2024-03-29T15:59:59Z
https://mej.aut.ac.ir/?_action=export&rf=summon&issue=307
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1399
52
8
تحلیل المان محدود خستگی تماس غلتشی در سوزنهای متداول در خطوط ریلی ایران
مجید
شهروی
محمد
رضاصفت
بالاترین توزیع خراب یهای گزارش شده در خطوط راه آهن وابسته به سوزنها است. علل اصلی این خرابیها را میتوان در: نیروهای تماس چرخ-ریل بالا، خزش در تیغه سوزن به علت تغییرات در پروفیل ریل و عدم پیوستگی در پروفیل ریل درگذر از ریل بال و نیشدلی که سبب نیرویهای برخورد شدید میشود، جستجو کرد. در این مقاله روشی برای محاسبه عمر خستگی در نیشدلی سوزن ارائه شده است. ابتدا مدلی دینامیک در مسیر کامل سوزن شامل پانل سوئیچ و تقاطع شبیهسازی شده است. بهمنظور بررسی دقیقتر نیشدلی سوزن به دلیل بحرانی بودن این نقطه از خط، نتایج نیروهای حاصل از مدل دینامیک به مدلی استاتیک با جزئیات بیشتر انتقال داده شده است. سپس نتایج تنش و کرنش استخراج شده تا یک تحلیل خستگی برای یافتن عمر و صفحه جوانه زنی ترک خستگی تماس غلتشی، روی نیشدلی سوزن ارائه شود. با توجه به اهمیت مقوله خستگی و لزوم بررسی تأثیر متغیرهای مختلف بر میزان عمر خستگی، مطالعه پارامتریک با در نظرگیری متغیرهایی نظیر سرعت سیر، وزن واگن، ضریب اصطکاک و نوع سوزن انجام شده است. نتایج بیانگر عمرهای جوانهزنی ترک کمتر در سوزنهای UIC 60 و قوسها با شعاع بیشتر است. نیروهای تماس کمتری در سوزنهای UIC 60 نسبت به U 33 مشاهد هشده است، همچنین با بالا رفتن ضریب اصطکاک عمر خستگی بهطور محسوسی کاهش یافته است.
تقاطع سوزن
خستگی تماس غلتشی
شبیه سازی عددی
پیش بینی عمر
جوانهزنی ترک
2018
12
21
2029
2044
https://mej.aut.ac.ir/article_3203_b4739b2762ac52353bc5b34416ea2e41.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1399
52
8
مدل سازی رفتار مواد هایپرالاستیک تراکم ناپذیر مدرج تابعی تحت بارگذاری خمشی
غلامحسین
رحیمی
محمد مهدی
معماریان
یاور
عنانی
شهرام
حسینی چالشتری
در این مقاله رفتار لاستیکهای ناهمگن مدرج تابعی با تغییر شکلهای بزرگ و تحت بارگذاری خمشی و با فرض ماده هایپرالاستیک تراکم ناپذیر مدل سازی شده است. برای مدل کردن رفتار غیر خطی ماده از تئوری هایپرالاستیسیته و توابع انرژی کرنشی که تابعی از نامتغیرهای تانسور تغییر شکل چپ کوشی- گرین هستند، استفاده میشود. برای اینکه بتوان توابع انرژی موجود را برای مواد ناهمگن مدرج تابعی بکار برد، باید در آنها تغییراتی صورت گیرد. بنابراین برای تغییر دادن و تصحیح کردن ثوابت مربوط به توابع انرژی ذکر شده؛ با توجه به ناهمگن بودن ماده مدرج تابعی، این ثابتها به صورت توانی و در راستای شعاع انحناء پس از خمش، فرض شده و در نظر گرفته میشوند. در این مقاله، مدل سازی رفتار هایپرالاستیک لاستیکهای ناهمگن مدرج تابعی تحت بارگذاری خمشی و استخراج روابط تنش کوشی حاکم بر سطح مقطع، ناشی از این بارگذاری صورت گرفته است. برای مدل سازی از تابع انرژی مونی-ریولین تعمیم یافته استفاده شده و تغییر خواص در راستای شعاعی در نظر گرفته شده و تغییرات ناهمگنی نیز بررسی و ارائه میگردد. از مهمترین نتایج بدست آمده از تحقیق حاضر میتوان به، فرض توانی بودن ثابتهای تابع انرژی کرنشی جهت مدلسازی رفتار ماده در روش تحلیلی، که این فرض رفتار ماده را به خوبی مدل کرده است، اشاره کرد. همچنین مدل سازی ماده مدرج تابعی غیر همگن به صورت لایه لایه ای در نرم افزار اجزاء محدود مدل شده است، که این روش به خوبی رفتار ماده را توصیف کرده و با نتایج تحلیلی همپوشانی خوبی دارد.
