دانشگاه صنعتی اصفهانروشهای عددی در مهندسی2228-769822120221231Practical Implementation of Scalar and Vector Control Methods on a Rotor Surface Type Permanent Magnent Synchronous Machine Drive/System Using a PCپیاده سازی عملی روشهای کنترل برداری و اسکالر بر روی یک ماشین درایو سنکرون مغناطیس دائم از نوع سطحی روتور توسط یک رایانه شخصی1162824FAجعفر سلطانی و فریدالدین کتیراییJournal Article20221231In this paper, using a personal computer (PC), the practical implementation of scalar and vector control methods on a three–phase rotor surface- type permanent magnet synchronous machine drive is discussed. Based on the machine dynamic equations and the above control strategies, two block diagrams are presented first for closed-loop speed controlling of the machine drive/system. Then, the design and implementation of hardware circuits for power, insulating, and signal matching stages are explained along with a description of the written software program for the servo drive system control. These circuits are
used to produce the drive inverter switching pulses. To supply the machine drive, the sinusoidal, uniform sampling and step-trapezoidal PWM voltage source inverters are examined. For closed loop speed control of the drive system, the stator currents and rotor speed signals (in scalar control method only the rotor speed) are sampled on-line. After filtering, buffering and matching operations, these signals are transferred to a personal computer port via a high frequency sampling and high resolution A/D converter. It is worth mensioning that both methods of controlling mathematical calculations is done by computer. Finally, the practical and computer simulation results obtained are demonstrated.
Keywords: Machine Drive, Synchronous Machine, Permanent Magnet, Rotor Surface Type, Scalar and Vector Control, Voltage – Source Inverter, Control by PC.در این مقاله، با استفاده از یک رایانه شخصی پیاده سازی عملی روشهای کنترل اسکالر و برداری بر روی یک مغناطیس دائم سه فاز از نوع سطحی روتور1 شرح داده میشود. ابتدا بر پایه معادلات دینامیکی این ماشین، دو نمودار جعبهای برای کنترل سرعت درایو در حلقه مدار بسته ارائه میشوند.آن گاه طراحی و پیادهسازی مدارهای سختافزاری برای طبقات قدرت، جدا ساز و تطبیق سیگنالها و نیز نرم افزار برای کنترل سیستم سرودرایو مورد بحث قرار میگیرند. این مدارها برای تولید پالسهای کلیدزنی اینورتر تغذیه کننده درایو به کار می روند. برای تغذیه درایو، اینورترهای منبع ولتاژ از نوع مدولاسیون پهنای پالس2 سینوسی، یکنواخت3 و ذوزنقهای-پلهای4 مورد آزمایش قرار میگیرند. به منظور کنترل مدار بسته سرعت درایو، جریانهای استاتور و سرعت روتور به صورت به هنگام5 (در روش کنترل اسکالر فقط سرعت روتور) نمونهبرداری شده و این سیگنالها پس از عملیات فیلترشدن، جداسازی و تطبیق، از طریق یک مبدل آنالوگ به دیجیتال (A/D) با فرکانس نمونه برداری و قابلیت تفکیک پذیری بالا6، به پورت رایانه ارسال میشود. شایان ذکر است که برای پیاده سازی عملی آن دو روش کنترلی همه محاسبات ریاضی در داخل رایانه انجام میگیرد. در پایان نتایج شبیهسازی رایانهای و آزمایش عملی به دست آمده از سیستم ماشین درایو به نمایش گذاشته میشوند.
واژگان کلیدی:ماشین درایو، ماشین سنکرون، مغناطیس دائم، نوع سطحی روتور، کنترل اسکالر و برداری، اینورتر منبع ولتاژ، کنترل با رایانهhttps://jcme.iut.ac.ir/article_2824_b030afbb3a8af8fb0759241c97466ee4.pdfدانشگاه صنعتی اصفهانروشهای عددی در مهندسی2228-769822120221231Introduction and Analysis of a Novel Quasi - Series Resonant DC Linkبررسی و ارائه یک لینک DC شبه رزونانسی سری جدید17292825FAحسین فرزانه فرد و علی پاکیزه مقدمJournal Article20221231Soft Switcing techniques have recently been applied in the design of dc-ac converters, in order to achive better performance, higher efficiency, and power density. One of the soft switching techniques uesd in inverters is resonant dc links. These topologies have some disadvantages such as irregular current peaks, large voltage peaks, uncotrollble pulse width, etc. Another soft switching method in inverters is using Quasi –resonant links, which have PWM modulation capability. Inverters with series or parallel Quasi-resonant dc links use several quasi-resonant current or voltage pulses, respectively, to produce PWM modualation. In this paper an inverter with a novel Quasi-resonant series dc link is introduced. This topology enables current source inverters to have characteristics such as resonant pulse peak limition and pulse width controllability. This circuit provides the inverter with two to three ranges of PWM control capability which increases the switching time control in a larger range.
Various operational modes of this novel Quasi-resonant dc link is analyesed and then the circuit losses is calculated. Finally, simulation results by PSPICE software is presented to justify the circuit operation.
