دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 57 6 2025 08 23 Experimental investigation of the use of thermoelectric on a photovoltaic/thermal system to increase efficiency and heat transfer بررسی تجربی استفاده از ترموالکتریک بر روی یک سیستم فتوولتائیک/حرارتی به منظور افزایش راندمان و انتقال حرارت 685 708 5862 10.22060/mej.2025.24538.7881 FA پیام گل محمدپور پردیس علوم و فناوری‌های نوین، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران - دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران آرزو کریم آبادی پردیس علوم و فناوری‌های نوین، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران - دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران امیر محمد جدیدی پردیس علوم و فناوری‌های نوین، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران - دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران Journal Article 2025 08 11 Due to global problems such as increasing energy costs, environmental pollution and global warming, the use of renewable energies such as solar energy has gained special importance. Photovoltaic/thermal (PV/T) systems with the ability to simultaneously produce electricity and heat are an efficient way to use solar energy. This paper investigated the performance of a standalone photovoltaic/thermal system and a combination with thermoelectric generator (TEG) module’s, heat well and fan at different mass flow rates of 100, 200 and 300 cm3/min under the climatic conditions of Semnan, Iran. The results showed that the maximum power output for the photovoltaic/thermal system at three different mass flow rates was about 78.2 W, 78.7 W and 9.7 W, respectively, and with thermoelectric module’s was 79.1 W, 78.81 W and 4.84 W, respectively. The maximum thermal efficiency for the photovoltaic/thermal system at a flow rate of 100 cm3/min was 31.9 % and the electrical efficiency at a flow rate of 300 cm3/min was 14.1 %, and with thermoelectric module’s it was 27.3 % and 14.9 %, respectively. The Nusselt number also improved by an average of 28.6 % at three different flow rates compared to the standalone system. This improvement in efficiency and heat transfer provides a bright prospect for the application of these systems in buildings and commercial spaces to provide simultaneous power and heating. با توجه به مشکلات جهانی هم‌چون افزایش هزینه انرژی، آلودگی محیطزیست و گرمایش زمین، استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی اهمیت ویژه‌ای یافته است. سیستم‌های فتوولتائیک/حرارتی با قابلیت تولید هم‌زمان برق و گرما، روشی کارآمد برای استفاده از انرژی خورشیدی هستند. این مقاله عملکرد سیستم فتوولتائیک/حرارتی مستقل و ترکیب با واحد‌های مولد ترموالکتریک، چاه حرارتی و فن در دبی‌های جرمی مختلف ۱۰۰، ۲۰۰ و ۳۰۰ سانتی‌متر مکعب بر دقیقه در شرایط آب و هوایی سمنان، ایران، بررسی شد. نتایج نشان داد که حداکثر توان تولیدی برای سیستم فتوولتائیک/حرارتی در سه دبی جرمی مختلف به ترتیب حدود 78/2 وات، 78/7 وات و 78/9 وات و با واحد‌های ترموالکتریک به ترتیب 79/1 وات، 81/7وات و 84/4 وات بود. حداکثر راندمان حرارتی برای سیستم فتوولتائیک/حرارتی در دبی ۱۰۰ سانتی‌متر مکعب بر دقیقه 31/9 درصد و راندمان الکتریکی در دبی ۳۰۰ سانتی‌متر مکعب بر دقیقه 14/1 درصد و با واحد‌های ترموالکتریک به ترتیب 327/3 درصد و 9/14 درصد بود. عدد ناسلت نیز با میانگین بهبود 28/6 درصد در سه دبی مختلف نسبت به سیستم مستقل شد. این بهبود راندمان و انتقال حرارت، چشم‌انداز روشنی را برای کاربرد این سیستم‌ها در ساختمان‌ها و اماکن تجاری برای تامین هم‌زمان برق و گرمایش فراهم می‌آورد. https://mej.aut.ac.ir/article_5862_ecb287ff763c169694f682af52c1f309.