فهرست مطالب

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک - سال سی‌ام شماره 2 (بهار و تابستان 1398)
  • سال سی‌ام شماره 2 (بهار و تابستان 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/08/13
  • تعداد عناوین: 11
|
  • یاسر تاجیک، حسن مسلمی نایینی*، روح الله عزیزی تفتی، داود اکبری، محمد مهدی کسایی صفحات 1-16

    در این مقاله ضمن تحلیل عیب های پیچش و انحنای طولی در فرآیند شکل دهی غلتکی مقاطع کانالی شکل نامتقارن، اثر پارامتر های هندسی مختلف روی این عیوب بررسی شده است. ابتدا مدل اجزای محدود فرآیند با قابلیت پیش بینی عیوب ایجاد و برای ارزیابی اعتبار نتایج اجزای محدود، آزمایش هایی تجربی انجام شد. سپس با تکرار شبیه سازی اجزای محدود اثر پارامترهای هندسی مختلف شامل ضخامت ورق، پهنای کف و عرض بال های کانال روی عیوب یاد شده بررسی شد. نتایج نشان داد که با افزایش ضخامت ورق و پهنای کف کانال، زاویه پیچش کاهش می یابد و افزایش عرض بال های کانال، زاویه پیچش مقطع را افزایش می دهد. هم چنین روند تغییرات انحنای طولی مشابه با روند تغییرات میانگین کرنش های طولی باقی مانده در لبه بال های کانال می باشد.

    کلیدواژگان: شکل‎دهی غلتکی سرد، کانال نامتقارن، پیچش، انحنای طولی، شبیه سازی اجزای محدود
  • سید نادر عاملی کلخوران*، مهرداد وحدتی صفحات 17-32

    فرآیند ماشین کاری نانومتری روشی پیشرفته جهت ساخت قطعات ترد سیلیکونی با صافی سطح نانومتری می باشد. با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی این فرآیند می توان به جزئیات ارزشمندی از مکانیزم ماشین کاری دست یافت. انتخاب تابع پتانسیل مناسب، اصلی ترین پارامتر در تعیین نتایج یک شبیه سازی دینامیک مولکولی می باشد. در این مقاله از ترکیب سه تابع پتانسیل مورس، ترسوف و استیلینگر-وبر جهت تعریف اندرکنش های بین ذره ای استفاده شده است. مکانیزم ماشین کاری، دمای قطعه کار، نیروهای ماشین کاری، انرژی سیستم و آسیب های زیر سطحی قطعه کار مواردی بودند که جهت مقایسه این توابع پتانسیل مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج نشان داد که استفاده از ترکیب تابع پتانسیل مورس و ترسوف، سبب تغییر مکانیزم ماشین کاری به حالت ترد گردیده و انرژی سیستم را تا حد 3/7 % کاهش می دهد. همچنین مشخص گردید که اندرکنش بین اتم های ابزار و قطعه کار تاثیر بیشتری در تعیین دمای قطعه کار و نیروهای ماشین کاری دارد.

    کلیدواژگان: ماشین کاری نانومتری، دینامیک مولکولی، تابع پتانسیل، سیلیکون
  • محمود شریعتی*، امین صابر، کمال کلاسنگیانی، هادی گلمکانی صفحات 33-46

    در این مقاله به بررسی تجربی و عددی رفتار تناوبی پوسته های مکعبی SS316L تحت بارگذاری پیچش خالص پرداخته شده است. آزمایش های تجربی توسط دستگاه سرو هیدرولیک اینسترون 8802 و در شرایط بارگذاری گشتاور پیچشی- کنترل انجام شده است. در این شرایط بارگذاری و براساس نتایج تجربی، با افزایش دامنه گشتاور پیچشی، به دلیل وجود تنش های برشی بزرگ تر در ضخامت پوسته ها، زاویه رچتینگ افزایش پیدا می کند و عمر پوسته کاهش می یابد. همچنین تاثیر وجود گشودگی دایره ای و اندازه آن برروی رفتار رچتینگ پوسته مکعبی بررسی شد که باتوجه به نتایج تجربی مشاهده شد که حساسیت زاویه رچتینگ به گشودگی در موقعیت های نزدیک به محل اعمال بار بیشتر می باشد و عمر پوسته در این شرایط کاهش می یابد. تحلیل عددی توسط نرم افزار آباکوس و بااستفاده از مدل سخت شوندگی غیرخطی همسان گرد/ سینماتیک انجام شد که درمقایسه با نتایج تجربی از مطابقت خوبی برخوردار بود.

