دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
1
1
2012
09
01
تحلیل و بهینهسازی شکل سازه های متقارن محوری با استفاده از روش ایزوژئومتریک
1
13
FA
بهروز
حسنی
0000-0003-1570-4767
دانشیار دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود
b_hassani@um.ac.ir
احمد
گنجعلی
دانشجوی دکتری عمران، گرایش سازه، دانشگاه صنعتی شاهرود
ahmad.ganjali@yahoo.com
ابوالفضل
حجت پناه منتظری
دانش آموخته کارشناسی ارشد عمران، گرایش سازه، دانشگاه صنعتی شاهرود
10.22044/jsfm.2012.55
تحلیل ایزوژئومتریک یک روش عددی جدید در آنالیز مسائل مهندسی است. این روش بالقوه دارای ویژگی های منحصر به فرد و مناسبی است که شاید در آیندهای نه چندان دور بتواند جایگزین روشهای عددی متداول نظیر اجزای محدود و روش های بدون المان گردد. در این مقاله ضمن معرفی فرمول بندی روش ایزوژئومتریک در مسائل متقارن محوری به تحلیل و نیز کاربرد این روش در بهینهسازی شکل این نوع از سازهها پرداخته شده است. در این راستا علاوه بر بررسی دقت حل با یک مثال نمونه، دو مثال بهینهسازی و حل آن به کمک الگوریتم برنامه ریزی درجه دوم پیاپی ارائه شده است. نتایج نشان میدهند که روش ایزوژئومتریک در مقایسه با روشهای بهینهسازی مبتنی بر اجزای محدود با استفاده از تعداد بسیار کمی متغیر طراحی به جواب بهینه مسئله نایل شده است. همچنین به دلیل حذف فرآیند تولید شبکه در این روش، هزینههای محاسباتی به طور چشمگیری کاهش یافته است.
تحلیل ایزوژئومتریک,تکنیک نربز,بهینهسازی شکل,سازههای متقارن محوری
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_55.html
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_55_8740b5c53db75ec45aff0eb063bce12c.pdf
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
1
1
2012
09
01
موزاییک بندی تصادفی و کاربرد آن در مکانیک ریزساختارها
15
26
FA
خلیل
فرهنگدوست
دانشیار/دانشگاه فردوسی مشهد
farhang@um.ac.ir
سعید
رهنما
دانشجو/ دانشگاه فردوسی مشهد
sa_rahnama60@yahoo.com
10.22044/jsfm.2012.56
تقسیم­بندی سطوح و حجم­ها به قسمت­های کوچک­تر با شکل، اندازه و تعداد کاملاً تصادفی در اکثر علوم بویژه مهندسی کاربرد دارد. در این تحقیق ابتدا الگوریتم­های ساخت نمودار ورونوی معرفی و بر پایه این الگوریتم­ها برنامه­ای در نرم­افزار متلب نوشته خواهد شد. توانایی در تولید تصادفی ریزساختار با استناد به داده­های استخراج شده از پردازش تصویر ریزساختارهای واقعی، همچنین گنجاندن پارامترهای تصادفی در برنامه برای تولید سیستم­های چند فازی با درصد فازهای متفاوت و نیز توانایی تولید داده­های مفید جهت انتقال ریزساختار مورد نظر به نرم­افزارهای المان محدود از جمله نقاط قوت برنامه نوشته شده است. در ادامه به یکی از کاربردهای موزاییک­بندی جهت یافتن خواص مکانیکی معادل از روی خواص غیر ایزوتروپ کریستال­ها اشاره شده است. در این بررسی با افزایش تعداد دانه­ها، به عبارت دیگر کاهش اندازه­ دانه­ها، مقادیر خواص تغییر کرده و به مقدار تجربی ماده که با در نظر گرفتن نتایج تست با دیدگاه ماکرو بدست آمده نزدیک شده و همچنین مقدار انحراف معیار کاهش یافته و خواص به حالت ماده ایزوتروپیک نزدیک­تر می­شود.
