فهرست مطالب
نشریه مهندسی مکانیک مدرس
سال چهاردهم شماره 7 (مهر 1393)
- تاریخ انتشار: 1393/05/30
- تعداد عناوین: 25
-
-
صفحات 1-9نورگ سازی متاثر از تومور مرحله اصلی تبدیل یک تومور خوش خیم به بدخیم است. در این فرایند، رشد و مهاجرت سلول های اندوتلیال زمینه ساز تشکیل مویرگ هایی هستند که با انتقال خون به تومور باعث رشد بیشتر آن می شوند. با توجه به اهمیت تشکیل مویرگ ها و جریان خون در نورگ سازی، شبیه سازی این پدیده اهمیت ویژه ای در تحقیقات مرتبط با رشد تومور و گسترش سرطان دارد. در این تحقیق با در نظر گرفتن مقیاس های فرا سلولی، سلولی و درون سلولی برای نورگ سازی، از مدلی ریاضی برای بررسی تاثیرات مکانیکی ماتریس فراسلولی بر رشد و مهاجرت سلول های اندوتلیال استفاده شده است. این تاثیرات شامل چگالی ماتریس و طول فیبرهای آن می باشد. از یک روش مونت کارلوی گسسته شبکه ای جهت مدل کردن دینامیک سلولی استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که امکان مهاجرت سلول ها و تشکیل رگ در بازه ی مشخصی از چگالی ماتریس و طول فیبرهای ماتریس میسر است. بر این اساس، مقادیر متوسط چگالی ماتریس و طول کم فیبرها، محیط مناسبی برای رشد رگ ایجاد می کنند. این مدل، رفتار سلول های اندوتلیال برای ساخت شبکه مویرگی را به خوبی ارائه می کند و به عنوان پایه ای برای توسعه مدل های تشکیل حلقه های جریان و جریان خون در مویرگ های اطراف تومور مورد استفاده قرار خواهد گرفت.
کلیدواژگان: نورگ سازی، مدل چند مقیاسی، تومور، روش سلولی پاتس -
صفحات 10-16چرخ دنده ها معمولا به طور گسترده برای انتقال توان بین دو محورموازی مورد استفاده قرار می گیرند. تحلیل لایه روان کاری که در بین دندانه های چرخ دنده های درگیر تشکیل می شود از اهمیت بالایی در پیش بینی عملکرد سیستم انتقال قدرت و همچنین افت مجموعه و خرابی سطوح چرخ دنده می باشد. سطوح چرخ دنده نسبت به سطوح اجزایی مانند یاتاقان های غلتشی زبرتر است و این باعث می شود که اثرات زبری درتحلیل عملکرد چرخ دنده از اهمیت بالایی برخوردار باشد. در این پژوهش، به کمک روش تقسیم بار تحلیل چرخ دنده های ساده که در رژیم الاستوهیدرودینامیک مخلوط عمل می نمایند تحلیل شده است. در اثر تماس زبری های سطح چرخ دنده و پینیون، زبری ها دچار تغییر شکل های الاستیک، الاستوپلاستیک و پلاستیک کامل می شوند. درگیری پینیون و چرخ دنده برای هر نقطه در امتداد خط عمل با دو استوانه جایگزین شده است. شعاع استوانه ها و بار انتقالی در امتداد خط عمل محاسبه شده است. خروجی های این مدل، ضخامت لایه روان کار، ضریب اصطکاک و میزان بار تحمل شده توسط لایه روان کار و میزان بار تحمل شده توسط تماس زبری ها می باشد که به کمک روش تقسیم بار تعیین می گردد. صحت سنجی مدل پیشنهادی با مقایسه نتایج پیش بینی شده در این مدل با نتایج مدل های موجود در زمینه تحلیل چرخ دنده های ساده انجام شده است.
کلیدواژگان: چرخ دنده ساده، روش تقسیم بار، پارامتر فیلم روان کار، ضریب اصطکاک -
صفحات 17-26
ذرات چربی محلول در خون از جمله لیپوپروتئین ها با دانسیته پایین عامل بروز بسیاری از بیماری های قلبی-عروقی هستند. افزایش میزان این مواد چرب در خون، سلامت فرد را به مخاطره انداخته و احتمال بروز سکته های قلبی و مغزی را بالا می برد. به منظور خون رسانی به تمام بافت های بدن، قلب خون را به شکل ضربانی و با فشار بالایی به رگ های مختلف می فرستد. بنابراین ذرات چربی محلول در خون به تمام نقاط بدن پخش می شوند. سرعت و فشار جریان ضربانی خون که در اثر انقباض و انبساط قلب حادث می شود، بر روی همودینامیک خون و انتقال جرم ذرات چربی در رگ ها تاثیرگذار می باشد. در این مقاله انتقال جرم ذرات لیپوپروتئین با دانسیته پایین در سرخرگ با دیواره چهار لایه به همراه پلاک های آتروسکلروتیک تحت جریان ضربانی خون به طور عددی بررسی شده است. به منظور اعمال جریان ضربانی خون، از پالس های حقیقی سرخرگ کاروتید مشترک برای سرعت و فشار که به روش آلتراسوند حاصل شده اند، استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که جریان ضربانی به طور قابل توجهی غلظت ذرات لیپوپروتئین را در داخل سرخرگ افزایش می دهد و الگوهای نوسانی جالبی را به وجود می آورد. همچنین جریان نوسانی در مناطق بعد از گرفتگی، دارای جریان های چرخشی قابل توجهی می باشد که موجب کاهش غلظت سطحی محلی در این نواحی می شود.
کلیدواژگان: جریان ضربانی، لیپوپروتئین ها با دانسیته پایین، سرخرگ با دیواره چندلایه، پلاک های آتروسکلروتیک -
صفحات 27-34استفاده از میکرومیکسرها برای بهبود اختلاط جریان در میکروکانال ها، به علت پایین بودن عدد رینولدز، امری ضروری می باشد. بنابراین در این مطالعه، اختلاط در نه میکرومیکسر با هندسه های مختلف شامل: میکرومیکسر T شکل ساده، میکرومیکسر با موانع مستطیلی و متوازی الاضلاع در دیواره کانال اختلاط، میکرومیکسر T شکل با دو کانال ورودی اضافی موازی، میکرومیکسر T شکل با دو کانال ورودی اضافی عمودی، میکرومیکسر با موانع دایره ای و مثلثی در وسط کانال اختلاط، میکرومیکسر لوزی شکل با اضلاع ضخیم و نازک بررسی شده است. برای تمامی میکرومیکسرها سرعت های ورودی نوسانی به صورت سینوسی است که اختلاف فاز 180 درجه در سرعت کانال های ورودی وجود دارد. معادلات حاکم به صورت عددی به روش حجم محدود حل شده اند و تغییرات درجه اختلاط برحسب زمان در خروجی میکرومیکسر و درجه اختلاط در طول کانال خروجی بر حسب فاصله از انشعاب برای تمامی میکرومیکسرها بررسی و با هم مقایسه شده اند. نتایج نشان می دهد اختلاط در میکرومیکسرهایی که جریان در کانال اختلاط را به چند لایه تقسیم می کنند، مانند میکرومیکسرهای لوزی، بالا است و در هندسه های با موانع روی دیواره کمتر می باشد. همچنین در سرعت متوسط ثابت یک فرکانس بهینه وجود دارد که به ازای آن درجه اختلاط بیشترین مقدار را دارد.
