دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603257820251023Investigation of the Nonlinear Aeroelastic Behavior of a Fully Flexible Aircraft Using the Assumed Modes Method and a Minimal State-Space Aerodynamicبررسی رفتار آیروالاستیک غیرخطی هواپیمای انعطافپذیر کامل با روش مودهای فرضی و مدل آیرودینامیک حداقل متغیر فضای حالت965988592610.22060/mej.2025.24752.7897FAسلمانشفقتدانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایرانمحمدعلینوریاندانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران0000-0002-7239-3099رضاآذرافزامجتمع دانشگاهی مواد و فناورهای ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایرانJournal Article20250916در طراحی پهپادها با نسبت منظری بالا، توسعه مدلهای جامع برای شبیهسازی رفتارهای غیرخطی آیروالاستیک، اهمیت ویژهای دارد. در این پژوهش، یک مدل آیروالاستیک پیشرفته برای هواپیمای انعطافپذیر کامل ارائه شده است که علاوه بر مودهای آیروالاستیک، مودهای نوسانی صلب هواپیما و جفت شدگیهای بین این دو را به طور کامل در بر میگیرد. معادلات حاکم در دستگاه شبهمختصات استخراج شده و بخش مکانی آنها با بهرهگیری از روش مودهای فرضی حل میشود. رفتار غیرخطی بالها، با استفاده از معادلات تیر با غیرخطیهای سازهای که در اثر تغییرشکلهای بزرگ ایجاد میشوند، مدلسازی میشوند. نوآوری این پژوهش از دو جنبه قابل بیان است: نخست، مسئله آیروالاستیسیته غیرخطی با استفاده از مدل آیرودینامیک حداقل متغیر فضای حالت حل میشود؛ و دوم، مسئله آیروالاستیسیته غیرخطی هواپیمای انعطافپذیر کامل با بهرهگیری از روش مودهای فرضی بررسی میگردد. هر دو رویکرد ابعاد ماتریسهای حاصل از معادلات را در مقایسه با روشهای متداول اجزای محدود به حداقل میرسانند. در بخش نتایج، تأثیر مودهای صلب بر رفتار سیکلحد هواپیمای انعطافپذیر کامل بررسی شد. ارزیابیهای انجامشده نشان میدهد که تغییرات جرم و ممانهای اینرسی میتوانند بر دامنه نوسانات مودهای مختلف اثرگذار باشند و نقش تعیینکنندهای در پاسخ آیروالاستیکی سامانه ایفا کنند. این تحلیلها بیانگر اهمیت در نظر گرفتن مودهای صلب در پیشبینی هر چه دقیقتر رفتار دینامیکی و درک مکانیسمهای پایداری و ناپایداری هواپیمای انعطافپذیر هستند.در طراحی پهپادها با نسبت منظری بالا، توسعه مدلهای جامع برای شبیهسازی رفتارهای غیرخطی آیروالاستیک، اهمیت ویژهای دارد. در این پژوهش، یک مدل آیروالاستیک پیشرفته برای هواپیمای انعطافپذیر کامل ارائه شده است که علاوه بر مودهای آیروالاستیک، مودهای نوسانی صلب هواپیما و جفت شدگیهای بین این دو را به طور کامل در بر میگیرد. معادلات حاکم در دستگاه شبهمختصات استخراج شده و بخش مکانی آنها با بهرهگیری از روش مودهای فرضی حل میشود. رفتار غیرخطی بالها، با استفاده از معادلات تیر با غیرخطیهای سازهای که در اثر تغییرشکلهای بزرگ ایجاد میشوند، مدلسازی میشوند. نوآوری این پژوهش از دو جنبه قابل بیان است: نخست، مسئله آیروالاستیسیته غیرخطی با استفاده از مدل آیرودینامیک حداقل متغیر فضای حالت حل میشود؛ و دوم، مسئله آیروالاستیسیته غیرخطی هواپیمای انعطافپذیر کامل با بهرهگیری از روش مودهای فرضی بررسی میگردد. هر دو رویکرد ابعاد ماتریسهای حاصل از معادلات را در مقایسه با روشهای متداول اجزای محدود به حداقل میرسانند. در بخش نتایج، تأثیر مودهای صلب بر رفتار سیکلحد هواپیمای انعطافپذیر کامل بررسی شد. ارزیابیهای انجامشده نشان میدهد که تغییرات جرم و ممانهای اینرسی میتوانند بر دامنه نوسانات مودهای مختلف اثرگذار باشند و نقش تعیینکنندهای در پاسخ آیروالاستیکی سامانه ایفا کنند. این تحلیلها بیانگر اهمیت در نظر گرفتن مودهای صلب در پیشبینی هر چه دقیقتر رفتار دینامیکی و درک مکانیسمهای پایداری و ناپایداری هواپیمای انعطافپذیر هستند.https://mej.aut.ac.ir/article_5926_a8a427afafda854020c951467cc2b4b7.