دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 56 6 2024 08 22 Investigating the effect of creating a vertical groove on the surface of a semi-submerged propeller blades بررسی اثر ایجاد یک شیار عمودی بر سطح پره‌های یک پروانه‌ی نیمه‌مغروق 765 790 5565 10.22060/mej.2024.23088.7716 FA مجتبی برزگر رحیمی گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران 0009-0007-2453-5009 یاسین برزگر رحیمی گروه مهندسی شیمی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران محمود سالاری گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران Journal Article 2024 05 06 The semi-submerged propeller is a type of marine propeller that is used in high-speed vessels. This propeller has attracted designer's attention; because it resists the destructive phenomenon of cavitation. Also Semi-submerged propellers have suitable thrust and torque stability at high speeds and offer high maneuverability. Therefore, further investigation around it is important. The current research aims to examine the effect of creating a vertical groove on the surface of the blades of a semi-submerged propeller, an idea inspired by the grooved or corrugated surface on the bottom of some high-speed vessels. The propeller examined in this study is the semi-submerged propeller 841-B known as Olofsson. The 3D domain meshing and numerical simulation have been done in the Star CCM software. The specific condition considered in this numerical simulation is a submergence depth ratio of 33%, an advance coefficient of 0.8, a cavitation number of 2.3, a Froude number of 6, and a shaft angle of zero degrees (horizontal position). The results showed that the efficiency of the grooved propeller is 44.5%, which is less than the efficiency of the ungrooved propeller. In the end, it can be said that the created groove has an adverse effect on the efficiency and performance of the propeller and it is not recommended to use it in the working conditions of the investigated propeller. پروانه‌ی نیمه‌مغروق نوعی از پروانه‌های دریایی است که در شناورهای تندرو از آن استفاده می‌شود. این پروانه مورد ‌توجه طراحان قرار گرفته است؛ زیرا در اعداد کاویتاسیون نسبتا زیاد، دچار پدیده‌ی کاویتاسیون نمی‌شود. همچنین پروانه‌‌های نیمه‌مغروق در سرعت‌‌های بالا از پایداری رانشی و گشتاوری مناسبی برخوردار هستند و مانورپذیری بالایی هم دارند. از این رو بررسی بیشتر پیرامون آن، حائز اهمیت است. پژوهش پیش رو با هدف بررسی اثر ایجاد یک شیار عمودی بر سطح پره‌های یک پروانه‌ی نیمه‌مغروق انجام شده و ایده‌ی آن بر گرفته از سطح شیاردار یا کنگره‌دار در کفِ برخی شناورهای تندرو است. پروانه‌ی مورد بررسی در این پژوهش، پروانه‌ی نیمه‌مغروق 841-B موسوم به الفسون می‌باشد. شبکه‌بندی دامنه‌ی حل سه بعدی و شبیه‌سازی عددی در نرم‌افزار اِستار سی‌‌سی‌اِم انجام شده است. حالت مورد نظر در این شبیه‌سازی عددی، نسبت عمق غوطه‌وری 33%، ضریب پیشروی 0/8، عدد کاویتاسیون 2/3، عدد فرود 6 و زاویه‌ی صفر محور (حالت افقی) است. نتایج حاکی از آن است که بازدهی پروانه‌ی شیاردار 44/5% می‌باشد که این مقدار از بازدهی پروانه‌ی بدون شیار کمتر است. در انتها می‌توان گفت که شیار ایجاد شده، اثر نامطلوب بر بازدهی و عملکرد پروانه داشته و در عمل استفاده از آن در شرایط کاری پروانه‌ی مورد بررسی، توصیه نمی‌شود.

