فهرست مطالب

فصلنامه مدل سازی در مهندسی
پیاپی 31 (زمستان 1391)

  • تاریخ انتشار: 1391/12/25
  • تعداد عناوین: 7
|
  • غلامرضا عبدالله زاده، شهروز محمدی صفحات 1-13
    امروزه مهاربندهای بزرگ مقیاس که به طور هم زمان اتصال چند طبقه و چند دهانه از یک قاب را به یکدیگر ممکن می سازند، در بهبود رفتار ساختمان ها تحت اثر زلزله های شدید نقش موثری را ایفا می کنند. با توجه به این موضوع شناخت عملکرد قاب های مجهز شده با این نوع از سیستم ها حائز اهمیت است. در این مقاله رفتار لرزه ای قاب های دوگانه فولادی با مهاربندهای هم محور بزرگ مقیاس در سطح شکل پذیری ویژه مورد ارزیابی قرارگرفته و ضریب رفتار ناشی از شکل پذیری و اضافه مقاومت این نوع از سیستم های سازه ای محاسبه شده است. برای این منظور، اثر ارتفاع ساختمان بر ضریب رفتار با استفاده از تحلیل های استاتیکی پوش آور، دینامیکی فزاینده غیرخطی و دینامیکی خطی، بر روی مدل ساختمان هایی با تعداد طبقات مختلف که به مهاربندی ضربدری بزرگ مقیاس مجهز شده اند، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بیان می کند که در اکثر مدل ها، ضریب رفتار و پارامترهای موثر بر آن از قبیل ضریب کاهش ناشی از شکل پذیری و ضریب کاهش ناشی از اضافه مقاومت، با افزایش تعداد طبقات کاهش می یابند ولی نرخ کاهش ضریب کاهش ناشی از شکل پذیری در مقایسه با نرخ کاهش ضریب کاهش ناشی از اضافه مقاومت، سریعتر می باشد. در نهایت ضریب رفتار برای هر یک از ساختمان ها به طور جداگانه محاسبه شده و متوسط این ضریب برای سازه های با تعداد طبقات مختلف در روش های طراحی حالات حدی و تنش مجاز به ترتیب 0/5 و 5/7 حاصل شده است.
    کلیدواژگان: مهاربند هم محور بزرگ مقیاس، ضریب رفتار، ضریب رفتار ناشی از شکل پذیری، ضریب رفتار ناشی از اضافه مقاومت
  • محمد علی لطف اللهی یقین، مجتبی ضیاییون صفحات 15-23
    ستون های مرکب دولایه فولادی که با بتن پر می شوند از خانواده ستون های CFT به شمار می روند که از دو جداره فولادی با مقطع مربع یا گرد تشکیل شده و به صورت هم مرکز مونتاژ می شوند و بین دو جداره آن با بتن پر می گردد. ستون های مرکب دو لایه دارای مزایایی از قبیل عدم نیاز به قالب بندی برای بتن ریزی، حمل و مونتاژ سریع و حفاظت سطح بتن از آسیب می باشند. این ستون ها در سازه های فرا ساحلی، پایه پل هایی با دهانه های بزرگ، مجراهای هسته ای در نیروگاه ها مورد استفاده قرار گرفته و اخیرا نیز در اسکلت سازه های بلند مرتبه در ژاپن به کار رفته است. در مطالعه حاضر، رفتار این نوع جدید از ستون ها با استفاده از روش اجزا محدود و به کمک نرم افزار ABAQUS تحت نیروی محوری فشاری و لنگر خمشی بررسی شده است. جهت اطمینان از صحت مدل سازی اجزای محدود، نتایج حاصل از تحلیل های عددی ستون های CFT با نتایج آزمایشگاهی موجود مقایسه شده و از درستی مدل سازی، اطمینان حاصل شده است. در این تحقیق اثر پارامترهایی از قبیل مشخصات هندسی مقطع، لاغری ستون و مشخصات مقاومتی مصالح به کار رفته در ستون های مرکب دولایه مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تحقیق حاضر نشان می دهد که این ستون ها نسبت به ستون های CFT دارای ظرفیت تحمل بار بیشتری بوده و نسبت به ستون های CFT سبک تر و نسبت به ستون های فولادی و بتنی اقتصادی تر می باشد.
