فهرست مطالب

مهندسی مکانیک مدرس - سال سیزدهم شماره 1 (فروردین 1392)

نشریه مهندسی مکانیک مدرس
سال سیزدهم شماره 1 (فروردین 1392)

  • تاریخ انتشار: 1391/11/17
  • تعداد عناوین: 13
|
  • محمدحسن شجاعی فرد، روح الله طالبی توتی، ادق یارمحمدی سطری صفحات 1-12
    در این مقاله الگوریتمی جهت بهینه سازی سطح مقطع تانکر بر مبنای کمینه کردن همزمان دو تابع گشتاور واژگونش و ارتفاع مرکز جرم سیال و با استفاده از تابع بی اسپیلاین پیشنهاد شده است که آستانه واژگونش تانکر را بهبود می بخشد. این الگوریتم با دریافت مشخصات ظرفیتی تانکر به عنوان ورودی، تابع بی اسپیلاین درجه چهار با 10 نقطه کنترلی را پیشنهاد می دهد که پایداری بیشتری نسبت به تانکرهای استوانه ای دارد. سپس این تابع با استفاده از الگوریتم ژنتیک در پرشدگی های گوناگون بهینه می شود. این الگوریتم در ابتدا بر مبنای تابع بی اسپیلاین درجه 3 با 8 نقطه کنترلی بنا نهاده می گردد و سپس با بهینه سازی و میانگین گیری، بازه انتخاب نقاط کنترلی اصلاح شده و تعداد درجه و نقاط کنترلی تابع بی اسپیلاین افزایش می یابد. پارامترهای موثر در بهینه سازی این تابع با استفاده از الگوریتم ژنتیک مانند نرخ جهش و تعداد جمعیت ارزیابی شده و نرخ جهش 4 تا 6 درصد و جمعیت حداقل 40 نفر به عنوان مناسب ترین عملگرها در نظر گرفته می شود. الگوریتم ارائه شده در این مقاله، روشی سریع و دقیق برای بهینه سازی تانکرهای متفاوت در عین حفظ سادگی کاربری در صنعت می باشد که پایداری تانکر را به میزان 10 درصد بهبود می بخشد.
    کلیدواژگان: آستانه واژگونش، الگوریتم ژنتیک، سطح مقطع تانکر سوخت رسان، پایداری تانکرهای سوخت رسان
  • محمد شفیعی علویجه، حسین ترابیان، سعید ادیب نظری صفحات 13-23
    مهمترین مشکل در شکل دهی مطلوب ورقهای فلزی، مواجهه با پدیده بازیابی کشسان در طول باربرداری می باشد که منجر به برگشت فنری و انحنای دیواره جانبی می گردد. بنابراین پیش بینی برگشت فنری و انحنای دیواره جانبی برای تولید محصولات دقیق ضروری است. در این مقاله، تاثیر پارامترهای نیروی ورقگیر، ضریب اصطکاک، ضخامت و استحکام تسلیم ورق بر میزان برگشت فنری و انحنای دیواره جانبی در فرایند خمکاری U شکل ورق هایی از جنس فولاد دو فازی به روش تجربی (آزمایشگاهی) و روش شبیه سازی اجزای محدود مورد بررسی قرار گرفته است. جهت مدل سازی اجزای محدود از نرم افزار آباکوس استفاده شده است. مقایسه نتایج آزمایشگاهی و نرم افزار آباکوس تطابق خوبی را نشان می دهد و صحت روش شبیه سازی اجزای محدود را تایید می نماید. نتایج این تحقیق نشان می دهند که افزایش ضخامت ورق سبب کاهش برگشت فنری و انحنای دیواره جانبی، و افزایش استحکام تسلیم ورق سبب افزایش برگشت فنری و انحنای دیواره جانبی می گردد. همچنین نشان می دهند که افزایش ضریب اصطکاک و نیروی ورقگیر، در ابتدا برگشت فنری و انحنای دیواره جانبی را افزایش می دهند اما پس از رسیدن به مقادیر معینی، سبب کاهش آنها می گردند.
