دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 53 12 2022 02 20 An Experimental Approach for Determination of Locators Reaction Forces in Milling Fixtures ارائۀ یک روش تجربی به منظور اندازه‌گیری نیروهای عکس‌العمل جاسازها در قیدوبندهای فرزکاری 5615 5626 4545 10.22060/mej.2021.19596.7065 FA محفوظ سهرابی فرد آزمایشگاه فن آوری های پیشرفته در ماشین های ابزار، دانشکده ی مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران محمدجواد ناطق هیئت علمی، مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس Journal Article 2021 02 08 The contact stiffness between the workpiece and fixture locating system is one of the decisive factors for the maintenance of the stability of the workpiece during the machining process. In order to estimate the contact stiffness, it is needed to determine the locator reaction forces. These forces are created by the clamping forces, cutting forces, workpiece weight, and friction effects of the contact between the workpiece and fixture locating system. Some analytical approaches have already been presented for calculating the location reaction forces. However, there are six equations for a 3-2-1 locating system, but 18 unknown parameters. Therefore, an optimization solution is proposed in the literature to obtain the reaction forces which involves several simplifying assumptions which result in considerable errors in the solution. In this study, in addition to presenting the mathematical model of the total system, an experimental approach has been proposed in order to determine the locator reaction forces. This can provide a suitable means for evaluating the optimization solutions and analytical models for determining the locator reaction forces and contact stiffness and diminishing the errors. سفتی تماسی میان قطعه‌کار و سامانۀ جاسازی قیدوبند، یکی از عوامل تعیین کنندۀ میزان پایداری قطعه‌کار در حین فرآیند ماشینکاری می‌باشد. اما محاسبۀ این سفتی تماسی مستلزم اندازه‌گیری دقیق نیروهای تکیه‌گاهی در محل جاسازها می‌باشد که در اثر عواملی نظیر نیروی بست‌ها، نیروهای ماشینکاری، نیروی وزن قطعه‌کار و اثرات اصطکاک میان قطعه‌کار و اجزاء قیدوبند ظاهر می‌شوند. تاکنون روش‌های تحلیلی متعددی به منظور محاسبۀ این نیروها ارائه شده است اما از آنجائی که دستگاه حل معادلات نیروهای جاسازها در سامانۀ جاسازی 3-2-1 شامل شش معادله و هجده مجهول می‌باشد، لذا برای حل این معادلات غالباً از روش‌های بهینه‌سازی استفاده می‌شود که در آن تخمین نیروهای عکس‌العمل جاسازها و از آنجا محاسبۀ سفتی تماسی، همراه با خطاهایی خواهد بود که پی بردن به میزان این خطاها به دلیل ساده‌سازی‌های اعمال شده به مدل‌های تحلیلی، مستلزم داشتن یک معیار دقیق مبتنی بر یک روش تجربی می‌باشد. بدین منظور در این پژوهش یک روش تجربی به منظور محاسبۀ نیروهای عکس‌العمل جاسازها ارائه شده است که در آن تمامی عوامل موثر بر سفتی تماسی نظیر موقعیت هرکدام از جاسازها و بست‌ها، اصطکاک میان اجزاء سیستم جاسازی با قطعه‌کار، نیروی بست‌ها، نیروهای ماشینکاری، نیروی وزن قطعه‌کار در نظر گرفته شده است. از این روش می‌توان به عنوان معیاری مناسب به منظور ارزیابی و صحت‌سنجی مدل‌های تحلیلی و روش‌های بهینه‌سازی در محاسبۀ نیروی عکس‌العمل جاسازها استفاده نمود.

https://mej.aut.ac.ir/article_4545_1f6419b1cbe79c71410cb320fc094775.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 53 12 2022 02 20 Experimental Study of the Effect of Initial Surface Roughness on Ball Burnishing Forces and Endurance Limit of AISI 4130 Hardened Steel مطالعه تجربی تأثیر زبری سطح اولیه بر نیروهای فرآیند کوبش سطح و حد دوام قطعات فولاد سخت‌کاری شده 4130 5627 5644 4503 10.22060/mej.2021.19853.7131 FA موسی ارسلانی دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیر کبیر، تهران، ایران. محمدرضا رازفر صنعتی امیرکبیر*مهندسی مکانیک امیر عبداله صنعتی امیرکبیر*مهندسی مکانیک محسن خواجه زاده دانشگاه صنعتی امیر کبیر*مهندسی مکانیک Journal Article 2021 04 11 Machining of hardened steels, which their hardness is generally higher than 45 Rockwell C, is called hard turning. These components usually work under dynamic loading conditions and require a high level of surface finish (in the order of 0.15 μm Ra) which cannot be achieved by sequential hard turning and burnishing processes. However, there are serious concerns about this complement grinding operation; the grinding process, on one hand, increases tensile residual stresses and on the other hand, increases crack nucleation regions. Therefore, these two factors might decrease workpiece fatigue strength. So, in this paper, the effects of adding a grinding operation before the ball burnishing process, have been experimentally studied on final surface roughness and burnishing forces; at the same time, in order to consider the possible destructive effects of the grinding process, a set of experimental measurements including surface residual stresses and endurance limit measurement, have been done for AISI 4130 fatigue samples. Based on the achieved results, adding a grinding operation before the burnishing process has led to a 91.56% improvement in surface finish and a 39.52% reduction in burnishing forces. In addition, surface residual stress is compressive and there is a slight difference in the magnitude of compressive residual stresses in comparison to burnished hard turned samples. Due to these positive findings, the endurance limit of produced samples shows 10.95% improvement in comparison to burnished hard turned samples. ماشین‌کاری قطعات ساخته شده از فولادهای سخت‌کاری شده، که سختی آنها عمدتاً بالاتر از 45 راکول سی است، سخت‌تراشی نامیده می‌شود. این قطعات که عمدتاً در شرایط بارگذاری خستگی کار می‌کنند، نیازمند مقادیر پایین زبری سطح (در حد 0/15 میکرومتر Ra) هستند که در حالت عادی با فرآیند سخت‌تراشی و کوبش بعد از آن، قابل حصول نمی‌باشد. فرآیند سنگ‌زنی، با وجود بهبود در صافی سطح قطعات، از یک سو منجر به افزایش تنش‌های پسماند کششی شده و از سوی دیگر به دلیل شوک‌های حرارتی شدید، نواحی جوانی‌زنی ترک را افزایش می‌دهد و بنابراین ممکن است استحکام خستگی را کاهش دهد. در این مقاله، تأثیر افزوده شدن یک فرآیند سنگ‌زنی قبل از فرآیند کوبش بر صافی سطح و نیروهای فرآیند مطالعه شده و با هدف در نظر گرفتن تأثیرات فرآیند سنگ‌زنی بر استحکام خستگی، تنش‌های پسماند و حد دوام قطعات تولید شده توسط طرح فرآیند ساخت سخت‌تراشی، سنگ‌زنی و کوبش ساچمه‌ای فولاد سخت‌کاری شده 4130، مورد مطالعه تجربی قرار گرفته است. بر اساس نتایج حاصل، در نمونه‌هایی که قبل از فرآیند کوبش، سنگ‌زنی شده باشند، زبری سطح به طور متوسط 91/56 درصد بهبود یافته و نیروهای فرآیند کوبش به طور متوسط 39/52 درصد کاهش یافته و در عین حال، تنش‌های پسماند سطحی فشاری هستند. در نتیجه این عوامل، حد دوام قطعات تولیدی به طور متوسط 10/95 درصد نسبت به نمونه سخت‌تراشی افزایش یافته است.