Keyword: Inverter, Soft switching, Novel quasi-series resonant link, increasing control areas, Lossesاخیرا در طراحی مبدلهای DC به AC به منظور دستیابی به کارایی بهتر، بازدهی بالاتر و چگالی توان مطلوب از روشها و تکنیکهای سوئیچینگ نرم، استفاده میشود. یکی از روشهای سوئیچینگ نرم در اینورترها، استفاده از لینک DC رزونانسی است. توپولوژیهای بالینکDC رزونانسی در اینورترها مشکلاتی از قبیل ماکزیممهای نامنظم جریان، ماکزیمم بزرگ ولتاژ، غیر قابل کنترل بودن پهنای پالس و … دارند. نمونه دیگری از اینورترهای با سوئیچینگ نرم، اینورترهای با لینک شبه رزونانسی اند که قابلیت مدولاسیون PWM را دارند. اینورترهای با لینکDC شبه رزونانسی سری و موازی با استفاده از یک تعداد صحیح از پالسهای شبه سینوسی جریان و ولتاژ (به ترتیب) مدولاسیون PWM را تحقق میبخشند. در این مقاله یک اینورتر با لینک dc شبه رزونانسی سری جدید ارائه شده است. این توپولوژی، اینورترهای منبع جریان را به داشتن مشخصاتی از قبیل محدود بودن ماکزیمم پالس رزونانسی، قابل کنترل بودن پهنای پالس ، … قادر میکند. این مدار قابلیتPMW را در دو تا سه ناحیه برای اینورتر فراهم میکند که این مسئله باعث بالا رفتن قابلیت کنترل زمان سوئیچینگ در محدوده وسیعتری میشود. وضعیتهای مختلف عملکرد این لینک dc شبه رزونانسی جدید بررسی و سپس تلفات آن محاسبه شده است. در پایان نتایج شبیه سازی توسط نرم افزارPSPICE برای اثبات صحت تحلیل ارائه شده است.
واژگان کلیدی: اینورتر،سوئیچینگ نرم، لینک شبه رزونانسی سری جدید ، افزایش نواحی کنترل، تلفاتhttps://jcme.iut.ac.ir/article_2825_3fc2c60b5782f641f76bcefc39fb2392.pdfدانشگاه صنعتی اصفهانروشهای عددی در مهندسی2228-769822120221231Application of Radon Transform in Detecting Turning Angle of Bodies and in Reading Multi - Lingual Documentsکاربرد تبدیل رادن در تشخیص زاویه دوران اجسام و اسناد چند زبانه31452826FAفرح ترکمنی آذر و مجید زنجانیJournal Article20221231Recently, image processing technique and robotic vision are widely applied in fault detection of industrial products as well as document reading. In order to compare the captured images from the target, it is necessary to prepare a perfect image, then matching should be applied. A preprocessing must therefore, be done to correct the samples’ and or camera’s movement which can occur during the capturing of images. The Radon Transform technique is applied in this study which is inherently invariant to any movement, such as dislocation and rotation which leads to scale changing. According to this technique, simple methods are proposed to determine the degree of movement. Results of computer simulation show the priority of the proposed
method to other techniques. The accuracy of the proposed algorithm is less than 0.1 degree and is applicable to different segments such as texts, tables, drawings, …, which are prepared in different writing languages by different devices such as digital camera, scanner, fax, and printer.
Keywords: Image processing, Image matching, Radon Transform, Skew detection documents, Computer application in industry.آشکار سازی عیوب محصولات یک واحد صنعتی در مقایسه با نمونه مطلوب و همچنین خواندن متن اسناد مکتوب از زمینههای پردازش تصویر در بینائی ماشین1 است. برای تشخیص عیوب در نمونههای مورد آزمایش و مقایسه آن با نمونه مطلوب ضروری است که تصاویر گرفته شده در شرایط کاملا یکسان و بدور از هر گونه خطا تهیه شوند. این نکته در یک جسم دو بعدی مانند اسناد مکتوب نیز صدق میکند. در این صورت میتوان مقایسه بین تصاویر نمونهها و تصویر هدف را به منظور کنترل محصول انجام داد. از آنجا که به طور عملی تهیه تصویر با شرایط ذکر شده میسر نیست، لذا استفاده از روشهایی برای جبران خطاهای ناشی از انتقال و دوران در هنگام تهیه تصویر الزامیاست که به این پردازش عمل تطبیق2 گفته میشود. برای انجام این فرایند، در مقاله حاضر از تبدیل رادن3 استفاده شده است. در تبدیل رادن میتوان در صورت انتقال و چرخش تصویر اصلی همچنان از مقادیر قبلی تبدیل استفاده کرد. بدین منظور روشهای ساده ای مبتنی بر تبدیل رادن در زوایای مختلف پیشنهاد شده است. نتایج شبیه سازیهای انجام شده مبین راندمان مطلوب روش پیشنهادی است. به نحوی که دقت تا یک دهم درجه را با حجم محاسباتیاندک بدون نیاز به حافظه و انجام عملیات پیشپردازش اولیه فراهم میسازد. روش پیشنهادی برای تصاویر تهیه شده با استفاده از تجهیزات مختلف مانند دوربین دیجیتالی، پویشگر، نمابر، و چاپگر بدون محدودیت در رسم الخط مورد استفاده در زبانهای مختلف قابل استفاده است.
