دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 8 4 2018 12 22 Investigation of the effect of geometrical parameters on the out-of-plane displacement of a T-shaped piezoelectric microcantilever بررسی تاثیر پارامترهای هندسی بر جابه جایی خارج از صفحه میکروتیر پیزوالکتریکی با سطح مقطع T شکل 1 9 1420 10.22044/jsfm.2019.6942.2602 FA علی عطار دانشجوی کارشناسی ارشد سیستم های میکرو و نانوالکترومکانیک، دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران محمد طهماسبی پور استادیار، سیستمهای میکرو و نانوالکترومکانیک، دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران محمد دهقان دانشجوی کارشناسی ارشد سیستم‌های میکرو و نانوالکترومکانیک، دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران Journal Article 2018 04 04 Achieving to the higher out-of-plane displacement for a piezoelectric microcantilever enhances sensitivity and accuracy of the related microsensors and causes increase in displacement and performance of the related microactuators. In this paper, out-of-plane displacement of a piezoelectric microcantilever with T-Shaped cross section has been modeled using finite element method. With the aim of increase in out-of-plane displacement of this microcantilever, effect of the geometrical parameters on the out-of-plane displacement of the microcantilever has been investigated using the Taguchi method. Optimum levels of the piezoelectric microcantilever geometrical parameters to achieve the maximum out-of-plane displacement were obtained using analysis of the signal to noise ratios and order of the effect importance of geometrical parameters on the out-of-plane displacement was specified using analysis of variance (ANOVA). Among the studied parameters, length of the microcantilever (L) has the most influence on the out-of-plane displacement. The higher the length of the microcantilever,the more the out-of-plane displacement. Then, beam web depth (h) has the most effect on the out-of-plane displacement of the microcantilever. The less the web depth, the more the out-of-plane displacement of the microcantilever. Using optimum levels of the geometrical parameters, out-of-plane displacement of 296.3 µm was obtained that is about 2.3 times of the result of the latest research conducted in this field. دستیابی به جابه جایی خارج از صفحه بالاتر در میکروتیرها موجب افزایش حساسیت و دقت میکرو سنسورها و افزایش دامنه جابه‌جایی و کارآیی میکرومحرک‌های مبتنی بر این میکروتیرها می شود. در این مقاله، جابه جایی خارج از صفحه یک میکروتیر پیزوالکتریک با سطح مقطع T شکل به روش المان محدود مدلسازی شده است. به‌منظور افزایش جابه جایی خارج از صفحه این میکروتیر، تاثیر پارامترهای هندسی بر جابه‌جایی خارج از صفحه میکروتیر مذکور به روش تاگوچی بررسی شده است. سطح بهینه متغیرهای هندسی میکروتیر برای دستیابی به بیشترین جابه‌جایی خارج از صفحه میکروتیر، با تحلیل ضرایب سیگنال به نویز و ترتیب اهمیت تاثیر متغیرهای هندسی بر جابه‌جایی خارج از صفحه با تحلیل واریانس تعیین شده است. در بین مشخصات هندسی تحلیل شده، طول میکرو کانتیلور (L) بیشترین تاثیر را بر روی میزان جابه جایی خارج از صفحه دارد. با افزایش طول میکرو کانتیلور جابه‌جایی خارج از صفحه آن بیشتر می شود. پس از طول، عمق جان تیر (h)، بیشترین تاثیر را بر جابه جایی نوک میکرو کانتیلور دارد. هر چه اندازه عمق جان تیر کمتر باشد، میزان جابه جایی میکرو کانتیلور بیشتر است. با استفاده از سطوح بهینه متغیرهای هندسی، مقدار جابه جایی خارج از صفحه 3/296 میکرومتر بدست آمد که حدود 3/2 برابر نتیجه آخرین تحقیق انجام شده در این زمینه است. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_1420_eb9d464d071d613a386fc8b83d5a789a.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 8 4 2018 12 22 Analysis of plates under the application of moving concentrated loads using a meshfree method with adaptive re-arrangement of nodes تحلیل ورق های تحت بارگذاری متمرکز دارای حرکت با استفاده از یک روش بدون المان با بازچیدمان گرهی تطبیقی 11 25 1425 10.22044/jsfm.2019.7630.2742 FA پوریا تورنجی پور دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران سید امیر خسروی فرد استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران رامین وطن خواه استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران Journal Article 2018 10 28 Dynamic behavior of continuous systems, such as beams and plates under the application of moving concentrated loads, is an important issue in engineering. In this study, a meshfree method is presented for the analysis of the dynamic response of thick plates under the influence of concentrated moving loads. The displacement field is based on the third-order shear deformation theory. In this numerical method, the field variables are interpolated only by using nodes distributed purposively in the computational domain. Since there is no conectivity between the nodes, it is possible to add nodes in the areas of application of the force. Another feature of the proposed method is the use of the radial point interpolation method (RPIM) shape functions which possess the Kronecker delta function property and therefore satisfies the essential boundary conditions easily. Also, due to the high density of nodal points in the vicinity of the point of application of the load, the background decomposition method (BDM) is used in order to achieve a high accuracy with appropriate speed. In this paper, nodes are re-arranged in the path of the moving load adaptively which leads to high accuracy and speed of the final solution. To validate the proposed method, the obtained results are compared with the analytical solutions. رفتار دینامیکی سیستم های پیوسته مانند تیر ها و ورق ها تحت بارگذاری نیروی متحرک از جمله موضوعات مهم در مهندسی می‌باشد. در این تحقیق، از یک روش بدون المان جهت تحلیل پاسخ دینامیکی ورق های ضخیم تحت اثر نیروی متمرکز متحرک استفاده شده است. میدان جابجایی بر اساس تئوری تغییر فرم برشی مرتبه سه در نظر گرفته شده است. در این روش عددی، متغیر های میدان تنها با استفاده از گره-هایی که به طور هدفمند در دامنه مساله توزیع شده‌اند میان‌یابی می‌شود. به دلیل این که هیچ وابستگی بین گره‌ها نمی‌باشد، این امکان وجود دارد که در نواحی که نیرو وارد می‌شود تراکم گره ها بالا برده شود. از دیگر ویژ‌گی‌های روش ارائه شده، استفاده از توابع شکل نقطه‌ای شعاعی است که در برگیرنده‌ی خاصیت تابع دلتای کرونکر می‌باشد و شرایط مرزی اساسی را به راحتی ارضا می‌کند. همچنین به دلیل این‌که در این مسئله با چگالی بالای گره ها در مناطق اعمال نیرو مواجه هستیم، جهت دستیابی به دقت بالا و در عین حال سرعت مناسب، از روش انتگرال‌گیری تفکیک پس زمینه استفاده می‌کنیم. در این مقاله از شیوه ای جدید در چینش نقاط به صورت تطبیقی با حرکت نیروی متحرک استفاده شده است که دقت و سرعت حل را بالا خواهد برد. جهت اعتبار سنجی این روش در نهایت به مقایسه نتایج آن با روش های تحلیلی خواهیم پرداخت. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_1425_82d2405a7a7cd933218287a88561039c.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 8 4 2018 12 22 Investigation of Resin Pocket Area Effect on Crack Growth in Foam Core of Composite Wind Turbine Blade by the Finite Element Method بررسی اثر ناحیه غنی از رزین بر رشد ترک در هسته‌ی فومی پره کامپوزیتی توربین بادی به روش المان محدود 27 38 1421 10.22044/jsfm.2018.7122.2641 FA میلاد سلیمانی کارشناس ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد مسعود طهانی استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد پدرام زمانی دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد Journal Article 2018 05 28 Resin pocket area is a common defect in manufactruring of sandwich composite using vacuum infusion process (VIP). In this paper, a numerical study is performed on crack growth behavior and failure modes of a sandwich composite wind turbine blade by means of extended finite element method (XFEM) and considering virtual crack closure technique (VCCT). The effect of resin pocket area on crack growth is investigated by considering different sizes for this area. Results of numerical analysis have shown that crack growth in the specimen initiates in foam core under loading nose and propagates through the middle of foam core and decreases