فهرست مطالب

مهندسی مکانیک مدرس - سال سیزدهم شماره 10 (دی 1392)
  • سال سیزدهم شماره 10 (دی 1392)
  • تاریخ انتشار: 1392/08/21
  • تعداد عناوین: 14
|
  • محسن نظری، حسنی شکری صفحات 1-13
    در این مقاله، انتقال حرارت جابه جایی آزاد دو بعدی در محفظه ی بسته به شکل نیم بیضی با استفاده از روش بولتزمن شبکه ای مورد بررسی قرار گرفته است. عدد پرانتل برابر 71/0 و متناسب با سیال عامل هوا در نظر گرفته شده است. بررسی جریان و انتقال حرارت برای نسبت های مختلف ارتفاع به پهنای محفظه و برای اعداد رایلی104 تا 106 انجام شده است. نتایج نشان می دهد با افزایش نسبت ارتفاع به پهنا، انتقال حرارت در اعداد رایلی پایین، کاهش و در اعداد رایلی بالا، افزایش خواهد یافت. نتایج بدست آمده از روش بولتزمن شبکه ای، با نتایج و داده های موجود، مقایسه و اعتبارسنجی شده است. نتایج نشان می دهند روش بولتزمن شبکه ای به خوبی قادر به شبیه سازی جریان و انتقال حرارت در محفظه های پیچیده از این دست است. بررسی انتقال حرارت جابه جایی آزاد در محفظه نیم بیضی و به ویژه با استفاده از شرط مرزی مرتبه دوم روی سطوح منحنی با استفاده از روش بولتزمن شبکه ای از نوآوری های مقاله پیش رو است.
    کلیدواژگان: انتقال حرارت جابه جایی آزاد، محفظه به شکل نیم بیضی، روش بولتزمن شبکه ای
  • مهدی انصاری، محمد گلزار، امیر حسین بهروش صفحات 14-24
    آموزش آلیاژ حافظه دار در تنش ثابت سبب پایدار شدن پاسخ آن می شود. چون در کاربردهای مهندسی تنش آلیاژ در حین عملکرد متغییر است، هدف از این پژوهش، بررسی پاسخ آلیاژهای آموزش دیدهدر محدوده ای از تنش های کاربردی می باشد.در این پژوهش، شش نمونه سیم آلیاژ حافظه دار به صورت جداگانه در تنش های ثابت 30، 50، 100، 150، 200 و 250 مگاپاسکال آموزش داده شد. در مرحله بعد کرنش بازیابی هریک از آلیاژها در محدوده تنش صفر تا MPa 250 بررسی شد. نتایج نشان داد که آلیاژهای آموزش داده شده در تنش های 30، 150 و 250 مگاپاسکال از خود رفتار حافظه دار دوراهه نشان دادند. همچنین کرنش بازیابی آلیاژ در تنش های بالاتر ازMPa 100 مستقل از تنش آموزش آلیاژ است وبرای عملکرد بهتر باید تنش اعمالی به آلیاژبالاتر ازMPa100 باشد. در مورد نمونه های آموزش داده شده در تنش های 200 و 180 مگاپاسکال مشاهده شد که آلیاژها رفتار ناپایدار دارند.
    کلیدواژگان: آلیاژ حافظه دار، خاصیت حافظه داری دوراهه، آموزش، رفتار ناپایداری
  • مهدی بامداد، شیرکو فاروقی صفحات 25-34
    در این مقاله، معیار پایداری بهبود یافته ای برای رباتهای موازی با محرک کابلی ارائه می شود. این دسته از ربات ها نسبت به سایر ریاتهای سری و حتی ساختار موازی مزایایی دارند، اما به سادگی در معرض اختلالات قرار میگیرند. حضور رنچ (نیرو-ممان) خارجی ممکن است موجب نقض قیود حرکتی گردد. معیار پایداری، عددی بین صفر و یک را پیشنهاد میدهد. چنین معیاری میتواند ملاکی برای ارزشیابی توانایی ربات در بازگشت به حالت تعادل اولیه هنگام ایجاد و تاثیر اختلالات خارجی باشد. در ارائه معیار، از روابط گیبس اپل و مفهوم انرژی شتاب استفاده شده است. مدلسازی دینامیکی ربات بر اساس سینماتیک و روابط نیوتن-اویلر برای محاسبه معیار صورت گرفته است. جهت نشان دادن قابلیت معیار پیشنهاد شده، ربات کابلی شش درجه آزادی با شش کابل، شبیه سازی شده است. نتایج در قالب دو شبیه سازی ارائه و تحلیل شده اند. معیار پایداری علاوه بر پارامترهای سینماتیکی تابع پارامتر سینیتیکی کشش کابلها در ابتدای حرکت است. بنابراین با استفاده از معیار پیشنهادی میتوان ارزیابی صحیح تری از پایداری در حوزه وسیعتری از رباتهای موازی کابلی حاصل نمود.
