per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2016-09-22
6
3
1
16
10.22044/jsfm.2016.790
790
شبیه سازی عددی سقوط آزاد اجسام استوانهای به کمک روش برهم نهادن شبکه
Numerical Simulation of free falling Cylinders using Overset Grid Method
حسین امین اسماعیلی
h.aminesmaeli@me.iut.ac.ir
1
محسن ثقفیان
saghafian@cc.iut.ac.ir
2
محمد علی بدری
malbdr@cc.iut.ac.ir
3
کارشناس ارشد مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان
دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان
استادیار، پژوهشکده علوم و تکنولوژی زیر دریا، دانشگاه صنعتی اصفهان
جریان تراکم ناپذیر و غیردائم درحرکت سقوط آزاد اجسام استوانه ای بامقاطع دایروی، مربعی و مستطیلی به صورت عددی شبیه سازی شده است. رژیم جریان دراین شبیهسازی آرام درنظرگرفته شده وازروش برهم نهادن شبکهها استفاده گردیده است. معادلات حاکم برمسئله به دودسته معادلات اندازه حرکت مربوط به سیال ومعادلات دینامیک جسم صلب تقسیم شده اند. نیروهای اعمالی به جسم شامل نیروهای هیدرودینامیکی، نیروی گرانشی وشناوری در نظر گرفته شده اند. معادلات جریان به صورت دوبعدی به روش حجم محدود حل گردیده و شبیهسازی حرکت سقوط آزاد یک جسم استوانه ای با مقاطع مختلف دایره ای، دردوحالت مکان اولیه مرکز کانال وخارج مرکزکانال و نیز مقاطع مربعی و مستطیلی درآرایشهای گوناگون به ارائه نتایج صحت سنجی شده منجرگردیده است. نتایج بدست آمده شامل ضریب درگ برای اعداد مختلف رینولدز در بازه 5/0 تا50، تغییرات سرعت سقوط مرکز استوانه، تغییرات سرعت زاویه ای و میزان انحراف زاویه ای جسم با نتایج تجربی مقایسه شده است. همچنین سقوط آزاد دو استوانه مستطیلی و مربعی مقایسه وتطابق خوبی با مطالعات قبلی احراز شده است.
An incompressible and unsteady flow problem in free falling of cylindrical particles was investigated in the intermediate Reynolds Number. Shape of the body that is used in an initial value problem in a vertical channel for the free falling was considered circular, square and rectangular cylinders. Fluid flow was computed by the Navier-Stokes equations for moderate Reynolds numbers. The particles were moved by effect of hydrodynamic, gravity and buoyancy forces. The governing equations for particle included second Newton law and torque were exerted over the particle. The particle-fluid interaction may treat by introducing a fully two dimensional overset grid Scheme. Overset grid Scheme may allow each component of a flow to be treated accurately and efficiently. The amounts of drag coefficients, free falling velocity, angular velocity and deviation for free falling cylinders were obtained for different Reynolds numbers (0.5≤Re50) and then were compared with experimental results. Free falling of two rectangular and square cylinders in different situations were also treated and the results compared with available data in fair agreement.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_790_66996bfbaea108433807ca6d34d1386a.pdf
سقوط آزاد در یک مجرا
روش برهم نهادن شبکهها
جسم استوانهای
شبکه منطبق بر بدنه
جریان رینولدز پایین
free falling in duct
Overset grid
cylindrical body
Body fitted grid
Low Reynolds flow
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2016-09-22
6
3
17
32
10.22044/jsfm.2016.795
795
مدلسازی، تحلیل و بهینهسازی سازهی لبه حملهی بال هواپیما در برابر برخورد پرنده
Simulation, analysis and optimization of airplane wing leading edge structure against bird strike
حسن پاهنگه
h.pahange@yahoo.com
1
محمدحسین ابوالبشری
abolbash@um.ac.ir
2
کارشناس ارشد، گروه مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد
استاد، گروه مکانیک، مرکز پژوهشی مهندسی تولید ناب، دانشگاه فردوسی مشهد
در این پژوهش به کمک نرم افزار Ls-Dyna و با استفاده از روش هیدرودینامیک ذرات هموارشده به شبیهسازی نرمافزاری برخورد پرنده به لبه حملهی بال یک هواپیما و بهینهسازی آن پرداخته شده است. به منظور بررسی صحت نتایج مدلسازی، ابتدا برخورد پرنده به یک صفحهی مسطح آلومینیومی شبیهسازی شده و مقادیر کرنشها و تغییر شکلهای ایجادشده در صفحهی هدف در شبیهسازی نرمافزاری و آزمایش تجربی با هم مقایسه شده است. پس از حصول اطمینان از صحت نتایج، به مدلسازی برخورد پرنده به سازهی لبه حملهی بال یک هواپیما پرداخته شده است. در مرحلهی بعد، با در نظر گرفتن مشخصات اجزای سازهی بال بهعنوان متغیرهای طراحی، سعی شده است تا مقادیر جرم سازه و تغییر شکل پوستهی بال در اثر برخورد پرنده که بهعنوان توابع هدف در نظر گرفته شدهاند کمینه شود. برای این کار ابتدا با استفاده از روش سطح پاسخ، رابطهی بین متغیرهای طراحی و توابع هدف پیشبینی شده و سپس به کمک الگوریتم ژنتیک چندهدفه بر پایهی جبههی پارتو به کمینهسازی جرم و میزان تغییر شکل سازهی بال در اثر برخورد پرنده پرداخته شده است. در نهایت به ازای مقادیر مختلف جرم در نظر گرفتهشده برای سازه، ابعاد اجزای سازهی بال بهگونهای تعیین شدهاند که بال کمترین آسیب را پس از برخورد متحمل شود.
A bird strike incident is one of the most dangerous threats to flight safety. In this study, Smoothed Particles Hydrodynamics (SPH) method has been used for simulating the bird strike to an airplane wing leading edge structure using Ls-Dyna software. In order to verify the model, first, experiment of bird strike to a flat Aluminum plate has been simulated and strains and deformations on target plate have been compared with experimental results. Simulation outputs are in good agreement with experimental results. Then bird impact on an airplane wing leading edge structure has been investigated. At the next stage, considering dimensions of wing internal structural components like ribs, skin and spar as design variables, it has been tried to minimize structural mass and wing skin deformation simultaneously. To do this, relations between design variables and cost functions have been predicted by Response Surface Method (RSM), then Pareto based multi objective genetic algorithm has been used to minimize structural mass and wing skin deformation due to the bird strike. Finally dimensions of wing internal structural components are determined in such a way that wing’s damage after the collision with a bird becomes minimal.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_795_7a187d001cd50b940459ec2855bd830b.pdf
برخورد پرنده
سازهی لبه حملهی بال
هیدرودینامیک ذرات هموارشده
بهینهسازی چندهدفه
Bird Strike
Wing Leading Edge Structure
Smooth Particle Hydrodynamics
Multi-objective optimization
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2016-09-22
6
3
33
42
10.22044/jsfm.2016.798
798
بازسازی سه بعدی کامپوزیت نانو لوله کربنی با استفاده از توابع آماری همبستگی
3D Reconstruction of Carbon Nanotube Composite Using Statistical Correlation Functions
مصطفی مهدوی
mos.mahdavi@yahoo.com
1
مجید بنی اسدی
m.baniassadi@ut.ac.ir
2
مصطفی باغانی
baghani@ut.ac.ir
3
دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک،پردیس دانشکده های فنی،دانشگاه تهران
استادیار دانشکده مهندسی مکانیک،پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران
استادیار دانشکده مهندسی مکانیک،پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران
بازسازی ساختاری از ساختارهای آماری به علت اهمیت در طراحی مواد یک زمینه ی مورد علاقه زیاد می باشد. یک روش جدید در این مقاله آورده شده است که در این روش از تعداد زیادی المان های حجمی برای بازسازی ساختار کامپوزیت استفاده شده است، که با استفاده از این روش به راحتی میتوان کامپوزیت های نانو لوله ای را با استفاده از روش های آماری بازسازی کرد و نمونه های بازسازی شده به خوبی نمایشگر خواص و ویژگی های کامپوزیت های نانو لوله ای می باشند. در این مقاله از روش مونت کارلو برای بازسازی استفاده شده است. در این مقاله با مشخص کردن و به دست آوردن توابع آماری همبستگی از عکس ها و نمونه های آزمایشگاهی با استفاده از الگوریتمی که ارائه شده است، نمونه هایی که دارای توابع آماری همبستگی مشابهی با نمونه های آزمایشگاهی می باشند بازسازی شده است. به جای استفاده از عکس های مختلف، اطلاعات مربوط به توزیع نانولوله ها در ماتریس، تمامی اطلاعات توزیع نانولوله ها به صورت مختصات ابتدا و انتهای تکه های سیلندری که در نهایت با به هم پیوستن منجر به تشکیل نانو لوله می شود ذخیره می گردد، که با این کار کامپوزیت بازسازی شده برای استفاده در کارهای آینده مورد استفاده قرار می گیرد و به راحتی می توان در کارهایی که نیاز به شبیه سازی و به دست آوردن خواص کامپوزیت های نانو لوله ای می باشد مورد استفاده قرار گیرد.
