@article { author = {Mohammadpour, Moein and Baqeri Kazazi, Shirin and Safarpour, P. and Gavagsaz Ghoachani, R. and Zandi, M.}, title = {Enhancing the performance of Bi-stable Energy Harvester using Chaos control}, journal = {Journal of Solid and Fluid Mechanics}, volume = {11}, number = {2}, pages = {1-14}, year = {2021}, publisher = {Shahrood University of Technology}, issn = {2251-9475}, eissn = {2251-9483}, doi = {10.22044/jsfm.2021.2166}, abstract = {Chaotic behavior in bi-stable energy harvesters severely reduces the harvested energy. Besides reducing the energy extracted, this behavior makes the interface circuits' design and production complicated and costly. In this study, chaos control in bi-stable energy harvesters has been investigated. A controller with delayed feedback control has been added to the bi-stable energy harvester to eliminate chaos. Then, the stability range of the control gain is calculated by using the Poincare section. Also, the effect of the main harvesting parameters on the control system stability has been studied. The controlled bi-stable energy harvester's numerical simulation response shows that chaotic behavior is well converted to periodic behavior by the controller. The energy balance diagram shows that the controlled harvester can recover the consumed energy in the actuator in a relatively short time. A bi-stable energy harvester with a chaotic controller has improved in energy and output power compared to a bi-stable harvester without a controller. Changing the control gain, the cross-time in which the harvested energy of the controlled harvester passes the harvested energy by the uncontrolled one is optimized to its minimum possible amount.}, keywords = {Energy harvesting,Bi-stable Energy Harvester,Chaos Control,Energy Balance}, title_fa = {بهبود کارآیی برداشت‌کننده انرژی دوپایا به کمک کنترل آشوب}, abstract_fa = {رفتار آشوبناک در برداشت‌کننده‌های انرژی دوپایا باعث کاهش شدید انرژی برداشت‌شده می‌شود. علاوه بر کاهش انرژی برداشت‌شده، وجود این رفتار سبب می‌شود تا طراحی مدارهای واسط، پیچیده و پرهزینه شود. در این پژوهش، کنترل آشوب در برداشت‌کننده‌های انرژی دوپایا مورد بررسی قرار گرفته‌است. یک کنترل‌کننده، با کنترل بازخورد دارای تاخیر، برای از بین بردن آشوب به برداشت‌کننده انرژی دوپایا اضافه شده‌ است. سپس، محدوده پایداری بهره کنترل به کمک نگاشت پوآنکاره محاسبه شده‌ است. هم‌چنین، اثر پارامترهای اصلی برداشت‌کننده بر پایداری سامانه کنترل مطالعه شده است. پاسخ شبیه‌سازی عددی برداشت‌کننده انرژی دوپایای کنترل‌شده، نشان می‌دهد که رفتار آشوبناک ‌‌‌‌به‌خوبی توسط کنترل‌کننده به رفتار تناوبی تبدیل می‌شود. نمودار توازن انرژی نشان می‌دهد که انرژی صرف شده جهت کنترل برداشت‌کننده در مدت کوتاهی بازیابی می‌شود. برداشت‌کننده انرژی دوپایا با کنترل‌کننده آشوب، از نظر انرژی و توان خروجی، نسبت به برداشت‌کننده دوپایا بدون کنترل‌کننده، به طور قابل ملاحظه‌ای بهبود یافته است. توسط تغییر در بهره کنترلی، مدت زمان عبور انرژی تولیدی برداشت‌کننده با کنترل‌کننده از برداشت‌کننده بدون کنترل‌کننده به کمترین میزان خود رسید.}, keywords_fa = {برداشت انرژی,برداشت‌کننده انرژی دوپایا,کنترل آشوب,توازن انرژی}, url = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2166.html}, eprint = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2166_07440803bdb090f9a31785c34ce21625.pdf} } @article { author = {Tavakkoli, F. and Ghajar, R.}, title = {Coupling of Dafalias-Popov’s Two-Surface Plasticity with Notch Stress-Strain Estimation Methods in Plane Stress Problems under Monotonic Uniaxial Loading}, journal = {Journal of Solid and Fluid Mechanics}, volume = {11}, number = {2}, pages = {15-24}, year = {2021}, publisher = {Shahrood University of Technology}, issn = {2251-9475}, eissn = {2251-9483}, doi = {10.22044/jsfm.2021.2167}, abstract = {In most mechanical parts, geometrical discontinuities or notches exist. Usually the material response in these discontinuities is elastoplastic. Because of complexity and time consuming of plastic analysis, researchers have proposed estimation methods based on the linear elastic behavior. In this paper, a new estimation method, based on Dafalias-Popov’s two surface plasticity model, is proposed which is coupled with incremental Neuber’s rule and incremental equivalent strain energy density methods. Although the method has simple equations, but Dafalias-Popov’s plasticity model has complexities and challenges, like bounding line effect on the model prediction and shape parameter determination. To verify the model and evaluating the challenges, a plate with elliptical and traction free hole under remote monotonic uniaxial load is considered. Plane stress condition is assumed and elastoplastic behavior is of Ramberg-Osgood type. Results show that the bounding line effect can be neglected, in most engineering problem which strain range is less that 20 percent. It is shown that the shape parameter has optimum value in certain range. Results show that accuracy of the model in stress-strain prediction is in acceptable range}, keywords = {Stress-Plastic Strain,Notch,Dafalias-Popov,Incremental Neuber,Incremental Equivalent Strain Energy Density}, title_fa = {کوپل مدل پلاستیسیته دوسطحی دافالیاس-پوپوف با روش‌های تخمینی تنش-کرنش ریشه ناچ در مسائل تنش-صفحه‌ای تحت بار تک‌محوره یک‌سویه}, abstract_fa = {در اکثر قطعات مکانیکی، ناپیوستگی هندسی یا ناچ وجود دارد. معمولا پاسخ ماده در اطراف این ناپیوستگی‌ها الاستوپلاستیک است. چون تحلیل‌های پلاستیسیته پیچیده و زمان‌بر هستند، محققین، روش‌های تخمینی بر اساس رفتار الاستیک خطی ماده پیشنهاد داده‌اند. در این مقاله، روش تخمینی جدیدی برپایه کوپل‌کردن مدل پلاستیسیته دوسطحی دافالیاس-پوپوف، با روش‌های نیوبر نموی و چگالی انرژی کرنشی معادل نموی، ارائه می‌شود. اگرچه روش جدید معادلات ساده‌ای دارد، اما مدل پلاستیسیته دافالیاس-پوپوف دارای چالش‌ها و پیچیدگی‌هایی است. نحوه‌ی تعیین پارامتر شکل و اثر خط مرزی بر پیش‌بینی مدل، از جمله این چالش‌هاست. به منظور بررسی صحت مدل پیشنهادی و هم‌چنین بررسی چالش‌ها، یک ورق با سوراخ بیضی‌شکل، تحت کشش تک‌محوره یک‌سویه، مورد مطالعه قرار می‌گیرد. فرض شده‌است که مساله تنش‌صفحه‌ای و سوراخ عاری از تنش بوده و رفتار الاستوپلاستیک ورق با معادله رامبرگ-آزگود بیان می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که در عمده مسائل مهندسی، که در آن‌ها محدوده کرنش کمتر از 20 درصد است، می‌توان از اثر خط مرزی بر پیش‌بینی مدل دافالیاس-پوپوف صرفنظر کرد. هم‌چنین نشان‌داده شده است که پارامتر شکل در یک بازه خاص، مقدار بهینه دارد. نتایج نشان می‌دهد که دقت روش پیشنهادی در تخمین تنش-کرنش، قابل قبول می‌باشد.}, keywords_fa = {تنش-کرنش پلاستیک,ناچ,دافالیاس-پوپوف,نیوبر نموی,چگالی انرژی کرنشی معادل نموی}, url = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2167.html}, eprint = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2167_b91eabe082585108f90928c0a679bad7.pdf} } @article { author = {Khoshnood, Abdol M. and Aminzadeh, A. and Hasani, M. and Nikpey, P.