کلیدواژگان: میکرومیکسرفعال، میکرومیکسرغیرفعال، سرعت نوسانی، درجه اختلاط -
صفحات 35-42در این تحقیق، سایز و موقعیت نسبی ترک، با استفاده از فرکانس های طبیعی لوله ی محتوی مایع تحت فشار به کمک شبکه عصبی تشخیص داده می شود. شبکه ی عصبی به کار رفته از نوع پرسپترون چندلایه (MLP) می باشد. با مقایسه ی بین ورودی های مختلف، ورودی های مطلوب انتخاب شدند. سیال داخل لوله آب می باشد. لوله های مورد استفاده از دو جنس آلومینیوم و فولاد هستند. لوله در چهار وضعیت: خالی از سیال، حاوی سیال با فشار صفر، با فشارMPa 498/0و با فشار MPa 981/0 می باشد. محدوده ی سایز ترک از 19043/0 تا 6346/0 و محدوده ی موقعیت از 199/0 تا 403/0 می باشد. در زمینه ی تشخیص ترک سازه ها بر مبنای خصوصیت تغییرات فرکانس طبیعی با کمک شبکه عصبی تحقیقات زیادی انجام شده است. اما تا آنجایی که مولفین آگاهی دارند، جهت شناسایی ترک در لوله های حاوی سیال از روش فوق الذکر استفاده نشده است. همچنین استفاده همزمان از سازه های با دو جنس مختلف برای آموزش و تست شبکه عصبی از دیگر نوآوری های این تحقیق می باشد. مقایسه روش پیشنهادی در این تحقیق با روش های تحلیلی انجام شده، نشان می دهد که روش پیشنهادی همواره در تخمین سایز دقیق تر می باشد ولی در تخمین موقعیت با توجه به تعداد کم نمونه ها همواره دقیق تر نیست.
کلیدواژگان: تشخیص ترک، شبکه عصبی مصنوعی، لوله ها، فرکانس های طبیعی -
صفحات 43-51
این مقاله، به تاثیر نانو ذرات رسی بر روی خواص بالستیکی فلز/ مواد مرکب شیشه اپوکسی به صورت تجربی و عددی می پردازد. فلز/ مواد مرکب شیشه اپوکسی ساخته شده، از2 رویه آلومینیومی 2024 و هسته نانو کامپوزیتی شیشه/ اپوکسی/ نانو رس تشکیل شده است. هسته نانو کامپوزیتی شامل الیاف شیشه تک جهته با وزن واحد سطح 409 گرم بر متر مربع، رزین CY 219، سخت کنندهHY 5161 و نانو ذرات رسی کلوسیدسی بی با درصدهای وزنی نسبت به ماتریس 0، 4، 7، 10 می باشد. نمونه های آزمایش با روش لایه چینی دستی و با کسر وزنی الیاف 60 درصد در قسمت کامپوزیتی ساخته شد. آزمایش های بالستیک با استفاده از دستگاه تفنگ گازی در سرعت های 205 و 225 متر بر ثانیه انجام گرفت. نتایج حاصل از آزمایش های بالستیکی نشان دهنده این است که میزان تغییرات جذب انرژی مخصوص در 4 درصد وزنی ناچیز بوده است و لیکن در 7 و 10 درصد وزنی، میزان جذب انرژی مخصوص افزایش می یابد. در واقع نانو رس تحت برخورد بالستیک در درصد های بالا تاثیر گذار است. شبیه سازی نفوذ پرتابه با استفاده از نرم افزار LS-DYNA انجام گرفت. نتایج حاصل از آزمایش تجربی با شبیه سازی عددی همپوشانی قابل قبولی داشتند.
کلیدواژگان: بالستیک، نانو فلز کامپوزیت، برخورد سرعت بالا، فلز، مواد مرکب شیشه اپوکسی -
صفحات 52-60روش های تحلیلی و المان محدود موجود مقدار مدول الاستیک نانوکامپوزیت ها را بیشتر از مقادیر حاصل از آزمایش تعیین می کنند. در این مقاله یک مدل تئوری تمام پیوسته جهت تعیین یک باند بالا و پایین با تغییرات کم از مدول الاستیسیته برای نانوکامپوزیت های پلیمری ارائه شده است به گونه ای که نتایج آزمایشگاهی همواره در این محدوده قرار بگیرند. بدین منظور معادلات الاستیسیته حاکم بر رفتار زمینه و تقویت کننده در نانوکامپوزیت در مختصات استوانهای با استفاده از تئوری عقب افتادگی برشی برای یک المان حجمی در حالت اتصال کامل دو فاز حل و مدول الاستیک محاسبه شده است. سپس با استفاده از مدلسازی المان محدود به کمک نرم افزار ANSYS، مدول الاستیک حالت های اتصال کامل و گسستگی بین دو فاز محاسبه شده و نتایج با مقادیر تحلیلی مقایسه شده اند که صحت مدلسازی تحلیلی را تایید می کند. جهت اطمینان از صحت نتایج مدل معرفی شده برای تعیین مدول الاستیک در حالات ذکر شده فوق نتایج بدست آمده، با نتایج روش آزمایشگاهی دیگر محققین مورد مقایسه قرار گرفته اند که در تمامی آنها مدول الاستیک آزمایشگاهی در محدوده بین باند بالا و پایین تعیین شده بوسیله معادلات تحلیلی و مدل المان محدود قرار دارد.
کلیدواژگان: مدول الاستیک، نانوکامپوزیت، تئوری عقب افتادگی برشی، مدل المان محدود، نانولوله کربنی -
صفحات 61-67در این مقاله، به بررسی حل عددی هدایت حرارتی غیرفوریه بر اساس مدل تاخیر زمان منفرد کسری در یک استوانه غیرهمگن توخالی ساخته شده از مواد هدفمند پرداخته شده است. برای این منظور، تمامی خواص ماده هدفمند به صورت کاملا متغیر و براساس قانون توانی در نظر گرفته و تنها تاخیر زمانی و مرتبه کسری به صورت ثابت در نظر گرفته شده اند. استوانه به صورت یک بعدی و کاملا متقارن و بدون حضور منبع گرمایی در نظر گرفته شده است. مسئله در یک الگوریتم سعی و خطا به منظور یافتن مقادیر تاخیر زمانی و مرتبه کسری با استفاده از یک روش عددی ضمنی حل گردیده است. جهت اعتبارسنجی مسئله، نتایج بدست آمده از حل عددی تاخیر زمان منفرد کسری و حل عددی تاخیر زمانی دوگانه با نتایج بدست آمده از روش نیمه تحلیلی تاخیر زمانی دوگانه مقایسه شده است. در ادامه تاثیر پارامترهای غیرهمگنی بر روی ماکزیمم دمای گذرا و سرعت موج گرمایی مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین توزیع دمایی در جسم از لحظه ایجاد موج تا لحظه رسیدن به دمای پایا مورد بررسی قرار گرفته و در آخر به بررسی تاثیر تغییر تاخیر زمانی و مرتبه کسری بر روی توزیع دما در جسم پرداخته شده است.
