ORIGINAL_ARTICLE
مدلسازی برداشت انرژی الکتریکی با استفاده از مواد پیزوالکتریک تحت تحریک اتفاقی از پایه
بسیاری از تجهیزات برداشتکنندهی انرژی از اجزای پیزوالکتریک بهمنظور تبدیل ارتعاشات مکانیکی به انرژی الکتریکی مفید استفاده میکنند. تحریک ورودی معمولا بصورت موج هارمونیک در نظر گرفته میشود، در حالیکه در موقعیتهای عملی، تحریک مکانیکیِ سیستم، یک سیگنال اتفاقی است. هدف این پژوهش، مطالعهی برداشت انرژی در تجهیزات پیزوالکتریک با استفاده از تئوری ارتعاشات اتفاقی است. در مرحله اول یک مدل پارامتری متمرکز از سیستم ارائه شده است. پس از آن معادلات دیفرانسیل بدون بعدِ حاکم بر ولتاژ القا شده در مدار برداشت انرژی و همچنین حاکم بر طول مادهی پیزوالکتریک بدست آمده است. فرض شده است که تحریک ورودی بصورت یک شتاب با طیف فرکانسیِ نویز سفید، با باند محدود باشد. سپس از تئوری ارتعاشات اتفاقی برای بدست آوردن خواص آماری ولتاژ، توان و طول مادهی پیزوالکتریک بر حسب خواص آماری تحریک، بصورت تحلیلی استفاده شده است. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که با انتخاب مناسب پارامترهای سیستم، مقدار مورد نظر توان برداشتشده میتواند بطور موثری افزایش یابد. انتظار میرود نتایج بدست آمده از این پژوهش بتوانند بطور کمی و کیفی در تحلیل، بهینهسازی و ساخت تجهیزات پیزوالکتریک برداشتکنندهی انرژی مورد استفاده قرار گیرند.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_685_e3f78944a6b68f8f56a9e3d27410ddc1.pdf
2016-03-20
1
10
10.22044/jsfm.2016.685
برداشت کننده انرژی
ماده پیزوالکتریک
ارتعاشات اتفاقی
توان الکتریکی
سید محمد
خادم باشی
mohammadkhadembashi@yahoo.com
1
دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد
AUTHOR
دکتر
معین فرد
hamid.moeenfard@gmail.com
2
استادیار، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد
LEAD_AUTHOR
[1] Ando B, Baglio S, Maiorca F, Trigona C (2013) Analysis of two dimensional, wide band, bistable vibration energy harvester. Sensor Actuator 22: 176-182.
1
[2] علی قربانپور آرانی، محمد عبدالهیان، رضا کلاهچی (1393) کمانش الکتروترمومکانیکی نانوتیر پیزوالکتریک با استفاده از تئوریهای الاستیسیته گرادیان کرنشی و تیر ردی. مجلهی علمی پژوهشی مکانیک سازهها و شارهها، شمارهی 3، صفحات 23-33.
2
[3] محمد رضایی پژند، الیاس اعرابی (1390) تحلیل غیرخطی هندسی پوستهی متقارن محوری چند لایه با لایهی پیزوالکتریک گسترده. مجلهی علمی پژوهشی مکانیک سازهها و شارهها، شمارهی 1، صفحات 1-11.
3
[4] Abdelkefi A, Nayfeh AH, Hajj MR (2012) Effects of nonlinear piezoelectric coupling on energy harvesters under direct excitation. Nonlinear Dynam 67: 1221-1232.
4
[5] Ciofani G, Menciassi A (2012) Piezoelectric nanomaterials for biomedical applications. Springe.
5
[6] Ebrahimi F (2013) Piezoelectric materials and devices: applications in engineering and medical sciences. CRC Press.
6
[7] Zhu D (2011) Vibration energy harvesting: machinery vibration, human movement and flow induced vibration. InTech.
7
[8] Sodano HA, Inman DJ (2004) A review of power harvesting from vibration using piezoelectric materials. Smart Mater Struct 36: 197-205.
8
[9] Abdelkefi A, Nayfeh AH, Hajj MR (2012) Design of piezoaeroelastic energy harvesters. Nonlinear Dynam 68: 519-530.
9
[10] Abdelkefi A, Nayfeh AH, Hajj MR (2012) Modeling and analysis of piezoaeroelastic energy harvesters. Nonlinear Dynam 67: 925-939.
10
[11] A Abdelkefi, AH Nayfeh, MR Hajj (2012) Enhancement of power harvesting from piezoaeroelastic systems. Nonlinear Dynam 68: 531-541.
11
[12] Li W, Liu TS, Hsiao CC (2011) A miniature generator using piezoelectric bender with elastic base. Mechatronics 21: 1183-1189.
12
[13] Junior CDM, Erturk A, Inman DJ (2009) An electromechanical finite element model for piezoelectric energy harvester plates. J Sound Vib 327: 9-25.
13
[14] Xu TB, Siochi EJ, Kang JH, Zuo L, Zhou W, Tang X (2013) Energy harvesting using a PZT ceramic multilayer stack. Smart Mater Struct 22: 1-15.
14
[15] Priya S, Inman DJ (2009) Energy harvesting technologies. Springer.
15
[16] Abdelkefi A, Najar F, Nayfeh AH, Ayed SB (2011) An energy harvester using piezoelectric cantilever beams undergoing coupled bending–torsion vibrations. Smart Mater Struct 20: 1-11.
16
[17] Borowiec M, Litak G, Friswell MI, Ali S, Adhikari S, Lees AW (2013) Energy harvesting in piezoelastic systems driven by random excitations. Int J Struct Stab Dy 13: 1-11.
17
[18] Cottone F, Gammaitoni L, Vocca H, Ferrari M, Ferrari V (2012) Piezoelectric buckled beams for random vibration energy harvesting. Smart Mater Struct 21: 1-11.
18
[19] Li P, Gao S, Cai H (2015) Modeling and analysis of hybrid piezoelectric and electromagnetic energy harvesting from random vibrations. Microsyst Technol 21: 401-414.
19
[20] Cryns JW, Hatchell BK, Santiago-Rojas E, Silvers KL (2013) Experimental analysis of a piezoelectric energy harvesting system for harmonic, random, and sine on random vibration. Adv Acoust Vib 1-12.
20
[21] Roundy S, Wright PK, Rabaey J (2003) A study of low level vibrations as a power source for wireless sensor nodes. Comput Commun 26: 1131-1144.
21
[22] DuToit NE, Wardle BL, Kim SG (2005) Design considerations for MEMS-Scale piezoelectric mechanical vibration energy harvesters. Integr Ferroelectr 71: 121-160.
22
[23] Rao SS (2007) Vibration of continuous systems. John Wiley & Sons, Hoboken.
23
[24] Newland DE (1984) An introduction to random vibrations and spectral analysis. Longman.
24
[25] Halvorsen E (2007) Broadband excitation of resonant energy harvesters. Power MEMS 319-322.
25
ORIGINAL_ARTICLE
تاثیر میزان خمش بر افت استحکام در کامپوزیت های خالص و هیبرید تقویت شده با الیاف ترد و انعطاف پذیر
در این پژوهش تاثیر پارامتر میزان خمش بر آسیب ایجاد شده در نمونه کامپوزیت های خالص و هیبرید درون لایه ای تقویت شده با الیاف ترد (بازالت) و انعطاف پذیر (نایلون) مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور نمونه هایی با درصدهای مختلف بازالت (0، 50، 66، 75 و 100 درصد)، به صورت شش لایه به روش لایه گذاری دستی تولید گردید. آنگاه نمونه های کامپوزیت، تحت آزمایش خمش سه نقطه ای با مقدار خیزهای مختلف (10، 20 و 30 میلیمتر) قرار داده شدند. برای بررسی میزان آسیب ایجاد شده در اثر خمش در خیزهای مختلف، از روش استحکام کششی باقیمانده استفاده گردید. نتایج نشان می دهد در نمونه هایی که درصد بالایی از الیاف بازالت دارند افزایش مقدار خمش، آسیب های ایجاد شده در کامپوزیت را افزایش داده است.• با افزایش مقدار الیاف نایلون، استحکام کششی باقیمانده افزایش یافته و به عبارتی مقدار آسیبهای ایجاد شده کمتر گردیده است یعنیبا افزایش مقدار الیاف انعطاف پذیر همچون نایلون، افزایش مقدار خمش بر میزان آسیب های ایجاد شده تاثیر قابل توجهی نداشته است.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_686_f5dbb17fbdc549ae1e5f819b07d966f0.pdf
2016-03-20
11
18
10.22044/jsfm.2016.686
کامپوزیت
هیبرید درون لایه ای
آسیب خمشی
استحکام کششی باقیمانده
سهیلا
احمدی ومکانی
soheila.ahmadi7@gmail.com
1
کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی نساجی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک)
LEAD_AUTHOR
هوشنگ
نصرتی
hnosraty@aut.ac.ir
2
دانشیار، دانشکده مهندسی نساجی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک)
AUTHOR
مجید
طهرانی-دهکردی
mtehrani@lit.sku.ac.ir
3
استادیار، دانشکده فرش، دانشگاه شهرکرد
AUTHOR
[1] محمد طاها ابدی، رفتار مکانیکی مواد مرکب، اتشارات پژوهشگاه هوافضا 1388.
1
[2] Akhbari M, Shokrieh MM, Nosraty H (2008) A study on buckling behavior of composite sheet reinforced by hybrid woven fabrics. Trans Can Soc Mech Eng 32: 81-89.
2
[3] Wang X, Hu B, Feng Y, Liang F, Mo J, Xiong J, Qiu Y (2008) Low velocity impact properties of 3D woven basalt/aramid hybrid composites. Compos Sci Technol 68: 444-450.
3
[4] Tehrani Dehkordi M, Nosraty H, Shokrieh MM, Minak G, Ghelli D (2013) The influence of hybridization on impact damage behavior and residual compression strength of intraply basalt/nylon hybrid composites. Mater Design 43: 283–290.
4
[5] Ozturk, Sultan (2005) The effect of fibre content on the mechanical properties of hemp and basalt fibre reinforced phenol formaldehyde composites. J Mater Sci 40: 4585-4592.
5
[6] Pegoretti A, Fabbri E, Migliaresi C, Pilati F (2004) Intraply and interply hybrid composites based on E-glass and polyvinyl alcohol woven fabrics: tensile and impact properties. Polym Int 53: 1290–1297.
6
[7] Tjong SC, Xu SA, Li RK, Mai YW (2002) Mechanical behavior and fracture toughness evaluation of maleic anhydride compatibilized short glass fiber/SEBS/polypropylene hybrid composites. Compos Sci Technol 62(6): 831–840.
7
[8] Kim JK, Sham ML, Sohn MS, Hamada H (2001) Effect of hybrid layers with different silane coupling agents on impact response of glass fabric reinforced vinylester matrix composites. Polymer 42: 7455-7460.
8
[9] Szabo JS, Kocsis Z, Czigany T (2004) Mechanical properties of basalt fibre reinforced PP/PA blends. Period Polytech Mech Eng 48: 119-132.
9
[10] Ross JR (1996) Characterization of hybrid composites: offshore applications. P.hd thesis, Texas A&M University.
10
[11] Imielinska K, Castaings M, Wojtyra R, Haras J, Le Clezio E, Hosten B (2004) Air-coupled ultrasonic C-scan technique in impact response testing of carbon fiber and hybrid: glass, carbon and kevlar/epoxy composites. J Mater Process Technol 158: 513-22.
11
[12] Naik NK, Ramasimha RR, Arya H, Prabhu SV, Shamarao N (2001) Impact response and damage tolerance characteristics of glass–carbon/epoxy hybrid composite plates. Composites 32: 565-74.
12
[13] Liu Q, Giffard HS, Shaw MT, McDonnell AM, Parnas RS. Preliminary investigation of basalt fiber composite properties for applications in transportation. The Official Newsletter of the International Institute for FRP in Construction 2005; 2. p. 6–8.
13
[14] Hosur MV, Abdullah M, Jeelani S (2004) Studies on the low velocity impact response of woven hybrid composites. Compos Struct 67: 253-62.
14
[15] Zeng Q, Huang X, Lin X (2001) Study on stress concentrations in an intraply hybrid composite sheet. Appl Math Mech-Engl 22: 154-159.
15
[16] Chamis CC, Lark RF, Sinclair JH (2003) Mechanical property characterization of intraply hybrid composites. Pentagon reports. Report number A665103.
16
[17] Bhatia NMH (1982) Strength and fracture characteristics of graphite-glass intraply hybrid composites. Compos Mater Test Des 22:183–99.
17
[18] Park R, Jang J (1998) The effect of hybridization on the mechanical performance of aramid/ polyethylene intraply fabric composites. Compos Sci Technol 58:1621-8.
18
[19] Tehrani Dehkordi M, Nosraty H, Shokrieh MM (2015) Intraply hybrid composites based on basalt and nylon woven fabrics: tensile and compressive properties. Iran J Mater Sci Eng 12(1): 1-11.
19
[20] مجید طهرانی دهکردی، هوشنگ نصرتی، محمود مهرداد شکریه، بررسی تاثیر ترکیب نخهای بازالت و نایلون بر خواص کششی پارچه­های بافته شده از آنها، مجله علوم و فن­آوری نساجی، سال 1، شماره 2، 1390، 91-96.
20
[21] Wang SX, Wu Lz, Ma L (2010) Low-velocity impact and residual tensile strength analysis to carbon fiber composite laminates. Mater Design 31(1):118-125.
21
ORIGINAL_ARTICLE
تحلیل فرکانسی ریزش گردابه در کسکید کمپرسور محوری در اعداد رینولدز متوسط
در تحقیق حاضر، اندازه گیری و تحلیل فرکانس بدون بعد (عدد اشتروهال) ریزش گردابه در کسکید کمپرسور محوری در اعداد رینولدز متوسط به صورت تجربی انجام گردیده است. ارزیابی این فرکانس میتواند در پیش بینی دقیقتر گذار ناشی از دنباله در پایین دست پره، مفید باشد. برای اندازه گیری میدان جریان در دنباله، از بادسنج فیلم داغ استفاده شده است. اندازهگیریها در سه زاویه برخورد متفاوت و محدوده عدد رینولدز 240000 تا 530000 انجام شده است. براساس این اندازهگیریها بین فرکانس ریزش گردابه و عدد رینولدز رابطهای خطی برقرار است و با افزایش عدد رینولدز فرکانس ریزش گردابه افزایش خواهد یافت. نتایج این تحقیق نشان میدهد که عدد اشتروهال برای اعداد رینولدز کوچکتر یا برابر با 360000 در مقایسه با اعداد رینولدز بالاتر، پراکندگی کمتری دارد. بررسی اثر تغییر زاویه حمله نیز نشان میدهد که کاهش زاویه حمله (افزایش مقدار زاویه حمله) باعث بزرگتر شدن ناحیه دنباله خواهد گردید. همچنین، بر اساس این تحقیق دادههای حاصل از فرکانس ریزش گردابه در اعداد رینولدز متوسط و پایین رفتار متفاوتی را نشان میدهند که این امر منجر به تشکیل لایه مرزی متفاوت در لبه انتهایی پرهها خواهد شد.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_687_181dcb0b25fb1f6ba873590fce7b3be1.pdf
2016-03-20
19
27
10.22044/jsfm.2016.687
فرکانس ریزش گردابه
کمپرسور محوری
عدد اشتروهال
دنباله
محمد حسن
شجاعی فرد
mhsf@iust.ac.ir
1
استاد، دانشگاه علم و صنعت ایران، دانشکده مهندسی مکانیک
AUTHOR
مسعود
رجبی اسلامی
masoud.r.eslam@gmail.com
2
کارشناس ارشد، دانشگاه علم و صنعت ایران، دانشکده مهندسی مکانیک
AUTHOR
جواد
زارع
j_zare@mecheng.iust.ac.ir
3
دانشجوی دکتری، دانشگاه علم و صنعت ایران، دانشکده مهندسی مکانیک
LEAD_AUTHOR
[1] Roshko A (1954) On the Development of Turbulent Wakes from Vortex Streets. NACA Rep. 1191.
1
[2] Amanifard N (2005) Stall Vortex Shedding Over a Compressor Cascade. Int J Eng 18(1).
2
[3] Siverding C.H, and Heinemann H (1990) The Influence of Boundary Layer State on Vortex Shedding From Flat plate & Turbine Cascade. ASME J Turbo 112.
3
[4] Cicatelli G, Sieverding CH (1995) A Review of the Research on Unsteady Turbine Blade Wake Characteristics. AGARD PEP 85th symposium on loss mechanisms and unsteady flows in turbomachinery, derby, May 8-12.
4
[5] Simoni D, Ubaldi M, Zunino P (2008) Von Karman Vortices Formation at the Trailing Edge of a Turbine Blade. Department of Fluid Machines, Energy Systems and Transportation, University of Genova.
5
[6] Walker GJ, and Gostelow JP (1989) Effects of adverse pressure gradients on the nature and length of boundary layer transition. Paper No. 89-GT-274, ASME.
6
[7] Mayle RE (1991) The role of laminar-turbulent transition in gas turbine engines. J Turbomachinery. 113:509-537.
7
[8] Ardekani MA, Aminy M, Khoshnevis A (2010) Investigation on the determination of flow direction using two parallel Cylindrical hot film sensors. Measurement 43: 527-537.
8
[9] Swaminathan MK, Rankin GW, Sridhar K (1986) Evaluation of the basic systems of equation for turbulence measurements using the Monte Carlo technique. J Fluid Mech 170: 1-19.
9
ORIGINAL_ARTICLE
شکلدهی الکترومغناطیس ورق با استفاده از شکلدهی به روی پانچ به جای شکلدهی به درون قالب
سرعت بالا و عدم کنترل دقیق بر توزیع فشار،شکلدهی الکترومغناطیس ورق به درون قالب را محدود به هندسههای ساده با عمق کم کرده است. میتوان با استفاده از پانچ محدب به جای قالب مقعر عمق بیشتری برای ورق بدست آورد. در این مقاله شکلدهی الکترومغناطیس ورق به روی پانچ محدب و به درون قالب مقعر بررسی شده است. بخش الکترومغناطیس مسئله بصورت تحلیلی و بخش مکانیکی بصورت عددی با کمک نرمافزار آباکوس به روش اجزا محدود حل شده است و برای همبستگی دو بخش مسئله از روش عدم همبستگی استفاده شده است. درستی این روش حل بوسیلهی مقایسهی نتایج بدست آمده با نتایج آزمایشگاهی مطالعات پیشین درشکلدهی بدون قالب ورق تایید شده است. مادهی انتخابی آلیاژ آلومینیوم 1050 است که در مطالعات آزمایشگاهی قبلی استفاده شده است. سختشوندگی وابسته به سرعت و مستقل از سرعت برای رفتار مکانیکی ماده در نظر گرفته شده است. روش حل با در نظر گرفتن مدل سختشوندگی مناسب برای ماده نتایج قابل قبولی را ارائه میدهد. برای دستیابی به عمق بیشتر در شکلدهی الکترومغناطیس ورق میتوان از پانچ محدب به جای قالب مقعر استفاده کرد.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_688_d691a995410ebd1a7e54163171eccd03.pdf
2016-03-20
29
42
10.22044/jsfm.2016.688
شکلدهی سریع
شکلدهی الکترومغناطیس
پانچ
روش اجزاء محدود
نرخ کرنش
اسماعیل
عشقی
es.eshghi@gmail.com
1
کارشناس ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد
AUTHOR
دکتر
کدخدایان
kadkhoda@um.ac.ir
2
استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد
LEAD_AUTHOR
[1] Park YB, Kim HY,Oh SI (2005) Design of axial torque joint made by electromagnetic forming. Thin Wall Struct 43: 826-844.
1
[2] Vohnout VJ (1998) A hybrid quasi-static/dynamic process for forming large sheet metal parts from aluminum alloys. Ph.D. Dissertation. The Ohio State University, Columbus, Ohio.
2
[3] Kapitza PL (1924) A method for producing strong magnetic fields. P Roy Soc Edinb A 105: 691–710.
