دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 12 3 2022 07 23 Improving the Dynamic Properties of the Crank-Slider Mechanism with Joint Clearance Using Optimal Flexure Joint بهبود خصوصیات دینامیکی مکانیزم لنگ- لغزنده دارای مفصل لق با استفاده از مفصل خمشی بهینه 1 12 2522 10.22044/jsfm.2022.11684.3557 FA علیرضا جلالی کارشناسی ارشد مکاترونیک، دانشکده مهندسی مکانیک و مکاترونیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران. سید مجتبی واردی کولایی استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک و مکاترونیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران. Journal Article 2022 02 24 Traditional joints always have some clearance which increases accelerations and forces. Flexural joints are a new type of joints that the clearance is eliminated and can be built seamlessly. The presence of intrinsic stiffness in the flexural joints increases the stiffness of the joints, and it can reduce the difficulties caused by clearance in other joints. The purpose of this research is to decrease the effect of joint clearance using flexural joints. First, dynamic equations of the slider-crank mechanism are derived using the Lagrange equation, where the mechanism has both the clearance joint and the flexural joint. Moreover, the flexural joints are modeled based on a pseudo rigid body model in which the joint is modeled as a torsional spring. The design of two different types of flexural joints has been done based on defining the optimization problem and optimal design. Design variables of optimization problems include joint geometry and material properties. Minimizing the maximum values of the links' acceleration has been considered the objective function, and the optimization problems have been solved using the Genetic Algorithm. The results show that utilizing the flexural joints in the desired mechanism can reduce the maximum values of accelerations by approximately 90%. مفاصل سنتی همواره مقداری لقی در خود دارند که موجب افزایش شتاب‌ها و نیروها در مکانیزم می‌شود. مفاصل خمشی نوع جدیدی از مفاصل هستند که لقی در آن‌ها حذف شده و می‌توانند بصورت یکپارچه ساخته شوند. وجود سفتی ذاتی در مفاصل خمشی موجب افزایش سفتی کل مکانیزم می‌شود و این امر می‌تواند مشکلات ناشی از لقی در دیگر مفاصل را کاهش دهد. هدف این پژوهش کاهش اثرات لقی مفاصل با استفاده از مفاصل خمشی می‌باشد. در ابتدا معادلات دینامیکی مکانیزم لنگ و لغزنده که دارای مفصل لق و همچنین مفصل خمشی بوده با استفاده از رابطه لاگرانژ استخراج شده است. همچنین مدل‌سازی مفاصل خمشی براساس مدل شبه‌جسم‌صلب انجام شده که در آن مفصل به‌صورت یک فنر پیچشی مدل‌سازی می‌شود. طراحی دو نوع مختلف از مفاصل خمشی براساس تعریف مساله بهینه‌سازی انجام و طرح بهینه برای هر کدام بدست آمده است. متغیرهای طراحی مساله بهینه‌سازی شامل اندازه‌های هندسی مفصل موردنظر و جنس آن می‌باشند. برای تابع هدف نیز از کاهش بیشینه شتاب‌های اعضای مکانیزم استفاده شده و مساله با استفاده از الگوریتم ژنتیک حل شد. نتایج نشان می‌دهند استفاده از مفاصل خمشی در مکانیزم موردنظر توانسته مقادیر بیشینه شتاب‌ها را حدودا 90 درصد کاهش دهد. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2522_c819f4ce3963fa0f7851b1186d2e3473.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 12 3 2022 07 23 Theoretical and Numerical Analysis of deformation in fixture body plates آنالیز تحلیلی و عددی تغییر شکل در صفحات بدنه قید و بندها 13 32 2523 10.22044/jsfm.2022.11760.3572 FA هادی پروز استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک و مکاترونیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران وحید حسینی استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک و مکاترونیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران Journal Article 2022 03 16 A fixture body consists