فهرست مطالب

مهندسی مکانیک و ارتعاشات - سال نهم شماره 4 (پیاپی 33، زمستان 1397)

نشریه مهندسی مکانیک و ارتعاشات
سال نهم شماره 4 (پیاپی 33، زمستان 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/12/01
  • تعداد عناوین: 7
|
  • مهدی صالحی*، محمد ارمغانی صفحات 7-13
    در تحقیق حاضر محور دوار با استفاده از مدل تیر اویلر-برنولی شبیه سازی می شود. نیروهای وارد بر تیر تحت اثر ارتعاشات آن از سمت جریان داخلی، با استفاده از تیوری بدنه های باریک (Slender body theorem) شبیه سازی می شود. برای انتقال معادلات از فضای محلی به غیر محلی از تیوری ارینگن استفاده شده است. سپس با ترکیب معادلات حاکم بر محور دوار با نیروهای داخلی وارد شده از طرف جریان، معادلات خطی سازی شده ی همگیر سیستم استخراج می شود. سپس با استفاده از روش های تحلیل بردار ویژه، فرکانس های طبیعی ارتعاشات محور و پایداری آن در سرعت های دورانی مختلف مطالعه می شود. همچنین اثر پارامترهایی چون سرعت دورانی، نسبت جرمی جریان داخلی به جرم محور، ضریب لاغری محور بر مرز پایداری بررسی خواهد شد.
    کلیدواژگان: تیر اویلر-برنولی، نانو تیوب دوار حامل جریان، ارتعاشات، تئوری ارینگن
  • احسان صفرپور، امین کلاهدوز* صفحات 14-26
    هدف اصلی در این تحقیق بررسی تاثیر ارتعاش مکانیکی در ریخته گری نیمه جامد آلیاژ 380A با استفاده از طراحی آزمایشات تاگوچی است. این کار به منظور بهبود خواص مکانیکی و توسعه کاربرد این آلیاژ در ساخت پوسته پینیون و گیریبکس دستگاه انتقال قدرت خودرو می باشد. قطر دانه ها، سختی و میزان تخلخل در نمونه ها به عنوان مشخصه های مهم خروجی در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان می دهند که ارتعاش مذاب با شدت مناسب و همچنین زمان کافی سبب کاهش قطر ذرات و افزایش سختی نمونه ها گردید. ولی با افزایش ارتعاش مخصوصا در دماهای بالا افزایش تخلخل مشاهده گردید. در این تحقیق سختی اولیه آلیاژ که در حدود 80 برینل اندازه گیری گردید، با استفاده از این روش و در شرایط ریخته گری با دمای 595 درجه سانتی گراد، ارتعاش 90 هرتز و در مدت زمان ارتعاش 30 ثانیه به 100 برینل افزایش یافت. همچنین در بررسی ریزساختار مشاهده شد که با استفاده از این روش ریزساختار از حالت شاخه ای شکسته شده و به شکل کروی با قطر دانه 32 میکرومتر رسیده است.
    کلیدواژگان: ریخته گری نیمه جامد، خواص مکانیکی، ریز ساختار، ارتعاش مکانیکی، طراحی آزمایشات تاگوچی
  • مهرداد مسگرپور، علی حیدری*، سیف الله سعدالدین صفحات 27-36

    محیط های متخلخل به دلیل خواص فیزیکی و ساختار داخلی خود، میتوانند اثرات منحصر به فردی در حوزه مکانیک از خود بر جای بگذارند. بررسی مکانیک سیالات در محیط های متخلخل میتواند به کاربرد این محصولات در بسیاری از صنایع کمک فراوانی نماید.با توسعه مباحث نظری در این موضوع میتوان در بسیاری از دستگاه های سیالاتی به منظور افزایش کارایی مورد استفاده قرار گیرند.سطح تماس بسیار زیاد، مقاومت مکانیکی بالا، قابلیت تولید در انواع سطح مقطع و جنس کاربرد این محصولات را افزایش داده است. به دلایلی متعدد توزیع اماری خواص، ساختار شبکه ای تصادفی و نیز عدم امکان بررسی ضخامت جداره ها در مسیرهای داخلی، توسعه روابط برای این محیطها بسیار دشوار است. در این مطالعه به بررسی مکانیک سیالات و قوانین پایه حاکم بر این محیط ها پرداخته میشود. همچنین در این تحقیق روابط افت فشار، انتقال حرارت و تولید انتروپی در این محیطها بررسی میشود.

