مدل سازی در مهندسی
سال:1394 | دوره:13 | شماره:41 |تعداد مقالات:13

در این تحقیق، تورق موجود در نمونه تیر یکسرگیردار دو لبه نامتقارن (ADCB) مطالعه شده است. یک رابطه نیمه تجربی برای محاسبه مقدار کلی نرخ رهایی انرژی کرنشی و مقادیر مودهای اول و دوم این پارامتر توسعه داده شده است. لازم بذکر است که از روش بسته شدن مجازی ترک (VCCT) برای محاسبه نرخ رهایی انرژی کرنشی کامپوزیت های لایه ای استفاده شده است. با استفاده از این روش می توان نرخ رهایی انرژی کرنشی نمونه ADCB و مودهای آن را بدون استفاده از آزمایش تجربی نمونه ADCB و فقط با استفاده از یک آزمایش نمونه تک جهته تیر یکسر گیردار دولبه متقارن(DCB)  محاسبه نمود. همچنین برای اعتبارسنجی مقدار کلی نرخ رهایی انرژی کرنشی بدست آمده بر اساس رابطه نیمه تجربی از سه روش تجربی، مدل سازی و تحلیلی استفاده شده است. با استفاده از مدل سازی نمونه مذکور در نرم افزار ABAQUS می توان مقادیر مودهای اول و دوم نرخ رهایی انرژی کرنشی را محاسبه و نتایج بدست آمده از این روش را با نتایج حاصل شده از رابطه نیمه تجربی مقایسه نمود. در پایان مشاهده شد که نتایج بدست آمده با استفاده از رابطه نیمه تجربی مطابقت خوبی با نتایج تجربی، تحلیلی و مدل سازی عددی دارد. روش ارایه شده در تحقیق حاضر، حجم محاسبات عددی و نیز هزینه مطالعات آزمایشگاهی را به مقدار چشم گیری کاهش می دهد.

روش زمان پرواز پراش (ToFD) یک از روش های بازرسی غیرمخرب فراصوتی است که به منظور تشخیص، اندازه گیری و تعیین موقعیت عیوب در قطعات صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. این روش معمولا مقاطع ضخیم (>15 mm) به کار می رود، برای استفاده از آن در مقاطع نازکی هم چون مخازن تحت فشار و لوله ها نیازمند به شبیه سازی این روش خواهیم بود. در این مقاله، روش زمان پرواز پراش با استفاده از تکنیک اجزاء محدود شبیه سازی شده است. برای مدل سازی از نرم افزار ABAQUS برای حل مساله انتشار امواج فراصوتی از روش صریح استفاده شده است. برای بررسی صحت مدل سازی صورت گرفته آزمایش های تجربی بر روی بلوک های فولادی انجام شده و نتایج خاصله از آن ها با نتایج حاصل از مدل سازی مقایسه شده اند. با توجه به نتایج به دست آمده ملاحظه می شود که مدل سازی اجزاء محدود تکنیک ToFD، درک بهتری از نحوه انتشار امواج فراصوتی و تعامل امواج با ناپیوستگی های نختلف بدست می دهد. به همین دلیل، برای بررسی پارامترهای مختلف آزمون ToFD، شبیه سازی اجزاء محدود بسیار مناسب و در مقایسه با آزمایش های عملی بسیار کم هزینه خواهد بود.

