۴۴ نتیجه برای روش المان محدود
رامین طباطبایی میرحسینی، عطا فلاحت نژاد،
دوره ۰، شماره ۰ - ( ۶-۱۴۰۳ )
چکیده
طراحی مؤثر سازه‌های مقاوم در مقابل ارتعاشات لرزه‌ای یکی از دغدغه‌های اصلی مهندسان سازه برای مقابله با خسارات ناشی از زلزله است که با روش‌های مانند استهلاک انرژی قابلیت تحمل بیشتر نیروهای زلزله فراهم میشود. در این مقاله ابتدا به ارزیابی لرزه‌ای سه سازه ۴ و ۸ و ۱۲ طبقه فولادی موجود با سیستم باربر جانبی قاب خمشی پرداخته و سپس اقدام به مقاوم‌سازی سازه موردنظر با استفاده از میراگر اصطکاکی کرده و در انتها شتاب‌نگاشت‌ها در دو نمونه موردمطالعه در حوزه نزدیک و دور از گسل زلزله به سازه اعمال‌شده و تقاضای لرزه‌ای سازه مقاوم‌سازی شده در نرمافزار المان محدود انسیس ورکبنچ موردبررسی قرار گرفت که به‌صورت تحلیل مودال، جابجایی نسبی طبقات، پاسخ شتاب سازه و تنش فون میزز انجام شد. نتایج بیشینه شتاب در بالاترین نقطه ساختمان نشان داد در زلزله دور از گسل، بهترین تأثیر میراگرها روی ساختمان‌های ۸ طبقه با ۷۷% کاهش، بوده است و در زلزله نزدیک به گسل، مربوط به ساختمان ۴ طبقه با ۴/۶۶% کاهش شتاب است. نتایج تنش در زلزله نزدیک و دور از گسل نشان داد بهترین تأثیر میراگرها روی ساختمان‌های ۴ طبقه با ۸۳% و ۸۴% کاهش، بوده است. بیشینه جابجایی نشان داد در زلزله دور از گسل، بهترین تأثیر میراگرها روی ساختمان‌های ۸ طبقه با ۴۴% کاهش و در زلزله نزدیک به گسل مربوط به ساختمان ۴ طبقه با ۶۱% کاهش شتاب است.
مهران جوهر زاده، ناصر خاجی، اردشیر بحرینی نژاد،
دوره ۱۰، شماره ۳ - ( ۹-۱۳۸۹ )
چکیده
چکیده - در این تحقیق، با بهره گیری از شبکه های عصبی مصنوعی و ر وش المان محدود، تیرهای
طرهایشکل آسیب دیده که دارای ترک های طولی هستند، مورد بررسی و سلامت سنجی قرار گرفته اند .
رفتار غیرخط ی ترک ها (بازوبستهشدن آنها ) در این تحقیق مورد توجه قرار گرفته است که بر اساس
بررسیهای انجام شده توسط نویسندگان، در ردیا بی ترک در سازه ها به کمک شبکه های عصبی
مصنوعی، رفتار مزبور تاکنون مورد توجه محققان دیگر قرار نگرفته است . بر ای منظورنمودن اثرات
غیرخطی ترک، از روش المان محدود استفاده شده است . تغییرات ایجاد شده در فرکانس های طبیعی
مودهای مختلف ارتعاشی در اثر وجود ترک، به عنو ان داده های لازم در آموزش و آزمایش شبکه های
عصبی مورد استفاده قرار گرفته اند. با ایجاد سناریوهای مختلف برای حالات تیرهای سالم و آسیب دیده
(با موقعیت ها و شدت های ترک خوردگی مختلف ) دو کلاس مشخص از شبکه های عصبی برای تعیین
موقعیت و طول (شدت) ترکهای طولی در تیرها آموزش داده شده اند . نتایج حاصل از دو کلاس
مزبور نشان می دهند که شبکههای آموزش دیده به صورت مطلوبی طول ترک را پیش بینی می کنند .
همچنین ملاحظه می شود که پیشبینی شبکههای آموزش دیده برای تعیین محل ترک در حد قابل قبول
بوده، که علل تقریبات وارده در این پیشبینی مورد بحث قرار گرفته است.