    کلیدواژگان: محیط متخلخل، مکانیک سیالات، دارسی، مومنتوم
  • رامین مشک آبادی*، بنیامین طهماسپور صفحات 37-44
    در تحقیق حاضر با شبیه سازی المان محدود سازه لانه زنبوری و با استفاده از تحلیل های شبه استاتیکی، به بررسی تاثیر پارامترهایی مانند ابعاد هندسی عیوب و هندسه های مختلف سلولی بر روی میزان جذب انرژی سازه پرداخته شده است. در انجام تحلیل ها درصد عیوب مختلف شامل 0، 10 و 20 درصد عیب مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج تحقیق نشان می دهند که در پنل لانه زنبوری با هندسه سلولی نوع A، ساختار به صورت کامل تخریب می شود که این امر می تواند در نتیجه عدم تقارن سلول های سازه باشد. در دو مدل دیگر، سازه شکل کلی خود را حفظ کرده و با تغییر شکل منظم ایجاد شده در سلول ها، این نوع هندسه ها توانایی بیشتری در قابلیت جذب انرژی حین برخورد را دارا هستند. همچنین، نتایج نشان می دهند وجود عیب در ساختار پنل ها تاثیر قابل ملاحظه ای بر قابلیت جذب انرژی در این سازه ها دارد و با افزایش میزان عیوب قابلیت جذب انرژی نیز کاهش می یابد. بررسی نتایج نشان می دهد که تاثیر عیوب بر میزان کاهش قابلیت جذب انرژی سازه های لانه زنبوری با ساختار سلول از نوع A، به مراتب بسیار بیشتر از دو نوع دیگر می باشد.
    کلیدواژگان: سازه لانه زنبوری، قابلیت جذب انرژی، عیب، روش المان محدود، نرم افزار ABAQUS
  • عباس عظمتی، مهدی صالحی*، ستار محمدی اسفرجانی صفحات 45-54
    این مقاله به شناسایی ترک های عرضی در شافت های دوار می پردازد. در این تحقیق پس از استخراج روابط حاکم، عمق ها و موقعیت های متفاوت برای ترک عرضی در یک محور دوار یک کمپرسور با استفاده از مدل ترک تنفس کننده بررسی شد. مدل ترک تنفس کننده نسبت به سایر مدل ها، انطباق بهتری با رفتار ترک واقعی دارد. ترک براساس اصول مکانیک شکست مدل شده و معادلات حرکت سیستم استخراج شد. برای مدلسازی رفتار واقعی ترک در باز و بسته شدن ، از ضریب شدت تنش استفاده شده است. این مدل می تواند مقدار استحکام محور ترک دار را در هر محدوده سرعت بر حسب زاویه مشخص کند. نتایج نشان می دهند که در نقاطی که ترک کاملا بسته است سختی محور دارای مقدار بیشینه خود می باشد. با افزایش عمق ترک، سختی محور کاهش می یابد. هارمونیک اول در طیف فرکانسی مربوط به اثر نابالانسی می باشد و هارمونیک دوم مربوط به اثر ترک است که با افزایش عمق ترک، دامنه آن افزایش می یابد. از کاهش فرکانس دوم و افزایش دامنه هارمونیک دوم می توان برای شناسایی ترک در محورهای دوار استفاده کرد.
    کلیدواژگان: محور دوار، ترک تنفس کننده، عیب یابی، ارتعاشات
  • نادر رهبر* صفحات 55-63
    مصرف انرژی برای برقرار کردن شرایط آسایش در ساختمان ها زیاد می باشد؛ ازآنجاکه پنجره ها در فصول گرم می توانند انرژی تابشی زیادی را وارد ساختمان نمایند که منجر به افزایش انرژی سرمایشی می گردد، ایجاد سایه بر روی این پنجره به منظور جلوگیری از نفوذ آفتاب به داخل ساختمان در طول سال حایز اهمیت است. در این مقاله از سایبان افقی برای پنجره های ساختمان آمفی تیاتر دانشگاه آزاد سمنان استفاده شده است و با استفاده از نرم افزار دیزاین بیلدر مدل سازی کرده ایم و تاثیر سایبان را بر بار حرارتی ساختمان و میزان لوکس روشنایی ساختمان آمفی تیاتر دانشگاه آزاد سمنان بررسی کرده ایم.نتایج نشان می دهد سایبان افقی با پیش آمدگی 50 سانتی متر بسیار مناسب است.
