فهرست مطالب

مکانیک سازه ها و شاره ها - سال دهم شماره 3 (پاییز 1399)

مجله مکانیک سازه ها و شاره ها
سال دهم شماره 3 (پاییز 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/09/30
  • تعداد عناوین: 21
|
  • رضا غفاری تراب ترکی، حسن مسلمی نائینی*، محمد مهدی کسائی، حسین طالبی قادیکلایی صفحات 1-15

    یکی از بخش های مهم خطوط شکل دهی غلتکی سرد برش پروفیل ها است که معمولا برای پروفیل‏های باز به صورت برش گیوتینی انجام می‏گیرد. با وجود اهمیت کیفیت برش در قابلیت مونتاژ پروفیل های باز، تحقیقات معدودی بر روی برش آن ها انجام شده است. در این مقاله، برش گیوتینی یک پروفیل باز پیچیده، چارچوب درب، مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور برش گیوتینی این پروفیل در نرم افزار آباکوس شبیه‏سازی شد و اثر پارامتر های مهم فرآیندی بر کیفیت برش مشخص شد. در آزمایش‏های تجربی، ابتدا پروفیل‏ها به منظور حذف تنش های پسماند شکل دهی آنیل شدند و سپس تحت برش قرار گرفتند. مقطع برش پیش‏بینی شده در شبیه سازی اجزای محدود با سطح برش بدست آمده از آزمایش‏های تجربی مقایسه شد و عیوب برش مورد بررسی قرار گرفتند. انطباق خوب نتایج صحت مدل اجزای محدود را تایید کرد. نتایج نشان داد با افزایش زاویه برش و لقی بین قالب ها و پروفیل کیفیت برش کاهش می یابد. همچنین افزایش لقی بین قالب ها و پروفیل و لقی بین قالب ها سبب کاهش نیروی برشی می گردد. در نهایت بر مبنای نتایج بدست آمده بهترین شرایط برش پیشنهاد شد.

    کلیدواژگان: شکل دهی غلتکی سرد، برش گیوتینی، عیوب برش، شبیه سازی اجزای محدود، آزمایش تجربی
  • آزاده جعفری، احمد آفتابی ثانی* صفحات 17-30
    قرارگیری سیال در مجاورت سازه، مانند آنچه در سیستم هایی مانند سد بتنی مخزن یا مخازن ذخیره آب یا نفت به چشم می خورد، سبب ایجاد دشواریها و پیچیدگیهایی در تحلیل هر دو حوزه سازه و سیال می گردد. از نقطه نظر ریاضی، کنار هم قرار گرفتن جامد و مایع، سبب درگیر یا در اصطلاح «کوپل شدن» معادلات حاکم بر این دو محیط می شود، به قسمی که حل مجزای معادلات مربوط به هر یک از دو محدوده مزبور غیرممکن خواهد بود. در سالهای اخیر، روش های گوناگونی برای حل اینگونه مسایل که در حالت کلی، به «مساله اندرکنش سازه سیال» معروفند، ارایه شده است. اما در این میان، روش نسبتا جدید «تبدیل دیفرانسیلی» که شیوه ای است نیمه تحلیلی نیمه عددی برای حل انواع معادلات دیفرانسیل معمولی و جزیی، کمتر در حل مسایل اندرکنشی بکار گرفته شده است. هدف مقاله پیش رو، بکاربستن روش تبدیل دیفرانسیلی در حل یک مساله کلاسیک اندرکنش سازه سیال و همچنین، معرفی یک مساله جدید اندرکنشی بر پایه مساله کلاسیک مزبور و ارایه حل بسته (البته در کنار حل به روش تبدیل دیفرانسیلی) برای آن است. خوشبختانه، نتایج عددی که شامل فرکانسهای طبیعی و شکلهای مودی هر دو سیستم مورد بحث در مقاله اند، نشانگر دقت بالای روش تبدیل دیفرانسیلی در حل این دو مساله اندرکنشی است.
    کلیدواژگان: اندرکنش سازه سیال، روش تبدیل دیفرانسیلی، پاسخ فرم بسته
  • مصطفی سیاح بادخور، خداداد واحدی*، علیرضا نداف اسکوئی صفحات 31-45
    کاهش عمق نفوذ پرتابه در هدف بسیار اهمیت دارد. در این مقاله به بررسی تحلیلی، تجربی و عددی عملکرد بالستیکی اهداف ترکیبی سرامیکی پرداخته شده است. اهداف به صورت سوراخ دار در لایه اول درنظر گرفته شده است. در بخش تحلیلی به ارایه یک مدل کاملا تحلیلی جدید برای این اهداف پرداخته شده است. در بخش تجربی با انجام آزمایش هایی بر روی این اهداف مقدار عمق نفوذ اندازه گیری شده است. در بخش عددی از نرم افزار آباکوس استفاده شده است. با صحت سنجی نتایج عددی با نتایج تجربی به توسعه شبیه سازی عددی و بررسی نتایج حاصل از مدل تحلیلی جدید پرداخته شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی عددی با نتایج تجربی مطابقت خیلی خوبی دارند. نتایج حاصل از مدل تحلیلی جدید نیز با نتایج شبیه سازی عددی مطابقت خیلی خوبی دارند. در سرعت های پایین و بالا مقدار سرامیک در تماس با پرتابه اهمیت دارد، اما در سرعت های متوسط، زاویه تمایل اهمیت بیشتری دارد. هرکدام از این عوامل موجب کاهش عمق نفوذ پرتابه در هدف برای آن سرعت ها شده است. در همه سرعت ها، ایجاد سوراخ موجب حرکت مورب پرتابه در هدف شده است.
    کلیدواژگان: مدل تحلیلی، آزمایش تجربی، مدل عددی، نرم افزار آباکوس، هدف ترکیبی
  • شهاب مرادی کلارده، وحید حسینی* صفحات 47-59
    پیچ های سرسیلندر در موتور دیزل دور بالا میبایست با وجود نیروی پیشبار بالا علاوه بر الزامات استاندارد پیچ ها ، تحت نیروهای سیکلی مکانیکی و حرارتی حد دوام بالایی داشته باشند و نیروی همبندی یکنواختی را جهت آب بندی به سرسیلندر وارد کنند. در پژوهش حاضر جهت بررسی عملکرد پیچ های ساخته شده، ابتدا نیروی پیچ ها نو و کارکرده در شرایط هم بندی سرد تخمین زده شد. سپس مقدار تغییر نیروهای پیچ در شرایط کارکرد گرم موتور با وجود بارهای سیکلی ناشی از احتراق محاسبه شد. از بحرانی ترین نیروی محاسبه شده جهت بررسی حد دوام پیچ در آزمون خستگی تک محوره استفاده شد. پیچ ساخته شده توانست تحت نیروهای ناشی از گرم شدن و احتراق موتور بیش از یک میلیون سیکل عمر کند که نشان از عمر بی نهایت قطعه در شرایط واقعی دارد. همچنین با بررسی اثر استفاده مجدد پیچ ها در فرایند نگهداری و تعمیرات مشاهده شد که نیروی پیش بار پیچ کارکرده نسبت به پیچ نو حدود 8% افزایش می یابد. بر اساس نتایج بدست آمده، توزیع یکنواخت نیروهای پیش بار نشان از دقت مناسب روش گشتاور- زاویه جهت هم بندی پیچ ها تا ناحیه تسلیم دارد و سبب بهبود فرایند آب بندی واشر سرسیلندر می شود. این نتیجه با آزمون تجربی کاغذ فوجی نیز تایید شد.
    کلیدواژگان: پیچ سرسیلندر، توزیع نیرو، شرایط واقعی کارکرد، موتور دیزل دریایی، آزمون خستگی
  • سید محسن مستشارشهیدی، عباس روحانی*، مهدی خجسته پور، جواد زارعی صفحات 61-75