دوره ۱۱، شماره ۲ - ( ۴- )
چکیده
در این مقاله، ریپل گشتاور در موتورهای سوییچ رلوکتانس، بررسی شده است. روش ارائهشده در این مقاله برای کاهش ریپل گشتاور، مبتنی بر انتخاب بهترین ساختار ماشیناز طریق الگوریتم ژنتیک و طراحی درایو مناسب است. در این مطالعه برای کاهش ریپل گشتاور بر اساس طراحی ساختار مناسب، ابتدا یک ماشین مرجع و سپس تعدادی از پارامترهای ماشین انتخاب شد که تغییر آنها تأثیری در مشخصات مکانیکی، توان نامی ماشین و حجم ماشین نداشته باشد. ماشین مورد نظر با نرمافزار المان محدود، شبیهسازی شد و بهترین مشخصه گشتاور ماشین برای ساختارهای مختلف ماشین، که کمترین ریپل گشتاور را داشته باشد، بر اساس الگوریتم ژنتیک استخراج شد. درواقع برای اولینبار از یک الگوریتم بسیار دقیق در پروسه طراحی مدار مغناطیسی ماشین به جای مدار معادل مغناطیسی در الگوریتم ژنتیک استفاده شده است و روش المان محدود، که قبلاً برای درستی طراحی انتخاب می شد، در این مقاله در یک پروسه طراحی تکرارپذیر مورد بهرهبرداری قرار گرفت. ساختار انتخابشده از طریق الگوریتم ژنتیک برای تحریک یکی از فازها از هممحوری کامل تا غیرهممحوری کامل انجام شده است. با انتخاب بهترین ساختار برای ماشین، طراحی درایو موتور بهگونه ای پیشنهاد شد تا مشخصه گشتاور حاصل از آن کمترین اختلاف را با ساختار انتخابشده داشته باشد تا موتور، فاقد ریپل گشتاور شود.
دوره ۱۲، شماره ۳ - ( ۶-۱۳۹۱ )
چکیده
- در این مقاله به مدلسازی رشد ترک در یک استوانه جدار نازک تحت بارگذاری دتونیشن گازی پرداخته شده است. با توجه به مشکلات ناشی از بار متحرک و غیر خطی بودن مسئله، از روش المان محدود در این تحقیق استفاده شده است. ارتعاشات ناشی از اعمال بار متحرک با حل تحلیلی و نتایج آزمایشگاهی مقایسه و ارزیابی شده و از المان چسبنده با معیار خرابی کشش-جدایش جهت مدلسازی رشد ترک استفاده شده است. نتایج بدست آمده با نتایج قبلی که بر پایه معیار رشد زاویه بحرانی نوک ترک (CTOA) انجام گرفته مقایسه شده و مورد تحلیل قرار گرفته است.
دوره ۱۳، شماره ۵ - ( ۵-۱۳۹۲ )
چکیده
ساخت و آزمایش نانوکامپوزیت های اپوکسی/نانولوله های کربنی با توجه به چالش های پخش نانولوله های کربنی در بستر رزین و هزینه های تولید، مقرون به صرفه نمی باشد. لذا پیش بینی خواص مکانیکی این نانوکامپوزیت ها به وسیله روش های شبیه سازی راهکار مناسبی است. اما ابعاد واقعی نانولوله های کربنی و نسبت طول به قطر آنها، مدل سازی المان محدود را در ابعاد نانو و میکرو با مشکل مواجه می کند. در این مقاله با استفاده از المان تیر به عنوان نانولوله های کربنی و ایجاد المان حجمی نمونه از نانوکامپوزیت در مقیاس میکرو، چیدمان های مختلفی از نانولوله های کربنی در بستر اپوکسی ارائه شده است. اثر پارامترهای درصد حجمی، نسبت منظری و اثرات موجی بودن نانولوله های کربنی بر مدول الاستیک موثر نانوکامپوزیت بررسی شده است. نتایج نشان داده با این روش، محدودیت مدل سازی ابعاد میکرو و نانو در کنار هم از بین رفته و شبیه سازی نانوکامپوزیت با شرایط واقعی ممکن می شود و می توان اثرات انواع پارامترهای هندسی را در مدول موثر بررسی کرد. از طرف دیگر نتایج شبیه سازی با نتایج تجربی نیز تطابق مناسبی دارند.
دوره ۱۳، شماره ۱۳ - ( ۱۲-۱۳۹۲ )
چکیده
در تحقیق حاضر تحلیل کمانش خزشی ورق ویسکوالاستیک خطی انجام شده است. روش شبه گذرا یا رهایی پویا با جداسازی المان محدود برای حل معادلات ورق مورد استفاده قرار گرفته است. میدان جابجایی ورق بر اساس تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول در نظر گرفته شده و کرنش¬های فون کارمن با اثر نقص اولیه در معادلات ورق اعمال می¬شود. نتایج مربوط به خیز وسط و کاهش طول ورق مربعی از جنس پلیمر PMMA در طول زمان بارگذاری با شرایط تکیه¬گاهی ساده و گیردار تعیین شده است. نتایج با پاسخ¬های کد تجاری ANSYS مقایسه شده و تطابق خوبی بدست آمده است.