    کلیدواژگان: مدل سازی انرژی، سایه بان افقی، سایه بان عمودی، دیزاین بیلدر، میزان روشنایی
  • نیما اسدی ده میراحمدی*، یوسف اسمعیلی صفحات 64-71
    نظر به اهمیت بررسی دقیق ضربه قوچ در شبکه های لوله کشی و خطوط انتقال مایعات در تحقیق حاضر دو پارامتر قطر و سرعت سیال در یک خط لوله، به روش آزمایشگاهی و شبیه سازی توسط نرم افزار همر مورد بررسی قرار گرفت. در این تحقیق بر روی شش نوع لوله با جنس های مختلفی که شامل برنجی، فولادی، پنج لایه، مسی و PVC و با فرض بر اینکه علت ایجاد ضربه قوچ بسته شدن سریع شیر می باشد، آزمایش انجام شد. آزمایشات نشان دادند که زمان بسته شدن شیر یکی دیگر از عوامل مهم در این پدیده می باشد. با انجام آزمایش در دو حالت آرام بسته شدن و سریع بسته شدن شیر آب نتایج نشان دادند هر چه مدت زمان بسته شدن شیر طولانی تر باشد اثر ضربه قوچ کمتر شده و موج های حاصل زودتر میرا می شوند .همچنین با بررسی بر روی قطر لوله ها نتایج بدست آمده حاکی از آن است افزایش قطر لوله منجر به افزایش دبی شده و به دنبال خود سرعت سیال در خط لوله بیشتر می شود و اثر ضربه قوچ نیز با افزایش قطر شدیدتر می گردد. این پدیده نشان میدهد تاثیر افزایش سرعت سیال نسبت به اثر قطر بیشتر است.
    کلیدواژگان: ضربه قوچ، روش تجربی، نرم افزار همر، قطر لوله، سرعت سیال
|
  • Mehdi Salehi *, Mohammad Armaghani Pages 7-13
    In this thesis, using the Euler-Bernoulli beam model and Eringen nonlocal elasticity theory, also taking into account the effects of Coriolis acceleration, the equations of the vibration of the rotating nanotubes are governed. Moreover the forces imposing on the rotating nanotubes under the influence of vibrations from the internal flow side using the theory of slender body theorem is simulated and calculated. By combining the governing equations on the axial axis of nanotube, the equations of internal forces from the internal flow of the system are extracted. Then, using eigenvalue analysis methods, the natural frequencies of the vibration is governed and its stability at Different rotation speeds and axiality are studied. Also, the effects of parameters such as rotational speed, axial flow velocity, mass ratio of internal flow to mass axis, slip coefficient, and ... on the study boundary of stability will be investigated
    Keywords: Euler-Bernoulli beam, rotating nanotube, vibrations, Erlingen theory
  • Ehsan Safarpour, Amin Kolahdooz * Pages 14-26
    The main aim of this study is the investigation of the mechanical vibration parameters using Taguchi method in the semi-solid casting of AL-A380. This research has been done to improve the mechanical properties and the development of this alloy for the construction of the powertrains vehicle’s Shell pinion and gearbox. Grain diameter, hardness and porosity of samples were examined as important features of this research outputs. The results showed that the vibration of melt with suitable intensity and enough the period of time caused to decrease of the particle diameter and increase of the hardness. But with increasing of vibration intensity the porosity was increased especially at the high temperatures of vibration. In this research, the primary hardness that was measured around 80 BHN had increased to 100 BHN in condition of 595°C the melt temperature, vibration intensity of 90 Hz at the 30 seconds of the period of time. It was also observed in microstructure study that using this method, the microstructure was broken from the dendritic form to the spherical ones with the grain diameter of 32 micrometers.