    کلیدواژگان: محصور شدگی بتن، ستون مرکب دولایه، ظرفیت باربری نهایی، مقاومت فشاری بتن، شکل پذیری، لاغری
  • محمدرضا علیگودرز صفحات 25-35
    در این مقاله، محفظه احتراق توربین گاز SGT600 که دارای 18 برنر مشابه می باشد، از خروجی کمپرسور تا ورودی توربین به صورت عددی با استفاده از نرم افزار ANSYS CFX مدل شده و پدیده ی احتراق به صورت سه بعدی با مدل آشفتگی k-ε و مدل احتراقی TFC مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. با شبیه سازی عددی میدان جریان و دما درون محفظه احتراق و مقایسه ی نتایج حاصل از مدل عددی با نتایج تجربی، انطباق بسیار مناسبی بین نتایج تحلیل عددی و تجربی مشاهده شد؛ به طوری که میزان خطا در مورد محاسبه ی دمای خروجی حدود 1/0 درصد است. در مدل عددی به کار رفته حداکثر دمای سپر حرارتی در حدود 1390 درجه کلوین به دست آمده است که با توجه به پوشش محافظ آن این مقدار دما برای سپر حرارتی قابل تحمل می باشد. همچنین در محاسبات عددی حداکثر دمای دیواره در حدود 1285 درجه کلوین محاسبه شد که کاهش دمای روی دیواره ها ناشی از خنک کاری دیواره ها می باشد. با توجه به نتایج به دست آمده از تحلیل عددی، مشخص شد که مدل CFD ایجاد شده، توانمندی بسیار خوبی در مدل سازی خنک کاری این محفظه داشته و قادر به تعیین نقاط حساس از دیدگاه عملکردی است.
    کلیدواژگان: محفظه احتراق، توربین گاز، مدل سازی عددی محفظه، احتراق، توربین SGT600
  • محمدرضا وزیری سرشک، محمود سلیمی، محمد مشایخی صفحات 37-48
    یکی از بحث هایی که پس از سالیان متمادی همچنان در بین محققین زمینه ماشین کاری رایج است، میزان تاثیر پدیده های کرنش سختی، نرخ-کرنش سختی و نرم شوندگی حرارتی در مقاومت ماده به سیلان در ناحیه برش است. برخی بر این اعتقادند که نرم شوندگی ناشی از بالا رفتن دما سختی ایجاد شده در اثر نرخ کرنش را خنثی کرده، بنابراین دما و نرخ کرنش در سیلان ماده بی تاثیر بوده و مشابه فرآیندهای شکل دهی، برای رابطه ریاضی مدل ساختاری ماده (مدل ماده) کافی است که تنش سیلان را فقط برحسب کرنش بیان کنند. مدل های ماده با این فرم به سادگی و به کمک آزمایش استاندارد کشش قابل دستیابی خواهند بود. این در حالی است که مرتبه بزرگی نرخ کرنش و دماهای متداول در ماشین کاری چندین برابر مقدار این متغیرها در فرآیندهای شکل دهی است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که هر چند کرنش سختی نقش اصلی را در تغییرات تنش سیلان در ماشین کاری خواهد داشت، اما میزان تاثیر نرخ کرنش سختی و نرم شوندگی حرارتی هم قابل توجه خواهد بود. اما دما و نرخ کرنش اثر یکدیگر را خنثی نمی کنند و باید در فرم ریاضی رابطه مدل ماده حضور داشته باشند؛ تا به ترتیب اثر اصطکاک به عنوان منبع حرارتی خارجی و اثر سرعت انجام فرآیند را به عنوان دو پارامتر مستقل اعمال کنند.