of the base, second, and third plates, which are connected perpendicular to each other. The design of these plates is conducted based on the amount of their elastic deformation under the applied loads. Modeling of deformation in these plates is done specifically for each plate due to their different boundary and loading conditions. In the present study, two distinct analytical models are presented based on the theory of plates and shells to calculate the elastic deformation in the base, second, and third plates of the fixture body. Navier’s method (double series solution) was used to calculate the base plate deformation, in which the plate deformation was modeled by Fourier series, the coefficients of which were calculated based on the intensity and position of the external forces and moments. The deformations of the second and third plates were calculated by developing the differential equation governing the problem using Lagrange’s theory and applying loading and boundary conditions to it. Numerical analysis was conducted in the finite element analysis software to validate the theoretical predictions. The maximum elastic deformation of the base plate was obtained as 2.021 mm from the simulation, showing the maximum error of 4.7% in the theoretical predictions. Also, the maximum elastic deformation for the second and third plates was calculated as 0.0412 mm and 0.0391 mm from the numerical analysis, respectively. It can be concluded that the maximum error in theoretical predictions of deformation in the second and third plates was equal to 1.4%. بدنه قید و بند از سه صفحه پایه، دوم و سوم تشکیل می‌شود که به‌صورت دو به دو عمود بر هم قرار گرفته‌اند. طراحی این صفحات بر اساس مقدار تغییر شکل الاستیک آن‌ها تحت بارهای اعمالی انجام می‌شود. با توجه به شرایط مرزی و نیرویی متفاوتی که هریک از این صفحات دارند، طراحی آن‌ها باید بصورت مجزا انجام شود. در پژوهش حاضر، مدل‌های تحلیلی بر اساس تئوری پوسته‌ها و ورق‌ها برای محاسبه مقدار تغییر شکل صفحه پایه، دوم و سوم بدنه قید و بند ارائه شده است. برای طراحی صفحه پایه، از روش ناویر (حل سری دوبل) برای محاسبه مقادیر تغییر شکل استفاده شد که در آن، تغییر شکل ورق در قالب سری فوریه مدل شده و ضرایب این سری بر اساس نیروها و گشتاورهای اعمالی محاسبه شدند. برای محاسبه تغییر شکل در صفحات دوم و سوم بدنه از معادله لاگرانژ و حل معادله دیفرانسیل حاکم بر ورق (صفحه قید و بند) با اعمال شرایط مرزی و نیرویی بر آن استفاده شد. برای راستی‌آزمایی پیش‌بینی مدل تحلیلی، از روش عددی در قالب شبیه‌سازی در نرم-افزار آنالیز المان محدود استفاده شد. مقدار بیشینه تغییر شکل صفحه پایه از آنالیز عددی برابر با 021/2 میلی‌متر بدست آمد که بیانگر بیشینه خطای تحلیل برابر با 7/4% بود. همچنین، بیشینه تغییر شکل الاستیک برای صفحه دوم و سوم از تحلیل به‌ترتیب برابر با 0412/0 و 0392/0 میلی‌متر از آنالیز عددی محاسبه شد که بیانگر بیشینه خطای تحلیل برابر با 4/1 درصد بود. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2523_4b01480a8037c75116af9c837afd9ae4.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 12 3 2022 07 23 Presenting an analytical model based on the energy method to study the plastic deformation of circular plates under uniformly repeated blast loading ارائه یک مدل تحلیلی مبتنی بر روش انرژی برای بررسی تغییرشکل پلاستیک ورق‌های دایره‌ای تحت بار انفجار مکرر با توزیع یکنواخت 33 43 2524 10.22044/jsfm.2022.11829.3582 FA مجتبی قمری زاده استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه افسری و تربیت پاسداری امام حسین(ع)، تهران، ایران حسین خدارحمی استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه جامع امام حسین(ع)، تهران، ایران توحید میرزابابای مستوفی استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ایوان‌کی، ایوان‌کی ، ایران Journal Article 2022 