ORIGINAL_ARTICLE
تحلیل سه بعدی تغییر شکل الاستیک – پلاستیک پانلهای ساندویچی به کار رفته در بدنه شناورها تحت بارگذاری انفجار
در این مقاله تحلیل تغییر شکل الاستیک-پلاستیک پانلهای ساندویچی به کار رفته در بدنه شناورها تحت بارگذاری انفجار انجام شده است. فرض شده لبههای پانل دارای تکیهگاه ساده باشند و فشار به صورت یکنواخت بر رویه خارجی آن اعمال گردد. برای صفحات کامپوزیتی داخلی و خارجی پانل ماده اورتتروپ با رفتار الاستیک در نظر گرفته شده است و هسته با مدل الاستیک–پلاستیک کامل دستخوش تغییر شکل میگردد. از تئوری غیرخطی مرتبه بالای بهبود داده شده، جهت استخراج معادلات دینامیکی حرکت هسته استفاده شده است. اثر پارامترهای مختلف مانند ابعاد پانل، ضخامت لایهها، مدت زمان نشست بار و دامنه بیشینه بارگذاری بر روی تغییر شکل پلاستیک هسته و شکست صفحات کامپوزیتی مورد توجه قرار داده شده است. نتایج عددی به دست آمده با نتایج حاصل از تحلیل المان محدود در نرمافزار انسیس مقایسه گردید که نشان از دقت و صحت بالای حل ارائه شده دارد. با توجه به نتایج به دست آمده مشخص گردید که درنظر گرفتن تغییر شکل پلاستیک در تحلیل پانل ساندویچی میتواند مقادیر متفاوتی از تحمل این پانلها در برابر بارگذاری انفجار حاصل نماید. همچنین نشان داده شد صفحات درونی پانل ساندویچی تنشهای بزرگتری را تحمل نموده و خرابی پانل در اثر شکست لایهها در این لایه اتفاق خواهد افتاد .
https://mej.aut.ac.ir/article_3356_db753dec1370e4a2fd58addd4e7280be.pdf
2019-03-25
1079
1100
10.22060/mej.2019.15065.6013
پانل ساندویچی
تغییر شکل پلاستیک
شکست
بارگذاری انفجار
مربعات تفاضلی-نیومارک
سید علی
احمدی
nit.ahmadi@gmail.com
1
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران
AUTHOR
علی
ملکی
alimaleki@mut.ir
2
گروه آموزشی مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
LEAD_AUTHOR
محمد هادی
پاشائی
mpashaei@nit.ac.ir
3
صنعتی نوشیروانی بابل*مهندسی مکانیک
AUTHOR
S.A. Tekalur, A.E. Bogdanovich, A. Shukla, Shock loading response of sandwich panels with 3-D woven E-glass composite skins and stitched foam core, Composite science Technology, 69(6) (2009) 736–53.
1
E. Wang, A. Shukla, Blast performance of sandwich composites with in-plane compressive loading, Experience Mechanics, 52(1) (2012) 49–58.
2
H. Arora, P.A. Hooper, J.P. Dear, Dynamic response of full-scale sandwich composite structures subject to air-blast loading, Composite Part A: Applied Science Manufactures, 42(11) (2011) 1651–62.
3
H. Arora, P.A. Hooper, J.P. Dear, The effects of air and underwater blast on composite sandwich panels and tubular laminate structures, Experience Mechanics, 52 (1) (2012) 59–81.
4
E. Wang, N. Gardner, A. Shukla, The blast resistance of sandwich composites with stepwise graded cores, International journal of solid structures, 46(18–19) (2009) 3492–502.
5
J. Shen, G. Lu, Z. Wang, L. Zhao, Experiments on curved sandwich panels under blast loading, International Journal of Impact Engineering, 37 (2010) 960-970.
6
J. Hohe, L. Librescu, A nonlinear theory for doubly curved anisotropic sandwich shells with transversely compressible core, International Journal of Solids and Structures, 40 (2003) 1059-1099.
7
T. Hause, L. Librescu, Dynamic response of doublycurved anisotropic sandwich panels impacted by blast loadings, International Journal of Solids and Structures, 44 (2007) 6678–6700.
8
J. Hohe, L. Librescu, Recent results on the effect of the transverse core compressibility on the static and dynamic response of sandwich structures, Composites Part B: Engineering, 38 (2009) 108-119.
9
M.S. Hoo Fatt, Y. Gao, D. Sirivolu, Foam-core curved composite sandwich panels under blast, Journal of Sandwich Structures and Material, 15(3) (2013) 261–291.
10
V.S. Deshpande, N.A. Fleck, Multi-axial yield behavior of polymer foams, Acta Mater, 49 (2001) 1859-1866.
11
M.S. Hoo Fatt, D. Sirivolu, Blast response of double curvature, composite sandwich shallow shells, Engineering Structures, 100 (2015) 696–706.
12
M.S. Hoo Fatt, D. Sirivolu, Marine composite sandwich plates under air and water blasts, Marine Structures, 56 (2017) 163-185.
13
S.A.M. Mirjalili, A.A. Karimi, S. Hadi, Study of the effects of explosion bubble on the ship structures, Modares Technical journal, 24 (1385). (In Persian)
14
W. Soedel, Vibrations of shells and plates. 3rd ed., Marcel Dekker Inc, New York, 2004.
15
R. Li, G.A. Kardomatease, Nonlinear high order core theory for sandwich plates with orthotropic phases, AIAA journal, 46(11) (2008).
16
C. Shu, Differential quadrature and its application in Engineering, Springer-Verlag, London, UK, 2000.
17
ORIGINAL_ARTICLE
مدلسازی شروع و رشد آسیب در استوانههای کامپوزیتی تحت بارگذاری فشار جانبی بین صفحههای موازی
مقاله حاضر به بررسی تجربی و عددی رفتار و چگونگی شروع و رشد آسیب در استوانههای کامپوزیتی رشته پیچی شده با زاویهی پیچش 75± درجه با الیاف شیشهای/ پلیاستر تحت بارگذاری فشار جانبی بین صفحههای صلب موازی میپردازد. نمونهها تحت بارگذاری فشاری بین صفحه صلب موازی طبق استاندارد آ.اسِ.تی.امِ دی2412-02 قرار گرفتند. شبیهسازی عددی با استفاده از نرمافزار آباکوس انجام گرفت. به منظور لحاظ اثرات شروع و رشد آسیب، مدل آسیب هاشین 3 بعدی استفاده شده است. جهت اعمال مدل آسیب هاشین 3بعدی، با بهرهگیری از نرمافزار برنامهنویسی فرترن 77 زیر برنامهای در قالب یومَت کد نویسی گردید. تعریف خواص مکانیکی و استحکامهای شکست استوانه کامپوزیتی، بر اساس اندازهگیری خواص الیاف و رزین به طور جداگانه طبق استانداردهای مربوطه و با استفاده از روابط میکرومکانیک لایهها انجام گرفت. در تمامی آزمایشهای انجام شده مشاهدات تجربی شامل سطح شکست به وجود آمده در اثر بارگذاری و علت وقوع مکانیزمهای مختلف آسیب ایجاد شده مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. مقایسه نتایج حاصل از آزمایشهای تجربی با نتایج حاصل از شبیهسازی عددی توافق مناسبی با یکدیگر دارند. بنابراین مدلسازی انجام شده قابلیت پیشبینی مناسب رفتار استوانه کامپوزیتی تحت شرایط بارگذاری مورد بررسی را داراست .
https://mej.aut.ac.ir/article_3257_59685918fca24dfde336ab720d9ccc30.pdf
2019-02-04
1101
1126
10.22060/mej.2019.14646.5905
استوانهی کامپوزیتی
شروع و رشد آسیب
معیار هشین سه بعدی
زیربرنامه َ یومت
امین
داداشی
a_dadashi@modares.ac.ir
1
مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
AUTHOR
غلامحسین
رحیمی
rahimi_gh@modares.ac.ir
2
مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
LEAD_AUTHOR
[1] D. Hull, M. Legg, B. Spencer, Failure of glass/polyester filament wound pipe, Composites, Vol. 9, pp. 17-24, 1978.
1
[2] B. Spencer, D. Hull, Effect of winding angle on the failure of filament wound pipe, Composites, Vol. 9, pp. 263-271, 1978.
2
[3] P.D. Soden, D. Leadbetter, P.R. Griggs, G.C. Eckold, The strength of a filament wound composite under biaxial loading, Composites, Vol. 9, pp. 247-250, 1978.
3
[4] P.D. Soden, R.Kitching, P.C. Tse, Y.Tsavalas, M.J.Hinton, Influence of winding angle on the strength and deformation of filament-wound composite tubes subjected to uniaxial and biaxial loads, Composites Science and Technology, Vol. 46, pp. 363-378, 1993.
4
[5] M.W.K. Rosenow, Wind angle effects in glass fibre-reinforced polyester filament wound pipes, Composites, Vol. 15, pp. 144-152, 1984.
5
[6] J. Highton, A. Adeoye, P.D. Soden, Fracture stresses for ±75 degree filament wound grp tubes under biaxial loads, Vol. 20, pp. 139-150, 1985.
6
[7] J. Bai, P. Seeleuthner, P. Bompard, Mechanical behaviour of ±55° filament-wound glass-fibre/epoxyresin tubes: I. Microstructural analyses, mechanical behaviour and damage mechanisms of composite tubes under pure tensile loading, pure internal pressure, and combined loading, Vol. 57, pp. 141-153, 1997.
7
[8] J. Bai, G. Hu, P. Bompard, Mechanical behaviour of±55° filament-wound glass-fibre/epoxy-resin tubes: II. Micromechanical model of damage initiation and the competition between different mechanisms, Vol. 57, pp. 155-164, 1997.
8
[9] P. Mertiny, F. Ellyin, Influence of the filament winding tension on physical and mechanical properties of reinforced composites, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, Vol. 33, pp. 1615-1622, .2002
9
[10] E. Buarque, J.R.M. d’Almeida, The effect of cylindrical defects on the tensile strength of glass fiber/vinyl-ester matrix reinforced composite pipes, Composite Structures, Vol. 79, pp. 270-279, 2007.
10
[11] H.. Arikan, Failure analysis of (±55) 3 filament wound composite pipes with an inclined surface crack under static internal pressure, Composite Structures, Vol. 92, pp. 182-187, 2010.
11
[12] S. Bhavya, P.R. Kumar, S. Kalam, Failure analysis of a composite cylinder, IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering, Vol. 3, pp. 01-07, 2012.
12
[13] V. Gunasegaran, R. Prashanth, M. Narayanan, Experimental investigation and finite element analysis of filament wound GRP pipes for underground applications, Procedia Engineering, Vol. 64, pp. 1293-1301, 2013.
13
[14] R. Rafiee, Experimental and theoretical investigations on the failure of filament wound GRP pipes, Composites Part B: Engineering, Vol. 45, pp. 257-267, 2013.
14
[15] R. Rafiee, F. Reshadi, Simulation of functional failure in GRP mortar pipes, Composite Structures, Vol. 113, pp. 155-163, 2014.
15
[16] R. Rafiee, A. Amini, Modeling and experimental evaluation of functional failure pressures in glass fiber reinforced polyester pipes, Computational Materials Science, Vol. 96, pp. 579-588, 2015.
16
[17] R. Rafiee, F. Reshadi, S. Eidi, Stochastic analysis of functional failure pressures in glass fiber reinforced polyester pipes, Materials & Design, Vol. 67, pp. 422427, 2015.
17
[18] R. Rafiee, B. Mazhari, Simulation of the long-term hydrostatic tests on Glass Fiber Reinforced Plastic pipes, Composite Structures, Vol. 136, pp. 56-63, .6102
18
[19] T. Üstün, H. Ulus, S.E. Karabulut, V. Eskizeybek, Ö.S. Şahin, A. Avcı, O.J. Demir, Evaluating the effectiveness of nanofillers in filament wound carbon/ epoxy multiscale composite pipes, Composites Part B: Engineering, Vol. 96, pp. 1-6, 2016.
19
[20] L.A. Martins, F.L. Bastian, T.A. Netto, Structural and functional failure pressure of filament wound composite tubes, Materials & Design, Vol. 36, pp.779787, 2012.
20
[21] S. Dolati, J. Rezaeepazhand, A Numerical study of failure modes of a composite plate subjected to hail ice impact, Modares Mechanical Engineering, Vol. 17, pp. 77-86, 2018. (In Persion)
21
[22] R.F. Gibson, Principles of composite material mechanics, CRC press, 2011.
22
[23] F.T. Wallenberger, P. Bingham, Fiberglass and Glass Technology: Energy-Friendly Compositions and Applications,Springer, 2010.
23
[24] R.M. Jones, Mechanics of composite materials, CRC press, 1975.
24
[25] J.H. Affdl, J. Kardos, The Halpin-Tsai equations: a review, Polymer Engineering and Science, Vol. 16, pp. 344-352, 1976.
25
[26] E.J. Barbero, Introduction to composite materials design, CRC press, 2017.
26
[27] A.C. Ugural, Stresses in beams, plates, and shells, CRC Press, 2009.
27
[28] D. Motamedi, S. Mohammadi, Fracture analysis of composites by time independent movingcrack orthotropic XFEM, International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 54, pp. 20-37, 2012.
28
[29] Z. Hashin, Failure criteria for unidirectional fiber composites, Journal of Applied Mechanics, Vol. 47, pp. 329-334, 1980.
29
[30] J. Pederson, Finite element analysis of carbon fiber composite ripping using ABAQUS, Clemson University, USA, 2008.
30
[31] H.R. Mahdavi, Analysis of behavior of composite pipes under internal cyclic pressure and external pressure, Tarbiat Modares University, Iran, 2015.(In Persion)
31
[32] ABAQUS 6.14 Documentation, 2014.
32
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی تجربی و شبیهسازی اعوجاج پلی آمید 6 بر اساس رفتار ترمومکانیکی بدست آمده از تست کشش تک محوره
این تحقیق به بررسی رفتار وابسته به زمان پلیآمید 6 و همچنین بررسی مدل کلی ماکسول جهت بیان این رفتار میپردازد. به همین منظور، نمونههای کشش توسط قالبگیری تزریق پلاستیک ساخته و براساس آزمایش رهایی از تنش، مورد آزمایش قرار میگیرند. همچنین برای بررسی تاثیر دمای قالب بر خواص وابسته به زمان این پلیمر، دو نمونه با دماهای قالب مختلف ساخته و مورد آزمایش قرار میگیرند. در پایان برای اعتبارسنجی مدل کلی ماکسول برای بیان درست رفتار وابسته به زمان پلیمر، یک شبیهسازی به روش المان محدود با ارتباط دو نرمافزار مولدفلو و آباکوس انجام گردیده که میزان اعوجاج نمونه حاصل از ضرایب استخراج شده از این مدل با میزان اعوجاج نمونه در عمل مقایسه میگردد. نتایج نشان میدهد که دمای قالب اثر کمی بر خواص وابسته به زمان این پلیمر دارد و همچنین مقایسه میزان اعوجاج نمونه بین شبیهسازی و تجربی که اختلاف 13 درصد با هم دارند، نشان میدهد که مدل کلی ماکسول به خوبی رفتار وابسته به زمان پلیآمید 6 را بیان میکند. لذا با توجه به اعتبارسنجی شبیهسازی با نمونه تجربی، این شبیهسازی میتواند جهت پیشبینی میزان اعوجاج نمونه و بررسی اثر پارامترهای فرآیندی مختلف بر رفتار آن قبل از تولید و صرف هزینه، استفاده گردد.
https://mej.aut.ac.ir/article_3289_28ca74c68697836aa51a539f40555ed8.pdf
2019-02-13
1127
1138
10.22060/mej.2019.15196.6057
رفتار ترمومکانیکی
ویسکوالاستیک
اعوجاج
پلیآمید 6
امید
ایزدی
omid.izd@gmail.com
1
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان
AUTHOR
پیمان
مصدق
mosadegh@cc.iut.ac.ir
2
صنعتی اصفهان*مهندسی مکانیک
LEAD_AUTHOR
[1] J.S. Ian M. Ward, Mechanical Properties of Solid Polymers, 3rd ed., Wiley, 2012.
1
[2] L.E.N. Robert F. Landel, Mechanical Properties of Polymers and Composites, 2rd ed., Taylor & Francis Group, 1993.
2
[3] J.L. Bouvard, D.K. Ward, D. Hossain, S. Nouranian, E.B. Marin, M.F. Horstemeyer, Review of Hierarchical Multiscale Modeling to Describe the Mechanical Behavior of Amorphous Polymers, Journal of Engineering Materials and Technology, 131(4) (2009) .512140-602140-602140
3
[4] G. Ayoub, F. Zaïri, C. Fréderix, J.M. Gloaguen, M. Naït-Abdelaziz, R. Seguela, J.M. Lefebvre, Effects of crystal content on the mechanical behaviour of polyethylene under finite strains: Experiments and constitutive modelling, International Journal of Plasticity, 27(4) (2011) 492-511.
4
[5] G. Ayoub, F. Zaïri, M. Naït-Abdelaziz, J.M. Gloaguen, Modelling large deformation behaviour under loading– unloading of semicrystalline polymers: Application to a high density polyethylene, International Journal of Plasticity, 26(3) (2010) 329-347.
5
[6] A. Tayeb, M. Arfaoui, A. Zine, A. Hamdi, J. Benabdallah, M. Ichchou, On the nonlinear viscoelastic behavior of rubber-like materials: Constitutive description and identification, International Journal of Mechanical Sciences, 130 (2017) 437-447.
6
[7] F. Zaïri, M. Naït-Abdelaziz, J.M. Gloaguen, J.M. Lefebvre, A physically-based constitutive model for anisotropic damage in rubber-toughened glassy polymers during finite deformation, International Journal of Plasticity, 27(1) (2011) 25-51.
7
[8] A. Khan, H. Zhang, Finite deformation of a polymer: experiments and modeling, International Journal of Plasticity, 17(9) (2001) 1167-1188.
8
[9] F. Zaïri, M. Naït-Abdelaziz, J.M. Gloaguen, J.M. Lefebvre, Modelling of the elasto-viscoplastic damage behaviour of glassy polymers, International Journal of Plasticity, 24(6) (2008) 945-965.
9
[10] F. Zaïri, M. Naït-Abdelaziz, K. Woznica, J.-M. Gloaguen, Elasto-viscoplastic constitutive equations for the description of glassy polymers behavior at constant strain rate, Journal of Engineering Materials and Technology, 129(1) (2006) 29-35.
10
[11] A. Krairi, I. Doghri, J. Schalnat, G. Robert, W. Van Paepegem, Thermo-mechanical coupling of a viscoelastic-viscoplastic model for thermoplastic polymers: thermodynamical derivation and experimental assessment, International Journal of Plasticity, (2018).