Microstructure reconstruction from statistical microstructure descriptors is a strong field of interest for researchers worldwide, due to its importance in material design. A new methodology is presented in this paper to reconstruct microstructure with a large number of representative volume elements. The proposed methodology provides a stable input for a deterministic method which can be used to simulate performance and effective properties. The Monte Carlo technique is used as the basis of the reconstruction methodology in this work. In this paper statistical correlation functions are extracted from the images of the experimental samples. The proposed algorithm reconstructs new samples which has similar statistical correlation functions in comparison to the experimental samples. The information of the geometric distribution of the nanotubes of the composites is stored in a database of the node locations of the unit cylinder segments and the corresponding waviness, Instead of using a discrete image matrix. These node locations are attractive results which can be utilized in the simulation software in order to obtain the properties of the studied composite. In this way, robust microstructures with a large number of representative volume elements were reconstructed for the future evaluation.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_798_ed9853796266c9e21bc9db0cdeddb10a.pdf
تابع آماری
تابع آماری دو نقطه ای
بازسازی ساختاری
نانولوله کربنی
Statistical Correlation
Two-Point Function
Microstructure Reconstruction
Carbon Nanotube
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2016-09-22
6
3
43
54
10.22044/jsfm.2016.801
801
بررسی تحلیلی و آزمایشگاهی رفتار غیرخطی اتصالات فلنجی تحت بارگذاری طولی و خمشی
Analytical and Experimental Investigation for Nonlinear Behavior of Flange Joints Under Axial and Lateral Loading
فرهاد میثمی
farhad.meisami@stu.um.ac.ir
1
مجید معاونیان
moaven@um.ac.ir
2
عارف افشارفرد
afsharfard@um.ac.ir
3
سیدایمان پیشبین
4
دانشجوی دکتری، گروه مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد
دانشیار، گروه مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد
استادیار، گروه مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد
رییس پژوهش و فناوری، شرکت گاز استان خراسان رضوی، مشهد
اتصالات فلنجی در تجهیزات مکانیکی و سازههای هوافضایی بهطور گسترده بکار میروند. مطالعه و بررسی رفتار استاتیک و دینامیک این اتصالات همواره با اهمیت است. در این پژوهش، بهمنظور در نظر گرفتن انعطافپذیر اتصال، نخست، اتصال فلنجی با تعدادی فنر معادل شده و سپس روندی تحلیلی برای محاسبۀ سختی معادل این نوع اتصالات ارائه گردیده است. برای این منظور لبۀ اتصال بهصورت تیر یکسر درگیر مدل شده و تغییر شکل آن تحت بارگذاریهای مختلف استخراج شده است. در ادامه با استخراج منحنی غیرخطی تغییر شکل اتصال برحسب بار وارده بر آن، میزان سختی اتصال محاسبه گردیده است. مشاهده گردیده است که فنرهای معادل اتصال تحت بارگذاریهای مثبت و منفی رفتار متفاوت داشته و سختی معادل آنها حالت دوخطی دارد. با طراحی و ساخت نمونه اتصال فلنجی تکپیچ، رفتار این اتصال بهصورت آزمایشگاهی ارزیابی شده است. برای این منظور اتصال موردنظر تحت بارگذاریهای خمشی و طولی قرار گرفته و رفتار تغییر شکل آن استخراج گردیده است. علاوه بر این مدل اجزاء محدود اتصال ایجاد و سپس نتایج تحلیلی ارائه شده در این پژوهش با نتایج آزمایشگاهی، اجزاء محدود و نتایج عددی پژوهشهای پیشین مقایسه شده است. در نهایت با استفاده از مدل تحلیلی ارائه شده، اثر تغییر پارامترهایی نظیر پیشبار پیچ و ضخامت فلنج، روی میزان سختی اتصال مورد بررسی قرار گرفته است.
The flange joints are widely used in mechanical and aerospace structures. Hence, the static and dynamic behaviors of these joints are very important to be investigated. In the present study, a flange joint is described using linear and torsional springs. The equivalent stiffness of these springs are theoretically obtained. In doing so, the edge of flange is modeled as a cantilever beam and its deformation under various loading is calculated. Then the nonlinear deformed curvature due to the enforced loading is obtained. Having the curvature, the joint stiffness is calculated separately for axial and lateral loadings. It has been observed that the equivalent linear and torsional springs have bilinear stiffness due to different behaviors in positive and negative loadings. An experimental setup consisting a single bolt flange joint specimen has been designed to investigate the load-deflection behavior. The specimen puts into different loading configurations to obtain moment-rotation and force-deflection curves. A finite element model has been developed and result of the presented analytical model are compared with the experimental, FEM and previous numerical results. Finally, using the presented model, effect of changing the practical parameters of flange, like the bolt preload and flange thickness is investigated.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_801_789017a7bef18c3780793ec7c64fe062.pdf
سختی طولی
سختی خمشی
مدلسازی تحلیلی
بررسی آزمایشگاهی
Flange joint
Longitudinal stiffness
Bending stiffness
Theoretical modeling
Experimental Investigation
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2016-09-22
6
3
55
64
10.22044/jsfm.2016.802
802
بررسی پارامتری بهبود ظرفیت کمانش ستونهای ترکدار توسط وصلههای پیزوالکتریک
Parametric Investigation of Buckling Capacity Improvement of Cracked Columns with Piezoelectric Patches
مهدی جاوید
m.javid@tabrizu.ac.ir
1
حسن بیگلری
hbiglari@tabrizu.ac.ir
2
دانشجوی دکترا، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز
استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز
در مقاله حاضر با استفاده از روش تحلیلی به مطالعه رفتار پایداری ستونهای ترکدار مجهز به وصلههای پیزوالکتریک پرداخته میشود. جهت قطبیدگی وصلههای پیزوالکتریک بهگونهای انتخاب شدهاند که باعث ایجاد نیروی محوری در ستون میشوند. ترک با استفاده از فنر پیچشی مدل شده است که دو قسمت سالم ستون را در محل ترک به هم متصل میسازد. پس از اعمال شرایط مرزی و بین مرزی در محل ترک و نواحی انتهایی وصلههای پیزوالکتریک، معادله مشخصه حاکم بر رفتار کمانش ستونهای ترکدار استخراج گردیده است. تأثیر پارامترهای موثر بر بار کمانش اول و دوم ستون از قبیل پارامترهای ترک (موقعیت و عمق ترک) و همچنین موقعیت و طول وصلههای پیزوالکتریک و ولتاژ اعمالی با استفاده از نمودارهای مناسب مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان میدهد که وجود ترک باعث کاهش قابل ملاحظهای در ظرفیت کمانش ستون میشود. میزان این کاهش به موقعیت و عمق ترک بستگی دارد. با تعیین موقعیت و طول مناسب وصلههای پیزوالکتریک، میتوان باعث بهبود ظرفیت کمانش تیر ترکدار شد. لزوما بهترین موقعیت وصله پیزوالکرتیک متناظر با محل ترک نمیباشد و باید با توجه به شرایط مرزی تیر و محل ترک تعیین شود. نتایج نشان میدهد اثر اعمال ولتاژ مثبت بر ظرفیت کمانش مود دوم و مود اول متفاوت است.
In this paper, instability behavior of cracked column equipped with piezoelectric patch is investigated, analytically. Polarization orientation is in such a way that axial force is induced in column. Crack is modeled as a torsional spring that connects two intact portion of column. After considering boundary conditions and continuity at the crack position and edges of piezoelectric patch positions, governing equations of buckling behavior of cracked column are obtained. Effects of effective parameters on the first and second buckling capacity of cracked column such as cracked parameters (position and depth), position, length and voltage of piezoelectric patch is investigated using suitable sketches. The results show that crack decreases buckling capacity, prominently. This decrease depends on position and depth of crack. Using appropriate position and length of piezoelectric patch, buckling capacity of cracked column is improved. The appropriate position of piezoelectric patch is not analogues to the crack position, necessarily and may be determined according to the column boundary conditions and crack position. The results show that positive voltage has opposite effects on the first and second buckling capacity of column.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_802_0be80dd1ee64cef01d2f8007f272c352.pdf
ستون ترکدار
وصله پیزوالکتریک
ظرفیت کمانش اول و دوم
تئوری اویلر-برنولی
Cracked column
Piezoelectric patch
First and second buckling capacity
Euler-Bernouli theory
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2016-09-22
6
3
65
78
10.22044/jsfm.2016.804
804
تحلیل و مدلسازی آیرودینامیکی قطارهای پرسرعت درعبور از موانع کناری
Analysis and modeling of aerodynamic pressure wave due to high-speed trains passage
وحید سرافرازی
sarafrazi@rail.iust.ac.ir
1
محمدرضا طلایی
mrtalaee@iust.ac.ir
2
دانش آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی راه آهن، دانشگاه علم و صنعت ایران
استادیار، دانشکده مهندسی راه آهن، دانشگاه علم و صنعت ایران
یکی از مسائل مرتبط با طراحی آیرودینامیکی قطارپرسرعت مسئله جریان هوای ایجاد شده در اطراف قطار می باشد. این خصوصیت علاوه بر اینکه موجب اتلاف قابلتوجهی در انرژی و سوخت می شود، باعث ایجاد اثرات متعددی نیز در حول قطار می گردد . یکی از این اثرات آیرودینامیکی که اهمیت اساسی برای ایمنی مسافران و کارگران در اطراف خط دارد پدیده فشار هوا ناشی از سرعت قطار است که الزامات ایمنی مورد نیاز خود را ایجاب می کند. وقتی قطار سرعتبالا از کنار یک مانع (انسان) عبور میکند، نیروهای آیرودینامیکی بهصورت ناگهانی به آن وارد میشود. بدین منظور این موضوع باید در ایجاد حریم مجاز برای افراد موردتوجه قرار گیرد. در این شبیهسازی عددی از نرمافزار محاسبات سیالاتی فلوئنت استفادهشده و معادله جریان آشفته با روش و شرایط مرزی قطار بصورت مش متحرک مدل شده است و ناحیه مورد بررسی دارای ابعادی تا سی برابر مقیاس ارتفاع قطار می باشد . هدف از این تحقیق بررسی اثر پدیده فشار هوای ایجاد شده در اطراف قطار پرسرعت با سرعت سیر حدود 300 کیلومتر بر ساعت به کمک شبیهسازی در دو حالت عادی و با ترمز آیرودینامیک و بررسی اثرات سرعت باد ناشی از عبور قطار برای جلوگیری از به خطر افتادن ایمنی انسانها و یافتن حریم مجاز برای کارگران کنار خط و مسافرین است. به عنوان خروجی، فاصله حریم مجاز ایستادن فرد در کنار ریل در عبور قطار با سرعت 300 کیلومتر بر ساعت در حدود 1.6 متر و در حالت ترمزگیری آیرودینامیکی 3.5 متر تعیین گردید
One of the important subjects in aerodynamic design of high speed train is the slipstream or air flow around the train. This issue not only waste a significant amount of energy and fuel but also reduce the overall efficiency of the train. Due to irregularity the turbulence air flow around the high speed trains aerodynamic drag, noise and vibration are the most phenomenon that concern in this area. The slipstream is one of these aerodynamics features that directily related to the safety of passengers and workers near the line. When high speed train passes near to a standing human body, the produced presuer wave forces on the body surface and may lead to fall.In this numerical simulation we used dynamic mesh method and turbulence equation k-e in computational fluid dynamic software (Fluent). The aim of this study is to investigate the effects of air pressure around the train of moving with 300 km/hr velocity. The pressure waves are calculated in both modes of regular passage and passing with operation of aerodynamic brake. The resules are determined as the safty distance of the passenger from the line due to the different speed
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_804_850af7bef9871770256a3c667530507a.pdf
آیرودینامیک قطار
نیروی پسا
مش متحرک
پدیده فشار هوا
حریم مجاز کنار خط
Aerodynamic train
Drag force
Dynamic mesh
slipstream
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2016-09-22
6
3
79
96
10.22044/jsfm.2016.803
803
تأثیر پارامترهای طراحی و روانکاری بر عملکرد ترموهیدرودینامیک یاتاقانهای ژورنال غیرمدور سهلُب با روانکار میکروپلار
Effects of design and lubrication parameters on thermo-hydrodynamic performance of noncircular three lobe journal bearings with micropolar lubricant
ابوالفضل رسولی زاده شورکی
arasoolizadeh@gmail.com
1
اصغر دشتی رحمت آبادی
dashti@yazd.ac.ir
2
مهدی زارع مهرجردی
mahzare@yahoo.com
3
رضا رشیدی میبدی
rrashidim@gmail.com
4
دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد، یزد
دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد، یزد
استادیار، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اردکان، اردکان
استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه پیامنور،تهران
تحلیل عملکرد یاتاقانهای ژورنال غیرمدور با توجه به کاربرد گسترده آنها در صنعت از اهمیت زیادی برخوردار میباشد. تنشهای برشی و نیروهای اصطکاکی روانکار زمینه تغییر شرایط دمایی را فراهم میآورند. عواملی نظیر افزایش سرعت محور، کاهش فضای لقی و کوچکی ضرایب انتقال حرارت روانکار، محور و پوسته یاتاقان زمینه تشدید تغییرات دمایی روانکار را موجب میگردند. در پژوهش حاضر تأثیر سرعت محور، ضخامت پوسته، طول یاتاقان و مشخصههای سیال میکروپلار بر تغییرات دمایی و توزیع فشار فیلم روانکار، بار قابل حمل و زاویه وضعی یاتاقان بررسی میشوند. عملکرد یاتاقان با بکارگیری توزیع فشار حرارتی حاصل از حل معادله رینولدز با لحاظ شرایط دمایی و لزجت نهایی روانکار قابل محاسبه میباشند. مقایسه عملکرد یاتاقانهای سه لُب با لحاظ اثرات دمایی و بدون آن از تضعیف فشار ایجاد شده در روانکار و کاهش بار قابل حمل یاتاقان با افزایش دما، بویژه در سرعتهای دورانی بالای روتور حکایت دارد. همچنین نتایج، افزایش اثرات دمایی بر عملکرد یاتاقانهای مورد ارزیابی با افزایش خاصیت میکروپلاریته سیال روانکار را نشان میدهند.