}, title = {Dynamic Modeling and Controller Design for a Space Vehicle with Fuel Sloshing}, journal = {Journal of Solid and Fluid Mechanics}, volume = {11}, number = {2}, pages = {25-40}, year = {2021}, publisher = {Shahrood University of Technology}, issn = {2251-9475}, eissn = {2251-9483}, doi = {10.22044/jsfm.2021.2168}, abstract = {This paper is dedicated to modeling of fuel sloshing dynamics and its effect on the stability and control of the space vehicle. Sloshing due to the liquid movement in the fuel tank of a space vehicle's propulsion system can be effective on the vehicle’s control and stability. Force and moment interaction between fuel sloshing and space vehicle’s control system will be appeared as a feedback in the control system. Analyzing of a rigid body's equations of motion is simpler in comparison with a fluid dynamics equations which can be led to reduction in computational efforts. Consequently, it is possible to apply a mechanical model instead. So in this paper fuel sloshing is modelled as a linear mechanical system to investigate its effect on the stability and control of the vehicle. For this purpose, two mechanical models, mass-spring and pendulum systems, are applied to model dynamics of a space vehicle with fuel sloshing and each system’s parameters are evaluated for simulation of dominant sloshing modes. Nonlinear dynamic equations of both systems are simplified and linearized in MAPLE and then an LQR controller is applied for the state space equations of the systems in MATLAB. Finally time response of states and control inputs demonstrate the stability of the system.}, keywords = {Fuel sloshing,space vehicle,pendulum system,mass-spring system,LQR}, title_fa = {مدل‌سازی دینامیکی و طراحی کنترل وضعیت یک فضاپیما در حضور تلاطم}, abstract_fa = {این مقاله به مدل‌سازی دینامیک تلاطم سوخت داخل مخزن فضاپیما و تأثیر آن بر کنترل فضاپیما پرداخته است. تلاطم ناشی از حرکت سوخت موجود در مخزن سیستم پیشران فضاپیما بر کنترل و پایداری آن بسیار تأثیرگذار است. این تأثیر که از تداخل نیرویی و گشتاوری تلاطم با سیستم کنترل فضاپیما ناشی می‌شود، به‌صورت فیدبکی در سیستم کنترل ظاهر خواهد شد. با توجه به‌سادگی تحلیل معادلات حرکت یک جرم متمرکز و جسم صلب نسبت به معادلات دینامیک سیال و به دنبال آن کاهش یافتن حجم محاسبات، می‌توان دینامیک تلاطم سوخت را با یک مدل مکانیکی جایگزین نمود؛ بنابراین در این پژوهش برای بررسی اثر دینامیک تلاطم سوخت مایع بر کنترل و پایداری فضاپیما، تلاطم سوخت به‌صورت یک سیستم مکانیکی خطی مدل‌سازی شده است. بدین منظور دو مدل جرم‌-فنر و پاندول برای مدل‌سازی دینامیک تلاطم موردبررسی قرار گرفته و پارامترهای هریک نیز برای شبیه‌سازی مدهای غالب تلاطم محاسبه گردیده است. به ازای هر دو مدل جرم‌-‌فنر و پاندول، معادلات دینامیک سیستم خطی سازی شده و سپس با قرار دادن مقادیر پارامترهای فیزیکی هرکدام از سیستم‌ها و در نظر گرفتن متغیرهای حالت و کنترل، معادلات سیستم به فرم فضای حالت استخراج شده و درنهایت کنترل‌کننده بهینه خطی بر روی آن اعمال گردید. نتایج پاسخ زمانی متغیرهای حالت در هر دو مدل و همچنین متغیرهای کنترلی نشان از پایداری سیستم و کاهش اثر تلاطم در وضعیت ماهواره دارد.}, keywords_fa = {تلاطم سوخت,فضاپیما,مدل جرم و فنر,مدل پاندول,کنترلر LQR}, url = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2168.html}, eprint = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2168_e9ee56a66c4272dad54bfe59f162db71.pdf} } @article { author = {Sharifnia, M. and Ahmadi, H.}, title = {Fractional-order super-twisting nonsingular terminal sliding mode control of 2-DOF robotics manipulators}, journal = {Journal of Solid and Fluid Mechanics}, volume = {11}, number = {2}, pages = {41-56}, year = {2021}, publisher = {Shahrood University of Technology}, issn = {2251-9475}, eissn = {2251-9483}, doi = {10.22044/jsfm.2021.2169}, abstract = {In this study, a super-twisting algorithm, using the sliding surface as a fractional-order non-singular terminal sliding mode (NTSM), is presented. In robust control, one of the important problem is the reduction of system error and reduce the chattering. One of the most common applications of sliding mode controllers is about the reduction of chattering. Also, utilizing the fractional calculus in controller design brings more accuracy and reduces system errors. Utilizing a higher-order sliding mode controller using the super-twisting algorithm and the fractional-order non-single terminal sliding mode for the two-link serial robot is the novelty of the presented research. The design of the suggested controller is such that it is independent of the robotic manipulators model and is based on the system errors. Stability analysis of the close-loop system has performed using Lyapunov's method. The simulation results show high accuracy, fast convergence, and high robustness of the proposed fractional-order super-twisting nonsingular terminal sliding mode control.}, keywords = {Robotics manipulator,Higher-order sliding mode,Super-twisting algorithm,Fractional calculus,Non-singular Terminal Sliding Mode Control}, title_fa = {کنترل‌کننده ترمینال غیر منفرد مودلغزشی مرتبه کسری با استفاده از الگوریتم سوپرتوئیستینگ برای ربات دو درجه آزادی}, abstract_fa = {در این تحقیق، الگوریتم سوپرتوئیستینگ به همراه تعریف سطح لغزش به صورت ترمینال غیر منفرد مودلغزشی با استفاده از حسابان مرتبه کسری ، ارائه شده است. در کنترل به روش مقاوم در ربات‌ها، یکی از مسائل مورد بررسی کاهش خطای سیستم و همچنین کاهش پدیده چترینگ می‌باشد. یکی از کاربردهای کنترل‌کننده مود لغزشی مرتبه بالاتر کاهش چترینگ است. همچنین استفاده از حسابان کسری در طراحی کنترل‌کننده دقت بیشتری را به ارمغان می‌آورد و باعث کاهش خطا در سیستم می‌شود. نوآوری کار حاضر، استفاده از کنترل‌کننده مودلغزشی مرتبه بالاتر با استفاده از الگوریتم سوپرتوئیستینگ و ترمینال غیر منفرد مود لغزشی مرتبه کسری برای ربات سری دو لینکی می‌باشد. طراحی کنترل‌کننده مورداستفاده به گونه ایست که مستقل از مدل ربات بوده و بر اساس خطای سیستم، کنترل‌کننده شکل گرفته است. تجزیه ‌و تحلیل پایداری سیستم حلقه بسته با استفاده از روش لیاپانوف انجام‌شده است. نتیجه طراحی صورت گرفته از دقت بالا و همگرایی سریع و مقاوم بودن مناسبی برخوردار است.}, keywords_fa = {ربات,مودلغزشی مرتبه بالاتر,الگوریتم سوپرتوئیستینگ,حسابان کسری,کنترل مودلغزشی ترمینال غیر منفرد}, url = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2169.html}, eprint = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2169_09a73a4b0e2d07d2d171d5109d3cc322.pdf} } @article { author = {Fathi-Asgarabad, E. and Hashemi, Seyyed H.}, title = {Experimental study of low velocity impact effect on fracture energy of API X65 steel using drop weight tear test}, journal = {Journal of Solid and Fluid Mechanics}, volume = {11}, number = {2}, pages = {57-71}, year = {2021}, publisher = {Shahrood University of Technology}, issn = {2251-9475}, eissn = {2251-9483}, doi = {10.22044/jsfm.2021.2170}, abstract = {The purpose of this research is to investigate low velocity impact effect on fracture energy of DWTT specimen made of API X65 steel. As in some cases due to sudden impact (pre Loading) and permanent deformation, fracture energy of steel may be changed, the investigation of this study is important. Test specimen is API X65 steel of single edge notch type with Chevron notch with a depth of 5.1 mm which is cut from a spiral seam welded steel pipe with an outside diameter of 1219mm and wall thickness of 14.3mm. This steel is widely used in oil and gas industery in the world. The experiments were performed on 21 specimens. In the first stage, the drop height of the hammer was low so that the specimens did not fail and only the area adjacent to the crack tip entered the plastic zone. Subsequently, the samples were fractured by applying a second impact from a standard height of 2 meters. By analyzing experimental data, the fracture energy for each sample was calculated and compared with each other. By plotting the fracture energy in terms of the initial impact energy, it was observed that by increasing the initial impact energy in the sample, its fracture energy decreased. Finally, a linear relationship with acceptable accuracy for this energy drop was proposed, which showed a direct relationship between the fracture energy and the initial impact energy.