    کلیدواژگان: ربات موازی، محرکه کابلی، پایداری، معیار
  • داود نادری، مهدی طالع ماسوله، پیام ورشوی جاغرق صفحات 35-50
    در این مقاله، به بررسی مسئله ی سینماتیک مستقیم سه ربات موازی 4 درجه آزادی 4-PRUR1، 4-PRUR2 و 4-PUU با الگوی حرکتی 3 درجه انتقالی و 1 درجه دورانی، موسوم به شونفلیز، پرداخته می شود. این ربات ها، به ترتیب حالت خاصی از سه مکانیزم موازی 4-PR′R′R′′R′′، 4-PR′′R′′R′R′ و 4-PR′′R′R′R′′ بوده که حاصل سنتز نوعی انجام شده بر روی ربات های موازی با آرایش سینماتیکی یکسان می باشند. هر یک از این ربات ها، دارای چهار زنجیره ی سینماتیکی یکسان و هر زنجیره شامل یک عملگر کشویی فعال و 4 مفصل لولایی غیر فعال می باشند. راستای مفاصل لولایی در این سه ربات با یکدیگر متفاوت بوده و نتیجتا باعث ایجاد سه مکانیزم متفاوت گردیده است. تحلیل مسئله ی سینماتیک مستقیم این ربات ها، بر اساس جبر هندسی در فضای سینماتیک هفت بعدی و با استفاده از پارامترهای استودی و الگوریتم LIA صورت گرفته است و نهایتا نشان داده شده است که یک عبارت جبری از درجه 4 بیانگر عبارت سینماتیک مستقیم هر زنجیره ی سینماتیکی از ربات موازی می باشد. همچنین با استفاده از روش هوموتوپی و همچنین مقایسه نتایج با روش برآیند، نشان داده شد که مسئله ی سینماتیک مستقیم این ربات ها، به ترتیب دارای حداکثر 236، 236 و 2 جواب حقیقی می باشد.
    کلیدواژگان: ربات موازی 4 درجه آزادی، الگوی حرکتی 3 درجه انتقالی و 1 درجه دورانی، مسئله سینماتیک مستقیم، فضای سینماتیک هفت بعدی، پارامترهای استودی
  • محمد امین قاسمی، مجتبی یزدانی، سید محمد حسینی صفحات 51-61
    پوسته های استوانه ای تقویت شده ی مشبک کامپوزیتی، یکی از با اهمیت ترین سازه ها در صنایع هوافضا هستند. در این مقاله به محاسبه ی بار کمانش بحرانی این پوسته ها با شکل تقویت کننده های مشبک لوزی، تحت بار محوری و با استفاده از روش معادل سازی پرداخته شده است. همچنین تاثیر پارامترهایی چون، ضخامت پوسته، زاویه ی الیاف پوسته و زاویه ی قرارگیری تقویت کننده ها در بار کمانش این سازه ها ارائه شده است. برای تحلیل بار کمانش پوسته ی معادل از تئوری تغییر شکل های برشی مرتبه اول بر اساس روش ریتز استفاده شده است. برای استفاده از تئوری تغییر شکل های برشی مرتبه ی اول، اثر نیروهای برشی عرضی در تقویت کننده ها نیز لحاظ شده است. نتایج حاصل با حل اجزاء محدود با شرایط مرزی تکیه گاه گیردار مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: پوسته های استوانه ای تقویت شده مشبک، روش معادل سازی، سفتی معادل، روش ریتز
  • قنبرعلی شیخ زاده، حمیدرضا احترام، علیرضا آقایی صفحات 62-74