04 27 Circular plates are simple structures that deform under the action of blast energy. The plastic deformation of the plates is the most important factor of energy absorption in circular sheets. In these structures, which have symmetrical geometry and loading, the greatest amount of deformation occurs in the center of the sheet. Structures such as plates in military applications and even in civilian applications may be repeatedly exposed to explosive loads. In this paper, a new analytical method based on the balance of absorbed plastic work and initial kinetic energy, the behavior of the plate under free and uniformly repeated blast loading is investigated and compared with the experimental method. In this method, it is theoretically possible to investigate the response of the structure under any number of free explosion loads. Each plate is subjected to free blast loading in two consecutive stages. Loading at each stage of the explosion is the same and with the same charge mass and explosion distance. The results of the analytical solution are compared with the experimental results and there is a good agreement between the results. ورق‌های مدور سازه‌های ساده‌ای هستند که تحت اثر انرژی انفجار دچار تغییرشکل می‌شوند. تغییرشکل پلاستیک ورق مهم‌ترین عامل جذب انرژی در ورق‌های مدور می‌باشد. در این سازه‌ها که دارای هندسه و بارگذاری متقارن هستند، بیشترین مقدار تغییر شکل در مرکز ورق اتفاق می‌افتد. سازه‌هایی مانند ورق‌ها در کاربردهای نظامی و حتی در کاربردهای غیرنظامی ممکن است به طور مکرر در معرض بارگذاری انفجار قرار بگیرند. در این مقاله به یک روش تحلیلی نوین و مبتنی بر تعادل کار پلاستیک جذب شده و انرژی جنبشی اولیه، رفتار ورق تحت بارهای انفجار آزاد و متوالی مورد بررسی قرار گرفته است و با روش تجربی مقایسه می‌شود. در این روش به طور نظری امکان بررسی پاسخ سازه تحت هر تعداد بارگذاری انفجار آزاد وجود دارد. در این مقاله هر ورق طی دو مرحله متوالی تحت بارگذاری انفجار آزاد قرار گرفته است و پاسخ سازه به دست آمده است. بارگذاری‌ها در هر مرحله از انفجار، مشابه هم و با جرم خرج و فاصله انفجار مشابه انجام‌شده است. نتایج حاصل از حل تحلیلی با نتایج تجربی مقایسه شده است که انطباق خوبی بین نتایج مشاهده می‌شود. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2524_ccd9d825be10d1126a331780b2f645a5.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 12 3 2022 07 23 The effect of interlayer on the microstructural characteristic and mechanical properties of diffusion welding between 17-4PH steel and Ti6Al4V alloy تاثیر لایه واسط بر ویژگی‌های ریزساختاری و خواص مکانیکی اتصال نفوذی فولاد 17-4PH و آلیاژ Ti6Al4V 45 56 2525 10.22044/jsfm.2022.11602.3537 FA علیرضا عظیمی کارشناس ارشد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت، تهران علی خرم استادیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت، تهران ضیا والفی دانشیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت، تهران علیرضا یزدی پور استادیار پژوهش، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت، تهران Journal Article 1400 11 05 The aim of this study was to investigate the effect of interlayer on the microstructal characteristic and mechanical properties of diffusion welding between 17-4PH precipitation hardening stainless steel and Ti6Al4V alloy. For this purpose, the bonding of two alloys without the interlayer and with the pure nickel interlayer at a temperature of 900 ° C and a time of 45 minutes was investigated. . The structure of joints were characterized by optical microscopy, scanning electron microscopy and energy dispersive x-ray spectroscopy. After examining the microstructure and diffusion rate, the hardness and shear strength of joints were also investigated. The results show that the β-Ti, λ + FeTi and