https://mej.aut.ac.ir/article_5565_d2a452edff079ca6980edcf54cc49945.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 56 6 2024 08 22 Experimental and numerical analysis of the effect of stress triaxiality and Lode angle on ductile failure of Ti-6Al-4V alloy تحلیل تجربی و عددی اثر سه‌محوره‌ی تنش و زاویه‌ی لود بر شکست نرم آلیاژ تیتانیوم 791 810 5570 10.22060/mej.2024.23378.7751 FA جواد غفاری دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران سیدمهدی گنجیانی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران 0000-0001-9839-7795 Journal Article 2024 07 24 In this article, the effect of stress triaxiality and Lode angle on the ductility of titanium grade 2 alloy has been investigated. For this research, four samples with different geometries, including Dog-bone samples, notched samples, and two shear samples, were designed and manufactured. A uniaxial tensile test at ambient temperature was performed on these samples. A Dog-bone sample was used to extract the mechanical properties of titanium alloy. The simulations were done in Abaqus software and the failure behavior of the samples was analyzed until the end of the plastic zone. To match the force-displacement diagrams, Swift's combined equation and fourth-order polynomial were used. Comparing the results of experimental tests and simulation with Abaqus shows a good agreement between the diagrams up to the end of the plastic zone. In this research, the stress triaxiality varied between zero and 0.5 for four different samples. Specifically, for one of the triaxial shear samples, the stress value was zero, and for the other shear sample, 0.2. Also, the stress triaxiality for Dog-bone and notched sample was recorded as 0.33 and 0.5 respectively. در این مقاله، تأثیر سه‌محوره تنش و زاویه لود بر شکل‌پذیری آلیاژ تیتانیوم درجه دو مورد بررسی قرار گرفته است. برای این تحقیق، چهار نمونه با هندسه‌های مختلف شامل نمونه‌های دمبلی‌شکل، شیاردار و دو نمونه برشی طراحی و ساخته شد. آزمایش کشش تک‌محوره در دمای محیط بر روی این نمونه‌ها انجام پذیرفت. از نمونه دمبلی‌شکل برای استخراج خواص مکانیکی آلیاژ تیتانیوم استفاده شد. شبیه‌سازی‌ها در نرم‌افزار آباکوس صورت گرفت و رفتار شکست نمونه‌ها تا پایان ناحیه پلاستیک تحلیل گردید. برای مطابقت نمودارهای نیرو-جابجایی، معادله ترکیبی سویفت و چند جمله‌ای مرتبه چهار به‌کار گرفته شد. مقایسه نتایج آزمایشات تجربی و شبیه‌سازی با آباکوس نشاندهنده تطابق خوبی بین نمودارها تا انتهای ناحیه پلاستیک است. در این تحقیق، سه‌محوره تنش برای چهار نمونه مختلف بین صفر تا 5/0 متغیر بود. به‌طور خاص، برای یکی از نمونه‌های برشی سه‌محوره تنش عدد صفر و برای دیگر نمونه برشی 0/2 به‌دست آمد. همچنین، سه‌محوره تنش برای نمونه دمبلی‌شکل و شیاردار به ترتیب 0/33 و 0/5 ثبت شد. نتایج به‌دست آمده نشان می‌دهند که نزدیکی سه‌محوره تنش به صفر منجر به شکست برشی در آزمایشات می‌شود و روند تغییرات زاویه لود نیز تأثیر متناظری بر کرنش شکست دارد.

https://mej.aut.ac.ir/article_5570_eab9c5e9815adc4c40a6557495eed6d3.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 56 6 2024 08 22 Effect of temperature difference on condensation heat transfer and droplet distribution on hydrophilic and hydrophobic surfaces تاثیر اختلاف دما در انتقال حرارت و توزیع قطرات چگالش روی سطوح آبدوست و آبگریز 811 832 5571 10.22060/mej.2024.22979.7703 FA پریسا دهقانی دانشکده مکانیک، دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایران سید مصطفی حسینعلی پور دانشکده مکانیک، دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایران حبیب الله اکبری دانشکده مکانیک، دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایران Journal Article 2024 02 06 The research examined the influence of temperature difference between surfaces and humid air on heat transfer and droplet distribution. A testing apparatus controlled environmental conditions and facilitated condensation on hydrophilic and hydrophobic surfaces. The relative humidity and speed of humid airflow were kept constant at 88% and 5 m/s, respectively, and the temperature difference considered was 4, 7, and 10 degrees Celsius. The varying heat transfer overtime during the 60 minutes has shown that it takes time to start the condensation process; the more the temperature difference and the amount