11
[12] M.R. Gudimetla, I. Doghri, A finite strain thermodynamically-based constitutive framework coupling viscoelasticity and viscoplasticity with application to glassy polymers, International Journal of Plasticity, 98 (2017) 197-216.
12
[13] D. Lai, I. Yakimets, M. Guigon, A non-linear viscoelastic model developed for semi-crystalline polymer deformed at small strains with loading and unloading paths, Materials Science and Engineering: A, 405(1) (2005) 266-271.
13
[14] E. Roguet, S. Castagnet, J.C. Grandidier, Mechanical features of the rubbery amorphous phase in tension and torsion in a semi-crystalline polymer, Mechanics of Materials, 39(4) (2007) 380-391.
14
[15] G. Spathis, E. Kontou, A viscoelastic model for predicting viscoelastic functions of polymer and polymer nanocomposites, International Journal of Solids and Structures, 141-142 (2018) 102-109.
15
[16] R.N. Haward, G. Thackray, The Use of a Mathematical Model to Describe Isothermal Stress-Strain Curves in Glassy Thermoplastics, Proceedings of the Royal Society of London. Series A. Mathematical and Physical Sciences, 302(1471) (1968) 453-472.
16
[17] S. Belbachir, F. Zaïri, G. Ayoub, U. Maschke, M. Naït-Abdelaziz, J.M. Gloaguen, M. Benguediab, J.M. Lefebvre, Modelling of photodegradation effect on elastic–viscoplastic behaviour of amorphous polylactic acid films, Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 58(2) (2010) 241-255.
17
[18] J. Richeton, S. Ahzi, K.S. Vecchio, F.C. Jiang, A. Makradi, Modeling and validation of the large deformation inelastic response of amorphous polymers over a wide range of temperatures and strain rates, International Journal of Solids and Structures, 44(24) (2007) 7938-7954.
18
[19] O. Starkova, Z. Zhang, H. Zhang, H.-W. Park, Limits of the linear viscoelastic behaviour of polyamide 66 filled with TiO2 nanoparticles: Effect of strain rate, temperature, and moisture, Materials Science and Engineering: A, 498(1) (2008) 242-247.
19
[20] J. F. Mano, J.C. Viana, Effects of the strain rate and temperature in stress–strain tests: study of the glass transition of a polyamide-6, Polymer Testing, 20(8) (2001) 937-943.
20
[21] G.-F. Shan, W. Yang, M.-b. Yang, B.-h. Xie, J.-m. Feng, Q. Fu, Effect of temperature and strain rate on the tensile deformation of polyamide 6, Polymer, 48(10) (2007) 2958-2968.
21
[22] M. Kokabi, Plactic engineering, in, Tarbiat Modares university, 1394 (In persian).
22
[23] L.J. Findley.W, Onaran.K, Creep and Relaxation of Nonlinear Viscoelastic Materials - With an Introduction to Linear Viscoelasticity, North-Holland, New York, 1976.
23
[24] H.E. Pettermann, J. Hüsing, Modeling and simulation of relaxation in viscoelastic open cell materials and structures, International Journal of Solids and Structures, 49(19) (2012) 2848-2853.
24
[25] S.P.C.M.G.J. Creus, Computational Viscoelasticity, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2012.
25
[26] S.W. W. Steinmann, M. Beckers, G. Seide and T. Gries, Thermal Analysis of Phase Transitions and Crystallization in Polymeric Fibers., In: Applications of Calorimetry in a Wide Context : Differencial Scanning Calorimetry, Isothermal Titration Calorimetry and Minicalorimetry., (2013) 27:277.
26
[27] Materials properties library, Moldflow Plastics Insight 2012.
27
[28] ASTM D638, Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics, in, ASTM international, 2002.
28
[29] N. Dusunceli, O.U. Colak, Modelling effects of degree of crystallinity on mechanical behavior of semicrystalline polymers, International Journal of Plasticity, 24(7) (2008) 1224-1242.
29
[30] M. Karevan, K. Kalaitzidou, Formation of a complex constrained region at the graphite nanoplateletspolyamide 12 interface, Polymer, 54(14) (2013) 3691.3698.
30
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی آزمایشگاهی و شبیهسازی کامپیوتری اثر شعاع شیار بر انرژی شکست شارپی در فولاد ایکس شصت و پنج
عوامل متعددی به عنوان مثال زاویه شیار اولیه، عمق شیار، شعاع ریشه شیار، ابعاد نمونه، هندسه و سرعت ضربه چکش و روش ایجاد شیار اولیه (مانند خانکشی یا ماشینکاری)؛ در تعیین تجربی انرژی شکست شارپی دخالت دارند. مطالعه تاثیر این پارامترها بر انرژی شکست شارپی اهمیت دارد. درتحقیق حاضر، آزمایش ضربه شارپی روی نمونه ساخته شده از فوالد ایکس شصت و پنج انجام شد (مورد استفاده در خطوط لوله انتقال گاز). انرژی شکست نمونههای استاندارد با شعاع شیار متفاوت ( از بازه 0/13 تا 0/41 میلیمتر) اندازهگیری شد. ارتباط تغییرات انرژی ضربه شارپی با شعاع شیار اولیه تعیین گشت. با استفاده از این رابطه میتوان با معلوم بودن ابعاد هندسی شیار اولیه با احتساب تلرانسهای مجاز قید شده در استاندارد، میزان خطا در اندازهگیری انرژی شکست شارپی فوالد آزمایش شده را تعیین نمود. علاوه بر آن، نمونههای آزمایش ضربه در نرمافزار آباکوس توسط مدل آسیب گرسون به صورت سهبعدی شبیهسازی شد. سپس نتایج آزمایشگاهی و شبیهسازی ارائه شده برای شعاع شیار مختلف مقایسه شد.
https://mej.aut.ac.ir/article_3204_f81bf5c2703e758e0e09aad81c91e776.pdf
2018-12-21
1139
1152
10.22060/mej.2018.14130.5804
فوالد آ.پی.آی ایکس65
آزمایش ضربه شارپی
شعاع شیار Vشکل
لوله فولادی انتقال گاز
مدل آسیب گرسون
امیررضا
شاهسونی
shahsavaniamirreza@gmail.com
1
مهندسی مکانیک، فنی مهندسی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران
LEAD_AUTHOR
سید حجت
هاشمی
shhashemi@birjand.ac.ir
2
مهندسی مکانیک، فنی مهندسی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران
AUTHOR
[1] T. Anderson, Fracture mechanics: fundamentals and applications, CRC press, 2005.
1
[2] P. Lukas, L. Kunz, B. Weiss, R. Stickler, Notch size effect in fatigue, Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, 12(3) (1989) 175-186.
2
[3] M. Cova, M. Nanni, R. Tovo, Geometrical size effect in high cycle fatigue strength of heavy-walled ductile cast iron GJS400: weakest link vs defect-based approach, Procedia Engineering, 74 (2014) 101-104.
3
[4] S. Hashemi, D. Mohammadyani, Characterization of weldment hardness, impact energy and microstructure in API X65 steel, International Journal of Pressure Vessels and Piping, 98 (2012) 8-15.
4
[5] S.H. Hashemi, Apportion of Charpy energy in API 5L grade X70 pipeline steel, International Journal of Pressure Vessels and Piping, 85(12) (2008) 879-884.
5
[6] M.R. Mosadeghi, H. Salavati, Y. Alizadeh, A. Abdullah, Fracture assessment of specimens weakened by U-notch made of functionally graded materials under mode I loading, Modares Mechanical Engineering,17(2) (2017) 1-9 (in Persian).
6
[7] A. Nazari, J.A. Mohandesi, M.H. Vishkasogheh, M. Abedi, Simulation of impact energy in functionally graded steels, Computational Materials Science, 50(3) (2011) 1187-1196.
7
[8] Y. Li, W. Mao, L. Ji, C. Huo, The Effect of Constraint on Ductile Crack Growth for Anisotropy Evaluation of X100 Pipeline Steels, Procedia Materials Science, .1151-5051 )4102( 3
8
[9] R.A. Ghajar, J. Alizadeh, M. Nemati, Y. Alizadeh, Evaluate the Fracture Toughness in UIC60 rail by Charpy Impact Test at different temperatures, Traffic Engineering, 2(3) (2011) 249-259 (in Persian).
9
[10] E. Barati,Y. Alizadeh, J. Aghazadeh, The Effect of Notch Depth and Notch Root Radius on the Averaged Strain Energy Density and on Fracture Load in U Notches under Bending, Aerospace Mechanics Journal, 5(2) (2009) 39-49 (in Persian).
10
[11] S. Panin, P. Maruschak, I. Vlasov, D. Moiseenko, F. Berto, R. Bishchak, A. Vinogradov, The role of notch tip shape and radius on deformation mechanisms of 12Cr1MoV steel under impact loading. Part 1. Energy parameters of fracture, Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, 40(4) (2017) 586-596.
11
[12] M. Rezai, Experimental and Numerical (Gurson) Analysis of Tensile Testing on API X65 Pipeline Steel, M.Sc. dissertation, University of Birjand, 1389 (in Persian).
12
[13] E. ASTM, 23; Standard Test Methods for Notched Bar Impact Testing of Metallic Materials, in: Annual Book of ASTM Standards, 2016.
13
[14] A.Q. Barbosa, L.F. da Silva, A. Öchsner, J. Abenojar, J.C. del Real, Influence of the size and amount of cork particles on the impact toughness of a structural adhesive, in: The Journal of Adhesion, 2012, pp. 452470.
14
[15] A.R. Shahsvani, Experimental and numerical investigation of initial notch radius effect on Charpy fracture energy in API X65 steel, M.Sc. dissertation, University of Birjand, 1396 (in Persian).
15
[16] S.H. Hashemi, Correction factors for safe performance of API X65 pipeline steel, International Journal of Pressure Vessels and Piping, 86(8) (2009) .045-335
16
[17] A. ASTM, 370, Standard Test Methods and Definitions for Mechanical Testing of Steel Products, ASTM International, 100 (2005) 19428-12959.
17
[18] M.H. Degroot, M.J. Schervish, Probability and statistics, Pearson Education, 2012.
18
[19] G. Irwin, J. Krafft, P. Paris, A. Wells, Basic aspects of crack growth and fracture, NAVAL RESEARCH LAB WASHINGTON DC, 1967.
19
ORIGINAL_ARTICLE
شبیهسازی المان گسسته گسترش ترک در پوششهای ترد
پوشش دهی قطعات و اجزاء در صنایع مختلف برای بهبود خواص سطح آنها انجام میشود. در این بین ، پوششهای ترد در کاربردهایی نظیر افزایش مقاومت در برابر خوردگی و حرارت بسیار مورد توجه قرار گرفتهاند. مود آسیب غالب در این ساختارها، ایجاد و گسترش ترک است، از اینرو بررسی رفتار شکست در این ساختارها از اهمیت ویژهای برخوردار است. در این مقاله، از روش المان گسسته برای شبیهسازی فرآیند ایجاد آسیب اولیه و گسترش آن در ساختارهای شامل پوشش و بستر، به دلیل قابلیت بالای آن در پیشبینی این فرآیند، استفاده شد. رفتار پوشش و بستر به صورت ترد الاستیک در نظر گرفته شد و اثر پارامترهای اختلاف ضرایب الاستیک اجزای تشکیل دهنده و ضخامت پوشش بر گسترش آسیب مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد، در ساختارهایی که سفتی پوشش به مراتب کمتر از سفتی بستر است، در ضخامتهای کم پوشش، مود غالب آسیب، ایجاد ترک و گسترش آن به داخل بستر است، در حالیکه با افزایش ضخامت پوشش، گسترش ترک به داخل و یا به موازات فصل مشترک بین پوشش و بستر اتفاق میافتد. اما در ساختارهایی که در آن سفتی پوشش بزرگتر از بستر است، بدون توجه به ضخامت پوشش، گسترش آسیب به داخل بستر نفوذ مینماید.
https://mej.aut.ac.ir/article_3282_39657dddf5c247ffbe7781a6d420a9d1.pdf
2019-02-08
1153
1166
10.22060/mej.2019.15054.6014
ساختارهای پوشش-بستر
پوشش ترد
روش المان گسسته
گسترش آسیب
محمد امین
قاسمی
maghasemi.mech@gmail.com
1
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران
AUTHOR
سیدرضا
فلاحتگر
falahatgar@guilan.ac.ir
2
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران
LEAD_AUTHOR
[1] X. Li, L. Liang, J. Xie, L. Chen, Y. Wei, Thicknessdependent fracture characteristics of ceramic coatings bonded on the alloy substrates, Surface and Coatings Technology, 258 )2014( 1039-1047.
1
[2] A. Strawbridge, H. E. Evans, Mechanical failure of thin brittle coatings, Engineering Failure Analysis, .301-58 (5991) (2)2
2
[3] A. Evans, G. Crumley, R. Demaray, On the mechanical behavior of brittle coatings and layers, Oxidation of Metals, 20(5-6) (1983) 193-216.
3
[4] A. M. Tobi, P. Shipway, S. Leen, Finite element modelling of brittle fracture of thick coatings under normal and tangential loading, Tribology International, 58 (2013), 29-39.
4
[5] P. Bansal, P. Shipway, S. Leen, Finite element modelling of the fracture behaviour of brittle coatings, Surface and Coatings Technology, 200(18-19 )(2006) 5318-5327.
5
[6] I. Hofinger, M. Oechsner, H.-A. Bahr, M. V. Swain, Modified four-point bending specimen for determining the interface fracture energy for thin, brittle layers, International Journal of Fracture, 92(3) (1998) 213220.
6
[7] M. V. Babu, R. K. Kumar, O. Prabhakar, N. G. Shankar, Fracture mechanics approaches to coating strength evaluation, Engineering Fracture Mechanics, 55(2) (1996) 235-248.
7
[8] H. Liu, L. Liang, Y. Wang, Y. Wei, Fracture Characteristics and Damage Evolution of Coating Systems Under Four‐Point Bending, International Journal of Applied Ceramic Technology, 13(6) (2016) 1043-1052.
8
[9] P. Forschelen, A. Suiker, O. van der Sluis, Effect of residual stress on the delamination response of filmsubstrate systems under bending, International Journal of Solids and Structures, 97 (2016) 284-299.
9
[10] M. Ostoja-Starzewski, Lattice models in micromechanics, Applied Mechanics Reviews, 55(1) (2002) 35-60.
10
[11] K. M. Crosby, R. M. Bradley, Simulations of tensile fracture in thin films bonded to solid substrates, Philosophical Magazine B, 76(1) (1997) 91-105.
11
[12] P. A. Cundall, O. D. L. Strack, A discrete numerical model for granular assemblies, Géotechnique, 29(1) )1979( 47-65.
12
[13] D. O. Potyondy, P. A. Cundall, A bonded-particle model for rock, International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 41(8) (2004) 1329.1364
13
[14] F. K. Wittel, F. Kun, B.-H. Kröplin, H. J. Herrmann, A study of transverse ply cracking using a discrete element method, Computational Materials Science, 28 (4–3) (2003) 608-619.
14
[15]F. K. Wittel, J. Schulte-Fischedick, F. Kun, B.-H. Kröplin, M. Frieß, Discrete element simulation of transverse cracking during the pyrolysis of carbon fibre reinforced plastics to carbon/carbon composites, Computational Materials Science, 28(1) (2003) 1-15.
15
[16] Y. Sheng, D. Yang, Y. Tan, J. Ye, Microstructure effects on transverse cracking in composite laminae by DEM, Composites Science and Technology, 70(14) (2010) 2093-2101.
16
[17] D. Yang, J. Ye, Y. Tan, Y. Sheng, Modeling progressive delamination of laminated composites by discrete element method, Computational Materials Science, 50(3)(2011) 858-864.
17
[18] A. Khattab, M. J. Khattak, I. M. Fadhil, Micromechanical discrete element modeling of fiber reinforced polymer composites, Polymer Composites, 32(10) (2011) 1532-1540.
18
[19] M. J. Khattak, A. Khattab, Modeling tensile response of fiber‐reinforced polymer composites using discrete element method, Polymer Composites, 34(6) (2013) 877-886.
19
[20] D. André, I. Iordanoff, J.-l. Charles, J. Néauport, Discrete element method to simulate continuous material by using the cohesive beam model, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 213–216 (2012) 113-125.
20
[21] L. Maheo, F. Dau, D. André, J. L. Charles, I. Iordanoff, A promising way to model cracks in composite using Discrete Element Method, Composites Part B: Engineering, 71 (2015) 193-202.
21
[22] B. D. Le, F. Dau, J. L. Charles, I. Iordanoff, Modeling damages and cracks growth in composite with a 3D discrete element method, Composites Part B: Engineering, 91 (2016) 615-630.
22
[23] M. A. Ghasemi, S. R. Falahatgar, Damage initiation and propagation simulation of coatings in coating/ substrate structures under thermal loading using discrete element method, Modares Mechanical Engineering, 18(2018) 163-172 (in Persian).
23
[24] M. A. Ghasemi, S. R. Falahatgar, Damage evolution in brittle coating/substrate structures under three-point bending using discrete element method, Surface and Coatings Technology, 358(2019) 567-576.
24
[25] D. Yang, Y. Sheng, J. Ye, Y. Tan, Dynamic simulation of crack initiation and propagation in cross-ply laminates by DEM, Composites Science and Technology, 71(11)(2011) 1410-1418.
25
[26] J. Rojek, E. Oñate, Multiscale analysis using a coupled discrete/finite element model, Interaction and Multiscale Mechanics, 1(1) (2007) 1-31.
26
[27] F. A. Tavarez, M. E. Plesha, Discrete element method for modelling solid and particulate materials, International Journal for Numerical Methods in Engineering, 70(4) (2007) 379-404.
27
[28] Y. Feng, B. Danh Le, G. Koval, C. Chazallon, Discrete element approach in brittle fracture mechanics, Engineering Computations, 30(2) (2013) 263-276.
28
[29] H. Mei, Y. Pang, R. Huang, Influence of interfacial delamination on channel cracking of elastic thin films, International Journal of Fracture, 148(4) (2008) 331.