موزاییک بندی تصادفی,ورونوی,ریزساختار,خواص معادل
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_56.html
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_56_0d13a89e22a86dcda8ec353049da7ff9.pdf
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
1
1
2012
09
01
مدلسازی خودکار رشد ترک در مود مرکب و رشد ترک خستگی بدون مشبندی مجدد
27
38
FA
رضا
نادری
استادیار دانشکده مهندسی عمران و معماری دانشگاه صنعتی شاهرود
rz_naderi@yahoo.com
عبدالغفور
خادم الرسول
دانشجوی دکتری عمران مکانیک خاک وپی
ghafoorgeotech@yahoo.com
10.22044/jsfm.2012.57
در این مطالعه به بررسی چگونگی رشد خودکار ترک به عنوان یکی از مسایل پیچیده عددی در مکانیک شکست پرداخته میشود. در این مطالعه برای فایق آمدن بر نواقص روش اجزای محدود استاندارد در مدلسازی ترک و رشد آن از روش اجزای محدود توسعه یافته (XFEM) استفاده شده است. در مطالعه حاضر از روش مجموعهی تراز (LSM) مسیر رشد ترک در حالت مود مرکب مشخص میشود. همچنین برای مسایل دو بعدی صفحهای با تعریف یک فضای کمکی، فاکتورهای شدت تنش با استفاده از انتگرال متقابل M که کاملاً بر پایه انتگرال مستقل از مسیر J استوار است، محاسبه میشوند. همچنین اختلاف نحوه رشد ترک برای شرایط مرزی متفاوت نشان داده میشود. در این مطالعه رشد پایدار ترک خستگی با اعمال تعداد سیکلهای بارگذاری متعدد و با استفاده از قانون پاریس به دست آمده است. در انتها برای حصول اطمینان از نتایج آنالیز عددی، نتایج به دست آمده برای فاکتورهای شدت تنش و نیز مسیرهای رشد ترک با نتایج تحلیلی فاکتورهای شدت تنش و نیز نتایج آزمایشگاهی در رشد ترک مقایسه میشود.
اجزای محدود توسعه یافته,روش مجموعه تراز,انتگرال متقابل,قانون پاریس,رشد ترک و خستگی
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_57.html
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_57_08d675b3486ba0b4aeb97b4106f22118.pdf
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
1
1
2012
09
01
بررسی آزمایشگاهی صعود دنباله ای از قطرات در یک سیال لزج
39
46
FA
میلاد
امین زاده
دانشگاه صنعتی شریف
mi.aminzadeh@gmail.com
امیر
ملکی ضامنجانی
دانشگاه صنعتی شریف
maleki.amir@gmail.com
حسین
افشین
0000-0003-4565-2865
دانشگاه صنعتی شریف
afshin@sharif.edu
بهار
فیروزآبادی
دانشگاه صنعتی شریف
firoozabadi@sharif.edu
10.22044/jsfm.2012.58
حرکت و تغییر شکل یک دنباله از قطرات در حال بالاروی در آب بصورت آزمایشگاهی و با استفاده از یک کد پردازش تصاویر مطالعه شده است. بمنظور بررسی جامع بین رفتار قطره ای که در ناحیه برخاستگی (Wake) قطره دیگر حرکت می کند و یک قطره منفرد که آزادانه در سیالی ساکن در حال حرکت است، تغییر شکل و ضرائب پسای مربوط به یک قطره منفرد و یک قطره مشخص در دنباله قطرات مورد مطالعه قرارگرفته اند. همچنین تاثیر خواص غیرنیوتنی مایعات بر رفتارهای مذکور بررسی شده اند. نتایج نشان می دهد که افزودن ویژگی های ویسکوالاستیک به مایعات موجب افزایش پایداری در شکل قطرات خواهد شد. در چنین شرایطی تغییر شکل های قطره در حال حرکت در ناحیه برخاستگی قطرات دیگر به نتایج مربوط به یک قطره منفرد نزدیک خواهد بود. به­منظور دستیابی به رابطه­ای منطقی برای ضریب پسا بصورت تابعی از عدد رینولدز برای قطره­ای که در دنباله حرکت می کند، از یک مدل دوبعدی برمبنای مسیر حرکت قطره استفاده شده است. همچنین رابطه ای تئوری برای ضریب پسای قطره بر حسب عدد رینولدز بصورت که در آن از اثرات مربوط به تغییر شکل های قطره منفرد صرفنظر گردیده ارائه شده است. مقایسه مقادیر واقعی ضرائب پسا با مقادیر تئوری بیانگر خطایی کمتر از 25% می باشد. همچنین مقایسه بین ضرایب پسای مربوط به یک قطره منفرد و قطره در حال حرکت در یک دنباله، حاکی از آنست که قطرات به هنگام حرکت در دنباله ضرائب پسای بالاتری را تجربه می کنند.