}, keywords = {Drop Weight Tear Test,API X65 steel,Low Velocity Impact,Absorbtion Energy,Chevron Notch}, title_fa = {بررسی اثر ضربه کم سرعت بر انرژی شکست نمونه آزمایش ضربه سقوطی با شیار ماشین‌کاری شده در فولاد API X65}, abstract_fa = {یکی از اهداف مهم در آزمایش ضربه سقوطی بدست آوردن مقدار انرژی شکست به منظور ارزیابی بهتر خواص دینامیکی ماده آزمایش شده می‌باشد. هدف از تحقیق حاضر بررسی اثر ضربه کم سرعت بر انرژی شکست نمونه آزمایش ضربه سقوطی از جنس API X65 است. از آنجایی که ممکن است در مواردی در اثر ضربه ناگهانی و ایجاد تغییر شکل دائم انرژی شکست فولاد تحت تأثیر قرار گیرد، بررسی این موضوع اهمیت دارد. نمونه بررسی شده در این آزمایش فولاد API X65 از نوع شیاردار لبه‌ای با شیار شورن به عمق 1/5 میلی‌متر می-باشد که از بدنه لوله فولادی با درز جوش مارپیچ با قطر خارجی 1219 میلی‌متر و ضخامت دیواره 3/14 میلی‌متر جدا شدند. این فولاد در صنعت نفت و گاز در دنیا کاربرد وسیعی دارد. آزمایش انجام شده بر روی 21 نمونه صورت پذیرفت. در مرحله اول ارتفاع سقوط چکش طوری در نظر گرفته شد که نمونه‌ها دچار شکست نشده و فقط ناحیه مجاور نوک ترک وارد منطقه پلاستیک شود. در ادامه با اعمال ضربه دوم از ارتفاع استاندارد 2 متری نمونه‌ها تحت شکست قرار گرفتند. با تحلیل داده‌های آزمایشگاهی انرژی شکست برای هر نمونه محاسبه و با یکدیگر مقایسه شد. با ترسیم نمودار انرژی شکست بر حسب انرژی ضربه اولیه مشاهده شد با افزایش انرژی ضربه اولیه در نمونه، انرژی شکست آن کاهش می یابد. در انتها یک رابطه خطی با دقت قابل قبول برای این کاهش انرژی پیشنهاد شد که رابطه مستقیم بین انرژی شکست را با انرژی ضربه اولیه نشان می‌دهد.}, keywords_fa = {آزمایش ضربه سقوطی,فولاد API X65,ضربه کم سرعت,انرژی شکست,شیار شورن}, url = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2170.html}, eprint = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2170_370e1fcd630d135912e8a0476ea45542.pdf} } @article { author = {Shahveh, R. and Jafari, A.A. and Maghsoudpour, َA. and Mohammadzadeh, A.R.}, title = {Free nonlinear vibration analyzing of annular sector plate in contact with fluid}, journal = {Journal of Solid and Fluid Mechanics}, volume = {11}, number = {2}, pages = {73-86}, year = {2021}, publisher = {Shahrood University of Technology}, issn = {2251-9475}, eissn = {2251-9483}, doi = {10.22044/jsfm.2021.2171}, abstract = {In this study, the nonlinear vibration of the annular sector plate in contact with fluid is investigated. The displacements in polar coordinates are considered in terms of the first order shear deformation theory. The strains are determined based on Von-Karman relationships. By considering the kinetic and potential energies and the Hamilton principle, the governing equations of motion are determined. The governing equation of the oscillatory behavior of the fluid is obtained by solving Laplace equation and satisfying its boundary conditions. The shape modes are considered based on linear vibration modes. By using shape modes and Galerkin method, the governing equations have become nonlinear differential equations based on time. The nonlinear differential equations solved based on perturbation method and nonlinear natural frequency is determined. At the end, the numerical results are presented for a sample plate and the effect of parameters such as aspect ratio, sector angle, boundary conditions, fluid density and fluid height have been investigated. Also, the results obtained are verified with the current research (DQM method) and FEM, which shows good convergence.}, keywords = {Nonlinear Vibration,annular sector plate,in contact with fluid,Galerkin method}, title_fa = {تحلیل ارتعاش آزاد غیرخطی قطاع دایره ای توخالی در تماس با سیال}, abstract_fa = {در این پژوهش رفتار ارتعاش غیرخطی قطاع دایروی در تماس با سیال بررسی شده است.ابتدا جابه جایی ها در مختصات قطبی برحسب تئوری تغییر شکلبرشی مرتبه اول در نظر گرفته شده است.کرنش ها بر اساس روابط غیرخطی فون کارمن تعیین شده است.سپس با درنظرگرفتن انرژی های جنبشی و پتانسیلو استفاده از اصل همیلتون معادلات حاکم بر حرکت تعیین شده است.فشار دینامیکی وارد ازسیال بر قطاع با استفاده از حل معادله لاپلاس تابع پتانسیل سرعتسیال و برابری سرعت در سطح تماس سیال و قطاع بر حسب جابه جایی عمودی قطاع بدست آمده است. شکل مودهای فرضی براساس شکل مودهای ارتعاشخطی درنظر گرفته شده است.با استفاده از شکل مودهای فرضی وروش گالرکین معادلات حاکم به معادلات دیفرانسیل زمانی غیرخطی تبدیل شده است.معادلاتدیفرانسیلی غیر خطی براساس روش اختلالات حل شده و فرکانس طبیعی غیرخطی تعیین گردیده است.در انتها برای یک ورق قطاع نمونه نتایج عددی ارائهشده و اثر پارامترهایی چون نسبت ابعادی، زاویه قطاع،شرایط مرزی،چگالی سیال و ارتفاع سیال بررسی شده است . همچنین نتایج بدست آمده بدون درنظرگرفتن سیال با پژوهش های حاضر)روش DQM ( صحت سنجی شده است که همگرایی خوبی را نشان می دهد.}, keywords_fa = {ارتعاشات غیرخطی,قطاع دایره ای توخالی,درتماس با سیال,روش گالرکین}, url = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2171.html}, eprint = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2171_23fb09f13f2210d53f93281c88c31a72.pdf} } @article { author = {Mokhtari, M.A. and Imani, K. and Rostami, M.}, title = {Analysis of axial symmetric circular cylindrical shell vibrations using high-order theory to approximate transverse displacement by finite element}, journal = {Journal of Solid and Fluid Mechanics}, volume = {11}, number = {2}, pages = {87-97}, year = {2021}, publisher = {Shahrood University of Technology}, issn = {2251-9475}, eissn = {2251-9483}, doi = {10.22044/jsfm.2021.2172}, abstract = {In this study, vibration analysis of axial symmetric circular cylindrical shell has been investigated. The high-order theory is used to approximate the transverse displacement in this study. Hence, the transverse displacement based on the Fourier expansion is extended to three terms. Due to the symmetry of the cylindrical shell, only the axial mode has been investigated. The strain and kinetic energies are obtained for the circular cylindrical shell. The Hamiltonian principle was used to derive the equations of motion. The stiffness and mass matrices have been obtained by applying Galerkin method and finite element method. For this purpose, the linear shape function is used for all unknowns. In order to validate the research, comparing the axisymmetric frequencies of the results with previous studies has been used. Finally, the axisymmetric frequencies and axial mode shapes of the circular cylindrical shell for various boundary conditions are given, including simply support-simply support, clamped-clamped, clamped-simply support and clamped-free.}, keywords = {circular cylindrical shell,Analysis of vibration,High-order theory,Finite element}, title_fa = {تحلیل ارتعاشات پوسته استوانه‌ای دایروی متقارن محوری با استفاده از تئوری مرتبه بالا برای تقریب جابه‌جایی عرضی به وسیله المان‌محدود}, abstract_fa = {در این پژوهش به بررسی تحلیل ارتعاشات آزاد پوسته دایروی استوانه‌ای متقارن محوری پرداخته شده است. از تئوری مرتبه‌ بالا برای تقریب جابه‌جایی عرضی در این پژوهش استفاده‌ شده است. ازاین‌رو جابه‌ جایی عرضی بر مبنای بسط فوریه، تا سه جمله گسترش یافته ‌است. با توجه به متقارن محوری بودن پوسته استوانه، فقط مد محوری بررسی شده است. انرژی‌های کرنشی و جنبشی برای پوسته دایروی استوانه ای به‌دست ‌آمده‌ و برای استخراج معادلات از اصل همیلتون استفاده ‌شده است. با درنظر گرفتن روش گلرکین و استفاده از روش المان محدود، ماتریس‌های سختی و جرم به‌دست ‌آمده ‌است. برای این منظور از تابع شکل‌های خطی برای همه مجهولات استفاده شده و برای صحه گذاری پژوهش، از مقایسه فرکانس‌های مد محوری نتایج با پژوهش‌های پیشین استفاده شده است. در نهایت فرکانس‌های مد محوری و شکل مد‌های محوری برای پوسته دایروی استوانه‌ای برای شرایط تکیه گاهی مختلف از جمله ساده- ساده، گیردار- گیردار، ساده- گیردار و گیردار- آزاد آورده شده است.