دانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-94752220130518Investigation of the fundamental period for the moment resistant frameبررسی رابطه زمان تناوب اصلی آیین نامه برای قاب خمشی فولادی11113310.22044/jsfm.2013.133FAحمید بیرقیدانشگاه سمنانمحسن گرامیدانشگاهJournal Article20120603The experimental equation of the codes for the fundamental period usually do not consider exactly the effect of infilled frame with masonry material, This issue may affect severely the fundamental period of the moment resistant frame. It appears that the review and assessment of the experimental formulas for the fundamental period is necessary. In this paper, by modeling of infill walls as compression diagonal element in the steel frame of 3,5,7,9 and 11-storey, effect of different infill percent from 0 to 80, variable modulus of elasticity and different bay length are studied. The results show that the error between the standard no. 2800 of Iran and the curve which is interpolated on the total results is less than 5 percent, but the R squared of the regression curve on the standard no. 2800 is 0.65 which show the poor capability of estimation. A new formula for the time period of the moment resistant frames is also derived from the resultsدر روابط تجربی آیین نامه های موجود معمولا اثر میانقاب مصالح بنایی روی زمان تناوب سازه بطور دقیق در نظر گرفته نمیشود، در حالی که این موضوع ممکن است زمان تناوب قاب خمشی فولادی را به شدت تحت تاثیر قرار دهد. لذا لزوم بررسی تاثیر درصد میانقاب روی زمان تناوب و ارزیابی رابطه آیین نامه ها و بازنگری در آن ضروری به نظر میرسد. در این تحقیق با مدلسازی میانقاب به صورت دستک فشاری برای قابهای فولادی خمشی متقارن سه بعدی برای سازه 3، 5، 7، 9 و 11 طبقه با چیدمان متقارن میانقاب و وجود درصدهای مختلف میانقاب از صفر تا هشتاد و فرض مصالح بنایی با مدول الاستیسیته متغیر و تعداد دهانه های متغیر، اثر هرکدام از پارامترهای مذکور بررسی میشود. نتایج نشان میدهد خطای رابطه استاندارد2800 ایران با منحنی برازش شده بر کل نتایج تحلیلی کمتر از 5 درصد است اما پراکندگی نتایج تحلیلی نسبت به منحنی برازش شده زیاد است بطوری که ضریب تعیین R2 برای این برازش برابر 65/0 به دست می آید. همچنین رابطه ای جدید برای زمان تناوب قاب خمشی ارائه میشود.دانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-94752220130518Stress Recovery and Error Estimation by Using Forces Induced on Patches of Isogeometric Analysisاستفاده از نیروهای وارد بر وصله های تحلیل ایزوژئومتریک جهت محاسبه تنش بهبود یافته و برآورد توزیع خطا132913410.22044/jsfm.2013.134FAبهروز حسنیعضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی شاهرود و استاد مدعو دانشکده مهندسی دانشگاه فردوسی مشهداحمد گنجعلیدانشجوی دکتری عمران دانشگاه صنعتی شاهرودJournal Article20120604In this paper, a new method is introduced for calculation of stress field in the isogeometric analysis (IGA) method. In this technique, by considering the forces induced on the patches of IGA, the surface denoting the variations of each component of the stress tensor is approximated by the same order of NURBS’ shape functions that are used for approximation of the displacements. This new surface is more accurate compared to the stress surfaces obtained from isogeometric analysis, thereby, can be used error estimation of the IGA. It is shown that this method, which falls in the category of stress recovery methods, is superior to the stress recovery based on the superconvergent points in the IGA. To verify the performance of the method, three examples are taken into consideration and their solutions with this approach as well as the method based on superconvergent points are compared with their exact solutions. The obtained results of these examples indicate the effectiveness of the proposed method and therefore can be considered as a simple and efficient method for error estimation and stress recovery.