دانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-94755120150615Dynamic Response of Curved Sandwich Beam with a Soft Flexible Core Subjected to Radial Low Velocity Impactاستفاده از یک روش دقیق فرم بسته برای بررسی ارتعاشات آزاد ورقهای ضخیم ایزوتروپیک چندلایه11141710.22044/jsfm.2015.417FAحمزه صالحی پوردانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهانروح اله حسینیدانشجوی دکتری ، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهرانJournal Article20131102In this paper, an exact closed-form solution is presented for out-of-plane free vibration of thick homogeneous and isotropic multilayered rectangular plates with simply supported boundary conditions based on the linear three-dimensional elasticity theory. The solution procedure is on the basis of using of some proposed displacement fields. Proposed displacement fields satisfied simply supported boundary conditions on the edges of the plate. On the continuation of the solution, by replacing the proposed displacement fields into the three-dimensional elasticity equations of motion and simplifying the results some independent ordinary differential equations are obtained. The natural frequencies are extracted by satisfying the boundary conditions on the surfaces of the plate and surfaces between the layers. In order to establish the accuracy and stability of the proposed solution, several numerical results for one layered and two layered square and rectangular plates are presented and compared with corresponding results in the literatures and obtained results of 3-D finite element method. در این مقاله یک حل دقیق فرم بسته برای ارتعاشات آزاد خارج صفحه­ای ورق­های ضخیم مستطیلی همگن و ایزوتروپیک چندلایه با شرایط مرزی مفصل ساده بر مبنای تئوری الاستیسیته سه­بعدی خطی ارائه شده است. از تعدادی میدان جابه­جایی برای حل معادلات استفاده شده است. میدان­های جابه­جایی درنظر گرفته شده طوری می­باشند که شرایط مرزی مفصل ساده را بر روی پایه­های ورق برقرار می­کنند. در ادامه حل، با جایگذاری میدان­های جابه­جایی فرض شده در معادلات الاستیسیته سه­بعدی حرکت و ساده­سازی نتایج تعدادی معادله دیفرانسیل معمولی به دست می­آید. با حل تحلیلی معادلات دیفرانسیل به­دست آمده و برقراری شرایط مرزی بر روی صفحات بالا و پایین ورق و صفحات بین لایه­ها فرکانسهای طبیعی مربوط به مدهای خارج صفحه­ای به­دست می­آیند. برای بررسی صحت، دقت و توانایی روش حاضر تعدادی نتیجه عددی برای ورقهای مربعی و مستطیلی تک­لایه و دولایه ارائه شده است که با نتایج موجود در مقالات و نتایج به­دست آمده از حل سه­بعدی اجزاء محدود مقایسه شده­اند.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_417_3d46d98450c62f4b0e1d32a386e81fd9.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-94755120150615Dynamic Response of Curved Sandwich Beam with a Soft Flexible Core Subjected to Radial Low Velocity Impactپاسخ دینامیکی تیر ساندویچی خمیده دارای هسته انعطافپذیر تحت ضربه شعاعی با سرعت پایین132941810.22044/jsfm.2015.418FAفرامرز آشنای قاسمیدانشیار مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجائی، تهران0000-0002-4693-4373کرامت ملکزاده فرددانشیار مهندسی مکانیک، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهرانمحمد علی خلیلیکارشناس ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجائی، تهرانJournal Article20131119In this paper, the dynamic response of a curved sandwich beam with soft flexible core, subjected to a radially low velocity foreign impact on the middleof top face sheet is studied. The dynamic responses which are composed of circumferential and radial displacement of the core, top and bottom face sheets, as well as the radial and shear stresses in the core layer are identified. The higher order shear deformation theory was used in the structural formulation. The two degrees of freedom mass-spring model with linearized stiffness was used for modeling of impact phenomena. In order to derive the governing equations of beam structure, the Hamilton principle was used. The results were validated and compared with the results obtained from finite element ABAQUS software and the latest available literature. The effects of some structural properties like the module of elasticity and the thickness of core layer on the displacement, shear stresses and strains were studied. Also, the effects of radius and initial velocity of the impactor on contact force history were investigated.it was seen that by multiplying by 2 of the elasticity modulus of core to upper layer ratio, the core deflection only reduces about 10 percent. One also sees that by increasing the core to beam thickness ratio, the core deflection reduces about 6 times.در مقاله حاضر پاسخ دینامیکی یک تیر خمیده با هسته انعطاف پذیر تحت یک ضربه عرضی شعاعی با سرعت پایین در وسط رویه بالا، مطالعه شده است. این پاسخ شامل جابجایی شعاعی و محیطی رویهها و هسته و تنشهای برشی و شعاعی در هسته است. ابتدا از تئوری برشی مرتبه بالا برای میدان جابجایی استفاده شد. نیروی ضربه نیز با مدل جرم و فنر دو درجه آزادی برای محدوده بارگذاری الاستیک معادل سازی گردید و از اصل همیلتون برای استخراج معادلات حاکم بر حرکت تیر استفاده شد. نتایج بدست آمده با نتایج حاصل از نرم افزار المان محدود آباکوس و آخرین تحقیقات انجام شده مقایسه شدند. آنگاه نحوه تاثیر خصوصیات اجزای سازهی ساندویچی نظیر مدول الاستیسیته هسته و ضخامت هسته بر جابجایی شعاعی و تنش برشی تیر و نیز تاثیر سرعت ضربه زننده و ضخامت هسته بر مقدار نیروی ضربه مورد برسی قرار گرفت. مشخص گردید که با دو برابر شدن نسبت مدول الاستیسیته هسته به رویه بالایی (از 05/0 تا 1/0)، جابجایی هسته تنها 1/0 درصد کاهش مییابد. در حالی که با افزایش نسبت ضخامت هسته به تیر (از 1/0 تا 9/0)،جابجایی هسته تا 6 برابر کاهش خواهد یافت.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_418_376774dcf0e5c434d875999caae2b966.