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 57 6 2025 08 23 Evaluation of Neural Response Quality Based on Balanceable Region and Reaction Time ارزیابی کیفیت پاسخ عصبی با توجه به ناحیه تعادل‌پذیر و زمان واکنش 709 728 5865 10.22060/mej.2025.24405.7865 FA مهدیه پورجعفری آزمایشگاه بیومکانیک و سیستم‌های حرکتی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد، یزد، ایران محمد هادی هنرور آزمایشگاه بیومکانیک و سیستم‌های حرکتی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد، یزد، ایران 0000-0002-4464-7194 Journal Article 2025 07 17 Maintaining upright stability is a fundamental challenge due to the dynamic instability of the human body, particularly in older adults, where age-related decline in the nervous system increases the risk of falls and related injuries. This study evaluated neural response quality in balance control by analyzing the balanceable regions and reaction times. Using a single inverted pendulum model in the sagittal plane, the mechanical, experimental, and real balanceable regions were determined for seven healthy young adults (mean age: 24 years; 4 females, 3 males). Reaction time tests (visual, auditory, and tactile) were conducted using an LED, buzzer, and piezoelectric sensor, while an out-of-balance experiment was performed using a sudden perturbation near the center of mass. Data were recorded with a force plate (600 Hz) and motion capture cameras (125 Hz). Results indicated that auditory reaction time (144–186 ms) was shorter than visual (188–260 ms) and tactile (153–238 ms) reaction times. The ratios of experimental to mechanical and real to mechanical balanceable regions ranged from 41% to 74% and 42% to 91%, respectively. The dynamic model was validated against experimental data and demonstrated that reaction time significantly reduces the balanceable region, with males responding approximately 10 ms faster than females. These findings have potential applications in designing rehabilitation programs, enhancing athletic performance, and enabling early diagnosis of neurological disorders. حفظ تعادل ایستاده به دلیل ناپایداری دینامیکی بدن انسان، به‌ویژه در افراد مسن، چالشی اساسی است که با افزایش سن و ضعف سیستم عصبی، خطر زمین خوردن و آسیب‌های مرتبط را افزایش می‌دهد. این پژوهش کیفیت پاسخ عصبی در کنترل تعادل را با بررسی ناحیه تعادل‌پذیر و زمان واکنش ارزیابی کرده است. با استفاده از مدل آونگ معکوس یگانه در صفحه سجیتال، ناحیه تعادل‌پذیر مکانیکی، تجربی و واقعی برای 7 فرد جوان سالم (میانگین سنی 24 سال، 4 زن و 3 مرد) محاسبه شد. آزمایش‌های زمان واکنش (دیداری، شنیداری و لمسی) با استفاده از LED، بازر و پیزوالکتریک و آزمایش خروج از تعادل با ضربه ناگهانی به محدوده مرکز جرم انجام گرفت. داده‌های آزمایش خروج از تعادل، با صفحه نیرو (600 هرتز) و دوربین (125 هرتز) ثبت شدند. نتایج نشان داد که زمان واکنش شنیداری (144-186 میلی‌ثانیه) کوتاه‌تر از زمان واکنش دیداری (188-260 میلی‌ثانیه) و لمسی (153-238 میلی‌ثانیه) است. نسبت ناحیه تعادل‌پذیر تجربی به مکانیکی بین 41 تا 74 درصد و نسبت ناحیه واقعی به مکانیکی بین 42 تا 91 درصد متغیر بود. مدل دینامیکی با داده‌های تجربی اعتبارسنجی شد و نشان داد که تأخیر زمانی، ناحیه تعادل‌پذیر را به‌طور قابل توجهی کاهش می‌دهد و و مردان نسبت به زنان پاسخ سریعتری دارند (حدود 10 میلی‌ثانیه). این یافته‌ها در طراحی برنامه‌های توان‌بخشی، بهبود عملکرد ورزشی و تشخیص زود هنگام اختلالات عصبی کاربرد دارند. https://mej.aut.ac.ir/article_5865_4669d6db6d5b6739b9194e999d907924.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 57 6 2025 08 23 Studying the Implementation of Air Springs within Double Wishbone Suspension Systems on Kinematic Behavior, Stability and Handling of Heavy Vehicles بررسی به‌کارگیری فنر بادی در سیستم تعلیق دو جناغی بر رفتار سینماتیکی، پایداری و فرمان‌پذیری خودروهای سنگین 729 756 5868 10.22060/mej.2025.23981.7830 FA امید اخترشناس قدیم دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران هادی حسینی دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران جلال جودکی مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران Journal Article 2025 03 06 The suspension system plays a critical role in off-road vehicles, exerting a considerable influence on control, stability, handling, and the ability to adjust the spring response with variations of the vehicle weight. This study investigates the effect of adding an air spring into