دوره ۱۴، شماره ۱ - ( ۱-۱۳۹۳ )
چکیده
در تحقیق حاضر، یک حل تحلیلی برای محاسبه تنش های بین لایه ای در ورق های مرکب متعامد متقارن طویل، تحت کرنش محوری یکنواخت و بارگذاری حرارتی ارائه شد. ابتدا با انتگرال گیری متوالی از روابط الاستیک کرنش-جابجایی و اعمال قیود فیزیکی حاکم بر الگو های موجود در تغییر شکل این ورق ها، شکل عمومی میدان جابجایی بر مبنای نظریه لایه ای استخراج شد. سپس، با استفاده از اصل حداقل مجموع انرژی پتانسیل، معادلات تعادل استخراج شده و به منظور تعیین میدان تنش سه بعدی در این ورق ها بصورت تحلیلی حل شدند. سرانجام مثالهای عددی مختلفی به منظور تأیید کارایی و دقت نظریه لایه ای در پیش بینی توزیع تنش های بین لایه ای بررسی شد. برای ارزیابی دقت این روش، تنش های بین لایه ای در قالب یک آنالیز سه بعدی المان محدود و با استفاده از نرم افزار آباکوس محاسبه گردید. نتایج عددی مربوطه در توافق خوبی با نتایج نظیر حاصل از نظریه لایه ای می باشد. نتایج نشان می دهد که روش ارائه شده از قابلیت خوبی در پیش بینی تنش های بین لایه ای در مناطق داخلی و تمرکز تنش بالای آنها در نزدیکی لبه های آزاد که عامل تخریب جدایش است، برخورداراست.
دوره ۱۴، شماره ۹ - ( ۹-۱۳۹۳ )
چکیده
از جمله روش‌های پرکاربرد مطالعه رفتار مکانیکی پلیمرهای تقویت شده با نانولوله کربن، مدلسازی و شبیه سازی رفتار المان حجمی معرف می‌باشد. در مطالعه خواص مکانیکی با استفاده از المان حجمی معرف، مشخص میشود که این خواص، تابعی از خواص اجزاء سازنده و پارامترهای هندسی می‌باشند. در این تحقیق، یک المان حجمی معرف شامل ماتریس پلیمری پیرامون و یک نانولوله کربن در هسته، به صورت مکعب مستطیل با سطح مقطع مربعی در نظر گرفته شده است. طول و ضخامت المان حجمی معرف، طول نانولوله کربن و دو سر آن و همچنین درصد حجمی نانولوله کربن پارامترهای متغیر مورد نظر می‌باشند. بدینوسیله تأثیر تغییرات این پارامترها روی مدول الاستیسیته المان حجمی معرف و در نتیجه مدول الاستیسیته نانوکامپوزیت، مورد مطالعه قرار گرفته است. بنابراین روابط تحلیلی مربوط به مدول الاستیسیته المان حجمی معرف بدست آمده و به کمک روش اجزاء محدود نیز، مدلسازی و تحلیل شده است. نتایج نشان می‌دهند که در یک درصد حجمی ثابت با تغییر هر کدام از پارامترهای طول یا عرض المان حجمی معرف، به خصوص مدول الاستیسیته طولی آن به طور قابل ملاحظه ای تغییر می‌کند. بنابراین با استفاده از رابطه مایکرومکانیکی هالپین-تسای و روابط تحلیلی استخراج شده در این تحقیق، نسبت ابعادی مناسب المان حجمی معرف برحسب کسر حجمی، بدست آمده و پیشنهاد شده‌اند.