https://mej.aut.ac.ir/article_4503_09a69de15cf89bc7fe8c0642f906a4dd.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 53 12 2022 02 20 Effect of 3D-Printing and Compression Molding on Anisotropy of Acrylonitrile Butadiene Styrene Micro Specimen: A Comparative Study Based on Digital Image Correlation تأثیر پرینت سه‌بعدی و قالب‌گیری تحت فشار روی ناهمسانگردی نمونه‌های میکرونی ای‌بی‌اس: یک مطالعه‌ی مقایسه‌ای بر اساس همبستگی تصاویر دیجیتال 5645 5658 4522 10.22060/mej.2021.19874.7135 FA سینا نظری اونلقی دانشکده مهندسی مکانیک، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران علیرضا صادقی دانشکده مهندسی مکانیک، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران مراد کریم پور مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران هادی محمدی دانشکده‌ مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران Journal Article 2021 04 17 This paper aims to calculate and compare normal anisotropy coefficients in 3D-printed and hot-compression molded micro acrylonitrile butadiene styrene specimens. To achieve this goal, micro specimens of additively-printed and compression-molded acrylonitrile butadiene styrene were fabricated and tested using a micro-tensile testing apparatus integrated with an optical microscope while deformation of the specimens was recorded by a camera. Frames from this video were selected and strain distribution on a micron-sized area of interest was obtained using digital image correlation analysis. It was shown that there exists a close agreement between digital image correlation results and in situ optical observations. The plastic anisotropy coefficients (R-values) were then calculated from the surface strains as a function of the applied strain. For this purpose, a through-thickness strain component was obtained assuming plastic incompressibility condition. Results showed that both micro samples revealed an anisotropic response during plastic deformation. At low plastic strains, the printed micro specimen exhibits a more anisotropic behavior than the monolithic micro specimen. As the deformation proceeds, the normal anisotropy coefficient increases for the additively-manufactured micro specimen and decreases for the hot-pressed micro specimen. در این مقاله ضرایب ناهمسانگردی نرمال در دو نمونه‌ی میکرونی پرینت شده و قالب‌گیری شده تحت فشار از جنس ای‌بی‌اس محاسبه و مقایسه شده است. برای این منظور، نمونه‌های میکرونی پرینت شده و قالب‌گیری شده از جنس ای‌بی‌اس فرآوری شده است. نمونه‌ها با یک دستگاه تست کشش میکرونی و در میدان دید میکروسکوپ نوری کشیده شده و در حین کشش از تغییر شکل نمونه‌ها فیلم تهیه شده است. فریم‌هایی از این فیلم برای پیاده‌سازی همبستگی تصاویر دیجیتال انتخاب شده و توزیع کرنش روی سطح میکرونی به‌ صورت تابعی از تغییر شکل بدست آمده است. نتایج تحلیل همبستگی تصاویر دیجیتال با مشاهدات تجربی توافق کاملی دارد. از روی مولفه‌های کرنش‌های سطحی و با فرض تراکم‌ناپذیری پلاستیک، مقادیر ضرایب ناهمسانگردی نرمال در سطح میکرونی بدست آمده است. نتایج نشان می‌دهد که تغییر شکل پلاستیک در هر دو نمونه با ناهمسانگردی همراه است. در کرنش‌های پلاستیک پائین، نمونه‌ی پرینت شده رفتار ناهمسانگردتری نسبت به نمونه‌ی تک‌لایه از خود نشان می‌دهد. با افزایش کرنش اعمالی، مقدار ضریب ناهمسانگردی برای نمونه‌ی پرینت شده افزایش یافته و برای نمونه‌ی پرس شده کاهش می‌یابد.

https://mej.aut.ac.ir/article_4522_f110a326be6999afdeb8e7002c0ce44d.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 53 12 2022 02 20 Experimental Study of Effects of Hydrogen Embrittlement and Residual Stress on Mechanical Properties of GTD450 بررسی تجربی و تحلیل تأثیر تردی هیدروژنی و تنش پسماند بر خواص مکانیکی فولاد GTD450 5659 5678 4402 10.22060/mej.2021.19459.7032 FA سپیده نصرتی گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران اسماعیل پورسعیدی استاد دانشگاه/ گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران، امین داداشی دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران Journal Article 2021 01 09 The subject of the present paper is the experimental study of the effects of hydrogen embrittlement with residual stress on the mechanical properties of GTD450 alloy. Hence, 0.5 M sulfuric acid was used to create one- and two-hour hydrogen charging, and the cylindrical-toothed method was used to generate residual stress. Based on experimental findings, changes in flexibility and percentage of reduction of failure area, compared to the baseline conditions ranged from 42.69% to 74.68% and 11.78% to 39.58%, respectively. The results of statistical analysis have estimated the contribution of residual stress and hydrogen embrittlement to flexibility as 1.15% and 67.05%, respectively. For the residual stress related to the five kN force, by increasing the hydrogen charging to two hours, the toughness value decreases by 60.54%. It was also observed that the maximum change in yield stress is 1.68%, which is caused in the sample by one-hour hydrogen embrittlement and residual stress due to a force of nine kN. In the baseline case, the necking was collapsed with high strain, and the area of failure was reduced by 36%; however, under two-hour charging, failure occurred with a minimum of necking, low strain, and slight reduction of failure area by 21.75%. موضوع مقاله حاضر، مطالعه تجربی اثرات تردی هیدروژنی به همراه تنش پسماند بر روی خواص مکانیکی آلیاژ جی-تی-دی450 است. بدین منظور از محلول0/5 مولار سولفوریک اسید برای ایجاد تردی هیدروژنی یک و دوساعته و از روش دندانه‌گذاری با سطح استوانه‌ای برای ایجاد تنش پسماند استفاده شد. بر اساس یافته‎‌های آزمایشگاهی، تغییرات انعطاف‌پذیری و درصد کاهش سطح مقطع شکست، نسبت به شرایط مبنا در چهار سطح آزمایش صورت پذیرفته به ترتیب در محدوده 42/69% تا 74/68% و 11/78% تا 39/58% به‌دست‌ آمد. نتایج تحلیل آماری مشارکت تنش پسماند و تردی هیدروژنی در انعطاف‌پذیری را به ترتیب معادل 1/15% و 67/05% برآورد کرده است. برای تنش پسماند مربوط به نیروی پنج کیلو نیوتنی، با افزایش مدت‌ زمان شارژ هیدروژنی به دو ساعت، مقدار چقرمگی 60/54% کاهش می‌یابد. همچنین مشاهده گردید که حداکثر تغییرات در تنش تسلیم نسبت به شرایط مبنا، 1/68% است که در نمونه با تردی هیدروژنی یک‌ساعته و تنش پسماند ناشی از نیروی نه کیلو نیوتنی ایجاد شده است. در حالت مبنا گلویی ‌شدن با کرنش زیاد و کاهش 36 درصدی سطح مقطع شکست رخ داد؛ اما در شرایط شارژ دوساعته، شکست با حداقل گلویی ‌شدن، کرنش کم و کاهش اندک سطح مقطع، به میزان 21/75% صورت گرفت.