    کلیدواژگان: شکل دهی، برگشت فنری، انحنای دیواره جانبی، فولاد دو فازی، آباکوس
  • مهدی تاجداری، مجید عظیمی، مهدی خرم، جعفر اسکندری جم صفحات 24-37
    در این مقاله شبیه سازی و آنالیز پوسته های استوانه ای فولادی جدار نازک با ضخامت و طول ها وقطرهای مختلف، دارای حفره مثلثی شکل که به صورت محوری تحت بار فشاری قرار گرفته اند، و همچنین اثرات موقعیت حفره، نسبت طول به قطر(L/D) و نسبت قطر به ضخامت(D/t) روی رفتار کمانشی و پس کمانشی این پوسته ها با استفاده از روش اجزای محدودو به کمک نرم افزار آباکوس انجام گرفته است. همچنین برای نمونه ها، آزمایش کمانش توسط یک دستگاه هیدرولیک انجام شده و نتایج بدست آمده از تست های تجربی با نتایج عددی مقایسه شده اند. مطابقت بسیار خوبی بین نتایج بدست آمده از نتایج تجربی و شبیه سازی عددی مشاهده می شود.
    کلیدواژگان: کمانش، پوسته های استوانه ای فولادی جدار نازک، تحلیل المان محدود، گشودگی های مثلثی، روش تجربی
  • محمود مهرداد شکریه، مظاهر سلامت طلب، محمد حیدری رارانی صفحات 38-48
    در این تحقیق پدیده شروع و رشد مد اول تورق در نمونه تیر دو لبه یک سرگیردار برای دو تیر همسانگرد و کامپوزیتی با استفاده از تحلیل المان محدود انجام شده و تئوری های موجود مورد بررسی قرار گرفته است. این تئوری ها بر اساس قوانین کشش-جدایش بوده و از مدل های مختلف مانند خطی، دوخطی و نمایی پیروی می کنند. همچنین تاثیر پارامتر های ناحیه چسبناک (نرخ رهایی انرژی کرنشی بحرانی و حداکثر تنش بین لایه ای)، تغییر شکل برشی و پل زنی الیاف مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند تئوری های معرفی شده و تحلیل المان محدود بر پایه مدل های کشش-جدایش ذکر شده، از توانایی لازم برای پیش بینی شروع و رشد تورق در نمونه کامپوزیتی تک جهته با پل زنی الیاف برخوردار نیستند. علاوه بر آن نادیده گرفتن ناحیه پل زنی در مدل ناحیه چسبناک خطای قابل توجهی در پیش بینی رشد تورق در این نمونه ها خواهد داشت. لذا در این تحقیق، مدل ناحیه چسبناک دوخطی با درنظر گرفتن قانون پل زنی الیاف و انرژی مصرفی در این ناحیه، اصلاح شده و در نرم افزار ABAQUS پیاده سازی شده است. مقایسه نتایج مدل سازی عددی با نتایج تجربی موجود در تحقیقات دیگر نشان می دهد که مدل ناحیه چسبناک توسعه داده شده از هم خوانی خوبی با نتایج تجربی برخوردار است.
    کلیدواژگان: تورق، تیر دو لبه یک سرگیردار، مدل ناحیه چسبناک، پل زنی الیاف
  • محمد کاظمی اسفه، علی اکبر دهقان، مجتبی دهقان منشادی صفحات 49-60
    در این پژوهش تاثیر دنباله سازه های بالادست بر توانایی بادگیرها در جذب هوای محیط و انتقال آن به فضای ساختمان به صورت آزمایشگاهی و به کمک تونل باد و روش های مرئی سازی جریان بررسی شده است. از آنجایی که بادگیرها معمولا در محیط شهری با تراکم ساختمانی بالا، مورد استفاده قرار می گیرند سازه ها و موانع بالادست بی شک بر توانایی آنها در ایجاد تهویه طبیعی ساختمان تاثیر گذار هستند. به همین دلیل در این تحقیق موانعی با ارتفاعات مختلف و در فواصل گوناگون، در بالادست یک مدل بادگیر یکطرفه قرار داده شده و میزان دبی هوای القایی توسط بادگیر به کمک جریان سنج سیم داغ و در سرعت جریان آزاد 10 و 15m/s محاسبه شده است. نتایج بدست آمده نشان میدهد که میزان دبی هوای جذب شده توسط بادگیر و جهت حرکت آن وابسته به ارتفاع و فاصله مانع بالادست از بادگیر میباشد، به گونه ای که قرار گرفتن موانعی با ارتفاع کم در نزدیکی بادگیر باعث افزایش دبی هوای القایی می شود، اما با افزایش ارتفاع مانع دریچه بادگیر در دنباله مانع بالادست قرار می گیرد و هوای داخل ساختمان از طریق دریچه های بادگیر به محیط بیرون ساختمان تخلیه می شود.