    استفاده از سوخت های متنوع در موتورهای دیزل باعث شده تا این دسته از موتورها به صورت دوگانه سوز مورداستفاده قرار گیرند. کاهش آلایندگی و مصرف سوخت کمتر از ویژگی های موتور دیزل دوگانه سوزی است که از ترکیب گاز- دیزل بهره می گیرند. در این تحقیق سعی شد تا به کمک روش دینامیک سیالات محاسباتی اثر تغییرات زمان پاشش و درصد اختلاط سوخت در موتور دیزل دوگانه سوز OM355 EU2 در دو سرعت مختلف بررسی گردد. اثرات متقابل متغیرهای ورودی و عدم ارایه مدل یکنواخت برای پارامترهای عملکردی موتور موجب شد مدل سازی شبکه عصبی مصنوعی جهت مطالعه اثرات توام متغیرهای زمان پاشش و درصد اختلاط سوخت ها استفاده شود. بهینه سازی به کمک الگوریتم ژنتیک چندهدفه نیز برای تعیین سطوح بهینه متغیرها بکار گرفته شد. نتایج این تحقیق نشان داد که شبکه عصبی مصنوعی RBF پیش بینی های قابل قبولی (RMSE = 0.01 و R2=0.99) از روند تغییرات خروجی ها داشته و به کمک سطح پاسخ شبکه عصبی محدوده بهینه کارکرد موتور در سرعت های مشخصه به دست آمد. همچنین قابلیت های بهینه سازی الگوریتم ژنتیک چندهدفه این امکان را فراهم می سازد تا در سرعت های مختلف سطوح بهینه ای از متغیرهای ورودی و خروجی به دست آید.

    کلیدواژگان: دینامیک سیالات محاسباتی، شبکه عصبی مصنوعی RBF، الگوریتم ژنتیک چندهدفه، موتور دیزل دوگانه سوز OM55 EU2
  • هادی پروز*، مارال مهدوی، ناصرالدین سپهری صفحات 77-89
    در حین بارگذاری قطعه کار در قید و بند ممکن است تمام درجات آزادی آن گرفته شده و گیر اتفاق بیفتد. وقوع گیر می تواند منجر به عدم موقعیت دهی صحیح قطعه کار، آسیب به قطعه کار و حتی اجزای قید و بند شود. در پژوهش حاضر، آنالیز تحلیلی و تجربی پدیده گیر قطعه کار در قید و بندها با استفاده از مطالعه جاسازی یک قطعه کار دارای سوراخ در یک پین انجام شده است. مدل سازی تحلیلی بر اساس اصل کمینه اندازه نیروهای عکس العمل پایه ریزی شده است که با پیاده سازی آن در قالب یک مساله بهینه سازی، پیش بینی وقوع گیر در حالت های مختلف قرارگیری جاساز در سوراخ انجام گردیده است. برای اطمینان از صحت مقادیر پیش بینی شده توسط تیوری، از تحلیل های ارایه شده در پژوهش-های پیشین نیز استفاده شده است. همچنین، آزمایش های تجربی برای صحه گذاری بر روی مقادیر بدست آمده از تحلیل، اجرا شده و نتایج بدست آمده از آن با پیش بینی تیوری مقایسه شده است. برای این منظور، مجموعه آزمایشگاهی مختص مکانیزم جاساز و سوراخ با انطباق لقی-دار طراحی و ساخته شده است. پس از اجرای آزمایش های مرتبط با تعیین ضریب اصطکاک، آزمایش های مربوط به تعیین زاویه ورود به گیر و خروج از گیر جاساز در سوراخ با استفاده از انکودر زاویه ای اجرا گردید. با مقایسه بین نتایج آزمایش های تجربی و پیش بینی تیوری پیشنهادی در پژوهش حاضر، بیشینه خطا در اندازه گیری زاویه ورود به گیر و خروج از گیر جاساز در سوراخ به ترتیب برابر با 2/8% و 4/14% بدست آمد. این مقادیر خطا، بیانگر دقت و قابلیت اطمینان بالای مقادیر پیش بینی شده توسط تحلیل پیشنهادی برای وقوع گیر است.
    کلیدواژگان: پدیده گیر، جاساز و سوراخ، ضریب اصطکاک، قید و بند، اصل کمینه اندازه
  • علی عبدالمنافی، حسین رحمانی* صفحات 91-102
    در این پژوهش، به بررسی فروریزش جاذب های استوانه ای جدار نازک که در آن ضخامت دیواره ها بر اساس فرمول توزیع توانی غیرخطی مواد مدرج هدفمند تغییر می کند، پرداخته شده است. بارگذاری وارد بر جاذب انرژی به صورت محوری و شبه استاتیک است. ابتدا با در نظر گرفتن رفتار تنش-کرنش ماده به صورت الاستیک کامل-پلاستیک برای جنس لوله، مدل تحلیلی فروریزش با استفاده از تیوری الکساندر محاسبه و مقدار انرژی جذب شده و همچنین نیروی متوسط لهیدگی به دست آمده است. سپس به منظور بالا بردن دقت نتایج، مدل رفتاری ماده با در نظر گرفتن رفتار کار سختی، بررسی و روابط نیروی متوسط و انرژی جذب شده، مجددا استخراج شده اند. در ادامه، به منظور راستی آزمایی نتایج حاصل از رابطه تحلیلی، ، چندین مدل در حالت های مختلف تغییرات ضخامت و رفتار پلاستیک در نرم افزار آباکوس شبیه سازی شده و با نتایج تحلیل مقایسه شده اند. نتیجه نهایی این مطالعه، ارایه دو رابطه تحلیلی بین میزان جذب انرژی و نیروی متوسط لهیدگی و ارتباط آنها با سایر ابعاد هندسی جسم مانند طول، قطر، ضخامت دیواره و نحوه تغییرات آن است همچنین تاثیر خواص مکانیکی شامل رفتار پلاستیک و چگونگی رفتار غیرخطی منطقه پلاستیک مربوط به جنس نمونه مورد استفاده در ضربه گیرها در روابط اعمال شده اند. با ساده سازی معادلات استخراج شده، می توان به معادلات پایه ای در تحقیقات گذشته دست یافت.
    کلیدواژگان: ضخامت متغیرتابعی، لوله استوانه ای، فروریزش، نیروی متوسط لهیدگی، شبه استاتیکی
  • رضا تمسکنی، علیرضا الفی* صفحات 103-120
    یکی از عمده عیب هایی که در هواپیما رخ می دهد مربوط به عملگرهای آن است. در این مقاله به منظور تشخیص و جداسازی عیب عملگر هواپیما روشی مبتنی بر وارون دینامیک غیرخطی افزایشی که به اغتشاش و نامعینی ها مقاوم است ارایه می شود. در این روش، باقی مانده تولیدی به نامعینی های سیستم مقاوم بوده و آستانه تطبیقی برای ارزیابی این باقی مانده به گونه ای بر اساس منطق فازی تطبیق داده می شود که علی رغم وجود اغتشاش یا تغییرات در فرمان ورودی، تشخیص عیب اشتباه رخ ندهد. از آنجا که این روش نیاز به اطلاع برخط از مقدار بیشینه عوامل نامطلوب (اغتشاش و نامعینی) و وقوع اغتشاش بر سیستم دارد، به منظور محاسبه این بیشینه معادلات جدیدی پیشنهاد و ساختار کنترلی برای تشخیص رخداد اغتشاش ارایه می شود. سپس به منظور ارزیابی، روش پیشنهادی بر روی دینامیک غیرخطی هواپیمای بویینگ-747 شبیه سازی می شود که در آن ضمن درنظر گرفتن تزویج دینامیک های طولی و عرضی، اغتشاش به سه محور در زمان های متفاوت وارد شده و عیب عملگر رادر به صورت قفل شدن به هواپیما اعمال می شود. شبیه سازی ها نشان می دهند که علی رغم وجود نامعینی و اغتشاش، ردیابی فرمان های ورودی به خوبی انجام می شود و زمان معیوب شدن عملگر و مکان آن که عملگر رادر می باشد، با توجه به آستانه تطبیقی تشخیص داده می شود.
    کلیدواژگان: تشخیص عیب عملگر، تولید باقیمانده مقاوم، آستانه تطبیقی
  • مریم خلیلی گشنیگانی، منصور رفیعیان*، محمد مهدی ابوترابی صفحات 121-133