    هدف از مطالعه حاضر، بررسی عددی جابجائی طبیعی نانوسیال های مختلف داخل یک محفظه مربعی با منبع حرارتی مرکزی در نسبت های منظری مختلف و بدست آوردن روابطی برای عدد ناسلت بر حسب عدد رایلی و کسرحجمی نانوذرات می باشد. منبع حرارتی در دمای Th و دیواره محفظه در دمای Tc می باشد. نانوسیال ها بر پایه آب با نانوذرات مس، اکسید مس، نقره، اکسید آلومینیم و یا اکسید تیتانیوم در نظر گرفته شده اند. برای تحلیل جابجایی طبیعی از یک برنامه کامپیوتری به زبان فرترن بر اساس روش حجم محدود و الگوریتم سیمپلر استفاده شده است. مطالعه برای نسبت منظری2/0 تا 8/0، عدد رایلی 1e3 تا 1e6 و کسر حجمی نانوذرات تا حداکثر کسر حجمی 05/0 انجام شده است. نتایج عددی نشان می دهد که عدد ناسلت با افزایش کسر حجمی نانوذرات و افزایش نسبت منظری زیاد می شود. با افزایش عدد رایلی در فضای بالایی بین منبع و دیواره محفظه گردابه هایی از نوع رایلی-بنارد ایجاد می شود. براساس نتایج عددی حاصله، روابط همبسته با دقت بسیار خوبی برای ارزیابی عدد ناسلت ارائه شده است.
    کلیدواژگان: حل عددی، نانوسیال، جابجایی طبیعی، محفظه، عدد ناسلت متوسط
  • محمود شریعتی، حامد محرابی صفحات 75-83
    در این مقاله به تحلیل تجربی رفتار رچتینگ و برهم کنش پدیده رچتینگ-خستگی فولاد CK45 در بارگذاری چرخه ای تک محوری پرداخته شده است. بارگذاری ها به صورت تنش-کنترل می باشند. آزمایش های تنش-کنترل به صورت دو مرحله ای و به منظور بررسی تاثیر کرنش رچتینگ بر عمر خستگی انجام شده اند. به گونه ای که ابتدا نمونه ها تحت آزمایش پیش-رچتینگ با بارگذاری های مختلف قرار می گیرند و سپس عمر خستگی آن ها با یک بارگذاری ثابت برای همه نمونه ها، اندازه گیری می شود. نتایج بدست آمده، نشان می دهند که، عمر خستگی به میزان زیادی متاثر از دامنه تنش پیش-رچتینگ می باشد. همچنین تاثیر تنش میانگین، اندک و محدود به یک تنش میانگین خاص می باشد.
    کلیدواژگان: رچتینگ، خستگی، بارگذاری چرخه ای تک محوری، فولاد Ck45
  • امین موسایی صفحات 84-93
    در این پژوهش، یک روش جدید برای ایجاد شرایط اولیه مورد نیاز در شبیه سازی دینامیک براونی جریان سوسپانسیون های رقیق پلیمری پیشنهاد شده است. برای این منظور از تابع توزیع احتمال تعادلی پلیمرها برای ایجاد یک جامعه آماری تعادلی از پلیمرها استفاده شده است. این روش کد نویسی شده و به کمک آن یک سوسپانسیون پلیمری در آغاز یک جریان برشی ساده شبیه سازی شده است. همچنین نتایج شبیه سازی در یک پیکره بندی مشابه جریانی با استفاده از روش مرسوم تولید شرایط اولیه ارائه شده اند. انطباق کامل نتایج نشان دهنده دقت بالای روش پیشنهادی برای تولید شرایط اولیه است. مزیت اصلی روش پیشنهادی حجم بسیار پایین محاسبات مورد نیاز آن است.