دوره ۱۴، شماره ۱۱ - ( ۱۱-۱۳۹۳ )
چکیده
در این مقاله به بررسی و تحلیل سه بعدی دینامیکی و انتشار موج تنش در صفحات ضخیم ساخته شده از مواد مدرج تابعی در برابر بار فشاری ناشی از ضربه پرداخته شده است. خواص مکانیکی ماده (مدول الاستیسیته و چگالی) در راستای ضخامت بطور پیوسته و بر اساس تابع توزیع توانی، متغیر و ضریب پواسون ثابت فرض شده است. معادلات حرکت بر اساس تئوری الاستیسیتۀ سه بعدی بدست آمده‌اند و برای حل آنها در دامنۀ فضا و زمان از روش المان محدود مدرج سه بعدی مبتنی بر فرمولاسیون انرژی رایلی-ریتز و روش نیومارک استفاده شده است. در بارگذاری دینامیکی فرض شده است که سطح فوقانی صفحه تحت بار فشاری است که با زمان بصورت خطی تغییر می‌کندکه سپس و بصورت ناگهانی در زمانی معین باربرداری میشود. بدیهی است که این باربرداری بصورت یک ضربۀ ناگهانی عمل می‌کند. در ادامه، پاسخ زمانی تغییر مکان در راستای ضخامت (خیز)، تنش‌ها در سه جهت و سرعت انتشار موج تنش به ازاء توان‌های مختلف مادۀ مدرج تابعی، شرایط مرزی گوناگون و نسبت‌های مختلف ضخامت به طول مورد مطالعه قرار گرفته است. روش ارائه شده توسط نتایج موجود در مقالات، اعتبارسنجی شده است و تطابق خوبی حاصل گشته است.
دوره ۱۴، شماره ۱۴ - ( ۱۲-۱۳۹۳ )
چکیده
این مقاله به مطالعه تأثیر اجزای ساختاری بال عقب ملخ صحرایی بر رفتار بیومکانیکی آن می‌پردازد. نخست، بال حشره تحت بررسی میکروسکوپی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی قرار میگیرد. نتایج به دست آمده از بررسیهای میکروسکوپی جهت ارائه مدلهای المان محدود از بال با در نظر گرفتن اجزای ساختاری متفاوت به کار گرفته میشود. مدلهای ارائه شده تحت اثر نیروهای اینرسی و آیرودینامیکی وارد بر بال در ضمن پرواز قرار گرفته و تنش‌ها و جابه‌جایی‌های ناشی از آنها ارزیابی می‌گردند. نتایج نشان داده است که حضور رگ‌های طولی، رگ‌های طولی و عرضی، چین‌و‌چروک‌ها، چین‌و‌چروک‌ها و رگ‌های طولی و در نهایت چین‌و‌چروک‌ها و رگ‌های طولی و عرضی به ترتیب باعث میانگین کاهش ۴ ، ۲۵,۷۵، ۴.۳۴، ۱۸۴.۵۴ و ۷۶۸.۵ برابری تنش اصلی پدید آمده نسبت به بال فاقد اجزای ساختاری شده است. اجزای ساختاری بال ملخ همچنین نقش موثری در یکنواخت شدن شکل توزیع تنش و کاهش دامنه تغییرات آن در یک سیکل پرواز ایفا می‌کنند. همچنین نشان داده میشود که تأثیر نیروهای اینرسی و آیرودینامیکی بر تغییر شکل بال حین پرواز، از تأثیر نیروهای الاستیک کمتر می‌باشد. نتایج حاصل از این تحقیق می‌تواند در ساخت سازه‌های سبک با مقاومت بالا به کار گرفته شود.
دوره ۱۵، شماره ۱ - ( ۱-۱۳۹۴ )
چکیده
در این تحقیق، به بررسی تجربی و عددی ماکزیمم خیز ورق‌های دایروی تحت اثر موج شوک حاصل از انفجار پرداخته شده است. موج شوک توسط انفجار یک خرج کروی، که در فاصله‌های مختلف از مرکز ورق قرار می گیرد، ایجاد میشود. دو سری آزمایش مورد طراحی قرار گرفته است که در سری اول موج شوک رسیده به سازه، غیر یکنواخت و در سری دوم موج شوک رسیده به سازه یکنواخت می باشد. هدف از طراحی و اجرای آزمایش‌ها، بررسی تاثیر نحوه برخورد موج بر میزان تغییر شکل و استخراج دو مدل نیمه تجربی برای پیش بینی میزان خیز ماکزیمم وسط ورق دایروی در دو حالت موج شوک یکنواخت و غیر یکنواخت است. این دو مدل به صورت تابعی از عدد تخریب نیوریک که تأثیر همه پارامترهای مربوط به ماده منفجره و سازه را خلاصه و بی بعد می کند، ارائه می‌گردند. برای راستی آزمایی آزمایش‌های تجربی، به کمک نرم افزار المان محدودLS-DYNA ، شبیه سازی عددی رفتار ورق در برابر موج انفجار انجام شد و نتایج به دست آمده با نتایج تجربی مقایسه گردید. نتایج بدست آمده با درصد خطای قابل قبولی به نتایج آزمایش‌های تجربی نزدیک است. در نهایت نتایج حاصل با مدلهای نیمه تجربی محققان دیگر که در این زمینه تحقیق کرده اند، مقایسه گردید.