σ phases are formed at the interface when the interlayer is not used.The formation of these intermetallic compounds causes a brittle bond and reduces the mechanical properties. When the pure nickel interlayer is used, Ni3Ti, NiTi and NiTi2 intermetallic compounds are formed at the nickel-titanium interface. Nickel in the form of interlayer prevents the diffusion of titanium into iron and the formation of FeTi compounds. The maximum microhardness of 562 Vickers was obtained, which is exactly on the intermetallic compounds. The average shear strength was 289 MPa if the interlayer was used. هدف از پژوهش حاضر، بررسی تاثیر لایه واسط بر ویژگی های ریزساختاری و خواص مکانیکی اتصال نفوذی فولاد رسوب سخت شونده 17-4PH و آلیاژ Ti6Al4V می‌باشد. برای این منظور، اتصال دوآلیاژ بدون استفاده از لایه واسط و با استفاده از لایه واسط نیکل خالص در دمای 900 درجه ساتیگراد و زمان 45 دقیقه مورد بررسی قرار گرفت. ساختار مناطق اتصال با کمک میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی، آنالیز عنصری و نیز نقشه توزیع پراکندگی عناصر مورد مطالعه قرار گرفت. پس از بررسی ریزساختار و میزان نفوذ، سختی و استحکام برشی اتصال نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد بدون استفاده از لایه واسط، فازهای β-Ti، λ+FeTi و σ در مرز مشترک اتصال تشکیل می شوند. ایجاد این ترکیبات بین فلزی سبب تردی اتصال و کاهش خواص مکانیکی می شود. در صورت استفاده از لایه واسط نیکل خالص، ترکیبات بین‌فلزی Ni3Ti، NiTi و NiTi2 در مرز مشترک نیکل-تیتانیوم تشکیل می شوند. نیکل در قالب یک لایه از نفوذ تیتانیوم در آهن جلوگیری نموده و مانع تشکیل ترکیبات FeTi می‌شود. بیشترین میزان سختی 562 ویکرز به دست آمد که دقیقا بر روی ترکیبات بین فلزی قرار گرفته است. میانگین استحکام برشی در صورت استفاده از لایه واسط به میزان 289 مگاپاسکال به دست آمد. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2525_d09ba33ab87692eb8f4bd6a7ba2633fb.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 12 3 2022 07 23 Experimental Study and Modelling of the Blocked Force of Terfenol-D Actuator مطالعه آزمایشگاهی و مدل‌سازی نیروی مسدود عملگر ترفنل-دی 57 67 2531 10.22044/jsfm.2022.11331.3491 FA سهیل طالبیان استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران Journal Article 1970 01 01 Terfenol-D is widely used in magnetostrictive actuators due to capability of applying mechanical forces in large values of magnitude and frequency. Dependency of structural coefficients of Terfenol-D on magnetic field intensity and losses of magnetic energy make it complicated to predict the value of actuator’s output force. In this paper, an experimental-theoretical model is presented to predict blocked force of the actuator at different operational conditions. Initially, a linear model for DC magnetic filed and an improved model introducing an energy efficiency coefficient for AC magnetic filed are proposed. The energy efficiency coefficient is obtained based on experimental power relations for hysteresis, eddy currents and excess power losses. An experimental setup is used to obtain stress-strain behavior of the actuator to extract the structural coefficients of the proposed model and an experimental relation is governed to predict the coefficients at different values of magnetic field. The proposed model contains power relations of amplitude and frequency of electrical current passing through the actuator which makes it possible to calculate blocked force at frequency range of 0-400 Hz. Obtained results of the model are validated by comparing to experimental results and the small values of errors show the model’s precision. ترفنل-دی به دلیل توانایی اعمال نیروهای بزرگ در دامنه فرکانسی وسیع، کاربرد بسیاری در عملگر‌های دگررسان مغناطیسی دارد. وابستگی ضرایب