a double wishbone suspension system, which is further augmented by a shock absorber and a torsion bar. Initially, the differential equations governing the air suspension system—characterized by nonlinear parameters—are simplified to calculate the air spring's coefficient. Subsequently, a model of the double wishbone suspension system, including two hydraulic shock absorbers, a torsion bar, and an air spring, is modeled in Adams Car and TruckSim software. The model analyzes the force-displacement relationship of the air spring based on the main input data such as the stiffness coefficient of the torsion bar, the force-velocity characteristics of the shock absorbers, the suspended and unsuspended masses, and the tire stiffness coefficient. The performance of the vehicle is studied for the suspension system with and without an air spring. The kinematic and Compliance tests are conducted utilizing Adams Car while handling, stability, and comfortability evaluations are performed employing TrackSim software. The results show that the suspension system's performance is enhanced regarding stability and handling when utilizing air springs, resulting in reduced vertical acceleration of the vehicle and a more seamless driving experience on curved and sine-wave roads. سیستم تعلیق یکی از مهم‌ترین اجزای خودروها است که در کنترل، پایداری و فرمان‌پذیری، قابلیت تغییر ضریب فنریت با تغییر وزن خودرو تأثیر به سزایی دارد. در این مقاله، اثر اضافه نمودن فنر بادی به سیستم تعلیق دو جناغی که خود مجهز به کمک‌فنر و میله پیچش است، بررسی خواهد شد. برای این منظور ابتدا، معادلات دیفرانسیل سیستم تعلیق بادی که از پارامترهای غیرخطی تشکیل شده است، ساده‌سازی شده و ضریب فنریت فنربادی محاسبه می‌شود و سپس با مدل‌سازی سیستم تعلیق دو جناغی مجهز به دو کمک‌فنر هیدرولیکی، میله پیچش و فنربادی در نرم‌افزارهای آدامزکار و تراک‌سیم و واردکردن رابطه نیرو-جابه‌جایی فنربادی و سایر داده‌های ورودی اعم از ضریب سختی میله پیچش، رابطه نیرو_سرعت کمک‌فنرها، جرم معلق، جرم غیر معلق، ضریب سختی تایر و..... به تحلیل سیستم تعلیق مذکور پرداخته خواهد شد و عملکرد آن در دو حالت مجهز به فنربادی و فاقد فنربادی مورد بررسی قرار خواهد گرفت. تست‌های سینماتیک و سفتی با نرم‌افزار آدامزکار و تست‌های فرمان‌پذیری، پایداری و راحتی با نرم‌افزار تراک‌سیم انجام خواهد شد. نتایج نشان داده است که عملکرد این سیستم تعلیق از نظر پایداری و فرمان‌پذیری نسبت به سیستم تعلیق فاقد فنربادی بهبودیافته و منجر به شتاب عمودی کمتر خودرو و حرکت نرم‌تر در حین حرکت در پیچ‌ها و جاده‌های با موج سینوسی می‌شود. https://mej.aut.ac.ir/article_5868_c41dd99a69df04044aa4e33ece9c9249.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 57 6 2025 08 23 Low-velocity Impact on Sandwich Beams with Two-Dimensional Curved Re-Entrant Auxetic Cores ضربه سرعت‌پایین بر تیرهای ساندویچی با هسته‌های آگزتیک ری-اینترنت خمیده دوبعدی 757 772 5879 10.22060/mej.2025.24695.7895 FA زهرا طهماسبی طهنه گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی کرمانشاه، کرمانشاه، ایران مهدی رنجبر روئین تن گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی کرمانشاه، کرمانشاه، ایران 0000-0002-2187-6250 Journal Article 2025 09 06 This research investigates the low-velocity impact on sandwich beams with 2D curved reentrant auxetic cores. Using a 3D printer, tensile test specimens are fabricated and their mechanical properties are extracted. In addition, using a 3D printer, sandwich beam specimens with 2D curved reentrant auxetic cores are fabricated, consisting of curved unit cells at angles of 30, 45, and 60 degrees. Three-point bending and drop-weight impact tests are performed on the specimens. Polylactic acid is used as the material for the beams. The findings from the three-point bending test show that increasing the internal angle of the curved unit cell corresponds to decreasing the slope of the linear portion of the graph and the amplitude of the applied bending force. The impact response history includes factors such as contact