    ماشین‏کاری فرایند پیچیده‏ای است که متغیرهای زیادی بر آن اثرگذار هستند. در میان آن‏ها، ارتعاش ابزار پدیده‏ای بحرانی است چون باعث ایجاد خطاهای ابعادی غیر‏قابل‏قبول در قطعه ‏کار و کاهش شدید عمر ابزار می‏شود. از آنجا که دینامیک ابزار و قطعه‏ کار به پارامترهای زیادی وابسته است، پیش‏بینی ارتعاش ابزار با استفاده از روابط و فرمو‏‏‏ل‏ها مشکل است. در این تحقیق، ابتدا آزمون‏های‏ داخل‏تراشی با پارامترهای مختلف انجام می‏شود که با استفاده از شکل سطح نهایی و تبدیل فوریه سریع و چگالی طیفی سیگنال شتاب، وقوع یا عدم وقوع پدیده چتر مشخص شده است. سپس با نوشتن برنامه‏ای با نرم ‏افزار متلب، با استفاده از شبکه ‏های عصبی مصنوعی مختلف بر روی این نتایج، پردازش‏های مختلفی انجام شده تا پردازشی با بالاترین راندمان در بین آن‏ها، انتخاب و با استفاده از آن به پیش‏بینی پدیده چتر در این مجموعه آزمایشی خاص پرداخته ‏شود. در نهایت، برای اعتبار‏سنجی نتایج، آزمون‏هایی طرح‏ریزی و انجام شده است. نتایج به دست آمده نشان می‏دهد که پیش‏بینی پدیده چتر با درصد قابل قبولی به ‏صورت صحیح انجام شده است.

    کلیدواژگان: داخل‏تراشی، چتر، شبکه عصبی مصنوعی، آزمون عملی
  • علیرضا شماعی کاشانی* صفحات 135-145

    در تحقیق حاضر با ارایه مدلی تیوری مدول اتصال چسبی دولبه در نرخ های کرنش مختلف در بازه نرخ کرنش استاتیک تا s-11055پیش بینی می شود. بدین منظور با استفاده از پارامترهای هندسی و مدول الاستیک کششی چسبنده و مدول برشی لایه چسب در دو نرخ کرنش متفاوت، سهم هر یک از اجزا از نرخ کرنش اعمالی محاسبه شده و با محاسبه مدول برشی لایه چسب در سهم نرخ کرنش خود، مدول دینامیکی اتصال چسبی دولبه محاسبه می شود. مزیت چنین مدلی پیش بینی رفتار هرنوع اتصال چسبی بدون نیاز به انجام آزمایش با داشتن خواص چسبنده و لایه چسب و ابعاد هندسی اتصال است. در کنار مدل تیوری ارایه شده، مدلی المان محدود با استفاده از محیط نرم افزار آباکوس صریح ارایه می شود که با استفاده از خواص مکانیکی الاستیک اجزای اتصال و چگالی آن ها به همراه پارامترهای هندسی اتصال، مدول دینامیکی اتصال چسبی را پیش بینی می کند. مقایسه نتایج، همخوانی مطلوب نتایج مدل تیوری ارایه شده در این تحقیق و مدل المان محدود را نشان می دهد؛ به طوری که هر دو مدل روند افزایش مدول اتصال چسبی دولبه با افزایش نرخ کرنش را پیش بینی کرده و حداکثر اختلاف دو مدل کمتر از نه درصد است.