3
[4] Harvey GW, Brower DF (1958) Metal forming device and method. US-Patent Nr. 2976907.
4
[5] Gobl N (1969) Elektromagnetische umformversuche mit flachspulen. In DrittesKolloquium uber Grundlagen der elektrischen Hochgeschwindigkeitsbearbeitung. Berlin 78–94.
5
[6] Al-Hassani STS (1975) Magnetic pressure distributions in sheet metal forming. In Proceedings of the Conference on Electrical Methods of Machining, Forming and Coating , London 1–10.
6
[7] Takatsu N, Kato M, Sato K, Tobe T (1988) High speed forming of metal sheets by electromagnetic force. JSME Int J A-Mech M 31(1): 142-148.
7
[8] Risch D, Beerwald C, Brosius A, Kleiner M (2004) On the significance ofthe die design for the electromagnetic sheet metal forming. In Proceedings of the First International Conference on High speed Forming, Dortmund 191–200.
8
[9] Imbert J, Winkler SL, Worswick M, Golovashchenko S (2004) Formabilityand damage in electromagnetically formed AA5754 and AA6111. In Proceedings of the First International Conference on High speed Forming, Dortmund 201–210.
9
[10] Oliveira DA, Worswick MJ, Finn M, Newman D (2005) Electromagnetic formingof aluminum alloy sheet: free-form and cavity fill experiments and model. J Mater Process Tech 170: 350–362.
10
[11] Neugebauer R, Loschmann F, Putz M, Koch T, Laux G (2006) A productionoriented approach in electromagnetic forming of metal sheets. In Proceedingsof the Second International Conference on High Speed Forming, Dortmund 129–139.
11
[12] Correia JPM, Siddiqui MA, Ahzi S, Belouettar S, Davies R (2008) A simple model to simulate electromagnetic sheet free bulging process. Int J Mech Sci 50:1466–1475.
12
[13] Xu D, Liu X, Fang K, Fang H (2010) Calculation of electromagnetic force in electromagnetic forming process of metal sheet. J Appl Phys 107-124907.
13
[14] Xiao-hui C, Jian-hua M, Ying Z (2012) 3D modeling and deformation analysis for electromagnetic sheet forming process. T Nonferr Metal Soc 164-169.
14
[15] Abdelhafeez AM, Nemat-Alla MM, El-Sebaie MG (2012) Finite element analysis of electromagnetic bulging of sheet metals. IJSER 3(2): 180-186.
15
[16] Hashimoto Y, Hideki H, Miki S, Hideaki N (1999) Local deformation and buckling of a cylindrical Al tube under magnetic impulsive pressure. J Mater Process Tech 85: 209-212.
16
[17] Serway RA (1990) Physics for scientists and engineers with modern physics. 3rd edn. Saunders College Publishing, Toronto.
17
[18] Fenton GK, Daehn GS (1998) Modeling of electromagnetically formed sheet metal. J Mater Process Tech 75: 6-16.
18
ORIGINAL_ARTICLE
شناسایی ضرایب سفتی و میرایی تکیهگاه تیرها
تکیه گاه ها و اتصالات نقش اساسی و مهمی در سازه های مهندسی ایفا می کنند. شناسایی پارامترهای گوناگون تکیه گاه ها ضروری است. پارامترهای سفتی و میرایی مهمترین پارامترهای یک تکیه گاه به شمار می روند. در این مقاله یک روش معکوس بر پایه داده های اندازه گیری دینامیکی شتاب برای شناسایی و بررسی ضرایب سفتی و میرایی تکیه گاه های تیرهای طره ای و دو سر درگیر بکار برده شده است. برای این منظور، با استفاده از روش حداقل مربعات یک مسأله بهینه سازی تعریف شده است و سپس به حل آن پرداخته شده است. در تیر طره ای تأثیر پارامترهای مختلفی از قبیل مقدار خطای اندازه گیری، تعداد داده های اندازه گیری، تعداد حسگرها، بازه زمانی اعمال نیرو، مقادیر پارامترهای سفتی و میرایی و زمان داده برداری بر پاسخ تحلیل معکوس مورد بررسی قرار گرفته اند. برای تیر دو سر درگیر، تأثیر مقدار خطاهای اندازهگیری، تعداد دادههای اندازهگیری، نوع دادهها و تعداد حسگرها روی نتایج بررسی شده است. بررسیهای انجام شده نشان می دهند که مسأله تیر دو سر درگیر بسیار مشکل تر از مسأله تیر یک سر درگیر است. استفاده از دو حسگر در مسأله تیر با دو سر درگیر بسیار مناسب است. با بررسی دقیق نتایج عددی بدست آمده سعی شده است به کلیه سؤالات و مشکلاتی که ممکن است هنگام آزمایشهای عملی بوجود آید پاسخ داده شود.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_644_cb338be4a3e096cd17f3ae9c8d0d75e4.pdf
2016-03-20
43
60
10.22044/jsfm.2016.644
تحلیل معکوس
تکیه گاه تیر
ضریب سفتی
ضریب میرایی
داده های اندازه گیری دینامیکی
مجید
عابدی
majidabedi1989@gmail.com
1
کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز
AUTHOR
محمدرحیم
همتیان
mhemat@shirazu.ac.ir
2
استاد، مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز
LEAD_AUTHOR
امید
سروی غیاث آبادی
o_sarvi@ymail.com
3
کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز
AUTHOR
[1] Yoshimura M, Okushima K (1977) Measurement of dynamic rigidity and damping property for simplified joint models and simulation by computer. Annals of the CIRP 25: 193-198.
1
[2] Yoshimure M (1980) Computer design improvement of machine tool structure incorporation joint dynamics data. Annals CIRP, Vol. 28(1): 241-246.
2
[3] Good MR, Marioce D (1989) Using experimental modal analysis to characterize automobile body joints and improve finite element analysis. Proceedings of the Seventh International Modal Analysis Conference, Las Vegas, NV 106-110.
3
[4] Inamura T (1979) Stiffness and damping properties of the elements of a machine tool structure. Annals of the CIRP 28: 235-239.
4
[5] Yuan J, Wu X (1985) Identification of the joint structural parameters of machine tool by DDS and FEM. J Manuf Sci Eng 107(1): 64-69.
5
[6] Tsai JS, Chou YF (1988) The identification of dynamic characteristics of a single bolt joint. J Sound Vib 125(3): 487-502.
6
[7] Mottershead J, Stanway R (1986) Identification of structural vibration parameters by using a frequency domain filter. J Sound Vib 109(3): 495-506.
7
[8] Ibrahim R, Pettit C (2005) Uncertainties and dynamic problems of bolted joints and other fasteners. J sound and Vib 279(3): 857-936.
8
[9] Bickford J (1995) An introduction to the design and behavior of bolted joints. Revised and expanded: CRC press.
9
[10] Jones S, Kirby P, Nethercort D (1983) The analysis of frames with semi-rigid connections—a state-of-the-art report. J Constr Steel Res 3(2): 2-13.
10
[11] Kim T, Wu S, Eman K (1989) Identification of joint parameters for a taper joint. J Manuf Sci Eng 111(3): 282-287.
11
[12] Ito Y, Masuko M (1971) Study on the Horizontal Bending Stiffness of Bulletin of the Bolted Joint. Bulletin of JSME 14(74): 876-889.
12
[13] Ikegami R, Church S, Keinholz D, Fowler B (1987) Experimental characterization of deployable trusses and joints. Workshop on Structure Control and Interaction Flexible Structures, Marshall Space Flight Center, Huntsville, AL. 1271-1288.
13
[14] Crawley EF, O'Donnell KJ (1987) Force-state mapping identification of nonlinear joints. AIAA journal 25(7): 1003-1010.
14
[15] Adams R, Cawley P, Pye C, Stone B (1978) A vibration technique for non-destructively assessing the integrity of structures. J Mech Eng Sci 20(2): 93-100.
15
[16] Haisty B, Springer W (1988) A general beam element for use in damage assessment of complex structures. J Vib Acous 110(3): 389-394.
16
[17] Loya JA, Rubio L, Fernández-Sáez J (2006) Natural frequencies for bending vibrations of Timoshenko cracked beams. J Sound Vib 290(3): 640-653.
17
[18] Silva T, Maia N, Roque A, Travassos J (2009) Identification of Elastic Support Properties on a Bernoulli-Euler Beam. Society for Experimental Mechanics (SEM), editor, Proceedings of the 27th International Modal Analysis Conference, Orlando, USA.
18
[19] De Rosa M, Franciosi C, Maurizi M (1996) On the dynamic behaviour of slender beams with elastic ends carrying a concentrated mass. Comp Struct 58(6): 1145-1159.
19
[20] Goel R (1976) Transverse vibrations of tapered beams. J Sound Vib 47(1): 1-7.
20
[21] Sato K (1980) Transverse vibrations of linearly tapered beams with ends restrained elastically against rotation subjected to axial force. Int J Mech Sci 22(2): 109-115.
21
[22] Abbas B (1984) Vibrations of Timoshenko beams with elastically restrained ends. J. Sound Vib. 97(4): 541-548.
22
[23] Hadamard J (2014) Lectures on Cauchy's problem in linear partial differential equations: Courier Corporation.
23
[24] Hollandsworth P, Busby H (1989) Impact force identification using the general inverse technique. Int J Imp Eng 8(4): 315-322.
24
[25] Kazemi M, Hematiyan MR (2009) An efficient inverse method for identification of the location and time history of an elastic impact load. J Test Eval 37(6): 545-555.
25
[26] Soares CM, De Freitas MM, Araújo A, Pedersen P (1993) Identification of material properties of composite plate specimens. Compos Struct 25(1): 277-285.
26
[27] Hematiyan MR, Khosravifard A, Shiah Y, Tan C (2012) Identification of Material Parameters of Two-Dimensional Anisotropic Bodies Using an Inverse Multi-Loading Boundary Element Technique. Comput. Model Eng Sci (CMES) 87(1): 55-76.
27
[28] Shokrieh MM, Madoliat R, Bostani B, Ghasemi GA, Mahmoodian V (2015) A new inverse method for determination of unidirectional ply mechanical properties of a laminated composite. Modares Mec Eng 15(1): 352-360. (In Persian)
28
[29] Khodadad M (2015) Identifying two regular interfacial boundary configurations and simultaneously estimation of mechanical properties using Imperialist competitive Algorithm and Simplex method. Modares Mec Eng 14(10): 71-79. (In Persian)
29
[30] Talebi A (2014) Vibration analysis of a variable cross-section cracked Timoshenko beam and their crack detection using genetic algorithm. Modares Mech Eng 13(13): 78-89. (In Persian)
30
[31] Law S, Lu Z (2005) Crack identification in beam from dynamic responses. J. Sound Vib. 285(4): 967-987.
31
[32] Lele S, Maiti S (2002) Modelling of transverse vibration of short beams for crack detection and measurement of crack extension. J Sound Vib 257(3): 559-583.
32
[33] Rao SS, Yap FF (1995) Mechanical vibrations: Addison-Wesley New York.
33
[34] Ohkami T, Ichikawa Y, Kawamoto T (1991) A boundary element method for identifying orthotropic material parameters. Int J Num Anal Methods Geomech. 15(9): 609-625.
34
[35] Huang L, Sun X, Liu Y, Chen Z (2004) Parameter identification for two-dimensional orthotropic material bodies by the boundary element method. Eng Anal Bound Elem 28(2): 109-121.
35
[36] Gallego R, Comino L, Ruiz‐Cabello A (2006) Material constant sensitivity boundary integral equation for anisotropic solids. Int J Num Methods Eng 66(12): 1913-1933.
36
[37] Hematiyan MR, Khosravifard A, Shiah YC (2015) A novel inverse method for identification of 3D thermal conductivity coefficients of anisotropic media by the boundary element analysis. Int J Heat Mass Transfer 89: 685-693.
37
[38] Muniz WB, Velho HFC, Ramos FM (1999) A comparison of some inverse methods for estimating the initial condition of the heat equation. Appl & Comput Top Part Diff Eq 103(1): 145-163.
38
[39] Bitterlich S, Knabner P (2002) An efficient method for solving an inverse problem for the Richards equation. J Comput Appl Math 147(1): 153-173.
39
[40] Dennis BH, Jin W, Dulikravich GS, Jaric J (2011) Application of the Finite Element Method to Inverse Problems in Solid Mechanics. Int J Struc Changes Sol Mech & Appl 3(2): 11-21.
40
[41] Golsorkhi NA, Tehrani HA (2014) Levenberg-Marquardt Method for Solving the Inverse Heat Transfer Problems. J Math & Comp Sci 13: 300-310.
41
[42] Beck JV (1985) Inverse Heat Conduction: Ill-Posed Problems, James Beck, 1985.
42
[43] Möller PW (1999) Load identification through structural modification. J Appl Mech 66(1): 236-241.
43
[44] Najafi H, Woodbury KA, Beck JV (2015) A filter based solution for inverse heat conduction problems in multi-layer mediums. Int J Heat Mass Transfer 83: 710–720.
44
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی تأثیر پارامترهای هندسی لایه ها بر شکل پذیری ورق های ساندویچی آلومینیم/پلییورتان/آلومینیم
امروزه ورقهای ساندویچی با هسته پلیمری، جایگزین بسیاری از کاربردهای ورقهای تکلایه در صنایع مختلف شدهاند. رفتار پیچیده ورقهای ساندویچی درحین تغییر شکل و میزان تغییر شکل آنها تا حد پارگی، نیاز به بررسی شکلپذیری این ورقها را روزافزون میسازد. در این پژوهش به بررسی تأثیر پارامترهای هندسی لایهها بر شکلپذیری ورقهای ساندویچی آلومینیم/پلییورتان/آلومینیم پرداخته شده است. برای بررسی شکلپذیری ورقهای ساندویچی، آزمایش اتساع با سنبه نیمکروی انجام شد و تأثیر پارامترهای هندسی لایهها از جمله ضخامت هسته و نحوه چیدمان لایهها درون قالب فلزی بر شکلپذیری ورق ساندویچی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین با استفاده از روش المان محدود نیز میزان شکلپذیری این ورقها حاصل گردید. پس از تأیید مدل المان محدود مشاهده شد که خروجیهای کرنش در روش المان محدود بین 7 تا 15 درصد با نتایج تجربی اختلاف دارند که مناسب به نظر میرسد. نتایج حاصل از روش تجربی و شبیهسازی المان محدود نشان دادند که با افزایش ضخامت هسته ورق ساندویچی، شکلپذیری کاهش پیدا میکند. همچنین ثابت شد که چیدمان لایهها درون قالب فلزی نقش مهمی در شکلپذیری ورقهای ساندویچی ایفا میکند.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_641_a72dda86c6511c8a028fa487869782b6.pdf
2016-03-20
61
71
10.22044/jsfm.2016.641
ورق ساندویچی
شکلپذیری
پارامترهای هندسی
آزمایش اتساع
المان محدود
عبدالحسین
جلالی اقچای
jalali@kntu.ac.ir
1
استادیار مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران
LEAD_AUTHOR
غلامحسن
پایگانه
g.payganeh@srttu.edu
2
دانشیار مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران
AUTHOR
مرتضی
تاجیک
tajikmorteza@gmail.com
3
فارغ التحصیل کارشناسی ارشد، دانشکده مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی
AUTHOR
[1] Jalali Aghchai A, Shakeri M, Mollaei-Dariani B (2008) Theoretical and experimental formability study of two-layer metallic sheet (Al1100/St12). Proc IMechE Part B: J Engineering Manufacture 222(9): 1131-1138.
1
[2] Han TS, Billington SL (2003) Delamination buckling and propagation analysis of honeycomb using a cohesive element approach. Int J Fracture 115(2): 101-123.
2
[3] بیگلری ف­ر، میرزالو و (1386) بررسی فرآیند نورد ورق ساندویچی با روش المان محدود و مقایسه آن با نتایج روش قاچی. دومین کنگره بین المللی مهندسی ساخت ­و تولید ایران. دانشگاه علم و صنعت ایران.
3
[4] رجبی ع، کدخدایان م (1389) تحلیل المان محدود ورق­های فلز-کامپوزیتی در فرآیند کشش عمیق و مقایسه آن با نتایج تجربی. یازدهمین کنفرانس مهندسی ساخت ­و تولید ایران. دانشگاه تبریز.
4
[5] Contorno D, Filice L, Fratini L, Micari F (2006) Forming of aluminum foam sandwich panels: Numerical simulations. J Mater Process Tech 177: 364–367.
5
[6] Sokolova OA, Carradò A, Palkowski H (2011) Metal–polymer–metal sandwiches with local metal reinforcements: a study on formability by deep drawing and bending. Compos Struct 94: 1-7.
6
[7] Jalali Aghchai A, Shakeri M, Mollaei Dariani B (2013) Influences of material properties of components on formability of two-layer metallic sheets. Int J Adv Manuf Technol 66: 809-823.
7
[8] جلالی ع، شاکری م، ملایی داریانی ب (1387) بررسی و تحلیل تئوری و تجربی شکل­پذیری ورق دولایه فلزی Al1100-St12 با استفاده از مدل لایه معادل. نهمین کنفرانس مهندسی ساخت­وتولید ایران. دانشگاه بیرجند.
8
[9] Momčilović N, Motok M (2009) Estimation of Ship Lightweight Reduction by Means of Application of Sandwich Plate System. FME Transactions 37: 123-128.
9
[10] Kennedy DJL, Dorton RA, Alexander SDB (2002) The sandwich plate system for bridge decks. International Bridge Conference, Pittsburgh, USA.
10
[11] Kim KJ, Kim D, Cohi SH, Chung K, Shin KS, Barlat F, Oh KH, Youn JR (2003) Formability of AA5182/polypropylene/AA5182 sandwich sheets. J Mater Process Tech 193: 1-7.
11
[12] Hosford WF (2005) Mechanical Behavior of Materials. Cambridge University Press, New York.
12
[13] Hosford WF, Caddel RM (2011) Metal forming mechanics and metallurgy. 4th edn. Cambridge University Press.
13
[14] جلالی آقچای ع (1387) بررسی و تحلیل تئوری و تجربی شکل­پذیری ورق­های دولایه. رساله دکتری. دانشگاه صنعتی امیرکبیر تهران.
14
[15] Habibi Parsa M, Ettehad M, Nasher Al Ahkami S (2009) FLD Determination of AL3105/ Polypropylene/AL3105 Sandwich Sheet using numerical calculation and experimental investigations. Int J Mater Form 2(1): 407-410.
15
[16] Liu J, Liu W, Xue W (2013) Forming limit diagram prediction of AA5052 / polyethylene / AA5052 sandwich sheets. Mater Design 46: 112-120.
16
[17] ASM Handbook (1991) Vol 04, Heat Treating. 10th edn.
17
[18] ISO 4588:1989, Adhesives - Preparation of metal surfaces for adhesive bonding, 1995.
18
[19] ASTM International (2008) ASTM E8M, Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Material.