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603257820251023Study of the Effect of Thermal Mass Variations on Thermal Comfort of Buildings in Iran’s Climates Using the Köppen–Geiger methodمطالعه تاثیر تغییرات جرم حرارتی بر آسایش حرارتی ساختمانها در اقلیمهای ایران با روش کوپن - گایگر9891012593310.22060/mej.2025.24994.7912FAوحیدرضائیگروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران0000-0002-6502-4738مجتبیمعصوم نژادگروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران0000-0002-3395-8886Journal Article20251030In this study, the effect of thermal mass and direct passive solar energy gain on providing thermal comfort conditions for designing residential buildings for different climatic conditions in Iran has been investigated and evaluated. The climate zone of Iran is divided into 9 climates based on the Köppen-Geiger climate classification. BWh, BSk, BSh and CSa climates are important climatic groups of Iran, each of which covers a large part of the country, and the other climates BWk, Cfa, CSb, Dsa and Dsb cover a smaller area of Iran. The environmental index parameters in these 9 climates include temperature, wind speed, relative humidity, metabolic rate (Met) and envelope insulation (Clo), which are used in the standard Asher 55 method and in the PMV comfort model. By importing the climate parameter file of the selected cities into the Climate Consultant software, the output results including thermal mass, direct passive solar energy gain and comfort conditions were obtained. The results showed that the BWh and SFa climates have the highest and lowest effects on improving passive thermal comfort in summer and direct passive solar energy in winter, respectively. Also, the thermal mass parameter has no effect in CFa, CSb and DSb climates. Finally, natural ventilation methods and the effect of thermal mass in different climates were suggested to improve comfort conditions.در این پژوهش، تاثیر تغییرات جرم حرارتی و دریافت مستقیم انرژی غیرفعال خورشیدی از طریق شیشههای رو به خورشید در تامین شرایط آسایش حرارتی جهت طراحی ساختمانهای مسکونی برای شرایط مختلف اقلیمی ایران بررسی و ارزیابی شده است. استفاده از جرم حرارتی با وزن سنگین یا سبک به شرایط آب و هوای هر اقلیم و عملکرد ساختمان بستگی دارد. محدوه اقلیم ایران بر اساس طبقهبندی اقلیمی کوپن – گایگر، به 9 اقلیم تقسیم میشود. پارامترهای شاخص محیطی در این 9 اقلیم شامل دما، سرعت باد، رطوبتنسبی، نرخ متابولیک (میت) و عایق پوشش (کلو) میباشند که از روش استاندارد اشری 55 و مدل آسایش پیاموی استفاده شده است. با وارد کردن فایل پارامترهای آب و هوایی شهرهای منتخب در نرمافزار کلایمنت کانسالتنت، نتایج خروجی شامل جرم حرارتی، دریافت مستقیم انرژی غیرفعال خورشیدی و شرایط آسایش بدست آمد. نتایج نشان داد در اقلیم یزد پارامترهای جرم حرارتی در تابستان و دریافت مستقیم انرژی غیرفعال خورشیدی در زمستان به ترتیب با 60 و 25 درصد بیشترین و کمترین تاثیر در بهبود افزایش آسایش حرارتی به صورت غیرفعال را دارند. همچنین پارامتر جرم حرارتی در اقلیمهای رشت، اردبیل و آبعلی تاثیری ندارد. در نهایت روشهای تهویه طبیعی و تاثیر جرم حرارتی در اقلیمهای نهگانه در شهرهای ایران برای بهبود شرایط آسایش پیشنهاد شد.https://mej.aut.ac.ir/article_5933_a5d42e4024cc540befb48f466820e25f.