فهرست مطالب

  • سال بیستم شماره 15 (اسفند 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/12/14
  • تعداد عناوین: 25
|
  • حامد صفی خانی*، معصومه لولویی صفحات 529-537

    در این مقاله، بهینه سازی چند هدفی سیستم های سرمایش و گرمایش دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه اراک برای افزایش میزان آسایش و کاهش هزینه انرژی انجام می شود. در گام اول، ساختمان دانشکده که دارای چهار طبقه و 11800 مترمربع زیربنا و دارای 122 کلاس و اتاق است، مدل سازی شده و مقدار آسایش و هزینه ساختمان فعلی دانشکده محاسبه می شود. در مرحله بعد پایگاه داده ای متشکل از 2000 دانشکده با متغیرهای طراحی مختلف، ساخته و تحلیل شد. در بین پایگاه داده های تشکیل شده، ساختمان های با بهترین توابع هدف انتخاب و در قالب نمودار پارتو ارایه شد. متغیرهای طراحی، عوامل موثر در میزان آسایش و هزینه دانشکده شامل تغییر در نسبت پنجره ها به دیوار، تنظیم دمای سرمایش و گرمایش آسایش، جنس و نوع پنجره ها، تعداد افراد، جهت گیری ساختمان، ضریب عملکرد بویلر و چیلر (مجموعا 11 متغیر طراحی) هستند. همچنین توابع هدف شامل میزان آسایش، هزینه و مقدار مصرف انرژی هستند. نتایج بیانگر آن است که هر دو سیستم جذبی و تراکمی، توانایی رسیدن به میزان آسایش قابل قبول را دارد اما میزان مصرف انرژی در چیلر جذبی بیشتر از میزان مصرف انرژی در سیستم تراکمی است که لزوم استفاده از سیستم های جذبی در شرایط دارابودن حرارت، هدررفت را بیان می نماید. همچنین نتایج بیانگر آن است که سیستم جذبی علی رغم مصرف انرژی بیشتر نسبت به سیستم تراکمی، دارای هزینه انرژی مصرفی کمتری است که به دلیل اختلاف بین تعرفه های برق و گاز در کشورمان است و بایستی اصلاح شود.

    کلیدواژگان: آسایش، هزینه، تهویه مطبوع، بهینه سازی چند هدفی، چیلرهای جذبی و تراکمی، صرفه جویی در مصرف انرژی
  • سعید محمودخانی*، سینا کلبادی حاجیکلایی صفحات 539-551

    در پژوهش حاضر، رفتار ارتعاشی تیر با لایه میرایی مقید ویسکوالاستیک بررسی شده و اثر تغییر دما و جرم صلب در تغییر طرح بهینه برای لایه میرایی مقید، مورد مطالعه قرار گرفته است. برای مدل سازی هسته از چندجمله ای های درجه دو و سه به ترتیب برای جابجای های بیرون صفحه ای و درون صفحه ای استفاده شده و لایه های بیرونی بالا و پایین با استفاده از مدل اویلر- برنولی مدل سازی شده اند. با استفاده از این مدل سازی، امکان درنظرگرفتن اثر کرنش نرمال راستای ضخامت برای لایه میانی (هسته) فراهم شده و مدل برای ضخامت های بالای هسته نیز قابل اعمال خواهد بود. برای حل مساله نیز از روش المان محدود با المان های سه گرهی استفاده شده است. در بیان رفتار ماده ویسکوالاستیک از مدول برشی مختلط وابسته به فرکانس و دما و همچنین فرض ایزوتروپ بودن استفاده شده است. این وابستگی به فرکانس و دما با استفاده از نمودارهای حاصل از نتایج تجربی که در مراجع مربوطه ارایه شده، به دست آمده است. مطالعات عددی انجام شده شامل بررسی تغییرات میرایی و دامنه پاسخ هارمونیک با ضخامت هسته و لایه مقیدکننده در دماهای مختلف است که نشان دهنده تغییر قابل توجه ناحیه مربوط به طرح بهینه و همچنین تغییر میرایی بیشینه سازه با تغییر دما است. بر این اساس، آگاهی از محدوده تغییرات دمایی محیط کارکرد سازه برای طراحی بهینه لایه میرایی مهم خواهد بود. در مطالعات عددی، همچنین اثر افزوده شدن جرم صلب به سازه در تغییر طراحی بهینه مورد بررسی قرار گرفته که نتایج حاصل نشان دهنده لزوم درنظرگرفتن همه جرم های اضافه شده قبل از طراحی لایه میرایی مقید است.

    کلیدواژگان: لایه میرایی مقیدشده، ماده ویسکوالاستیک، کرنش نرمال راستای ضخامت، جرم صلب متصل شده، تغییرات دما
  • الناز شایان، وحید زارع*، ایرج میرزایی صفحات 553-564

    در سال های اخیر، ترکیب گازسازی زیست توده با پیل سوختی اکسید جامد، یک جایگزین امیدبخش برای سیستم های تولید توان معمول است. همچنین با توجه به نیاز روزافزون انسان به آب آشامیدنی و وجود محدودیت در منابع قابل دسترس آب آشامیدنی، شیرین سازی آب شور اقیانوس ها یکی از راه حل های امیدبخش معضل کمبود آب است. بنابراین در تحقیق حاضر، یک سیستم ترکیبی جدید، متشکل از گازسازی زیست توده با عامل بخار، پیل سوختی اکسید جامد و آب شیرین کن حرارتی چند مرحله ایی معرفی شده است. مدل سازی و تحلیل های اگزرژی اقتصادی سیستم ترکیبی در نرم افزار EES انجام گرفته است. برای بررسی اثرات پارامترهای کلیدی بر توان خروجی خالص، بازده اگزرژی و هزینه واحد تولید الکتریسیته یک مطالعه پارامتریک انجام شده است. نتایج نشان می دهد که بازده اگزرژی سیستم ترکیبی و هزینه تولید واحد الکتریسیته، به ترتیب 46/04% و $/GJ4/57 حاصل شد.

    کلیدواژگان: زیست توده، اگزرژی اقتصادی، پیل سوختی اکسید جامد، گازسازی بخار، آب شیرین کن
  • زهرا کرمی مهر*، عطاالله ربیعی صفحات 565-573

    عملکرد سیکل های تولید قدرت و حوادث مربوط به آنها از موضوعات اساسی حوزه ایمنی نیروگاه ها به شمار می رود. در صورتی که به هر دلیلی این حوادث به درستی مدیریت نشود عواقب آن جبران ناپذیر خواهد بود. در این میان نقش عملکرد اپراتور می تواند یکی از تاثیرگذارترین فاکتورها در زمان وقوع حوادث باشد. در این پژوهش عملکرد اپراتور در حادثه شکست خط لوله اصلی بخار متصل به توربین به همراه فقدان کامل آب تغذیه برای نیروگاه تولید توان بوشهر مورد ارزیابی قرار گرفته است. در ابتدا داده ها در حالت پایا و گذرا با گزارش نهایی آنالیز ایمنی نیروگاه بوشهر به عنوان یک مرجع قابل اعتماد صحت سنجی شده که نتایج به دست آمده نشان از تطابق مناسب و منطقی در شرایط زمانی دارد. در ادامه نقش عملکرد اپراتور به منظور کنترل پارامترهای ترموهیدرولیکی اعم از دما و فشار مورد ارزیابی قرار گرفته است. در نهایت نیز با انجام آنالیز حساسیت روی عملکرد اپراتور در حادثه شکست خط لوله اصلی بخار به همراه فقدان کامل آب تغذیه، حداکثر زمان احتمالی برای دخالت اپراتور برای مهار حادثه 76دقیقه برآورد شده است.

    کلیدواژگان: نیروگاه، ایمنی، آنالیز حساسیت، عملکرد اپراتور
  • راضیه صفا، عطالله سلطانی گوهرریزی*، سعید جعفری، ابراهیم جهانشاهی جواران صفحات 575-585

    در مطالعه حاضر ترکیب روش شبکه بولتزمن با روش نمایه هموار غلظتی برای شبیه سازی انحلال ذرات جامد دایره ای بین صفحات موازی که خلاف جهت همدیگر در حرکت هستند به کار برده شد. شبیه سازی هیدرودینامیکی سیال بر پایه روش شبکه بولتزمن تک زمانه انجام گرفت و از معادله جابجایی- نفوذ برای تعیین غلظت جسم حل شده درون فاز مایع استفاده شد. علاوه بر این روش نمایه هموار برای محاسبه شرط مرزی عدم لغزش در سطح تماس ذره- سیال و همچنین نیروهای غلظتی به کار برده شد. برای ارزیابی دقت مدل ارایه شده، نتایج شبیه سازی با داده های تجربی موجود در منابع مورد مقایسه قرار گرفت. اختلاف بین نتایج حاصل از شبیه سازی و داده های تجربی برای عدد شروود در عدد پکلت متفاوت کمتر از 2% بود. نتایج به دست آمده نشان می دهد که کمترین زمان انحلال در سیستم های با درصد حجمی های متفاوت مربوط به سیستمی با کمترین درصد حجمی است. با افزایش درصد حجمی درون سیستم، نیرومحرکه انتقال جرم درون سیستم کاهش می یابد. نتایج شبیه سازی نشان داد که با افزایش عدد رینولدز از 0/05 تا 0/38، زمان مورد نیاز برای رسیدن کسر حجمی نرمالیزه شده به 5% مقدار اولیه از0/36ثانیه به 0/17ثانیه کاهش یافت. همچنین با افزایش عدد پکلت از 5/5 تا 115، عدد شروود از1/74 تا4/06 افزایش یافت. علاوه بر این افزایش عدد اشمیت در سیستم منجر به کندتر شدن زمان انحلال می شود. سرانجام رفتار سیستم های با توزیع متفاوت اندازه ذرات در ورودی بررسی شد.