واژگان کلیدی: پردازش تصویر، تطبیق تصاویر ، تبدیل رادن، تشخیص کجی اسناد چند زبانه ، کاربرد رایانه در صنعت.https://jcme.iut.ac.ir/article_2826_12311d05c9aa67765703984239511212.pdfدانشگاه صنعتی اصفهانروشهای عددی در مهندسی2228-769822120221231Simulation of Single Conductors Galloping Oscillations and Estimation of their Maximum Amplitudesشبیه سازی انواع نوسانات جهشی هادیهای منفرد و برآورد حداکثر دامنه آنها47552827FAاحمد غلامی و محمد میرزاییJournal Article20221231Overhead transmission lines are influenced by different factors which are mostly electrical and mechanical. These factors can cause problems for lines, distortions in network and outage of line. In designing transmission lines mechanical properties are evaluated after selecting a suitable conductor and clearance with regard to electrical properties. In lines designing, an important mechanical parameter for estimating of phase distance is oscillations. Strong wind or ice fall from conductor surfaces or simultaneous presence of ice and wind may cause different oscillations. These oscillations are classified to aeoliane, galloping, and swing. Aeoliane is of high frequency (5-100Hz) and low amplitude (about a few centimeters), galloping is of low frequency (0.1 to 0.3Hz) and high amplitude (about of span sagging), also swing is of horizontal oscillation. In this paper, the mechanism of conductor galloping oscillation and its different types are described. Also these oscillations are simulated on the typical span by personal computer.
Keywords: Galloping, Overhead transmission lines, Single conductors, Modelingخطوط انتقال نیرو به علت عوامل مختلفی که عمدتا الکتریکی و مکانیکی اند، تحت تأثیر قرار دارند. این عوامل میتوانند باعث بروز اشکال در کار خطوط، اختلال در شبکه و حتی خروج خط شوند. در طراحی خطوط انتقال، همواره پس از انتخاب هادی مناسب و محاسبه فواصل فازی به لحاظ خصوصیات الکتریکی، آنها را از نظر مکانیکی هم مورد ارزیابی قرار میدهند. یکی از پارامترهای مهم مکانیکی در طراحی خط به عنوان عامل اصلی در تعیین فواصل فازی، نوسانات خط است. وزش بادهای تند یا ریزش یخ از روی هادیها یا وجود همزمان یخ و باد، ممکن است باعث بروز نوسانات گوناگون در هادی بشود. این نوسانات به سه دسته، موجی1، جهشی2، افقی3 (تاب خوردن) تقسیم بندی میشوند. نوسان موجی دارای فرکانس بالا (5 تا 100 هرتز) و دامنهای کم (در حدود چند سانتی متر)، نوسان جهشی دارای فرکانس کم (1/0 تا 3/0 هرتز) و دامنهای بالا (تا فلش اسپن) است. در ضمن نوسان افقی، به تاب خوردن هادی اطلاق میشود. در این مقاله، معادلات دیفرانسیل حاکم بر حرکت هادی، بر اساس مدل جرم متمرکز سطح مقطع هادی استخراج و از آنها برای شبیه سازی انواع نوسانات جهشی استفاده میشود. بدین ترتیب میتوان میزان دامنه نوسان جهشی را در هر شرایط محیطی براورد کرد.
واژگان کلیدی: گالوپینگ- خطوط انتقال هوایی – هادیهای منفرد- مدلسازیhttps://jcme.iut.ac.ir/article_2827_09b69adcd7cbae914c6204984097d2da.pdfدانشگاه صنعتی اصفهانروشهای عددی در مهندسی2228-769822120221231A Super - Element Based on Finite Element Method for Latticed Columns Computational Aspect and Numerical Resultsارائه یک عنصر جایگزین برای ستون مشبک بر اساس روش عناصر محدود تئوری و نتایج عددی57732828FAمحمدرضا بنان و علی فولادیJournal Article20221231This paper presents a new super-element with twelve degrees of freedom for latticed columns. This elements is developed such that it behaves, with an acceptable approximation, in the same manner as a reference model does. The reference model is constructed by using many Solid elements. The cross section area, moments of inertia, shear coefficient and torsoinal rigidity of the developed new element are derived. Since the reference model has a large number of degrees of freedom (especially for nonlinear cases), computation of the equivalent essential parameters of the proposed element is very time consuming, so, a model using only beam elements is also presented. For the super element, a general purpose program is developed that is capable of performing linear and nonlinear analysis of 3D-frames with latticed columns. In order to derive the essential parameters of the proposed super-element, many latticed columns are analyzed while shear deformations are taken into consideration. Using these essential equivalent parameters approximate relations are proposed for the compution of parameters of any latticed column based on geometric characteristics. Finally, to show the accuracy of the proposed element, several examples are presented.
