دانشگاه فردوسی مشهدعلوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک2008-918X34220220723The effect of material degradation on the bending of laminated platesتاثیر تغییر خواص مواد بر رفتار خمشی ورق های چندلایه1144236910.22067/jacsm.2022.76213.1113FAمیثم محمدیگروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ولی عصر رفسنجانمجتبی محمودیگروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی مهندسی، مجتمع آموزش عالی بم، بم، ایرانJournal Article20220416In the present study, the effect of material degradation in hygrothermal environment on the bending of laminated composite plates is investigated. Heat and humidity are environmental factors that affect the mechanical properties of polymers and therefore, behavior of laminated composites changes. For investigating these changes, a laminated composite is modeled through the Kirchhoff hypothesis and classical plate theory for thin plates, and the bending governing equations are derived. The resulted equation is solved for a simply supported laminated plate and exact solution is obtained for numerical analysis. The environmental effects on the mechanical properties are modeled using the available experimental results in the literature. Finally, the effects of laminate dimensions, temperature, relative humidity, fiber volume fraction, void volume fraction, lay-up on the maximum deflection of laminate is investigated in details. Results show that variation of temperature and relative humidity severely reduce the mechanical properties and affect the behavior of laminated plates.<em>در پژوهش حاضر به بررسی و مطالعۀ تغییرات خواص مواد در محیطهای گرم و مرطوب </em><em>و تأثیر آن </em><em>بر رفتار خمشی ورقهای چندلایۀ کامپوزیتی پرداخته شدهاست. حرارت و رطوبت از جمله عوامل محیطی هستند که بر خواص مکانیکی مواد پلیمری تأثیر زیادی دارد و در نتیجه موجب تغییر رفتار چندلایههای کامپوزیتی پایه پلیمری میشود. بهمنظور بررسی این تغییر رفتار، یک چندلایۀ کامپوزیتی بر اساس فرضیات کیرشهف و تئوری ورقهای نازک، مدلسازی و معادلات حاکم بر خمش چندلایه استخراج شدهاست. سپس معادلۀ حاکم، برای ورق چندلایه با شرایط مرزی چهار طرف تکیهگاه ساده بهصورت دقیق حل شده و پاسخ بسته برای بررسیهای عددی مورد استفاده قرار گرفتهاست. بهمنظور بررسی تأثیر عوامل محیطی بر روی خواص مکانیکی این ورقها، از مدلهای تجربی ارائهشده در پژوهشهای گذشته استفاده شدهاست. در انتها، بهمنظور بررسی بیشتر، تأثیر عوامل دیگر از جمله نظیر ابعاد ورق چندلایه، دما، رطوبت نسبی، کسر حجمی الیاف، کسر حجمی حفره و لایهچینی روی خیز بیشینۀ ورق چندلایه مورد مطالعه قرار گرفتهاست. بررسیها نشان میدهد که تغییر میزان رطوبت نسبی یا دما خواص مکانیکی را بهطور چشمگیری کاهش میدهد و رفتار ورق چندلایه را تحت تأثیر قرار میدهد.</em>https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_42369_1fd4e422a8375862efe4ed38ea2880be.pdfدانشگاه فردوسی مشهدعلوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک2008-918X34220220723Calculating the Added Mass Matrix of an Airship Using Boundary Element Methodتعیین ماتریس جرم افزوده کشتی هوایی با استفاده از روش المان مرزی15284254710.22067/jacsm.2022.71335.1040FAعلی جعفریانمهندسی مکانیک، پژوهشگاه فضایی ایران0000-0002-0528-3164سید محمدرضا علوی طباطباییمهندسی مکانیک، پژوهشگاه فضایی ایرانسعید شاخصیمهندسی مکانیک پژوهشگاه فضایی ایرانJournal Article20210706In this paper the boundary element method is used to calculate the added mass matrix of an airship. Here, the governing equations are desecrated on the triangular computational cells on the surface of the airship geometry. The computational grid cells are generated on the surface of the body using the Gambit software and inserted to the BEM Fortran code. First, in order to validate the numerical code, the added mass of a sphere and ellipsoid with two different fineness ratio (a/b=2, 3.85) is obtained and the results are compared with the analytical results. The BEM results are in a very good agreement with the analytical results. Then the BEM code is used to calculate the envelope added mass matrix with NPL and GNVR body profile which are two common body profiles in airships. Finally, the simulation is conducted for the whole airship with fins and gondola and the added mass matrix is obtained for two envelope profiles.