of surface energy, the shorter this time is and the higher the average heat transfer is. The photography of the experiments has also shown that with the increase in temperature difference and surface energy, the time required for the first drop to fall is shorter, and the hydraulic diameter of the dropped drop is bigger. The distribution of the droplets in the 20th minute after the start of each experiment, in which no droplets have left the test surfaces yet, shows that with the increase in the temperature difference, the number of larger droplets is more due to the increase in the condensation rate. The number of the smallest droplets is higher on hydrophobic surfaces than on hydrophilic ones. در این پژوهش تاثیر اختلاف دمای بین سطح و هوای مرطوب بر انتقال حرارت و توزیع قطرات بررسی شده است. بنابراین دستگاه تستی ساخته شده تا شرایط محیطی را کنترل کرده و با قرار گرفتن دو نوع سطح آبدوست و آبگریز در معرض هوای مرطوب پدیده چگالش رخ داده‌است. درصد رطوبت نسبی و سرعت جریان هوای مرطوب در تمامی آزمایش‌ها به ترتیب در مقادیر 88 درصد و 5 متر بر ثانیه ثابت نگاه داشته شده و اختلاف دمای لحاظ شده 4، 7 و 10 درجه سانتی‌گراد بوده‌است. میزان انتقال حرارت متغیر با زمان در طول 60 دقیقه انجام آزمایش نشان‌داده که برای شروع فرآیند چگالش زمانی لازم است که هرچه اختلاف دما و میزان انرژی سطح بیشتر باشد، این زمان کوتاه‌تر و میانگین انتقال حرارت نیز بیشتر می‌شود. عکس‌برداری از آزمایش‌ها نیز نشان داده که با افزایش اختلاف دما و انرژی سطح، زمان لازم برای افتادن اولین قطره کوتاه‌تر و قطر هیدرولیکی قطره خارج شده نیز بزرگتر است. نحوه توزیع قطرات در دقیقه 20 ام پس از شروع هر آزمایش نشان می‌دهد، با افزایش اختلاف دما تعداد قطرات بزرگ‌تر به دلیل افزایش نرخ چگالش بیشتر بوده و نیز تعداد کوچکترین قطرات روی سطح آبگریز بیشتر از آبدوست است.

https://mej.aut.ac.ir/article_5571_3366297a637d4a3a358dfc6faad2fcf5.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 56 6 2024 08 22 Analysis of Intragranular and Intergranular Microcracks in DP Steels Using the Microstructural Images and Peridynamics Method تحلیل شکل گیری و رشد میکروترک درون دانه ای و مرزدانه ای در فولادهای دوفازی با استفاده از تصاویر میکروساختاری و روش پریداینامیک 833 856 5572 10.22060/mej.2024.23357.7749 FA بهنام انبارلویی دانشکده فناوری های نوین و مهندسی هوافضا، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران حسین حسینی تودشکی دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران 0000-0003-2519-1010 Journal Article 2024 07 18 One of the most important parameters in the micromechanical study of material behavior is the possibility of investigating microcracks and their initiation and propagation patterns in different parts of the materials. In the present work, an attempt has been made to examine the failure of dual-phase (DP) steels under uniaxial tensile quasi-static loading using the peridynamics method. The SEM images prepared from the samples show that the grain boundary voids and their growth on a micro scale can be considered the place of damage accumulation. According to the numerical analysis, the initiation and propagation mechanism of inter-grain and intra-grain microcracks in the microstructure of DP steel has been studied using the non-local peridynamics method. Analyzing this problem using the peridynamics method, considering the irregular geometry, the non-locality, reformulating the continuum mechanics in the form of integrodifferential equations, and studying progressive failure is one of the goals of this work, which have been carried out based on representative volume elements (RVE) obtained from the real microstructure. Also, due to the possibility of predicting the damage initiation and the propagation path in different parts of the material simultaneously without considering the default paths, inter-grain and intra-grain microcracks have been simulated using the peridynamics model. یکی از مهم ترین پارامترها در مطالعه میکرومکانیکی رفتار مواد، امکان بررسی میکروترک ها و الگوهای شروع و انتشار آن در بخش های مختلف ماده می باشد. در کار حاضر سعی شده است تا خرابی در فولادهای دو فازی تحت بارگذاری شبه استاتیکی کششی تک محوره با استفاده از روش عددی پریداینامیک و تطبیق با نتایج تجربی مورد بررسی قرار گیرد. تصاویر تهیه شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی از نمونه‌ها نشان می دهند که حفره های مرزدانه ای و رشد آنها در مقیاس میکرو، به عنوان محل تجمع خرابی ها می‌تواند در نظر گرفته شود و همچنین در مقادیر زیاد بار اعمالی، تغییر شکل‌های شدید در فازهای تشکیل دهنده ماده دیده می‌شود. با توجه به تحلیل عددی انجام گرفته، مکانیزم شروع و انتشار مرزدانه ای و درون دانه ای میکروترک ها در میکروساختار فولاد دوفازی با استفاده از روش غیرموضعی پریداینامیک مورد مطالعه قرار گرفته است. تحلیل این مسئله با استفاده از روش پریداینامیک با توجه به هندسه ی نامنظم، غیر موضعی بودن روش تحلیل، بازفرمول نویسی مکانیک محیط‌های پیوسته به شکل معادلات انتگرودیفرانسیلی و مطالعه خرابی پیش رونده یکی از اهداف این کار است که مبتنی بر المان‌های حجمی نماینده به دست آمده از میکروساختار واقعی فولاد دوفازی انجام شده است. همچنین با توجه به امکان پیش بینی مکان های شروع خرابی به صورت هم‌زمان و نحوه انتشار آن ها در بخش های مختلف ماده بدون نیاز به در نظر گرفتن مسیرهای پیش فرض، شکست مرزدانه ای و درون دانه ای در مدل پریداینامیکی ارائه گردیده است.

https://mej.aut.ac.ir/article_5572_30ba105754346aaf47509089d2287f2a.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 56 6 2024 08 22 Sensory Configuration of Stewart Platform by Pre-senting a High-Performance Computational Procedure پیکربندی سنجهای پلتفرم استوارت با ارائه یک شیوه محاسباتی با بازدهی بالا 857 884 5575 10.22060/mej.2024.23053.7713 FA علی پاکدل نژاد دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران سینا جلیلی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران Journal Article 2024 03 13 The Stewart platform is primarily used for generating arbitrary motions in three-dimensional space. However, it can also be utilized for measuring the three-dimensional position of an object attached to the moving platform. In this configuration, the Stewart platform functions as a sensory system. One challenge of this application is the high computational cost associated with determining the position of the moving platform relative to the fixed reference platform using data from six-length sensors. In this study, the sensory capabilities of the Stewart platform are investigated by introducing a high-performance and numerically agile approach. This approach involves developing an extended set of nonlinear algebraic equations that are well-suited for real-time applications. By applying this procedure to derive the Cartesian coordinates of three points on the moving platform and comparing the results with those obtained from computer-aided design software, a strong correlation is observed. To further evaluate the effectiveness of the approach, its performance is analyzed when subjected to harmonic time histories from six length sensors and when the legs' base positions are arranged regularly or non-regular on the fixed platform. The results demonstrate that the present method, particularly by updating initial conditions at every time increment, exhibits high computational efficiency. کاریرد اصلی پلتفرم استوارت برای تولید حرکت‌های دلخواه با درجات آزادی بالای فضایی است. با این‌حال می‌توان از این بستر برای سنجش وضعیت سه‌بعدی یک جسم در فضا نسبت به جسم و یا سطح پایه دیگر نیز بهره برد که در این صورت کل این مجموعه همانند یک سنجه عمل کرده و خروجی آن، حالت قرارگیری یک جسم که به پلتفرم بالایی مکانیزم استوارت متصل است را بیان خواهد کرد. مشکل اصلی این پیکربندی بار محاسباتی بالا برای تعیین وضعیت پلتفرم متحرک نسبت به ثابت مبتنی بر خروجی شش سنسور طولی است که به‌جای عوامل تحریک‌کننده به کار گرفته می‌شوند. در این پژوهش، قابلیت سنجه‌ای پلتفرم استوارت بررسی شده و دیدگاه سینماتیک مستقیم با بازدهی و سرعت عمل بالا مبتنی بر توسعه معادله‌های جبری غیرخطی مرتبه دومِ گسترش‌یافته که آن را برای کاربردهای زمان واقعی مناسب می‌سازد، ارائه شده است. شیوه ارائه شده برای استخراج مختصات دکارتی سه نقطه از پلتفرم متحرک نسبت به پلتفرم ثابت بوده و نتایج حاکی از آن است که الگوریتم پیشنهادی تطابق خوبی با نتایج حاصل از تحلیل حاصل از نرم‌افزار طراحی سه بعدی مهندسی دارد. قابلیت دیدگاه پیشنهادی با تحلیل تاریخچه زمانی متناوب شش سنجه طولی که به صورت منظم و نامنظم بر روی پلتفرم ثابت توزیع شده‌اند مورد ارزیابی قرار گرفت و بازدهی بالای محاسباتی آن به ویژه با در نظر گرفتن به‌روزرسانی شرایط اولیه مشخص گردید.