}, keywords_fa = {پوسته استوانه‌ای دایروی,تحلیل ارتعاشات,تئوری مرتبه بالا,المان محدود}, url = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2172.html}, eprint = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2172_84b8c46bb68006df2516ccc80439662f.pdf} } @article { author = {Mostafavi, V. and Soleymani, M. and Baghaee, M.}, title = {Active Vibration control and reduction of shear force of 5MW wind turbine with the help of gyroscope actuator}, journal = {Journal of Solid and Fluid Mechanics}, volume = {11}, number = {2}, pages = {99-118}, year = {2021}, publisher = {Shahrood University of Technology}, issn = {2251-9475}, eissn = {2251-9483}, doi = {10.22044/jsfm.2021.2173}, abstract = {One of the main concerns in renewable energy technologies, such as wind turbines, is the economic cost and cost savings associated with its construction. Reducing the vibrations of a turbine structure can attenuate the fatigue damage caused by wind loads led to reduction in material consumption and cost. Besides, if the force and flexural moment at the base of the structure is reduced, a smaller foundation can be used to install the wind turbine. All of these factors have a positive impact on lowering the cost of a wind turbine. In this study, application of gyroscopic stabilization to decrease the wind-induced vibrations in 5 mega Watt wind turbine is studied. A valid FAST model is employed for this purpose. Moreover, two versions of the gyroscopic actuator including a passive stabilizer and an active gyroscopic actuator has been proposed. Furthermore, a PID controller has been designed to control the active system. The effect of gyroscope actuator on vibration, shear force and bending moment caused by wind loads is studied via extensive simulations. It was shown that the proposed system can reduce the decease the tip vibration, base shear and base moment by 32 percent in active mode and 14 percent in passive mode. As a result enclosing circle of foundation reduces 5 meter.}, keywords = {Wind turbine,Gyroscope,Active Controller. Vibration Control & Shear force,bending moment}, title_fa = {کنترل فعال ارتعاشات و کاهش نیروی برشی توربین بادی 5 مگاواتی به‌وسیله عملگر ژیروسکوپ}, abstract_fa = {یکی از دغدغه‌های اساسی در فن‌آوری‌های انرژی تجدید پذیر مانند توربین بادی، هزینه‌های اقتصادی و صرفه جویی در هزینه‌های مرتبط با ساخت آن است. کاهش ارتعاشات سازه توربین بادی می‌تواند خستگی مکانیکی سازه ناشی از بارهای باد را کاهش داده و منجر به کاهش مواد مصرفی و هزینه شود. علاوه بر این اگر نیروی برشی و ممان خمشی در پایه سازه توربین کاهش یابد، می‌توان از فونداسیون با ابعاد کوچکتر و مصالح کمتر استفاده کرد. همه این عوامل تاثیر مثبت در کاهشی هزینه یک توربین بادی دارد. در این مطالعه یک ژیروسکوپ پایدارساز جهت کاهش ارتعاشات ناشی از باد در یک توربین 5 مگاواتی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این‌کار مدل معتبر فست مورد استفاده قرار گرفته است. علاوه‌بر‌ این از دو نسخه ژیروسکوپ استفاده شده است در حالت اول ژیروسکوپ بصورت غیرفعال نقش پایدار ساز داشته و در حالت دوم به عنوان عملگر فعال عمل می کند. همچنین یک کنترل کننده PID جهت کنترل سیستم فعال طراحی شده است. تاثیر عملگر ژیروسکوپ بر ارتعاشات، نیروی برشی و ممان خمشی ناشی از بارهای باد از طریق شبیه‌سازی مورد بررسی قرار گرفته است و نشان داده شده است که سیستم پیشنهادی در حالت فعال توانایی کاهش میزان ارتعاشات، نیروی برشی و ممان خمشی پایه توربین را در حدود 32 درصد و در حالت غیرفعال در حدود 14 درصد داراست.}, keywords_fa = {توربین‌بادی,ژیروسکوپ,کنترل کننده فعال,کنترل ارتعاش و نیروی برشی,گشتاور پایه}, url = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2173.html}, eprint = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2173_e9166a14d11cb2582dc5b84ea13f66b6.pdf} } @article { author = {Hajialyani, O. and Heshmati, M.}, title = {Analysis of fluid-structure interaction in a pipeline with symmetric and asymmetric branching conveying turbulent flow: A case study}, journal = {Journal of Solid and Fluid Mechanics}, volume = {11}, number = {2}, pages = {119-131}, year = {2021}, publisher = {Shahrood University of Technology}, issn = {2251-9475}, eissn = {2251-9483}, doi = {10.22044/jsfm.2021.2174}, abstract = {Fluid-structure intraction analysis of conveying fluid pipe is one of the important issues in the oil and gas industries. In this study, one of the process lines of Biston Petrochemical Company containing Paraffin fluid (about 90%) and Olefin (about 10%) with two different symmetric and asymmetric designs has been investigated. The investigations consist of two parts: expreiments and modeling. In the modeling section, the pipeline is first simulated in Ansys-Fluent software and the finite element results are entered into the software design section as a one-way coupling. The results of exprimental studies and finite element modelig showed that the root of vibration of this line is turbulence and oscillating pressure of the fluid on the wall of the pipe and with a combination of elastic and fixed constraints, the displacements of the pipeline can be controlled. A good agreement between the simulation and the practical results has been seen. The results also showed that the amplitude of vibration after including supports is reduced to 94% in the asymmetric branch pipeline and up to 86% in the symmetric design. Therefore, the support has a significant effect on the results.}, keywords = {pipe conveying fluid,Fluid-Structure Interaction,modeling,Finite element}, title_fa = {تحلیل اندرکنش سیال-سازه در خط لوله با انشعاب متقارن و غیرمتقارن حاوی جریان توربولانس: مطالعه موردی}, abstract_fa = {تحلیل اندرکنش سیال-سازه خط لوله حاوی سیال، یکی از مسائل قابل توجه در صنایع نفت و گاز می‌باشد. در این پژوهش، یکی از خطوط فرایندی شرکت پتروشیمی بیستون حاوی سیال پارافین (حدود 90 درصد) و الفین (حدود 10 درصد) با دو طرح متفاوت متقارن و غیر متقارن مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی‌ها شامل دو بخش عملی و مدلسازی می باشد. در بخش مدلسازی، ابتدا خط لوله در نرم افزار انسیس- فلوئنت شبیه‌سازی شده و نتایج اجزای محدود به صورت کوپل یکطرفه به بخش طراحی نرم افزار وارد می شود. نتایج بررسی‌های عملی و اجزای محدود نشان داد که علت اصلی ارتعاش این خط ناشی از اغتشاشات و فشار نوسانی از جانب سیال بر جداره لوله می‌باشد و با ترکیبی از قیدهای الاستیک و ثابت، می‌توان جابجایی خط لوله را کنترل کرد. همخوانی بسیار خوبی بین نتایج شبیه‌سازی و نتایج عملی وجود دارد. همچنین نتایج نشان داد که دامنه ارتعاش پس از اقدامات حمایتی مرکب، در خط لوله با انشعاب نامتقارن، تا 94 درصد، و در طرح متقارن تا 86 درصد کاهش دارد. بنابراین ساپورت‌گذاری مرکب، نتایج مطلوبی در پی خواهد داشت.}, keywords_fa = {لوله حاوی سیال,اندر کنش سیال- سازه,مدلسازی,اجزاء محدود}, url = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2174.html}, eprint = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2174_cc5a7d9b74057c4b52d3e2ff370d0c2a.pdf} } @article { author = {Khorram, A.