کلیدواژگان: هدایت حرارتی، مدل غیرفوریه، مدل تاخیر فاز منفرد کسری، مدل تاخیر زمان دوگانه، مواد هدفمند -
صفحات 68-76در این مقاله هدف شناسایی پارامترهای سیستم آشوبناک بر اساس همزمان سازی با استفاده از روش های مرتبه کسری است. روش استفاده شده برای همزمان سازی یکسان، بر اساس معیار پایداری لیاپانوف به دست آمده و سپس با استفاده از دینامیک مرتبه کسری، روش کنترلی مورد نظر بهبود بخشیده شده است. به همین منظور به کمک یک تابع لیاپانوف پیشنهادی و بر اساس معیارهای پایدار سازی مجانبی تئوری لیاپانوف قوانین تطبیق مناسب که منجر به شناسایی پارامترهای نامعلوم می گردد استخراج می گردد. روش موجود برای سیستم آشوبناک «لورنز» ارائه شده است و از آنجایی که هدف شناسایی سیستم بوده، در آن تمام پارامترها نامعلوم فرض شده اند. سپس نتایج به دست آمده نشان داده شده، بر روی آن ها بحث شده است و مشاهده شده که استفاده از محاسبات مرتبه کسری در کاهش نوسانات و سرعت همگرایی پارامتر مورد نظر تاثیرگذار بوده است. در انتها نیز پایداری سیستم با استفاده از قانون تطبیق مرتبه کسری مورد بررسی قرار گرفته است، و نشان داده شده، قانون تطبیق مرتبه کسری پیشنهادی پایداری مجانبی را در هم زمان سازی و قوانین تطبیق را خدشه دار نمی کند، همچنان که شبیه سازی ها هم رفتار مناسب تری در تخمین و هم زمان سازی نشان می دهد.
کلیدواژگان: همزمان سازی سیستم های یکسان، شناسایی پارامتر، محاسبات و دینامیک مرتبه کسری، کنترل تطبیقی، کنترل مدل مرجع -
صفحات 77-84در مقاله حاضر رفتار غیرخطی، ناپایداری، شرایط وقوع و نوع دوشاخه ای شدن برای یک پوسته نازک استوانه ای تحت نیروی تصادفی عرضی بصورت کاملا تحلیلی مطالعه شده است. نیروی تصادفی از جنس نویز سفید بوده و سازه در یک محیط ویسکوالاستیک عمومی واقع شده است. یافتن یک حل دقیق برای یک سیستم غیرخطی ویسکوالاستیک که تحت نیروهای تصادفی قرار دارد با دشواری هایی همراه است که این امر با بکارگیری معادله توانمند FPK و لحاظ کردن ساده سازی هایی منطبق بر واقعیات کاربردی و عملی، تامین شده است. از آنجا که کلیه خواص آماری پاسخ یک سیستم دینامیکی تصادفی از چگالی احتمالی آن قابل استحصال است، این تابع بصورت کاملا تحلیلی محاسبه و رفتار آن بوسیله محاسبه تعداد ریشه ها و اثر تغییر علامت آنها بر پایداری، دوشاخه ای شدن، گونه دوشاخه ای شدن و رفتار غیر خطی سیستم بررسی و مطالعه شد. به جهت آنکه نتایج برای طیف وسیعی از پوسته های استوانه ای قابل استفاده باشد، معادلات حاکمه سیستم با بکارگیری طیفی از اعداد بدون بعد بازنویسی و نتایج بر اساس آنها بیان شد. در انتها با ذکر چند مثال، حالات مختلف اثر تغییر پارامترهای بی بعد در نظر گرفته شده بر رفتار، پایداری، وقوع و نوع دوشاخگی در پاسخ سیستم مورد مطالعه قرار گرفت.
کلیدواژگان: پوسته استوانه ای، محیط ویسکوالاستیک غیر زمانمند، دوشاخه ای شدن، نویز سفید، معادله FPK -
صفحات 85-93
در این مقاله ابتدا تاثیر افزودن اجکتور بر عملکرد ترمودینامیکی سیکل تبرید آبشاری بررسی گردید. با مدل سازی سیکل جدید تبرید اجکتوری-آبشاری در نرم افزار EES معلوم شد که با فرض ظرفیت تبرید مساوی در هر دو سیکل آبشاری ساده و سیکل اجکتوری-آبشاری، افزودن اجکتور و انتخاب مبرد R134a برای واحد دما باعث بهبود ضریب عملکرد و بازده قانون دوم سیکل آبشاری تا حدود 6،5% می شود. در ادامه با انتخاب R717، R290، R134a و R123 به عنوان مبرد واحد دما بالای سیکل جدید تبرید اجکتوری-آبشاری تاثیر پارامترهای طراحی مانند دمای تبخیرکن واحد دما بالا، دمای تبخیرکن واحد دما پایین و دمای محیط در عملکرد سیکل تحلیل شد و کارایی سیکل با بکارگیری هر مبرد نسبت به دیگر مبردها مقایسه گردید. نتایج نشان داد که کارایی سیکل تبرید اجکتوری-آبشاری (R744-R123) با انتخاب دمای بیشتر از 255،4 کلوین برای دمای تبخیرکن واحد دما بالا بهتر از مواقعی است که از سه مبرد دیگر مورد مقایسه استفاده شود. سرانجام ضریب عملکرد و بازده قانون دوم سیکل جدید تبرید اجکتوری-آبشاری با توجه به تغییرات دمای تبخیرکن واحد دما پایین، دمای تبخیرکن واحد دما بالا و دمای محیط بهینه سازی گردید مشخص شد که ضریب عملکرد و بازده قانون دوم سیکل جدید با انتخاب R123 به عنوان مبرد واحد دما بالا به بیشترین مقدار خود خواهد رسید.
کلیدواژگان: سیکل تبرید اجکتوری، آبشاری، ضریب عملکرد، بازده قانون دوم ترمودینامیک -
صفحات 94-102در این مطالعه، جریان دوفازی آب و هوا در کانالهایی به شکل تپه و دره، به صورت آزمایشگاهی بررسی شده است. مطالعات برای یک تپه و یک دره متشکل از قسمتهای شیبدار o7.5± و قسمتهای افقی به عنوان بالادست و پاییندست تپه و دره انجام شده است. مطالعات پیشین، تنها محدوده جریان اسلاگ را در قسمتهای تپه و دره بررسی کرده اند. در این مطالعه، نقشه کامل جریان دوفازی و منحنی رفتار فشار برای تپه و دره، و همچنین، محدوده اسلاگ بالادست و پاییندست تپه ودره جهت بررسی اثر تپه و دره بر بالادست و پایین دست به دست آمده است. چهار رفتار متفاوت از اسلاگ در عبور از دره و دو رفتار طی عبور از تپه مشاهده شد. تمام دسته بندی ها، بر محدوده اسلاگ قسمت بالادست و پایین دست، جهت مشاهده ارتباط کیفی بین آنها نشان داده شده است. در سرعتهای پایین گاز، الگوهای جریان و رفتار فشار مسیر تپه و دره با یکدیگر تفاوت دارند. با افزایش سرعت گاز، این تفاوتها کمتر می شود. به عبارتی، در سرعتهای بالای گاز، تپه و دره اثر مشابهی بر جریان دارتد.
کلیدواژگان: جریان دوفازی، الگوی جریان، جریان اسلاگ، مسیر تپه ای و دره ای -
صفحات 103-108در این مقاله، تاثیر نانوذرات رسی بر روی رفتار کششی و خمشی مواد مرکب چند لایه شیشه/اپوکسی با بافت دوبعدی بطور تجربی مورد بررسی قرار می گیرد. نانومواد مرکب دارای 12 لایه الیاف شیشه با بافت دوبعدی با دانسیته gr/m2 200و با کسر حجمی الیاف 60 درصد بوده و با روش انتقال رزین به کمک خلاء ساخته شده است. سیستم رزین نیز از یک دیکلیسیدیل اتر بیسفنول نوع آ(DGEBA) با نام تجاری ایپون 828 به عنوان پایه اپوکسی و یک پلی اکسیپروپیلن دیامین با وزن مولکولی gr/mol 400 با نام تجاری جف امین دی 400 به عنوان سفت کننده ساخته شده است. نانورس کلوسید سی بی درون سیستم اپوکسی با درصد وزنی نسبت به مجموعه رزین (اپوکسی- نانورس) 0، 1، 2، 3، 5 و 7 درصد پخش می گردد. بررسی نتایج نشان می دهد بیشترین افزایش خواص مکانیک و خمشی در 3% و 10% نانورس بدست می آید. بیشترین افزایش مقاومت نهایی، کرنش شکست و چقرمگی در 7% وزنی نانورس به ترتیب به مقدار 13%، 7% و 27% و بیشترین افزایش مدول در 3% وزنی نانورس به مقدار 9% بدست می آید. همچنین بیشترین افزایش خمشی به مقدار 11% در 3% وزنی نانورس و بیشترین مدول خمشی به مقدار 48% در 5% وزنی نانورس بدست می آید.