    کلیدواژگان: شبیه سازی دینامیک براونی، سوسپانسیون رقیق پلیمر، شرایط اولیه، تابع توزیع احتمال تعادلی
  • مهدی دانش، خلیلی خلیلی صفحات 94-104
    لرزه یا ارتعاشات نسبی شدید خودانگیخته بین ابزار و قطعه کار، به سبب تاثیر مخرب آن بر کیفیت سطح، دقت ماشینکاری، عمر ابزار و ماشین ابزار پدیده ای نامطلوب در فرآیند ماشینکاری می باشد. به منظور پیش بینی و جلوگیری از رخ دادن لرزه، نیاز به روشی جهت تشخیص آن در حین فرآیند ماشینکاری می باشد. در این تحقیق تشخیص لرزه در فرآیند تراشکاری با استفاده از تحلیل علائم پیشروی ابزار بر روی سطح قطعه کار به کمک تکنیکهای پردازش تصویر مورد مطالعه قرار گرفته است. به منظور اعتبار سنجی سیستم بینایی ارائه شده، ارتعاشات ابزار با استفاده از سنسور ارتعاشات نصب شده بر روی بدنه ابزار اندازه گیری شده است.
    کلیدواژگان: لرزه، تراشکاری، بافت سطح، پردازش تصویر
  • احسان شکوری، محمدحسین صادقی، مهدی معرفت صفحات 105-117
    بی حرکت سازی داخلی قطعات شکسته شده استخوان، مبتنی بر سوراخکاری موضع شکستگی و ثابت کردن آن بوسیله تجهیزاتی است که به استخوان پیچ می شوند. در حین سوراخکاری، احتمال دارد دما از محدوده مجاز C°47 فراتر رفته، آسیب جبران ناپذیر نکروز حرارتی بر جای گذارد. در تحقیق حاضر، روش های سوراخکاری استخوان مورد بررسی قرار گرفته اند تا شرایط مناسب به لحاظ ایجاد حداقل آسیب گرمایی تعیین گردد. آزمون های سوراخکاری با استفاده از دو روش معمولی و سرعت بالا بر روی استخوان ران گاو انجام پذیرفت و میزان ازدیاد دما در موضع سوراخکاری، مدت زمان افزایش دما و نیروی محوری ماشینکاری ثبت گردید. نتایج نشان می دهند که در سوراخکاری معمولی، در تمامی حالات میزان گرمای تولیدی فراتر از حد مجاز بوده و وقوع نکروز حرارتی اجتناب ناپذیر خواهد بود. از سوی دیگر، افزایش سرعت چرخشی مته تا rpm 7000 در سوراخکاری سرعت بالا، موجب کاهش شایان توجه نیروی محوری و همچنین سبب افزایش میزان تخلیه حرارت به خارج بوسیله براده ها و در نتیجه کاهش میزان ازدیاد دمای موضع سوراخکاری تا نزدیکی حد مجاز می گردد. با افزایش بیشتر آن، به علت عدم تغییر مقدار نیرو و همچنین، به دلیل افزایش اصطکاک بدنه مته و براده ها با جدار سوراخ، میزان ازدیاد دما روند صعودی پیدا می کند.
    کلیدواژگان: استخوان، نکروز حرارتی، سوراخکاری معمولی، سوراخکاری سرعت بالا، نیروی محوری ماشینکاری
  • محمد درویش دماوندی، حسن رحیم زاده، علیرضا ریاسی صفحات 118-126
    در این مقاله در سیستم های انتقال آب، با قرار دادن لوله پلی اتیلنی در بین خط لوله فولادی، جریان گذرای ناشی از بسته شدن ناگهانی شیر مورد مطالعه قرار می گیرد. حل عددی معادلات هیدرولیکی جریان با استفاده از روش مشخصه ها و با در نظر گرفتن خاصیت ویسکوالاستیک برای لوله پلی اتیلنی، خاصیت الاستیک برای لوله فولادی و همچنین شرایط مرزی در محل تقاطع لوله ها، ارائه می گردد. با تغییر طول، محل نصب لوله پلی اتیلنی موضعی و دبی جریان، تاثیر این پارامتر ها بر جریان گذرا درون خط لوله مورد بررسی قرار می گیرد. با مقایسه جریان گذرا در سیستم خط لوله مرکب از لوله های فولادی و پلی اتیلنی با سیستمی که تنها از خط لوله پلی اتیلنی ساخته شده است، امکاسنجی استفاده از لوله های پلی اتیلنی بصورت موضعی از لحاظ ویژگی کاهندگی موج فشار، مورد بررسی قرار می گیرد.