Due to wide range of engineering application of noncircular journal bearings in industry, their performance analysis is important. Shear stresses and friction forces in lubricant film cause variation of temperature condition in the bearing. Parameters such as increasing in rotational speed of shaft, decreasing in clearance space of bearing and low coefficient of heat transfer of lubricant, shaft and bearing cause the intensity changes in lubricant film temperature conditions. In the present work, the effects of design parameters such as speed of shaft, thickness of bearing shell, bearing length and micropolar lubricant characteristics on changes of temperature, lubricant film pressure distribution, load carrying capacity and attitude angle of bearing are investigated. By comparing the performance of noncircular three lobe bearings with and without considering temperature effects, it is found that pressure of lubricant film as well as load carrying capacity of bearing system decrease with increasing temperature, especially at high rotational speed of rotor. Also, the results show that with increasing micropolarity properties of lubricant, the effect of temperature on performance of mentioned bearings can be increased.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_803_d6f5ebd4dad3518303d8c7732ab4ae8a.pdf
یاتاقان ژورنال سه لُب
عملکرد ترموهیدرودینامیکی
روانکار میکروپلار
روش درونیابی مشتق تعمیمیافته
Three lobe journal bearing
Thermo-hydrodynamic performance
Micropolar lubricant
Generalized Differential Quadrature method
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2016-09-22
6
3
97
108
10.22044/jsfm.2016.822
822
تحلیل اجزای محدود پاسخ غیرخطی ضربه کم سرعت ورق کامپوزیتی ویسکوالاستیک، به کمک تئوری لایه ای
Non-linear finite element low-velocity impact response analysis of a viscoelastic composite plate, employing a layerwise theory
محمد حسن پاچناری
pachenary@gmail.com
1
علی مظفری
mozaffari@kntu.ac.ir
2
محمد شرعیات
m_shariyat@yahoo.com
3
دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی هوا و فضا، دانشگاه خواجه نصیر الدین طوسی، تهران، ایران
استادیار، دانشکده مهندسی هوا و فضا، دانشگاه خواجه نصیر الدین طوسی، تهران، ایران
استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
در مقاله کنونی، رفتار دینامیکی ورق کامپوزیتی چندلایه با میرایی سازه ای ویسکوالاستیک در برابر ضربه کم سرعت ناشی از برخورد یک جسم کروی، مورد بررسی قرار گرفته است. قانون تماس هرتز ابتدا جهت در نظر گرفتن اثر سختی لایه های زیرین بر سختی ناحیه تماس، تصحیح و سپس به فرم غیرخطی بکار گرفته شده است. مدل انتگرال سلسله مراتبی ولترا برای توصیف رفتار ویسکوالاستیک مواد به کار رفته و برای مدلسازی دقیق تر رفتار ورق، از تئوری لایه ای و روابط کرنش-جابجایی غیرخطی استفاده شده است. برای یافتن پاسخ معادلات دیفرانسیلی-انتگرالی حاکم، از ترکیب روش های اجزای محدود، انتگرال گیری ذوزنقه ای برای انتگرال های ولترا و شیوه انتگرال گیری عددی زمانی نیومارک بهره گرفته شده است. در بخش نتایج، اثر پارامترهای گوناگون رفتار ویسکوالاستیک مواد و نیز سرعت ضربه زن بر تاریخچه های زمانی نیروی ضربه، میزان فروروی و خیز ورق مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که به دلیل ماهیت میراسازی ساختاری مواد ویسکوالاستیک، سختی ورق و در نتیجه، نیروی ضربه، افزایش یافته ولی خیز دینامیکی بیشینه پدید آمده در ورق و میزان فروروی، کاهش می یابند. همچنین، در حالت کلی، افزایش نیروی تماس بیانگر افزایش میزان فروروی نمی باشد.
In the present paper, dynamic behavior of a multilayer composite plate with viscoelastic structural damping is investigated against a low-velocity impact by a spherical indenter. Hertz contact law is refined to include effect of the lower layers on the stiffness of the contact region and used in a non-linear form. Voltra hierarchical integral is employed for modeling the viscoelastic material and the layerwise theory and non-linear strain-displacement relations are used to model the plate more accurately. To solve the governing integro-differential equations, a combination of the finite element method, trapezoidal integration method for the Volterra integrals, and the Newmark numerical time integration method is used. In the results section, effects of the various viscoelasticity parameters and the indenter velocity on the time histories of the contact force, indentation, and lateral deflection of the plate are investigated. Results show that due to the damping nature of the viscoelastic materials, the plate rigidity and contact force increase whereas the maximum lateral deflection and the indentation decrease. Furthermore, higher contact forces do not necessarily indicates higher indentations.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_822_1c1e8dced775176d039e6e401ef36df2.pdf
ضربه کم سرعت
ورق کامپوزیت ویسکوالاستیک
قانون تماس هرتز
اجزای محدود
تئوری لایه ای
Low-velocity impact
Viscoelastic composite plate
Hertz contact law
Finite element
Layerwise theory
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2016-09-22
6
3
109
118
10.22044/jsfm.2016.796
796
بررسی اثر موقعیت کف پاها در عملکرد یک ساختار سلسله مراتبی و مدولار برای طراحی حرکت برخاستن از صندلی
Exploring the Effect of Foot Position on Performance of a Modular and Hierarchical Movement Planner in Planning the Sit-to-Stand Transfer
مهدی عسکری شاهی
mahdiaskarishahi@yahoo.com
1
شهرام هادیان جزی
s.hadian@eng.ui.ac.ir
2
دانشجوی کارشناسی ارشد، مکاترونیک، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی ومهندسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان
استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی ومهندسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان
محققین بسیاری در علم حرکتشناسی انسان به دنبال بررسی نقش و عملکرد سیستم اعصاب مرکزی در طراحی حرکتهای مختلف انسان بودهاند. برای این منظور پژوهشگران مدلهای مختلفی مختلفی ارائه دادهاند. یکی از این مدلها که طی سالهای اخیر توسعه داده شده است یک مدل سلسله مراتبی و مدولار است که بهمنظور بررسی نقش سیستم اعصاب مرکزی در طراحی حرکت برخاستن از صندلی طراحی شده است. این مدل در برابر شرایطی نظیر ارتفاع صندلی توانسته به شکل مناسبی رفتار سیستم مرکزی اعصاب را شبیهسازی کند. بههمین دلیل نویسندگان این مقاله در تحقیقات خود به بررسی تواناییهای این مدل در برخورد با شرط محیطی موقعیت کف پا پرداختهاند. بهاین منظور ابتدا در آزمایشگاه، حرکت برخاستن از صندلی با موقعیتهای مختلف کف پا ثبت و سپس حرکات ثبتشده با نتایج حاصل از طراحی مسیر انجامشده توسط مدل مقایسه شدهاست. به این منظور حرکت برخاستن از صندلی به ازای 5 موقعیت قرارگیری مختلف کف پا ثبتشد که 3 حرکت برای آموزش آلگوریتم و 2 حرکت برای ارزیابی آن استفاده شد. نتایج نشان داد بیشترین مقدار خطای مفصل مچ، زانو و ران به ترتیب 122/0، 069/0 و 092/0 رادیان است. که بر اساس آنچه در مطالعات دیگر پیشنهاد شده، حداکثر خطای مجاز 17/0 رادیان، در محدوده قابل قبول قرار دارد. نتایج بدست آمده نشان میدهد مدل مورد نظر توانایی مناسبی در طراحی حرکت برخاستن از صندلی دارد.
