فهرست مطالب

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک - سال بیست و دوم شماره 2 (بهار و تابستان 1390)

نشریه علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک
سال بیست و دوم شماره 2 (بهار و تابستان 1390)

  • تاریخ انتشار: 1390/10/01
  • تعداد عناوین: 8
|
  • جهان تقی زاده، مهدی احمدی نجف آبادی صفحه 1
    یکی از قابلیت های اکوستیک امیشن (Acoustic emission (AE)) تفکیک انواع خرابی ها در کامپوزیت های تحت بار می باشد. از طرفی مشکل اصلی در تحلیل و پردازش سیگنال ها، تفکیک و تمیز منابع خرابی می باشد؛ پس دسته بندی صحیح سیگنال اکوستیک می تواند در مباحث بازرسی و تفسیر، بسیار کمک کننده و انعکاسی از ساختار داخلی سازه باشد. در این مقاله دسته بندی بر مبنای ترکیب دو روش ارائه خواهد شد: روش اول مبتنی بر مبنای ریاضی بوده و به نام آنالیز اجزاء اصلی(Principal component analysis (PCA)) شناخته می شود که جهت کاهش ابعاد داده، به کار خواهد رفت و روش دوم به نام روش فازی (Fuzzy Clustering means (FCM)) است که پیرو داده های بهینه شده از آنالیز اجزاء اصلی، دسته بندی را انجام خواهد داد. از کامپوزیت تک جهته شیشه / پلی استر با چیدمان گوناگون و تحت بار گذاری مدI، جهت اعتبار سنجی این تکنیک ها استفاده و در نهایت از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (Scanning electron microscopy (SEM)) جهت صحه گذاری دسته بندی روش فازی بهره برداری خواهد شد.
  • محمد مشایخی، هادی هدایتی صفحه 17
    در تحقیق حاضر توزیع دما و تنش های پسماند در اتصال جوشی لوله های فولادی زنگ نزن SUS304 با تحلیل ترمو- الاستیک- پلاستیک و به روش عددی محاسبه شده است. این اتصال جوشی، یک اتصال لب به لب محیطی است که جوشکاری در دو پاس به روش قوس تنگستنی با گاز محافظ صورت گرفته است. فرآیند جوشکاری به صورت دو بعدی و سه بعدی در نرم افزار اجزای محدود ABAQUS، به کمک یک زیر برنامه به منظور اعمال شار حرارتی، شبیه سازی شده است. جهت مدل سازی پاس های جوش و ورود المان های مذاب به داخل حوضچه ی جوش از تکنیک تولد و مرگ المان ها سود برده شده است. پس از مدل سازی فرآیند، تاثیر ترتیب جوشکاری بر شکل گیری تنش های پسماند در لوله با در نظر گرفتن چهار نوع حرکت پیشنهادی مورد بررسی قرار گرفته است. در پایان تاثیر فرآیند هیدروتست پس از جوشکاری بر کاهش تنش های پسماند مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد انتخاب ترتیب مناسب جوشکاری می تواند تنش های پسماند کششی را به صورت قابل ملاحظه ای کاهش و در مواقعی آن ها را به تنش های فشاری تبدیل نماید. همچنین، بارگذاری هیدروتست پس از فرآیند جوشکاری می تواند تا 65 درصد تنش های پسماند جوشی را کاهش دهد.