    کلیدواژگان: انحلال، ذرات، غلظت، نرخ برشی، روش نمایه هموار
  • علی شهرجردی* صفحات 587-598

    در این تحقیق از روشی کارآمد از نظر هزینه و تجهیزات موجود برای ساخت نمونه های پنل ساندویچی با هسته فوم اکستیک و هسته فوم معمولی استفاده شده است. برای ساخت فوم اکستیک از فوم پلی اورتان استفاده شده است و همچنین روی نمونه فوم ساخته شده آنالیز حرارتی انجام شد تا محدوده حرارتی مجاز برای ساخت فوم اکستیک مشخص شود. در رویه پنل، چهار لایه الیاف کربن به کار برده شده که پس از ساخت هسته ها و رویه ها پنل ساندویچی با دو هسته از جنس متفاوت ساخته شد. آزمایش های مختلفی از جمله آزمایش خمش سه نقطه ای، آزمایش فشار لبه ای، آزمایش ضربه شارپی، آزمایش فشار مسطح و ضربه افتان روی نمونه ها به منظور دستیابی به برخی خواص مکانیکی انجام شد و نتایج مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج به دست آمده از آزمایش فشار مسطح نشان داد که مدول فشاری پنل ساندویچی با هسته فوم اکستیک 8/4 برابر مدول پنل ساندویچی با هسته فوم معمولی است. همچنین مقاومت فشاری آن به دلیل خاصیت اکستیک بودن هسته، در حدود 20 برابر مقاومت پنل ساندویچی با هسته فوم معمولی برآورد شد. این رفتار به دلیل ضریب پواسون منفی این مواد است که دامنه تغییر آنها را نسبت به مواد دیگر بالا می برد. همچنین نتایج حاصل از آزمایش ضربه افتان نشان داد که مقاومت به ضربه در پنل ساندویچی با هسته فوم اکستیک نسبت به پنل ساندویچی با هسته فوم معمولی به میزان 12/62% افزایش پیدا می کند که دلیل آن قابلیت جذب انرژی بالای این گونه مواد است.

    کلیدواژگان: پنل ساندویچی، فوم اکستیک، الیاف کربن، آزمایش خمش سه نقطه ای، آزمایش ضربه شارپی
  • مهدی سنگبری، امیر نجات*، کبری قرئلی صفحات 599-610

    در این مقاله سازوکارهای تولید نویز در اعداد رینولدز و زوایای حمله مختلف، مورد مطالعه قرار گرفته اند. بخش قابل توجهی از نویز ایرفویل را در رینولدزهای پایین، نویز تونال تشکیل می دهد. بررسی علت وقوع این پدیده و تاثیر عدد رینولدز و زاویه حمله در نویز تونال، چالش اساسی در آیروآکوستیک است. بنابراین شبیه سازی عددی سه بعدی با روش شبیه سازی گردابه های بزرگ برای میدان جریان ایرفویل اس دی7037 انجام شده و انتشار صوت توسط آنالوژی فاکس ویلیامز هاوکینگز محاسبه شده است. نتایج عددی با نتایج تجربی موجود اعتبارسنجی شده اند. در زوایای حمله پایین علاوه بر اوج غالب نویز تونال، اوج های گسسته نیز در طیف فرکانس مشاهده می شوند. افزایش عدد رینولدز و زاویه حمله تعداد اوج های گسسته را کاهش می دهد و در زوایای حمله بالاتر اوج غالب نیز از بین می رود. بررسی فیزیک جریان نشان می دهد که حضور لایه مرزی آرام در بخش عمده ای از سطح مکش، امواج صوتی تولیدشده در جریان دنباله ای ایرفویل را تقویت می کند و این مکانیزم مسئول اوج غالب است. تقویت امواج تولمن شلیختینگ توسط جدایش آرام جریان در انتهای سطح مکش ایرفویل عامل تولید اوج های گسسته در طیف فرکانس است و زمانی که نیمه انتهایی سطح مکش در محدوده گذار قرار می گیرد اوج های گسسته در طیف فرکانس از بین می روند. برای بررسی دقیق تر این موضوع، طول مشخصه روابط نیمه تجربی بروکس، پوپ و ماروکولینی (BPM) که به صورت رایج، ضخامت لایه مرزی در سطح فشار است و با ضخامت لایه مرزی سطح مکش جایگزین می شود. نتایج حاصل فرکانس اوج غالب و روند کلی سطح فشار صوت را بسیار بهتر نسبت به حالت رایج پیش بینی می کنند.

    کلیدواژگان: نویز تونال، آیروآکوستیک، آنالوژی فاکس ویلیامز هاوکینگز، شبیه سازی گردابه های بزرگ، روابط نیمه تجربی BPM
  • مهدی نظری، حسین اسکندری*، محمدرضا گلبهارحقیقی صفحات 611-621

    در این پژوهش تولید و بررسی خواص مکانیکی کامپوزیت آلومینیم 6061 تقویت شده با پودرهای تکی و هیبریدی دی بوراید تیتانیم و گرافن به روش اصطکاکی اغتشاشی بررسی شده است. از میکروسکوپ نوری، الکترونی روبشی مجهز به طیف سنج پراش انرژی اشعه ایکس و آنالیز پراش سنجی اشعه ایکس برای شناسایی ریزساختار و فازهای موجود استفاده شد. خواص مکانیکی نمونه ها به وسیله آزمون کشش و سختی سنجی بررسی شد. در میان نمونه های تقویت شده با دی بوراید تیتانیم و گرافن به صورت تکی، به ترتیب نمونه با wt%20 دی بوراید تیتانیم و نمونه با wt%1 گرافن بالاترین خواص مکانیکی را نشان دادند. همچنین بین تمامی نمونه ها بالاترین خواص مکانیکی مربوط به نمونه تقویت شده با پودرهای هیبریدی شامل wt%20 دی بوراید تیتانیم و wt%1 گرافن است و استحکام تسلیم و نهایی این نمونه به ترتیب از 75 و Mpa160 (مربوط به آلیاژ آلومینیم 6061 اولیه) به 191 و Mpa271 افزایش یافت. همچنین میانگین سختی این نمونه در ناحیه همزده شده برابر VHN101 است که نسبت به آلیاژ اولیه (VHN62) و نمونه اصطکاکی اغتشاشی شده بدون پودر (VHN71) افزایش چشم گیری نشان داد.

    کلیدواژگان: آلومینیم 6061، گرافن، دی بوراید تیتانیم، کامپوزیت، خواص مکانیکی
  • ایمان انصاریان، محمدحسین شاعری* صفحات 623-636

    تیتانیم خالص تجاری (CP) به دلیل زیست سازگاری عالی کاربردهای زیادی در بایومواد و ایمپلنت ها دارد. علی رغم اهمیت بالای خواص سطحی در کاربردهای زیستی، تحقیقات بسیار کمی درباره بهبود خواص سطحی تیتانیم CP از طریق بهبود ساختار انجام شده است. لذا هدف پژوهش حاضر بهبود خواص خوردگی و سایشی تیتانیم CP از طریق کاهش اندازه دانه به وسیله فرآیند فورج چندگانه (MDF) است. بدین منظور نمونه های تیتانیم CP آنیل شده تا 6 پاس تحت فرآیند MDF در دمای محیط و °C220 قرار گرفتند. برای بررسی خواص خوردگی نمونه ها، آزمون پلاریزاسیون تافل در محلول شبیه سازی شده بدن انسان (SBF) انجام گرفت. خواص تریبولوژی نیز توسط آزمون پین روی دیسک در سرعت لغزشی و تنش اعمالی به ترتیب (m/s)0/2 و MPa1 بررسی شد. نتایج حاصل از بررسی ریزساختار نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به EBSD نشان داد که پس از 6 پاس فرآیند MDF ساختار فوق ریزدانه در تیتانیم CP تشکیل شد. نتایج بررسی آزمون پلاریزاسیون تافل نشان داد که در اثر اعمال فرآیند MDF و افزایش پاس های آن صرف نظر از دمای فرآیند، مقاومت به خوردگی نمونه ها افزایش یافت. همچنین نمونه های MDFشده در دمای °C220، مقاومت به خوردگی بیشتری در مقایسه با نمونه های MDFشده در دمای محیط نشان دادند. مقاومت به سایش تیتانیم CP نیز در اثر کاهش اندازه دانه افزایش یافت. همچنین نتایج حاصل از بررسی مورفولوژی سطوح سایش با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی با گسیل میدانی، به طور عمده مکانیزم های سایش خراشان و ورقه ای شدن را نشان داد.

    کلیدواژگان: تیتانیم خالص تجاری، فرآیند MDF، اندازه دانه، خوردگی، سایش
  • جمال زمانی*، رامیار حسین زاده صفحات 637-647

    مشخص بودن رفتار سازه ها تحت بارگذاری با نرخ بالا در کاربردهای متفاوت بسیار تعیین کننده است. یکی از تجهیزاتی که دارای اهمیت فوق العاده ای در این زمینه بوده لوله شوک است که امکان شبیه سازی موارد یاد شده را در محیط آزمایشگاهی فراهم می سازد. هدف این مقاله بررسی تاثیر پارامترهای هندسی لوله شوک بر ضربه حاصل از موج شوک ایجاد شده از آن است که در این رابطه با تغییر قطر خروجی آن با نازل و تغییرات طول ناحیه محرک و متحرک به بررسی این تغییرات بر موج ایجاد شده در کاهش و افزایش شدت شوک پرداخته شده است. در این راستا مولفه های عملکردی لوله شوک محرک گازی 3اینچی روی تغییر فرم دینامیکی ورق های آلومینیومی بررسی شد. براساس نتایج به دست آمده طول محرک بر پیک فشار موج ایجاد شده موثر نبوده ولی طول متحرک بر تغییر فرم ورق موثر است، به این نحو که هرچه طول متحرک کمتر باشد ارتفاع گنبد بیشتر خواهد بود. اثر متمرکزشدن موج برخوردی به ورق در نمونه هایی که نازل در آنها تعبیه شده قابل مشاهده است. این موضوع نشان می دهد که بار دینامیکی متمرکزتری باعث تغییر فرم ورق شده است. همچنین در فشارهای بالا در مقایسه با فشارهای پایین تر اثر نازل در متمرکز نمودن موج شوک حاصل از انفجار در لوله شوک بهتر است.