Many researchers in the science of human behavior explore the role and function of the central nervous system (CNS) in planning and controlling of human movements. To this end, researchers have presented several different models. In present research a computer simulation of CNS's performance in designing the Sit-to-Stand transfer, which has been recently presented, is developed. This motion simulator is a modular and hierarchical movement planner (MHMP), based on decomposition hypothesis. In this paper the effect of foot position, as an environmental condition, is explored. The performance of the MHMP is evaluated with experimental captured motion. To this end, sit to stand motion is captured for five different foot position. Among these five motions, three motions are used to train the MHMP and the remaining motions are used for evaluating its performance. Results show that the maximum error of ankle, knee and hip angles are 0.122, 0.069 and 0.092 (radian) respectively. The maximum allowed error, suggested in researches, is 0.17(radian). The results show that the MHMP has a good performance in planning the motion phases under this condition.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_796_f1eea3ddc4ee9286507ad7dca9a2156e.pdf
علم کنترل حرکت
ساختار سلسله مراتبی و مدولار
برخاستن از صندلی
موقعیت کف پاها
Motor Control
Modular and hierarchical structure
Sit-to-Stand transfer
Foot position
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2016-09-22
6
3
119
136
10.22044/jsfm.2016.808
808
تحلیل پاسخ حرارتی آزمایش ترموگرافی متناوب برای شناسایی جدایش بین لایهای مواد مرکب
Thermal Response Analysis of Lock-in Thermography Test to Identify the Delamination in Composite Materials
جعفر صفری چایکندی
safari.jaafar@gmail.com
1
محمد طاهای ابدی
abadi@ari.ac.ir
2
کارشناسی ارشد، پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری
دانشیار، پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری
در این مقاله عیوب جدایش بین لایهای در مواد مرکب با تحلیل پاسخ گذرای حرارتی ایجادشده در روش آزمایش غیرمخرب ترموگرافی نوری متناوب شناسایی میشود. این تحلیل برای ورق ماده مرکب چند لایه دارای عیوب با ابعاد و عمق مختلف استفاده میشود که تحت اثر بار حرارتی متناوب از یک سطح آن است. انتشار امواج حرارتی در ضخامت ورق ناشی از حرارتیدهی یک سطح در نواحی سالم و معیوب شبیهسازی میشود و اختلاف دامنه و فاز امواج حرارتی در نواحی سالم و معیوب تعیین میشود. اختلاف فاز امواج برگشتی از داخل نمونه حساسیت بیشتری به وجود عیب در مقایسه با اختلاف دامنه امواج حرارتی دارند. نتایج تحلیل نشان داد اختلاف فاز بین نواحی سالم و معیوب با افزایش فرکانس تحریک حرارتی تا حد معینی افزایش مییابد و از این شبیهسازی فرکانس بهینه برای شناسایی عیوب تعیین میشود. همچنین نتایج تحلیل نشان میدهد مقدار لگاریتمی اختلاف فاز نسبت به عمق عیب به صورت خطی تغییر میکند. بنابراین از اختلاف فاز امواج میتوان برای تعیین عمق عیوب استفاده نمود. نتایج این شبیهسازی برای تعیین بهینه متغیرهای انجام آزمایش ترموگرافی به منظور شناسایی دقیق محل عیوب جدایش بینلایهای قابل استفاده است.
The delamination defects in the laminated composite structures are detected using the transient response analysis in the lock-in thermography test. The analysis procedure is implemented for the laminated composite plate subjected to harmonic heat flux in the top surface of the plate, in which the delamination defects with different sizes are located in different depths. The thermal wave propagation due to heat loading is simulated in the plate thickness along the healthy and defective regions and the amplitude and phase differences are determine in such regions. The phase difference of reflected waves is more sensitive to the defects than the amplitude of the waves. The results show that the phase difference between reflected waves from healthy and defective regions increases up to specific frequency value and the optimum frequency is determined using the present simulation. The results also show that the logarithmic phase difference depends linearly on the depth of delamination and such dependency can be used to determine the defect depth. The simulation results of lock-in thermography test are used to determine the optimum parameters required to detect the delamination in the laminated composite materials.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_808_11426b238c43aa7bb60e1617c9659547.pdf
ترموگرافی نوری متناوب
جدایش بینلایهای
مواد مرکب
تحلیل حرارتی گذرا
Lock-in Thermography
Delamination
Composite Materials
Transient Thermal Analysis
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2016-09-22
6
3
137
147
10.22044/jsfm.2016.792
792
بررسی تاثیرات محیط حرارتی بر ارتعاشات آزاد ورق مستطیلی از جنس مواد تابعی مدرج دو بعدی مستقر بر بستر پسترناک
The study of the effects of thermal environment on Free Vibration analysis of two-dimensional Functionally Graded Rectangular plates on Pasternak elastic foundation
کوروش خورشیدی
k-khorshidi@araku.ac.ir
1
علی بخششی
ali_bakhsheshy@yahoo.com
2
حسین قدیریان
dhghadirian@yahoo.com
3
استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک
کارشناس ارشد، آزمایشگاه صوت و ارتعاش، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک
دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر
در این مقاله تاثیرات محیط حرارتی بر ارتعاشات آزاد ورق مستطیلی از جنس مواد تابعی مدرج دو بعدی مستقر بر بستر دو پارامتری (بستر پسترناک) مورد بررسی قرار گرفته است. برای تحلیل مسئله و محاسبه مقادیر فرکانس سازه از روش ریلی ریتز بر مبنای روش حداقل انرژی کل، استفاده شده است. جهت تقریب جابجاییهای ورق با فرض تئوری تغییر شکل برشی مرتبه سوم از توابع آزمون هارمونیک مثلثاتی استفاده شده است که شرایط مرزی هندسی تکیهگاه ساده و تکیهگاه کاملاً گیردار ورق را ارضاء مینمایند. به منظور بررسی دقت روش بکاررفته نتایج بدست آمده در این پژوهش با مراجع مقایسه شده است. مقایسه های مذکور نشان میدهند که انطباق خوبی میان نتایج حاصل از مطالعه حاضر با نتایج حل دقیق موجود در منابع وجود دارد. در انتها تاثیر تأثیر پارامترهای ضرایب توانی، نسبت حجمی، نسبت ضخامت به طول ورق، نسبت طول به عرض ورق، پارامتر سفتی بستر، دما و شرایط مرزی بر روی فرکانس های طبیعی سازه مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.
This paper is the study of the effects of thermal environment on vibration analysis of a two-dimensional functionally graded rectangular plate on Pasternak elastic foundation. The natural frequencies of the plate are calculated by using the Rayleigh–Ritz method based on minimizing the total energy of the plate.analysis procedure is. The transverse displacement of the plate based on the third-order shear deformation plate theory(TSDT) is approximated by a set of admissible trial functions which is required to satisfy the clamped (CL) and simply supported geometric boundary conditions. For verifying the accuracy of this method, results are compared with those reported in the literature. As we seeit is shown a good conformance is derived from the obtained results and the exact solution. In the numerical results, the effects of volume fraction coefficients, thickness ratios ,aspect ratios of the FG plates, foundation stiffness parameters, temperature and boundary conditions on the natural frequencies are examined and discussed in detail.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_792_fff338110143cbbefd762ad5907d13bb.pdf
محیط حرارتی
ورق مستطیلی
بستر پسترناک
مواد تابعی مدرج دو بعدی
Thermal environment
Rectangular Plate
Pasternak elastic foundation
two-dimensional Functionally Graded Material
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2016-09-22
6
3
149
162
10.22044/jsfm.2016.800
800
پیشبینی نیرو و گشتاور در فرآیند نورد داغ ورق با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و روش المان محدود
Predication of roll force and roll torque in hot strip rolling process using artificial neural networks and finite element method
حمیدرضا رضایی آشتیانی
hr_rezaei@arakut.ac.ir
1
استادیار دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک
در این مطالعه، به بررسی اثرات پارامترهای مختلف فرآیند نورد داغ و پیش بینی نیرو و گشتاور نورد با استفاده از مدلهای شبکه عصبی مصنوعی و المان محدود سه بعدی پرداخته شده است. برای این منظور داده های بهدست آمده از شبیه سازی المان محدود سهبعدی برای آموزش و ارزیابی شبکه، وارد شبکه عصبی می شوند و پس از آموزش و ارزیابی، شبکه قادر خواهد بود که نیرو و گشتاور نورد را پیش بینی کند. نتایج پیش بینی شده از شبیهسازی المان محدود برای اعتبار سنجی با نتایج تجربی مقایسه شده است که نتایج به دست آمده از تطابق خوبی برخوردار بوده است. به این ترتیب برای ایجاد مدل شبیهسازی المان محدود و مدل شبکه عصبی مصنوعی به ترتیب از دو نرمافزار آباکوس و متلب استفاده شده است. الگوریتم و تابع آموزش بهکار رفته در این مدل به ترتیب الگوریتم پس انتشار خطا و لونبرگ- مارکورت بوده است. در اینجا پارامترهای مختلف و مهم فرآیند نورد داغ شامل دمای اولیه ورق، ضریب انتقال حرارت بین ورق و غلتکهایکاری، کاهش ضخامت ورق، ضخامت اولیه ورق و سرعت نورد مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده از شبکه عصبی مصنوعی حاکی از آن میباشد که میتوان با تغییر پارامترهای مختلف فرآیند نورد داغ، مقادیر نیرو و گشتاور را در کمترین زمان ممکن با دقت بالا پیشبینی نمود.
This paper introduces an artificial neural network (ANN) application to a hot strip mill to improve the model’s prediction ability for rolling force and rolling torque, as a function of various process parameters. To obtain a data basis for training and validation of the neural network, numerous three dimensional finite element simulations were carried out for different sets of process variables. Experimental data were compared with the finite element predictions to verify the model accuracy. Thus the ABAQUS and MATLAB soft wares are used to simulate the finite element method and an artificial neural network, respectively. The back-propagation algorithm and Levenberg–Marquardt Training function were used in the artificial neural network. The input variables are selected to be, initial temperature of the strip, interface heat-transfer coefficient between strip and work roll, percentage of thickness reduction, initial thickness and rolling speed. The resulted ANN model is feasible for on-line control and rolling schedule optimization and can be easily and rapidly predicted the roll force and roll torque.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_800_33961c58ba1c4978b747aaef6f39009b.pdf
نورد داغ
نیروی نورد
گشتاور نورد
روش المان محدود
شبکه عصبی مصنوعی
Hot rolling
Roll force
Roll torque
Finite Element Method
Artificial Neural Network
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2016-09-22
6
3
163
174
10.22044/jsfm.2016.806
806
تحلیل خزش اولیه کره نانو کامپوزیتی جدارضخیم، تحت بارگذاری حرارتی، مغناطیسی و مکانیکی براساس مدل ویسکوالاستیک برگر
Primary creep analysis of nanocomposite thick-walled sphere under thermal, magnetic and mechanical loading using viscoelastic Bergurs model
هادی محمدی هویه
hmohammadihooyeh@ihu.ac.ir
1
علیرضا نداف اسکوئی
anadaf@ihu.ac.ir
2
مصطفی سیاح بادخور
mostafa.sayah@eyc.ac.ir
3
مدرس دانشگاه ایوانکی، ایوانکی، سمنان
دانشیار دانشگاه ایوانکی، ایوانکی، سمنان
مدرس دانشگاه ایوانکی، ایوانکی، سمنان
در این مقاله با استفاده از مدل برگر به بررسی تاریخچه تنشها و کرنشهای خزشی کره جدارضخیم نانوکامپوزیتی ساخته شده از پلی ایمید تقویت شده با نانو ذرات دی اکسید سیلیکون پرداخته شده است. بارگذاری کره، شامل میدانهای یکنواخت حرارتی و مغناطیسی بههمراه فشار هیدرواستاتیک داخلی میباشد. با استفاده از روابط الاستیسیته، معادله ساختاری حاکم بر مسئله بهدست میآید. حل این معادله با در نظر گرفتن شرایط مرزی مکانیکی، در لحظه صفر منجر به یافتن تنشها وکرنشهای ترموالاستیک میگردد. این تنشها در مرحله ابتدایی حل خزش مسئله مورد استفاده قرار میگیرند. با مشتقگیری زمانی از معادله حاکم بر مسئله و استفاده از مدل ساختاری برگر و ارتباط بین این مدل و روابط پرانتل-روس، معادله دیفرانسیل جدید حاکم بر مسئله در حالت خزشی حاصل میشود. حل این معادله با استفاده از روش عددی نرخ تنش، تاریخچه تنشها وکرنشهای خزشی را فراهم مینماید. نتایج این پژوهش نشان میدهند که بیشترین مقدار تنش مؤثر و کرنشهای خزشی در جداره داخلی کره اتفاق میافتد. همچنین مرحله اول خزش که تا حدود 1000 ثانیه به طول میانجامد با بیشترین سرعت تغییرات تنشها و کرنشها همراه بوده و بعد از این مرحله تنشها و کرنشها وارد مرحله پایدار شده و با سرعت تقریبا یکنواختی تغییر مینمایند.