مایعات مخلوط نشدنی,دنباله قطرات,محلول های پلیمری,ضریب پسا
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_58.html
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_58_affd3f3dcade26eeeeba3cd66edce7fa.pdf
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
1
1
2012
09
01
بهینه سازی چند هدفه سیستم هیبرید میکروتوربین و پیل سوختی اکسید جامد با استفاده از الگوریتم ژنتیک
47
58
FA
سپهر
صنایع
دانشیار/ دانشگاه علم و صنعت ایران
sepehr@iust.ac.ir
آرش
کاتبی
دانشگاه علم و صنعت ایران
10.22044/jsfm.2012.59
بهینهسازی فنی، اقتصادی و زیست محیطی سیستم هیبرید پیل سوختی اکسید جامد و میکروتوربین گاز در بار کامل به منظور تولید توزیع شده انرژی الکتریکی در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور از یک روش بهینهسازی چند هدفه بر مبنای الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. سیستم هیبرید توسط یک کد کامپیوتری مدلسازی حرارتی شده و نتایج مدلسازی عملکرد سیستم با استفاده از داده های موجود در مراجع مورد اعتبارسنجی قرار گرفته است. در فرآیند بهینهسازی مقادیر پارامترهای تصمیمگیری با توجه به قیود سیستم محاسبه شدهاند تا یک معیار بهینه برای توابع هدف هزینه و بازده اگزرژی را برآورده سازند. در همین حال هزینههای جریمه تخریب محیط زیست به هزینههای کل سیستم افزوده شده است. اثر تغییرات قیمت سوخت، هزینههای سرمایه­گذاری و اندازه­ی توان خروجی سیستم بر نتایج بهینهسازی مورد بررسی قرار گرفته است. از نتایج بدست آمده به روشنی ملاحظه میگردد که حساسترین و مهمترین پارامتر طراحی سیستم، چگالی جریان پیل سوختی میباشد که انتخاب دقیق مقدار آن سهم مهمی در توازن میان کارایی و هزینه­ سیستم دارد.
پیل سوختی اکسید جامد,میکروتوربین,اگزرژی,بهینهسازی فنی اقتصادی,تحلیل زیست محیطی- اقتصادی
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_59.html
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_59_794c9202ed1b02b9b5a9172fa0b0e53a.pdf
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
1
1
2012
09
03
طراحی آیرودینامیکی دوبعدی ورودی هوای S-شکل موتور توربوجت با در نظر گرفتن اثرات دماغه
59
69
FA
مهدی
نیلی احمدآبادی
هیئت علمی/دانشگاه صنعتی اصفهان
mahdinili@yahoo.com
فرهاد
قدک
هیئت علمی/دانشگاه امام حسین
fghadak@gmail.com
محسن
محمدی
کارشناس ارشد/دانشگاه امام حسین
m_mohammadi1363@yahoo.com
اشکان
نجاتی
دانشجوی دکترا/دانشگاه صنعتی شریف
ashkan4249@yahoo.com
10.22044/jsfm.2012.60
طراحی آیرودینامیکی دوبعدی ورودی هوای S-شکل موتور توربوجت با در نظر گرفتن اثرات دماغهیکی از روشهای طراحی آیرودینامیکی مجاری داخلی S-شکل، روش طراحی معکوس میباشد. در اینگونه مسائل، هندسه دیوارهها، مجهول و توزیع فشار در راستای آنها، معلوم است. برای این منظور از یک روش جدید طراحی معکوس بنام ریسمان انعطاف پذیر برای طراحی معکوس مجرای S-شکل استفاده میشود. در این روش، دیوارههای مجهول مجرا تحت الگوریتمی بر مبنای حرکت ریسمان انعطاف پذیر، از یک حدس اولیه تا رسیدن به هندسه نهائی و متناظر با توزیع فشار هدف، تغییر شکل میدهند. جهت طراحی دو بعدی ورودی هوای S-شکل یک موتور توربوجت، ابتدا با توجه به عدد ماخ پروازی پرنده و شرایط مورد نیاز در ورودی به موتور، با ترکیب کد طراحی معکوس و حل کننده جریان اویلری (جریان ایده آل) طراحی دو بعدی اولیه بدون در نظر گرفتن اثرات دماغه موتور صورت میگیرد. سپس، لبه ورودی مجرا بگونهای طراحی میشود که جریان روی پوسته بیرونی مجرا مافوق صوت نگردد. در مرحله بعد، با تقسیمبندی محدوده شبکهبندی به دو قسمت، کد اویلری حل جریان برای در نظر گرفتن اثرات دماغه موتور توسعه داده شده و پس از ترکیب آن با کد طراحی معکوس، طراحی مجرای ورودی هوا همراه با دماغه موتور صورت میگیرد. در نهایت با تحلیل عددی مجرای طراحی شده، صحت عملکرد روش طراحی تایید میگردد.