    کلیدواژگان: لوله شوک، بارگذاری دینامیکی، ورق آلومینیوم، ارتفاع گنبد، شبیه سازی عددی
  • راضیه محمدی گهرویی، علی ملکی*، مجید لشگری صفحات 649-658

    میزان شدت صدا در بیشتر صنایع و فرآیندها یک عامل مزاحم است. جاذب های صدا وسیله ای برای کاهش میزان سر و صدا هستند. انواع مختلفی از جاذب های صوتی با طراحی و جنس های گوناگون وجود دارد؛ اما جاذب های صدایی که بتوانند ضریب جذب بالایی داشته باشند، موثر واقع خواهد شد. طراحی اسفنج منگر با ساختار فرکتالی، راه حل مناسبی برای این مساله خواهد بود. با توجه به اینکه عوامل مختلفی مانند جنس، گام و بسامد بر این جاذب تاثیرگذار هستند، در این پژوهش هر یک از این عامل ها آزمایش شدند و اثرات ضریب جذب و تغییرات تراز صدا تحت تاثیر عامل های جنس، گام و بسامد بررسی و تحلیل شدند. در بررسی عامل گام، مشخص شد که میزان ضریب جذب گام دوم دارای نتایج مطلوب تری نسبت به گام یک است. این مقدار برای گام یک 0/3 و برای گام دو 0/38 به دست آمد. از میان عامل های موثر بر میزان ضریب جذب اسفنج منگر، عامل جنس، اثرات مشهودتری را نشان داد؛ به نحوی که جاذب با بافت سخت تر دارای ضریب جذب پایین تر و جاذب با بافت سبک تر، دارای ضریب جذب بالاتر است. از میان جنس های به کاررفته برای این جاذب، اسفنج دارای بالاترین ضریب جذب با مقدار0/4 و ام دی اف حداقل ضریب جذب با مقدار 0/3 را دارد.

    کلیدواژگان: اسفنج منگر، جاذب، آکوستیک، بسامد، تخلخل
  • محمد عالی پور، علی مختاریان*، حسین کریم پور صفحات 659-667

    ربات کروی به ربات های سیار کروی شکل مجهز به مکانیزم محرک داخلی که روی زمین بر اثر غلتیدن پوسته خارجی شان حرکت می کنند، اطلاق می شود. در این تحقیق، ابتدا یک نمونه ربات کروی آونگی، مدل سازی شد و سپس به تحلیل دینامیکی و استخراج معادلات حرکت صفحه ای ربات بر مسیرهای غیرتخت صفحه ای به روش لاگرانژ پرداخته شده است. همچنین با درنظرداشتن کمبود تعداد عملگر نسبت به تعداد درجات آزادی ربات کروی، طراحی یک کنترل کننده غیرخطی، مبتنی بر روش های خطی سازی به کمک فیدبک انجام گرفته است. پس از آن با درنظرگرفتن شرایط اولیه غیرمنطبق بر مسیر، نامعینی پارامتری و نیز گشتاور اغتشاشی بر سیستم به بررسی عملکرد کنترل کننده پرداخته شده است. با انتخاب مسیر مناسب برای حرکت ربات، به شبیه سازی و حل عددی معادلات حرکت ربات در نرم افزار متلب پرداخته و زوایای چرخشی آونگ و گشتاور تولی شده توسط عملگر به دست آمده است. نتایج حاصل، گویای عملکرد مطلوب و مقاوم کنترل کننده در دنبال کردن مسیر تعیین شده برای چرخش پوسته کروی ربات حین عبور بر سطح غیرتخت انتخاب شده، است.

    کلیدواژگان: ربات کروی، سطح غیرتخت، معادلات حرکت، کنترل غیرخطی، نامعینی پارامتری
  • علیرضا مطهری*، حسن ظهور، محرم حبیب نژادکورایم صفحات 669-676

    در این مقاله طراحی و ساخت یک بازوی رباتیکی بسیار- افزونه (Hyper-Redundant Manipulator) با تحریک پنوماتیکی دوحالته جدید ارایه شده است. با وجود مزایایی چون فضای کاری وسیع، توانایی عبور از موانع و کنترل ساده، تاکنون نمونه های کمی از بازوهای بسیار- افزونه با تحریک ناپیوسته، آن هم در مقیاس آزمایشگاهی ساخته شده است که نقایصی در آنها دیده می شود. این نقایص شامل بازه حرکتی کوچک، قیمت تمام شده نسبتا بالا و حرکت غیریکنواخت و توام با تکان و لرزش بازو است. برای رفع این مشکلات در بازوی ارایه شده در این مقاله از مکانیزم لولایی- کشویی- کروی سه گانه (3-RPS) به عنوان بسته (Module) استفاده شده است که به دلیل داشتن تعداد پایه های کم، قیمت تمام شده پایین تری دارد. همچنین با جایگزینی مفاصل کروی با مفاصل چهارشاخه، بازه حرکتی بالاتر رفته است و در نهایت با استفاده از مجراهای قابل تنظیم در ورودی هر سیلندر، به طور موثری از غیریکنواختی و تکان های بازو کاسته شده است. در نهایت برای بررسی نحوه حرکت بازو، آزمون هایی اجرا شده اند که نتایج آنها ارایه خواهد شد.

    کلیدواژگان: طراحی و ساخت ربات، بازوی بسیار- افزونه، عملگر ناپیوسته، تحریک دوحالته
  • مصطفی سیاح بادخور، علیرضا نداف اسکویی*، دانیال کاشانی، مهدی آقاملاتهرانی صفحات 677-687

    در مکانیک ضربه، پارامترهای تاثیرگذار بسیاری در برخوردها وجود دارند. در این مقاله به بررسی یکی از این پارامترها یعنی رابطه بین عمق نفوذ در اهداف ترکیبی سرامیک- فلز با شکل دماغه پرتابه، پرداخته شده است. پرتابه هایی با شکل دماغه تخت، اجایو و نیم کره از جنس فولادی AISI 4340 و اهداف نیمه بی نهایت از جنس سرامیک آلومینا 99/5% و آلومینیوم سری 7000 هستند. در آزمایش تجربی، سرعت برخورد پرتابه در حدود 400متر بر ثانیه و ضخامت سرامیک و آلومینیوم به ترتیب 4 و 20میلی متر بوده است. شبیه سازی عددی با نرم افزار قدرتمند آباکوس انجام شده است. مقدار عمق نفوذ به دست آمده از شبیه سازی عددی با آزمایش های تجربی، مطابقت خوبی را نشان می دهد. مقدار عمق نفوذ برای پرتابه با دماغه تخت بیشترین و برای پرتابه با دماغه اجایو کمترین بوده است. همچنین مقدار سرعت حد بالستیک برای پرتابه تخت کمترین و برای پرتابه اجایو بیشترین بوده است. ضخامت سرامیک همراه شکل پرتابه روی مقدار سایش پرتابه تاثیرگذار است. مقدار این سایش در پرتابه اجایو بیشترین و در پرتابه تخت کمترین بوده است و با افزایش ضخامت سرامیک این مقادیر افزایش  یافته است. تغییرات سرعت حد بالستیک با تغییرات ضخامت پشتیبان و سرامیک نیز تعیین شده است.

    کلیدواژگان: نفوذ پرتابه، اهداف ترکیبی، شکل پرتابه، شبیه سازی عددی، آزمایش تجربی
  • مهدی کاظمی، عبدالرضا رحیمی* صفحات 689-699

    تکنولوژی ساخت افزایشی تا حد زیادی تولید قطعات سه بعدی پیچیده از روی مدلشان را آسان تر کرده است. اگرچه فرآیندهای ساخت افزایشی انعطاف پذیری منحصربه فردی دارند، اما محدودیت هایی نیز دارند که باعث می شود محققان نتوانند هر شکل هندسی مشخصی را به راحتی بسازند. برخی از این محدودیت ها عبارتند از: مصرف ماده به منظور ایجاد ساختار پشتیبان، صافی سطح نامناسب برخی از سطوح با زوایای خاص و غیره. یکی از روش های غلبه بر این مشکلات، طراحی بر اساس تقسیم بندی قطعات است. روش پیش بینی شده متشکل از دو گام است: 1- تقسیم مدل سه بعدی قطعه و 2- یافتن بهترین جهت ساخت برای هر بخش جداشده. در گام اول محققان به دنبال حداقل تقسیمات ممکن به وسیله تشخیص فیچرها و جداسازی آنها با صفحات مناسب و همچنین نحوه اتصال این قسمت ها هستند که در گام بعدی بهترین جهت ساخت برای هر بخش جداشده بایستی انتخاب شود. معیار انتخاب بهترین حالت تقسیم بندی و بهترین جهت های ساخت این است که حجم ساختار پشتیبان، زبری سطح میانگین و قدرت سایشی سطح بایستی حداقل شود. الگوریتمی که این کار را انجام می دهد، بر پایه الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات ایجاد شده است که با استفاده از زبان برنامه نویسی سی شارپ، نوشته شده است. به منظور صحه گذاری بر عملکرد الگوریتم ارایه شده، آزمایش های عملی نیز انجام شدند. نتایج این آزمایش ها نشان داد که طراحی بر اساس تقسیم بندی، کارآیی فرآیندهای ساخت افزایشی را از دیدگاه های ذکرشده بهبود می بخشد. این تحقیق روشی نو برای بهبود عملکرد و کارآیی تکنولوژی های ساخت افزایشی ارایه کرده است که در جهت نزدیک شدن این تکنولوژی ها به مرحله بلوغ، گام بزرگی خواهد بود.

    کلیدواژگان: ساخت افزایشی، مقدار ماده مصرفی، زبری سطح، قدرت سایشی، طراحی بر اساس تقسیم بندی
  • سیدعلی عظیمی، وحید مومنی، محمدحسین علایی*، امین میرزایی، مهران رضوانی نسب، مجید رمضانی نژاد، امیرحسین محمدیان صفحات 701-708

    در این تحقیق، به بررسی تاثیر نانوذرات خاک رس بر افزایش طول عمر کامپوزیت شیشه- اپوکسی در شرایط محیطی هیدروترمال پرداخته شده است. برای این منظور نمونه های حاوی 3% و نمونه های فاقد نانوذرات خاک رس در رزین اپوکسی برای ساخت نمونه های آزمون کشش با استفاده از لایه چینی دستی و کسیه خلا ساخته شده است. پس از ساخت، نمونه ها تحت شرایط محیطی هیدروترمال 90% رطوبت، 75درجه سانتی گراد به مدت 500 ساعت در انکوباتور قرار گرفته و در نهایت تحت آزمون کشش با هم مقایسه شده است. نتایج این پژوهش نشان داد که اضافه کردن نانوذرات خاک رس گرچه در ابتدا باعث کاهش استحکام کامپوزیت به میزان 39/21% در نمونه های تازه ساخته شده می شود، ولی در درازمدت این ذرات باعث کندشدن فرآیند تخریب کامپوزیت شده، به نحوی که استحکام نمونه های حاوی نانوذرات خاک رس پس از قرارگیری تحت شرایط محیطی از نمونه های فاقد نانوذرات خاک رس تحت شرایط محیطی یکسان (500 ساعت) 9% بیشتر است.