    کلیدواژگان: پوسته مکعبی، بارگذاری پیچش خالص تناوبی، رچتینگ و نرم شوندگی، تحلیل عددی و تجربی
  • رامین منتشلو، علیرضا شوشتری* صفحات 47-66

    در این مقاله ارتعاشات اجباری عرضی غیرخطی تحت نیروی تحریک هارمونیک جانبی یک صفحه مدرج تابعی مگنتو-الکترو-الاستیک مستطیلی شکل ساخته شده از پیزوالکتریک BaTiO3 و مگنتواستریکتیو CoFe2O4، با شرایط مرزی تکیه گاه ساده بررسی شده است. تغییرات خواص از پایین به بالا فرض شده است، یعنی سطح بالای ورق غنی از پیزوالکتریک است، در حالی که سطح پایین ورق غنی از مگنتواستریکتیو است و خواص مواد در جهت ضخامت مطابق قانون توزیع توانی درجه بندی شده است. معادلات حرکت براساس تئوری برشی مرتبه سوم ردی به دست آمده اند. همچنین معادلات ماکسول در حالت الکترواستاتیک و مگنتواستاتیک برای مدل سازی رفتار الکتریکی و مغناطیسی به کار برده شده اند. سپس معادلات دیفرانسیل جزئی غیرخطی به دست آمده با استفاده از روش گلرکین به پنج معادله دیفرانسیل معمولی غیرخطی کوپل شده تبدیل شده اند. این معادلات دیفرانسیل معمولی غیرخطی به یک معادله دیفرانسیل که شامل ترم های غیرخطی سفتی و اینرسی و ترم های غیرخطی مرتبه دو و سه است کاهش یافته اند. برای حل معادله به دست آمده، از تئوری اغتشاشات استفاده شده است و سپس نتایج به دست آمده برای فرکانس طبیعی خطی با نتایج موجود برای ورق های همسانگرد و ورق های پیزوالاستیک همسانگرد مقایسه شده اند و مطابقت خوبی میان نتایج این پژوهش و نتایجی که قبلا منتشر شده اند مشاهده گردیده است. در تحلیل ارتعاشات اجباری، تشدیدهای اولیه، سوپرهارمونیک مطالعه شده است و معادله پاسخ فرکانسی آن به دست آمده است. همچنین باتوجه به اهمیت تشدید اولیه، پایداری آن نیز بررسی شده است. نیروی تحریک خارجی در این حالت، نیروی تحریک مکانیکی با دامنه ثابت و به صورت هارمونیک در حوزه زمان در نظر گرفته شده است.

    کلیدواژگان: ورق هوشمند مدرج تابعی، تئوری تغییرشکل برشی مرتبه سوم، قوانین گاوس، تئوری اغتشاشات، ارتعاش غیرخطی اجباری
  • مهدی اردیانی، بهروز حسنی*، سید مهدی توکلی صفحات 67-82