آیرودینامیک,طراحی معکوس,ورودی هوای S-شکل,روش ریسمان انعطاف پذیر
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_60.html
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_60_d90de8bd7899ed1e5174d26d9e3027a5.pdf
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
1
1
2012
02
13
بررسی عددی پدیده ی جدایش در پایین دست جریان محوری حول استوانه در حالت آشفته
71
80
FA
سیف ا...
سعد الدین
حمید
راستگو
hamidrastgoo3000@yahoo.com
10.22044/jsfm.2012.28
در مقاله حاضر ساختار جدایش و بازگشت جریان محوری حول استوانهای با لبه ی تیز در حالت آشفته به صورت عددی بررسی شده است. با توجه به پیچیدگیهایی که در مدلسازی مسائل شامل جدایش وجود دارد، به منظور دستیابی به یک روش عددی مناسب برای حل، برخی تکنیکهای عددی مانند روش گسسته سازی و الگوریتم حل میدان فشار سرعت مورد مقایسه قرار گرفته است. به علاوه عملکرد دو مدل k-ε استاندارد و Shear Stress Transport (SST) برای اعمال اثرات آشفتگی مورد بررسی قرار گرفته است. از نظر زمانی، عملکرد عددیِ استفاده از معادلات به صورت پایدار و شبه-گذرا بحث شده است. همچنین از یک روش چند- شبکهای برای سرعت بخشیدن به همگرایی استفاده شده است. تکنیکهای عددی مورد استفاده برای نیل به جواب مسئله در یک برنامه کامپیوتری به زبان فرترن ۹۰ نوشته و اجرا شده است. برای تایید روش عددی و کد نوشته شده نتایج عددی با نتایج تجربی مقایسه شده و انطباق خوبی بین آنها مشاهده شد. با استفاده از روش عددی به دست آمده ساختار جدایش و بازگشت جریان مورد نظر، بررسی شده است. ویژگیهای این جریان مانند طول بازگشت، پروفیلهای سرعت، انرژی جنبشی آشفتگی و میدان فشار مورد بحث قرار گرفته است.