ماده هایپرالاستیک؛ تراکم ناپذیر؛ خمشی مقطع مستطیلی؛
ماده مدرج تابعی
حل دقیق
2019
01
30
2045
2062
https://mej.aut.ac.ir/article_3253_9ddb17b4cdb1a06ef74e192bc600c38b.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1399
52
8
تأثیر دمای اولیه و خنککاری بر تنش ترمومکانیکی غلتکهای نورد حلقه
علی
نگهبان
احسان
براتی
عبدالعلی
مراثی
نادر
وحدت آزاد
نورد حلقه کی فرآیند شکلدهى فلزات است که براى آهنگری قطعات حلقوى شکل با ابعاد دقیق و بدون درز به کار میرود. به دلیل خصوصیات منحصر به فرد حلقههای تولید شده به این روش کاربرد آ نها در صنایع پیشرفته زیاد است. علاوه بر مزایای عدم وجود مواد اضافی و زوایای ناخواسته، مهمترین مزیت تولید حلقه با این روش جریان یکنواخت ماده در حلقه پس از انجام فرآیند میباشد. نورد سوپر آلیاژها لزوم کارکرد دستگاه را در دمای بالا اجتنابناپذیر میکند و این امر سبب آسیب به غلتکهای نورد میشود. از سوی دیگر جهت جلوگیری از تغییر ناگهانی دمای سطحی و ایجاد پدیده سرد شدن ناگهانی در حلقه داغ، معمولا دمای کاری غلتکها بالا برده میشود. به طور کلی این امر باعث کاهش استحکام غلتکها میشود. در این پژوهش تأثیر دماهای مختلف کاری غلتک و خنککاری بر روی تنشهای ترمومکانیکی در غلتکهای نورد حلقه بررسی شده است. نتایج نشان میدهد که تنشهای ترمومکانیکی ایجاد شده در غلتکها کاملاًبا یکدیگر متفاوت است. در غلتک اصلی تنشهای مکانیکی اثر بیشتری بر روی تنش ترمومکانیکی دارند اما در مندرل به دلیل سطح تماس بیشتر با حلقه داغ، تنشهای حرارتی عامل تعیین کننده اندازه تنشهای ترمومکانیکی در آن است. تأثیر خنککاری بر روی تنشهای ترمومکانیکی در غلتک اصلی ناچیز و در مندرل قابل توجه است. همچنین مشخص میشود که خنککاری باعث افزایش دامنه تنشهای معادل و کاهش تنش متوسط در غلتکها میشود.
نورد حلقه
خنک کاری
تنش ترمومکانیکی
کد اسکریپت
آباکوس
2019
05
19
2063
2080
https://mej.aut.ac.ir/article_3441_684a69d64bc54e371a9cff81031bbc20.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1399
52
8
ارائهی مدل ریاضی جدید بر پایهی روش رگرسیونی جهت تخمین تمرکز تنش اطراف بریدگی بیضی شکل در صفحات کامپوزیتی تحت بار کششی
علی
عباس نیا
عباس
روحانی
محمد
جعفری
در این مقاله سعی میشود تا به کمک روش رگرسیون خطی چندگانه، رابطهی صریحی جهت تخمین ضریب تمرکز تنش صفحات حاوی بریدگی بیضوی، بر حسب خواص مکانیکی و زاویهی چرخش گشودگی ارائه گردد. ابتدا ضریب تمرکز تنش برای تعداد بیشماری از کامپوزیتها به کمک روش حل تحلیلی بر پایهی روش متغیر مختلط و با استفاده از مقادیر مختلف خواص مکانیکی کامپوزیتها محاسبه شد. به کمک دادههای به دست آمده و با استفاده از روش رگرسیون خطی چندگانه رابطهی صریحی برای تخمین ضریب تمرکز تنش در صفحات نامحدود کامپوزیتی حاوی گشودگی بیضوی تحت بار کششی ارائه گردید. توجه به اینکه عوامل متعددی بر تمرکز تنش اطراف گشودگی اثر گذار میباشد؛ حائز اهمیت است. ازاینرو با انتخاب صحیح این پارامترها میتوان به میزان قابل توجهی تمرکز تنش را کاهش داد و باعث افزایش استحکام سازه شد. از جمله این عوامل میتوان به زاویهی چرخش گشودگی اشاره کرد که در این مقاله بررسی میگردد. رابطهی ارائه شده علاوه بر سهولت استفاده، با حذف محاسبات سخت و پیچیدهی حل تحلیلی، در زمان صرفه جویی کرده و این امکان را برای طراح فراهم میآورد تا بتواند پارامترهای مدنظر جهت دستیابی به تنش مطلوب را به دست آورد. نتایج نشان داد که مدل رگرسیونی قادر به تخمین ضریب تمرکز تنش با خطای کمتر از یک درصد است.
ضریب تمرکز تنش
بریدگی بیضوی
رگرسیون خطی چندگانه
زاویهی چرخش گشودگی
روش متغیر مختلط
2019
04
23
2081
2092
https://mej.aut.ac.ir/article_3377_6e90346db9e44850be48f6324bf5df30.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1399
52
8
بررسی تجربی و عددی مود دوم شکست در نمونههای خمشی انتها ترکدار ناهمجنس (کامپوزیت/ فولاد)
ستار
مالکی
عطیه
اندخشیده
علیرضا
سیفی
تقویت موضعی خطوط لوله فلزی آسیب دیده با استفاده از کامپوزیتها یکی از راهکارهای کارآمد میباشد. اتصال لایه کامپوزیتی به زیرلایه فلزی در این روش، یکی از مهمترین پارامترهای طراحی میباشد. لذا استخراج پارامترهای مهم در محل اتصال، کمک شایانی به مهندسان در طراحی و پیشبینی زمان شروع و توسعه ترک بین لایهای در فصل مشترک لایه کامپوزیتی به زیرلایه فلزی میکند. در این مقاله، برای بررسی مود دوم شکست در این روش، به محاسبه ی تجربی و عددی نرخ رهاسازی انرژی کرنشی برشی بین لایهای در اتصال فولاد/کامپوزیت پرداخته شده است. بر اساس استاندارد تجربی محاسبه نرخ انرژی کرنش مود دوم شکست ASTM-D 7905 ، برای سه نمونه خمشی انتها ترکدار متقارن و نامتقارن آزمون تجربی انجام گرفته و رابطهای برای محاسبه ضخامت هر جنس جهت داشتن نمونههای متقارن ارائه شده است. جهت اعتبا رسنجی رابطه محاسبه ضخامت از مدلسازی اجزای محدود نمونههای خمشی انتها ترکدار ناهمجنس به روش بستن مجازی ترک، استفاده شده که نتایج آن با نتایج آزمایش تطابق خوبی نشان داده است. مقایسه نتایج تجربی نشان میدهد که نرخ رهایی انرژی کرنشی نمونههای متقارن بیشتر از نمونههای نامتقارن و حدود 6/ 1 برابر آن است.