در این مقاله، یک روش جدید جهت محاسبه میدان تنش تحلیل ایزوژئومتریک بیان می شود. در این روش با بکار گیری نیروهای وارد بر هر وصله از تحلیل ایزوژئومتریک، سطح مربوط به هر مولفه تنش با استفاده از توابع شکل نربز هم مرتبه با توابع مورد استفاده در تخمین تابع جابجایی، تقریب زده می شود. این سطح تنش جدید نسبت به تنش بدست آمده از تحلیل ایزوژئومتریک دارای دقت بیشتری است، لذا می توان از آن جهت برآورد خطای تحلیل ایزوژئومتریک نیز استفاده نمود. این برآورد کننده خطا در دسته روشهای مبتنی بر بازیافت تنش قرار می گیرد و نشان داده خواهد شد که کارایی بهتری نسبت به روش بازیافت تنش بر مبنای نقاط فوق همگرا در تحلیل ایزوژئومتریک خواهد داشت. جهت بررسی صحت این روش به مدلسازی و تحلیل سه مسئله الاستیسیته دارای حل تحلیلی و مقایسه نتایج بدست آمده از این روش با روش مبتنی بر نقاط فوق همگرا و حل دقیق پرداخته شده است. نتایج بدست آمده از تمامی مثالها نشان دهنده کارایی مناسب این روش می باشد و بر این اساس می توان از این روش نیز به عنوان یک روش ساده و موثر دیگر جهت بهبود تنش و برآورد خطا در روش ایزوژئومتریک نام برد.دانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-94752220130518Indirect type-2 fuzzy control of flexible-joint robotsکنترل فازی نوع-2 تطبیقی غیر مستقیم ربات های با مفاصل قابل انعطاف314313510.22044/jsfm.2013.135FAمجید مرادی زیرکوهیدانشجوی دکتری، دانشگاه صنعتی شاهرود0000-0001-5544-4301محمد مهدی فاتحعضو هیئت علمی،دانشگاه صنعتی شاهرودمهدی علیاریعضو هیئت علمی، دانشگاه خواجه نصیر الدین طوسیJournal Article20121225Since the properties of flexible-joint robots such as nonlinearity, being time variable, coupling and high order, an accurate modelling of its dynamics is complicate. Therefore, model-free control methods are a suitable choise to control flexible-joint robots. In this paper, an indirect type-2 fuzzy control is presented for flexible-joint robots. The proposed scheme has the advantage that is computationally simple ، decoupled and free from manipulator dynamics. This advantage is for adopting voltage control strategy instead of common torque control strategy. The proposed method includes two interior loops: the inner loop controls the motor position using indirect type-2 fuzzy control while the outer loop controls the joint angle of the robot. To do this, an adaptive proportional-integral-derivative (PID) controller is used and by defining proper sliding condition using gradient descent there PID control gains are updated. Stability analysis is presented to verify the effectiveness of the proposed method. A three-joint articulated flexible-joint robot is simulated and simulation results show the superior of the indirect adaptive type-2 fuzzy system to nonlinear control method.توصیف دقیق دینامیک ربات های با مفاصل قابل انعطاف به دلیل ویژگی های خاص مدل از جمله غیرخطی، متغیر با زمان، تزویج و مرتبه بالا کار بسیار پیچیده ای است. به همین دلیل کنترل کننده هایی که طراحی آنها به مدل وابسته نیست، می تواند گزینه مناسبی برای کنترل ربات های قابل انعطاف باشد. در این مقاله، برای اولین بار کنترل کننده فازی نوع-2 تطبیقی غیرمستقیم با استراتژی جدید کنترل ولتاژ برای ربات هنرمند با مفاصل قابل انعطاف ارائه می گردد. این طرح جدید در مواجه با عدم قطعیت های گسترده کارامد است. کارآیی این روش جدید کنترلی از آن جهت برجسته می شود که ساده و غیر متمرکز بوده و به مدل ربات وابسته نیست. این مزیت بخاطر بکارگیری روش کنترل ولتاژ بجای روش مرسوم کنترل گشتاور بدست می آید. روش کنترل پیشنهادی شامل دو حلقه است: در حلقه داخلی، موقعیت موتور با استفاده ازکنترل کننده فازی نوع-2 تطبیقی غیرمستقیم کنترل می شود درحالی که حلقه خارجی، موقعیت زاویه ای مفصل ربات را کنترل می نماید. برای این منظور، از کنترل کننده تناسبی- انتگرالی- مشتقی تطبیقی استفاده میشود که ضرایب آن با انتخاب سطح لغزش مناسب توسط روش گرادیان به روز می شوند. پایداری کنترلکننده پیشنهادی به روش تحلیلی ثابت می شود. نتایج شبیه سازی ربات هنرمند با انعطاف مفاصل مزیت روش تطبیقی را نسبت به روش غیرخطی بخوبی نشان می دهد.دانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-94752220130518Tank shape designing method for reducing fluid tank sloshing based on using bspline and penalty functionطراحی سطح مقطع تانکرهای حمل سیال جهت کاهش تلاطم تانکر با استفاده از تابع بی اسپیلاین بر مبنای روش اعمال ضریب جریمه455413610.22044/jsfm.2013.136FAمحمد حسن شجاعی فرددانشکده مکانیک-دانشگاه علم و صنعت ایرانروح الله طالبی توتیدانشکده مهندسی خودرو -دانشگاه علم و صنعت ایرانصادق یارمحمدی سطریدانشکده مهندسی خودرو - دانشگاه علم و صنعت ایرانJournal Article20120912In this paper, a theory based on genetic evolution has been proposed to optimize the tank cross-section. Other tank functions such as controlling the sloshing, enhancing stability and preventing overturning moment have been enhanced. The proposed algorithm is used to increase rollover threshold in oval-shaped tanks based on bspline function. Then the optimization method continues with applying the penalty function. The presented diagram is based on bspline function of order 4 with 10 control points. This function is obtained after developing bspline function of 3rd order with 8 control points. In this algorithm, control points and their bands are modified over 100 samples and the optimization parameter such as population number and mutation rate are analyzed. The optimized mutation rate is proposed approximately 4 to 6 percent with the minimum population number of 40. The comparison of optimized results with the numerical methods confirms that optimized cross-sections enhance roll stability and reduce tank sloshing.در این مقاله یک تئوری بر مبنای فرضیهی تکامل ژنتیک جهت بهینهسازی سطح مقطع تانکر ارائه شده که تلاطم موجود در تانکر را کنترل کرده و پایداری تانکر را در برابر پدیدهی واژگونش تانکر افزایش میدهد. این برنامه جهت افزایش آستانهی واژگونش تانکر، سطح مقطعی بادامی شکل بر مبنای تابع بیاسپیلاین پیشنهاد داده و سپس به بهینهسازی آن بر مبنای روش اعمال ضریب جریمه میپردازد. دیاگرام ارائه شده بر مبنای تابع درجه 4 و با 10 نقطه کنترلی میباشد که با توسعهی تابع بیاسپیلاین از حالت درجه3 با 8 نقطه کنترلی بدست آمده است. در این الگوریتم با بیش از 100 مورد نمونهگیری، باندها و نقاط کنترلی اصلاح شده و سپس پارامترهای مؤثر در همگرایی بهینهسازی مانند نرخ جهش و تعداد جمعیت تحلیل میشود. نرخ جهش ایدهآل، 4 تا 6 درصد و حداقل جمعیت 40 نفر جهت بهینهسازی تعریف میشود. نتایج بدست آمده از بهینهسازی با نتایج تحلیل عددی مقایسه میشود که بیانگر این است که تئوری ارائه شده بر مبنای روشهای بهینهسازی، تلاطم موجود در تانکر را کاهش داده و سطح مقطع بهینهای ارائه میکند که پایداری تانکر را بهبود میبخشد.دانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-94752220130518Parametric Study & Performance Improvement of Centrifugal Compressor Impeller of a Turbo-shaft Engine Using 3D Numerical Simulationمطالعه پارامتری و بهبود عملکرد پروانه کمپرسور گریز از مرکز یک موتور توربوشفت با استفاده از حل عددی سه بعدی556813710.22044/jsfm.2013.137FAمحمد جعفریدانشگاه صنعتی اصفهانمهدی نیلی احمدآبادیهیئت علمی/دانشگاه صنعتی اصفهانفرزاد پورصادقدانشگاه صنعتی شریفJournal Article20120619In this research, the centrifugal compressor impeller of a turbo-shaft engine is studied. For this purpose, at first, its geometric specifications are exactly measured and then, the impeller geometric model is generated in the Blade-Gen module of Ansys software. This geometry is then reticulated in Turbo-Grid module and is numerically analyzed by applying the