    کلیدواژگان: اتصال چسبی دولبه، نرخ کرنش، روش تئوری، المان محدود
  • رضا مرادی، فردین نعمت زاده، حسین مستعان*، مهدی صفری، محمد روشنایی صفحات 147-158
    در این پژوهش، به منظور اتصال غیرمشابه میان ورق های فولاد زنگ نزن فریتی 430 و فولاد زنگ نزن دوفازی 2304 از فرایند جوشکاری لیزر Nd:YAG با حداکثر توان 280 وات استفاده گردید. در ابتدا به مطالعات ریزساختاری، تحولات فازی و تغییرات خواص مکانیکی در اثر جوشکاری پرداخته شد. سپس، بهینه سازی پارامتر های فرایند جوشکاری لیزر با هدف بهبود خواص مکانیکی و با استفاده از روش های آماری انجام شد؛ بنابراین؛ از روش طراحی آزمایش رویه سطح با تکنیک مرکب مرکزی جهت بهینه سازی پارامتر های موثر فرایند شامل توان لیزر، سرعت جوشکاری و عمق فوکوس استفاده شد و پارامتر های بهینه با درنظر گرفتن پاسخی مانند نیروی شکست اتصالات، تعیین شدند. بدین منظور، از آزمایش کشش تک محوره برای تعیین استحکام اتصالات و از میکروسکوپ نوری برای مشاهدات ریزساختاری و تغییر و تحولات فازی بهره گرفته شد. نتایج نشان می دهد که، با کاهش سرعت جوشکاری و افزایش توان لیزر میزان نیروی شکست اتصالات، حداکثر تا 3587 نیوتن افزایش می یابد. با توجه به نتایج تغییرات ریزساختاری، رشد دانه ها و وجود کاربید های پراکنده در منطقه جوش مشاهده گردید. همچنین تاثیر حرارت ورودی ناشی از تغییر پارامتر های جوشکاری لیزر، بر روی پروفیل ریزسختی مورد بحث و بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج، حداکثر میزان سختی در منطقه جوش نمونه ی با حرارت ورودی کم به دست آمد که میزان آن در حدود 332 ویکرز اندازه گیری شد.
    کلیدواژگان: جوشکاری لیزر ضربانی، فولادهای زنگ نزن فریتی، فولادهای زنگ نزن دوفازی، تحولات فازی، ریزساختار
  • علی فروغی، علی ابراهیمی ممقانی* صفحات 159-180
    رفتار ارتعاشاتی یک میکروتیر مدرج محوری با جفت حرکت های محوری و چرخشی تحت بارهای محوری در یک میدان مغناطیسی براساس تیوری تنش کوپل اصلاح شده بررسی شده است. یک مطالعه مفصل به منظور تحلیل اثر فاکتورهای مختلف مانند نرخ درجه بندی محوری مواد، نوع توزیع مواد، ضریب ویسکوزیته، شدت میدان مغناطیسی، پارامتر مقیاس طولی ماده، چرخش و حرکت عبوری کوپل بر مشخصات دینامیکی سیستم انجام شده است. فرض شده است مشخصات مادی سیستم در راستای طولی به صورت خطی یا نمایی تغییر می کنند. با استفاده از تکنیک گسسته سازی گالرکین و تحلیل مقدار ویژه، سرعت های محوری و چرخشی بحرانی سیستم به دست می آیند. یک روش تحلیلی نیز برای شناسایی آستانه های ناپایداری سیستم به کاربرده شده است. نقشه های پایداری سیستم آزموده شدند و نشان داده شده است که با افزایش شدت میدان مغناطیسی و پارامتر مقیاس طولی، پایداری سیستم بهبود می یابد. همچنین نتایج نشان داده اند که با تعیین هم زمان گرادیان چگالی و مدول الاستیک در راستای طولی می توان اثرات مخرب نیروی محوری فشاری را کاهش داد.
    کلیدواژگان: مواد مدرج تابعی محوری، میکروتیر متحرک محوری و چرخان، ارتعاشات کوپل، تحلیل دایورژنس و فلاتر، میدان مغناطیسی
  • سجاد اسماعیل پور همدانی، مهدی حسینی* صفحات 181-193
    تحقیق بر روی ارتعاشات ریزفناوری ها به منظور بهبود عملکرد یا ساخت میکرو قطعات نوین از نیازهای مهم در صنعت می باشد. در این مقاله تحلیل ارتعاشات غیرخطی میکروتیرهای اویلر - برنولی چرخان تحت بار با استفاده از نظریه گرادیان کرنش بررسی می شود. ابتدا با جایگذاری انرژی کرنشی، انرژی جنبشی و کار نیروی خارجی در اصل همیلتون، معادلات بی بعد حرکت حاصل می شود. سپس با اعمال روش گالرکین فرکانس های طبیعی استخراج می شود. پس از آن، از طریق مقایسه نتیجه تحلیل حاضر با نتیجه مرجعی دیگر، صحت و دقت تحلیل ارایه شده تایید می گردد. در ادامه، پس از استخراج شکل مودها، تاثیر برخی پارمترهای مکانیکی و هندسی مهم همچون ضریب پواسون، نسبت ضخامت به پارامتر اثر اندازه، جنس، سرعت چرخش و پارمترهای اثر اندازه بر روی پاسخ ارتعاشی میکروتیر بررسی می شود. نتایج نشان می دهند که بر اساس نظریه گرادیان کرنش، افزایش ضریب پواسون باعث کاهش فرکانس های طبیعی می شود در حالی که نظریه کوپل تنش اصلاح شده نمی تواند این تغییر را پیش بینی کند. نتایج پژوهش حاضر می تواند برای توسعه میکرو فناوریها، ارزشمند باشد.
    کلیدواژگان: ارتعاشات، میکروتیر های اویلر- برنولی، نظریه گرادیان کرنش
  • مجید مرادی زیرکوهی* صفحات 195-206
    جهت پاسخگویی به تقاضای انرژی، گسترش شبکه های انتقال باعث رخ دادن نوساناتی با فرکانس کم در سیستم قدرت شده است. این نوسانات در صورت میرا نشدن، قابلیت باردهی خطوط انتقال شبکه را کاهش داده و گاها باعث ناپایداری کل سیستم میگردد. از این رو تنظیم بهینه پارامتر های پایدار ساز سیستم قدرت آن از اهمیت ویژه ای برخوردار است. این مهم باعث افزایش عملکرد مطلوب پایدار ساز در طی اغتشاش های ناخواسته می شود. در این مقاله، به منظور افزایش پایداری سیستم قدرت چند ماشینه و در نتیجه افزایش عملکرد کل سیستم قدرت، از الگوریتم بهینه سازی مبتنی برآموزش و یادگیری استفاده می شود. در واقع چون تنظیم بهینه پارامترهای کنترلی تاثیر مستقیم در میزان پایداری فرکانس پایین دارد، این امر به صورت یک مسئله بهینه سازی فرمول بندی شده و با الگوریتم جدید مبتنی برآموزش و یادگیری تنظیم بهینه پایدارساز سیستم قدرت انجام می گردد. برای بررسی کارا بودن روش پیشنهادی از یک شبکه نمونه چهار شینه استفاده می شود. با بررسی و مقایسه نتایج با استفاده از الگوریتم رقابت استعماری در حالت های مختلف نشان داده می شود که روش پیشنهادی با استفاده از الگوریتم بهینه سازی مبتنی بر آموزش و یادگیری بسیار کاراتر می باشد.
    کلیدواژگان: پایدارساز سیستم قدرت، الگوریتم مبتنی بر آموزش و یادگیری، سیستم قدرت چند ماشینه، نوسانات فرکانس پایین
  • علی مهرور*، محسن معتمدی، علیرضا میرک صفحات 207-217
    فرآیند ماشینکاری الکتروشیمیایی یک فرآیند انحلال آندی است که با توجه به خاصیت ذاتی فرآیند و به سبب پدیده های فیزیکی، شیمیایی و هیدرودینامیکی پیچیده ای که در حین فرآیند رخ می دهد، مدلسازی پارامترها و بطور کلی تدوین تکنولوژی براده برداری و کسب دانش فنی بسیار دشوار می باشد. از این رو ارایه روشی با قابلیت تکرار پذیری بالا و مناسب از نقطه نظر زمان و هزینه جهت مدلسازی فرآیند از اهمیت بسزایی برخوردار می باشد. در این مقاله ابتدا به کمک روش عددی و نرم افزار کامسول به شبیه سازی فرایند پرداخته شده است. سه پارامتر ولتاژ، پیشروی ابزار و غلظت الکترولیت بعنوان متغیر طراحی و اضافه ماشینکاری (دقت ابعادی) و نرخ براده برداری بعنوان متغیر پاسخ در نظر گرفته شده است. 15 آزمایش هدفمند با استفاده از طراحی باکس-بنکن جهت پیاده سازی روش سطح پاسخ انتخاب شده است. سپس شبیه سازی با توجه به طرح آزمایش و نرم افزار کامسول اجرا شده است. جنس قطعه کار سوپر آلیاژ تک کریستال پایه نیکل انتخاب شده که به دلیل بهبود خواص مکانیکی آن در صنایع پیشرفته کاربرد دارد. در نتیجه دو مدل ریاضی درجه دوم که رابطه بین دو متغیر پاسخ با پارامترهای ورودی را نشان می دهد، بدست آمده است. کفایت و صحت این دو مدل ریاضی به کمک تحلیل واریانس، ضریب همبستگی و نمودارهای مربوطه مورد بررسی و آنالیز قرار گرفته است. از این رو ترکیب شبیه سازی عددی و طراحی آزمایش ها به منظور مدلسازی و بررسی تاثیر پارامترهای ورودی ماشینکاری الکترشیمیایی سوپر آلیاژ تک کریستال پایه نیکل بر روی متغیرهای پاسخ به نحو مطلوبی اجرا شده است.
    کلیدواژگان: ماشینکاری الکتروشیمیایی، سوپر آلیاژ تک کریستال پایه نیکل، المان محدود، طراحی آزمایش ها
  • محمد عابدی، آسیه علی ابادی، سید ابراهیم موسوی ترشیزی*، روح الله سرفراز صفحات 219-231