    کاربرد روش تحلیلی ایزوژئومتریک (Isogeometric Analysis) برای حل مسائل غیرخطی الاستیک تراکم پذیر موسوم به مسائل هایپرالاستیسیته  (Hyperelasticity)موضوع این مقاله است. بدین منظور جهت استخراج ماتریس ضرایب با بهره گیری از مفهوم ایزوژئومتریک، پس از خطی سازی روابط حاکم، معادلات تعادل در فرم گسسته شده آن نوشته شده و در ادامه الگوریتمی برای تحلیل این دسته از مسائل ارائه می گردد. برای بررسی کارایی روش و صحت نتایج به دست آمده در مسائل هایپرالاستیسیته تراکم پذیر، نتایج حاصل از روش های اجزای محدود و ایزوژئومتریک با یکدیگر مقایسه می شود. استفاده از روش پیشنهادی علاوه بر امکان ایجاد هندسه مدل با دقت و انعطاف پذیری بیشتر، باعث تشکیل دستگاه معادلات کوچکتر و در کل کاهش حجم محاسبات می شود. به علاوه، علیرغم وجود تغییر شکل های بزرگ، وابستگی به نحوه گسسته سازی مسائل حداقل بوده و برخلاف روش اجزای محدود تا حد بسیار زیادی نیاز به تولید مجدد شبکه اجزای محدود وجود ندارد. همچنین، در این مقاله به بررسی تاثیر تعداد تقسیمات بار و نیز تعداد نقاط انتگرال گیری گوسی در همگرایی جواب مسائل پرداخته شده است.

    کلیدواژگان: تحلیل ایزوژئومتریک، نربز، هایپرالاستیسیته، مصالح تراکم پذیر
  • حسن سجادی*، مازیار سلمان زاده، گودرز احمدی، سعید جعفری صفحات 83-94

    در این مقاله ته نشینی ذرات با اندازه های مختلف (10 نانومتر تا 10 میکرومتر) داخل اتاق با استفاده از مدل ادی های بزرگ و زمان آرامش چندگانه بر پایه روش شبکه بولتزمن مورد بررسی قرار گرفته است و اثر نیروهای بویانسی، درگ و برونین بر روی ته نشینی ذرات بر روی دیواره های مختلف اتاق اداری تحلیل شد. برای مدل کردن ادی های کوچک از مدل بهبودیافته اسماگورنسکی استفاده شد. برای بررسی ته نشینی ذرات داخل اتاق، تعداد 144 ذره در هر بازه زمانی 05/0 ثانیه از دریچه ورودی جریان به داخل اتاق تزریق شد و بعد از گذشت 30 ثانیه تزریق ذره متوقف گردید، در مجموع 86400 ذره وارد اتاق شد. نتایج به دست آمده نشان دادند که روش عددی مورد استفاده همخوانی خوبی با روش های عددی و آزمایشگاهی گذشته دارد. تعداد ذرات ته نشین شده بر روی دیواره های مختلف اتاق بر حسب زمان محاسبه گردید و مشاهده شد که تعداد ذرات ته نشین شده به مرور زمان افزایش می یابد و ته نشینی ذرات با اندازه بزرگتر بیشتر می باشد. تراکم ذرات داخل اتاق بر حسب زمان نشان داده شد. لحظه شروع تزریق ذرات به داخل اتاق، تراکم آنها در ناحیه ورودی بیشتر می باشد و به مرور زمان تراکم در نواحی دور از ورودی جریان افزایش می یابد. نتایج به دست آمده از این پژوهش در طراحی سیستم های تهویه مطبوع اتاق های اداری و بیمارستانی کاربرد قابل توجهی خواهد داشت.

    کلیدواژگان: روش شبکه بولتزمن، مدل حل ادی های بزرگ، پخش و ته نشینی ذرات، مدل بهبودیافته اسماگورنسکی
  • سعید استاد موحد*، سکینه کربلایی نژاد، بهاره باباخانی صفحات 95-108

    بازیافت پسمانده های لاستیکی به دلیل مشکلات زیست محیطی و همچنین افزایش قیمت لاستیک نو رو به فزونی دارد. از آنجا که لاستیک EPDM پایه پلیمری بسیاری از قطعات لاستیکی اتومبیل (به جز تایرها) می باشد، ضرورت بازیافت و برگشت به چرخه تولید ضایعات مربوطه ضروری به نظر می رسد. در این پژوهش فناوری مکانیکی بازیافت مبتنی بر دستگاه اکسترودر دوپیچه به همراه واولکانش ضایعات لاستیکی اتومبیل بر پایه EPDM مورد استفاده قرار گرفت. سپس لاستیک های واولکانیده دریک سیستم نیمه کارآمد، پخته شد و ویژگی های پخت و خواص مکانیکی آن ها شامل سختی، استحکام کششی و ازیاد طول تا پارگی مقایسه و نتایج بحث شد. نتایج به دست آمده نشان داد که واولکانش لاستیک ضایعاتی با راندمان بالایی انجام گرفته است. همچنین میان افزایش درصد واولکانش و کاهش چگالی اتصالات عرضی از یک سو و بهبود ویژگی های پخت و خواص مکانیکی آمیزه های ولکانش مجددشده از سوی دیگر رابطه مستقیمی مشاهده گردید. شرایط بهینه برای واولکانش در اکسترودر دوپیچه برمبنای نتایج طراحی آزمایش سرعت پیچ اصلی 180 دور در دقیقه در دمای 220 درجه سانتیگراد تعیین شد. متغیر بودن ترکیب مواد اولیه به دلیل جمع آوری ضایعات از منابع مختلف جنبه عملی و کاربردی پروژه را به چالش می کشد.