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-94755120150615Predicting macromechanical behavior of dual phase steels based on actual micromechanical modelingپیشبینی رفتار ماکرومکانیکی فولادهای دوفازی با استفاده از مدلسازی میکرومکانیکی ریزساختار واقعی313842310.22044/jsfm.2015.423FAعلی چلویی دارابیکارشناسی ارشد ، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهرانحمیدرضا چمنیدانشگاه علم و صنعت ایرانمجیدرضا آیت الهیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایرانJournal Article20140707In this paper the macromechanical behavior of dual phase steel based on actual microstructure has been predicted. In order to prepare dual phase steelsc (DP) of different percent phase combinations, a low carbon steel (C-Mn) was subjected to intercritical annealing treatment (ICT) and quenched in water. Then, the actual microstructures of dual phase steels were obtained by metallographic analysis and optical microscopy. A 2D representative volume element (RVE) was generated by finite element code Ansys on the basis of actual microstructure which was obtained by image processing code in Matlab software. The individual single-phase flow curves were obtained based on the dislocation theory and the local chemical composition of constituent. The results of 2D micromechanical RVE models under periodic boundary conditions and tension loading were compared with the experimental results. It is shown that the 2D micromechanical model can predict both strength and ductility for low volume fraction of martensite in dual phase steels. The 2D micromechanical modeling may then be used to portray the local strain evolution of the individual phases in the DP microstructures.در این مقاله رفتار ماکرومکانیکی فولادهای دوفازی با استفاده از مدلسازی میکرومکانیکی پیشبینی شده است. به منظور ساخت فولاد دوفازی با درصدهای مختلف فاز مارتنزیت، فولاد C-Mn تحت عملیات حرارتی مختلف قرار گرفته و سپس در آب کوئنچ شده است. پس از آن با استفاده از متالوگرافی و تصویربرداری میکروسکوپ نوری، ریز ساختارهای واقعی فولادهای دوفازی بدست آمده است. با استفاده از کد پردازش تصویر نوشته شده در نرمافزار Matlab ریز ساختارهای واقعی پردازش شده و سپس با استفاده از کد اجزا محدود نوشته شده در نرمافزار Ansys، سلول واحد دو بعدی مدل شده است. در ادامه، با استفاده از تئوری نابجایی و ترکیب شیمیایی موضعی فازهای فریت و مارتنزیت، منحنی تنش-کرنش واقعی این فازها استخراج شده است. نتایج مدلسازی میکرومکانیکی دو بعدی سلول واحد با شرایط مرزی پریودیک تحت بارگذاری کشش تک محوره انجام شده با نتایج آزمایش تجربی مقایسه شده است. در این بررسی نشان داده میشود که مدل میکرومکانیکی دوبعدی در درصد فاز مارتنزیتهای پایین قابلیت پیشبینی استحکام و رفتار نرمشوندگی فولادهای دوفازی را دارد. علاوه بر آن از مدل میکرومکانیکی دوبعدی به منظور ارزیابی پیشرفت موضعی شدن کرنش نیز میتوان استفاده نمود. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_423_547fd43dfe21683f4b1336b310193321.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-94755120150615Solving the inverse problem of identification of FE model parameters of a non-uniform beam using genetic algorithmsحل مسأله معکوس شناسایی پارامترهای مدل اجزاء محدود تیر غیریکنواخت به کمک الگوریتم بهینهسازی ژنتیک394842810.22044/jsfm.2015.428FAسید احسان حاجی آقا محمد زربافکارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهرانتقی شجاعیدانشجوی دکتری مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهرانرضا معدولیتدانشیار مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهرانJournal Article20141221In an inverse problem, it is desired to construct the model of a system, using the observable characteristics of the system under consideration, so that it can predict the behavior of the system as accurately as possible. In this study, a non-uniform beam is assumed as the structure whose FE model is desired to be updated. The first three natural frequencies and mode shapes of the non-uniform beam are derived analytically and are assumed as the pseudo experimentally-obtained dynamic characteristics of the structure. Then, the mentioned dynamic characteristics are used to solve the inverse problem of identification of finite element model parameters of the non-uniform beam using genetic algorithms. Investigating the effect of the number of cross-sections of the finite element model of a non-uniform beam on the accuracy of the results, it is observed that the more cross-sections the finite element model has, the more capable it is in predicting the dynamic behavior of a non-uniform beam.در یک مسأله معکوس، هدف آن است تا به کمک اطلاعات مشاهدهشده از یک سیستم، به مدل مناسبی از آن دست پیدا کرد، به نحوی که مدل مذکور، علاوه بر توانایی بازتولید اطلاعات اندازهگیریشدهی در دسترس از سیستم، توانایی پیشگویی رفتار سیستم در شرایط کاری را نیز، با دقت قابل قبولی داشته باشد. در این تحقیق، یک تیر غیریکنواخت با خواص جرمی و سفتی متغیر در طول به عنوان سازه موردبررسی فرض شده است. معادله حاکم بر تیر بصورت تحلیلی حل شده و فرکانسهای طبیعی وشکلمودهای مربوط به سه مود اول خمشی تیر استخراج خواهند شد. در ادامه، از مفهوم مسأله معکوس استفاده شده و به کمک الگوریتم بهینهسازی ژنتیک، به شناسایی پارامترهای سفتی و جرمی مدل اجزاء محدود تیر مذکور پرداخته شدهاست. در بررسی اثر تعداد سطوح مقطع مدل اجزاء محدود تیر غیریکنواخت بر دقت نتایج، مشاهده شد که مدل اجزاء محدود با تعداد سطوح مقطع بیشتر، توانایی بیشتری در بازتولید رفتار دینامیکی یک تیر غیریکنواخت را دارد. از آنجا که ماهوارهبرها از جمله پرکاربردترین سازههای مورد استفاده در صنعت هوافضا بوده و یکی از روشهای مرسوم در مدلسازی سازهی ماهوارهبرها، استفاده از مدل تیر غیریکنواخت میباشد، با استفاده از روند استفاده شده در این مقاله، میتوان مدل اجزاء محدود مربوط به یک سازه واقعی ماهوارهبر را بهروزرسانی کرد.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_428_afde28a97c76a8f207445287a65c4461.