دوره ۱۵، شماره ۵ - ( ۵-۱۳۹۴ )
چکیده
شناسایی ثابتهای الاستیک مواد غیر همسانگرد سه بعدی خیلی پیچیده‌تر از شناسایی ثابتهای الاستیک مواد دوبعدی غیرهمسانگرد است. این پیچیدگی به دلیل بیشتر بودن تعداد ثابتهای الاستیک در مواد سه بعدی است. در این مقاله یک روش معکوس برای تعیین ثابتهای الاستیک مواد اورتوتروپیک ، مونوکلینیک و غیرهمسانگرد سه بعدی با استفاده از اندازه‌گیری‌های الاستواستاتیک ارائه میشود. داده‌های اندازه‌گیری کرنش در تعدادی نقطه نمونه‌برداری که از چند آزمایش الاستواستاتیک استخراج شده‌اند به عنوان پاسخ الاستیک ماده درنظر گرفته شده‌اند. تحلیل مسأله با حداقل کردن اختلاف بین کرنش‌های اندازه‌گیری و مقادیر محاسباتی متناظر آن در نقاط نمونه برداری انجام میشود. روش المان محدود برای تحلیل حساسیت و روش هموارسازی تیخونوف برای پایدار کردن روند حل مورد استفاده قرار میگیرند. طراحی یک آزمایش الاستواستاتیک منحصر به فرد که در آن کلیه ثابتهای الاستیک نمود داشته باشند خیلی مشکل است و غیر ممکن به نظر می‌‌رسد. با استفاده از داده‌های استخراج شده از چند آزمایش مختلف قادر خواهیم بود اطلاعات کافی برای دستیابی به یک جواب پایدار و کم‌خطا را استخراج نماییم. در تحقیق حاضر ۹ ثابت مواد اورتوتروپیک، ۱۳ ثابت مواد مونوکلینیک و ۲۱ ثابت مواد غیرهمسانگرد بطور موفق شناسایی شده‌اند. با ارائه چند مثال عددی تأثیر پارامترهای مختلف بر روی دقت و عملکرد روش پیشنهادی مورد مطالعه قرار میگیرد.
دوره ۱۵، شماره ۶ - ( ۶-۱۳۹۴ )
چکیده
در این تحقیق، از یک روش نیمه تحلیلی به نام روش المان محدود با مرز مقیاس شده برای حل معادله پخش-واکنش در حالت ماندگار با ضرایب پخش و زوال ثابت که کاربرد گسترده‌ای در مسائل انتقال آلودگی، مهندسی شیمی و انتقال حرارت دارد، استفاده میشود. این روش در دهه گذشته با موفقیت برای حل مسائل مختلف مهندسی مانند الاستودینامیک، مکانیک شکست و تراوش به‌کار گرفته شده است. این روش مزایای هر دو روش المان محدود و المان مرزی را هم‌زمان دارا می‌باشد. شبکه‌بندی فقط بر روی مرزها صورت میگیرد، بنابراین ابعاد مسئله به اندازه‌ی یک واحد کاهش می‌یابد ولی برخلاف روش المان مرزی، نیازی به حل معادلات بنیادی پیچیده نیست. درونیابی در مرزها همانند روش المان محدود با استفاده از توابع شکل تقریب زده میشود. این روش نقاط تکین، مسائل ناهمسان و ناهمگنی که شرط تشابه را ارضا کنند به خوبی مدل سازی می‌کند و همچنین قادر به ارضاء شرایط مرزی در بینهایت (شرط تابشی) برای تسخیر دامنه‌های نامحدود می‌باشد. در این تحقیق ابتدا فرمولاسیون روش المان محدود با مرز مقیاس شده برای حل معادله‌ی پخش–واکنش ارائه و سپس معادلات به کمک روشی پیشنهادی بر اساس ماتریس سختی دینامیکی حل خواهند شد. دقت و عملکرد این روش با استفاده از سه مثال عددی بررسی میشود. نتایج نشان می‌دهند که جواب‌های روش المان محدود با مرز مقیاس شده همخوانی مناسبی با جواب‌های تحلیلی و عددی پرکاربرد دارد.