مدلسازی آشفتگی,پدیده جدایش,جریان محوری,استوانه
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_28.html
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_28_fde817d6b2e08b1293431e17f6b3d2a0.pdf
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
1
1
2012
02
13
کنترل ساختار متغیر ردگیری موقعیت بازوی ربات در فضای کار در حضور عدم قطعیت های ساختاری و غیرساختاری موجود در دینامیک و سینماتیک بازوی ربات
81
88
FA
محمدرضا
سلطانپور
10.22044/jsfm.2012.29
در بیشتر تحقیقاتی که تاکنون در حوزه ی کنترل موقعیت بازوی ربات انجام شده است، فرض بر این است که یا سینماتیک بازوی ربات و یا ماتریس ژاکوبین ربات از فضای مفصلی به فضای کار کاملاً معلوم است. در حالیکه هیچکدام از پارامترهای فیزیکی موجود در معادلات بازوی ربات را نمی توان با دقتی بالا محاسبه نمود. به علاوه وقتی که بازوی ربات جسمی را بر می دارد، عدم قطعیت ها در طول، جهت و نقطه ی تماس مجری نهایی با آن بروز می نماید. بنابراین نتیجه می شود که سینماتیک بازوی ربات نیز دارای عدم قطعیت می گردد و به خاطر عملیات های مختلفی که برعهده ی بازوی ربات گذاشته می شود، حتماً سینماتیک آن نیز دچار تغییر میشود. پس تضمین پایداری سیستم حلقه بسته در حضور عدم قطعیت های موجود در دینامیک و سینماتیک بازوی ربات امری چالش بر انگیز است. به خاطر غلبه بر این عدم قطعیت ها، در این مقاله، ما کنترل مقاوم ساده ای را برای ردگیری موقعیت بازوی ربات، در حضور عدم قطعیت های موجود در دینامیک، سینماتیک و ماتریس ژاکوبین بازوی ربات ارایه نموده ایم. اثبات پایداری نشان می دهد که سیستم حلقه بسته دارای پایداری مجانبی سراسری است. در ادامه، برای غلبه بر مشکلات عملی کنترل پیشنهادی، اصلاحاتی ارایه می گردد. سیستم حلقه بسته با کنترل اصلاح شده دارای پایداری محدود یکنواخت است. از آنجاکه در بسیاری از عملیاتی که توسط بازوی ربات انجام می شود، خطای گذرا نقش بسیار مهمی را ایفا می نماید. به همین دلیل، ساختار کنترل اصلاح شده به گونه ای تغییر داده می شود که بتواند خطای گذرا را بهبود بخشد. سرانجام برای نمایش عملکرد کنترل کننده ی نهایی، مطالعه ی موردی بر روی یک بازوی دو رابط لولایی پیاده سازی شده است. اثبات ریاضی و نتایج شبیه سازی کارایی خوب کنترل پیشنهادی را تایید می نمایند.
بازوی ربات,فضای کار,عدم قطعیت دینامیکی,عدم قطعیت سینماتیکی,ماتریس ژاکوبین,مقاوم,خطای گذر
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_29.html
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_29_6464bc503858591d598ae229d7281c12.pdf
دانشگاه صنعتی شاهرود
مکانیک سازه ها و شاره ها
2251-9475
2251-9483
1
1
2012
02
13
شبیه سازی عددی و ارزیابی تجربی تلاطم سطح آزاد مایع تحت تحریک عرضی در یک مخزن مستطیلی
89
95
FA
علی
سررشته داری
محمد محسن
شاه مردان
shahmardan@sharoodut.ac.ir
رسول
قرایی
gharaei.rasoul@gmail.com
10.22044/jsfm.2012.30
در این مقاله، سطح آزاد مایع متلاطم تحت تاثیر تحریک عرضی در یک مخزن مستطیلی شکل، به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حاصل با استفاده از مطالعه تجربی ارزیابی شده است. شبیه سازی عددی بر اساس روش کسر حجمی سیال (VOF) انجام شده که امکان استخراج سطح آزاد را در چنین مساله ای فراهم می سازد. در مطالعه آزمایشگاهی از یک مخزن با دیواره های شفّاف برای بررسی سطح آزاد مایع استفاده شده است که دامنه و فرکانس حرکت متناوب آن به وسیله یک سیستم مکانیکی رفت و برگشتی کنترل می گردد. این وسیله مکانیکی یک حرکت متناوب عرضی برای تحریک مخزن مایع ایجاد می کند. سطح آزاد مایع متلاطم در مخزن مستطیلی با تصویر برداری و استفاده از پردازش تصویر استخراج شده است. همچنین به منظور مطالعه تاثیرات وجود تیغه صلب در داخل مخزن بر شکل تلاطم و به خصوص روی بیشترین وکمترین جابه جایی سطح آزاد مایع با شرایط تحریک فوق، آزمایشی با یک صفحه عمودی در وسط مخزن انجام شده است. مقایسه نتایج عددی با آزمایش های مشابه برای تحریک هایی با دامنه و فرکانس کم در بیشترین و کمترین جابه جایی سطح آزاد مطابقت خوبی نشان می دهد، به نحوی که متوسط خطای نسبی برآورد شده کمتر از 10% می باشد. هر چند که با افزایش دامنه و فرکانس تحریک، مقدار اختلاف ها به علت ایجاد رفتار غیر خطی و پیچیده سطح آزاد افزایش می یابد.
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_30.html
https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_30_eff5f55b131eebe4d3b46cccdbbd691f.pdf