فهرست مطالب

مهندسی مکانیک - سال پنجاه و سوم شماره 2 (پیاپی 103، تابستان 1402)

مجله مهندسی مکانیک
سال پنجاه و سوم شماره 2 (پیاپی 103، تابستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/05/01
  • تعداد عناوین: 20
|
  • کاوه حاجی زاده*، محسن علی قورچی صفحات 1-10

    در تحقیق حاضر  با ترکیب مدلهای ریاضی مبتنی بر مکانیزم های تغییر شکل با شبیه سازی اجزاء محدود فرآیند تغییر شکل، برای اولین بار محتوای چگالی نابجایی تیتانیم خالص تجاری در جریان فرآوری آن با فرآیند پرسکاری در کانالهای زاویه دار با مقاطع همسان (ECAP) محاسبه و مورد تحلیل قرار گرفت. بدین منظور، ابتدا رفتار تغییر شکل تیتانیم خالص تجاری در جریان فرآیند ECAP با استفاده از نرم افزار ABAQUS شبیه سازی شد. در مرحله بعد، از اطلاعات حاصل از شبیه سازی به عنوان ورودی های مدل ریاضی برای برآورد چگالی نابجایی فلز استفاده شد. شبیه سازی از نوع دو بعدی انجام شد و در جریان آن ECAP در دمای ◦C250 و در قالبی با زاویه کانال 105 = Φ و زاویه گوشه20 =  Ψدرجه و با استفاده از دو مسیر متفاوت A وC  به تعداد 5 پاس متوالی بر روی نمونه ها صورت گرفت. در ادامه به کمک مدل ریاضی، مقادیر چگالی نابجایی ایجاد شده در میله ها بعد از گذر های  مختلف ECAP ارزیابی شد. نتایج حاکی از آن است که با اعمال 5 گذر ECAP با استفاده از مسیر C به تیتانیم خالص تجاری، میانگین چگالی نابجایی آن از مقدار مفروض اولیه (2-m  1012× 0/3) به 2-m 1015 ×  64/4  افزایش می یابد. همچنین  استفاده از مسیر A به  10٪ چگالی بالاتر نسبت به مسیر C منجر می شود. توزیع چگالی نابجایی در سراسر میله های تیتانیم  به استثنای چند میلیمتر از نواحی ابتدایی و انتهایی میله از یکنواختی مناسبی برخوردار است.

    کلیدواژگان: تیتانیم خالص تجاری، ECAP، شبیه سازی FEM، چگالی نابجایی، مسیر A و C
  • ابوالفضل میقانی نژاد*، سید مصطفی حسینی، بهنام صبحانی گندشمین صفحات 11-20

    در این پژوهش یک کنترل کننده برای کنترل و حفظ موقعیت کشتی طراحی می شود به طوری که هم قابلیت نگهداری کشتی در یک نقطه، انتقال خودکار کشتی از یک نقطه به نقطه دیگر و هم قابلیت ردیابی یک هدف را دارا می باشد. برای بالابردن دقت و سرعت عملکرد از یک کنترل کننده پسگام مبتنی بر روش مد لغزشی ترمینال استفاده می گردد که همگرایی زمان-محدود خطای ردیابی را بدون وابستگی به شرایط اولیه سیستم تضمین می کند. همچنین جهت تضمین عملکرد حالت گذرا، از یک تابع عملکرد از پیش تعیین شده در طراحی استفاده می شود. کنترل کننده طراحی شده ضمن تضمین عملکرد خطای ردیابی در یک محدوده از پیش تعیین شده، سیستم کشتی را در زمان ثابت بدون وابستگی به شرایط اولیه به صورت کراندار نهایتا یکنواخت پایدار می سازد به طوری که خطای ردیابی به یک همسایگی نزدیک مبدا همگرا می شود. جهت صحت سنجی، کنترل کننده موردنظر در محیط متلب بر روی مدل کشتی آزمایش می شود و نتایج نشان می دهد که کنترل کننده طراحی شده موقعیت کشتی را به خوبی کنترل می کند و تمامی یافته های تیوری نیز تایید می شود.

    کلیدواژگان: تثبیت موقعیت پویای کشتی، کنترل پسگام، تابع عملکرد از پیش تعیین شده، کنترل مد لغزشی ترمینال
  • عباس عونی، مازیار شفائی روشنی* صفحات 21-29

    در تحقیق حاضر عدم قطعیت در توزیع اندازه قطرات به عنوان مهمترین مشخصه اسپری اتمایزر فشاری-پیچشی مورد مطالعه قرار گرفته است. توزیع اندازه قطرات اسپری یک اتمایزر نمونه با استفاده از تکنیک سایه نگاری در فشارهای مختلف پاشش و در موقعیت های مختلف طولی، شعاعی و محیطی مخروط اسپری اندازه گیری شده است. حداقل تعداد نمونه های آزمون، با بهینه سازی آنتروپی در توزیع غیرپارامتری اندازه قطرات، حاصل گردید. توابع توزیع پارامتری لاگ-نرمال، روزین-رملر و گاما بر داده های آزمون برازش گردید و مشاهده شد که تابع توزیع گاما بیشترین سازگاری را با داده های آزمون دارد. اثر فشار بر روی تابع توزیع مورد بررسی قرار گرفته و مشاهده شد که در مرحله تغییر رژیم اتمیزاسیون، پارامترهای شکل و مقیاس تغییر چشمگیری می کنند ولی پس از آن با افزایش فشار این پارامترها تقریبا ثابت هستند. یکنواختی اسپری به عنوان یکی دیگر از مولفه های عدم قطعیت بصورت کمی با دو مفهوم پراکندگی و ناهمگونی، مورد ارزیابی قرار گرفت. مشاهده گردید با افزایش فشار پاشش، پراکندگی در بخشهای مختلف مخروط اسپری، دستخوش تغییر می گردد ولی پراکندگی کل تقریبا ثابت است.

    کلیدواژگان: اتمایزر فشاری-پیچشی، سایه نگاری، اسپری، توزیع اندازه قطرات، عدم قطعیت، آنتروپی شانون
  • سید مصطفی میرطبائی، مهدی نامی خلیله ده، سید فرامرز رنجبر* صفحات 31-40

    امروزه موتورهای توربوفن به دلیل داشتن نیروی پیشرانه بیشتر مورد توجه هستند. سازگاری عملکرد همزمان دو جز اصلی موتور توربوفن، کمپرسور و توربین از دغدغه های اصلی طراحان و سازندگان می باشد. چراکه منحنی های مشخصه عملکرد توربین و کمپرسور متفاوت و تقریبا مغایر می باشند و باعث واماندگی خواهند شد. برای جلوگیری از واماندگی، تعیین سازگاری دو جزء این نوع موتور اهمیت بسیاری دارد. حساسیت پارامترهای مختلف در طراحی این نوع موتورها بسیار زیاد بوده و دستیابی به شبیه سازی های از پیش محاسبه شونده که بتوانند خطای محاسباتی کمتری داشته باشند، هزینه و زمان طراحی را کاهش خواهد داد. در این تحقیق یک شبیه سازی کم خطا برای محاسبه خط سازگاری موتورهای توربوفن طراحی شده است. در روند این تحقیق ابتدا پارامترهای متاثر بر خط سازگاری تعیین شده و سپس نحوه محاسبه آن استخراج و شبیه سازی شده است. با استفاده از مشخصات موتورهای RR- Trent 772-60، PW - PW4098 اعتبارسنجی برای شبیه سازی انجام شده است. طبق آزمایش های انجام شده با میزان مصرف سوخت رانش با دقت خطا کمتر از 05/0 و مقدار نیروی رانش برای موتورهای مختلف کمتر از 2000 (پوند) محاسبه شده است. در آزمایش دیگر صحت تعیین خط سازگاری برای اجزای مختلف موتور توربوفن با استفاده از منابع موجود تایید شده است. از طرفی میزان دقت همپوشانی خط سازگاری شبیه سازی انجام شده، 92 درصد برای موتور RR- Trent 772-60 و 2/94 درصد برای موتور PW - PW4098 بدست آمده است.