its angle and grows towards the tapered area until it reaches to the core-face interface. Calculation of stress intensity factors (SIFs) has shown that first and second fracture modes are dominant modes in crack initiation and propagation steps, respectively. It is also observed that small and average sizes of resin pocket area in sandwich composite specimens delays the damage propagation and large resin pocket area accelerates damage progress. Finally, numerical and experimental results of crack growth path and load-displacement behavior of four-point bending test have shown a good accordance. ناحیه‌ی غنی از رزین یکی از عیوب رایج حین فرایند ساخت کامپوزیت‌های ساندویچی در روش تزریق رزین به کمک خلا است. در این مقاله، شبیه‌سازی عددی گسترش ترک در نمونه‌های کامپوزیت ساندویچی از پره‌ی توربین بادی با استفاده از معیار بسته شدن مجازی ترک و روش اجزای محدود توسعه یافته انجام می‌شود. با در نظر گرفتن سه اندازه‌ی مختلف برای ناحیه‌ی غنی از رزین، اثر ابعاد این ناحیه بر رفتار رشد ترک و واماندگی کامپوزیت ساندویچی بررسی می‌شود. نتایج حل عددی نشان دادند که ترک از زیر غلتک بارگذاری و در ناحیه‌ی زیر پوسته واقع در فوم شروع شده، تا مرکز هسته‌ی فومی رشد کرده و در نهایت با کاهش زاویه، به سمت ناحیه‌ی شیب‌دار در نمونه گسترش یافته و به سطح تماس هسته و پوسته می‌رسد. با استخراج مقادیر فاکتور شدت تنش مشاهده شد که در شروع رشد ترک، مود دوم و در ادامه رشد ترک مود اول به عنوان مودهای غالب شکست هستند. همچنین نتیجه گرفته شد که اضافه شدن ناحیه غنی از رزین با اندازه‌های کم و متوسط به نمونه‌های کامپوزیت ساندویچی، باعث ایجاد تأخیر در روند خرابی می‌شوند و در صورت زیاد بودن این ناحیه، فرآیند گسترش خرابی را شتاب می‌بخشد و نهایتاً منجر به فروپاشی سریع‌تر سازه می‌شود. در نهایت آزمون خمش چهار نقطه‌ای روی نمونه‌های کامپوزیت ساندویچی انجام شده و تطابق خوبی بین نتایج حل عددی و تجربی رشد ترک و نمودار بار-جابجایی حاصل شده است. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_1421_c81cf34eeda12da8f9645deccd5bc96e.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 8 4 2018 12 22 The effect of horizon size and projectile shape on the crack growth in the cracked beam using peridynamic method اثر اندازه ی همسایگی و شکل پرتابه بر رشد ترک در تیر ترک دار به روش پری داینامیک 39 51 1331 10.22044/jsfm.2018.7289.2676 FA محمدجواد اکبری کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت سید روح الله کاظمی استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت Journal Article 2018 07 23 One of the main problems in the classical methods for analyzing crack is a discontinuity in materials and specific conditions at the crack tip. Peridynamic theory , which has been introduced in recent years, could be used to improve the analysis of cracked structures. In this theory, the points of a body whose displacement or displacement derivatives are discontinuous are not distinguished from other material points. In this paper, using the bond-based peridynamic theory, the crack growth in a beam with initial crack under the impact load has been investigated. The governing equation is developed and solved using Peridynamic theory and the results are validated using other investigations. Two models for the initial crack definition and two projectile shapes have been considered and in addition the effect of some peridynamic parameters on the results has been studied. The results demonstrate the ability of the peridynamic theory to model the crack growth in the studied problems. یکی از مشکلاتی که در تحلیل ترک با روش‌های مرسوم وجود دارد، وجود شرایط خاص حاکم بر نوک ترک است. در سال‌های اخیر روشی بر مبنای مکانیک غیرمحلی به نام تئوری پری‌داینامیک مطرح شده که روند تحلیل چنین سازه‌هایی را بهبود داده است. در این تئوری، نقاطی از جسم که جابجایی یا مشتقات جابجایی در آن‌ها ناپیوسته باشد، از سایر نقاط مادی متمایز نمی‌شود. در این مقاله به بررسی رشد ترک در یک تیر با ترک اولیه، تحت بار ضربه‌ای پرداخته شده است. مدل رشد ترک با استفاده از تئوری پری‌داینامیک مدل‌سازی شده و نتایج حاصل با دیگر مطالعات، اعتبارسنجی شده است. همچنین از دو مدل تعریف ترک و دو شکل کروی و تخت برای پرتابه استفاده شده و تاثیر برخی از پارامترهای پری‌داینامیک بر نتایج به دست آمده مورد بررسی قرار گرفته شده است. نتایج حاصل نشان دهنده‌ی قابلیت تئوری پری‌داینامیک برای مدل‌سازی رشد ترک در مسایل مورد بررسی می‌باشد. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_1331_746472ce387ab59bffc4c9fffcb6c05d.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 8 4 2018 12 22 A Numerical Modeling For Craters Produced By Soil Explosion Using SPH Method مدل سازی عددی چاله انفجار در خاک با استفاده از روش هیدرودینامیک ذرات هموار 53 66 1414 10.22044/jsfm.2018.5727.2397 FA بهنام کریمی فرزقی دانشجوی دکتری دانشگاه صنعتی شاهرود رضا نادری دانشیار، دانشگاه صنعتی شاهرود، دانشکده مهندسی عمران Journal Article 2017 05 14 Explosion problems can be examined in different environments. Due to the lesser-known nature of soil types and extent of the equations of state,explosion problems need careful analysis.Because of difficulties in laboratory explosion modeling, numerical models use to analyze this phenomenon Using the SPH methodology avoids the disadvantages of traditional numerical methods in treating large diformations in the extremely transient explosion process. Since explosion crater in the soil is an important problem and most of the studies are experimental, In this article it is tried to investigate the craters diameter and height caused by the different amounts of explosives. The model is programmed with Fortran language and smooth particle hydrodynamics,SPH, the craters, pressure caused by the explosion in the soil and the soil surface changes are also studied. To validate the model, the results of a laboratory study were used and it is shown that they are consistent with the numerical results of this study.Finally,craters in a two layer soil is studied.This program can be used for modeling of soil explosion and craters. مسایل مربوط به انفجار می تواند در محیط های متفاوتی از جمله خاک مورد بررسی قرار گیرد. با توجه به کمتر شناخته بودن ماهیت انواع خاک ها و گستردگی معادلات حالت، این پدیده نیازمند بررسی دقیق می باشد. به دلیل مشکلات مدلسازی‌های آزمایشگاهی انفجار، از مدلسازی‌های عددی برای تحلیل این پدیده استفاده می شود. در بین روش های عددی، روش‌های با شبکه بندی مانند اجزای محدود با توجه به خصوصیات انفجار مانند سرعت بسیار بالا و تغییر شکل‌های شدید، در برخی مواقع باعث ایجاد خطاهای عددی شده و به همین دلیل استفاده از روش های عددی بدون شبکه برای مدلسازی این پدیده مناسب تر می باشد. همچنین با توجه به اینکه چاله های انفجاری خاک مساله مهمی بوده و بیشتر مطالعات صورت گرفته در این زمینه به صورت تجربی و آزمایشگاهی می باشد، در این مقاله سعی شده است به بررسی چاله های انفجاری از نظر قطر و ارتفاع چاله ایجاد شده در اثر مقادیر مختلف ماده منفجره پرداخته شود. مدل سازی با استفاده از روش بدون شبکه ذرات هموارساز SPH و توسط زبان برنامه‌نویسی فرترن انجام شده و علاوه بر چاله های انفجاری، فشار ناشی از انفجار در خاک و تغییرات سطح خاک در اثر انفجار نیز موردمطالعه قرارگرفته است. برای اعتبار سنجی مدل، از نتایج یک بررسی آزمایشگاهی کمک گرفته شده که نتایج قابل قبولی ارائه می‌نماید. در پایان نیز چاله های انفجاری در یک خاک دو لایه مورد مطالعه قرار گرفته است. برنامه نوشته‌شده می‌تواند برای مدلسازی های انفجار در خاک و چاله های انفجاری مورداستفاده قرارگیرد. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_1414_5f47298ccb31c4237276d9e7d1238df6.