}, title = {Investigation on the effect of laser cladding parameters on the geometrical characteristics and microhardness of 17-4 steel}, journal = {Journal of Solid and Fluid Mechanics}, volume = {11}, number = {2}, pages = {133-143}, year = {2021}, publisher = {Shahrood University of Technology}, issn = {2251-9475}, eissn = {2251-9483}, doi = {10.22044/jsfm.2021.2175}, abstract = {Laser cladding is one of the advanced surface modification techniques. In this process, a narrow layer of the material was deposited on the surface of the parts. In this research, laser cladding of 17-4 steel was performed by using 316L powder and 400 W pulsed Nd:YAG laser. Laser frequency, pulse width, and scanning speed were considered as the input variables. The geometry of the deposited beads (width, height, and clad angle), dilution ratio, and hardness were considered as the output responses. The effect of input variables on the output responses was investigated and the suitable parameters were selected for laser cladding. The results showed that by increasing the laser frequency and pulse width, the bead height and hardness decreased while the bead width, clad angle, and dilution ratio increased. By increasing the laser scanning speed, the bead height and hardness increased while the bead width, clad angle, and dilution ratio decreased. The laser frequency of 10 Hz, pulse width of 10 ms, and laser scanning speed of 5 mm/s were found to be the suitable parameters over the ranges investigated in this work. The average hardness value of the suitable sample was approximately 590 Hv, about 1.3 times the value of the substrate. The hardness value increased by increasing the distance from the substrate to the clad zone. The hardness value decreased near the clad-substrate interface. This can be attributed to a higher proportion of columnar grains formed near the clad-substrate interface.}, keywords = {Laser Cladding,17-4 Steel,316L Powder,Geometrical characteristics,Microhardness}, title_fa = {بررسی تاثیر پارامترهای فرآیند پوشش‌دهی با لیزر روی مشخصه‌های هندسی و سختی فولاد 4-17}, abstract_fa = {پوشش‌دهی با لیزر یکی از روش‌های اصلاح سطح پیشرفته می‌باشد. در این فرآیند، لایه نازکی از یک ماده بر روی سطح قطعات رسوب داده می‌شود .در این پژوهش، پوشش‌دهی فولاد 4-17 با استفاده از لیزر پالسی Nd:YAG با توان 400 وات و پودر 316L انجام پذیرفت. فرکانس لیزر، عرض پالس و سرعت اسکن به عنوان متغیرهای ورودی فرآیند و پارامترهای ارتفاع پوشش، عرض پوشش، میزان ترشوندگی، نرخ انحلال و میکروسختی به عنوان پارامترهای خروجی‌ فرآیند در نظر گرفته شدند. اثر تغییر متغیرهای ورودی بر روی پارامترهای خروجی فرآیند بررسی شد و متغیرهای ورودی مناسب برای پوشش‌دهی استخراج گردید. نتایج نشان داد با افزایش فرکانس و عرض پالس، ارتفاع پوشش و میکروسختی کاهش یافت اما عرض پوشش، نرخ انحلال و زاویه ترشوندگی افزایش یافت. با افزایش سرعت اسکن، ارتفاع پوشش و میکروسختی افزایش یافت اما عرض پوشش، نرخ انحلال و زاویه ترشوندگی کاهش یافت. سرعت اسکن 5 میلیمتر بر ثانیه، عرض پالس 10 میلی ثانیه و فرکانس 10 هرتز پارامترهای مناسب برای ایجاد یک پوشش با دوام مناسب بود. میانگین میکروسختی پوشش برای نمونه بهینه 590 ویکرز بود که تقریبا 3/1 برابر فلز پایه به دست آمد. مقدار میکروسختی با افزایش فاصله از فلز پایه به سمت پوشش افزایش یافت. سختی در نزدیکی سطح مشترک کاهش یافت. این می‌تواند به میزان بیشتر دانه‌های ستونی نسبت داده شود که نزدیک سطح مشترک پوشش تشکیل شدند.}, keywords_fa = {پوشش دهی با لیزر,فولاد 4-17,پودر 316L,مشخصات هندسی پوشش,میکروسختی}, url = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2175.html}, eprint = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2175_9b45e31a4f38f08d95642eb1ec821cec.pdf} } @article { author = {Karimi, M. and Livani, M. and Zarei, H. R.}, title = {The effect of aluminide coating on the creep life of Rene 80 nickel base superalloy}, journal = {Journal of Solid and Fluid Mechanics}, volume = {11}, number = {2}, pages = {145-156}, year = {2021}, publisher = {Shahrood University of Technology}, issn = {2251-9475}, eissn = {2251-9483}, doi = {10.22044/jsfm.2021.2176}, abstract = {In this paper, the creep strength of Rene 80 superalloy in both uncoated and coated states is studied experimentally. The operation temperature range of this superalloy is 760–982 °C, in order to increase its resistance to surface degradation factors such as oxidation, hot corrosion and erosion at high temperatures, a coating is applied on it and its use without coating is not recommended. In this paper, diffiosion aluminide coatings were applied to this superalloy by two separate methods of pack cemantation and slurry under the brand names of Codep B and IP1041, respectively, and the effect of these coatings on the creep life of this superalloy at 982 °C and metallography is examined by SEM was investigated. For this purpose, samples according to ASTM-E8 standard were produced and after coating along with uncoated samples were subjected to creep test according to ASTM-E139 standard. Control parameters including temperature, stress and service life of uncoated samples are evaluated according to C50TF28 standard. Uncoated creep samples lost their strength after an average of 33 hours and rupture occured. Codep-B coated samples lost their strength after on average of 45 hours and slurry-coated samples lost their strength after on average of 51 hours. The results showed that the coatings increased the creep life of the coated samples compared to the uncoated samples by at least 12 hours.}, keywords = {Creep,Superalloy,Slurry Penetration Coating,Aluminizing}, title_fa = {تأثیر پوشش آلومینایدی روی عمر خزشی سوپرآلیاژ پایه نیکل Rene-80}, abstract_fa = {در این مقاله، عمر خزشی سوپرآلیاژ Rene-80 در دو حالت بدون پوشش و پوشش‌دار بصورت تجربی مورد مطالعه قرار می‌گیرد. محدوده دمای کاری این سوپرآلیاژ در حدوده760–982 درجه سانتی‌گراد می‌باشد، به منظور افزایش مقاومت آن در برابر عواملی تخریب سطحی چون اکسیداسیون، خوردگی داغ و فرسایش در دمای بالا، پوشش بر روی آن اعمال می‌شود و کاربرد آن بدون پوشش توصیه نمی‌گردد. در این مقاله پوشش‌های آلومینایدی نفوذی با دو روش جداگانه نفوذی-پودری و نفوذی-دوغابی به ترتیب با نام تجاری Codep-B و IP1041 بر روی این سوپرآلیاژ اعمال شد و تأثیر این پوشش‌ها بر روی عمر خزشی این سوپرآلیاژ در دمای ۹۸۲ درجه سانتی‌گراد به همراه متالوگرافی نمونه‌ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد مطالعه قرار میگیرد. بدین منظور، نمونه‌های مطابق با استاندارد ASTM-E8 تولید و بعد از پوشش‌دهی به همراه نمونه‌های بدون پوشش تحت آزمون خزش مطابق با استاندارد ASTM-E139 قرار گرفتند. پارامترهای کنترلی شامل دما، تنش و عمر خزشی نمونه‌های بدون پوشش مطابق با استاندارد C50TF28 ارزیابی می‌شود. نمونه‌های خزشی بدون پوشش به طور میانگین پس از ۳۳ ساعت استحکام خود را از دست داده و گسیخته شده‌اند. نمونه‌های پوشش‌دار آلومینایدی ساده پودری به طور میانگین پس از ۴۵ ساعت و نمونه‌های پوشش آلومینایدی سلیسیم دوغابی به طور میانگین پس از ۵۱ ساعت استحکام خود را از دست داده‌اند. نتایج نشان داد که پوشش‌ها باعث افزایش عمر خزشی نمونه‌های پوشش‌دار نسبت به نمونه‌های بدون پوشش حداقل در حدود ۱۲ ساعت می‌شود.}, keywords_fa = {خزش,سوپرآلیاژ,پوشش نفوذی,آلومینایزینگ}, url = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2176.html}, eprint = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2176_f93fca9afb1cb38ecc603f563d5d2447.pdf} } @article { author = {Aghareb Parast, M. S. and Haji Esmaeili, M. H. and Azadi, M.