In this study, stresses and strains history of nanocomposite thick walled sphere wich is made of Polyimide reinforced by SiO2 nanoparticles are investigated using the viscoelastic Bergurs model. Loading of sphere includes the thermal and magnetic uniform field under hydrostatic inner pressure. Constitutive model of the problem based on elasticity relationship is obtained. Solving this equation with respect to mechanical boundary conditions leads to stresses and strains at zero time so called thermo-elastic solution in which these stresses are used at beginning creep problem procedure. With differentiating of constitutive differential equation with respect of time and using relationship between Bergurs model and Prandtl–Reuss relations drives a new constitutive equation for creep. History of stresses and strains are provided by solving this equation using numerical strain rate method. Results show that maximum effective stress and creep strains occurs at inner surface. Also the primary creep stage occurs up to 1000 second with quick change of stresses and strains. After this stage the value of stresses and strains change with uniform speed.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_806_9628ba3821be80baa4216586c0c8b34f.pdf
کره نانو کامپوزیتی
خزش اولیه
مدل برگر
تاریخچه تنشها وکرنشها
Nanocomposite sphere
primary creep
Bergurs model
history of stresses and strains
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2016-09-22
6
3
175
183
10.22044/jsfm.2016.821
821
پیشبینی عمر خستگی در اتصالات چسبی بر اساس سفتی اولیه و مقدار افت سفتی
Fatigue Life Prediction of Adhesive Joints Based on Initial Stiffness and Stiffness Degradation
پوریا اکبرزاده
pooria.akbarzadeh@stu.um.ac.ir
1
خلیل فرهنگدوست
farhang@um.ac.ir
2
دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد
دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد
امروزه استفاده از اتصالات چسبی در سازه ها به دلیل مزایای متعددشان افزایش یافته است. در کاربردهای سازه ای، با توجه به عمر کاری، خستگی به عنوان مهمترین شکل بارگذاری در نظر گرفته می شود. در این مقاله، آزمایشهای تجربی به منظور بررسی فرآیند خرابی خستگی اتصالات چسبی دولبه، تشکیل شده از 16 لایه الیاف شیشه نوع E و رزین اپوکسی حاوی ذرات TiO2 به عنوان چسب، تحت بارگذاری سیکلی انجام شده است و سپس روشی برای پیشبینی عمر خستگی این اتصالات بر اساس سفتی اولیه ارائه شده است. پراکندگی نتایج نشان میدهد که عمر نهایی خستگی تا حد زیادی به سفتی اولیه آنها بستگی دارد. به این منظور یک رابطه نمایی برای تخمین اولیه عمر نهایی اتصالات بر حسب سفتی اولیه ارائه شده است. علاوه بر سفتی اولیه، میزان افت سفتی در اتصالات تحت بارگذاری خستگی نیز بر روی کارکرد نهایی آنها تأثیرگذار است و لذا میتوان بر این اساس تخمین اولیه عمر خستگی را که بر اساس سفتی اولیه تعیین شده است اصلاح نمود. همچنین یک شاخص خرابی با استفاده از مقدار کاهش سفتی برای کنترل فرآیند خرابی خستگی در حین بارگذاری معرفی شده است.
Use of adhesively bonded joints in structures has been increased in recent years because of their advantages. In structural applications, fatigue is generally considered to be the most important form of loading in respect to long-term service life. In this paper, experimental tests have been performed in order to examine the fatigue damage process of double lap adhesive joints, composed of E-glass laminates and epoxy adhesive with TiO2 particles, under fatigue loading and then a method was proposed for fatigue life prediction based on initial stiffness. The scatter in results shows that the fatigue life is mostly dependent on initial stiffness. According to this, an exponential equation based on the initial stiffness has been proposed to have an initial estimation of fatigue life of the adhesive joints. In addition to the initial stiffness, stiffness degradation of the joints under fatigue loading influences on their final performance and therefore the initial estimation of fatigue life based on the initial stiffness could be modified. Also to have an online control of the fatigue damage process during the fatigue loading, a damage index using stiffness degradation was introduced.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_821_92b1150311751f0f1864df6c667501de.pdf
پیشبینی عمر
بارگذاری خستگی
اتصال چسبی
سفتی اولیه
افت سفتی
Life Prediction
Fatigue Loading
Adhesive Joint
Initial Stiffness
Stiffness Degradation
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2016-09-22
6
3
185
194
10.22044/jsfm.2016.793
793
ارزیابی و تحلیل قابلیت اطمینان دستگاه های حفاری دورانی- مطالعه موردی: معدن سنگآهن شماره 1 گل گهر سیرجان
Reliability Analysis and Evaluating of Rotary Drilling Machine –
Case Study: Mine No.1 of Golgohar Iron Ore Mine
سجاد محمدی
1
مجید غیاثی
2
محمد عطایی
ataei@shahroodut.ac.ir
3
اسحاق پورزمانی
4
دانشجو دکتری، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه شاهرود
کارشناس ارشد استخراج معدن، شرکت مهندسین مشاور کوشا معدن
استاد، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه شاهرود
کارشناس ارشد استخراج معدن، سرپرست دفتر نظارت طراحی امور معدن، شرکت معدنی و صنعتی گل گهر سیرجان
معادن روباز به دلیل نرخ تولید بالا و استفاده از دستگاههای بزرگمقیاس دارای ریسک اقتصادی و عملیاتی بسیار بالایی هستند. ازاینرو حصول اطمینان از آمادهبهکار بودن ماشینآلات عملیاتی در آنها حائز اهمیت است. در این معادن حفاری بهمنظور عملیات انفجاری، اولین مرحله از فرآیند تولید ماده معدنی بهحساب میآید و آمادهبهکار بودن دستگاههای مربوطه، دارای تأثیر مستقیم بر تمامی عملیات بعدی و درنتیجه اقتصاد حاصل از کل عملیات است. امروزه با گسترش کاربرد قابلیت اطمینان در حوزههای مختلف مهندسی، میتوان شرایط عملیاتی و در دسترس بودن ماشینآلات را از این نظر مورد ارزیابی و تحلیل قرار داد. یکی از روشهای قدرتمند در این حوزه روش مارکوف است که بر اساس نظریه فرآیندهای تصادفی بنا نهاده شده است. در این پژوهش قابلیت اطمینان دستگاههای حفاری دورانی معدن شماره 1 گلگهر سیرجان با استفاده از این روش ارزیابی و تحلیل شده است. برای این منظور با بررسی دادههای از کارافتادگی این دستگاهها در مدت 5 سال و مدلسازی شرایط مختلف در دسترس بودن آنها، قابلیت اطمینان محاسبه شده است. بر این اساس با احتمال 42/95% معادل با 347 روز کاری از 363 روز کل، حداقل 2 دستگاه برای عملیات حفاری آمادهبهکار و در دسترس هستند.
Open pit mines have very high economic and operational risk because of high rate of production and using large scale instruments. So, it is necessary to guarantee the availability of the operational equipment. First stage of mining in these mines is drilling for blasting operation and the availability of related machines has direct effect on all subsequent operations and consequently on overall economy of the operation. Today, operation conditions and machines availability can be assessed and analyzed due to development of reliability methods in different engineering fields. Markov method is one of the potent methods in this context which is based on stochastic process theory. In this study, reliability of rotary drilling machines in Golgohar Mine No. 1, Sirjan, is analyzed using this method. In this way, reliability is calculated by investigating failure dad of these machines during 5 years and modeling different conditions of their availability. So, at least 2 machines will be ready and available for drilling operation with the probability of 95.42% corresponding to 347 days out of total 363 working days.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_793_a69cc03cfb60dc5819b04f2e9a2b4adc.pdf
قابلیت اطمینان
دستگاه حفاری دورانی
فرآیند تصادفی
زنجیره مارکوف
معدن سنگآهن گلگهر سیرجان
Reliability
Rotary Drilling Machine
Stochastic Process
Markov Chain
Golgohar Iron Ore Mine
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2016-09-22
6
3
195
212
10.22044/jsfm.2016.807
807
بهبود عملکرد توربین بادی ترکیبی داریوس- ساونیوس
Performance improvement of hybrid Darrieus-Savonius wind turbine
آرمین روشن
armin_roshan69@yahoo.com
1
محمد جواد مغربی
mjmaghrebi@um.ac.ir
2
دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد
استاد مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد
توربین های بادی داریوس و ساونیوس که از جمله توربین های بادی محور عمودی محسوب می شوند، به دلیل طراحی ساده و عدم وابستگی به جهت باد، موردتوجه محققان قرارگرفته اند. توربین داریوس باوجود بازده بالاتر نسبت به ساونیوس، با مشکل اساسی راه اندازی خودکار روبرو است. هدف از مطالعه حاضر، ترکیب توربین داریوس با ساونیوس، جهت دست یابی به مدلی با گشتاور راه اندازی و محدوده عملکرد مناسب، است. ابتدا یک مدل شامل سه پره داریوس از نوع مستقیم و دو پره ساونیوس، شبیه سازی می گردد و به منظور بهبود عملکرد، زاویه ی کمان پره های ساونیوس و صلبیت پره های داریوس تغییر می یابند. با دستیابی به زاویه ی کمان و صلبیت بهینه و ترکیب آن ها، قابلیت مدل ترکیبی اولیه بهبود داده می شود. شبیه سازی به صورت دو بعدی و با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی انجام پذیرفته و برای چرخش توربین از شبکه بندی متحرک، استفاده شده است. مطابق با نتایج، ترکیب توربین داریوس با ساونیوس تأثیر مطلوبی بر راه اندازی خودکار و یکنواخت کردن منحنی عملکرد توربین دارد. همچنین مشاهده گردید که صلبیت 0/75 برای ایرفویل و زاویه 150 درجه برای کمان پره ی ساونیوس، حالت های بهینه شده از نظر بیشینه ضریب توان، گشتاور راه اندازی و محدوده عملکرد می باشند که با بهره گیری هم زمان، مدل ترکیبی با حداکثر عملکرد به-دست می آید.