    کلیدواژگان: کامپوزیت شیشه- اپوکسی، شرایط محیطی، خواص مکانیکی، نانوذرات خاک رس
  • حسین حسنی، سعید خدایگان* صفحات 709-719

    فضای تجاری و رقابتی جهان، تولیدکنندگان را وادار به عرضه محصولاتی با کیفیت بالا، هزینه پایین و در عین حال قابل اطمینان می کند. از طرف دیگر، در فرآیند طراحی و تولید یک محصول، مهندسان همواره با عدم قطعیت روبه رو هستند. در سال های اخیر، در راستای برخورد با عدم قطعیت های موجود و تضمین کیفیت و قابلیت اطمینان سیستم، الگوریتم هایی تحت عنوان طراحی بهینه و مقاوم بر مبنای قابلیت اطمینان (RBRDO) با ترکیب رویکرد های طراحی بهینه مقاوم (RDO) و طراحی بهینه بر مبنای قابلیت اطمینان (RBDO) توسعه یافته اند. در مهندسی طراحی، عدم قطعیت برخی از متغیر ها یا پارامتر های طراحی از نوع شناختی بوده و تنها در قالب نمونه هایی محدود در اختیار طراح است. اکثر روش های موجود، این عدم کامل بودن اطلاعات را در نظر نمی گیرند که این خود می تواند منجر به خطاهای بزرگ تری شود. در دسته ای دیگر از روش های موجود نیز، از این اطلاعات ارزشمند در فرآیند طراحی صرف نظر می شود. در این پژوهش، با به کارگیری روش بهینه سازی چندهدفه NSGA2-II و ترکیب روش تحلیل قابلیت اطمینان بیزین و روش کاهش ابعادی تک متغیره (DRM)، یک الگوریتم جامع برای فرمول بندی مساله طراحی بهینه و مقاوم بر مبنای قابلیت اطمینان در حضور عدم قطعیت شناختی پیشنهاد شده است. به منظور راستی آزمایی الگوریتم پیشنهادی، یک مثال مهندسی انتخاب شده و تاثیر عدم قطعیت شناختی بر توابع هدف بررسی شده و در انتها نیز، برای یک حالت خاص از تعداد داده موجود، نتایج حاصل از الگوریتم پیشنهادی با نتایج سایر رویکرد های موجود در زمینه طراحی بهینه در شرایط عدم قطعیت مقایسه شده است.

    کلیدواژگان: طراحی بهینه و مقاوم بر مبنای قابلیت اطمینان، طراحی بهینه و مقاوم، طراحی بهینه بر مبنای قابلیت اطمینان، الگوریتم بهینه سازی NSGA-II
  • احمد فیروزیان نژاد، مصطفی غیور، سعید ضیایی راد* صفحات 721-730

    در این پژوهش، چینش جدیدی از ورق های مرکب هیبریدی دوپایا متشکل از الیاف کربن تک جهته با زاویه 90درجه در قسمت بالایی و پایینی ورق و نوارهای فلزی و الیاف کربن تک جهته با زاویه صفر در قسمت میانی معرفی شده است. رفتار استاتیکی ورق با روش اجزای محدود و به صورت تجربی، مطالعه و بررسی شده است. این سازه برخلاف ورق های مرکب دوپایای معمول دارای دو حالت پایدار مشابه و نیروی پرش یکسان است. راستای انحنای اصلی ورق در هر دو حالت پایدار، یکسان ولی در جهت عکس یکدیگر است و هنگام تغییر شکل بین دو حالت پایدار تغییر نمی کند. این ویژگی در ساخت سازه های مورفینگ می تواند جالب و پرکاربرد باشد. در روش اجزای محدود با استفاده از نرم افزار آباکوس اثر پارامترهای مختلف مانند عرض و خواص مکانیکی نوارها، ضخامت لایه ها و طول جانبی بر رفتار استاتیکی ورق مورد مطالعه قرار گرفته است. به منظور اعتبارسنجی نتایج به دست آمده از روش اجزای محدود، تعدادی ورق با چینش و مشخصات هندسی مختلف ساخته شده است. مقادیر انحنای اصلی، جابجایی خارج از صفحه و نیروی پرش ناگهانی به صورت تجربی، اندازه گیری و با نتایج روش اجزای محدود مقایسه و سازگاری مناسبی مشاهده شده است. نتایج به دست آمده، نشان می دهد که می توان انحنای اصلی و قابلیت تحمل پذیری بار این سازه ها را بر اساس نوع کاربرد آنها با تغییر پارامترهای طراحی مانند عرض یا جنس نوارها، ضخامت لایه ها به میزان دلخواه تغییر داد.

    کلیدواژگان: دوپایا، ورق مرکب هیبریدی، نوار فلزی، انحنای اصلی، پرش ناگهانی، شبیه سازی اجزای محدود
  • رامین احسانی، احمدرضا رحمتی* صفحات 731-738

    انسداد رگ ها عامل حدود 35% از مرگ و میر سالیانه در کشورهای توسعه یافته است. این انسداد می تواند زمانی روی دهد که در بخش سرخرگی دستگاه گردش خون، یک فاز دوم موجود در جریان (مانند حباب های هوا یا کپسول های حاوی دارو) با ذره ای که آن هم منشا خارجی دارد، برخورد نماید. در مقاله حاضر، تاثیر برخی از مهم ترین پارامترهای موثر بر زمان انسداد کامل یک کانال که در آن یک ذره با فاز دوم در حال حرکت داخل فاز اصلی برخورد می کند، با استفاده از روش شبکه بولتزمن و با برنامه نویسی به زبان فرترن90 مورد بررسی قرار گرفته است. سعی شده تا با ایجاد هندسه مشابه و تغییر پارامترهای هندسی و فیزیکی، محیطی شبیه به آنچه ممکن است در یک رگ کوچک اتفاق افتد، شبیه سازی شود. بررسی حاضر از یک روش عددی شبکه بولتزمن با دو تابع توزیع که توسط لی و لین برای شبیه سازی یک جریان دوفازی معرفی شده، در کنار روش مرز غوطه ور استفاده می کند. مشخص شد که تغییرات کوچک عدد کاپیلاری تاثیر قابل توجهی بر رفتار برهمکنش میان فاز دوم و ذره نمی گذارد؛ اما نسبت اندازه ذره به عرض کانال می تواند بر زمان انسداد کامل کانال تاثیر گذاشته و در واقع با افزایش اندازه ذره، زمان انسداد کامل نیز افزایش پیدا کند. نسبت اندازه اولیه فاز دوم به اندازه ذره از بالاترین اهمیت در تعیین زمان انسداد کامل کانال برخوردار است.

    کلیدواژگان: روش شبکه بولتزمن، روش مرز غوطه ور، روش لی و لین، برهمکنش جریان دوفازی با ذره
  • محمدرضا رجبی، سیدحجت هاشمی* صفحات 739-750

    تنش های پسماند ناشی از جوشکاری باعث کاهش تنش طراحی در خطوط لوله قطور و پر فشار انتقال گاز طبیعی می شود. لوله مورد بررسی از نوع API X70 با قطر خارجی و ضخامت 142/3 و 1/98سانتی متر است. برای اندازه گیری تنش های پسماند در این لوله از آزمایش کرنش سنجی سوراخ استفاده می شود. با توجه به ابعاد بزرگ لوله و اینکه حمل ونقل آن برای انجام آزمون کرنش سنجی سوراخ مشکل است جداسازی یک نمونه محدود از آن بسیار مناسب است. در پژوهش حاضر ابعاد این نمونه با ابعاد محدود بررسی می شود سپس شبیه سازی جوشکاری در نمونه جداشده انجام و تنش های پسماند از جمله تنش پسماند به منظور ضخامت برای اولین بار ارایه می شود. نتایج نشان می دهد که جداسازی نمونه استاندارد با ابعاد 44×32سانتی متر به منظور اندازه گیری تنش پسماند در لوله فولادی مطلوب است. موقعیت و میزان تنش پسماند کششی و فشاری بیشینه در لوله به دست آمده و تغییرات تنش های پسماند محیطی و طولی در سطوح داخلی و خارجی و در نواحی مختلف جوش بررسی می شود. همچنین صحت سنجی نتایج به دست آمده با نتایج اندازه گیری تنش پسماند در لوله از همین نوع فولاد با هندسه مشابه در مقیاس صنعتی انجام می شود. نتایج نشان داد که حداکثر تنش پسماند در سطح داخلی لوله در جهت طولی برابر 460مگاپاسکال (96% تنش تسلیم) بوده و پس از آزمون فشار مایع ایستا به 200مگاپاسکال (42% تنش تسلیم) تقلیل یافته است. به دلیل اینکه این مقدار کمتر از نصف تنش تسلیم است روش کرنش سنجی سوراخ پس از آزمون فشار مایع ایستا معتبر است.