کلیدواژگان: نانومواد مرکب پلیمری، خواص کششی، خواص خمشی، خواص مکانیکی، نانورس -
صفحات 109-116در این مقاله انتقال حرارت آب و نانو سیال آلومینا/آب در یک لوله دما ثابت حاوی ماده متخلخل در محدوده رینولدز 700 تا 5000 به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به مطالعات انجام شده، انتقال حرارت نانوسیال در لوله حاوی ماده متخلخل با دمای ثابت به طور کامل بررسی نشده و مطالعات عمیق تری در این خصوص نیاز است. در این آزمایش، نانو سیال آلومینا در درصد حجمی های مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. پس از اندازه گیری دمای ورودی و خروجی لوله، عدد ناسلت متوسط برای هر درصد حجمی محاسبه و همزمان افت فشار در لوله نیز اندازه گیری می شود. با تکرار آزمایش، نتایج بدست آمده بوسیله روابط آماری در بازه اطمینان نمایش داده می شوند. صحت سنجی نتایج نیز با استفاده از روابط تئوری مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده نماینگر افزایش انتقال حرارت نانوسیال نسبت به سیال پایه است. انتقال حرارت جابجایی در لوله حاوی ماده متخلخل فلزی به عنوان راه کاری جدید برای افزایش انتقال حرارت مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج لوله متخلخل نشان دهنده افزایش قابل ملاحظه انتقال حرارت جابجایی تا حدود دو برابر، در مقایسه با لوله خالی است. اثرات همزمان انتقال حرارت و افت فشار نیز در لوله حاوی ماده متخلخل در نسبت های تخلخل مختلف ارائه و مورد بررسی قرار می گیرد.
کلیدواژگان: انتقال حرارت، نانوسیال، مطالعه تجربی، ماده متخلخل -
صفحات 117-121
در این مقاله یک روش مبتکرانه، به نام پنجره متحرک Kامین همسایگی نزدیک جهت شناسایی دپلاریزاسیون بطنی معرفی شده است. بدین منظور یک فضای ویژگی هندسی دو بعدی از سیگنال الکتروکاردیوگرام (طول بردار ویژگی برابر 2 می باشد) استخراج می گردد. در روش پیشنهادی یک پنجره با طول مشخص بر روی سیگنال خام (بدون پیش پردازش) حرکت می نماید. در هر حرکت از سیگنال واقع شده در داخل پنجره عکسی گرفته می شود. هر تصویر به وسیله ی یک ماتریس 300×300 پیکسلی تخمین زده می-شود. سپس به منظور ایجاد فضای ویژگی مناسب، به ازای هر تصویر، بردار ویژگی بر اساس طول منحنی آن توسعه می یابد. در نهایت از روش طبقه بندی Kامین نزدیکترین همسایگی به منظور طبقه بندی و شناسایی دپلاریزاسیون بطنی استفاده می شود. روش پیشنهادی به بانک اطلاعاتی داده های طولانی مدت هولتر بیمارستان دی تهران اعمال و مقادیر حساسیت و پیش بینی مثبت را به ترتیب 99.93 و 99.88 حاصل شده است.
کلیدواژگان: استخراج ویژگی، سیگنال الکتریکی قلب، دپلاریزاسیون بطنی، پنجره متحرک Kامین همسایگی نزدیک، عیب یابی -
صفحات 122-130
در این مقاله، اثرات مقیاس کوچک بر روی ارتعاشات آزاد نانو صفحات مستطیلی، بر اساس تئوری غیر محلی تغییر شکل برشی مرتبه سوم ردی و با استفاده از یک روش دقیق تحلیلی بررسی شده است. به منظور حل دقیق معادلات حرکت، ابتدا معادلات بی بعد شده و با استفاده از تابع کمکی از یکدیگر دی کوپله شده اند. نهایتا، معادلات جدیدی بر حسب یکسری توابع پتانسیل بدست آمده که بصورت دقیق و تحلیلی قابل حل می باشند و به این ترتیب فرکانسهای طبیعی برای مساله بدست می آید. در حل معادلات فوق، از شرایط مرزی لوی استفاده شده که بر اساس آن، دو لبه نانو صفحه دارای شرایط مرزی ساده و دو لبه دیگر می تواند ترکیبی از شرایط مرزی ساده، گیردار یا آزاد باشد. به منظور تایید صحت روش حل حاضر، نتایج بدست آمده با دیگر روش های عددی و تقریبی مقایسه شده است. برای ارائه نتایج بیشتر، اثرات شرایط مرزی، مقادیر مختلف پارامتر غیر محلی، نسبت طول به عرض و نسبت ضخامت به طول بر نسبت فرکانسی نانوورق بررسی شده است. مطالعه حاضر می تواند به منظور تحلیل استاتیکی و دینامیکی سازهای صفحه مانند ضخیم در مقیاس نانو، مانند گرافن چند لایه و گرافیت بصورت سازه های کامپوزیتی یا ساندویچی، مفید باشد.
کلیدواژگان: نانو صفحه، حل تحلیلی دقیق، ارتعاشات آزاد، الاستیسیته غیر محلی، تئوری صفحه ردی -
صفحات 131-138
در این مقاله، برای بررسی ارتعاشات گرافن دو لایه با در نظر گرفتن اثر برش بین لایه ای، مدل تیر ساندویچی ارائه شده است. با توجه به تشابه گرافن دولایه به یک سازه ساندویچی، که در بالا و پایین آن یک لایه گرافن قرار گرفته و بین لایه های گرافن پیوندهای واندوالسی وجود دارد، گرافن دولایه بصورت یک تیر ساندویچی مدل شده و ارتعاشات آزاد آن برای شرایط مرزی آزاد گیردار بررسی شده است. برای بدست آوردن معادله حاکم، هر لایه گرافن بر اساس تئوری تیر اویلر برنولی مدل شده و جابجایی های درون صفحه ای علاوه بر جابجایی عرضی در نظر گرفته شده است و فرض شده است که لایه های گرافن در حین ارتعاش، در فاصله نسبی مشخصی از یکدیگر قرار داشته باشند. اثر پیوندهای واندروالسی نیز بصورت مدول برشی در معادلات حرکت لحاظ شده است. نتایج بدست آمده از مدل تیر ساندویچی ارائه شده در این مقاله، که شامل پنج فرکانس اول گرافن دولایه با طول های 7 تا 20 نانومتر می باشد، با نتایج شبیه سازی دینامیک مولکولی و مدل تیر چندگانه برشی مقایسه شده و صحت و دقت مدل فوق تایید شده است.