    انجماد آب در ترک های سطحی پره توربین بادی می تواند خواص مکانیکی آن را به طور قابل توجهی کاهش دهد. برای بررسی این پدیده، مدل اجزاء محدود به منظور شبیه سازی فرآیند یخ زدگی در تیر کامپوزیتی مقیاس کوچک تقویت شده با الیاف با شیار لبه ای ارایه شده و نیروی وارده بر تیر ناشی از یخ زدگی آب در دمای انجماد به کمک مدل محاسبه شده است. بر اساس این تکنیک، پارامتر جدیدی که اثر انبساط یخ نامیده می شود، معرفی و به کمک آن، تاثیر زاویه بازشوندگی شیار و ضخامت تیر بر توزیع تنش و کرنش در امتداد دهانه شیار بررسی شده است. با مصالحه بین مسئله واقعی، پره آسیب دیده ناشی از بهره برداری، و استاندارد موجود که معمولا برای توصیف رفتار شکست مواد کامپوزیتی استفاده می شود، یک هندسه بهینه برای تحقیقات آزمایشگاهی طراحی شده است. نتایج تجربی حاصل از تیر کامپوزیتی مقیاس کوچک بر اساس هندسه طراحی شده که تحت اثر همزمان رطوبت و دمای انجماد قرار دارد، اهمیت فاکتور انبساط یخ بر پاسخ مواد و سازه ها به ازای سیکل های مختلف سرمایش/گرمایش را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: خواص مکانیکی، سرمایش، گرمایش سیکلی، کامپوزیت، ترک، یخ
  • مجتبی حقگو، توحید میرزابابای مستوفی، مهساسادات میر علینقی، هاشم بابایی* صفحات 233-243
    هدف اصلی این مطالعه بررسی نسبت تغییر شکل مرکز جرم ورق مثلثی به ضخامت آن با استفاده از روش پردازش گروهی شبکه عصبی و مقایسه ی آن با نتایج تست های آزمایشگاهی انجام شده بر ورق نازک مثلثی با استفاده از سامانه چکش پرتابه ای است. هم چنین بررسی تغییر شکل نهایی و کرنش ایجاد شده در ورق و انرژی منتقل شده توسط ضربه ناشی از سقوط وزنه در دستور کار این مطالعه قرار دارد. برای بررسی تغییر شکل مرکز جرم ورق مثلثی از متغیرهای ورودی بدون بعد استفاده می شود. با ادغام روش های شبکه عصبی و اعداد بدون بعد، عبارت چندجمله ای مناسبی برای به دست آوردن تغییر شکل مرکز جرم ورق های مثلثی به دست می آید. روش جداسازی تک متغیره برای به دست آوردن بردار ضرایب زیرجملات شبکه عصبی پردازش گروهی استفاده می شود. روش جداسازی تک متغیره، عملکرد شبکه عصبی پردازش گروهی را برای مدل کردن فرایند پیچیده تغییر شکل ورق های مثلثی بهبود می دهد. بررسی نتایج به دست آمده از روش شبکه ی عصبی و مقایسه ی آن با داده های آزمایشگاهی تطابق قابل قبول مدل را نشان می دهد. از مهم ترین برجستگی های این روش می توان به سادگی محاسبات و کارایی مناسب در مطالعات پارامتری بارگذاری ضربه ای اشاره کرد.
    کلیدواژگان: ورق مثلثی، هیدروفرمینگ، شبکه ی عصبی GMDH، بارگذاری ضربه ای، روش تجزیه مقادیر تکین
  • نوید رهایی، ایرج جعفری گاوزن*، روح الله رفعی صفحات 245-263
    تمرکز این مقاله بر بررسی جریان گذرا، انتقال حرارت و نیروی پیشران در نازل همگرا-واگرا بوده است که در سیستمهای پیشرانش کاربرد دارد. معادلات میانگین گیری شده زمانی ناویراستوکس تراکم پذیر به روش حجم محدود، حل شده است. با تعریف جریان به صورت متقارن محوری، شبیه سازی عددی انجام شده و نتایج آن با نتایج آزمایش های تجربی مقایسه گردیده است. سپس در هندسه های مختلف، پارامترهای جریان و انتقال حرارت بررسی شده است. نتایج نشان داد که مدل آشفتگی k-ω SST در مقایسه با سایر مدل های آشفتگی، انطباق بهتری با نتایج آزمایش های تجربی دارد. همچنین با ثابت بودن طول نازل، افزایش زاویه واگرایی نازل همگرا-واگرا باعث افزایش عدد ماخ خروجی و کاهش فشار و دما در خروجی گردید. نازل های زنگوله ای در مقایسه با نازل های مخروطی، عدد ماخ خروجی بیشتر و دما و فشار خروجی کمتری داشتند. کاهش زاویه مقطع خروجی در نازل زنگوله ای باعث افزایش عدد ماخ و نیروی پیشران و همچنین کاهش دما و فشار خروجی شده است. در نازل های مختلف، در مقاطعی که سطح ثابتی نسبت به گلوگاه دارند، انتقال حرارت از دیواره و مقادیر دما در سطح و عمق دیواره ثابت مانده است. دمای سطح در مقطع خروجی، برای نازل زنگوله ای بیشتر از نازل مخروطی به دست آمد. ضریب انتقال حرارت جابجایی در گلوگاه دارای مقدار بیشینه بود. مقایسه نیروی پیشران نشان داد که نازل زنگوله ای، نیروی پیشران بیشتری را فراهم می آورد. با افزایش زاویه خروجی نازل، نیروی پیشران کاهش یافت.
    کلیدواژگان: نازل همگرا-واگرا، انتقال حرارت، عدد ماخ، فشار، دما
  • سید ابوذر فنایی*، رضا خیری صفحات 265-280
    در کار حاضر شبیه سازی سه بعدی رژیم جریان لغزش برای مطالعه دقیق محفظه پیل سوختی با دیواره پایینی متخلخل در ابعاد کوچک بررسی می شود. این بررسی برای مشخص نمودن تغییرات سرعت متوسط، اختلاف فشار و ضریب اصطکاک با توجه به مقدار جرم نفوذ یافته از دیواره متخلخل، مساحت سطح مقطع دیواره و محفظه و نسبت منظری محفظه انجام شده است. همچنین نتایج حاصله با مدل سازی به کمک رژیم جریان پیوسته، مقایسه شده است. در این مدل سازی معادلات پایستگی جرم و مومنتوم برای رژیم های جریانی پیوسته و لغزشی به کمک کد توسعه داده شده در نرم افزار فرترن بررسی شده و با نتایج موجود در ادبیات فن مورد اعتبارسنجی قرار گرفته اند. نتایج برای مساحت سطح مقطع های مختلف برای اعداد نادسن متفاوت در دو رژیم پیوسته و لغزشی به دست آمده اند. با در نظر گرفتن نسبت منظری یک، با کاهش عدد نادسن، ضریب اصطکاک، سرعت متوسط و اختلاف فشار افزایش می‏یابد. همچنین با در نظر گرفتن رژیم لغزشی درون محفظه، مقدار سرعت متوسط، اختلاف فشار و ضریب اصطکاک دقیق تر (در بهترین حالت 5%) از رژیم غیرلغزشی محاسبه می شوند. همچنین موقعی که عدد نادسن و نسبت منظری به ترتیب برابر با 001/0 و 5 باشند، تغییر رژیم جریان از رژیم پیوسته به لغزشی سبب افزایش اختلاف فشار و سرعت متوسط پیش بینی شده می شود.
    کلیدواژگان: دیواره متخلخل، نسبت منظری، عدد نادسن، رژیم لغزش
  • محمدحسین عبدالهی جهدی*، یاشار آریان فر صفحات 281-294

     درکار حاضر، مساله ی جابجایی طبیعی یک سیال شامل ذرات معلق دارای خاصیت مغناطیسی (حالت سوسپانسیون)، تحت تاثیر میدان مغناطیسی، به صورت تحلیلی بررسی شده است. جریان سیال تحت تاثیر چاه یا چشمه ی گرمایی و در داخل یک کانال عمودی با طول بی نهایت مورد بررسی قرار گرفته است. دیواره های کانال در شرایط شار گرمایی ثابت و دمای ثابت قرار دارند به طوری که، یک دیواره به صورت شار گرمایی ثابت بوده و دیواره ی دیگر در شرایط دما ثابت قرار گرفته است. علاوه بر این، میدان مغناطیسی نیز از سمت دیواره ی دما ثابت به کانال اعمال شده است. نتایج دقیق تحلیلی، حاصل از حل معادلات دیفرانسیل حاکم بر مساله برای چندین حالت فیزیکی خاص به دست آمده اند. مطالعه ی پارامتری بر مبنای روش تشابهی روی متغیرهای فیزیکی موجود در این نوع مسئله انجام گرفته و تاثیر این پارامترها بر روی پروفیل های سرعت و دما در هر دو فاز بررسی گردیده است. نتایج نشان می دهد که جابجایی در شرایط مرزی فیزیکی مساله، رفتار متفاوتی از توزیع سرعت و دما را در پی خواهد داشت.

    کلیدواژگان: جابجایی طبیعی، کانال عمودی، میدان مغناطیسی، حل تحلیلی
  • مهرداد محمدی* صفحات 295-307
    در این تحقیق، یک فرمول بندی موثر مبتنی بر روش جواب های اساسی، جهت تحلیل مسایل دو-بعدی و سه-بعدی هدایت حرارت حالت گذرا شامل منابع حرارتی متحرک نقطه ای ارایه گردیده است. این فرمول بندی جدید بوده و تاکنون ارایه نشده است. در فرمول بندی ارایه شده مسیر حرکت و شدت منبع حرارتی متحرک نقطه ای، توابع دلخواهی از زمان هستند و تعداد منابع حرارتی متحرک نیز محدودیتی ندارد. حل مساله ی مورد نظر، بصورت یک ترکیب خطی از جواب های اساسی وابسته به زمان و حل ویژه ی مربوط به اثر منبع حرارتی متحرک نقطه ای در نظر گرفته شده است. حل ویژه، بصورت یک انتگرال وابسته به زمان و مکان ارایه شده و بدون استفاده از هرگونه سلول یا نقاط داخلی و بدون نیاز به تبدیل زمانی، بدست آمده است. مثال های عددی، کارایی و دقت روش پیشنهاد شده را در مقایسه با روش المان محدود نشان می دهند. در مدل سازی منبع متحرک نقطه ای به روش المان محدود، لازم است که از یک شبکه بندی المانی ریز برای مسیر عبور منبع استفاده شود که هزینه ی مرحله ی پیش پردازش را افزایش می دهد. در مقایسه با روش المان محدود، روش جواب های اساسی پیشنهاد شده، بسیار ساده بوده و با استفاده از تعداد کمی از نقاط چشمه به نتایج بسیار خوبی می رسد. به عنوان نمونه، در مثال حل شده ی دوم، میانگین درصد اختلاف نسبی بین نتایج روش ارایه شده با 218 نقطه ی چشمه و روش المان محدود با 7268 گره، 0.65 درصد می باشد.
    کلیدواژگان: روش جواب های اساسی، هدایت حرارت حالت گذرا، منبع حرارتی متحرک، روش بدون المان
|
  • R. Ghaffari Torab Torki, M. N. Hassan *, M. M. Kasaei, H. Talebi Ghadikolaee Pages 1-15