19
ORIGINAL_ARTICLE
تحلیل تجربی اثر میزان کرنش بر ضرایب ناهمسانگردی ورق آلومینیوم 6061 با استفاده از روش آنالیز تصاویر دیجیتال
ناهمسانگردی ورقهای فلزی تولید شده از نورد، اگرچه موجب افزایش کششپذیری میشود اما اثرات مضر ناخواستهای چون پدیدهی گوشوارهای شدن را موجب میشود. در این تحقیق به بررسی تغییرات ضرایب ناهمسانگردی با افزایش تغییر شکل در آزمون کشش تک محوری آلومینیوم آلیاژیAA6061-O با استفاده از روش همبستگی تصاویر دیجیتال دردو حالت شبکهبندی منظم دایرهای و نامنظم تصادفی پرداخته شده است. نمونههای برش شده در جهات صفر، 45 و 90 درجه نسبت به راستای نورد پس از شبکهبندی توسط دستگاه کشش اینسترون کشیده و مقادیر کرنش طولی و عرضی در حین فرآیند محاسبه شده است. در ادامه با این مقادیر ضرایب ناهمسانگردی در جهات مذکور و همچنین تغییرات ضرایب ناهمسانگردی نرمال و ناهمسانگردی صفحهای با پیشرفت فرآیند محاسبهگردید که مشخص شد با افزایش کرنش، ضرایب ناهمسانگردی در راستای صفر و 45 درجه روندی نزولی و در راستای 90 درجه دارای رفتار نوسانی میباشد. نتایج نشان داد که با اعمال 10 درصد کرنش طولی در ورق، ضریب ناهمسانگردی نرمال و قدر مطلق ناهمسانگردی صفحهای بهترتیب 51 درصد و 63 درصد کاهش مییابد. در پایان نحوهی سختشوندگی پلاستیک ورق بر اساس معیار تسلیم هیل درجهی دو، در حین کشش مورد بررسی قرار گرفت و مشخصشد که نحوه رشد سطح تسلیم کاملاً ناهمسانگرد میباشد.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_690_16f7dddddca13f3f270370e5e9094aa3.pdf
2016-03-20
73
84
10.22044/jsfm.2016.690
پیوستگی تصاویر دیجیتال
شبکه بندی منظم و تصادفی
ضریب ناهمسانگردی پلاستیک
امید
ارجمند
o.arjmand@shahroodut.ac.ir
1
دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک،دانشگاه صنعتی شاهرود
AUTHOR
مهدی
گردویی
gerdooei@shahroodut.ac.ir
2
استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک،دانشگاه صنعتی شاهرود
LEAD_AUTHOR
حسین
خسروی
hosseinkhosravi@chmail.ir
3
استادیار، دانشکده مهندسی برق و رباتیک،دانشگاه صنعتی شاهرود
AUTHOR
سجاد
ایزدپناه نجم آباد
s.izadpanah1367@shahroodut.ac.ir
4
دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک،دانشگاه صنعتی شاهرود
AUTHOR
[1] Farge E, Fri G (2013) Accessed 20 September; http://www.Reuters.com.
1
[2] Banabic D (2009) Sheet metal forming processes. Springer, Berlin.
2
[3] Aleksandrovic S, Stefanovic M, Adamovic D, Lazic V (2009) Variation of normal anisotropy ratio r during plastic forming. Strojniškivestnik 55(6): 392-399.
3
[4] Hosford WF, Caddell RM (2007) Metal forming: mechanics and metallurgy. 3rd edn. New York, Cambridge.
4
[5] Trzepiecinski T (2010) 3D Elasto-plastic FEM analysis of the sheet drawing of anisotropic steel sheet. Archives of Civil and Mechanical Engineering 10(4): 95-106.
5
[6] Kosareenia E, Alizadeh Y (2008) Study of normal anisotropic effect in metalic sheets on formability problems. Proc. 10th Conf. Manufacturing and Production Engineering, Babol, Iran. (In Persian)
6
[7] Sorkhabi A.H, Ghaneipour A.K (2012) Measurement of strain in tensile test by video processing, Iran eleventh Student Conference on Electrical Engineering, Kashan, Iran. (In Persian)
7
[8] Khalili K, Eftekhari shahri Ehsan (2003) The use of image processing techniques for automatic calculation of local strain. ISME16, Kerman, Iran.
8
[9] Li X (2000) Spatial characterization of unstable plastic flows in two aluminum alloys. PhD Thesis, Department of Mechanical Engineering, Yale University, New Haven, CT.
9
[10] Schreier HW, Braasch JR, Sutton MA (2000) Systematic errors in digital image correlation caused by intensity interpolation. Opt. Eng. 39, 2915-2921.
10
[11] Tong W, Zhang N (2001) An experimental investigation of necking in thin sheets. Proc. ASME Manufacturing Engineering Division MED, New York, A12.
11
[12] Vacher P, Haddad A, Arrieux R (1999) Determination of the forming limit diagrams using image analysis by the corelation method. CIRP Annals-Manufacturing Technology 48(1): 227-230.
12
[13] Rommel C, Victor S (2008) Strain measurements with the digital image correlation system Vic-2D. System, 106: p. 2D.
13
[14] http://www.ncorr.com/,ncorrmanual_v1_2.pdf
14
[15] Gonzalez RC, Wintz P (1987) Digital image processing. Addision-Wesley Publishing Company: 275-281.
15
[16] Siegert K, TALAT Lecture 3705, http://www.eaa.net/eaa/education/TALAT/index.htm
16
ORIGINAL_ARTICLE
استفاده از منطق فازی در عیبیابی هوشمند ماشینآلات دوار و بررسی اثر توابع عضویت مختلف
این تحقیق به موضوع عیبیابی اتوماتیک ماشینهای دوار با استفاده از دادههای ارتعاشی نقاط مختلف این ماشینها و به کمک یک پایگاه قوانین هوشمند فازی میپردازد. به این منظور از یک چارت تعیین هویت ارتعاشات جدید که در یکی از مراجع منتشر شده استفاده شده است. مشخصه این چارت جدید درنظر گرفتن زاویه فاز ارتعاشات در عیبیابی است و شامل مشخصههای فرکانسی، جهات غالب و زاویه فاز است و برای عیوب نابالانسی، ناهمراستایی، شافت خمیده و لقی مکانیکی تدوین شده است. سیستم فازی طراحی شده در این تحقیق یک سیستم بسیار ساده است. این سیستم نیازی به آموزشهای پیچیده همانند آنچه برای شبکههای عصبی انجام میشود ندارد. از سیستم فازی طراحیشده برای عیبیابی چند ماشین دوار کارخانه ذوبآهن اصفهان مانند فنهای مختلف مورد استفاده در این کارخانه استفاده شده است و نتایج حاصل از آن با نتایج عیبیابی حاصل از شبکههای عصبی موجود در مراجع دیگر مقایسه شده است. نتایج نشان میدهد سیستم فازی طراحی شده کارآیی بالایی برای تشخیص عیب دارد.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_691_60e00a47ec1278765752d87b585c8c17.pdf
2016-03-20
85
98
10.22044/jsfm.2016.691
عیبیابی
ماشینآلات دوار
منطق فازی
تحلیل ارتعاشات
شهرام
هادیان جزی
s.hadian@eng.ui.ac.ir
1
استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان
LEAD_AUTHOR
محمود
آرین
arian.m85@gmail.com
2
دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد
AUTHOR
[1] ضیاییراد س, نوریان س (1381) کاربرد ارتعاشات در پایش وضعیت و عیبیابی ماشینآلات دوار موسسه علمی دانش پژوهان برین, اصفهان.
1
[2] ستوده م, جورابیان م (1391) مانیتورینگ و عیبیابی ماشینهای دوار بر اساس طیف توان بوسیله منطق فازی. پانزدهمین کنفرانس دانشجویی مهندسی برق کاشان، ایران: 1-6.
2
[3] Huang YP, Wang SF (1997) The identification of fuzzy grey prediction system by genetic algorithms. Int J Syst Sci 28(1): 15-24.
3
[4] Wang WJ, McFadden PD (1996) Application of wavelets to gearbox vibration signals for fault detection. J Sound Vibration 192(5): 927-939.
4
[5] Mechefske CK (1998) Objective machinery fault diagnosis using fuzzy logic. Mech Syst Signal Pr 12(6): 855-862.
5
[6] Yang M, Shen Q (2008) Fuzzy diagnosis of turbomachines. Int J Know-Based Intell Eng Syst 12(2): 137-146.
6
[7] Paily B, Kumaravel S, Basu M, Conlon M (2015) Fault analysis of VSC HVDC systems using fuzzy logic. Proc. IEEE International Conference on Signal Processing, Informatics, Communication and Energy Systems (SPICES). India: 1-5.
7
[8] Sulaiman NA, Othman MF, Abdullah H (2015) Fuzzy Logic Control and Fault Detection in Centralized Chilled Water System. Proc. IEEE Symposium Series on Computational Intelligence. South Africa: 8-13.
8
[9] Wang T, Zhang G, Zhao J, He Z, Wang J, Perez-Jimenez MJ (2015) Fault Diagnosis of Electric Power Systems Based on Fuzzy Reasoning Spiking Neural P Systems. 30(3): 1182-1194.
9
[10] اسماعیلی م (1393) ارایه چارت جدید تعیین هویت ارتعاشات برای ماشین آلات دوار. تز کارشناسی ارشد دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی مکانیک, دانشگاه شهرکرد.
10
[11] معصومی غ, صالحی ع, میمندپور ب (1388) کاربرد منطق فازی در فرآیندهای تصمیمگیری واحد پایش وضعیت و تعمیرات دستگاهها. چهارمین کنفرانس تخصصی پایش وضعیت و عیب یابی ماشین آلات. ایران، تهران: 894-902.
11
[12] کیا م (1389) Matlab منطق فازی در کیان رایانه سبز، تهران.
12
ORIGINAL_ARTICLE
بهینه سازی محل یاتاقان ها در روتور های چند پله ای با استفاده از الگوریتم ژنتیک
طراحی بهینهی سیستم های شامل روتورهای دوار، بطوریکه سیستم دارای خواص ارتعاشی مناسب باشد، یکی از فاکتورهای مهم در نحوهی عملکرد و راندمان تجهیزات دوار می باشد. ارتعاش تجهیزات دوار معمولا ناشی از عواملی همچون نامیزانی، عدم همراستایی، سایش اجزاء و قطعات متحرک و دیگر عوامل میباشند. فرکانس این نیروهای ارتعاشزا، معمولا ضرائب صحیحی از دور کاری روتور میباشند و بنابراین هرچه سرعتهای بحرانی روتور از سرعت دوران کاری دورتر باشند، تجهیز در محدودهی امنتری کار می کند و اتصالات و تجهیزات وابسته به ماشین از جمله یاتاقانها در سیکلهای زمانی طولانیتری نیاز به بازبینی و یا تعویض مجدد خواهند داشت. در این مقاله ابتدا با استفاده از روش مایکل اشتاد-پروهل سرعت اول بحرانی ویرلینگ مربوط به مدل روتور یک دستگاه سانتریفیوژ چند پله ایی بدست می آید و سپس با استفاده از الگوریتم ژنتیک، محل بهینهی یاتاقانها در این روتور، بطوریکه سیستم دارای بیشترین سرعت بحرانی اول به ازای کمترین تعداد یاتاقان باشد، مشخص میشود.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_692_21256b0e62cc37c1a78cd831e4e96b72.pdf
2016-03-20
99
106
10.22044/jsfm.2016.692
روتور دینامیک
روش مایکل اشتاد-پروهل
بهینه سازی
الگوریتم ژنتیک
سعید
گلابی
golabi-s@kashanu.ac.ir
1
دانشیار، گروه مکانیک جامدات، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان
AUTHOR
حمید
مسفروش
hamid_f142003@yahoo.com
2
دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مکانیک جامدات، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان
AUTHOR
محسن
ایرانی رهقی
irani@kashanu.ac.ir
3
استادیار، گروه مکانیک جامدات، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان
LEAD_AUTHOR
[1] Tan CA, Kung W (1994) Vibration of a rotating distributed transfer function method. J Sound Vib 183(3): 451-474.
1
[2] Sakata M, Kimura K, Okamato S, Oikawa K (1995) Vibration analysis of a high speed and light weight rotor system subjected to pitching or turning motion. J Sound Vib 184(5): 871-885.
2
[3] Afshari H, Irani M, Torabi K (2014) Free whirling analysis of multi-step Timoshenko rotor with multiple bearing using DQEM. Modares Mechanical Engineering 14(10): 109-120 (In Persian)
3
[4] Chang CO, Chen JW (1993) Non-Linear dynamics and istability of a rotating shaft – disk system. J Sound Vib 160(3): 443-454.
4
[5] Lin SM, Wang WR, Lee SY (2001) The dynamic analysis of nonuniformly pretwisted Timoshenko beam with elastic boundry condition. Int J Mech Sci 43: 2385-2405.
5
[6] MA Mohiuddin, YA khulief, (1999) Coupled bending torsional vibration of rotors using finite element. J Sound Vib 223: 297-316.
6
[7] Lee AS, Ha JW, Choi DH (2003) Coupled lateral and torsional vibration characteristics of a speed increasing gearedrotor-bearing system. J Sound Vib 263: 725-742.
7
[8] Hsieh SC, Chen JH, Lee AC (2006) A modified transfer matrix method for the coupling lateral and torsional vibrationsof symmetric rotor-bearing systems. J Sound Vib 289: 294-333.
8
[9] Rajan M, Rajan SD, Nelson HD, Chen WJ (1987) Optimal placement of critical speeds in rotor-bearing systems. J Vib Acoust Stress 109(2): 152-157
9
[10] Shiau TN, Chang JR (1993) Multi-objective optimization of rotor-bearing system with critical speed constraints. J Eng Gas Turb Power 115: 246-255.
10
[11] Bhat RB, Rao JS, Sankar TS (1982) Optimum journal bearing parameters for minimum rotor unbalance response in synchronous whirl. J Mech Design 104: 339-344.
11
[12] Barrett LE, Gunter EJ, Allaire PE (1978) Optimum bearing and support damping for the unbalance response and stability of rotating machinery. J Eng Power-T ASME 94: 89-94.
12
[13] Roso CA (1997) Design optimization of rotor-bearing systems for industrial turbo machinery applications. Ph.D. Dissertation, University of Kentucky, Lexington, KY
13
[14] Chen WJ (1987) Optimal design and parameter identification of flexible rotor-bearing systems. Ph.D. Dissertations, Arizona State University, Tempe, Arizona.
14
[15] Goldberg DE (1989) Genetic algorithms in search. Optimization, and Machine Learning, Addison-Wesley, Reading
15
[16] Choi Yang (2000) Optimum shape design of rotor shafts using genetic algorithm. School of Mechanical & Automotive Engineering, Pukyong National University, San 100, Yongdang-dong, Nam-ku, Pusan 608-739, South Korea
16
[17] Olov A (2004) Optimization of a rotor-bearing system with an evolutionary algorithm. The 10th of international Symposium on transport phenomena and dynamics of rotating machinery, Honolulu, Hawaii.
17
[18] Saruhan H (2001) Design optimization of rotor-bearing system using genetic algorithms. Ph.D. Dissertation, University of Kentucky, Lexington.
18
[19] Anders A (2006) Rotordynamic optimization of large turbo systems using genetic algorithms, Ph.D.
19
[20] Giancarlo G (2005) Dynamics of rotating systems, Springer Science.
20
[21] Jun OS, Kim JO (1999) Free bending vibration of a multi-step rotor. J Sound Vib 224(4): 625-642.
21
ORIGINAL_ARTICLE
تحلیل اجزاء محدود رفتار جدایش اتصال چسبی بین پانل ساندویچی و پروفیل کامپوزیتی تقویت کننده در بارگذاری خمشی
استحکام اتصال چسبی بین اجزاء در سازههای کامپوزیتی، نقش بسیار مهمی در عملکرد این سازهها تحت اثر بارگذاریهای اعمالی ایفا میکند. در این مقاله رفتار جدایش در اتصال چسبی بین پانل ساندویچی و پروفیل تقویت کننده به روش اجزاء محدود مورد بررسی قرار گرفته است. مدلسازی اتصال چسبی با استفاده از حالت مود ترکیبی مدل ناحیه چسبنده و المانهای تماسی صورت گرفت. همچنین یک لایه ماده چسب بین پروفیل و پانل ساندویچی برای اتصال اجزاء مدلسازی شد. تاثیر پارامترهای هندسی شامل ضخامت لایه چسب و ضخامت پروفیل تقویت کننده بر رفتار جدایش در اتصال بررسی شد. اثر وجود عیب اولیه در اتصال نیز بر روی نتایج مورد توجه قرار گرفت. مشخص شد که در نمونه-های بدون عیب، افزایش ضخامت پروفیل و چسب، خواص اتصال را بهبود میبخشند در حالی که در اتصال دارای عیب اولیه، افزایش ضخامت پروفیل شروع جدایش را پیش میاندازد. نتایج نشان داد وجود عیب اولیه نیروی شروع جدایش را تا 51% کاهش میدهد. همچنین مشخص شد وجود لایه چسب در رفتار جدایش اثر مثبت دارد بطوریکه تنش آغاز جدایش در مدل بدون لایه چسب بیش از 40% نسبت به مدل دارای لایه چسب با ضخامت 10 میلمیتر کمتر بوده و جدایش در آن زودتر اتفاق میافتد.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_645_a8f24a24fe897a9143acc72bee5ca947.pdf
2016-03-20
107
116
10.22044/jsfm.2016.645
اتصال چسبی
جدایش
عیب اولیه
پروفیل تقویت کننده
پانل ساندویچی
آیدین
غزنوی اسگوئی
aidin.ghaznavi@yahoo.com
1
دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی/ پژوهشگاه نیرو، مرکز توسعه فناوری های توربین باد
LEAD_AUTHOR
مسعود
عسگری
asgari@kntu.ac.ir
2
استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
AUTHOR
علی
سعیدی
3
دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
AUTHOR
محمود
رامیار
ramyar.mahmood@gmail.com
4
پژوهشگاه نیرو، مرکز توسعه فناوری های توربین باد
AUTHOR
عباس
بحری
abahri@nri.ac.ir
5
پژوهشگاه نیرو، مرکز توسعه فناوری های توربین باد
AUTHOR
حمیدرضا
لاری
hlari@nri.ac.ir
6
پژوهشگاه نیرو، مرکز توسعه فناوری های توربین باد
AUTHOR
[1] Davies GAO, Hitchings D, Ankersen J (2006) Predicting delamination and debonding in modern aerospace composite structures. Compos Sci Technol 66(6): 846-854.
1
[2] مرتضی باقری، علی اصغر جعفری، مرتضی صادقی فر (1393) تبهینهسازی وزنی و کمانشی پوستههای تقویتشده کامپوزیتی لایهای. مجله علمی پژوهشی مکانیک سازهها و شارهها، دوره 4، شماره 1، بهار، صفحه 37-49.
2
[3] امین نارکی، پویان قابضی (1392) تحلیل مخازن جدار ضخیم کامپوزیتی تحت اثر فشار و دمای سیکلی داخلی. مجله علمی پژوهشی مکانیک سازهها و شارهها، دوره 3، شماره 1، صفحه 15-32.
3
[4] Yap JW, Scott ML, Thomson RS, Hachenberg D (2002) The analysis of skin-to-stiffener debonding in composite aerospace structures. Compos Struct 57(1): 425-435.
4
[5] Mikulik Z, Kelly DW, Prusty BG, Thomson RS (2008) Prediction of flange debonding in composite stiffened panels using an analytical crack tip element-based methodology. Compos Struct 85(3): 233-244.
5
[6] Camanho PP, Davila CG, De Moura MF (2003) Numerical simulation of mixed-mode progressive delamination in composite materials. J Compos Mater 37(16): 1415-1438.
6
[7] Minguet PJ, O'Brien TK (1996) Analysis of test methods for characterizing skin/stringer debonding failures in reinforced composite panels. ASTM STP 1274: 105-124.
7
[8] Wagner W, Balzani C (2008) Simulation of delamination in stringer stiffened fiber-reinforced composite shells. Comput Struct 86(9): 930-939.
8
[9] Bertolini J, Castanié B, Barrau JJ, Navarro, JP (2009) Multi-level experimental and numerical analysis of composite stiffener debonding. Part 1: Non-specific specimen level. Compos Struct 90(4): 381-391.
9
[10] Bertolini J, Castanié B, Barrau JJ, Navarro JP, Petiot C (2009) Multi-level experimental and numerical analysis of composite stiffener debonding. Part 2: Element and panel level. Compos Struct 90(4): 392-403.
10
[11] Khalili SMR, Ghaznavi A, Ghaznavi A (2013) Effect of Joint Geometry on the Behavior and Failure Modes of Sandwich T-Joints Under Transverse Static and Dynamic Loads. J Adhesion (just-accepted).
11
[12] آیدین غزنوی اسگویی, محمد رضا خلیلی، امین غزنوی اسگویی (2014) تاثیر هندسه بر رفتار و مدهای شکست اتصال Tشکل پانلهای ساندویچی تحت بارگذاری عرضی. مجله مدل سازی در مهندسی 12(36): 85-101.