    کلیدواژگان: تهویه طبیعی، بادگیر یکطرفه، مرئی سازی جریان، جریان سنج سیم داغ
  • علیرضا صابری، سیدمحسن صفوی، محمود کدخدایی، فرهاد ربیعی صفحات 61-69
    به منظور تولید قطعات پوسته ای شکل با کاربردهای گوناگون، لزوم استفاده از فرآیندی نوین در فرم دهی ورق های فلزی امری اجتناب ناپذیر به شمار می آید. از جمله ی این روش ها، تکنیکی است که در آن حرکت ابزار فرم دهنده کاملا تدریجی و کنترل شده می باشد. این نوع خاص از عملیات شکل دهی اصطلاحا فرآیند فرم دهی تدریجی ورق های فلزی نامیده می شود. این تکنیک به دو روش قابل انجام است که روش اول با نام فرم دهی تدریجی دونقطه ای و روش دوم فرم دهی تدریجی تک نقطه ای است. در فرآیند فرم دهی تدریجی دو نقطه ای، ورق فلزی بر روی سنبه ای با شکل خاص قرار می گیرد و با حرکت تدریجی و برنامه ریزی شده ی ابزار به دور سنبه، تغییر فرم مورد نظر (متناسب با شکل سنبه) در ورق ایجاد می گردد. به این ترتیب، می توان تغییر فرم های پیچیده را در ورق های فلزی ایجاد نمود. همچنین به منظور ایجاد حرکت کنترل شده ی ابزار فرم دهنده از ماشین کنترل عددی استفاده می شود. در این مقاله، بر اساس آزمایش های تجربی و تحلیل تئوری (آنالیز قاچی)، رفتار ورق در فرآیند فرم دهی تدریجی دو نقطه ای بررسی شده است.
    کلیدواژگان: فرم دهی تدریجی ورق های فلزی، فرم دهی دونقطه ای، آنالیز قاچی، داده های تجربی
  • ابراهیم حاجی دولو، وحید شکری، مرتضی بهبهانی نژاد، یونس شکاری صفحات 70-84
    دقیق ترین و پیچیده ترین مدل های موجود برای تحلیل جریان های دوفازی، مدل های دوسیالی می باشند. برای جریان های دوفازی هم دمای تراکم پذیر، دو مدل تک فشاری و دو فشاری موجود می باشد. علی رغم قابلیت بالای این مدل ها در تحلیل جریان، به دلیل حضور عبارات غیربقایی در معادلات مومنتم فازها نمی توان آن ها را در قالب بقایی بیان کرد. بنابراین، شرط کلاسیک رنکین-هوگونیوت در محل ناپیوستگی های میدان جریان، برای این گونه معادلات قابل اعمال نیست و اعمال روش های عددی کلاسیک برای حل این معادلات غالبا با مشکل مواجه بوده است. در مقاله حاضر برای غلبه بر این مشکل، از شیوه جدید انتگرال گیری در امتداد مسیر استفاده شده است. در این شیوه می توان شرط عمومی رنکین-هوگونیوت را در امتداد مسیر واصل میان حالت های سمت چپ و راست ناپیوستگی اعمال کرد. پس از ارائه شکل بقایی در امتداد مسیر روش های عددی مرکزی لکس-فردریکس، لکس-وندروف و روزانوف، مساله شیر آب و لوله ضربه با سرعت نسبی بزرگ با استفاده از این روش ها حل شده اند و با بکارگیری شبکه های مختلف، استقلال حل از شبکه حاصل گردید. مقایسه نتایج برای شیر آب نشان می دهد که تطابق خوبی با حل تحلیلی وجود دارد و نتایج برای لوله ضربه نیز نشان دهنده توانایی بالای روش بکار رفته برای تسخیر ناپیوستگی های میدان جریان در مسائل دوفازی است.