29
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی رشد ترک خستگی در آلیاژ سوپرالاستیک نیکل-تیتانیوم با استفاده از روش انسجام تصویر دیجیتالی
در سالهای اخیر، آلیاژهای حافظهدار، بهویژه آلیاژ نیکل- تیتانیوم مورد توجه صنایع بسیاری قرار گرفتهاند. پدیده تغییر فاز مارتنزیتی در آلیاژهای حافظهدار، مهمترین عامل در بروز رفتار منحصر به فرد آنها میباشد. در این مقاله، تشکیل مارتنزیت متاثر از تنش در نوک ترک نمونههای سوپراالستیک نیکل-تیتانیوم ( % 50/8 نیکل) به کمک روش انسجام تصویر دیجیتالی مورد بررسی قرار گرفت. به طور خاص، نمونههای ترک لبهای تحت بارگذاری مکانیکی خستگی قرار گرفتند و اندازه طول ترک و همچنین میدانهای جابجایی در نوک ترک نمونهها به کمک تکنیک انسجام تصویر دیجیتالی اندازهگیری و محاسبه شدند. کنترل طول ترک در طی آزمایش خستگی، با استفاده از دوربینی با بزرگنمایی بالا انجام شد. در ادامه، ضرایب شدت تنش بر اساس استاندارد آ.اِس.تی.اِم ای647-15 بدست آمدند. نتایج بدست آمده از تحلیل شکست نمونهها نشان میدهند که با افزایش نسبت بار، مقادیر ضریب شدت تنش آستانه خستگی کاهش پیدا میکنند. در مقاله حاضر، برای نسبت بار 0/05 در طی فرآیند رشد ترک، مقدار آستانه خستگی برابر با 2/m1.MPa 17 2/m1.MPa 35 برآورد شد. همچنین، میباشد، در حالیکه مقدار ضریب شدت تنش، پیش از گسیختگی نهایی در حدود به عنوان روشی نوین در مشاهده پدیده تغییر فاز مارتنزیتی، تصاویر بدست آمده از تحلیل انسجام تصویر دیجیتالی، تشکیل مارتنزیت متاثر از تنش در نوک ترک نمونهها را نشان دادند.
https://mej.aut.ac.ir/article_3254_460b30b1a4e08cf1bd05a66e7c318bab.pdf
2019-01-30
1167
1178
10.22060/mej.2019.14153.5813
آلیاژهای حافظه دار نیکل-تیتانیوم
تغییر فاز مارتنزیتی
خستگی
نرخ رشد ترک
روش انسجام تصویر دیجیتالی
بابک
کتانچی
babakkatanchi68@yahoo.com
1
گروه مکانیک، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی سهند تبریز، تبریز، ایران
LEAD_AUTHOR
نقدعلی
چوپانی
choupani@sut.ac.ir
2
مهندسی مکانیک / دانشگاه صنعتی سهند تبریز
AUTHOR
جعفر
خلیل علافی
allafi@sut.ac.ir
3
مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران
AUTHOR
مصطفی
باغانی
baghani@ut.ac.ir
4
استادیار دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران
AUTHOR
K. Otsuka, C.M. Wayman, Shape memory materials, Cambridge university press, 1999.
1
D. Lagoudas, Shape memory alloys: modeling and engineering applications, Springer Science & Business Media, 2008.
2
J. Arghavani, F. Auricchio, R. Naghdabadi, A. Reali, A 3-D phenomenological constitutive model for shape memory alloys under multiaxial loadings, International Journal of Plasticity, 26(7) (2010) 976-991.
3
J. Boyd, D. Lagoudas, A thermodynamical constitutive model for shape memory materials, Part I, The monolithic shape memory alloy. International Journal of Plasticity, 12(6) (1996) 805-842.
4
C. Liang, C. Rogers, One-dimensional thermomechanical constitutive relations for shape memory materials, Journal of intelligent material systems and structures, 8(4) (1997) 285-302.
5
K. Tanaka, S. Nagaki, A thermomechanical description of materials with internal variables in the process of phase transitions, Archive of Applied Mechanics, 51(5) (1982) 287-299.
6
P. Popov, D. Lagoudas, A 3-D constitutive model for shape memory alloys incorporating pseudoelasticity and detwinning of self-accommodated martensite, International Journal of Plasticity, 23(10) (2007) 16791720.
7
F. Auricchio, Shape Memory Alloys: Applications, Micromechanics and Numerical Simulations, University of California, Berkley, 1995.
8
C. Maletta, F. Furgiuele, Analytical modeling of stress-induced martensitic transformation in the crack tip region of nickel–titanium alloys, Acta Materialia, 58(1) (2010) 92-101.
9
S. Gollerthan, Fracture mechanics and microstructure in NiTi shape memory alloys, Acta Materialia, 57(4) (2009) 1015-1025.
10
C. Maletta, A novel fracture mechanics approach for shape memory alloys with trilinear stress–strain behavior. International journal of fracture, 177(1) (2012) 39-51.
11
T. Baxevanis, D. Lagoudas, A mode I fracture analysis of a center-cracked infinite shape memory alloy plate under plane stress, International journal of fracture, 175(2) (2012) 151-166.
12
S. Hazar, G. Anlas, Z. Moumni, Evaluation of transformation region around crack tip in shape memory alloys, International Journal of Fracture, 197(1)(2016)99-110.
13
G. Wang, A finite element analysis of evolution of stress–strain and martensite transformation in front of a notch in shape memory alloy NiTi, Materials Science and Engineering: A, 460(1) (2007) 383-391.
14
G. Wang, Effect of martensite transformation on fracture behavior of shape memory alloy NiTi in a notched specimen, International Journal of Fracture, 146(1)(2007) 93- 104.
15
T. Baxevanis, Y. Chemisky, D. Lagoudas, Finite element analysis of the plane strain crack-tip mechanical fields in pseudoelastic shape memory alloys, Smart Materials and Structures, 21(9) (2012) 094012.
16
A. McKelvey, R. Ritchie, Fatigue-crack propagation in Nitinol, a shape-memory and superelastic endovascular stent material, Journal of Biomedical Materials Research, 47(3) (1999) 301-308.
17
S. Robertson, Evolution of crack-tip transformation zones in superelastic Nitinol subjected to in situ fatigue: A fracture mechanics and synchrotron X-ray microdiffraction analysis, Acta Materialia, 55(18) (2007) 6198-6207.
18
S. Robertson, R. Ritchie, A fracture‐mechanics‐based approach to fracture control in biomedical devices manufactured from superelastic Nitinol tube, Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials, 84(1) (2008) 26-33.
19
S. Gollerthan, Direct physical evidence for the backtransformation of stress-induced martensite in the vicinity of cracks in pseudoelastic NiTi shape memory alloys, Acta materialia, 57(19) (2009) 5892-5897.
20
M. Daymond, Strain and texture evolution during mechanical loading of a crack tip in martensitic shapememory NiTi, Acta Materialia, 55(11) (2007) 3929-3942.
21
Y. You, Y. Zhang, Z. Moumni, G. Anlas, W. Zhang, Effect of the thermomechanical coupling on fatigue crack propagation in NiTi shape memory alloys, Materials Science and Engineering: A, 685(1) (2017) 50-56.
22
C. Maletta, E. Sgambitterra, F. Niccoli, Temperature dependent fracture properties of shape memory alloys: novel findings and a comprehensive model. Scientific reports, 6(1) (2016) 17.
23
C. Maletta, L. Bruno, P. Corigliano, V. Crupi, E. Guglielmino, Crack-tip thermal and mechanical hysteresis in Shape Memory Alloys under fatigue loading, Materials Science and Engineering: A, 616 (2014) 281-287.
24
E647-15, A., Standard test method for measurement of fatigue crack growth rates, ASTM International, West Conshohocken, 2015.
25
ORIGINAL_ARTICLE
تحلیل شکست لولههای کامپوزیتی تقویت شده با الیاف شیشه و بازشدگی دهانه ترک با معیار انتگرال J تحت فشار داخلی
امروزه، با توجه به معایب گستردهی لولههای فلزی نظیر خوردگی از داخل و خارج، عدم شکلپذیری آسان، رسوبپذیری زیاد بدلیل زبری زیاد جدارهی داخلی و جذب زیاد املاح، افت فشار بالا بدلیل ناصافی سطح داخلی، وزن زیاد و مشکلات نصب و عمر کم و ... استفادهی روزافزون از لولههای پلیمری در حوزهی وسیعی از خطوط لولهی شهری، صنعتی، دریایی، حفاری و کشاورزی مورد توجه قرار گرفته است. بررسی میزان آسیب وارد بر لولههای کامپوزیتی تقویت شده با الیاف شیشه تحت زوایای مختلف در اثر فشار داخلی که در درازمدت در اثر پدیدهی خزش ممکن است دچار شکست شوند کمتر مورد توجه قرار گرفته است. از اینرو، در تحقیق حاضر به شبیهسازی شکست با معیارهای تسای-وو و هاشین با روش اجزاء محدود و با استفاده از نرمافزار آباکوس و همچنین بازشدگی دهانهی ترک در اثر فشار داخلی در این لولهها با لایهچینیهای مختلف با معیار انتگرال J پرداخته شده است. نتایج تحقیق حاضر نشان میدهد که زمینهی لولهی کامپوزیتی تحت کشش و الیاف این لوله که تحت فشار و کشش قرار دارند دچار شکست نشده اما زمینهی لولهی کامپوزیتی تحت فشار، دچار شکست شده است. با توجه به نتایج بدست آمده برای هر ده لایه در زوایای لایهچینی از [(30)]تا[(60)] میزان شاخص شکست کمتر از یک است اما، در آرایشهای لایهچینی [(70)]، [(80)]و [(90)] مقدار این شاخص بیشتر از یک بوده در نتیجه، لولهی کامپوزیتی دچار گسیختگی شده است. همچنین، ضریب شدت تنش در زاویهی لایهچینی [(55)] دچار افت ناگهانی شده اما با افزایش زاویه، مقدار این ضریب افزایش یافته است.
https://mej.aut.ac.ir/article_3304_d2a07c37dd60e1f5b0f640b540824739.pdf
2019-02-17
1179
1192
10.22060/mej.2019.14708.5947
لولههای کامپوزیتی تقویت شده با الیاف شیشه
تحلیل شکست
روش اجزاء محدود
انتگرال J
ضریب شدت تنش
امیر
خدابخشی
amirkhodabakhshicr7@gmail.com
1
گروه مهندسی مکانیک، فنی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران
AUTHOR
حسن
اسدی گیلاکجانی
hasadi@guilan.ac.ir
2
دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه گیلان، رشت
LEAD_AUTHOR
[1] P. Laney, Use of Composite Pipe Materials in the Transportation of Natural Gas, Idaho falls, Idaho 83415, Idaho National Engineering and Environmental Laboratory, 2002.
1
[2]D. Hull, T.W. Clyne, An Introduction to Composite Materials, Cambridge University Press, Cambridge, .6991
2
[3]H.M. Westergard, Bearing Pressures and Cracks, Journal of Applied Mechanics, 6 (1939) 49-53.
3
[4] G.R. Irwin, Analysis of Stresses and Strains near the End of a Crack Travers a Plate, Journal of Applied Mechanics, 24 (1957) 361-364.
4
[5] A.A. Griffith, The Phenomena of Rupture and Flow in Solids, Philosophical Transactions of the Royal Society, 221 (1921).
5
[6] M.L. Williams, The Stresses Around a Fault or Crack in Dissimilar Media, Bulletin of the Seismological Society of America, 49 (1959) 199-204.
6
[7] J.R. Rice, A Path Independent Integral and the Approximate Analysis of Strain Concentrations by Notches and Cracks, Journal of Applied Mechanics, 35 (1968) 379-386.
7
[8] G. Meijer, F. Ellyin, A failure envelope for ±60 filament wound glass fiber reinforced epoxy tubular, Composites Part A, (39) (2006) 555-564.
8
[9] J.D.D. Melo, F.L. Neto, G.A. Barros, F.N.A. Masquita, Mechanical Behavior of GRP Pressure Pipes with Addition of Quarts sand Filler, Composite Materials, (45) (2010) 717-726.
9
[10] H. Faria, R.M. Guedes, Long-term Behaviour of GFRP Pipes: reducing the prediction test duration, Polymer Testing, (29) (2010) 337-345.
10
[11] N.J. Jin, H.G. Hwang, J.H. Yeon, Structural Analysis and Optimum Design of GRP Pipes Based on Properties of Materials, Construction and Building Materials, (38) (2013) 316-326.
11
[12] J.S. Park, W.H. Hong, W. Lee, J.H. Park, Y. S.J., Pipe Stiffness Prediction of Buried GFRP Flexible Pipe, Polymers and Polymer Composites, (22) (2014) 17.42
12
[13] S.H. Yoon, J.O. Oh, Prediction of Long term Performance for GRP Pipes Under Sustained Internal Pressure, Composite Structures, (134) (2015) 185.981
13
[14] S.W. Tsai, H.T. Hahn, Introduction to Composite Material, Westport, CT 06880, Technomic Publishing Compony, 1980.
14
[15] S.W. Tsai, E.M. Wu, A General Theory of Strength for Anisotropic Materials, Composite Materials, 5 (1971) 58-80.
15
[16] Z. Hashin, Failure Criteria for Unidirectional Fibre Composites, ASME Journal of Applied Mechanics, 47(2) (1980) 329-334.
16
[17] J.D. Eshelby, The Continuum Theory Of Lattice Defects In Solid State Physics, Academic Press, New York, 3 (1956) 79-144.
17
[18] J.W. Hutchinson, Singular Behavior at the End of a Tensile Crack Tip in a Hardening Material, Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 16 (1968) 13-31.
18
[19] J.R. Rics, G.F. Rosengren, Plane Strain Defomation near a Crack Tip in a Power-Law Hardening Material, Journal of the Mechanics and Physics of Soilds, 16 (1968) 1-12.
19
[20] S.A. Meguid, Engineering Fracture Mechanics, Elsevier Science Pub, New York Sole distributor in
20
the USA and Canada, 1989.
21
[21] M. Xia, H. Takayanagi, K. Kemmochi, Analysis of Multi-layered Filament-wound Composite Pipes Under Internal Pressure, Composite Structures, (53) (2001) 483-491.
22
[22] P. Uniyal, D. Gunwant, A. Misra, Multi Scale Modeling and Failure Analysis of Laminated Composites, Journal of Applied Mechanical Engineering, 5 (2016).
23
[23] C.T. Sun, B.J. Quinn, J. Tao, D.W. Oplinger, W.J.Hughes, Comparative Evaluation of Failure Analysis Methods for Composite Laminates, Springfield, Virginia 22161., U.S. Public through the National Technical Information Service (NTIS). 1996.
24
[24] M. Shiratori, Analysis and application of influence coefficient for round bar with semielliptical surface crack, Stress intensity factor hand book,oxford uk, (1987) 659-665.
25
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی رفتار خستگی سایشی در ورقهای سوراخ دار آلومینیوم 2024-تی 3 تقویت شده با روش انبساط سرد
ورقهای دارای انبساط سرد به صورت گسترده در اتصاالت پیچ و مهره که تحت نیروی پیشبار میباشند، بکار میروند. مطالعات گذشته در مورد تاثیر انبساط سرد و نیروی پیشبار بر روی رفتار خستگی در اتصالات پیچ و مهره نشان دادهاند که میزان درصد انبساط سرد به صورت قابل توجهی بر روی رفتار خستگی اتصالات تاثیرگذار بوده و احتمال وقوع خستگی سایشی را افزایش میدهد. برای درک بهتر این پدیده لازم است تا اطلاع دقیقتری در مورد تاثیر انبساط سرد بر روی تغییرات نیروی اصطکاک در طول بارگذاری خستگی سایشی و تاثیر آن بر روی توزیع تنش در نواحی اطراف محل تمرکز تنش بدست آورد. بدین منظور در این مقاله، با طراحی دستگاه مناسب، شرایط بارگذاری خستگی سایشی بر روی ورقهای سوراخدار ایجاد شده و نمونههای دارای انبساط سرد تحت شرایط بارگذاری مختلف قرار گرفتهاند. همچنین از شبیهسازی عددی به منظور تخمین توزیع تنشهای پسماند ناشی از انبساط سرد و بررسی تاثیر آن بر روی رفتار خستگی سایشی استفاده شده است. جهت مقایسه مقاومت خستگی سایشی در نمونههای مختلف از پارامتر اسمیت واتسون تاپر استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان میدهند که انجام انبساط سرد تاثیر تمرکز تنش را در نواحی نزدیک به سوراخ کاهش میدهد. این در حالی است که در نواحی دورتر از سوراخ به دلیل ایجاد تنشهای پسماند کششی احتمال وقوع خستگی سایشی را افزایش میدهد.
https://mej.aut.ac.ir/article_3233_19bfe210baf941a1243d01fe45813fba.pdf
2019-01-15
1193
1212
10.22060/mej.2019.14449.5865
خستگی مالشی؛ انبساط سرد؛ روش المان محدود
نیروی اصطکاک
اتصاالت پیچ و مهره
تاج بخش
نوید چاخرلو
tnavid@tabrizu.ac.ir
1
تبریز*مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز
AUTHOR
پویا
شهریاری
p.shahriary@tabrizu.ac.ir
2
گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
LEAD_AUTHOR
[1] T. Lindley, Fretting fatigue in engineering alloys, International journal of fatigue, 19(93) (1997) 39-49.
1
[2] J. Dobromirski, Variables of fretting process: are there 50 of them?, ASTM Special Technical Publication, 1159 (1992) 60-60.
2
[3] C. Ruiz, P. Boddington, K. Chen, An investigation of fatigue and fretting in a dovetail joint, Experimental mechanics, 24(3) (1984) 208-217.
3
[4] C. Jiménez-Peña, R.H. Talemi, B. Rossi, D. Debruyne, Investigations on the fretting fatigue failure mechanism of bolted joints in high strength steel subjected to different levels of pre-tension, Tribology international, 108 (2017) 128-140.
4
[5] F. Xue, Z.-X. Wang, W.-S. Zhao, X.-L. Zhang, B.P. Qu, L. Wei, Fretting fatigue crack analysis of the turbine blade from nuclear power plant, Engineering failure analysis, 44 (2014) 299-305.
5
[6] M. Zehsaz, P. Shahriary, Studying the Effect of Fillet on Fretting Fatigue Strength in the Press-Fitted Axle Assembly using Different Multiaxial Fatigue Criteria and Fretting Fatigue Damage Darameter, Journal of Computational Methods In Engineering, 34(2) (2016) 159-175.
6
[7] Y.-l. Wang, Y.-l. Zhu, S. Hou, H.-x. Sun, Y. Zhou, Investigation on fatigue performance of cold expansion holes of 6061-T6 aluminum alloy, International journal of fatigue, 95 (2017) 216-228.
7
[8] A. Benhamena, A. Talha, N. Benseddiq, A. Amrouche, G. Mesmacque, M. Benguediab, Effect of clamping force on fretting fatigue behaviour of bolted assemblies: Case of couple steel–aluminium, Materials Science and Engineering: A, 527(23) (2010) 6413-6421.
8
[9] D. Croccolo, M. De Agostinis, L. Ceschini, A. Morri, A. Marconi, Interference fit effect on improving fatigue life of a holed single plate, Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, 36(7) (2013) 689-698.