رشد ترک
مود دوم شکست
نرخ رهایی انرژی کرنشی
روش بستن ترک مجازی
نمونه خمشی انتها ترک ناهمجنس
2019
03
18
2093
2106
https://mej.aut.ac.ir/article_3343_17f5688bc52619caadb53396c50981ad.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1399
52
8
بهینه سازی پارامترهای مؤثر بر کمانش حرارتی صفحات کامپوزیت هیبریدی حاوی گشودگی با استفاده از الگوریتم ژنتیک
سجاد
مهدوی
علیرضا
شاطرزاده
محمد
جعفری
بهینهسازی در طراحی و نگهداری بسیاری از سیستمهای مهندسی، اقتصادی و حتی اجتماعی به منظور حداقل کردن هزینه لازم و یا حداکثر کردن سود کاربرد دارد. در تحلیل کمانش صفحات کامپوزیت هیبریدی حاوی گشودگی، هندسه گشودگی، زاویه الیاف، نسبت اندازه گشودگی به اندازه صفحه، نرمینگی گوشههای گشودگی و زاویه چرخش گشودگی از جمله پارامترهای تأثیرگذار بر کمانش هستند. از این رو در این تحقیق سعی شده تا با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک، پارامترهای بهینه جهت دستیابی به حداکثر مقدار دمای بحرانی کمانش صفحات کامپوزیت هیبریدی حاوی گشودگیهای چندضلعی در شرایط مرزی مختلف و آرایش متفاوت لایهها، که تحت افزایش دمای یکنواخت هستند، معرفی شود. گشودگیهای مورد نظر در این مطالعه، دایره، پنج ضلعی و شش ضلعی میباشد. روش حل به کار رفته در تحلیل این تحقیق، اجزای محدود مبتنی بر روش انرژی میباشد. همچنین تئوری به کار رفته در مطالعه حاضر، تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اوّل میباشد. نتایج ارائه شده در این باره نشان میدهد که با انتخاب شکل مناسب گشودگی و انتخاب بهینه پارامترهای مؤثر بر کمانش میتوان مقاومت صفحه را در برابر کمانش حرارتی افزایش داد. همچنین مشخص شد که آرایش لایهها و شرایط مرزی، تأثیر قابل توجهی بر دمای بحرانی کمانش یک صفحه کامپوزیت هیبریدی حاوی گشودگی دارند.
کمانش حرارتی
روش اجزای محدود
بهینهسازی
الگوریتم ژنتیک
صفحه کامپوزیت
2019
05
12
2107
2122
https://mej.aut.ac.ir/article_3418_a7bc28cc5c5902e25cae3b3967d5e5c3.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1399
52
8
بررسی تأثیر فشار و شعاع انحنای سطح تماس بر ضریب اصطکاک در سطح تماس اتصالات تداخلی
کاوه
عباسی
هژیر
احساسی
اتصالات تداخلی به صورت گسترده در صنعت مورد استفاده قرار میگیرند. این اتصالات در معرض بارهای استاتیکی و دینامیکی پاسخگوی نیازهای طراحی هستند. اتصالات تداخلی همواره با عیوبی همراه هستند که بر کارکرد آ نها اثر مستقیم دارند. برای نمونه در هر اتصالی سطح تماس اجزا ایدهآل و استوانهای کامل نیست و انحراف وجود دارد. این پارامترها از این جهت حائز اهمیت هستند که تغییراتشان بر روی کارآیی و استحکام اتصالات تداخلی تأثیر میگذارد. از جمله پارامترهای مؤثر بر استحکام اتصالات تداخلی ضریب اصطکاک، زبری، خواص مواد، ابعاد فیزیکی و نامنظمیهای هندسی سطحهای در تماس را میتوان بیان نمود. در این پژوهش با تغییر قطر و مقدار تداخل و در نتیجه آن، فشار در سطح تداخل، اثر این پارامت رها بر استحکام اتصال و ضریب اصطکاک در سطح تداخل مورد بررسی قرار گرفته است. برای استخراج ضریب اصطکاک از ترکیب نتایج تجربی و المان محدود استفاده شد. روشهای بررسی آماری فاکتوریل مورد استفاده قرار گرفت و اثرات فشار و قطر بر ضریب اصطکاک و استحکام اتصال مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد که رابطه قطر با ضریب اصطکاک در سطح تداخل اتصالات تداخلی معکوس است و افزایش تداخل و متعاقب آن فشار، باعث افزایش ضریب اصطکاک خواهد شد.
اتصال تداخلی
ضریب اصطکاک
میزان تداخل
فشار
مدلسازی اجزا محدود
2019
05
27
2123
2134
https://mej.aut.ac.ir/article_3447_0d4863e441894fcd8739729eed5830a5.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1399
52
8
تحلیل رفتار مچالگی محوری تیوب پرشده با فوم فلزی سلول بسته با رویکرد ورونویی
یوسف
طراز جمشیدی
علی
پورکمالی انارکی
مجتبی
صدیقی
جواد
کدخداپور
سید محمد حسین
میرباقری
بهناز
اخوان
مواد متخلخل به ویژه فومهای فلزی از جمله مواد با کاربرد جذب انرژی و نسبت استحکام به وزن بالااند. در مقاله حاضر رفتار شبه استاتیکی فشار محوری نمونههای فوم آلومینیومی تابعی و تیوبهای پرشده از فوم به صورت عددی و تجربی مورد تحلیل قرار میگیرد. برای ایجاد مدل عددی نمونههای تابعی، لایههای مختلف مکعبی فوم با چگالیها و تنشهای تسلیم متفاوت روی یکدیگر جانمایی شده است. نمونهها عبارتند از تابعی دو و سه لایه و نیز فوم غیر تابعی تک لایه به صورت درون تیوب و بدون آن. برای صحهگذاری مدل عددی و نیز تخمین خواص غیرخطی فوم از تستهای استاندارد فشار محوری استفاده شده است. به منظور ارتقای استحکام و جذب انرژی از یک طرف و قابلیت ساخت سفارشی از طرف دیگر، نمونههای فوم داخل تیوبهای آلومینیومی با مقطع مربعی جانمایی شدهاند. در مدلسازی ریزساختار تصادفی از دیاگرام ورونویی استفاده شده است. به علاوه در مدلسازی، سلول واحدی مبتنی بر سلول کلوین ارائه گردیده است. برای افزایش کارایی و سهولت در مدلسازی، رویکرد ترکیبی اجزای محدود و دیاگرام ورونویی به کمک قابلیت ماکرونویسی پایتون، در نرمافزار آباکوس پیادهسازی شده است. نهایتا با کالیبراسیون مدل عددی، تطابق مناسبی میان نتایج تحلیل عددی و تستهای تجربی مشاهده شده است.