    کلیدواژگان: نرم شوندگی حرارتی، نرخ، کرنش سختی، کرنش سختی، مدل ساختاری ماده، ماشین کاری فلزات
  • حشمت الله حقیقت، کاوه امراه نژاد صفحات 49-57
    این مقاله به تحلیل فرآیند هیدروفرمینگ متقارن محوری ورق با در نظر گرفتن شعاع گوشه قالب و ضخامت متغیر برای قسمت گنبدی شکل ورق، می پردازد. هدف از انجام این مطالعه، محاسبه توزیع ضخامت در ورق تغییر شکل یافته و همچنین محاسبه میزان فشار شکل دهی لازم در دو حالت نیروی ورق گیر زیاد و نیروی ورق گیر کم می باشد. برای تحلیل، ابتدا یک رابطه برای تغییرات ضخامت قسمت گنبدی شکل ورق پیشنهاد شده و با اعمال قانون تراکم ناپذیری در تغییر شکل پلاستیک، توزیع ضخامت به دست آمده است. سپس براساس توزیع ضخامت به دست آمده، کرنش ها و تنش ها در سراسر نقاط ورق و همچنین انرژی کرنشی ورق محاسبه شده اند. با مساوی قرار دادن انرژی کرنشی با کارانجام شده توسط فشار سیال، فشار شکل دهی لازم در هر مرحله تغییر شکل محاسبه شده است. به منظور اعتبار دهی به تحلیل حاضر، نتایج به دست آمده با نتایج سایر محققان مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: هیدرو فرمینگ ورق، متقارن محوری، توزیع ضخامت، فشار شکل دهی
  • مجتبی دهقان، فتح الله قدس، جواد دعایی صفحات 59-67
    اصطکاک یکی از مهم ترین پدیده های موثر بر فرآیند فورج می باشد، که تحلیل آن در این فرآیند ضروری است. علاوه بر رعایت یک سری اصول اساسی، انجام روانکاری صحیح بهترین روش کنترل اصطکاک و سایش در این فرآیند می باشد. به دلیل کم هزینه بودن عملیات روانکاری در مقایسه با کاهش هزینه ی آن در فرآیند تولید، ارزیابی روانکار ها یک اصل مهم در فرآیند فورج است. یکی از بهترین روش های ارزیابی روانکارها آزمون فشار حلقه می باشد، که در آن با استفاده از روش تحلیل اجزای محدود ضریب اصطکاک در فرآیند فورج محاسبه می شود. در این تحقیق با انجام آزمون فشار حلقه و شبیه سازی آن، اثر روانکار مخلوط گرافیت در آب در کاهش اصطکاک فرآیند فورج داغ بررسی شده است. اثر روانکار به وضوح در ابعاد قطعه ی نهایی و در نتیجه کاهش اصطکاک مشاهده شده است؛ به طوری که باعث تبدیل اصطکاک چسبنده به اصطکاک لغزنده شده است. ولی تغییر درصد گرافیت در آب تاثیر چندانی در کاهش ضریب اصطکاک نداشته است. همچنین پس از مشاهده ی اختلاف زیاد بین مقادیر ضریب اصطکاک به دست آمده توسط نرم افزار تحلیل اجزای محدود ABAQUS و منحنی های کالیبراسیون اصطکاکی این نتیجه به دست آمد که، شبیه سازی شرایط فورج داغ مجموعه ی همگانی از منحنی های کالیبراسیون فراهم نمی آورد.