9
[10] A. Özdemir, R. Hermann, Effect of expansion technique and plate thickness on near-hole residual stresses and fatigue life of cold expanded holes, Journal of materials science, 34(6) (1999) 1243-1252.
10
[11] T. Chakherlou, M. Razavi, B. Abazadeh, Finite element investigations of bolt clamping force and friction coefficient effect on the fatigue behavior of aluminum alloy 2024-T3 in double shear lap joint, Engineering failure analysis, 29 (2013) 62-74.
11
[12] T. Chakherlou, M. Shakouri, A. Akbari, A. Aghdam, Effect of cold expansion and bolt clamping on fretting fatigue behavior of Al 2024-T3 in double shear lap joints, Engineering failure analysis, 25 (2012) 29-41.
12
[13] N.E. Dowling, Mechanical behavior of materials: engineering methods for deformation, fracture, and fatigue, Pearson, 2012.
13
[14] ASTM, E2789-10(2015), in: Standard Guide for Fretting Fatigue Testing, West Conshohocken, ASTM International.
14
[15] J. Pape, R. Neu, Influence of contact configuration in fretting fatigue testing, Wear, 225 (1999) 1205-1214.
15
[16] P. Shahriary, T. Chakherlou, Investigating the effect of cold expansion on frictional force evolution during fretting fatigue tests of AL2024-T3 plates, International journal of mechanical sciences, 135 (2018) 146-157.
16
[17] Ansys release 13.0, in: Documentation, ANSYS Inc.
17
[18] L. Yongshou, S. Xiaojun, L. Jun, Y. Zhufeng, Finite element method and experimental investigation on the residual stress fields and fatigue performance of cold expansion hole, Materials & Design, 31(3) (2010) 1208-1215.
18
[19] M.W. Ozelton, T.G. Coyle, Fatigue life improvement by cold working fastener holes in 7050 aluminum, in: Fatigue in mechanically fastened composite and metallic joints, ASTM International, 1986.
19
[20] Y. Zhang, M.E. Fitzpatrick, L. Edwards, Analysis of the Residual Stress around a Cold-expanded Fastener Hole in a Finite Plate, Strain, 41(2) (2005) 59-70.
20
[21] K. Smith, P. Watson, T. Topper, â A Stress-Strain Function for the Fatigue of Metals, â J, Mater, 5(4) (1970) 767â-778.
21
[22] C.D. Lykins, S. Mall, V.K. Jain, Combined experimental–numerical investigation of fretting fatigue crack initiation, International journal of fatigue, 23(8) (2001) 703-711.
22
ORIGINAL_ARTICLE
تحلیل پدیده سایش در طول سوزنهای ریلی با استفاده از تکنیک ترکیب نرمافزاری و بررسی پارامترهای موثر
امروزه بالا رفتن بار محوری و سرعت در سیستمهای حمل ونقل ریلی بسیار مورد توجه است که منجر به افزایش مقدار فشار وارد به مسیر، انرژی تلف شده و سایش شدید میگردد. سوزنها در حمل و نقل ریلی از مهمترین عناصر در تسهیل رفت و آمد و افزایش ظرفیت مسیر تلقی میشوند. در کنار این، یکی از سوانحی که بیشترین آسیبهای مالی و جانی برای راهآهن کشورها به همراه دارد؛ خروج از خط ناوگان در محل تقاطع سوزنها، به علت خرابی سوزن و تغییر شکل پروفیل آن است. با توجه به اهمیت بالای سوزن، این پژوهش با در نظر گرفتن تئوریهای حاکم، همچنین جمعآوری اطلاعات و استفاده از ترکیب دو نرمافزار برای بهبود و تسهیل مدلسازی، به بررسی سایش و تغییرشکل در کل مسیر سوزن و به طور خاص سوزن مورد استفاده در سیستم حمل و نقل ریلی ایران میپردازد. در این مقاله با بررسی پیشینه پژوهشهای انجام شده، تکنیکی جدید، مبتنی بر مکان بیشترین نیرو و مقدار آن مورد استفاده قرار گرفته است تا علاوه بر یافتن تغییرشکل ساختار و میزان انرژی سایش در کل حرکت مسیر، با درنظر گرفتن اثرات سرعت، بارمحوری و پروفیل سوزن در کنار سخت شوندگی ایزوتزوپیک و جنبشی، نقاط بحرانی را شناسایی کرده و حجم محاسبات را کاهش دهد.
https://mej.aut.ac.ir/article_3190_ce389a817a044a36776bea2a908c7cd0.pdf
2018-12-19
1213
1228
10.22060/mej.2018.14620.5899
سوزن
سایش
سوزن یو.آی.سی60
یونیورسال مکانیزم
مجید
شهروی
m_shahravi@iust.ac.ir
1
علم و صنعت ایران
LEAD_AUTHOR
احمدرضا
شاه ملاقمصری
a_shahmolla@railwar.iust.ac.ir
2
دانشجوی ارشد گرایش مهندسی ماشین های ریلی دانشکده راه آهن دانشگاه علم صنعت تهران،ایران
AUTHOR
احمدرضا
اکبری
ahmadreza_akbari@railway.iust.ac.ir
3
دانشجوی ارشد گرایش مهندسی ماشین های ریلی دانشکده راه اهن دانشگاه علمو صنعت ایران
AUTHOR
[1] A. Johansson, B. Pålsson, M. Ekh, J.C. Nielsen, M.K. Ander, J. Brouzoulis, E. Kassa, Simulation of wheel– rail contact and damage in switches & crossings, Wear, 271(1-2) (2011) 472-481.
1
[2] M. Pletz, W. Daves, W. Yao, H. Ossberger, Rolling contact fatigue of three crossing nose materials— Multiscale FE approach, Wear, 314(1-2) (2014) 69-77.
2
[3] S. Bruni, I. Anastasopoulos, S. Alfi, A. Van Leuven, G. Gazetas, Effects of train impacts on urban turnouts: modelling and validation through measurements, Journal of Sound and Vibration, 324(3-5) (2009) 666.986
3
[4] V. Markine, M. Steenbergen, I. Shevtsov, Combatting RCF on switch points by tuning elastic track properties, Wear, 271(1-2) (2011) 158-167.
4
[5] J. Xiao, F. Zhang, L. Qian, Numerical simulation of stress and deformation in a railway crossing, Engineering failure analysis, 18(8) (2011) 2296-2304.
5
[6] A.E. Blanco-Saura, J.L. Velarte-González, F. RibesLlario, J.I. Real-Herráiz, Study of the dynamic vehicletrack interaction in a railway turnout, Multibody System Dynamics, 43(1) (2018) 21-36.
6
[7] Y. Ma, A.A. Mashal, V.L. Markine, Modelling and experimental validation of dynamic impact in 1: 9 railway crossing panel, Tribology International, 118 (2018) 208-226.
7
[8] J. Xu, P. Wang, J. Wang, B. An, R. Chen, Numerical analysis of the effect of track parameters on the wear of turnout rails in high-speed railways, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 232(3) (2018) 709721.
8
[9] L. Xin, V. Markine, I. Shevtsov, Numerical analysis of the dynamic interaction between wheel set and turnout crossing using the explicit finite element method, Vehicle System Dynamics, 54(3) (2016) 301-327.
9
[10] L. Xin, V. Markine, I. Shevtsov, Analysis of the effect of repair welding/grinding on the performance of railway crossings using field measurements and finite element modeling, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 232(3) (2018) 798-815.
10
[11] P.K. Bhardwaj, S. Harsha, A. Gupta, S.C. Sharma, Analysis of the Effect of Rail Curving and Friction on Wear Using FEM.
11
[12] J. Xu, P. Wang, L. Wang, R. Chen, Effects of profile wear on wheel–rail contact conditions and dynamic interaction of vehicle and turnout, Advances in Mechanical Engineering, 8(1) (2016) .6963265104187861
12
[13] L. Xin, V. Markine, I. Shevtsov, Numerical procedure for fatigue life prediction for railway turnout crossings using explicit finite element approach, Wear, 366 (2016) 167-179.
13
[14] J.C. Nielsen, B.A. Pålsson, P.T. Torstensson, Switch panel design based on simulation of accumulated rail damage in a railway turnout, Wear, 366 (2016) 241248.
14
[15] G. I. Alarcón, N. Burgelman, J. M. Meza, A. Toro, and Z. Li, “The influence of rail lubrication on energy dissipation in the wheel/rail contact: a comparison of simulation results with field measurements,” Wear, vol. 330, pp. 533–539, 2015.
15
[16] Abaqus User Manual 2016
16
[17] L.Xin, V.L. Markine, I.Y. Shevtsov, Numerical analysis of rolling contact fatigue crack Initition and fatigue life prediction of Railway Crossing, International Conference on Contact Mechanics, CM2015, Colorado Springs, Colorado, USA
17
[18] J. W. Ringsberg, “Life prediction of rolling contact fatigue crack initiation,” Int. J. Fatigue, vol. 23, no. 7, pp. 575–586, 2001.
18
[19] M.R. Ghazavi, M. Taki, Dynamic simulations of the freight three-piece bogie motion in curve, Vehicle System Dynamics, 46(10) (2008) 955-973.
19
ORIGINAL_ARTICLE
استخراج روابط صریح در تعیین فرکانس طبیعی تیر اویلر-برنولی دارای ترک روی بستر الاستیک با استفاده از روش رایلی
در این مقاله، یک حل تقریبی بر مبنای روش رایلی، برای تحلیل رفتار مودال تیر اویلر-برنولی دارای ترک روی بستر الاستیک ارائه میشود. مدلسازی بستر الاستیک با استفاده از تئوری فنر ارتجاعی وینکلر انجام و میزان سفتی فنر، متناظر با خواص مادی بستر الاستیک مشخص میگردد. تابع دلتای دیراک برای اعمال مود باز شدگی ترک در معادله رایلی بکار گرفته میشود که در آن ضریب مربوط به این تابع می‑تواند برحسب ضریب سفتی یک فنر پیچشی متناظر و با درنظر گرفتن پارامترهای مادی و هندسی ترک مشخص گردد. در تحلیل حاضر، روابط صریح جدیدی برای محاسبه فرکانس طبیعی تیر دارای ترک روی بستر الاستیک در سه شرط مرزی ساده-ساده، گیردار-گیردار و گیردار-آزاد ارائه میشود. در این روش، فرکانس طبیعی در مود اول ارتعاش تیر دارای ترک روی بستر الاستیک به صورت نسبت انرژی پتانسیل غنی شده ماکزیمم و انرژی جنبشی ماکزیمم تعیین میگردد. اثرات عمق ترک، محل ترک و بستر الاستیک روی پاسخ فرکانس طبیعی تیر بر پایه روابط استخراج شده بررسی میشود. نتایج تحلیلها نشان میدهد که با افزایش عمق ترک، فرکانس طبیعی تیر ترکخورده کاهش مییابد؛ درحالی که بستر الاستیک موجب افزایش فرکانس طبیعی تیر دارای ترک میشود. مقایسه نتایج روابط پیشنهاد شده با نتایج مدلسازی کامل سازه در نرمافزار آباکوس نشان میدهد که تحلیل حاضر از دقت مناسبی برخوردار است.
https://mej.aut.ac.ir/article_3194_617cd705a1e85c007c51a63647b299f7.pdf
2018-12-19
1229
1244
10.22060/mej.2018.14885.5968
روش رایلی
فرکانس طبیعی
تیرهای دارای ترک
بستر الاستیک
فنر پیچشی
علی
علی جانی
alijani@iaubanz.ac.ir
1
استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد بندر انزلی، بندر انزلی، ایران
LEAD_AUTHOR
مرتضی
خمامی ابدی
technic_amoozesh@yahoo.com
2
مهندسی عمران-سازه، دانشگاه گیلان، رشت،
AUTHOR
[1] G. R. Irwin, J. A. Kies, Critical energy rate analysis of fracture strength, Journal of Welding, 33(1)(1954) 193-198.
1
[2] G. R. Irwin, Analysis of stresses and strains near the end of a crack traversing a plate, Journal of Applied Mechanics, 24(1) (1957) 361-364.
2
[3] B. Biondi, S. Caddemi, Closed form solutions of Euler–Bernoulli beams with singularities, Journal of Solids Structure, 42 (2005) 3027–3044.
3
[4] S. Caddemi, I. Calio, Exact closed-form solution for the vibration modes of the Euler–Bernoulli beam with multiple open cracks, Journal of Sound and Vibration, 327(2009) 473-489.
4
[5] P. Ricci, E. Viola, Stress intensity factors for cracked T-section and dynamic behaviour of T-beams, Engineering Fracture Mechanics, 73 (2006) 91-111.
5
[6] T. Yokoyama, M.C. Chen, Vibration analysis of edge- cracked beams using a line-spring model, Engineering Fracture Mechanics, 59(3) (1998) 403-409.
6
[7] A.D. Dimarogonas, Vibration of cracked structures: A state of the art review, Engineering Fracture Mechanics, 55(5) (1996) 831-857.
7
[8] M. H. Walid, Crack detection from the variation of the eigenfrequencies of a beam on elastic foundation, Engineering Fracture Mechanics, 52(3) (1995) 409-421.
8
[9] M. Hsu, Vibration analysis of edge-cracked beam on elastic foundation with axial loading using the differential quadrature method, Comput. Methods Appl. Mech. Engrg., 194(1) (2005) 1–17.
9
[10] M. Nassar, S. Matbuly, M. Ragb, Vibration analysis of structural elements using differential quadrature method, Journal of Advanced Research, 4(1) (2013) 93–102.
10
[11] Y. Shin, J. Yun, K. Seong, J. Kim, S. Kang, Natural frequencies of Euler-Bernoulli beam with open cracks on elastic foundations, Journal of Mechanical Science and Technology, 20(4) (2006) 467-472.
11
[12] T. Yan, S. Kitipornchai, J. Yang, X. Q. He, Dynamic behaviour of edge-cracked shear deformable functionally graded beams on an elastic foundation under a moving load, Composite Structures, 93(11)(2011) 2992–3001.
12
[13] A. Mirzabeigy, F. Bakhtiari-Nejad, Semi-analytical approach for free vibration analysis of cracked beams resting on two-parameter elastic foundation with elastically restrained ends, Front. Mech. Eng., 9( 2)(2014) 191–202.
13
[14] M. Attar, A. Karrech, K. Regenauer-Lieb, Free vibration analysis of a cracked shear deformable beam on a two-parameter elastic foundation using a lattice spring model, Journal of Sound and Vibration, 333(11) (2014) 2359–2377.
14
[15] M. Ghasemi, A. Ariaei, Crack detection in Euler- Bernoulli beams on elastic foundation using genetic algorithm based on discrete element technique, Indian j.sci.res., 1( 2) (2014) 248-253.
15
[16] S. D. Akbas, Free Vibration Analysis Of Edge Cracked Functionally Graded Beams Resting On Winkler-Pasternak Foundation, International Journal of Engineering & Applied Sciences, 7(3) (2015) 1-15.
16
[17] A. C. Batihan, F. S. Kadioglu, Vibration Analysis of a Cracked Beam on anElastic Foundation, International Journal of Structural Stability and Dynamics, 16( 5)(2016) 1-18.
17
[18] A. Khnaijar, R. Benamar, A discrete model for nonlinear vibrations of a simply supported cracked beams resting on elastic foundations, Diagnostyka, 18( 3) (2017) 39-46.
18
[19] Y. Kumar, The Rayleigh–Ritz method for linear dynamic, static and buckling behavior of beams, shells and plates: A literature review, Journal of Vibration and Control, 24(1) (2017) 1205-1227.
19
[20] A. Alijani, M. Mastan Abadi, A. Darvizeh, M. Kh. Abadi, Theoretical approaches for bending analysis of founded Euler–Bernoulli cracked beams, Archive ofApplied Mechanics, 88(6) (2018) 875–895.
20
[21] K. V. Terzaghi, Evaluation of coefficient of subgrade reaction, Geotechnique, 5(4) (1995) 297-326.
21
[22] A. W. Leissa, M. S. Qatu, Vibrations of Continuous Systems, First edition, McGraw-Hill United States of America, 2011.
22
[23] ABAQUS, version 6.12-3, Simulia Abaqus, Dassault Systemes Simulia Corp, Build ID: 2012-10-04- 20.52.12-120045, United States of America, 2012.
23
ORIGINAL_ARTICLE
کاربرد یک سوپرالمان در تحلیلهای استاتیکی و ارتعاشی استوانه های توخالی ساخته شده از مواد پیزوالکتریک
هدف از این مقاله تعریف یک سوپرالمان برای استفاده در تحلیلهای استاتیکی و ارتعاشی استوانههای ساخته شده از مواد پیزوالکتریک میباشد. بدین ترتیب ابتدا به معرفی یک سوپر المان استوانهای که پیش از این در تحلیلهای استاتیکی و ارتعاشی سازههای استوانهای توخالی ارائه گردیده بود، پرداخته میشود. سپس این المان جهت استفاده در تحلیل سازههای استوانهای ساخته شده از مواد پیزوالکتریک تعمیم داده میشود. در این راستا، ابتدا به بررسی روابط المان محدود مربوط به مواد پیزوالکتریک و استخراج ماتریسهای سختی و جرم مرتبط با این مواد پرداخته میشود. سپس با استفاده از مفهوم سوپر المان و ماتریسهای بدست آمده، سوپرالمان استوانهای پیزوالکتریک ارائه میگردد. در نهایت به منظور صحتسنجی المان تعریف شده، این سوپر المان جهت تحلیلهای استاتیکی و ارتعاشی سازهای استوانهای ساخته شده از مواد پیزوالکتریک مورد استفاده قرار میگیرد. همچنین، نتایج بدست آمده از روش سوپرالمان با آنچه از نرم افزار انسیس و با استفاده از المانهای موجود مقایسه میشود. یکی از مهمترین نقاط قوت المان تعریف شده در مواردی است که خواص ماده در راستای شعاعی تغییر مینماید. بدین ترتیب، درانتها توانایی سوپرالمان تعریف شده در تحلیلهای استاتیکی و ارتعاشی سازههای استوانهای ساخته شده از مواد پیزوالکتریک هدفمند نیز مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
https://mej.aut.ac.ir/article_3141_5384dbb576938082e64b14959de817fc.pdf
2018-11-21
1245
1256
10.22060/mej.2018.14729.5924
تحلیل استاتیکی
تحلیل ارتعاشی
سوپر المان استوانه ای
المان محدود
مواد پیزوالکتریک هدفمند
افشین
تقوایی پور
afshin.taghvaeipour@gmail.com
1
دانشگاه صنعتی امیرکبیر
LEAD_AUTHOR
محمدتقی
احمدیان
ahmadian@sharif.edu
2
دانشگاه صنعتی شریف
AUTHOR
[1] S. Finnveden, Exact spectral finite element analysis of stationary vibrations in a rail way car structure, Acta Acustica, 2 (1994) 461-482.