boundary conditions that can be obtained from the engine performance. The results are presented in the form of pressure ratio and efficiency curves versus the mass flow. After grid independency, some geometrical parameters (e.g. meridional profiles pages, the axial length and so on) that affect the performance of the compressor are investigated. Finally, the effects of geometric changes on the compressor performance curves are considered and the optimum compressor geometry equivalent to one with higher ratio of pressure and efficiency is introduced. In the modified compressor, the radial region of impeller to the whole ratio is 0.22 and the angle between the end of shroud wall and the vertical line is 6 degrees; moreover, the axial length of impeller increases by 5mm. By applying these modifications to the current compressor, the compressor efficiency and pressure ratio increases by 2.4 and 0.86 percent, respectively.در این پژوهش، پروانه کمپرسور گریز از مرکز متعلق به یک موتور توربوشفت مورد بررسی قرار میگیرد. برای این منظور، ابتدا مشخصات هندسی آن به طور دقیق اندازهگیری شده و سپس در محیط تولید پرهی نرمافزار انسیس مدلسازی سه بعدی صورت می گیرد. سپس هندسه تولید شده در بخش تولیدمش ، شبکهبندی شده و با اعمال شرایط مرزی موجود از عملکرد موتور، در محیط سیافایکس مورد بررسی و تحلیل عددی قرار میگیرد. نتایج بدست آمده از این تحلیل عددی به صورت منحنیهای نسبت فشار و بازده کمپرسور به ازای دبی جرمیهای مختلف ارائه میگردند. پس از بررسی استقلال حل عددی از شبکه تولید شده، به بررسی تأثیر برخی از پارامترهای هندسی موثر بر عملکرد کمپرسور نظیر پروفیل صفحه نصفالنهاری، طول محوری پروانه، زاویه مماس ورودی و خروجی طوقی، موقعیت و زاویه ورودی تیغه جداکننده و فاصله لقی بین پروانه و طوقی پرداخته میشود. در انتها با بررسی تأثیر تغییرات هندسی روی منحنیهای عملکردی کمپرسور و انتخاب نقطه کاری بهینه، کمپرسوری با نسبت فشار و بازده بالاتر ارائه میگردد. در کمپرسور اصلاح شده، نسبت ناحیه شعاعی پروانه به کل پروانه 22/0، زاویه انتهایی دیواره طوقی با راستای قائم برابر 6 درجه و طول محوری پروانه به میزان 5 میلیمتر افزایش یافته است. با در نظر گرفتن این اصلاحات، بازده کمپرسور به میزان 4/2 درصد و نسبت فشار به میزان 1 درصد افزایش یافته است.دانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-94752220130518Numerical Investigation of Optimized Cooling of Square Obstacleبررسی عددی خنککاری بهینه مانع مربعی698013810.22044/jsfm.2013.138FAدکتر محسن نظریاستادیار دانشکده مهندسی مکانیکالهه درریدانشگاه شاهرودصادق تفکردانشگاه شاهرودعلی عباس نژاددانشگاه شاهرودJournal Article20121028In this paper, natural convection heat transfer in a cavity induced by an isothermal obstacle is investigated. This paper is an extension of our previous paper [1] so that the effects of geometrical parameters and position of the obstacle are considered precisely. Air is chosen as a working fluid and the flow is assumed to be two-dimensional, steady and incompressible. Lattice Boltzmann method is employed for numerical analysis and the results are compared with finite volume results. A scale analysis is also performed for both numerical methods which have not been presented in the literature. With the representation, the Navier-Stokes equation can be derived from the lattice Boltzmann equation through the Chapman-Enskog expansion. The study is performed for different aspect ratios and different values of Rayleigh number. Heat transfer rate increases by either way of increasing the Ra number from 103 to 105 and increasing the aspect ratio from 0.1 to 0.4. At last, the Nusselt number versus the obstacle’s position, for different aspect ratios and Rayleigh numbers is shown and the position of the obstacle in which heat transfer rate is maximum is investigated.