https://mej.aut.ac.ir/article_5575_daea32adcae6abcb548134fa98f139f9.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 56 6 2024 08 22 Optimization and Control of Agile Eye Mechanism to Stabilize Car Vibrations and Target Tracking بهینه‌سازی و کنترل مکانیزم چشم چابک جهت پایدارسازی ارتعاشات خودرو و ردیابی هدف 885 908 5580 10.22060/mej.2024.23309.7741 FA مریم میرچی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران مجید ساده دل دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران 0000-0002-0285-8460 Journal Article 2024 06 30 In this research, an Agile Eye mechanism mounted on a moving car aims to maintain focus in the desired direction despite road disturbances and vibrations. The study investigates the system's performance on hilly and mountainous roads, considering two PID tuning methods: trial and error, and Ziegler-Nichols. To mitigate vibrations, a vibration absorber is employed, and its spring-damper coefficients are optimized using a genetic algorithm, ensuring improved response and cost efficiency. The optimized coefficients significantly reduce disturbances transmitted from the vehicle to the mechanism, enhancing system control and preventing damage. The error's root mean square value was reduced to 0.02-0.04 with the vibration absorber, demonstrating its effectiveness in minimizing disturbances and improving overall control performance. وجود ارتعاشات و اغتشاشات همواره مشکلی بزرگ بوده و آسیب‌های جدی به سیستم وارد می‌کند. در این پژوهش مکانیزم چشم چابک بر روی خودروی در حال حرکت نصب شده و همراه با خودرو حرکت می‌کند. ارتعاشات ناشی از ناهمواری‌های مسیر توسط خودرو به صفحه پایه چشم چابک وارد می‌شود. لازم به ذکر است بخش بسیار زیادی از اغتشاشات جاده توسط سیستم تعلیق خودرو میرا می‌شود. هدف پژوهش ثابت نگه‌ داشتن کارگیر ربات چشم چابک در جهت‌گیری مطلوب می‌باشد. حرکت مکانیزم تحت تاثیر دو نوع جاده تپه ماهوری و کوهستانی بررسی می‌شود. کنترلر تناسبی- انتگرالی- مشتقی یک بار به روش سعی و خطا و یک بار به روش زیگلر نیکولز تنظیم شده و نتایج حاصل از این حالات در حضور جاذب ارتعاشی و حالت عادی مقایسه می‌گردد. برای تنظیم ضرایب فنرو میراگر از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. زیرا علاوه بر بهبود پاسخ سیستم موجب صرفه‌جویی در زمان و هزینه می‌گردد. ضرایب فنر و میراگر بدست آمده از الگوریتم بهینه‌سازی در عین کوچک بودن از نظر مقدار که خود یک مزیت محسوب می‌شود، نقش به سزایی در کم کردن ارتعاشات وارده از خودرو به پایه مکانیزم ایفا می‌کنند. در واقع جاذب علاوه بر اینکه کنترل سیستم را بهبود بخشیده و آن را امری ساده‌تر ساخته است از وارد شدن اغتشاشات به مکانیزم نیز جلوگیری و مانع آسیب دیدن مکانیزم در اثر ارتعاشات می‌شود. مقدار موثر خطا در حالت استفاده از جاذب ارتعاشی در جاده های مورد بررسی به بازه 0/02 تا 0/04 کاهش یافت.

https://mej.aut.ac.ir/article_5580_a58337d1b8c98bf3225186673be3407b.pdf