    کلیدواژگان: فرآیند فورج، اصطکاک، روانکار، آزمون فشار حلقه، منحنی کالیبراسیون اصطکاکی
  • محمد هادی حامدی استخرسر، روح الله رفعی صفحات 69-84
    هدف این مقاله بررسی پارامترهای موثر بر عملکرد مدل برهمکنش ادی و قطره (EIM) در پیش بینی پخش قطرات در اثر آشفتگی جریان در قطره گیرهای زیگزاگی ساده می باشد. جریان گاز و قطره در قطرهگیر، به روش اویلری–لاگرانژی بررسی شده است. حل جریان گاز با استفاده از مدل آشفتگی تنشهای رینولدزی دارای توابع بهبود یافته در نزدیکی دیواره انجام گرفته است و میدان جریان گاز در خم های قطره گیر مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بررسی ها نشان می دهد که با تعریف یک مقدار ثابت زمانی (CL) برای تعیین عمر ادی ها در تمامی سرعت های جریان گاز نمی توان به پیش بینی های مناسبی برای پخش قطرات و راندمان قطره گیری رسید و مقدار ثابت زمانی با تغییر عدد رینولدز جریان گاز تغییر می کند. برای اعتبار سنجی، نتایج عددی با مشاهدات تجربی، نتایج تئوریک و شبیه سازی های عددی دیگر محققین مقایسه شده است، که همخوانی خوبی را نشان می دهد. پس از بررسی اعتبار حل عددی و تعیین ثابت زمانی عمر ادی ها، برای سه قطره گیر زیگزاگی با مشخصات هندسه یکسان و با تعداد خم های متفاوت، بازدهی قطره گیری و افت فشار ایجاد شده با یکدیگر مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: شبیه سازی عددی، قطره گیر زیگزاگی ساده، راندمان قطره گیری، ثابت زمانی عمر ادی ها، تعداد خم های قطره گیر
|
  • Abdollahzadeh, Mohammadi Pages 1-13
    In this paper، the seismic behavior of steel dual frames with large-scaled concentrically bracings have been evaluated at special ductility level، and then the ductility reduction factor and the over-strength reduction factor for this type of structural system have been calculated. To do so، multi-story buildings with large scaled X- bracing form were considered. Then، the push-over static analysis، non-linear incremental dynamic analysis and linear dynamic analysis were performed to determine the effect of building height on the behavior factor. This study shows that the seismic behavior، the ductility reduction factor and the over-strength reduction factor decrease when the number stories of building increase. But the decrease rate in ductility reduction factor is more than the decrease rate in over-strength reduction factor. Finally، the behavior factor for each building has been calculated separately and، mean values، 5. 0 and 7. 5 have been recommended for limit-states design and permissible (or Allowable) stress approaches، respectively.
    Keywords: Large, scaled Concentrically Bracing, Behavior Factor, Ductility Reduction Factor, Over, strength Factor, Nonlinear Incremental Dynamic Analysis, Push, over Analysis
  • Lotfollahi Yaghin, Ziyaeioun Pages 15-23
    Concrete Filled Double Steel Tubular columns are from the concrete filled tubular columns’ (CFT) family formed of two steel walls with square or circular sections. They are assembled concentrically and the space between the two walls is filled with concrete. Since CFDST columns do not need concrete casting and are easy to assemble and carried and are well protected against damages، they have some advantages over other columns. They are generally used in offshore structures، piers of the bridges with large openings، and nuclear canals in power plants. They have recently been used in the frames of high rising buildings in Japan as well. The present study attempts to investigate the behavior of these new columns under axial pressure forces and bending moment through finite element method and ABAQUS 6. 10 program. In order to make sure the finite element modeling is correct، the results of numerical analyses of CFT columns were compared to the laboratory results and the results were satisfying. The present study also investigated the effects different parameters of column thinness، the cross section’s geometric features، and characteristics of strength of materials and found that these columns’ capacity for load is more than CFT columns and are lighter and more economical compared to them.
    Keywords: Confined Concrete, Concrete, filled Tubular Column, The Ultimate Bearing Capacity, Compressive Strength of Concrete, Ductility, Slenderness
  • Aligoodarz Pages 25-35
    In this paper، the combustion chamber of SGT600 gas turbine with 18 similar burners is numerically simulated from compressor outlet to turbine inlet with ANSYS CFX software to investigate the flow field and combustion properties. The three-dimensional simulation is carried out with a combustion model based on a turbulent flame speed closure (TFC) model for the 2-equation turbulence model، k-ε، in SGT600. Excellent agreement between the results of numerical analyses and experimental data was observed so that the error rate in calculated outlet temperature was 0. 1 percent. The numerical model predicted the temperature at the inner surface of the heat shield about 1390˚K. Also the maximum temperature of liner was 1285˚K. The temperature reduction shows the effects of cooling flow. Due to results، the CFD model enables the prediction of the temperature of heat shield and combustor’s wall and could determine the critical points of operation.