در این مقاله انتقال حرارت جابجایی آزاد در یک محفظه بسته با وجود یک مانع مربعی گرم دما ثابت مورد بررسی قرارگرفته است. نتایج ارائه شده، توسعه مقالهی منتشر شدهی قبل[1] بوده و اثرات هندسی مانع و محل قرارگیری آن بر روی انتقال حرارت به دقت لحاظ شده است. سیال مورد بررسی هوا و جریان سیال دو بعدی، پایا و تراکم ناپذیر است. برای شبیهسازی عددی از روش شبکه بولتزمن استفاده شده و نتایج حاصل، با نتایج روش حجم محدود نیز مقایسه شده است. علاوه براین برای اولین بار یک تحلیل مقیاسی بین دو روش انجام شده است. در روش شبکه بولتزمن، معادلات مومنتوم با استفاده از اعمال نیروی حجمی در معادله بولتزمن قابل استخراج است. تاثیر تغییر نسبت طول مانع به طول محفظه و همچنین تاثیر تغییر عدد رایلی بر الگوی جریان سیال و انتقال حرارت در محفظه بررسی شده است. با افزایش عدد رایلی از 3 10 تا 5 10 انتقال حرارت افزایش مییابد و افزایش نسبت طول قطعه به طول حفره از 1/0 تا 4/0 نیز باعث افزایش انتقال حرارت میشود. تغییرات عدد ناسلت با تغییر مکان مانع و برای اعداد رایلی مختلف، نمایش داده شده و مکانی از مانع که در آن بیشترین نرخ انتقال حرارت رخ میدهد، مورد بررسی قرار گرفته است.دانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-94752220130518Experimental investigation on drag coefficient reduction due to tripping wire on a cylinderبررسی تجربی کاهش ضریب پسای سیال روی یک سیلندر دایره ای بوسیله سیم اغتشاش ساز819013910.22044/jsfm.2013.139FAامیر بک خوشنویسدانشگاه حکیم سبزواری-دانشکده فنی و مهندسی-گروه مهندسی مکانیکفرزانه فروزشفارغ التحصیل ارشدمسعود پدرامدانشگاه تربیت معلم سبزوار-دانشکده فنی مهندسی-گروه مهندسی مکانیکمحسن وحیدیدانشگاه حکیم سبزواریJournal Article20120515An experimental investigation is conducted in the wake of a circular cylinder with two tripwires attached at angle of 140 and 40 degrees measured from the forward stagnation point at Reynolds numbers, Re = 30000. The tripwire diameter is 0.5, 1, 1.5 mm. The effects of the tripwires on drag reduction, mean velocity profile and velocity defect and half width, turbulence intensity profiles and Strouhal number have been examined. The results reveal that for Re=3000, there exits optimum case where the drag coefficients acting on the cylinder all reach some of the drag coefficient of a plain cylinder. At the optimum case the drag coefficient of cylinder is reduced for two-wire cylinder with two different diameters. The results reveal that when we get far from cylinder, the procedure of changes of the peak of mean velocity (w0), and peak of turbulence intensity profiles decrease–increase and increase–decrease, respectively. Also the results of experiment are shown that with a plain cylinder the values of peak of turbulence intensity profiles and velocity defect (w0) are generally decreased compared with those values for tripping wires cylinder.یک تحقیق تجربی بر روی دنباله سیلندر با دو سیم که در زوایای 40 درجه و 140 درجه نصب شده و از نقطه سکون جلویی اندازه گیری می گردد و عدد رینولدز Re = 30000 می باشد، صورت گرفته است. قطر سیمها برابر 0.5, 1, 1.5mm می باشد. اثرات سیم اغتشاش ساز بر روی کاهش ضریب پسا، پروفیل های سرعت متوسط و کاهش سرعت و نصف دهانه، پروفیل های شدت اغتشاشات و عدد اشتروهال مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد برای Re = 30000، حالت بهینه ای وجود دارد که درآن ضریب پسای عامل بر روی سیلندر تماما به مقداری کمتر از ضریب پسای سیلندر صاف می رسد. در حالت بهینه، برای سیلندر 2سیمه با دو قطر متفاوت سیم ضریب پسای سیلندر کاهش پیدا می کند. نتایج نشان می دهد زمانی که از سیلندر دور می شویم، روند تغییرات قله سرعت متوسط (w0)و قله پروفیل اغتشاشات به ترتیب کاهشی-افزایشی-کاهشی و افزایشی-کاهشی می باشد. همچنین آزمایشات نشان می دهد با یک سیلندر صاف عموما مقادیر قله پروفیل اغتشاشات و کاهش سرعت (w0)در مقایسه با مقادیر سیلندر با سیم اغتشاش ساز افزایش یافته است.