Keywords: Finite elements, Super-element, Latticed column, Shear deformations, 3D-framesدر این مقاله عنصر جایگزین1 با دوازده درجه آزادی برای تحلیل ستونهای مشبک ارائه شده است. درایههای ماتریس سختی عنصر جایگزین به نحوی محاسبه شدهاند که رفتار این عنصر با یک مدل مرجع2 یکسان باشد. مدل مرجع برای ستون مشبک با استفاده از تعداد بسیار زیادی اجزای سه بعدی3 ساخته شده است. برای محاسبه لنگر اینرسی و ضریب برشی در خمش حول محور عمود بر بستهای افقی4 یک مدل اجزای محدود متشکل از فقط اجزای تیری پیشنهاد شده است. برای سایر پارامترهای عنصر جایگزین یک مجموعه روابط به دست آمدهاند.
یک برنامه اجزای محدود جامع برای تحلیل قابهای سه بعدی با ستونهای مشبک و تبدیل آنها به عناصر جایگزین نوشته و ارائه شده است. سپس در حالت خطی با درنظر گرفتن تغییر شکلهای برشی یک مجموعه روابط تقریبی برای تعیین پارامترهای معادل ستون مشبک براساس خصوصیات هندسی آن ارائه شده است. در انتها چند مثال برای نشان دادن میزان دقت و کارایی مدل پیشنهادی5 در کاهش حجم محاسبات ارائه شده است.
واژگان کلیدی : اجزای محدود، عنصر جایگزین، ستون مشبک، تغییر فرمهای برشی، قابهای سهبعدیhttps://jcme.iut.ac.ir/article_2828_b139aeda1c2914e3b579aafd3ceeb1bd.pdfدانشگاه صنعتی اصفهانروشهای عددی در مهندسی2228-769822120221231Evaluating the Soil Bearing Capacity Coefficients by Means of a Finite Element Program Based on Elasto - Plastic Mohr - Coulomb Behaviorتعیین ضرایب ظرفیت باربری خاک به کمک اجزای محدود مبتنی بر مدل الاستیک - موهر کولمب75902829FAمحمود وفائیانJournal Article20221231A finite element program based on elastic –plastic model of Mohr-Coulomb criterion was used to evaluate the bearing capacity coefficients of soil under shallow strip flexible footing . The results were compared with others’ analytical results and it was found that the present study could offer quite consistent and rather precise values for the bearing capacity coefficients .
The effect of different parameters such as E , υ, φ ,ψ ,γ , type of mesh idealization ,type of elements ,type of load distribution at the footing base have been examined and some new results obtained and discussed. The main conclusion can be summarized as : that the values of bearing capacity coefficients for any particular amount of friction angle should not be expressed as a single number solely dependent on the friction angle ,but the accurate values must be considered as the values dependent on some other effective parameters , which have been mentioned above .
Keywords : soil bearing capacity , finite element , Mohr-Coulomb , shallow footingبا استفاده از یک برنامه رایانهای اجزای محدود به نام Afena، ظرفیت باربری خاک زیر پی باریکهای تحت اثر بار قائم محوری مورد بررسی قرار گرفت و مبتنی بر مدل رفتاری الاستیک - موهرکولمب و برای وضعیتهای مختلف مشخصات خاک ، ضرایب ظرفیت باربری محاسبه شد. همچنین اثر نوع توزیع بار وارد بر سطح خاک از طرف پی به صورت یکنواخت و نایکنواخت به صورت توزیع سهمی، و اثر ابعاد پی و تأثیر زاویه اتساع مورد مطالعه قرار گرفت . ضرایب ظرفیت باربری که از این مطالعه به دست آمد با بعضی از مطالعات دیگر که مبتنی بر همین معیار انجام گرفته ،تطابق قابل قبول دارد ولی نسبت به نتایج بعضی از نظریههای سابق فاصله دارد و بیشتر به اعداد نظریههای “ترزاگی” ، “وسیک”، “سوکولفسکی” و تحلیل “بری” و “راید” نزدیک است. با وجود این اگر با افزایش تراکم خاک، افزایش زاویه اتساع خاک در نظر گرفته شود، منحنیهای حاصل از این مطالعه، به اعداد تحلیلهای دیگر و به نتایج بعضی آزمایشها هم نزدیک میشود. از این مطالعه دو نتیجه کلی زیر حاصل شد: اولاً بیان مقادیر ضرایب ظرفیت باربری خاک به صورت اعداد بسیار دقیق و منحصر به فرد نمیتواند بیانگر واقعیت باشد زیر عوامل متعددی ممکن است بر رفتارنهایی خاک تأثیر گذار باشند، از این رو مقادیر ضرایب ظرفیت باربری را باید به صورت متغیری که در محدوده طیف حداقل تا حداکثر قرار دارد در نظر گرفت. ثانیاً باتوجه به اینکه ارقام به دست آمده ، بسیار نزدیک به تحلیلهای نظریه است، از این رو میتوان در شرایطی که برای آنها تحلیل مشخصی وجود ندارد (مثل بار مایل، یا نامحوری[21]، یا در شرایط لایهای بودن خاک و شرایط دیگر) بر اساس همین محاسبات رفتار خاک را بررسی کرد.
