دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603252120200320On the Vibrational Analysis of Cantilevered Fluid Conveying Micro-Beams Rested
on Various Elastic Foundationsتحلیل دینامیکی میکرولولههای حامل سیال واقع بر بسترهای مختلف316313410.22060/mej.2018.14743.5926FAحامدمیرطالبیکارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایرانعلیابراهیمی ممقانیدانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تربیت مدرسJournal Article20180721 In this research, using modified couple stress theory, dynamic stability of a cantilevered fluid conveying beam embedded in several types of surrounded elastic media has been studied. The governing equation for lateral vibrations of the micro-tube conveying fluid is derived using the extended Hamilton’s principle. The numerical results are obtained by employing the extended Galerkin’s method. For the sake of validation, the acquired results for simple cases are compared and outcomes indicate a very good agreement with those of previous studies available in the literature. The stability diagrams of different configurations with different flow velocities are studied and the effects of various factors such as material length scale, external diameter and different elastic properties on the stability of the system are considered. Results indicate that elastic surrounding media may enlarge the stability regions significantly at larger values of mass ratio parameter while decrease it for smaller values of mass ratio parameter. Furthermore, using elastic media mathematically defined by series functions provides the capability to simulate almost any real time operational environment the micro-tube embedded in and results in an optimal stability state of the micro-structure carrying fluid flow.در این مقاله تحلیل دینامیکی میکرولوله های حامل سیال قرار گرفته بر انواع بسترها با استفاده از تئوری االستیسیته کوپل اصالح یافته به طور کامل مورد بررسی قرار گرفته است. معادالت دینامیکی حاکم بر سیستم با استفاده از اصل همیلتون توسعهیافته استخراج شده اند. حل عددی معادله با کمک روش گالرکین انجام شده است. برای صحت سنجی راهحل ارائه شده، نتایج مدل ساده شده با نتایج موجود در ادبیات فنی مطابقت داده شده اند. نمودارهای پایداری برای هر بستر استخراج شده اند و مطالعه جامعی برای بررسی اثرات پارامترهای مختلف همچون پارامتر مقیاس طولی ماده، قطر خارجی، بسترهای االستیک غیریکنواخت، جزئی، سری و پاسترناک انجام شده است. نتایج نشان می دهند با توجه به مقدار پارامتر بی بعد جرم، بسترهای االستیک می توانند باعث افزایش و همچنین کاهش نواحی پایداری سیستم شوند. عالوه بر آن مشخص شده است بسترهای سری نه تنها توانایی شبیه سازی محیط های گوناگون اطراف میکرولوله را دارند، بلکه می توانند در طراحی بهینه میکرولوله ها، پایداری آنها را برای محدوده های کاری مختلف، به صورت چشمگیری افزایش دهند.دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603252120200320State of Charge Estimation for Series-Connected Lithium Battery Pack Using Extended Kalman Filterتخمین سطح شارژِ مجموعه سلول لیتیومی با اتصال سری با استفاده از فیلتر کالمن تعمیمیافته1726287610.22060/mej.2018.13717.5707FAمحسناصفهانیانصنعتی اصفهان*مهندسی مکانیکمحمدجواداسفندیاریپژوهشکده خودرو، سوخت و محیط زیست، دانشگاه تهران، تهران، ایرانوحیداصفهانیانپژوهشکده خودرو، سوخت و محیط زیست، دانشگاه تهران، تهران، ایرانحسننهضتیپژوهشکده خودرو، سوخت و محیط زیست، دانشگاه تهران، تهران، ایرانحدادمیلادیپژوهشکده خودرو، سوخت و محیط زیست، دانشگاه تهران، تهران، ایرانJournal Article20171125The battery pack is one of the main components in electric vehicles which is usually composed of many cells connected in series. Battery state of charge estimation is one of the most important functions of the battery management system in electric vehicles. Due to the different manufacturing and operational conditions, all of the cells in a battery pack do not have the same states of charge and therefore, the cell and pack states of charge are not the same. This paper presents a method for battery pack state of charge estimation which benefits rather low computational cost as well as the high precision. First, the coulomb counting method and the open circuit voltage graph, which is obtained from the experimental results, are used simultaneously to estimate the pack average state of charge. Then, the extended Kalman filter method is used to estimate the difference between the pack average state of charge with those of the cells. The proposed method has been evaluated and verified using an experimental test bench for three series-connected lithium cells. Experimental test results indicate good performance of the proposed method in estimating the lithium battery pack state of charge.جموعه باتری یکی از اجزای اصلی در خودروهای الکتریکی است که بهطور معمول از مجموعهای از سلولهای باتری تشکیل شده است که به صورت سری به یکدیگر متصل می شوند. یکی از مهمترین وظایف سیستم مدیریت باتری در خودروهای الکتریکی تخمین سطح شارژ مجموعه باتری است. سلول های موجود در یک پک باتری بدلیل تلرانس های مختلف ساخت و شرایط ً مختلف عملکردی الزاما سطح شارژ یکسانی ندارند و از این ً رو، سطح شارژ مجموعه باتری الزاما با سطح شارژ سلولها یکسان نیست. این مقاله به ارایه روشی برای تخمین سطح شارژ مجموعه باتری می ً پردازد که در کنار دقت باال، هزینه محاسباتی نسبتا پایینی دارد. ابتدا از روش شمارش کولمب و منحنی ولتاژ مدار باز باتری که از داده های تجربی استخراج شده است، به طور همزمان برای تخمین ِ سطح شارژ میانگین مجموعه باتری استفاده شده است. سپس با استفاده از فیلتر کالمن تعمیم یافته، اختالف سطح شارژ بین هر کدام از سلول ها و سطح شارژ میانگین تخمین زده شده است. روش پیشنهادی بوسیله یک بستر تست تجربی و برای مجموعه ای متشکل از سه سلول باتری لیتیومی که به شکل سری متصل شده اند مورد ارزیابی و صحه گذاری قرار گرفته است. نتایج تست های تجربی حاکی از عملکرد مناسب روش پیشنهادی در تخمین سطح شارژ پک باتری لیتیومی می باشددانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603252120200320Fault Diagnosis Based on Model and Dynamic Behavior of Vehicle Suspension Systemتشخیص عیوب بر مبنای مدل و رفتار دینامیکی سیستم تعلیق خودرو2742300410.22060/mej.2018.14343.5838FAمهدیشهابدانشکده مهندسی گروه مکانیک، دانشگاه فردوسی، مشهد، ایرانمجیدمعاونیاندانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی، مشهدJournal Article20180420This research, proposes a new effective and practical method, based on the model and dynamic behavior of vehicles for accurate and fast fault diagnoses of their suspension system. So far, a variety of complicated and impractical algorithms have been presented to identify the suspension system faults. In this method, there is no need to use special equipment and tests to diagnosis the fault, in the event of fault appearance, whenever the vehicle passes over obstacles with a necessary excitation threshold such as a speed bumper, the user is alerted, accordingly the position and size of the fault are determined. Designing a suitable structure and using neural-fuzzy networks to identify faults plays an important role in reducing the error of fault diagnosis. Reducing the number, type of sensors (using only the accelerometer sensor), not relying on high sample rates, low-cost and easy to use are other advantages of the proposed method. The fault diagnosis system performance and implementation ability is verified and confirmed by designing and conducting different experiments.