    Keywords: Combustion chamber, Gas turbine, Numerical simulation of combustor, SGT600 gas turbine
  • Vaziri Sereshk, Salimi, Mashayekhi Pages 37-48
    Among the effects of strain hardening، strain-rate hardening، and temperature softening، it has been long argued about which effect is predominant in governing the material flow stress in machining. In addition، there is a belief that the temperature and strain rate counterbalance the effect of each other; therefore there is no need to consider temperature softening and strain-rate hardening while modeling material flow behavior. It means that similar to metal forming processes، the flow stress will be the function of strain only; whereas، the magnitudes of strain-rates، and temperatures involved in machining are several orders higher than those generated in forming processes. On the other hand، measuring material flow stress under high strain-rates and temperatures in controllable conditions needs especial costly equipments; therefore it is worth to discuss whether the stress-strain data obtained in the simple standard tensile test can be used in machining. This paper discusses some requirements for mathematical form of material models applicable to describe the yield surface in simulation of machining. As a result the first predominant factor governing the material flow stress is strain hardening. It is demonstrated that strain-rate and temperature do not counterbalance the effects of each other in all machining zone. Therefore implemented material model in machining should include both considerable effects in a suitable way. It is demonstrated that friction is an important heat source independent to plastic dissipated energy; therefore its contribution in material flow should be considered in convenient method via implementing temperature parameter in mathematical equation of material model. In addition، the velocity of material deformation is another parameter governing the material flow behavior in machining. It is indicated that the strain rate parameter plays the role of suitable corresponding field variable; therefore it should be appeared in mathematical form of material model to include related effects.
    Keywords: Metal machining, Material constitutive model, Thermal softening, Strain hardening, Strain, rate hardening
  • Haghighat, Amrahnejad Pages 49-57
    In this paper an analytical model considering die arc and variable thickness for dome portion of the deformed sheet is proposed for axisymmetric sheet hydroforming process. The aim of the analysis is to calculate the thickness variation along the final shape and the required forming pressure in two cases of high and low blank holder forces. For analysis، first a mathematical relation for the thickness distribution in dome portion is proposed. Then، by applying the incompressibility law in plastic deformation the thickness distribution is calculated. After that، with the calculated thickness variation، the strains and the stresses all over the deformed sheet and the strain energy are determined. By equating the total strain energy with the external work، the forming pressure is calculated. The predictions of the proposed analytical model are validated by comparing them with the results available in the literature and they are found to be in good agreement.
    Keywords: Sheet hydrofoming, Axisymmetric, Thickness variation, Forming pressure
  • Dehghan, Qods, Doai Pages 59-67
    Friction is one of the most effective parameters in the forging process، which its analysis is needed. Efficient lubrication is best way in controlling friction and wear in this process. Because of the low cost of lubrication in comparison with the reductions that it creates in cost، testing the lubricants is important in forging. One of the best ways of testing the lubricant is the ring compression test، which with finite element method، the friction coefficient is calculated. In this research the effect of mixed graphite in water and also the effect of the amount of graphite in the lubricant in the reduction of friction was calculated using the ring test. Effect of the lubricant was easily recognized in the final dimensions of the specimens in result of the reduced friction; this was seen in the changing of sticking friction to sliding friction. Nevertheless، the changes in the amount of graphite in water did not have a great effect on the reduction of the friction coefficient. Furthermore، after viewing differences in the friction coefficients calculated by the means of finite element analysis ABAQUS software and the frictional calibration curves، it was concluded that the sole calibration curves could not be used for hot working conditions.
    Keywords: Hot Forging Process, Friction, Lubricant, Ring Compression Test, Simulation, ABAQUS Software, Frictional Calibration Curve
  • Hamedi Estakhrsar, Rafee Pages 69-84
    The Purpose of this paper is to study the effective parameters on the performance of the eddy interaction model (EIM) for droplet dispersion and deposition in a wave-plate mist eliminator. The gas droplet flow inside the eliminator has been studied using Eulerian-Lagrangian method. Reynolds stress model (RSM) with enhanced wall treatment has been applied for gas flow simulations and the gas flow field inside the bends of the eliminator has been studied. The results show that eddy lifetime constant (CL) should be changed for different gas flow velocities and the value of this parameter changes with gas flow Reynolds number. For validation of numerical simulations، the results are compared with available experimental and numerical data in the literature which shows the good agreement. Finally، effects of changes in number of bends on pressure drop and removal efficiency of a wave-plate mist eliminator has been investigated.
    Keywords: Numerical Simulation, Wave, Plate Mist Eliminator, Removal Efficiency, Eddy Lifetime Constant, Number of Bends