12
[13] Gulasik H, Coker D (2014) Delamination-Debond Behaviour of Composite T-Joints in Wind Turbine Blades. In Journal of Physics: Conference Series (524(1): 012043). IOP Publishing.
13
[14] Zhou DW, Louca LA, Saunders M, (2008). Numerical simulation of sandwich T-joints under dynamic loading. Compos Part B-Eng (39): 973–9
14
ORIGINAL_ARTICLE
تحلیل تجربی استحکام کمانشی صفحات آلومینیومی دارای شکاف مرکزی تقویتشده با وصلههای کامپوزیتی لایهای الیاف فلزی (FML)
واماندگی در اثر کمانش یک پدیده متداول در ورقهای تحت فشار است. هنگامی که ضخامت ورق نسبت به ابعاد دیگر آن کوچک باشد، این شکل از واماندگی اغلب میتواند بر واماندگی در اثر استحکام پیشی گیرد. امروزه یکی از پرکاربردترین انواع تعمیرات در این زمینه، استفاده از وصلههای کامپوزیتی و چسباندن آن در محل عیب است. این وصلهها دارای مزایای مهمی از جمله: استحکام بالا، مقاومت در برابر خوردگی و رطوبت، وزن کم و مقاومت خستگی خوب میباشد. در این پژوهش به تحلیل تجربی بار بحرانی کمانشی صفحات آلومینیومی شکافدار تعمیر شده توسط وصلههای کامپوزیتی لایهای الیاف فلزی (FML ) که تحت بارگذاری تک محوری فشاری قرار دارند، پرداخته شده است. به این منظور ورقهایی از جنس آلومینیوم Al2024T4 با شکافهای مرکزی مورد توجه قرار گرفته است. پارامترهایی که در این تحقیق روی آنها مطالعه شده است، نحوه لایهچینی وصله کامپوزیتی، ضخامت و ابعاد وصلههای کامپوزیتی لایهای الیاف فلزی (FML) میباشد. نتایج نشاندهنده افزایش چشمگیر استحکام کمانشی قطعات تعمیر شده با این نوع وصلهها در مقایسه با قطعات شکافدار بدون وصله است. با بهترین نحوه انتخاب پارامترها، استفاده از وصله منجر به ارتقای بار کمانشی قطعات تعمیر شده تا 13/44 درصد میشود.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_643_a3dc968f25e90c40c69aca8e3371532f.pdf
2016-03-20
117
127
10.22044/jsfm.2016.643
کمانش
شکاف
وصله
کامپوزیت لایهای الیاف فلزی FML
فرامرز
آشنای قاسمی
f.a.ghasemi@sru.ac.ir
1
دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجائی، تهران
LEAD_AUTHOR
پیام
رحمنی
payamfrahmani@srttu.edu
2
کارشناس ارشد، مهندسی مکانیک، داشگاه تربیت دبیر شهید رجائی، تهران
AUTHOR
علی
پورکمالی انارکی
aliepourkamali@srttu.edu
3
دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجائی، تهران
AUTHOR
یونس
علیزاده وقاصلو
alizadehvaghaslouyounes@yahoo.com
4
دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران
AUTHOR
[1] Forrest PJ (1962) Fatigue of Metals. Addision-Wesly, London.
1
[2] Baker A, Rose M, Jones K (2002) Advances in bonded composite repair of metallic. Aircr Struct 1: 145-153.
2
[3] Chue L, Liu CT (1995) The effects of laminated composite patch with different stacking sequences on bonded repair. Compos Eng 5(2): 223-230.
3
[4] Vogelesang LB, Vlot A (2000) Development of Fiber Metal Laminates for Advanced Aerospace. MATER PROC TECHNOL 103: 1-5.
4
[5] Paik JK, Kumar YV, Lee JM (2005) Ultimate strength of cracked plate element under axial compression or tension. Thin Wall Struct 43: 237-272.
5
[6] Bakhshandeh A (2005) Experimental studing grow crack of the aluminum plate by composite patching. Amir Kabir Univercity of Technology, Tehran. (In Persian)
6
[7] Xiong JJ, Shenoi RA (2009) Integrated experimental screening of bonded composites patch repair schemes to notched aluminum-alloy panels based on static and fatigue strength concepts. Compos Struct 83(3): 266-272.
7
[8] Sharifi MM, Khedmati MR, Hosseini Todeshki H (2009) Eigenvalue buckling fractured aluminum plates repaired with composite patches. Eighth Conference of Iranian Aerospace Society, Iranian Aerospace Society, Isfahan, Iran. (In Persian)
8
[9] Mazhari E, Shahidi AR (2011) Analysis of post buckling behavior of circular plates under uniform loading using rayleigh – ritz method. Mathematical Modelling, Department of Mechanical Engineering, Isfahan University of Technology 35(7): 3136-3153.
9
[10] Campilho RD, Moura MF, Ramantani DA, Morais JJ, Domingues J (2010) Buckling strength of adhesively-bonded single and double-strap repairs on carbon-epoxy structures. Compos Sci Technol 70(2): 371-379.
10
[11] Khalili SMR, Ghadjar R, Sadeghinia M, Mittal RK (2010) An experimental study on the Charpy impact response of cracked aluminum plates repaired with GFRP or CFRP composite patches. Compos Struct 89(2): 270- 274.
11
[12] Seifi R, Khodayari N (2011) Exprimental and numerical studies on buckling of crack thin- plates under full and partial comprission edge loading. Thin Wall Struct 49(12): 1504-151.
12
[13] Ashenai Ghasemi F, Mozafari Vanani L, Pourkamali Anaraki A (2011) A study on the Charpy impact response of the cracked aluminum plates repaired with FML composite patches. in The 4th European Conference For Aerospace Sciences (Eucass).
13
[14] Pourkamali A, Payganeh GH, Ashenai ghasemi F, Fallah A (2012) An experimental study on the tensile behavior of the cracked aluminum plates repaired with FML composite patches. International Conference on Aerospace, Mechanical,Automotiveand Materials Engineering.
14
[15] Akpinar S (2013) Effects of laminate carbon/epoxy composite patches on the strength of double-strap adhesive joints: experimental and numerical analysis. Materials and Design, Department of Mechanical Engineering 51: 501-512.
15
[16] Huntsman advanced materials data sheet for Araldite 2011, Aw 106- Hy 953. 2007. http://www.huntsman.com/advanced/materials. (accessed April 10, 2013).
16
[17] Fallah Rahmatabadi A (2012) Numerical and experimental analysis of tensile behaviour of Aluminum panels repaired with FML composite patches (M.S. Thesis). Department of Mechanical Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran. (In Persian)
17
[18] ASM International Handbook Committee (1990) Properties and selection: nonferrous alloys and special-purpose materials. Vol 2. American Society for Metals (ASM) International, Ohio, USA.
18
ORIGINAL_ARTICLE
پارامترهای مدل خسارت GTN برای شبیه سازی شکست نرم در آلیاژ آلومینیم O-5083
در میان مدلهای مختلف شکست نرم، مدل خسارت گارسون-تورگارد-نیدلمن (GTN) بدلیل در نظر گرفتن سه مرحله جوانهزنی، رشد و انعقاد حفرات در حین تغییر شکل پلاستیک کاربرد وسیعی دارد. مسائل مهم در این مدل محاسبه دقیق پارامترهای آن میباشد که در روش-های تجربی بسیار وقتگیر و پرهزینه است. لذا برای این منظور از روشهای شبیه سازی اجزای محدود استفاده میشود. در نرمافزار آباکوس مدل پلاستیسیته فلزات متخلخل، مکانیزم انعقاد حفرات را در نظر نمیگیرد و با تکیه بر دو مرحلهی جوانهزنی و رشد حفرات مسائل را تحلیل میکند. این موضوع سبب بروز خطا در نتایج انتهایی ناشی از انعقاد حفرات میشود. در این پژوهش کشش تکمحوره آلیاژ آلومینیم O-5083 به کمک مدل خسارت GTN شبیهسازی شده است. شبیهسازی با بکارگیری روش المان محدود از طریق زیرروال UMAT برای نرمافزار آباکوس صورت گرفت. پارامترهای مدل خسارت GTN آلیاژ O-5083 با تطبیق منحنی تنش-کرنش مهندسی حاصل از آزمایش تجربی و منحنی شبیهسازی شده برآورد شد. نتایج نشان داد که کد نوشته شده از طریق زیرروال UMAT علاوه بر اینکه منجر به بهبود شبیهسازی مدل خسارت GTN در نرمافزار آباکوس شده، پیشبینی قابل قبولی از پارامترهای مدل GTN بدست میدهد.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_642_9b74eaad6c162196e383f042ff9dce45.pdf
2016-03-20
129
142
10.22044/jsfm.2016.642
مدل خسارت GTN
آلیاژ آلومینیم O-5083
شکستنگاری نرم
شبیهسازی
میلاد
پرمه
permeh.milad@yahoo.com
1
دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مواد گرایش شناسایی و انتخاب مواد مهندسی، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل
AUTHOR
سید جمال
حسینی پور
j.hosseini@nit.ac.ir
2
دانشیار، مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل
LEAD_AUTHOR
حامد
جمشیدی اول
h.jamshidi@nit.ac.ir
3
استادیار، مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل
AUTHOR
[1] Acharyya S, Dhar S (2008) A complete GTN model for prediction of ductile failure of pipe. Mater Sci 43(6): 1897-1909.
1
[2] Hao S, Brocks W (1997) The Gurson-Tvergaard-Needleman-model for rate and temperature-dependent materials with isotropic and kinematic hardening. Comput Mech 20 (1-2): 34-40.
2
[3] Chen Z, Dong X (2009) he GTN damage model based on Hill’48 anisotropic yield criterion and its application in sheet metal forming. Comp Mater Sci 44 (3): 1013-1021.
3
[4] He M, Li F,Wang Z (2011) Forming Limit Stress Diagram Prediction of Aluminum Alloy 5052 Based on GTN Model Parameters Determined by In Situ Tensile Test. Chinese J Aeronaut 24(3): 378-386.
4
[5] Alegre J, Cuesta I, Bravo P (2011) Implementation of the GTN damage model to simulate the small punch test on pre-cracked specimens. Procedia Eng 10: 1007-1016.
5
[6] Abbasi S, Bagheri B, Ketabchi M (2012) Application of response surface methodology to drive GTN model parameters and determine the FLD of tailor welded blank. Comp Mater Sci 53(1): 368-376.
6
[7] Abbasi M, Shafaat MA, Ketabchi M, Haghshenas DF (2012) Application of the GTN model to predict the forming limit diagram of IF-Steel. J Mech Sci Technol 26 (2): 345-352.
7
[8] Gurson AL (1997) Continuum theory of ductile rupture by void nucleation and growth: Part I—Yield criteria and flow rules for porous ductile media. J Eng Mater-T Asme 99 (1): 2-15.
8
[9] Tvergaard V (1981) Influence of voids on shear band instabilities under plane strain conditions. Int J Fracture 17 (4): 389-407.
9
[10] Tvergaard V (1982) On localization in ductile materials containing spherical voids. Int J Fracture 18 (4): 237-252.
10
[11] Tvergaard V, Needleman N (1984) Analysis of the cup-cone fracture in a round tensile bar. Acta Metall Mater 32 (1): 157-169.
11
[12] Needleman A (1987) A continuum model for void nucleation by inclusion debonding. J Appl Mech-T Asme 54 (3): 525-531.
12
[13] LIU L-g, LIU W, WANG J-x (2012) Influence of interfacial adhesion strength on formability of AA5052/polyethylene/AA5052 sandwich sheet AA5052/polyethylene/AA5052 sandwich sheet. T Nonferr Metal Soc 22: 395-401.
13
[14] Xue L (2008) Constitutive modeling of void shearing effect in ductile fracture of porous materials. Eng Fract Mech 75(11): 3343-3366.
14
[15] Besson J, Steglich D, Brocks W (2001) Modeling of crack growth in round bars and plane strain specimens. Int J Solids Struct 44: 8259-8284.
15
[16] Abbassi F, Belhadj T, Mistou S (2012) Parameter identification of a mechanical ductile damage using Artificial Neural Networks in sheet metal forming. Mater Design 45:605–615.
16
ORIGINAL_ARTICLE
مطالعه تجربی و مدل سازی ریاضی تغییرشکل ورق های مستطیلی تحت بار ضربه ای
هدف از این پژوهش، مطالعه تجربی و مدلسازی تغییر شکل پلاستیک ورقهای مستطیلی تحت بارگذاری ضربهای با نرخ پایین توسط سامانه چکش پرتابهای است. در بخش تجربی، برای بررسی رفتار مکانیکی ورقهای فولادی و آلومینیومی نسبت به بار وارده، آزمایشهایی بر روی آنها در سطوح انرژی متفاوت انجام میشود. بخش مدلسازی این تحقیق شامل ارائه یک تابع صریح برای دادههای آزمایشگاهی با استفاده از روش تجزیه مقادیر منفرد بر اساس پارامترهای بیبعد و همچنین طراحی و مدلسازی چند هدفی سیستم استنتاج فازی- عصبی تطبیقی با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک است. بهطورکلی هدف از مدلسازی، پیشبینی قابلاطمینان و رضایتبخش نسبت خیز مرکز ورق به ضخامت آن تحت بارگذاری ضربهای است. برای اعتبار سنجی نتایج بهدستآمده، مقایسهای بین نتایج مدلسازی و دادههای تجربی انجام میشود. بررسی خطای دادههای آموزشی و پیشبینی بر اساس مجذور میانگین مربعات خطاها و ضریب تبیین نشان میدهد که نتایج بهدستآمده از مدلسازی بهینه سیستم استنتاج فازی- عصبی نسبت به مدلسازی ریاضی با روش تجزیه مقادیر منفرد به نتایج تجربی نزدیکتر است، با این تفاوت که درروش تجزیه مقادیر منفرد یک تابع ریاضی برای دادهای تجربی ارائه میشود. بنابراین، استفاده از روش-های مدلسازی ارائهشده برای نسبت خیز مرکز ورق به ضخامت آن تحت بارگذاری ضربهای مطلوب است.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_693_fd757e5d26828176530c3427fc34248d.pdf
2016-03-20
143
152
10.22044/jsfm.2016.693
تغییر شکل پلاستیک
چکش پرتابه ای
تجزیه مقادیر منفرد
سیستم استنتاج فازی- عصبی تطبیقی
ورق مستطیلی
هاشم
بابایی
ghbabaei@guilan.ac.ir
1
استادیار، گروه مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت
LEAD_AUTHOR
علی
جمالی
ali.jamali@guilan.ac.ir
2
دانشیار، گروه مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت
AUTHOR
توحید
میرزابابای مستوفی
t.m.mostofi@eyc.ac.ir
3
دانشجوی دکتری، گروه مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت
AUTHOR
سید حامد
اشرف طالش
hamedashraf83@gmail.com
4
دانشجوی دکتری، گروه مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت
AUTHOR
[1] Babaei H, Darvizeh A (2011) Investigation into the Response of Fully Clamped Circular Steel, Copper, and Aluminum Plates Subjected to Shock Loading. Mech Based Des Struc39(4): 507-526.
1
[2] Babaei H, Darvizeh A (2010) Experimental and analytical investigation of large deformation of thin circular plates subjected to localized and uniform impulsive loading. Mech Based Des Struc 38(2): 171-189.
2
[3] Babaei H, Darvizeh, Alitavoli M, Mirzababaie Mostofi T (2015) Experimental and Analytical Investigation into Plastic Deformation of Circular Plates Subjected to Hydrodynamic Loading. Journal of Modares Mechanical Engineering 15(2): 305-312. (In Persian)
3
[4] Babaei H, Mirzababaie Mostofi T, Alitavoli M (2015) Experimental Study and Analytical Modeling for Inelastic Response of Rectangular Plates under Hydrodynamic Loads. Journal of Modares Mechanical Engineering 15(4): 361-368. (In Persian)
4
[5] Porkhial S, Salehpour M, Ashraf H, Jamali A (2015) Modeling and prediction of geothermal reservoir temperature behavior using evolutionary design of neural networks Geothermics 53: 320–327.
5
[6] Deb AK (2011) Introduction to soft computing techniques: artificial neural networks, fuzzy logic and genetic algorithms. Soft Computing in Textile Engineering: 3-24.
6
[7] Sugeno M, Kang GT (1988) Structure identification of fuzzy model. Fuzzy Sets and Systems 28: 15-33.
7
[8] Marzbanrad J, Jamali A (2009) Design of ANFIS Networks Using Hybrid Genetic and SVD Method for Modeling and Prediction of Rubber Engine Mount Stiffness. Iny J Automot Techn 10(2) : 167-174.
8
[9] Nariman-Zadeh N, Darvizeh A, Dadfarmai MH (2004) Design of ANFIS networks using hybrid genetic and SVD methods for the modelling of explosive cutting process. J Mater Process Tech 155 :1415–1421.
9
[10] Takagi T, Sugeno M (1993) Fuzzy identification of systems and its applications to modelling and control. Readings in Fuzzy Sets for Intelligent Systems: 387-403.
10
[11] Jang JSR (1993) ANFIS: adaptive-network-based fuzzy inference system. IEEE Trans Syst Man Cybern 23 :665-685.
11
[12] Gharababaei H, Nariman-Zadeh N, Darvizeh A (2010) A simple modelling method for deflection of circular plates under impulsive loading using dimensionless analysis and singular value decomposition. J Mech 26(3) :355-361.
12
ORIGINAL_ARTICLE
پیشبینی عمر خستگی پلیمرهای تقویتشده با الیاف شیشه و الیاف گرافیت تحت بارگذاریهای مختلف
شناخت دقیق رفتار پلیمرهای تقویتشده در بارگذاری خستگی بمنظور طراحی سازههای قابل اعتماد حایز اهمیت است و با توجه به رفتار متفاوت این مواد نسبت به مواد سنتی، معرفی معیاری که نمایندهی واقعی عمر خستگی این مواد باشد، بسیار مهم است. در این تحقیق عمر خستگی برای ورق تقویتشده با الیاف شیشه و الیاف گرافیت که تحت بار خمشی قرار گرفته، برای دو حالت بارگذاری جانبی گسترده و متمرکز محاسبه و با یکدیگر مقایسه شده است. برای مدلسازی مساله از تئوری کاهش استحکام و برای محاسبه مقدار تنش در لایههای ورق، از تئوری برشی مرتبه اول ورقها استفاده شده و با استخراج توزیع تنش در هر لایه از ورق، و با استفاده از تئوری کاهش تدریجی خواص، میزان کاهش استحکام برای هر لایه در هر مرحله از بارگذاری بدست آمده است. با ادامه بارگذاری سرانجام استحکام لایهها در اثر خستگی در راستای الیاف و ماتریس کاهش مییابد تا به مقدار تنش اعمال شده به لایه میرسد و لایه شکسته میشود. در این مرحله از تئوری قاعدهی کاهش ناگهانی خواص برای مدلسازی شکست لایه استفاده میشود و با ادامه فرآیند حل، میزان عمر خستگی لایهها و اثرات شکست یک لایه بر رفتار لایههای دیگر تا رسیدن به شکست نهایی مورد بررسی قرار میگیرد. همچنین در قسمت نتایج عددی عمر خستگی برای ورق کامپوزیتی از دو جنس یاد شده با یکدیگر مقایسه شده است.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_694_7a80c0cc74ccec6198838b003f4e68ac.pdf
2016-03-20
153
165
10.22044/jsfm.2016.694
پلیمرهای تقویت شده
تئوری کاهش تدریجی خواص
تئوری کاهش ناگهانی خواص
پیشبینی عمر
تئوری مرتبه اول برشی
عیسی
احمدی
i_ahmadi@znu.ac.ir
1
استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه زنجان، ایران
LEAD_AUTHOR
محمد
خانمحمدی
khani1387@gmail.com
2
کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه زنجان، ایران
AUTHOR
[1] Jen MHR, Lee Ch (1998) Strength and life in thermoplastic composite laminates under static and fatigue loads. Part I: Experimental, Int J fatigue 20(9): 605-615.