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-94755120150615Experimental and Numerical Study of Projectile Impact to Sheet Metal, using Hooputra's Ductile Damage Criterionمطالعه تجربی و عددی برخورد مرمی به صفحه فلزی با استفاده از معیار آسیب نرم هوپیوترا495942510.22044/jsfm.2015.425FAفرهاد حاجی ابوطالبیاستادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایرانJournal Article20140514Steel and aluminum sheet metals, and also composites have vast application in the military and aerospace industries, keeping the safety of those against balls and projectiles, and prediction of damaged zone affected by ball or projectile impact is one of the challenges of engineers and researchers. In this research, first, using the finite element method, damage mechanics, and Hooputra's ductile damage criterion existed in the ABAQUS software, effect of direct impact of projectile to an aluminum plate applied in the military industries is simulated and the results are numerically achieved. Then, the effect of oblique angle of projectile impact to the plate, on the area and depth of the damaged zone is investigated. In order to validate the results, the projectile shooting test into the aluminum plate under the corresponding angles is practically carried out and the obtained results are compared with the simulation results. Comparison of the numerical and empirical results reveals that the simulations are in good accuracy. Hence, it is concluded that the Hooputra's ductile damage criterion can well predict the failure and fracture zone in the high strain rate deformations.صفحات فلزی فولادی و آلومینیومی و همچنین کامپوزیتها کاربرد بسیار زیادی در صنایع نظامی و هوافضا داشته، حفظ ایمنی آنها در برابر گلولهها و مرمیها و پیش بینی ناحیه آسیب دیده در اثر برخورد گلوله یا مرمی یکی از چالشهای مهندسین و محققین است. در این پژوهش ابتدا، با استفاده از روش اجزاء محدود، مکانیک آسیب و معیار آسیب نرم هوپیوترا موجود در نرمافزار آباکوس، اثر برخورد مستقیم مرمی به یک صفحه آلومینیومی مورد استفاده در صنایع نظامی شبیهسازی شده و نتایج به صورت عددی حاصل میگردد. سپس، تاثیر زاویه برخورد مرمی به صفحه بر روی مساحت و عمق ناحیه آسیب دیده مورد بررسی قرار میگیرد. به منظور اعتبارسنجی نتایج، آزمایش شلیک مرمی به صفحه آلومینیومی تحت زوایای مربوطه به صورت عملی انجام شده و نتایج حاصله با نتایج شبیهسازی مقایسه میگردد. مقایسه نتایج عددی و تجربی آشکار میکند که شبیهسازیها از دقت مناسبی برخوردار میباشند. بنابراین، نتیجهگیری میشود که معیار آسیب نرم هوپیوترا به خوبی قادر است ناحیه تخریب شده و شکست را در حالتهای تغییرشکل با نرخ کرنش بالا پیشبینی نماید.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_425_c91788862f43a52bbe8ad8960ff72daa.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-94755120150615Adaptive Fuzzy Control of an Electrical Single-Wheel Robotکنترل فازی تطبیقی ربات تک چرخ الکتریکی617541110.22044/jsfm.2015.411FAمحمد مهدی فاتحاستاد کنترل، دانشگاه شاهرود، دانشکده برق و رباتیکجواد کیقبادیکارشناس ارشد کنترل، دانشگاه شاهرود، دانشکده برق و رباتیکJournal Article20140424In this paper, a novel adaptive fuzzy control design for a four degrees of freedom single-wheel robot including its electric motors is presented. Another novelty of this paper is to derive a novel model for this robot for using voltage control strategy in the control design. The dynamics of motion is described as a nonlinear multivariable system with couplings between inputs and outputs. Similar to an inverse pendulum, the single-wheeled robot is in the instable equilibrium point. In addition, number of actuators of robot are less than the degrees of freedom of robot. The control design becomes so important due to this complexity. Based on the derived model in this research, a novel feedback linearization controller by using torque control strategy is designed. Then, a novel indirect adaptive fuzzy controller in voltage control strategy is designed. The stability is guaranteed in the presence of uncertainties. The stability of equilibrium point is analyzed by direct method of Lyapunov. Simulation results show the effectiveness of controllers to keep the balance and stability of the single-wheel robot.در این مقاله برای نخستین بار طرح کنترل فازی تطبیقی ربات تک چرخ چهار درجه آزادی با وجود محرکه های الکتریکی ارائه می گردد. نوآوری دیگر مقاله ارایه مدل جدیدی از ربات تک چرخ چهار درجه آزادی برای اجرای راهبرد کنترل ولتاژ و راهبرد کنترل گشتاور است. دینامیک حرکت بصورت سیستم غیرخطی و چند متغیره با اثر متقابل بین ورودی ها و خروجی ها توصیف می گردد. ربات تک چرخ مانند آونگ وارون در وضعیت ناپایدار قرار دارد. علاوه بر آن، تعداد محرکه های ربات کمتر از تعداد درجات آزادی آن است. پیچیدگی دینامیک ربات، اهمیت طراحی کنترل کننده را دو چندان می سازد. در این تحقیق، کنترل کننده خطیسازی پسخورد مبتنی بر مدل با راهبرد کنترل گشتاور طراحی میگردد. سپس، کنترل کننده فازی تطبیقی غیرمستقیم با راهبرد کنترل ولتاژ نیز طراحی میشود که پایداری سیستم کنترل را در حضور عدم قطعیت تضمین مینماید. پایداری نقطه تعادل با روش مستقیم لیاپانوف بررسی می شود. نتایج شبیه سازی موفقیت کنترل کننده را در حفظ تعادل و پایداری ربات تک چرخ نشان می دهد.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_411_305d8937f8b2475a72cbe04677e31d8e.