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603257820251023Experimental Study of the Magnetic Field on the Thermal Performance of the Parabolic Solar Collector Systemبررسی، تحلیل و ارزیابی تجربی میدان مغناطیسی بر عملکرد حرارتی سیستم گردآورندهی خورشیدی سهموی خطی10131036594710.22060/mej.2026.24875.7906FAُساراوقفپردیس علوم و فناوریهای نوین، دانشگاه سمنان، سمنان، ایرانشهاب الدینخوارزمیگروه خودرو، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران0000-0003-3627-2772محمدصادقولی پورگروه تبدیل انرژی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران0000-0002-3500-4576Journal Article20251010In the present research, to improve heat transfer in the parabolic solar collector, experiments were conducted using water and magnetic fluid as the working fluids at volume percentages of 2%, 2.5%, 3%, and 3.5% for the simple absorber tube and the absorber tube with a neodymium permanent magnet in turbulent flow, based on ASHRAE Standard 93. The thermal efficiency for water and magnetic fluid at volume percentages of 2%, 2.5%, 3%, and 3.5% was empirically measured and calculated for the simple tube at average Reynolds numbers of 5643, 12987, 13918, and 14845, yielding efficiencies of 50.6%, 55.0%, 60.5%, 65.29%, and 70.73%, respectively. Additionally, for the tube with a permanent magnet, the thermal efficiency for water and magnetic fluid at the same volume percentages was empirically measured and calculated at the same average Reynolds numbers, resulting in efficiencies of 52.94%, 57.69%, 62.79%, 68.01%, and 73.02%, respectively. As observed, with the increase in the volume percentage of the magnetic fluid, the thermal efficiency significantly increased. Furthermore, the creation of a magnetic field enhanced heat absorption, leading to an increase in the thermal efficiency of the parabolic solar collector system.در پژوهش حاضر، برای بهبود انتقال حرارت گردآورندهی سهموی خطی خورشیدی، یک بار از ذرات آهن در سیال بدون آهنربا و بار دیگر به همراه آهنربا روی لوله جاذب استفاده شد. با استفاده از سیال کاری آب و سیال مغناطیسی در 4 درصد حجمی 2، 2/5، 3 و 3/5 درصد برای لوله جاذب ساده و لوله جاذب با آهنربای دائمی نئودیمیم در جریان آشفته و بر اساس استاندارد اشری 93، آزمایشها انجام شد. راندمان حرارتی برای سیال کاری آب و سیال مغناطیسی در چهار درصد حجمی2، 2/5، 3 و 3/5 درصد، با میانگین رینولدزهای5643، 12987، 13918 و 14845، برای لولهی ساده به ترتیب، 50/6،55/50، 60/55، 56/29 و 70/73 به صورت تجربی اندازهگیری و محاسبه شد. همچنین در میانگین رینولدزهای5643، 12987، 13918 و 14845 برای لوله با آهنربا دائمی راندمان حرارتی برای سیال کاری آب و سیال مغناطیسی در چهار درصد حجمی2، 2/5، 3 و 3/5 درصد، به ترتیب، 52/94، 57/69، 62/79، 68/01 و 73/02 به صورت تجربی اندازهگیری و محاسبه شد. همانگونه که مشاهده شد با افزایش درصد حجمی سیال مغناطیسی به طور قابل ملاحظه راندمان حرارتی افزایش یافت. همچنین با ایجاد میدان مغناطیسی جذب حرارت افزایش یافت و راندمان حرارتی سیستم گردآورندهی سهموی خطی خورشیدی افزایش یافت.https://mej.aut.ac.ir/article_5947_9e05fb01c4c2aa78872ff38b73e69197.