1
[2] Jen M. H. R, and Lee Ch (1998) Strength and life in thermoplastic composite laminates under static and fatigue loads. Part II: Formulation. Int J fatigue 20(9): 617-629.
2
[3] Carrera E, Ciuffreda A (2005) Bending of composites and sandwich plates subjected to localized lateral loading: a comparison of various theories. Compos Struct 68(2): 185-202.
3
[4] Parhi PK, Bhattacharyya SK, Sinha PK (2001) Failure analysis of multiple delaminated composite plates due to bending and impact. Bull Mater Indian Academy scie 24: 143-149.
4
[5] Broutman LJ, Sahu S (1972) A new theory to predict cumulative fatigue damage in fiberglass reinforced plastics. in Composite Materials: Testing and Design (2nd Conference), ASTM STP 497, American Society for Testing and Materials 170-188.
5
[6] Shokrieh MM, Lessard LB (2003) Multiaxial fatigue behaviour of Unidirectional plies based on uniaxial fatigue experiments – I. Modelling. Int J Fatigue 19: 201–207.
6
[7] Shokrieh MM, Taheri B (2010) Fatigue life Predication of composite Materials Based on Progressive damage modeling. University of Science and Technology Iran, Woodhead Publishing 261-301 and 401-450.
7
[8] Shokrieh MM, Lessard L B (2000) Progressive fatigue damage modeling of composite materials. Part I: Modeling J Compos Mater 34(13): 1056-1080.
8
[9] Shokrieh MM, Lessard LB (2000) Progressive fatigue damage modeling of composite materials, Part II: Material characterization and model verification. JCompos Mater 34(13): 1081-1116.
9
[10] Shokrieh MM, Taheri BF (2008) Fatigue life evaluation of unidirectional composites by using residual strain energy. Iran J Polymer Sci Technol Chem (21): 19-26. (in Persian)
10
[11] Vassilopoulos AP, Keller T (2011) Fatigue of Fiber-reinforced Composites. Springer, New York.
11
[12] Jones RM (1998) Mechanics of composite materials. 2nd edn. Proffessor of Enginieering Science and Mechanics Virginia Poly technic institute and state university Blacksburg, virginia 24061-0219, 55-118 and 295-348.
12
[13] Shakeri M, Aghdam MM (2008) Mechanical Structure, Beam, plate and shell. Tehran, Amirkabir University of Technology, 149-158. (in Persian)
13
[14] KAW AK (2006) Mechanics of Composite Materials. 2nd edn. Taylor & Francis Group.
14
[15] Abrate S (2005) Impact on composite structures. Published in the United States of America by Cambridge University Press, New York.
15
[16] Shokrieh MM (1996) Progressive fatigue damage modeling of composite materials. A thesis submitted to the Faculty of Graduate Studies and Research in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy, Department of Mechanical Engineering McGill University Montréal, Canada.
16
[17] Harris B (1986) Fatigue in composite. WoodHead, New York.
17
ORIGINAL_ARTICLE
تحلیل نیرو و تنش دستگاه پرس دومرحله در کاربرد با قالب متعلق به پرس یکمرحله
دستگاههای پرس صنعتی از نظر مکانیزم به دو گروه اصلی تکعمله (تکمرحله) و دوعمله (دومرحله) تقسیم میشوند. دستگاه پرس تکعمله یک مکانیزم اصلی دارد که سنبه را هدایت میکند. پرس دوعمله علاوه بر مکانیزم ذکر شده، دارای مکانیزم ورقگیر نیز هست. قالب دستگاه دوعمله، وزن و در نتیجه هزینه بالاتری نسبت به قالب دستگاه تکعمله دارد. در برخی از موارد، قالب کوچک پرس تکعمله را برای پرس دوعمله به کار میگیرند، در این صورت مکانیزم ورقگیر بیاستفاده شده و پرس عملاً تکعمله میشود. هدف این پژوهش، بررسی دینامیکی و تحلیل سازهای حالت اخیر است. در این مقاله، ابتدا برای بررسی سینماتیک مکانیزم، مدلسازی ریاضی آن انجام میشود. در ادامه، تحلیل نیرویی مکانیزم دوعمله با قالب استاندارد و قالب کوچک حالت تکعمله انجام میشود. این پژوهش با تحلیل تنش این دو حالت پایان مییابد. در انتهای این بررسی، مشخص شد که به کار بردن قالب پرس تکعمله برای پرس دوعمله، نیروها و تنشهای وارد به مفاصل مکانیزم سنبهزن پرس را نسبت به حالت معمول، افزایش چشمگیری میدهد. بنابراین، به کار بردن قالبهای تکعمله علیرغم کاهش هزینههای ساخت قالب، امکان خرابی و شکست رابطبندی پرس را بالا برده و در نتیجه، به هزینههای تعمیر و نگهداری دستگاه پرس خواهد افزود.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_646_2b18ed28308356d82446381ad7918909.pdf
2016-03-20
167
177
10.22044/jsfm.2016.646
پرس دوعمله
قالب پرس تکعمله
مکانیزم سنبهزن
ورق گیر
تحلیل تنش
کاوه
صفوی گردینی
safavi.kaveh@gmail.com
1
دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی، مکانیک دانشگاه صنعتی شریف
LEAD_AUTHOR
ایمان
مقیمی
imanmoghimi@ymail.com
2
دانشجوی کارشناسی، دانشکده مهندسی، مکانیک دانشگاه صنعتی شریف
AUTHOR
بهرام
یاقوتی
bahram_yaghooti@yahoo.com
3
دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی، مکانیک دانشگاه صنعتی شریف
AUTHOR
دکتر حسن
سالاریه
salarieh@sharif.edu
4
دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف
AUTHOR
آریا
الستی
aalasti@sharif.edu
5
استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف
AUTHOR
[1] Schuler GH (1998) Metal forming handbook. Springer, Berlin Heidelberg.
1
[2] Orville DL (1988) Handbook of Fabrication Processes. ASM International.
2
[3] س. باقرزاده، م. حیدری (1387) تعیین بازه بهینه نیروی ورقگیری در عملیات کشش سقف خودرو 206 به روش المان محدود. ششمین کنفرانس سالانه دانشجویی مهندسی مکانیک.
3
[4] Hwang M, Chiou T (1995) A Drag-Link of Mechanical Presses for Precision Drawing. Int J Mach Tools Manufact 35(10): 1425-1433.
4
[5] Soong RC (2010) A new design method for single DOF mechanical presses with variable speeds and length-adjustable driving links. Mech and Mach Theory 45: 496-510.
5
[6] ح. ظهور، ع. درگی (1386) بهینهسازی سینماتیکی مکانیزم 8 میلهایی پرسهای مکانیکی فرمدهی ورق با استفاده از الگوریتم ژنتیک. پانزدهمین کنفرانس سالانه بینالمللی مهندسی مکانیک.
6
[7] Tso PL, Liang KC (2002) A nine-bar linkage for mechanical forming presses. Int J Mach Tools Manufact 42: 139-145.
7
[8] Yossifon S, Shivpuri R (1991) Analysis and comparison of selected rotary linkage drives for Mechanical Presses. Int J Mach Tools Manufact 33(2): 175-192.
8
[9] Yossifon S, Shivpuri R (1991) Optimization of a double knuckle linkage drives with constant mechanical advantage for mechanical presses. Int J Mach Tools Manufact 33(2):193-208.
9
[10] Ham C, Jang DC (2009) Kinematical analysis on the several linkage drives for mechanical press. J Mech Sci Tech 23: 512-524.
10
[11] Chval Z, Cechura M (2013) optimization of power transmission on mechanical forging presses. 24th DAAAM Int. Symposium on Intelligent Manufact. and Autom.
11
[12] Chval Z, Cechura M (2014) Monitoring extremely stressed points on stands of forging presses. 25th DAAAM Int. Symposium on Intelligent Manufact. and Autom
12
[13] مهیار فضلیاب، محمدعلی حسینی تاش (1388) طراحی نرمافزار تحلیل سینماتیک، دینامیک، کالیبراسیون و تحلیل خرابی در پرس 2000 تن، دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی مکانیک.
13
[14] Verson, MD (1969) Impact machining. Verson All steel Press Company, Chicago.
14
[15] Sandor GN, Erdman AG (1984) Advanced mechanism design: analysis and synthesis. Prentice Hall, Eaglewood Cliff, New Jersey.
15
[16] Norton RL (2011) Kinematics & Dynamics of Machinery. 5th edn. McGraw-Hill, New York.
16
[17] Hartenberg RS, Denavit J (1964) Kinematic synthesis of linkage. McGraw-Hill, New York.
17
[18] اصغر کرایه چیان (1386) محاسبات عددی، چاپ پنجم، مشهد، دانشگاه فردوسی.
18
[19] Meriam JL (2012) Engineering mechanics dynamics. 7th edn. Rhode Island: John Wiley.
19
[20] Semiatin SL (1996) Forming and forging, ASM Handbook Int.
20
[21] گییر، تیموشنکو (1383) مقاومت مصالح، غلامحسین مجذوبی، محمود نیلی، چاپ پنجم، همدان، دانشگاه بوعلیسینا.
21
[22] امیر تقوی، محمدعلی حسنی تاش، مهیار فضلیاب (1388) گزارش فاز دوم پروژه اینترنشیپ، اسناد فنی شرکت ایرانخودرو، تحلیل سینماتیک، دینامیک، کالیبراسیون و طراحی نرمافزار تحلیل خرابی پرس 2000 تن.
22
[23] Budynas RG, Nisbett KJ (2006) Shigley's mechanical engineering design. 9th edn. McGraw-Hill, New York.
23
ORIGINAL_ARTICLE
مدلی جدید برای لزجت دینامیکی نانوسیال نانولوله های کربنی چندجداره (MWCNTs) – اتیلن-گلیکول
مقاله حاضر بررسی آزمایشگاهی اثر دما و کسر حجمی و ارایه مدلی جدید برای رابطه لزجت دینامیک نانو سیال اتیلن گلیکول-نانو لوله های کربنی چند جداره می باشد. لزجت نانو لوله های کربنی چند جداره به قطر 1 تا 2 نانومتر در اتیلن گلیکول در دمای 30 تا 60 درجه سانتیگراد و در کسرهای حجمی 0/025 تا 0/3 با استفاده از ویسکومتر محاسبه می شود. ویسکومتر از نوع بروکفیلد و مدل DV-I Prime می باشد. مشاهده می گردد که با افزایش دما لزجت کاهش می یابد و در کسرهای حجمی بالا نانوسیال خاصیت غیر نیوتنی پیدا می کند. چون تاکنون مطالعاتی در مورد این نانوسیال صورت نگرفته رابطه ای جدید برای اولین بار در مورد لزجت بدست می آید و مدلهای انیشتین و بچلر با روابط تجربی مقایسه می گردد و علاوه بر مشاهده مشابهت ها، فرمولی جداگانه برای حالت نیوتنی ارایه می شود. لازم بذکر است که بررسی حالت غیر نیوتنی در این مقاله مورد توجه قرار نگرفته است.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_695_1d5720246f9896fd6a9c525903a500b7.pdf
2016-03-20
179
188
10.22044/jsfm.2016.695
نانوسیال
لزجت دینامیکی
نانولوله های کربنی چند جداره
سیال اتیلنگلیکول
محسن
برات پور
mohsen.baratpour@iaukhsh.ac.ir
1
کارشناس تاسیسات دانشگاه صنعتی اصفهان
LEAD_AUTHOR
آرش
کریمی پور
arashkarimipour@gmail.com
2
مدیر گروه تحصیلات تکمیلی دانشکده مکانیک دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد
AUTHOR
سیف الله
سعدالدین
s_sadodin@semnan.ac.ir
3
دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران
AUTHOR
[1] Choi S (1995) Enhancing thermal conductivity of fluids with nanoparticles. In Developments Applications of Non-Newtonian Flows 66: 99-105.
1
[2] Routbort J, Singh D (2008) Effects of nanofluids on heavyvehicle cooling systems. Argonne National LaboratoryArgonne, IL, VT Annual Merit Review MeetingFebruary 28.
2
[3] Tzeng SC, Lin CW, Huang KD, Chang Hua (2005) Heat transfer Enhancement of nanofluids in rotary blade coupling of four-wheel-drive vehicales. Acta Mechanica 179: 11-23.
3
[4] Kim SJ, Bang IC, Buongiorno J, Hu LW (2007) Surface wettability change during pool boiling of nanofluids and its effect on critical heat flux. Int J Heat Mass Tran 19: 4105-4116.
4
[5] Nguyen CT, Roy G, Gauthier C, Galanis N (2007) Heat transfer enhancement using Al2O3–water nanofluid for an electronic liquid cooling system. Appl Therm Eng 27: 1501-1506.
5
[6] Li Q, Xuan Y (2002) Convective heat transfer performances of fluids whit nanoparticles. 12th Int Heat transfer Conference France 483-488.
6
[7] Duangthongsuk W, Wongwises S (2009) Measurement of temperature-dependent thermal conductivity and viscosity of Tio2-watwe nanofluids. Exp Therm Fluid Sci 33: 706-714.
7
[8] Lee SW, Park SD, Kang S, Bang IC, Kim JH (2011) Investigation of viscosity and thermal conductivity of sic nanofluids for heat transfer applications. Int J Heat Mass Transfer 54: 433-438.
8
[9] Einstein A (1906) Eine neue bestimmung der molekuldimensionen. Ann Phys Leipzig 289-306.
9
[10] Batchelor G (1977) The effect of Brownian motion on the bulk stress in a suspension of spherical particles. J Fluid Mech 83: 97-117.
10
[11] www.merckgroup.com
11
[12] Brinkman HC (1952) The viscosity of concentrated suspensions and solution. J Chem Phys 20: 571.
12
ORIGINAL_ARTICLE
شبیهسازی عددی گرما درمانی سیال مغناطیسی، با استفاده از میدان مغناطیسی متغیر، تحت تأثیر انتقال حرارت جابهجایی
در این تحقیق، تحلیل عددی در ارتباط با اثر گرمادرمانی (افزایش دمای بدن) با استفاده از نانوذرات مغناطیسی فریت پلاتینیوم و در شرایط متغیر میدان مغناطیسی برای درمان سرطان پوست انجام شده است. حل عددی برای تحلیل مسئله انتقال گرمای زیستی و همچنین القای مغناطیسی در تومور استوانهای پوست، درون بافت سالم با در نظر گرفتن تبخیر سطحی پوست و انتقال حرارت جابجایی سطح پوست ارائه گردیده است. نتایج کار با مطالعات پیشین مقایسه شده و صحت نتایج عددی تائید میشود. معادله انتقال حرارت زیستی برای پیشبینی افزایش دما با توجه به مشخصههای نانوذرات مغناطیسی، میدان مغناطیسی و خصوصیات بافت و شرایط محیطی به کار میرود. نتایج نشان میدهد که بین پارامترهای مؤثر بر تغییر دما، تغییرات قطر اهمیت بیشتری داشته و تأثیر فراوانی در گرمادرمانی دارد. همچنین از نتایج کار مشخص شده که، با افزایش ضریب انتقال گرمای جابجایی، میدان دمایی در راستای محوری (ارتفاع از سطح پوست) بافت کاهش یافته و از اثرات گرمادرمانی کاسته میشود. بنابراین گرمادرمانی در شرایط جابجایی آزاد محیطی مؤثرتر است. همچنین با تغییرات مقدار ضریب انتقال حرارت جابجایی، محل بیشینه دما درون تومور تغییر میکند. همچنین مشخص شده میزان تبخیر سطحی پوست، تأثیر کمی در فرایند گرمادرمانی دارد.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_697_5914e4a9cff30801653aaa901e1e7c0f.pdf
2016-03-20
189
200
10.22044/jsfm.2016.697
گرمادرمانی
القای مغناطیسی
ضریب انتقال حرارت جابجایی
نانوذرات مغناطیسی
مصطفی
ذکریاپور
mzakariapour@yahoo.com
1
دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
LEAD_AUTHOR
محمد حسین
حامدی
hamedi@kntu.ac.ir
2
استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
AUTHOR
ناصر
فتورائی
naser@ut.ac.ir
3
دانشیار، دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیر کبیر
AUTHOR
[1] Cavaliere R, Ciocatto EC. Gionanella BC, Heidelberger C, Johnson RO, Margottini M, Mondovi B, Moricca G, Fanelli AR (1967) Selective heat sensitivity of cancer cells biochemical and clinical studies. Cancer 20: 1351-1381.
1
[2] Robinson JE, Wizenberg MJ, Mccready WA (1974) Combined hyperthermia and radiation, an alternative to heavy particle therapy for reduced oxygen enhancement ratios. Nature 251: 521-522.
2
[3] Steeves RA (1992). Hyperthermia in cancer therapy: Where are we today and where are we going? Bull NY Acad Med 68: 342-350.
3
[4] Dewey W (1994) Arrhenius relationships from molecule and cell to clinic. Int J Hyperthermia 10: 457-483.
4
[5] Moroz P, Jones SK, Gray BN (2002) Magnetically mediated hyperthermia: Current status and future directions. Int J Hyperthermia 18: 267-284.
5
[6] Lagendijk JJW (2000). Hyperthermia treatment planning. Phys Med Biol 45: 61-76.
6
[7] Maenosono S, Saita S (2006) Theoretical assessment of FePt nanoparticles as heating elements for magnetic hyperthermia. IEEE Trans Magn 42: 1638-1642.
7
[8] Lin ChT, Liu KCh (2009( Estimation for the heating effect of magnetic nanoparticles in perfused tissues. Int Commun Heat Mass Transfer 36: 241-244.
8
[9] Andrä W, D’Ambly CG, Hergt R, Hilger I, Kaiser WA (1999) Temperature distribution as function of time around a small spherical heat source of local magnetic hyperthermia. J Magn Magn Mater 194: 197-203.
9
[10] Jordan A, Scholz R, Wust P, Schirra H. Schiestel T, Schmidt H, Felix R (1999) Endocytosis of dextran and silancoated magnetite nanoparticles and the effect of intracellular hyperthermia on human mammary carcinoma cells in vitro. J Magn Magn Mater 194: 185-196.
10
[11] Jordan A, Scholz R, Maier-Hauff K, Johannsen M, Wust P, Nadobny J, Schirra H, Schmidt H, Deger S, Loening S, Lanksch W, Felix R (2001) Presentation of a new magnetic field therapy system for the treatment of human solid tumors with magnetic fluid hyperthermia. J Mag Mag Mater 225: 118-126.
11
[12] Thiesen B, Jordan A (2008) Clinical applications of magnetic nanoparticles for hyperthermia. Int J Hyperthermia 24: 467-474.
12
[13] Bagaria HG, Johnson DT (2005) Transient solution to the bioheat equation and optimization for magnetic fluid hyperthermia treatment. Int J Hyperthermia 21: 57-75.
13
[14] Salloum M. Ma RH, Weeks D, Zhu L (2008) Controlling nanoparticle delivery in magnetic nanoparticle hyperthermia for cancer treatment: Experimental study in agarose gel. Int J Hyperthermia 24: 337-345.
14
[15] Salloum M, Ma RH, Zhu L (2008) An in-vivo experimental study of temperature elevations in animal tissue during magnetic nanoparticle hyperthermia. Int J Hyperthermia 24: 589–601.
15
[16] Bellizzi G, Bucci OM (2010) On the optimal choice of the exposure conditions and the nanoparticle features in magnetic nanoparticle hyperthermia. Int J Hyperthermia 26: 389-403.
16
[17] Gilchrist RK, Medal R, Shorey WD, Hanselman R C, Parrott JC, Taylor CB (1957) Selective inductive heating of lymph nodes. Ann surg 146: 596-606.
17
[18] Gilchrist RK, Medal R, Shorey WD, Hanselman RC, DePeyster FA, Yang J, Medal R (1965) Effects of electromagnetic heating on internal viscera a preliminary to the treatment of human tumors. Ann surg 161: 890-895.
18
[19] Rosensweig RE (2002) Heating the magnetic fluid with alternating magnetic field. J Mag Mag Mater, 252: 370–374.
19
[20] Mahjoob Sh, Vafai K (2009) Analytical characterization of heat transport through biological media incorporating hyperthermia treatment. Int J Heat Mass Transfer 52: 1608-1618, 2009.