    One of the important sections of cold roll forming lines is the shearing of profiles, which is usually performed as the guillotine shearing for open profiles. Despite the importance of shearing quality on the assemblability of the open profiles, few researches have been done on their shearing operation. In this paper, the guillotine shearing of a complex open profile, door frame, was investigated. For this purpose, the guillotine shearing of this profile was simulated in Abaqus software and the effects of the important process parameters on the shearing quality were determined. In the experiments, the profiles were initially annealed to remove residual stresses produced during deformation and then were sheared. The experimental and finite element–predicted shearing cross-section were compared and the shearing defects were analyzed. The comparison revealed a good agreement and confirmed the finite element model. The results showed the increase of the shearing angle and the clearance between dies and profile reduces the shearing quality. In addition, the increase of the clearance between dies and profile and the clearance between dies reduces the shearing force. Finally, the best shearing conditions were proposed based on the results.

    Keywords: roll forming, Guillotine Shearing, Shearing Defects, Finite element simulation, Experiment
  • A. Jafari, A. Aftabi Sani * Pages 17-30
    Up to now, several analytical and numerical methods are proposed for free vibration analysis of fluid-structure interaction systems. Concrete gravity or arch dam-reservoir systems and the fluid containers in various shapes, such as rectangular, cylindrical or spherical shapes are the most well-known instances of these “coupled” systems. It should be emphasized that the governing equations of both fluid and structural parts of these coupled systems should be solved simultaneously. In the present article, two classical fluid-structure interaction (FSI) problems, including one-dimensional compressible fluid domain and one or two single degree of freedom (SDOF) system(s) as structural part, are solved in free vibration situation by using differential transform method (DTM). To this end, the solution process is thoroughly described and the numerical results, involving natural frequencies and mode shapes of both systems are obtained in detail. Moreover, to verify the DTM results, the closed-form solution is comprehensively derived for both systems.
    Keywords: Fluid-Structure Interaction, Differential transform method, Closed-Form Solution
  • M. Sayah Badkhor, Kh. Vahedi *, A.R. Naddaf Oskouei Pages 31-45
    One of the important issues is to reduce the depth of projectile penetration in the target. In this paper, the analytical, experimental and numerical investigation of the ballistic performance of ceramic composite targets is discussed. The targets are perforated in the first layer. In the analytical section, presents a new analytical model for these targets. In the experimental section, the depth of penetration was measured by conducting experiments on these targets. In the numerical section, Abaqus software is used. The validation of the numerical results with the experimental results are performed to develop the numerical simulation and to investigate the results of the new analytical model. The results of numerical simulation are in good agreement with the experimental results. The results of the new analytical model are also in good agreement with the numerical simulation results. At low and high velocities, the amount of ceramics in contact with the projectile is important, but at moderate velocities, the angle of obliquely is more important. Each of these factors has reduced the depth of projectile penetration in the target for those velocities. At all velocities, the hole has caused the projectile to move obliquely at the target.
    Keywords: Analytical model, Experimental test, numerical model, ABAQUS Software, Composite target
  • Sh. Moradi Kelardeh, V. Hosseini * Pages 47-59
    Cylinder head bolts in high-speed diesel engines must meet classical standard requirements. Moreover, they should seal cylinder head gasket due to uniform distribution of clamping forces with high durability under thermal and mechanical cyclic loads. In present study, to evaluate the performance of newly designed bolts, at first, the clamping force in cold assembly was calculated using theoretical and experimental results. Then in real engine condition, the amount of clamping force variation was derived with combustion load under hot condition. The most critical force was used to test the bolt durability in a uniaxial high cycle fatigue test. The experimental test confirmed infinite life of the bolt. Also, results show preload of used bolt could be increased about 8% that is important for maintenance and repair services. In addition, torque-angle assembly procedure precisely tightened the bolt near yield stress condition and improved sealing of the cylinder head gasket. Fuji paper test confirmed this analytical uniform clamping force results too.
    Keywords: Cylinder Head Bolt, Force Distribution, Real Condition, Marine Diesel Engine, Fatigue test
  • Seyyed M. Mostasharshahidi, A. Rohani *, M. Khojastehpour, J. Zareei Pages 61-75

    The dual fuel diesel engine (DDF) is a one of the various IC engine that can used alternative fuel for power generation. Emission and fuel consumption reduction are some of the properties that use a combination of fuel mixture in dual fuel diesel engine (gas-diesel). We focused in this research to study the effect of start of injection (SOI) and blend of fuel variation in OM355 EU2 dual fuel diesel engine at two various speeds with the help of the computational fluids dynamic. The modeling of the artificial neural network (ANN) has been used to study the interaction effects of SOI and blend of fuel on the operational parameters. The non-sorted genetic algorithm (NSGA II) has been used for determining the optimized levels of the variables. The results of this study show that the RBFNN has acceptable predictions about the outputs’ variables (R^2=0.99 ,RMSE=0.01), and the optimized range of the engine function in the specific speeds has been attained with the help of the responding surface of the neural network. Besides, the optimizing capabilities of the NSGA II have provided the optimized levels of the input and output variables in the various speeds.

    Keywords: OM355 EU2 Dual fuel diesel engine, computational fluid dynamic, ANN, RBFNN, NSGA II
  • H. Parvaz *, M. Mahdavi, N. Sepehry Pages 77-89
    The degrees of freedom of the workpiece can be constrained during its loading in the fixture, resulting in the jamming occurrence. It may cause improper workpiece positioning, damage to the workpiece, and even the fixturing elements. In the present study, theoretical and experimental analyses are performed to investigate the jamming phenomenon in fixturing workpiece using the peg-in-hole case study. The theoretical model is established based on the minimum norm principle which resulted in an optimization problem. The jamming occurrence is then predicted by solving this model in different configurations of the peg-in-hole problem. A theoretical model that was developed in the previous study is used to validate the predictions of the suggested theoretical model. The main validation of the theoretical predictions is conducted through the experimental analysis. For this purpose, an experimental setup is designed and fabricated for the peg-in-hole mechanism with the clearance fit. The friction coefficient is first measured using the fabricated setup. Then, the jamming-in and jamming-out angles of the peg into the prepared hole are measured using a rotary encoder. By comparing the experimental results to the predictions of the suggested theoretical model, the worst-case error values are determined as 8.2% and 14.4% for the jamming-in and jamming-out angles, respectively. These values represent the accuracy of the suggested mathematical model in the prediction of the jamming occurrence conditions and reliability of its results.
    Keywords: Jamming Phenomenon, Peg-in-Hole, Friction Coefficient, Fixture, Minimum Norm Principle
  • A. Abdolmanafi, H. Rahmani * Pages 91-102
    In this study, the crashworthiness of cylindrical tubes with variable thickness, under axial load, is investigated. The loading is applied quasi static. Wall-Thickness changes are considered to follow the nonlinear power distribution equatiion. Firstly, by considering the elastic-perfectly plastic behavior for material, an analytical relition is extracted based on Alexander's theory. Then, in order to increase the accuracy of the results, the effects of work hardening is applied to material behavior and the formulas are rewritten. Finally, to validate the analytical results, using simulation in ABAQUS FE software, several models have been studied in different modes and the results have been compared. The results show an acceptable agreement between the analytical results and the simulation. The final result of this research is presenting two analutical relition beteen absorbed energy and mean force with mechanical properties and geometic parameters of anergy absorber. Moreover, by simplifying the drived analytical equation, we can obtain the basic equations in later researches.
    Keywords: Functionally Graded Thickness, Cylindrical tube, Collapse, Mean Crash Force, Quasi-static
  • R. Tamaskani, A.R. Alfi * Pages 103-120
    One of the major faults accrued in the aircraft is corresponding to its actuators. In order to fault diagnosis and isolation in the aircraft actuator, this paper presents a new robust method based on the incremental nonlinear dynamic inversion, which is robust to the disturbance and uncertainties. The produced residual is robust to the system uncertainties, and the adaptive threshold is designed to evaluate this residual with fuzzy logic, which is altered in the presence of disturbance or variation in the input command to prevent faulty detection. Since this method requires the online knowledge of the upper bound of undesirable factors (disturbance and uncertainty) and the disturbance occurrence on the system, new equations is developed to calculate this bound and an innovative structure is suggested to detect the disturbance event. In order to evaluate the proposed method, it is simulated on the nonlinear dynamics of the Boeing-747 considering the coupling between the longitudinal and lateral dynamics, whereas the disturbance is applied on the three axes at different times and the rudder actuator fault is locked to the aircraft. Simulations verify that despite the uncertainty and disturbance, the following of the input commands is well performed and the timing of the operator's fault and the location of the operator is determined according to the adaptive threshold.
    Keywords: Actuator Fault Diagnosis, Robust Residual Generation, Adaptive Threshold
  • M. Khalili, M. Rafieian *, M. M. Abootorabi Pages 121-133