https://mej.aut.ac.ir/article_4402_19485224d128528da1602ca47383f078.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 53 12 2022 02 20 Micromechanical Damage Model for Plasticity of ‎Metals to Predict Failure under Shear Loads مدل آسیب میکرومکانیکی برای پلاستیسیته‌ مواد به‌منظور پیش‌بینی شکست تحت بارهای برشی 5679 5702 4526 10.22060/mej.2021.19546.7050 FA حامد قلی پور دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی مکانیک، تهران، ایران فریدرضا بیگلری صنعتی امیرکبیر*مهندسی مکانیک کامران نیک بین Imperial College-مهندسی مکانیک Journal Article 2021 01 24 The present work deals with the Gurson-Tvergaard-Needleman micromechanics based damage model to add ‎the ability to predict damage under shear loads and use it in modeling damage and failure under shear dominated ‎loading conditions. In the development of the Gurson-Tvergaard-Needleman model, since different damages have ‎different physical concepts and attenuation effects, so an independent shear damage parameter was presented as a ‎function of an equivalent plastic strain of the matrix. The modified Gurson-Tvergaard-Needleman damage model ‎was implemented by developing a code in the Abaqus software. To use the modified Gurson-Tvergaard-‎Needleman model, 16 input parameters of the model were determined for the material under study. After ‎modifying the model, developing the code, and determining the input parameters, it was first tested on a single ‎element. The results of the developed model showed complete agreement with the results of the basic Gurson-‎Tvergaard-Needleman model and analytical solutions under tensile and shear loads, respectively. Finally, the ‎developed model was tested in shear loading on the shear specimen. It was observed that the modified model ‎eliminates the weakness of the base Gurson-Tvergaard-Needleman model and well predicts the occurrence of ‎damage and weakening of the mechanical properties of the material under the prevailing shear conditions.‎ در این مقاله به مدل مکانیک آسیب مبتنی بر میکرومکانیک جی‌تی ان جهت اضافه کردن قابلیت پیش‌بینی و محاسبه آسیب تحت بارهای برشی پرداخته‌شده؛ تا از آن به‌منظور مدل‌سازی آسیب و شکست در شرایطی که بارهای برشی و آسیب برشی غالب است استفاده گردد. در توسعه‌ مدل جی‌تی ان، نظر به اینکه آسیب‌های مختلف مفاهیم فیزیکی و اثرات تضعیف متفاوتی دارند لذا یک پارامتر آسیب برشی مستقل و مجزا به‌عنوان تابعی از کرنش پلاستیک معادل ماتریس ارائه گردید. مدل آسیب جی‌تی ان‏ اصلاح‌شده با توسعه‌ کد در محیط نرم‌افزار آباکوس پیاده‌سازی شد. جهت آنالیز آسیب با مدل جدید، 16 پارامتر ورودی مدل برای ماده تعیین گردید. پس از توسعه‌ مدل، توسعه‌ کد و تعیین پارامترهای ورودی، ابتدا مدل اصلاح‌شده‌ بر روی تک المان آزمایش شد. بررسی نتایج نشان داد که جواب‌های مدل توسعه داده‌شده مطابقت کاملی با نتایج مدل جی‌تی ان‏‏ پایه و روابط تحلیلی به ترتیب تحت بارگذاری‌های کششی و برشی دارد. درنهایت مدل توسعه داده‌شده در بارگذاری برشی و روی نمونه‌ برشی مورد آزمایش قرار گرفت. مشاهده گردید مدل اصلاح‌شده تحت بارگذاری برشی ضعف مدل جی‌تی ان ‏پایه را رفع کرده و به‌خوبی بروز آسیب و تضعیف خواص مکانیکی ماده را تحت شرایط برشی حاکم پیش‌بینی می‌کند.

https://mej.aut.ac.ir/article_4526_1dfcb07c683107f038d8c886145d097e.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 53 12 2022 02 20 Numerical Simulation of Elastoplastic Behavior and Damage Evolution at Various Stress Triaxiality شبیه‌سازی عددی رفتار الاستوپلاستیک و رشد آسیب فلزات در تنش‌های سه‌محوری مختلف 5703 5724 4570 10.22060/mej.2021.19697.7090 FA مهدی انصاری کارشناسی ارشد، دانشکده مکانیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران سیدمهدی گنجیانی دانشگاه تهران*مهندسی مکانیک 0000-0001-9839-7795 امین لله گانی دزکی کارشناسی ارشد، دانشکده مکانیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران Journal Article 2021 03 03 The theory of continuum damage mechanics with a phenomenological approach is able to simulate phenomena such as soft strain, local necking of materials, and their failure. Stress triaxiality is defined as the stress state in a material that strongly affects the ductile failure phenomena. In this study, two damage models, Ganjiani and Bonora, are chosen to simulate and compare the elastoplastic behavior as well as damage evolution of some metals. These damage models are sensitive to the stress triaxiality. In order to validate the capability of the models in structural response, the proposed model has been implemented into user-defined subroutines VUMAT in the finite element program ABAQUS/Explicit. For this purpose, the explicit stress integration algorithms of the model have been explained. The model has been validated by comparing the predicted results with experimental data. The simulations are performed for steel 1045, aluminum 2024-T351, and steel HY130. The details of the integration algorithm in the framework of the explicit scheme are presented. Also, the model is developed in the large strain deformation. For the determination of the constants in the models, the stress-strain, the damage-strain, and the fracture strain-triaxiality curves are used. The predicted curves of load-displacement from simulation have good agreement with corresponding experimental data. نظریه مکانیک آسیب محیط‌های پیوسته با رویکردی پدیدار شناختی در پیش‌بینی پدیده‌ی شکست مواد به کارگرفته می‌‌شود. از آ‌ن‌جایی که هر ماده رفتار مخصوص به خود را دارد، یافتن نحوه رفتار آسیب فلزات پرکاربرد اهمیت ویژه‌ای دارد. در این تحقیق دو مدل آسیب گنجیانی و بونورا، برای تحلیل رفتار الاستوپلاستیک ‌آسیب چند فلز از کدنویسی در نرم‌افزار آباکوس، انجام شبیه‌سازی و مقایسه با داده‌های تجربی موجود در منابع، استفاده شده است. جزئیات انتگرال‌گیری صریح و الگوریتم حل ارائه شده است. همچنین، به دلیل اینکه کرنش‌ها در محدوده تغییرشکل‌های بزرگ بوده‌اند، روابط مربوط به تغییرشکل‌های بزرگ استفاده شده ‌است. در یافتن ثوابت مدل‌ها از نمودارهای تنش-کرنش، آسیب-کرنش و کرنش شکست-تنش سه‌محوری استفاده شده است. پس از انجام شبیه‌سازی به کمک نمودار نیرو-جابه‌جایی که تطابق خوبی با نمودار تجربی برای هر فلز داشته‌اند، صحت عملکرد تأیید شده است. در حالت کلی ثوابت طی یک فرایند آزمون و خطا طوری مشخص گردیدند که برازش منحنی بهینه انجام گرفته باشد. فلزات مورد بررسی فولاد 1045، آلومینیوم 2024-تی‌351 و فولاد اچ‌وای 130 بودند. برای دو فلز اول آزمون کشش ساده و برای فولاد اچ‌وای 130 آزمون خمش سه نقطه‌ای شبیه‌سازی شده است و نمودار نیرو-جابه‌جایی حاصل با نمودار تجربی نظیر مقایسه شده است.