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 8 4 2018 12 22 Study on Free Vibration of Buckled Cracked Plates Using Differential Quadrature Element Method بررسی ارتعاشات آزاد ورق های کمانش یافته ترکدار به کمک روش المان کوادراتور دیفرانسیلی 67 83 1412 10.22044/jsfm.2019.5413.2325 FA حسام مکوندی دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران شاپور مرادی استاد، دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران داود پور ویس استادیار، دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران کورش حیدری شیرازی استاد، دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران Journal Article 2017 02 14 Vibration of postbuckled cracked plate has been investigated using the differential quadrature element method. The crack modeled as an open crack using a no-mass linear spring. The governing equations of vibration of a buckled cracked plate are derived using the Mindlin theory and considering the effect of initial imperfection. The answer consist of static and dynamic parts. First, differential equations are discretized using the differential quadrature element method and then the resulting nonlinear algebraic equations are solved using the arc-length strategy. Then, assuming small amplitude vibrations of the plate about its buckled state and exploiting the static solution in the linearized vibration equations, the dynamic equations are converted to a non-standard eigenvalue problem. Finally, natural frequencies and mode shapes of the buckled cracked plate are obtained solving the eigenvalue problem. The accuracy of the proposed approach is verified using the results obtained by an experimental setup and those obtained by the finite element method. Moreover, several case studies of buckled cracked plates have been solved and effects of selected parameters have been studied. در این پژوهش ارتعاشات آزاد ورق کمانه شده ترکدار به کمک روش المان کوادراتور دیفرانسیلی بررسی شده است. به این منظور ترک با استفاده از فنر خطی بدون جرم و به صورت باز مدل شده است. معادلات حاکم بر مسئله ارتعاشات ورق کمانش یافته به کمک تئوری میندلین و با در نظر گرفتن اثر نقص هندسی اولیه بدست آمده اند. پاسخ به صورت مجموع دو قسمت استاتیکی و دینامیکی در نظرگرفته شده است. دستگاه معادلات دیفرانسیل غیرخطی حاصل به کمک روش المان کوادراتور دیفرانسیلی گسسته شده و سپس دستگاه معادلات جبری غیرخطی بدست آمده به کمک روش طول کمان حل میگردد. پس از آن با فرض دامنه کوچک ارتعاشات ورق حول حالت کمانش یافته آن، معادلات ارتعاشات خطی شده و با جایگذاری مقادیر حاصل از حل استاتیکی در معادلات ارتعاشات خطی و با استفاده از روش المان کوادراتور دیفرانسیلی، دستگاه معادلات دینامیکی به یک مسئله مقدار ویژه غیراستاندارد تبدیل میگردد. در ادامه، فرکانسهای طبیعی و شکل مودهای ورق کمانش یافته ترکدار با حل مسئله مقدار ویژه بدست میآید. مقایسه نتایج بدست آمده با نتایج حاصل از آزمایشهای عملی و روش اجزا محدود نشانگر دقت و صحت نتایج حاصل میباشد. علاوه بر این، چند مسئله ورق ترکدار کمانه شده به کمک روش پیشنهادی حل شده و اثر برخی پارامترها بررسی میگردد. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_1412_4053870e27b2e2cb69293cfb2e9d3681.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 8 4 2018 12 22 Investigation of single point incremental forming parameters effect on the blanks produced by friction stir welding بررسی اثر پارامترهای فرآیند شکل دهی تدریجی تک نقطه ای روی نمونه‌های ساخته شده از جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی 85 96 1415 10.22044/jsfm.2019.6152.2468 FA وحید عابدینی استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان میلاد آقایی عطار کارشناسی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان پرهام تمیمی کارشناسی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان Journal Article 2017 09 05 Friction stir welding (FSW) process is a method for joining the aluminum alloys. Nowadays, it is considered to form the blanks fabricated by this method. Single point incremental forming (SPIF) is used to manufacture complex shapes with high depth which is not possible with traditional methods. SPIF is a flexible method for low production or manufacturing a prototype model. In this paper, experiments are performed on the blanks fabricated by FSW process to study the effect of the SPIF parameters. The first step conducted to investigate the influence of rotational speed and feed rate of friction stir welding process on mechanical properties of AA 6061-T6. The output of this step is the appropriate samples for next step. In the next step, the effect of the lubrication, rotational speed, feed rate and tool trajectory has been studied on thickness reduction (thinning), surface roughness and formability. The results show the lubricant and tool trajectory increase the depth of formation up to 1.6 times. Also, these two parameters improve the effects of thickness reduction and surface quality. یکی از روش‌های اتصال انواع آلیاژهای آلومینیوم عملیات حرارتی پذیر، روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی است. امروزه شکل‌دهی ورق‌های حاصل از این روش مورد توجه قرار گرفته است. به منظور ایجاد شکل‌های پیچیده با عمق زیاد که با روش سنّتی امکان پذیر نیست، از روش شکل‌دهی تدریجی استفاده می‌شود. روش شکل‌دهی تدریجی تک نقطه‌ای روشی انعطاف پذیر برای تولید کم و ساخت مدل اولیه می‌باشد. در این مقاله به مطالعه تجربی فرآیند شکل‌دهی تدریجی بر روی ورق آلومینیوم 6061 حاصل از روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی پرداخته شده است. در گام اول، اثر سرعت دورانی و سرعت پیشروی ابزار بر خواص مکانیکی ناحیه جوش در آلیاژ آلومینیوم 6061 بررسی و پارامترهای مطلوب استخراج شد. در گام بعدی، اثر روانکار، سرعت دورانی، سرعت پیشروی و مسیر ابزار بر میزان کاهش ضخامت (نازک شدگی) ،زبری و عمق شکست درفرآیند شکل‌دهی تدریجی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد روانکار و مسیر ابزار، میزان عمق شکل دهی را تا 6/1 برابر افزایش می دهد. همچنین با استفاده از این دو پارامتر اثرات کاهش ضخامت و کیفیت سطح نیز بهیود می یابد. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_1415_a0079dbe9e46f45b718cb963a9fd72b0.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 8 4 2018 12 22 Blades Vibration Response Study of a Bladed Disk System Connecting with Two Lacing Wires and Mistuning Effect بررسی پاسخ ارتعاشی پره‌های سیستم دیسک پره‌دار با دو سیم مستهلک کننده و اثر ناموزونی 97 109 1416 10.22044/jsfm.2019.6388.2505 FA عباس رهی استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران آرزو فلاح دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران Journal Article 2017 11 03 In order to avoid flutter phenomena in blades of a turbine stage, the blades have not been made equal and they have some differences in their masses and stiffness. These small differences are called mistuning. In this study, the effect of the mistuning on vibration response of blades connecting with two lacing wires is studied. First, the system has modeled by mass-spring-damper and then the governing equations are derived. After that, the vibration response of the mistuned system is compared with the vibration response of the tuned system in the different type of blades numbers connection. The vibration response of the mistuned system is also investigated when all of the blades are connected. The results show that a small change in the stiffness of the tuned system causes the vibration amplitude of some of the blades of the system to change considerably in some of the blades connection arrangements. For example, it can be seen that the mistuning up to about 0.5 percent, in the case of connecting eight blades to each other in a row of turbine blades, increases about 11 percent the amplitude of vibration response of the system. برای جلوگیری از پدیده فلاتر، پره‌ها در یک ردیف از توربین یکسان ساخته نمی‌شوند و در عمل با هم از نظر جرم و سفتی اندکی تفاوت دارند. این تفاوت‌های اندک را ناموزونی نامند. در این پژوهش به بررسی اثر ناموزونی روی پاسخ ارتعاشی پره‌های یک ردیف از توربین که با دو سیم مستهلک کننده به هم متصل شده‌ اند، پرداخته می شود. ابتدا سیستم به صورت جرم، فنر و دمپر مدلسازی شده و سپس معادلات حاکم بر سیستم استخراج می شود. در ادامه پاسخ ارتعاشی سیستم ناموزون با پاسخ ارتعاشی سیستم موزون در حالت‌های مختلف اتصال پره‌ها به یکدیگر مقایسه می شوند. همچنین پاسخ ارتعاشی سیستم ناموزون در حالت اتصال همه پره‌ها به هم نیز بررسی می شود. نتایج حاصل نشان می دهد که تغییر اندکی در مقدار سفتی سیستم موزون، باعث می شود که دامنه ارتعاش برخی از پره‌های سیستم در بعضی از آرایش های اتصال پره ها به یکدیگر تغییر قابل ملاحظه‌ای داشته باشند. به طور مثال مشاهده می شود که وجود ناموزونی تا حدود 0.5 درصد، در حالت اتصال هشت پره‌ای به یکدیگر در یک ردیف از پره های توربین، سبب می شود بیشینه دامنه پاسخ ارتعاشی سیستم، حدود 11 درصد افزایش یابد. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_1416_ebc1feeedb83d790087966b562ab8767.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 8 4 2018 12 22 Parametric Analysis of Non-Uniform Shear Load on the Displacement and Stress Components of for FG Rectangular Plates Resting on Two-Parameter Elastic Foundation تحلیل پارامتریک اثر نیروی مماسی غیریکنواخت بر روی مولفه­های جابجایی و تنش ورق­های مستطیلی هدفمند مستقر بر بستر الاستیک دو پارامتری 111 127 1411 10.22044/jsfm.2019.6505.2525 FA ایرج رجبی استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه مالک اشتر، شیراز محمد ملاعلی پور استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه مازندران، بابلسر Journal Article 2017 12 11 An analytical solution procedure based on the power series method is developed for analysis of FG rectangular plates. For the first time, a system of five second order coupled partial differential equations is solved as general form by using power-series solution. Most of presented analytical solutions for analysis of the rectangular plates can be applied for plates with specific load and edge conditions. Based on the developed analytical method in the present paper, plates under various boundary conditions, various transverse and shear loads and plates rested on non-uniform two-parameter elastic foundation can be analyzed. Firstly, a sensitivity analysis regarding the number of terms of the series solution is performed as convergence criterion. Then, the obtained results are compared with the presented results by other researchers. Finally, effects of various parameters are examined as 3D figures. This study shows that the developed method has very good accuracy and can be applied for analysis of various plates. Also, it can be seen that results can be obtained as a function of various parameters, so the presented analytical solution can be easilyapplied for analysis of the various parameters در این مطالعه یک حل تحلیلی مبتنی بر روش سری توانی جهت تحلیل ورقها ی مستطیلی هدفمند توسعه داده شده است. برای اولین بار یک دستگاه شامل پنج معادله‌ دیفرانسیل پاره‌ای در حالت کلی توسط روش سری توانی حل گردیده است. اکثر روش‌های تحلیلی ارائه شده برای تحلیل ورق‌های مستطیلی، برای ورق‌ها تحت شرایط مرزی و بارگذاری مشخص می‌توانند بکار گرفته شوند. با استفاده از روش تحلیلی توسعه داده شده در این مقاله، ورق‌ها تحت شرایط مرزی مختلف، بارگذاری‌های عرضی و مماسی متنوع و ورق‌های مستقر بر بستر الاستیک دو پارامتری غیریکنواخت می‌توانند تحلیل شوند. در گام اول یک آنالیز حساسیت در رابطه با تعداد جملات حل سری بعنوان معیار همگرایی پاسخ‌ها انجام شده است. سپس نتایج بدست آمده با نتایج ارائه شده توسط دیگر محققین مقایسه شده است. در پایان اثر پارامترهای مختلف بصورت شکل‌های سه‌بعدی بررسی شده‌اند. این مطالعه نشان می‌دهد که روش توسعه داده شده از دقت بسیار مناسبی برخوردار بوده و می‌تواند برای تحلیل ورق‌های متنوعی بکار گرفته شود. همچنین مشاهده می‌گردد که نتایج می‌تواند بصورت تابعی از پارامترهای مختلف بدست آید. بنابراین حل تحلیلی ارائه شده می‌تواند به سادگی برای تحلیل اثرات پارامترهای مختلف بکار گرفته شود. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_1411_5d83dee285bf062706d7e90630a749e5.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 8 4 2018 12 22 Experimental and Numerical Study of Deformation of FML Plates with the Same Thickness Under Explosive Loading مطالعه تجربی و عددی تغییرشکل صفحات چندلایه کامپوزیت-فلز(FML) با ضخامت های یکسان تحت بارگذاری انفجاری 129 142 1422 10.22044/jsfm.2019.7134.2645 FA مسعود زاهدی نیا دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه جامع امام حسین(ع) روح اله حسینی استادیار مهندسی مکانیک، دانشگاه جامع امام حسین(ع) حسین خدارحمی استاد مهندسی مکانیک، دانشگاه جامع امام حسین(ع) مجتبی ضیاء شمامی دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان Journal Article 2018 06 02 Research in field of explosions effects on hybrid and composite structures is expanding. One of the loads that defense structures needs to withstand and not lose their performance is the explosion wave. In this thesis, using hand layup glass / epoxy composite plate, fiber-metal laminates optimized for the best resistance to explosive load were made. Then, mechanical properties were obtained using standard tensile tests for composites. The explosion test was carried out using a Shock tube machine. Finally, the results of the empirical test were compared with the numerical simulation of these plates by the finite element software. It was found that experimental and numerical results are in good agreement. At the end, the results of the experimental test and finite element simulation were compared and it was observed that a good match between the results was observed. The results of the experiments have shown that these plates do not even in loading less than 10 grams of C4 (equivalent to a pressure of 28 MPa) inside the shuck tube, and they are delaminated and in Loading 20 grams ruptured. In all experiments, it can be seen that the back aluminum plate, due to the reflection of the compressive wave that converts to the tensile wave, is removed from the panel and deforms the plastic And makes the composite less damaged. تحقیقات در زمینه تاثیر انفجار بر سازه‌های هیبریدی و کامپوزیتی در حال گسترش می‌باشد و سازه‌های جدید باید بتوانند در برابر بارهای انفجاری و موج ناشی از انفجار مقاوم باشند. در این مقاله با استفاده از ساخت کامپوزیت شیشه/اپوکسی به روش دستی، صفحات چندلایه کامپوزیت-فلز بهینه ‌شده که بهترین مقاومت در برابر بار انفجار را دارند، ساخته شدند و سپس با استفاده از تست‌های استاندارد کشش برای کامپوزیت‌ها، خواص مکانیکی بدست آمد. تست انفجار در آزمایشگاه ضربه و انفجار توسط دستگاه شاک تیوب انجام شد. در انتها نتایج حاصل از تست تجربی و شبیه‌سازی اجزاء محدود مورد مقایسه قرار گرفتند و ملاحظه گردید که تطابق خوبی بین نتایج برقرار می‌باشد. نتایج آزمایش‌ها مشخص کرد که این صفحات در بارگذاری کمتر از 10 گرم ماده منفجره C4 (معادل فشار MPa 28) درون شاک تیوب حتی دچار لایه لایه شدن هم نمی‌شوند و در باگذاری‌های بالاتر از آن دچار تورق می‌گردند و در بارگذاری 20 گرم به مرز پارگی می‌رسند. در تمامی آزمایش‌ها می-توان دید که صفحه آلومینیوم پشت بدلیل انعکاس موج فشاری که به موج کششی تبدیل می‌شود از پنل جدا گردیده و دچار تغییر شکل پلاستیک شده است و باعث می‌شود که کامپوزیت کمتر دچار شکست شود. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_1422_2dd6def64ce69c599d331fd48c7bed6c.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 8 4 2018 12 22 Numerical and experimental fatigue life estimation of airplane emergency door bracket in various mission profiles تخمین عمر خستگی براکت درب اضطراری یک هواپیمای خاص در ماموریت های مختلف به روش عددی و تجربی 143 152 1408 10.22044/jsfm.2019.6950.2604 FA احسان براتی استادیار، مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، شاهین شهر، ایران محمدعلی وزیری دانشیار، مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، شاهین شهر، ایران محمد حسن یزدانی کارشناس ارشد، مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، شاهین شهر، ایران Journal Article 2018 04 07 In this paper, fatigue analysis and life estimation in the bracket of an airplane emergency exit door was investigated. The design and static analysis of door has already been carried out. The critical parts of door structure were selected based on static stress analysis and principal structural elements criteria. The bracket is one of 4 critical parts of door, selected due to those criteria. The stress spectrum on the bracket was obtained from airplane flight profiles and the loads of door existing in the flight envelope. By using the rain flow cycle counting algorithm, the fatigue life of bracket has been calculated. Two codes were developed by using Matlab software. One code was obtained the stress spectrum in a flight block and another code was count the stress cycle based on the rain flow method. The results were shown that bracket was safe at flight envelope. Finally, some fatigue tests has been carried out on the bracket and good agreement was found in the results evaluated numerically and that obtained experimentally. در این مقاله تحلیل خستگی و محاسبه عمر خستگی براکت درب خروج اضطراری یک هواپیما انجام شده است. چگونگی انتخاب نقاط بحرانی سازه درب بر اساس نتایج تحلیل تنش استاتیکی و معیارهای انتخاب نقاط بحرانی سازه تبیین شده است. بر این اساس چهار قطعه بحرانی تشخیص داده شد که یکی از این نقاط بحرانی، براکت درب است. سپس طیف تنش براکت با توجه به پروفیل‌های پروازی هواپیما و بارهای اعمالی به درب استخراج گردیده و با توجه به طیف تنش استخراج شده و با استفاده از روش شمارش سیکل جریان باران، عمر خستگی آن محاسبه شده است. جهت انجام فرایند فوق، دو کد برنامه نویسی در نرم افزار متلب نوشته شده است که یکی طیف تنش براکت را در یک بلوک پروازی استخراج نموده است و دیگری طیف تنش را به روش جریان باران شمارش نموده است. نتایج این تحلیل نشان داد که براکت درب در عمر پروازی هواپیما ایمن است. در نهایت تست خستگی براکت درب انجام شد و تطابق خوبی بین نتایج تجربی و نتایج عددی مشاهده گردید https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_1408_e2429c2f3096a391eee4e1ddcba51b30.