    کلیدواژگان: جریان دوفازی، مدل تک فشاری، مدل دوفشاری، بقایی در امتداد مسیر، روش های مرکزی
  • قارن درستی حسنکیاده، داود رحیم یار هریس، مصطفی خسروی الحسینی صفحات 85-94
    در این مقاله مسئله انتقال حرارت مرکب جابجایی آزاد و تشعشع در محفظه متخلخل چهار گوش در شرط عدم تعادل حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق جهت حل معادله انتقال تشعشع از روش راستاهای مجزا و جهت حل معادلات ممنتوم و انرژی از روش حجم محدود استفاده شده است. نتایج حاصل از تحقیق حاضر با مراجع پیشین که از مدل های دیگر جهت حل معادله انتقال تشعشع استفاده کرده اند مورد مقایسه قرار گرفته است. اثر پارامترهای حاکم بر مسئله از قبیل عدد پلانک، ضریب انتقال حرارت بی بعد و نسبت پراکنش بر رفتار جریان و انتقال حرارت مورد بررسی قرار گرفته و نتایج به صورت گروه اعداد بی بعد ارائه شده است. نتایج نشان می دهد افزایش عدد پلانک سبب افزایش دمای محیط متخلخل و سرعت سیال می شود. با افزایش نسبت پراکنش توزیع دما هموارتر و افزایش ضریب انتقال حرارت بدون بعد سبب افزایش سرعت جریان در محفظه می گردد.
    کلیدواژگان: جابجایی آزاد، محیط متخلخل، شرط عدم تعادل حرارتی، انتقال حرارت تشعشع، روش راستاهای مجزا
  • پژمان دریابر، محمود فرزین، فرهنگ هنرور صفحات 95-106
    در این مقاله با استفاده از انتشار موج لمب، نمودار پخشی یا Dispersion (نموداری که مدهای مختلف را نشان می دهد) برای ورق آلومینیوم متصل به ورق کامپوزیت بدست آورده می شود. به این منظور ابتدا با استفاده از نرم افزار المان محدود ABAQUS، انتشار موج لمب شبیه-سازی می شود و سپس با تبدیل فوریه دو بعدی سیگنال های خروجی، نمودار پخشی به دست می آید. در ادامه برای بررسی صحت نمودار پخشی، نمونه ای متشکل از یک ورق آلومینیوم متصل به ورق کامپوزیت مورد آزمایش قرار می گیرد. برای ایجاد مد های مختلف از پروب زاویه متغبر با فرکانس مرکزی 2 مگاهرتز استفاده می شود. با استفاده از فاصله سیگنال های ورودی و خروجی و همچنین فاصله پروب ها، سرعت گروه اندازه-گیری می شود. مقایسه مد های متناظر بدست آمده از نتایج المان محدود و آزمایش، نشان می دهد که سرعت گروه بدست آمده برای هر دو یکسان است. بنابراین سیگنال حاصل از آزمایش، مربوط به مد متناظری است که از شبیه سازی به دست آمده است. نتایج شبیه سازی برای سه مد اول موج لمب انجام شده است که به کمک آزمایش دو مد اول صحت سنجی شده اند.
    کلیدواژگان: موج فراصوتی لمب، نمودار پخشی، تبدیل فوریه دوبعدی، مدل المان محدود، کامپوزیت
  • محرم حبیب نژاد کورایم، علی محمد شافعی، سیاوش فتح اللهی دهکردی صفحات 107-117
    هدف اصلی این مقاله ارائه مدلی ریاضی برای معادلات دینامیک معکوس ربات با بازوهای الاستیک و مفاصل دورانی–کشویی می باشد. با توجه به عدم وجود محدودیت در تعداد بازوهای مکانیکی، مدل پیشنهادی می بایست بر اساس الگوریتمی سیستماتیک و خودکار استخراج گردد. همچنین با توجه به حجم بالای محاسبات، معادلات بایستی به فرم بازگشتی ارائه گردند. لذا در این مقاله یک روش سیستماتیک و بازگشت پذیر برای استخراج معادلات حرکت ربات با n لینک الاستیک که دارای مفاصل دورانی-کشویی می باشند، ارائه گردیده است. معادلات دینامیک معکوس برای این سیستم رباتیکی بر اساس فرمولاسیون گیبس-اپل استخراج شده است. تمام عبارات دینامیکی هر بازو در سیستم مختصات مرجع محلی همان بازو بیان شده است. در پایان به منظور نشان دادن توانایی این الگوریتم در استخراج و حل معادلات اینگونه از سیستم های رباتیکی، یک ربات تک لینکی که دارای یک مفصل دورانی–کشویی می باشد، با این فرمولاسیون مورد تحلیل دینامیکی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: گیبس، اپل، بازگشتی، دورانی، کشویی، الاستیک
  • مهدی رنجبر، محمدرضا قضاوی صفحات 118-128
    حفظ پایداری خودروی ریلی سرعت بالا، برای جلوگیری از حوادث ناخوشایند اهمیت حیاتی دارد. به همین منظور،دینامیک خودروی ریلی با 38 درجه آزادی شامل جابجایی های طولی، عرضی و قائم، دوران حول محور های طولی، عرضی و قائم مدل شده است. در شبیه سازی تماس چرخ و ریل، از ریل الاستیک و مدل خزش غیرخطی استفاده شده است. برای حل معادلات حرکت، نرم افزار متلب و روش رانج کاتا استفاده شده است. ارتعاشات پایدار و رفتار حلقه محدود متناظر با آن بررسی شده است. به منظور مطالعه پایداری، تحلیل پدیده انشعاب انجام شده است. در این تحلیل سرعت به عنوان پارامتر انشعاب درنظر گرفته شده است. این تحلیل دربرگیرنده ی محدوده ای از شعاع قوس ریل و ضریب مخروطیت چرخ است. نشان داده شده که با افزایش ضریب مخروطیت چرخ یا با کاهش شعاع قوس ریل، سرعت بحرانی ناپایداری جانبی کاهش پیدا می کند.