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-94755120150615Numerical simulation of buckling and postbuckling of single wall carbon nanotubesبررسی کمانش و پس کمانش نانولولههای کربنی تک جداره با استفاده از شبیه سازی عددی778642610.22044/jsfm.2015.426FAسیما بشارت فردوسیدانشجو کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی، مشهدبهروز حسنیاستاد، مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی، مشهد0000-0003-1570-4767آرمین دانشورکارشناس ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی، مشهدJournal Article20141229Study of the critical buckling load as well as post-buckling behavior of single-walled nanotubes (SWNT) under various thermal conditions is the subject of this article. For finding critical buckling loads the clamped-free and simply supported conditions are considered and for post-buckling analysis the boundary conditions are assumed to be clamped. A space-frame model is here employed for the zigzag and armchair nanotubes with different chiralities and aspect ratios. In this approach, the linkage between carbon atoms is modeled as three dimensional elastic beam. By establishing a linkage between structural mechanics and molecular mechanics, the sectional property parameters of these beam members are obtained. The obtained results indicate that, as it is expected, by increasing the aspect ratio of the nanotubes as well as chirality, the critical buckling load decreases. Also, it is noticed that the post-buckling behavior of both armchair and zigzag nanotubes are quite similar. In addition, the effect of temperature on the critical buckling load is investigated. Due to the influence of temperature over the linkage length and force field constants it is shown that when the temperature increases a decline in the critical buckling loads is observed.در این مقاله، به بررسی بار نهایی کمانش و رفتار پس­کمانش نانولولههای کربنی تکجدارهتحت بار فشاری محوری در شرایط دمایی مختلف پرداخته شده است. بار نهایی کمانش در شرایط مرزی یک­سر آزاد- یک­سر گیردار و دو سر مفصل، و رفتار پس­کمانش در شرایط مرزی دو سر گیردار مورد مطالعه قرار گرفته است. در اینجا با بکارگیری مدل قاب فضایی، بار نهایی کمانش و مسیر پس­کمانش برای نانولوله­های آرمچیر و زیگ­زاگ برای کایرالیتی­ها و نسبت­های طول به قطرمختلف محاسبه شده است. در این رهیافت پیوندهای بین اتمهای کربن به مثابه عضو حامل نیرو توسط تیر الاستیک سه بعدی مدل میشود که خواص آن با ایجاد پیوند بین ساختار مولکولی و مکانیک محیط پیوسته بدست می­آید. نتایج بدست آمده نشان می­دهد که با افزایش نسبت طول به قطر و کاهش کایرالیتی، بار نهایی کمانش کاهش می­یابد. همچنین مشاهده شده است که مسیر پس­کمانش برای هر دو نانولوله­ آرمچیر و زیگ­زاگ تقریباً یکسان است. در ادامه اثر دما روی بار نهایی کمانش مورد بررسی قرار گرفته است. ثوابت نیرویی و همچنین طول پیوند اتم­های کربن در اثر تغییر دمای محیط، تغییر می­کنند. همانطور که انتظار می­رود، افزایش دما موجب کاهش بار نهایی کمانش می­شود و مسیر پس­کمانش نیز این روند کاهشی را طی می­کند.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_426_6febf36aa0bbe4d6f0d94888c12fd7fa.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-94755120150321Nonlinear numerical elasticity analysis of eccentric low-velocity impact of rectangular sandwich plate with composite face sheets subjected to biaxial preloadsتحلیل عددی الاستیسیته غیرخطی ضربه کمسرعت خارج از مرکز ورق ساندویچی مستطیلی با رویههای کامپوزیتی تحت پیشبار دوبعدی879943210.22044/jsfm.2015.432FAرحمت الله قاجاراستاد مهندسی مکانیک، آزمایشگاه خواص مکانیکی مواد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهرانمحمد شرعیاتدانشیار مهندسی مکانیک، قطب علمی سازهها و سامانههای هوشمند، دانشکده`مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهرانسید حسین حسینیکارشناس ارشد مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهرانJournal Article20130814Most of the studies done in low velocity impact of plates only involve plate’s response to centric impact and usually have been done in no-preload condition. In this study, nonlinear numerical elasticity analysis of eccentric low-velocity impact of rectangular sandwich plate with composite face sheets subjected to biaxial preloads, and the effect of indenter energy, the stiffness of core, the thickness of core, geometry of indenter and the existence of epoxy layers in the connection between core and face sheets on impact response are investigated. In this regard, impact 3D simulation in ABAQUS rather than approximate plate theories is utilized for extracting impact responses based on the three-dimensional theory of elasticity. Numerical results are compared with experimental data presented in other references and the numerical model is verified. The analysis results showed that the contact force increased due to the reduction of overall plate movement in the cases of eccentric impact and biaxial tension preloads, which result in augmentation of damage.اکثر پژوهشهای انجام شده در ارتباط با ضربه کمسرعت ورق، پاسخ ورق به ضربه مرکزی را در بر میگیرند و عموماً برای حالتهای بدون پیشبار انجام شدهاند. در این مقاله به تحلیل عددی الاستیسیته غیرخطی ضربه کمسرعت خارج از مرکز ورق ساندویچی با رویههای کامپوزیتی تحت پیشبار دوبعدی پرداخته میشود و تاثیر انرژی ضربهزننده، سفتی هسته، ضخامت هسته، شکل هندسی ضربهزننده و وجود لایههای چسب در محل اتصال هسته به رویهها در پاسخ ضربه مورد بررسی قرار میگیرد. برای این منظور، بجای استفاده از تئوریهای تقریبی ورق، از شبیهسازی سهبعدی ضربه در نرم افزار آباکوس برای استخراج پاسخهای ضربه بر پایه تئوری الاستیسیته استفاده میشود. نتایج عددی با نتایج تجربی ارائه شده در مراجع دیگر مقایسه و صحت مدل عددی مورد تایید قرار میگیرد. نتایج نشان میدهند که در حالت ضربه خارج از مرکز و در حالت پیشبار دوبعدی کششی به دلیل کاهش آزادی حرکت کلی ورق، نیروی تماسی افزایش مییابد که نتیجه آن افزایش آسیب پدید آمده میباشد. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_432_c48d27de9a3f95d482ddbda9055dbc13.