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603257820251023Predicting the Creep–Fatigue life of a high-pressure gas turbine blade considering Fluid–Structure interactionتخمین عمر خزشی خستگی پره توربین گازی فشار بالا با درنظر گرفتن اندرکنش سیال سازه10371068597610.22060/mej.2026.24927.7909FAعلیذوالفقاریدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایرانامیر رضاشاهانیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایراننرگساسدپوردانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایرانJournal Article20251019To study the multiaxial low-cycle creep-fatigue life of high-pressure turbine blades, a multiaxial low-cycle fatigue life prediction model based on a new critical plate damage parameter is presented in this paper. First, by performing a three-dimensional thermal-structural coupling analysis of high-pressure turbine blades, the stress and strain distributions under different loadings including centrifugal force, thermal loading, and aerodynamic loading were obtained. Then, the multiaxial low-cycle fatigue life prediction model and the Larson-Miller equation were applied to predict the fatigue life and creep life of the blade separately. In addition, to investigate the fatigue damage mechanism in creep-fatigue interaction under high temperature conditions, the experimental methods available in previous studies were applied, and the creep-fatigue interaction life prediction model was also developed simultaneously Furthermore, the results of creep-fatigue life prediction indicated that in case of considering the creep-fatigue interaction, the life of the gas turbine blade was reduced by 43.7% , compared to the case where the interaction was not considered. Also, the maximum fatigue damage was concentrated at point A and the maximum creep damage was concentrated at point B. Finally, the results revealed that the multiaxial low-cycle fatigue life prediction model was reasonable and the creep-fatigue interaction should not be ignored.برای مطالعه عمر خزش-خستگی کمچرخه چندمحوره در پرههای توربین فشار بالا، یک مدل پیشبینی عمر خستگی کمچرخه چندمحوره بر اساس یک پارامتر جدید آسیب صفحه بحرانی در این پژوهش ارائه شده است. ابتدا، با انجام تحلیل کوپل حرارتی-سازهای سهبعدی پرههای توربین فشار بالا، توزیع تنش و کرنش تحت بارگذاریهای مختلف شامل نیروی گریز از مرکز، بارگذاری حرارتی و بارگذاری آیرودینامیکی به دست آمد. سپس، مدل پیشبینی عمر خستگی کمچرخه چندمحوره و معادله لارسون میلر برای پیشبینی عمر خستگی و عمر خزشی پره بهطور جداگانه به کار گرفته شدند. علاوه بر این، برای بررسی مکانیزم آسیب خستگی در اندرکنش خزش-خستگی تحت شرایط دما بالا، از روشهای تجربی موجود در مطالعات پیشین استفاده شد و مدل پیشبینی عمر اندرکنش خزش-خستگی نیز به طور همزمان توسعه یافت. در ادامه، نتایج پیشبینی عمر خزش-خستگی نشان داد عمر پره توربین گازی با در نظر گرفتن اندرکنش خزش-خستگی نسبت به حالتی که اندرکنش لحاظ نشده است به میزان 43.7 % درصد کاسته شده است. در نهایت، نتایج آشکار ساخت مدل پیشبینی عمر خستگی کمچرخه چندمحوره منطقی بوده و اندرکنش خزش-خستگی نباید نادیده گرفته شود.https://mej.aut.ac.ir/article_5976_e10534dd65cf727692c0f9c44ba613f8.