Vertical axis wind turbine, divided into Darrieus and Savonius, have been considered by many scientists owing to simplicity of design and operation independent of wind direction. Although Darrieus turbine has higher efficiency than Savonius, it faces to essential problem of self-starting. The aim of the present study is the combination of Darrieus and Savonius turbine in order to reach to a model with high starting torque and proper performance range. First, a model involving 3 straight-bladed Darrieus with 2 Savonius blades is simulated. For improving the performance, Savonius blade arc angle and airfoil solidity are changed. By optimizing the arc angle and solidity, the initial hybrid model performance is improved. Two-dimensional simulation using computational fluid dynamics is conducted using moving mesh for rotating part. According to results, the combination of Darrieus and Savonius turbine has favorable impact on self starting and makes performance curve smooth. It was also observed that solidity of 0.75 for Darrieus and angle of 150° for savonius blade arc are the optimized mode for maximum power coefficient, starting torque and performance range. In other words, The hybrid model with maximum performance is achieved by using these values at the same time.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_807_bbc23a9e237f66dfa06d3251471b13cf.pdf
توربین ترکیبی داریوس – ساونیوس
راه اندازی خودکار
ضریب توان
دینامیک سیالات محاسباتی
hybrid Darrieus-Savonius turbine
self starting
Power coefficient
Computational Fluid dynamics
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2016-09-22
6
3
213
226
10.22044/jsfm.2016.810
810
استفاده از ارزش فعلی خالص به عنوان یک تابع هدف تنها برای بهینهسازی ترمو-اقتصادی رکوپراتور صفحه پره دار میکروتوربین
Using net present value as a single objective function for thermo-economic optimization of a plate-fin recuperator in microturbine
پیمان مقصودی
p_maghsoudi@alumni.ut.ac.ir
1
پدرام حنفی زاده
hanafizadeh@ut.ac.ir
2
کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران، تهران
استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران، تهران
در این مقاله رکوپراتور یک میکروتوربین200 kW با در نظر گرفتن ارزش فعلی خالص به عنوان تابع هدف، با الگوریتمهای ژنتیک و اجتماع ذرات بهینهسازی شده است. مبدل حرارتی صفحه پرهدار با پره نواری و آرایش جریانهای عمود و مخالف برای بهینهسازی انتخاب شده است. گام پره، ارتفاع پره، طول نوار، طول مسیر جریان رکوپراتور، ارتفاع و عرض رکوپراتور به عنوان شش پارامتر طراحی در نظر گرفته شدهاند. برای بررسی اثر هر یک از متغیرهای طراحی بر تابع هدف، آنالیز حساسیت انجام شده است. نتایج بدست آمده از الگوریتمهای ژنتیک و اجتماع ذرات با یکدیگر مقایسه شدهاند. مقایسهها نشان میدهد که الگوریتم بهینهسازی اجتماع ذرات از نظر حجم محاسبات و مقدار بهینه بدست آمده عملکرد بهتری دارد. با توجه به اینکه تابع هدف انتخاب شده در این مسئله تابعی از کارایی و هزینه کل رکوپراتور میباشد، نتایج بدست آمده از این تحقیق با نتایج بهینهسازی ترمو-اقتصادی مقایسه شدهاند. مقایسههای صورت گرفته بر مبنای معیارهای ارزش فعلی خالص و بازده سیکل میباشند و بهتر بودن نتایج کار حاضر را از نظر فنی و اقتصادی نشان میدهند. نتایج نشان میدهند که ارزش فعلی خالص و بازده سیکل در کار حاضر حداکثر تا %11.54 و %11.69 افزایش یافتهاند.
In this paper, genetic and particle swarm algorithms were applied to optimize a recuperator in a 200 kW microturbine, with the net present value (NPV) considered as the objective function. Examined for the optimization purposes is a plate-fin heat exchanger of offset strip fin configuration as well as counter- and cross-flow arrangements. Fin pitch, fin height, fin offset length, recuperator flow length, recuperator width, and recuperator height were considered as the six design parameters investigated. A sensitivity analysis is performed in order to investigate the effect of design parameters on the objective function. Comparing the results of genetic algorithm(GA) to those of particle swarm algorithm indicated that, the particle swarm optimization(PSO) approach had succeeded to achieve better results from computations’ volume and optimum value perspectives. As the used objective function in this research was a function of total cost and efficiency of the recuperator, the results of the present research were compared to thermo-economic optimization results. Being based on NPV and cycle efficiency criteria, the comparisons indicated superiority of the results of the present study, when viewed from technical and economic perspectives. Results show that in the present study NPV and cycle efficiency have increased up to 11.54% and 11.69%.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_810_779fe49ed028a4d711e415531462c78a.pdf
رکوپراتور
ارزش فعلی هزینهها
الگوریتم ژنتیک
بهینهسازی اجتماع ذرات
Recuperator
Net Present Value
Genetic Algorithm
Particle Swarm Optimization
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2016-09-22
6
3
227
237
10.22044/jsfm.2016.791
791
بهینهسازی لولههای خاندار بویلر نیروگاه شازند اراک با استفاده از الگوریتم ژنتیک
Optimization of Shazand Arak power plant boiler rifled tubes using genetic algorithm
حمید مختاری
hamid.1900@yahoo.com
1
امیر امیر محمودی بنهنگی
amirmahmoodi90126011@gmail.com
2
رامین حقیقی خوشخو
khoshkhoo@pwut.ac.ir
3
دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران
دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران
استادیار، دانشکده مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران
افزایش افت فشار به دلیل استفاده از لولههای خاندار و از طرفی افزایش ضریب انتقال حرارت در جریان دو فازی و همچنین در طول جوشش (ناحیه تک فاز) باعث شد که در این مقاله با الگوریتم تکاملی ژنتیک، به بهینهسازی پارامترهای لوله خاندار، با هدف افزایش ضریب انتقال حرارت در طول ناحیه تک فاز و هدف دوم کاهش افت فشار در کل سیرکولاسیون طبیعی درام، پرداخته شود. انتخاب تابع هدف اول با توجه به آنالیز افت فشار در هر قسمت از چرخه درام و نیز به دلیل تغییرات شدیدی که نسبت به تغییر پارامترهای لوله خاندار از خود نشان میدهد صورت پذیرفته است. بهینه سازی طی دو سناریو بر اساس تعداد لولههای ثابت (سناریو اول) و فلاکس جرمی ثابت (سناریو دوم) انجام شد. نتایج نشان دادند که طراحی در حالت تعداد لولههای ثابت که بر اساس عدم تغییر طول و عرض بویلر نیروگاه شازند اراک تعریف شده است منجر به کاهش ارتفاع بویلر از 60 متر در حالت فعلی، به 23/27 متر شد. در نهایت نقش پارامترهای لوله خاندار و فلاکس جرمی در این سناریو نسبت به سناریو اول در کاهش افت فشار کاملا مشخص و منجر به تعیین ارزش پارامترهای لوله خاندار گردید.
Increase in pressure drop due to the use of rifled tubes and also increase the heat transfer coefficient in two-phase flow and during boiling length (single-phase region) caused that using evolutionary genetic algorithm to optimize the parameters of rifled tubes, with the goal of increasing the heat transfer coefficient over the single-phase region and reduce the pressure drop in natural circulation system of drum should be dicussed in this paper. Choice of objective function was done with respect to the analysis of the pressure drop in each part of the drum circle and its large changes relative to the change of rifled tubes parameters. The optimization was done using two scenarios based on constant number of tubes (scenario I) and constant mass flux (scenario II). The results showed that the design in case of constant number of tubes which is defined base on no changes in length and width of the Shazand Arak power plant boiler, led to reduce the height of boiler from 60m to 27.23m. Finally, the role of rifled tubes parameters and mass flux in this scenario relative to first scenario in reduce of pressure drop was led to set values of the rifled tubes parameters.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_791_7472c477939d04275645f239b7e8905c.pdf
افت فشار
بهینه سازی
سیرکولاسیون طبیعی
جریان دو فازی
لولههای خاندار
Pressure drop
Optimization
Natural circulation
Two-phase flow
Rifled tubes
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2016-09-22
6
3
239
247
10.22044/jsfm.2016.815
815
مطالعه عددی جریان سیال کنترل شده حول استوانه با محرک های ترکیبی
Numerical Simulation of the Controlled Fluid Flow Around the Cylinder Using Compound Actuators
نیکی رضازاده
n.rezazadeh@hsu.ac.ir
1
استادیار گروه مهندسی مکانیک
دانشگاه حکیم سبزواری
در مقاله حاضر جهت تغییر الگوی جریان روی استوانه، میدان جریان تشکیل شده حول استوانه کنترل شده است. روشهای کنترل جریان به دو دسته فعال و غیر فعال تقسیم میشوند. در کار حاضر از روش ترکیبی جهت کنترل استفاده میشود یعنی صفحه جداکننده در منطقه دنباله به عنوان روش غیر فعال همراه با محرک الکتروهیدرودینامیکی (روش فعال) به طور همزمان به کار گرفته شده‍‍ اند. برای شبیه سازی جریان معادلات ناویراستوکس برای میدان سیال و معادلات پایستاری بار الکتریکی و پواسون برای میدان الکتریکی به صورت عددی با روش حجم محدود حل شده اند. طول صفحه جداکننده برابر قطر استوانه و مانند آن متصل به زمین است . الکترود سیمی و سطح استوانه برای تحریک الکتروهیدرودینامیکی استفاده گردید. محاسبات برای اعداد رینولدز پایین 40Re= و اختلاف پتانسیل 20,10 kV انجام شده است. نتایج نشان میدهد وجود صفحه جداکننده در عدد رینولدر پایین منطقه دنباله را پایدار نمی کند و گردابه های پشت استوانه شروع به حرکت می کنند.
