. In order to calibrate and validate the model results, data collected from experimental model with 1.8 m long, 1 m wide and 1.2 m high were used. In the model, drains were installed at 20, 40 and 60 cm depths and spacing of 60, 90 and 180 cm. In the method of artificial neural network, LevenbergMarquardt learning algorithm with SigmoidAxon transfer function was used. After statistical analysis and calculation of RMSE, the standard error and correlation coefficient, adjustment between measured and simulated values of changes in groundwater salinity was calculated. The value of these product indexes 5.27 ds/m, 0.12 and 0.96 was estimated respectively. Changes in drains salinity in different depths and spaces over time with discharges of 0.07, 0.11 and 0.14 lit/s are 0.34 dS/m, 0.09 and 0.99, respectively. The results showed that artificial neural network method on simulating of changes in groundwater salinity under drain pipes and also changes in drain water salinity in difference depths and spaces of drains have reasonable accuracy.
    Keywords: Drainage, Experimental model, simulation, Underground drain
  • Masumeh Bahrami, Reza Ahayari * Pages 213-226
    The demand for FRP materials has been increased over the past years for retrofitting or strengthening of reinforced concrete members. Several recent studies focused on the shear strengthening of reinforced concrete deep beams. In deep beams, due to the high ratio of shear span-to-depth and shear deformation, the ultimate strength is generally controlled by shear rather than flexure with lower shear ductility. Shear strengthening with FRP sheets is one of the most effective methods to overcome the weaknesses of deep beams.
    In this paper, the behavior of 104 deep beam specimens strengthened with different schemas of FRP sheets which was investigated. Specimens were modelled through the Non Linear finite elements method and analyzed under Push over static loading. The efficiency of FRP installing schema and the effect of some parameters such as shear span-to-depth ratio, compressive strength of concrete and the arrangement and ratio of shear reinforcement were evaluated. The results showed an average increase of shear capacity varied between 15 through 65 percent in each schemas of installed FRP sheets.
    Another aim of this study is to define and evaluation of shear ductility index for deep beams. The results show that the shear ductility index depends on the dimensions of the deep beam, compressive strength of concrete and the scheme of installed FRP sheet as using the layers of FRP can increase the shear ductility of strengthened deep beams about 5 to 30 percent.
    Keywords: Deep beam, Shear strength, Shear strengthening, FRP, Shear ductility index
  • Mohmmad Mahdi Behzadi, Reza Ahayari * Pages 227-236
    The tunnel form buildings provide some advantages for medium to high-rise buildings that constructed by using a special tunnel form technique are commonly built in countries facing a substantial seismic risk. There are no special requirements for seismic design of this type of buildings, and some provisions of the concrete bearing wall system are used. None of the seismic codes addresses the R factor for tunnel‐form buildings directly. This study presents R factor of this structural system based on the nonlinear pushover analyses of 7 case studies using the ABAQUS software. The impacts of shear wall reinforcement ratio and its detailing on system ductility, load-carrying capacity and failure mechanism under seismic forces are evaluated. Influences aspect ratio and wall openings on the response are also discussed.
    Keywords: Shear wall, Behavior Factor, Ductility, Tunnel, Form
  • Mohammad Ali Kafi, Payam Tarighi * Pages 237-252
    One of the connections that are less use by designers due to the difficult implementation is welded unreinforced flange welded web connection. Almost can be said that this type of connection can be use without design. Studies on this connections indicated presence of plastic strains in near the beam to column connection causes decreased levels of confidence this connections. In this article studied on I shape beam to column moment connections with welded unreinforced flange-welded web (WUF-W), welded top and bottom flange plate (WFP) and reduced beam section (RBS). For this propose for each specimen design connection with ST37 material properties according to Iranian national Cone No-10 (Design Steel Structures specifications). With the Abaqus finite element analysis software studied and compares hysteresis curves and performance of each connection under cyclic loading. Finally recommended details for Increase safety level of WUF-W moment connection. This study has shown that energy dissipate of WFP 20 and 52 present respectively was more than WUF-W and RBS moment connection. Load capacity of WFP 19 and 54 present respectively was more than WUF-W and RBS moment connection. Reinforce WUF-W with haunch had best results in energy dissipate, rigidity and load capacity that increase respectively 10.5, 18.5 and 8 present parameters.
