دانشگاه فردوسی مشهد
علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک
2008-918X
2423-6519
27
2
2016
08
22
بررسی توزیع مجدد تنش پسماند کششی مکانیکی بر اثر رشد ترک خستگی
1
10
FA
محمد
نوقابی
0000-0002-1008-4688
دانشگاه صنعتی امیرکبیر
noghabi@aut.ac.ir
ایرج
ستاری فر
صنعتی امیرکبیر
sattari@aut.ac.ir
حسین
حسینی تودشکی
صنعتی امیرکبیر
hosseini@aut.ac.ir
10.22067/fum_mech.v27i2.38657
در این پژوهش، اثر بارگذاری خستگی بر توزیع مجدد تنشهای پسماند مکانیکی در نمونههای کششی فشرده بررسی شده است. آزمونهای تجربی رشد ترک خستگی طبق استاندارد E647 برای نمونههای بدون تنش پسماند اولیه و همچنین نمونههای دارای تنش پسماند مکانیکی انجام گرفت. برای بررسی ناحیۀ پلاستیک نوک ترک و همچنین بهدست آوردن پارامترهای مکانیک شکست از تحلیل المان محدود بهکمک نرمافزار المان محدود آباکوس استفاده شد. نتایج بررسیها نشان داد که تنش پسماند اولیه پس از چند سیکل بارگذاری خستگی، توزیع مجدد مییابد که نحوۀ توزیع مجدد آن وابسته به سطح تنش پسماند اولیه و دامنۀ بارگذاری سیکلی میباشد. مساحت منطقۀ پلاستیک نوک ترک نیز با شروع بارگذاری خستگی کاهش مییابد و پس از تعداد محدودی سیکل، اندازۀ آن پایدار میگردد. در آزمونهای تجربی، عمر خستگی نمونههای دارای تنش پسماند مکانیکی کمتر از عمر خستگی نمونههای بدون تنش پسماند بهدست آمد.
رشد ترک خستگی,ناحیه پلاستیک نوک ترک,توزیع مجدد تنش پسماند,انتگرال J
https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_31670.html
https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_31670_06d10f99fc75eece1e4f5aa73d4fe955.pdf
دانشگاه فردوسی مشهد
علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک
2008-918X
2423-6519
27
2
2016
08
22
مطالعۀ جریان آشفتۀ شتابدار درون لوله با استفاده از مدلهای آشفتگی مختلف
11
28
FA
محمد
افسری
بیرجند
mohamad.afsari@gmail.com
مجید
ملک جعفریان
بیرجند
mmjafarian@birjand.ac.ir
10.22067/fum_mech.v27i2.26852
در پژوهش حاضر، جریان آشفتۀ شتابدار خطی در یک لوله برای حوزۀ متغیر از اعداد رینولدز، بهوسیلۀ پنج مدل مرسوم جریان آشفته شبیه سازی می شود. مدل های آشفتگی موردنظر، مدل جبری بالدوین-لومکس (BL)، مدل یک معادله ای اِسپالارت-آلماراس (SA)، مدلk-ω، مدلk-ε با تصحیح دیوارۀ لام- برِمهورست و مدل k-ε-v2 می باشند. هدف، مطالعۀ دقیق تر جریان و بررسی کارایی و قابلیت مدلهای مذکور در پیشبینی تنش برشی دیواره، تنش رینولدز، لزجت آشفتگی، تأخیر زمانی در پاسخ و سرعت متوسط می باشد. همچنین تغییر عواملی نظیر قطر لوله، نوع سیال، رینولدز اولیۀ شتاب و نرخ شتاب دهی و تأثیر آن بر پارامترهای فوق بهدقت مورد بررسی قرار می گیرد. بهمنظور راستیآزمایی، نتایج حاصل از مدل های آشفتگی با نتایج تجربی و عددی (مدل سازی آشفتگی و شبیه سازی گردابه های بزرگ) دیگر محققان مقایسه گردیده است. نتایج نشان از دقت مطلوب نتایج حاصل از مدل سازی یکبعدی جریان آشفتۀ شتاب دار در مقایسه با نتایج شبیهسازی گردابههای بزرگ (سهبعدی) دارد. همچنین تأخیر در پاسخ آشفتۀ پیش بینی شده بهوسیلۀ مدل ها (بهجز مدلBL )، تطابق نسبتاً خوبی با مقادیر آزمایشگاهی نشان می دهد. مقایسۀ توزیع سرعت متوسط، انرژی جنبشی آشفته و لزجت آشفتگی نشان از دقت بهتر مدل
k-ε-v2 نسبت به سایر مدل ها دارد.