    کلیدواژگان: تنش پسماند، جوشکاری مارپیچ لوله، کرنش سنجی سوراخ، لوله فولادی انتقال گاز، API X70
  • سعیده حاجی زاهدی، بهنام معتکف ایمانی* صفحات 751-759

    با پیشرفت فرآیندهای ساخت و نیاز پیوسته به ساخت مجموعه های دقیق تر، درنظرگرفتن تلرانس های ابعادی و هندسی در تحلیل تلرانسی مجموعه های مکانیکی اهمیت زیادی یافته است. از این رو در دهه های اخیر، روش های متعددی برای محاسبه تاثیر خطاهای هندسی اجزاء روی عملکرد نهایی مجموعه توسعه یافته و مورد استفاده قرار گرفته اند. یکی از بهترین روش های تحلیل تلرانسی، خطی سازی مستقیم است. با وجود مزایای ارزشمند روش خطی سازی مستقیم در تحلیل تلرانسی ابعادی، این روش به علت ساده سازی های مورد استفاده، توانایی حل مجموعه هایی که دارای پروفیل با فرم آزاد هستند را ندارد. در این تحقیق، یک راهکار نوین برای درنظرگرفتن پروفیل های پیچیده در روند حل روش خطی سازی مستقیم پیشنهاد شده است. در روش ترکیبی پیشنهادشده، منحنی های بزیر (Bezier) کسری برای تعریف پروفیل اجزایی همچون پروفیل های بیضوی، بادامک ها، مفاصل لبه ای و پروفیل های غیردایروی که تغییرات خطای پیچیده ای دارند، استفاده شده است. سپس با استفاده از اصول روش خطی سازی مستقیم و درنظرگرفتن معادلات بزیر کسری، الگوریتم ارتقاداده شده تکمیل شد. به این ترتیب نه تنها می توان از مزایای مهم روش خطی سازی مستقیم در تحلیل تلرانسی ابعادی استفاده کرد، بلکه مجموعه های دارای اجزاء با پروفیل های پیچیده را نیز می توان بدون ساده سازی حل کرد. رویکرد ترکیبی بهبود داده شده با جزییات و همراه با حل نمونه ای از تحلیل تلرانسی مجموعه مکانیکی ارایه شده است. در نهایت، اعتبارسنجی انجام شده است و صحت رویکرد ارایه شده با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو مورد تایید قرار گرفت.

    کلیدواژگان: تحلیل تلرانسی، روش خطی سازی مستقیم، تلرانس های هندسی، نربز
  • محمد جلیلی، بهزاد سلطانی*، علی نایبی صفحات 761-775

    در این پژوهش مدلی چندمقیاسی برای شبیه سازی رفتارهای سیکلی آلیاژ نورد گرم شده منیزیم AZ31 ارایه می شود. مدل ارایه شده قادر است لغزش، تویینینگ و بازگشت تویینینگ را به درستی شبیه سازی نماید. ساختار نظری پژوهش از ترکیب دو تئوری کریستال پلاستیسیته اجزای محدود و همگن سازی محاسباتی تشکیل شده است. کلیه معادلات کریستال پلاستیسیته در قالب سابروتین مادی UMAT پیاده سازی شده اند. ورق پلی کریستال ماده از طریق تولید المان حجمی معرف (RVE) بازتولید شده است و شرایط مرزی پریودیک روی وجوه آن اعمال شده است. شبیه سازی های سیکلی در دو سیکل به ازای بارگذاری فشاری- کششی در راستای جهت نورد اعمال شده و مساله در مقیاس ماکروسکوپیک توسط حلگر اجزای محدود آباکوس حل شده است. نتایج در تطابق بسیار خوب با منحنی های تجربی است و مدل ارایه شده قادر است، مشخصه های منحنی های تجربی مانند عدم تقارن در کشش و فشار، مقادیر تنش بیشینه کششی و فشاری، تویینینگ و بازگشت تویینینگ را به درستی شبیه سازی نماید.

    کلیدواژگان: کریستال پلاستیسیته اجزای محدود، همگن سازی محاسباتی، تویینینگ، بازگشت تویینینگ، آلیاژ AZ31
  • محمد گندم کار*، جواد امینی فروشانی صفحات 777-786

    در این مقاله به معرفی سامانه تقویت کننده جریان آب به عنوان پیشران زیرسطحی پرداخته شده و عملکرد آن با استفاده از آزمون تجربی و تحلیل عددی بررسی شده است. در این سامانه از پدیده اثر کواندا برای تقویت جریان سیال استفاده می شود. اثر کواندا با ایجاد خلا نسبی روی سطح منحنی محدب باعث انحراف جت سیال از مسیر مستقیم خود شده به نحوی که جریان سیال، سطح منحنی را دنبال می کند. آب تحت فشار از یک شکاف حلقوی به صورت جت پرسرعت در ناحیه قبل از گلوگاه یک مجرای همگرا- واگرا تزریق می شود. بر اساس پدیده اثر کواندا، جریان جت، انحنای مسیر تا گلوگاه و بعد از آن را می پیماید. حجم بیشتری از آب در قسمت همگرای مجرا از محیط مکیده شده و از قسمت دمش به بیرون رانده می شود و جریان آب ایجادشده باعث تولید نیروی پیشران می شود. این سامانه به منظور ارزیابی عملکرد در ایجاد نیروی پیشران، در آب ساکن (بولارد) مورد آزمایش قرار گرفت. مقدار نیروی پیشران برای حالات مختلف اندازه دهانه و دبی جت سیال ورودی به صورت تجربی اندازه گیری شد. مدل سازی عددی در شرایط مشابه با آزمایش تجربی صورت گرفت و نتایج مقایسه شد. تطابق خوبی بین هر دو دسته از نتایج دیده می شود. سپس از ابزار عددی برای تحلیل وسیله در سرعت جریان آزاد 5/2متر بر ثانیه استفاده شد. نتایج آن با نمودارهای یک پروانه چرخشی معمولی مقایسه شد. نتایج نشان می دهد که می توان از این سیستم در تولید نیروی پیشران زیر سطح آب با کارآیی قابل قبول استفاده نمود.

    کلیدواژگان: تقویت کننده جریان سیال، اثر کواندا، سامانه پیشران زیرسطحی، دینامیک سیالات محاسباتی، آزمون بولارد
  • سیدمهدی حسینی فراش*، جلیل رضایی پژند، محمود شریعتی، محمدعلی امین یزدی صفحات 787-796

    در این تحقیق، پایداری ایروترموالاستیک صفحات کامپوزیتی زمینه پلیمری دارای الیاف در معرض جریان هوای فراصوت، بررسی شده است. اثر افزودن نانولوله کربنی بر خواص ترمومکانیکی ماده زمینه به روش تجربی تعیین شد. مدول یانگ و ضریب انبساط حرارتی پلیمر خالص و پلیمر تقویت شده با نانولوله های کربنی به کمک انجام آزمون کشش و دیلاتومتری تعیین شد. سپس به کمک روابط میکرومکانیکی هالپین- تسای اصلاح شده، خواص مکانیکی و حرارتی پلیمر تقویت شده با الیاف شیشه و کربن محاسبه شد. یک صفحه کامپوزیتی چهارلایه مستطیل شکل دارای تکیه گاه های ساده در معرض جریان هوای فراصوت در نظر گرفته شد و به کمک اصل همیلتون، معادلات حاکم بر حرکت آن استخراج شد. از تئوری خطی پیستون برای تعیین توزیع فشار وارد بر صفحه بهره گرفته شد. از روش گلرکین برای حل معادلات استفاده شد و اثر افزودن نانولوله کربنی به زمینه پلیمری بر سرعت بحرانی فلاتر صفحات لایه ای در حالتی که صفحات دارای الیاف شیشه یا کربن باشند، مورد مطالعه قرار گرفت. مساله در نسبت طول به عرض های مختلف برای صفحه بررسی شد و اثر افزایش دما بر تغییر مرز ناپایداری ایروالاستیک صفحات بررسی شد. نتایج حاکی از آن بود که با افزایش نسبت طول به عرض صفحه، افزودن نانولوله کربنی تاثیر بیشتری بر افزایش مرز پایداری ایروالاستیک این صفحات دارد. درصد این افزایش برای صفحات تقویت شده با الیاف شیشه بیشتر از صفحات تقویت شده با الیاف کربن بود. همچنین می توان گفت که با افزایش دمای صفحه، افزودن نانولوله کربنی درون رزین اپوکسی تاثیر کمتری بر گسترش ناحیه پایداری صفحات دارد.

    کلیدواژگان: پایداری ایروترموالاستیک، نانولوله کربنی، صفحات کامپوزیتی دارای الیاف
  • محمد ابراهیم ایمانیان، فریدرضا بیگلری* صفحات 797-806

    در این پژوهش، یک چاپگر سه بعدی از نوع سینتر انتخابی لیزری ساخته شد. چاپ سه بعدی لیزری یکی از انعطاف پذیرترین روش های ساخت افزایشی است که می توان از پودر مواد مختلف در آن استفاده کرد. اخیرا فناوری چاپ سه بعدی وارد صنعت داروسازی شده است و در آوگوست 2015 تاییدیه اف دی ای (FDA) خود را به اسم محصولات دارویی سه بعدی دریافت کرد. با استفاده از چاپ سه بعدی در داروسازی می توان به رهایش کنترل شده، دوز متناسب با ویژگی افراد و مورفولوژی مورد نظر برای داروها دست یافت و به سمت شخصی سازی داروها حرکت کرد. یکی از موارد مهم، تعیین خواص مورد نظر برای قرص ها قبل از چاپ است. در این مقاله، به کمک طراحی آزمایش به روش ترکیب مرکزی و مدل سازی، اثر متغیرهای مهم روش سینتر انتخابی لیزری بر نیروی شکست قرص بررسی می شود. با استفاده از مدل سازی صورت گرفته، می توان مقدار هر متغیر را به گونه ای تعیین کرد که قرص ها با نیروی شکست مورد نظر چاپ شوند. با کنترل نیروی شکست قرص می توان بر آزادسازی و ازهم پاشیدگی قرص در بدن اثر گذاشت. به منظور انجام آزمایش ها، قرص های استوانه ای به قطر cm2/1 و ارتفاع mm6/3 چاپ شدند. از ماده پلیمر ترموپلاستیک دارویی کلیکوت (KollicoatIR؛ 75% پلی ونیل الکل و 25% پلی اتیلن گلیکول) استفاده شد. به این پلیمر، 5% پاراستامول (استامینوفن) اضافه شد. همچنین مقداری رنگ سیاه خوراکی (دارویی) به منظور افزایش جذب نور لیزر اضافه شد. سرعت پیشروی لیزر، درصد پرشدن (فاصله خطوط حرکت لیزر) و مقدار رنگ اضافه شده، متغیرهای بررسی شده هستند. طبق نتایج به دست آمده در بازه درنظرگرفته شده، با افزایش سرعت پیشروی لیزر، نیروی شکست قرص کاهش می یابد ولی افزایش درصد پرشدن و مقدار رنگ اضافه شده سبب افزایش نیروی شکست قرص ها می شود.