    Keywords: welded unreinforced flange, welded web, welded top, bottom flange plate, reduced beam section, Hysteresis Curves
  • Seyed Bahram Beheshti Aval *, Vahid Ahmadian, Ehsan Darvishan Pages 253-265
    Over the last two decades, extensive research has been conducted on structural health monitoring and damage detection in order to reduce the life-cycle cost of structures and improve their reliability and safety. These methods are divided into modal-based and signal-based approaches. Recent advances in the field of sensor technologies have facilitated the use of signal-based methods as practical solution to detect damages in structures. After a sever earthquake, usually there is no possibility for visiting the individual structures. Therefore, application of methods that can detect damage of structures only by using signals recorded at the time of the earthquake is noteworthy. Many existing methods, especially methods based on signal processing are not able to determine the damage severity. This article presents a signal-based seismic structural health monitoring technique for damage detection and evaluating damage severity of a multi-story frame subjected to an earthquake event. As a case study, this article is focused on IASC–ASCE benchmark problem to provide possibility for side-by-side comparison. First three signal processing techniques including EMD, HVD and LMD, which are categorized as instantaneous time-frequency methods, have been compared to find a method with the best resolution in extracting frequency responses. Based on the results EMD has proved to outperform than the others. Second, EMD is used to extract the acceleration response of the sensors. Results show that by taking advantage of signal processing and artificial intelligence techniques in this research, damage detection of structures was carried out for three levels including damage occurrence, damage severity and location of the damage.
    Keywords: Damage detection, Structural Health Monitoring, Damage Index, Signal Processing, Neural network
  • Mohammad Hossein Jahangir * Pages 267-276
    Until now, all of the calculations about determining of water content around the particles in unsaturated soil have done with supposing the spherical shape of particles and most of quantities such as matric suction and interparticle stress due to water meniscus were calculated by using that simple assumption.
    In this paper, three packing methods of ellipsoidal particles are studied and by considering changes in meniscus geometry, matric suction and water content volume are evaluated as functions of meniscus radii for soil particles under the pore-water regime. This analysis provides a theoretical basis for describing several well-known phenomena in unsaturated soil behavior. A series of rigorous analytical equations was developed for describing the total volume of menisci between contacting ellipsoidal soil grains by treating the zero contact angle. Matric suction characteristic curves modeled using the analytical solutions displayed behavior similar to real unsaturated soils by using the ellipsoidal particles.
    The results show that by increasing the filling angle, the volumetric water content of horizontal arrangement is about 2 to 5 times higher than other states, while by changing in the radius ratio of the lens, this amount is more for vertical alignment. So, the matric suction for elliptical particles is quantified with little inclination towards the water content change which achieved four times larger for double diameter ratio.
    Keywords: Unsaturated soil, water content of lens, matric suction, filling angle, soil, water characteristic curve
  • M., Kazem Sharbatdar *, Mohammad Khosroabadi Pages 277-297
    Steel plate shear walls have been used as lateral resistant systems at several buildings particularly at high rise building during past three decades. This system contains appropriate rigidity to control displacements and also have ductile failure and high energy dissipation mechanism, so it can be used for new buildings or strengthening existing structures at seismic prone areas. Generally steel plate shear walls are consisting of steel plate walls and two boundary columns and horizontal floor beams. In this paper, initially a steel plate shear wall of a 5-floor building at high seismic area was designed according to AISC 341-05, then ABAQUS finite element program was used to investigate the seismic behavior of structure and get hysteresis curves under cyclic loading and also investigate the several parameter effects on local instability and non-linearity of material at designed typical shear wall and also the other new walls with different opens and rigidities. Numerical analysis results indicate that rigidity, shear capacity, and energy dissipation of wall were increased whenever column dimensions and length to height ratio was increased. Moreover, the main failure mode as global buckling was happened at the base of the column with increasing of the number of floors, so indicating the decreasing capacity and rigidity. And also the results showed that more open dimensions caused the higher ductility, decreasing capacity and rigidity and dissipation. The higher capacity, rigidity, energy dissipation, and ductility were observed at shear wall consisting of the more stiff nesses.