ساختاری ماده به میدان مغناطیسی و افت انرژی مغناطیسی، پیش‌بینی نیروی خروجی عملگر را پیچیده می‌سازد. در این مقاله، یک مدل تجربی-تئوری جهت پیش‌بینی نیروی مسدود عملگر ترفنل-دی در شرایط مختلف کاری پیشنهاد شده‌است. در ابتدا یک مدل خطی در میدان مغناطیسی مستقیم و سپس یک مدل بهبودیافته با معرفی ضریب بازده انرژی در میدان مغناطیسی متناوب ارائه شده‌است. ضریب مذکور با استفاده از روابط تجربی مربوط به توان‌های اتلافی پسماند، جریان‌های گردابه ای و اضافی به دست آمده‌است. به منظور‌استخراج ضرایب عملکردی در مدل پیشنهادی، رفتار تنش-کرنش ترفنل-دی با استفاده از یک مجموعه آزمایشگاهی مورد مطالعه قرار گرفته و یک رابطه تجربی جهت پیش‌بینی این ضرایب در مقادیر مختلف میدان مغناطیسی به دست آورده شده‌است. مدل پیشنهادی شامل روابط توانی از دو کمیت شدت و فرکانس جریان الکتریکی عملگر‌است که محاسبه نیروی مسدود آن را در بازه فرکانسی 0-400 هرتز مقدور می‌سازد. نتایج مدل‌سازی با نتایج تجربی مورد مقایسه قرار گرفته و خطا‌های کم مشاهده شده، صحت مدل را نشان می‌دهد. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2531_cb804f905fd3096c39ecd6092a3263ad.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 12 3 2022 07 23 Statistical analysis and multi-objective optimization of tungsten carbide alloy wirecut process using Taguchi method and genetic algorithm تجزیه و تحلیل آماری و بهینه سازی چند هدفه فرآیند وایرکات آلیاژ کاربید تنگستن با استفاده از روش های تاگوچی و الگوریتم ژنتیک 69 87 2532 10.22044/jsfm.2022.11502.3518 FA حسین نوری استادیار، واحد سنندج، دانشگاه آزاد اسلامی، سنندج، ایران Journal Article 1400 10 21 Wire electrical discharge machining (WEDM) is one of the methods of producing tungsten carbide parts, which due to its poor machinability; optimal cutting with traditional methods is not possible. Material removal rate and surface roughness are the most important output indicators of the wire cut process. In this research, the Wire cut electrical discharge cutting process on tungsten carbide alloy has modeled and optimized. Mathematical modeling has used to establish an accurate relationship between input parameters and process outputs. In this regard, first, the necessary data collected by conducting an experiment, designed by the Design of experiments (DOE) by Taguchi method. Then the types of regression functions including linear and second order fitted for this data. In the next step, the validity of these models has been assessed using statistical hypothesis tests and analysis of variance. With the help of the proposed model, the parameters that have the greatest impact on the two outputs of material removal rate and surface roughness can be determined. After determining the appropriate models, the process optimization is performed using the genetic algorithm based on non-dominated sorting (NSGA-II) and the optimal combination of input parameters table is presented. Finally, a validation experiment performed with one of the compositions of the optimal table and the results of this experiment compared with the results obtained through optimization. Obtained results show good confirmation. از جمله اهداف مهم در فرآیندهای برش میتوان به کاهش هزینه ها، افزایش سرعت تولید و ایجاد صافی سطح مطلوب اشاره نمود. فرآیند برش توسط سیم با استفاده از تخلیه الکتریکی (وایرکات) (WEDM) یکی از روشهای تولید قطعات کاربید تنگستن میباشد که برش آن با روشهای سنتی به دلیل قابلیت برش ضعیف آن دشوار است. نرخ براده برداری و زبری سطح از مهمترین مشخصه های خروجی فرآیند وایرکات میباشند. دراین تحقیق، فرآیند برش وایرکات بر روی آلیاژ کاربید تنگستن مدلسازی و بهینه سازی شده است. بمنظور ایجاد ارتباط دقیق تر بین پارامترهای ورودی با خروجیهای فرآیند، از مدلسازی ریاضی استفاده شده است. در این راستا، ابتدا داده های لازم با انجام آزمایش تجربی، طرح