    کلیدواژگان: موتور توربوفن، رانش، سازگاری، کمپرسور، توربین، عملکرد
  • حمید یزدانی*، حورا فخاری صفحات 41-47

    انباشت پسماندهای پلیمری در محیط زیست تهدیدی برای زندگی انسان و دیگر موجودات کره زمین محسوب می گردد. همین موضوع سبب ضرورت بازیافت این گونه ضایعات می شود. در این مقاله، از روش پخت زدایی پیوسته توسط اکسترودر دو مارپیچه همسوگرد؛ برای بازیابی آمیزه ی لاستیکی NR/SBR استفاده شد. سپس زمان ماندگاری بر اساس آرایش مختلف مارپیچ و زوایای جزء آسیاب ساز؛ مورد بررسی قرار گرفت. به همین منظور المان های آسیاب ساز با زوایای گوناگون طراحی و در اکسترودر نصب شدند. در ادامه با در نظر گرفتن اکسترودر به عنوان یک راکتور پیوسته روابط و مدل هایی برای زمان اقامت و سایر پارامترهای موثر بر آن تعریف شد. با مطالعه دو مدل جامد و مایع (مذاب)؛ مشخص گردید که زمان اقامت فقط در قسمت مایع متاثر از آرایش مارپیچ خواهد بود. هدف از این پژوهش یافتن آرایش و زوایای بهینه، برای کاهش زمان اقامت می باشد، که بهبود کیفیت نمونه و کاهش مصرف انرژی را نیز در پی دارد.

    کلیدواژگان: پخت زدایی، آرایش مارپیچ، اکسترودر، زمان اقامت، آسیاب ساز، آمیزه یNR، SBR
  • مسعود شفا، ابراهیم حاجی دولو*، علیرضا ریاسی، امیرحسام سجادی نیا صفحات 49-58

    در این مقاله اثرات طناب گرداب در لوله مکش توربین فرانسیس یکی از نیروگاه های کشور به صورت تجربی و عددی مورد مطالعه قرار گرفت. ابتدا اطلاعات تجربی واحد در چهار ظرفیت تولیدی به مقادیر 52/22، 74/45، 73/68 و 60/85 مگاوات توسط فشارسنج در فاصله 199/3 متر پایین تر از چرخ استخراج شد و با استفاده از تبدیل فوریه سریع مشخص گردید که در ظرفیت 74/45 مگاوات بیشترین نوسانات فشار وجود دارد. سپس شبیه سازی عددی کل توربین با استفاده از حل گذرا و مدل توربولانسی SAS-SST در حالت های مختلف انجام گردید. اثرات کاهش نوسانات گرداب در پنج حالت تزریق یعنی 5/1 و 3 درصد فقط آب، 1 و 2 درصد فقط هوا و حالت تزریق همزمان آب و هوا (3 درصد آب و 2 درصد هوا) مورد بررسی قرار گرفت. همچنین الگوریتمی جهت بهینه سازی پارامتر حاصل ضرب بازده در ضریب بازیافت فشار بر دامنه قله به قله نوسانات در شرایط مختلف تزریق آب و هوا ارایه شد. نتایج نشان داد حالت تزریق همزمان 58/1 درصد آب و 02/0 درصد هوا نسبت ذکر شده، بیشینه بوده و بهینه ترین حالت جهت بهره برداری می باشد.

    کلیدواژگان: توربین فرانسیس، نوسانات فشار، شبیه سازی عددی، محفظه حلزونی، لوله مکش، گرداب
  • سید امیررضا عبداللهی، آرمین رحمت فام*، محمدامین رحیمی جعفری صفحات 59-67

    هدف از پژوهش حاضر شبیه سازی برخورد خودرو در چند سرعت مختلف در نرم افزارهای ABAQUS و ANSYS و بررسی نتایج و یافتن رابطه تحلیلی مناسب است. برای اینکه نتایج حاصل از پروژه دقیق و قابل استناد باشد در پنج فاز پنج مدل خودرو تحلیل شد. در ابتدا برای هر فاز از پروژه، مدل هندسی خودروها در یک نرم افزار طراحی مهندسی مدل شدند و اجزای مختلف آن ها مانند بدنه، شاسی و... روی یکدیگر مونتاژ شدند. بعد از واردکردن مدل ها داخل نرم افزارهای ABAQUS یا ANSYS، به ترمیم ایرادات هندسی مدل پرداخته شد. درنهایت نیز مواردی ازجمله تنش، تغییر شکل، انرژی و... مقایسه شد و رابطه ای تحلیلی بین انرژی و سرعت برخورد برای بدنه خودرو با کمک نرم افزار MATLAB پیشنهاد شد. نتایج نشان می دهند بیشترین انتقال انرژی از قسمت جلوی شاسی ها به اتاقک بوده و نقاط جلویی نقش بسزایی را در تصادف ایفا می کند.

    کلیدواژگان: برخورد خودرو، شبیه سازی عددی، بررسی المان محدود، استخراج روابط تحلیلی از شبیه سازی عددی، تست برخورد خودرو
  • امیر هاشمی دستجردی، محمد مراد شیخی*، مهدی طالع ماسوله صفحات 69-78

    از آنجایی که سینماتیک مستقیم در ربات های موازی پیچیدگی بیشتری دارد و اغلب به یک راه حل تحلیلی منجر نمی شود، در اکثر مطالعات، سینماتیک معکوس برای کالیبراسیون ربات موازی ترجیح داده شده است. در این مطالعه از یک روش که نیاز به حل کامل سینماتیک مستقیم ندارد، برای کالیبراسیون استفاده شده است. در روش پیشنهادی تغییرات موقعیت عملگرنهایی نسبت به تغییرات ابعادی پارامترهای سینماتیک محاسبه شده و سپس با خطی سازی روابط امکان لازم برای استفاده از الگوریتم حداقل مربعات خطی فراهم شده است. مدل ارایه شده مانند مدل مرجع صفر و روش های مبتنی بر حاصل ضرب نمایی تنها از یک مختصات مرجع ثابت کمک می گیرد و برخلاف مدل دنویت-هارتنبرگ مشکل تکینگی ندارد. در شبیه سازی نشان داده شد که الگورریتم پیشنهادی با تعداد کمی از نقاط انتخابی و با سرعت بالا، در کسری از ثانیه در چند تکرار اولیه به جوابی در محدوده نانومتر می رسد. نیز با استفاده از دید استریو به صورت عملی، نظری ارایه شده مورد آزمایش قرار گرفت و نشان داد که الگوریتم پیشنهادی می تواند به دقت ابزار اندازه گیری مشابه نتایج شبیه سازی برسد.