https://mej.aut.ac.ir/article_4570_e9dae45ec08b498f7e1af247757c9b35.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 53 12 2022 02 20 A Study on the Ballistic Behavior of Kevlar Fabric Impregnated with Shear Thickening Fluid Containing Graphene Oxide Additive مطالعه رفتار بالستیکی پارچه کولار آغشته به سیال غلیظ‌شونده برشی حاوی افزودنی اکسید گرافن 5725 5738 4453 10.22060/mej.2021.19806.7119 FA امیرحسین نقی زاده دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران هادی خرمی شاد دانشگاه علم و صنعت ایران- دانشکده مهندسی مکانیک 0000-0003-2705-0203 میثم جلالی گروه نانوفناوری، دانشکده فناوری های نوین، دانشگاه علم و صنعت ایران،تهران، ایران 0000-0002-3123-7460 Journal Article 2021 03 31 In this research, the effects of graphene oxide as an additive to Kevlar fabric impregnated with nanosilica/polyethylene glycol shear thickening fluid on the ballistic performance were investigated. In order to understand the influence of shear thickening fluid, pull-out tests were accomplished to assess the friction between yarns. The energy absorption in the high-impact ballistic test for the fabric impregnated with shear thickening fluid increased by 25.8% compared to that for the neat Kevlar fabric. This parameter for the fabric impregnated with shear thickening fluid-0.2 wt.% graphene oxide was 23.3% as compared with that of the neat fabric, demonstrating the deteriorating effect of graphene oxide additive. The results of the pull-up tests were in agreement with ballistic tests, meaning that the increase or decrease in the maximum forces in pull-up tests was followed by the increase or decrease in the energy absorption in ballistic tests. Compared to the sample impregnated with shear thickening fluid, adding graphene oxide causes the decrease in the maximum force in the pull-up test, resulting in a reduction in restriction of yarns movement, consequently facilitating their movement inside the fabric. در این تحقیق تأثیر افزودنی اکسید گرافن در پارچه کولار دارای سیال غلیظ‌شونده برشی متشکل از پلی‌اتیلن گلایکول و سیلیکای کروی تحت بارگذاری بالستیک مطالعه شده است. برای درک بهتر تأثیر نمونه‌های مختلف از سیال غلیظ‌شونده برشی در عملکرد بالستیکی، آزمون بیرون‌کشی الیاف برای ارزیابی اصطکاک بین الیاف انجام شد. میزان افزایش انرژی در آزمون بالستیک برای پارچه دارای سیال غلیظ‌شونده برشی در مقایسه با پارچه ساده 25/8 درصد بود. افزودن اکسید گرافن به سیال غلیظ‌شونده برشی به اندازه 0/2 درصد وزنی سبب شد که میزان افزایش انرژی در مقایسه با پارچه ساده به 23/3 درصد تغییر کند، که این مقدار نشان از اثر تضعیف‌کنندگی اکسید گرافن دارد. نتایج آزمون بیرون‌کشی الیاف با نتایج آزمون بالستیک هماهنگ بود، بدین معنی که با مشاهده افزایش یا کاهش بیشینه نیرو در آزمون بیرون‌کشیِ الیاف، جذب انرژی در آزمون بالستیک به همان ترتیب افزایش یا کاهش می‌یافت. افزودن اکسید گرافن سبب کاهش بیشینه نیرو در مقایسه با نمونه سیال غلیظ‌شونده برشی در آزمون بیرون‌کشی شده که در نتیجه قیود حرکتی الیاف کاهش یافته و حرکت گلوله در پارچه تسهیل می‌شود.