    کلیدواژگان: دینامیک خودروهای ریلی، مدل خزش غیرخطی، سرعت بحرانی هانتینگ، شبیه سازی عددی، تحلیل انشعاب
  • جواد محمدپور، مهران رجبی زرگرآبادی*، هادی احمدی صفحات 129-137

    این مقاله در مورد اثر نوسان های مربعی (ضربانی) بر روی جریان و انتقال حرارت آشفته یک جت شیاری برخوردی به سطح مقعر بحث می کند. در این راستا تحلیل عددی جریان و انتقال حرارت آشفته در یک جت دو بعدی با استفاده از مدل RNG-K-ε انجام شده است. اثرات عدد رینولدز جت، فاصله جت تا مرکز سطح برخورد و فرکانس نوسانات بر توزیع متوسط زمانی عدد ناسلت سطح مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که در مقایسه با جت پایا، استفاده از جت نوسانی در محدوده فرکانس 10 تا 50 هرتز باعث افزایش میانگین انتقال حرارت از سطح می شود. افزایش عدد رینولدز در محدوده 4740 تا 9590 نیز به طور قابل توجهی منجر به بالا رفتن متوسط زمانی عدد ناسلت می شود. همچنین در جت پایا، کاهش فاصله جت تا صفحه منجر به افزایش محسوس عدد ناسلت در ناحیه برخورد می شود. این در حالی است که درجت نوسانی، کاهش فاصله جت تا سطح مقعر منجر به تغییرات عدد ناسلت در سراسر سطح برخورد مقعر می شود.

    کلیدواژگان: جریان آشفته، انتقال حرارت برخوردی، جت نوسانی، عدد ناسلت
  • علی عبداللهی فر، محمد رحیم نامی صفحات 138-150
    در این مقاله از روش بدون مش محلی پتروف-گالرکین (MLPG) برای تحلیل ترک ورق مدرج تابعی (FGM) ایزوتروپیک استفاده شده و تاثیر طول ترک، مقدار گرادیان خواص و زاویه گرادیان خواص با راستای ترک بر ضریب شدت تنش مود اول و دوم بررسی شده است. در این روش از تخمین حداقل مربعات متحرک (MLS) برای شبیه سازی تابع شکل و از روش مستقیم برای اعمال شرایط مرزی و از روش تابع وزن توسعه داده شده برای شبیه سازی میدان جابجایی و تنش در اطراف ترک استفاده شده است. ضریب شدت تنش با استفاده از انتگرال-های مستقل از مسیر که برای مواد ناهمگن فرمول بندی شده اند، محاسبه شده است. در این مقاله، دو مسئله ورق ترکدار لبه ای از جنس مواد مدرج تابعی تحت بارگذاری های تنش و کرنش ثابت تحلیل شده است. به منظور اطمینان از روش مورد استفاده، در ابتدا مسئله همگن و مسئله مدرج تابعی با فرض گرادیان خواص در راستای ترک تحلیل شده و با حل دقیق مقایسه شده است. نتایج نشان دهنده تطابق مطلوب بین روش حاضر و روش دقیق است.