    Machining is a complex process that many variables determine the result. Among them, tool vibration is a critical phenomenon because it causes unacceptable dimensional errors on the work pieces and a sharp reduction in tools life. Whereas the dynamic of the tool and the work piece depends on many parameters, it's very difficult to prediction tool vibration by using relationship and formulas. In this research, internal tuning experiments done with various parameters. Output of experiments shows occurrence or non- occurrence of chatter phenomenon by finishing surface shape, Fast Furrier transform and Spectral density of acceleration signal. Then, by writing a program with Matlab software, using different artificial neural networks, various processes are performed to make the program with highest efficiency between them and using it to predict chatter phenomenon this specific turning machine. Finally, for the validation of results, tests have been designed and planned. The results show that the predication of chatter phenomenon with an acceptable percentage is done correctly.

    Keywords: Internal Turning, Chatter, Artificial Neural Network, test
  • A.R. Shamaei Kashani * Pages 135-145

    In the present research, the modulus of a double lap bonded joint in the strain rate ranges of 0 to 1055 S-1 is predicted by a theoretical model. In this approach, using geometrical parameters of bonded joint, elastic young modulus of adherends and shear modulus of the adhesive layer at two different strain rates, strain rate sharing of bonded joint’ constituents can be calculated. Also, using these data, shear modulus of the adhesive layer at its share of strain rate is calculated; Then, using these data, dynamic modulus of double lap bonded joint can be computed. Calculating stiffness of the double lap bonded joint using geometrical parameters of bonded joint and mechanical parameters of constituents without need to do the test is the advantage of this model. Also, in this manuscript, a finite element model (using Abaqus Explicit) is presented in order to predict dynamic modulus of double lap bonded joint using elastic mechanical properties of bonded joint constituents, their densities and bonded joint geometrical parameters. The two presented models show a similar trend in the prediction of double lap bonded joint’ modulus; in a way that, at the two models, bonded joint’ modulus is increased by increasing strain rate. The maximum difference between the two models is about nine percent.

    Keywords: Double lap bonded joint, Strain rate, theoretical method, finite element method
  • R. Moradi, F. Nematzadeh, H. Mostaan *, M. Safari, M. Roshanaei Pages 147-158
    In this research, dissimilar joint between AISI 430 ferritic stainless steel and AISI 2304 duplex stainless steel was made by Nd:YAG laser welding process. At first, microstructural and phase evolutions and also changes in mechanical properties due to the welding process were investigated. Hence, mechanical properties of weld joints were optimized using statistical methods. For this purpose, response surface methodology based on central composite design was used in order to find the optimum values of laser power, welding speed and defocusing distance and to obtain the maximum value of fracture force of joints. Uniaxial tensile test and optical microscopy were used to study the mechanical properties and structural features of weld joints, respectively. It was found that the fracture force of weld joints increases by decrease in welding speed and laser power and the maximum fracture force reached to 3587 N. Regarding microstructural evolutions studies, grain growth and presence of dispersed carbides in the fusion zone were observed. Finally, the effect of heat input on the hardness profile was evaluated and discussed. According to the result, the maximum hardness was obtained in the weld metal of the sample with low heat input and it was measured at about 332 vickers.
    Keywords: Pulsed laser welding, Ferritic stainless steel, duplex stainless steel, Phase evolutions, Microstructure
  • A. Forooghi, A. Ebrahimi Mamaghani * Pages 159-180
    The vibrational behavior of an axially graded micro-beam with both axial and rotational motion under axial load have been studied in the magnetic field. A detailed parametric study was performed to explain the effect of various factors such as range of axial graded of materials, type of material distribution, viscosity coefficient, and magnetic field strength, length scale parameter of material, rotation and coupling crossing motion on the dynamical characteristics of the system. It is assumed that the material properties of the system change linearly or exponentially in the longitudinal direction. The critical axial and rotational speeds of the system are obtained by using Galerkin discretization technique and eigenvalue analysis. An analytical method has also been used to identify system instability thresholds. System stability maps were tested, and it has been shown that by increasing the magnetic field strength and the length scale parameter, the system stability can be improved. The results also show that the simultaneous determination of density gradient and elastic modulus in the longitudinal direction can reduce the destructive effects of compressive axial load.
    Keywords: Axially functionally graded material, axially moving, rotary micro-beam, coupled vibrations, investigation of the divergence, the flutter, Magnetic Field
  • S. Esmailpour Hamedani, M. Hosseini * Pages 181-193
    In order to improve the performance or manufacture of new micro-components, research on the vibrations of the micro-technologies is one of the most pressing needs in the industry. In this paper, the nonlinear vibration analysis of rotating Euler-Bernoulli microbeames subjected to loading is investigated using the strain gradient theory. Firstly, the non-dimensional equations of motion are obtained by insertion of the strain energy, the kinetic energy, and the work of the external force in Hamilton's Principle. Then, by applying Galerkin method, the natural frequencies are extracted. Then the validity and accuracy of the presented analysis is confirmed through comparison of the the present analysis result with the result of another reference. Next, after extracting the mode shapes, the effects of some important mechanical and geometrical parameters such as Poisson's ratio, thickness to material length scale parameter ratio, material, rotation speed and size effect parameters on the vibration response of the microbeam are investigated. The results reveal that based on the strain gradient theory, increase of the Poisson's ratio reduces the natural frequencies, while the modified couple stress theory can't do this prediction. The results of the present research can be valuable for development of micro-technologies.
    Keywords: Vibrations, Euler-Bernoulli Micro Beams, Strain Gradient Theory
  • M. Moradi * Pages 195-206
    To meet the energy demand, the expansion of transmission networks has caused low frequency oscillations in the power system. These fluctuations, if not attenuated, reduce the capability of the transmission lines and sometimes cause the whole system to be unstable. Proper selection of stabilizing parameters have great importance and increase the optimum performance during unwanted disturbances. In this article, a new algorithm based on teaching and learning is used to increase the stability of the multi-machine power system and thus increase the performance of the power system. In fact, since the optimal tuning of the control parameters has a direct effect on the low frequency stability, it becomes an optimization problem and is accomplished with a new algorithm based on the optimized training and learning algorithm of the power system stabilizer. In addition, the results are compared with the colonial competition algorithm. A four-Machin test system is used to evaluate the effectiveness of the proposed method. By examining the results in different modes, it is shown that the proposed method using the learning-based optimization algorithm is much more efficient than the proposed method using the colonial competition-based algorithm.
    Keywords: Power System Stabilizer, Teaching Learning-Based Optimization Algorithm, Algorithm, Multi-machine Power System, Low frequency oscillations
  • A. Mehrvar *, M. Motamedi, A.R. Mirak Pages 207-217
    The electrochemical machining process is an anodic dissolution process. Due to the inherent nature of the process and the complex physical, chemical, and hydrodynamic phenomena that occur during the process, it is difficult to model the process parameters. Therefore, a highly repeatable and appropriate method in terms of time and cost is important for modeling. In this paper, the simulation of the process is firstly performed by the numerical method and the Comsol software. The voltage, tool feed rate and electrolyte concentration are considered as input parameters and machining overcut and the material removal rate are considered as the response variables. 15 experiments were selected using the Box-Behnken design method to implement the response surface methodology. Then, the simulation was performed according to the experimental design in the Comsol software. Nickel-based single crystal superalloy workpiece is selected due to its improved mechanical properties. As a result, two quadratic mathematical models showing the relationship between two response variables with the input parameters are obtained. The adequacy and accuracy of these two mathematical models have been examined by the analysis of variance, correlation coefficient, and related graphs. Therefore, the combination of numerical simulation and design of experiments for modeling and investigating the effect of input parameters of electrochemical machining of the nickel-based single-crystal superalloy has been implemented in a favorable manner.
    Keywords: Electrochemical machining, Single Crystal Super Alloys, FEM, DOE
  • M. Abedi, A. Aliabadi, Seeyd E. Mosavei *, R. Sarfaraz Pages 219-231