}, title = {Comparing bending fatigue and fretting fatigue properties in aluminum-silicon alloy under working conditions of engine piston-ring system}, journal = {Journal of Solid and Fluid Mechanics}, volume = {11}, number = {2}, pages = {157-174}, year = {2021}, publisher = {Shahrood University of Technology}, issn = {2251-9475}, eissn = {2251-9483}, doi = {10.22044/jsfm.2021.2177}, abstract = {The fretting fatigue phenomenon in engine piston and ring parts, leads to the damage and the failure. In this study, fretting fatigue and bending fatigue behaviors in the piston aluminum-silicon alloy were compared. Then, the effect of the lubrication and the contact force was investigated on the fretting fatigue lifetime of the material. For this objective, fatigue tests were conducted in a fully-reversed loading condition at room temperature. For a better working condition, piston rings were used as fretting pads. The material fracture behavior was studied by the field emission scanning electron microscopy. Obtained results indicated that the fracture surface of the piston aluminum alloy was brittle; however, in some areas, semi-brittle fracture behavior was observed. Moreover, the fretting fatigue lifetime of the material decreased as 84 to 95%, compared to the bending fatigue lifetime. Applying the lubricant led to a significant increase of 43 to 75% of the fatigue lifetime. Using the oil and reducing the contact force from 20 to 10 N caused the 16-time improvement in the fretting fatigue lifetime of the quenched piston aluminum-silicon alloy, under 150 MPa of the stress level.}, keywords = {Bending fatigue,Fretting fatigue,Oil lubrication,Contact force,Aluminum-silicon alloy}, title_fa = {مقایسه خواص خستگی خمشی و خستگی سایشی آلیاژ آلومینیوم- سیلیسیوم تحت شرایط کاری سامانه رینگ- پیستون موتور}, abstract_fa = {پدیده خستگی سایشی در قطعات رینگ و پیستون موتور، باعث ایجاد آسیب و خرابی می‌گردد. در این پژوهش، رفتارهای خستگی سایشی و خستگی خمشی در آلیاژ آلومینیوم- سیلیسیوم پیستون، مقایسه شده است. سپس، تاثیر روانکاری و نیروی تماسی بر عمر خستگی سایشی ماده نیز، بررسی گردیده است. برای این منظور، آزمون‌های خستگی در شرایط بارگذاری کاملا معکوس‌شونده و در دمای محیط انجام شد. برای ایجاد شرایط کاری مشابه، از رینگ پیستون به عنوان پد سایشی استفاده گردید. ضمنا رفتار شکست ماده طی پدیده خستگی، به کمک میکروسکوپ روبشی نشر میدانی، مطالعه شد. نتایج مشخص کرد که رفتار شکست آلیاژ آلومینیوم پیستون عمدتا ترد بوده است و در برخی نواحی رفتار شکست نیمه ترد مشاهده شد. همچنین، عمر خستگی سایشی ماده بین 84 تا 95 درصد نسبت به عمر خستگی خمشی، کاهش یافت. اعمال روانکار باعث افزایش قابل توجه 43 تا 75 درصدی عمر خستگی گردید. استفاده از روغن و کاهش نیروی تماسی از 20 به 10 نیوتن، باعث بهبود 16 برابری عمر خستگی سایشی در آلیاژ کوئنچ‌شده آلومینیوم- سیلیسیوم، تحت سطح تنش 150 مگاپاسکال گردید.}, keywords_fa = {خستگی خمشی,خستگی فرتینگ,روانکاری با روغن,نیروی تماسی,آلیاژ آلومینیوم- سیلیسیوم}, url = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2177.html}, eprint = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2177_c06de679a85afbc6a81ebb4d5002e654.pdf} } @article { author = {Sayah Badkhor, M. and Mirzababaie Mostofi, T. and Babaei, H.}, title = {Investigation of the influence of standoff distance of explosive charge on the response of circular metallic plates}, journal = {Journal of Solid and Fluid Mechanics}, volume = {11}, number = {2}, pages = {175-191}, year = {2021}, publisher = {Shahrood University of Technology}, issn = {2251-9475}, eissn = {2251-9483}, doi = {10.22044/jsfm.2021.2178}, abstract = {In this paper, the experimental study and regression analysis of the dynamic response of metal plates under impulsive loading are investigated. For this purpose, in the experimental section, 86 experiments were performed on metal plates under different conditions. The plates were made of steel, copper and aluminum in a circular shape. The effect of the measured parameters in the experimental tests such as plate thickness, loading impulse, charge mass, and standoff distance on the circular plates deflection were evaluated simultaneously using the Design-Expert software package and response surface methodology. In this study, the material of the plates is considered as an independent qualitative parameter. In order to find a significant model, the confidence level of 95% was considered in the analysis. In this study, the value of R2 and R_adj^2 was 0.9746 and 0.9673, respectively. The results show that the predicted values of the models are in good agreement with the experimental tests and the presented models are suitable. Optimal conditions for the minimum deflection of the circular plates under impulsive loading were also presented. The impulse loading has the highest effect and the mass of the charge has the least effect on the plate deflection.}, keywords = {Dynamic loading,Experimental test,Regression Analysis,response surface methodology}, title_fa = {بررسی اثر فاصله استقرار خرج انفجاری روی تغییر شکل ورق‌های فلزی دایروی}, abstract_fa = {در این مقاله‌ به بررسی تجربی و تحلیل رگرسیونی پاسخ دینامیکی ورق‌های فلزی تحت بار انفجاری پرداخته شده است. بدین منظور در بخش تجربی، 86 آزمایش روی ورق‌های فلزی در شرایط مختلف انجام شد. این ورق‌ها از جنس‌های فولاد، مس و آلومینیوم و به شکل دایره بودند. با استفاده از نرم‌افزار طراح آزمایش و روش سطح پاسخ اثر پارامترهای اندازه‌گیری شده در آزمایش تجربی که عبارتند از ضخامت ورق، ایمپالس بارگذاری، جرم خرج و فاصله استقرار روی خیز ورق‌های دایره‌ای به‌صورت هم‌زمان بررسی شدند. در این بررسی جنس ورق‌ها به عنوان یک پارامتر مستقل کیفی در نظر گرفته شده است. به‌منظور دستیابی به یک مدل معنی‌دار، سطح اطمینان 95% در بررسی در نظر گرفته شد. در این بررسی مقدار R2 و R_adj^2 به تریتب برابر 9746/0 و 9673/0 به دست آمده است. نتایج به‌دست‌آمده در بخش تحلیل آماری حاکی از آن است که مقادیر به‌دست‌آمده از پیش‌بینی مدل‌ها با داده‌های تجربی مطابقت خوبی دارد و مدل‌های ارائه‌شده مناسب است. شرایط بهینه برای کم‌ترین تغییر شکل ورق‌های تک‌لایه دایره‌ای تحت بارگذاری دینامیکی نیز ارائه شد. ایمپالس بارگذاری بیش‌ترین و جرم خرج کم‌ترین تاثیر را روی تغییر شکل ورق دارند.}, keywords_fa = {بارگذاری دینامیکی,آزمایش تجربی,تحلیل رگرسیونی,روش سطح پاسخ}, url = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2178.html}, eprint = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2178_df7cab0c39139f149af5592f3ca5c390.pdf} } @article { author = {Khalili, Kh. and Bohlooli, H. and Maraki, M.R.}, title = {Feasibility of Aluminum-Copper Bimetallic Bar Production by Combined Equal Channel Angular Pressing and Direct Extrusion Process}, journal = {Journal of Solid and Fluid Mechanics}, volume = {11}, number = {2}, pages = {193-207}, year = {2021}, publisher = {Shahrood University of Technology}, issn = {2251-9475}, eissn = {2251-9483}, doi = {10.22044/jsfm.2021.2179}, abstract = {In this study, the feasibility of aluminum-copper bimetallic bar production was investigated. The aim was to achieve a strong interlayer bond so that the mechanical properties of the produced bar be better than embedded metals. For this purpose, an equal channel angular pressing process (up to a maximum of four passes) together with two steps of direct extrusion process (before and after ECAP process) was considered. The effect of stored strain in each step on the strength of the bond and some other mechanical properties was investigated. In bimetallic samples that were subjected to two steps of direct extrusion, the compressive yield strength and bond shear strength were 263 and 9.4 MPa, respectively. Applying and repeating the ECAP process increased these values so that for the bimetallic samples under two steps of direct extrusion plus 4 passes of ECAP, compressive yield strength and bond shear strength increased by about 38% and 150%, respectively. Comparing the hardness of the primary and final samples showed a significant increase in the processed samples. The results were confirmed using the microstructure analysis of copper and aluminum and observation of the bonding layer in each of the bimetallic samples.