جریان آشفتۀ شتاب دار,تأخیر زمانی,تنش رینولدز,مدل آشفتگی
https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_31725.html
https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_31725_9f3270bdf723d7f83d3219c1a4da8660.pdf
دانشگاه فردوسی مشهد
علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک
2008-918X
2423-6519
27
2
2016
08
22
بررسی اثر محرک پیزوالکتریک بر رفتار کمانش و ارتعاشی تیرهای اویلر- برنولی تحت نیروی محوری
29
40
FA
حسن
بیگلری
دانشگاه تبریز
biglari.hasan@gmail.com
وحید
عرب ملکی
دانشگاه تبریز
vahid_maleki@tabrizu.ac.ir
نیما
جعفرزاده اقدم
دانشگاه تبریز
nima.jafarzadeh@gmail.com
10.22067/fum_mech.v27i2.37712
استفاده از لایههای پیزوالکتریک تأثیر قابل ملاحظهای بر رفتار ارتعاشی و ظرفیت باربری سازه ها دارد. بهمنظور استفادۀ بهینه از مواد پیزوالکتریک میتوان بهجای لایۀ سرتاسری از وصلههای پیزوالکتریک استفاده کرد. هدف تحقیق حاضر بررسی تأثیر وصلههای پیزوالکتریک و شرایط مرزی بر رفتار کمانش و ارتعاشی تیر اویلر-برنولی تحت بار محوری میباشد. تأثیر تنشهای اعمالی از طرف وصلههای پیزوالکتریک با استفاده از تابع هوی ساید در معادلات حرکت اعمال شده و با استفاده از روش گالرکین، معادلۀ مشخصۀ حاکم بر رفتار ارتعاشی سیستم استخراج شده است. نتایج نشان میدهد که فرکانسهای طبیعی و بار بحرانی تیر به ولتاژ، طول و موقعیت وصلههای پیزوالکتریک و همچنین نیروی محوری بستگی دارد که این تأثیرات با استفاده از نمودارهای مناسبی ارائه و مورد بحث قرار داده شده است. نتایج نشان میدهد که وصلههای پیزوالکتریک واقع در وسط تیر بیشترین تأثیر را بر روی فرکانسهای طبیعی و ظرفیت کمانش تیر دارند.