ریزی شده با تکنیک طراحی آزمایشات (DOE) به روش تاگوچی، جمع آوری گردیده است. سپس انواع توابع رگرسیونی شامل خطی و مرتبه دوم برای این داده ها برازش داده شده است. در مرحله بعد، اعتبار این مدلها به کمک آزمونهای فرض آماری و تحلیل واریانس مورد سنجش قرار گرفته است. به کمک مدل پیشنهادی میتوان پارامترهایی را که بیشترین اثرگذاری را بر دو خروجی نرخ براده برداری و زبری سطح دارند، مشخص نمود. بعد از تعیین مدلهای مناسب، با استفاده از الگوریتم ژنتیک مNSGA-II بهینه سازی فرآیند انجام شده و جدول بهینه ها برای ترکیب پارامترهای ورودی ارائه شده است. در نهایت یک آزمایش تأیید با یکی از ترکیبات جدول بهینه های بدست آمده، انجام شده و نتایج حاصل از این آزمایش با نتایج به دست آمده از طریق بهینه سازی مقایسه گردید. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2532_d51026fef5eb882c88760f3e6d323d38.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 12 3 2022 07 23 Modelling and Optimization of Geometrical Parameters in Design of the Wavy-Fin-Plate Compact Heat Exchanger by Taguchi method مدلسازی و بهینه سازی مشخصات هندسی در طراحی مبدل های حرارتی صفحه ای موجدار با استفاده از روش تاگوچی 89 101 2533 10.22044/jsfm.2022.8850.3003 FA الهام حسینی راد دانش آموخته دکتری تخصصی، دانشکده مهندسی شیمی، نفت، گاز و پتروشیمی، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران وحید بیداریان دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه مهندسی شیمی، واحد شاهرود، دانشگاه آزاد اسلامی، شاهرود، ایران فرامرز هرمزی استاد، دانشکده مهندسی شیمی، نفت، گاز و پتروشیمی، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران مرتضی علی آبادی خوشوقت دانشیار، گروه مهندسی شیمی، واحد شاهرود، دانشگاه آزاد اسلامی، شاهرود، ایران Journal Article 1970 01 01 The wavy channels increases the performance of thermal apparatuses and decreases the their size. The design parameters of wavy-plate heat exchangers are the pitch, height, thickness, length of channel and wave-length and wave-amplitude. In the present syudy, to optimum the performance of wavy-plate heat exchangers, a Taguchi method is utilized for 25 models in five levels. Thermal-hydraulic performance of the models is investigated using an appropriate 3D-CFD simulation. Then, the variance analysis is applied to detect the optimum values and more effective parameters on heat transfer rate and pressure drop. The results indicated that the most effective geometrical parameters on f factor and the criterion of evaluating performance j/f is wavy amplitude. The wavy-amplitude on j factor has the most influence in the laminar regime, but its importance is gradually reduced at higher Reynolds numbers and the importance of pitch is increased. The wavelength is the second effective characteristic for j, f, and j/f factors in all Reynolds numbers. کانال‌های موجدار منجر به افزایش عملکرد تجهیزات حرارتی و کاهش ابعاد آنها می‌شوند. مشخصات هندسی در طراحی مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای موجدار عبارت است از: گام، ارتفاع، ضخامت، طول پره، طول موج و دامنه‌ موج. در مطالعه حاضر، به منظور بهینه‌سازی عملکرد این نوع از مبدل‌های حرارتی، طراحی آزمایشی با استفاده از روش تاگوچی ارائه شد. این طراحی شامل 25 مدل هندسی متفاوت برای کانال‌های موجدار است. برای هریک از این مشخصات پنج مقدار متفاوت در نظر گرفته شد. در هر یک از این مدل‌ها، رفتار حرارتی و هیدرولیکی هوا به عنوان سیال خنک کننده توسط دینامیک سیالات محاسباتی در سه بعد شبیه‌سازی شد. با استفاده از روش آنالیز واریانس، مقدار بهینه هر یک از مشخصات هندسی و همچنین تاثیر آنها بر میزان انتقال حرارت و افت فشار هوا مشخص شد. نتایج نشان دادند که دامنه‌ی موج مؤثرترین مشخصه‌ی هندسی بر ضریب f و نیز بر معیار ارزیابی عملکرد j/f است. دامنه‌ی موج برای ضریب j در ناحیه آرام بیشترین تأثیر را داشت ولی در اعداد رینولدز بالاتر به تدریج از اهمیت آن کاسته شده و بر اهمیت گام پره‌ افزوده می‌شود. دومین مشخصه‌ی مؤثر در تمام اعداد رینولدز برای ضرائب j، f و j/f طول موج است. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2533_4443d44bda8451ef05d8b2b3729d53c8.pdf

دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 12 3 2022 07 23 Effect of Using Nano Lubricant Containing TiO2 Particles on the Performance of Noncircular Two Lobe Journal Bearings تأثیر بکارگیری نانوروانکار حاوی ذرات TiO_2 بر عملکرد یاتاقان‌های ژورنال غیرمُدور دولُب 103 116 2534 10.22044/jsfm.2022.11484.3513 FA ابوالفضل رسولی زاده شورکی دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد مهدی زارع مهرجردی دانشیار، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه اردکان اصغر دشتی رحمت آبادی دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد رضا رشیدی میبدی دانشیار، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه میبد Journal Article 1400 09 22 Development of nanotechnology and related sciences in the field of lubrication has led to applying nano particles in combination of the common lubricants as one of the most new solutions proposed by the tribology researchers to improve the performance of this type of support systems. In this study, the effect of TiO2 nano particles concentration combined with the base SAE30 oil on the steady state and dynamic stability performance of hydrodynamic two lobe journal bearings is investigated. For this purpose, after modifying the governing Reynolds equation of hydrodynamic lubrication using nano fluid theory and assuming the harmonic limit cycle oscillation of the rotor center around the static equilibrium point based on the linear dynamic model, the stability performance of two lobe bearings are analyzed. Finally, the static and dynamic stability characteristics for different concentration of the nano particle according to the bearing non circularity are obtained using the finite element method (FEM). The results show that the static and stability performance parameters of the non circular two lobe bearings, including the load carrying capacity, coefficient of friction, critical mass of the rotor and the whirl frequency ratio improve by increasing the concentration of TiO2 nano particles added to the base oil, especially for solid volume fraction less than %0.02 and the magnitude of performance variations is also amplified by reducing the amount of bearings non circularity. ظهور فناوری نانو و گسترش این شاخه از علم به حوزه روانکاری سبب شده‌است تا افزودن نانومواد به روانکارهای پایه از جمله به‌روزترین راه‌کارهایی باشد که پژوهشگران حوزه تریبولوژی جهت بهبود عملکرد تکیه‌گاه‌های یاتاقانی پیشنهاد داده‌اند. در پژوهش حاضر اثر غلظت نانوذرات TiO2 ترکیبی با روغن پایه SAE30 بر مشخصه‌های عملکرد استاتیکی و پایداری دینامیکی یاتاقان‌های ژورنال هیدرودینامیکی دولُب مورد بررسی قرار گرفته‌است. بدین منظور، پس از بازنویسی معادله رینولدز حاکم بر روانکاری یاتاقان با نانوسیال، مسیر جابجایی روتور با فرض حرکت اغتشاشی هارمونیک در قالب مدل دینامیکی خطی جهت تعیین وضعیت پایداری یاتاقان بکار گرفته شده‌است. در نهایت مشخصه‌های عملکرد استاتیکی و پایداری دینامیکی یاتاقان به‌ازای مقادیر مختلف غلظت نانوذرات در روانکار پایه بر حسب میزان غیرمُدوری یاتاقان به‌کمک روش اجزاء محدود استخراج گردیده‌اند. نتایج، گویای بهبود مشخصه‌های عملکرد استاتیکی و دینامیکی یاتاقان‌های دولُب، شامل افزایش قابلیت حمل بار، کاهش نیروی اصطکاک، افزایش جرم بحرانی و کاهش نسبت فرکانس چرخش گردابی روتور با افزایش غلظت نانوذرات TiO2 در روانکار پایه بویژه برای مقادیر درصد حجمی کمتر از 02/0 بوده و با کاهش غیرمُدوری یاتاقان دامنه این تغییرات تقویت می‌گردند. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2534_dc385b31eab6d05daad64206e2c50953.pdf