    کلیدواژگان: ربات های موازی، کالیبراسیون سینماتیک، ربات موازی دلتا، دقت ربات، حداقل مربعات خطی، دید استریو
  • زهره ایمانی نژاد، خلیل خلیلی* صفحات 79-88

    اکثر مدل های اسکلتی-عضلانی موجود بر پایه ی حرکاتی با محدوده ی حرکتی کم مانند راه رفتن و دویدن ایجاد شده اند. حصول اطمینان درباره ی نتایج شبیه سازی حرکت اسکات که با دولا شدن شدید مفاصل لگن و زانو همراه است، یکی از چالش برانگیزترین مسایل در حوزه ی بیومکانیک حرکتی است. انتخاب مدل اسکلتی-عضلانی مناسب به عنوان اولین قدم در شبیه سازی همواره یکی از سوالات اصلی پژوهشگران بوده است. در مطالعه ی حاضر با بررسی مهم ترین تحقیقات انجام شده در بستر OpenSim، مدل های بکارگرفته شده جهت شبیه سازی حرکت اسکات مورد بررسی قرار گرفته اند. با جمع بندی مدل های موجود، راهنمای جامعی شامل اطلاعات این مدل ها جهت انتخاب مدل اسکلتی-عضلانی مناسب برای کاربران فراهم شده است. در ادامه جهت مقایسه ی بهتر این مدل ها، یک مرحله شبیه سازی با استفاده از مجموعه داده ی کمز توسط هریک از آن ها انجام شده است. خطای بالای نیروی تماسی مفصل زانو (خطای بهترین مدل BW% 72=RMS) بر لزوم ارایه ی مدل های دقیق تر در این زمینه تاکید دارد. توسعه دهندگان مدل های اسکلتی-عضلانی می توانند از نتایج این تحقیق در جهت بررسی و اصلاح مدل های فعلی جهت شبیه سازی حرکات با درجات خم شدن شدید مفاصل اندام تحتانی بهره گیرند.

    کلیدواژگان: مدل اسکلتی-عضلانی، اندام تحتانی، اسکات، Opensim، نیروی تماسی مفصل، زاویه مفصل
  • سجاد پیربوداقی* صفحات 89-98

    سرریزها یکی از سازه های هیدرولیکی مهم یک سد می باشند که در زمان سیلاب در جهت حفظ سلامت سد اعمال وظیفه می کند. در این تحقیق سرریز اوجی شکل آزاد سد سهند، با نرم افزار Flow-3D مدلسازی و تاثیر پارامترهای هیدرولیکی موثر در عملکرد این سازه، وقوع کاویتاسیون و آبشستگی حوضچه آرامش مورد بررسی قرار می گیرد و با مدل آزمایشگاهی صحت سنجی می شود. نتایج نشان می دهد در سه ناحیه از طول سرریز سرویس سد سهند کاویتاسیون ایجاد می شود. قسمت تاج سرریز، قسمت تغییر شیب میانه شوت و پرتاب کننده جامی شکل، قسمت هایی هستند که دارای مشکل کاویتاسیون می باشند. برای قسمت تاج سرریز، باید منحنی لبه آبریز (اوجی) اصلاح شده و قسمت مستعد کاویتاسیون بلندتر شود تا خلا به وجود آمده و امکان کاویتاسیون از بین برود. اگر با این کار نتیجه ای حاصل نشد، هوادهی جریان باید انجام شود. در قسمت میانه شوت باید از هوادهی از طریق ایجاد شکاف در کف استفاده کرد. همچنین لبه انتهایی پرتاب کننده جامی نباید صاف اجرا شده و به صورت منحنی وار باشد. عمق آبشستگی برای پرتاب کننده جامی شکل سرریز سد سهند حدود 6/7 متر بدست می آید که برای مقابله با آن نیاز به ساماندهی پایین دست سرریز با استفاده از استخر حفر شده، حفاظت و سنگ چینی می باشد.

    کلیدواژگان: کاویتاسیون، مدل عددی، سرریز لبه آبریز، آبشستگی، سد خاکی، Flow-3D
  • محمد زادشکویان*، بهزاد اباذری اسفهلان صفحات 99-106

    هدف از این پژوهش تولید کامپوزیت مس-آهن به روش متالورژی پودر در کانال زاویه دار مساوی و بررسی ریزساختار و سختی آن بعد از فرایند است. مس و آهن اتمیزه با دانه بندی زیر 63 میکرون با نسبت 9 به 1 مخلوط و سپس در داخل قالب استوانه ای، با فشار 450 مگاپاسکال فشرده شد. نمونه ها در داخل کوره تونلی با دمای 920 درجه سلسیوس تف جوشی شده، سطح آن ها سنگ زنی و تحت فرایند پرس در کانال زاویه دار مساوی چند پاسه با فشار برگشتی قرار گرفت. ارزیابی های انجام شده، نشان می دهد که سختی برای نمونه سه پاس پرس شده در کانال زاویه دار مساوی در مقایسه با نمونه تف جوشی شده خام، حدود 190 درصد افزایش یافته است. متوسط اندازه دانه های کامپوزیت مس-آهن با 3 درصد نیکل یک پاسه، در مقایسه با حالت سه پاسه به میزان 53 درصد کاهش یافته است. چگالی نظری نمونه ها پس از تولید، به صورت چشمگیری افزایش یافته، بطوریکه مقدار چگالی از 88 درصد برای نمونه تف جوشی شده خام به مقدار 98 درصد برای نمونه ها در شرایط فرایند پرس شده سه پاسه در کانال زاویه دار مساوی، افزایش نشان می دهد.

    کلیدواژگان: پرس در کانال زاویه دار مساوی، کامپوزیت مس- آهن، متالورژی پودر، شکل دهی سریع، میکروساختار، سختی
  • حسام ابحر، علی قدوسیان* صفحات 107-115

    در بهینه سازی توپولوژی و تکیه گاه سازه های پیوسته، مسایل مرتبط با پایداری و جلوگیری از کمانش اعضای سازه معمولا به دلیل پیچیدگی های محاسباتی در نظر گرفته نمی شوند، بنابراین در بعضی موارد منجر به ایجاد اعضای بلند و نازک در پیکربندی بهینه شده و باعث ناپایداری سازه می گردد. یکی از مشکلات فرایندهای بهینه سازی کمانشی رایج که بر پایه تغییر چگالی و یا حذف و جایگزینی ماده می باشند، ایجاد مودهای کمانشی جعلی است که منجر به واگرایی مساله بهینه سازی، کند شدن فرایند حل و یا تولید توپولوژی های غیربهینه به عنوان خروجی فرایند بهینه سازی می شود. در این مطالعه از روش بهینه سازی سطوح هم تراز با بکارگیری یک جمله جعلی انرژی استفاده شده است. روش سطوح هم تراز، مبتنی بر حرکت مرز سازه بوده و توانایی بالایی در کنترل پیچیدگی های توپولوژی را دارا است، بنابراین ایده استفاده از این روش منجر به حذف مودهای جعلی و حل این مشکل گردیده است. استخراج جمله سرعت مورد نیاز در روش سطوح هم تراز برای ضریب بار کمانش پیچیده است و استخراج این جمله از دیگر نوآوری های این پژوهش است. مثال های عددی برای اثبات تاثیر این روش ارایه شده است.