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 8 4 2018 12 22 Study of the Compressive Behavior of Fiber-Metal Hybrid Structures Reinforced by Jute-Glass Fibers بررسی رفتار کمانشی صفحات لایه ای الیاف- فلز ساخته شده از الیاف جوت- شیشه 153 164 1418 10.22044/jsfm.2019.6766.2570 FA مهران جعفری باغجقاز دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران. رضا اسلامی فارسانی دانشیار، دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران. حسین ابراهیم نژاد خالجیری دانشجوی دکترا، دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران. Journal Article 2018 02 09 In this research, the compression properties of fiber-metal laminates including 2024-T3 aluminum sheet and composite of epoxy reinforced by the hybrid of Jute-glass fibers were investigated. In order to to improve the adhesion of aluminum sheets with reinforcement fibers, chemical etching was used for surface modification of this sheets. Also to improve the mechanical properties and adhesion behavior of jute fibers, alkali surface modification was performed and verified by Fourier transform infrared spectroscopy. Samples with eight different stacking sequence of jute-glass fibers were made by hand-laying up technique. Edgewise compression was performed and the maximum applied loading, compression strength, absorbed energy during failure and specific absorbed energy were calculated. Three failure modes including, buckling and debonding one of the facing metals from the fiber, columnar collapse with facing buckling in opposite directions and Euler buckling mode were observed. According to the comparison of the failure modes and the results of the edgewise compression test, it was found that Euler's buckling mode is the most favorable failure mode. Also, investigating the force-displacement and failure modes of the samples showed that hybrid sample with ordering of glass-jute-glass-jute-glass fibers has the highest compressive strength (102.1 MPa) and specific absorbed energy (1123.6 kJ/kg) and it failure (Euler Bucking mode) is multi-step and controlled. در این پژوهش، خواص فشاری چند لایه های الیاف-فلز شامل ورق آلومینیوم 3T-2024 به همراه کامپوزیت زمینه اپوکسی تقویت شده با هیبرید الیاف جوت و الیاف شیشه بررسی شد. به منظور بهبود چسبندگی ورق های آلومینیوم با الیاف، این ورق ها توسط روش حکاکی شیمیایی اصلاح سطح شدند. همچنین به منظور بهبود خواص مکانیکی و رفتار چسبندگی الیاف جوت، اصلاح سطحی به روش بازی انجام و توسط طیف سنجی مادون قرمز تایید شد. نمونه ها براساس هشت حالت چینش متفاوت الیاف جوت-شیشه به صورت لایه گذاری دستی ساخته شدند. آزمون فشار لبه ای روی نمونه ها انجام شده و حداکثر بار اعمالی، حداکثر استحکام فشاری، انرژی جذب شده هنگام شکست و انرژی جذب شده ویژه محاسبه شدند. سه حالت شکست شامل تورق و جدایش یکی از رویه ها از الیاف، تخریب ستونی همراه با تورق رویه ها در جهات مخالف و حالت کمانش اویلری در نمونه ها مشاهده شد. با مقایسه حالات شکست و نتایج آزمون فشار لبه ای، پی برده شد که حالت شکست کمانش اویلری مطلوب ترین حالت شکست می باشد. همچنین بررسی نمودارهای نیرو-جابه جایی و حالات شکست نمونه ها نشان داد که نمونه هیبریدی با ترتیب چینش الیاف شیشه-جوت-شیشه-جوت-شیشه بیشترین استحکام فشاری (MPa 1/102) و انرژی جذب شده ویژه (kJ/kg 6/1123) را دارا بوده و شکست آن (حالت کمانش اویلری) به صورت چند مرحله ای و کنترل شده می باشد. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_1418_305771a59ceafd2c65180b2c58e6e3a9.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 8 4 2018 12 22 Target energy transfer from a doubly clamped beam subjected to the harmonic external load using nonlinear energy sink انتقال هدفمند انرژی از تیر دوسرگیردار تحت تحریک هارمونیک خارجی به چاه غیرخطی انرژی 165 177 1410 10.22044/jsfm.2018.6771.2571 FA علی ابراهیمی ممقانی باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران جنوب، تهران، ایران هدی سرپرست باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران جنوب، تهران، ایران Journal Article 2018 02 10 In this paper, we investigate the vibrational behavior of a double-beam doubly clamped beam subjected to the harmonic external load with different amplitudes using a passive absorber. This system actually provides a simple and localized model of marine structures stimulated by external fluid. For modeling of the beam, the Euler-Bernoulli theory and for modeling of nonlinear energy sink, nonlinear springs and linear dampers have been used. The system response is obtained by two analytical methods (complexification averaging method) and numerical (fourth order Rang-Kuta method) and accordingly, the proper range of system and absorber’s parameters are extracted to optimally reduce vibrations. In addition, the effects of system damping, the effect of higher modes, quasi-periodic response regions and instability conditions on the relative displacement and center of mass of the system response are investigated. The results showed that the load thresholds for the occurrence of various phenomena such as the detached resonance frequency region and the Hapf and saddle node bifurcations, the probability of occurrence of the jump phenomenon in the system and the nonlinear adsorbent efficiency will change with the change of the adsorbent location. در این مقاله به بررسی رفتار ارتعاشی یک تیر دوسرگیردار متصل به یک جاذب غیرخطی ارتعاشاتی که تحت بار نوسانی با دامنه‌های تحریک مختلف قرار دارد، پرداخته ‌شده است. این سیستم درواقع یک مدل ساده و محلی از سازه‌های دریایی تحت تحریک سیال خارجی را ارائه می-دهد. برای مدل‌سازی تیر از تئوری اویلر-برنولی و برای مدل‌سازی جاذب (چاه غیرخطی انرژی)، از فنر غیرخطی و میراگر خطی استفاده شده است. پاسخ سیستم به دو روش تحلیلی (روش متوسط‌گیری مختلط شونده) و عددی (روش رانگ-کوتای مرتبه چهارم)، به دست آمده است و بر این‏ اساس محدوده مناسب پارامترهای سیستم و جاذب، برای کاهش بهینه ارتعاشات استخراج شده است. علاوه بر این اثرات میرایی سیستم، تأثیر مودهای بالاتر، محدوده‌های رخداد پاسخ شبه‌تناوبی و شرایط رخداد ناپایداری در پاسخ حالت ماندگار سیستم بررسی شده است. نتایج نشان دادند که آستانه‌های نیرویی برای پدیده‌هایی نظیر ناحیه منفصل فرکانسی و محدوده‌های انشعابات و پرش در سیستم با تغییر محل نصب جاذب به شدت تغییر خواهد کرد. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_1410_151eeffe6c5574b76c0610d2eb9e4623.