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-94755120150321A Study of the effect of various parameters on the stress analysis of isotropic and anisotropic plates containing a central rectangular hole subjected to shear stressبررسی تاثیر پارامترهای مختلف در تحلیل تنش صفحات همسانگرد و غیرهمسانگرد حاوی گشودگی چهارضلعی مرکزی و تحت تنش برشی10111439510.22044/jsfm.2015.395FAمحمد جعفریاستادیار، دانشکده مکانیک، دانشگاه شاهرود، شاهرودعباس رحیمی پطرودیکارشناسی ارشد، دانشکده مکانیک، دانشگاه شاهرود، شاهرودJournal Article20140630Structural failure as a result of stress concentration at the geometric discontinuities is one of the concerns of desigrs. To avoid the fatigue failure of structures, several models have been proposed in recent years to predict the fatigue life. Stress concentration factor, especially in the presence of cracks with sharp edge, is a key parameter in displaying these models. perforated composite plates can be seen in many engineering structures. Due to the complexity and breadth of engineering structures, detailed investigation of these structures seems to be needed. In this paper, try to study the effect of various parameters on the stress analysis of composite plates containing a central rectangulare cutout that are subjected to shear stress by analytical method. These parameters are: cutout bluntness, cutout orientation, fiber angle, cutout elongation and material properties. In this paper, The effect of these parameters and the optimal values of the parameters which leads to less stress concentration will be introduced. The finite element method has been used to check the accuracy of analytical results. The analytical results are in good agreement with the numerical results. The results indicated, The cutout geometry and fibr angle in composite plates can be a significant influence on the stress distribution around cutoutیکی از نگرانیهای طراحان، شکست سازه­ها در نتیجه تمرکزتنش در ناپیوستگیهای هندسی است. برای جلوگیری از شکستهای ناشی از بارگذاری خستگی در سازه­ها، اخیراً مدلهای متعددی برای پیشگویی عمر خستگی ارائه شده است. ضریب تمرکزتنش، پارامتری کلیدی در نمایش این مدلها به ویژه در حضور ترکهای تیز لبه­ای می­باشد. صفحات کامپوزیتی حاوی گشودگی در بسیاری از سازه­های مهندسی دیده می­شود. با توجه به پیچیدگی و گستردگی سازه­های مهندسی، مطالعهی دقیق این سازهها لازم به نظر میرسد. لذا در این مقاله سعی شده است، پارامترهای موثر بر توزیع تنش اطراف گشودگی چهارضلعی در صفحات کامپوزیتی تحت تنش برشی از روش تحلیلی مورد بررسی قرار گیرد. پارامترهایی شامل: شعاع انحنای گوشه گشودگی، زاویهی چرخش گشودگی، زاویهی الیاف، کشیدگی گشودگی و جنس صفحه میباشد. در این تحقیق، ابتدا تاثیر پارامترها به تنهایی و سپس تاثیر همهی پارامترها در کنار یکدیگر و در نهایت مقادیر بهینه پارامترهای موردبحث که منجر به کمترین تمرکزتنش می­شود؛ بررسی و معرفی خواهد شد. از روش اجزای محدود برای بررسی درستی جواب­ها کمک گرفته شده است. نتایج عددی، تطابق خوبی با نتایج حاصل از حل تحلیلی حاضر دارد. نتایج نشان میدهند که پارامترهای هندسی گشودگی و زاویهی الیاف در صفحات کامپوزیتی، تاثیر بسزایی برروی توزیع تنش اطراف گشودگی دارد.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_395_90500348cd8d5160a9e5672049b2edbd.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-94755120150321Bending of functionally graded carbon nanotube reinforced composite plates using dynamic relaxation methodتحلیل خمش صفحات کامپوزیتی تقویت شده با توزیع تابعی نانولولههای کربنی به روش آزادسازی دینامیکی11513339210.22044/jsfm.2015.392FAمحمد اسماعیل گلمکانیاستادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد مشهد، مشهدوحید ضیغمیدانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد مشهد، مشهدJournal Article20140315Nonlinear bending of a functionally graded nanocomposite plate reinforced by aligned and straight single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) subjected to a uniform transverse load and thermal load is investigated. The material properties of the nanocomposite plate are assumed to be graded in the thickness direction, Four types of distributions of the reinforcement material are considered, that is, uniform and three kinds of functionally graded distributions of carbon nanotubes along the thickness direction of plates. The material properties of SWCNT are determined according to molecular dynamics (MDs), and then the effective material properties at a point are estimated according to the rule of mixture. The equilibrium equations are based on first-order shear deformation plate theory (FSDT) and von Kármán strains. These system of equations are solved by Dynamic Relaxation method to determine the load-deflection and load-bending moment curves. Some results for nanocomposite plates are compared with the ones reported by the ABAQUS finite element software. Furthermore, some comparison study is carried out to compare the current solution with the results reported in the literature for isotropic and Functionally Graded Materials (FGMs) plates. Numerical results indicate that volume fraction of carbon nanotube, distribution of CNTs, plate width-to-thickness ratio, plate aspect ratio and different boundary condition have pronounced effects on the nonlinear response of nanocomposite plates.در این مقاله، خمش غیرخطی صفحه کامپوزیتی تقویت شده با نانولوله­های کربنی تک جداره تحت بار یکنواخت مکانیکی و گرادیان حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است. چهار نوع توزیع برای نانولوله­های کربنی در راستای ضخامت صفحه در نظر گرفته شده است، که شامل یک توزیع یکنواخت و سه نوع توزیع تابعی می­باشد. خواص مواد نانولوله­های کربنی تک جداره از طریق شبیه سازی دینامیکی انجام شده در مراجع گرفته شده است و سپس خواص ماده کامپوزیتی حاصل در هر نقطه از طریق قانون اختلاط ساده به دست آمده است. معادلات حاکم بر اساس تئوری برشی مرتبه اول صفحات و کرنش­های غیرخطی فون­کارمن به دست آمده است. سپس دستگاه معادلات غیر خطی کوپل به کمک ترکیب روش های آزادسازی دینامیکی و اختلاف محدود برای به دست آوردن نتایج حل شده است. در ادامه به مقایسه پاسخ­های روش حل حاضر با برخی گزارش­های موجود در مقالات پرداخته شده است و مطابقت خوب بدست آمده حاکی از صحت و دقت روش عددی بکار رفته می­باشد. به منظور بررسی دقیق رفتار خمشی این صفحات، مطالعه پارامتری بر روی اثرات کسر حجمی نانولوله­ها، نوع چیدمان نانولوله­ها و نسبت ابعادی صفحه نانوکامپوزیتی در شرایط تکیه­گاهی متفاوت انجام شده است.