    کلیدواژگان: کمانش، مودهای جعلی، سطوح هم تراز، بهینه سازی توپولوژی سازه ای، سطوح پیوسته، پایداری
  • رضا موسوی پور، حمید گرجی*، محمد بخشی جویباری، محسن شاکری صفحات 117-126

    در این تحقیق برای قطعات پیچیده مستطیلی مانند کارتر و باک بنزین و با بکارگیری روش هیدروفرمینگ، شکل دهی سه هندسه مستطیلی ساده، وسط-پله و کنار-پله به صورت تجربی و شبیه سازی بررسی شده است و با مطالعه تاثیر پارامترهای هندسی، فشار، شعاع سنبه و ارتفاع، تغییر شکل اولیه ورق و پرشدگی در ارتفاع های مختلف مقایسه شده است. نشان داده شد که با افزایش نسبت کشش در پله تحتانی قطعات پله ای، میزان پرشدگی در یک فشار ثابت کاهش می یابد. به علاوه، با انجام بهینه سازی و افزایش حداکثر فشار در قطعات وسط-پله و کنار-پله به 30 و40 مگاپاسکال، پرشدگی بیشینه به ترتیب 8 و 12 درصد افزایش می یابد. به علاوه، با تغییر ارتفاع و نسبت کشش در قطعات پله ای، شکل ورق اولیه بهینه برای تطابق منحنی ورق شکل یافته و کانتور هدف، تغییر می یابد. این تغییر برای مختصات گره در دیواره های عرضی، طولی و شعاع گوشه ورق اولیه بهینه متفاوت خواهد بود.

    کلیدواژگان: بهینه سازی، پرشدگی قالب، قطعات پله ای، شکل اولیه ورق، هیدروفرمینگ، فشار بیشینه
  • صادق یعقوبی، محمدرضا همایی نژاد* صفحات 127-136

    در این تحقیق، روشی جدید جهت کنترل مدل-پیش بین (Model Predictive Control و به اصطلاح MPC) سیستم های سوییچ شده چند-متغیره تحت سیگنال های سوییچ نامشخص مطرح می گردد. در این روش، از الگوریتم تخمین دقیق ارایه شده بر پایه شبکه های عصبی فازی-موجک (Fuzzy-Wavelet Neural Networks  و به اصطلاح FWNN) استفاده شده که این الگوریتم در این تحقیق برای سیستم های چند-متغیره ارایه می شود. با توجه به تخمین دینامیک فعال سیستم سوییچ شده، در ادامه توابع لغزش پیش بینی شده محاسبه شده و با توجه به توابع کاندیدای لیاپانوف تعریف شده به ازای درجات آزادی مختلف، قیود پایدارسازی کنترل مدل-پیش بین مشخص می گردد. روش های موجود در کنترل سیستم های با سیگنال سوییچ نامشخص بر پایه طراحی برحسب بدترین حالت سوییچ بوده که موجب محافظه کاری الگوریتم کنترل می شوند. با توجه به طراحی الگوریتم کنترلی بر اساس حالت سوییچ فعال در این تحقیق، مشکل محافظه کاری کنترل برطرف شده و در نتیجه سیگنال های کنترلی کوچک تر شده و دقت تعقیب ورودی های مرجع افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: کنترل مدل-پیش بین، کنترل چند-متغیره، شبکه های عصبی فازی-موجک، سیستم های سوییچ شده، کنترل غیرخطی
  • محمدجواد اکبری*، آزاده کبریایی، علیرضا رنجبران صفحات 137-146

    روش نورشیمیایی یکی از روش های  نوری شناخته شده و پرکاربرد در زمینه شناسایی سیستم های احتراقی است. در این پژوهش، سیگنال های نورشیمیایی CH* وOH* گونه های نشانگر نرخ گرمای آزاد شده، با استفاده از آشکارساز لوله تقویت کننده نور و سایر تجهیزات نوری برای یک مشعل بنسن تحقیقاتی اندازه گیری شده و همچنین اثر تغییرات نسبت هم ارزی و دبی جریان بر این سیگنال ها بررسی شده است. نتایج حاصل نشان می دهد که با افزایش دبی جریان، سیگنال های  و به صورت خطی افزایش می یابند. با تغییر نسبت هم ارزی نیز مشاهده شد که سیگنال های نورشیمیایی در شرایط نزدیک به استوکیومتری بیشینه می شود. بنابراین این دو گونه را می توان به عنوان نشانگر آهنگ گرمای آزاد شده در نظر گرفته و از آن جهت یافتن شرایط بهینه کاری برای هر مشعل دلخواه استفاده کرد. همچنین نشان داده شد که سیگنال OH*/CH* مستقل از تغییرات دبی جریان بوده و تنها تحت اثر نسبت هم ارزی است و رابطه کالیبراسیون بین نسبت هم ارزی و سیگنال OH*/CH* استخراج گردید. کاربرد روش نورشیمیایی به منظور شناسایی دینامیک سیستم های احتراقی نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان می دهد که شعله پیش آمیخته آرام دارای یک فرکانس  بیشینه غالب ناشی از گردابه های کلوین هلمهولتز می باشد. در شعله های پیش آمیخته با افزایش نسبت هم ارزی فرکانس غالب کاهش یافته و دامنه متناظر با آن افزایش می یابد. همچنین با افزایش دبی جریان فرکانس ماکزیمم به صورت خطی افزایش یافته و دامنه آن نیز به صورت خطی کاهش می یابد. نتایج این کار پتانسیل استفاده از روش نورشیمیایی به عنوان ابزاری کارامد در زمینه شناسایی تجربی سیستم های احتراقی و همچنین جهت کنترل و مانیتورینگ محفظه احتراق رقیق از سوخت و شناسایی پدیده های دینامیکی احتراق را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: شعله، نسبت هم ارزی، نورشیمیایی، رادیکال های احتراقی، فلیکر شعله، شناسایی احتراق
  • امیر قصاب زاده چرندابی، محمود ابراهیمی*، ابوذر اسحقی اسکویی، محمد زادشکویان صفحات 147-154

    فرایند اصطکاکی-اغتشاشی به دلیل خواص منحصربه فردش، در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار می گیرد. در این راستا، درک بهتر خواص مواد و قطعات حاصل شده از این روش، امکان استفاده گسترده تر از آن را فراهم خواهد نمود. یکی از مهم ترین خواصی که قبل از استفاده از هر ماده ای باید به خوبی از آن اطلاع داشت، رفتار ماده در حضور ترک است. رشد ترک تحت بارگذاری برشی در قطعات از مهم ترین عوامل شکست سازه ها می باشد که در صورت شناخت رفتار ماده در حضور ترک، بعد از عملیات اصطکاکی-اغتشاشی، امکان استفاده ایمن از آن فراهم می شود. در این تحقیق به بررسی تاثیر فرایند اصطکاکی-اغتشاشی بر خواص مکانیکی و مقاومت ماده در برابر رشد ترک تحت بار برشی خالص پرداخته شده است. مشاهده گردید که این فرایند باعث افزایش چشمگیر استحکام و در عین حال قابلیت شکل پذیری ماده می گردد به طوری که مقادیر استحکام تسلیم، استحکام نهایی و حداکثر کرنش در اثر این فرایند نسبت به حالت اولیه به ترتیب حدود 42%، 67% و 125% افزایش می یابد. همچنین فهیمده شد که نمونه فرآوری شده نسبت به نمونه اولیه به طور متوسط در حدود 23% دچار افت استحکام در برابر رشد ترک می گردد. به نظر می رسد که در اثر اعمال فرایند اصطکاکی-اغتشاشی، به طور قابل توجهی بر مقدار سطوح شکسته شده به صورت ترد افزوده شده است که همین امر موجب کاهش مقادیر پارامتر بحرانی شکست بوده است.