    کلیدواژگان: بازیافت، لاستیک EPDM، اکسترودر دوپیچه
  • آرش بشیری، مجتبی حسینی، حسین حاتمی* صفحات 109-123

    ورق ها در شاخه های متنوعی از صنایع تکنولوژی مدرن از قبیل صنایع خودروسازی، صنایع دریایی، علوم هوا فضا، صنایع اپتیک، صنایع هسته ای و مهندسی سازه مورد استفاده زیادی می باشند. یکی از مهمترین مشکلاتی که در طراحی وجود دارد ضعف آنها در برابر ضربه می باشد. ضربات مختلفی توسط اجسام خارجی، درحین ساخت، کارکرد و یا نگهداری سازه به آن وارد می شود، به همین جهت مقاوم سازی و افزایش استحکام ورق ها در برابر ضربه، بخش وسیعی از مطالعات پژوهشگران را تشکیل داده است. این مطالعه برای سه سطح انرژی ضربه (سه ارتفاع سقوط آزاد) انجام گرفته است. ورق های مورد استفاده از جنس AL3105 و با ابعاد 220*230 میلی متر و با ضخامت 1 و 2 میلی متر روی هم قرارگرفته و توسط پیچ و مهره به هم متصل می شوند. ورق ها به صورت کاملا آزاد بر روی فیکسچر قرار می گیرند. جنس پیچ ها از نوع پیچ با استاندارد din933 می باشد. در روش تجربی شتاب ضربه زننده توسط سنسور شتاب سنج اندازه گیری شده و تغییرشکل ماندگار ورق پس از اتمام ضربه اندازه گیری می شود. پارامترهای مورد ارزیابی شامل مقدار شتاب ضربه بر روی ورق، میزان تغییرشکل ماندگار و مقدار جذب انرژی برای ورق ها می باشد. برای مدل سازی عددی از نرم افزار المان محدود آباکوس استفاده شده است. مقایسه نتایج حاصل از روش تجربی و عددی نشان می دهد که این دو روش تحقیق دارای نتایج نزدیک به هم می باشند. همچنین نتایج نشان می دهد که جذب انرژی در ورق های یک لایه بیشتر از ورق های دولایه است، همچنین شتاب در ورق های دولایه بیشتر از ورق های یک لایه می باشد.

    کلیدواژگان: ورق آلومینیومی، آزمایش سقوط آزاد، تغییرشکل ماندگار، شتاب ضربه، جذب انرژی
  • علیرضا تهور*، محمد صادق کرونی صفحات 125-136

    شیرهای چرخشی از اهمیت خاصی در سیستم های نم زدایی گاز طبیعی برخوردار هستند و خرابی های آنها هزینه های سنگین را به همراه دارد. لذا شبیه سازی جریان درون این نوع شیرها با رویکرد بررسی تاثیر جریان بر خرابی قطعات لازم به نظر می رسد. در این تحقیق، ابتدا مدل سازی شیر چرخشی کلاس 900 انجام شده، سپس جریان گاز شبیه سازی می گردد و نیروهای وارد بر توپی و سرعت گاز درون آن در زوایای مختلف باز شدن شیر محاسبه می شود؛ سپس مکانیزم داخلی در حالتی که بیشترین مقدار نیرو به توپی اعمال می شود مورد تحلیل نیرویی قرار می گیرد. نتایج حاصل می تواند در طراحی های جدید شیرهای مشابه، انتخاب آلیاژهای مناسب قطعات و همچنین طراحی فرآیند های نم زدایی مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: شیرهای چرخشی، خرابی قطعات، توپی، اثر متقابل سیال و جامد، تحلیل نیرو
  • علیرضا گرامی، مجید ملک جعفریان* صفحات 137-149