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 8 4 2018 12 22 Buckling analysis of functionally graded rectangular microplate in thermal environment based on exponential shear deformation theory using the modified couple stress theory تحلیل کمانش میکرو صفحه مستطیلی تابعی مدرج در محیط حرارتی بر اساس تئوری تغییر شکل برشی نمایی با بکارگیری تئوری تنش کوپل اصلاح شده 179 196 1417 10.22044/jsfm.2019.6612.2550 FA کوروش خورشیدی دانشیار، مهندسی مکانیک ، دانشگاه اراک ، اراک. دانشیار، مهندسی مکانیک ، پژوهشکده علوم و فناوریهای نانو، دانشگاه اراک، ایران. محسن قاسمی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک ، دانشگاه اراک ، اراک ابوالفضل فلاح کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک ، دانشگاه اراک ، اراک Journal Article 2018 06 02 The aim of this paper is to study the buckling analysis of power law functionally graded rectangular microplates. The modified couple stress theory based on the exponential shear deformation theory has been used to obtain the dimensionless critical buckling load of the functionally graded microplate. In exponential shear deformation theory, exponential functions are used in term of thickness coordinate to include the effect of transverse shear deformation and rotary inertia. To obtain the critical buckling loads for all boundary conditions, the equations of motion are obtained using Rayleigh–Ritz method based on the modified couple stress theory that the this theory contains only one material length scale parameter. The temperature is assumed to be constant in the plane of the plate and to vary in the thickness direction. Material properties are assumed to be temperature dependent and vary continuously through the thickness according to a power law distribution in term of the volume fraction of the constituents. Finally, the effect of various parameters such as n Power Law indexes, aspect ratio (a/b), length to thickness ratio and the length scale parameter on the non-dimensional critical buckling load of rectangular FG micro nano-plates are presented. هدف این مقاله مطالعه کمانش میکرو صفحه ‌های مستطیلی تابعی مدرج توانی است. جهت به دست آوردن بار بحرانی کمانش بی‌بعد میکرو صفحه تابعی مدرج از تئوری تنش کوپل اصلاح شده بر اساس تئوری تغییر شکل برشی نمایی استفاده شده است. در تئوری‌ تغییر شکل برشی نمایی از توابع نمایی در راستای ضخامت، جهت در نظر گرفتن تأثیر اینرسی دورانی و تغییرشکل برشی عرضی استفاده شده است. برای به دست آوردن بار بحرانی کمانش تمام شرایط مرزی، معادلات حرکت سیستم با به‌کارگیری روش ریلی ریتز بر اساس تئوری تنش کوپل اصلاح شده به دست آمده است که این تئوری شامل یک پارامتر مقیاس طول می‌باشد. دما در صفحه ی ورق ثابت فرض شده است و فقط در راستای ضخامت تغییر می کند. خواص مواد وابسته به دما فرض شده است و به طور پیوسته در راستای ضخامت بر اساس قانون پراکندگی قدرت در عبارات حجم شکست عناصر تشکیل دهنده تغییر می کند. در نهایت، تأثیر پارامتر‌های گوناگون از قبیل: اندیس توانی، نسبت طول به عرض (a/b)، نسبت طول به ضخامت (a/h) و پارامتر مقیاس طول بر بار بحرانی کمانش بی‌بعد میکرو ورق تابعی مدرج مستطیلی ارائه شده است. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_1417_3f888914b5fe1e6bb3e4ac50cffa2cfd.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 8 4 2018 12 22 Flow Field Analysis of a Synthetic Jet in the Presence of a Crossflow: Application of Different Turbulence Models تحلیل میدان جریان حاصل از برهم‌کنش جت مصنوعی با جریان عرضی: به‌کارگیری مدل‌های آشفتگی مختلف 197 210 1413 10.22044/jsfm.2019.5436.2331 FA فرزاد بازدیدی تهرانی استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران احمد کلاهدوز کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران محمد حاتمی دانشجوی دکترا، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه اُهایو Journal Article 2017 02 21 Synthetic jet is a novel means for various industrial applications and has received a lot of attention by researchers because of its small size and zero-net mass flux (ZNMF) characteristic. The aim of the present study is to investigate the flow field of the synthetic jet in the presence of the crossflow in order to gain a better understanding of the flow mechanism and also assessing high Reynolds turbulence models. For this purpose, three high Reynolds turbulence models (Realizable k-ε(RKE), RNG k-ε(RNG) and Standard k-ε(SKE)) are applied. The results show that contrary to Standard k-ε and Realizable k-ε turbulence model, RNG k-ε model is capable of capturing the vortical structures generated in the flow field. Furthermore, comparison of the normalized instantaneous velocity magnitude at the orifice exit confirmed that unlike the standard model, RNG and RKE showed a better prediction of relative maximum and minimum peaks in the suction cycle. جت مصنوعی ابزار جدیدی برای کاربردهای متنوع صنعتی به شمار می‌آید که به دلیل اندازه‌ی کوچک و نیاز نداشتن به منبع سیال خارجی مورد توجه محققان قرار گرفته است. پژوهش حاضر در راستای فهم بهتر از رفتار و مکانیزم جریان جت مصنوعی و برهم‌کنش آن با محیط خارجی به تحلیل میدان جریان جت مصنوعی در حضور جریان عرضی همراه با مدل‌سازی محرک نوسانی و هم‌چنین ارزیابی مدل‌های آشفتگی رینولدز بالا از طریق شبیه‌سازی عددی پرداخته است. برای این منظور از سه مدل آشفتگی "Realizable k-ε (RKE)" ، "RNG k-ε (RNG)" و "Standard k-ε (SKE)" استفاده شده است. نتایج نشان‌گر آن است که مدل آشفتگی "RNG k-ε" برخلاف دو مدل دیگر، قادر به پیش‌بینی ساختار گردابه‌ی تولید شده در میدان جریان می‌باشد. هم‌چنین مقایسه‌ی سرعت لحظه‌ای بی‌بعد شده در خروجی اوریفیس نشان داد که برخلاف مدل استاندارد، مدل‌های RNG و RKE در نیم سیکل مکش توانستند نقاط ماکزیمم و مینیمم نسبی را با تقریب خوبی پیش‌بینی کنند. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_1413_108d67f99c9f76165b17a44590632bf2.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 8 4 2018 12 22 Improvement of hydrothermal performance of microchannel heat sinks using V-shape pin-fins and Al2O3 / water nanofluid بهبود عملکرد هیدرولیکی-حرارتی چاه های حرارتی میکروکانال با استفاده از پین-فین های V شکل و نانوسیال Al2O3/آب 211 228 1423 10.22044/jsfm.2019.7262.2669 FA مرتضی محمدی کارشناسی ارشد مهندسی شیمی، گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد سید حسین مظلومی استادیار، گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد سید مسعود حسنی دانشجوی دکتری مهندسی شیمی، گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد مرتضی خوشوقت علی آبادی استادیار، گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شاهرود، شاهرود Journal Article 2018 07 11 Increasing heat transfer with decreasing pressure drop and reducing size of heat transfer system is of subjects studied over four decades. Generally, microchannels can stabilize the laminar flow in channels so that high heat transfer coefficients can be obtained. In this research, two general geometries (Straight and V-shaped) with four different types of interruption (Integral, Integral-Interrupted, Interrupted-Inline, Interrupted-Staggered) are studied. Water as working fluid is considered. The effects of geometries and pin-fins interruption on performance enhancement of microchannel heat sinks were investigated at various Reynolds number (100-900). Important parameters such as base temperature, Nusselt number, pressure drop, heat transfer coefficient and hydrothermal performance factor were evaluated. The simulations have been carried out using Fluent 17 software. The results show that interrupted microchannels improve the heat transfer coefficient and Nusselt number compared to integral microchannels. They also generate a more uniform temperature distribution without hot spots in the microchannel. Microchannels with a V-shaped pin report better results due to turbulence in the bulk flow and the generation of vortex. Through different configurations, the Interrupted-Staggered configuration for both straight and V-shaped geometries shows the highest hydrothermal performance factor with increase of about 1.5 times in comparison to the Straight-Integral model. Then, by changing the working fluid with water/Al2O3 nanofluid, its effect was studied. Nanoparticles increased the hydrothermal performance factor approximately 1.83 times in the case of Straight, Interrupted-Staggered and about 1.77 times in the case of V-shaped, Interrupted-Staggered. Increasing the concentration of nanoparticles also improved the hydrothermal performance. افزایش انتقال حرارت همزمان با کاهش افت فشار، کاهش اندازه و حجم، موضوعی است که طی چهار دهه مورد بررسی قرار گرفته است. میکروکانال‌ها می توانند جریان آرام را به گونه‌ای در کانال‌ها تثبیت نمایند که ضرایب انتقال حرارت بالایی حاصل گردد. در این پژوهش از دو هندسه کلی ( مستقیم و Vشکل ) با چهار حالت متفاوت انقطاع (پیوسته، پیوسته-منقطع، منقطع خطی، منقطع غیرخطی) استفاده شده است . سیال کاری آب می باشد. اثرات هندسه ها و انقطاع پین ها در رینولدزهای مختلف (100-900) بر روی افزایش انتقال حرارت میکروکانال بررسی شد. پارامترهای مهم از قبیل عدد ناسلت، افت فشار، ضریب انتقال حرارت و ضریب عملکرد هیدرولیکی-حرارتی ارزیابی شد. شبیه سازی توسط نرم افزار فلوئنت17 انجام شد. نتایج نشان می دهند میکروکانال‌های منقطع سبب افزایش ضریب انتقال حرارت و عدد ناسلت در مقایسه با هندسه های مستقیم شده است. همچنین توزیع دمای یکنواخت‌تری دارند و مانع از ایجاد نقاط داغ در میکروکانال می‌شوند. میکروکانال‌های دارای پین V شکل بدلیل ایجاد اغتشاش در بالک سیال و تولید جریان های چرخشی نتایج بهتری را گزارش می‌دهند. از میان حالت‌های مختلف، حالت منقطع غیرخطی برای هر دو هندسه کلی دارای بالاترین ضریب عملکرد هیدرولیکی-حرارتی می‌باشد، که تقریبا 5/1 برابر حالت پایه است. سپس با تغییر سیال کاری با نانوسیال آب/Al2O3، اثرات آن مورد یررسی قرار گرفت. نانوسیال باعث افزایش ضریب عملکرد هیدرولیکی-حرارتی تا 83/1 برابر برای هندسه مستقیم منقطع غیرخطی و 77/1 برابر برای هندسه Vشکل منقطع غیرخطی نسبت به حالت پایه گردید. همچنین افزایش غلظت نانوذرات سبب بهبود عملکرد هیدرولیکی-حرارتی شد. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_1423_f7ae7d5362cafac0f0cbdcbd118adb55.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 8 4 2018 12 22 Experimental Investigation of the Forced Convective Heat Transfer of hybrid Cu / Fe3O4 Nanofluids بررسی و مقایسه تجربی انتقال حرارت جابجایی اجباری نانوسیالهای مس، اکسیدآهن و هیبریدی مس(50%)- اکسیدآهن (50%) 229 238 1407 10.22044/jsfm.2019.7350.2687 FA محمد حسین طالبی دانشجوی دکترا، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد ولی کلانتر دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد محمدرضا نظری استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد هادی کارگر شریف آباد استادیار، مرکز تحقیقات انرژی و توسعه پایدار، واحد سمنان، دانشگاه آزاد اسلامی، سمنان، ایران Journal Article 2018 08 09 In this paper the forced convection of Cu and Fe3O4 and Cu/Fe3O4 hybrid nanofluid in the laminar regime under constant heat flux codition is investigated experimentally. Experiments are carried out in three volume fractions of 1, 2, 4 % and three Re number of 600, 1200 and 1800, and local Nusselt number is measured. The results show that for nanofluid in simple and hybrid mode, with increasing the volume fraction of nanoparticles and Re number, the heat transfer coefficient is increased. results revealed that the heat transfer rate is augmented for both cases of simple and hybrid nanofluids with a rise in the particle volume fractions or the Re number. In addition, the comparison of the experimental data of Cu, Fe3O4 and hybrid nanofluids indicated that the heat transfer enhancement is more remarkable in the case of hybrid nanofluid. In the case of Cu/Water nanofluid, the greatest increase in the heat transfer vs. pure Water is 7.8% and in the hybrid nanofluid 11.9%. Also, the volume fraction of hybrid nanofluids is very effective in increasing the coefficient of heat transfer, so that in a 2% volume state, an increase is observed over other simple nanofluid volumetric fraction. در این مقاله انتقال حرارت جابجایی اجباری نانوسیالهای مس و اکسید آهن بصورت جداگانه بررسی و سپس در شرایط مشابه تاثیر استفاده از نانوسیال هیبریدی مس/اکسیدآهن در رژیم آرام تحت شرایط شار حرارتی ثابت در جداره بصورت تجربی بررسی شده است. آزمایشها در سه کسر حجمی 1، 2 و 4 درصد حجمی و سه عدد رینولدز 600 ، 1200 و 1800 انجام و عدد ناسلت محلی اندازه گیری شده است. نتایج نشان می دهد برای نانوسیال در حالت ساده و هیبریدی، با افزایش درصد حجمی نانوذرات و عدد رینولدز جریان، عدد ناسلت محلی افزایش می یابد. بررسی عدد ناسلت محلی برای نانوسیالهای مس، اکسیدآهن و ترکیب آنها نشان می دهد در حالت نانوسیال هیبریدی میزان افزایش عدد ناسلت محلی بیشتر از حالت نانوسیال ساده است. در حالت نانوسیال مس/آب بیشترین افزایش انتقال حرات جابجایی نسبت به آب خالص 8/7 درصد و در حالت نانوسیال هیبریدی 9/11 درصد می باشد. همچنین درصد حجمی نانوسیال هیبریدی در میزان افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی تاثیر زیادی دارد. در حالت استفاده از نانوسیال هیبریدی، در 2 درصد حجمی افزایش بیشتری نسبت به نانوسیال ساده مشاهده می شود. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_1407_5de0d22557ad855135c0dffa76a0eac5.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 8 4 2018 12 22 Experimental investigation on the effect of preprocessing in fabrication of superhydrphobic surfaces on laminar drag reduction بررسی آزمایشگاهی اثر آماده‌سازی اولیه سطوح ابرآبگریز برمیزان کاهش نیروی پسای اصطکاکی در جریان های آرام 239 248 1419 10.22044/jsfm.2019.6909.2598 FA نوروز محمد نوری استاد، دانشکده مهندسی مکانیک،دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران ، ایران ستاره سخاوت استادیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد تهران شرق، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران سعید فسحت دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک ،دانشگاه صنعتی شیراز، شیراز، ایران شهاب بیانی آهنگر دانشجوی دکتری، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی میشیگان،آمریکا Journal Article 2018 03 17 In this paper the effect of roughness on hydrodynamical friction reduction of superhydrophobic surfaces were studied. For this purpose, different non-wettable microchannel with various processing method was fabricated and then the amount of drag reduction in laminar flow was investigated on them. The surfaces were from Aluminum and the four different methods were used to fabricate superhydrophobic surfaces. According to the results, whereas superhydropobic surfaces with hierarchical roughness could lead to a significant skin friction reduction (about 20 %), non-wettable smooth surface did not show a tangible reduction in drag force. Beside this for study the effect of preprocessing method the boiling process was added to the fabrication method. the results indicated that boiling process alongside roughening the substrates as a part of preparation of superhydrophobic surfaces intensified durability of the coated layer and drag reduction (up to 45 %). In addition surfaces which was prepared by adding boiling process were more stable in flow field. دراین مقاله اثر زبری بر کاهش نیروی اصطکاک هیدرودینامیکی سطوح ابرآبگریز بطور تجربی بررسی شده‌است. به این منظور، میکروکانالی طراحی و ساخته شد و سپس سطوح آن با روشهای مختلف آبگریز شدند و مقدار کاهش افت فشار در جریان آرام روی آنها مورد بررسی قرارگرفت. جنس سطوح کانال ،آلومینیوم درنظر گرفته شد و 4 روش مختلف برای آزمایشات انتخاب گردید.با توجه به نتایج بدست آمده، در حالی که سطوح ابر آبگریز با زبری سلسله‌ایی منجر به کاهش قابل ملاحظه‌ا‌ی در اصطکاک سطحی (حدود 20%)گردید، سطح آبگریز صاف و بدون زبری کاهش قابل توجهی در نیروی مماسی نشان نداد. علاوه بر این برای مطالعه اثر روش آماده‌سازی ، فرآیند جوشش نیز به آماده‌سازی سطح اضافه شد. نتایج نشان داد که فرآیند جوشش، به عنوان بخشی از آماده‌سازی سطوح ابر آبگریز، ،با ایجاد زبری روی زیرلایه‌ها باعث افزایش دوام لایه‌های آبگریز و افزایش میزان کاهش نیروی نیروی پسا (تا 45%)می‌شود. سطوحی که با اضافه شدن فرایند جوشش آماده شدند پایداری بیشتری در برابر جریان از خود نشان دادند. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_1419_81d7e77c9226afbfa6dd9a9f7a26d9a0.