تیر اویلر- برنولی,فرکانس طبیعی,نیروی محوری,بار بحرانی کمانش,وصلۀ پیزوالکتریک
https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_31760.html
https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_31760_3b7a98054968a969c3c5ee0076fa54a3.pdf
دانشگاه فردوسی مشهد
علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک
2008-918X
2423-6519
27
2
2016
08
22
مطالعۀ تجربی و عددی شکست آلومینیوم 5083 بهکمک مدل غیر خطی مکانیک آسیب پیوسته
41
54
FA
محمد علی
فارسی
پژوهشگاه هوافضا
farsi@ari.ac.ir
امیر رضا
صحت
پژوهشگاه فضایی ایران
10.22067/fum_mech.v27i2.41919
تئوری مکانیک آسیب پیوسته ابزاری است قدرتمند برای حل مسائلی همچون تغییر شکلهای پلاستیک بزرگ که مکانیک شکست سازه از تحلیل تأثیرات آن عاجز است. این مدل در چارچوب متغیرهای داخلی تئوری ترمودینامیک استخراج میشود و براساس نتایج آزمایشگاهی که بر روی خواص ماده انجام شده است، توسعه داده میشود. رشد میکروحفرهها، حاصل شکست غیر خطی کوپلشده با تغییر شکلهای پلاستیک است. با توجه به اینکه چگالی و استحکام آلومینیوم برای استفاده در سازههای هوافضایی مناسب است از آن در ساخت بدنه و سازۀ وسایل فضایی استفاده میشود. آلومینیوم 5083 نیز بهخاطر رفتار مکانیکی مناسب و سهولت جوشکاری و ماشینکاری یکی از پرکاربردترین مواد در سازه موشک، حامل و کاوشگرهای فضایی است. در این مقاله، آسیب پیوسته در آلومینیوم 5083 براساس مدل غیر خطی بنورا بررسی شده است. شبیهسازی عددی رفتار ماده در حین شکست در نرمافزار آباکوس بهوسیلۀ سابروتین (USDFLD) انجام میشود و نتایج بهدست آمده با نتایج آزمایشگاهی مقایسه و صحهگذاری میشود. این مقایسه نشان میدهد که نتایج شبیهسازی و آزمایش تجربی همخوانی مناسبی با هم دارند و مدل بنورا برای مدلسازی آسیب در آلومینیوم مناسب است.
مکانیک آسیب پیوسته,روش اجزای محدود,آلومینیوم,مدل بنورا
https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_31783.html
https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_31783_82ae16acee3f23a72f0c2a5914b87e57.pdf
دانشگاه فردوسی مشهد
علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک
2008-918X
2423-6519
27
2
2016
08
22
بهینه سازی چندهدفۀ تبدیل یک نیروگاه بخار قدیمی به سیکل ترکیبی با استفاده از بویلرهای بازیاب حرارت تکفشاره و دوفشاره بهوسیلۀ الگوریتم ژنتیک
129
139
FA
صادق
نیک بخت ناصرآباد
دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی
sadegh_nikbakht@yahoo.com
عبدالله
مهرپناهی
دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی
mehrpanahi@srttu.edu
غلامحسن
پایگانه
دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی
g.payganeh@srttu.edu
محمدرضا
ارباب تفتی
دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی
mr.tafti@gmail.com
10.22067/fum_mech.v27i2.34741
در تحقیق حاضر باتوجه به اهمیت نیروگاه بخار بندرعباس از لحاظ موقعیت و حجم برق تولیدی، به بررسی انجام بازتوانی کامل بر روی آن پرداخته شده است. روند کار به این صورت است که بعد از انجام مدلسازی و انطباق دادههای مدلسازی با سیکل واقعی و راستیآزمایی مدل به ارائۀ نتایج حاصل از مدلسازی حالت های مورد نظر در انجام بازتوانی پرداخته شده است. بهینه سازی با استفاده از توابع راندمان اگزرژی و هزینۀ برق تولیدی و بهوسیلۀ روش الگوریتم ژنتیک انجام پذیرفته است. در نهایت نمودار بهدست آمده (منحنی پارتو) نمایشی از روند تغییرات هزینه براساس تغییرات راندمان (اگزرژی) را ارائه خواهد داد که در تصمیمسازی و انتخاب حالت مد نظر و مطلوب سرمایهگذاری مؤثر خواهد بود. نتایج حاصل از بهینه سازی دوهدفۀ بازتوانی نیروگاه بخار با دو بویلر بازیاب حرارت تکفشاره و دوفشاره، نشاندهندۀ ارتقای راندمان اگزرژی نیروگاه تا مقداری بالاتر از 46 درصد می باشد.