تیوب پرشده از فوم
فوم سلول بسته آلپوراس
دیاگرام ورونویی
ریزساختار
روش اجزای محدود
2019
05
07
2135
2148
https://mej.aut.ac.ir/article_3401_d6f79730f24b88be6070c1cefbf6d425.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1399
52
8
بررسی تجربی خواص مکانیکی و میکروساختار کامپوزیت تولید شده با الیاف طبیعی باگاس/پلیپروپیلن
شهروز
یوسف زاده
محمد
کشفی
پرویز
کحال
عباس
انصاری اصل
باگاس نیشکر یکی از فراوانترین انواع الیاف طبیعی است که میتوان در ساخت کامپوزیتها از آن استفاده نمود. ازآن جا که باگاس یکی از پسماندهای کارخانههای نیشکر است، استفاده از آن در منطقه خوزستان به دلیل فراوانی میتواند نه تنها صرفه اقتصادی به دنبال داشته باشد بلکه میتوان به عنوان مادهای سازگار با محیط زیست از آن بهره برد . در این پژوهش خواص مکانیکی و میکروساختار کامپوزیت تولید شده از الیاف باگاس نیشکر و پلیمر پلی پروپیلن به روش قالبگیری تزریقی بهصورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. الیاف باگاس مورد استفاده در نمونهها به صورت پودر خشک و در چهار سطح 10 ، 40،30 و 50 درصد وزنی به عنوان فاز تقویت کننده به پلیپروپیلن اضافه شدند. جهت بررسی خواص مکانیکی، آزمایش کشش و مقاومت در برابر ضربه بر روی نمونهها با رعایت تکرارپذیری صورت گرفت. نتایج نشان داد که 40 درصد وزنی باگاس بهترین استحکام را در ترکیب با پلیپروپیلن به همراه دارد. همچنین، افزودن باگاس بیش از 30 درصد وزنی منجر به کاهش محسوس مقاومت به ضربه و کرنش شکست نمونهها میگردد. با مقایسه و بررسی آزمایش میکرو ساختاری از سطح شکست نمونههای دارای 40 و 50 درصد وزنی باگاس مشاهده شد که سازوکار خرابی کامپوزیت از شکست به بیرون کشیدگی الیاف تغییر کرده است. این موضوع منجر به افزایش استحکام نمونه دارای 40 در صد وزنی نسبت به 50 درصد وزنی باگاس شده است.
الیاف طبیعی
باگاس نیشکر
پلیپروپیلن
خواص مکانیکی
قالبگیری تزریقی
2019
05
15
2149
2160
https://mej.aut.ac.ir/article_3435_9210521b28f11c64bba31c9585e9cdf0.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1399
52
8
مدلسازی میرایی در میکرومحرک های پیچشی دو محوره با درنظر گرفتن خمش تیرهای نگهدارنده
مژده
خادم باشی
حمید
معین فرد
میکرومحرکهای پیچشی در کاربردهای متعددی از جمله سوئیچهای نوری، تصویربرداری زیست پزشکی و نورشناسی مورد استفاده قرار میگیرند. میرایی لایه هوای فشرده یکی از مکانیز مهای اتلاف انرژی در این میکرومحرکها میباشد. این میرایی، یک عامل کلیدی در تع یین عملکرد دینامیکی سیستمهای میکروالکترومکانیکی میباشد که به طور گسترده مورد توجه محققان قرار گرفته است. هدف از این مقاله نیز، مدلسازی میرایی لایه هوای فشرده در میکرومحرکهای پیچشی دو محوره با درنظر گرفتن اثر خمشی تیرهای نگهدارنده میباشد. بدین منظور ابتدا معادله رینولدز حاکم بر رفتار هوا حبس شده در زیر میکرومحرک نوشته و سپس با توجه به شرایط مسئله و صر فنظر از اثرات اینرسی هوا در مقایسه با اثرات لزجت، معادله رینولدز، سادهسازی شده است. معادله حاصل پس از بیبعدسازی، با استفاده از روش گسترش یافتهی کانتروویچ، حل شده و توزیع فشار هوای فشرده به دست آمده است. از توزیع فشار حاصله به منظور محاسبه نیرو و گشتاور میرایی لایه هوای فشرده استفاده شده است. در ادامه، تأثیر پارامترهای طراحی میکرومحرک دو محوره روی گشتاورهای میرایی بررسی شد و برای تحلیل دقیقتر اثر این پارامترها برروی گشتاورها و نیروی بابعد نیز مورد مطالعه قرار گرفت. از نتایج این مقاله میتوان به خوبی برای مدلسازی دقیق دینامیک و کنترل میکرومحرکهای پیچشی استفاده کرد.