20
[21] Lv YG, Deng Z-Sh, Liu J (2005) 3-D numerical study on the induced heating effects of embedded micro/nanoparticles on human body subject to external medical electromagnetic field. IEEE trans nanobiosci 4: 284-292.
21
[22] Dhar P, Dhar R, Dhar R (2009) An analytical study of temperature control in hyperthermia by microwave. J Phys Sci 13: 39-56.
22
[23] Hegret R (1998) Physical limits of hyperthermia using magnetic fine particle. IEEE Trans Magn 34: 3745-3754.
23
[24] Hegret R (2006) Magnetic particle hyperthermia: nanoparticle magnetism and materials development for cancer therapy. J Phys 18: 2919-2934.
24
[25] Hegret R (2007) Magnetic particle hyperthermia-biophysical limitations of a visionary tumor therapy. J Magn Magn Mater 311: 187-192.
25
[26] Rahimi-Gorji M, Pourmehran O, Gorji-Bandpy M, Gorji TB (2015) CFD simulation of behavior and particle transport and deposition in different breathing conditions through the realistic model of human airways. J Mol Liq 209: 121-133.
26
[27] Pourmehran O, Rahimi-Gorji M, Gorji-Bandpy M, Gorji TB (2015) Simulation of magnetic drug targeting through tracheobronchial air-ways in the presence of an external non-uniform magnetic field using Lagrangian magnetic particle tracking. J Mag Mag Mater 393: 380-393.
27
[28] Attar, MM, Haghpanahi M, Amanpour S, Mohaqeq M (2014) Analysis of bioheat transfer equation for hyperthermia cancer treatment. J Mech Sci Tech 28: 763-771.
28
[29] Singh R, Das K, Mishra SC (2014) Laser-induced hyperthermia of nanoshell mediated vascularized tissue – A numerical study. J Thermal Biol 44: 55-62.
29
[30] Zakariapour M, Hamedi MH, Fatouraee N (2015) Numerical investigation of nanoparticles hyperthermia under influence of alternating magnetic field. Modares Mechanical Engineering 15: 298-304.
30
[31] Pennes HH (1948) Analyzing tissue and arterial blood temperatures in resting the human forearm. J Appl Physiol1: 93-122.
31
[32] Askarizadeh H, Ahmadikia H (2013) Analytical solution of the classical and generalized dual phase lag heat transfer equations in skin tissue under transient heating. Modares Mechanical Engineering13: 14-25.
32
[33] Yang D, Converse MC, Mahvi DM, Webster JG (2007) Expanding the bioheat equation to include tissue internal water evaporation during heating. IEEE Trans biomed eng 54: 1382-1388.
33
[34] Ghassemi M, Pasandeh R (2003) Thermal and electromagnetic analysis of an electromagnetic launcher. IEEE Trans Magn 39: 1819-1822.
34
ORIGINAL_ARTICLE
تحلیل عددی تأثیر الکترود جمعکننده سیمی بر میدان جریان و انتقال حرارت تحت محرک الکتروهیدرودینامیک
در تحقیق حاضر به بررسی عددی میدان جریان و دما تحت تأثیر میدان الکتریکی در یک کانال مسطح در حضور الکترود جمعکننده سیمی و تحت شرایط دوبعدی، آشفته، غیرقابلتراکم و پایا با روش حجم محدود پرداخته شده است. شبیهسازیها با استفاده از یک شبکه سازمانیافته، غیریکنواخت و چهار وجهی توسط مدل آشفتگی Standard K- انجام شده است. همچنین بررسی پارامترهای مختلف از قبیل شعاع الکترود جمعکننده، ولتاژ اعمالی، عدد رینولدز و فاصله عمودی مابین الکترودهای تزریقکننده و جمعکننده و تأثیر آنها بر الگوی جریان و ضریب انتقال حرارت مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج عددی در مقایسه با دادههای تجربی از تطابق قابل قبولی برخوردار میباشد. نتایج تحلیل عددی حاکی از آن است که در شعاع الکترود جمعکننده بزرگتر، رینولدزهای پایینتر، ولتاژهای بالاتر و همچنین در فاصلههای کمتر الکترودها نسبت به یکدیگر، پدیده الکتروهیدرودینامیک تأثیر بهسزایی در افزایش انتقال حرارت دارد. در واقع وجود محرک الکتروهیدرودینامیک به عنوان تولیدکننده جریان ثانویه، اثرات مهمی را بر ساختارهای گردابهای میدان جریان و متعاقباً بر انتقال حرارت جابجایی اجباری، از خود بر جای میگذارد.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_698_40b4f4b223c3d5e38a7c98d424623a39.pdf
2016-03-20
201
213
10.22044/jsfm.2016.698
الکتروهیدرودینامیک
الکترود جمعکننده
انتقال حرارت
بررسی عددی
سجاد
تقوی فدکی
ss.taghavi.f@gmail.com
1
کارشناسی ارشد، دانشکده فنی ،گروه مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت
AUTHOR
نیما
امانی فرد
nima.amanifard@gmail.com
2
دانشیار، دانشکده فنی، گروه مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت
AUTHOR
حامد
محدث دیلمی
hmohaddesd@guilan.ac.ir
3
استادیار، دانشکده فنی و مهندسی شرق گیلان، دانشگاه گیلان، رودسر
LEAD_AUTHOR
فرید
دولتی
farid.dolati@gmail.com
4
دانشجوی دکترای دانشکده فنی ،گروه مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت
AUTHOR
[1] Jewell-Larsen NE, Ran H, Zhang Y, Schwiebert MK, Honer KA (2009) Electrohydrodynamic (EHD) cooled laptop. 25th IEEE Semi-Therm Symposium: 261-266.
1
[2] Moreau E, Léger L, Touchard G (2006) Effect of a DC surface-corona discharge on a flat plate boundary layer for air flow velocity up to 25 m/s. J Electrostat 64: 215-225.
2
[3] Roberto S, Guillermo A (2006) Steady control of laminar separation over airfoils with plasma sheet actuators. J Electrostat 64: 604-610.
3
[4] Lai FC, Lai KW (2002) EHD-enhanced drying with wire electrode. Drying Technology 20: 1393-1405.
4
[5] Lai FC, Wang CC (2008) Drying of partially wetted materials with corona wind and auxiliary heat. Proc. ESA Annual Meeting on Electrostatics Paper B1.
5
[6] Kasayapanand N, Tiansuwan J, Asvapoositkul W, Vorayos N, Kiatsiriroat T (2002) Effect of the electrode arrangements in a tube bank on the characteristic of electrohydrodynamic heat transfer enhancement: low reynolds number. J Enhanc Heat Transf 9: 229-242.
6
[7] Kasayapanand N, Kiatsiriroat T (2005) EHD enhanced heat transfer in wavy channel. Int Commun Heat Mass 32: 809-821.
7
[8] Go DB, Maturana RA, Fisher TS, Garimella SV (2008) Enhancement of external forced convection by ionic wind. Int J Heat Mass Tran 51: 6047-6053.
8
[9] Ahmedou SO, Havet M (2009) Analysis of the EHD enhancement of heat transfer in a flat duct. IEEE T Dielect El In 16: 489-494.
9
[10] Shakouri Pour M, Esmaeilzadeh E (2011) Experimental investigation of convective heat transfer enhancement from 3D-shape heat sources by EHD actuator in duct flow. Exp Therm Fluid Sci 35: 1383-1391.
10
[11] Lakeh RB, Molki M (2012) Targeted heat transfer augmentation in circular tubes using a corona jet. J Electrostat 70: 31-42.
11
[12] Lakeh RB, Molki M (2013) Enhancement of convective heat transfer by electrically-induced swirling effect in laminar and fully-developed internal flows. J Electrostat 71: 1086-1099.
12
[13] Tathiri Gh, Pouryoussefi Gh, Doostmahmoudi A, Mirzaei M (2014) Experimental investigation of the effect of dielectric barrier on induced velocity of quiescent air boundary layer with comparison of corona wind and AC-DC DBD plasma. Journal of Solid and Fliud Mechanics 3(4): 103-110.
13
[14] Deylami HM, Amanifard N, Dolati F, Kouhikamali R, Mostajiri K (2013) Numerical investigation of using various electrode arrangements for amplifying the EHD enhanced heat transfer in a smooth channel. J Electrostat 71: 656-665.
14
[15] Ayuttaya SSN, Chaktranond C, Rattanadecho P (2013) Numerical analysis of electric force influence on heat transfer in a channel flow (theory based on saturated porous medium approach). Int J Heat Mass Tran 64: 361-374.
15
[16] Moghanlou FS, Khorrami AS, Esmaeilzadeh E, Aminfar H (2014) Experimental study on electrohydrodynamically induced heat transfer enhancement in a minichannel. Exp Therm Fluid Sci 59: 24-31.
16
[17] FLUENT 6.3 user’s guide, Fluent Inc., Lebanon, NH (2006).
17
[18] Mostajiri Abid k, Amanifard N, Mohaddes Deylami H, Dolati F (2015) Numerical investigation of the electric field effects on the flow and forced convection heat transfer over a backward-facing step. Journal of Solid and Fluid Mechanics 5(2): 231-246.
18
[19] Adamiak K, Atten P (2004) Simulation of corona discharge in point–plane configuration. J Electrostat 61: 85-98.
19
[20] Oussalah N, Zebboudj Y (2006) Finite-element analysis of positive and negative corona discharge in wire-to-plane system. Eur Phys J-Appl Phys 34: 215-223.
20
ORIGINAL_ARTICLE
تحلیل پارامتری و بهینه سازی یک پمپ گرمایی مجهز به گرمکن میانی با منبع حرارتی زمینی
پمپ حرارتی با منبع زمینی به دلیل ضریب عملکرد بالا و استفاده از انرژی گرمایی دما پایین، یکی از مناسبترین تکنولوژیها برای استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر می-باشد. در این تحقیق ابتدا یک پمپ حرارتی گرمایشی با گرمکن میانی و با محرک انرژی گرمایی زمین، شبیهسازی شده و سپس تاثیر تغییر پارامترهای مختلف از جمله فشار قسمتهای مختلف سیکل، فوق گرمایش در خروجی اواپراتور، زیر سرمایش در خروجی کندانسور و دمای خاک بر روی ضریب عملکرد و بازده اگزرژی پمپ حرارتی و بازده کلی بررسی میشود. در انتها نیز سیستم پمپ حرارتی با منبع زمینی یکبار نسبت به تابع هدف ضریب عملکرد کل و یکبار نسبت به تابع هدف بازده اگزرژی کل بهینه-سازی میگردد. در این تحقیق مقادیر ضریب عملکرد و بازده اگزرژی کلی در حالت ورودی پایه به ترتیب مقادیر 674/3 و 488/0 بدست آمد که این مقادیر پس از بهینه-سازی به 323/5 و 641/0 افزایش پیدا نمود. پمپ حرارتی با منبع زمینی
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_699_428f7db17a1308c7b964c7f76d0528c5.pdf
2016-03-20
215
224
10.22044/jsfm.2016.699
منبع زمینی
پمپ حرارتی گرمایشی
تحلیل پارامتری
بهینهسازی
محمد
ذوقی
mohamadzoghi65@yahoo.com
1
کارشناس ارشد ، دانشکده مکانیک، دانشگاه گیلان
LEAD_AUTHOR
کوروش
جواهرده
javaherdeh@guilan.ac.ir
2
دانشیار گروه مکانیک، دانشکده مکانیک، دانشگاه گیلان
AUTHOR
[1] ASHRAE (1995) Commercial / Institution ground source heat pump engineering manual. Atlanta, USA.
1
[2] Sanaye S, Niroomand B (2009) Thermal-economic modeling and optimization of vertical ground-coupled heat pump. Energ Convers Manage 50: 1136-1147.
2
[3] Lubis L, Kanglu M, Dincer I, Rosen M (2011) Thermodynamic analysis of a hybrid geothermal heat pump system. Geothermics 40: 223-228.
3
[4] Amin ZM, Hawlader MNA (2013) A review on solar assisted heat pump in Singapore. Renew Sustainable Energy Rev 26: 286-293.
4
[5] Hepbasli A (2005) Thermodynamic analysis of a ground-source heat pump system for district heating. Int J Energ Res 29(7): 671-678.
5
[6] Sayyadi H, Amlashi E, Amidpour M (2009) Multi-objective optimization of a vertical ground source heat pump using evolutionary algorithm. Energ Convers Manage 50: 2035-2046.
6
[7] Bi Y, Wang X, Liu Y, Zhang H, Chen L (2009) Comprehensive exergy analysis of ground-source heat pump system for both building heating and cooling mode. Appl Energ 86: 2560-2565.
7
[8] Ma GY, Chai QH (2004) Characteristics of an improved heat pump cycle for cold region. Appl Energ 77: 235-247.
8
[9] Self SJ, Rosen MA, Reddy BV (2012) Energy analysis and comparison of advanced vapor compression heat pump arrangement, in: The Canadian conference on building simulation. Halifax, Nova Scotia, 1-4 may, 463-477.
9
[10] Self SJ, Reddy BV, Rosen MA(2013) Ground source heat pumps for heating: parametric energy analysis of a vapor compression cycle utilizing an economizer arrangement. Appl Therm Eng 52: 245-254.
10
[11] Wang H, Peterson R, Herron T (2011) Design study of configuration on system COP for a combined ORC an VCC. Energy 36: 4809-4820.
11
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی عملکرد طرح های تفاضل مرکزی اسکالر، کاسپ و طرح بالادست AUSM+، در محدوده جریان با ماخ های بسیارکم تا ماوراء صوت
در سالهای اخیر دستیابی به یک روش عددی دقیق در رژیم های جریانی مختلف، برای گرفتن ناپیوستگی های جریان و حل دقیق آن به طوری که دارای حداقل نوسان و خطاهای عددی باشد، همواره مورد توجه بسیاری از محققین بوده است. نکته متمایز کننده این مقاله مقایسه عملکرد روش های تفاضل مرکزی و بالادست، در حل معادلات اویلر برای جریانهای تراکم پذیر داخلی در محدوده وسیعی از ماخ های ورودی می باشد. در این تحقیق به بررسی توانایی سه روش بالادست +AUSM اتلاف مصنوعی اسکالر و کاسپ در محدوده ماخ های کم تا ماوراءصوت و در جریان غیرلزج یک بعدی در نازل همگرا- واگرا پرداخته شده است. همچنین توانایی روش AUSM+ و اسکالر، در جریان گذرصوتی غیرلزج دو بعدی بین پرههای ثابت توربین در دو حالت خروجی مافوق صوت و مادون صوت بررسی شده است. در این بررسی ها عملکرد خوب روش AUSM+ با سرعت همگرایی بیشتر و خطای عددی کمتر در تمام رژیم های جریانی، درجریان داخل نازل همگرا- واگرا مشاهده شده است. در نمونه دوم در هر دو حالت جریان، روش AUSM+ ضمن ارائه نتایج منطبق بر نتایج آزمایشگاهی، دارای خطاهای عددی کمتر و ارضای بقای جرمی بهتر از روش اسکالر می باشد. لازم به ذکر است که روش AUSM+ برای ماخ های بالا نسبت به روش اسکالر به مراتب بهتر می باشد.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_700_b0f4ea6bd28a1865d7c9feb087e03296.pdf
2016-03-20
225
237
10.22044/jsfm.2016.700
روش های بالادست
روش های اتلاف مصنوعی
+AUSM
جریان تراکم پذیر داخلی
فهیمه
ابراهیم زاده ازغدی
ebrahimzadeh.f2@gmail.com
1
دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد
AUTHOR
محمود
پسندیده فرد
fard_m@um.ac.ir
2
دانشیار، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد
LEAD_AUTHOR
محمدرضا
مه پیکر
mahpeymr@um.ac.ir
3
استاد، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد
AUTHOR
[1] Jameson A (1995) Analysis and design of numerical scheme for gas dynamics, 2: artificial diffusion and discrete shock structure. Int J Comput Fluid Dyn 5(1-2): 1-38.
1
[2] Liu F, Jennions I, Jameson A (1998) Computational of turbomachinery flow by a convective-upwind-split-pressure (CUSP) scheme. 36th ASME. American Institue of Aeronautics and Astronautics.
2
[3] Liou MS, Steffen CJ (1993) A new Flux Splitting Scheme. J Comput Phys 107: 23-39.
3
[4] Liou MS (2010) The evolution of AUSM scheme. Deffence SCI J 60( 6): 606-613.
4
[5] Liou MS (1996) A Sequel to AUSM: AUSM+. J Comput Phys 129: 364-382.
5
[6] Hajzman M, Bublik O, Vimmr J (2007) On the modelling of compressible invisid flow problems using AUSM schemes. ACM 1: 469-478.
6
[7] Chima RV, Liou MS (2003) Comparison of the AUSM+ and H-CUSP schemes for turbomachinery applications. AIAA Paper 4120.
7
[8] Zha GC, Hu Z (2004) Calculation of transonic internal flows using an efficient high resolution upwind scheme. AIAA paper 2004-1097.
8
[9] Liou MS (2006) A sequel to AUSM, Part II: AUSM+-up for all speeds. J Comput Phys 214: 137-170.
9
[10] Pasandideh fard M, Salari M, Mansoor M, Malek Jafarian M (2008) An investigation and comparison of ROE upwin methods with CUSP central difference schemes. 12th ACFM. Daejeon, Korea.
10
[11] Younis MY, Sohail MA, Rahman T, Muhammad Z, Bakaul SR (2011) Application of AUSM+ scheme on subsonic, supersonic and hypersonic flows fields. J Eng Tech 49: 242-248.
11
[12] Singh R, Holmes G (2012) Evaluation of an artificial dissipation and AUSM based flux formulation: AD-AUSM. AIAA paper 2012-3069.
12
[13] یوسفی راد ادریس، مه پیکر محمدرضا، تیمورتاش علیرضا (1393) بکارگیری روش کاسپ و بهینه سازی آن با استفاده از روش معکوس جهت بهبود روش حجم محدود جیمسون دو بعدی. مجله علمی و پژوهشی مهندسی مکانیک مدرس، شماره 8، صفحه 174-182.
13
[14] Robbins DJ, Cant RS, Gladden LF (2013) Development of accurate liquid equations of state for multi-phase CFD simulations with a modified AUSM+up scheme. J Comput Fluids 77: 166-180.
14
[15] Qu F, Yan C, Yu J, Sun D (2014) A new Flux Splitting Scheme for the Euler Equations. J Comput Fluids 102: 203-214.
15
[16] Jamson A, Schmidt W ( 1985) Some recent developments in numerical methods for transonic flows. Comput Method Appl M 51: 467-493.
16
[17] Shah A, Yuan L, Khan A (2010) Upwind compact finite difference scheme for time-accurate solution of the incompressible navier-stockes equation. Appl Math Comput 215(9): 3201-3213.
17
[18] Liou MS, Edwards JR (1999) Numerical speed of sound and its application to schemes for all speed. AIAA Paper 993268.
18
[19] Liou MS (2001) Ten years in the making-AUSM-family. AIAA Paper 2521.
19
[20] Colonia S, Steiil R, Barakos GN (2014) Implicit implementation of the AUSM+ and AUSM+up schemes. Int J Numer Meth Eng 75: 687-712.
20
[21] Bakhtar F, Mahpeykar MR, Abbas K (1995) An investigation of nucleating flows of steam in a cascade of turbine blading-theoretical treatment. J Fluids Eng 117(1).