    Freezing water in the surface cracks of wind turbine blades can remarkably deteriorate its mechanical properties. In order to investigate this phenomena, a finite element model is developed to simulate the icing process in a small scale fiber reinforced composite beam with a sharp notch. The load exerted from the ice onto the beam is calculated by using the model taking into account the expansion of water at freezing temperature. Based on this technique, a new parameter, called the ice expansion effect, is introduced and employed to study the influence of notch opening angle and the beam thickness on the distribution of stress and strain along the notch faces. Compromising between the actual problem, in-service damaged blades, and the existing standard which is commonly applied for characterization of fracture behavior of composite materials, an optimum geometry is designed for experimental investigations. The experimental results acquired from small scale composite beams based on the designed geometry and simultaneously imposed to humidity and freezing temperature demonstrate the significance of ice expansion factor on the monotonic response of the materials and structures conditioned at different number of freeze-thaw cycles.

    Keywords: Mechanical Properties, Freeze-thaw Cycles, Composite, Crack, Ice
  • M. Haghgoo, T. Mirzababaie Mostofi, M. Miralinaghi, H. Babaei * Pages 233-243
    The aim of this study is investigating the center of mass deflection to thickness ratio of triangular plates using the GMDH-type neural networks and comparing it with results of laboratory tests performed on a narrow triangular plate using water-hammer apparatus. Also, the study focuses on the overall deformation, strain and impact transmission. Dimensionless input variables are used to investigate the center of mass deflection of triangular plate with changing variables. A simpler polynomial expression is derived using GMDH-type neural network and dimensionless number. The vector of coefficients of quadratic sub-expressions involved in GMDH-type networks is obtained by Singular Value Decomposition (SVD) method. SVD can improve the proficiency of GMDH-type networks to model the intricate process of deformation of triangular plates. Obtaining results by applying a GMDH model and comparing them with actual data indicates good agreement between model output and experimental data. The advantages of this approach are in the simplification of computation and convenient application to parametric study for impact behavior.
    Keywords: Triangular plate, Hydroforming, GMDH neural networks, impact loading, SVD
  • N. Rahaei, I. Jafari Gavzan *, R. Rafee Pages 245-263
    This paper focused on the transient heat transfer inside a convergent-divergent nozzle which has applications in propulsion systems. Time-averaged Navier Stokes equations in the compressible form were solved using the finite volume method. The flow was assumed to be axisymmetric and the results of simulations were compared with available experimental data. The flow and heat transfer parameters were investigated in different nozzle geometries. The results revealed that the SST k-ω turbulence model gives better predictions compared to other applied turbulence models. Also, for a constant length of the nozzle, increasing the divergence angle caused higher exit Mach numbers and lower exit pressure and temperature. Bell nozzles had more exit Mach number, and less exit temperature and pressures compared to the conical nozzles. Decreasing in the exit angle of the bell nozzle led to an increase in the Mach number and thrust and causes lower exit temperature and pressure. For various nozzle shapes, the values of the heat flux and temperatures were nearly constant at the sections which have the same area ratios. The solid surface temperature at the outlet was greater for the bell shape than that for conical shape. The maximum value of the convection heat transfer coefficient occurred at the nozzle throat. The maximum thrust was obtained by bell shape nozzle. Higher outlet angles gave lower thrusts.
    Keywords: convergent-divergent nozzle, Heat Transfer, Mach number, Pressure, Temperature
  • Sayyed A. Fanaee *, R. Kheiri Pages 265-280
    In the present work a three-dimensional simulation of the slip flow regime for a small-sized channel of a fuel cell with lower porous wall. This study is used to determine the variations of average velocity, pressure difference, and friction coefficient considering the penetrated mass from porous wall, the wall and channel cross-sectional area, and aspect ratio of channel. Furtermore, the results are comprised with Continuous flow regime. In this solution, the equations of mass and momentum for continuous and slip regimes evaluated with developed Fortran code, and Validated with papers.The results with different channel area for two fluid regimes are obtained. Considering the aspect ratio equal to one, the friction coefficient average velocity, and the pressure difference are increased with decreasing at Knudsen number. Considering the slip regime into the channel, the friction coefficient, pressure difference and average velocity values are calculated more accurate (at best 5%), than non-slip regimes. Furthermore, when Knudsen number and aspect ratio are respectively equal to 0.001 and 5, changing the flow assumption from non-slip regime to slip one is occurred to increasing the expected pressure difference and average velocity.
    Keywords: Porous wall, Aspect ratio, Knudsen number, Flow regimes
  • M. H. Abdollahi Jahdi *, Y. Arianfar Pages 281-294

    This study presents an analytical investigation of the natural convection hydromagnetic flow of a particulate suspension fluid through an infinitely long vertical channel in the presence of heat sink or source effects. The channel walls are maintained at isoflux–isothermal condition. That is, the thermal boundary conditions are such that one of the channel walls is maintained at constant heat flux, while the other is maintained at a constant temperature. In addition, the magnetic field is exerted on channel from the iso-thermal wall. Various closed-form and exact solutions of the governing (Navier Stokes) differential equations for different special cases are obtained. A parametric study of the physical variables involved in the problem is done to illustrate the influence of these non dimensional parameters on the velocity and temperature profiles of both phases. Results show that replacing the physical boundary conditions, will have a different behavior of velocity and temperature distributions.

    Keywords: Natural Convection, vertical channel, Magnetic Field, Analytical solution
  • M. Mohammadi * Pages 295-307
    In this research, an effective formulation based on the method of fundamental solutions is presented for analyzing the two- and three-dimensional transient heat conduction problems including moving point heat sources. This is a new formulation and has not been presented yet. The path of motion and the intensity of the moving point heat source are arbitrary functions of time and the number of moving point heat sources is unlimited. Solution of the problem is considered as a linear combination of time-dependent fundamental solutions and a particular solution involving the effect of the moving point heat source. The particular solution is presented as a time and space-dependent integral and is obtained without using any internal cells or points and without any time transformation. Numerical examples show the efficiency and accuracy of the proposed method in comparison with the finite element method. In the finite element modeling of the moving point heat source, it is necessary to use a fine mesh in the path of the moving point heat source that increases the cost of the preprocessing step. Compared to the finite element method, the proposed method is very simple and gives very good results even with a small number of source points. For example, in the second solved example, the average relative difference percentage between the results of the proposed method with 218 source points and the finite element method with 7268 nodes is 0.65%.
    Keywords: Method of fundamental solutions, Transient heat conduction, Moving heat source, Meshless method