در این پژوهش بهمنظور افزایش ایمنی و قابلیت اعتماد خودرو، روشی نو و کارآمد بر مبنای مدل و رفتار دینامیکی آن باقابلیت کاربرد عملی برای تشخیص دقیق و سریع عیوب سیستم تعلیق معرفی شده است. تاکنون روشهای متنوعی برای شناسایی عیوب سیستم تعلیق ارائه شده است که اکثر آنها شامل الگوریتم های پیچیده و فاقد کاربری مناسب در عمل می باشند. در روش پیشنهادی نیازی به استفاده از تجهیزات و آزمون های خاص جهت تشخیص عیوب نبوده و در صورت بروز عیب، در حین عبور خودرو از موانعی با دارا بودن آستانه تحریک الزم همانند سرعت گیرهای جاده، امکان اعالم هشدار به کاربر فراهم و موقعیت و اندازه آن تعیین می شود. طراحی ساختار مناسب و به کارگیری شبکه های عصبی فازی برای شناسایی عیوب نقش مهمی در کاهش خطای ردیابی آنها نشان می دهند. کاهش تعداد و نوع حسگرهای مورداستفاده (فقط شتاب سنج) و عدم اتکا به نرخ داده برداری باال از مزیت های دیگر روش پیشنهادی به شمار رفته، موجب استفاده آسان و کم هزینه می شوند. پس از بررسی میزان اثرگذاری شرایط و عوامل مختلف و انتخاب پارامترهای مناسب در فرایند تشخیص عیوب سیستم تعلیق، صحه گذاری عملکرد و قابلیت پیاده سازی سیستم عیب یاب با طرح و انجام آزمایشات بررسی و نتایج تأیید می شود.دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603252120200320Solving the Forward Kinematic Problem of Under-Constrained Cable Driven Robots for Online Control Purposesحل مساله سینماتیک مستقیم ربات های کابلی نامقید با استفاده از شبکه عصبی به منظور استفاده همزمان در الگوریتم های کنترلی4356270610.22060/mej.2017.12945.5480FAعلیافلاکیانکارشناسی ارشد، آزمایشگاه تعامل انسان و ربات، دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران، تهران، ایراننیماکرباسی زادهکارشناسی ارشد، آزمایشگاه تعامل انسان و ربات، دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران، تهران، ایرانمهدیطالع ماسولهدانشگاه تهران-دانشکده برق و کامپیوتراحمدکلهراستادیار، آزمایشگاه تعامل انسان و ربات، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه تهران، تهرانJournal Article20170530In this paper, a method is proposed which allows computing the position of the endeffector based on neural networks approach by taking into account external forces applied to the endeffector. As in under-constrained robots kinematics and statics are intrinsically coupled together, and they simultaneously should be considered, the forward kinematic problem of the robot can be made equivalent to an optimization problem. Solving the optimization problem is time consuming and not suitable for practical purposes. Therefore, in order to solve the forward kinematic problem a SimMechanics model based on the robot geometry and dynamic is designed and presented. By means of this method, the forward kinematic problem is solved offline and is used for online purpose. Moreover, an analysis of workspace is performed which reveals that the solution of the forward kinematic problem of the underconstrained cable robots can be calculated uniquely. By resorting to a neural network method, a position control is performed and the proposed method is validated. The comparison of the operated and desired path is shown for a helical trajectory. Maximum error in the assumed workspace is 0.4 percent. Finally, the proposed method was implemented experimentally and the results confirm the efficiency of the foregoing method.در این مقاله به بحث، بررسی و توسعه الگوریتم طراحی مسیر برای مأموریت تعقیب هدف متحرک پرواز گروهی هواپیماهای بدون سرنشین پرداخته می شود. مطابق با الزامات هواپیمای بدونسرنشین بال ثابت، برای تعقیب هدف متحرک و همچنین مأموریت دوری از موانع در محیطهای پیچیده، الگوریتم جدیدی از ترکیب الگوریتم میدان برداری لیاپانوف با الگوریتم میدان پتانسیل بهبود یافته ارائه می شود. الگوریتم دینامیکی جدید ارائه شده از مزایای الگوریتم پتانسیل بهبود یافته برای دوری از موانع و همچنین از قابلیت الگوریتم میدان برداری لیاپانوف برای تعقیب اهداف متحرک استفاده می نماید. از مزایای این الگوریتم، درلحظه یا برخط بودن و پویایی آن برای تعقیب هدف متحرک و در عین حال دوری از موانع و همچنین قابلیت محاسباتی سریع می باشد که سبب می شود الگوریتم در محیطهای پیچیده به خوبی عمل نماید. در ادامه الگوریتم ارائه شده برای پرواز گروهی هواپیماهای بدون سرنشین طراحی می شود. نتایج ارائه شده به خوبی بیانگر آن است که الگوریتم ترکیبی ارائه شده، قابلیت پیاده سازی در محیطهای پیچیده را دارا می باشد.دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603252120200320Design, Modeling and Control of a Hybrid Climbing Robot in Manipulation Mode Using Feedback Linearization Control Methodطراحی، مدل سازی و کنترل یک ربات هیبرید بالارونده پنجه دار، در فاز تعمیراتی به روش بازخورد خطی سازی شده5784301110.22060/mej.2018.13947.5760FAحامیتورجی زادهدانشگاه خوارزمیوحیدبومریدانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه خوارزمی، تهرانJournal Article20180110In this paper, design, modeling and control of a grip-based planar climbing robot is performed which is consist of a triangular plate and three actuating legs. This robot is extremely applicable for many applications in which a human operator should climb through a truss infrastructure and implement some manipulations on the relevant installations. A grip-based climbing robot is designed which has three legs and grippers for climbing through the truss and infrastructures and is able to perform manipulating tasks by locking two legs and its corresponding grippers. This robot is a kind of hybrid robot which has two phase of climbing and operating modes. The control is performed for the operational phase using Feedback Linearization (FBL) in order to overcome the disturbances of operation. Overall kinematics and kinetics of the robot is modeled. All of the modeling are verified by conducting some analytic and comparative simulation scenarios in the MATLAB and the results are also compared with ADAMS software to investigate the correctness of modeling and simulations. Also by the aid of the proposed climbing robot, it is possible to climb and perform a complete operational task through trusses and infrastructures with the best status of safety and accuracy.