    کلیدواژگان: تداخل امواج، جریان گذرا، لوله پلی اتیلنی، موج فشار، ویسکوالاستیک
  • هدی سرپرست، محمدرضا آشوری، محمد مهدی خطیبی، علی عسگری طبری صفحات 127-139
    آنالیز مودال کلاسیک ابزار قدرتمندی برای تحلیل دینامیکی سازه ها می باشد، اما معمولا با مشکلات اساسی همراه است. زیرا تحریک اغلب سازه های موجود در پیرامون ما نظیر؛ هواپیماها، پل ها و... بدلیل بزرگ و پیچیده بودن، بسیار دشوار است. همچنین این سازه ها معمولا تحت بارهای محیطی (که دقیقا ماهیت مشخصی ندارند)می باشند. بنابراین اندازه گیری این بارها اغلب غیرممکن است. در این مقاله روش زیرفضاهای اتفاقی بر مبنای کواریانس، به منظور حل مشکلات مطرح شده بکار رفته و تحت بررسی عددی و تجربی قرارگرفته است. بدین منظور، ابتدا پارامترهای مودال یک تیر یک سر درگیر از روش زیرفضاهای اتفاقی بر مبنای کواریانس محاسبه و با نتایج اجزای محدود مقایسه شده است. سپس به منظور بررسی دقیق تر روش در شرایط مختلف، اثر نویز و بالا بودن دمپینگ سازه بر روی دقت پارامترهای مودال حاصل بررسی شده است. همچنین به منظور بررسی تجربی روش، آزمایش های مودال کلاسیک و مودال محیطی بر روی یک میل لنگ انجام شده و پارامترهای مودال حاصل از آزمایش ها با یکدیگر مقایسه شده اند. نتایج حاصل از بررسی های عددی و تجربی دقت مناسب روش را در تخمین پارامترهای مودال سازه نشان می دهد.
    کلیدواژگان: آنالیز مودال محیطی، فرکانس طبیعی، شکل مود
  • نیما فلاح، مهدی معرفت، مجید اسحق نیموری صفحات 140-151
    این مقاله به بررسی شبیه سازی جریان واکنشی مخلوط هوا/متان در مقیاس حفره با هدف بررسی اثرات چند بعدی و توربولانس در مقیاس حفره می پردازد. ماده متخلخل در این مطالعه به صورت آرایش شطرنجی سیلندرهای مربعی شکل در نظر گرفته شده است. نتایج مربوط به انرژی جنبشی توربولانسی، دما، ساختار شعله، ضخامت شعله و سرعت شعله در نسبتهای هم ارزی متفاوت آورده شده اند. انرژی جنبشی توربولانسی در امتداد مشعل در اثر سیلندرهای جامد تولید شده و مقدار آن افزایش می یابد تا اینکه یک پرش ناگهانی را در مکان شعله در اثر افزایش سرعت به دلیل انبساط حرارتی ناشی از احتراق نشان می دهد. در تحقیق حاضر نشان داده شده است که در نسبتهای هم ارزی بالا اثرات توربولانس چشمگیر است. به دلیل افزایش اثر توربولانس در نسبتهای هم ارزی بالاتر روند تغییرات ضخامت شعله با نسبت هم ارزی بر خلاف جریان آرام می باشد و با افزایش نسبت هم ارزی ضخامت شعله افزایش می یابد. همچنین نشان داده شده است که سرعت شعله بی بعد و دمای اضافی در نسبتهای هم ارزی پایینتر به دلیل اتلاف حرارت کمتر از بالادست مشعل بیشتر از نسبتهای هم ارزی بالاتر است. ساختار دو بعدی شعله در داخل حفره های ماده متخلخل با استفاده از خطوط هم دما در این تحقیق نشان داده شده است.