میکرومحرک پیچشی
میرایی لایه فشرده
خمش تیرهای نگهدارنده
روش گسترش یافته ی کانتروویچ
2019
03
25
2161
2176
https://mej.aut.ac.ir/article_3353_1f8300e668141bbc65232869dce5ee18.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1399
52
8
بررسی ارتعاشات غیرخطی بعد از کمانش ناشی از بار حرارتی و تحلیل پایداری نانوورق گرافن دو لایه
غلامعلی
ورزندیان
سیما
ضیایی
مهرداد
فرید
عباس
نیک نژاد
در این تحقیق رفتار ارتعاش بعد از کمانش یک نانو ورق گرافن دولایه تحت بار حرارتی بررسی شده است. بدین منظور، نانو ورق گرافن به صورت یک ورق اورتوتروپیک غیرکلاسیک مدل شده است که در آن اثر مقیاس کوچک لحاظ شده است. فرمول بندی مسئله بر اساس تئوری ورق کیرشهف انجام شده که فرضیات غیرخطی فون کارمن در روابط کرنش – جابجایی در نظر گرفته شده است و از تئوری الاستیسیته غیر محلی ایرینگن برای اعمال اثر اندازه بهره گرفته شده است. اثرات حرارتی، نیروهای واندروالس بین لایهای و کایرالیتی نیز در نظر گرفته شده و خواص مواد وابسته به دما فرض شده است. به کمک روش مقیا سهای زمانی چندگانه یک پاسخ نیمه تحلیلی به دست آمده است. اثر تغییر مقیاس کوچک بر فرکانسهای طبیعی، جابجایی و منحنی پاسخ بررسی و نتایج عددی با استفاده از مدل نانو ورق غیرمحلی استخراج شده است. نتایج عددی با نتایج تحقیقات مشابه مقایسه شده است. تأثیر پارامترهای مختلف بر ارتعاشات بعد از کمانش نانو ورق گرافن دولایه در محیط حرارتی از جمله پارامتر مقیاس، ابعاد، و بار حرارتی ارائه شده است. پایداری مودهای ارتعاشی حول یک وضعیت کمانشی بررسی شده است. نتایج نشان میدهد که پارامتر مقیاس و تغییر دما نقش مهمی در رفتار ارتعاش غیرخطی نانوساختارهای کمانش کرده دارند.
نانو ورق گرافن دولایه
بعد از کمانش حرارتی
مدل ورق غیرمحلی
روش مقیاسهای زمانی چندگانه
2019
06
24
2177
2194
https://mej.aut.ac.ir/article_3479_38fd435eba17470911f204dbd0e0ba27.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1399
52
8
تحلیل ارتعاش آزاد پنل های دوانحنایه ساندویچی مرکب با ضخامت متغیر
مصطفی
لیوانی
کرامت
ملکزاده فرد
در این پژوهش، ارتعاشات آزاد پنلهای ساندویچی دوانحنایه با ضخامت متغیر با استفاده از تئوری مرتبه بالای جدید مطالعه میشود. برای اولین بار، بدلیل در نظر گرفتن شعاعهای انحنای متفاوت برای رویهها، ضخامت هسته متغیر و تابعی از مختصات درون صفحهای میباشد. به علاوه، در مدل جدید ارائه شده در این پژوهش، شرایط پیوستگی تنش برشی عرضی، تنش نرمال عرضی و گرادیان تنش نرمال عرضی در فصل مشترک رویهها با هسته، همچنین شرایط صفر بودن تنشهای برشی عرضی روی سطوح خارجی رویهها ارضا میشود. معادلات بر مبنای تئوری مرتبه بالای پنلهای ساندویچی ارتقا ی افته استخراج گردید، به طوری که تابعی مرتبه دوم برای مؤلف هی عرضی جابجایی رویهها و تابعی درجه سه برای مؤلفههای جابجایی درون صفحهای رویهها و همهی مؤلفههای جابجایی هسته در نظر گرفته شد. معادلات حاکم و شرایط مرزی بر مبنای اصل همیلتون به دست آمدند. اثرات لایه چینیهای مختلف، نسبت طول به عرض پنل، تغییر خواص مواد رویهها، نسبت ضخامتهای رویهها و جنسهای مختلف مواد رویهها روی ارتعاشات آزاد پنلهای ساندویچی دوانحنایه با ضخامت متغیر بررسی شد. نتایج حاصل از تئوری حاضر با نتایج موجود در مراجع اعتبارسنجی شده است.
پنل های ساندویچی دوانحنایه
تئوری مرتبه بالا
ضخامت متغیر
ارتعاش آزاد
اصل همیلتون
2019
05
10
2195
2212
https://mej.aut.ac.ir/article_3408_2a9b06bba055acaaec06d2d7b4d46ad8.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1399
52
8
تحلیل تنش و آنالیز ارتعاشات چرخ بدون باد (توییل) و بررسی تاثیر میزان انحنای پره و سرعت بر ارتعاش چرخ با استفاده از روش اجزای محدود
فرزانه
برادران
پیمان
مصدق
رضا
تیکنی
چرخ توییل گونهی جدیدی از چرخهای بدون باد میباشد که در حال گذراندن مراحل تحقیقاتی به منظور جایگزینی تایرهای خودرو میباشد. در این تحقیق هدف شبیهسازی چرخ از ابتدای حرکت تا رسیدن به سرعت 60 کیلومتر بر ساعت و بررسی ارتعاشات و تأثیر انحنا و سرعت بر مقدار آن میباشد. میزان انحنای پره بر روی ارتعاش پره و در نتیجه ارتعاش چرخ تاثیرگذار است. به همین منظور علاوه بر پره مرجع با انحنای 5 میلیمتر، دو مدل پرهی دیگر با انحناهای 4 و 6 میلیمتر طراحی گردیده و نشان داده شد که با تغییر در انحنای پرهها دامنهی ارتعاش پرهها و فرکانسهای ارتعاشی آ نها به شدت تغییر میکنند. یکی از معایب این نوع چرخها، ارتعاشات و ایجاد سر و صدای زیاد در سرعتهای بالاتر از 80 کیلومتر بر ساعت میباشد. بدین منظور چرخ با سرعت 100 کیلومتر بر ساعت به دوران درآمد. در سرعتهای بالاتر از 70 کیلومتر بر ساعت مشاهده شد که پرههای چرخ به شدت ارتعاش کردند به گونهای که فرکانس ارتعاش پرهها با فرکانس طبیعی آ نها یکسان شده و پدیدهی تشدید رخ داد. نتیجهی نهایی این میباشد که چرخ طراحی شده برای استفاده در وسایل نقلیه با سرعت حرکت پایینتر از 70 کیلومتر بر ساعت مناسب هستند.