    در تحقیق حاضر شبیه‌سازی عددی جریان دوبعدی حول یک استوانه مدور و تاثیر استفاده از انواع عملگرهای پلاسما جهت کنترل جریان اطراف آن مورد بررسی قرار گرفته است. عملگرهای مورد استفاده، شامل عملگر پلاسمای تکی‌ و عملگر جت ترکیبی پلاسمای خطی می باشند. به‌منظور شبیه‌سازی عددی این عملگرها، از مدل خطی‌شده نیرو استفاده گردیده است. در کار حاضر، دو موضوع دقت مدل در تحلیل رفتار عملگرهای پلاسما و تاثیر محل قرارگیری این عملگرها بر نقطه جدایش و حذف گردابه‌ها مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این بررسی نشان می‌دهد که شبیه‌سازی عملگرها با استفاده از مدل خطی‌شده نیرو (در عین سادگی) در جدایش جریان به‌لحاظ کیفی به‌صورت موفق عمل می کند. استفاده از عملگرهای پلاسما‌ی تکی در زوایای 45± و 90± درجه بهترین وضعیت قرارگیری عملگرها می‌باشد. در صورتی که توان مصرفی کمتر عملگرها (به‌علت تعداد کمتر) و درعین‌حال، بیشترین تاثیر روی جریان مد نظر باشد، محل قرارگیری عملگرها در زوایای 90± درجه توصیه می‌شود. استفاده از عملگر جت ترکیبی پلاسمای خطی در زوایای 45± در این مسئله به‌خصوص، به‌دلیل تاثیر کمتر روی جریان و همچنین توان مصرفی بالاتر، توصیه نمی‌شود.

    کلیدواژگان: کنترل جریان، عملگرهای پلاسما، عملگرهای L-PSJ، مدل خطی شده نیرو، استوانه مدور
  • محمد کارکن*، سلیمان قوهستانی، فرزاد شهابیان مقدم صفحات 151-160

    در این پژوهش اثر عدم‌قطعیت ضریب کشسانی صفحه بر پاسخ ارتعاش آزاد و کمانش آن مورد بررسی قرار می گیرد. برای این منظور، ضریب کشسانی صفحه به‌صورت متغیر تصادفی با توزیع نرمال الگوسازی می شود. همچنین، تابع خودهمبستگی فاصله ای برای میدان تصادفی به‌کار می رود. در این شیوه، میزان همبستگی به فاصله وابسته می گردد. به‌گونه ای که با دور شدن نقاط از هم، میزان همبستگی نیز کاهش می یابد. سپس، با بهره جویی از راهکار توانمند اجزای محدود و به‌کارگیری شبیه سازی مونت کارلو، رابطه های اجزای محدود تصادفی استخراج می گردد. برای این منظور یک جزء چهار گرهی کیرشهف با دوازده درجه آزادی به‌کار می رود. برای تحلیل نیز، متغیر تصادفی 5000 بار شبیه سازی می گردد. در پایان، با انجام آزمون های عددی، اثر عدم‌قطعیت ضریب کشسانی بر روی بسامدهای طبیعی و بارهای کمانشی صفحه مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج این آزمون ها نشان می دهد که تغییر ضریب کشسانی صفحه تاثیر متفاوتی بر روی پاسخ ارتعاشی و کمانش صفحه دارد؛ به گونه ای که ضریب تغییرات پاسخ ارتعاش آزاد حدود نصف ضریب تغییرات بار کمانشی صفحه است. همچنین، آزمون های عددی آشکار می سازند که ضریب تغییرات بار کمانشی فشاری با کمانش برشی برابر هستند.