    کلیدواژگان: شبیه سازی عددی، مشعل متخلخل، مقیاس حفره، توربولانس
  • امیر امیدوار، بهنام رستی صفحات 152-156
    در این تحقیق اثر محتوای رطوبتی بر روی پارامترهای عامل کاهیدگی و تاخیر زمانی برای دیوار بدون عایق و دیوار عایقکاری شده بررسی شد. نتایج نشان داد که درصد رطوبت مصالح ساختمانی تاثیر چشمگیری بر رفتار حرارتی جداره دارد. ضخامت بهینه عایق حرارتی جداره برای سه حالت، عایق داخلی، عایق میانی و عایق خارجی تحت شرایط رطوبتی مختلف محاسبه گردید. بررسی ها نشان داد که ناچیز فرض نمودن اثرات رطوبت می تواند خطای چشمگیری را در محاسبه ضخامت بهینه عایق حرارتی به دنبال داشته باشد. مقدار خطای ایجاد شده بسته به نوع عایقکاری و محل قرارگیری عایق در ضخامت جداره متفاوت است.
    کلیدواژگان: رطوبت، پاسخ حرارتی، ساختمان، عایق حرارتی
|
  • Mohsen Nazari Pages 1-13
    In this paper، two-dimensional natural convection heat transfer in semi ellipse cavities is investigated using lattice Boltzmann method. The Prandtl number is taken as 0. 71 that corresponds to that of air. Heat transfer and flow pattern are predicted at various Rayleigh numbers ranging from 104 to 106 for different aspect ratios. By increasing of the aspect ratio، the heat transfer rate in the cavity is increased for low Rayleigh numbers، but it is decreased for high Rayleigh numbers. The obtained results of the lattice Boltzmann method are validated with those presented in the literature and show that the lattice Boltzmann method can simulate heat transfer and flow pattern in complex cavities. Analysis of heat transfer in a semi-ellipse cavity using second order boundary condition on curved surfaces is among the novelties of the present work.
    Keywords: Natural convection, Semi ellipse cavity, Lattice Boltzmann method
  • Mehdi Ansari, Mohammad Golzar, Amir Hosein Behravesh Pages 14-24
    SMA training in constant stress causes stabilized response. Since in engineering applications alloy stress isvariant،the aim of this study is to investigate SMAs response in some range of stresses. In this study، six SMA wires were trained in 30، 50، 100، 150، 200 and 250 MPa. At the next step، their recoverable strains were evaluated in 0-250 MPa. It was found that SMA wires that trained in 30، 150 and 200 MPa showedtow-way shape memory effect (TWSME). Also recoverable strains in stresses higher than 100 MPa are independent of training and in order to have better performance، stresses higher than 100 MPa are required. SMA wires trained in 180 and 200 MPa resulted in unstable behavior.
    Keywords: Shape Memory Alloy, Tow, Way Shape Memory Effect, Training, Unstable Behavior
  • Mahdi Bamdad Pages 25-34
    A modified measure for the parallel cable driven robots is presented in this paper. These robots have additional advantages compared to other robots and even the parallel structures، but they are readily exposed to disturbances. The presence of external wrench (Force-Moment) may be the cause of violation against the motion constraint. The stability measure proposes a number between zero and one that could be the criterion for the evaluation of the robot''s ability while returning to its original equilibrium which was influenced by external disturbances. To offer a stability measure، Gibbs-Appell equations and acceleration energy are used. Robot kinematic and dynamic modeling based on Newton-Euler’s method calculates the measure. To illustrate the capabilities of the proposed measure، a 6 DOF cable robot with six cables is simulated. The results of the two simulations are presented and analyzed. The stability measure is depended to kinematic parameters and also to kinetics parameters as cables tension at the beginning of motion. Therefore using the proposed measure one can better evaluate the stability within the wider range of parallel cable robots.
    Keywords: Parallel Robot, Cable, Driven, Stability, Measure
  • Mehdi Tale Masouleh, Payam Varshovi Jaghargh Pages 35-50
    This paper involves the investigation of the forward kinematic problem of three 4-DOF parallel robots، named as 4-PRUR1، 4-PRUR2، 4-PUU، performing 3 translations and one rotation، namely Schönflies motion. The foregoing parallel robots are special cases of 3 parallel robots، named as 4-PR′R′R″R″، 4-PR″R″R′R′ and 4-PR″R′R′R″، respectively، arisen from the type synthesis performed for 4-DOF parallel mechanisms with identical kinematic limb structures. Each robot has 4 identical kinematic chains and each chain consists of one prismatic active joint and 4 revolute passive joints. Due to different direction of revolute joints in each limb، 3 different architectures are considered in this paper. The forward kinematic problem is explored in seven-dimensional kinematic space using the so-called Study''s parameters and LIA algorithm and eventually، it has been shown that an algebraic expression of degree 4 indicates the forward kinematic of each kinematic chains of parallel robots under study in this paper. Moreover، using homotopy continuation and comparison with resultant method، it reveals that the forward kinematic problem of this robots have up to 236،236 and 2 real solutions، respectively.