https://mej.aut.ac.ir/article_4453_fd95ec8df5dbeea25aa8e6c808bad583.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 53 12 2022 02 20 Analytical Study on Effect of Loosening on Nonlinear Vibration Behavior of Bolted Joints مطالعه تحلیلی تأثیر شل شدگی بر رفتار ارتعاشات غیرخطی اتصالات پیچ و مهره‌ای 5739 5754 4549 10.22060/mej.2021.19852.7132 FA ابوذر پیردیر گروه مهندسی مکانیک- واحد شیراز -دانشگاه آزاد اسلامی –شیراز .ایران 0000-0001-7440-5500 مهرداد محمدی گروه مهندسی مکانیک . واحد شیراز .دانشگاه آزاد اسلامی &ndash;شیراز .ایران محمد جواد کاظم زاده پارسی گروه مهندسی مکانیک . واحد شیراز .دانشگاه آزاد اسلامی –شیراز .ایران 0000-0002-5942-2238 مجید رجبی گروه مکانیک –دانشگاه علم و صنعت –تهران –ایران 0000-0001-9511-4382 Journal Article 2021 04 14 Bolt connections often loosen under environmental loading conditions and system vibrations, which can lead to disaster risks during its operation. In this study, the nonlinear vibration behavior of an aluminum single-lap joint has been studied analytically and experimentally. Accordingly, considering the effects of nonlinear behavior at the bole joint, a nonlinear two-degree of freedom model for this type of connection is proposed. Then, in order to determine the unknown parameters of the proposed model, the vibrational and dynamic properties of this structure have been estimated using experimental modal analysis and model updating method. Finally, the effect of the amplitude of the excitation force and the preload force of the bolts on the dynamic behavior of these systems has been studied analytically. Examination of amplitude-frequency curves shows that reducing the preload force of the bolts reduces the natural frequency and also distorts the amplitude-frequency curve to the left side, which indicates the softening nonlinear behavior of the system with decreasing applied bolt preload force. In addition, the comparison of the theoretical and experimental natural frequencies shows that the proposed model predicts the vibrational characteristics of these systems with good accuracy, and using the proposed model can study the dynamic behavior of these systems for different parameters در این تحقیق رفتار ارتعاشات غیرخطی اتصال پیچی تک لبه به صورت تحلیلی و تجربی مطالعه شده است. بر این اساس، در ابتدا با در نظر قرار دادن اثرات رفتار غیرخطی در محل اتصال پیچ، یک مدل غیرخطی دو درجه‌ آزادی برای این نوع اتصالات ارائه شده است. در ادامه، به منظور تعیین پارامترهای مجهول مدل ارائه شده، خصوصیات ارتعاشی این سازه با استفاده از آنالیز مودال تجربی و روش بروزرسانی مدل، تخمین زده شده است. از فرکانس‌های طبیعی برای تشکیل تابع هدف بهینه‌سازی بروزرسانی مدل استفاده و الگوریتم کرم شب‌تاب برای حل مسئله‌ی بهینه‌سازی، استفاده شده است. در نهایت، تأثیر دامنه نیروی تحریک و نیروی پیش بار پیچ‌ها بر رفتار دینامیکی این سیستم‌ها مطالعه شده است. بررسی منحنی‌های دامنه-فرکانس نشان می‌دهد که کاهش نیروی پیش‌بار پیچ‌ها باعث کاهش فرکانس طبیعی و همچنین اعوجاج منحنی دامنه-فرکانس به سمت چپ می‌شود که نشان دهنده رفتار غیرخطی نرم‌شونده سیستم با کاهش نیروی اعمالی می‌باشد. علاوه بر این، مقایسه مقادیر فرکانس‌های طبیعی تئوری و تجربی نشان می‌دهد که مدل چند درجه آزادی ارائه شده با دقت بسیار مناسبی مشخصه‌های ارتعاشی این سیتسم‌ها را پیش‌بینی می‌کند و با استفاده از این مدل می‌توان رفتار دینامیکی این سیستم‌ها را به ازای پارامترهای مختلف مطالعه کرد.

https://mej.aut.ac.ir/article_4549_3eb2f1a06667bfb9daba7f7effa0284b.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 53 12 2022 02 20 Crystal Plasticity Finite Element Study of Necking Behavior of Aluminum Alloy Sheet Subject to Thickness-Stress مطالعه‌ی اجزاء محدود پلاستیسیته‌ی بلور رفتار گلویی ورق آلیاژ آلومینیوم تحت اثر تنش ضخامتی 5755 5768 4517 10.22060/mej.2021.19957.7146 FA محمدرضا کارگر درونکلائی کارشناس ارشد مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک و مکاترونیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران 0000-0002-1975-7287 سید هادی قادری صنعتی شاهرود-مهندسی مکانیک 0000-0003-1198-6795 Journal Article 2021 04 29 This paper investigates the effect of thickness stress on the formability of aluminum alloy metal sheets using crystal plasticity finite element analysis. A self-hardening behavior is considered for the slip systems. Further, for the prediction of necking initiation and growth, the maximum shear strain criterion is used for damage initiation and evolution. In order to implement the model in Abaqus finite element package, a VUMAT was developed based on the discretized equations and forward Euler integration scheme. After verification of the developed code, the parameters of the model were calibrated against the tensile test results. For simulating tensile test of 1 mm thick sheet, a representative volume of 3×1.5×0.5 mm3،was partitioned into 14790 grains through a python code in ABAQUS/CAE environment and then discretized using 50 μm tetrahedral linear elements. Using the experimental data available in the literature and considering appropriate texture for the simulation domain, the crystal orientations were assigned through Euler angles. Then, tensile tests were performed on the sample in the presence of the thickness pressure stress. The results show that application of the through thickness stress increases the strain corresponding to the necking initiation and thus postpones necking. Correspondingly, a decrease in tensile load is observed in this case. این مقاله به بررسی اثر تنش ضخامتی ورق بر شکل‌پذیری ورق آلیاژ آلومینیوم با روش المان محدود پلاستیسیته بلور استفاده می‌پردازد. یک رفتار خود-کارسخت‌شوندگی برای سیستم‌های لغزش درنظرگرفته شد. برای پیش‌بینی ایجاد و رشد گلویی، در آزمون کشش تک محوره از معیار بیشینه کرنش برشی برای شروع و تکامل آسیب در مدل رفتاری استفاده شد. برای به کارگیری مدل در ابکوس، یک زیربرنامه بر اساس معادلات ساختاری گسسته‌سازی شده و تکنیک انتگرال‌گیری اویلر پیشرو توسعه یافت. پس از صحت سنجی کد، پارامترهای آن بر اساس نتایج آزمون کشش تک محوره کالیبره شد. برای شبیه سازی آزمون کشش ورق به ضخامت mm 1، حجم نماینده‌ای به ابعاد 3mm 0/5×1/5×3، با توسعه‌ی یک اسکریپت پایتون، به 14790 دانه تقسیم‌بندی و با المان‌های چهاروجهی با ابعاد μm 50 گسسته‌سازی شد. با استفاده از داده‌های تجربی موجود و در نظر گرفتن بافت مناسب برای ورق، جهت‌های بلوری با زوایای اویلر تعیین شد. آزمون کشش تک محوره با در نظر گرفتن فشار در راستای ضخامت روی حجم نماینده انجام شد. نتایج نشان داد، در کشش تک محوره، با اعمال فشار، کرنش محوری لحظه‌ی گلویی رشد کرده، و در نتیجه، گلویی به تأخیر افتاده، شکل‌پذیری بهبود می‌یابد. همچنین، نیروی محوری مورد نیاز برای شکل‌دهی کاهش می‌یابد.