  • موسی رضایی، وحید عرب ملکی صفحه 35
    در این پژوهش، مدل پیوسته ارائه شده توسط شن و پی یر برای بررسی رفتار غیرخطی ارتعاش عرضی تیر اویلر- برنولی با ترک خستگی مورد بازنگری قرار گرفته و با اعمال فرضیات واقع بینانه تری، برای میدان های جابجایی و کرنش توابع جدیدی پیشنهاد شده است. سپس با استفاده از اصل هو واشیزو معادله دیفرانسیل حرکت استخراج شده است. این معادله برخلاف معادله شن و پی یر، خود الحاق می باشد. شکل مودهای ارتعاشی تیر ترک دار با ترک باز و بسته شونده با اعمال روش گالرکین به دست آمده و سپس به منظور به دست آوردن قسمت زمانی پاسخ تیر با ترک خستگی، مدل جدید سفتی دوخطی برای هر شکل مود ارتعاشی ارائه گردیده است. به کمک این مدل، معادله دیفرانسیل حاکم به شکل قابل حل به روش لیندست- پوانکاره نوشته شده است. حل تحلیلی بیان می کند که پاسخ روش اغتشاشات از دو قسمت تشکیل شده است که بخش اول سیستم خطی متناظر با سفتی برابر سفتی میانگین تیر در حالت های کاملا باز و کاملا بسته ترک بوده و بخش دیگر، جملات تصحیحی هستند که اثرات غیر خطی ناشی از تغییر در سفتی معادل را در پاسخ سیستم منظور می کنند. با استفاده از تئوری ارائه شده می توان به بررسی رفتار ارتعاشی تیرهای ترک دار در تمامی شکل مودهای ارتعاشی پرداخت. نتایج نشان می دهد که تغییرات فرکانس های طبیعی برای ترک باز و بسته شونده کمتر از ترک باز می باشد. صحت نتایج به دست آمده با استفاده از نتایج تجربی موجود در ادبیات فن به اثبات رسیده است. مقایسه نتایج نشان می دهد که مدل جدید ارائه شده با دقت مناسبی رفتار ارتعاشی تیر ترک دار را به ازای بازه گسترده ای از پارامترهای ترک پیش بینی می کند.
  • عبدالله اسدالهی قهیه، محمدهادی صیادنژاد صفحه 53
    در این پژوهش، آنالیز مودال پره ردیف دوم یک توربین گاز صنعتی انجام گردیده و مودهای ارتعاشی پره در شرایط مختلف به دست آمده است. جهت صحه گذاری، ابتدا در یک حالت خاص، تحلیل المان محدود با استفاده از نرم افزار NASTRAN-PATRAN مطابق شرایط تست تجربی انجام گردیده و پس از اطمینان از وجود تطابق بین نتایج تحلیل المان محدود و نتایج تجربی، تحلیل مطابق شرایط کاری توربین گاز انجام گردیده و در نهایت دیاگرام کمپل رسم گردیده است. با توجه به مدلسازی صورت گرفته و همچنین محاسبه فرکانس تحریک در شرایط توربین گازی و رسم دیاگرام کمپل، مشخص شد هیچ گونه مشکل رزونانسی در پره به وجود نیامده، ضمن اینکه تطابق قابل قبولی بین نتایج تحلیلی و تجربی وجود دارد.
  • علی خالقی، محمود پسندیده فرد، علیرضا تیمورتاش صفحه 69
    در این مقاله با حل عددی یک، دو و سه بعدی جریان شتاب دار آشفته در ورودی لوله به بررسی طول ناحیه توسعه یافته و تحلیل سایر مشخصه-های جریان، پرداخته شده است. مدل آشفتگی مورد استفاده SST انتخاب گردید. این تحقیق نشان می دهد که هر سه حالت یک، دو و سه بعدی، روند کلی را به خوبی داده های آزمایشگاهی پیش بینی می کنند. نتایج در بعد زمان و بعد مکان مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. مشخصه های خاص جریان آشفته مانند انرژی جنبشی آشفتگی در حالت یک بعدی نتایج قابل قبول تری در مقایسه با مقادیر تجربی نشان می دهد. همچنین نتایج دو و سه بعدی بهم بسیار نزدیک هستند. در مجموع با توجه به پیچیدگی های حل سه، دو و یک بعدی و توجه به میزان انطباق نتایج، استفاده از مدل یک بعدی در قسمت توسعه یافته جریان توصیه می شود ولی در قسمت در حال توسعه جریان حل دوبعدی کفایت می کند. نتایج این تحقیق نشان دهنده این واقعیت مهم است که در بررسی و تشخیص ناحیه توسعه یافته جریان نباید تنها به معیار سرعت محوری بسنده نمود بلکه به سایر مشخصه های جریان (مانند: انرژی جنبشی آشفتگی، لزجت آشفتگی، اتلافات و...) توجه کافی مبذول داشت. با توجه به تعریف ناحیه توسعه یافته چون برای جریان شتابدار رفتار مشخصه های سیال دست خوش تغییرات می شود، بنابراین روابط مربوط به طول توسعه یافتگی که برای جریان های پایا مورد استفاده قرار می گرفت، کارایی و اعتبار خود را از دست داده و باید از روابط اصلاح شده که وابسته به شرایط دوره شتاب دهی است استفاده شود. مقایسه بین طول توسعه یافتگی برای جریان ناپایای مورد مطالعه در این تحقیق با جریان پایای معادل نشان می دهند تفاوت زیادی بین طول توسعه یافتگی برای دو نوع رژیم جریان پایا و ناپایا وجود دارد.