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603257820251023Extraction of Johnson–Cook Model Constants for API-5L Steel and Their Evaluation in Finite Element Modelingاستخراج ثابتهای مدل جانسون-کوک فولاد API-5L و ارزیابی آن در مدلسازی اجزاء محدود10691084597710.22060/mej.2026.24866.7904FAمحمدرضاحیدریگروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه صنعتی کرمانشاه، کرمانشاه، ایرانآرمیناحمدیانگروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه صنعتی کرمانشاه، کرمانشاه، ایرانسجادرسائیگروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه صنعتی کرمانشاه، کرمانشاه، ایرانJournal Article20251007API-5L steel pipelines are vital components in oil and gas industries, subjected to complex mechanical and environmental loadings, and predicting the mechanical behavior and failure mechanisms of these steels requires advanced models. In this research, the Johnson-Cook model, as one of the most widely used elastoplastic and failure models, has been calibrated and evaluated for API-5L steel. To extract experimental data, uniaxial tensile tests were performed on standard and notched specimens with various radii. The results revealed true stress-strain, elastic-plastic behavior of the material, and fracture strain under different levels of stress triaxiality. The results showed that increasing stress triaxiality causes an exponential decrease in fracture strain, and strain concentration and damage in specimens with smaller notches begin near the notch root. For model validation, three-dimensional finite element simulations were conducted. Comparison of results showed that the Johnson-Cook model is capable of accurately reproducing the force-displacement curve and predicting the maximum load with an error of 1 to 3 percent, although a larger discrepancy was observed in predicting fracture displacement, which is due to the inherent limitations of the model in specific geometric conditions. This study demonstrates that precise calibration of the Johnson-Cook model based on experimental data provides an efficient tool for simulating and predicting failure in API-5L tubular steels and can be used in design analyses and safety assessments of energy transmission lines.خطوط لوله فولادی API-5L از اجزای حیاتی در صنایع نفت و گاز هستند که تحت بارگذاریهای پیچیده مکانیکی و محیطی قرار میگیرند و پیشبینی رفتار مکانیکی و مکانیزمهای شکست این فولادها نیازمند مدلهای پیشرفته است. در این پژوهش، مدل جانسون-کوک به عنوان یکی از پرکاربردترین مدلهای الاستوپلاستیک و شکست، برای فولاد API-5L مورد کالیبراسیون و ارزیابی قرار گرفته است. بهمنظور استخراج دادههای تجربی، آزمونهای کشش تکمحوری بر روی نمونههای استاندارد و شیاردار با شعاعهای مختلف انجام شد. نتایج تنش-کرنش حقیقی، رفتار الاستیک-پلاستیک ماده و کرنش شکست تحت سطوح متفاوت تنش سهمحوری را آشکار ساخت. نتایج نشان داد که افزایش تنش سهمحوری موجب کاهش نمایی کرنش شکست میشود و تمرکز کرنش و آسیب در نمونههای با شیار کوچکتر، در نزدیکی ریشه شیار آغاز میشود. برای اعتبارسنجی مدل، شبیهسازی اجزای محدود سهبعدی انجام گرفت. مقایسه نتایج نشان داد که مدل جانسون-کوک قادر به بازتولید دقیق منحنی نیرو-جابجایی و پیشبینی بار حداکثر با خطای ۱ تا ۳ درصد است هرچند در پیشبینی جابجایی شکست، اختلاف بیشتری مشاهده شد که ناشی از محدودیتهای ذاتی مدل در شرایط هندسی خاص است. این مطالعه نشان میدهد که کالیبراسیون دقیق مدل جانسون-کوک بر اساس دادههای آزمایشگاهی، ابزاری کارآمد برای شبیهسازی و پیشبینی شکست فولادهای لولهای API-5L فراهم میآورد و میتواند در تحلیلهای طراحی و ارزیابی ایمنی خطوط انتقال انرژی مورد استفاده قرار گیرد.https://mej.aut.ac.ir/article_5977_7eb532aef980c36170c0b4426f082b87.