1
[2] E.C. Pestel, Matrix methods in elastodynamics, McGraw-Hill, 1963.
2
[3] P. Danielczyk, Parametric optimization with the use of numerically efficient finite element models, Advances in Mechanical Engineering, 7(11) (2015) 1687814015618628.
3
[4] Y. He, X. Zhou, P. Hou, Combined method of super element and substructure for analysis of ILTDBS reticulated mega-structure with single-layer latticed shell substructures, Finite Elements in Analysis and Design, 46(7) (2010) 563-570.
4
[5] F. Ju, Y.S. Choo, Super element approach to cable passing through multiple pulleys, International Journal of Solids and Structures, 42(11) (2005) 3533-3547.
5
[6] W. Kuntjoro, A.M.H.A. Jalil, J. Mahmud, Wing Structure Static Analysis using Superelement, Procedia Engineering, 41 (2012) 1600-1606.
6
[7] C. Lu, W. Yang, H. Zheng, J. Liang, G. Fu, The Application of Superelement Modeling Method in Vehicle Body Dynamics Simulation, in, SAE International, 2016.
7
[8] P. Persson, K. Persson, G. Sandberg, Reduced order modelling of liquid-filled pipe systems, Journal of Fluids and Structures, 61 (2016) 205-217.
8
[9] S. Semenov, M. Nikhamkin, N. Sazhenkov, I. Semenova, G. Mekhonoshin, Simulation of Rotor System Vibrations Using Experimentally Verified Super Elements, (50633) (2016) V009T012A016.
9
[10] D.R. Tahilramani, J. Hitchins, Application of Model Reduction Techniques Within Cummins Inc, (46179) (2014) V002T007A012.
10
[11] V.V. Tkachev, The use of superelement approach for the mathematical simulation of reactor structure dynamic behaviour, Nuclear Engineering and Design, 196(1) (2000) 101-104.
11
[12] T.S. Koko, Super finite elements for nonlinear static and dynamic analysis of stiffened plate structures, National Library of Canada = Biblioth-que nationale du Canada, Ottawa, 1991.
12
[13] T.S. Koko, M.D. Olson, Vibration analysis of stiffened plates by super elements, Journal of Sound and Vibration, 158(1) (1992) 149-167.
13
[14] M.T. Ahmadian, M. Sherafati Zangeneh, Vibration analysis of orthotropic rectangular plates using superelements, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 191(19) (2002) 2097- 2103.
14
[15] M.T. Ahmadian, M. Zangeneh, Application of super elements to free vibration analysis of laminated stiffened plates, Journal of Sound and Vibration 259 (2003) 1243-1252.
15
[16] J. Jiang, M.D. Olson, Vibration Analysis of Orthogonally Stiffened Cylindrical Shells Using Super Finite Elements, Journal of Sound and Vibration, 173(1) (1994) 73-83.a
16
[17] M.T. Ahmadian, M. Bonakdar, A new cylindrical element formulation and its application to structural analysis of laminated hollow cylinders, Finite Elements in Analysis and Design, 44(9) (2008) 617- 630.
17
[18] A. Taghvaeipour, M. Bonakdar, M.T. Ahmadian, Application of a new cylindrical element formulation in finite element structural analysis of FGM hollow cylinders, Finite Elements in Analysis and Design, 50 (2012) 1-7.
18
[19] R. Pourhamid, M.T. Ahmadian, H. Mahdavy Moghaddam, A.R. Mohammadzadeh, Mechanical analysis of a functionally graded cylinder-piston under internal pressure due to a combustion engine using a cylindrical super element and considering thermal loading, Scientia Iranica, 22(2) (2015) 493-503.
19
[20] A. Fatan, M.T. Ahmadian, Vibration analysis of FGM rings using a newly designed cylindrical superelement, Scientia Iranica 25 (2017).
20
[21] V. Piefort, Finite Element Modelling of Piezoelectric Active Structures, PhD Thesis, Universite Libre de Bruxelles 2001.
21
[22] W.Q. Chen, Z.G. Bian, H.J. Ding, Three-dimensional vibration analysis of fluid-filled orthotropic FGM cylindrical shells, International Journal of Mechanical Sciences, 46(1) (2004) 159-171.
22
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی تجربی و عددی اثر کاهش عرض بر توان خروجی تیر برداشتکننده انرژی پیزوالکتریک
با توجه به کاهش منابع انرژی جهان، برداشت انرژی ارزان از محیط پیرامون اهمیت زیادی پیدا کرده است. از مهم ترین روش های برداشت انرژی، برداشت انرژی از مواد پیزوالکتریک می باشد و اخیرا محققان بر روی بهینه سازی این نوع برداشتکنندههای انرژی متمرکز شده اند. در این مقاله به بررسی تجربی و عددی اثر کاهش عرض تیر بر میزان برداشت انرژی از تیر یکسرگیردار حامل پیزوالکتریکی که حرکت هارمونیک دارد، پرداخته شده است. در این پژوهش از یکی از جدیدترین مواد پیزوالکتریک بنام الکترو-اکتیو پیپر سلولزی استفاده شده است. در ابتدا یک تیر با عرض ثابت مورد بررسی قرار گرفته و سپس دو تیر یکسردرگیر متصل بصورت سری و موازی که عرض هر کدام نصف عرض تیر اولیه میباشند، مورد تحلیل واقع شدهاند و در مرحله بعدی تیر واحد را به سه قسمت مساوی تقسیم کرده و حالات سری و موازی این تیرها مورد بررسی قرار گرفتهاند و نتایج عددی با دادههای آزمایشگاهی مقایسه شده اند. ملاحظه میشود که اگر عرض یک تیر را به چند قسمت مساوی تقسیم کرده و چند تیر با عرض کمتر ایجاد شود و بصورت سری به یکدیگر متصل گردند، میزان برداشت انرژی در این حالت از تیر واحد اولیه به طور قابل توجهی بیشتر خواهد بود.
https://mej.aut.ac.ir/article_3234_4731f8a72d0334960210762a97004588.pdf
2019-01-15
1257
1272
10.22060/mej.2019.14887.5970
برداشت انرژی
پیزوالکتریک
تیریکسرگیردار
حرکت هارمونیک
اتصال سری و موازی
سعید
منصوری
saeidmansourilotfali@gmail.com
1
دانشگاه امام حسین(ع) دانشکده فنی و مهندسی
AUTHOR
روح اله
حسینی
r.hosseini.mech@gmail.com
2
دانشگاه امام حسین(ع)، دانشکده فنی و مهندسی
LEAD_AUTHOR
[1] Z. Yang, S. Zhou, J. Zu, D. Inman, High-Performance Piezoelectric Energy Harvesters and Their Applications, Joule, (2018).
1
[2] A. Erturk, D.J. Inman, A distributed parameter electromechanical model for cantilevered piezoelectric energy harvesters, Journal of vibration and acoustics, 130(4) (2008) 041002.
2
[3] Y. Cha, Energy harvesting using flexible piezoelectric materials from human walking motion: Theoretical analysis, Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 28(20) (2017) 3006-3015.
3
[4] M. Karimi, R. Tikani, S. Ziaei-Rad, Piezoelectric energy harvesting from bridge vibrations under moving consecutive masses, Modares Mechanical Engineering, 16(6) (2016) 108-118.
4
[5] S. Suhag, D. Chhabra, DESIGN OF A CLOSED CHANNEL FLUID FLOW SYSTEM FOR PIEZOELECTRIC ENERGY HARVESTING, (2018).
5
[6] S. Orrego, K. Shoele, A. Ruas, K. Doran, B. Caggiano, R. Mittal, S.H. Kang, Harvesting ambient wind energy with an inverted piezoelectric flag, Applied Energy, 194 (2017) 212-222.
6
[7] Z.L. Wang, J. Song, Piezoelectric nanogenerators based on zinc oxide nanowire arrays, Science, 312(5771) (2006) 242-246.
7
[8] S. Priya, H.-C. Song, Y. Zhou, R. Varghese, A. Chopra, S.-G. Kim, I. Kanno, L. Wu, D.S. Ha, J. Ryu, A review on piezoelectric energy harvesting: materials, methods, and circuits, Energy Harvesting and Systems, 4(1) (2017) 3-39.
8
[9] O. Abdeljaber, O. Avci, D.J. Inman, Active vibration control of flexible cantilever plates using piezoelectric materials and artificial neural networks, Journal of sound and vibration, 363 (2016) 33-53.
9
[10] H. Salmani, G. Rahimi, S. Hosseini Kordkheili, An exact analytical solution to exponentially tapered piezoelectric energy harvester, Shock and Vibration, 2015 (2015).
10
[11] B. Andò, S. Baglio, F. Maiorca, C. Trigona, Analysis of two dimensional, wide-band, bistable vibration energy harvester, Sensors and Actuators A: Physical, 202 (2013) 176-182.
11
[12] D. Borthakur, K. Guha, S. Chander, S. Baishya, Optimization of Piezoelectric Energy Harvesting Structure by Segmenting the Piezoelectric Layer (s).
12
[13] T. Kumar, R. Kumar, V.S. Chauhan, Design and finite element analysis of varying width piezoelectric cantilever beam to harvest energy, in: Energy, Power and Environment: Towards Sustainable Growth (ICEPE), 2015 International Conference on, IEEE, 2015, pp. 1-6.
13
[14] R. Hosseini, M.J.M.T. Hamedi, An investigation into resonant frequency of trapezoidal V-shaped cantilever piezoelectric energy harvester, 22(5) (2016) 1127- 1134.
14
[15] R. Hosseini, M. Hamedi, An investigation into resonant frequency of triangular V-shaped cantilever piezoelectric vibration energy harvester, (2016).
15
[16] R. Hosseini, M.J.J.o.M. Hamedi, Microengineering, Improvements in energy harvesting capabilities by using different shapes of piezoelectric bimorphs, 25(12) (2015) 125008.
16
[17] R. Hosseini, M.J.I.J.o.A.D. Hamedi, M. Technology, Study of the resonant frequency of unimorph triangular V-shaped piezoelectric cantilever energy harvester, 8(4) (2015).
17
[18] M.A.M. Hatta, M.W.A. Rashid, U.A.-A.H.Azlan, K.S. Leong, N.A. Azmi, Finite element method simulation of MEMS piezoelectric energy harvester using lead- free material, in: Computer and Communication Engineering (ICCCE), 2016 International Conference on, IEEE, 2016, pp. 511-515.
18
[19] C.H. Wong, Z. Dahari, M.H. Jumali, K. Mohamed, J.J.J.J.o.E.M. Mohamed, Simulation and Fabrication of Wagon-Wheel-Shaped Piezoelectric Transducer for Raindrop Energy Harvesting Application, 46(3) (2017) 1587-1597.
19
[20] A. Batra, A. Alomari, M. Aggarwal, A. Bandyopadhyay, Energy harvesting under excitation of clamped-clamped beam, in: Smart Materials and Nondestructive Evaluation for Energy Systems 2016, International Society for Optics and Photonics, 2016, pp. 980612.
20
[21] Y. Amini, P. Fatehi, M. Heshmati, H.J.C.S. Parandvar, Time domain and frequency domain analysis of functionally graded piezoelectric harvesters subjected to random vibration: Finite element modeling, 136 (2016) 384-393.
21
[22] V. Cleante, M. Brennan, G. Gatti, D.J.M.S. Thompson, S. Processing, On the target frequency for harvesting energy from track vibrations due to passing trains, 114 (2019) 212-223.
22
[23] Y.J.J.o.I.M.S. Cha, Structures, Energy harvesting using flexible piezoelectric materials from human walking motion: Theoretical analysis, 28(20) (2017) 3006-3015.
23
[24] J. Kim, S. Mun, H.-U. Ko, L. Zhai, S.-K. Min, H.C. Kim, A Comprehensive Review of Electroactive Paper Actuators, in: Ionic Polymer Metal Composites (IPMCs), 2015, pp. 398-422.
24
[25] M.A.H. Khondoker, S.C. Mun, J. Kim, Particle based conductive silver ink customized for ink jet printing on cellulose electro-active paper, in: Nanosensors, Biosensors, and Info-Tech Sensors and Systems 2013, International Society for Optics and Photonics, 2013, pp. 86910Q.
25
[26] A. John, S.K. Mahadeva, J. Kim, The preparation, characterization and actuation behavior of polyaniline and cellulose blended electro-active paper, Smart Materials and Structures, 19(4) (2010) 045011.
26
[27] R. HOSSEINI, M.A. EBRAHIMI, M. NOURI, An Experimental Investigation into Width Reduction Effect on the Efficiency of Piezopolymer Vibration Energy Harvester, (2017).
27
[28] L. Zhai, B.-W. Kang, J.-H. Kim, J. Kim, Z. Abas, H.S. Kim, Electrode effect on the cellulose piezo- paper energy harvester, in: Electroactive Polymer Actuators and Devices (EAPAD) 2013, International Society for Optics and Photonics, 2013, pp. 86870R.
28
[29] G.-Y. Yun, K.-J. Yun, J.-H. Kim, J. Kim, Electrical and mechanical characterization of nanoscale-layered cellulose-based electro-active paper, Journal of nanoscience and nanotechnology, 11(1) (2011) 570-573.
29
[30] Z. Cai, J. Kim, Dry and durable electro‐active paper actuator based on natural biodegradable polymer, Journal of applied polymer science, 115(4) (2010) 2044-2049.
30
[31] R. Hosseini, M. Hamedi, J. Im, J. Kim, J. Dayou, Analytical and experimental investigation of partially covered piezoelectric cantilever energy harvester, International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, 18(3) (2017) 415-424.
31
[32] Z. Abas, H.S. Kim, L. Zhai, J. Kim, Experimental study of vibrational energy harvesting using Electro- Active paper, International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, 16(6) (2015) 1187- 1193.
32
[33] R. Hosseini, M. Hamedi, A. Ebrahimi Mamaghani, H.C. Kim, J. Kim, J. Dayou, Parameter identification of partially covered piezoelectric cantilever power scavenger based on the coupled distributed parameter solution, International Journal of Smart and Nano Materials, 8(2-3) (2017) 110-124.
33
ORIGINAL_ARTICLE
طراحی و شبیه سازی حسگر نیروی دو حالته کوارتزی
کریستال کوارتز مادهای پیزوالکتریک است و با اعمال ولتاژ متناوب، میتوان در آن ارتعاش مکانیکی ایجاد کرد. فرکانس طبیعی این ارتعاش با اعمال تنش و تغییر دمای کریستال تغییر میکند. به همین علت از این کریستال در ساخت انواع نیروسنجها و حسگرهای دمایی استفاده میشود. در این مقاله یک حسگر نیروی دیجیتال بر اساس اثر نیرو-فرکانس در کریستال کوارتز با برش آ.تی طراحی و شبیهسازی شده است. این حسگر در دو مود کاری قابل فعالسازی است. در مود اول، حساسیت حسگر نسبت به نیرو بیشینه است. در مود دوم خطای دمایی حسگر کاهش مییابد. خروجی حسگر با ترکیب روش المان محدود و مدلسازی ریاضی بدست آمده است. جهت ارزیابی مدل از مطالعات تجربی پیشین درباره ضریب نیرو فرکانس استفاده شده است. همچنین اثر زوایا و طول لبه تکیهگاههای اعمال نیرو بر خطای دمایی حسگر و حساسیت آن در مودهای کاری بررسی شده است. خروجی حسگر در بازه دمایی صفر الی صد درجه سانتیگراد بدست آمده است. حسگر دو حالته طراحی شده، امکان افزایش تفکیک پذیری و دقت اندازهگیری را در دمای اتاق و کاهش خطای اندازهگیری در دماهای غیر دمای اتاق را میدهد.
https://mej.aut.ac.ir/article_3250_a7c477d1be30aba2b552dc2f769ccae3.pdf
2019-01-28
1273
1284
10.22060/mej.2019.14857.5960
حسگر نیروی دو حالته
کوارتز
اثر نیرو فرکانس
خطای دمایی
حساسیت: مدل سازی پاسخ
محمد مصطفی
محمدی
dr.mohammadi@znu.ac.ir
1
گروه مهندسی مکانیک/دانشکده فنی/ دانشگاه زنجان
LEAD_AUTHOR
[1] R. Langdon, Resonator sensors-a review, Journal of Physics E: Scientific Instruments, 18(2) (1985) 103.
1
[2] J. Ratajski, Force-frequency coefficient of singly rotated vibrating quartz crystals, IBM Journal of Research and Development, 12(1) (1968) 92-99.
2
[3] D.L. Hammond, A. Benjaminson, The crystal resonator-a digital transducer, IEEE spectrum, 6(4) (1969) 53-58.
3
[4] E. EerNisse, J. Paros, Practical considerations for miniature quartz resonator force transducers, QUARTEX INC SALT LAKE CITY UT, 1983.
4
[5] R.G. Kirman, R.M. Langdon, Force sensors, in, Google Patents, 1986.
5
[6] Y. Amand, J.-P. Peghaire, Vibrating beam forcefrequency transducer, in, Google Patents, 1996.
6
[7] C. Gehin, C. Barthod, Y. Teisseyre, Design and characterisation of a new force resonant sensor, Sensors and Actuators A: Physical, 84(1-2) (2000) 65-69.
7
[8] J.P. Corbett, Oscillating crystal force transducer system, in, Google Patents, 1970.
8
[9] B. Dulmet, R. Bourquin, N. Shibanova, Frequencyoutput force sensor using a multimode doubly rotated quartz resonator, Sensors and Actuators A: Physical, 48(2) (1995) 109-116.
9
[10] Z. Wang, H. Zhu, Y. Dong, G. Feng, Off-centre loadinsensitive digital quartz resonator force sensor, IEE Proceedings-Science, Measurement and Technology, 148(5) (2001) 215-220.
10
[11] Z. Wang, H. Zhu, Y. Dong, G. Feng, A thicknessshear quartz resonator force sensor with dual-mode temperature compensation, IEEE sensors journal, 3(4) (2003) 490-496.
11
[12] A. Asakura, T. Fukuda, F. Arai, Design, fabrication and characterization of compact force sensor using ATcut quartz crystal resonators, in: Intelligent Robots and Systems, 2008. IROS 2008. IEEE/RSJ International Conference on, IEEE, 2008, pp. 506-511.
12
[13] Y. Murozaki, F. Arai, Wide range load sensor using quartz crystal resonator for detection of biological signals, IEEE Sensors journal, 15(3) (2015) 19131919.
13
[14] Y. Murozaki, S. Sakuma, F. Arai, Improvement of the Measurement Range and Temperature Characteristics of a Load Sensor Using a Quartz Crystal Resonator with All Crystal Layer Components, Sensors, 17(5) (2017) 1067.