    کلیدواژگان: سینتر انتخابی لیزری، نیروی شکست قرص، ترکیب مرکزی، پلیمر ترموپلاستیک
|
  • H. Safikhani*, M. Loloee Pages 529-537

    In this paper, multi-objective optimization of the cooling and heating systems at the faculty of engineering of Arak University is investigated to increasing comfort and reducing the cost of energy. In the first step, the faculty building with 4 floors, 11800 square meters of infrastructure and 122 classrooms and rooms is modeled and the comfort and cost of the faculty are calculated. In the next step, a database of 2,000 faculties with different design variables was created and analyzed. Between the formed databases, buildings with the best objective functions are selected and presented in a Pareto front. Design variables are the 11 geometrical and non-geometrical factors affecting the comfort and cost of the faculty. The objective functions are the comfort, cost, and energy consumption. The results indicate that both absorption and compression systems have the ability to achieve acceptable levels of comfort, but the amount of energy consumed in the absorption chiller is higher than the energy consumption of the compression system, which indicates the necessity of using absorption systems in conditions of waste heat. Also, the results indicate that the absorption system, despite the higher energy consumption than the compression system, has lower energy consumption costs due to the difference between electricity and gas tariffs in Iran country and should be corrected.

    Keywords: Comfort, Cost, Air Conditioning, Multi-Objective Optimization, Absorption, Compression Chillers, Energy Saving
  • S. Mahmoudkhani*, S. Kolbadi Hajikalaee Pages 539-551

    In this research, the vibration of a beam treated with a viscoelastic constrained-layer-damping has been studied and the effects of thermal variations and the attached lumped mass on the variation of the optimal design of the constrained layer have been investigated. For modeling the core, the second and third order polynomials were used respectively for out-of-plane and in-plane displacements, and for outer layers, the Euler-Bernoulli beam theory was used. With this modeling, the effect of the through-the-thickness normal strain in the mid-layer (core) can be included in the analyses, and the model will be applicable for studying the cases with moderately thick cores. The finite element method with 3-node elements has also been used for the solution purpose. Moreover, the viscoelastic material is assumed to be isotropic and its constitutive behavior is described by a complex shear modulus dependent on temperature and frequency. This dependence on frequency and temperature has been obtained by using the graphs of the experimental results presented in the relevant references. Numerical studies have been carried out to investigate the variation of the damping and harmonic response amplitude with the thickness of the core and the constraining layer at different temperatures. The results showed that the thermal variation could considerably change the region associated with the optimal design and the maximum damping. This implies that the range of thermal variations in the operating environment of the structure should be considered in designing a viscoelastic-damping layer. In the numerical studies, the effect of added rigid masses on changing the optimal design was investigated. The results show the necessity to consider all the added masses before designing the constrained layer damping.

    Keywords: Constrained Layer Damping, Viscoelastic Materials, Through-The-Thickness Normal Strain, Attached Rigid Mass, Thermal Variations
  • E. Shayan, V. Zare*, I. Mirzaee Pages 553-564

    In recent years, the integration of biomass gasification with solid oxide fuel cells offers an emerging alternative for conventional power generation systems. Also, due to the ever-increasing human need for drinking water and the limitation of available drinking water resources, the desalination of the oceans saltwater is one of the promising solutions for the water scarcity problem. Therefore, in the present study, a novel integrated system containing steam biomass gasification, solid oxide fuel cell and multi-effect desalination system is introduced. Modeling and exergoeconomic analysis of the system is performed in EES software. A parametric study is conducted to examine the effects of key operating parameters on the net output power, exergy efficiency and unit product cost of the integrated system. The results indicate that the exergy efficiency and unit product cost of the integrated system are obtained 46.04% and 4.57$/GJ respectively.

    Keywords: Biomass, Exergoeconomic, Solid Oxide Fuel Cell, Steam Gasification, Water Desalination
  • Z. Karamimehr*, A. Rabiee Pages 565-573

    The operation of power generation cycles and their related events are one of the main issues in the field of safety of power plants. If these events are not properly managed for any reason, the consequences will be irreparable. In the meantime, the operator action can be one of the most effective factors in the management of the accident. In this research, the operator action has been evaluated in the main steam line break connected to the turbine and total loss of steam generator feed water for the Bushehr power plant. Firstly, the data has been validated in both steady and transient states with the final safety analysis report of the power plant of Bushehr as a reliable reference. The results indicate a good agreement with the final safety analysis report. In the next step, the operator action has been evaluated to mitigate the thermohydraulic parameters, including temperature and pressure. Finally, by performing an operator sensitivity analysis in the main steam line break connected to the turbine followed by total loss of steam generator feed water, the maximum possible time for operator intervention has been estimated 76 minutes.

    Keywords: Power Plant, Safety, Sensivity Analysis, Operator Action
  • R. Safa, A. Soltani Goharrizi*, S. Jafari, E. Jahanshahi Javaran Pages 575-585

    In the present study, the combination of concentration lattice Boltzmann method with a smoothed profile method was used to simulate the dissolution of solid circular particles between parallel plates that are moving in opposite directions. The hydrodynamic simulation was performed based on the single relaxation time lattice Boltzmann method and the convection-diffusion equation was used to determine the concentration of the solute in the liquid phase. Additionally, the smoothed profile method was used to calculate the no-slip boundary condition at the liquid-solid interface and concentration forces. To evaluate the accuracy of the proposed model, the simulation results were compared with the empirical data in the literature. The difference between the simulation results and the empirical data for the Sherwood number at different Peclet numbers was less than 2%. The results show that the smallest dissolution time in systems with different volume fractions is in a system with the least volume fraction. As the volume fraction increases, the solid-liquid mass transfer driving force is decreased in the system. The simulation results showed that by increasing the Reynolds number from 0.05 to 0.38, the time required to reach the normalized volume fraction to 0.05 of its initial value reduced from 0.36 s to 0.17 s. Also, by increasing the Peclet number from 5.5 to 115, the Sherwood number increased from 1.74 to 4.06. In addition, the increase in the Schmidt number in the system leads to a slower dissolution time. Finally, the polydispersity in the system was studied.

    Keywords: Dissolution, Particle, Concentration, Shear Rate, Smoothed Profile Method
  • A. Shahrjerdi* Pages 587-598

    In this research, an efficient method has been used in terms of cost and equipment for the production of sandwich panels with auxetic foam core and ordinary foam. Polyurethane foam has been used for making the auxetic foam. Then, on the foam specimen, a thermal analysis is performed to determine the specified thermal range for making the auxetic foam. Four layers of carbon fiber were used to make the sheet in the panel. After making cores and sheets, the sandwich panel was made up of two different cores. To achieve the mechanical properties of the samples, various experiments were carried out, including a three-point flexural test, edgewise compression test, Charpy impact test, flatwise compression test, and drop-weight impact test. The results obtained from the flatwise compression test showed that the compression modulus of the sandwich panel with auxetic foam core was 8.4 times the conventional sandwich panel modulus with a normal foam core. Its compressive strength was estimated to be about 20 times the sandwich panel strength with the ordinary foam core. The negative Poisson ratio of these materials causes this behavior, which increases their variation range. The results of the drop-weight impact test showed that the impact resistance of the sandwich panel with the auxetic foam core is increased by 12.62% compared to the sandwich panel with the conventional foam core, which is due to the high-energy absorption of these materials.

    Keywords: Sandwich Panel, Auxetic Foam, Carbon Fiber, Three-Point Flexural Test, Charpy Impact Test
  • M. Sangbori, A. Nejat*, K. Gharali Pages 599-610

    In this article, noise generation mechanisms are studied at different Reynolds numbers and angles of attack. Tonal noise is the major part of airfoil noise at low Reynolds numbers. Studying the tonal noise and the effects of Reynolds number and angle of attack is challenging in aeroacoustics. 3D numerical simulation is conducted using the large eddy simulation method on SD7037 airfoil. Sound propagation is computed using the Ffowcs Williams-Hawkings (FW-H) analogy. The numerical results are validated using available experimental results. Some discrete peaks and a dominant peak exist in frequency spectra at low angles of attack. Increase of Reynolds number and the angle of attack decreases the number of discrete peaks and at high angles of attack and the dominant peak is diminished too. Studying the flow features shows that when a laminar boundary layer covers a vast area of the suction side, it can amplify acoustic waves that are generated in wake of the airfoil and this mechanism causes a dominant peak in the acoustic spectrum. Amplifying Tollmien-Schlichting waves by shear layer in laminar separation at suction side cause the discrete peaks and when a transition occurs in the airfoil suction side, discrete peaks are diminished. In the original semi-empirical Brooks, Pope and Marcolini (BPM) formulation, the boundary layer thickness of the pressure side is usually used as the length scale and it is replaced by the suction side boundary layer thickness. The results predict the frequency and amplitude of tonal noise successfully.

    Keywords: Tonal Noise, Aeroacoustics, Ffowcs Williams-Hawkings Analogy, Large Eddy Simulation, BPM Semi-Experimental Relationships
  • M. Nazari, H. Eskandari*, M.R. Golbaharhaghighi Pages 611-621

    In this research, friction stir processing was used to produce mono and hybrid surface composite layers of aluminum matrix containing TiB2 and graphene particles. Microstructural evaluation of the samples was performed by optical microscopy and field emission scanning electron microscopy of the composite samples cross-sections. The mechanical properties of the samples were investigated using microhardness and tension tests. Among the samples reinforced with TiB2 and graphene, the samples with 20wt% TiB2 and 1wt% graphene exhibited the highest hardness and strength compared to other samples. Aso, the highest mechanical properties are observed in the sample reinforced with hybrid powders include 20wt% TiB2 and 1wt% graphene. The yield and ultimate strength of the sample increased from 75 and 160MPa (corresponding to the initial 6061 AA) to 191 and 271MPa, respectively. Also, the average hardness of this sample in the stir zone is equal to VHN101 which was significantly higher than the initial alloy (VHN62) and the non-powdered friction-stir sample (VHN71).