    کلیدواژگان: چقرمگی شکست، مکانیک شکست الاستیک خطی، گیره آرکان، مود II، تحلیل ترک
  • پژمان نمه شیری، اکبر اللهوردی زاده*، بهنام داداش زاده صفحات 155-164

    بیماری های قلبی عروقی باعث بیشترین میزان مرگ و میر در جهان هستند و درمان آن ها دارای اهمیت زیادی است. مدل سازی محاسباتی از روش های نوینی است که می تواند به متخصصان برای ارایه راهکارهای درمانی و جراحی تاثیرگذارتر برای بیماران کمک کند. در این پژوهش، یک چهارچوب چند فیزیکی برای مدل سازی الکترومکانیکی قلب انسان استفاده شده است تا رفتار قلب در بیماری تنگی دریچه آیورتی در دو حالت هایپرالاستیک و ویسکوالاستیک شبیه سازی شود. با بکارگیری نرم افزار COMSOL Multiphysics، رویکرد کاملا جدیدی برای تعیین فشار بطنی در این نرم افزار ارایه شده است که پیاده سازی آن سر راست تر بوده و نیازی به کدنویسی ندارد و درستی آن اعتبارسنجی شده است. مشاهده شد که در هر دو حالت هایپرالاستیک و ویسکوالاستیک فشار بطنی در تنگی دریچه آیورتی به طور چشمگیری افزایش می یابد و حجم ضربه ای کاهش پیدا می کند. همچنین، حالت ویسکوالاستیک در مقایسه با حالت هایپرالاستیک تغییر شکل نسبتا کمتری را از خود نشان داد و باعث میرا شدن حرکات میوکاردیوم شد. پیاده سازی مدل ساده بوده و در آینده می تواند برای مدل سازی انواع بیماری های قلبی مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: الکترومکانیک قلب، ویسکوالاستیک، هایپرالاستیک، تنگی دریچه، بیومکانیک، روش المان محدود
  • شهاب الدین گرشاسبی، امیرمهدی تحسینی* صفحات 165-174

    با توجه به پیچیدگی فرایندهای حاکم بر جریان در توربین گاز، انجام آزمون های تجربی برای اطمینان از عملکرد آن الزامی است اما ایجاد شرایط حاکم بر اجزا در شرایط عملکردی بسیار پیچیده است. اکثر آزمون های محفظه احتراق در شرایط جوی انجام و سپس نتایج به شرایط عملکردی تعمیم داده می شوند. این کار در کنار کمبود تست استندهای دارای شرایط عملکردی واقعی، بر این اساس توسعه یافته است که اغلب فرایندهای حاکم بر رفتار محفظه با تغییر فشار عملکردی دستخوش تغییر قابل توجهی نبوده و به ویژه اگر شکل شعله تغییر نکند، می توان در فشار پایین نیز رفتار محفظه را مطالعه نمود. در تحقیق حاضر این موضوع به صورت عددی برای یک محفظه احتراق واقعی مورد بررسی قرار گرفته و مشاهده شده است که مشخصه های شعله تغییر چندانی با افزایش فشار ندارند. همچنین آلاینده NOx در فشارهای بالاتر افزایش می یابد. ساختارهای کلی جریان تحت تاثیر افزایش فشار قرار نگرفت اما میزان افت فشار افزایش یافت. نتایج حاضر نشان می دهد در محفظه احتراق مورد نظر، آزمون جوی می تواند نتایج قابل قبول و تعمیم به شرایط پرفشار ارایه کند.

    کلیدواژگان: توربین گاز، محفظه احتراق، اثر فشار، آزمون جوی، دینامیک سیالات محاسباتی، موتور توربینی
  • نیما مهندسی، مصطفی طالبی* صفحات 175-183

    در این پژوهش، ارتعاشات غیرخطی یک پوسته ی استوانه ساندویچی با هسته ای از مواد پواسون منفی (آگزتیک) مورد بررسی قرار گرفته است. پوسته مورد نظر از رویه هایی با ماده همسانگرد و هسته ای از مواد با ضریب پواسون منفی تشکیل شده که این خاصیت نتیجه ساختار هسته می باشد. ابتدا به کمک معادلات ساختاری مواد پواسون منفی و مواد همسانگرد و استفاده از فرضیات لایه معادل، سفتی کششی، خمشی و کوپلینگ سازه محاسبه می شود. سپس با توجه به شرایط مرزی و کامل بودن پوسته در جهت محیطی، میدان جابه جایی حدس زده می شود. با جایگذاری میدان جابه جایی در معادلات حرکت با مشتقات جزیی، معادلات به شکل معادلات غیرخطی با مشتقات معمولی تبدیل می شود. در ادامه برای حل این معادلات از روش عددی رانگ-کوتا بهره گرفته می شود. سپس به قصد صحه سنجی نتایج با نتایج موجود در ادبیات تحقیق مقایسه و در انتها اثر مشخصات هندسی هسته با ساختارپواسون منفی همانند زاویه، طول و ضخامت المان ها و مشخصات هندسی پوسته ی استوانه ای همانند شعاع و طول استوانه بر مشخصات فرکانسی سازه مورد بررسی قرار می گیرد.

    کلیدواژگان: ارتعاشات غیر خطی، پوسته استوانه ای ساندویچی، مواد پواسون منفی، روش رانگ-کوتا، ارتعاشات اجباری، رخساره فاز
  • احمد افسری، سید احسان افتخاری شهری، حمید بهلولی، محمدامین رعنائی* صفحات 185-189

    در این تحقیق، فرآیند روزن رانی و فشرده سازی چرخه ای لوله (TCEC) بر روی لوله های مسی در دمای محیط و دمای °C 200 (دمای آستانه فعال سازی تبلور مجدد دینامیکی) انجام گرفته و تاثیر دمای انجام فرآیند بر ریزساختار و خواص مکانیکی این لوله ها بررسی گردید. نتایج حاصله نشان دادند که با اعمال فرآیند TCEC در دمای محیط، ساختار کریستالی تقریبا ناهمگن با متوسط اندازه دانه 370 نانومتر حاصل گردیده، درحالی که با افزایش دمای شکل دهی در محدوده °C200، ساختار بدست آمده شامل دانه های هم محور با ابعاد متوسط720 نانومتر دیده شد. با اعمال فرآیند  TCEC در دمای محیط و دمای °C 200 بر روی لوله مسی، استحکام تسلیم از مقدار اولیه 116 به ترتیب به مقادیر 242 و 217 مگاپاسکال و میانگین سختی نیز از مقدار اولیه 2/69 به 4/101 و 8/86 ویکرز افزایش می یابد. به طور کلی انجام فرآیند  TCEC در دمای °C 200 بر روی فلز مس موجب کاهش 10 درصدی استحکام و افزایش 21 درصدی ازدیاد طول تا نقطه شکست نسبت به حالت شکل دهی در دمای محیط می گردد.