force, absorbed energy, impactor velocity, impactor displacement, and displacement of sandwich beams with 2D curved reentrant auxetic cores when subjected to a 3 J drop-weight impact test. Also, Poisson's ratio and relative density of 2D curved reentrant auxetic unit cells with angles of 30, 45, and 60 degrees are obtained. One of the important findings of the impact test is that in order to maximize energy absorption, sandwich beams with 2D curved reentrant auxetic cores with unit cells of 30 degrees angle perform best compared to other angles. این تحقیق به بررسی ضربه سرعت پایین بر روی تیرهای ساندویچی با هسته های آگزتیک ری-اینترنت خمیده دوبعدی می‌پردازد. با استفاده از چاپگر سه‌بعدی، نمونه‌های آزمایش کشش ساخته شده و خواص مکانیکی آنها استخراج می‌شود. علاوه بر این، با استفاده از چاپگر سه‌بعدی، نمونه‌های تیرهای ساندویچی با هسته‌های آگزتیک ری-اینترنت خمیده دوبعدی شامل سلول‌های واحد خمیده با زوایای 30، 45 و 60 درجه ساخته می‌شوند. آزمایش‌های خمش سه نقطه‌ای و ضربه سقوط وزنه بر روی نمونه‌های ذکر شده انجام می‌شود. از پلی‌لاکتیک اسید به عنوان ماده اولیه برای ساخت تیرها استفاده می شود. یافته‌های حاصل از آزمایش خمش سه نقطه‌ای نشان می‌دهد که افزایش زاویه داخلی سلول واحد خمیده با کاهش شیب بخش خطی نمودار و دامنه نیروی خمشی اعمال شده متناسب است. تاریخچه پاسخ ضربه شامل عواملی مانند نیروی تماسی، انرژی جذب شده، سرعت ضربه زننده، جابجایی ضربه زننده و جابجایی تیرهای ساندویچی با هسته‌های آگزتیک ری-اینترنت خمیده دوبعدی، هنگام قرار گرفتن در معرض آزمایش ضربه سقوط وزنه 3 ژول است. همچنین ضریب پواسون و جگالی نسبی سلول‌های واحد آگزتیک ری-اینترنت خمیده دوبعدی با زوایای 30، 45 و 60 درجه بدست می آید. یکی از یافته‌های مهم آزمایش ضربه این است که با هدف به حداکثر رساندن جذب انرژی، تیرهای ساندویچی با هسته های آگزتیک ری-اینترنت خمیده دوبعدی، با سلول‌های واحد زاویه 30 درجه بهترین عملکرد را در مقایسه با سایر زوایا را دارند. https://mej.aut.ac.ir/article_5879_927e838a450e2fe6225edfc3d12e2463.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 57 6 2025 08 23 An Entropy-Based Failure Prediction Model for Thermomechanical and Isothermal Fatigue Process مدل پیش‌بینی شکست مبتنی بر آنتروپی برای فرایند خستگی ترمومکانیکی و هم‌دما 773 794 5880 10.22060/mej.2025.24529.7879 FA زهره شیرازی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران. بیژن محمدی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران. 0000-0001-8360-0631 Journal Article 2025 08 08 This work aims to evaluate the thermomechanical and isothermal fatigue behavior of an Inconel 718 specimen under various loading conditions, including low-cycle fatigue (LCF) at 350°C and 650°C, as well as in-phase (IP) and out-of-phase (OP) thermal loading cycles. An entropy-based approach combined with finite element analysis and continuum damage mechanics was used to examine the fatigue response under three different mechanical loading conditions. The ABAQUS program facilitated the development of the finite element model, while the model for predicting fatigue life was evaluated using the USDFLD subroutine code. The entropy-based approach, rooted in Boltzmann theory and continuum damage mechanics, enabled the calculation of entropy growth rates and damage accumulation parameters. The results show that the entropy-based method accurately captures the trends in fatigue life and damage formation under thermomechanical and isothermal fatigue conditions. These findings support previous experimental results, confirming the reliability and accuracy of the entropy-based model in predicting material degradation. This study highlights the value of using entropy as a precise parameter for assessing fatigue behavior, which is vital to developing more durable materials for high-performance applications. هدف از این تحقیق ارزیابی رفتار خستگی ترمومکانیکی و هم‌دما نمونه‌ای از جنس اینکونل ۷۱۸ تحت شرایط بارگذاری مختلف است، که شامل خستگی کم‌چرخه در دماهای 350 و 650 درجه سانتی‌گراد و همچنین چرخه‌های بارگذاری حرارتی