واژگان کلیدی: ضرایب ظرفیت باربری خاک، اجزای محدود، موهر- کولمبhttps://jcme.iut.ac.ir/article_2829_46b2644cbdf489fac0e2d192212d206d.pdfدانشگاه صنعتی اصفهانروشهای عددی در مهندسی2228-769822120221231Seepage Analysis through Rockfill Dams by Finite Element Method in a Fixed Girdتحلیل جریان از بدنه سدهای سنگریزهای با روش اجزای محدود در شبکه ثابت911082830FAسیدمحمود حسینی و اسفندیار صنعیJournal Article20221231In this paper, Forchheimer equation is used as the constitutive equation for flow through rockfill, and the non-linear two-dimensional governing equation with free surface is solved by a new finite element method in a fixed grid. The model is verified by applying it to different flow conditions. The first scenario, which is assumed to be one-dimensional with analytical solution available for it, is used to verify the developed code. Other scenarios, which are two-dimensional free surface tests on a laboratory rockfill, are used to verify the model. The model shows satisfactory performance in this regard. For example, on average, a mean absolute relative error of about 2.3%, in terms of pressure head was found to exist between modelling results and observed values. Further capabilities of the model are discussed by simulating overflow through self– spillway rockfill dams.
Keywords: Finite element, Method, Fixed grid, Non-Darcy flow, Non-linear flow, Rock fill damدر این مقاله، از معادله فورشهایمر به عنوان معادله ساختاری حاکم بر جریان غیر خطی در محیط سنگریزه استفاده شده است و با یک روش جدید معادله دیفرانسیل حاکم بر جریان آزاد که یک معادله دو بعدی غیر خطی است، با استفاده از روش اجزای محدود و در قالب شبکه ثابت رابطه سازی و حل شده است. همچنین، برای بررسی فرایند محاسباتی مدل و عملکرد برنامه رایانهای توسعه داده شده مثالهای مناسبی ارائه شده است. مثال اول، که یک بعدی فرض شده است و دارای راه حل تحلیلی است، نشان میدهد که پیوند بین اجزا و زیر برنامههای مدل و برنامه صحیح است. مثالهای دیگر نشان میدهند که مدل قادر است شرایط فیزیکی را حداقل در سطح آزمایشگاهی شبیه سازی کند. این مثالها دو بعدی بوده و جریان آزاد آب از درون سنگریزه را بررسی میکند. مدل، عملکرد مناسبی در این رابطه نشان میدهد. به عنوان نمونه، در محاسبه فشار در کف سازه، قدر مطلق تفاوت نسبی بین نتایج مدلسازی و مقادیر مشاهده شده در حدود 3/2 درصد است. با استفاده از مدل، جریان روگذر از روی هسته سدهای سنگریزهای، که دارای هسته رسیاند، نیز تحلیل میشود. این گونه هستهها به عنوان سرریز درونی عمل میکنند و با تحلیل جریان از روی آنها عملکرد مدل در این رابطه بحث میشود.
واژگان کلیدی: جریان غیرخطی، جریان غیر دارسی، روش اجزای محدود، سد سنگریزهای، شبکه ثابتhttps://jcme.iut.ac.ir/article_2830_0738069b244a1c43c83112b735140a16.pdfدانشگاه صنعتی اصفهانروشهای عددی در مهندسی2228-769822120221231Evaluation of Dynamic Characteristics of Marun Embankment Dam Using Ambient Vibration Test and FEMتعیین مشخصات دینامیکی سد مارون با استفاده از آزمایشهای ارتعاش محیطی و روش عددی FEM1091272831FAمحمدکاظم جعفریمحمد داودی و مهران سید رزاقیJournal Article20221231There is a worldwide interest in the proper design of embankment dams to resist earthquake loadings. For the first time in Iran, a complete ambient vibration survey due to low-level loads such as wind, machinery activities, low level tectonic activities, and water exit from bottom outlet was performed on Marun embankment dam. These kinds of ambient vibration tests are suitable for manifesting the lower vibration modes of the dam body. Using different signal processing methods such as Power Spectra Density, the results of in-situ tests have been used to evaluate the natural frequencies, mode shapes and modal damping of the dam body. Besides ambient vibration tests, the 3-D modal analysis of the dam body was performed using ANSYS software. The foundation and abutment flexibility effects on dynamic characteristics of the dam body was investigated and the dynamic soil properties were used from Engineer’s report and some empirical relations. Also initial shear modulus of the dam body and foundation materials were evaluated by refraction survey. In this paper, the test procedures, related signal processing results, numerical analysis results and its comparison with the dynamic characteristics of the dam body obtained from the full-scale dynamic tests will be presented. Finally, calibrating procedures of the numerical model (based on increasing the accuracy of dam body geometry, soil and rock material parameters and foundation and abutment flexibility) will be discussed.