شبکه خطوط لوله مدفون انتقال سوخت یکی از مهمترین شریان ها در زندگی شهری محسوب می شوند و نقش کلیدی در افزایش و کاهش خسارت های ناشی از زلزله دارند. به منظور انجام برآورد خسارت لرزه ای خطوط لوله مدفون سوخت، از طریق مشخصات و اطلاعات اجزای مختلف شبکه، ابتدا از طریق روابط کاهندگی مربوط به این منطقه، پارامترهای لرزه خیزی منطقه PGA) و (PGV، بر اساس دو سناریوی زلزله محتمل تعیین می شود. سپس با استفاده از روابط نرخ تعمیر (Repair Rate)، به تخمین خسارت خطوط لوله پرداخته می شود. پس از آن به آنالیز پیامد رهایش مواد نفتی موجود در خطوط لوله پرداخته می شود. در این تحقیق توزیع احتمال برای مساحت منطقه تحت تاثیر آتش و انفجار، تعداد جمعیت در معرض آتش و انفجار و تعداد واحدهای در معرض آتش و انفجار پس از زلزله از طریق روش شبیه سازی مونته کارلو مشخص شده است. تمام مراحل تحلیل خسارت خطوط لوله مدفون شهر، در زبان برنامه نویسی محیط GIS نوشته شده است. برای توصیف بهتر نتایج خروجی به ترسیم نمودارهای فراوانی تجمعی و توابع توزیع احتمال هر یک از خروجی ها پرداخته شده است. هدف از این مقاله ارائه الگوریتم کارا برای تحلیل خسارت لرزه ای خطوط لوله مدفون و شروع آتش سوزی در اثر خسارت وارده به این زیرساخت می باشد. الگوریتم پیشنهادی برای شهر کرمانشاه به عنوان مطالعه موردی به کار گرفته شده است.

در این مقاله با استفاده از حل عددی معادلات حاکم بر جریان سیال و انتقال حرارت آن، تاثیر افزودن کسر حجمی نانوذرات بر عملکرد یک مبدل حرارتی جریان مخالف از دیدگاه قانون دوم ترمودینامیک بررسی شده است. از مدل تکفاز برای مخلوط سیال پایه و نانوذرات استفاده شده است. برای محاسبه چگالی، ظرفیت گرمایی ویژهی نانوسیال، لزجت و ضریب رسانش از فرمول های تحلیلی و تجربی موجود استفاده شده است. برای حل عددی معادلات حاکم از روش حجم محدود (FVM) استفاده شده است. برای ارتباط بین میدان سرعت و فشار از الگوریتم سیمپل (SIMPLE) استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که با اضافه کردن نانوذرات در قسمت حلقوی مبدل، آنتروپی تولید شده کل به میزان بسیار اندکی افزایش می یابد که قابل چشم پوشی است. با افزایش کسر حجمی نانوذرات ضریب انتقال حرارت (U) و انتقال حرارت کل(Q)  میزان قابل توجهی افزایش می یابد و همچنین نسبت بازگشت ناپذیری به گرمای مبادله شده (عدد آنتروپی ((Ns) کاهش خواهد یافت.

رقابت بین مدیران سازمان های صنعتی و خدماتی برای تامین نیازهای مالی و اعتباری خود از طریق دریافت تسهیلات بانکی به صورت روزانه در حال افزایش است. از طرف دیگر منابع مالی و اعتباری بانک ها و موسسات مالی برای ارائه تسهیلات به متقاضیان محدود می باشد. بر این اساس تخصیص بهینه منابع محدود مالی با هدف حداکثر نمودن ارزش سرمایه گذاری برای آنها یک ضرورت می باشد. در این تحقیق پس از شناسایی معیارهای اعتباردهی به متقاضیان حقوقی دریافت تسهیلات بانکی، با استفاده از تکنیک بهبود یافته تحلیل پوششی داده ها (Data Envelopment Analysis)، یک روش کارآمد برای دسته بندی مشتریان حقوقی ارائه شده است. تکنیک توسعه داده شده پیشنهادی با تعریف یک سازمان ایده آل در هر بار اجرا، ضمن کاهش محاسبات و افزایش سرعت عملیات تصمیم گیری باعث توسعه روش موجود می گردد. همچنین مدل DEA توسعه یافته یک مسیر حرکت مستقیم، کوتاه و پویا برای دستیابی به کارایی بیشتر در هر یک از شرکت ها، ارائه می دهد. اولویت بندی ارائه شده توسط روش DEA توسعه یافته پیشنهادی در تمام موارد مطالعه شده، با اولویت بندی به روش DEA موجود منطبق بوده است.