Abstract In present paper, the fluid flow around the cylinder has been controlled to change the pattern flow. Flow control methods are classified into two types,that were called active and passive methods.In this work, the compound method is applied, the splitter plate in the wake zone as passive method and EHD actuators as active method have been applied simultaneously. For simulation of fluid flow, Navier Stoks equations for fluid flow and conversation of electric charge and Poisson equations for electric field are calculated numerically by finite volume approach. The length of the splitter plate is equal the diameter of the cylinder and it is connected to the ground as well as the cylinder surface. ،The wire electrodes and the cylinder are used as EHD actuators. Calculations are done for the low Re number, Re=40 and the applied voltage V=10,20 kV. The results show that the presence of the splitter plate at low Re number does not stabilize the wake zone and the vortexes behind the cylinder start to move. Keywords: Ion Wind; Drag Force; ElectroHydroDynamic Actuator; Splitter Plate.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_815_ad8e4cc644f549fac99193f26bd6fa22.pdf
باد یونی
نیروی پسا
محرک الکتروهیدرودینامیک
صفحه جداکننده
Ion Wind
Drag force
ElectroHydroDynamic Actuator
Splitter Plate
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2016-09-22
6
3
249
260
10.22044/jsfm.2016.809
809
تحلیل اثر جانمایی دریچه خروجی هوا در یک محیط صنعتی دارای تابشگرهای دمابالا بر یکنواختی شرایط حرارتی و توزیع آلاینده در حضور میدان جریان نامتقارن
Analysis the influence of air outlet opening’s location in an industrial environment with high temperature radiant heaters on uniformity of thermal conditions and distribution of the contaminant in presence of asymmetric flow field
مهتاب امین زاده
mahtabaminzadeh@ymail.com
1
علی صفوی نژاد
asafavi@birjand.ac.ir
2
سیدعلیرضا ذوالفقاری
zolfaghari@birjand.ac.ir
3
دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند
استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند
استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند
در تحقیق حاضر، اثر جانمایی دریچه خروجی هوا بر ایجاد شرایط حرارتی مطلوب و یکنواخت و انتشار گونه دیاکسیدکربن تولیدی توسط تابشگرهای دمابالا در یک محیط صنعتی نمونه در حضور میدان جریان غیریکنواخت، مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، یک فضای دو بعدی دارای یک دریچه ورود و یک دریچه خروج هوا در نظر گرفته شده است. دو جانمایی دریچه خروجی هوا نزدیک کف و نزدیک سقف و همچنین، دو حالت چیدمان متفاوت (یک تابشگر و دو تابشگر متقارن) مدنظر قرار گرفت. برای شرایط مذکور معادلات پیوستگی، بقای تکانه خطی، معادله انرژی، معادله انتقال تابش و معادله غلظت گونه به کمک حلگر عددی اپن فوم حل شده است. همچنین، میزان مصرف انرژی در تحقیق حاضر مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان میدهد که جانمایی دریچه خروجی هوا نزدیک سقف در کاهش غلظت دیاکسیدکربن نقش بسزایی دارد. همچنین استفاده از دو تابشگر توزیع دما را یکنواختتر میکند. نتایج حاکی از آن است که میزان مصرف انرژی در حضور دو تابشگر برای جانمایی دریچه خروجی هوا نزدیک کف 3 درصد و در حالت جانمایی دریچه خروجی هوا نزدیک سقف 15 درصد در مقایسه با استفاده از یک تابشگر افزایش پیدا میکند
In the present study, the effect of outlet opening location on providing appropriate and uniform thermal conditions and distribution of carbon dioxide species which is produced by high temperature radiant heaters under nonuniform flow field in an industrial environment have been investigated. For this reason, two dimentional environment with one inlet and one outlet opening have been considered. Two locations of air outlet opening near the floor and near the ceiling and also, two different types of radiant heaters’ arrangement have been considered as: single radiant heater, couple radiant heaters. For the mentioned conditions, continuity equation, momentum equations, energy equation, radiative transfer equation and species concentration equation have been solved by OpenFoam numerical solver. Also energy consumption have been evaluated in the present study. The results show that location of air outlet opening near the ceiling effects significantly on decreasing carbon dioxide concentration. As well as, usage of couple radiant heaters makes temperature distribution more uniform. The results indicate that energy consumption increases in presence of couple radiant heaters for outlet opening which is near the floor 3 percent and near the ceiling 15 percent in comparison with single radiant heater.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_809_2702e5bfb1f4a48fef800735e18b420a.pdf
تابشگر دمابالا
محیط صنعتی
توزیع آلاینده
High temperature radiant heaters
Industrial environment
Distribution of the contaminant
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2016-09-22
6
3
261
270
10.22044/jsfm.2016.812
812
تأثیر جانمایی دریچه ورودی هوا بر کیفیت هوای داخل و آسایش حرارتی ساکنان در یک اتاق دارای سیستم گرمایش قرنیزی
Influence of air inlet diffuser layout on indoor air quality and occupants’ thermal comfort in a room with baseboard heating system
زهره ایمانی نژاد
zohreh_imaninejad@yahoo.com
1
سیدعلیرضا ذوالفقاری
zolfaghari@birjand.ac.ir
2
مهدی معرفت
maerefat@modares.ac.ir
3
هادی پاسدار شهری
hadi.pasdar@gmail.com
4
کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند
استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند
استاد، مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران
استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران
در سالهای اخیر، سیستم گرمایش قرنیزی به دلیل توزیع یکنواخت حرارت و پایین بودن دمای آب تغذیه، مورد توجه بسیاری از مهندسان تهویه مطبوع قرار گرفته است. با این وجود، عدم استفاده از تجهیزات وزشی در ساختمانهای دارای سیستم ‘گرمایشی مذکور، میتواند موجب کاهش کیفیت هوای داخل شود. بر این اساس، هدف اصلی تحقیق حاضر ارزیابی میزان تأثیرگذاری جانمایی دریچه تأمین هوای تازه بر کیفیت هوای داخل و شرایط آسایش حرارتی ساکنان در یک ساختمان با سیستم گرمایشی قرنیزی در فصل زمستان میباشد. برای این منظور، شاخصهای احساس حرارتی افراد و کیفیت هوای داخل برای یک اتاق نمونه استاندارد در شرایط اقلیمی با دمای طرح خارج زمستانه صفر درجه سلسیوس به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که جانمایی صحیح دریچه تأمین هوای تازه، تأثیر قابل توجهی بر دمای هوا، شرایط آسایش حرارتی افراد و کیفیت هوای داخل دارد. به طوری که با تغییر محل دریچه سقفی تأمین هوا از نزدیکی دیوار خارجی به سمت مرکز اتاق، میتوان متوسط دمای هوا در فضای نمونه را تا اندازه 1/1 درجه سلسیوس (از 4/21 به 5/22 درجه سلسیوس) افزایش داد. همچنین، نتایج حاکی از آن است که انتخاب محل مناسب برای دریچه تأمین هوای تازه میتواند شاخص بهبود کیفیت هوای داخل را از حدود 44/0 به حدود 67/0 افزایش دهد.
In the recent years, the baseboard heating system has attracted the attention of many HVAC engineers due to its uniform temperature distribution and low feed water temperature. Despite this, lack of ventilation equipments in the buildings with the mentioned heating system, can cause to decrease the indoor air quality. Therefore, the main goal of this study is to evaluate the effects of fresh air supply diffuser layout on the indoor air quality and occupants’ thermal comfort conditions in a baseboard heated building in winter. For this reason, the thermal sensation and indoor air quality indices have been numerically investigated in a standard case room and under the climatic conditions of 0C as winter outdoor design temperature. The results show that the location of air supply diffuser has a significant influence on air temperature, thermal comfort conditions and indoor air quality. So that, changing the location of ceiling air diffuser from near the exterior wall to the center, can cause the average of air temperature to increase about 1.1C (from 21.4 to 22.5C). Moreover, the results indicate that selecting the proper location for fresh air supply diffuser can lead to increase in the indoor air quality improvement index from 0.44 to 0.67.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_812_270cfd7f4a62e42d23ca734f14c2408d.pdf
سیستم گرمایش قرنیزی
دریچه ورودی هوا
کیفیت هوای داخل
آسایش حرارتی
Baseboard heating system
air inlet diffuser
indoor air quality
thermal comfort
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2016-09-22
6
3
271
280
10.22044/jsfm.2016.805
805
طراحی و تحلیل یک دودکش خورشیدی مقیاس کوچک با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی
Design and Numerical Investigation of a Small Scale Solar Chimney Using Computational Fluid Dynamics
جاماسب پیرکندی
jamasb_p@yahoo.com
1
مهدی هاشم آبادی
m_hashem_abadi@yahoo.com
2
استادیار، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران
دانشجوی دکتری، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران
در کار حاضر، یک دودکش خورشیدی با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی مورد تحلیل و طراحی قرار گرفته است و ابعاد بهینه دودکش تعیین شده است. سطح مقطع دودکش خورشیدی بهصورت مستطیلی در نظر گرفته شده است و مدلسازی بهصورت سهبعدی انجام شده است. دودکش در ابعاد مختلف و با مقاطع هندسی گوناگون مدل شده است و اثر هندسه دودکش روی جریان هوای داخل و عملکرد آن مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق علاوه بر اثر هندسه دودکش، اثر تغییر شار حرارتی دریافتی از محیط، فشار مثبت در دهانه ورودی و دمای هوای ورودی بر دبی هوای خروجی از دودکش مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان دهنده وجود عرض بهینه به منظور بیشینهسازی دبی هوا در دودکش است. بررسی نتایج نشان میدهد که در شارهای حرارتی مختلف (100 تا 1300 وات) و با افزایش عرض، دبی در واحد طول دودکش افزایش مییابد اما این روند تنها تا عرض 2/0 متر ادامه پیدا میکند. پس از این نقطه با افزایش عرض، دبی کاهش پیدا میکند. علت این پدیده ایجاد و گسترش جریان برگشتی میباشد. افزایش سطح دهانه ورودی، افزایش فشار در دهانه ورودی و افزایش ارتفاع دودکش علاوه بر افزایش دبی و بهبود عملکرد، باعث افزایش عرض بهینه میشود.