Keywords: Embankment Dam, Dynamic Characteristics, Ambient Vibration Test, Modal Analysisتعیین مشخصات دینامیکی سازههای مهم از جمله سدهای خاکی در مناطق لرزه خیز جهان از اهمیت ویژه ای برخوردار است. بر این مبنا برای اولین بار در ایران آزمایش ارتعاش محیطی بر روی سد مخزنی مارون صورت گرفته است و به کمک روشهای جدید پردازش سیگنال، مشخصات دینامیکی این سد از جمله فرکانسها، اشکال و میراییهای مودی بدنه سد به دست آمده اند. همچنین مدلهای اجزای محدود این سد با استفاده از نرم افزار رایانه ای ANSYS تهیه شده است و با بالا بردن دقت مدلسازی از نظر شرایط هندسی، مشخصات مصالح، شرایط مرزی- تکیه گاهی و نهایتا کالیبراسیون مدلFEM سد با نتایج آزمایشات ارتعاش محیطی، مدل عددی سد مارون در محدوده کرنشهای کوچک تدقیق شده است.
واژگان کلیدی: سد خاکی- مشخصات دینامیکی-آزمایشات ارتعاش محیطی- تحلیل مودالhttps://jcme.iut.ac.ir/article_2831_4ea6a546c19499318091a9df40a13181.pdfدانشگاه صنعتی اصفهانروشهای عددی در مهندسی2228-769822120221231Determination of Thermal Resistance in Three-Dimensional Analysis of Micro-Channel Heat Sink with Non - Newtonian Fluidsتحلیل سه بعدی هیدرودینامیکی و گرمایی در محاسبه مقاومت گرمایی مبدل میکروکانالی با سیال غیر نیوتنی1291422832FAمحمد سفید و علیاصغر رستمیJournal Article20221231Micro-Channel Heat Sink is a heat exchanger which is used to control the temperature of electronic devices with high heat flux. A comprehensive thermal model for the micro-channels should include three dimensional conduction analysis in the solid body together with three dimensional developing fluid flow as well as heat transfer analyses in the fluid section. This paper reports on a research aimed at finding a solution to the problem. Hydrodynamical and thermal entrance lengths were two parameters considered in this solution. The power law model was used which includes both newtonion and non- newtonion fluids.
Finite difference based on control volume with staggered grid with SIMPLE algorithm was applied in which convection terms were estimated using QUICK method. The results showed that the two entrance length parameters are critical in the estimation of Nusselt number.
Keywords: 3-dimensional, Non-Newtonian, Micro channel, Heat Sink, Thermal Resistanceمبدل
میکروکانالی وسیلهای است که برای کنترل دمای قطعات الکترونیکی با شار گرمایی بالا مورد استفاده قرار میگیرد. یک تحلیل گرمایی جامع برای میکرومبدل بایستی شامل تحلیل هدایت سه بعدی در بدنه جامد همزمان با تحلیل سه بعدی جریان در حال توسعه از نظر هیدرودینامیکی و گرمایی در بخش سیال باشد. در این مقاله با مد نظر قرار دادن طول ورودی گرمایی و طول ورودی هیدرودینامیکی به تحلیل جامع مسئله پرداخته شده است و از مدل پاورلا1 برای توصیف نوع سیال استفاده شده است تا در برگیرنده سیالات نیوتنی و غیر نیوتنی باشد. در گسستهسازی معادلات ناویراستوکس از روش اختلاف محدود مبتنی بر حجم معیار در شبکه جابه جا شده سیمپل استفاده شده است و جملات جا به جایی با استفاده از متد کوییک تقریب زده شده است. نتایج نشان میدهد که نادیده انگاشتن طولهای ورودی گرمایی و هیدرودینامیکی در بعضی موارد خطای فاحشی را به دنبال خواهد داشت.https://jcme.iut.ac.ir/article_2832_2bc8ae25856bc2a6a1333d1331a3b7a6.pdfدانشگاه صنعتی اصفهانروشهای عددی در مهندسی2228-769822120221231FE-Based Analysis of Hot Forming Process Using the Flow Stress Prediction Modelتحلیل اجزای محدود فرایند شکل دهی داغ با استفاده از مدل پیشبینی تنش جریان1431532833FAحسن مسلمی نائینیمهدی معرفت و مهدی سلطانپورJournal Article20221231In hot forming process, the workpiece undergoes plastic deformation at high temperature and the microstructure of the workpiece changes according to the plastic deformation. These changes affect the mechanical properties of workpiece. In order to optimize this process, both the plastic deformation of workpiece and its microstructural changes should be taken into consideration. Since material behaviors at elevated temperatures are usually rate-sensitive, the analysis of the hot forming processes requires a thermo-viscoplastic model. In this paper, by coupling the flow stress prediction model developed with finite element analysis of thermo-viscoplastic of the hot upsetting process, temperature, strain rate, flow stress distributions and geometry of the workpiece at each time step can be calculated. At each time step, the strain rate and temperature at each element are obtained. From these values and the history of deformation, the changes in microstructure and flow stress can be determined.