    Keywords: Steel Plate Shear Wall, Cyclic Loading, Energy Dissipation, Hysteresis Curves, Rigidity, Capacity, Ductility
  • Mohammad Ali Beheshtinia *, Milad Nozari Pages 299-309
    One of the main reasons for lack of competitiveness in automotive production in our country is mismanagement in supply of primary parts and transporting them to the domestic auto companies. This paper presents an integrated approach in order to make decisions to schedule orders of production and transportation, including assigning orders to suppliers and vehicles, sequencing production orders for suppliers and the way they are transported to Iran Khodro company. A shared transportation navigation is also considered in the problem. In order to optimize decisions in the proposed model, a genetic algorithm is used. In comparison to integrated and non-integrated models and the developed genetic algorithms used recently in the literature, the algorithm suggested in this paper gives a better performance. Furthermore, when compared to a real case, the proposed algorithm in this paper showed superior results.
    Keywords: scheduling, Supply chain, Genetic algorithm, Transportation
  • Erfan Hasan Nayebi *, Nasim Nahavandi, Arman Sajedi Nejad Pages 311-330
    Kanban control systems used to optimize inventory levels just in time (JIT) production systems. Evaluation of kanban systems are based on flow control principles and it plays a very important role in production systems. This article presents a new dynamic card control methodology in order to keep a high level of performance measures. The main advantage of the proposed method is easy to adjust parameters. A simulation model for generalized kanban control system with dynamic adjustment of kanban size is proposed. Simulation experiments designed to test the effect of kanban sizes on performance measures such as total production time and amount of work in process, as well. The results of the simulation model indicate the improvement in production rate and reduction of backlog demand by automatic and dynamic adjustment of kanban size.
    Keywords: Generalized kanban control system, Pull system, Dynamic kanban, simulation
  • Ali Salmasnia *, Seyed Amir Hamed Hosseinzadeh, Behnam Abdzadeh Pages 331-345
    Headways (i.e. the time period between the departure times of two consecutive transportation vehicles) is an important issue for urban railway companies. In this problem we are facing with two conflicting objectives, average passenger travel time and rate of carriage fullness. Until now different multi-response optimization procedure for solving this problem is studied but these approaches do not consider responses variance and covariance between them in optimization process. Therefore this research presents a modeling and solution approach based on discrete-event simulation and response surface methodology that not only puts average of response in satisfactory region but also try to minimize the variance of responses relative to noise variable and also consider covariance between them. In order to evaluate the performance of the proposed approach, Tehran metro line 4 has been assessed. The results show that the proposed approach is superior to existing techniques.
    Keywords: Average travel time, optimization, simulation, Response surface methodology, Robust parameter design
  • Hossein Beiki * Pages 347-361
    In this paper, heat transfer rate from these surfaces were studied by computational fluid dynamics. The effect of nanoparticles concentrations and kinds on the rate of heat transfer were investigated numerically. Different models were used in order to access optimum results in simulations. The results of these simulations were compared with the well-known empirical relationships and showed a good adaptation.Finally, the RNG k-&epsilon model was chosen to simulate the heat transfer from spherical surface in the turbulent regimes. The results showed that with 5 times increasing in nanoparticles concentration, heat transfer rate increased 2.6 times. At low Reynolds number (Re=11.2), the enhancement of heat transfer rate in Ag nanofluids was 2.8 fold greater than that in Al2O3 nanofluids.Nanoparticles effects were negligible at high Reynolds number so that at Re=11190 heat transfer at three different kinds of nanofluids, which were contained Ag, Al2O3 and Cu nanoparticles,was equal.
    Keywords: Heat transfer, spherical surface, CFD, Nanofluid
  • Hadi Baseri * Pages 363-371
    Adsorption and desorption of substances in the surface of adsorbent materials are very important in various chemical industries. In this work, at first, desorption of carbon dioxide on activated carbon fixed bed were examined, then by using of a two dimensional geometry and finite elements method with COMSOL multiphysics software the desorption phenomena were simulated numerically. By using of the proposed numerical model the effects of some effective parameters were studied theoretically. Modeling of activated carbon fixed bed was performed for two fixed and mobile phases in the bed and in stationary and time dependent regimes. Based on the reported results in this work, the mass transfer coefficient and the outlet flux of carbon dioxide from the particles of bed are effective parameters on the desorption phenomenon.