    کلیدواژگان: تغییر شکل پلاستیک شدید، روزن رانی و فشرده سازی چرخه ای لوله، مس، خواص مکانیکی، شکل دهی گرم
|
  • K. Hajizadeh *, M. Ali Gourchi Pages 1-10

    In this research, by combining mathematical models based on the deformation mechanisms with finite element simulation of the deformation process, for the first time, the dislocation density content of commercially pure titanium was calculated and analyzed during its processing by the process of equal channel angular pressing (ECAP). For this purpose, first, the deformation behavior of commercially pure titanium during the ECAP process was simulated using ABAQUS software. In the next step, this information obtained from simulation was used as inputs to the mathematical model to estimate the dislocation density of the metal. A twodimensional simulation was carried out. In simulation, ECAP was performed at 250°C and in a die with a channel angle of Φ = 105 and a corner angle of Ψ = 20 degrees. In addition, ECAP was conducted up to 5 consecutive passes using two different processing routs A and C on the samples. Then, by using the mathematical model, the values of the dislocation density created in the samples were evaluated after different ECAP passes. The results indicate that by applying 5 ECAP passes using route C the mean dislocation density of titanium increases from the initial value (0.3× 1012 m-2) to 4.64 ×1015 m-2. Also, when ECAP is conducted by route A it leads to 10% higher density than route C. The distribution of dislocation density throughout the Ti bars has a good uniformity, except for a few millimeters from the beginning and end regions of the bars.

    Keywords: Commercially pure titanium, ECAP, FEM simulation, Dislocation density, Routes A, C
  • Abolfazl Meighani-nejad *, Seyed Mostafa Hoseini, Behnam Sobhani Gendeshmin Pages 11-20

    In this paper, a controller is designed to automatically control and keep the ship positioning, in a way that, it has ability to keep the ship at a coordination, automatically transfer the ship from one coordination to another one, and it’s also able to track a target without model uncertainties. To increase the accuracy and speed of the controller response, a backstep controller based on the terminal sliding mode is used, which guarantees the time-limited stability of the tracking error without depending on the initial conditions of the system. Also, in order to guarantee the controller's transient performance, a prescribed performance function is used in the controller design method. The designed controller, while guaranteeing the performance of the tracking error within a prescribed range, stabilizes the ship response in a constant time without dependence on the initial conditions of the system in a limited time so that the tracking error converges to a neighborhood of the target point. In order to validate the designed controller, the desired controller is tested in MATLAB environment on a ship model and the results show that the designed dynamic positioning controller is able to control the ship positioning well and all the theoretical findings are confirmed.

    Keywords: Ship Dynamic Positioning System, back-step control, Prescribed Performance function, terminal sliding mode control
  • A. Ouni, M. Shafaee Roshani * Pages 21-29

    In this research, the uncertainty in the droplet size distribution has been studied as the most important characteristic of the pressureswirl atomizer spray. The size distribution of the spray droplets of a sample atomizer was measured using the shadowgraphy technique at different spray pressures and at different longitudinal, radial and peripheral positions of the spray cone. The minimum number of samples was obtained by optimizing the entropy of the non-parametric droplet size distribution. The log-normal, Rosin- Rammler and gamma parametric distribution functions were fitted to the experimental data and it was observed that the gamma distribution function is the most compatible with the experimental data. The effect of pressure on the gamma distribution function was investigated and it was observed that in the phase of changing the atomization regime, the two parameters of shape and scale change dramatically, but after that these parameters remain almost constant with the increase of pressure. Spray uniformity as another component of uncertainty was evaluated quantitatively with the two concepts of dispersion and heterogeneity. It was observed that in a certain axial distance, with the increase of spray pressure, the dispersion in different parts of the spray cone changes, but the total dispersion is almost constant.

    Keywords: Pressure-Swirl Atomizer, Shadowgraphy, Spray, Droplet Size Distribution, Uncertainty, Shannon Entropy
  • S. M. Mirtabaee, M. Nami Khalilehdeh, F. Ranjbar * Pages 31-40

    Turbofan engines have attracted a lot of attention due to their high propulsion power. Compatibility of the simultaneous operation of the two main components of the turbofan engine, i.e., compressor and turbine, is one of the main concerns of designers and manufacturers. Because the form of characteristic curves of turbine and compressor are different and almost contradictory and will cause stagnation. In order to prevent turbofan surge, determining the matching of different components of this type of motors has become very important. The sensitivity of different parameters in the design of these types of engines is very high and achieving precalculated simulations that can have less calculation error will reduce the cost and time of the design stage. In this research, a lowerror simulation is designed to calculate the matching line of turbofan engines. In the stages of this research, first, the parameters affecting the matching line have been determined, and the method of calculating it has been extracted and simulated. Validation has been done for this simulation using the specifications of the RR-Trent 772-60, PW-PW4098 engines. According to the experiment performed, the thrust fuel consumption has been calculated with an error accuracy of less than 0.05 and the amount of thrust for different engines is less than 2000 (lbs). In another experiment, the correctness of determining the matching line for different components of the turbofan engine has been confirmed using the available resources. On the other hand, the accuracy of the overlap of the matching line of the simulation is 92% for the RR-Trent 772-60 engine and 94.2% for the PW-PW4098 engine.

    Keywords: Turbofan engines, Thrust, Matching, Compressor, Turbine
  • H. Yazdani *, H. Fakhari Pages 41-47

    The accumulation of polymer waste in the environment is a threat to human life and other organisms on Earth. And it causes the necessity of recycling them. In this paper, a co-rotating twin-screw extruder was used to devulcanize the NR/SBR rubber compound. Then, the residence time was examined based on the different screw configurations and various angles of the kneading blocks. For this purpose, kneading elements were designed with different angles and set in the extruder. In the following, considering the extruder as a continuous reactor, equations and models for residence time and other parameters were defined. by studying solid and liquid (melt) models; It was found that the residence time is only affected by the spiral arrangement in the liquid part. This research aims to finding the optimal arrangement and angles to reduce the residence time, which improves quality and reduces energy consumption.

    Keywords: Devulcanization, Screw Configuration, Extruder, Residence Time, Kneading elements, NR, SBR compound
  • M. Shafa, E. Hajidavalloo *, A. R. Riasi, A. H. Sajadinia Pages 49-58

    In this article, the effects of the vortex rope in the Francis turbine draft tube in one of Iran hydropower plant are studied experimentally and numerically. First, the experimental results of the unit at four operational loads of 22.52, 45.74, 68.73 and 85.60 MW was extracted by a pressure gauge which is located at a distance of 3.199 meters below the runner. According to the fast fourier transform, the load with a power of 45.74 MW had the most pressure fluctuations. Then numerical simulation of the whole turbine at different condition was performed using transient solution and SAS-SST turbulence model. At five injection condition namely 1.5% and 3% only water, 1% and 2% only air, and the combined injection of water and air (3% water and 2% air) order of vortex fluctuations were investigated. Also, an algorithm to optimize the parameter of efficiency multiplication in the pressure recovery coefficient over the peak-to-peak amplitude of fluctuations at different air and water injection was presented. The results showed that injection with 1.58% of water and 0.02% of air, cause the mentioned ratio to be maximum, which is the most optimal condition of operation.

    Keywords: Francis Turbine, Pressure fluctuations, Numerical si mulation, Spiral case, Draft tube, Vortex
  • S. A. Reaza Abdollahi, A. Rahmatfam *, M. A. Rahimi Jafari Pages 59-67

    The current research aims to simulate the collision of a car at several different speeds in ABAQUS and ANSYS software, to check the results and find the appropriate analytical relationship. For the results of the project to be accurate and reliable, five car models were analyzed in five phases. At first, for each phase of the project, the geometric model of the cars was modeled in an engineering design software, and their various components such as body, chassis, etc. were assembled on each other. After entering the models into ABAQUS or ANSYS software, the geometric defects of the model were repaired. Finally, things such as tension, deformation, energy, etc. were compared and an analytical relationship between energy and collision speed was proposed for the car body by MATLAB software. The results show that the most energy transfer is from the front part of the chassis to the cabin and the front points play a significant role in the accident.