14
[15] T.T. Pham, H. Zhang, S. Yenuganti, S. Kaluvan, J.A. Kosinski, Design, Modeling, and Experiment of a Piezoelectric Pressure Sensor Based on a Thickness-Shear-Mode Crystal Resonator, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 64(11) (2017) 8484-8491.
15
[16] F. Chen, J. Gao, W. Tian, Force-frequency characteristics of multi-electrode quartz crystal resonator cluster, Sensors and Actuators A: Physical, 269 (2018) 427-434.
16
[17] M. Mohammadi, H. Daneshpajooh, M. Hamedi, Effect of anisotropy and piezoelectricity on the forcefrequency coefficient of AT-cut quartz crystals, Scientia Iranica. Transaction B, Mechanical Engineering, 23(5) (2016) 2203.
17
[18] C.R. Dauwalter, The temperature dependence of the force sensitivity of AT-cut quartz crystals, in: 26th Annual Symposium on Frequency Control. 1972, IEEE, 1972, pp. 108-112.
18
[19] P. Lee, Y. Wang, X. Markenscoff, High− frequency vibrations of crystal plates under initial stresses, The Journal of the Acoustical Society of America, 57(1) (1975) 95-105.
19
[20] M. Mohammadi, M. Hamedi, H. Daneshpajooh, High-frequency vibrations of quartz crystals subject to initial thermo-mechanical bias, Scientia Iranica. Transaction B, Mechanical Engineering, 24(2 ((2017 (684-697.
20
[21] H. Zhang, J.A. Turner, J. Yang, J.A. Kosinski, Force–frequency effect of thickness mode langasite resonators, Ultrasonics, 50(4-5) (2010) 479-490.
21
[22] M.S. Patel, Nonlinear behavior in quartz resonators and its stability, Rutgers University-Graduate SchoolNew Brunswick, 2008.
22
[23] E.P. Eernisse, Temperature dependence of the force frequency effect for the AT-, FC-, SC-, and rotated X-cuts, in: 34th Annual Symposium on Frequency Control. 1980, IEEE, 1980, pp. 426-430.
23
ORIGINAL_ARTICLE
پیش بینی و کنترل آشوب در میکرو صفحه مستطیلی غیرخطی بر روی بستر الاستیک
در این پژوهش، دینامیک غیرخطی میکروصفحه غیرکلاسیک کیرشهف تحلیل، محدوده رفتار آشوبناک پیش بینی و با طراحی کنترلر مقاوم تطبیقی فازی، کنترل میشود. معادله حاکم بر میکروصفحه بر روی بستر الاستیک غیرخطی، با درنظر گرفتن غیرخطی هندسی فون-کارمن و براساس تئوری تنش کوپل اصلاح شده، با استفاده از اصل جابجایی مجازی استخراج میگردد. معادله مقدار ویژه حاصل برای شرایط مرزی ساده حل شده و نتایج بدست آمده اعتبارسنجی میگردد. در گام بعد، با فرض تحریک هارمونیک مود اول، روش گلرکین بکار برده میشود و معادله ارتعاشات اجباری میکروصفحه بدست میآید. سپس آستانه آشوب با صرف نظر از برهم کنش مودها تحلیل میگردد. مدارهای هموکلینیک سیستم بدون اغتشاش رسم شده و برخورد منیفلدهای پایدار و ناپایدار که معیاری برای پیش بینی آشوب است، با استفاده از روش ملنیکف بررسی میشود. همچنین، با استفاده از روش عددی حداکثر نمای لیاپانوف، آشوب وابسته به ابعاد، بهصورت موضعی شناسایی میگردد. نمودارهای صفحه فاز، نگاشت پوانکاره و پاسخ زمانی برای مقادیر مختلف نسبت ابعادی رسم شده و تاثیر چشمگیر ابعاد در رفتار آشوبناک میکروصفحه نمایش داده میشود. در ادامه، با طراحی کنترلر مقاوم تطبیقی فازی، ارتعاشات آشوبناک به کلی از سیستم حذف میشود و کنترلر مقاوم تطبیقی فازی به عنوان یک روش کارآمد برای کنترل آشوب در این سیستمها معرفی میگردد.
https://mej.aut.ac.ir/article_3344_a9431cc2d1ada6bf0e4a062dcbce730c.pdf
2019-03-18
1285
1300
10.22060/mej.2019.15286.6084
سیستم های نانوالکترو مکانیکی
کنترلر مقاوم تطبیقی فازی
تئوری تنش کوپل اصلاح شده
نانوصفحه کیرشهف
آشوب
عطیه
اندخشیده
a.andakhshideh@qiet.ac.ir
1
گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه صنعتی قوچان، قوچان، ایران
LEAD_AUTHOR
حسین
کارامد
hosseinknit@gmail.com
2
دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی قوچان، قوچان، ایران
AUTHOR
[1] S. Chaterjee, G. Pohit, A large deflection model for the pull-in analysis of electrostatically actuated microcantilever beams, Journal of sound and vibration, .689-969 (9002) (4)223.
1
[2] A. Tocchio, A. Caspani, G. Langfelder, Mechanical and electronic amplitude-limiting techniques in a MEMS resonant accelerometer, IEEE Sensors Journal, 12)6( )2012( 1719-1725.
2
[3] L.J. Currano, M. Yu, B. Balachandran, Latching in a MEMS shock sensor: Modeling and experiments, Sensors and Actuators A: Physical, 159)1( )2010( 41-50.
3
[4] M.H. Mahdavi, A. Farshidianfar, M. Tahani, S. Mahdavi, H. Dalir, A more comprehensive modeling of atomic force microscope cantilever, Ultramicroscopy, 109)1( )2008( 54-60.
4
[5] M. Kahrobaiyan, M. Asghari, M. Rahaeifard, M. Ahmadian, Investigation of the size-dependent dynamic characteristics of atomic force microscope microcantilevers based on the modified couple stress theory, International Journal of Engineering Science, 48(12) (2010) 1985-1994.
5
[6] R. Mestrom, R. Fey, J. Van Beek, K. Phan, H. Nijmeijer, Modelling the dynamics of a MEMS resonator: simulations and experiments, Sensors and Actuators A: Physical, 142(1) (2008) 306-315.
6
[7] M. Roukes, Nanoelectromechanical systems face the future, Physics World, 14(2) (2001) 25.
7
[8] V. Logeeswaran, F.E. Tay, M. Chan, F.S. Chau, Y.C. Liang, 2f method for the measurement of resonant frequency and Q-factor of micromechanical transducers, in: Design, Test, Integration, and Packaging of MEMS/MOEMS, International Society for Optics and Photonics, 4755 (2002), 584-594.
8
[9] J.A. Harley, E.M. Chow, T.W. Kenny, Design of resonant beam transducers: An axial force probe for atomic force microscopy, in: Micro-ElectroMechanical Systems: ASME Intl. ME Congress and Exposition, 1998, 274-252.
9
[10] Y.C. Wang, S.G. Adams, J.S. Thorp, N.C. MacDonald, P. Hartwell, F. Bertsch, Chaos in MEMS, parameter estimation and its potential application, IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Fundamental Theory and Applications, 45)10( )1998( 1013-1020.
10
[11] J. Awrejcewicz, V. Krysko, I. Papkova, A. Krysko, Routes to chaos in continuous mechanical systems. Part 1: Mathematical models and solution methods, Chaos, Solitons & Fractals, 45(6) (2012) 687-708.
11
[12] A. Krysko, J. Awrejcewicz, I. Papkova, V. Krysko, Routes to chaos in continuous mechanical systems: Part 2. Modelling transitions from regular to chaotic dynamics, Chaos, Solitons & Fractals, 45(6) (2012) 709-720.
12
[13] J. Awrejcewicz, A. Krysko, I. Papkova, V. Krysko, Routes to chaos in continuous mechanical systems. Part 3: The Lyapunov exponents, hyper, hyperhyper and spatial–temporal chaos, Chaos, Solitons & Fractals, 45(6) (2012) 721-736.
13
[14] X. Yang, P. Sethna, Local and global bifurcations in parametrically excited vibrations of nearly square plates, International journal of Non-linear Mechanics, 26(2) (1991) 199-220.
14
[15] X. Yang, P.R. Sethna, Non-linear phenomena in forced vibrations of a nearly square plate: antisymmetric case, Journal of Sound and Vibration, 155(3)(1992) 413-441.
15
[16] J. Awrejcewicz, E.Y. Krylova, I. Papkova, V.A. Krysko, Regular and chaotic dynamics of flexible plates, Shock and Vibration, (2014 ) 1-8.
16
[17] C. Touzé, O. Thomas, M. Amabili, Transition to chaotic vibrations for harmonically forced perfect and imperfect circular plates, International Journal of nonlinear Mechanics, 46(1) (2011) 234-246.
17
[18] M. Amabili, A. Sarkar, M. Païdoussis, Chaotic vibrations of circular cylindrical shells: Galerkin versus reduced-order models via the proper orthogonal decomposition method, Journal of Sound and Vibration, 290(3-5) (2006) 736-762.
18
[19] Y. Hao, L. Chen, W. Zhang, J. Lei, Nonlinear oscillations, bifurcations and chaos of functionally graded materials plate, Journal of Sound and Vibration,312(4-5)(2008) 862-892.
19
[20] Q. Ma, D.R. Clarke, Size dependent hardness of silver single crystals, Journal of Materials Research, 10(4)(1995)853-863.
20
[21] J. Stölken, A. Evans, A microbend test method for measuring the plasticity length scale, Acta Materialia, 46(14) (1998) 5109-5115.
21
[22] A.C. Chong, D.C. Lam, Strain gradient plasticity effect in indentation hardness of polymers, Journal of Materials Research, 14(10) )(999) 4103-4110.
22
[23] F. Yang, A. Chong, D.C.C. Lam, P. Tong, Couple stress based strain gradient theory for elasticity, International Journal of Solids and Structures, 39(10) (2002) 2731-2743.
23
[24] S. Park, X. Gao, Bernoulli–Euler beam model based on a modified couple stress theory, Journal of Micromechanics and Microengineering, 16(11) (2006) 2355.
24
[25] A. Andakhshideh, S. Maleki, H. Karamad, Sizedependent nonlinear vibration of non-uniform microbeam with various boundary conditions, Modares Mechanical Engineering, 18(9) (2019) 189- 198.(in Persian)
25
[26] S. Salehi, O. Rahmani, S.A. Hoseini, Free and forced vibration analysis of Kelvin-Voigt viscoelastic rectangular nanoplate based on the modified couple stress theory, Amirkabir Journal of Mechanical Engineering, (2018). (in Persian)
26
[27] M.H. Ghayesh, H. Farokhi, Nonlinear dynamics of microplates, International Journal of Engineering Science, 86 (2015) 60-73.
27
[28] H. Farokhi, M.H. Ghayesh, Nonlinear dynamical behaviour of geometrically imperfect microplates based on modified couple stress theory, International Journal of Mechanical Sciences, 90 (2015) 133-144.
28
[29] H. Ramezannejad Azarboni, H. Keshavarzpour, M. Rahimzadeh, Nonlocal analysis of chaotic vibration, primary and super-harmonic resonance of single walled carbon nanotube in thermal environment, Amirkabir Journal of Mechanical Engineering, (2018). (in Persian)
29
[30] E.M. Miandoab, A. Yousefi-Koma, H.N. Pishkenari, F. Tajaddodianfar, Study of nonlinear dynamics and chaos in MEMS/NEMS resonators, Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, 22(1)(2015) 611-622.
30
[31] D.G. Bassinello, A.M. Tusset, R.T. Rocha, J.M. Balthazar, Dynamical Analysis and Control of a Chaotic Microelectromechanical Resonator Model, Shock and Vibration, (2018).
31
[32] S. Wiggins, Introduction to applied nonlinear dynamical systems and chaos, Springer Science & Business Media, (2003).
32
[33] A. Wolf, J.B. Swift, H.L. Swinney, J.A. Vastano, Determining Lyapunov exponents from a time series, Physica D: Nonlinear Phenomena, 16(3) (1985) 285-317.
33
[34] H. Tourajizadeh, M. Kariman, M. Zamanian, B. Firouzi, Optimal Control of Electrostatically Actuated Micro-Plate Attached to the End of Microcantilever, Amirkabir Journal of Mechanical Engineering, 49(4) (2018) 805-818. (in Persian)
34
[35] A.M. Tusset, F.C. Janzen, R.T. Rocha, J.M. Balthazar, On an Optimal Control Applied in MEMS Oscillator with Chaotic Behavior including Fractional Order, Complexity, 2018 (2018) 1-12.
35
[36] H. Vaghefpour, H. Arvin, Y. Tadi Bani, Tip Tracking Control of Piezoelectric Nano-Actuator with Flexoelectric Size-Dependent Theory, Amirkabir Journal of Mechanical Engineering, (2018). (in Persian)
36
[37] A. Poursamad, A.H. Davaie-Markazi, Robust adaptive fuzzy control of unknown chaotic systems, Applied Soft Computing, 9(3) (2009) 970-976.
37
[38] J.N. Reddy, Theory and analysis of elastic plates and shells, CRC press, 2006.
38
[39] S. Wiggins, Global bifurcations and chaos: analytical methods, Springer Science & Business Media, (2013).
39
[40] A.W. Leissa, The free vibration of rectangular plates, Journal of sound and vibration, 31(3) (1973) 257-293.
40
[41] A.R. Zeni, J.A. Gallas, Lyapunov exponents for a Duffing oscillator, Physica D: Nonlinear Phenomena,89(1-2)(1995)71-82.
41
ORIGINAL_ARTICLE
مقایسه عملکرد کینتواستاتیکی مکانیزمهای موازی کروی مستخرج از سنتز نوعی با مدلسازی لقی در مفاصل غیر فعال
از مکانیزم موازی کروی برای دوران جسم حول یک نقطه ثابت استفاده میشود. تاکنون آرایشهای سینماتیکی مختلفی برای این ربات با سه درجه آزادی دورانی بدست آمده است. متداولترین ساختار مورد استفاده برای این ربات، آرایش سینماتیکی 3-آر.آر.آر است که ساختاری بیشینه مقید بوده و موجب دشواریهایی در ساخت و مونتاژ این ربات میشود. در این مقاله دو ساختار نابیشینهمقید 3-آر.آر.اِس و 3-آر.اِس.آر مستخرج از سنتز نوعی، از نقطه نظر دقت بر اساس لقی مفاصل با ساختار بیشینه مقید مورد مقایسه قرار گرفتهاند. بدین منظور ابتدا مدلی برای خطای سکوی متحرک بر مبنای لقی مفاصل معرفی شده است که به یک مسئله بهینهسازی محدب منجر میشود. سپس بیشینه شش مؤلفه خطای سکوی متحرک در بیش از 1000 جهتگیری مختلف از فضای کاری تعریف شده برای هر یک از رباتها محاسبه شده است. نتایج نشان دادند که خطای مجری نهایی به پیکربندی ربات بستگی دارد. همچنین با مقایسه نتایج مشخص شد که ساختار 3-آر.آر.آر خطای جابجایی نقطهای کمتری نسبت به سایرین دارد، در حالیکه خطای جهت گیری ساختار 3-آر.آر.اِس کمتر از دو ساختار دیگر است که نشان میدهد میتوان از ساختارهای نابیشینه مقید به جای ساختار بیشینه مقید در طراحی این ربات استفاده نمود. در نهایت نیز مقایسهای بین شاخصهای عملکردی کینتواستاتیکی با مدل ارائه شده صورت گرفته است.
https://mej.aut.ac.ir/article_3345_a5b3383a93aa10139a087102b62c1550.pdf
2019-03-18
1301
1318
10.22060/mej.2019.14725.5932
ربات موازی کروی
تحلیل دقت
لقی مفصل
حساسیت سینماتیکی
سید مجتبی
سید موسوی
mojtaba.mousavi@taarlab.com
1
محقق، آزمایشگاه تعامل انسان و ربات، دانشگاه تهران، تهران، ایران
AUTHOR
مهدی
طالع ماسوله
m.t.masouleh@ut.ac.ir
2
آزمایشگاه تعامل انسان و ربات-دانشکده برق و کامپیوتر-دانشگاه تهران
LEAD_AUTHOR
احمدرضا
خوگر
khoogar@mut.ac.ir
3
مهندسی مکانیک، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
AUTHOR
[1] C.M. Gosselin, J.-F. Hamel, The agile eye: a highperformance three-degree-of-freedom cameraorienting device, in: Robotics and Automation, 1994. Proceedings., 1994 IEEE International Conference on, IEEE, 1994, pp. 781-786.
1
[2] A. Safaryazdi, M. Zarei, O. Abolghasemi, M. Tale Masouleh, Experimental study on the modelbased control of a 2-degree-of-freedom spherical parallel robot camera stabilizer based on multithread programming concept, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 232(10) (2018) .7981-2881
2
[3] A. Chaker, A. Mlika, M.A. Laribi, L. Romdhane, S. Zeghloul, Synthesis of spherical parallel manipulator for dexterous medical task, Frontiers of Mechanical Engineering, 7(2) (2012) 150-162.
3
[4] M.T. Masouleh, M.H. Saadatzi, C.m. Gosselin, H.D. Taghirad, A geometric constructive approach for the workspace analysis of symmetrical 5-PRUR parallel mechanisms (3T2R), in: ASME 2010 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference, American Society of Mechanical Engineers, 2010, pp. 1335-1344.
4
[5] C. Gosselin, J. Angeles, The optimum kinematic design of a spherical three-degree-of-freedom parallel manipulator, Journal of mechanisms, transmissions, and automation in design, 111(2) (1989) 202-207.
5
[6] C.M. Gosselin, É. St-Pierre, Development and experimentation of a fast 3-DOF camera-orienting device, The International Journal of Robotics Research, 16(5) (1997) 619-630.
6
[7] S. Bai, Optimum design of spherical parallel manipulators for a prescribed workspace, Mechanism and Machine Theory, 45(2) (2010) 200-211.
7
[8] M. Daneshmand, M.H. Saadatzi, M.H.F. Kaloorazi, M.T. Masouleh, G. Anbarjafari, Optimal design of a spherical parallel manipulator based on kinetostatic performance using evolutionary techniques, Journal of Mechanical Science and Technology, 30(3) (2016) 1323-1331.
8
[9] R. Di Gregorio, A new parallel wrist using only revolute pairs: the 3-RUU wrist, Robotica, 19(3) (2001) 305-309.
9
[10] K. Al-Widyan, X.Q. Ma, J. Angeles, The robust design of parallel spherical robots, Mechanism and Machine Theory, 46(3) (2011) 335-343.
10
[11] M. Karouia, J.M. Hervé, An orientational 3-dof parallel mechanism, in: Proceedings of the 3rd Chemnitz Parallel Kinematics Seminar, Chemnitz, Germany, April, 2002, pp. 23-25.