هم‌فاز و غیرهم‌فاز است. در این مطالعه، از ترکیب رویکرد مبتنی بر آنتروپی، مکانیک آسیب محیط پیوسته و تحلیل اجزای محدود برای بررسی پاسخ خستگی کم‌چرخه در سه دامنه بارگذاری مختلف استفاده شده است. نرم‌افزار آباکوس برای توسعه مدل اجزای محدود و کد سابروتین USDFLD برای ارزیابی مدل پیش‌بینی عمر خستگی به‌کار گرفته شده است. این مدل شامل یک مدل مبتنی بر آنتروپی است که از نظریه بولتزمن و مکانیک آسیب پیوسته استخراج شده است. در این بررسی، رشد آنتروپی و پارامتر آسیب انباشته محاسبه و تحلیل گردید. از نتایج به دست آمده و همچنین با بررسی تحقیقات انجام شده در گذشته، اعتبار مدل مبتنی بر آنتروپی برای تحلیل عمر و پارامتر آسیب انباشته در خستگی ترمومکانیکی و هم‌دما تایید می‌شود. یافته‌ها نشان می‌دهند که مدل مبتنی بر آنتروپی قادر است روند کاهش عمر و افزایش آسیب در شرایط ترمومکانیکی و هم‌دما را به‌طور دقیق پیش‌بینی کند و نتایج حاصل از آن با نتایج قبلی هم‌راستا است. https://mej.aut.ac.ir/article_5880_055e31fa43e652cb4ab6c0ee845c8d36.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 57 6 2025 08 23 3D Viscoelastic Composite Laminate Material for Finite Element Codes ماده مرکب چندلایه‌ای ویسکوالاستیک سه بعدی برای تحلیل سازه در کدهای المان محدود 795 814 5884 10.22060/mej.2025.24268.7857 FA سیدرضا فلاحتگر دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران، 0000-0003-1573-5619 Journal Article 2025 06 25 The viscoelastic material was presented using Boltzman viscoelastic model and Shapery constitutive equation for orthotropic material with a multidimensional integral. Employing Prony series, solution of the time integral was obtained in the form of a recursive-iterative approach that estimate the current time parameters based on parameters of the preceding time. After finding the lamina properties, overall properties of laminate are obtained with 3D lamination theory of Pagano. These properties are assigned to every integration point of the finite elements. Since this material is not available in standard finite element codes, viscoelastic laminated composite system was developed for commercial codes. The formulation was implemented into ANSYS USERMAT subroutine which is applicable for 3D structures with only one element through the thickness. For instance, buckling problem of a plate with a circular cutout was considered. Force-deflection curves of elastic material were obtained with ANSYS and subroutine material and compared well. For viscoelastic response, creep buckling of viscoelastic plate was obtained for various applied loads and imperfection. Long-term deflections and end-shortenings versus time were illustrated for two different fiber orientations. The results show that for creep bulking, imperfections do not have significant effect on end-shortening. مدل ویسکوالاستیک بولتزمن و معادله مشخصه شاپری با خواص ارتوتروپ برای ماده ویسکوالاستیک بصورت یک انتگرال چند محوری بسط داده شده است. برای حل انتگرال زمانی با بکارگیری سری نمایی پرونی یک روش بازگشتی-تکراری بدست آمد که امکان تخمین هر زمان بر اساس زمان قبل را فراهم می‌کند. بعد از تعیین خواص تک لایه‌ای، با استفاده از تئوری سه‌بعدی لایه‌چینی پاگانو خواص معادل چندلایه‌ای بر اساس آرایش لایه‌ها بصورت صریح حاصل و این خواص به هر نقطه انتگرال‌گیری گوس در المان‌ها اختصاص داده شد. از آنجایی که ماده مرکب چندلایه‌ای ویسکوالاستیک در نرم افزارهای تجاری وجود ندارد مدل سه‌بعدی آن برای کدهای تجاری ارائه شده است. این ماده در اینجا توسط سابروتین ماده انسیس اعمال شده که قابلیت بکارگیری برای هر سازه‌مرکب چندلایه‌ای را با در نظر گرفتن تنها یک المان در ضخامت دارد. برای نمونه فرایند کمانش یک ورق سه‌بعدی با سوراخ تحلیل شد. در ابتدا با منحنی نیرو-خیز در حالت الاستیک، مقایسه ماده چندلایه‌ای موجود در نرم افزار و مدل ماده سابروتین تطابق خوبی را نشان داد. کمانش خزشی برای ورق چندلایه‌ای ویسکوالاستیک با دو آرایش متعامد و متقاطع نیز تحت بارهای اعمالی و نقص های اولیه متفاوت انجام شد و خیز و کاهش طول ورق در مدت زمان طولانی بدست آمد. https://mej.aut.ac.ir/article_5884_7ed2d3454c5eea71148b11d0c25104ff.pdf