دوره ۱۵، شماره ۸ - ( ۸-۱۳۹۴ )
چکیده
در میان سوپر آلیاژها، سوپر آلیاژ اینکونل ۶۲۵ به دلیل خواص مکانیکی خوب، قابلیت جوش پذیری و مقاومت به خوردگی بالا به طور گسترده در ساخت تجهیزات صنایع نیروگاهی، هوا-فضا و صنایع معدنی به کار می‌رود. یکی از روش‌های متداول جوشکاری این آلیاژ روش جوشکاری مقاومتی نقطه‌ای می‌باشد که در تحقیق حاضر تاثیر قطر الکترود، با توجه به اثرات متقابل آن با دیگر پارامترها، بر توزیع دمایی فرآیند و شکل گیری دکمه جوش در فرآیند جوشکاری مقاومتی نقطه‌ای سوپر آلیاژ اینکونل ۶۲۵، با استفاده از روش اجزا محدود مورد بررسی قرار گرفته است. فرآیند توسط یک مدل متقارن محوری دو بعدی در نرمافزار اجزای محدود ABAQUS به صورت تحلیل وابسته الکتریکی-حرارتی و غیر وابسته مکانیکی شبیهسازی شده است. جهت افزایش دقت شبیه سازی خواص فیزیکی، مکانیکی و حرارتی مواد وابسته به دما تعریف شده است. نتایج تحلیل با استفاده از نتایج آزمایشات تجربی از طریق مقایسه قطر دکمه جوش اعتبارسنجی شد که دقت قابل قبول و مناسبی را نشان داد. بنابراین مدل شبیه سازی ارائه شده در این مقاله می تواند با دقت قابل قبولی توزیع دما و ابعاد دکمه جوش را پیش بینی کند. نتایج نشان می‌دهند که کاهش قطر الکترود در جریان‌های ثابت موجب افزایش قطر دکمه جوش میشود، اما بطور کلی نمی‌توان قطر الکترود را از یک حد مشخصی کمتر انتخاب نمود.
دوره ۱۵، شماره ۱۰ - ( ۱۰-۱۳۹۴ )
چکیده
شکست استخوان ران از جمله پر اهمیت ترین دلایل ناتوانی و مرگ، علی الخصوص در میان سالمندان به شمار می آید. بنابراین تلاش های جهانی برای تحقیق در زمینه ارزیابی غیرتهاجمی شکست استخوان ران در حال انجام است. در این تحقیق، به منظور مطالعه رفتار استخوان ران تحت بارگذاری های مختلف، استخوان ها به دو گروه استخوان ها با بارگذاری منتج به سفتی بالا و با بارگذاری منتج به سفتی پائین تقسیم بندی شده اند. تحلیل آزمایشگاهی و محاسباتی الگوهای تغییرفرم و شکست استخوان با استفاده از تصاویر برش نگاری کمی کامپیوتری و روش اجزاء محدود صورت گرفته شده است. برای پیش بینی نیرو و الگوی شکست استخوان ران برای گروه استخوان ها با بارگذاری منتج به سفتی بالا از تحلیل خطی و برای گروه استخوان ها با بارگذاری منتج به سفتی پائین از تحلیل غیرخطی المان محدود استفاده شده است. در تحلیل المان محدود این گروه، از مدل ناحیه چسبنده برای مدل سازی شروع و رشد آسیب استفاده شده است. مقایسه نتایج تحلیل عددی و نتایج آزمون های تجربی نشان دهنده شبیه سازی و پیش بینی موفق شکست استخوان ران تحت بارگذاری های مختلف بوده است.
دوره ۱۶، شماره ۱ - ( ۱-۱۳۹۵ )
چکیده
در این تحقیق یک نوع فولاد مرتبه ای باینیتی شامل فازهای فریت، باینیت و آستنیت به روش ذوب دوباره سرباره ای تولید شد و با آزمون ریزسختی سنجی ویکرز و متالوگرافی محل لایه های مرتبه ای مشخص گردید. سپس نمونه هایی با شیار U شکل در حالت توقف گر و تقسیم گر شیار، تحت آزمون خمش سه نقطه ای در مود اول بارگذاری قرار گرفت و اثر تغییر عمق شیار بر بار بحرانی شکست و بر مقدار Jcr بررسی شد. همچنین مقدار انتگرال J در عمق های مختلف شیار در فولاد مرتبه ای و فولاد همگن در حالت بارگذاری ثابت محاسبه شد و ضمن بررسی تاثیر عمق شیار، مقایسه ی بین مقدار انتگرال J در این دو فولاد انجام گرفت. نتایج نشان دادند که در حالت توقف گر شیار ماکزیمم بار بحرانی شکست در فولاد مرتبهای در آغاز ناحیه باینیتی صورت می گیرد و مقدار Jcr به عمق و جنس ناحیه انتهای شیار وابسته است اما در حالت تقسیم گر شیار تغییرات بار بحرانی و Jcr روند یکنواختی مانند شیار در مواد همگن دارند و مقادیر آنها در مقایسه با حالت تقسیم گر شیار کمتر می باشد. در هر یک از حالت های مورد بررسی علاوه بر محاسبه انتگرال J به صورت تجربی، مقدار این پارامتر بر اساس تئوری رایس و با استفاده از نرم افزار المان محدود آباکوس نیز محاسبه شده است. با مقایسه داده های حاصل از روش شبیه سازی و روش تجربی، تطابق خوبی بین این دو مشاهده گردید.