Keywords: Hot forming, Process, Finite element analysis, Flow stress, Microstructure, Hot upsetting processدر فرایند شکل دهی داغ، قطعه کار تحت تغییر شکل پلاستیک در دماهای بالا قرارگرفته و ریزساختار قطعه کار به دنبال تغییر شکل پلاستیک تغییر می کند. این تغییرات بر روی خواص مکانیکی قطعهکار تاثیر میگذارد. به منظور بهینه کردن این فرایندها، تغییر شکل پلاستیک قطعه کار و تغییرات ریزساختار باید مورد بررسی قرار گیرند. از آنجایی که در دماهای بالا معمولاً فلزات نسبت به نرخ شکلدهی حساساند، تحلیل فرایندهای شکل دهی داغ مستلزم استفاده از یک مدل ترمو-ویسکوپلاستیک است. در این مقاله، با کوپل مدل پیش بینی تنش جریان تدوین شده و تحلیل اجزای محدود ترمو- ویسکو پلاستیک فرایند پرچکاری داغ، توزیع دما، نرخ کرنش، تنش جریان و هندسه قطعه کار در هر مرحله زمانی قابل محاسبه است. در هر مرحله زمانی، نرخ کرنش و دما در هر المان با استفاده از روش اجزای محدود به دست میآید. از این مقادیر و تاریخچه تغییر شکل، تغییرات ریزساختار و تنش جریان قابل محاسبهاند.
واژگان کلیدی : فرایند شکل دهی داغ، تحلیل اجزای محدود، تنش جریان، ریزساختار فرایند پرچکاری داغhttps://jcme.iut.ac.ir/article_2833_ade55409d1224074754035a5a937d2e0.pdfدانشگاه صنعتی اصفهانروشهای عددی در مهندسی2228-769822120221231Development of an Upwind Algorithm at Subsonic Regions in the Solution of PNS Equationsتعمیم یک روش «آپ ویند» به نواحی زیر صوت در حل معادلات سهموی شده ناویر - استوکس1551652834FAحسن خالقیمسعود میرزایی و سیدمحمدحسین کریمیانJournal Article20221231In this paper an upwind algorithm based on Roe’s scheme is presented for solution of PNS equations. Non iterative-implicit method using finite volume technique is used. The main advantage of this approach, in comparison with similar upwind methods, is reduction of oscillations around sonic line. This advantage causes the present method to be able to analyze supersonic flows with free stream Mach number near to one, where similar upwind methods normally fail. Some two dimensional/ axisymmetric test cases have been computed to validate the present method. These cases are: Hypersonic flow over a 15-degree compression ramp, two-dimensional supersonic flow over a flat plate and axisymmetric supersonic flow over a tangent
ogive. The results are compared with the results of other numerical schemes, such as Beam and Warming scheme
Keywords: Upwind, Navier stokes, Hypersonicدر این مقاله یک روش آپ ویند که اصول اولیه آن را روش رو2 تشکیل میدهد برای محاسبه شارهای غیر لزج در حل عددی معادلات سهموی شده ناویر-استوکس PNS ارائه می شود و معادلات مذکور به صورت ضمنی و غیر تکراری با استفاده از روش حجمهای محدود حل می شوند. مزیت اصلی روش ارائه شده نسبت به روشهای دیگر در این زمینه ، کاهش شدید نوسانات در مجاورت خط صوتی است. این مزیت سبب میشود که روش حاضر قادر به تحلیل جریان های مافوق صوت با عدد ماخ نزدیک به یک باشد. این در شرایطی است که روشهای آپ ویند دیگر توانایی چنین کاری را ندارند. اعتبار روش مذکور با تحلیل سه مسئله نمونه بررسی شده است این مسائل شامل جریان ابر صوتی دو بعدی حول گوشه تراکمی با زاویه 15 درجه، جریان مافوق صوت دو بعدی حول یک صفحه تخت و جریان مافوق صوت تقارن محوری حول یک دماغه مماسی است. نتایج به دست آمده با نتایج روشهای عددی دیگر مانند روش بیم- وارمینگ3 مقایسه شده است
واژگان کلیدی : آپ ویند، ناویر-استوکس، ابر صوتیhttps://jcme.iut.ac.ir/article_2834_9752d873fa71c19dc602bf2a0696f9b5.pdfدانشگاه صنعتی اصفهانروشهای عددی در مهندسی2228-769822120221231Metalization of Polymers: Copper on Cycloteneفلزینه کاری پلیمرها: مس روی سیکلوتن1671742835FAسید علی صدوق ونینیJournal Article20221231An analysis of the demands of ULSI and GSI technologies shows the necessity of multi-layer devices to reduction of signal transmission delay time. This reduction is realized by using a better conductor metal, such as Cu and a surrounding insulator with low capacity than actually used, such as Dow Cyclotene 3022. In this paper, the results of evaporated and sputtered Cu to Dow Cyclotene 3022 were studied. After presentation of interfacial reaction that causes adherence, the methods of enhanced adherence as surface modification of polymer by nitrogen plasma have been investigated.