    Keywords: carbon dioxide desorption, activated carbon fixed bed, numerical simulation, finite elements, COMSOL multiphysics software
  • Saeed Rouhi *, Yunes Alizadeh, Reza Ansari Pages 373-381
    Molecular dynamics simulations are used to study the mechanical properties of single-walled carbon nanotube reinforced polyvinyl pyrrolidone matrix. The effects of nanotube diameter and chirality on the elastic moduli of carbon nanotube reinforced nanocomposites are studied. It is shown that zigzag nanotube reinforced polymers have higher longitudinal elastic modulus than their armchair counterparts. For example, embedding (5,5) and (9,0) SWCNTs whose diameters are close to eachother in polymer matrix lead to the elastic modulus of 78.43 and 81.55 GPa, respectively. Besides, increasing diameter results in decreasing longitudinal Young’s modulus. Because of disability of the existing finite element approaches to study the behavior of polymers containing atom types other than carbon, based on molecular dynamics simulations, a finite element method is proposed. The results of the proposed method are in good agreement with the results of molecular dynamics simulations. The correlation coefficient of diameter and Young's modulus obtained from molecular dynamics simulations is equal to -0.8375. Moreover, the correlation coefficient of diameter and Young's modulus computed by finite element method is obtained as -0.8781.
    Keywords: Nanocomposites, Polyvinyl pyrrolidone, Single, walled carbon nanotubes, Molecular dynamics simulations, Finite element method, Mechanical Properties
  • Maryam Tahmasebpoor *, Parastoo Badamchizadeh Pages 383-395
    In this study, a comprehensive force balance model is developed to estimate the equilibrium size of agglomerates formed during the fluidization of nanoparticles with considering the importance of hydrogen bond, van der Waals and gravitational forces. Also, the influence of vapor of different polar materials (including methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol and ammonia) on the size of hydrophilic silica nanoagglomerates and consequently their fluidization behavior is studied by experiments in a gas-solid fluidized bed. The results show that using vapor of these polar materials (with hydroxyl groups in their formula) improves the fluidization behavior of hydrophilic silica nanoparticles significantly and results in a higher bed expansion. To justify the improving effect of different vapor of polar materials on fluidization behavior, the electrostatic repulsion force is added to the model and size of agglomerates are calculated in the presence of this force. It is obtained that the results of model are in good agreement with the experimental observations, so that, among all used materials methanol, 2-propanol and ethanol have the most effective impact on fluidization improvement and the smallest size of agglomerates is estimated using physical properties of these three alcohols as well. Finally, the size of agglomerates calculated by the model shows error less than 11% compared with the size of agglomerates measured experimentally by laser. This error is lower than the previous reported ones in the literature.
    Keywords: Fluidization, Nanoparticles, Force balance, Electrostatic repulsion, Hydrogen bond, Agglomerate
  • Asghar Mohammadi, Ali Farzi * Pages 397-407
    Direct catalytic oxidation of methane to methanol is a novel technique which has eliminated the intermediate and expensive process of synthesis gas production. This technology can be used for low deposit, remote, low-pressure fields, and abundant resources of unconventional gas, without need to manufacture of expensive units of gas-to-liquid (GTL) process. In present study, modeling and simulation of the single step (direct) conversion of methane to methanol has been investigated in a fluidized-bed reactor packed with V2O5/SiO2 particles as the reaction catalyst. Firstly, the reactor was simulated at steady-state conditions and the effect of important parameters such as feed temperature and residence time of reactants within the reactor on methane conversion and product's selectivity was studied. In the next step, dynamic simulation of the process was performed and the effect of disturbances of effective parameters on reactor performance was investigated. In steady state conditions, for the residence time of 9 seconds maximum yield of methanol production was obtained at 50 bar and 773 K and methane conversion was 32.2 and methanol selectivity was 42.1. Results showed that by increasing reactor temperature and residence time, methane conversion increases but methanol selectivity decreases. Cooling fluid temperature and residence time were found to have the greatest effect on reaction rate and rector performance. Also results showed reasonable agreement with the experimental data reported in the literature for fixed-bed reactor.
    Keywords: Direct conversion of methane to methanol, Fluidized, bed reactor, Process modeling, Dynamic simulation
  • Maziar Dehghan *, Nima Tirandaz, Mohammad Sadegh Valipour Pages 409-418
    A helical double-pipe heat exchanger filled with a porous material under asymmetric heat flux is studied analytically. Momentum and energy equations are transformed to the Germano’s coordinate and then expressions representing the velocity and temperature fields are obtained based on the powers of dimensionless curvature using perturbation analysis. To be more insightful, contours of velocity and temperature fields are presented. Results reveal an asymmetric axial velocity profile arising from the curved geometry. The Nusselt number increases with respect to the dimensionless curvature increment as well as the inner to outer radius ratio increase.
    Keywords: Asymmetric heat flux, helical annulus, analytical solution, porous media, forced convection