    Keywords: 4, DOF parallel robot, 3T1R motion pattern, forward kinematic problem, seven, dimensional kinematic space, Study's parameters
  • Mojtaba Yazdani Pages 51-61
    Grid stiffened composite shells are one of the most important structures in aerospace industries. In this study critical buckling load of these structures with diamond shape stiffeners under axial loading based on smeared method is presented. The effect of shell thickness، angle of fibers in shell and the direction of stiffeners into the buckling load is determined. First-order shear deformation theory based upon the Ritz method is used to calculation of critical buckling load of these structures. In the use of FSDT theory، transverse shear forces in stiffeners have been considered. The results are compared with FEM solution with clamped boundary condition.
    Keywords: Grid stiffened composite shells, Smeared method, Equivalent stiffness, Ritz method
  • Hamidreza Ehteram, Alireza Aghaei Pages 62-74
    The present study aims to investigate numerically the natural convection of various nanofluids inside a square enclosure with a central heat source at different aspect ratio. Also، some correlations are presented in order to calculate the Nusselt number in terms of Rayleigh number and volume fraction of nanoparticles. The heat source and cavity walls are kept at constant temperatures of Th and Tc، respectively. The nanofluids are considered to be water as the base fluid and different nanoparticles such as Cu، CuO، Ag، Al2O3، or Tio2. To discretize the governing equations، the control volume method and SIMPELER algorithm have been employed. The study has been carried out for aspect ratios from 0. 2 to 0. 8، Rayleigh numbers from 1e3 to 1e6 and the volume fractions of nanoparticles ranging in 0-0. 05. The results indicated that the Nusselt number increases with increasing the volume fraction of nanoparticles as well as the aspect ratio. Furthermore، by increasing the Rayleigh number، some eddies، of kind of Rayleigh-Benard، are developed in the space between the heat source and the upper wall of the enclosure. Based on the obtained results، several correlations with high accuracy have been present in order to evaluate the Nusselt number.
    Keywords: Numerical study, Nanofluid, Natural convection, Enclosure, Average Nusselt number
  • Hamed Mehrabi Pages 75-83
    In this paper، experimental analysis of ratchetting-fatigue interaction and ratcheting behavior of Ck45 steel were investigated by uniaxial cyclic loading under stress-controled tests. Stress-controled tests performed in two steps in order to evaluate ratchetting strain influence on fatigue life of specimens. First، pre-ratchetting tests were performed with various loading setups and then، their fatigue life were measured in fatigue test with a constant load for all specimens. In uniaxial cyclic loading for stress-control condition، fatigue life of specimens depends greatly on pre-ratchetting stress amplitude and influence of mean stress on fatigue life is limited to a specific mean stress.
    Keywords: Ratchetting, Fatigue, Uniaxial Cyclic Loading, Ck45 steel
  • Amin Moosaie Pages 84-93
    In this study، a new method for producing initial conditions that are required for the Brownian dynamics simulation of dilute polymer suspension flows is proposed. For this purpose، the equilibrium probability distribution function is employed to generate an equilibrium ensemble of polymers. This approach is programmed and by using it، a polymer suspension in the inception of a simple shear flow is simulated. Also، the results of simulations in a similar flow configuration based on the conventional approach of generating initial conditions are presented. The excellent agreement between the results demonstrates the high accuracy of the proposed method for generating initial conditions. The main advantage of the proposed method is its low computational cost.
    Keywords: Brownian dynamics simulation, dilute polymer suspension, initial conditions, equilibrium probability distribution function
  • Pages 94-104
    Chatter or self-excited violent relative dynamic motion between the cutting tool and the workpiece is an undesirable phenomenon in machining due to its destructive effects on the product surface quality، machining accuracy، cutting tool life and machine tool life. Because of these reason، there is a need for in-process detection methods to predict and avoid chatter vibration during machining processes. In this work، Chatter detection in turning process is performed based on analysis of feed marks in surface texture of work piece using image processing techniques. In order to validate the proposed vision based method an accelerometer was attached to the shank of cutting tool for measuring vibrations.