}, keywords = {Severe plastic deformation,Equal channel angular pressing (ECAP),Bimetallic bar,Bound shear strength}, title_fa = {امکان سنجی اجرای فرآیند ترکیبی پرسکاری در کانال هم‌مقطع زاویه‌دار و اکستروژن مستقیم به منظور تولید میله دو جنسی آلومینیوم – مس}, abstract_fa = {در این تحقیق امکان‌سنجی تولید میلة دو جنسی آلومینیوم- مس با هدف ایجاد یک پیوند بین لایه‌ای مستحکم و بهبود خواص مکانیکی آن در مقایسه با مواد سازنده، مورد توجه قرار گرفته است. برای این منظور، از یک فرایند اکستروژن در کانال‌های هم مقطع زاویه‌دار (طی حداکثر چهار پاس) و دو مرحله فرآیند اکستروژن مستقیم، قبل و بعد از این فرآیند استفاده شده است. تأثیر میزان کرنش ذخیره شده در نمونه‌ها طی هر مرحله از فرآیند ترکیبی، بر روی استحکام پیوند و برخی خصوصیات مکانیکی مورد بررسی قرار گرفته است. استحکام تسلیم فشاری و استحکام برشی پیوند برای نمونه‌های دو فلزی تحت دو بار اکستروژن مستقیم به ترتیب برابر263 مگاپاسکال و 4/9 مگاپاسکال اندازه‌گیری گردید. انجام فرآیند ECAP و تکرار آن در بین فرآیندهای اکستروژن مستقیم، باعث افزایش این مقادیر شده است؛ بطوریکه برای نمونه‌های دو فلزی تحت دو بار اکستروژن مستقیم بعلاوة چهار پاس فرآیند ECAP، افزایش 38 درصدی در استحکام تسلیم فشاری و 5/1 برابری در استحکام برشی پیوند به همراه داشته است. مقایسة سختی نمونه‌های اولیه و نهایی نشان می‌دهد که سختی نمونه‌های تولید شده بطور قابل ملاحظه‌ای افزایش یافته است. نوع ریزساختار حاصل شده در مس و آلومینیوم در هرکدام از نمونه‌های دو فلزی و مشاهدة لایة پیوندی، مؤید نتایج بدست آمده می‌باشد.}, keywords_fa = {تغییر شکل پلاستیک شدید,اکستروژن در کانال‌های هم مقطع زاویه دار,میلةدو جنسی,استحکام برشی پیوند}, url = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2179.html}, eprint = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2179_06882335f82f05c6dbe9dc34ee32cf1a.pdf} } @article { author = {Cheshm Avar, A. and Bagheri, A. and Esmaeili, A.}, title = {Sensitivity Analysis of Power Output from Piezoelectric Vibration Constant-Voltage Generator using VBSA and PAWN Method}, journal = {Journal of Solid and Fluid Mechanics}, volume = {11}, number = {2}, pages = {209-218}, year = {2021}, publisher = {Shahrood University of Technology}, issn = {2251-9475}, eissn = {2251-9483}, doi = {10.22044/jsfm.2021.2180}, abstract = {Based on the power required for nodes in wireless sensor networks and numerous issues in power resource changing in these nodes, this is essential to have nodes that can harvest their energy themselves. There are many sensors in helicopters and airplanes to record data from different parts of the system so that supply the power required by these sensor network nodes by the available mechanical vibration can be an alternative for batteries. In this paper, a piezoelectric harvester is designed to support the amount of electrical power needed for wireless nodes. In order to optimize the design, sensitivity analysis of the power output from the piezoelectric beam in constant voltage is presented. Due to the necessity of providing the amount of power for wireless nodes in constant voltage and the effects of uncertainties on the power output, two sensitivity analysis methods, the sensitivity factors of geometry parameters such as length, width, thickness of substrate and piezoelectric layers on the power as objective function are assessed by two methods, VBSA and PAWN, and the both results are compared. The comparing results demonstrate that the designed harvester can provide the required power for nodes in constant voltage and the length of substrate and piezoelectric have significant improvement on the output power, while the thickness of the sublayer has a minor effect.}, keywords = {Piezoelectric generator,Sensitivity Analysis,Sensitivity index,Vibration Energy Harvesting}, title_fa = {تحلیل حساسیت توان خروجی ژنراتور ارتعاشی پیزوالکتریکی با ولتاژ ثابت به روش PAWN و VBSA}, abstract_fa = {با توجه به لزوم تأمین توان موردنیاز گره‌های شبکه‌های حسگر بی‌سیم و مشکلات متعددی که برای تعویض منبع انرژی این گره‌ها وجود دارد، نیاز به گره‌هایی است که بتوانند انرژی خود را تأمین کنند. در بالگردها و هواپیماها، حسگرهای زیادی برای ثبت اطلاعات نقاط مختلف سامانه وجود دارد که با توجه به وجود منابع ارتعاشی در این وسایل، تأمین توان گره‌های شبکه حسگر از منابع ارتعاشی روش مناسبی برای جایگزینی باتری است. در این مقاله یک ژنراتور پیزوالکتریکی به گونه ای طراحی شد که توانایی توان مصرفی یک گره متشکل از حسگرهای بی سیم را داشته باشد. همچنین به منظور طراحی بهینه، تحلیل حساسیت توان خروجی آن تیر پیزوالکتریکی در ولتاژ ثابت ارائه ‌شده است. با توجه به لزوم تأمین توان گره مورد نیاز در ولتاژ ثابت و تأثیر عدم قطعیت‌ها بر توان خروجی، با استفاده از دو روش VBSA و PAWN، میزان حساسیت پارامترهای هندسی نظیر طول، عرض و ضخامت لایه های مختلف تیر پیزوالکتریک بر توان خروجی به عنوان تابع هدف سنجیده می‌شود و نتایج با یکدیگر مقایسه می‌شوند. مقایسه نتایج نشان می‌دهد ژنراتور طراحی‌شده توانایی تأمین توان موردنیاز گره در ولتاژ ثابت را دارد و طول پیزوالکتریک و تیر بیشترین تأثیر و ضخامت تیر کمترین تأثیر را بر توان خروجی داراست.}, keywords_fa = {ژنراتور پیزوالکتریکی,تحلیل حساسیت,شاخص حساسیت,برداشت انرژی,برداشت انرژی ارتعاشی}, url = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2180.html}, eprint = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2180_9f69fb4c6436885ab548391e22c663ab.pdf} } @article { author = {Kazemian, M. E. and Gandjalikhan Nassab, Seyyed A. and Jahanshahi Javaran, E.}, title = {Performance optimization of organic Rankin cycle (ORC) based on comparative study of Box –Behnken and central Composite design methods}, journal = {Journal of Solid and Fluid Mechanics}, volume = {11}, number = {2}, pages = {219-232}, year = {2021}, publisher = {Shahrood University of Technology}, issn = {2251-9475}, eissn = {2251-9483}, doi = {10.22044/jsfm.2021.2181}, abstract = {In this paper, with the aid of thermodynamic modeling of Organic Rankin Cycle (ORC), the effect of some parameters on the thermal efficiency and input heat of ORC is examined using design of experiment method. By this technique, along with the Backward Elimination Regression model, the values of thermal efficiency and input heat of ORC are introduced as a function of effective parameters. For this purpose, first, by comparing the two methods of surface response and selecting the central composite design procedure, the values of response functions were computed based on the input variables. The numerical values derived from these functions resulting from RSM central composite design are in good agreement with published theoretical results in literatures. The results show that among the effective parameters, turbine inlet temperature values, turbine isentropic efficiency , and mass flow ratio have most significant effect on thermal efficiency and also for input heat to ORC the most effective parameters are flow rate of working fluid, condenser temperature and input temperature of ORC's turbine. In order to numerical optimization according to the operating conditions of real cycles based on the desirability function and the central composite design procedure, it was revealed that the thermal efficiency is close to 36% for the heat input of 130 kW.