    Keywords: AA6061 Alloy, Graphene, Titanium Diboride (TiB2), Composite, Mechanical properties
  • I. Ansarian, M.H. Shaeri* Pages 623-636

    Commercial pure (CP) titanium has many applications in biomaterials especially in implants due to its excellent biocompatibility. Despite the importance of surface properties in bio-applications, limited research has been conducted to improve surface properties of CP titanium by improving the structure. Therefore, the purpose of this research is to improve the corrosion and wear properties of CP titanium by reducing grain size by multi-directional forging (MDF) process. For this purpose, annealed CP titanium samples were forged by MDF up to six passes at ambient temperature and 220°C. To investigate the corrosion properties of specimens, the tafel polarization test was performed in a simulated body fluid (SBF) solution. The tribological properties were also investigated by pins-on-disk test at sliding speed and applied stress of 0.2 (m/s) and 1MPa, respectively. The results of microstructure analysis of the samples using a scanning electron microscope (SEM) equipped with EBSD showed that the ultrafine grain structure was formed in titanium CP, after 6 passes of the MDF. The results of the investigation of the tafel polarization test showed that the corrosion resistance of the samples increased with applying MDF and increasing the pass number, regardless of the processing temperature. Also, the corrosion resistance of MDFed samples at 220°C temperature was higher than the MDFed samples at ambient temperature. Wear resistance of CP titanium was also increased, by decreasing the grain size. The results of the investigation of surface morphology of samples using a field-emission scanning electron microscope showed mainly the abrasive and delamination wear mechanisms.

    Keywords: Commercial Pure Titanium, MDF Process, Grain Size, Corrosion, Wear
  • J. Zamani*, R. Hosseinzadeh Pages 637-647

    Determining the behavior of structures under high-speed loading at different applications is very important. One of the most important equipment in this field is a shock tube that can simulate the mentioned objects above in a laboratory environment. The aim of this paper is to investigate the effect of the geometrical parameters of the shock tube on the impulse of the shock wave generated. In this study, the effect of change in outlet diameter with the nozzle and the variation in the length of the driver and driven sections on the wave created in the decrease and increase shock intensity has been investigated. In this regard, the functional components of the 3-inch gas-driven shock tube were investigated on the dynamic deformation of aluminum sheets. Based on the results, the length of the driver is not effective on the peak of the generated wave pressure. However, the driven length effects on the deformation of the sheet, in this way that the shorter the driven length is, the higher the dome height will be. The effect of concentrating the shock wave on the sheet is visible in the samples in which the nozzle is embedded. This demonstrates that a more centralized dynamic load has led to deform the sheet. Also, at high pressures compared with lower pressures, the nozzle effect is better in concentrating the shock wave from the explosion in the shock tube.

    Keywords: Shock Tube, Dynamic Loading, Aluminum Sheets, Dome Height, Numerical Simulation
  • R. Mohammadi Gahrouyi, A. Maleki*, M. Lashgari Pages 649-658

    The intensity of sound in most industries and processes is a disturbing factor. Sound absorbers are a means of reducing noise. There are various types of sound absorbers with different designs and materials, but sound absorbers that can have a high absorption coefficient will be effective. The design of the manger sponge with fractal structure will be a good solution to this problem. Various factors such as composition type, step, and frequency affect this adsorbent. In this research, each of these factors was investigated and analyzed. The effects of the absorption coefficient and changes in sound level influenced by composition type, step and frequency factors were investigated and analyzed. Investigation of the step factor revealed that the amount of absorption coefficient in step 2 had better results compared to the step 1. The absorption coefficient in steps 1 and 2 were 0.3 and 0.38, respectively. Among the effective factors on the amount of absorption coefficient of manger sponge, the composition type was more effective. The results showed that the adsorbent with harder texture has a lower absorption coefficient and the adsorbent with a lighter texture has a higher absorption coefficient. Among the composition type used for this adsorbent, the sponge has a maximum absorption coefficient of 0.4 and MDF has a minimum absorption coefficient of 0.3.

    Keywords: Manger Sponge, Adsorbent, Acoustics, Frequency, Porosity
  • M. Aalipour, A. Mokhtarian*, H. Karimpour Pages 659-667

    Spherical robots are the mobile robots with spherical shapes equipped to an internal drive mechanism that moves on the ground due to their external shell rolling. In this research, first, a pendulum spherical robot is modeled, then using the Lagrange method, dynamic equations of plane motion of robot on the non-flat surface are derived. Considering the scarcity of the number of operators relative to the number of degrees of freedom of the spherical robot, designing of a non-linear controller is performed based on feedback linearization techniques. Therefore, regarding non-confirm initial conditions on the trajectory, parametric uncertainty and disturbance torque on the robot, the performance of the system has been investigated. By selecting the appropriate rotation trajectory, the robot motion is simulated in MATLAB software and in following the pendulum rotation angle and actuating torque are obtained. The results indicate that the designed controller has proper and resistant performance in tracking selected trajectory for sphere shell rotation during moving on a non-flat surface.

    Keywords: Spherical Robot, Non-Flat Surface, Motion Equations, Non-Linear Control, Parametric Uncertainty
  • A. Motahari*, H. Zohoor, M. Habibnejad Korayem Pages 669-676

    In this paper, the design and construction of a new binary pneumatic actuated hyper-redundant manipulator is presented. The discretely actuated hyper-redundant manipulators have advantages such as wide workspace, the ability of obstacle avoidance and simple control. Despite of these advantages, few prototypes have been made so far, which each of them has some defects. These defects are small movement range, fairly high cost, and accelerated and impulsive motion. To solve these problems, the 3-revolute prismatic spherical parallel mechanisms (3-RPS) are used as modules in this paper. So the cost is reduced due to the lower number of legs. Also, the motion range has been increased by replacing the spherical joints with universal joints. The movements of the manipulator have been effectively more uniform and softer by using flow control valves on cylinders. Finally, several tests are conducted to determine how the manipulator moves and the results are presented.

    Keywords: Robot design, construction, Hyper-redundant Manipulator, Discrete Actuator, Binary actuation
  • M. Sayah Badkhor, A. Naddaf Oskouei*, D. Kashani, M. Agha Mola Tehrani Pages 677-687

    There are many effective parameters in impact mechanics. In this article, the relation between the depth of penetration and the projectile nose shape has been investigated. Projectiles were made of AISI 4340 material with flat, ogive, and hemispherical nose shapes. Semi-infinite targets made of alumina ceramic 99.5 and aluminum 7000. The projectile impact velocity in this experimental test was about 400m/s and the thickness of ceramic and aluminum were 4 and 20mm, respectively. A numerical simulation has been conducted by Abaqus software. The results of the numerical simulation show a good agreement with the empirical observations. The depth of penetration for the flat projectile and ogive projectile was highest and lowest, respectively. The ballistic limit velocity for the flat projectile and ogive projectile was lowest and highest, respectively. Projectile erosion is affected by the ceramic thickness and the shape of the projectile. The amount of this erosion for the flat projectile and ogive projectile was lowest and highest, respectively. Increasing ceramic thickness leads to more erosion in the projectile. Also, the changes of ballistic limit velocity have been determined with the changes of ceramic and backing metal thickness.

    Keywords: Projectile Penetration, Combined Targets, Projectile Shape, Numerical Simulation, Experimental Test
  • M. Kazemi, A. Rahimi* Pages 689-699

    Additive manufacturing technology significantly simplifies the production of complex 3D parts directly by the computer-aided design model. However, additive manufacturing processes have unique flexibility. They still have restrictions that don’t allow engineers to generate some specific geometric shapes, easily. Some of these restrictions are the consumption of materials to supports, the poor abrasion resistance and the inferior surface finish of some surfaces with certain angles. One of the methods to overcome these problems is designing by segmentation. The proposed methodology consists of two steps: 1) segmenting of the 3D model and 2) exploring the best orientation for each segment. In the first step, engineers consider the possible number of segments and the connection method of segments. In this paper, a series of segments is obtained by recognition of features and separating them with one or more appropriate planes. In the second step, the best fabrication orientation should be chosen. The criterion for optimization is that the support volume, abrasion ability, and surface roughness should be minimum. The operation is performed automatically by the algorithm created based on principles of the Particle swarm optimization algorithm using visual C#. Experimental tests show that segmentation design improves additive manufacturing processes from the aspects of material consumption, abrasion volume, and surface quality. This paper presents an original approach to improving the efficiency of additive manufacturing technologies that make the additive manufacturing closer to maturity.

    Keywords: Additive Manufacturing, Material Consumption, Surface Roughness, Abrasion Resistance, Segmentation Design
  • S.A. Azimi, V. Momeni, M.H. Alaei*, A. Mirzaei, M. Rezvani Nasab, M. Ramezani Nezhad, A.H. Mohamadian Pages 701-708

    In this research, the effect of adding clay Nanoparticles on increasing the lifetime of glass/epoxy composites under hydrothermal conditions has been investigated. For this purpose, samples containing 3 Vol.% of clay Nanoparticles and samples without clay Nanoparticles in resin epoxy has been manufactured for the fabrication of specimens of the tensile test using hand lay-up and vacuum bag. The specimens were placed under the hydrothermal condition of 90% humidity and 75 °C temperature for 500 hours in the incubator and were tested for tensile properties. The results show that addition of clay Nanoparticles decreases the strength of the composite by 21.39% in the newly produced samples while in a long time, these particles slow down the process of composite degradation, so that in the same environmental conditions, the strength of specimens containing clay Nanoparticles is 9% higher than the specimens without clay Nanoparticles.

    Keywords: Glass, Epoxy Composites, Environmental Conditions, Mechanical Properties, Clay Nanoparticles
  • H. Hassani, S. Khodaygan* Pages 709-719

    This competitive commercial space forces designers and manufactures to produce and supply products with high quality and low prices at a desirable level of reliability. On the other hand, during the design and production process, engineers are always faced with uncertainty. In recent years, to encounter these uncertainties and guarantee the quality and reliability of a system subsequently, reliability-based robust design optimization (RBRDO) algorithms have been developed based on robust design optimization (RDO) and reliability-based optimization (RBDO). In practical engineering, uncertainties of some design parameters or variables are epistemic and only a few samples are available for designer. Generally, some of the RBRDO methods ignore the information in the design process. This approach can lead to an enormous error. Other RBRDO methods ignore this valuable information in the design process. This study, a comprehensive RBRDO framework is developed by combining Bayesian reliability analysis and dimensionality reduction method (DRM) using NSGA2-II multi-objective optimization algorithm. For verification of the proposed algorithm, an engineering example is selected and the effects of epistemic uncertainty on objectives are studied. Moreover, the results of the proposed approach are compared with other existing approaches at a specific case of available data about epistemic uncertainty.