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_392_df786876c643e18d0598324d37fd7f0f.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-94755120150321Design of tube Hydroforming system with the Die Ultrasonic Vibration.طراحی سیستم هیدروفرمینگ لوله همراه با ارتعاشات آلتراسونیک قالب13514841210.22044/jsfm.2015.412FAسید احسان افتخاری شهریدانشجوی دکتری مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجندسید یوسف احمدی بروغنیدانشیار مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند0000-0002-7468-616Xخلیل خلیلیدانشگاه بیرجندJournal Article20130904In tube hydroforming process, due to friction condition, uniform wall thickness, as well as sharp corners may not be achieved. Use of ultrasonic vibration can improve the contact conditions at the tube-die interface. The current work studies the effect of applying ultrasonic vibration on wall thickness and corner filling of hydroformed tubes. By comparing the FEM models of tubes in two cases of with vibration and without vibration, it is possible to investigate the effects of vibration on wall thickness and corner filling. In addition, the finite element analysis, as the modal and harmonic analysis, are used to design a set of ultrasonic tube hydroforming. Annealed copper tubes are used for the experimental tests. The simple mechanism introduced in this paper is used to form the tube, by which the final piece is produced with lower costs and without any need to hydroforming machine. The results indicate superimposing ultrasonic vibrations to the process will increase corner filling ratio of the tube significantly, and more uniform tube wall thickness will be achieved.تغییر شکل لوله استوانه­ای به لوله با مقاطع چندوجهی با فرایند هیدروفرمینگ لوله، از جمله فرایندهای مهم شکل­دهی است. به دلیل وجود اصطکاک چسبنده، جریان فلزی کاهش یافته و این امر منجر به پر نشدن گوشه­های قالب و ایجاد نازک شدگی زیاد در گوشه­های لوله می­گردد. اعمال ارتعاشات فراصوت به بدنه قالب می تواند شرایط تماسی را بهبود بخشد. مقاله حاضر با هدف بهبود فرایند از لحاظ میزان شکل­پذیری و همچنین به لحاظ یکنواختی ضخامت دیواره مقطع، به بررسی تئوری و آزمایشگاهی اثر اعمال ارتعاشات بر بدنه قالب هیدروفرم لوله پرداخته است. با مدلسازی اجزاء محدود فرایند هیدروفرمینگ فراصوت لوله (فشار داخلی همراه با اعمال ارتعاشات فراصوت) و مقایسه آن با مدل اجزاء محدود همین فرایند در حالت کلاسیک (تنها با فشار داخلی) امکان بررسی میزان بهبود فرایند با استفاده از ارتعاشات قالب فراهم شده است. علاوه بر آن، تحلیل اجزاء محدود مودال و هارمونیک برای طراحی مجموعه­ی هیدروفرمینگ فراصوت بکار رفته است. با کمک این تحلیل­ها دو طرح پیشنهادی برای هیدروفرمینگ لوله فراصوت ارائه و مورد آزمایش تجربی قرار گرفته است. نتایج نشان می­دهد با استفاده از متمرکز­کننده طرح دوم، میزان شکل­پذیری و یکنواختی ضخامت دیواره به مقدار بیشتری بهبود می­یابد. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_412_7289260e8b534f107718434164d50942.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-94755120150321Free vibration of the cylindrical panel made of functionally graded materials resting on pasternak elastic foundation subjected to magnetic fields using first order shear deformation theoryتحلیل ارتعاشات آزاد پانل استوانهای ساختهشده از مواد مدرج تابعی قرار گرفته بر روی بستر الاستیک پاسترناک تحت تأثیر میدانهای مغناطیسی با استفاده از تئوری برشی مرتبه اول14916343310.22044/jsfm.2015.433FAمهدی محمدی مهراستادیار گروه مکانیک جامدات، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشانعلی قربان پور آرانیاستاد، گروه مکانیک جامدات، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشانبرهان روستا ناویدانشجوی دکترای گروه مکانیک جامدات، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشانJournal Article20130910In this paper, magnetic field effect on the free vibration of cylindrical panel made of functionally graded materials resting on pasternak elastic foundation using first order shear deformation theory for simply supported edges is investigated. The governing equations of motion are obtained by using principle of the Hamilton and energy method. These equations are solved by the navier method. The effect of geometrical parameters such as the radius to length ratio, thickness to length ratio, sector angle of cylindrical panel and Pasternak elastic foundation on the natural frequencies are studied. It is observed that the natural frequencies of cylindrical panel made of functionally graded materials with increasing the radius to length ratio, thickness to length ratio, and sector angle of cylindrical panel decreases, while its stability increases by considering the effect of pasternak elastic foundation. Also the natural frequencies of cylindrical panel made of functionally graded materials increases by applied magnetic field and influence of magnetic field on the higher natural frequencies is higher than that of the lower frequencies.در این مقاله، تاثیر میدان مغناطیسی روی ارتعاشات آزاد پانل استوانهای ساخته شده از مواد مدرج تابعی بر بستر الاستیک پاسترناک با استفاده از تئوری برشی مرتبه اول برای شرایط مرزی تکیهگاه ساده بررسی میشود. معادلات حاکمه حرکت با استفاده از اصل همیلتون و روش انرژی بدست میآید. سپس این معادلات با استفاده از روش ناویر حل میگردد. در این تحقیق تأثیر پارامترهای مختلف شامل نسبت شعاع به طول، نسبت ضخامت به طول و زاویه قطاع پانل استوانهای ساخته شده از مواد مدرج تابعی ، بستر الاستیکو میدانهای مغناطیسی بر روی فرکانس طبیعی مورد ارزیابی قرار میگیرد. مشاهده میشود که فرکانس طبیعی پانل استوانهای با افزایش نسبت شعاع به طول، ضخامت به طول، زاویه قطاع پانل استوانهای کاهش مییابد، در حالی که پایداری آن با در نظر گرفتن تأثیر بستر الاستیک مییابد.همچنین فرکانس طبیعی پانل استوانه ساخته شده از مواد مدرج تابعی با اعمال میدان مغناطیسی افزایش مییابد و تاثیر میدانهای مغناطیسی روی فرکانسهای طبیعی بالاتر بیشتر از فرکانسهای طبیعی پایینتر میباشد.