<em>در مقاله حاضر ماتریس جرم افزوده کشتی هوایی با استفاده از روش المان مرزی تعیین شدهاست. گسستهسازی معادلات حاکم بر روی شبکۀ مثلثی بر روی سطح جسم انجام شدهاست. شبکۀ محاسباتی بر روی سطح جسم با استفاده از نرمافزار گمبیت ایجاد شده و بهصورت ورودی در کد المان مرزی نوشته شده به زبان فرترن بهکار گرفته شدهاست. ابتدا بهمنظور صحهسنجی کد المان مرزی، ماتریس جرم افزوده برای هندسههای متداول مانند کره و بیضیگون با نسبت قطر بزرگ به قطر کوچک 2 و 85/3 انجام شدهاست. نتایج حاصل از شبیهسازی المان مرزی کاملاً با مقادیر بهدست آمده از حل تحلیلی تطابق دارند. سپس ماتریس جرم افزوده برای بدنۀ کشتی هوایی با دو پروفیل </em><em>NPL</em><em> و </em><em>GNVR</em><em> که از پرکاربردترین پروفیلها در بدنۀ کشتیهای هوایی است محاسبه شدهاست. در نهایت هندسۀ کامل کشتی هوایی به همراه مجموعۀ دم و سبد، با استفاده از دو پروفیل مختلف بدنه شبکهبندی شدهاست و ماتریس جرم افزوده برای کشتی هوایی در دو حالت بهدست آمدهاست.</em>https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_42547_c95fbed45868fcb6be2418b9aa43faf1.pdfدانشگاه فردوسی مشهدعلوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک2008-918X34220220723Applying Suction and Blowing Flow Control Approaches to Reduce the Flow-induced Instabilities of Elastically-mounted Square Cylinderاعمال روش کنترل جریان دمش و مکش به منظور کاهش ناپایداریهای ناشی از جریان سیلندر مربعی قرار گرفته بر روی بستر الاستیک29444260110.22067/jacsm.2022.69475.1017FAامیرحسین ربیعیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک.محمدرضا برزندانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک.ابوالفضل محمدابراهیمدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک.Journal Article20210320Flow-induced instabilities are one of the major challenges in the design of aerospace structures. Numerous passive and active control methods have been used to reduce the flow-induced oscillations of square cross-section cylinder as the basic geometry for structures with sharp corners. The suction and blowing flow control method are one of the most effective approaches for controlling the flow and consequently reducing the vibrations resulting from the aerodynamic forces, which so far are not considered for an elastically-mounted square cylinder which fluctuates freely in the transverse direction. Therefore, in this paper, suction and blowing flow control methods have been used separately to suppress flow-induced oscillations. In the suction-based method, a slut is placed on the front surface of the cylinder and in the blowing-based method another slot is inserted on the back surface of the cylinder. In the present study, the effect of suction and blowing velocities as well as the effect of suction and blowing slut lengths on the efficiency of the flow control approach was evaluated. According to the flow-structure interaction simulations, it is observed that the applied flow control method has been able to reduce flow-induced vibrations appropriately.