در این تحقیق، رفتار هیدرواستاتیکی و هیدرودینامیکی شیر پروانه ای قطر بزرگ و توزیع تنش و تغییر مکان در حالت کاملا بسته آن و همچنین گشتاور هیدرودینامیکی وارد بر دیسک تحت شرایط و در زاویه های بررسی شده است. به این منظور از روش کوپلینگ حل سیالاتی (CFD) و حل جامداتی(FEM)  استفاده شده است. به منظور صحه گذاری حل عددی، تغییر مکان نقاط بحرانی دیسک شیر اندازه گیری شده و با نتایج عددی مقایسه شده است. همچنین، گشتاور هیدرودینامیکی مدل کوچکتر شیر به صورت تجربی تعیین و با نتایج عددی مقایسه شده که تطبیق خوبی را نشان می دهد. نتایج نشان می دهد که بیشترین تنش به محور شیر در حالت کاملا بسته شیر وارد می شود و گشتاور هیدرودینامیکی وارد بر دیسک شیر در زاویه های نزدیک به حالت کاملا باز به مقدار بیشینه خود می رسد. علاوه بر این، تاثیر عوامل مختلف از جمله خروج از مرکز دیسک، جهت جریان و شکل دیسک شیر بر مقدار گشتاور هیدرودینامیکی شیر بررسی شده است. به این ترتیب الگوی مناسبی برای تحلیل عددی شیرهای پروانه ای قطر بزرگ تدوین شده که در طراحی تمامی شیرهای مشابه، می تواند مورد استفاده سازندگان قرار گیرد.

استفاده از مواد ویسکوالاستیک در تکیه گاه به منظور میرایی نیروهای دینامیکی و استهلاک انرژی سازه در این مقاله بررسی شده است. مشخصات مصالح ویسکوالاستیک به کار رفته، در کیفیت و کمیت میرایی تاثیرگذار می باشد. در این مطالعه مواد ویسکوالاستیک توسط مدل مکانیکی جامع کلوین- ویت توصیف و معادلات حاکم به روش اجزای محدود و در حوزه زمان حل شدند. جهت بررسی تاثیر مشخصات مواد ویسکوالاستیک تکیه گاه بر ارتعاش محوری، تحلیل دینامیکی و شبه پایدار میله ای تحت نیروی ثابت پله ای صورت گرفت. در نهایت معیارهایی جهت شناخت و انتخاب مناسب این مواد و بهبود عملکرد آنها در میرایی و استهلاک انرژی ارائه گردید. سپس ارتعاش محوری میله ای با مصالح الاستیک و همچنین ویسکوالاستیک، با وجود تکیه گاه مرزی و میانی ساخته شده از مواد ویسکوالاستیک تحت بار محرک هارمونیک در فرکانس های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصله حاکی از آن است که استفاده از تکیه گاه ویسکوالاستیک در کاهش و میرایی ارتعاشات میله به ویژه در فرکانس های کم بسیار موثر است. در فرکانس های بالا عملکرد این مواد در استهلاک انرژی بسیار وابسته به زمان تاخیر المانهای کلوین- ویت می باشد.

در این مقاله از فرمول های تحلیلی جهت تخمین پاسخ فرکانسی برای آرایه متناوب، با سلول پچ و استریپ فلزی مربعی استفاده شده است. روابط تحلیلی برای پاسخ فرکانسی بوسیله شبیه سازی تمام موج تایید شده اند. سپس از این فرمول ها برای طراحی FSS میان گذر مرتبه 1 بر پایه مدل مداری استفاده شده است. اینFSS  میان گذر از یک آرایه پچ مربعی به همراه گپ هوایی بین آن ها و یک آرایه استریپی مربعی تشکیل شده است. پاسخ های فرکانسی برای ضخامت ها و ثابت های دی الکتریک مختلف زیرلایه بدست آمده است. شبیه سازی ها با استفاده از دو روش تمام موج و تحلیلی انجام و نتایج جهت درک محدودیت های روش طراحی پیشنهادی مقایسه شده است. در این مقاله بر روی اساس عملکرد ساختار، دستورالعمل سنتز آن و راهنمای مراحل طراحی برای این نوع FSS بحث شده است.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