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_433_7191999e3f44b3c1cb935f54ba80dffd.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-94755120150321Structural Analysis of Persian Historical Brick Masonry Minarets under Wind Loadتحلیل منارهای تاریخی آجری ایران تحت بار باد16517642010.22044/jsfm.2015.420FAمهرداد حجازیدانشیار مهندسی سازه، گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اصفهان، اصفهانسیدمحمد مویدیانکارشناس ارشد مهندسی سازه، گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اصفهان، اصفهانمریم داعیاستادیار، گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اصفهان، اصفهانJournal Article20140427Abstract <br />Minarets are valuable historical structures from ancient times in Iran. In this paper, the effect of wind on a number of historical brick masonry minarets in Isfahan, built in the eleventh and twelfth centuries A.D., has been studied. Different wind velocities including the maximum wind velocity of Isfahan and Iran have been used. The non-linear finite element method and the Willam-Warnke failure criterion have been used. In order to investigate the effect of central column and spiral staircase on structural behaviour, analyses have been performed for two cases: 1) the whole minaret (including the outer shell, central column and spiral staircase), and 2) only the outer shell. Results indicate that under maximum wind speed recorded for Isfahan, minarets do not fail. In higher speeds, the amount damage depends on the diameter of central column, height, thickness and diameter of shell.<br />Keywords: Minaret; Brick Masonry Materials; Historical; Iran; Non-Linear Behaviour; windمنارها از بناهای باارزش تاریخی بهجامانده از دوران کهن در ایران میباشند. از مهمترین منارهای آجری ایران میتوان به منارهای آجری تاریخی اصفهان که در قرون پنجم و ششم هجری قمری ساختهشدهاند اشاره کرد. در این مقاله به بررسی اثر بار باد بر تعدادی از منارهای آجری اصفهان در حالات مختلف با توجه به حداکثر سرعت وزش باد در اصفهان، ایران و سرعتهای بالاتر پرداخته شده است. بدین منظور از روش المان محدود غیرخطی و معیار شکست ویلام - وارنک استفاده شده است. برای بررسی تأثیر ستون مرکزی و راهپله مارپیچ درون منارها بر رفتار سازهای آنها، آنالیزها در دو حالت 1) منار به صورت کامل (شامل پوسته منار، ستون مرکزی و راهپله) و 2) فقط پوسته خارجی انجامگرفتهاند. محاسبات بر مبنای دو ویرایش 1385 و 1392 مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ایران انجام شده است. آنالیز تحت بار باد نشان میدهد که منارها در شرایط باد با حداکثر سرعت ثبتشده در اصفهان دچار شکست نمیشوند. در سرعتهای بالاتر میزان آسیب واردشده به منار تابع ارتفاع، قطر ستون مرکزی، ضخامت و قطر پوسته است.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_420_797030cc0e0d8e94696f9d98f393b431.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-94755120150321Thermodynamic and Exergoeconomic Analysis of Combination of Single-Flash Geothermal Power Cycle with Kalina and ORC with different Organic Fluidsتحلیل ترمودینامیکی و اگزرژواکونومیکی ترکیب سیکل تولید توان زمین گرمایی با سیکل کالینا و سیکل رانکین با سیال های آلی مختلف17719242210.22044/jsfm.2015.422FAناصر شوکتیدانشجوی دکتری مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایراندکتر سیدفرامرز رنجبراستادیار گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایرانJournal Article20140505In this paper, single-flash geothermal power cycle with Kalina and ORC combined cycles are examined from energy, exergy and exergoeconomic viewpoints.Isobutane, isopentane, n-butane, n-pentane and R123 are used as working fluids in ORC. Exergoeconomic analysis is performed using the SPECO method. The results show that geothermal power cycle-ORC with R123 and n-pentane have the highest value of first law efficiency among considered combined cycles whereas geothermal power cycle-Kalina has the lowest unit cost of power produced by turbines. According to optimization of the combined cycles, the minimum unit cost of power produced for the geothermal power cycle-Kalina is 8.63% lower than the unit cost of power produced in the maximum first law efficiency. Also the geothermal power cycle-Kalina with different ammonia concentration combined cycle has the lowest cost rate associated with exergy destruction. Finally parametric study is done and the effects of various parameters on exergoeconomic parameters of combined cycles are investigated.در این تحقیق، سیکل­های ترکیبی تولید توان تک­تبخیره زمین­گرمایی و سیکل­کالینا و سیکل­رانکین با سیال­های آلی مختلف از نظر انرژی، اگزرژی و اگزرژواکونومیکی مورد بررسی قرارگرفته­است. سیال­های آلی بکاررفته در این تحقیق عبارتند از: ایزوبوتان، ایزوپنتان، ان-بوتان، ان-پنتان و R123. از دیدگاه SPECO برای تحلیل اگزرژواکونومیکی سیکل­های ترکیبی استفاده گردیده­است. نتایج نشان داده­است که در بین سیکل­های ترکیبی مورد بررسی، سیکل ترکیبی زمین گرمایی-ORC با سیال R123 و ان-پنتان دارای بیشترین بازده قانون اول هستند در حالی­که سیکل ترکیبی زمین گرمایی-کالینا با غلظت­های متفاوت آمونیاک در مخلوط آب­آمونیاک، دارای کمترین هزینه تولید توان است. همچنین سیکل ترکیبی زمین گرمایی-ORC با سیال R123 دارای کمترین مقدار نرخ هزینه مرتبط با تخریب اگزرژی است. باتوجه به نتایج بهینه­سازی سیکل­های ترکیبی، درسیکل­ترکیبی زمین­گرمایی و سیکل­کالینا با غلظت آمونیاک 7/0 کمینه هزینه تولید­توان %63/8 کمتر از هزینه تولیدتوان در حالت بیشینه بازده ترمودینامیکی است که بیشترین تغییر را در بین سیکل­های مورد بررسی دارد و کمترین تغییر مربوط به سیکل ترکیبی زمین گرمایی-ORC با سیال ان-پنتان است. همچنین تحلیل پارامتری صورت گرفته و اثرات متغیرهای ترمودینامیکی مختلف سیکل­ها بر عملکرد اگزرژواکونومیکی سیکل­های ترکیبی درنظرگرفته­شده، مورد بررسی قرار گرفته­است.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_422_5864014ccadc5f91cb84222b6197a669.