    کلیدواژگان: روش بدون مش محلی پتروف گالرکین (MLPG)، مواد مدرج تابعی(FGM)، ضریب شدت تنش مود اول، ضریب شدت تنش مود دوم، زاویه گرادیان خواص
|
  • Rohollah Talebitooti Pages 1-12
    In this paper, an algorithm is presented based on using bspline function for optimizing tank cross section. This process minimizes fluid c.g. height and overturning moment and improve rollover threshold of tank vehicles. This algorithm receives tank capacity specifications as inputs and offers fourth order bspline function with 10 control points that has more roll stability, and then optimizes it for different filling conditions. This algorithm is based on the third order bspline function with 8 control points, initially. Therefore, with averaging and optimizing, range of control points is modified and the numbers of control points and degree of bspline function are increased. The results show that, the mutation rate is better to be between 4 and 6%, and the number of individuals in each generation should be at least 40. The algorithm presented in this paper, is a fast and accurate method for optimization of tank cross section in different filling conditions. The Algorithm based on GA maintains simplicity applicable for industries and specially has a rollover threshold of 10% higher than conventional tanks.
    Keywords: Rollover threshold, Genetic algorithm, Fuel tank cross section, Roll stability of fuel tanker
  • Mohammad Shafiee Alavijeh, Hosein Torabian, Said Adib Nazari Pages 13-23
    The most prominent feature of sheet material forming process is an elastic recovery phenomenon during unloading which leads to springback and side wall curl. Therefore evaluation of springback and side wall curl is mandatory for production of precise products. In this paper، the effects of some parameters such as friction coefficient، sheet thickness، yield strength of sheet and blank-holder force on the springback and side wall curl radius in U-bending of dual phase steel sheets were investigated by performing experimental tests and finite element method. ABAQUS software was used for finite element simulation. Comparison of experimental and finite element results shows good agreement. The results of this research shows that increasing of sheet thickness، reduces springback and side wall curl and increasing of yield strength increases springback and side wall curl. Springback and side wall curl initially increase with raising the friction coefficient and blank-holder force but they decrease again when they go beyond certain values.
    Keywords: forming, springback, side wall curl, dual phase steel, ABAQUS
  • Mehdi Tajdari Pages 24-37
    In this paper، simulation and analysis of thin steel cylindrical shells of various lengths and diameters and thickness with triangular cutouts have been studied. In this research buckling and post-buckling analyses were carried out using the finite element method by ABAQUS software. Moreover، the effect of cutout position and the length-to-diameter (L/D) and diameter-to-thickness (D/t) ratios on the buckling and post-buckling behavior of cylindrical shells have been investigated. In this work the cylindrical shells used for this study were made of mild steel and their mechanical properties were determined using servo hydraulic machine. Then buckling tests were performed using a servo hydraulic machine. In order to numerical analyze the buckling subject to axial load similar to what was done in the experiments; a displacement was applied to the center of the upper of the specimens. The results of experimental tests were compared to the results of the finite element method. A very good correlation was observed between numerical simulation and experimental result.
    Keywords: Buckling, Steel cylindrical shells, Triangular cutout, Finite element analysis, Experimental method
  • Pages 38-48
    In this research، initiation and propagation of delamination are investigated using finite element analysis and existing theories for isotropic and composite double cantilever beam (DCB) specimens. These theories work based on the well-known traction-separation laws such as linear، bilinear and exponential laws. In addition، the effects of cohesive zone parameters، i. e.، critical strain energy release rate and maximum interfacial stress، transverse shear deformations and fiber bridging law are studied. The results show that the introduced theories and finite element analysis based on bilinear cohesive law are not capable to predict initiation and propagation of delamination in unidirectional composite specimen with fiber bridging effect and neglecting this region in CZM cause significant error in prediction of delamination growth. For this purpose، bilinear CZM considering bridging law is modified and implemented in 3D finite element analysis. Comparing numerical results with available experimental data in the literature shows that finite element models based on modified CZM can predict initiation of delamination as well as propagation accurately.