https://mej.aut.ac.ir/article_4517_7109af321d970c64a0154000a60e65c8.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 53 12 2022 02 20 Experimental Extraction of Young's Modulus of MCF-7 Breast Cancer Cell Using Spherical Contact Models استخراج تجربی مدول یانگ سلول سرطانی سینه MCF-7 با استفاده از مدل‌های تماسی کروی 5769 5784 4528 10.22060/mej.2021.19993.7149 FA معین طاهری دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک، ایران 0000-0001-6583-3925 مهدی میرزالو دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک، ایران Journal Article 2021 05 03 Breast cancer is one of the most important cancers in the field of medicine due to its high prevalence. Understanding the mechanical properties of cellular tissue, including Young's modulus, and comparing the differences created after the onset of the disease, lead to the development of new methods in recognizing, controlling, and treating the disease. Nanomanipulation is one of the processes used in the field of nanotechnology, which explores the properties of cellular tissues. An atomic force microscope is a tool used during this process that examines the properties of cellular tissue by measuring the movement of the cantilevers and the changes due to displacement and force. In this study, nanomanipulation of MCF-7 breast cancer cells was performed experimentally using an atomic force microscope with the aim of finding the Young modulus of cell tissue. After extracting the experimental results, modeling and calculating the critical force and time by considering different contact models including the Hertz contact model, PT, and COS, has been done. According to the comparison of experimental and simulation results, Young's modulus of MCF-7 breast cancer cells was obtained in the range of 800 Pa. Also, the COS contact model was more in line with the experimental results. سرطان سینه به علت شیوع بالا، از جمله سرطان‌های مورد توجه در حوزه‌ی پزشکی می‌باشد. شناخت ویژگی‌های مکانیکی بافت سلولی از جمله مدول یانگ و مقایسه‌ی تفاوت‌های ایجاد شده پس از بروز بیماری، سبب ایجاد روش‌های نوین در شناخت، کنترل و درمان این بیماری می‌گردد. نانومنیپولیشن از جمله فرآیندهای مورد استفاده در حوزه‌ی نانو است که با کاوش سطح ذرات بیولوژیکی و تحلیل اطلاعات در دو فاز مختلف به استخراج ویژگی‌های بافت‌های سلولی می‌پردازد. میکروسکوپ نیروی اتمی ابزار مورد استفاده در این فرآیند می‌باشد که از طریق تماس نوک سوزن با بافت سلولی در حین حرکت تیرک و با اندازه‌گیری تغییرات جابه‌جایی و نیرو به بررسی ویژگی‌های بافت سلولی می‌پردازد. در این پژوهش نانومنیپولیشن سلول سرطانی سینه ام‌سی‌اف-7 با هدف یافتن مدول یانگ بافت، با میکروسکوپ نیروی اتمی به صورت تجربی صورت گرفته است. پس از استخراج نتایج تجربی به مدل‌سازی و محاسبه‌ی نیرو و زمان بحرانی با در نظر گرفتن مدل‌های تماسی مختلف از جمله مدل‌ تماسی هرتز، پی‌تی و سی‌ا‌اس، پرداخته شده است. با توجه به مقایسه‌ی نتایج تجربی و شبیه‌سازی انجام شده، مدول یانگ سلول سرطانی سینه ام‌سی‌اف-7 در محدوده‌ی 800 پاسکال به دست آمده است. همچنین مدل تماسی سی‌ا‌اس تطابق بیشتری با نتایج تجربی داشته است.

https://mej.aut.ac.ir/article_4528_59112692262234e3fad47fa8eabf03a4.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 53 12 2022 02 20 A Fast Warehouse Inventory Micro Aerial Vehicle System Equipped with Visual Guidance and Navigation Algorithm سامانه آمارگیری سریع انبار توسط ریزپرنده مجهز به الگوریتم هدایت و ناوبری تصویری 5785 5808 4602 10.22060/mej.2021.19428.7022 FA حمیدرضا فهیمی دینامیک پرواز و کنترل، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران ابوالقاسم نقاش صنعتی امیرکبیر*مهندسی هوافضا 0000-0001-7776-7662 Journal Article 2020 12 28 This paper is an attempt to integrate computer vision techniques and micro aerial vehicle guidance to design and optimize an automated mission performed by a light micro aerial vehicle such that automating the mission becomes reasonably more efficient than performing it manually. A system is provided for warehouse management using a micro aerial vehicle equipped with a front camera. Computer vision algorithms make it possible for the micro aerial vehicle to locate packages, verify the presence or absence of a specified package and list the entire warehouse inventory in a short time. An innovative method is provided to detect shelves and their packages by the camera image, which enables the system to instantly plan the shortest path for the micro aerial vehicle while performing a shelf inventory listing. Then, following the planned path completes the mission faster than conventional guidance methods. The guidance algorithm is designed such that the efficiency of automatic operations compared to human operations is significantly increased. The system is first simulated and then implemented and the test output data is provided. The tests indicate the success of the system in securing automated operations while decreasing mission time. مقاله حاضر، تلاشی است در راستای ادغام فنون بینایی رایانه و هدایت و کنترل پرنده‌های بدون سرنشین جهت طراحی و بهینه‌سازی یک مأموریت خودکار انجام‌شده توسط یک ریزپرنده، به نحوی که انجام خودکار مأموریت نسبت به انجام آن توسط انسان، به نحو قابل‌قبولی به‌صرفه‌تر باشد. سامانه‌ای جهت مدیریت فضای انبار به وسیله ریزپرنده مجهز به یک دوربین جلو ارائه گردیده‌است. الگوریتم‌های بینایی رایانه برای ریزپرنده امکان یافت موقعیت بسته‌ها، تأیید وجود یا عدم وجود یک بسته در انبار و آمارگیری کل انبار در زمان کوتاه را فراهم می‌سازد. روشی نوآورانه برای درک قفسه‌های انبار و بسته‌های موجود در آن توسط تصویر دوربین ارائه گردیده‌است که سامانه را قادر می‌سازد که به صورت آنی، ضمن انجام عمل آمارگیری از قفسه‌ها، مسیر حرکت بهینه را برای ریزپرنده تشخیص داده و سپس با پیروی از آن، مأموریت را در زمانی سریع‌تر نسبت به روش‌های هدایتی متداول کامل سازد. الگوریتم هدایتی طوری طراحی شده‌است که بازدهی عملیات خودکار نسبت به انجام عملیات توسط انسان به طور قابل‌توجهی افزایش یابد. سامانه مورد پیاده‌سازی قرارگرفته و داده خروجی آزمایش ارائه شده است. آزمایش‌ها حکایت از موفقیت سامانه در تأمین امنیت عملیات خودکار، ضمن کاهش زمان مأموریت دارد.