    Keywords: Car collision, Numerical Analysis, Finite Element Method, Analytical Equation, Simulation
  • A. Hashemi Dastjerdi, M. M. Sheikhi *, M. Tale Masoule Pages 69-78

    Since forward kinematics in parallel robots has more difficulty and often does not lead to an analytical solution, in most studies, inverse kinematics has been preferred for parallel robot calibration. In this study, a technique was presented that does not need to completely solve direct kinematics. With the help of the forward kinematics, variation of the end effector with respect to the deviation of the kinematics parameters has been calculated. Then, by linearizing the equations, the possibility to use the linear least squares has been provided. The presented model like Zero-Reference model and Product of Exponential Formula, only uses one fixed reference frame and unlike D-H model does not have singularity problems. In the simulation, it was shown that the algorithm with a small number of selected poses and with high speed in a fraction of a second by a few iterations reaches an answer in the range of nanometers. Also, by using stereo vision, the presented theory was experimentally examined and shown that the proposed algorithm can reach the accuracy of the measuring instrument, similar to the simulation results.

    Keywords: Parallel Robot, Kinematics Calibration, Delta Parallel Robot, Robot Accuracy, Least Square, Stereo vision
  • Z. Imani Nejad, Kh. Khalili * Pages 79-88

    Most available musculoskeletal models are made based on activities with a limited range of motion (ROM) like walking and running. Making sure about the squat simulation results, which include severe hip and knee flexion angles, is one of the most challenging problems in movement biomechanics. Choosing the appropriate musculoskeletal model as the first step of simulation has always been one of the main questions of researchers. This study has introduced the musculoskeletal models used in the most important previous studies conducted by domestic and foreign researchers using OpenSim. By summarizing the available models, a comprehensive guide has been provided which includes information about these models. F, a simulation step using the CAMS-Knee datasets was performed and the results were compared. The high error of knee joint contact force (RMS of the best model: 72% BW) emphasizes the necessity of providing more accurate models in this field. Developers of musculoskeletal models can benefit from the results of this research to improve the current models for simulating activities with severe degrees of lower limb joint flexion.

    Keywords: Musculoskeletal Model, Lower Limb, Squat, OpenSim, Joint Contact Force, Joint Angle
  • S. Pirboudaghi * Pages 89-98

    Spillways are one of the important hydraulic structures of a dam, which perform their duties during floods in order to maintain the health of the dam. In this research, the free ogee spillway of Sahand dam is analyzed with Flow-3D modeling software and the effective hydraulic parameters on the performance of this structure including the occurrence of cavitation and scouring of the stilling basin have studied and verified with lab model. The results show that cavitation occurs in three areas along the service spillway of Sahand Dam. The ogee crest part of the spillway, the part that slope changes in the middle of the chute and the flip bucket are the parts that have the problem of cavitation. For the ogee crest part, the tip curve should be modified and the cavitation-prone part should be made longer to create a vacuum and eliminate the possibility of cavitation. If this doesn't work, aeration should be done. In the middle of the chute, aeration should be used by creating a gap in the floor. Also, the end edge of the flip bucket should not be smooth and reshaped as a curved surface. The scouring depth for the flip bucket of the Sahand dam spillway is about 7.6 meters, and to deal with it, it is necessary to organize the downstream of the spillway using a excavated pool, protection and a stone riprap.

    Keywords: Cavitation, Numerical Model, Free Ogee Spillway, Scouring, Earth dam, Flow-3D
  • M. Zad Shakouyan *, B. Abazari-Esfahlan Pages 99-106

    The main goal of this study is to produce the copper-iron composite by powder metallurgy method and to investigate its microstructure and hardness after ECAP process. The copper with atomized iron with a grain size less than 63 microns were mixed with the ratio of 9:1, then pressed inside a cylindrical mold at the pressure of 450 MPa. The samples were compacted and sintered in a tunnel kiln with a temperature of 920 °C, then their surfaces were ground and subjected to a multi-pass ECAP process with back pressure. The performed evaluation indicate that the hardness for the sintered Copper-Iron metal matrix composite sample prior to the ECAP process was increased up to 190% after third pass. The average grain size of iron-copper composite in three pass decreased to 53% compared to the same composite on one pass. The theoretical density of the samples increased significantly after the ECAP process, so that the density value increased from 88% for the raw sintered sample to 98% for the samples in the three-pass ECAP condition.

    Keywords: ECAP, Copper-Iron metal matrix Composite, Powder Metallurgy, Rapid Forming, Microstructure, Hardness
  • H. Abhar, A. Ghoddosian * Pages 107-115

    In the topology and support optimization of continues structures, stability and buckling issues due to computational complexities are not usually considered, therefore in some cases, long and thin members are obtained in optimized configuration that can lead to the instability of structure. One of the major problems during the implementation of conventional buckling optimization processes that are based on changing the density or removing and replacing the material is the creation of pseudo buckling modes that lead to the divergence of the optimization problem, decreasing the rate of solving process or producing non-optimal shapes. In this article level set method with incorporating a fictitious interface energy is applied to find optimal configuration. The level set method is based on the movement of the structural boundaries and it has a high ability to control the complexity of the topology, so the idea of using this method has led to the elimination of pseudo buckling modes and the solving of this problem. Derivation of the required speed term in the level set method for buckling load factor is complicated and this derivation is another innovation of this research. Numerical examples are illustrated to prove the effectiveness of this method.

    Keywords: Level set, Buckling, Topology optimization, Pseudo buckling modes
  • R. Mousavipoor, H. Gorji *, M. Bakhshi, M. Shakeri Pages 117-126

    In this research, for complicated rectangular parts such as oil and gas tanks, and using hydroforming, forming of three geometries of simple, middle-step and the side-step, rectangular cups were investigated, and by examining the effect of geometrical parameters such as pressure, punch radius, and height, change in the initial shape of the sheet and the filling at different heights are compared. Moreover, by performing optimization and increasing the maximum pressure in middle-stepped and side-stepped cups to 30 and 40 MPa, the maximum filling can be increased by 8 and 12%, respectively. Also, by changing the height and drawing ratio in the stepped parts, the optimal shape of the initial sheet changes for conforming the curve of the formed sheet and the modified target contour. This change is variable for the coordinates of the node in the transverse wall, longitudinal wall, and corner radius of the optimal initial sheet.

    Keywords: Optimization, Mold Fill, the step parts, Initial shape of sheet the maximum pressure
  • S. Yaqubi, M. R. Homaeinezhad * Pages 127-136

    In this paper, a novel method for model predictive control of switched multivariable systems under arbitrary switching signals is proposed. In this method, an accurate estimation algorithm based on Fuzzy-Wavelet Neural Networks is employed which is proposed for multivariable systems. Based on estimation of active switched dynamical mode, predicted sliding functions are calculated and according to corresponding candidate Lyapunov functions defined for various degrees of freedom, stabilizing MPC constraints are obtained. Existing methods in control of switched systems are based on worst-case switching configurations which result in conservatism of controller. In the proposed method, conservatism is eliminated based on incorporation of active switched dynamics which in turn leads to smaller control inputs and more precise tracking response.