    Keywords: Delamination, Double cantilever beam, Cohesive zone model, Fiber bridging
  • Mohammad Kazemi Esfeh Pages 49-60
    In the present study، the ventilation performance of a one-sided wind-catcher positioned in the wake of an upstream structure is experimentally investigated by measuring the induced airflow rates and employing smoke flow visualization techniques. Wind-catchers are usually used in places of high urban densities in Middle East regions; however، their potential to provide natural ventilation depends on the presence of upstream structures. The present study focuses on the ventilation performance evaluation of a one-sided wind-catcher located in the wake of an upstream structure model. The influence of the upstream structure height and its distance relative to the wind-catcher on the flow structure within and around the wind-catcher is investigated. Moreover، the ventilation performance is evaluated by measuring the ventilation flow rate using a hot wire anemometer for upstream air velocities of 10 and 15 m/s. The results show that the presence of an upstream object influences the rate and the direction of air flowing from the wind-catcher to the house. Placing a short upstream object increases the induced air flow rate. However، by increasing the height of upstream object، the airflow direction is reversed inside the wind-catcher and the air may flow backward from the ventilated space to the wind-catcher.
    Keywords: Natural ventilation, One, sided wind, catcher, Smoke flow visualization, Hot wire
  • Pages 61-69
    In order to produce shell parts with diffrents applications using the new method in sheet metal forming is inevitable. In this article is intruduced a new process that movement of forming tool is compeltely gradual and controlled. In this method can creat complicated shapes in sheet metal. Also in order to create movement of tool is used Computer numerical Controlled (CNC) machine. In this process with inserting a punch under the sheet and gradual movement of tool in the special path creates a deformation in accoddance to punch shape. In this research by using experimental tests and theoretical analysis (slab analysis) is presented a comprehensive study of the governing equations in process. With calculating of stress field can present applied load at tool and sheet. ge for Calculation of this force is a suitable gauge for choosing kind of CNC machine equipment، sheet type and etc. Also according to analysis results can make decision about the effect of immeasurable important parameters in this process.
    Keywords: Incremental Sheet Metal Forming, Two Point Forming, Slab Analysis, Experimental Data
  • Ebrahim Hajidavalloo, Vahid Shokri, Morteza Behbahani-Nejad, Younes Shekari Pages 70-84
    Two-fluid models are the most accurate and complex models for analysis of two-phase flows. There are two different two-fluid models for analyzing compressible isothermal two-phase flows which are Single Pressure Model (SPM) and Two-Pressure Model (TPM). In spite of capabilities of these models in capturing two-phase flow behavior، it is not possible to express them in conservative form due to existence of non-conservative term in momentum equation of phases. Therefore، the classical Rankine-Hugoniot condition across discontinuities in the flow filed is not applicable for these equations and there would be difficulty in using classical numerical methods for solving these equations. In this paper a new path-conservative method is used to overcome this difficulty. In this method، one can apply general Rankine-Hugoniot condition along a path connecting left and right states of the discontinuity. After expressing path-conservative form of the employed central numerical methods which are Lax-Fridriches، Lax-Wendroff and Rusanove، water faucet and large relative velocity shock tube problems are solved by using these schemes. Grid independence was achieved using different grid sizes. For water faucet problem، comparison of numerical results with analytical solution show good agreement and for shock tube problem، the results indicate that this method is highly capable in capturing discontinuities in two-phase flow.
    Keywords: two phase flow, single pressure model, two, pressure model, path, conservative, central methods
  • Qaran Dorostihassankiadeh Pages 85-94
    In this paper the problem of coupled radiation and natural convection is investigated in a square porous cavity using local thermal non-equilibrium model. The radiative transfer equation (RTE) is solved by the discrete ordinates method (DOM) and the energy and momentum equations are solved using finite element method. The results of the present study are compared with that of the other investigations which have used another method to solve radiative transfer equation. Effective parameters on heat transfer and fluid flow characteristics such as Planck number، inter-phase heat transfer coefficient and scattering albedo are studied and the results are presented in the group of dimensionless parameters. The results indicate that the solving method of the radiative transfer equation would have significant effect on the fluid flow and heat transfer characteristic. In the case of low optically thick media، discrete ordinates method (DOM) is more precise than the other methods which used in other literature.
    Keywords: natural convection, porous media, local thermal non, equilibrium model, RTE, discrete ordinates method (DOM)
  • Pejman Daryabor, Mahmoud Farzin, Farhang Honarvar Pages 95-106
    This research develops a Lamb wave technique to determine the dispersion curves of a two layered bonded component: an aluminum sheet attached to a composite layer by means of a cohesive. A commercial finite element code (ABAQUS Explicit) is used to determine the dispersion curves of the Aluminum-cohesive-composite multilayer component. The finite element model includes three plain strain layers that the middle one is cohesive. Then a lamb wave is propagated in the model and some output signals are received. The dispersion curves are obtained by using 2D Fourier transformation of finite element model output signals. In addition، to produce various modes، experiments are carried out on a composite-aluminum assembly using two 2 MHz variable angle transducers. Comparison of modes obtained from finite element method and experiments shows that group velocities are almost identical. Hence، good agreement between finite element method results and experimental results indicates that finite element is reasonably accurate for determination of dispersion curves.