https://mej.aut.ac.ir/article_4602_fd00d3474e495e7b6d5f9f575b2d7ec4.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 53 12 2022 02 20 Modeling and Flutter Analysis of a Three Dimensional Box-Wing using Wagner Unsteady Aerodynamic Model مدلسازی و تحلیل فلاتر یک بال جعبه‌ای سه بعدی با استفاده از مدل آیرودینامیک ناپایای واگنر 5809 5830 4591 10.22060/mej.2021.19690.7092 FA امیر حسین قاسمی کرم گروه دینامیک کنترل و ارتعاشات، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد، یزد، ایران عباس مزیدی گروه دینامیک کنترل و ارتعاشات، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد، یزد، ایران سید احمد فاضل زاده حقیقی گروه دینامیک کنترل و ارتعاشات، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران Journal Article 2021 03 06 In this paper, a three dimensional model of a box wing configuration is derived by a semi-analytical approach and the aeroelastic behavior is studied. So far, the flutter characteristics have been studied on the typical wing sections or via a whole lot more time and cost in the professional software. The winglet is modeled by two longitudinal and torsional springs and in order to simulate the effect of the winglet on the dynamic behavior, two ends of the springs are placed on the elastic axis of the sections. The governing equations are extracted via Hamilton's principle and in order to apply the aerodynamic forces, Wagner unsteady model is considered. To transform the linear partial integro-differential equations into a set of ordinary differential equations, mathematical techniques are employed. For the purpose of validation, the flutter values of the box wing are obtained by MSC NASTRAN and the proposed numerical procedure. The effects of the sweep angles and the winglet rigidity on the flutter are investigated. The results reveal that increasing the sweep angles and the chord ratio, enhances the flutter speed, remarkably. Furthermore, increasing the torsional rigidity of the winglet is more significant than the longitudinal rigidity on the flutter. تاکنون مدلسازی و تحلیل آیروالاستیک بال جعبه‌ای یا به صورت دوبعدی انجام گرفته و یا با صرف زمان و هزینه زیاد در نرم‌افزارهای تخصصی صورت گرفته است. در این مقاله سعی شده تا با استفاده از یک روش نیمه تحلیلی، رفتار آیروالاستیک یک نمونه بال جعبه‌ای سه بعدی مدلسازی و تحلیل گردد. به منظور مدلسازی اثر بالچه از دو فنر طولی و پیچشی که انتهای آنها بر روی محور الاستیک بال‌ها قرار گرفته، استفاده شده است. استخراج معادلات حرکت و مدلسازی نیروهای آیرودینامیکی به ترتیب با استفاده از اصل هامیلتون و مدل ناپایای واگنر انجام شده است. جهت تبدیل معادلات حاکم دیفرانسیل پاره‌ای-انتگرالی به یک مجموعه معادله دیفرانسیل معمولی، از تکنیک‌های ریاضی و روش مودهای فرضی بهره برده شده است. اعتبارسنجی حل معادلات با مقایسه نتایج حل عددی و نتایج خروجی از نرم‌افزار نسترن انجام شده است. اثرات تغییر پارامترهای طراحی نظیر زاویه عقبگرد، میزان صلبیت بالچه و طول وتر بال‌ها بر فلاتر بال مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که افزایش همزمان زاویه عقبگرد در بال جلو و عقب باعث افزایش پایداری سیستم می‌شود. همچنین افزایش سفتی پیچشی بالچه موجب افزایش سرعت فلاتر می‌شود در حالی که افزایش سفتی طولی آن باعث کاهش سرعت فلاتر می‌گردد.

https://mej.aut.ac.ir/article_4591_f58c9875ac84dfe1fbe91b918773d050.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 53 12 2022 02 20 Robust and Adaptive Control of an Exoskeleton Robot For Tracking Modified Desired Trajectory Based on Zero Moment Point Stability Theory کنترل مقاوم و تطبیقی ربات اسکلت خارجی برای تعقیب مسیر‌های مطلوب اصلاح شده بر اساس معیار پایداری نقطه گشتاور صفر 5831 5850 4569 10.22060/mej.2021.19761.7106 FA مجید مختاری دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران مصطفی تقی زاده هیئت علمی/ دانشگاه شهید بهشتی پردیس فنی عباسپور محمود مزارع دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران، Journal Article 2021 03 19 The Creation of reference trajectories and the ability to track them in the presence of disturbances and uncertainties are important issues in investigating the exoskeleton performance. One of the methods of trajectory planning is the central pattern generation algorithm. This algorithm will behave in a limit cycle and the temporal disturbances have quickly removed the system and created harmonious trajectories. In this paper, for the creation of reference trajectories of each joint, a combination of seven modified Hopfield oscillators is used which provides the ability to change the frequency and domain of walking. Online modification of robot joint reference trajectories is done by using the feedback error signal between desired zero momentum point and zero momentum point of the robot at any moment. In order to cope with the disturbances and uncertainty with the uncertain domain and achieve maximum efficiency in tracking robot reference trajectories, an adaptive dynamic fast terminal sliding mode controller is used due to the elimination of chattering phenomena, and finite-time convergence. Also, by moving the Upper link the maximum stability of the robot based on the zero momentum point criterion is guaranteed. To achieve maximum performance, controller parameters, oscillator coefficients, and connections between them are optimized. Finally, the performance of the proposed method is compared with a sliding mode controller. The results demonstrate the superiority of the proposed method. ایجاد مسیرهای مرجع و توانایی تعقیب مسیرهای ایجاد شده در حضور اغتشاشات و عدم قطعیت‌ها از مسائل مهم در بررسی عملکرد ربات اسکلت خارجی می‌باشد. یکی از روش‌های طراحی مسیر ربات‌های راه رونده الگوریتم تولید الگوی مرکزی می‌باشد. این الگوریتم به صورت چرخه حدی رفتار می‌کند و اﻏﺘﺸﺎﺷﺎت وارده را ﺑﻪ ﺳﺮﻋﺖ از سیستم ﺣﺬف کرده و مسیرهای موزونی را ایجاد می‌کند. در این مقاله برای ایجاد مسیرهای مرجع هر یک ازمفاصل ربات از ترکیب هفت عدد نوسانگر هپفیلد اصلاح شده با قابلیت تغییر در مشخصه‌های فرکانس و دامنه راه رفتن استفاده شده است. اصلاح برخط مسیرهای مرجع مفاصل ربات به کمک سیگنال خطای بازخوردی بین محل نقطه گشتاور صفر مطلوب و نقطه گشتاور صفر ربات در هر لحظه انجام شده است. به منظور مقابله با اغتشاشات و عدم قطعیت‌ها با دامنه نامعلوم سیستم و دستیابی به حداکثر کارایی در تعقیب مسیرهای مرجع ربات، از کنترل کننده تطبیقی مد لغزشی دینامیکی سریع ترمینالی با قابلیت حذف پدیده چترینگ، همگرایی زمان محدود و افزایش مقاومت نسبت به کنترل کننده مد لغزشی معمولی استفاده شده است. همچنین با حرکت لینک کمر حداکثر پایداری حرکت ربات بر اساس معیار نقطه گشتاور صفر ایجاد شده است. برای دستیابی به بهترین عملکرد، پارامترهای کنترل کننده، ضرایب نوسانگرها و اتصال بین آن‌ها بهینه شده‌اند. عملکرد روش ارائه شده با کنترل کننده مد لغزشی مقایسه شده است که نتایج برتری روش ارائه شده را نشان داده است.