    Keywords: Model predictive control, MIMO control, Fuzzy-Wavelet neural networks, Switched systems, Nonlinear control
  • M. J. Akbari *, A. kebriaee, A. R. ranjbaran Pages 137-146

    The Chemiluminescence method is considered as one of the most widely spread optical methods which is used for identifying combustion systems. In this study, the CH* and OH* Chemiluminescence signals were measured with the use of PMT detector and other optical equipments for a bunsen burner. Also the effect of equivalence ratio and flow rate on these signals have been investigated. The results show that with increasing flow rate, CH* and OH* signals increase linearly. By changing the equivalence ratio, Chemiluminescence signals were maximized near stoichiometric condition. Therefore, these two types signals can be considered as an the heat release rate indicator and can be used to find the optimal working conditions for any desired burner. It was also shown that OH*/CH* is independent of mass flow rate and only affected by the equivalence ratio.Then, the calibration relationship between equivalene ratio and OH*/CH* signal has been extracted for a certain range of equivalence ratio, which is also true in other combustion condition. Finally, the application of this method has been evaluated to identify the dynamics of combustion systems. The results show that the premixed flames have a dominant peak frequency due to the Kelvin-Helmholtz vortices. In premixed flames, the peak frequency is decreased by increasing the equivalence ratio and the corresponding amplitude increases. Also, with increasing flow rate, the peak frequency is linearly increased and its amplitude decreases linearly. This work shows the potential of using the Chemiluminescence method as an effective tool in the field of experimental identification of combustion systems, as well as for controlling and manitoring the lean of fuel combustion chamber and identifying dynamic combustion phenomena.

    Keywords: Flame, Equivalence ratio, Chemiluminescence, Combustion Radicals, Flame Flicker, Combustion Diagnostics
  • A. Ghasabzadeh Charandabi, M. Ebrahimi *, A. Es’haghi Oskui, M. Zadshakoyan Pages 147-154

    Friction stir processing (FSP) is utilized in various industries due to its unique properties. In this regard, a better insight into the material properties obtained from this method will facilitate a broader application. One of the most important properties that should be well renowned before any use is how a material behaves when it has cracks. Crack growth under shear loading is one of the most significant factors in component failure, and if the material behavior after the FSP method in the presence of cracks is known, it is possible to use it safely. In this research, the influence of the FSP on the mechanical properties and resistance of the material against crack growth under pure shear loading has been investigated. It was found that this process significantly increases the strength and ductility so that the yield strength, ultimate tensile strength, and elongation-to-failure improve by about 42%, 67%, and 125%, respectively, compared to the initial state. It was also understood that the processed sample demonstrates an average drop of 23% in strength against crack growth compared to the initial state. It seems that due to FSP application, the amount of brittle fractured surfaces has been substantially increased, causing a decrease in the critical fracture parameter values.

    Keywords: Fracture toughness, Linear elastic fracture mechanics, Arcan fixture, Mode II, Crack analysis
  • P. Namashiri, A. Allahverdizadeh *, B. Dadashzadeh Pages 155-164

    Cardiovascular diseases are the leading cause of mortality worldwide, and their treatment is crucial. Computational modeling is one of the new methods that can help specialists to provide more effective treatment and surgical solutions for patients. In this study, a multiphysics framework has been utilized for electromechanical modeling of the human heart to simulate the behavior of the heart in aortic valve stenosis in two hyperelastic and viscoelastic cases. By using COMSOL Multiphysics software, a completely new approach to determine ventricular pressure has been presented in this software, the implementation of which is more straightforward and does not require coding, and its accuracy has been verified. It was observed that in both hyperelastic and viscoelastic cases, ventricular pressure in aortic valve stenosis increases dramatically and stroke volume decreases. Moreover, the viscoelastic model showed relatively less deformation compared to the hyperelastic case and caused the damping of myocardial movements. The implementation of the presented model is simple and, in the future, it can be utilized to model different types of heart diseases.

    Keywords: Heart Electromechanics, Viscoelastic, Hyperelastic, Valve Stenosis, Biomechanics, Finite Element Method
  • Sh. Garshasbi, A. M. Tahsini * Pages 165-174

    Due to the complexity of the processes governing the flow in the gas turbine, it is necessary to perform experimental tests to ensure the performance, but creating the conditions governing the components in the operational conditions is very complex. most of the combustion chamber tests are performed in atmospheric conditions and then the results are generalized to the operational conditions. This work, along with the lack of test stands with real operational conditions, has been developed based on the fact that most of the processes governing the behavior of the chamber have not undergone significant changes with the change of operating pressure, and especially if the shape of the flame does not change, it is possible to study the behavior of the chamber even at low pressure. In the present research, this issue has been numerically investigated for a real combustion chamber and it has been observed that changes are characterized by increasing pressure. Also, NOx pollutant increases at higher pressures. The overall flow structures were not affected by the pressure increase, but the pressure loss rate increased. The current results show that in the desired combustion chamber, the atmospheric test can provide acceptable results and can be generalized to high pressure conditions.

    Keywords: Gas turbine, Combustion chamber, Pressure effect, Atmospheric test
  • N. Mohandesi, M. Talebitooti * Pages 175-183

    In this research, the nonlinear vibrations of a cylindrical sandwich shell with a core of auxetic structure (negative Poisson’s ratio) are investigated. The intended shell consists of two layers with isotropic material and a core of auxetic material with a negative Poisson's coefficient which is the result of the geometric structure of the core. First, with the help of the constitutive equations of auxetic materials and isotropic materials and using the assumptions of the equivalent layer, the tensile, bending, and coupling stiffness of the structure is calculated. Then, according to the boundary conditions and for circular cylindrical, the displacement field is estimated. By replacing the displacement field in the equations of motion with partial derivatives, the equations are transformed into nonlinear equations with ordinary derivatives. In the following, Runge–Kutta numerical method is used to solve these equations. Then, the results are compared with the results in the research literature, and finally, the effect of the geometric characteristics of the auxetic core, such as the angle, length and thickness and geometric characteristics of the cylindrical shell, such as the radius and length of the cylinder, are examined.

    Keywords: Nonlinear Vibration, Sandwich Cylindrical Shell, Auxetic Material, Runge-Kutta Method, Forced Vibration, PhasePortrait
  • A. Afsari, S. E. Eftekhari Shahri, H. Bohluli, M. A. Ranaei * Pages 185-189

    In this study, Tube cyclic Extrusion Compression (TCEC) process was performed on copper pipes at ambient and 200°C (dynamic recrystallization activation threshold temperature) and the effect of process temperature on microstructure and mechanical properties were investigated. The results showed that by applying TCEC at ambient temperature, an equiaxed crystalline structure with an average grain size of 370 nm was obtained while by increasing the forming temperature to 200°C, the equiaxed grains with average size of 720 nm resulted. Applying the TCEC process at ambient temperature on a copper tube, increased its yield strength from 116 to 242 MPa and its average hardness from 69.2 to 101.4 Vickers while at the forming temperature of 200°C, the yield and ultimate strength were about 217 and 225 MPa, respectively, and the average hardness value was about 86.8 Vickers. Therefore, performing TCEC process at 200 °C on copper reduced the strength by 10% and increased the elongation to fracture by 21% compared to the cold forming state.

    Keywords: Severe plastic deformation, Tube cyclic extrusion–compression, Copper, Mechanical properties, Hot forming