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603257820251023Investigating The Geometrical Changes of The Automobile Transmission Gear Under Repeated Sudden Twisting Torqueبررسی تغییرات هندسی چرخدنده جعبهدنده خودرو تحت گشتاور پیچشی ناگهانی مکرر10851104597810.22060/mej.2026.24967.7915FAسیدمحمودفرمانیمهندسی مکانیک ،دانشگاه گیلان، رشت، ایران0009-0000-6675-5535ابوالفضلبزازانمهندسی مکانیک ،دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایرانمجیدعلیطاولیمهندسی مکانیک ،دانشگاه گیلان، رشت، ایرانJournal Article20251101The gearbox system in a vehicle is subjected to various loading, torque, and speed conversion conditions. In this study, the behavior of the gearbox in a vehicle with an engine torque of 150 N.m in the starting state by applying a sudden torsional torque to the input shaft and under hydrostatic resistant load has been investigated. The aim of this study is to investigate the geometric changes of the teeth in the gears and determine their strength by applying repeated loading and gradually increasing it up to a range of 400 N.m. For this purpose, a torsional strength test system has been built using software from the design group and control systems for precision instruments and actuators. Subsequently, an experimental test has been carried out by measuring the torque values applied to the input shaft of a typical vehicle gearbox in the 1st and reverse gear positions in accordance with the test plan table and providing hydrostatic resistant load conditions at the gearbox output under the aforementioned conditions. Using the gap analysis method, the micro-geometric parameters of the gears under consideration have been compared using a gear geometry measuring device before and after loading. The results show that there is no change in the gear profile up to a torque of 310 N.m. Also, during the loading stage and after applying a torque of 385 N.m to cause destruction, the state of plastic deformation in the teeth and various parameters shows an average deviation of 4% in the tolerance range compared to the conditions before loading.سیستم جعبهدنده در خودرو، در شرایط مختلف بارگذاری و تبدیل دور و گشتاور قرار میگیرد. در این مطالعه رفتار گیربکس در خودروئی با گشتاور موتور 150 نیوتنمتر در حالت شروع حرکت با اعمال گشتاور پیچشی ناگهانی به محور ورودی و تحت بار مقاوم هیدرواستاتیک مورد بررسی واقع شده است. هدف از این مطالعه، بررسی تغییرات هندسی دندانهها در چرخدندهها و تعیین استحکام آنها با اعمال بارگذاری مکرر و بصورت افزایش تدریجی تا بازه 400 نیوتنمتر در نظر گرفته شده است. بدین منظور، سامانه آزمون استحکام پیچشی با استفاده از نرم افزار های گروه طراحی و سیستمهای کنترل ابزار دقیق و عملگر ، ساخته شدهاست. در ادامه، آزمایش تجربی با اندازهگیری مقادیر گشتاورهای اعمالی به محور ورودی نوعی گیربکس خودرو در وضعیت دنده 1 و عقب مطابق با جدول طرح آزمون و تامین شرایط بار مقاوم هیدرواستاتیک در خروجی جعبه دنده، تحت شرایط مذکور انجام شده است. با استفاده از روش تحلیل شکاف، پارامترهای میکروژئومتری چرخ دندههای مورد نظر، با استفاده از دستگاه اندازهگیری هندسه چرخدنده قبل و بعد از بارگذاری مورد مقایسه واقع شدهاند. نتایج نشان میدهند، تغییری در پروفیل چرخدندهها تا گشتاور 310 نیوتنمتر ایجاد نمیشود. همچنین پس از اعمال گشتاور 385 نیوتنمتر برای ایجاد تخریب، وضعیت تغییر شکل پلاستیک در دندانهها و پارامترهای مختلف در مقایسه با شرایط قبل از بارگذاری، بطور میانگین انحراف 4 درصد در بازه تلرانسی را نشان میدهد.https://mej.aut.ac.ir/article_5978_e5ae7b1f180083e8a49e55e4d488bbec.pdf