روش های عددی در مهندسی (استقلال)
سال:1397 | دوره:37 | شماره:1 |تعداد مقالات:9

در این مقاله، روش بدون شبکه توابع پایه نمایی برای شبیه سازی امواج هارمونیک تولید شده توسط موج ساز پیستونی در سیال دارای سطح آزاد ارائه شده است. فرمول بندی روش ارائه شده بر اساس رویکرد اویلری-لاگرانژی مخلوط و مبتنی بر پتانسیل سرعت است. در روش بدون شبکه توابع پایه نمایی برای گسسته سازی دامنه حل فقط از تعدادی نقطه روی مرزهای سیال استفاده می شود. با توجه به استفاده از الگوریتم اویلری-لاگرانژی مخلوط، به منظور به هنگام سازی هندسه حل در طی زمان، نقاط سطح آزاد فقط در راستای قائم جابه جا می شود. برای جلوگیری از برگشت امواج به داخل دامنه، در انتهای کانال موج از میرایی مصنوعی استفاده شده است. با استفاده از روش بدون شبکه ارائه شده، امواج غیرخطی با دامنه بزرگ شبیه سازی و نتایج با دیگر روش ها مقایسه شده است. روش حاضر با وجود هزینه اندک محاسباتی از دقت مطلوبی برخوردار است.

مسائل تحلیل شده عبارتند از باریک شدگی در آزمون کشش ساده با نمونه های شیاردار و بدون شیار و فشارگذاری صفحه سوراخ دار. این تحلیل ها نشان می دهند که روش های اجزای محدود مرتبه بالا با فرمول بندی مبتنی بر جابه جایی توانایی فائق آمدن بر قفل شدگی حجمی را دارند. این روش ها همچنین واجد خصوصیت هایی نظیر نرخ همگرایی بالا و عدم حساسیت زیاد به تغییر شکل های بسیار زیاد المانی نیز هستند. تحلیل های معیار با روش سلول محدود همچنین نشان می دهند که این روش علاوه بر مزایای روش های مرتبه بالا، قابلیت تحلیل آسان هندسه های بسیار پیچیده را نیز فراهم می آورد. نتایج تحلیل های ارائه شده نیز با استفاده از نتایج یک روش اجزای محدود مرتبه پایین با نام F-bar به تایید رسیده اند. مطالعات عددی انجام شده نشان می دهد که هر دو روش مورد بررسی را می توان برای تحلیل پلاستیک مواد و سازه های مهندسی ساخته شده از فلزات نرم، به ویژه مواردی که دارای هندسه پیچیده هستند، با اطمینان به کار برد.

آزمایش های بسیاری نشان داده اند جدایش فازی در الکترودها می تواند منجر به بروز خرابی های مکانیکی و درنتیجه کاهش عمر عملکردی باتری های لیتیومی شود. در این تحقیق، به کمک یک مدل میدان فازی، به مطالعه اثر پدیده جدایش فازی بر فرایندهای نفوذ یونی، شامل شارژ و دشارژ در ذرات کروی و استوانه ای شکل الکترودها پرداخته می شود. به این منظور، ابتدا معادلات حاکم بر مسئله استخراج، و پس از گسسته سازی به کمک روش تفاضل محدود مرکزی، میدان غلظت و سپس میدان تنش از حل عددی معادلات جبری حاصل به روش نیوتن-رفسون تعیین می شوند. نتایج به دست آمده با نتایج تحلیلی حاصل از مدل هسته-پوسته نیز مقایسه و صحت سنجی می شود. نتایج نشان می دهد در محدوده پارامترهای مورد مطالعه، جدایش فازی می تواند منجر به افزایش بیش از پنج برابری تنش های کششی در سطح ذرات الکترود شود.

در این نوشتار روش مودال طیفی به منظور مطالعه انتشار امواج عرضی در ورق های نازک مستطیلی با ضخامت ثابت و متغیر در راستای عرضی و با شرایط مرزی مختلف که تحت بارهای ضربه ای قرار می گیرند، توسعه داده می شود. روش مودال طیفی که ترکیبی از روش های سختی دینامیکی (DSM)، آنالیز طیفی و یا آنالیز فوریه (SAM) و روش نوار محدود کلاسیک (FSM) است، با مدل سازی دقیق توزیع جرم و سختی در حوزه فرکانسی منجر به پاسخ هایی با دقت کافی می شود. این روش برخلاف سایر روش های عددی از تعداد محدودی از اجزا برای نیل به پاسخ در حوزه زمانی بهره می گیرد که موجب کاهش زمان و هزینه لازم برای انجام محاسبات می شود. در ادامه پارامترهای حائز اهمیت در این روش معرفی و ضمن حل مثال هایی تاثیر هر یک از این پارامترها در دستیابی به پاسخ با دقت کافی مورد بررسی قرار می گیرد.