21
ORIGINAL_ARTICLE
شبیه سازی انحلال آندی در ماشینکاری الکتروشیمیایی و طراحی ابزار توسط روش حساسیت
فرآیند ماشینکاری الکتروشیمیایی از جمله فرآیندهای ماشینکاری غیرسنتی میباشد که به علت برتریهای خاص این روش، در صنایع مختلف از جایگاه منحصر به فردی برخوردار شده است. این فرآیند بر پایه انحلال آندی استوار است و به علت عدم تماس ابزار با قطعه کار، هیچگونه سایش و نیروی برادهبرداری متوجه ابزار نمیباشد. لذا این امر یکی از مهمترین مزایای ماشینکاری الکتروشیمیایی است. با توجه به پیچیدگی این فرآیند، هنوز روش قابل قبولی برای پیشبینی شکل قطعهکار حاصله برای یک ابزار مشخص و همچنین طراحی ابزار برای یک حفره مشخص وجود ندارد. استفاده از روشهای مرسوم آزمون و خطا جهت استخراج شکل قطعهکار و ابزارِ مربوطه زمانبر و پر هزینه است. جهت طراحی و همچنین پیشبینی پارامترهای ذکر شده، میتوان با شبیهسازی فرایند ماشینکاری الکتروشیمیای، ضمن کاهش هزینهها با صرف زمان کمتری بر این مشکل غلبه نمود. لذا در این مقاله میزان انحلال آندی فرآیند ماشینکاری الکتروشیمیایی در هر گام زمانی توسط روش المان محدود مدلسازی و در نتیجه فرآیند ماشینکاری شبیهسازی شده است. سپس با استفاده از نتایج مدل شبیهسازی شده و روش حساسیت، الگوریتم استخراج شکل بهینه ابزار جهت رسیدن به قطعهکار مورد نظر بیان گردیده است. نتایج بدست آمده گویای توانایی بسیار بالای روش پیشنهادی در این تحقیق جهت شبیهسازی فرآیند الکتروشیمیایی و طراحی ابزار میباشد
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_701_633205a5788854f1fbe9a551990e7ca4.pdf
2016-03-20
239
248
10.22044/jsfm.2016.701
ماشینکاری الکتروشیمیایی
انحلال آندی
طراحی ابزار
شبیه سازی المان محدود
روش حساسیت
حسین
امیرآبادی
hamirabadi@birjand.ac.ir
1
دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند
AUTHOR
سید یوسف
احمدی بروغنی
farahat@iaubir.ac.ir
2
دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند
AUTHOR
سید محمد
امام
sy.m.emam@birjandut.ac.ir
3
استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی بیرجند، بیرجند
LEAD_AUTHOR
[1] Davydov AD, Volgin VM, Lyubimov VV (2004) Electrochemical machining of metals: fundamentals of electrochemical shaping. Russ J Electrochem 40(12): 1230-1265.
1
[2] Rajurkar KP, Sundaram MM, Malshe AP (2013) Review of electrochemical and electrodischarge machining. Procedia CIRP: 613-26.
2
[3] Pa PS, Hocheng H (2013) Electrochemical machining. In: Adv Analysis of Nontraditional Machining (107-257). Springer, New York.
3
[4] H El-Hofy HAG (2013) Fundamentals of machining processes: conventional and nonconventional processes. CRC press.
4
[5] Klocke F, Zeis M, Klink A (2012, April) Technological and economical capabilities of manufacturing titanium-and nickel-based alloys via Electrochemical Machining (ECM). In Key Eng Mat 504: 1237-1242.
5
[6] Klocke F, Zeis M, Klink A, Veselovac D (2012) Technological and economical comparison of roughing strategies via milling, EDM and ECM for titanium-and nickel-based blisks. Procedia CIRP 2: 98-101.
6
[7] Tipton H (1964) in: Proceedings of the Fifth Machine Tool Design Conference. 2nd edn. Oxford: Pergamon Press.
7
[8] Tipton H (1971) Calculation of tool shape for ECM in fundament of Electrochemical Machining. In Electrochemical Society Softbound Symposium Series, Princeton, Edited by Cl Faust.
8
[9] Chandrupatla TR, Belegundu AD (2002) Introduction to finite elements in engineering. 3rd edn. Prentice Hall.
9
[10] مروج س م، میرزایی ا، شیروانی ح (1385) شبیه­سازی ماشینکاری الکتروشیمیایی (ECM). چهاردهمین کنفرانس سالانه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان.
10
[11] قبادی م، فدایی تهرانی ع (1389) کاربرد روش المان محدود در طراحی ابزار ماشینکاری الکتروشیمیایی مغناطیسی. هجدهمین کنفرانس سالانه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه شریف، تهران.
11
[12] MPurcar M, Bortels L, Van den Bossche B, Deconinck J (2004) 3D electrochemical machining computer simulations. J Mat Proc Tech 149(1): 472-478.
12
[13] Kozak J, Rajurkar KP, Ross RF (1991) Computer simulation of pulse electrochemical machining (PECM). J Mat Proc Tech 28(1): 149-157.
13
[14] Lu J, Riedl G, Kiniger B, Werner EA (2014) Three-dimensional tool design for steady-state electrochemical machining by continuous adjoint-based shape optimization. Chem Eng Sci 106: 198-210.
14
[15] Barak-Shinar D, Rosenfeld M, Abboud S (2004) Numerical simulations of mass-transfer processes in 3D model of electrochemical sensor. J Electrochem Soc 151(12): H261-H266.
15
[16] Mcgeough JA (1974) principles of electrochemical machining. Wiley & Sons, New York.
16
[17] Bhattacharyya S, Ghosh A, Mallik AK (1997) Cathode shape prediction in electrochemical machining using a simulated cut-and-try procedure. J Mat Proc Tech 66(1): 146-152.
17
[18] Chang CS, Hourng L W (2001) Two-dimensional two-phase numerical model for tool design in electrochemical machining. J app electrochem 31(2): 145-154.
18
[19] Laporte E, Le Tallec P (2012) Numerical methods in sensitivity analysis and shape optimization. Springer Science & Business Media.
19
ORIGINAL_ARTICLE
تعیین نسبتهای قطری دارای کمترین تولید آنتروپی در یک مبدل حرارتی حفره ای زمینگرمایی با شبیه سازی عددی جریان سیال و انتقال حرارت
در این مقاله نسبتهای قطری که در آنها تولید آنتروپی مینیمم میشود، برای شرایط مختلف در یک مبدل حرارتی زمین گرمایی هم محور به دست آمده است. برای این منظور ابتدا انتقال حرارت و جریان آشفته در داخل مبدل شبیه سازی شده است. در شبیه سازی جریان آشفته از مدل SST k-ω استفاده گردیده است. با محاسبه افت فشار در نسبت قطرهای مختلف، کمترین افت فشار و اتلاف اصطکاکی در نسبت قطر 0.7 به دست آمده است. نتایج به دست آمده برای توزیع دمای جریان سیال در راستای عمق نشان می دهد که با افزایش مقاومت حرارتی دیواره درونی، دمای سیال خروجی افزایش می یابد. تولید آنتروپی کل برای نسبت قطر های مختلف و با مقاومت های حرارتی گوناگونِ دیواره درونی به دست آمده است و تغییرات نسبت قطر دارای کمترین تولید آنتروپی نسبت به مقاومت حرارتی دیواره درونی ارائه شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش مقاومت حرارتی دیواره میانی، نسبت قطری دارای کمترین تولید آنتروپی بیشتر خواهد بود. از طرف دیگر کاهش ضریب انتقال حرارت در دیواره بیرونی و افزایش ضریب انتقال حرارت در دیواره میانی نامطلوب است. با افزایش مقاومت حرارتی دیواره میانی، در نسبت قطرهای بیشتر این تاثیر نامطلوب در هر دو دیواره کمتر می شود.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_702_88e4da203fe5ebe9bd879452ffc99bea.pdf
2016-03-20
249
258
10.22044/jsfm.2016.702
حل عددی
مبدل حرارتی زمین گرمایی
تولید آنتروپی
جریان آشفته
مهدی
دانشی پور
mahdi.daneshipour@gmail.com
1
دانشجو کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان
AUTHOR
روح اله
رفعی
r.rafee@semnan.ac.ir
2
استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان
LEAD_AUTHOR
[1] Barbier E (2002) Geothermal energy technology and current status: an overview. Renew Sust Energ Rev 6(1-2): 3-65.
1
[2] Kagel A, Bates D, Gawell K (2007) A guide to geothermal energy and the environment. Geothermal Energy Association, Washington.
2
[3] Egg J, Howard B (2011) Geothermal HVAC Green Heating and Cooling. 1st edn. McGraw-Hill, New York.
3
[4] Boyle G (2004) Renewable Energy: Power for a Sustainable Future. 2nd edn. Oxford University Press.
4
[5] Dipippo R (2008) Geothermal power plants: principles, applications, case studies and environmental impact. 3rd edn. Butterworth-Heinemann (an imprint of Elsevier), Waltham.
5
[6] Nalla G, Shook G, Mines L, Bloomeld K (2004) Parametric sensitivity study of operating and design variables in wellbore heat exchanger. Workshop on Geothermal Reservoir Engineering, Stanford University, Stanford, CA.
6
[7] Al-Khoury R, Bonnier PG, Brinkgreve BJ (2005) Efficient finite element formulation for geothermal heating systems. Part I: steady state. Int J Numer Meth Eng 63 (7): 988-1013.
7
[8] Al-Khoury R, Bonnier PG, Brinkgreve BJ (2005) Efficient finite element for- mulation for geothermal heating systems. Part II: transient. Int J Numer Meth Eng, 67(5): 725-74.
8
[9] Feng Y (2012) Numerical study of downhole heat exchanger concept geothermal energy extraction. Ph.D. Thesis, Louisiana state university.
9
[10] Parisch P, Mercker O, Oberdorfer P, Bertram E, Tepe R, Rockendorf G (2015) Short-term experiments with borehole heat exchangers and model validation in TRNSYS. Renew Energ 74: 471-477.
10
[11] Funabiki A, Oguma M, Yabuki T, Kakizaki T (2014) The effects of groundwater flow on vertical-borehole ground source heat pump systems. ASME 12th Biennial Conference on Engineering Systems Design and Analysis, June 25-27, Copenhagen, Denmark.
11
[12] Beier RA, Acuna J, Mogensen P, Palm B (2013) Borehole resistance and vertical temperature profiles in coaxial borehole heat exchangers. Applied Energy 102: 665-675.
12
[13] Sliwa T, Gonet A (2004) Theoretical model of borehole heat exchanger. J Energy Resour Technol 127(2): 142-148.
13
[14] Mastrulla R, Mauro AW, Menna L, Vanoli GP (2014) A model for a borehole heat exchanger working with CO2. Energ Proc 45: 635-644.
14
[15]Masalias MD (2011) Thermodynamic optimization of downhole coaxial heat exchanger for geothermal applications. M.Sc. thesis, Warsaw University of Technology, Faculty of Power and Aeronautical Engineering, Warsaw.
15
[16] Gnielinski V (2009) Heat Transfer coefficients for turbulent flow in concentric annular ducts. Heat Transfer Eng 30(6): 431-436.
16
[17] Menter FR (1994) Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications. AIAA J 32(8): 1598-1605.
17
[18] Van Doormal JP, Raithby GD (1984) Enhancements of the SIMPLE method for predicting incompressible fluid flows. Numer Heat Transfer 7(2): 147-163.
18
[19] White FM (2011) Fluid mechanics. 7th edn. McGraw-Hill, New York.
19
[20] Bejan A, Kraus AD (2003) Heat transfer Handbook. John Wiley & Sons, New York.
20
[21] Bejan A, Tsatsaronis G, Moran M (1996) Thermal design & optimization. John Wiley & Sons, New York.
21
[22] Bergman TL, Levine AS, Incropera FP, Dewitt DP (2011) Fundamentals of heat and mass transfer. 7th edn. John Wiley & Sons, New York.
22
[23] Van Wylen GJ, Sonntag RE (1985) Fundamentals of Classical Thermodynamics. 3rd edn. John Wiley & Sons, New York.
23
ORIGINAL_ARTICLE
طراحی و ساخت میکروهیتر بهبود یافته با الکترودهایی از جنس طلا و مقایسه عملکرد آن با میکروهیتر پلاتینی
با توسعه ریزفناوری میکروماشینکاری و میکروالکترونیک، میکروهیترها کاربردهای زیادی در میکروحسگرها پیدا کردهاند. جنس الکترود گرم-کننده یکی از عوامل تاثیرگذار در میزان اتلاف توان، پاسخ زمانی و حساسیت میکروهیتر میباشد. در این مقاله دو میکروهیتر با هندسه یکسان، اما با دو فلز مختلف بر روی بستر سیلیکون و بر پایه فناوری میکروماشینکاری حجمی (MEMS) طراحی، ساخته و مشخصهیابی شدهاند. در میکروهیتر اول از طلا و در میکروهیتر دوم از پلاتین به عنوان الکترود گرمکننده استفاده شده و تاثیر جنس الکترود گرمکننده بر روی میزان عملکرد میکروهیتر بررسی شده است. در ضمن برای بهبود کارایی میکروهیترها، طراحی آنها مورد بررسی قرار گرفته و میکروهیتر با طراحی بهینه انتخاب شده است. نتایج تحلیل تئوری نشان میدهد که میکروهیتر طلایی دارای پاسخ زمانی کمتر و توان مصرفی بیشتری نسبت به میکروهیتر پلاتینی میباشد. نتایج آزمایشگاهی بهدست آمده، نتایج حاصل از تحلیل تئوری را تصدیق میکند و نشان می-دهد که میکروهیترهای ساخته شده با طراحی بهینه، دارای عملکرد بالایی هستند؛ بهطوریکه برای رسیدن به دمای بالای oC450، توان مصرفی و پاسخ زمانی در میکروهیتر طلایی بهترتیب mW36 و ms75/1 و در میکروهیتر پلاتینی بهترتیب mW30 و ms1/2 میباشند. این نتایج نشان میدهند که با ساختن میکروهیترهایی از جنس طلا پاسخ زمانی 6/16% در مقایسه با میکروهیتر پلاتینی بهبود مییابد.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_704_301604b82e0bd9f995dead5d0a9f5a9d.pdf
2016-03-20
259
272
10.22044/jsfm.2016.704
الکترود گرمکننده
اتلاف توان
سیستمهای میکروالکترومکانیکی
میکروهیتر
میکروحسگر
فاطمه
سمائی فر
fsamaeifar@yahoo.com
1
دانشجوی دکتری برق- الکترونیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر
LEAD_AUTHOR
احمد
عفیفی
ah_afifi@iust.ac.ir
2
دانشیار دانشکده برق-الکترونیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر
AUTHOR
حسن
عبداللهی
h.abd@ssau.ac.ir
3
استادیار دانشکده برق، دانشگاه هوایی شهید ستاری
AUTHOR
[1] Courbat J, Canonica M, Teyssieux D, Briand D, Rooij ND (2010) Design and fabrication of micro-hotplates made on a polyimide foil: electrothermal simulation and characterization to achieve power consumption in the low mW range. J Micromech Microeng 21: 015014.
1
[2] Dai CL (2007) A capacitive humidity sensor integrated with micro heater and ring oscillator circuit fabricated by CMOS–MEMS technique. Sensor Actuat B-Chem 122: 375-380.
2
[3] Elmi I, Zampolli S, Cozzani E, Mancarella F, Cardinali G (2008) Development of ultra-low-power consumption MOX sensors with ppb-level VOC detection capabilities for emerging applications. Sensor Actuat B-Chem 135: 342-351.
3
[4] Hwang WJ, Shin KS, Roh JH, Lee DS, Choa SH (2011) Development of micro-heaters with optimized temperature compensation design for gas sensors. Sensors 11: 2580-2591.
4
[5] عبداللهی ح، سمائی­فر ف، حق نگهدار ا (1394) بررسی اثر بهکارگیری SiO2/Al در بالا بردن حساسیت آشکارسازهای مادونقرمز بر پایه میکروکانتیلیور و مقایسه آن با Si3N4/Au. مجله علمی پژوهشی مکانیک سازهها و شارهها 5(3): 151-163.
5
[6] Courbat J, Briand D, Rooij NFD (2008) Reliability improvement of suspended platinum-based micro-heating elements. Sensor Actuat A-Phys 142: 284-291.
6
[7] Chung GS, Jeong JM (2010) Fabrication of micro heaters on polycrystalline 3C-SiC suspended membranes for gas sensors and their characteristics. Microelectron Eng 87: 2348-2352.
7
[8] Tao C, Yin C, He M, Tu S (2008) Thermal analysis and design of a micro-hotplate for Si-substrated micro-structural gas sensor. in Nano/Micro Engineered and Molecular Systems, 3rd IEEE International Conference on NEMS, 284-287.
8
[9] Laconte J, Flandre D, Raskin JP (2006) Micromachined thin-film sensors for SOI-CMOS co-integration. Springer, Berlin.
9
[10] Fung SK, Tang Z, Chan PC, Sin JK, Cheung PW (1996) Thermal analysis and design of a micro-hotplate for integrated gas-sensor applications. Sensor Actuat A-Phys 54: 482-487.
10
[11] Lee J, Spadaccini CM, Mukerjee EV, King WP, (2008) Differential scanning calorimeter based on suspended membrane single crystal silicon microhotplate. J Microelectromech S 17: 1513-1525.
11
[12] Guo B, Bermak A, Chan PC, Yan GZ (2007) A monolithic integrated 4× 4 tin oxide gas sensor array with on-chip multiplexing and differential readout circuits. Solid State Electron 51: 69-76.
12
[13] Hotovy I, Rehacek V, Mika F, Lalinsky T, Hascik S, Vanko G (2008) Gallium arsenide suspended microheater for MEMS sensor arrays. Microsyst Technol 14: 629-635.
13
[14] Zhang F, Tang ZA, Yu J, Jin R (2006) A micro-Pirani vacuum gauge based on micro-hotplate technology. Sensor Actuat A-Phys 126: 300-305.
14
[15] Ehmann M, Ruther P, Arx M, Paul O (2001) Operation and short-term drift of polysilicon-heated CMOS microstructures at temperatures up to 1200 K. J Micromech Microeng 11: 397.
15
[16] Afridi M, Suehle J, Zaghloul M, Berning D, Hefner A, Cavicchi R, Seman-cik S, Montgomery C, Taylor C (2002) A monolithic CMOS microhotplate-based gas sensor system. IEEE Sens J 2: 644-655.
16
[17] Yi X, Lai J, Liang H, Zhai X (2011) Fabrication of a MEMS micro-hotplate. in Journal of Physics: Conference Series 012098.
17
[18] Kunt TA, McAvoy TJ, Cavicchi RE, Semancik S (1998) Optimization of temperature programmed sensing for gas identification using micro-hotplate sensors. Sensor Actuat B-Chem 53: 24-43.
18
[19] Phatthanakun R, Deekla P, Pummara W, Sriphung C, Pantong C, Chomnawang N (2011) Fabrication and control of thin-film aluminum microheater and nickel temperature sensor. in 8th International Conference on Electrical Engineering/Electronics, Computer, Telecommunications and Information Technology (ECTI-CON), 14-17.
19
[20] Bauer D, Heeger M, Gebhard M, Benecke W (1996) Design and fabrication of a thermal infrared emitter. Sensor Actuat A-Phys 55: 57-63.
20
[21] Kishi N, Hara H (2007) Lifetime evaluation of self-modulated MEMS infrared light source made of single crystalline silicon. in SICE, Annual Conference, 2451-2454.
21
[22] Harris J (1976) Autoignition temperatures of military high explosives by differential thermal-analysis. Thermochim ACTA 14: 183-199.
22
[23] سمائی­فر ف، حاج قاسم ح، محتشمی فر م، علی ­احمدی م (1391) طراحی و شبیه­سازی میکروهیتر ساخته شده با تکنولوژی MEMS. مجله صنایع الکترونیک 3(4):95-111.
23
[24] سمائی­فر ف، حاج قاسم ح، عبداللهی ح، محتشمی­فر م، علی ­احمدی م (1392) طراحی و ساخت میکروهیتر پلاتینی کم­مصرف با عملکرد بالا مبتنی بر ساختار غشای معلق. مجله صنایع الکترونیک 4(1): 25-32.
24
[25] Dennis JO, Ahmed AY, Mohamad NM (2010) Design, simulation and modeling of a micromachined high temperature microhotplate for application in trace gas detection. Int J Eng Technol 10: 89-96.
25
[26] Yi D, Greve A, Hales JH, Senesac LR, Davis ZJ, Nicholson DM, Boisen A, Thundat T (2008) Detection of adsorbed explosive molecules using thermal response of suspended microfabricated bridges. Appl Phys Lett 93: 154102.