11
[12] R. Di Gregorio, The 3-RRS wrist: a new, simple and non-overconstrained spherical parallel manipulator, Journal of Mechanical Design, 126(5) (2004) 850855.
12
[13] X. Kong, C.M. Gosselin, Type synthesis of threedegree-of-freedom spherical parallel manipulators, The International Journal of Robotics Research, 23(3) (2004) 237-245.
13
[14] A. Chaker, A. Mlika, M. Laribi, L. Romdhane, S. Zeghloul, Accuracy analysis of non-overconstrained spherical parallel manipulators, European Journal of Mechanics-A/Solids, 47 (2014) 362-372.
14
[15] A. Chaker, A. Mlika, M. Laribi, L. Romdhane, S. Zeghloul, Clearance and manufacturing errors’ effects on the accuracy of the 3-RCC Spherical Parallel Manipulator, European Journal of Mechanics-A/ Solids, 37 (2013) 86-95.
15
[16] S. Venanzi, V. Parenti-Castelli, A new technique for clearance influence analysis in spatial mechanisms, Journal of Mechanical Design, 127(3) (2005) 446-455.
16
[17] J. Meng, D. Zhang, Z. Li, Accuracy analysis of parallel manipulators with joint clearance, Journal of Mechanical Design, 131(1) (2009) 011013.
17
[18] N. Binaud, P. Cardou, S.p. Caro, P. Wenger, The kinematic sensitivity of robotic manipulators to joint clearances, in: ASME 2010 International Design engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference, American Society of Mechanical Engineers, 2010, pp. 1371.0831
18
[19] S. Mojtaba, S. Mousavi, A. Khoogar, M.T. Masouleh, Accuracy Comparison of Spherical Parallel Manipulators Based on Joint Clearance, in: 2017 5th RSI International Conference on Robotics and Mechatronics (ICRoM), IEEE, 2017, pp. 570-575.
19
[20] G. Wu, S. Bai, S. Caro, Transmission Quality Evaluation for a Class of Four-limb Parallel Schönfliesmotion Generators with Articulated Platforms, in: Computational Kinematics, Springer, 2018, pp. 282.092
20
[21] M. Gallant, C. Gosselin, Singularities of a planar 3-RPR parallel manipulator with joint clearance, Robotica, (2018) 1-12.
21
[22] J. Zhu, K.-L. Ting, Uncertainty analysis of planar and spatial robots with joint clearances, Mechanism and Machine Theory, 35(9) (2000) 1239-1256.
22
[23] C. Innocenti, Kinematic clearance sensitivity analysis of spatial structures with revolute joints, Journal of mechanical design, 124(1) (2002) 52-57.
23
[24] M.-J. Tsai, T.-H. Lai, Accuracy analysis of a multiloop linkage with joint clearances, Mechanism and machine theory, 43(9) (2008) 1141-1157.
24
[25] P. Voglewede, I. Ebert-Uphoff, Application of workspace generation techniques to determine the unconstrained motion of parallel manipulators, Journal of Mechanical Design, 126(2) (2004) 283-290.
25
[26] P.D. Lin, J.F. Chen, Accuracy analysis of planar linkages by the matrix method, Mechanism and Machine Theory, 27(5) (1992) 507-516.
26
[27] P. Cardou, S. Bouchard, C. Gosselin, Kinematicsensitivity indices for dimensionally nonhomogeneous jacobian matrices, IEEE Transactions on Robotics, 26(1) (2010) 166-173.
27
[28] M. Daneshmand, M.H. Saadatzi, M.T. Masouleh, Kinematic sensitivity and workspace optimization of planar parallel mechanisms using evolutionary techniques, in: Robotics and Mechatronics (ICRoM), 2013 First RSI/ISM International Conference on, IEEE, 2013, pp. 384-389.
28
[29] M. Saadatzi, M.T. Masouleh, H. Taghirad, C. Gosselin, M. Teshnehlab, Multi-objective Scale Independent Optimization of 3-RPR Parallel Mechanisms, Proceedings of the IFToMM, (2011).
29
[30] A.G. Hoevenaars, C. Gosselin, P. Lambert, J.L. Herder, Experimental validation of Jacobian-based stiffness analysis method for parallel manipulators with nonredundant legs, Journal of Mechanisms and Robotics, 8(4) (2016) 041002.
30
[31] A. Hoevenaars, C. Gosselin, P. Lambert, J. Herder, Consistent modeling resolves asymmetry in stiffness matrices, Mechanism and Machine Theory, 105 (2016) 80-90.
31
[32] M.H. Saadatzi, M.T. Masouleh, H.D. Taghirad, C. Gosselin, P. Cardou, Geometric analysis of the kinematic sensitivity of planar parallel mechanisms, Transactions of the Canadian Society for Mechanical Engineering, 35(4) (2011) 477-490.
32
[33] J.-P. Merlet, Jacobian, manipulability, condition number, and accuracy of parallel robots, Journal of Mechanical Design, 128(1) (2006) 199-206.
33
[34] C.M. Gosselin, E.S. Pierre, M. Gagne, On the development of the agile eye, IEEE Robotics & Automation Magazine, 3(4) (1996) 29-37.
34
[35] M.C. Grant, S.P. Boyd, Graph implementations for nonsmooth convex programs, in: Recent advances in learning and control, Springer, 2008, pp. 95-110.
35
[36] M. Grant, S. Boyd, Y. Ye, CVX: Matlab software for disciplined convex programming, in, 2008.
36
[37] T. Yoshikawa, Analysis and control of robot manipulators with redundancy, in: Robotics research: the first international symposium, MIT press Cambridge, MA, USA, 1984, pp. 735-747.
37
ORIGINAL_ARTICLE
تاثیر یاتاقانهای غیرهمگن بر رفتار دینامیکی و پایداری اتوبالانسر ساچمه- فنر
در سالهای اخیر استفاده از اتوبالانسر دینامیکی ساچمهای برای رفع نابالانسیهای متغیر با شرایط کاری، بیش از پیش مورد توجه محققان قرار گرفته است. اتوبالانسر دینامیکی ساچمهای وسیلهای است که بطور خودکار نابالانسیهای متغیر با شرایط کاری را بدون نیاز به متوقف کردن تجهیزات دوار در شرایط خاص رفع و سیستم را بالانس میکند. بالانسر اتوماتیک ساچمه- فنر نوع جدیدی از بالانسرهای اتوماتیک ساچمهای میباشد و مزیت اصلی آن نسبت به اتوبالانسرهای ساچمهای متداول، کاهش دامنه ارتعاشی روتور در ناحیه گذرا و وسیع بودن ناحیه بالانس پایدار است. یاتاقانها یکی از مهمترین اجزا تاثیرگذار بر رفتار دینامیکی و پایداری سیستمهای دوار هستند و در پژوهشهای پیشین رفتار دینامیکی و پایداری روتور مجهز به اتوبالانسر ساچمه- فنر با یاتاقانهای همگن بررسی شده است. در عمل، به دلایل مختلف از جمله ساخت، یاتاقانها دارای رفتار غیرهمگن میباشند. در این پژوهش برای اولین بار رفتار دینامیکی و پایداری روتور نابالانس با یاتاقانهای غیرهمگن مجهز به اتوبالانسر ساچمه- فنر با استفاده از روش نیمه تحلیلی مقیاسهای چندگانه بررسی شده است. نتایج حاکی از این است غیرهمگن بودن یاتاقانها خللی در مزیتهای اصلی اتوبالانسر ساچمه- فنر وارد نمیکند و در ضمن افزایش پارامتر غیرهمگنی یاتاقانها سبب کاهش ناحیه بالانس پایدار روتور مجهز به اتوبلانسر میشود.
https://mej.aut.ac.ir/article_3241_af772390c4372342a817d254792d03a1.pdf
2019-01-19
1319
1332
10.22060/mej.2019.14506.5873
اتوبالانسر ساچمه- فنر
یاتاقانهای غیرهمگن
روش مقیاسهای چندگانه
پاسخ ارتعاشی
ناحیه بالانس پایدار
موسی
رضائی
m_rezaee@tabrizu.ac.ir
1
دانشگاه تبریز
LEAD_AUTHOR
میر محمد
اتفاق
ettefagh@tabrizu.ac.ir
2
دانشگاه تبریز
AUTHOR
رضا
فتحی
r_fathi@tabrizu.ac.ir
3
دانشگاه تبریز
AUTHOR
[1] Y. Ishida, Recent development of the passive vibration control method, Mechanical Systems and Signal Processing, 29 (2012) 2-18.
1
[2] W. Kim, J. Chung, Performance of automatic ball balancers on optical disc drives, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 216(11) (2002) 1071-1080.
2
[3] P.C. Chao, C.-K. Sung, C.-C. Wang, Dynamic analysis of the optical disk drives equipped with an automatic ball balancer with consideration of torsional motions, Journal of applied mechanics, 72(6) (2005) 826-842.
3
[4] P.C.-P. Chao, C.-K. Sung, H.-C. Leu, Effects of rolling friction of the balancing balls on the automatic ball balancer for optical disk drives, Journal of Tribology, .658-548 )5002( )4(721
4
[5] C. Rajalingham, S. Rakheja, Whirl suppression in hand-held power tool rotors using guided rolling balancers, Journal of Sound and Vibration, 217(3) (1998) 453-466.
5
[6] Thearle E. L, Automatic Dynamic Balancers, Machine Design, 22 (1950) 119-124.
6
[7] Y. Jinnouchi, Y. Araki, J. Inoue, Y. Ohtsuka, C. Tan, Automatic balancer (static balancing and transient response of a multi-ball balancer), Trans. Jpn. Soc. Mech. Eng., Ser. C, 59(557) (1993) 79-84.
7
[8] J. Chung, D. Ro, Dynamic analysis of an automatic dynamic balancer for rotating mechanisms, Journal of Sound and vibration, 228(5) (1999) 1035-1056.
8
[9] J. Chung, I. Jang, Dynamic response and stability analysis of an automatic ball balancer for a flexible rotor, Journal of Sound and Vibration, 259(1) (2003) 31-43.
9
[10] C.-J. Lu, M.-C. Wang, S.-H. Huang, Analytical study of the stability of a two-ball automatic balancer, Mechanical Systems and Signal Processing, 23(3) (2009) 884-896.
10
[11] C.-J. Lu, C.-H. Hung, Stability analysis of a threeball automatic balancer, Journal of Vibration and Acoustics, 130(5) (2008) 051008.
11
[12] J. Ehyaei, M.M. Moghaddam, Dynamic response and stability analysis of an unbalanced flexible rotating shaft equipped with n automatic ball-balancers, Journal of Sound and Vibration, 321(3) (2009) 554-571.
12
[13] T. Chan, C. Sung, P.C. Chao, Non-linear suspension of an automatic ball balancer, International Journal of Non-Linear Mechanics, 46(2) (2011) 415-424.
13
[14] C. Sung, T. Chan, C. Chao, C. Lu, Influence of external excitations on ball positioning of an automatic balancer, Mechanism and Machine Theory, 69 (2013) 115-126.
14
[15] B. Bykov, Auto-balancing of a rotor with an orthotropic elastic shaft, Journal of Applied Mathematics and Mechanics, 77(4) (2013) 369-379.
15
[16] M. Rezaee, R. Fathi, The effect of damping ratio and balls mass on the stability of automatic ball balancer and determining their optimum values, 14(3) (2014) 110-118 (in Persian).
16
[17] M. Rezaee, R. Fathi, A.M. Alizadeh Fard, Investigating the stability of automatic ball-balancer under the gyroscopic effect and optimization of its parameters using the Nelder-Mead simplex algorithm, Modares Mechanical Engineering, 14(14) (2015) 155-166 (in Persian).
17
[18] M. Rezaee, R. Fathi, Dynamic analysis of an automatic double-race ball-balancer under the gyroscopic effect and optimization of its parameters using the genetic algorithm, Journal of Mechanical Engineering, 46(3) (2016)129-137 (in Persian).
18
[19] T. Majewski, D. Szwedowicz, M.A.M. Melo, Selfbalancing system of the disk on an elastic shaft, Journal of Sound and Vibration, 359 (2015) 2-20.
19
[20] D. Jung, H. DeSmidt, Limit-Cycle Analysis of Planar Rotor/Autobalancer System Influenced by Alford’s Force, Journal of Vibration and Acoustics, 138(2) (2016) 021018.
20
[21] D. Jung, H. DeSmidt, Limit-Cycle Analysis of ThreeDimensional Flexible Shaft/Rigid Rotor/Autobalancer System With Symmetric Rigid Supports, Journal of Vibration and Acoustics, 138(3) (2016) 031005.
21
[22] M. Rezaee, R. Fathi, Improving the working performance of automatic ball balancer by modifying its mechanism, Journal of Sound and Vibration, 358 (2015) 375-391.
22
ORIGINAL_ARTICLE
طراحی و پیاده سازی الگوریتم تخمین مقید تطبیقی برای سامانه ارزان قیمت ترکیبی ناوبری اینرسی- موقعیت یاب جهانی در محیط های شهری
در سامانههای ناوبری اینرسی، به دلیل وجود عدم قطعیتهای ناشی از نویز و بایاس حسگرهای اینرسی ارزانقیمت، خطای موقعیتیابی در مدت زمان کوتاه، افزایش چشمگیری پیدا میکند. بنابراین ترکیب آن با یک سامانه کمکی مانند سامانه موقعیتیاب جهانی به منظور کاهش خطای سامانه ناوبری اینرسی توسط یک الگوریتم تخمینزن مناسب پیشنهاد میشود. در مناطق شهری به دلیل نزدیکی به درختان و ساختمانهای بزرگ، امکان قطعی سیگنال سامانه موقعیتیاب جهانی وجود دارد. در همین راستا به منظور ارائه دادههای قابل اطمینان در مواقع قطعی سامانه موقعیتیاب جهانی،دراین مقاله به ارائه الگوریتم تخمین مقید تطبیقی برای سامانه ترکیبی ناوبریاینرسی-موقعیتیاب جهانی پرداخته میشود. در این تخمینزن، ابتدا قیودی مناسب با استفاده از فرضیاتی در مورد سرعتهای خودرو و همچنین قیود ارتفاع براساس دادههای فشارسنج تعریف شده و سپس به ارائه الگوریتم تخمین مقید براساس قیود، پرداخته میشود. همچنین به منظور کاهش خطای تخمین از منطق فازی نوع 2 برای تنظیم پارامترهای تخمینزن متناسب بامانور خودرو استفاده می شود. به منظور صحهگذاریالگوریتم ارائه شده از تست خودرو استفاده میشود. نتایج حاصلنشان میدهد که با استفاده ازالگوریتم طراحی شده،دقت تخمین متغیرهای حالت ناوبری اینرسی نسبت به حالت نامقید به میزان قابل توجهی افزایش خواهد یافت.
https://mej.aut.ac.ir/article_3285_9c3d4a7aea75725de97d7adbcf96afec.pdf
2019-02-11
1333
1348
10.22060/mej.2019.14892.5971
سامانه ناوبری اینرسی متصل به بدنه
سامانه موقعیتیاب جهانی
تخمین مقید
منطق فازی نوع 2
قطعی سیگنال
سعید
خان کلانتری
sadrarafatnia91@ms.tabrizu.ac.ir
1
دانشکده برق، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
AUTHOR
صدرا
رفعت نیا
sa_rafatnia@sut.ac.ir
2
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
AUTHOR
حسن
محمدخانی
fater.mohammadkhani@chmail.ir
3
دانشکده هوا فضا، دانشگاه امام حسین، تهران، ایران
LEAD_AUTHOR
محسن
حاجی زاده
mo_hajizadeh@sut.ac.ir
4
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه امام حسین، تهران، ایران،
AUTHOR
[1] D. Titterton, J. Weston, Strapdown inertial navigation technology 2nd ed., IET, London, United Kingdown, 2004.
1
[2] S. Sukkarieh, E. Nebot, H. Durrant - Whyte, Achieving integrity in an INS/GPS navigation loop for autonomous land vehicle applications, in: Robotics and Automation, 1998. Proceedings. 1998 IEEE International Conference, IEEE, Leuven, Belgium, 1998, pp. 3437-3442.
2
[3] J. Farrell, T. Givargis, M.J. Barth, Real - time differential carrier phase GPS - aided INS, IEEE Transactions on Control Systems Technology, 8(4) (2000) 709-721.
3
[4] A. El - Rabbany, Introduction to GPS: The Global Positioning System, Artech House, London, 2002.
4
[5] H. Nourmohammadi, J. Keighobadi, Design and experimental evaluation of indirect centralized and direct decentralized integration scheme for low - cost INS/GNSS system, GPS Solutions, 22 (2018) 1-18.
5
[6] J. Wendel, O. Meister, C. Schlaile, G. Trommer, An integrated GPS/MEMS - IMU navigation system for an autonomous helicopter, Aerospace Science and Technology, 10(6) (2006) 527-533.
6
[7] H. Nourmohammadi, J. Keighobadi, Decentralized INS/GNSS system with MEMS - grade inertial sensors using QR - factorized CKF, IEEE Sensors Journal, 17(11) (2017) 3278-3287.
7
[8] H. Nourmohammadi, J. Keighobadi, Fuzzy adaptive integration scheme for low - cost SINS/GPS navigation system, Mechanical Systems and Signal Processing, 99(2018) (2018) 434-449.
8
[9] S. Godha, M. Cannon, GPS/MEMS INS integrated system for navigation in urban areas, GPS Solutions, 11(3) (2007) 193-203.
9
[10] N. Musavi, J. Keighobadi, Adaptive fuzzy neuro - observer applied to low cost INS/GPS, Applied Soft Computing, 29 (2015) 82-94.
10
[11] S. Rafatnia, H. Nourmohammadi, J. Keighobadi, M. Badamchizadeh, In - move aligned SINS/GNSS system using recurrent wavelet neural network (RWNN) - based integration scheme, Mechatronics, 54 (2018) 155-165.
11
[12] A. Noureldin, A. El - Shafie, M. Bayoumi, GPS/INS integration utilizing dynamic neural networks for vehicular navigation, Information Fusion, 12(1) (2011) 48-57.
12
[13] D. Bhatt, P. Aggarwal, V. Devabhaktuni, P. Bhattacharya, A novel hybrid fusion algorithm to bridge the period of GPS outages using low - cost INS. Expert Systems with Applications, 41(5) (2014) .3712 - 6612
13
[14] J. Keighobadi, H. Nourmohamadi, S. Rafatania, Design and Implementation of GA Filter Algorithm for Baro - inertial Altitude Error Compensation, in: 18th IIE International Conference on Latest Trends in Engineering and Technology (ICLTET - 2018), International Institute of Engineers (IIE) ISTANBUL - TURKEY, 2018.