چرخ بدون باد
توییل
ارتعاش
تحلیل اجزای محدود
2019
04
12
2213
2230
https://mej.aut.ac.ir/article_3368_131fd33b6703750bd1a05036247cf53a.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1399
52
8
بررسی رفتار دینامیکی میکروتیر تحت اثر ولتاژ و جریان سیال به عنوان میکروتولیدکننده گردابه
موسی
رضائی
ناصر
شرفخانی
محمدتقی
شروانی تبار
در این تحقیق ارتعاشات غیرخطی میکروتیر یک سر گیردار تحت اثر همزمان ولتاژ و جریان سیال به عنوان میکروتولیدکننده گردابه مورد مطالعه قرار گرفته است. با توجه به اینکه میکروتیر موردنظر در معرض جریان سیال با سرعت معین قرار دارد، علاوه بر نیروی ناشی از جرم افزوده سیال، اثر نیروهای برآ و پسا به عنوان دو پارامتر مهم ناشی از جریان سیال بر ارتعاش میکروتیر با استفاده از معادله واندرپل شبیهسازی گردید. از تئوری تیر اویلر-برنولی جهت مد لسازی ارتعاش میکروتیر تحت اثر نیروی غیرخطی الکترواستاتیک ناشی از اعمال ولتاژ در جهت عمود بر جریان سیال استفاده گردیده و نشان داده شد که با توجه به اثر متقابل حرکت ساختار و نوسان سیال، معادلات حاکم به هم وابسته میباشند. جهت تبدیل معادلات با مشتق جزئی به معادلات دیفرانسیل معمولی از روش عددی گلرکین استفاده نموده و پاسخ سیستم به اثر ولتاژ در حضور جریان سیال مورد بررسی قرار گرفت. اثر جریان سیال بر عدد رینولدز و فرکانس گردابه سیال به عنوان دو عامل مهم در ایجاد پدیده گردابه مورد مطالعه قرار گرفته و پاسخ سیستم به سیال با سرعتهای جریان مختلف به دست آمد. همچنین اثر ولتاژهای اعمالی مختلف بر پاسخ سیستم تحت اثر جریان سیال معین مورد بررسی قرار گرفته و از آن برای کنترل ناحی های که در آن پدیده قفلشدگی اتفاق میافتد استفاده گردید.
میکروتولیدکننده گردابه
میکروتیر
ولتاژ
جریان سیال
قفلشدگی
2018
09
23
2231
2242
https://mej.aut.ac.ir/article_3089_3a1a6bc95994a9312adb5514893997da.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1399
52
8
تاثیر انحنای میکروتیر و الکترود بر ناپایداریهای جذب و اسنپ-ترو
احسان
اکرمی نیا
حمید
اختراعی طوسی
وقوع ناپایداری جذب در سیستمهای میکروالکترومکانیکی، آ نها را به عنوان سیستمهایی آسیبپذیر از نظر پایداری معرفی میکند. میکروتیرهای منحنی یکی از راه حلهای پیشنهادی برای افزایش محدوده کاری سیستم میباشد. این انحنا سبب وقوع اسنپ-ترو خواهد شد که طی آن میکروتیر با یک ارتعاش دامنه بزرگ به حالت پایدار دوم خود منتقل میشود. علیرغم مزیتهای این پدیده، گاهی شروع آن به ناپایداری سیستم ختم خواهد شد. به منظور استفاده از مزایای انحنای سازه و دوری جستن از معایب اسنپ-ترو، در پژوهش حاضر عملکرد سازه دارای الکترود منحنی بررسی شده است. در این راستا معادله دیفرانسیل حاکم با فرض تئوری تیر اولر-برنولی، به کمک اصل همیلتون و بر اساس تئوری تنش-کوپل بهبود یافته به دست آمده است. این معادله با استفاده از روش تجزیه گالرکین به یک معادله دیفرانسیل معمولی غیرخطی تبدیل شده و حل عددی آن توسط نرمافزار متلب به دست آمده است. نمودار تغییرات بیشترین خیز میکروتیر در برابر اختلاف پتانسیل رسم شده و مشخصههای آغاز ناپایداری هر سیستم محاسبه شده است. نتایج حاصل نشان میدهد که در نسبتهای انحنا به گپی که اسنپ-ترو سبب از دست رفتن پایداری میکروتیر منحنی میشود، استفاده از الکترود منحنی منجر به پایداری سازه تا موقعیت و ولتاژ بالاتری خواهد شد.