<em>ناپایداریهای ناشی از جریان یکی از چالشهای اساسی در زمینه طراحی سازههای دریایی و زمینی در معرض جریان سیال به شمار میرود. روشهای کنترلی غیرفعال و فعال بسیار متعددی برای کاهش نوسانات ناشی از جریان استوانه با مقطع مربعی بهعنوان هندسه پایهای برای سازههای دارای گوشههای تیز استفاده شدهاست. روش مکش و دمش جریان یکی از روشهای اثربخش برای کنترل جریان و به تبع آن کاهش ارتعاشات حاصل از نیروهای آیرودینامیکی به حساب میآید که تا به حال برای استوانه مربعی قرار گرفته بر روی بستر الاستیک که آزادانه در جهت عرضی نوسان میکند، اعمال نشدهاست. بنابراین در مقاله حاضر جداگانه از روشهای مکش و دمش برای سرکوب نوسانات ناشی از جریان بهره گرفته شدهاست. در روش مکش یک شیار در سطح جلویی استوانه و در روش دمش یک شیار در سطح پشتی استوانه جایگذاری شدهاست. در مطالعه حاضر اثر سرعتهای مکش و دمش و همچنین اثر طول شیارهای مکش و دمش بر کارآمدی روش بهکار گرفتهشده، مورد ارزیابی قرار گرفتهاست. با توجه به شبیهسازیهای تعامل جریان- سازهای مشاهده میشود که روش کنترل جریانی اعمال شده بهخوبی توانستهاست نوسانات ناشی از جریان را کاهش دهد.</em>https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_42601_9e3585ca5fc261a4621722237426131b.pdfدانشگاه فردوسی مشهدعلوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک2008-918X34220220723Flow prediction in two-dimensional asymmetric diffuser by neural network and comparison with three turbulence models and experimental dataپیش بینی جریان در دیفیوزر نامتقارن دو بعدی توسط شبکه عصبی و مقایسه نتایج با سه مدل آشفتگی و داده های تجربی45604255110.22067/jacsm.2022.74041.1076FAمصطفی زمانی محی آبادیدانشکده مهندسی مکانیک- دانشگاه کاشان- کاشان- ایرانفرید سلطانیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایراناحمدرضا برومندپوردانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی شهر، خمینی شهر، ایرانقنبرعلی شیخ زادهدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایرانJournal Article20211206In this paper, turbulent flow in an asymmetric two-dimensional diffuser is investigated. In many applications, it is important to know whether the boundary layer separates from the surface or inside a particular object, it is also important to know exactly where the flow separation occurs. Combining turbulence data with artificial intelligence is currently an active research topic for studying turbulence. This research makes it possible to replace traditional turbulent models with artificial neural networks (ANN). In this study, to predict flow separation in an asymmetric two-dimensional diffuser, three turbulence models, standard k-, standard k-and SST k-, and intelligent neural network model with reverse pressure gradient were investigated. Fluent software was used to solve the Navier-Stokes-Reynolds equations. Three types of networking are designed and at the end, the second type is used to analyze the flow. 21, 29, 39 and 49 cm distances from the edge of the diffuser were analyzed and compared with experimental data. x and y/H are considered as the input point and U/U0 is the velocity at that point as the output of the neural network model. RMSE, MBE, t-test statistical indices have been calculated and reported for the desired points, The ANN had a better prediction of separation than the other three standard models, and the standard k- had a lower prediction than the other models. This research shows the perspective of chaotic modeling with machine learning methods, especially neural networks.<em>در کار حاضر جریان آشفته در یک دیفیوزر دو بعدی نامتقارن مورد بررسی و مطالعه قرار گرفتهاست. در بسیاری از کاربردها، اطلاع از اینکه آیا لایه مرزی از سطح یا داخل یک جسم خاص جدا میشود و اینکه دقیقاً جداسازی جریان در کجا رخ می</em><em></em><em>دهد، از اهمیت خاصی برخوردار است. ترکیب دادههای آشفتگی با هوش مصنوعی در حال حاضر یک موضوع تحقیقاتی فعال برای مطالعه آشفتگی است. در این مقاله پیش</em><em></em><em>بینی جدایش جریان با وجود گرادیان فشار معکوس در دیفیوزر دوبعدی نامتقارن، با استفاده از سه مدل آشفتگی شامل مدل استاندارد </em><em>k-</em><em>e</em><em>،</em><em> </em><em>مدل استاندارد </em><em>k-</em><em>w</em><em> و مدل </em><em>SST k-</em><em>w</em><em> و مدل هوشمند شبکه عصبی مصنوعی </em><em>(ANN)</em><em> مورد بررسی و مقایسه قرار گرفتهاست. برای شبیهسازی عددی و حل معادلات حاکم از نرم افزار فلوئنت استفاده شدهاست. نتایج در فواصل 21، 29، 39 و 49 سانتی متری از لبه دیفیوزر مورد تحلیل قرار گرفتند و با دادههای تجربی مقایسه شدند. </em><em>x</em><em> و </em><em>y/H</em><em> هر نقطه بهعنوان ورودی و </em><em>U/U0</em><em> سرعت در آن نقطه بهعنوان خروجی شبکه عصبی درنظر گرفته شدهاست. شاخص</em><em></em><em>های آماری </em><em>RMSE, MBE, t-test</em><em> برای نقاط موردنظر محاسبه و گزارش شدهاست. مدل شبکه مصنوعی نسبتبه سه مدل آشفتگی، پیش</em><em></em><em>بینی بهتری از جدایش جریان را نشان میدهد و مدل</em><em> </em><em>استاندارد </em><em>k-</em><em>e</em><em> نسبتبه مدل</em><em></em><em>های دیگر پیش</em><em></em><em>بینی ضعیف</em><em></em><em>تری را نشان میدهد. </em><em>این تحقیق چشمانداز مدلسازی آشفتگی را با روشهای یادگیری ماشین بهخصوص شبکه عصبی نشان میدهد</em><em>.</em>https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_42551_a0870bb4be960175eb4f8fa909e1fcf7.pdfدانشگاه فردوسی مشهدعلوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک2008-918X34220220723Numerical Analysis of the Hydrodynamic Behavior of Three-Phase Mixing of Rice Husk, Sand and Air in a Bubbling Fluidized Bed with Particle Granular Behaviorتحلیل عددی رفتار هیدرودینامیک اختلاط سه فازی پوسته برنج، شن و هوا در بستر سیال حبابی با رفتار دانهای ذرات61864263010.22067/jacsm.2022.71387.1041FAرضا کریمی احمدیدانشکده فنی و مهندسی دانشگاه بین المللی امام خمینی، قزوین، ایران.حمیدرضا نظیفدانشکده فنی و مهندسی دانشگاه بین المللی امام خمینی، قزوین، ایران.Journal Article20210710Biomass is important as a renewable source of energy worldwide. The role of mixing and segregation of particles in the process of gasification of the fluidized bed is important. better mixing of these particles the better the quality of synthesized gases emitted from biomass gasification process. This study investigates the three-phase mixing process of rice husk (biomass), sand (bed material) and air in a bubbling fluidized bed using the finite volume and computational fluid dynamics tool with Eulerian multiphase flow approach. effect of the restitution coefficient between the particles and the wall boundary conditions for the solid phase in the process of mixing biomass and bed material has been studied. In this study, the effect of free slip, partial slip and no-slip for particles in contact with the wall has been investigated. In the case of partial slip the velocity of rice husk and sand higher than other two cases. Therefore, as the velocity of particles in the bed increases, the uniform mixing and distribution of particles in the bed increases and segregation of particles decreases. study of pressure drop in the fluidized bed shows that in free slip conditions, the pressure drop is 8.09% and 14.2% less than partial slip and no-slip, respectively. Also, three types of rice husks with different restitution coefficients have been studied. As a result of this study, with decreasing the restitution coefficient between particles, the velocity of rice husk and sand particles increases by about 9% and the pressure drop decreases by about 22%.زیستتوده به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر در سراسر جهان از اهمیت زیادی برخوردار است. نقش اختلاط و جدایش ذرات زیستتوده و ماده بستر در فرآیند گازیسازی بستر سیال بسیار حائز اهمیت است. هر چه میزان اختلاط این ذرات به خوبی انجام شود، کیفیت گازهای سنتز شده خروجی از فرآیند گازیسازی زیست توده افزایش مییابد. این پژوهش با استفاده از ابزار دینامیک سیالات محاسباتی به روش حجم محدود با رویکرد جریان چند فازی اویلرین به بررسی فرآیند اختلاط سه فازی پوسته برنج (زیستتوده)، شن (ماده بستر) و هوا در بستر سیال حبابی میپردازد. تاثیر ضریب برخورد بین