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 8 4 2018 12 22 Numerical solution to the multi- layer core- annular flow of two fluids with different viscosities using Spectral Element Method حل عددی جریان چندلایه هسته- حلقه دو سیال با لزجتهای متفاوت به روش المان طیفی 249 260 1426 10.22044/jsfm.2019.7717.2762 FA مهران پارسایی دانشجوی دکترا، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد، یزد، ایران علی اکبر دهقان استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد، یزد، ایران محمد سفید دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد، یزد، ایران آزاده جعفری استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران احسان ایزدپناه استادیار، دانشکده مهندسی، گروه مکانیک، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر، ایران Journal Article 2018 11 21 The aim of this article is to develop a high order splitting scheme for the simulation of multi- layer core- annular flow of two fluids with different viscosities inside the two-dimensional channel. For this simulation, the incompressible fluids flow equations (Navier- Stokes) and concentration (volume fraction) equation are solved. The two-phase flow is modeled by the volume of fluid technique and with harmonic interpolation. The spectral element method is used for the spatial discretization and Adams- Bashforth method is adopted for the time integration. Velocity correction scheme is developed here as a high order splitting scheme for the coupling issue. To validate the numerical results they are compared with the analytic solution of fully developed flow. This comparison includes outflow velocity profile and pressure gradient. Also, the accuracy of numerical method has been investigated spatially and temporally. The form of core- annular flow has been investigated for various parameters and the results have been compared with experimental and other numerical works. Investigations show that the Reynolds number and core inlet thickness are two important parameters on the pattern of core- annular flow. هدف از این مقاله توسعه یک الگوریتم جداسازی مرتبه بالا جهت شبیه‌سازی جریان چندلایه حلقه- هسته دو سیال با ویسکوزیته‌های مختلف درون کانال دوبعدی است. برای این شبیه‌سازی، معادلات جریان سیال تراکم ناپذیر (ناویر- استوکس) و معادله غلظت (کسر حجمی) حل شده‌اند. جریان دوفاز بر اساس تکنیک حجم سیال و با استفاده از درونیابی هارمونیک مدل شده است. معادلات به لحاظ مکانی به روش المان طیفی گسسته‌سازی شده‌اند و برای انتگرال گیری زمانی نیز از روش آدامز- بشفورث استفاده شده است. طرح تصحیح سرعت به عنوان یک الگوریتم مرتبه بالا برای جداکردن متغیرها در اینجا توسعه داده شده است. برای اعتبار سنجی، نتایج عددی با حل تحلیلی جریان توسعه یافته مقایسه شده‌اند. این مقایسه شامل بررسی توزیع سرعت و گرادیان فشار است. همچنین درجه دقت روش عددی به لحاظ مکانی و زمانی مورد ارزیابی قرار گرفته است. شکل جریان حلقه- هسته به ازای تغییر پارامترهای گوناگون بررسی شده و با نتایج آزمایشگاهی و عددی مقایسه شده است. بررسی‌ها نشان می‌دهد که ضخامت ورودی هسته و عدد رینولدز دو پارامتر مهم در تعیین الگوی جریان حلقه- هسته می باشند. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_1426_a8eeed1f1542ad7636bf5cd322fd5cd9.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 8 4 2018 12 22 Noise Analysis & Flow Simulation in Angle Globe Valve with Different Cages تحلیل صوت و شبیه سازی جریان در شیر زاویه ای توسط قفسه های متفاوت 261 271 1409 10.22044/jsfm.2018.6892.2623 FA سیدعلی خادم کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک تبدیل انرژی، دانشگاه پیام نور مشهد علی جلالی دکتری تخصصی مهندسی مکانیک تبدیل انرژی، استادیار دانشگاه پیام نور مشهد مطهره نجف پور کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک تبدیل انرژی، دانشگاه پیام نور مشهد Journal Article 2018 05 05 The main objective of this paper is to study the characteristics of flow-induced noise in high pressure reducing valve (HPRV) and to provide some guidance for noise control. Based on computational fluid dynamics (CFD), numerical method was used to compute flow field. Ffowcs Williams and Hawkings Model was applied to obtain acoustic signals. The unsteady flow field shows that noise sources are located at the bottom of plug for valve without perforated plate, and noise sources are behind the plate for valve with perforated plate. Inlet pressure has great effects on sound pressure level (SPL). The higher inlet pressure will lead to larger SPL at high frequency. When the maximum Mach is close to 1, SPL at low frequency becomes very high. Therefore the advantage Ansys Fluent on Numerical Simulation Method have been used and variations in the intensity of current turbulency and frequency variations in different noise have been studied. For this simulation via an angle globe valve with two inch size has been used with a water vapor that is analyzed in two cage in simple & perforated Cage. هدف اصلی این مقاله مطالعۀ مشخصه جریان نویز در یک شیر زاویه ای فشار بالا و یافتن راه حل‌هایی برای کنترل نویز، مبتنی بر تحلیل های دینامیک سیالاتی می باشد. مدل‌سازی‌های عددی می‌توانند روشی موثر و کارگشا در زمینۀ محاسبات جریان سیال قرار گیرند. از آن جمله مدل ویلیامز و هاوکینگز روش مناسبی برای به دست آوردن سیگنال‌های صوتی، کاربردی است. تجزیه و تحلیل ها درباره نویز نشان می‌دهد که قفسه سوراخ‌دار می‌تواند به طور موثری به کاهش نویز کمک کند. همچنین مشخص است که فشار ورودی سیال تاثیر بسیاری بر سطح فشار صوت دارد. فشار ورودی بالاتر باعث افزایش سطح فشار صوت در فرکانس بالا خواهد شد. وقتی حداکثر ماخ به 1 نزدیک باشد، سطح فشار صوت در فرکانس پایین بسیار بالا می رود. لذا بدین ترتیب با استفاده از شبیه سازی عددی جریان توسط نرم افزار انسیس فلوئنت تغییرات شدت آشفتگی جریان و همچنین تغییرات فرکانس در نویزهای مختلف بررسی شده است. برای این شبیه سازی از مدل سازی یک شیر زاویه ای 2 اینچی با سیال بخار آب استفاده شده که در دو قفسۀ ساده و سوراخ دار مورد تحلیل قرار گرفته است. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_1409_2ca7c0d4272a5a32fbdb1ab4a6c53d2a.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 8 4 2018 12 22 Numerical study of effect of uniform sinusoidal roughness elements on nanofluid natural convection, using lattice Boltzmann method مطالعه عددی تأثیر زبری های یکنواخت سینوسی بر انتقال حرارت جابجایی طبیعی نانوسیال در محفظه مربعی به ‌روش شبکه بولتزمن 273 286 1424 10.22044/jsfm.2019.7164.2684 FA علیرضا شهریاری استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه زابل نبی جهانتیغ مربی، مهندسی مکانیک، دانشگاه زابل Journal Article 2018 08 04 In this paper, the effect of uniform sinusoidal roughness elements on natural convection heat transfer of nanofluids within an enclosed cavity is studied by adopting the lattice Boltzmann Model. The uniform sinusoidal roughness elements are presented on the vertical walls, while the Right and left walls are kept at hot and cold constant temperatures, respectively. The variation of density is slight thus; hydrodynamics and thermal fields equations are coupled using the Boussinesq approximation. Effective viscosity and thermal conductivity of nanofluid are obtained using KKL model implementing Brownian motion of nanoparticles. The velocity and temperature distribution are both solved by D2Q9 scheme by using a Fortran code. The study have been carried out for Rayleigh number, location of roughness elements, frequency of roughness elements, dimensionless amplitude of uniform sinusoidal roughness elements and various volume fractions of Al2O3 nanoparticles in the base water fluid. Results show that the heat transfer increases with the increment of Rayleigh number and nanoparticles volume fractions, but Nusselt number decreases by the increment of the frequency of roughness elements and dimensionless amplitude of uniform sinusoidal roughness elements. The rate of increase or decrease of Nusselt number is a function of roughness elements locations. در این مقاله، تأثیر زبری‌های یکنواخت سینوسی بر انتقال حرارت جابجایی طبیعی نانوسیالها در محفظه بسته به روش شبکه بولتزمن مورد مطالعه قرار گرفته است. دیواره‌های جانبی چپ و راست محفظه دارای زیری‌های یکنواخت سینوسی بوده و به ترتیب در دماهای گرم و سرد قرار گرفته‌اند. تقریب بوزینسک که برای تغییرات جزئی چگالی استفاده شده است، باعث تأثیرپذیری میدان‌های هیدرودینامیکی و حرارتی از همدیگر می‌گردد. ویسکوزیته و هدایت حرارتی مؤثر نانوسیال‌ با مدل KKL محاسبه شده است که تأثیر حرکت براونی ذرات را لحاظ می‌کند. برای توابع توزیع سرعت و دما، مدل شبکه D2Q9 بکار رفته و از یک کد به زبان فرترن استفاده شده است. اثر تغییر پارامترهایی نظیر عدد رایلی، محل قرارگیری زبری‌ها، تعداد زبری‌ها، دامنه بی‌بعد زبری‌ها و کسر حجمی‌ها مختلف از نانوسیال‌ آب-اکسید آلومینیم بر روی میدان‌های جریان و دما مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهند که افزایش عدد رایلی و افزایش کسر حجمی، انتقال حرارت را افزایش می‌دهند اما افزایش تعداد و دامنه بی‌بعد زبری‌ها سینوسی یکنواخت عدد ناسلت میانگین را کاهش می‌دهند. نرخ افزایش و کاهش عدد ناسلت میانگین نیز تابع محل قرارگیری زبری‌ها سینوسی است. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_1424_7d49c909478fcc43946d6159a0bfb590.pdf