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-94755120150321Evaluation of different nucleation models and droplet radius averaging methods and their combination on condensing steam flowارزیابی معادلات جوانه زایی و روش های میانگین گیری شعاع قطرات و بررسی اثر ترکیب آن ها بر پارامترهای جریان چگالشی بخار19320943010.22044/jsfm.2015.430FAماکان طالبی صومعه سرائیدانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایراناحسان امیری راداستادیار مهندسی مکانیک، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایرانمحمدرضا مه پیکراستاد مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایرانJournal Article20141020During the course of expansion of steam in LP steam turbines, the vapor becomes supersaturated, and subsequently nucleates. Then condensation occurs, that causes some damages. Exact prediction of wetness terms, and formed droplets radius has extensive effects on accurate estimation of the flow properties, and damages due to vapor condensation. Nucleation rate is one of the governing equations of liquid phase which finally determines number of generated droplets. Considering exchange of mass and energy between two phases, different models of radius averaging at each cross-section of nozzle have been used. In the present investigation, various nucleation models have been combined with different droplet radius averaging methods in a semi-analytical Eulerian-Lagrangian model. The pressure distribution and droplets radius, in several cases, have been compared with experimental data. According to the results, using Girshik-Chiu’s refinement on Hale’s nucleation model with simultaneous application of Sauter averaging approach, provide the best prediction of the flow properties. In addition, classical nucleation equation with Girshick-Chiu’s refinement and without any refinement in combination with Sauter averaging approach; are standing on the second and third ranks and specially focusing on the pressure distributions.انبساط بخار خشک در طبقات کم فشار توربین های بخار به علت مافوق سرد شدن بخار موجب بروز پدیده جوانه زایی و متعاقباً دوفازی شدن جریان می شود. محاسبه دقیق توزیع فشار، نرخ رطوبت و شعاع قطرات تولیدی در طول نازل نقش مؤثری در پیش بینی خصوصیات جریان دارد. یکی از معادلات مهم حاکم بر جریان بخار تر معادله جوانه زایی است، که تعیین کننده تعداد قطرات تولیدی می باشد. با توجه به مکانیزم های انتقال جرم و انرژی بین دو فاز روش های مختلفی برای میانگین گیری شعاع قطرات استفاده شده است. در تحقیق حاضر برای اولین بار مدل های مختلف جوانه زایی با روش های مختلف میانگین گیری شعاع قطرات در یک مدل لاگرانژی-اویلری ترکیب گردیده، و نتایج توزیع فشار و شعاع قطرات محاسباتی در چندین حالت با نتایج تجربی مقایسه شده است. بر این اساس، استفاده از روش میانگین ساوتر در ترکیب با اصلاح گیرشیک-چیو بر معادله جوانه زایی هِیل بهترین کارکرد را در پیش بینی خواص جریان بخار تر خواهد داشت. ضمن آنکه دو مدل ترکیبی معادله جوانه زایی کلاسیک با اصلاح گیرشیک-چیو و بدون اصلاح به همراه متوسط گیری ساوتر با اختلاف اندکی در رتبه های بعدی قرار می گیرند و به ویژه دقت محاسبه فشار آنها نیز قابل قبول می باشد.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_430_50dd63c3ad36eaf6ee2739ab3d76d2a5.pdfدانشگاه صنعتی شاهرودمکانیک سازه ها و شاره ها2251-94755120150321Investigation of Non Newtonian fluid effects in unsteady flow of pipe systemبررسی اثر سیال غیرنیوتنی در جریان غیرماندگار در سیستم لولهها21121943610.22044/jsfm.2015.436FAاحمد احمدیدانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه شاهرودعلی مجددانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه شاهرودمحمود نوروزیاستادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شاهرودJournal Article20140215Sudden change in discharge brings about significant pressure oscillations in a piping system which is known as waterhammer. Unsteady flow of a non-Newtonian fluid due to instantaneous valve closure is studied. The Cross model is used to model non-Newtonian effects. Firstly, the appropriate governing equations are derived and then, they are solved by a numerical approach. A fourth-order Runge Kutta scheme is used for time integration and a central difference scheme is employed for spatial derivatives discretization. To verify the proposed mathematical model and numerical solution, a comparison with corresponding experimental results are made. The results reveal a remarkable deviation in pressure history and velocity profile with respect to conventional waterhammer models in Newtonian fluids. The significance of the fluid behavior is manifested in drag reduction and line packing effect observed in the pressure history results. A detailed discussion regarding the fluid viscosity and its shear-stress diagrams are also included.تغییر ناگهانی دبی در سیستم لولهها منجر به نوسانات فشار می گردد که به عنوان ضربه قوچ شناخته می شود. در این مقاله به بررسی جریان غیرماندگار ناشی از بستن سریع شیر در یک سیستم شیر، لوله، مخزن پرداخته شده است. فرضیه اساسی به کار گرفته شده آن است که سیال موجود در سیستم، سیالی با ویژگیهای غیرنیوتنی است. در ابتدا با اعمال این فرض معادلات حاکم استخراج خواهند شد. در ادامه با استفاده از روشهای عددی نتایج معادلات حاکم برای سیال غیرنیوتنی بدست آورده شدهاند. برای محاسبه عبارتهای زمانی از رانج کوتای مرتبه چهارم و جهت تقریب ترمهای مکانی از تفاضل مرکزی مرتبه دوم استفاده شده است. برای حصول اطمینان از صحت الگوریتم حل نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شدهاند. جهت مدل سازی سیال غیرنیوتنی مدل کراس به کاربرده شده است. نتایج حاصل از مدل سازی سیال غیرنیوتنی نشان دهنده تغییراتی قابل توجه در مقادیر فشار و پروفیل سرعت میباشد. تاریخچه تغییرات فشار نشان دهنده کاهش افت و اثر لاین پکینگ بوده. همچنین نمودارهای لزجت و تنش برشی در مقطع لوله نشان داده شدهاند و در ادامه مورد بحث و بررسی قرار گرفتهاند.https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_436_57355004b9483bc8817e1d6fb74f6de3.pdf