امروزه استفاده روز افزون از تجهیزات الکترونیکی و بارهای غیر خطی در سیستم قدرت، مساله کیفیت توان را به یک موضوع مهم تبدیل کرده است. در این مقاله برای شبیه سازی وقایع کیفیت توان به طور همزمان از دو روش مدل سازی ریاضی و داده های حاصل از شبیه سازی با نرم افزار Pscad استفاده شده است. با توجه به عملکرد بسیار خوب شبکه های عصبی در کارهای تشخیص الگو و طبقه بندی، شبکه عصبی چند لایه برای طبقه بندی وقایع مورد استفاده قرار گرفته است. در مرحله استخراج ویژگی ها از دو تبدیل STFT و تبدیل موجک گسسته استفاده شده است. پس از طبقه بندی وقایع با استفاده از شبکه عصبی، مقاومت شبکه عصبی در برابر نویز در سطوح مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. در شرایطی که نویز وجود ندارد شبکه عصبی وقایع را با دقت 98.22 درصد طبقه بندی می کند. در پایان نتایج به دست آمده در این مقاله با نتایج تحقیقات دیگر مورد مقایسه قرار گرفته است.

تشخیص زود هنگام محل و شدت آسیب های رخداده در سازه ها با کمک روش های غیر مخرب از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این مقاله به تشخیص آسیب در سازه ها با استفاده از اطلاعات استاتیکی پرداخته شده است. مدل سازی آسیب، به صورت کاهش در پارامترهای سازه ای انجام شده است. ابتدا نیروهای استاتیکی به برخی درجات آزادی سازه اعمال شده و پاسخ استاتیکی همان درجات ثبت گردیده است. نهایتا، تابع هدفی بر اساس اختلاف بین بردارهای جابجایی در حالت سازه سالم و آسیب دیده تعریف شده است، بطوریکه جواب بهینه این تابع، مبین آسیب های بوجود آمده در سازه می باشد. برای حل مساله بهینه یابی، از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. به منظور بررسی کارآیی روش ارائه شده، مدلی از پل قوسی فلزی و همچنین پل خرپایی در نظر گرفته شده و سناریوهای آسیب مختلفی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که الگوریتم ژنیتک با تابع هدف ارائه شده، قادر است تا با دقت قابل قبولی، حتی در حضور نوفه های تصادفی، مکان و مقدار آسیب های احتمالی را شناسایی کند.

امروزه استفاده از سامانه های ژل های پلیمری برای جلوگیری از تولید آب اضافی از چاه های تولیدی نفت، به طور گسترده ای در جهان به کار گرفته می شود. کارآمدی این مواد در محیط متخلخل در گرو پارامترهای متعددی از جمله ترکیب مواد سازنده و شرایط محیطی ژل پلیمر است. از این رو بررسی جامع پارامترهای تاثیرگذار و شناسایی اثر متقابل آنها به منظور افزایش بهره وری سامانه ژل پلیمر، امری لازم الاجراست. لذا در این تحقیق از روش آماری و جامع فاکتوریل جزئی در دو سطح، به منظور بررسی پارامترهای موثر بر زمان بندش ژل پلیمری متشکل از پلی اکریل آمید سولفونه و عامل شبکه کننده استات کروم III استفاده شد تا علاوه بر انجام تعداد آزمایش های بهینه با کمترین هزینه و در کوتاهترین زمان، موثرترین عوامل از میان هشت پارامتر pH، غلظت کلرید کلسیم، نسبت عامل شبکه کننده به کوپلیمر، غلظت کلرید سدیم، غلظت کوپلیمر، سدیم لاکتیت، نانو رس و تیوریا، در کنترل زمان بندش ژل های پلیمری با انجام 32 آزمایش بطری، شناسایی شده و با مدلسازی فرآیند، شرایط بهینه در جهت بهبود فرآیند ایجاد گردد. مدل ارائه شده در این تحقیق با قابلیت پیش بینی زمان بندش ژل بر اساس پارامترهای مورد بررسی، دارای درجه اطمینان 99% است. نتایج نشان داد سدیم لاکتیت، غلظت کوپلیمر، نانو رس، تیوریا و نسبت غلظت عامل شبکه کننده به کوپلیمر به ترتیب پارامترهای اصلی تاثیرگذار بر زمان بندش ژل بوده و همچنین در میان تمامی اثرات متقابل بین پارامترها، اثر متقابل سدیم لاکتیت و نسبت غلظت عامل شبکه کننده به کوپلیمر بیشترین سهم را در کنترل زمان بندش ژل دارد.