14
[15] J. Keighobadi, S. Rafatnia, H. Nourmohammadi, M. Arbabmir, Design and implementation of altitude estimation algorithm in the integrated barometric - inertial altimeter using model predictive control, Journal of Mechanical Engineering - University of Tabriz, 47(2) (2017) 233-238, (In Persian).
15
[16] H. Nourmohammadi, J. Keighobadi, Integration Scheme for SINS/GPS System Based on Vertical Channel Decomposition and In - Motion Alignment, AUT Journal of Modeling and Simulation, 50(1) (2018) 13-22.
16
[17] J. Keighobadi, H. Vosoughi, J. Faraji, Design and implementation of a model predictive observer for AHRS, GPS Solutions, 22(1) (2018) 22-29.
17
[18] J. Stead, S. Holtznagel, AHD heights from GPS using AUSGEOID93, Australian surveyor, 39(1) (1994) 21.27
18
[19] J. Mendel, R. John, Type-2 fuzzy sets made simple, IEEE Transactions on fuzzy systems, 10(2) (2002) 117-127.
19
[20] D. Simon, Kalman filtering with state constraints: a survey of linear and nonlinear algorithms, IET Control Theory & Applications, 4(8) (2010) 1303-1318.
20
[21] S. Boyd, L. Vandenberghe, Convex optimization, Cambridge university press, Cambridge, UK, 2004.
21
ORIGINAL_ARTICLE
کنترل بهینه مبتنی بر برنامهریزی مسیر حداقل انرژی برای یک کوادروتور
کوادروتورها مصرف انرژی بالایی دارند و حداقل کردن انرژی مصرفی آنها به سبب افزایش زمان و برد پروازی، حائز اهمیت میباشد. در این مقاله، به منظور بیشینه کردن زمان عملیاتی کوادروتور، کنترل بهینه مبتنی بر الگوریتم برنامهریزی مسیر حداقل انرژی برای حرکت بین دو موقعیت ارائه میشود. برای نیل به این هدف، ابتدا معادلات دینامیکی کوادروتور و موتور استخراج شده، سپس با معرفی انرژی کل مصرفی باتری بعنوان تابع هزینه و استفاده از تئوری کنترل ِ بهینه، مسیر حداقل انرژی تعیین میشود. قیود نیز از طریق ضرایب لاگرانژ به معادلات همیلتونین اضافه شد. در انتها نتایج شبیهسازی با نتایج پروفیل سرعت ذوزنقهای مرسوم، مقایسه شده که ذخیره انرژی تا چهار درصد را نشان میدهد. نتایج نشان میدهند که مدت پرواز نسبت به طول مسیر تاثیر بیشتری در مصرف انرژی دارد. به منظور اعتبارسنجی، نتایج شبیهسازی با نتایج یک مدل آزمایشگاهی شامل موتور براشلس، سنسور و برد کنترلی مقایسه شده که نشان از نزدیکی نتایج شبیهسازیها با مدل واقعی دارد. همچنین با استفاده از نتایج شبیهسازی در وضعیتهای مختلف، یک رابطه کمی بین طول مسیر و مدت پرواز با میزان مصرف انرژی استخراج شده که میتواند در تخمین حداکثر برد یا مدت پرواز با توجه به میزان انرژی باتری بسیار سودمند باشد.
https://mej.aut.ac.ir/article_3251_f41d78dc87ce31ea0b5340a4e90a4b15.pdf
2019-01-28
1349
1364
10.22060/mej.2019.14832.5954
کوادروتور
مسیر حداقل انرژی
کنترل بهینه
معادلات همیلتونین
محمود
مزارع
m_mazare@sbu.ac.ir
1
دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران،
AUTHOR
احسان
داودی
e_davoodi@sbu.ac.ir
2
دانشکده مهندسی مکانیک
AUTHOR
مصطفی
تقی زاده
mo_taghizadeh@sbu.ac.ir
3
هیئت علمی/ دانشگاه شهید بهشتی پردیس فنی عباسپور
LEAD_AUTHOR
مهدی
پورقلی
m_pourgholi@sbu.ac.ir
4
هیات علمی
AUTHOR
[1] L. Derafa, A. Benallegue, L. Fridman, Super twisting control algorithm for the attitude tracking of a four rotors UAV. Journal of the Franklin Institute, 349(2) (2012) 685-699.
1
[2] H. Kim, B.K. Kim, Online Minimum-Energy Trajectory Planning and Control on a Straight-Line Path for Three-Wheeled Omnidirectional Mobile Robots. IEEE Trans. Industrial Electronics, 61(9) (2014) 4771-4779.
2
[3] Y. Bestaoui, An optimal velocity generation of a rear wheel drive tricycle along a specified path, in: American Control Conference, 2000. Proceedings of the 2000, IEEE, )2000(, pp. 2907-2911.
3
[4] J. Kim, H. Yeom, F.C. Park, Y.I. Park, M. Kim, On the energy efficiency of CVT-based mobile robots, in: Robotics and Automation, 2000. Proceedings. ICRA’00. IEEE International Conference on, IEEE, (2000), pp. 1539-1544.
4
[5] E.S. Sergaki, G.S. Stavrakakis, A.D. Pouliezos, Optimal robot speed trajectory by minimization of the actuator motor electromechanical losses. Journal of Intelligent and Robotic Systems, 33(2) (2002) 187.702
5
[6] M. Haddad, W. Khalil, H. Lehtihet, Trajectory planning of unicycle mobile robots with a trapezoidalvelocity constraint. IEEE Transactions on Robotics, .269-459 )0102( )5(62
6
[7] C.H. Kim, B.K.J.J.o.I. Kim, Minimum-energy translational trajectory generation for differentialdriven wheeled mobile robots. Journal of Intelligent and Robotic Systems, 49(4) (2007) 367-383.
7
[8] Y .Mei, Y.-H. Lu, Y.C. Hu, C.G. Lee, Deployment strategy for mobile robots with energy and timing constraints, in: Robotics and Automation, 2005. ICRA 2005. Proceedings of the 2005 IEEE International Conference on, IEEE, (2005), pp. 2816-2821.
8
[9] G. Doukas ,K.J.I.T.o.I.E. Thramboulidis, A real-timelinux-based framework for model-driven engineering in control and automation. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 58(3) (2011) 914-924.
9
[10] C. Leng, Q. Cao, Y.J.I.J.o.A.R.S. Huang, A motion planning method for omnidirectional mobile robot based on the anisotropic characteristics. International Journal of Advanced Robotic Systems, 5(4) (2008) 45.
10
[11] C.-C. Tsai, H.-C. Huang, C.-K.J.I.T.o.I.E. Chan, Parallel elite genetic algorithm and its application to global path planning for autonomous robot navigation. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 58(10) (2011) 4813-4821.
11
[12] J. Wu, R.L .Williams, J.J.J.o.d.s. Lew, measurement,, control, Velocity and acceleration cones for kinematic and dynamic constraints on omni-directional mobile robots. Journal of dynamic systems, measurement, and control, 128(4) (2006) 788-799.
12
[13] S.X. Yang, A. Zhu, G. Yuan, M.Q.-H.J.I.T.o.I.E. Meng, A bioinspired neurodynamics-based approach to tracking control of mobile robots. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 59(8) (2012) 3211-3220.
13
[14] M.G. Earl, R. D’andrea, Iterative MILP methods for vehicle-control problems. IEEE Transactions on Robotics, 21(6) (2005) 1158-1167.
14
[15] Y. Mei, Y.-H. Lu, Y.C. Hu, C.G. Lee, Energy-efficient motion planning for mobile robots, in: Robotics and Automation, 2004. Proceedings. ICRA’04. 2004 IEEE International Conference on, IEEE, 2004, pp. 4344.4349.
15
[16] A. Tayebi, S. McGilvray, Attitude stabilization of a VTOL quadrotor aircraft. IEEE Transactions on control systems technology, 14(3) (2006) 562-571.
16
[17] Y. Morel, A. Leonessa, Direct adaptive tracking control of quadrotor aerial vehicles, in: ASME 2006 International Mechanical Engineering Congress and Exposition, American Society of Mechanical Engineers, (2006), pp. 155-.161
17
[18] G. Hoffmann, D.G. Rajnarayan, S.L. Waslander,
18
D. Dostal, J.S. Jang, C.J. Tomlin, The Stanford testbed of autonomous rotorcraft for multi agent control (STARMAC), in: Digital Avionics Systems Conference, 2004. DASC 04. The 23rd, IEEE, (2004), pp .12 .E. 14-121.
19
[19] A.Ö. Kivrak, Design of control systems for a quadrotor flight vehicle equipped with inertial sensors, Master’s Thesis, Atilim University, 2006.
20
[20] A.A. Mian, W. Daobo, Modeling and backstepping- based nonlinear control strategy for a 6 DOF quadrotor
21
helicopter. Chinese Journal of Aeronautics, 21(3) (2008) 261-268.
22
[21] A. Soumelidis, P. Gáspár, G. Regula, B. Lantos, Control of an experimental mini quad-rotor UAV, in: Control and Automation, 2008 16th Mediterranean Conference on, IEEE, (2008), pp. 1252-1257.
23
[22] A. Benallegue, A. Mokhtari, L. Fridman, Feedback linearization and high order sliding mode observer for a quadrotor UAV, in: Variable Structure Systems, 2006. VSS’06. International Workshop on, IEEE,
24
(2006), pp. 365-372.
25
[23] E. Davoodi, M. Mazare, P. Safarpour, Dynamic modeling and control of a quadrotor using nonlinear approaches based on MEMS sensors’ experimental data. Modares Mechanical Engineering, 16(10) (2017) 31-41 (in presian).
26
[24] L. Luque-Vega, B. Castillo-Toledo, A. G. Loukianov, Robust block second order sliding mode control for a quadrotor. Journal of the Franklin Institute, 349(2) (2012) 719-739.
27
[25] V. Nekoukar, A. Erfanian, Systems, Adaptive fuzzy terminal sliding mode control for a class of MIMO uncertain nonlinear systems. Fuzzy Sets and Systems, 179(1) (2011) 34-49.
28
[26] L. Wu, C. Wang, Q. Zeng, Observer-based sliding mode control for a class of uncertain nonlinear neutral delay systems. Journal of the Franklin Institute, 345(3) (2008) 233-253.
29
[27] T. Dierks, S. Jagannathan, Output feedback control of a quadrotor UAV using neural networks. IEEE transactions on neural networks, 21(1) (2010) 50-66.
30
[28] N. Guenard, T. Hamel ,R.J.I.T.o.R. Mahony, A practical visual servo control for an unmanned aerial vehicle. IEEE Transactions on Robotics, 24(2) (2008) 331-340.
31
[29] F. Kendoul, I. Fantoni, K.J.R. Nonami, A. Systems, Optic flow-based vision system for autonomous 3D localization and control of small aerial vehicles. Robotics and Autonomous Systems, 57(6-7) (2009) 591-602.
32
[30] K.M. Zemalache, H.J.A.S.C. Maaref, Controlling a drone: Comparison between a based model method and a fuzzy inference system. Applied Soft Computing, 9(2) (2009) 553-562.
33
[31] T. Bresciani, Modelling, identification and control of a quadrotor helicopter. Master’s Thesis, 2008.
34
[32] C.H. Kim, B.K. Kim, Minimum-energy motion planning for differential-driven wheeled mobile robots, in: Motion Planning. Motion Planning, InTech, 2008.
35
ORIGINAL_ARTICLE
ارائه پروتکل برای درمان زمان محدود سرطان با استفاده از بهینهسازی چند هدفه
هدف اصلی این مقاله طراحی یک روش بهینه با درنظر گرفتن شرایط خاص یک بیمار برای درمان سرطان است، به طوریکه بیماری قادر به بازگشت نباشد. مساله مهمی که در بسیاری از مطالعات قبلی کمتر مورد توجه قرار گرفته است، ناپایدار بودن نقطه تعادل بدون تومور در پایان درمان است. بدین معنی که بعد از توقف شیمی درمانی، مسیر حرکت سیستم از نقطه تعادل بدون تومور دور میشود و سلولهایی تومور دوباره شروع به رشد میکنند. برای برطرف کردن این مشکل، یا باید در تمام طول زندگی بیمار، شیمی درمانی را ادامه دهیم که از منظر بیولوژیکی عملی نبوده، و یا این نقطه تعادل را پایدار کنیم. در این مقاله برای رسیدن به درمان زمان محدود از منطق دوم استفاده میکنیم؛ یعنی از واکسن درمانی برای تغییر دینامیک سیستم حول نقطه تعادل بدون تومور استفاده میشود و شیمی درمانی برای بردن سیستم به ناحیه جذب این نقطه تعادل اعمال میگردد که منطق جدیدی برای درمان سرطان است. برای ارزیابی میزان اصلاح سیستم از تئوری پایداری لیاپانوف استفاده شده است. برای بهینهسازی شیمی درمانی، دو تابع هدف متعارض را همزمان بهینه میکنیم، به گونهای که اندازه تومور و اثرات جانبی دارو بر روی بیمار کمینه شوند. شرایط بیمار از قبیل سن و بیماری نیز درنظر گرفته شدهاند.
https://mej.aut.ac.ir/article_3240_7c09336886f26601dc3fb7fa89f39d93.pdf
2019-01-19
1365
1376
10.22060/mej.2019.14307.5834
مدل ریاضی سرطان
شیمی درمانی
واکسن درمانی
بهینه سازی چند هدفه
درمان زمان محدود
علی
غفاری
ghaffari@kntu.ac.ir
1
خواجه نصیرالدین طوسی
AUTHOR
مهدی
شفیق
scshafigh@gmail.com
2
دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
AUTHOR
مصطفی
نظری
nazari_mostafa@shahroodut.ac.ir
3
صنعتی شاهرود
LEAD_AUTHOR
[1] Y. Batmani, H. Khaloozadeh, Optimal drug regimens in cancer chemotherapy: A multi-objective approach, Computers in biology and medicine, 43(12) (2013) 2089-2095.
1
[2] G.W. Swan, T.L. Vincent, Optimal control analysis in the chemotherapy of IgG multiple myeloma, Bulletin of mathematical biology, 39(3) (1977) 317-337.
2
[3] G.W. Swan, Role of optimal control theory in cancer chemotherapy, Mathematical biosciences, 101(2) (1990) 237-284.
3
[4] S.E. Clare, F. Nakhlis, J.C. Panetta, Molecular biology of breast metastasis The use of mathematical models to determine relapse and to predict response to chemotherapy in breast cancer, Breast Cancer Research, 2(6) (2000) 430.
4
[5] R.S. Parker, F.J. Doyle, Control-relevant modeling in drug delivery, Advanced drug delivery reviews, 48(2) (2001) 211-228.
5
[6] S.-S. Feng, S. Chien, Chemotherapeutic engineering: application and further development of chemical engineering principles for chemotherapy of cancer and other diseases, Chemical Engineering Science, 58(18) (2003) 4087-4114.
6
[7] J.M. Harrold, Model--Based Design of Cancer Chemotherapy Treatment Schedules, University of Pittsburgh, 2005.
7
[8] L.G. de Pillis, W. Gu, K.R. Fister, T.a. Head, K. Maples, A. Murugan, T. Neal, K. Yoshida, Chemotherapy for tumors: An analysis of the dynamics and a study of quadratic and linear optimal controls, Mathematical Biosciences, 209(1) (2007) 292-315.
8
[9] A. d’Onofrio, U. Ledzewicz, H. Maurer, H. Schättler, On optimal delivery of combination therapy for tumors, Mathematical biosciences, 222(1) (2009) 13- 26.
9
[10] M. Engelhart, D. Lebiedz, S. Sager, Optimal control for selected cancer chemotherapy ODE models: a view on the potential of optimal schedules and choice of objective function, Mathematical Biosciences, 229(1) (2011) 123-134.
10
[11] J. Shi, O. Alagoz, F.S. Erenay, Q. Su, A survey of optimization models on cancer chemotherapy treatment planning, Annals of Operations Research, 221(1) (2014) 331-356.
11
[12] V. Kumar, A.K. Abbas, J.C. Aster, Robbins Basic Pathology E-Book, Elsevier Health Sciences, 2017.
12
[13] C.A. Klein, D. Hölzel, Systemic cancer progression and tumor dormancy: mathematical models meet single cell genomics, Cell cycle, 5(16) (2006) 1788- 1798.
13
[14] O. Isaeva, V. Osipov, Different strategies for cancer treatment: mathematical modelling, Computational and Mathematical Methods in Medicine, 10(4) (2009) 253-272.
14
[15] M. Nazari, A. Ghaffari, The effect of finite duration inputs on the dynamics of a system: Proposing a new approach for cancer treatment, International Journal of Biomathematics, 8(3) (2015) 1-19.
15
[16] L.G. de Pillis, W. Gu, A.E. Radunskaya, Mixed immunotherapy and chemotherapy of tumors: modeling, applications and biological interpretations, Journal of theoretical biology, 238(4) (2006) 841-862.
16
[17] A. Ghaffari, M. Khazaee, Cancer dynamics for identical twin brothers, Theoretical Biology and Medical Modelling, 9(1) (2012) 4.
17
[18] F.S. Lobato, V.S. Machado, V. Steffen Jr, Determination of an optimal control strategy for drug administration in tumor treatment using multi-objective optimization differential evolution, Computer methods and programs in biomedicine, 131 (2016) 51-61.
18
[19] J.D. Schaffer, Multiple objective optimization with vector evaluated genetic algorithms, in: Proceedings of the First International Conference on Genetic Algorithms and Their Applications, 1985, Lawrence Erlbaum Associates. Inc., Publishers, 1985.
19
[20]N. Srinivas, K. Deb, Muiltiobjective optimization using nondominated sorting in genetic algorithms, Evolutionary computation, 2(3) (1994) 221-248.
20
[21] K. Deb, A. Pratap, S. Agarwal, T. Meyarivan, A fast and elitist multiobjective genetic algorithm: NSGA-II, IEEE transactions on evolutionary computation, 6(2) (2002) 182-197.
21
[22] R.T. Marler, J.S. Arora, Survey of multi-objective optimization methods for engineering, Structural and multidisciplinary optimization, 26(6) (2004) 369-395.
22
[23] M.A. Branch, A. Grace, Optimization Toolbox: for Use with MATLAB: User’s Guide: Version 1, Math works, 1998.
23
[24] A. Ghaffari, M. Nazari, F. Arab, Suboptimal mixed vaccine and chemotherapy in finite duration cancer treatment: state-dependent Riccati equation control, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 37(1) (2015) 45-56.
24
[25] M. Nazari, A. Ghaffari, F. Arab, Finite duration treatment of cancer by using vaccine therapy and optimal chemotherapy: state-dependent Riccati equation control and extended Kalman filter, Journal of Biological Systems, 23(01) (2015) 1-29.
25