کلیدواژگان: گرافن دولایه، برش بین لایه ای، تیر ساندویچی، ارتعاشات آزاد -
صفحات 139-149در این مقاله با استفاده از روش توزیع نابجایی تحلیل تنش در یک صفحه الاستیک بی نهایت حاوی مجموعه ای از ترک ها تحت بار پادصفحه ای بر اساس تئوری گرادیان کرنش انجام می گردد. ابتدا حل نابجایی پادصفحه ای در صفحه با حل معادله بای هارمونیک، اعمال شرایط مرزی و پیوستگی مربوط به نابجایی پادصفحه ای با استفاده از تبدیل فوریه انجام می گردد و میدان تنش در اثر نابجایی پادصفحه ای به صورت انتگرالی به دست آمده است. مولفه های تنش دارای تکینگی از نوع مرتبه بالا در نوک ترک هستند. با استفاده از این حل، معادلات انتگرالی برای تحلیل مسئله چندین ترک به دست می آید. این معادلات انتگرالی از نوع تکین مرتبه بالا هستند. برای حل معادلات تکین از نوع مرتبه بالا از سری های چبیشف استفاده می شود. بعد از به دست آوردن توزیع نابجایی روی ترک ها می توان ضریب شدت تنش برای ترک ها را به دست آورد. در این مطالعه به بررسی اثرات اندازه و تاثیر موقعیت ترک ها بر روی ضریب شدت تنش نوک آن ها پرداخته می شود. مثالی جهت صحت سنجی روش انجام شده و تطابق خوبی حاصل شده است و سپس چند مسئله جدید جهت نمایش قابلیت روش توزیع نابجایی ارائه شده است.
کلیدواژگان: تئوری گرادیان کرنش، پارامتر اثر طول، نابجایی پادصفحه ای، ضریب شدت تنش، تکینگی مرتبه بالا -
صفحات 150-156تنسگریتی به سازه های دو یا سه بعدی سبک گفته می شود که از نخ به عنوان جزء کششی و میله به عنوان عضو فشاری تشکیل شده است. پایداری سازه تنسگریتی از تعادل تنش داخلی بین اعضای کششی پدید می آید. در این مقاله با استفاده از روش هم-چرخشی به بررسی و تحلیل غیر خطی هندسی و همچنین بررسی اثرات نیروی پیش فشار روی سازه تنسگریتی پرداخته می شود. این روش بر خلاف روش های مرسوم در تحلیل غیر خطی استاتیکی، بخش مهمی از هندسه غیر خطی بوسیله فیلتر هم-چرخشی بررسی می شود. عملکرد فلیتر هم-چرخشی بر این اساس است که حرکت صلب سازه را از تغییر فرم سازه در یک جابجایی حذف می کند. یکی از مزیتهای اصلی روش هم-چرخشی این است که برای تحلیل غیر خطی مسایل می توان از مدل خطی المان در مختصات محلی استفاده کرد. قسمت غیر خطی بوسیله ماتریس های تبدیل که بردار نیرو و ماتریس سختی مماسی را از مختصات محلی به کلی نگاشت می دهند، مدلسازی می شود. سه مساله عددی بوسیله روش مذکور تحلیل شده اند و نتایج نشان می دهد که جابجایی سازه تنسگریتی به مقدار نیروی پیش تنش سازه بستگی دارد. جابجایی سازه تنسگریتی با ثابت نگه داشتن نیروی خارجی همراه با افزایش نیروی پیش تنش، کاهش پیدا می کند در حالیکه جابجایی سازه تنسگریتی با افزایش نیروی خارجی، موقعیکه نیروی پیش تنش ثابت باشد، افزایش پیدا می کند.
کلیدواژگان: تنسگریتی، تحلیل غیر خطی استاتیکی، روش هم، چرخشی -
صفحات 157-162یکی از چالش های اصلی پرتاب ماهواره بر، قابلیت اطمینان آن ها در مقابل انواع خرابی ها می باشد.راهکار اصلی برای افزایش این قابلیت اطمینان استفاده از روش های شناسایی و تشخیص خرابی است. یکی از روش های شناسایی و تشخیص خرابی استفاده از روش های داده پایه نرم افزاری می باشد.چالش اصلی برای شناسایی و تشخیص خرابی توسط روش داده پایه نرم افزاری، استخراج خروجی سنسور به طور مستقل و موازی می باشد. در این مقاله بر اساس اصل تقارن دینامیکی کانال سمت و فراز ماهواره برها سنسور نرمی طراحی می گردد که توانایی شناسایی و تشخیص انواع خرابی ها را دارد. بدین منظور ابتدا کانال سمت ژیرسکوپ با استفاده از الگوریتم مربعات خطای بازگشتی شناسایی می شود سپس با توجه به اصل تقارن دینامیکی ورودی کانال فراز که همان خیز کنترلی کانال فراز است به دینامیک شناسایی شده اعمال می گردد. خروجی این سیستم، تخمینی از آهنگ زاویه فراز است که به طور موازی با ژیرسکوپ کانال فراز در حال اندازه گیری می باشد. در این روش در صورت بروز خرابی احتمالی،سنسور طراحی شده با استفاده از جهش خطای تخمین، وقوع خرابی را اعلام می نماید. با بررسی نتایج شناسایی خرابی توسط سنسور نرم، عملکرد مناسب سنسور طراحی شده برای شناسایی خرابی تایید می گردد.
کلیدواژگان: ماهواره بر، سنسور نرم، شناسایی و تشخیص خرابی، شناسایی سیستم، الگوریتم حداقل خطای بازگشتی -
صفحات 163-168استفاده از گاز طبیعی به عنوان سوختی پاک دارای رشد روز افزون است. در بسیاری از سیستم های احتراق صنعتی نظیر کوره های صنعتی و بویلرها، سهم بزرگی از انتقال حرارت از طریق تابش انجام می شود و استفاده از سوخت گاز طبیعی باعث کاهش انتقال حرارت تابشی در این تجهیزات صنعتی شده و تولید کنندگان صنعتی را با مشکلات زیادی روبرو کرده است. افزودن ذرات جامد واکنش دهنده به درون شعله، یکی از روش های مورد توجه محققین برای افزایش انتقال حرارت تابشی شعله های غیر درخشان نظیر هیدروژن و گاز طبیعی است. در تحقیق حاضر اثر تزریق ذرات پودر زغال سنگ آنتراسیت به شعله دیفیوژن یک مشعل گاز طبیعی سوز بر روی ساختار شعله، انتقال حرارت تابشی، توزیع دما و راندمان حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که تزریق ذرات پودر زغال سنگ آنتراسیت به داخل شعله گاز طبیعی با افزایش ذرات جامد دوده در ساختار شعله، ضمن افزایش سطح واکنشی شعله و بهبود درخشندگی آن، با افزایش ضریب صدور تابش شعله، انتقال حرارت تابشی و راندمان حرارتی آن را به ترتیب %43 و %21 افزایش می دهد. این در حالی است که تغییر دمای شعله بسیار ناچیز و حداکثر 47 درجه سانتیگراد است.
کلیدواژگان: گاز طبیعی، تزریق، ذرات زغال سنگ، انتقال حرارت تابشی -
صفحات 169-175در این مقاله سیستم هدایت و کنترل یک وسیله پرنده چرخان با یک دسته بالک تک صفحه ای (دو بالک در یک صفحه) کانارد نوسانی بررسی شده است. استفاده از تنها دو بالک کنترلی کانارد باعث کمتر شدن تعداد عملگرها، سبک شدن وسیله و در نتیجه کم شدن هزینه نهایی می گردد. با این وجود، کنترل این وسیله پیچیده خواهد شد. طیف وسیعی از این پیچیدگی ها ناشی از تداخل سیستمهای کنترل و هدایت است که از طریق تولید نیروها و گشتاورهای نامتقارن سمتی اعمال می شوند. جهت کنترل مطلوب این وسیله چرخنده، استفاده از کانارد نوسانی پیشنهاد می گردد. کانارد نوسانی زاویه انحراف خود را متناسب با غلتش جسم پرنده حول محور طولی خود تنظیم می نماید. در این مقاله یک روش جهت کنترل و هدایت این وسیله پرنده با کمک کانارد نوسانی ارائه شده و پس از مدلسازی اجزای مختلف وسیله از جمله جستجوگر مادون قرمز، اتوپایلوت، ژایرو، عملگرها و... در یک برنامه شبیه سازی شش درجه آزادی کامل، نتایج آن بررسی گردید. نتایج شبیه سازی شش درجه آزادی صحت عملکرد کل سیستم در برخورد به هدف متحرک را نشان می دهد.