    Keywords: Semi-solid casting, mechanical properties, Microstructure, mechanical vibration, Taguchi test
  • Mehrdad Mesgarpour, Ali Heydari *, Seyfollah Saddodin Pages 27-36

    Porous materials are encountered literally everywhere in everyday life, in technology, and in nature. With the exception of metals, some dense rocks, and some plastics, virtually all solid and semisolid materials are "porous" to varying degrees. There are many examples of porous materials in everyday life and the environment. Textiles and leathers are highly porous; they owe their thermal insulating properties, as well as the property that they "breath ," to their pore structure. Paper towels and tissue paper are also highly porous; these owe their absorbency partly to their porous structure and partly to the property that they are strongly wetted by water. In this study, mathematical model and formula based on porous media will be discuses.

    Keywords: Porous Media, fluid mechanic, heat transfer, Darcy law
  • Ramin Meshkabadi *, Benyamin Tahmaspour Pages 37-44
    In the present study, the effects of defects in the honeycomb structure on the capability of the energy absorption are investigated using the finite element method in ABAQUS software. By simulation using quasi-static analysis, the effects of the geometric dimensions of the defect and different geometries of honeycomb cells on the energy absorption of the structure have been investigated. In the analysis, for each case three percent of defects, including 0, 10 and 30% were studied. The results show that the honeycomb structure with A-type cell geometry is completely destroyed, which can be due to the asymmetry of the structural cells. In the other two models, the structure retains its overall shape and by systematic modification of the cells, they have the ability to absorb energy during the collision. Also, the results show that the defects in these structures have a significant effect on their energy absorption capacity in which by increasing the defects, the energy absorption capacity decreases.
    Keywords: Honeycomb Structure, Energy Absorption capability, Defect, Finite Element method ABAQUS software
  • Abbas Azemati, Mehdi Salehi *, Sattar Mohammadi-Esferjani Pages 45-54
    This paper deals with transverse crack identification in rotating shafts. In this research, after presenting the equations governing the problem, different depths and positions of crack in a rotating axis of an industrial compressor unit is investigated using a breathing crack model. Crack is modeled based on the principles of fracture mechanics and the system's motion equations are extracted. Stress intensity coefficients are implemented to model the actual crack behavior in gradual opening and closeing situations. The results showed that in the points where the cracks are closed, the stiffness has its maximum value. Also, with increasing crack depth, the total stiffness of the shaft decreases. The first harmonic in the frequency corresponds to imnbalance and the second harmonic associated with the crack effect. By changing the position of the crack from the ends to the center of the shaft, the frequency of the second harmonic decreases while its amplitude decreases. Inverse analysis can be carried out based on the second frequency along with its amplitude in order to crack identification.
    Keywords: Rotating Shaft, Breathing Crack, Damage Detection, Vibration
  • Nader Rahbar * Pages 55-63
    Energy consumption is high for building comfort; since windows in warm seasons can bring a lot of radiant energy into the building, which leads to an increase in cooling energy, creating a shadow on this window to prevent sunlight from entering the building along The year is important. In this article, we have been using horizontal awnings for the windows of the Amphitheater Building of Semnan Azad University and we have been using the design of the Designer Bilder and we have investigated the effect of the canopy on the thermal load of the building and the magnitude of the brightness of the amphitheater building of the Semnan Azad University. Shows a horizontal awning with a 50cm
    Keywords: energy modeling, Horizontal Shadow, Vertical Shadow, Designer, Lighting
  • Nima Asadi Dehmirahmadi *, Yousof Esmaeili Pages 64-71
    Due to the importance of water hammer in pipe network and pipe containing liquids in this paper, the diameter of pipe and the velocity of fluid were considered experimentally in laboratory and simulated the problem in HAMMER software. In this study, the tests were carried out with six different types of materials (Brass, Carbon Steel, Copper, Five layer and PVC). It was assumed that valve which causes water hammer was closed fast. Also, how valve closing, is another important issue for this phenomenon. The tests in two modes slow and fast closing valve results showed if it takes more time to close, water hammer is less and the waves would fade faster. Also by examining the results indicate that the diameter of the pipes increasing pipe's diameter, increases the mess flow and fluid's velocity therefore effect of water hammer increases. This phenomenon shows that effect of increasing fluid velocity is more powerful than increasing pipe diameter.
    Keywords: water hammer, empirical method, hammer software, pipe diameter, Velocity