    Keywords: Chatter vibration, Turning, Image Processing, Surface Texture
  • Ehsan Shakouri, Mohammadhosseyn Sadeghi, Mehdi Maerefat Pages 105-117
    Internal immobilization of fractured parts of bone depends on the drilling of fracture site and screw fixation of implanted devices to the bone. During drilling، the temperature may rise allowable temperature of 47°C and causes irreversible thermal necrosis. This study is concerned with methods of drilling to determine the best processing condition to minimize the osteonecrosis. Drilling tests were performed with two drilling techniques: conventional، and high speed drilling on the bovine femur and increase of temperature in drilling site، duration of temperature raise and thrust force were measured. The result for conventional drilling shows that in all processing conditions، the generated heat is over the allowable limit، which makes thermal necrosis inevitable. On other hand، it was found that increase of cutting speed of drill bit to 7000 rpm، leads to considerable decrease of thrust force and increase of heat dissipation with chips، simultaneously and leads to decrease of local temperature raise in drilling site. But with more increase of rotational speed of drill bit، because of not sensible change in drilling force and considerable increase of friction between chips، drill bit body and drilled hole، amount of temperature elevation is increased.
    Keywords: Bone, Thermal Necrosis, Conventional Drilling, High Speed Drilling, Thrust Force
  • Pages 118-126
    This note presents a theoretical analysis and numerical simulation of hydraulic transients in pressurized pipeline system made of a local polyethylene pipe-wall located at a steel pipeline system. The continuity and momentum equations are solved by the method of characteristic (MOC) taking into account the viscoelastic effect of the pipe-wall for polyethylene pipe. The polyethylene pipe length and location at the pipeline and the discharge flow rate are changed and their influence on transient flow is investigated. By comparing this pipeline system with one that is made of polyethylene pipe totally، the possibility of using local polyethylene pipe due to its effect on the pressure wave is investigated.
    Keywords: Transient flow, polyethylene pipe, pressure wave, viscoelasticity, wave interaction
  • Mohammad Reza Ashory Pages 127-139
    Conventional modal testing is a powerful tool for dynamic analysis of structures. One of the drawbacks of this technique is the problem of excitation of large structures such as: bridges، towers or trains. However، these structures are excited by ambient forces، such as wind، walking of people or passing the cars on bridges. Operational Modal Analysis (OMA) is the practical tool to overcome this problem. In OMA the structure is excited by ambient forces and only the responses are taken into account. In this article، the accuracy of one of OMA methods is investigated. The modal parameters of a cantilever beam are estimated both from Stochastic Subspace Identification–Covariance Driven (SSI-COV) method and Finite element method. The effect of noise and damping on the accuracy of modal parameters is investigated. Also، a crankshaft is considered for experimental investigation of the accuracy of SSI-COV method. The results show the applicability of SSI-COV method in practical cases.
    Keywords: Operational Modal Analysis, Natural Frequency, Mode Shape
  • Pages 140-151
    This paper presents pore scale simulation of turbulent combustion of air/methane mixture in porous media to investigate the effects of multidimensionality and turbulence on the flame within pore scale. A porous medium consisting of a staggered arrangement of square cylinders considered here. Results of turbulent kinetic energy، temperature، flame thickness، flame structure and flame speed are presented and compared at different equivalence ratios. The turbulent kinetic energy increases along the burner because of turbulence created by the solid matrix with a sudden jump at the flame front due to increase of the velocity as a result of thermal expansion. Also، it is shown that at higher equivalence ratios، the effect of turbulence within porous burner is highly significant phenomenon. Due to higher turbulence effects in higher equivalence ratios، the flame thickness increases by increasing the equivalence ratio which is in opposite of the trend observed in laminar flow simulation. Also، it is shown that the dimensionless flame speed and excess temperature is higher at lower equivalence ratios due to lower heat loss to the cold upstream environment of burner. Two dimensional structure of flame in the pores of porous medium is shown in the present study via isotherm lines.
    Keywords: Numerical simulation, porous burner, Pore scale, Turbulence