کلیدواژگان: وسیله پرنده چرخان، بالک صفحه ای، کانارد نوسانی، سیستم هدایت و کنترل -
صفحات 176-182در مقاله حاضر، رژیم جریان دوفازی اسلاگ در کانال افقی با مقطع مستطیلی به روش حجم سیال (VOF)شبیه سازی عددی شده است. معادلات بقای جرم و مومنتم و معادله جابجایی کسر حجمی به همراه معادلات اغتشاشی k-ω SSTدر نرم افزار متن باز اپن فوم حل شده است. شبیه سازی ها مطابق با شرایط آزمایشگاهی در کانال با مقطع مستطیلی انجام شده است. با توجه به نتایج شبیه سازی، تشکیل ناپایداری ها بر اساس معیار کلوین-هلمهولتز و تشکیل اسلاگ در حل سه بعدی مغشوش دیده می شود. در شبیه سازی و آزمایش، ارتفاع فاز مایع در کانال کمی افزایش می یابد و به سبب آن شرط ناپایداری کلوین-هلمهولتز ارضا و با رشد ناپایداری ها در سطح مشترک، اسلاگ ایجاد می شود. با ایجاد اسلاگ و مسدود شدن مقطع کانال توسط فاز مایع، فشار پشت اسلاگ به طور قابل توجهی افزایش می یابد. به دلیل گرادیان فشار بزرگتر در ابتدای اسلاگ نسبت به انتهای آن، طول اسلاگ در امتداد کانال افزایش می یابد. شبیه سازی عددی تحقیق حاضر، قادر به پیش بینی صحیح طول اسلاگ مطابق با آزمایش و مکان ایجاد آن با خطای 22% بوده است. همچنین در مقایسه با تحقیق دیگران، نتایج عددی کار حاضر نشان دهنده بهبود و دقت بالاتر در پیش بینی جریان می باشد.
کلیدواژگان: شبیه سازی عددی، جریان دوفازی، رژیم اسلاگ، روش حجم سیال، نرم افزار اپن فوم -
صفحات 183-190در این مقاله ساختار میکروسکوپی پوسته خرخاکی با استفاده از تصاویر به دست آمده از دستگاه میکروسکوپ الکترونی مورد بررسی قرار گرفته و پاسخ دینامیکی پوسته این جانور، تحت ضربه یک پرتابه مخروطی به روش اجزای محدود مطالعه شده است. شکل خاص پوسته جانور که یک کامپوزیت می باشد، باعث شده که علیرغم ضخامت ناچیز، در برابر بارهای خارجی، مقاومت مطلوبی از خود نشان دهد. همچنین جانور قادر است در صورت احساس خطر خود را جمع کرده و بدن خود را به شکل یک کره درآورد. بنابراین به منظور بررسی اثرات احتمالی این قابلیت تغییر شکل در بدن حشره بارگذاری بر روی پوسته در هر دو وضعیت صاف و کروی، با زوایای برخورد مختلف و سرعت های متفاوت انجام شد. با مقایسه بین دو وضعیت صاف و کروی این نتیجه حاصل گردید که میزان تمرکز تنش ایجاد شده در پوسته در حالتی که جانور خود را به شکل کره جمع می کند، کمتر از حالت نرمال است که این امر بیانگر تاثیر مثبت مکانیزم حفاظتی جانور می باشد. نتایج حاصل از این تحقیق می تواند در راستای طراحی و ساخت ساختارهای نوین مهندسی داری نسبت استحکام به وزن بالا مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژگان: روش اجزای محدود، پوسته خرخاکی، ساختار میکروسکوپی، خواص مکانیکی، توزیع تنش -
صفحات 191-198این مقاله به ارائه ی تخمین گر ورودی نامعلوم با فرض عدم تامین شرط تطابق تخمین گر می پردازد. از نتایج روش پیشنهادی این مقاله می توان در مسائل تشخیص نقص با استفاده از بردار مانده استفاده کرد. مبنای روش جبران ورودی های نامعلوم (اغتشاش) غیرمنطبق با کمک یک مجموعه از پارامترهای (خروجی های) کمکی است. خروجی های کمکی با کمک انتگرال گیری های متوالی از خروجی های اندازه گیری شده و ورودی های معلوم سیستم بدست می آیند. بر مبنای خروجی های کمکی پیشنهادی، تخمین گر ورودی نامعلومی ارائه شده که قادر است تخمینی نمائی از خروجی های سیستم را بدست دهد. سپس، با استفاده از تفاضل بین خروجی ها و تخمین آن ها توسط تخمین گر پیشنهادی، بردار مانده ای برای استفاده در مسائل تشخیص نقص ایجاد می شود. بردار مانده بدست آمده مستقل از مقدار ورودی نامعلوم (اغتشاش) غیرمنطبق است و در عین حال حساسیت کمی نیز نسبت به نویز در اندازه گیری دارد. به منظور بررسی حساسیت بردار مانده به نقص، نقص در حسگرهای یک سیستم خطی مورد بررسی قرار گرفته و در مورد حساسیت بردار مانده به نقص حسگر بحث شده است. در انتها نیز کارایی روش پیشنهادی با شبیه سازی لغزنده ی افقی و پاندول معکوس نشان داده شده است و مقایسه ای با یک روش مشتق-محور صورت پذیرفته است.
کلیدواژگان: تخمین گر ورودی، نامعلوم، شرط تطابق تخمین گر، تولید مانده، تشخیص نقص، نقص حسگر
-
Pages 1-9Tumor induced angiogenesis is the bridge between benign and malignant tumor growth stages. In this process، growth and migration of endothelial cells build capillaries to supply the tumor with blood for its further growth. Regarding the importance of capillary formation and blood flow in angiogenesis، simulation of this phenomenon plays important role in tumor growth and cancer development studies. In this work، considering intracellular، cellular، and extracellular scales a mathematical model of tumor-induced angiogenesis is used to consider mechanical effects of extracellular matrix on growth and migration of endothelial cells. These effects are matrix density and its fiber length. In this study، to model cellular dynamics، a discrete lattice based Monte Carlo method is used. Results show that migration of endothelial cells and development of capillaries are possible in a specified range of matrix density and matrix fiber length. Based on the results، medium matrix densities and low fiber length provide a suitable environment for capillaries growth and development. The model is a promising tool for modeling tumor induced angiogenesis and is a base for development of models for loop formation and blood flow in capillaries around tumor.Keywords: Angiogenesis, Multi, scale Modeling, Tumor, Cellular Pott's Model
-
Pages 10-16Gears are widely used to transmit power between two parallel shafts. Study on the lubricant film which is formed between the engaged teeth of pinion and gear is of high importance in predicting the performance of the power transmission system as well as surface failure and wear. Gear surfaces in comparison to rolling element bearings have a higher surface roughness and thus considering the surface roughness is important in gear analysis. In this research، the performance of a pinion-gear system operating under mixed-elastohydrodynamic lubrication is being investigated using load-sharing concept. The contacting asperities might experience elastic، elasto-plastic or fully plastic contact. The engagement of pinion and gear for each point along the line of action is replaced with contact of two cylinders. The radii of these cylinders as well as the exerted load vary along the line of action. Using load-sharing concept، the proposed model can predict the lubricant film thickness، friction coefficient، and portion of the total load that is carried by asperities as well as lubricant film. The predicted results are verified by comparison to other available methods which are published in the literature.Keywords: Spur gear, Load, sharing concept, Film parameter, Friction coefficient
-
Pages 17-26
Lipid solutes in blood such as Low-Density Lipoproteins (LDLs) are the major cause of most cardiovascular diseases. Increase of fatty materials in the blood flow endanger personal healthiness and enhance possibility of cardio and cerebrovascular infarctions. In order to provide nutritional blood for different tissues، heart sends pulsatile flow with high pressure to the circulatory system such that LDL particles spread over the entire body. Contraction and expansion of the heart create pulsatile flow that affect blood hemodynamics and LDL mass transfer in vessels. In this paper، effects of the pulsatile flow on LDL mass transport in a multilayered artery with atherosclerotic plaques are investigated numerically. In order to apply pulsatile flow in the artery، a set of specific-person flow and pressure pulses، which are resulted from the ultrasound method، are employed directly. Results indicate that pulsatile flow increases LDL concentration both on the luminal surface and across arterial layers and produces interesting periodic concentration patterns in these regions. Moreover، pulsatile effect intensifies remarkable reversal flow right at post-stenotic regions of plaques locations، where the flow is recirculated naturally، and lowers LDL accumulation.