دوره ۱۶، شماره ۳ - ( ۳-۱۳۹۵ )
چکیده
هدف از این پژوهش، بررسی عددی مسیر گسترش ترک در قطعات شیاردار نوک گرد تحت بارگذاری مرکب کششی – برشی می‌باشد. برای این منظور از دو روش المان محدود توسعه یافته و روشی موسوم به روش گام به گام استفاده می‌گردد. در روش اول، شکست از نوک شیار بر اساس مدل ناحیه چسبناک شروع و رشد می‌کند. در این راستا، یک رابطه خطی برای تابع نرم‌شوندگی در نظر گرفته شده است و پارامترهای آن با استفاده از روابط علم مکانیک شکست برای قطعات ترکدار محاسبه می‌گردد. در روش دوم که یک روش مرحله‌ای و گام به گام است،زاویه شروع شکست در هر مرحله متناسب با معیار حداکثر تنش محیطی محاسبه میشود و ترکی در این راستا به قطعه اضافه می‌گردد. نتایج حاصل از تخمین مسیر رشد شکست توسط این دو روش، با نتایج حاصل از نمونه های آزمایشگاهی گرافیت مورد ارزیابی و مقایسه قرار میگیرند. نتایج ارزیابی‌ها نشان می‌دهد که اولاً هر دو روش قادر به تخمین مناسب از مسیر گسترش ترک در قطعات گرافیتی هستند. ثانیاً، روش گام به گام که متکی بر مفاهیم معیار بیشینه تنش محیطی است، می‌تواند تخمین دقیق‌تری از زاویه شروع شکست نسبت به روش المان محدود توسعه یافته ارائه کند.
دوره ۱۶، شماره ۴ - ( ۴-۱۳۹۵ )
چکیده
با توجه به دقت و اعتبار روش‌های مبتنی بر رفتار اتمی مانند شبیهسازی دینامیک مولکولی (MD)، امروزه این روش‌ها نقش بسیار مهمی در زمینه مدلسازی ورقه‌های تک لایه گرافن ایفا می‌کنند. با این حال، استفاده از این روش‌ها به دلیل هزینه‌های محاسباتی بالا تنها محدود به سیستم‌های با اندازه کوچک می‌باشد. علاوه بر این، با توجه به طبیعت گسسته گرافن، از روش‌های مبتنی بر مکانیک محیط پیوسته نمی‌توان برای مطالعه ویژگی‌های مکانیکی آن استفاده کرد. برای غلبه بر این مسائل، در این پژوهش، روش جدید المان محدود در مقیاس اتمی (AFEM) براساس پتانسیل ترسوف- برنر توسعه داده شده است. بهره‌وری روش پیشنهادی از لحاظ دقت و سرعت با استفاده از یک مثال عددی برای ورق گرافن و مقایسه نتایج با شبیهسازی دینامیک مولکولی نشان داده شده است. مقایسه نتایج، نشان‌دهنده دقت بسیار بالای روش پیشنهادی می-باشد. این در حالی است که سرعت این روش تقریبا ۱۰۰ برابر روش دینامیک مولکولی است. همچنین برای درک بهتر روش، تاثیر عوامل موثری همچون طول اولیه پیوند در ساختارهای غیرتعادلی و نیز تعداد اتم‌ها بر روی سرعت شبیهسازی بررسی شده است. لازم به ذکر است که، تاکنون در تمامی مطالعات انجام شده در حوزه ارزیابی رفتار مکانیکی نانوساختارها بر مبنای روش AFEM، شرایط مرزی دوره‌ای در نظر گرفته نشده است. در همین راستا، برای اعمال شرایط مرزی دوره‌ای در روش AFEM، این روش، توسعه داده شده است. نتایج به دست آمده نشان می‌دهند که نتایج روش المان محدود مقیاس اتمی بدون لحاظ کردن شرایط مرزی دوره‌ای، اختلاف زیادی با نتایج دینامیک مولکولی دارد.