در این مقاله طراحی, مدل سازی و کنترل یک ربات صفحه ای بالارونده از نوع پنجهدار انجام شده است که دارای سه پایهی پنجه ای و یک صفحه ی مثلثی شکل است. در بسیاری از سازه های خرپایی و داربستی انجام عملیات بر روی آنها برای کارگران خطرناک است. در این مقاله رباتی پنجه دار با سه پایه طراحی شده است که توانایی بالارفتن از سازه های خرپایی و داربستی را دارد و با قفل شدن پنجه های دو پایه امکان انجام عملیات تعمیراتی توسط صفحه ی مثلثی و پایه ی سوم است. این ربات از نوع هیبریدی )ترکیب سری و موازی( بوده و دارای دو فاز کاری شامل عملیاتی وبالارونده است. در مرحله ی انجام عملیات به منظور خنثی سازی اغتشاشات ناشی از تعمیرات کنترل مقاوم حلقه بسته بر اساس روش بازخورد خطی ساز انجام شده است. در این مقاله ساختار ربات مناسب برای این منظور طراحی شده و سینماتیک و دینامیک آن مدل سازی شده است. تمامی طراحی ها, مدل سازی ها و کنترل ربات به کمک انجام شبیه سازی های عددی توسط سیمولینک در نرم افزار متلب اثبات شده و صحت کار به کمک شبیه سازی در نرم افزار آدامز مورد بازبینی قرار گرفته است. اثبات شده که به کمک ربات طراحی شده و مدل سازی ها و کنترل صورت گرفته شده می توان در یک ساختار خرپایی شکل عملیات متنوع عمرانی را با موفقیت انجام داد.دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603252120200320Unmanned Aerial Vehicle Formation Flying Path Plan by Combined Algorithm of Potential and Lyapunovطراحی مسیر پرواز گروهی هواپیماها با الگوریتم ترکیبی لیاپانوف و پتانسیل8596291310.22060/mej.2018.14023.5779FAمسیحفتحیدانشگاه اصفهانمریمملک زاده ورنوسفادرانیهیات علمی/دانشگاه اصفهان-دانشکده مکانیکJournal Article20180130This paper discussed and introduced a new path-planning algorithm, based on improved potential field and Lyapunov guidance vector field. According to the requirements of the unmanned aerial vehicle for tracking and obstacle avoidance mission, a real-time method is proposed by combined algorithm of Lyapunov and potential. The features of this newly introduced algorithm are real-time, fast computing and obstacle avoidance capability which causes the algorithm to perform well in complex environments and applications like coordinated tracking of unmanned aerial vehicles. Improved potential flow field primarily provides obstacle avoidance feature and Lyapunov guidance vector field provides tracking feature for this newly introduced algorithm. To achieve the mission of tracking the target and avoid the obstacle at the same time, the guidance vector field by Lyapunov guidance vector field is taken as the original vector field of improved potential flow field. The results prove that the new hybrid and combined method is applicable to complex environments and complex application like coordinate tracking of moving target.در این مقاله به بحث، بررسی و توسعه الگوریتم طراحی مسیر برای مأموریت تعقیب هدف متحرک پرواز گروهی هواپیماهای بدون سرنشین پرداخته می شود. مطابق با الزامات هواپیمای بدونسرنشین بال ثابت، برای تعقیب هدف متحرک و همچنین مأموریت دوری از موانع در محیط های پیچیده، الگوریتم جدیدی از ترکیب الگوریتم میدان برداری لیاپانوف با الگوریتم میدان پتانسیل بهبود یافته ارائه می شود. الگوریتم دینامیکی جدید ارائه شده از مزایای الگوریتم پتانسیل بهبود یافته برای دوری از موانع و همچنین از قابلیت الگوریتم میدان برداری لیاپانوف برای تعقیب اهداف متحرک استفاده می نماید. از مزایای این الگوریتم، درلحظه یا برخط بودن و پویایی آن برای تعقیب هدف متحرک و در عین حال دوری از موانع و همچنین قابلیت محاسباتی سریع می باشد که سبب می شود الگوریتم در محیط های پیچیده به خوبی عمل نماید. در ادامه الگوریتم ارائه شده برای پرواز گروهی هواپیماهای بدون سرنشین طراحی می شود. نتایج ارائه شده به خوبی بیانگر آن است که الگوریتم ترکیبی ارائه شده، قابلیت پیاده سازی در محیطهای پیچیده را دارا می باشد.دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603252120200320Gust Response Analysis of Flexible Aircraftتحلیل دینامیکی هواپیمای انعطافپذیر در اغتشاشات جوی97108320910.22060/mej.2018.13788.5717FAجوادمسرورمحقق/دانشگاه صنعتی مالک اشترnullسید حسینساداتیدینامیک پرواز و کنترل-مجتمع دانشگاهی هوافضا-دانشگاه صنعتی مالک اشترمرتضیشهرویدانشیار-دانشگاه صنعتی مالک اشترnullJournal Article20171218Aircraft flexibility causes problems and difficulties which this problems even might endanger health and safety of the aircraft. This phenomena changes dynamic response of the aircraft to surface control and gust inputs with respect to the rigid models. Also, it has diverse effect on flight quality and handling characteristics. As a result, considering flexibility effects on dynamics response of aircraft is significant which requires that coupled dynamic and vibrational equations of aircraft. The present paper, introduce the dynamics of a large aircraft has been developed on base of a six degree of freedom model, which includes two rigid and four flexible degrees. Quasi steady aerodynamics has been used to describe interaction between solid and fluid dynamics. The essence of this model, enhance perdition of dynamic response to gust and other external disturbances, because of its effects of elastic modes. The characteristics of this external disturbances and elastic model, causes more flexible modes to be exited and strain energy ratio in general dynamics of the aircraft, increases. The effects of different parameters, like stiffness, gust length and profile, has been studied in numerical simulation.انعطافپذیری سازه هواپیما باعث بروز مسایل و مشکلات متعددی میگردد که این مشکلات بعضآ میتوانند سلامت و ایمنی پرواز هواپیما را به مخاطره اندازند. این پدیده باعث تغییر در پاسخ دینامیکی هواپیما به سطوح کنترل و اغتشاشات جوی میگردد. همچنین این امر اثرات نامطلوبی در کنترلپذیری هواپیما توسط خلبان، و خوشدستی آن به همراه دارد. لذا بررسی اثرات انعطافپذیری سازه روی پاسخهای پروازی هواپیما از اهمیت ویژهای برخوردار است که این امر مستلزم یکپارچهسازی معادلات حرکت و ارتعاشی هواپیما می باشد. دینامیک هواپیمای پهنپیکر با زیرسازههای بلند و انعطافپذیر بر مبنای یک مدل شش درجه آزادی که ترکیب دو درجه آزادی صلب و چهار درجه آزادی انعطافپذیر است، توسعه داده شده است. برای توصیف برهمکنش سیال با سازه از مدل آیرودینامیک شبهپایا استفاده شده است. توسعه مودهای انعطافپذیر در مدل حاضر نسبت به مدلهای قبلی موجود، با توجه به ساختار پیکربندی هواپیمای مورد نظر، موجب افزایش دقت و اعتبار پیشبینی رفتار دینامیکی، بویژه در شرایط پروازی خاص، از جمله پاسخ به تندبادهای گسسته شده است. ماهیت این دسته از تحریکهای خارجی به گونهای است که طیف گستردهتری از مودهای الاستیک تحریک شده و سهم انرژی کرنشی ناشی از انعطافپذیری در دینامیک عمومی هواپیما افزایش مییابد. در شبیهسازیهای انجام شده تاثیر عوامل مختلف از جمله پروفیل و طول موج تندباد برروی رفتار دینامیکی بررسی شده است.دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603252120200320Control of a Piezoelectric Nano-Actuator based on Flexoelectric Size-Dependent Theoryکنترل نانو عملگر پیزوالکتریک با استفاده از تئوری فلکسوالکتریک وابسته به اندازه109126307010.22060/mej.2018.14089.5795FAحسینواقف پورگروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران0000-0002-7201-5602هادیآروینعضو هیأت علمی دانشگاه شهرکرد، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی مکانیکیعقوبطادی بنیدانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایرانJournal Article20180214In this paper, for the first time feedback control algorithms and fuzzy control are implemented for tip tracking control of a piezoelectric size-dependent cantilever nanobeam as a nanoactuator to a desired path. The governing partial differential equation of motion is obtained based on a size-dependent high-order flexoelectric theory. The equations of motion for an isotropic piezoelectric Euler-Bernoulli nanobeam are derived based on the von-Karman geometric nonlinearity besides employing the Hamilton’s principle and variational approach. In order to reduce the governing partial differential equations into a set of ordinary differential equations the Galerkin projection method is implemented. By introducing a new set of variables, the state space model of nanobeam is derived. The state feedback, integral state feedback and fuzzy control algorithms are employed to achieve a desired output for tip tracking. Regarding to the findings of this paper, it can be concluded that the fuzzy controller, integral state feedback and state feedback controller have the best performance in that order.در این مقاله برای اولین بار از کنترل پسخورد و کنترل فازی به منظور ردگیری مسیر دلخواه انتهای یک نانوتیر طرهای پیزوالکتریک به عنوان یک نانو عملگر استفاده شده است. معادالت حرکت بشکل معادالت دیفرانسیل با مشتقات پارهایی به کمک تئوری فلکسوالکتریک مرتبه باال وابسته به اندازه استخراج گردیده است. به منظور دستیابی به معادالت حاکم، فرموالسیون غیرخطی برای نانوتیر اویلر-برنولی پیزوالکتریک با درنظر گرفتن غیرخطی گری فون-کارمن به کارگرفته شده است. معادالت غیر خطی به کمک حساب تغییرات و اصل همیلتون بدست آمده است. برای تبدیل معادالت دیفرانسیل پارهایی به معادالت دیفرانسیل معمولی روش گسسته سازی گلرکین پیاده سازی شده است. با استفاده از متغیرهای فضای حالت، مدل فضای حالت نانوتیر برای طراحی کنترلکننده مناسب بدست آورده شده است. سپس طراحی کنترل پسخورد حالت بدون انتگرالگیر، کنترل پسخورد حالت با انتگرال گیر و کنترلر فازی برای کنترل انتهای نانوعمل گر به منظور ردگیری مسیر دلخواه صورت پذیرفته است. در پایان اثر ورودی های متفاوت )سینوسی و پله( به همراه اغتشاش )ضربه( برروی کنترلرهای طراحی شده با استفاده از شبیه سازی کامپیوتری شرح داده شده است. با توجه به یافته های این مقاله می توان بیان نمود که به ترتیب کنترلر فازی، کنترلر پسخورد حالت با انتگرال گیر و کنترلر پسخورد حالت بدون انتگرالگیر بهترین عملکرد را داشته اند.دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603252120200320Natural Frequency Analysis of Rotating Thin-Walled Beams with Embedded Shape Memory Alloy Wires Subjected to Uniform Temperature Fieldتحلیل فرکانس طبیعی تیر کامپوزیتی چرخان جدار نازک تقویت شده با آلیاژ حافظهدار تحت میدان حرارتی یکنواخت127140315110.22060/mej.2018.14340.5837FAمحمدحسینیدانشگاه صنعتی سیرجان*مهندسی مکانیککاظممجیدی مظفریمکانیک، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی سیرجان، سیرجان، ایرانفرودمحمدیمکانیک، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی سیرجان، سیرجان، ایرانJournal Article20180418In this paper, free vibration analysis of the rotating thin-walled composite beams with embedded shape memory alloy wires is represented. Pre-strained shape memory alloy wires are embedded in the middle of the cross section of thin-wall composite beam, symmetrically. The onedimensional thermo-mechanical constitutive law suggested by Liang-Rogers is applied to model the thermomechanical behavior of shape memory alloy wires. The differential governing equations are extracted by using the extended Hamilton’s principle based on first-order shear deformation theory. By heating the thin-walled beam, strain recovery operation will produce a tensile force along the longitudinal thin-walled beam. In order to solve the governing equations, the extended Galerkin method is used. The effect of rotational speed, recoverable strain limit, pre-twist angle, number of shape memory alloy wire and temperature difference on the natural frequency in temperature above the austenite finish are illustrated. It is found that the natural frequencies of rotating thin-walled beam increase as the number of shape memory alloy wires and compressive pre-strained shape memory alloy wires increases. In addition, results are in good agreement with those obtained in the literature.در این مقاله، تحلیل ارتعاشات آزاد تیرکامپوزیتی چرخان جدار نازک تقویت شده با الیاف حافظه دار ارائه شده است. الیاف های حافظه دار با پیشکرنش فشاری در الیه میانی جداره تیر جدار نازک در راستای طولی قرارگرفته اند. مدل سازی ترمومکانیکی الیاف حافظه دار، از طریق معادالت بنیادین ارائهشده توسط لیانگ-راجرز انجام شده است. معادالت دیفرانسیل حاکم بر تیر چرخان جدار نازک با استفاده از اصل همیلتون توسعه یافته و براساس تئوری تغییرشکل برشی مرتبه اول استخراج شده است. تیر جدار نازک تحت میدان حرارتی یکنواخت قرار دارد. با اعمال حرارت به تیر کامپوزیتی جدارنازک، عملیات بازیابی کرنش در راستای طول الیاف به وجود میآید، که منجر به ایجاد نیروی کششی در طول تیر چرخان جدار نازک می شود. در نهایت معادالت دیفرانسیل حاکم بر تیر کامپوزیتی چرخان جدار نازک با استفاده از روش گالرکین توسعه یافته حل شده اند و تاثیر سرعت چرخش، حد کرنش قابل بازیابی، تعداد الیاف، اختالف دمای الیاف و زاویه پیشتاب تیر جدار نازک بر روی فرکانس طبیعی، در دمای باالتر از دمای پایان آستنیت تعیین و ارائه شده است. به منظور اعتبارسنجی مدل حاضر، نتایج این پژوهش با استفاده از مراجع موجود مقایسه شده که تطابق بسیار خوبی بین نتایج مشاهده شده است.دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603252120200320Vibrations Analysis of a Rotor Supported by Tilting-Pad Journal Bearings with Considering of Geometric Nonlinearityتحلیل ارتعاشات روتور دارای اثر غیرخطی هندسی با یاتاقان پد متحرک (تیلتینگ پد)141154313010.22060/mej.2018.14537.5878FAسید علی اصغرحسینیدانشگاه خوارزمی*فنیامینتمدنگروه مهندسی مکانیک، دانشگاه خوارزمیمهدیزمانیاندانشگاه خوارزمی تهرانJournal Article20180601Vibrations of a continuous rotor with uniform circular cross section supported by two tilting-pad journal bearings at both ends are analyzed. Since the shaft is slender, shear deformation is neglected, but, gyroscopic effect is considered (Rayleigh beam theory). In addition, geometric nonlinearity due to large deformation of the rotor is considered. Based on short bearing assumption, an analytical model of a tilting-pad journal bearing with laminar and turbulence flows has been derived. Galerkin method is applied to discretize differential equations of motion. By solving discrete rotorbearing system equations, the response is obtained. For further investigation, responses of rotor-bearing system in different situations are presented. Comparing the responses of the linear and nonlinear rotor with two tilting-pad journal bearings at both ends shows that the nonlinear rotor has less amplitude than linear rotor and nonlinear rotor is closer to reality. In addition, nonlinear model has a larger natural frequency in comparison to the linear rotor. Using turbulence flow makes the bearing stiffer and have less amplitude than laminar flow. Reducing viscosity of lubricant leads to increase of amplitude of response and shows that higher viscosity make the bearing stiffer.در این مقاله، ارتعاشات روتور پیوسته با مقطع دایروی یکنواخت که بر روی دو یاتاقان پد متحرک )تیلتینگ پد( قرار دارد مطالعه می شود. روتور الغر فرض میشود و در نتیجه، اثر تغییر شکل برشی نادیده گرفته شده است ولی اثر ژیروسکوپی لحاظ می شود )تئوری تیر ریلی(. به عالوه اثر غیرخطی هندسی ناشی از تغییر شکل بزرگ روتور در نظر گرفته می شود. بر اساس فرضیه یاتاقان کوتاه، یک مدل تحلیلی غیرخطی از یاتاقان پد متحرک که با سیال روانکاری شده و دارای جریان آرام و مغشوش می باشد مدل سازی شده است. معادالت حرکت روتور با دو یاتاقان پد متحرک که در ابتدا و انتهای آن قرار دارند استخراج می شود. به منظور گسسته سازی این معادله ها از روش گلرکین استفاده می شود. با حل عددی معادله های گسسته حاکم بر مسئله، منحنی پاسخ فرکانسی سیستم بدست می آید. با مقایسه پاسخها مشخص می شود که سیستم روتور غیرخطی-یاتاقان پد متحرک دارای دامنه کمتری نسبت به روتور خطی با یاتاقان پد متحرک می باشد. همچنین پاسخ سیستم روتور-یاتاقان پد متحرک با جریان مغشوش باعث سفتتر شدن یاتاقان و کاهش دامنه پاسخ سیستم می شود. با کاهش لزجت دینامیکی سیال، از سفتی یاتاقان کاسته م یشود و سبب افزایش دامنه پاسخ م یشود.دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603252120200320An Analytical Method for Damped Free Vibration Analysis of a Cracked Beam Considering the Coupled Multimode Equationsپاسخ تحلیلی ارتعاشات آزاد میرای تیر ترکدار با معادلات حرکت چند مودی کوپل155172290010.22060/mej.2018.13957.5762FAموسیرضائیدانشگاه تبریزوحیدشاطریان القلندیسگروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریزJournal Article20180113The multimodal free vibration of a beam with a breathing crack excited by arbitrary initial conditions is investigated. Taking the initial conditions to be arbitrary makes more than one mode of the beam to be excited simultaneously. By considering the bending moment at the crack position, a multi-harmonic function describing the instantaneous opening and closing of the crack is extracted. Since the modal stiffnesses of the beam are dependent on the crack parameters, the extracted crack breathing function will appear in the equations of motion and makes them to be coupled. These equations are solved using the perturbation method. Then, the free response of the beam is extracted under three cases of initial conditions: excitation of the first mode, simultaneous excitation of the first and second modes, and simultaneous excitation of the first three modes. The results show that by exciting the first mode solely, the harmonic components of the response offer very limited information about the crack. However, by exciting the first several modes simultaneously, many other harmonic components appears at the frequency response curves which are more sensitive to the crack and contain more comprehensive information about the crack parameters.در این مقاله، ارتعاشات چند مودی آزاد تیر با ترک خستگی تحت شرایط اولیه دلخواه مطالعه شده است. اعمال شرایط اولیه دلخواه باعث تحریک همزمان چند مود ارتعاشی تیر می شود. برای تحلیل مسأله، با در نظر گرفتن گشتاور خمشی تیر در محل ترک، رابطه ای برای تعیین میزان باز شدگی آنی ترک به صورت تابعی چندهارمونیک از زمان ارائه می شود. تابع توصیف کننده وضعیت آنی ترک در مجموعه معادالت مودال توصیف کننده ارتعاشات تیر ترکدار ظاهر شده و سبب کوپل شدن معادالت می شود. این معادالت با استفاده از روش اغتشاشات حل و پاسخ تحلیلی ارتعاش چند مودی تیر ترکدار به تحریک اولیه دلخواه به دست می آید. سپس پاسخ ارتعاشی تیر در سه حالت: تحریک مود اول، تحریک همزمان مودهای اول و دوم و تحریک همزمان مودهای اول تا سوم به دست آمد. نتایج نشان می ً دهد که با تحریک صرفا در مود اول، مؤلفههای هارمونیک پاسخ ارتعاشی اطالعات بسیار محدودی در مورد ترک ارائه می دهد در حالی که با تحریک همزمان مودهای باالتر، مؤلفه های هارمونیک متعددی به علت وجود ترک در پاسخ ارتعاشی ایجاد میشوند که حساسیت زیادی به ترک دارند و از تحلیل آنها اطالعات دقیقی در مورد موقعیت و عمق ترک حاصل می شود.دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603252120200320Free and Forced Vibration Analysis of Kelvin-Voigt Viscoelastic Nanoplate by Using Modified Couple Stress Theoryتحلیل ارتعاشات آزاد و اجباری نانوورق مستطیلی ویسکوالاستیک کلوین-ویت با استفاده از تئوری کوپل تنش اصلاح شده173186292210.22060/mej.2018.14036.5785FAصابرصالحیگروه مکانیک،دانشکده مهندسی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایرانامیدرحمانیدانشیار گروه مهندسی مکانیک
معاون پژوهشی دانشکده مهندسی
دانشگاه زنجان0000-0001-5439-2837سید امیرحسینحسینیدانشگاه فنی و مهندسی بوئین زهرا، قزوین، ایرانJournal Article20180202With the development of nanotechnology in the industrial applications and engineering sciences, analysis of the behavior of nanostructures has become important. In recent years, expansion and using of non-classical theories to predict the behavior of nanostracture materials has attracted the attention of researchers. In this paper, free and forced vibration of viscoelastic nanoplate on the Pasternak viscoelastic foundation will be studied. In this study, due to the inability of classical theories to describe the behavior of nano-dimensional structures, the non-classical modified couple stress theory has been used for express the size effect. By using the Galerkin semi-analytic method, free vibrations analysis for six different boundary conditions are discussed; also, forced vibration of rectangular viscoelastic nanoplate is studied by using the Navier method for simply supported boundary condition. Kelvin-Voigt model is used to simulate the behavior of viscoelastic nanoplate. In the results analysis section, the effect of small-scale factor, structural viscoelastic coefficient, linear elastic coefficient of foundation, external damping coefficient of foundation and shear coefficient of foundation on the natural frequency, maximum dynamic deflection and resonance phenomenon are presented.