Keywords: Pulsatile Flow, Low, Density Lipoprotein, Multilayered Artery, Atherosclerotic Plaques -
Pages 27-34Because of the low Reynolds numbers in microchannels، using of micromixers to improve the flow mixing is essential. Therefore، in this study mixing in nine different micromixer geometries، such as: simple T-shaped micromixer، micromixer with rectangular or parallelogram ribs on the walls of the mixing channel، T-shaped micromixer with two additional parallel or perpendicular inlet channels، micromixer with circular or triangular barriers in the middle of the mixing channel، rhombus micromixer with thick or thin edges، has been investigated. Sinusoidal oscillatory velocity with a phase difference of 180 degrees relative to each other has been applied to channels inlet. The governing equations have been solved numerically using the finite volume method. For all geometries time variation of mixing degree at microchannel outlet and the variation of mixing degree along the channel length have been computed. Results show that for micromixers، which divide the flow to several layers such as rhombus micromixers، mixing degree is high and the micromixers with ribs on the walls have lower mixing degrees. Also، there is an optimum frequency at constant average velocity in which the mixing degree has its highest value.Keywords: Active Micromixer, Passive Micromixer, Oscillatory Velocity, Mixing Degree
-
Pages 35-42In this research crack size and location in pipes under fluid pressure will be detected using pipe’s natural frequencies by neural network. Neural network used in this research is multi-layer perceptron. Comparing different inputs، appropriate inputs are selected. Pipes contain water. Steel and aluminum pipes were used in this research. Pressure condition of the pipes is: 1) without water 2) water with zero pressure 3) water with 0. 498 MPa 4) water with 0. 981 MPa. Crack size range from 0. 19043 to 0. 6346. Crack location range from 0. 199 to 0. 403. Many researches have been done about crack detection based on natural frequencies of structures by neural network. However، as far as authors know، no work has been done for crack detection in pipes containing pressurized water. Also in this paper two structures with different materials have been used for neural network training and testing which is another innovation of this research. Comparison of the results of this method with analytic methods shows that the proposed method is always more accurate in detecting crack size but is not always better in estimating crack location.Keywords: Crack Detection, Artificial Neural Network, Pipes, Natural Frequencies
-
Pages 43-51
This paper investigated experimentally and numerically the effect of nanoclay on ballistic impact behavior of GLARE. The prepared GlARE is made of two Aluminum 2024 facing sheets and E glass/ epoxy/nanoclay as nano composite core. Nano composite section has been composed of undirectional E glass 409 g/m2، resin CY 219، hardner HY 5161 and nanoclay closite 30B dispersed into the epoxy system in a 0%، 4%، 7% and 10% ratio in weight with respect to the matrix. All panels fabricated using laid-up method in fiber weight fraction of 60%. Ballistic tests were conducted using Gas gun at the velocity of 205 and 225 m/s. The results of the ballistic impact experiments show that the amount of Specific energy absorption variations in 4% of nanoclay content is insignificant. However، in nanoclay contents of 7% and 10%، the Specific energy absorption increases. In other words، it be concluded that nanoclay has positive effect on higher percentage on the ballistic impact. The 3D finite element (FE) code، LS-DYNA، is used to model and validate the experimentally obtained results. A noticeable correlation was found between experimental and numerical results.
Keywords: ballistic, nano fiber metal laminate, high velocity, GLARE -
Pages 52-60Analytical and finite element models predict the elastic modulus of CNT-polymer nanocomposites greater than experimental results. This paper presents a theoretical full continuum model to define the upper and lower thresholds with small variations for elastic modulus in polymer nanocomposites، which the experimental results always place between these thresholds. For this purpose، the governing elasticity equations in polar coordinates have been solved for nanocomposite representative volume element (RVE) with shear-lag model by assuming perfect bond condition between CNT and matrix. In addition، the nanocomposite elastic modulus in perfect bond and debonding conditions between nanotube and matrix is calculated using finite element method in ANSYS software which confirms the accuracy of theoretical results. Also the obtained analytical and FEM results are compared with available experimental results، which indicates that the value of experimental results is always between the upper and lower thresholds of analytical and FEM results. finally by surveying the axial and von-mises stress in the matrix region، the new way for defining the elastic modulus of new nanocomposites with analytical method is proposed here which reduce the cost of experimental research.Keywords: Elastic modulus, Nanocomposite, Shear, lag model, Finite element model, Carbon nanotube
-
Pages 61-67In this study، numerical solution of non-Fourier heat conduction is discussed by a fractional single phase lag model in an inhomogeneous hollow cylinder made of a functionally graded material. For this purpose، all material properties of the media are assumed to vary continuously according to a power-law formulation except the phase lag and fractional order considered as constants. It is assumed that the cylinder is one-dimensional، symmetric and without any heat source. The governing equation has been solved numerically in a try and error algorithm to find the phase lag and the fractional order using an implicit numerical method. In order to validate the results، the numerical solutions of the fractional single phase lag model and the dual phase lag model are compared to the results of semi-analytical dual-phase lag. In the following the influence of non-homogeneity parameters is studied on the maximum transient temperature and thermal wave transmission speed. The temperature distribution is investigated from wave creation instance to steady state thermal distribution. Finally، the effect of different time delays and fraction orders on the temperature distribution is investigated.Keywords: Heat conduction, non, Fourier model, fractional single phase lag, Double phase lag, Functionally graded material
-
Pages 68-76In this paper the goal is to identify the parameters of the Lorenz chaotic system، based on synchronization of identical systems using fractional calculus. The method which is used for synchronization is come from Lyapunov stability theorem and then by using fractional dynamics، control laws are improved. To this end، a Lyapunov function is presented and based on the Lyapunov stability theory and asymptotic stability criteria، some adaptation laws to estimate unknown parameters of the system are proposed. The introduced method is applied to the Lorenz chaotic system and since the goal is identification، all the parameters of the system are taken unknown. Using invariant set theory، it is proved that the parameter estimation errors converge to zero. Then the results of numerical simulations are shown and discussed and it is observed that fractional calculus has an essential effect on reducing fluctuations and settling time of the parameters convergence. At the end، the stability of the system by using fractional adaptation law is discussed. It is shown that the asymptotic stability of the synchronization error dynamics is proved using the fractional adaptation law، and this is confirmed through simulation.Keywords: Identical Synchronization, Parameter Identification, Fractional Calculus, Dynamics, Adaptive Control, Model Reference Control
-