In the current study, a solar shimney is analyzed and designed using computational fluid dynamics (CFD). The optimal dimensions of the chimney is determined. The chimney has a rectangular cross section and it is modeled in three-dimenstional space. The chimney has been modeled in various dimensions and with various geometric sections and impact of chimney geometries have been investigated on internal air flow and its performance. In addition to the geometry of the chimney effect, impact of change heat flux received from environment, entrance positive pressure and inlet air temperature were studied on outlet air mass flow rate from the chimney. The results indicated that there is optimum width in order to maximize air flow rate in the chimney. Optimum width is increased with Increase in inlet cross section, entrance pressure and chimney height in addition to increased air mass flow rate and performance improvement. The results of this plan can be used for appropriate design of a solar chimney and finally making it.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_805_c6630d6338f933d6605b1c60f7ef9314.pdf
دودکش خورشیدی
تهویه طبیعی
دینامیک سیالات محاسباتی
هندسه بهینه
Solar Chimney
Natural Ventilation
Computational Fluid Mechanics
Optimized Geometry
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2016-09-22
6
3
281
298
10.22044/jsfm.2016.811
811
تحلیل برخورد زمانمند الاستوپلاستیک پرتابه پرسرعت با سطح آب
Elasto-plastic time dependent impact analysis of high speed projectile on water surface
حسن فروزانی
hforouzani@mut.ac.ir
1
بهادر سرانجام
bsaranjam@yahoo.com
2
رضا کمالی
rkamali@shirazu.ac.ir
3
علی عبداللهی فر
abdaly@mut.ac.ir
4
مربی، دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، شیراز
دانشیار، دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، شیراز
استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز
استادیار، دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، شیراز
در این مقاله، برخورد زمانمند الاستوپلاستیک پرتابه پرسرعت با سطح آب به صورت عددی با استفاده از روش اختیاری لاگرانژین-اویلرین شبیه سازی شده است. پرتابه یک جامد الاستوپلاستیک در نظر گرفته شده و شبکه آن به صورت لاگرانژین ایجاد شده است. آب نیز یک سیال تراکم پذیر فرض شده و شبکه آن با روش اویلرین تولید شده است. در این تحقیق شبیهسازی در سه گام انجام شده است؛ تحلیل تنش استاتیکی، دینامیکی و همچنین تحلیل برخورد پرتابه با درجات آزادی کامل با سطح آب به روش اختیاری لاگرانژین –اویلرین. اثرات تراکمپذیری سیال و کاویتاسیون در آنالیز آخر لحاظ شده است. به منظور صحهگذاری نتایج، انتشار موج تنش ایجاد شده در پرتابه ناشی از برخورد با آب، با نتایج تحلیلی مقایسه شده است. نتایج نشان میدهد که بیشترین خطا در مقایسه با نتایج تحلیلی حدود 5% است. همچنین مقدار بیشینه تنش و مکان/مسیر شکست در پرتابه با دادههای آزمایشگاهی مقایسه شده است. تطابق خوب بین مقادیر پیش بینی شده و آزمایشگاهی/تحلیلی نشان دهنده دقت این الگوریتم عددی است. برخورد پرتابه با سطح آب با زوایای مختلف نیز شبیهسازی شده است. نتایج نشان میدهد که محدوده ایمن زاویه پرتاب برای پرتابه حاضر °5/0± میباشد.
In this paper, elasto-plastic time dependent impact of high-speed projectile on water surface is simulated numerically using Arbitrary Lagrangian- Eulerian (ALE) method. The projectile is considered as elasto-plastic solid and its mesh is generated by Lagrangian approach. The water is also assumed as compressible fluid so its mesh is produced by Eulerian method. Three steps simulation are performed in this research; static, dynamic stress analysis and also impact analysis of full degrees of freedom (DOF) projectile on water surface using ALE method. The effects of fluid compressibility and cavitation are considered in last analysis. In order to validate results, the stress wave propagation produced in the projectile due to water impact is compared with exact ones. The results show that the maximum error compare with exact ones is 5%. Also the magnitude of maximum stress and location/path of fracture in the projectile are compared with experimental data. The good agreement between the predicted and analytical/experimental values shows the accuracy of this numerical algorithm. The impact of projectile on water surface is simulated with different angles. The results show that the safe zone of impact angle for present projectile is ±0.5°.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_811_e4426375e6692026edfa9d1b3d3d771b.pdf
روش اختیاری لاگرانژین-اویلرین
برخورد
الاستوپلاستیک
پرتابه پر سرعت
Arbitrary Lagrangian- Eulerian (ALE) method
Impact
Elasto-plastic
High speed projectile
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2016-09-22
6
3
229
303
10.22044/jsfm.2016.799
799
تحلیل عددی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت های متخلخل مزوپروس سیلیکا و هیدروکسی آپاتیت- پلی پروپیلن
Numerical analysis of mechanical properties of mesoporous silica and hydroxyapatite-polypropylene nanocomposites
علیرضا آلبویه
a.albooyeh@du.ac.ir
1
استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه دامغان، دامغان، ایران
این مقاله به بررسی عددی خواص مکانیکی پلیپروپیلن تقویتشده با یک درصد وزنی از نانوذرات مزوپروس سیلیکا، هیدروکسی آپاتیت، ترکیب مزوپروس سیلیکا و هیدروکسی آپاتیت میپردازد. شبیه سازی عددی بر مبنای روش ماکرومکانیک ( روش محیط پیوسته) و برای توابع مختلف چگالی انرژی کرنشی شامل: مارلو، اگدن و وان دروالس، با استفاده از نرمافزار تجاری آباکوس انجام شده است. برای این منظور رفتار هایپرالاستیک نانوکامپوزیتهای متخلخل پلیمری شامل: نانوکامپوزیت های مزوپروس سیلیکا/ پلی پروپیلن، هیدروکسی آپاتیت/ پلی پروپیلن و نانو هیبرید مزوپروس سیلیکا- هیدروکسی آپاتیت/ پلی پروپیلن تحت بارگذاری های کشش تک محوری، خمش سه نقطه ای و ضربه سرعت پایین بررسی شده است. به منظور تصدیق نتایج عددی، مقادیر بدست آمده از شبیه سازی خواص مکانیکی، با نتایج آزمون های عملی مشابه، مقایسه شده اند. نتایج شبیه سازی انجام شده تطابق بسیار خوبی را با نتایج تجربی نشان می دهد و مدل مارلو نزدیکترین پاسخ را نسبت به داده های آزمایشگاهی دارد.
This paper presents the numerical study on the mechanical properties of polypropylene (PP) reinforced with 1 wt.% (weight percentage) mesoporous silica (MCM-41), Hydroxy Apatite (HA) and the composite of MCM-41 and HA (MCM41-HA or MH) nanoparticles. Numerical simulation according to macromechanical method (continuum method) was performed for different form of Strain Energy Density Function containing: Marlow, Ogden and Van der Waals using the commercial software ABAQUS/CAE. In this research the hyperelastic behavior of porous polymeric nanocomposits containing: mesoporous silica/ polypropylene (PMCM), hydroxyapatite/polypropylene (PHA) nanocomposites and mesoporous silica- hydroxyapatite /polypropylene (PMH) nanohybrid in the uniaxial tensile test, three point bending test and Izod impact test were studied. In order to verify the numerical results, values obtained from the simulation of mechanical properties were compared With similar functional tests. The performed simulation results are in good accordance with the experimental data and the Marlow model has the best agreement with results of experiment.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_799_d13f23c3a9f648cc0ba82511c34706c6.pdf
شبیه سازی عددی
نانوکامپوزیت پلیمری
خواص مکانیکی
آزمایش کشش تک محوری
مواد هایپرالاستیک
Numerical Simulation
Polymeric Nanocomposite
Mechanical Properties
Uniaxial tensile test
Hyperelastic Materials
per
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
2016-09-22
6
3
311
321
10.22044/jsfm.2016.814
814
انتقال حرارت جابجایی آزاد نانوسیال در محفظه L شکل بافلدار
natural convection heat transfer of a nanofluid in a baffle L-Shaped cavity
نصرالله علوی
eng.nasrollah_alavi@yahoo.com
1
طاهر ارمغانی
armaghani.taher@yahoo.com
2
احسان ایزد پناه
izadpanah_ehsan@yahoo.com
3
دانشگاه آزاد اسلامی، واحد بوشهر،دانشجوی کارشناسی ارشد مکانیک، بوشهر، ایران
دانشگاه آزاد اسلامی، واحد مهدیشهر،استادیار گروه مکانیک، مهدیشهر، ایران
دانشگاه خلیج فارس، دانشکده مهندسی،استادیار گروه مکانیک، ایران
در این مقاله انتقال حرارت جابجایی آزاد نانوسیال آب-آلومینا در محفظه L شکل بافلدار بصورت عددی بررسی شده است. معادلات حاکم به روش حجم محدود و با بکارگیری الگوریتم سیمپل حل شده است.دیواره های عمودی سمت چپ و پایینی محفظه گرم و دیواره میانی افقی و بافل سرد و سایر دیوارها عایق است. اثر پارمترهای مختلف مانند عدد رایلی، کسر حجمی ذرات، نسبت ابعاد محفظه و طول بافل بر میزان انتقال حرارت مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان میدهند حضور بافل بر افزایش میزان انتقال حرارت تاثیرگذار است. با افزایش عدد رایلی، کسر حجمی و نسبت ابعادی میزان انتقال حرارت افزایش می یابد. همچنین با افزایش نسبت ابعادی، نانوسیال تاثیر بیشتری بر افزایش عدد ناسلت دارد. همچنین تاثیرات کسر حجمی نانوسیال بر روی انتقال حرارت بحث و بررسی شده است. نتایج نشان دادند با افزایش کسر حجمی نانوسیال انتقال حرارت جابجایی آزاد در نسبتهای ابعادی مورد مطالعه افزایش خواهد یافت.
In this article, free convection heat transfer nanofluids water-alumina in enclosure L-shaped BAFFLED has been investigated. Vertical walls left at warm temperatures and constant horizontal intermediate walls Th and Tc is constant cold temperature. Other walls are well insulated. Baffles at 〖 T〗_c and puts them in a container lot of impact on flow behavior. And could disrupt the current order. The governing equations finite volume method and the SIMPLE algorithm simultaneously solved. The results show: AR increased heat transfer is also increased. By increasing the aspect ratio, nanofluids have a greater impact on increasing the heat transfer. During the baffle increases the heat transfer is increased. To increase as the baffle, nanofluids have less impact on the cooling chamber. The effect of Righly Number and nanofluid volume fraction are also investigated and discussed. the results show: for all AR the natural heat transfer increases when nanofluid volume fraction is increased.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_814_cd6fce0966c1d9f6343febe4cb54c4c7.pdf
نانوسیال آب-آلومینا
جابجایی آزاد
بافل
محفظه L شکل
Water-Alumina nanofluid
Natural Convection
Baffle
L-Shaped cavity