  • انوشیروان فرشیدیان فر، مصطفی طوفانی صفحه 95
    Shimmyپدیده ی ارتعاشی خودبرانگیخته ای می باشد؛ که برای تحلیل آن تاکنون مدل های گوناگونی ارائه گردیده است. در این مقاله از مدلی غیرخطی برای بیان رفتار این پدیده استفاده می شود. مدل، ابتدا خطی سازی شده، با تشکیل فضای حالت و محاسبه مقادیر ویژه ماتریس ضرائب، پایداری سیستم با معیار روث- هورویتس بررسی می گردد. آنگاه مرزهای پایداری در فضای پارامتری تعیین، و بر تاثیر پارامترها در پایداری بحث می شود. در انتها مدل غیرخطی با نرم افزار، حل عددی شده، با تعیین نوع پایداری، نتایج حاصل از خطی سازی بررسی و تائید شده است. نتایج نشان می دهند که خطی سازی در ارائه دیدی کلی از چگونگی رفتار پدیده و تحلیل پایداری آن مفید می باشد. اما جهت تعیین وضعیت دقیق سیستم در هر حالت می بایست از حل عددی استفاده نمود.
  • علی محمد ناصریان نیک، مسعود طهانی صفحه 117
    در مقاله حاضر رفتار استاتیکی ورق های چندلایه کامپوزیتی متعامد که تمام یا بخشی از لایه های آن دارای خاصیت پیزوالکتریسیته است، با استفاده از گسترش روش لوی، بررسی می شود. به کمک روش ارایه شده می توان تغییر شکل چندلایه های ترکیبی متعامد مستطیلی شکل را که دو لبه موازی آن ها مقید به تکیه گاه ساده و دو لبه دیگر آن ها دارای شرایط مرزی دلخواه است، به صورت تحلیلی، مطالعه نمود. معادلات حاکم بر تعادل در قالب تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول ورق ها، استخراج و بر حسب نوع کلاس کریستالوگرافی لایه های پیزوالکتریک دسته بندی می شوند. در نهایت، معادلات حاکم بر تعادل با به کارگیری رهیافت دقیق فضای حالت حل می شوند. نتایج عددی برای چند مساله مختلف با بارگذاری های الکترومکانیکی ارایه و در صورت امکان با نتایج حاصل از روش ناویر و نیز نتایج ثبت شده در سایر مقالات مقایسه می شود. علاوه بر این، توانایی روش لوی در تحلیل استاتیکی چندلایه های کامپوزیتی متعامد با لایه های پیزوالکتریک مورد بحث قرار گرفته است. مشاهده می شود که در روش حل لوی امکان منظور کردن همزمان همه نیروها و ممان های پیزوالکتریک میسر نیست. هم چنین صحه گذاری نتایج نشان از دقت عالی نتایج عددی دارد.