سیکل ترکیبی,نیروگاه بخار,بویلر بازیاب حرارت,هزینۀ برق تولیدی,راندمان اگزرژی
https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_31744.html
https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_31744_1c45d64dae96a7ee27f7ca17eb917489.pdf
دانشگاه فردوسی مشهد
علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک
2008-918X
2423-6519
27
2
2016
08
22
مقایسۀ مدلهای تکفازی، مخلوط دوفازی و اولری-اولری در شبیهسازی برخورد جت نانوسیالات
55
70
FA
ادریس
ترشیزی
دانشگاه آزاد مشهد
edristorshizi@yahoo.com
ایمان
زحمت کش
دانشگاه آزاد اسلامی، واحد مشهد، گروه مکانیک، مشهد، ایران
zahmatkesh5310@mshdiau.ac.ir
10.22067/fum_mech.v27i2.41797
این مقاله به بررسی تبادل حرارت در برخورد جت نانوسیالات میپردازد. هدف، مقایسۀ مدلهای تکفازی و دوفازی در تحلیل جریان نانوسیالات و همچنین مطالعۀ رفتار سیال پایه و نانوذرات به طور مجزا در مدل دوفازی اولری-اولری میباشد. برای این منظور، برخورد جت نانوسیال آب/Al2O3 در حالتهای مختلف با مدلهای تکفازی، مخلوط دوفازی و دوفازی اولری-اولری شبیهسازی شده و نتایج بهدستآمده مورد تجزیه و تحلیل قرار میگیرد. برای حل معادلات حاکم در هر سه مدل از روش حجممحدود استفاده میشود. صحت شبیهسازیهای انجام شده با مقایسۀ نتایج بهدستآمده با نتایج موجود به اثبات میرسد. نتایج نشان میدهند که در کلیۀ رویکردها، افزایش عدد رینولدز و بالارفتن کسر حجمی نانوذرات، بهبود تبادل حرارت را در پی دارد. در محاسبات انجام شده، مدلهای دوفازی انتقال حرارت بیشتری را نسبت به مدل تکفازی پیشبینی میکنند. مقایسۀ دقیق رویکردهای دوفازی نیز بیانگر انتقال حرارت بیشتر مدل اولری-اولری نسبت به مدل مخلوط میباشد. با این وجود، مشخص میشود که با افزایش عدد رینولدز و کاهش کسر حجمی نانوذرات، نتایج این دو روش به هم نزدیکتر میشوند. درنهایت، مدل اولری-اولری نشان میدهد که توزیع دما در سیال پایه و نانوذرات یکسان است اما توزیع سرعتها با یکدیگر متفاوت میباشند.
نانوسیال,برخورد جت,مدل تکفازی,مدل مخلوط دوفازی,مدل اولری-اولری,شبیهسازی عددی
https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_31808.html
https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_31808_3b0ce1a0d8e350fe7e88a48b040c321c.pdf
دانشگاه فردوسی مشهد
علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک
2008-918X
2423-6519
27
2
2016
08
22
شبیهسازی عددی تأثیر مکان استقرار جتهای برخوردی بر انتقال حرارت جابهجایی از سطح مقعر استوانهای
71
86
FA
رضا
طریقی
دانشگاه سمنان
reza.tarighi66@gmail.com
مهران
رجبی زرگرآبادی
0000-0001-7469-7638
دانشگاه سمنان
rajabi@semnan.ac.ir
10.22067/fum_mech.v27i2.42459
این مقاله در مورد تأثیر جابه جایی افقی جت ها بر انتقال حرارت جابهجایی از سطح مقعر استوانه ای بحث می کند. در این راستا معادلات متوسطگیری شده برای جریان تراکم ناپذیر آشفته در حالت دایم بههمراه دو مدل آشفتگی رایج و یک مدل رینولدز پایین بههمراه تصحیحکنندۀ یاپ، در یک فضای محاسباتی سهبعدی حل شده اند. نتایج نشان می دهد که اعمال تصحیح یاپ بهطور قابل ملاحظهای منجر به اصلاح تخمین بیشینۀ عدد ناسلت در نقطۀ برخورد میشود. نتایج بهدست آمده نشان می دهد که با کاهش فاصلۀ مرکز جت ها تا لبۀ خروجی صفحۀ مقعر بیشینه مقدار عدد ناسلت بهسمت جریان بالادستی منتقل میشود و با نزدیک شدن جریان اصلی جت به ناحیۀ چرخشی ایجاد شده در بالا دست جریان، انرژی جنبشی آشفتگی در این ناحیه افزایش مییابد و همین امر سبب افزایش عدد ناسلت در ناحیۀ برخورد شده است.