ذرات و شرایط مرزی دیوار برای فاز جامد در فرآیند اختلاط زیستتوده و ماده بستر مطالعه شده است. در این پژوهش، تاثیر لغزش آزاد، لغزش جزئی و بدون لغزش برای ذرات در برخورد با دیوار بررسی شده است. در شرایط لغزش جزیی، سرعت ذرات پوسته برنج و شن در مقایسه با دو حالت دیگر بیشتر میباشد، لذا هر چه سرعت ذرات در بستر افزایش یابد، اختلاط و توزیع یکنواخت ذرات در بستر افزایش مییابد. بررسی افت فشار در بستر سیال نشان میدهد، در شرایط لغزش آزاد، افت فشار به ترتیب 09/8 درصد و 2/14درصد نسبت به دو حالت لغزش جزیی و لغزش کلی کمتر میباشد. همچنین سه نوع پوسته برنج با ضرایب برخورد متفاوت مطالعه شده است. در نتیجه این مطالعه، با کاهش ضریب برخورد بین ذرات، سرعت ذرات پوسته برنج و شن حدود 9 درصد افزایش یافته و افت فشار حدود 22 درصد کاهش مییابد.https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_42630_fb8795ec9f7fabe7e487e6eb824a0d81.pdfدانشگاه فردوسی مشهدعلوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک2008-918X34220220723Identification of electromagnetic linear motor parameters in order to generate inertial force using ARM microcontrollerشناسایی پارامترهای موتور خطی الکترومغناطیسی به منظور تولید نیروی اینرسی با استفاده از میکروکنترلر ARM87984263410.22067/jacsm.2022.74559.1084FAمهران مظفری جوینگروه مکانیک،دانشکده مهندسی،دانشگاه فردوسی مشهد،مشهد، ایران.0000-0001-6548-4489سید علیرضا داودی ناوخگروه مکانیک،دانشکده مهندسی،دانشگاه فردوسی مشهد،مشهد،ایران.0000-0002-4251-1859بهنام معتکف ایمانیگروه مکانیک،دانشکده مهندسی،دانشگاه فردوسی مشهد،مشهد،ایران.Journal Article20220105Currently, real-time force control of actuators is one of the most important issues found in different branches of industry. In order to achieve the best performance of a given electromagnetic actuator, first of all, the parameters of the dynamic model of the actuator should be identified. In this research, an experimental platform is designed and manufactured to conduct experiments and identify the parameters of the electromagnetic actuator. The process of generating a reference signal for identification is performed in a real-time manner by the STM32F746ZG board. The ARM-Cortex M7 microcontroller on the board has provided us with the ability to produce any type of signal with the desired frequency, amplitude and bias. In this research, a harmonic chirp signal is generated to study the behavior of the actuator at different frequency intervals. The amplitude of inertial force generated by the actuator is measured by a Kistler Type 9255B dynamometer. Finally, by analyzing the system response, the accurate dynamic model for the system is successfully estimated.<em>یکی از زمینههای پژوهشی مهمی که امروزه ضرورت آن بیش از پیش در صنایع مختلف حس میشود، فرایند کنترل نیروی عملگرها</em><em> </em><em>بهصورت بلادرنگ</em><em> است که برای تحقق بخشیدن به این مهم و دستیابی به بهترین عملکرد عملگر نیاز است ابتدا پارامترهای مدل دینامیکی آن شناسایی شو</em><em>ن</em><em>د. در این پژوهش بهمنظور شناسایی پارامترهای عملگر الکترومغناطیسی، بستر آزمایشی طراحی و ساخته شدهاست که در این سیستم، فرایند تولید سیگنال مرجع برای شناسایی بهصورت بلادرنگ توسط کارت </em><em>STM32F746ZG</em><em> انجام میپذیرد. میکروکنترلر </em><em>ARM-Cortex M7</em><em> </em><em>کارت مذکور امکان تولید هر نوع سیگنال با فرکانس، دامنه و میانگین مورد نظر را فراهم کردهاست. در این بستر آزمایشگاهی برای شناسایی سیستم یک سیگنال هارمونیک فرکانس متغیر چیرپ تولید شدهاست تا رفتار عملگر را در بازههای فرکانسی مختلف بررسی نماید. مقدار نیروی اینرسی خروجی از عملگر توسط دینامومتر </em><em>Kistler</em><em> مدل </em><em>9255B</em><em> </em><em>اندازهگیری میگردد. در نهایت با تحلیل پاسخ سیستم، مدل دینامیکی مناسب برای بستر آزمایشی با موفقیت تخمین زده میشود.</em>https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_42634_5ddf748978973bec8906e4d8c94ef500.pdf