Pages 77-84In this paper، the nonlinear behavior، instability and bifurcation phenomena in the response of a cylindrical shallow shell under lateral white noise excitation are studied. The structure interacts with a general non aging viscous medium that can be modeled by relaxation or creep kernels. Using the powerful FPK equation and some practical and logical simplifications، an exact solution for such complex system including nonlinearity، viscoelasticity and randomness is obtained. Since all statistical properties of response such as mean، variance، statistical moments، central moments، etc. can be obtained from the probability density function، the behavior of this function including the number and sign of its roots and their effects on the stability، bifurcation phenomenon and the type of bifurcation is investigated and studied. In this process، using some non dimensional quantities، the governing equation and the probability density function are rearranged such that the results of simulations can be used for a broad band of cylindrical shallow shells. Finally، using some examples، the variations of the non dimensional quantities on the whole behavior، stability and bifurcation type of response are studied.Keywords: Shallow Shell, Non aging Viscoelastic medium, Bifurcation, White Noise Excitation, FPK Equationý
-
Pages 85-93
Throttling process through expansion valves causes a considerable amount of exergy loss so that reducing this loss improves the performance of compressed refrigeration cycle considerably. In the present work، the effect of using an ejector on the performance of a cascade refrigeration cycle is evaluated. It is concluded that the using ejector and selecting R134a as the high temperature circuit refrigerant cause the COP and second law efficiency to increase by approximately 6. 5 percent as compared to the conventional cascade cycle with the same cooling capacity. In addition، several refrigerants including R717، R290، R134a، and R123 are examined to reveal the effect of refrigerant type in the high temperature circuit on the cycle performance. It is also found that، at a temperature of more than 255. 4 K، for the evaporator of high temperature circuit، the refrigerant combination of R744-R123 results in a better performance as compared to the other combinations. Finally، the cycle performance is optimized with respect to the temperatures of low temperature evaporator، high temperature evaporator، and the ambient from the view points of both the first and second laws of thermodynamics. It is concluded that the COP and the second law efficiency are the highest when R123 is used as the refrigerant at the high temperature circuit.
Keywords: Ejector, cascade refrigeration cycle, COP, Second law efficiency -
Pages 94-102This study is an experimental investigation of two-phase water-air flow in hilly-terrain duct.The inclination angles for hill and valley configuration is ±7.5o. Review of the related literature showstheir results are limited to slug regime only. In the present study, flow regime map and pressure traces are investigated. This study reveals that the possible slug flow behavior categories exist along a valley and hill configuration are four and two, respectively. In an attempt to relate the qualitative flow behavior at a valley and hill to the flow pattern maps of upstream and downstream, this qualitative classification is superimposed on flow pattern maps where obtained independently for the upstream and downstream sections. The results show, flow has different behavior in hill in compare to valley at relatively low gas flow rates. However, at higher gas velocity, difference between hill and valley behavior decreases.It can be concluded, that the effect of hill and valley behavior are similar on flow regime at relatively high gas flow rates.Keywords: Two, phase flow, Flow pattern, Slug flow, Hill, valley configuration
-
Pages 103-108In this paper, the influence of nanoclay Closite 30B on the tensile and the bending properties of 2D woven E- Glass/Epoxy laminated composite have been investigated experimentally. The glass/epoxy/nanoclay laminate have 12 layers and 60% fiber volume fractionis is manufactured by VRTM method. Fibers have a plain-weave configuration with density of 200 gr/m2, while the nano-epoxy resin system is made of diglycidyl ether of bisphenol A (epon 828) resin with jeffamine D400 as the curing agent and an organically modified MMT in a platelet form, namely Closite 30B. The nanoclay is dispersed into the epoxy system in a 0%, 3%, 5%, 7% and 7% ratio in weight with respect to the nano-matrix. The results have shown that Maximum to increase in the tensile and the bending properties are in 3% and 10% nanoclay content. The maximum to increase in the tensile strength, the failure strain and toughness are 13%, 7% and 27% respectively in 7% nanoclay content and in the modulus is 9% in 3% nanoclay content. Moreover, the maximum to increase in the flexural strength is 11% in 3% nanoclay content and in flexural modulus is 48% in 5% nanoclay content.Keywords: Polymer, matrix nanocomposites, Tensile properties, Bending Properties, Mechanical properties, Nanoclay
-
Pages 109-116Heat transfer of Alumina/water nanofluids in a uniform-temperature porous pipe has been investigated in a wide range of Reynolds number, i.e. 700
In this paper a heuristic method, called Moving Window K-Nearest Neighbors (MW-KNN), for detecting QRS complexes was developed. To achieve this, a new simple 2-D geometrical feature space (feature space dimension was equal to 2) was extracted from the original electrocardiogram (ECG) signal. In this method, a sliding window was moved sample-by-sample on the preprocessed ECG signal. During each forward sliding, an artificial image was generated from the excerpted segment allocated in the window. Each image estimated by a 300×300 pixels matrix. Then, a pictorial-geometrical feature extraction technique based on curve-length was applied to each image for establishment of an appropriate feature space. Afterwards the K-Nearest Neighbors (KNN) Classification method was designed and implemented to the ECG signal. The proposed methods were applied to DAY general hospital high resolution holter data. For detection of QRS complex the average values of sensitivity Se = 99.93% and positive predictivity P+ = 99.88% were obtained.
In this paper, exact closed-form solutions in explicit forms are presented to investigate small scale effects on the transverse vibration behavior of Lévy-type rectangular nanoplates based on the Reddy’s nonlocal third-order shear deformation plate theory. Two other edges may be restrained by different combinations of free, simply supported, or clamped boundary conditions. Hamilton’s principle is used to derive the nonlocal equations of motion and natural boundary conditions of the nanoplate. Two comparison studies with analytical and numerical techniques reported in literature are carried out to demonstrate the high accuracy of the present new formulation. Comprehensive benchmark results with considering the small scale effects on frequency ratios and non-dimensional fundamental natural frequencies of rectangular nanoplates with different combinations of boundary conditions are tabulated for various values of nonlocal parameters, aspect ratios and thickness to length ratios. Due to the inherent features of the present exact closed-form solution, the present findings will be a useful benchmark for evaluating the accuracy of other analytical and numerical methods, which will be developed by researchers in the future. Also, the present study may be useful for static and dynamic analysis of thicker nano scale plate-like structures, multi-layer graphene and graphite as composite or sandwich structures.
In this paper, for the free vibration analysis of bilayer graphenes with interlayer shear effect the sandwich beam model is introduced. Because of the similarity between the bilayer graphene and the sandwich structures, in which at the top and the bottom of the bilayer graphene there is a single layer graphene and between them there is Vander walls bindings, the bilayer graphene is modeled as a sandwich beam and its free vibration is investigated for free-clamp end condition. To obtain the governing equations, each graphene layer is modeled based on the Euler-Bernoulli theory and in-plane displacements are also considered in addition to the transverse displacement. It is also assumed that the graphene layers do not have relative displacement during vibration. The effect of the Vander walls bindings is introduced in the governing equations as the shear modulus. The results obtained by the sandwich beam model, presented in this paper for the first time, include the first five natural frequencies of the bilayer graphenes with 7 to 20 nanometer lengths. These results are validated by the molecular dynamic and the Multi-Beam-Shear model results.
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.