انتقال حرارت برخوردی,جریان آشفته,تصحیح یاپ,عدد ناسلت
https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_31831.html
https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_31831_7b61bbb45ae25647d79fd88c477e53b2.pdf
دانشگاه فردوسی مشهد
علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک
2008-918X
2423-6519
27
2
2016
08
22
بررسی تجربی پارامترهای یک بالزن در پرواز ایستا بر عملکرد آیرودینامیکی
87
98
FA
زهرا سادات
علوی
دانشگاه فردوسی مشهد
z.alavi86@yahoo.com
محمد حسن
جوارشکیان
0000-0003-1766-1190
فردوسی مشهد
javareshkian@um.ac.ir
سجاد
محمودی
دانشگاه فردوسی مشهد
sajadmahmoudi@yahoo.com
10.22067/fum_mech.v27i2.35141
در این تحقیق، تأثیر دامنۀ بالزنی یک بالزن، همزمان با اثر انعطاف پذیری بال، بر عملکرد آیرودینامیکی آن، بررسی شده است. برای این هدف، یک مکانیزم بالزن با بال پوستهای انعطافپذیر و یک سامانۀ اندازهگیری نیروی پیشران طراحی و ساخته شد. در این آزمایشها، در گسترهای از فرکانسها و دامنه های بالزنی برای دو نمونه بال با انعطاف پذیری متفاوت از نظر خمشی و پیچشی، نیروی پیشران تولیدی و توان مصرفی اندازه گیری شده است. نتایج نشان می دهد با افزایش دامنۀ بالزنی، میزان نیروی پیشران تولیدی، افزایش می یابد، که البته برای دو پوستۀ بال با ضخامت مختلف متفاوت است.
دامنۀ بالزنی,نیروی پیشران,انعطاف پذیری,فرکانس بالزنی
https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_31849.html
https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_31849_0a1bea80488a579d1c6d47b060dcfc36.pdf
دانشگاه فردوسی مشهد
علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک
2008-918X
2423-6519
27
2
2016
08
22
طراحی یک کنترلر فازی برای کنترل زاویۀ یک میکرومحرک پیچشیِ دو درجه آزاد در ورای محدودۀ ناپایداری آن
99
112
FA
علیرضا
خورشیدی
دانشگاه فردوسی مشهد
khorshidi90@gmail.com
حمید
معین فرد
دانشگاه فردوسی مشهد
hamid.moeenfard@gmail.com
10.22067/fum_mech.v27i2.40523
میکرومحرکهای پیچشی دارای طیف وسیعی از کاربردها در سوئیچهای نوری، نمایشگرها، اینترفرومتری، طیفبینی، تصحیح خطا و تصویربرداریهای پزشکی میباشند. بهمنظور بهبود عملکرد این سیستمها، مطلوب است دامنۀ زاویۀ کاری آینهها و فرکانس نوسانات آنها افزایش یابد. برای نیل به این هدف مهم، باید مقدار فراجهش و زمان نشست در هنگام دنبال کردن فرمان داده شده به سیستم کمینه شود. هدفِ این مقاله ارائۀ یک کنترلر فازی بهینه بهمنظور کنترل زاویهای یک میکرومحرک پیچشی در محدودۀ فراتر از ناپایداری کششی آن است. بدین منظور، یک مدل دو درجه آزادی با در نظر گرفتن هر دو حرکت دورانی و خطی میکرومحرک در نظر گرفته شده است. با استفاده از رویکرد انرژی مبتنی بر معادلات لاگرانژ، معادلات دیفرانسیل حاکم بر رفتار