  • بهزاد قدیری، مانی رازی صفحه 137
    در این مقاله معادلات آیروالاستیک حاکم بر ایرفویل دو درجه آزادی با اثر غیرخطی درجه 3 در جریان تراکم ناپذیر در دو حوزه فرکانس و زمان، ارائه شده اند. از دو روش تحلیل عددی و بالانس هارمونیک برای حل معادلات حاکم در حوزه زمان جهت یافتن دامنه و فرکانس نوسانات سیکل محدود استفاده شده است. همچنین روش تابع توصیف برای پیش بینی فرکانس و دامنه نوسانات سیکل محدود در حوزه فرکانس اصلاح و ارائه گردیده است. دامنه و فرکانس نوسانات سیکل محدود با سه روش بالانس هارمونیک و تابع توصیف و روش عددی برای دو حالت مختلف به دست آمده اند. مقایسه نتایج، حاکی از تطابق بسیار خوبی بین نتایج حاصل از این روش ها می باشد.
|
  • Jahan Taghizadeh, Mehdi Ahmadi Nadjafabadi Page 1
    Acoustic emission (AE) can be use to discriminate the different types of damage occurring in a constrained composite. However, the main problem associated with data analysis is the discrimination between the different acoustic emission sources. The objective of the cluster analysis is to separate a set of data into several classes that reflect the internal structure of the data. Indeed, cluster analysis is an important tool for investigating and interpreting data. In this paper, we intend to use two kinds of classifier techniques: a mathematical procedure that is called principal component analysis (PCA) and an unsupervised one fuzzy clustering means (FCM). Glass/polyester composites specimens used for the validation of the proposed methodologies. We worked on glass/polyester unidirectional specimens, subjected to duration of Mode I delamination within different configurations, awaiting preferential damage modes in the material.
  • Mohammad Mashayekhi, Hadi Hedayati Page 17
    In the present study, temperature fields and residual stress states in the weld joint of the stainless steel pipe are computed numerically using a thermo-elastic-plastic analysis. This weld joint is a circumferential butt-weld one and is done in two passes using gas tungsten arc welding. Welding procedure is simulated in two and three dimensions using a subroutine developed in finite element ABAQUS software for applying heat flux. Furthermore, the element birth and death technique is used to simulate weld passes and filler metal deposition into the weld pool. When the simulation is done, the effect of welding sequence on welding residual stresses are considered using four different welding sequences proposed. Finally, the effect of hydrotest process in decreasing the residual stresses is evaluated. The results of the simulation show that selecting a suitable welding sequence can substantially decrease the amount of tensile residual stresses and can change them to compressive stresses in certain situations. Also the results of this research show that applying a hydrotest pressure after welding process can reduce welding residual stresses up to 65%.
  • Mousa Rezaee, Vahid A. Maleki Page 35
    In this paper, the continuous model for vibration analysis of a cracked beam developed by Shen and Pierre is modified. For this end, by some realistic assumptions, new functions for displacement and stress fields are proposed. Then, the equation of motion of the cracked beam with breathing crack is obtained via the Hu-Washizu variational principle. The new obtained equation of motion is self-adjoint. Moreovers, by employing the Galerkin method, the modes shape of beam with a breathing crack are obtained. Then, in order to obtain the time response of the cracked beam, a new bilinear model is introdused for the stiffness corresponding to each mode. Using this model, the governing equation of motion is converted into the standard form which can be analyzed by Lindstedt-Poincar’ method. The results show that response obtained throught the perturbation metod (Lindstedt-Poincar method) is composed of two parts. The main part is the response of a system with the equivalent stiffness, whith is equal to the main value of the stiffness corresponding to the fully open and fully close crack cases. The remaining part of the response consistence of the correction terms, which reflects the effect of opening and closing the crack during vibration. The results show that for a given crack parameters, redaction in natural frequencies for a fatigue-breathing crack are smaller than the ones caused by open cracks. Also, the results have been validated by the experimental and theoretical data reported in the literature. There is a good agreement between the results obtained through the proposed method and those obtained from the reported experimental data.