    کلیدواژگان: اجزای محدود تصادفی، صفحه خمشی، کمانش، ارتعاش آزاد، شبیه سازی مونت کارلو
|
  • yaser tajik, Hasan Moslemi Naeini*, Roohollah Azizi Tafti, davod akbari, Mohammad Mehdi Kasaei Pages 1-16

    In this research, the twist and the longitudinal bow defects were studied by finite element analysis in the asymmetrical channel sections. Effects of the geometrical properties including the strip thickness, the web width, and the flange width were investigated on the above effects. Some experiments were performed on an industrial roll-forming machine to verify the accuracy of the finite element model. The results showed that the twist angle decreases with the increase of both strip thickness and web width. However, the twist angle increases with the increase of flanges width. Also the variations of the longitudinal bow height are similar to those of the average residual longitudinal strain of both flange edges.

    Keywords: Cold Roll-Forming, Asymmetrical Channel Section, Twist, Longitudinal Bow, Finite Element Simulation
  • Seyed Nader Ameli Kalkhoran*, Mehrdad Vahvadi Pages 17-32

    Nanometric machining process is an advanced method for producing brittle silicon workpiece with nano-level surface finish. With the aid of molecular dynamics simulation, valuable details of machining mechanism could be obtained. Choosing the appropriate potential function is the main parameter in determining the results of this simulation. In this paper, the combination of the three potential functions of Morse, Tersoff, and Stillinger-Weber is used to define interatomic interactions. The machining mechanism, workpiece temperature, cutting forces, systems’ energy as well as subsurface damages were studied to compare these potential functions. The results exhibit that using the combination of the Morse and Tersoff potential function would change the machining mechanism to brittle mode and reduce the system energy by as much as 7.3%. It is also found that the interaction between tool and workpiece has a greater influence on the determination of the workpiece temperature and machining forces.

    Keywords: Nanometric Machining, Molecular Dynamics, Potential Function, Silicon
  • mahmoud Shariati*, Amin Saber, Kamal Kolasangiani, Hadi Golmakani Pages 33-46

    In in this paper, cyclic behavior of SS316L cubic shells under pure torsional load was experimentally and numerically studied. Experimental tests were carried out by a servo-hydraulic NSTRON 8802 machine under torsional load-control condition. In this loading condition and based on experimental results, due to the existence of larger shear stress along the shell thickness, increasing of torsional torque amplitude caused the enhancement of ratcheting angle and reduction of shells’s life. Also, the effect of cutout and its size on ratcheting behavior of cubic shell were investigated , According to experimental results, it was seen that the sensitivity of ratcheting angle to cutout position near the applied load was high and the shell’s life decreases in this condition. Numerical analysis was done by Abaqus software and using the nonlinear isotropic/kinematic hardening model. There is a good agreement with that of experimental results.

    Keywords: Cubic shell, Cyclic pure torsional loading, Ratcheting, softening, Numerical, experimental analysis
  • Ramin Mantashloo, alireza shooshtari* Pages 47-66

    In this paper, nonlinear vibration of the functionally graded rectangular plates made of piezoelectric BaTiO3 and magnetostrictive CoFe2O4, whit simply supported boundary condition has been investigated. It is assumed that the composition is varied from the bottom surfaces to top surface, i.e., the top surface of the plate is piezoelectric-rich, whereas the bottom surface is magnetostrictive-rich. In addition, material properties are graded along the thickness according to volume fraction power-law distribution. Based on the Reddy’s third-order share deformation plate theory, the governing equations of motion, whereas Maxwell equations for electrostatics and magnetostatics are used to model the electric and magnetic behavior. Then, the nonlinear partial differential equations of motion are transformed into five coupled nonlinear ordinary differential equations by using the Galerkin method. Afterward, the obtained coupled ordinary differential equations are reduced to a single nonlinear differential equation which include nonlinear inertia and stiffness terms with quadratic and cubic nonlinear terms. A perturbation method is used to solve the equation of motion analytically. The results for natural frequency are compared with the available results for isotropic, laminated and piezo-laminated plates and good agreement is found between the results of present study with the results of previously published papers. In the forced vibration, primary, super-harmonic resonances are studied and the frequency response equation has been obtained. Because of the importance of the primary resonance, the stability of the steady-state motion is investigated for the primary resonance, The applied external force is assumed to be harmonic in time with a constant amplitude.