    Keywords: Reliability-Based Robust Design Optimization, Robust Design Optimization, Reliability-Based Optimization, NSGA2-II Algorithm
  • A. Firouzian Nejad, M. Ghayour, S. Ziaei Rad* Pages 721-730

    This study introduces a new lay-ups of bi-stable hybrid composite laminate (BHCL) which consists of 90° unidirectional composite laminas in the upper and lower layers and metallic strips distributed along with the middle layer of 0° unidirectional composite laminas in the middle layer. The static characteristics of the laminates were investigated using the finite element (FE) method and were experimentally validated. The two stable configurations of laminate have identical curvatures with opposite signs. The curvature direction of the proposed BHCLs does not change during snap-through between stable states. This feature will give the engineers more freedom to design morphing structures with desired specifications. The effect of the width, thickness, and material properties of the strips and laminate side length on the static characteristics of the laminate were numerically investigated using the finite element method through Abaqus software. Several BHCLs with different materials, lay-up and dimension were fabricated for verification of the results. The curvatures, out of plane displacement, and the static snap-through load of the laminates were determined experimentally and compared with the results of the finite element method. A good qualitative and quantitative agreement was observed between the FE and the experimental results. The results show that it is possible to adjust residual curvature and load-carrying capability by changing the width, thickness, and material of the strips and laminate geometry.

    Keywords: Bi-Stable, Hybrid Composite Laminate, Metallic Strips, Major Curvatures, Snap-Through, Finite Element Simulation
  • R. Ehsani, A. Rahmati* Pages 731-738

    Atherosclerosis is responsible for almost 35% of annual deaths in developed countries. The disease could be due to an artery blockage by the interaction of an externally second phase (air bubbles, medicine carrying capsules) with a particle which is entered to the bloodstream. The effect of some most important affecting parameters on the blockage time of a microchannel due to the impact of a particle and a second moving second phase is investigated using lattice Boltzmann method and with programming Fortran90. The authors tried to mimic the physic of the flow of a small artery by generating the same geometry and changing geometrical and physical parameters. Lee and Lin Lattice Boltzmann multi-phase model is used beside the immersed boundary method. It is investigated the small changes in Capillary flow has no meaningful effect on the interaction of second phase and particle. But, the ratio of particle size to the channel width affects the blockage time in the microchannel. In fact, the blockage time will increase by an increase in the size of the particle. The initial size of the second phase to particle size ratio has the highest effect on the blockage time.

    Keywords: Lattice Boltzmann Method, Immersed Boundary Method, Lee, Lin Method, Two-Phase Flow-Particle Interaction
  • M. Rajabi, S.H. Hashemi* Pages 739-750

    Welding residual stresses decrease designing stress in natural gas transmission pipes with large diameter under high internal pressure. The outside diameter and wall thickness of API X70 steel in this research are 1423 and 19.8 millimeter. Hole drilling is the most common technique in order to measure residual stresses. Because of large diameter of this pipe, its transportation to conduct hole drilling test is a big problem so cutting a finite sample is desired. In this study standard dimension of this sample plate is analyzed and simulation of welding process is done from which and residual stresses in different directions are obtained. Residual stresses in the thickness direction is presented for the first time. The results showed separating a finite sample with the size of 320×440 millimeter is appropriate to do hole drilling test. The location and amount of the maximum residual stress is evaluated and compared for both simulation and experimental samples. Variation in hoop and longitudinal residual stresses on both internal and external surfaces of pipe samples are investigated. Also validation of simulation results with the experimental results of the same pipe is perfomed. Maximum residual stress (460MPa) is measured on inner surface of the pipe (96 percent of yield stress) which is reduced to 200MPa (42 percent of yield stress) after hydrostatic test. Because residual stress after hydrostatic test is lower than half of yield stress, hole drilling technique is validated after hydrostatic test.

    Keywords: Residual stress, spiral welded pipe, hole drilling technique, natural gas transmission pipes, API X70
  • S. Haji Zahedi, B. Moetakef Imani* Pages 751-759

    With the advancement of the manufacturing processes and the continuing need for increasingly precise assemblies, consideration of dimensional and geometric tolerances has been of great importance in tolerance analysis of mechanical assemblies. Therefore, in recent decades, several methods have been developed and implemented for calculating the influences of geometric errors of components on the final performance of the assembly. One of the proposed methods for tolerance analysis is the Direct Linearization Method (DLM). However, DLM has significant advantages in dimensional tolerance analysis, due to simplifications used in this technique, it does not have the ability to solve assemblies including free form profiles. In this research, a new method has been proposed to consider the complex profiles in the process of DLM. In the proposed combination method, rational Bezier curves have been used to define component profiles such as elliptical profiles, cams, edge joints, and non-circular profiles that have a complex error variation. Then, by using principles of DLM and rational Bezier equations, the developed algorithm is successfully accomplished. In this way, we can not only use significant advantages of DLM in dimensional tolerance analysis but also it is possible to solve assemblies including a component with complex profiles without any simplification. The developed hybrid approach has been presented in detail by solving an example of assembly tolerance analysis. Finally, validation has been performed and the accuracy of the proposed approach was confirmed using Monte Carlo simulation.

    Keywords: Tolerance Analysis, Direct Linearization Method, Geometric Tolerances, NURBS
  • M. Jalili, B. Soltani*, A. Nayebi Pages 761-775

    In the present research, a multiscale method based on crystal plasticity finite element method and computational homogenization is proposed to simulate monotonic and cyclic plastic deformation of a highly textured rolled magnesium alloy AZ31. All active deformation mechanisms including slip, twinning as well as detwinning have been simulated in the model through user material subroutine in ABAQUS (UMAT). All representative volume elements have been constructed, synthetically. Polycrystal laminate has been reproductive by representative volume element (RVE) and periodic boundary conditions have been applied on the RVE faces. For cyclic validations, uniaxial compression-tension along extrusion direction has been applied for 2 loading cycles and the problem at the macroscopic scale has been solved by the ABAQUS finite element solver. The results are in good accordance with the experimental curves and the proposed model can accurately predict all cyclic behavior characteristics like asymmetry in a stress-strain curve due to alternating twinning-detwinning, tensile and compressive peak stresses, twinning and detwinning.

    Keywords: Finite Element Crystal Plasticity, Computational Homogenization, Twinning, Detwinning, AZ31 Mg Alloy
  • M. Gandomkar*, J. Amini Foroushani Pages 777-786

    In this study, the Coanda effect phenomenon and its advantages to produce underwater propulsion have been evaluated experimentally and numerically. The Coanda effect is the tendency of a jet flow to follow a convex surface. This effect is used to multiply the flow volume rate through a nozzle-diffuser channel. A ring shape jet flow is injected toward the throat, which follows the curved surface along the channel. Surrounding fluid sucked into the nozzle was pushed toward the exit section of the diffuser. The flow is several times more than the jet flow rate therefore it can be used as a propulsion system. A series of experimental Bollard tests were performed to investigate the system behavior with respect to the different size of the gap and the jet flow rate. Also, a numerical model was used for simulating the tests for similar conditions. A good agreement is observed between numerical and experimental results. The numerical tool was then used to predict the amount of thrust where free stream velocity was 2.5m/s. the Comparison of the flow multiplier performance with a regular propeller shows that it is possible to use of the water flow multipliers as underwater propulsion systems with acceptable performance.

    Keywords: Flow Multiplier, Coanda Effect, Underwater Propulsion, Computational Fluid Dynamics, Bollard Pull Test
  • S.M. Hosseini Farrash*, J. Rezaeepazhand, M. Shariati, M.A. Amin Yazdi Pages 787-796

    In this research, aero-thermo-elastic stability of fibrous laminated plates subjected to supersonic airflow has been investigated. The experimental method was used to determine the effect of carbon nanotubes on the thermo-elastic properties of the composite matrix material. Young’s modulus and linear coefficient of thermal expansion of neat epoxy and carbon nanotube reinforced epoxy was determined using the tensile test and dilatometry method. The modified Halpin-Tsi micromechanical model was used to characterize the mechanical properties of the carbon nanotubes-fiber-epoxy laminated composites. A rectangular simply supported plate subjected to supersonic airflow was assumed. The governing equation of motion was extracted using the energy method and Hamilton’s principle. Linear piston theory was used to evaluate the aerodynamic pressure. Galerkin's method was employed to solve the governing equation. The influence of adding carbon nanotubes in epoxy resin was illustrated when glass or carbon fibers were used as microscale reinforcements. Moreover, the effect of plate aspect ratio and temperature on the aeroelastic stability boundary was investigated. Results show that for the plates with high aspect ratio, adding carbon nanotubes into the epoxy resin has more effect on the aeroelastic stability boundary especially when the glass fibers are used. According to the results, in high temperatures, carbon nanotubes have less effect on the expanding of the stability region.

    Keywords: Aero-Thermo-Elastic Stability, Carbon Nanotube, Fibrous Laminates
  • M.E. Imanian, F. Reza Biglari* Pages 797-806

    In this study, a selective laser sintering 3D printer has been designed and built. 3D laser printing is one of the flexible additive manufacturing methods, which can use different powdered materials. Recently, additive manufacturing technologies have been introduced into the pharmacy, and in August 2015, they received FDA approval as the three-dimensional drug products. By using additive manufacturing in the pharmacy, controlled release, dosage tailored to the characteristics of individuals, the desired morphology of the drugs can be achieved and we move toward the personalization of the medicine. One of the important issues is to determine the properties of tablets before printing. In this paper, the effect of important variables of selective laser sintering on tablet breaking force is investigated with the aid of central composite design and modeling. Using the proposed modeling, the value of each variable can be determined so that the tablets are printed with the required breaking force. The cylindrical tablets with a diameter of 1.2 cm and a height of 3.6 mm were printed for use in the experiments. To fabricate tablets, the thermoplastic polymer, Kollicoat IR (75% polyvinyl alcohol and 25% polyethylene glycol copolymer), was used and 5% paracetamol (acetaminophen) was added. Also, some edible black color was added to increase the absorption of laser light. Laser feed rate, the percentage of the tablet infill density and percentage of the added color are the studied variables. According to the results obtained in the considered range, by increasing laser feed rate, tablet breaking force decreases, but tablet braking force increases by increasing infill density and amount of added color.

    Keywords: SLS 3D Printing, Tablet Breaking Force, Central Composite Design, Thermoplastic Polymer