  • Abdollah Asadolahi Ghohieh, Mohammad Hadi Sayyadnezhad Page 53
    In this research, modal analysis of a second stage blade in a gas turbine is investigated and vibration modes of blade are found in various conditions. The numerical calculation by finite element method using NASTRAN-PATRAN software based on experimental test conditions is utilized and there is a good agreement between the experimental and FEM results. Finally by calculating excitation frequency in gas turbine work conditions and using a Campbell diagram, it is concluded that there is not any resonant problems in the blade and there is a good agreement between the experimental and FEM results as well
  • Ali Khaleghi, Mahmood Pasandideh Fard, Alireza Teymourtash Page 69
    In this paper using one, two and three dimensional simulations, the accelerating flows in developing inlet pipe region are considered numerically. The developing length calculated based on different turbulence parameters is studied thoroughly. The SST turbulence model in comparison with recent reported experimental data have been used to achieve reliable predictions. The predictions obtained using all 1, 2, and 3 dimensional cases are generally the same and follow the experiments well. Thus, it seems that one dimensional simulation in fully developed region is sufficient. However, for the inlet region in developing state a two dimensional axisymmetric analysis is required. This research shows that calculating the developing length based on only mean averaged velocity is not adequate, but also turbulence kinetic energy and viscosity must be paid enough attention. Further, the comparison between steady and unsteady flows for the developing length shows that they are very different. This length also depends on both the value of flow acceleration and turbulence delay time in addition to Reynolds number and pipe diameter.
  • Anooshirvan Farshidianfar, Mostafa Toofani Page 95
    Shimmy is a self-excited oscillatory, combined lateral-yaw motion of the landing gear caused by the interaction between dynamic tyre behavior and landing gear structural dynamics. Initially, the models for evaluating shimmy stability remaineds linear. Although linear model will usually reveal basic characteristics, it will generally fail to accurately predict the behavior of a landing gear system. This study treats the torsional dynamics of the lower parts of the landing gear as a multi-degree of freedom mechanical system and tire elasticity according to the elastic string theory. First they are linearized. Then eigenvalues are computed, solving analytically the stability boundaries with a parameter space method and numerical solution by simulation of the nonlinear system for time histories. It can play the role of linear analysis verification. It seems that linearized methods are well suited to obtain extensive insight, respecting limitations of these methods. Numerical simulation, on the other hand, is a valuable tool for pointing out specific effects of a nonlinear system in large amplitude regions.
  • Ali Mohammad Naserian-Nik, Masood Tahani Page 117
    In this paper, the Levy-type solution is developed to study the static behavior of the cross-ply piezoelectric laminated composite plates whose all or some of their laminae possess the piezoelectric properties. By the use of the proposed method the behavior of the rectangular cross-ply piezoelectric laminates with at least two simply supported opposite edges can be analytically examined. The governing equations of equilibrium are derived in the framework of the first-order shear deformation plate theory and classified according to the crystallography type of piezoelectric layers. Moreover, limitations of the method for the analysis of this kind of the structures are discussed. Finally, the governing equations of equilibrium are solved analytically with the aid of the state-space approach. The numerical results are compared with those obtained by the Navier method and those obtained by other investigators. It is found that the present results have very good agreements with those obtained by other methods.
  • Behzad Ghadiri, Mani Razi Page 137
    In this paper governing aeroelastic equations of the two degree of freedom airfoil containing cubic nonlinearity in an incompressible flow are presented in the both time and frequency domains. Numerical solution and harmonic balance methods are applied for the solution of govening aeroelastic equations in the time domain to obtain amplitude and frequency of limit cycle oscillations (LCO). Also, describing function method is modified and presented for the pediction of the LCO amplitude and frequency in the frequency domain. LCO frequency and amplitude are obtained via applying three methods as harmonic balance, describing function and numerical solution methods for two different cases. Comparision between the results of these three methods shows a very good agreement.