این پژوهش به بررسی مسئله زمان بندی جریان کارگاهی مونتاژ دومرحله ای می پردازد. در این مسئله تعدادی محصول مشابه، هر یک متشکل از چندین قطعه مختلف سفارش داده شده است. ساخت هر قطعه شامل m عملیات است که در ایستگاه اول به وسیله m ماشین مختلف انجام می شوند. قطعات پس از تکمیل فرایند ساخت، در ایستگاه دوم به وسیله چندین ماشین ناهمسان به محصول نهایی مونتاژ می شوند. هدف مسئله، یافتن توالی بهینه قطعات در ایستگاه ساخت، تخصیص و توالی بهینه محصولات در ایستگاه مونتاژ است. یک مدل برنامه ریزی خطی عدد صحیح مختلط و دو الگوریتم فرا ابتکاری ازدحام ذرات با جستجوی محلی (MPSO) و شبیه سازی تبرید (SA) برای حل مسئله پیشنهاد شده است. برای ارزیابی عملکرد مدل و الگوریتم های پیشنهادی آزمایشات محاسباتی مطرح شده که نتایج نشان دهنده برتری الگوریتمMPSO نسبت به SA است.

در این مقاله به بررسی چگونگی استفاده از روش نوار محدود در تحلیل ورق های کامپوزیت لایه ای ضخیم پرداخته می شود. در این روش، از توابع مثلثاتی در جهت طولی نوارها برای شرایط مرزی مفصلی و از توابع هرمیتی و لاگرانژی در جهت عرضی استفاده شده است. تحلیل حاضر بر اساس تئوری تغییر شکل برشی مرتبه سوم ردی و تئوری زیگزاگ مرتبه بالای چو انجام شده است. از مفهوم کار مجازی برای استخراج ماتریس های سختی و هندسی استفاده و به کمک روش نوار محدود این ماتریس ها گسسته سازی شده اند. در ادامه به بررسی نتایج حاصل از کمانش ورق های تک لایه و چندلایه برای انواع شرایط مرزی، نسبت ابعاد به ضخامت، نسبت مدول الاستیسیته و زاویه الیاف مختلف پرداخته می شود.

در این مقاله، طراحی بهینه ورق همسانگرد محدود حاوی گشودگی شش ضلعی تحت بارگذاری درون صفحه ای با استفاده از الگوریتم های فرا ابتکاری مورد بررسی قرار گرفته است. الگوریتم تکامل تفاضلی و الگوریتم جستجوی هارمونی از دسته الگوریتم های تکاملی، الگوریتم بیگ بنگ-بیگ کرانچ از دسته الگوریتم های مبتنی بر فیزیک و الگوریتم گرگ خاکستری و الگوریتم اجتماع ذرات از دسته الگوریتم های هوش ازدحامی، پنج الگوریتم بهینه سازی مورد استفاده در این مقاله هستند. نتایج به دست آمده از مقایسه این الگوریتم ها، دلالت بر عملکرد بالا در فضای جستجو، سرعت مناسب در همگرایی و رقابتی بودن الگوریتم گرگ خاکستری جهت اجنتاب از نقطه بهینه محلی نسبت به چهار الگوریتم دیگر دارد. در تحلیل ورق همسانگرد محدود حاوی گشودگی شش ضلعی پارامترهایی از جمله انحنای گوشه های گشودگی، زاویه چرخش گشودگی، نسبت اضلاع ورق، نسبت اندازه گشودگی به طول مشخصه ورق و نوع بارگذاری به عنوان پارامترهای موثر بر توزیع تنش محسوب می شود. در مطالعه حاضر، روش به کار گرفته شده برپایه حل تحلیلی متغیر مختلط موشخیلشویلی است و از نگاشت همنوا برای ساده سازی روند حل معادلات استفاده شده است. ورق محدود (نسبت قطر دایره محیط به بزرگ ترین ضلع ورق، بزرگ تر از 2/0)، همسانگرد و الاستیک خطی درنظر گرفته شده است. از روش اجزای محدود، برای بررسی درستی جواب ها استفاده شد. نتایج عددی، تطابق خوبی با نتایج حاصل از حل تحلیلی حاضر دارد. نتایج نشان می دهند با انتخاب مناسب پارامترهای بهینه می توان مقدار تنش اطراف گشودگی شش ضلعی را به میزان قابل توجهی کاهش داد.

در این مقاله یک روش کارا و توانمند به منظور ارزیابی قابلیت اعتماد فازی سازه ها تحت عدم قطعیت های آماری متغیرهای تصادفی ارائه شده است. این روش، تحت عنوان روش فازی-دینامیکی انتقال پایدار امتدادی نامگذاری شده که متشکل از دو حلقه داخلی و خارجی است. در حلقه داخلی روش تحلیل قابلیت اعتماد مرتبه اول به صورت دینامیکی بر اساس روش انتقال پایدار، بهبودیافته است. تحلیل فازی در حلقه خارجی با استفاده از رویکرد بهینه سازی مجموعه های آلفا برش بر پایه الگوریتم ژنتیک پایه گذاری شده است. عملکرد الگوریتم ارائه شده برای سه مثال غیرخطی ارزیابی شده که نتایج بیانگر بهبود کارایی و توانمندی روش دینامیکی انتقال پایدار در در مقایسه با روش معمول تحلیل قابلیت اعتماد مرتبه اول است.