}, keywords = {Organic Rankin Cycle,Optimization,Design parameters,thermal efficiency,Response Surface Methodology (RSM)}, title_fa = {بهینه سازی عملکرد سیکل رانکین آلی مبتنی بر مطالعه مقایسه ای روش‌های باکس-بهنکن و مرکب مرکزی}, abstract_fa = {در این مقاله با کمک مدلسازی ترمودینامیکی سیکل رانکین آلی، تاثیر برخی پارامترها بر راندمان حرارتی و حرارت ورودی سیکل با استفاده از روش طرح ریزی آزمایش‌ها مورد بررسی قرار می‌گیرد. بابهره گیری از این تکنیک و ترکیب آن با مدل حذف رگرسیون پس گرد مقدار راندمان حرارتی و حرارت ورودی سیکل به صورت توابعی از پارامترهای موثر معرفی می شوند. در این راستا ابتدا با مقایسه دو روش پاسخ سطح و انتخاب رویه طراحی مرکب مرکزی، مقادیر توابع پاسخ بر اساس متغیرهای ورودی مشخص شده اند. مقادیر عددی حاصل از توابع منتج از روش پاسخ سطح مرکب مرکزی همخوانی خوبی با سایر مقالات معتبر دارد. نتایج نشان می‌دهند که از میان پارامترهای موثر، مقادیر دمای ورودی توربین، راندمان آیزنتروپیک توربین و نسبت دبی های جرمی سیال عامل به آب خنک کننده کندانسور بیشترین تاثیر را بر راندمان حرارتی دارند و همچنین برای حرارت ورودی به سیکل نیز بیشترین تاثیر پذیری در تغییر دبی سیال عامل، اختلاف دمای کندانسور و دمای ورودی به توربین سیکل رانکین آلی مشاهده می شود. نتایج بهینه سازی عددی بر مبنای تابع مطلوبیت و رویه پاسخ مرکب مرکزی نیز نشان دهنده حصول راندمانی معادل با 36% به ازای حرارت ورودی kW130 می باشد.}, keywords_fa = {سیکل رانکین آلی,بهینه سازی,پارامترهای طراحی,راندمان حرارتی,روش پاسخ سطح}, url = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2181.html}, eprint = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2181_91f5046019bc5f4af04540b2959ece28.pdf} } @article { author = {Mohammadi, A.}, title = {Effect of Gas injector direction on mixture formation in a spark ignition engine}, journal = {Journal of Solid and Fluid Mechanics}, volume = {11}, number = {2}, pages = {233-246}, year = {2021}, publisher = {Shahrood University of Technology}, issn = {2251-9475}, eissn = {2251-9483}, doi = {10.22044/jsfm.2021.2182}, abstract = {Compressed natural gas as a hydrocarbon fuel that its combustion has the lowest exhaust emissions, is very applicable in internal combustion engines. In this way, gas injector role in fuel dispersion in intake manifold and entrance to in-cylinder space during intake-stroke and mixture formation, is very important. In this paper was tried to investigate effect of direction of injected fuel on in-cylinder mixture formation. First, and spark ignition engine was simulated with computational fluid dynamics in a full cycle and validation of results of in-cylinder pressure during cycle and mass of fuel and air at intake valve close time carried out. Finally, , gas-injectordirection, on fuel and air-trapped in combustion chamber, lambda ratio, turbulent kinetic energy and equivalence ratio distribution in cylinder space were investigated. The results show that gas-injector oriantation has not considerable effect on in-cylinder mixture formation in spark time but causes to reduction in-cylinder average swirl number.}, keywords = {IC engine,Gas injector,Mixture formation}, title_fa = {اثر راستای انژکتور گاز روی تشکیل مخلوط در موتور اشتعال جرقه‌ای}, abstract_fa = {سوخت گاز طبیعی فشرده به عنوان هیدروکربنی که احتراق آن کمترین آلودگی خروجی را دارد، برای کاربرد در موتورهای احتراق داخلی بسیار مورد توجه است. در این میان نقش انژکتور گاز در پخش سوخت در منیفلد هوای موتور و ورود آن به سیلندر در هنگام فرآیند مکش و تشکیل مخلوط، اهمیت بسیار دارد. در این مقاله تلاش شده تا اثر راستای پاشش روی تشکیل مخلوط داخل سیلندر یک موتور اشتعال جرقه ای بررسی شود. ابتدا یک موتور اشتعال جرقه ای با پاشش سوخت گاز با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی در یک سیکل کامل شبیه سازی شده و سپس اعتبار سنجی نتایج فشار داخل سیلندر و جرم هوا و سوخت داخل سیلندر در زمان بسته شدن سوپاپ هوا، انجام شده است. در نهایت اثر راستای انژکتور گاز روی مقدار سوخت و هوای وارد شده به محفظه احتراق، نسبت لامبدا، انرژی جنبشی توربولانسی و توزیع نسبت تعادلی داخل سیلندر بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که هر چند راستای انژکتور گاز تاثیر قابل توجهی روی فرآیند تشکیل مخلوط داخل سیلندر در زمان جرقه شمع ندارد ولی باعث کاهش عدد چرخش جریان داخل سیلندر می شود.}, keywords_fa = {موتور احتراق داخلی,انژکتور گاز,تشکیل مخلوط}, url = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2182.html}, eprint = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2182_0953beca7e9d1c4a19fd5158a40d71f9.pdf} } @article { author = {Naghian, M. and Hosseini, Kh.}, title = {Using Collocation Discrete Least Squares Meshless method in solving governing equations for non-Newtonian fluids by Herschel- Bulkley model}, journal = {Journal of Solid and Fluid Mechanics}, volume = {11}, number = {2}, pages = {247-259}, year = {2021}, publisher = {Shahrood University of Technology}, issn = {2251-9475}, eissn = {2251-9483}, doi = {10.22044/jsfm.2021.2183}, abstract = {AbstractOne of the meshless methods is Discrete Least Squares Meshless (DLSM) method in which, the nodal points are used for estimating the shape functions and discretization of equations. Collocation Discrete Least Squares Meshless (CDLSM) method is formed by adding points as collocation points which are used in discretization of equations. In this research, Radial Point Interpolation Method (RPIM) has been used to estimate the shape functions in solving governing equations of two-dimensional non Newtonian fluid. Herscel-Bulkley model is used to simulate rheological behavior of fluid. Verification tests are achieved by three experimental bebch marks such as flow between two parallel plates, lid driven square cavity and lid-driven arc-shape cavity for Re=100. Mean square error (MSE) is determined between the numerical and experimental results and conducted to 7.1×〖10〗^(-5), 1.3×〖10〗^(-6), 1.6×〖10〗^(-6) for the three mentioned problems, respectively. The computational time consumed for simulating the lid driven square cavity problem was 1000 seconds, respectively. Also, solving lid-driven arc-shape cavity problem for each iteration took 0.65 seconds, respectively.}, keywords = {Collocation Discrete Least Squares,Radial Point Interpolation Method,Non-Newtonian fluids,Herschel- Bulkley model}, title_fa = {کاربرد روش بدون شبکه حداقل مربعات گسسته هم‌مکان در حل معادلات حاکم بر سیالات غیرنیوتنی با مدل هرشل- بالکلی}, abstract_fa = {چکیدهیکی از روش‌های بدون شبکه، روش بدون شبکه حداقل مربعات گسسته (DLSM) می‌باشد. در این روش از نقاط گرهی برای تخمین توابع شکل و گسسته‌سازی معادلات استفاده می‌شود. با افزودن نقاطی تحت عنوان نقاط هم‌مکان،روش بدون شبکه حداقل مربعات گسسته‌ هم-مکان (CDLSM) شکل می‌گیرد که در گسسته‌سازی معادلات استفاده می‌شوند. در این تحقیق برای تخمین توابع شکل از روش درونیاب شعاعی نقاط (RPIM) برای حل معادلات دو بعدی حاکم بر سیالات غیر نیوتنی استفاده شده است. برای شبیه‌سازی رفتار سیال غیرنیوتنی از مدل هرشل بالکلی کمک گرفته شده است. برای صحت‌سنجی نتایج از سه مثال عددی جریان بین دو صفحه موازی، جریان در حفره مربعی و نیم‌دایره‌ای با عدد رینولدز 100 استفاده شده است. در نتایج ارائه شده، معیار (MSE) میانگین مربعات خطا بررسی شده که بطور میانگین برای سه مسئله مذکور به ترتیب برابر 5-10×1/7، 6-10×3/1 و 6-10×6/1 حاصل شده است. زمان محاسباتی مسئله جریان در حفره مربعی 1000 ثانیه بوده است. همچنین حل مسئله جریان در حفره نیم‌دایره‌ای برای هر تکرار 65/0 ثانیه زمان برده است.}, keywords_fa = {حداقل مربعات گسسته هم مکان,روش درونیاب شعاعی نقاط,سیالات غیرنیوتنی,مدل هرشل بالکلی}, url = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2183.html}, eprint = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2183_e687de5e7a814c60edb5c2e6d2469f52.pdf} }