دوره ۱۶، شماره ۵ - ( ۵-۱۳۹۵ )
چکیده
امروزه مواد کامپوزیتی و ساختارهای ساندویچی به دلیل خواص منحصر به‌فردی از جمله، نسبت استحکام به وزن بالا، مقاومت به خوردگی و توانایی جذب انرژی و صدا بسیار مورد استفاده قرار میگیرند. موج‌دار کردن این نوع ساختارهای ساندویچی روشی مؤثر برای تقویت خواص مکانیکی آنهاست. در این مقاله به بررسی دینامیکی این سازه‌های موج‌دار برای عملکرد مطلوب در شرایط ارتعاشی پرداخته شده است. یکی از آسیب‌های مهم در مواد مرکب لایه‌ای کامپوزیتی، ترک بین لایه‌ای و در نهایت جدایی بین لایه‌ها می‌باشد. در روش المان محدود با استفاده از نرمافزار ANSYS به تحلیل ارتعاشی ورق ساندویچی موج‌دار ذوزنقه‌ای همراه با ترک پرداخته شد. ورق مدلسازی شده یک مدل جدید از ورق‌های ساندویچی موج‌دار است که دارای یک هسته موج‌دار نرم از جنس فوم و پوششی موج‌دار از جنس لایه‌های کامپوزیتی از نوع شیشه/ اپوکسی است. به منظور اعتبارسنجی و اطمینان از صحت رفتار ارتعاشی ورق مدلسازی شده، نتایج حاصل از تحلیل مودال تجربی و روش المان محدود، مورد مقایسه قرار گرفته شد. تأثیرات ابعادی و موقعیت ترک بین لایه‌ای بر فرکانس طبیعی بگونه‌ای بود که با افزایش ابعاد ترک، فرکانس طبیعی ورق کاهش یافته و با تغییر موقعیت آن در عمق ورق، این فرکانس نیز کاهش یافت. تغییرات در مشخصات ارتعاشی ورق ساندویچی، اطلاعات جامعی را برای آموزش و طراحی شبکه عصبی تولید می‌کند تا یک روش مؤثر در عیب‌یابی و پیشبینی وقوع عیب بدست آید.
دوره ۱۶، شماره ۵ - ( ۵-۱۳۹۵ )
چکیده
فوم‌های پلیمری موادی با ساختار سلولی هستند که از یک بستر پلیمری و تعداد زیادی سلول‌های گازی که در بستر پلیمری پخش شده‌اند، طی فرایند فوم شدن تشکیل یافته‌اند. در این مطالعه مرحله رشد حباب (پس از هسته‌گذاری) در فرایند فوم شدن پلی‌استایرن/دی‌اکسید کربن شبیهسازی شده و با نتایج تجربی موجود مقایسه گردید. به همین منظور یک حباب منفرد که توسط یک پوسته پلیمری حاوی عامل فوم‌زا احاطه شده است، در نظر گرفته شد و برای توجیه خصوصیات ویسکوالاستیک پوسته، از مدل ماکسول بهبود یافته استفاده گردید. همچنین برای تعیین پروفیل غلظت در پوسته پیرامون حباب، معادلات انتقال جرم از طریق روش‌های انتگرالی، تعریف تابع پتانسیل غلظت و روش المان محدود حل شدند. نتایج به دست آمده نشان داد زمانی که روش المان محدود به کار گرفته شد و به طور مستقیم گرادیان غلظت گاز در فصل مشترک حباب-پوسته برای محاسبه فشار درون حباب استفاده شد، نتایج شبیهسازی به نتایج تجربی بسیار نزدیک بوده است و در هر زمان مشخص از رشد حباب، خطای شبیهسازی زیر ۱ درصد می‌باشد. همچنین، تاثیر خصوصیات ترمو فیزیکی و رئولوژیکی سامانه بر فرایند رشد حباب مورد مطالعه قرار گرفت به نحوی که با ۱۰ برابر شدن ضریب نفوذ اندازه حباب در زمان ۱ ثانیه از رشد حباب ۵/۱ برابر شده است در حالی که با ۱۰۰۰ برابر شدن ویسکوزیته اندازه حباب کمتر از ۲ درصد تغییر یافته است که نشان می‌دهد مرحله رشد حباب در فرایند فوم شدن تحت کنترل پدیده انتقال جرم است.