دینامیکی سیستم استخراج گردیدند. در قدم بعدی پاسخ استاتیکی سیستم بهصورت مختصر مطالعه شد. همچنین، تأثیر ولتاژ و میرایی مربوط به هرکدام از درجات آزادی بر آستانۀ ناپایداری مطالعه گردید. براساس حس و شناخت بهدست آمده از مطالعات فوق، قوانین کلامی و قوانین اگر-آنگاه مرتبط با آنها جمعآوری شد. با استفاده از ترکیب معروف فازیساز نقطهای، موتور استنتاج حاصلضرب و نافازیساز مرکز سطح در کنار قوانین اگر-آنگاه بهعنوان قلب سیستم فازی، کنترلر فازی طراحی گردید. کنترلر فازی پیشنهادی برای یک میکرومحرک خاص مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج شبیهسازی نشان میدهد که میکرومحرک بهکمک کنترلر فازی طراحی شده بهخوبی قابلیت دنبال کردن فرمان پلۀ مورد نظر را در هر دو حالت قبل و بعد از محدودۀ ناپایداری کششی داراست. این قابلیت در کنار فراجهش و زمان نشست قابل قبول نشاندهندۀ کارایی بالای کنترلر فازی طراحی شده است و انتظار میرود بتواند بهخوبی برای تحلیل و بهینهسازی میکرومحرکهای پیچشی بهمنظور بهبود عملکرد دینامیکی آنها مورد استفاده قرار گیرد.
کنترلر فازی,کنترل زاویه,میکرومحرک,ناپایداری کششی
https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_31870.html
https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_31870_f141fd28da6d138cc0fee54c3edd5493.pdf
دانشگاه فردوسی مشهد
علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک
2008-918X
2423-6519
27
2
2016
08
22
بررسی اثرات پارامترهای هندسی و مکانیکی توربین بادی محور افقی بر رفتار دینامیکی آن در حالت آزاد و اجباری
113
128
FA
علیرضا
شوشتری
0000-0001-7083-2986
دانشگاه بوعلی سینا همدان
al.shooshtari@gmail.com
کوروش
هاشمی
دانشگاه بوعلی سینا
kouroshhashemi88@yahoo.com
10.22067/fum_mech.v27i2.25411
در این پژوهش از تئوری تیر جدارنازک، تغییر شکل نقطۀ دلخواهی از سازۀ توربین باد محور افقی استخراج و با روش اجزای محدود، روابط انرژی جنبشی و پتانسیل اجزای آن بهدست آمده است. پاسخ میرای سازه در حالت ارتعاش اجباری یکبار تحت اثر نیروهای آیرودینامیکی، گریز از مرکز و اثر وزن و بار دیگر تحت تحریکات تکیه گاهی هارمونیک و اتفاقی بهدست آمده است. از تئوری فوق، برنامه ای در نرمافزار متلب تهیه شده است که می تواند انواع سازه های توربین باد محور افقی را تحلیل نماید. تحلیل مدل های مختلفی از سازه اثر تغییرات طول، جنس، سرعت دورانی پره ها و سرعت وزش باد بر سازه مشخص کرده اند. مدلسازی و تحلیل برج سازه در نرمافزار انسیس نتایج پژوهش را تصدیق نموده است.
سازۀ توربین باد محور افقی,تئوری تیر جدارنازک,تحریک هارمونیک,تحریک اتفاقی
https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_31701.html
https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_31701_c7f93d77a0f911d6cb9588eaf5b3be64.pdf