    Keywords: Ultrasonic Lamb wave, Dispersion curve, 2D, FFT, Finite element model, Composite
  • Moharam Habibnejad Korayem, Ali Mohammad Shafei, Siavash Fathollahi Dehkordi Pages 107-117
    The main goal of this paper is to present a mathematical model for inverse dynamic equation of elastic robotic manipulator with revolute-prismatic joints. Due to the fact that there is no limitation on the number of mechanical arms، the proposed model must be extracted based on a systematic and automotive algorithm. Also according to the high computational complexity، the equations should be formed by a recursive formulation. Hence، a recursive and systematic methodology for deriving the equation of motion of elastic robotic arm with revolute-prismatic joints is presented. The inverse dynamic equations for this robotic system are obtained based on Gibbs-Applle formulation. All dynamic expressions of a link are expressed in the same link local coordinate system. Finally، in order to show the ability of this formulation in deriving and solving the equation of motion of such systems، a computational simulation for a flexible single robotic arm with revolute-prismatic joint is presented.
    Keywords: Gibbs, Applle, Recursive, Revolute, Prismatic, Elastic
  • Mohammad-Reza Ghazavi Pages 118-128
    To prevent unpleasant incidents، preservation high-speed railway vehicle stability has vital importance. For this purpose، the Railway vehicle dynamic is modeled using a 38-DOF includes the longitudinal، lateral and vertical displacements، roll، pitch and yaw angles. A heuristic nonlinear creep model and the elastic rail are used for simulation of the wheel and rail contact. To solve coupled and nonlinear differential equations، Matlab software and Runge Kutta methods are used. In order to study stability، bifurcation analyses are performed. In bifurcation analysis، speed is considered as the bifurcation parameter. These analyses are carried out for different wheel conicity and radius of the curved track. It is revealed that critical hunting speed decreases by increasing the wheel conicity or decreasing the radius of the curved track.
    Keywords: railway vehicle dynamics, nonlinear creep model, critical hunting speed, numerical simulation, bifurcation analysis
  • Mehran Rajabi Zargarabadi Pages 129-137

    This paper discusses about the effects of square wave pulsation on the turbulent flow and heat transfer from slot jet impinging to a concave surface. The RNG k-ε turbulence model is applied for modeling the turbulent flow and heat transfer filed in the present 2-D slot jet flow. The effects of jet Reynolds number، nozzle to surface distance and pulsation frequency on time-averaged Nusselt number distribution are studied carefully. Results show that applying the pulsating jet in the range of 10 Hz to 50 Hz can increase heat transfer from the concave surface in comparison with the steady jet. Increasing jet Reynolds number ranged from 4740 to 9590 significantly increases the time-averaged local Nusselt number. Also، in steady jet، decreasing the nozzle to surface distance، consequences increasing the Nusselt number near the impingement zone. While in pulsating jet، it causes both increasing/ decreasing the Nusselt number all over the concave surface.

    Keywords: Turbulent Flow, Impingement Heat Transfer, Pulsating jet, Nusselt Number
  • Pages 138-150
    In this paper، the Meshless Local Petrov-Galerkin (MLPG) method is used to analyze the fracture of an isotropic FGM plate. The stress intensity factor of Mode I and Mode II are determined under the influence of various non-homogeneity ratios، crack length and material gradation angle. Both the moving least square (MLS) and the direct method have been applied to estimate the shape function and to impose the essential boundary conditions. The enriched weight function method is used to simulate the displacement and stress field around the crack tip. Normalized stress intensity factors (NDSIF) are calculated using the path independent integral، J*، which is formulated for the non-homogeneous material. The Edge-Cracked FGM plate is considered here and analyzed under the uniform load and uniform fixed grip conditions. To validate results، at first، homogeneous and FGM plate with material gradation along crack length was analyzed and compared with exact solution. Results showed good agreement between MLPG and exact solution.
    Keywords: Meshless Local Petrov, Galerkin (MLPG), Functionally Graded Material (FGM), mixed, mode stress intensity factor, material gradient direction