    Keywords: Functionally graded smart plate, Third order shear deformation theory, Gauss’s laws, Perturbation method, Force vibration
  • Mehdi Ardiani, behrooz Hassani*, S. Mehdi Tavakkoli Pages 67-82

    Employing the Isogeometric Analysis method for solution of nonlinear compressible elastic materials, generally known as hyperelasticity, is the subject of this article. For this purpose, the matrix of coefficients is derived and by the linearization of governing equations the discretized equilibrium equations are obtained and a solution algorithm is presented. To study the performance and accuracy of the method in compressible hyperelastic problems, the obtained results are compared with those of finite elements. The presented approach, besides providing a good flexibility in geometrical modeling, results in a smaller system of equations and consequently reducing the computational cost. Furthermore, despite having large deformations, the need for remeshings is alleviated. Also, the effects of the number of load increments, as well as, the number of Gauss integration points on the convergence of the solution are studied.

    Keywords: Functionally graded smart plate, Third order shear deformation theory, Gauss’s laws, Perturbation method, Force vibration
  • Hasan Sajjadi*, Mazyar Salmanzadeh, Goodarz Ahmadi, Saeed Jafari Pages 83-94

    In this paper the Multi Relaxation Time Lattice Boltzmann Method in conjunction with the Large Eddy Simulation model was used to study the particle deposition in a room  with various diameters (10nm-10µm)and the effect of buoyancy, drag and Brownian forces to particle deposition on the different walls of the room has been investigated.  The sub-grid scale turbulence effects were simulated through a shear-improved Smagorinsky model. To simulate the particle deposition in the room, the particle injection process was initiated with 144 particles injected uniformly at the inlet with the same velocity as the airflow at every 0.05s; particle injection was stopped after 30s. Therefore, a total of 86400 particles were injected into the room. The present simulation results for the airflow showed good agreement with the experimental data and the earlier numerical results. The simulated results for particle dispersion and deposition showed that the numbers of deposited particles on the walls increases by augmentation of the time. When the particle injection started the concentration in the inlet jet region is more than other zones and that increases in the region far from the inlet by time. Present results will be interesting for designing air condition systems in the office and hospitals rooms.

    Keywords: Lattice Boltzmann Method, Large Eddy Simulation, Particle Deposition, Shear Improved Smagorinsky Model
  • Saeed Ostad Movahed*, Sakineh Karbalaei Nezhad, Bahareh Babakhani Pages 95-108

    Recycling of waste rubbers is developing due to environmental concerns and continuous increasing raw materials price. The EPDM (ethylene-propylene-diene rubber) rubber is the rubber base of the non tire automotive rubber articles and their recycling is necessary for resources saving and the environment protection. A mechanical recycling technique, a twin screw extruder with the aid of a de-vulcanizing agent, TMTD (tetramethylthiuram disulfide) was used to de-vulcanize waste rubber powder from discarded EPDM automotive parts. The de-vulcanized rubbers, subsequently, re-vulcanized in a semi-efficient (SEV) curing system and correspondent curing and mechanical properties including hardness, tensile strength and elongation at break were measured and the results were compared and discussed. The results showed that the waste rubber de-vulcanized with used technique efficiently. The direct relationship was observed between increasing de-vulcanization percent and also the crosslink density reduction of the waste cured rubbers with improving the curing and mechanical properties of re-vulcanized compounds. The optimum de-vulcanization operating conditions were obtained by a design of experiment software at rotor speed of 180 rpm at a constant operative temperature, 220 . The main challenge for using the outcomes of this study in commercial scale was the difference between waste rubbers composition because they provided from various sources.