ناپایداری جذب
سیستمهای میکروالکترومکانیکی
میکروتیر منحنی
اسنپ-ترو
الکترود منحنی
2019
04
22
2243
2260
https://mej.aut.ac.ir/article_3373_674a2c7cec2c8e59533a596b879afbe9.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1399
52
8
کاهش ارتعاشات صفحه ای پره توربین باد مقیاس کوچک با در نظر گرفتن کوپلینگ ارتعاشات
حامد
بیگلری
وحید
فخاری
در این مقاله، کاهش ارتعاشات صفحهای یک نمونه پره توربین باد محور افقی مقیاس کوچک ) 5 کیلو وات( با استفاده از میراگر جرمی تنظیم شده بهینه و با در نظر گرفتن کوپلینگ میان ارتعاشات داخل و خارج از صفحه پره مورد بررسی قرار میگیرد. به این منظور، ابتدا معادلات دیفرانسیل حاکم بر دینامیک پره به همراه میراگر جرمی با استفاده از روش لاگرانژ استخراج میگردند. برای اجتناب از خطا در تحلیل، از خطی سازی معادلات سیستم خودداری شده و پره به صورت عضو انعطاف پذیر در نظر گرفته میشود. در استخراج معادلات حاکم، اثر کوپلینگ میان ارتعاشات صفحهای و ارتعاشات خارج از صفحه پره و همچنین تأثیر نیروهای گریز از مرکز و جاذبه در نظر گرفته میشود. در ادامه، به منظور کاهش ارتعاشات صفحهای پره، از میراگر جرمی استفاده میشود و پارامترهای آن با استفاده از یکی از روشهای الگوریتم ژنتیک برای یک نمونه پره واقعی بهینهسازی میگردد. در نهایت، با اعمال نیروی باد به صورت سینوسی با فرکانس متغیر، تأثیر میراگر در کاهش ارتعاشات پره در چهار سرعت باد مختلف مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حاصل ارائه میگردند. نتایج به دست آمده نشان دهنده کاهش مطلوب دامنه ارتعاشات پره توربین باد با استفاده از میراگر جرمی بهینه است.
پره توربین باد
کاهش ارتعاشات صفحه ای
میراگر جرمی تنظیم شده
بهینه سازی
کوپلینگ ارتعاشات داخل و خارج از صفحه
2019
07
07
2261
2276
https://mej.aut.ac.ir/article_3508_cd3a45faecc4911dec5294d50dd91686.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1399
52
8
مدلسازی دینامیکی و کنترل مود لغزشی پمپ مارپیچ دوار
بهنام
میری پور فرد
امیر حسام
سجادی نیا
فرشاد
هاشمی نادر
انتقال سیالات دوفازی در صنعت اهمیت ویژهای دارد. پمپ مارپیچ دوار یک شکل خاص از پمپ است که برای انتقال جریان دوفازی گاز-مایع و همچنین ایجاد جریان ضربانی قابل استفاده است. ساختار این پمپ با پمپهای مرسوم تفاوت دارد و هندسه آن در حین کار قابل تغییر است. در این مقاله، ضمن ساخت نسخه دوم این پمپ، برای اولین بار تحلیل دینامیکی انجام شده است و معادلات حاکم بر رفتار آن بر اساس متغیرهای کنترلی ورودی )سرعت دورانی و زاویه شیب پمپ( استخراج شده است. در تحلیل دینامیکی یک حجم کنترل چرخان منطبق بر لوله مارپیچ در نظر گرفته شده است. به منظور تعیین مقادیر ورودیهای متناظر با خروجیهای مطلوب، از منحنیهای مشخصه بی بعد پمپ که در پژوهش قبلی منتشر شده است، استفاده میشود. سپس کنترل پمپ بر اساس دو متغیر ورودی انجام میشود تا میزان ارتفاع و نرخ جریان پمپ به مقدار مطلوب برسد. کنترل مود لغزشی بر روی این سیستم پیاده سازی شده است. نتایج کنترل پمپ برای مقدار دلخواه مطلوب ارتفاع و نرخ جریان به صورت نمودارهای متغیرهای کنترلی و سیگنال کنترلی نشان داده شده است. از ویژگیهای جذاب این پمپ آن است که در دورهای پایین هم امکان انتقال سیال را دارد و بدون تغییر دادن دور هم میتوان نقطه کارکرد آن )ارتفاع-نرخ جریان( را تغییر داد. نتایج مقاله شامل معادلات دینامیکی استخراج شده پمپ مارپیچ دوار است که در پژوهشهای آتی میتوان از آن استفاده نمود. همچنین نتایج حاکی از موفقیت روش مود لغزشی در کنترل پمپ است.
پمپ مارپیچ دوار
معادلات دینامیکی
کنترل مود لغزشی
2019
05
03
2277
2292
https://mej.aut.ac.ir/article_3398_fbf05638c98312d9497689041c04ad5e.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1399
52
8
طراحی کنترل کننده ترکیبی فازی-عصبی تطبیقی و تناسبی-انتگرالی-مشتقی برای کاهش ارتعاشات سازه در برابر زلزله
سید مهدی
حداد بایگی
جواد
فرجی
علی
کارساز
در این مقاله یک روش جدید مبتنی بر ترکیب سیستم استنتاج فازی-عصبی تطبیقی و کنترل کننده تناسبی- انتگرالی-مشتقی جهت کاهش ارتعاشات سازه ارائه شده است. الگوریتم کنترلی پیشنهادی علاوه بر دارا بودن ویژگیهای کنترلکننده کلاسیک تناسبی-انتگرالی-مشتقی، از ماهیت تطبیقی شبکه عصبی و استنتاجی منطق فازی جهت استخراج توابع عضویت مناسب با توجه به دامنه ارتعاشات سازه نیز بهره میبرد. به منظور تنظیم کنترلکننده پیشنهادی، و نیز برای شناسایی پارامترهای سازه آزمایشگاهی از الگوریتم بهینهسازی نهنگ استفاده شده است. با در نظر گرفتن دادههای واقعی شتاب زمین مربوط به چهار زلزله مشهور عملکرد کنترلکننده پیشنهادی بر روی یک سازه چهار طبقه بررسی شده است، سپس نتایج به دست آمده از شبیهسازی با کنترلکنندههای مرسوم از قبیل کنترلکننده فازی به تنهایی و روش کنترلی مبتنی بر سیستم استنتاج فازی-عصبی تطبیقی مقایسه شده است. با توجه به نتایج به دست آمده از شبیهسازی، روش پیشنهادی دارای عملکرد بهتری نسبت به سایر کنترلکنندههای طراحی شده در کاهش جابهجایی و شتاب طبقات میباشد. همچنین، نتایج نشان دهنده کاهش بیشینه شتاب لرزش طبقات سازه با استفاده از روش کنترل پیشنهادی نسبت به دو روش متداول کنترل فازی و کنترل استنتاج فازی-عصبی تطبیقی به میزان 2/ 36 برای زلزله اِل سنترو، 4/ 35 برای زلزله نورثریج، 7/ 27 برای زلزله آتن و مقدار 5/ 22 درصد برای زلزله مکزیکوسیتی میباشد.