در این مقاله ارتعاشات آزاد و اجباری نانوورق ویسکواالستیک واقع بر بستر ویسکواالستیک پاسترناک، مورد بررسی قرار خواهد گرفت. با توجه به عدم توانایی تئوریهای کالسیک االستیسته در توصیف سازه هایی با ابعاد نانو، در این پژوهش از تئوری غیرکالسیک کوپل تنش اصالح شده برای بیان اثر اندازه بهره گرفته شده است. در این پژوهش با استفاده از روش نیمه تحلیلی گالرکین، ارتعاشات آزاد نانوورق برای شش شرط تکیه گاهی متفاوت، بحث شده است؛ همچنین ارتعاشات اجباری نانوورق مستطیلی ویسکواالستیک با استفاده از روش ناویر برای شرط تکیه گاهی ساده مورد مطالعه واقع می شود. در بخش تحلیل نتایج تاثیر پارامترهایی مانند ضریب ویسکواالستیک سازهای نانوورق، پارامتر مقیاس طول ماده و ضریب االستیک خطی بستر بر روی فرکانس طبیعی، ماکزیمم خیز دینامیکی، اختالف فاز و پدیده تشدید ارائه شده است. با توجه به نتایج حاصل شده مشخص شد که در نظر گرفتن پارامتر مقیاس طول ماده منجر به افزایش سفتی و فرکانس طبیعی نانوورق می شود؛ همچنین در نظر گرفتن پارامتر مقیاس طول ماده منجر به رخ دادن پدیده تشدید در فرکانسهای تحریک باالتر و کاهش اختالف فازخواهد شد. وجود ضرایب االستیک خطی و برشی بستر، منجر به رخ دادن پدیده تشدید در فرکانسهای تحریک پایین می شود..دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603252120200320Desired Properties of Disc in Numerical Models and Its Influence on Biomechanical Behavior of Lumbar Spineخواص مطلوب دیسک در مدلهای عددی و تاثیر آن بر رفتار بیومکانیکی ستون فقرات کمری187202292010.22060/mej.2018.13925.5756FAعلیاورنگمهندسی مکانیک، دانشگه تهران، تهران، ایرانمجتبیحقیقی یزدیمهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران، ایرانصادقناصر خاکیمهندسی پزشکی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایرانسعید رضامهرپورجراح ستون فقرات، دانشگاه علوم پزشکی تهران، تهران، ایرانJournal Article20180108<strong>In this paper, nonlinear finite element modeling has been presented to conduct a parametric study of disc properties on biomechanical behavior of lumbar spine. This model includes vertebrae (cancellous bone and cortical bone), disc (nucleus, annulus fibrosus, and collagen fibers), end plates, and ligaments. 3 dimensions geometry was reconstructed from computed tomography scans of lumber spine. After applying loads (compression, moment and their combinations) and boundary conditions (fixed L5) to the model, finite element analysis was conducted. Experimental tests available in literature indicated that lumbar spine shows a nonlinear mechanical behavior; hence, to consider this nonlinear behavior in this work, ligaments and annulus fibers have been modeled as nonlinear springs. The obtained results of the current study, which include intradiscal pressure and intervertebral rotation, have been compared with previous in-vitro as well as numerical data. The results of this work showed that stiffening the disc leads to decreased intervertebral rotation in different anatomical planes and the intradiscal pressure.</strong>در این پژوهش، مدل سازی المان محدود غیرخطی جهت بررسی پارامتری تاثیر خواص دیسک بر رفتار بیومکانیکی ستون فقرات کمری ارائه شده است. اجزاء این مدل شامل مهره )استخوان قشری و استخوان اسفنجی(، دیسک )هسته، آنالئوس فیبرسوس و فیبرهای کالژن(، صفحات انتهایی و رباط میباشد. پس از اعمال بارگذاری و شرایط مرزی، تحلیل مدل در نرمافزار آباکوس انجام می شود. همچنین آزمایشات تجربی پیشین در زمینه ستون فقرات حاکی از آن است که این عضو رفتار مکانیکی غیر خطی دارد؛ بنابراین برای دستیابی به این رفتار غیر خطی در مدل حاضر، رباط ها و فیبرهای آنالئوس به صورت فنر غیرخطی مدل سازی شده اند. نتایج بدست آمده از مدل حاضر که شامل فشار میان دیسکی و چرخش میان مهرهای است، با داده های آزمایشات تجربی و مطالعات عددی پیشین مقایسه شده است. بررسی نتایج این پژوهش نشان می دهد که با افزایش ضرایب ماده هایپراالستیک تشکیل دهنده دیسک، میزان چرخش میان مهرهای در هر حالت بارگذاری کاهش می یابد. بنایراین با تغییر خواص دیسک در ساخت دیسکهای مصنوعی میتوان محدوده حرکتی ستون فقرات بیماران مختلف را تغییر داد.دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603252120200320Impact of Flow around Annular Fins on their Thermal Stresses and Strainsاثر جریان بر روی تنشها و کرنشهای حرارتی در پره های حلقوی203220299010.22060/mej.2018.14158.5811FAمجتبیحسینیدانشکده ریاضی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایرانعلیحاتمیریاضی، دانشکده ریاضی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران0000-0001-7546-6209سمیراپایانعضو هیئت علمی دانشگاه سیستان و بلوچستان، دانشکده شهید نیکبخت، گروه مهندسی مکانیکJournal Article20180304This study considers the impact of transient flow around an annular fin on the development of thermal stresses and strains. The fin thermal stress results were solved for two general cases with and without flow around the fin. The investigations are shown that the thermal stresses developing in the fin are initially similar in the two cases (with no flow and with the external flow). Furthermore, the results show that the maximum tangential stress takes place at the same location in the two cases but those are different. In addition, the tangential is not symmetrical in the case with the flow and the maximum stress, although at the base of the fin, is located in the flow front. Moreover, in the case with the flow, the two-dimensional temperature distribution results in a considerable asymmetrical thermal strain and consequently, asymmetrical thermal stress none of which are observed in the case without flow. Therefore, according to the results, the analysis of the flow around annular fins is essential for calculating thermal stresses.در این مقاله، به تاثیر جریان گذرای اطراف یک پره حلقوی بر روی تنش ها و کرنش های حرارتی آن پرداخته می شود. نتایج به دست آمده از تنش حرارتی پره در دو حالت کلی بدون جریان سیال و با جریان سیال اطراف پره بررسی می شوند. نتایج به دست آمده از این بررسی ها نشان می دهد که تنش های حرارتی ایجاد شده در حالت بدون جریان و با جریان )جریان خارجی( در پره تفاوت زیادی در لحظه های اولیه با هم ندارد. همچنین نتایج نشان می دهد که مکان بدترین تنش مماسی در دو حالت با جریان خارجی و بدون جریان تغییر نمیکند اما مقدار آن در حالت با جریان بیشتر است. عالوه بر آن تنش مماسی در حالت با جریان متقارن نبوده و مکان بدترین تنش اگرچه در پایه پره است اما در ناحیه جلوی پره اتفاق می افتد. همچنین در حالت با جریان به علت توزیع دمای دو بعدی ایجاد شده در پره کرنشهای حرارتی نامتقارن و در نتیجه تنش های حرارتی نامتقارن با مقادیر قابل مالحظه ایجاد می شود که هیچ کدام از این موارد در حالت بدون جریان مشاهده نمیگردد. بنابراین طبق نتایج حاصل از این مقاله تحلیل جریان اطراف پرههای حلقوی برای محاسبه تنش های حرارتی امری ضروری به حساب می آید.دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603252120200320Prediction of the Critical Buckling Load of Grid-Stiffened Composite Plates Using Vibration Correlation Technique پیشبینی بار بحرانی کمانش ورقهای کامپوزیتی تقویت شده با استفاده از رهیافت همبستگی ارتعاشی221232313210.22060/mej.2018.14754.5931FAداودشاهقلیان قهفرخیدانشجوی دکترامیلادآقایی روزبهانیدانشجوغلامحسینرحیمیتربیت مدرس*مهندسی مکانیکJournal Article20180726Due to unique properties, grid-stiffened composite plates are used extensively in aviation, marine and automotive industry. In recent decades, several studies are done to predict the critical buckling load of grid-stiffened composite plates without breakdown or failure. One of the most important nondestructive methods, is vibration correlation technique. The aim of this research is the prediction of the critical buckling load of grid-stiffened composite plates using vibration correlation technique. For this purpose, nonlinear vibration analysis of grid-stiffened composite plates is firstly performed in different compressive loads using finite element software ABAQUS. In the next step, critical buckling load of grid stiffened composite cylinder shells is predicted using vibration correlation technique. To validate the results of vibration correlation technique, three grid-stiffened composite plates are fabricated using filament winding and hand lay-up method with same conditions and was placed under axial compression test. Finally, the critical buckling load is measured experimentally. The results show that the difference between the critical buckling load of vibration correlation technique with experimental buckling load is less than 5%. This subject implies that vibration correlation technique is suitable for prediction of critical buckling load of grid-stiffened composite plates with very high accuracy.سازههای کامپوزیتی مشبک به دلیل خواص منحصر بفردشان، یکی از سازه های پرکاربرد در صنایع هوایی، دریایی و خودروسازی می باشند. در دهه های اخیر تحقیقات زیادی برای پیشبینی بار بحرانی کمانش سازههای کامپوزیتی، بدون خرابی یا شکست انجام شده است. یکی از مهمترین روشهای غیرمخرب، روش همبستگی ارتعاشی می باشد. هدف تحقیق حاضر پیش بینی بار بحرانی کمانش ورقهای کامپوزیتی تقویت شده با استفاده از روش همبستگی ارتعاشی می باشد. برای این منظور در ابتدا تحلیل ارتعاشات غیرخطی ورقه ای کامپوزیتی تقویت شده با استفاده از نرمافزار المان محدود آباکوس و در بارهای فشاری مختلف انجام شد. در مرحله ی بعد با استفاده از نتایج عددی و روش همبستگی ارتعاشی، بار بحرانی کمانش سازه مذکور پیش بینی گردید. در ادامه و برای صحت سنجی نتایج روش همبستگی ارتعاشی، سه ورق تقویت شده کامپوزیتی مشابه و با شرایط یکسان و با استفاده از روش با روش رشته پیچی و الیه چینی دستی ساخته شد و تحت آزمون فشار محوری قرار داده شد. در نهایت بار بحرانی کمانش تجربی به دست آمد. نتایج نشان می دهد که اختالف بار بحرانی کمانش پیش بینی شده به روش همبستگی ارتعاشی با بار بحرانی کمانش به دست آمده از آزمایش تجربی کمتر از 5 درصد می باشد که این موضوع دال بر مناسب بودن روش همبستگی ارتعاشی برای پیش بینی بار بحرانی کمانش با دقت بسیار ببالا برای ورقه ای کامپوزیتی تقویت شده می باشد.دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603252120200320Nonlocal Analysis of Chaotic Vibration, Primary and Super-Harmonic Resonance of Single Walled Carbon Nanotube Considering Thermal Effectsتحلیل غیرموضعی ارتعاشات آشوبناک، رزونانس اولیه و سوپرهارمونیک نانولوله های کربنی تکالیه با در نظر گرفتن اثرات حرارتی233248296810.22060/mej.2018.13950.5761FAحبیبرمضان نژاد آزاربنیمهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد رامسر، رامسر، ایران0000-0003-3468-3762حمادکشاورزپورمهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد رشت، رشت، ایرانمحمدرحیم زادهاستادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه گلستان، گرگان، ایرانJournal Article20180112In this article, a nonlinear elastic Bernoulli–Euler beam model is presented to investigate the chaotic behavior and primary and superharmonic resonance of single walled carbon nanotubes embedded in a visco-elastic medium at an elevated temperature. Using the Galerkin method and fourthorder Runge-Kutta method the governing equation is solved. The bifurcation diagram and largest Lyapunov exponent are employed to detect the critical amplitude of external force of periodic and chaotic response of single walled carbon. Having known the critical values, phase portrait and Poincare maps are presented to observe the periodic and chaotic behavior of the system. Moreover, the amplitude– frequency response for the primary superharmonic resonance of system is derived with the multiple scale method to investigate the feasibility of jump phenomenon. The sensitivity of jump phenomenon are studied for the selected viscoelastic foundation parameters, detuning parameter and external amplitude load. The results show that the amplitude of external force, viscoelastic foundation parameters, detuning parameter and temperature change in the cases of high and low temperature have a significant effect on the frequency response with jump phenomenon of system. In addition, the chaotic vibration of carbon nanotube can be controlled by changing of amplitude of external force.در این مقاله با ارائه یک مدل غیرخطی از رفتار دینامیکی نانولولههای کربنی تک لایه با فرض دامنه ارتعاشی زیاد روی بستر ویسکوالاستیک تحت اعمال بار خارجی هارمونیک در یک محیط حرارتی به تحلیل رفتار آشوبناک و همچنین تحلیل رزونانس اولیه و سوپرهارمونیک آنها پرداخته شده است. با استفاده از روش گالرکین با توابع شکل مثلثاتی و رانگ کوتای مرتبه چهار معادلات حاکم حل شده است. با بهکارگیری دیاگرامهای دوشاخهای و بزرگترین نمای لیاپانوف پارامترهای آشوب از پارامترهای پریودیک شناسایی شده و رفتار پریودیک و آشوب نانولولههای کربنی توسط نمودارهای فازی و نگاشت پوانکاره نشان داده شده است. در ادامه با استفاده از روش مقیاس چندگانه به تحلیل رفتار رزونانس اولیه و سوپرهارمونیک نانولولههای کربنی بهمنظور امکانسنجی بروز پدیده پرش پرداخته شده است. حساسیت رفتار دینامیکی نسبت به پارامترهای مختلف شامل ضرایب بستر ویسکوالاستیک، پارامتر کنترلی فرکانس و دامنه نیروی خارجی در وقوع پدیده پرش در نانولولههای کربنی تک لایه بررسی شد. نتایج نشان میدهد که دامنه نیروی خارجی، ضرایب بستر ویسکوالاستیک، پارامتر کنترلی فرکانس و تغییرات دما در دو حالت دمابالا و دما پایین دارای اثری قابل توجه بر پاسخ فرکانسی با حضور پدیده پرش دارند. همچنین دامنه تحریک میتواند یک عامل کنترلکننده بر بروز پدیده آشوب باشد.دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603252120200320Developing a Bidirectional Evolutionary Topology Algorithm for Continuum Structures with the Objective Functions of Stiffness and Fundamental Frequency with Geometrical Symmetry Constraintتوسعه الگوریتم بهینهسازی توپولوژی تکاملی دوسویه برای سازههای پیوسته با تابع هدف سختی و فرکانس طبیعی پایه با اعمال قید تقارن هندسی249264289510.22060/mej.2018.13881.5741FAمحسنتیموریدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران ، ایرانمسعودعسگریصنعتی خواجه نصیرالدین طوسی0000-0002-2063-8699Journal Article20171230Topology optimization of structures, seeking the best distribution of mass in the design space to improve the performance and weight of a structure, is one of the most comprehensive issues raised in the field of structural optimization. In addition to the structure stiffness as the most common objective function, frequency optimization is of great importance in automotive and aerospace industries achieved by maximizing the fundamental frequency or the gap between two consecutive eigenfrequencies. The phenomenon of multiple frequencies, mesh dependency of topology responses, checkerboarding, geometric symmetry constraint, and occurrence of artificial localized vibration modes in low-density regions are the most important challenges faced by the designer in stiffness and frequency optimization problems which influence the manufacturability of the design too. In this paper, Bidirectional Evolutionary Structural Optimization (BESO) method which is a successful approach in stiffness problems is applied for a frequency and stiffness problem separately via creating a software package including a Matlab code and Abaqus FE solver linked to each other. Also, in this paper, the effect of geometric symmetry constraint is considered on resulted topologies from stiffness and frequency problems. So the BESO method is applied for modeling a 2D beam and its stiffness and frequency optimization and finally, the optimization results of both objective functions will be compared with the initial structure.بهینه سازی توپولوژی، با هدف تعیین بهترین الگوی توزیع جرم از جامعترین مسائل درزمینه بهینه سازی سازهای است. در کنار سختی سازه ها به عنوان رایج ترین تابع هدف، بهینه ً سازی فرکانسی از اهمیت بالایی در صنایع مختلف برخوردار است. که معموال با افزایش فرکانس طبیعی پایه یا بیشینه سازی اختالف دو فرکانس طبیعی متوالی قابل دسترسی است. پدیده فرکانس های طبیعی چندگانه، وابستگی نتایج بهینه سازی توپولوژی به مش، شطرنجی شدن ناحیه طراحی، قید تقارن هندسی و رخ دادن مدهای ارتعاشی تصنعی محلی در نواحی دارای تمرکز پایین ماده، مهمترین چالش های پیش روی طراح در مسائل بهینه سازی سختی و فرکانسی هستند که قابلیت ساخت سازه را نیز تحت تأثیر قرار می دهند. در تحقیق حاضر، الگوریتم بهینه سازی تکاملی دوسویه که یکی از الگوریتم های نوظهور در عرصه بهینهسازی توپولوژی برای سختی سازه ها به شمار می رود، برای مساله سختی و فرکانسی به طور مجزا و با استفاده از طراحی یک بسته نرمافزاری شامل یک کد متلب و حل گر اجزاء محدود آباکوس پیاده سازی شده است. همچنین اثر قید تقارن هندسی روی توپولوژی سازه در مساله سختی و فرکانسی لحاظ گردیده است. در همین راستا بهینه سازی توپولوژی با توابع هدف سختی و فرکانسی روی یک تیر دوبعدی پیاده سازی شده است و درنهایت نتایج بهینه سازی برای هر دو تابع هدف با سازهی اولیه مقایسه خواهند شد.دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603252120200320Numerical and Experimental Analysis of Damage Evolution and Martensitic Transformation in AISI 304 Austenitic Stainless Steel at Cryogenic Temperatureکالیبراسیون مدل ترکیبی آسیب نرم و تبدیل فاز مارتنزیتی ناشی از کرنش پلاستیک در فولاد ضد زنگ آستنیتی 304 در دمای فوق سرد به کمک آزمون های تجربی265278313510.22060/mej.2018.14482.5868FAسید سعیدکاظمیکارشناسی ارشد فارغ التحصیل کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران، ایرانمیلادهمایون فرددانشجوی دکتری دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهرانسیدمهدیگنجیانیاستادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهرانناصرسلطانیدکتری استاد،دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران، ایرانJournal Article20180522In this research, properties of ductile damage evolution and martensitic phase transformation in an AISI 304 stainless steel at cryogenic temperature has been studied experimentally and numerically. Simple loading-unloading tension tests for specimens floating in liquid nitrogen have been performed. Accordingly, the cryogenic chamber has been designed and constructed to plunge the tensile test samples into the liquid nitrogen. From simple loading-unloading tension tests, the graph of force-deformation and the evolution of damage parameter during elastic unloadings have been determined. Afterwards, the x-ray diffraction tests have been performed on the stretched sample tests to evaluate the evolution of martensite phase in the resultant biphase material. In the numerical analysis, combining the phase transformation model of Garion and Skoczen and isotropic damage model of Lemaitre, a constitutive model for monotonic loadings has been introduced. The Garion and Skoczen model has been developed based on the assumption of small strains (under 0.2) for cryogenic condition. Furthermore, the hardening law for the biphase material has been obtained from the Mori-Tanaka homogenization. The numerical analysis in this study was carried out implementing the combined constitutive model by means of a user-defined material model subroutine in Abaqus/Standard. Finally, comparing the numerical simulation with the experimental data, parameters of the model has been calibrated.در این پژوهش، خواص توسعه ی آسیب نرم و تبدیل فاز مارتنزیتی در فوالد ضدزنگ 304 و در دمای فوق سرد، به صورت عددی و تجربی بررسی شده است. آزمون کشش ساده به صورت بارگذاری-باربرداری برای قطعهی غوطه ور در نیتروژن مایع، انجام شده است. برای این منظور، محفظه ی فوق سرد برای قرار گرفتن قطعه ی آزمون کشش در نیتروژن مایع، طراحی و ساخته شده است. به کمک آزمون های کشش ساده به صورت بارگذاری-باربرداری، نمودارهای نیرو-جابجایی و توسعه ی پارامتر آسیب در حین باربرداری االستیک، بدست آمده است. سپس قطعات کشیده شده، تحت آزمون پراش پرتوی ایکس قرار گرفته اند تا به کمک این آزمون، مقدار توسعه ی فاز مارتنزیت در ماده ی دو فازی حاصل، مشخص گردد. در تحلیل عددی، با ترکیب مدل تبدیل فاز گاریون و اسکوزن و مدل آسیب همسانگرد لمیتره، یک مدل ترکیبی برای حالت بارگذاری یکنواخت ارائه شده است. مدل تبدیل فاز گاریون به اسکوزن که برای شرایط فوق سرد تعریف شده، بر اساس فرض کرنشهای کوچک )کمتر از 2/0 )توسعه یافته است. عالوه بر این، قانون سخت شوندگی در ماده ی دو فازی به کمک همگن سازی موری-تاناکا استخراج شده است. در این پژوهش، تحلیل عددی به کمک اجرای کد زیرروال کاربر مدل ماده در نرمافزار آباکوس استاندارد برای این مدل ساختاری ترکیبی، انجام شده است. در نهایت، با مقایسه ی شبیه سازی عددی با نتایج تجربی، پارامترهای مدل کالیبره شده است.