26
[27] Mayadas AF, Shatzkes M (1970) Electrical-resisitivity model for poly-crystalline films: the case of arbitrary reflection at external surfaces. Phys Rev B 1 4: 1382.
27
[28] Walker P, Tarn W (1991) Handbook of Metal etchants. CRC pres. USA.
28
ORIGINAL_ARTICLE
مطالعه عددی فرآیند امولسیونسازی در دستگاه میکروسیال متقاطع
امولسیون مخلوطی از دو مایع ممزوج نشدنی است که یکی از مایعات به صورت ریزقطرات در مایع دیگر پراکنده شده است. به مایعی که به صورت ریزقطرات است فاز گسسته و به مایع دیگر فاز پیوسته گفته میشود. یکی از روشهای متداول برای امولسیونسازی استفاده از دستگاههای میکروسیال است که مطالعه جریان در این دستگاهها اخیرا بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق فرآیند تولید ریزقطره در دستگاه میکروسیال متمرکزکنندهی جریان با جریانهای متقاطع و متعامد بر هم شبیهسازی شده است. در این راستا، تاثیر پارامترهای ویسکوزیته و دبی حجمیِ هر دو مایع در فرآیند امولسیونسازی بر تولید ریزقطره مورد بررسی قرار گرفتهاند. نتایج حاصل نشان میدهند که افزایش دبی حجمی فاز گسسته به ازای دبی ثابتی از فاز پیوسته به تولید ریزقطرات درشتتر میانجامد در حالی که افزایش دبی حجمی فاز پیوسته به ازای دبی ثابتی از فاز گسسته منجر به کاهش اندازه ریزقطرات میشود. بررسی نتایج همچنین نشان میدهند که نسبت دبی حجمی فاز پیوسته به فاز گسسته از نقشی اساسی در تعیین اندازه ریز قطرات برخوردار است صرف نظر از اینکه کدام یک از دبی حجمی فاز گسسته یا دبی حجمی فاز پیوسته در فرآیند ثابت فرض شده باشند. بررسی تاثیر ویسکوزیته نیز نشان میدهد که اندازه ریز قطرات با افزایش ویسکوزیته فاز گسسته افزایش مییابد در حالی که افزایش ویسکوزیته فاز پیوسته موجب کاهش اندازه ریزقطرات میشود. مقایسه میان نتایج شبیهسازی با نتایج تجربی حاکی از دستیابی به توافق مناسبی میان آنهاست که صحت روش شبیهسازی را مورد تایید قرار میدهد.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_703_a65a084874d29390343241c0deed9d5b.pdf
2016-03-20
273
284
10.22044/jsfm.2016.703
امولسیون
دبی حجمی
ریزقطره
شبیهسازی عددی
ویسکوزیته
هادی
دستورانی
hadi_dast80@yahoo.com
1
دانشجوی دکتری، پژوهشگاه هوافضا
AUTHOR
محمدرضا
جهان نما
mjahannama@eri.ac.ir
2
استادیار، پژوهشکده سامانه های حمل و نقل فضایی، پژوهشگاه فضایی ایران
LEAD_AUTHOR
عبدالله
اسلامی مجد
sina_majd@yahoo.com
3
استادیار، مجتمع برق و الکترونیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر
AUTHOR
[1] Nguyen NT, Wereley ST (2002) Fundamentals and applications of microfluidics. Artech House.
1
[2] Hung LH, Lee AP (2007) Microfluidic devices for the synthesis of nanoparticles and biomaterials. J Med Biol Eng 27(1): 1-6.
2
[3] Capretto L, Cheng W, Hill M, Zhang X (2011) Micromixing within microfluidic devices. Microfluidics Springer, Berlin Heidelberg, 27-68.
3
[4] Lee CY, Chang CL, Wang YN, Fu LM (2011) Microfluidic mixing: a review. INT J MOL Sci 12(5): 3263-3287.
4
[5] Suh YK, Kang S (2010) A review on mixing in microfluidics. Micromachines 1(3): 82-111.
5
[6] Lewis PC, Graham RR, Nie ZH, Xu SQ, Seo M, Kumacheva E (2005) Continuous synthesis of copolymer particles in microfluidic reactors. Macromolecules 38(10): 4536-4538.
6
[7] Nie ZH, Xu SQ, Seo M, Lewis PC, Kumacheva E (2005) Polymer particles with various shapes and morphologies produced in continuous microfluidic reactors. J Am Chem Soc 127(22): 8058-8063.
7
[8] Nisisako T, Torii T, Higuchi T (2004) Novel microreactors for functional polymer beads. Chem Eng J 101(1): 23-29.
8
[9] Seo M, Nie ZH, Xu SQ, Mok M, Lewis PC (2005) Continuous microfluidic reactors for polymer particles. Langmuir 21(25): 11614-11622.
9
[10] Jensen K, Lee A (2004) The science and applications of droplets in microfluidic devices—Foreword. Lab Chip 4(1): 31-32.
10
[11] Jeong WJ, Kim JY, Choo J, Lee EK (2005) Continuous fabrication of biocatalyst immobilized microparticles using photopolymerization and immiscible liquids in microfluidic systems. Langmuir 21(9): 3738-3741.
11
[12] Li W, Nie ZH, Zhang H, Paquet C, Seo M, Garstecki P, Kumacheva E (2007) Screening of the effect of surface energy of microchan- nels on microfluidic emulsification. Langmuir 23(15): 8010-8014.
12
[13] Sugiura S, Nakajima M, Itou H, Seki M (2001) Synthesis of polymeric microspheres with narrow size distributions employing microchan- nel emulsification. Macromol Rapid Comm 22(10): 773-778.
13
[14] Sugiura S, Nakajima M, Seki M (2002) Effect of channel structure on microchannel emulsification. Langmuir 18(15): 5708-5712.
14
[15] Sugiura S, Nakajima M, Seki M (2002) Prediction of droplet diameter for microchannel emulsification. Langmuir 18(10): 3854-3859.
15
[16] Tan YC, Cristini V, Lee AP (2006) Monodispersed microfluidic droplet generation by shear focusing microfluidic device. Sens Actuators B 114(1): 350-356.
16
[17] Ward T, Faivre M, Abkarian M, Stone HA (2005) Microfluidic flow focusing: Drop size and scaling in pressure versus flow-rate driven pumping. Electrophoresis 26(19): 3716-3724.
17
[18] Nakano M (2000) Places of emulsions in drug delivery. Adv Drug Deliver Rev 45(1): 1-4.
18
[19] Kang L, Chung BG, Langer R, Khademhosseini A (2008) Microfluidics for drug discovery and development: From target selection to product lifecycle management. Drug Discov Today 13(1): 1-13.
19
[20] Li XJ, Zhou Y (2013) Microfluidic devices for biomedical applications. Elsevier.
20
[21] Atencia J, Beebe DJ (2005) Controlled microfluidic interfaces. Nature 437(7050): 648-655.
21
[22] Becher P (1965) Emulsions: Theory and Practice. Reinhold. New York.
22
[23] Sebba F (1987) Foams and Biliquid Foams-Aphrons. John Wiley & Sons, Chichester.
23
[24] Leal-Calderon F (2007) Emulsion Science: Basic Principles. Springer Verlag, New York.
24
[25] Schramm LL (2005) Emulsions, Foams and Suspensions: Fundamentals and Applications. Wiley-VCH, Weinheim.
25
[26] Tuncer Degim I, Çelebi N (2007) Controlled delivery of peptides and proteins. Curr Pharm Design 13(1): 99-117.
26
[27] Davis SS, Walker IM (1987) Multiple emulsions as targetable delivery systems. Method Enzymol 149(1): 51-64.
27
[28] Vasiljevic D, Parojcic J, Primorac M, Vuleta G (2006) An investigation into the characteristics and drug release properties of multiple W/O/W emulsion systems containing low concentration of lipophilic polymeric emulsifier. International journal of pharmaceutics 309(1): 171-177.
28
[29] Huang JS, Varadaraj R (1996) "Colloid and interface science in the oil industry. Curr Opin Colloid In 1(4): 535-539.
29
[30] Muschiolik G (2007) Multiple emulsions for food use. Current Opinion in Colloid & Interface Science 12(4): 213-220.
30
[31] Leal-Calderon F, Thivilliers F, Schmitt V (2007) Structured emulsions. . Curr Opin Colloid In 12(4): 206-212.
31
[32] Ouyang Y, Mansell RS & Rhue RD (1995) Emulsion mediated transport of nonaqueous phase liquid in porous media: A review. Crit Rev Env Sci Tec 25(3): 269-290.
32
[33] De Menech M, Garstecki P, Jousse F, Stone HA (2007) Transition from squeezing to dripping in a microfluidic T-shaped junction. Fluid Mech 595(1): 141-162.
33
[34] Garstecki P, Fuerstman MJ, Stone HA, Whitesides GM (2006) Formation of droplets and bubbles in a microfluidic T-junction scaling and mechanism of break up. Lab an a Chip 6(3): 437-446.
34
[35] Utada AS, Chu LY, Fernandez-Nieves A, Link DR, Holtze C, Weitz DA (2007) Dripping, jetting, drops, and wetting: the magic of microfluidics. Mrs Bulletin 32(9): 702-708
35
[36] Shah RK, Shum HC, Rowat AC, Lee D, Agresti JJ, Utada AS (2008) Designer emulsions using microfluidics. Materials Today 11(4): 18-27.
36
[37] Vladisavljević GT, Henry JV, Duncanson WJ, Shum HC, Weitz DA (2012) Fabrication of biodegradable poly (lactic acid) particles in flow-focusing glass capillary devices. UK Colloids 139(1): 111-114.
37
[38] Anna SL, Bontoux N, Stone HA (2003) Formation of dispersions using flow focusing in microchannels. Appl Phys Lett 82(3): 364-366.
38
[39] Link DR, Anna SL, Weitz DA, Stone HA (2004) Geometrically mediated breakup of drops in microfluidic devices. Phys Rev Lett 92(5): 054503_1-4.
39
[40] Gu H, Duits MH, Mugele F (2011) Droplets formation and merging in two-phase flow microfluidics. INT J MOL Sci 12(4): 2572-2597.
40
[41] Li Z, Leshansky AM, Pismen LM, Tabeling P (2015) Step-emulsification in a microfluidic device. Lab on a Chip 15(4): 1023-1031.
41
[42] Nunes JK, Tsai SSH, Wan J, Stone HA (2013) Dripping and jetting in microfluidic multiphase flows applied to particle and fibre synthesis. J Phys D Appl Phys 46(11): 1-20.
42
[43] EunáKim Y, SunáLee K, HyunáLee S, WookáOh K, YoonáKang J (2011) Generation of core-shell microcapsules with three-dimensional focusing device for efficient formation of cell spheroid. Lab on a Chip 11(2): 246-252.
43
[44] Chandorkar A, Palit S (2009) Simulation of droplet dynamics and mixing in microfluidic devices using a VOF-based method. Sens Transducers J 7(1): 136-149.
44
[45] Conchouso D, Al Rawashdeh E, Castro D, Arevalo A, Foulds IG (2013) Optimized Channel Geometry of a Flow-Focusing Droplet Generator for Parallelization. In COMSOL Conference Proceeding.
45
[46] Hashim U, Diyana PNA, Adam T (2012) Numerical simulation of microfluidic devices. J Appl Sci Research 8(4): 26-29.
46
[47] Afkhami S, Leshansky AM, Renardy Y (2011) Numerical investigation of elongated drops in a microfluidic T-junction. Phys Fluids 23(2): 022002_1-14.
47
[48] جمشیداصلی د، عباسی ع (1392) شبیهسازی عددی دوفازی جریان و انتقال حرارت نانوسیالها در میکروچاه حرارتی با استفاده از مدل مخلوط همگن. مجله مکانیک سازهها و شارهها 3(2): 51-63.
48
[49] تقیپور ع، کریمیپور آ (1394) شبیهسازی انتقال حرارت جابجایی نانوسیال متشکله از آب و نانو لوله کربنی در ریزکانال تحت میدان مغناطیسی در رژیم جریان لغزشی. مجله مکانیک سازهها و شارهها 5(3): 209-222.
49
[50] Lee J, Lee W, Son G (2013) Numerical study of droplet breakup and merging in a microfluidic channel. Journal of Mechanical Science and Technology 27(6): 1693-1699.
50
[51] ادیبی پ، انصاری مر (1394 هـ. ش.) شبیهسازی عددی جریان دوفازی گاز-مایع در کانال افقی طویل و تعیین فرکانس اسلاگ با استفاده از مدل دوسیالی. مجله مهندسی مکانیک شریف، 3(2): 67-77.
51
[52] Abrishamkar A, Rane AS, Elvira KS, Wootton RCR, Sainio TA (2013) COMSOL Multiphysics Model of Droplet Formation at a Flow Focusing Device. In COMSOL Conference Proceeding.
52
[53] Multiphysics COMSOL manual, (1998-2013) "Introduction to the CFD Module User’s Guide" COPYRIGHT COMSOL AB, Version COMSOL 4.3b.
53
[54] Olsson E, Kreiss G (2005) A conservative level set method for two phase flow I. J Comput Phys 210(1): 225-246.
54
[55] Olsson E, Kreiss G, Zahedi S (2007) A conservative level set method for two phase flow II. J Comput Phys 225(1): 785-807.
55
[56] Nie Z, Seo M, Xu S, Lewis PC, Mok M, Kumacheva E, George M. Whitesides GM, Garstecki P, Stone HA (2008) Emulsification in a microfluidic flow-focusing device: effect of the viscosities of the liquids. Microfluid Nanofluid 5(5): 585-594.
56
ORIGINAL_ARTICLE
تسخیر موج ضربه ای توسط کنترل پخش عددی روی ایرفویل متقارن
در این مقاله، یک روش ترکیبی موثر بر اساس الگوریتم چگالی مبنا با حل کنندهی صریح برای حل معادلات تراکم پذیر اویلر در شبکهی غیر متعامد با فرمول بندی حجم محدود ارائه شده و شارهای کمیتهای هدایتی شامل نرخ جرمی جریان با استفاده از روش مشخصه ها بر اساس روش های جیمسون و تی وی دی و ای سی ام تقریب زده شده است .هدف پژوهش حاضر آن است تا روشی بر پایه ی کنترل ترم پخش روش های کلاسیک بر اساس متغیرهای مشخصه (حل ریمان ) در تسخیر امواج ضربه ای ارائه شود. بدین منظور، جریانی غیر لزج و فراصوت روی ایرفویل حل شده و نتایج از نظر دقت و وضوح تسخیر امواج ضربه ای و نیز همگرایی حل با روش های کلاسیک مقایسه شده است. معیار همگرایی برای معادلات پیوستگی و مومنتوم کوچکتر از 〖10〗^(-6) در نظر گرفته شده است.نتایج نشان می دهد در الگوریتم چگالی مبنا ، به علت تقویت محدود کننده، سرعت های مشخصه همگراتر شده و روش تی وی دی وای سی ام تسخیر و وضوح بهتری از امواج ضربه ای در شرایط نشان داده شده نظیر امواج ساده، انعکاس امواج و برهم کنش امواج با یکدیگر نسبت به روش جیمسون ارائه می دهند. همچنین روش ای سی ام روشی سودمند میباشد که از کاهش دقت در ناپیوستگیها جلوگیری کرده و تسخیر امواج ضربهای را بهبود میبخشد و باعث تسریع در همگرایی روند حل جریانهای فراصوت می شود.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_705_3fc58f6a458b7f4d4f12adc2a3d44d5c.pdf
2016-03-20
285
304
10.22044/jsfm.2016.705
موج ضربه ای
جریان تراکم پذیر
تسخیر
همگرایی
حل ریمان
میترا
یادگاری
mitra.yadegari@yahoo.com
1
کارشناس ارشد، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان
LEAD_AUTHOR
محمدحسین
عبدالهی جهدی
m.jahdi@hotmail.com
2
استادیار، دانشگاه شهیدمدنی آذربایجان
AUTHOR
[1] Godunov SK (1959) A­ difference scheme for numerical computation of discontinuous solutions of hydrodynamic equations. Math­ Sbornic, English translation in U.S joint publications 47: 271-306.
1
[2] Harten A (1977) ­The­­ artificial compression method for computation of shocks and contact discontinuities. I. single conservation laws. Commun Pur Appl Math 30: 611-637.
2
[3] Harten A (1978)­ The­ artificial compression method for computation of shocks and contact discontinuities. III. Self-Adjusting hybrid schemes. Math Comput 32(142): 363-389.
3
[4] Roe PL (1981) Approximate riemann solvers, parameter vectors­ and difference schemes. J Comput Phys 43: 357-372.
4
[5] Jameson A, Schmidt W, Turkel E(1981) Numerical solutions of the euler equations by finite-volume methods using runge-kutta time-stepping schemes. AIAA 81-1259.
5
[6] Harten A (1983) High resolution scheme for Hyperbolic conservation laws. J Comput Phys 49(3): 357-393.
6
[7] Harten A (1984) On a­ class­ of high resolution total variation stable finite difference schemes. SIAM J 21(1): 1-23.
7
[8] Colella P, Woodward PR (1984) The piecewise Parabolic method (PPM) for gas dynamical simulations. J Comput Phys 54: 174-201.
8
[9] Yee HC, Warming RF, Harten A(1985), Implicit total variation diminishing (TVD) schemes for steady state calculations. J Comput Phys 57(2): 327-360.
9
[10] Mulder WA,Van Leer B (1985) Experiments with implicit upwind methods for the euler equations. J Comput Phys 59: 232-246.
10
[11] Montagne JL, Yee HC, Vinokur M (1987) Comparative study of high-resolution shock-capturing schemes for a real gas. AIAA 27(19): 1332-1346.
11
[12] Arnone A ,Swanson RC (1988) A navier-stokes solver for cascade flows. NASA CR 181682, ICASE Report No. 88-32.
12
[13] Hirsch C (1990) Numerical computation of internal and external flows. John Wiley & Sons.
13
[14] Lin H, Chieng CC (1991) Characteristic-based flux limiters of an essentially third-order flux- splitting method for hyperbolic conservation laws. Int J Numer Meth Fl 13(3): 287-307.
14
[15] Turkel E, Radespiel R, Kroll N(1997) Assessment of preconditioning methods for multidimensional aerodynamics. Comput Fluids 26(6): 613-634.
15
[16] Yee HC, Sandham ND, Djomeri MJ (1999) Low dissipative High-order shock-capturing methods using characteristic-based filters. J Comput Phys 150: 199-238.
16
[17] Duru V, Tenaud C (2001) Evaluation of TVD high resolution schemes for unsteady viscous shocked flows. Comput Fluids 30: 89-113.
17
[18] Javareshkian MH (2001) The­ role of limiter based on characteristic variable annual. ISME Conference. thcheme, 8Sith TVD.
18
[19] Rossow CC (2003) A blended pressure/density Based method for the computation of incompressible and compressible flows. J Comput Phys 185(2): 375-398.
19
[20] Lie KA, Noelle S (2003) On the artificial compression method for second-order non- oscillatory central difference schemes for systems of conservation laws. Siam J Sci Comput 24(4): 1157-1174.
20
[21] Zamzamian K, Razavi SE(2008) Multidimen sional upwinding for incompressible flows based on characteristics. J Comput Phys 227(19): 8699-8713.
21
[22] Ohwada T, Asinari P(2010) Artifical compressibility method revisited: Asymptotic numerical method for incompressible Navier-Stokes equations. J Comput Phys 229: 1698-1723.
22
[23] Nguyen VT, Nguyen HH, price MA, Tan JK (2012) Shock capturing schemes with local mesh adaptation for high speed compressible flows on three dimensional unstructured grids. Comput Fluids 70: 126- 135.
23
[24] Isoia D, Guardone A, Quaranta G(2015) Finite-volume solution of two-dimensional compressible flows over dynamic adaptive grids. J Comput Phys 285: 1-23.
24
[25] اردکانی م ع (1388) تونل باد با سرعت پایین، اصول طراحی و کاربرد. انتشارات دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
25