https://mej.aut.ac.ir/article_4569_f1920129f9c75b3d604ea4874e120736.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 53 12 2022 02 20 Out-of-Plane Vibration Mitigation of Wind Turbine Blade Using Highly Efficient Nonlinear Energy Sink کاهش ارتعاشات خارج از صفحه پره توربین بادی به کمک چاه غیرخطی انرژی پربازده 5851 5866 4533 10.22060/mej.2021.19784.7111 FA مازیار دقیقی گروه طراحی جامدات، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی علی رحمانی هنزکی دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی*مهندسی مکانیک 0000-0002-2895-7176 مجید شاهقلی گروه طراحی جامدات-دانشکده مهندسی مکانیک-دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی-تهران- ایران 0000-0002-1134-068X سعید باب گروه تجهیزات دوار مکانیکی، پژوهشگاه نیرو، تهران، ایران Journal Article 2021 03 23 Nowadays, the use of wind as one of the main sources of low carbon and renewable energy is expanding rapidly all around the world. Recently, with the development of wind farms and the increase in the size of wind turbines, the wind loads on them have increased, and as a result, they have become more difficult and expensive to maintain. Therefore, researchers have deeply focused on the analysis and the control of their vibration. In this study, a wind turbine blade with a type of nonlinear absorber, called highly efficient nonlinear energy sink is analyzed, furthermore the interaction between the heavy and long blade and the nonlinear energy sink, under the influence of gravity in the vertical plane and time-dependent wind force, which is due to its height dependency is examined. For this purpose, the equations of motion of the system are obtained by the energy method and solved numerically. The blade- nonlinear energy sink system behavior is compared to that of the blade and linear absorber system. Also, the sensitivity of the parameters affecting the performance of the nonlinear energy sink is analyzed and the vibration of the system with optimized nonlinear energy sink is compared with the alone blade and the blade with the optimal linear absorber behaviors. امروزه استفاده از باد به عنوان یکی از اصلی‌ترین منابع انرژی پاک در سرتاسر جهان به سرعت گسترش یافته است. اخیراً، با توسعه نیروگاه‌های بادی و به تبع آن بزرگتر شدن اندازه توربین‌های بادی، نیروی باد وارده بر آنها بسیار افزایش یافته و در نتیجه تعمیر و نگهداری آن‌ها نیز دشوارتر و پرهزینه‌تر گردیده و به همین دلیل توجه محققان به تجزیه و تحلیل ارتعاشات و مهار آن جلب گردیده است. در این تحقیق یک پره توربین بادی با نوعی جاذب غیرخطی به نام چاه غیرخطی انرژی پربازده مدل شده که در آن تعامل بین پره سنگین و بلند، و جاذب تحت تأثیر نیروی جاذبه در صفحه عمودی و همچنین نیروی باد که به دلیل ویژگی وابستگی به ارتفاع به صورت دوره‌ای تغییر می‌کند، بررسی شده است. بدین منظور، معادلات حرکت پره متصل به چاه غیرخطی انرژی با استفاده از روش انرژی استخراج شده و به صورت عددی حل شده است. سپس به تحلیل حساسیت پارامترهای مؤثر در عملکرد چاه غیر خطی انرژی پرداخته شده و برای جاذب بهینه، رفتار سیستم در شرایط دوران پره به تنهایی و دوران پره با وجود جاذب متصل به آن، بررسی شده است.

https://mej.aut.ac.ir/article_4533_56a8da1d3bcb2e9b334a778be5b1d781.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 53 12 2022 02 20 Free and Forced Vibration Analysis of Stiffened Cylindrical Shells under Moving Internal Pressure تحلیل دینامیکی پوسته‌های استوانه‌ای تقویت‌شده تحت فشار داخلی متحرک 5867 5886 4583 10.22060/mej.2021.19846.7138 FA رضا عرب دانشجوی کارشناسی ارشد- دانشکده مکانیک و فناوری های ساخت - دانشگاه صنعتی مالک اشتر - تهران - ایران حسین لکزیان پژوهشکده مکانیک و فناوری های ساخت/مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری های ساخت/دانشگاه صنعتی مالک اشتر/تهران Journal Article 2021 04 19 Cylindrical shells are used tremendously in many engineering fields such as ships, submarines, and fuel tanks in airplanes. In many cases, shells are exposed to dynamic loads. One of the dynamic loads in shells is internal moving pressure. Analysis of cylindrical stiffened shells under moving internal pressure are investigated in this research. Equations of motion are based on classic shell theory and derived from Hamilton’s method. Boundary conditions are assumed simply support. Displacement components are assumed Fourie double series based on boundary conditions. Equations of motions are solved by Galerkin weighted functions method for calculation of natural frequency and dynamic response of cylindrical shells under moving internal pressure. Codes in FORTRAN are used to derive the natural frequency and dynamic response of cylindrical shells. Results are compared with other references and Abaqus software. The effect of geometrical parameters on natural frequency and dynamic response of cylindrical shells under moving internal pressure are investigated finally and results for stiffened shells and unstiffened shells with different stiffeners are compared. پوسته‌های استوانه‌ای تقویت شده کاربرد فراوانی در بسیاری از شاخه‌های مهندسی از قبیل کشتی‌ها، زیردریایی و مخازن سوخت هواپیما دارد. در اکثر این موارد پوسته تحت بارهای دینامیکی قرار می‌گیرد. یکی از بار‌های دینامیکی که می‌تواند به این پوسته‌ها وارد شود فشار داخلی متحرک می‌باشد. تحلیل پوسته استوانه‌ای تقویت شده تحت فشار داخلی متحرک در این پژوهش مورد مطالعه قرار گرفته است. معادلات حرکت بر اساس تئوری کلاسیک پوسته با استفاده از روش همیلتون استخراج شده‌اند. شرایط مرزی پوسته دو سر ساده در نظر گرفته شده است. مؤلفه‌های جابه‌جایی با توجه به شرایط مرزی به‌صورت بسط سری فوریه دوگانه نوشته شده‌اند. برای بدست آوردن فرکانس طبیعی و پاسخ پوسته استوانه‌ای تحت بارگذاری متحرک داخلی معادلات حرکت با استفاده از روش توابع وزنی گالرکین حل شد‌ه‌اند. برای به‌دست‌آوردن فرکانس‌های طبیعی و پاسخ زمانی پوسته کدهایی به زبان فرترن نوشته شد‌ه‌اند و نتایج با پاسخ مراجع دیگر و پاسخ نرم افزار آباکوس مقایسه شده‌اند و در نهایت تأثیر پارامترهای هندسی بر فرکانس‌های طبیعی و پاسخ زمانی پوسته استوانه‌ای تقویت شده تحت فشار داخلی متحرک بررسی شده است و نتایج برای پوسته تقویت‌نشده و پوسته تقویت‌شده با تقویت‌کننده‌های مختلف مقایسه شده‌اند.

https://mej.aut.ac.ir/article_4583_33805671920f0d02e6d18f630985aace.pdf