    Keywords: Recycling, EPDM rubber, Twin screw extruder
  • Arash Bashiri, Mojtaba Hosseini, Hossein Hatami* Pages 109-123

    Sheets are widely used in various branches of modern technology industries such as automotive, marine, aerospace, optics, nuclear industries and structural engineering. One of the most important problems in design is their weakness against impact. Various impacts are applied by external objects during construction, operation or maintenance of the structure. For this reason, the reinforcement and increased strength of the sheets against the impact is the subject of many studies of researchers. This study was conducted for three levels of impact energy (using Drop weight). The sheets are of AL3105, with dimensions of 220 * 230 mm and 1 millimeter thick, 2 millimeters thick, and are connected by bolts. The sheets are completely free on the fixture The screws are made of a bolt with Standard din933. In the experimental method, the picker acceleration has been measured by the accelerometer sensor and the permanent deformation of the sheet is measured at the end of the impact. The parameters to be evaluated include the impact acceleration on the sheet, the permanent deformation and the energy absorption of the sheets. Abaqus finite element software has been used for numerical modeling. Comparing the results of experimental and numerical methods shows that these two research methods have a good agreement. The results also show that the absorption of energy in single-layer sheets is greater than double-layered sheets. Also the acceleration in double-layered sheets are more than single-layer sheets.

    Keywords: Aluminum sheet, Free fall test, Permanent displacement, Shock acceleration, Energy absorption
  • Alireza Tahavvor*, Alireza Tahavvor Pages 125-136

    Orbit valves are used dehydration processes of gas. Failure of valves impose cost of repair and maintenance and its experimental tests are more expensive and in many cases are not applicable. Therefore, in this work a three dimensional model of an orbit valve class 900 is created and exported to a CFD solver. Results are exported to a structural analyzer to determine the exerted forces and stresses. Analysis are considered in six position of valve ball. Results show that ball position of 45° is the critical position and probability of failure in this situation is very high. Therefore, results of 45° are valuable to design of parts and choosing appropriate material inside parts.

    Keywords: Orbit valves, Failure, Ball valves, Fluid-solid interaction, Force analysis
  • Alireza Gerami, Majid Malek Jafarian* Pages 137-149

    In the present study, 2D numerical simulation of flow around a circular cylinder and the effect of plasma actuators to control the flow around it have been investigated. Plasma actuators which have been used include single plasma actuator and Linear Plasma Synthetic Jet Actuator (L-PSJA). In order to numerically simulate the actuators, the linearized force model has been used. In the present work, accuracy of the linearized force model to analysis the plasma actuators behavior and the effect of their position on the point of separation and elimination of the vortices have been investigated. The results show that the simulation of actuators operates qualitatively successful in flow separation using linearized force model (despite of its simplicity). Using of single plasma actuators at angle of ±45 and ±90 degree is the best position of the plasma actuators. The position of the actuators at angel of ±90 degree is recommended, if the lower power consumption of the plasma and at the same time the most influence on the flow is to be considered. Using L-PSJ actuators at angel of ±45 degree is not recommended, due to low influence on the flow and higher power consumption.

    Keywords: Flow control, Plasma actuators, L-PSJ actuators, Linearized force model, Circular cylinder
  • mohammad karkon*, Soleyman Ghoohestani, Farzad Shahabyan Moghaddam Pages 151-160

    This study aims to investigate the influence of the plate uncertainty elastic modulus on free vibration response and buckling behavior. To this purpose, elastic modulus of plate is modeled as a random variable with a normal distribution. Spatial autocorrelation function is used for random fields. In this method, the correlation is dependent on the distance, as the points be far away from each other, the correlation is also reduced. Then, applying the powerful finite element method stochastic finite element relations were calculated using Monte Carlo simulation. To this purpose, a four-node Kirchhoff’s element was used with twelve degrees of freedom. For the analysis, random variable is simulated 5,000 times. At last, by numerical tests, the effects of uncertainty on elastic modulus are investigated on the natural frequencies and buckling loads of plate. The results of these tests show that the effect of uncertainty in elastic modulus of the plate has a different effect on the response of vibration and buckling of plate. So that these changes have low effect on free vibration responses of plate. But buckling loads are highly dependent on the elasticity coefficient.

    Keywords: Stochastic Finite Element, Plate Bending, Buckling, Free Vibration, Monte-Carlo Simulation