کنترل فعال سازه؛ کنترل فازی؛ کنترل انفیس
الگوریتم بهینه سازی نهنگ
سیستم کنترل ترکیبی
2019
04
28
2293
2316
https://mej.aut.ac.ir/article_3385_83c319da7e95252aa5217b94dd0d5977.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1399
52
8
آنالیز ارتعاشی ربات کابلی به منظور تعیین سرعتهای بحرانی
مظهر
امین پور
سیروان
فرهادی
رباتهای کابلی یکی از انواع رباتهایی هستند که زنجیرهی سینماتیکی آ نها موازی میباشد. رباتهای کابلی موازی به دلیل استفاده از محرک کابلی به جای بازوهای صلب، دارای ویژگیهای مهمی همچون فضای کاری گسترده، سرعت و شتاب بالاتر و صرفه اقتصادی مطلوب میباشند. از سوی دیگر به دلیل فضای کاری گسترده و خاصیت ذاتی کابل در معرض ارتعاشات ناخواسته قرار دارند به همین دلیل بررسی مدل دینامیکی و ارتعاشی آنها یک ضرورت است. در این تحقیق با تکیه بر روش اجزای محدود و با بهره گیری از المان کابل طول متغیر، روابط دینامیکی حاکم بر یک ربات کابلی صفحهای استخراج میشود. ربات مورد تحقیق، یک ربات چهارکابله است که یک فضای مستطیلی را پوشش میدهد. معادلات به دست آمده غیرخطی و دارای ضرایب متغیری میباشند که تابع سرعت حرکت المان هستند. در این تحقیق، روابط دینامیکی حاکم بر سیستم با فرض حرکت سرعت ثابت عملگر نهایی و با فرض کوچک بودن دامنه ارتعاشات خطی سازی شدهاند. سپس با حل مسئله مقدار ویژه متناظر، پایداری سیستم در سرعتها و موقعیتهای مختلف عملگر نهایی بررسی شده و سرعت بحرانی و فرکانس ناپایداری سیستم در موقعیتهای مختلف تعیین شده است. نتایج عددی به دست آمده نشان میدهد که سرعت بحرانی در نقاط گوشهی فضای کاری کمتر است و با حرکت به سمت قسمتهای میانی فضا افزایش مییابد. در مورد فرکانسهای ناپایداری روند معکوسی را شاهد هستیم، به این صورت که فرکانس پایه در نقاط گوشه بالاتر است و با حرکت به سمت قسمتهای میانی فضای کاری کاهش مییابد.
ربات کابلی موازی
روش اجزای محدود
تحلیل پایداری
2019
03
28
2317
2328
https://mej.aut.ac.ir/article_3359_cc0a02aa901f0fcb48948ab8bfd30381.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1399
52
8
تأثیر ربات های اجتماعی در آموزش و توانبخشی کودکان طیف اُتیسم در ایران
علیرضا
طاهری
علی
مقداری
مینو
عالمی
حمیدرضا
پوراعتماد
هدف از پژوهش حاضر، به کارگیری عملی رباتهای انساننما به عنوان دستیار درمانگر در ارتقای مهارتهای اجتماعی و شناختی کودکان مبتلا به اتیسم به عنوان یکی از اولین گروههای به کارگیرندهی این فنآوری در ایران است. جهت نیل به این مقصود، بازیهای آموزشی-درمانی متنوعی تدوین شده و در چند قالب بر روی کودکان اتیستیک پیادهسازی شده است: الف( بررسی مقبولیت رباتها در میان کودکان و مطالعه عملکرد آ نها در بازی تقلیدهای حرکتی درشت و ریز، ب( بررسی تأثیر حضور ربات به عنوان دستیار معلم در آموزش موسیقی به کودکان طیف اتیسم )در برنامه مداخلات انفرادی( با هدف ارتقای مهارتهای اجتماعی و شناختی آنها، و پ( مطالعهی اثربخشی استفاده از رباتها در افزایش مهارتهای اجتماعی کودکان عملکرد بالا )در برنامهی مداخلات گروهی دو نفره(. مجموعه نتایج به دست آمده در این پژوهش، حاکی از مقبولیت 70 درصدی رباتها در اولین تعامل کودکان اتیستیک با آ نها بوده است. ارتقای هر دو گروه کودکان عملکرد بالا و پایین در زمینهی مهارتهای تقلیدی ریز، توجه اشتراکی و ارتباط؛ کاهش نشانگان اتیسم شرکت کنندگان، ارتقا و ماندگاری مهارتهای اجتماعی کودکان عملکرد بالا؛ و کاهش رفتارهای ناسازگارانه در کودک با عملکرد پایین از اهم یافتههای این پژوهش است.
تعامل انسان-ربات
طیف اختلالات اتیسم
رباتهای اجتماعی
تقلید
توجه اشتراکی
2019
05
05
2329
2354
https://mej.aut.ac.ir/article_3399_d200eb9d9e09ba33fbda0ca623bc822c.pdf