Keywords: Metalization, Cyclotene, Adherence, Plasma, Multi-layerبررسی تقاضاهای تکنولوژی GSI و ULSI حاکی از نیاز ساختارهای چند لایه به کاهش زمان تأخیر انتقال علائم بین سیستمهای نیمه هادی است. این کاهش با استفاده از یک فلز هادی خوب مانند مس و یک غیر هادی کم ظرفیت تر از آنچه هم اکنون استفاده میشود مانند سیکلوتن ممکن است.در این مقاله نتایج حاصل از چسبندگی پوشش تبخیری و پراکنشی مس روی سیکلوتن 3022 بررسی میشود. پس از ارائه واکنشهای فصل مشترک فلز و پلیمر که رابطه مستقیم با چسبندگی دارد روشهای بهبود چسبندگی منجمله تغییر سطح پلیمر توسط پلاسمای نیتروژن ارائه میشود.
واژگان کلیدی: فلزینه کاری، سیکلوتن، چسبندگی، پلاسما، چند لایهhttps://jcme.iut.ac.ir/article_2835_6775a0635c302542da2c32aa19d86be0.pdfدانشگاه صنعتی اصفهانروشهای عددی در مهندسی2228-769822120221231Shear Localization due to Strain Softening in Side Pressed Cylindersتمرکز سیلان به واسطه نرم شدن ناشی از تغییر شکل در فشردن جانبی استوانه1751882836FAاصغر شیروانی کرچگانی و محمود فرزینJournal Article20221231In this paper, shear localization due to strain softening in sidepressed cylinders, is inverstigated. Shear localization causes formation of macroscopic shear bands which can be obsserved in the metallographic cross-section. In this paper, for the first time a method is presented in which a simple two-slice model is used to study the formation of shear bands. The results obtained form this model are in perfect agreement with the results obtatained form experimental works for and micrcrostructures in Ti-6242Si alloy.
Keywords: shear Localiation, shear Bands, Two –Slice Model, Titanium Alloy Ti-6242Siدر این مقاله تمرکز سیلان به واسطه نرم شدن (کار نرمی) ناشی از تغییر شکل در فشردن جانبی استوانه مورد بررسی قرار گرفته است. تمرکز سیلان منجر به تشکیل نوارهای برشی قابل رویت با چشم میشود که میتوان آنها را پس از متالوگرافی سطح مقطع رویت کرد. در این مقاله برای اولین بار با استفاده از مدل ساده، دو برشه روشی برای پیش بینی تشکیل یا عدم تشکیل نوارهای برشی ارائه شده و با نتایج تجربی موجود برای آلیاژ تیتانیوم 6242Si – Ti با دو ساختار میکروسکوپی و مقایسه شده که کاملا مطابقت دارد. همچنین یک روش پیشنهادی برای تعیین درصد کاهش ارتفاعی که در آن نوارهای برشی شروع میشود نیز ارائه شده است که این مورد با نتایج تجربی با حداکثر 5 درصد خطا مطابقت دارد.
واژگان کلیدی: تمرکز سیلان، نوارهای برشی، مدل دو برشه، آلیاژ تیتانیوم Ti-6242Sihttps://jcme.iut.ac.ir/article_2836_6e0e24295e8a86282cb559b860416812.pdfدانشگاه صنعتی اصفهانروشهای عددی در مهندسی2228-769822120221231Thermal Stress Resistance to Fracture and its Relation to with Resistance to Thermal Fatigue and Shockمقاومت به گسترش ترک در دماهای بالا و نقش ارتباطی آن با مقاومت به شوک و خستگی گرمایی1892022837FAمهدی کلانتری و جی. فانتوزیJournal Article20221231Dense Silicon nitride was investigated to determine the effect of its microstructural parameters and densification on thermo-mechanical properties and thermal stress resistance to fracture initiation during a hot or cold mechanical and thermal shock testing. The different materials and microstructures were obtained by changing the parameters such as the type of the powder, additive, forming process and sintering condition. Maximum crack growth and thermal shock resistance of dense Si3N4 are achieved after complete conversion of the aàB transformation, and after the change in grain morphology towards elongated
grain and the relative crystallization of the second phases have been obtained. The characteristics are obtained by a high a phase content of the starting powder, high Y2O3, and sintering condition of higher temperature (2000ْC), longer soaking times (1h) and load application at the beginning of the thermal cycle.
Keywords: Silicon nitride, Thermo- mechanical properties, Thermal shock resistance, Crack propagation resistanceبررسی و مطالعه سرامیکهای بر پایه سیلیسیم در راستای فهم رفتار ترمو مکانیکی آنها و نقش ریزساختار (اندازه و مرفولوژی دانهها) و محتوی فازی به خصوص فاز بین دانهای برروی این رفتار از اهداف اصلی این مطالعه است. بر این اساس نمونههایی از نیترو سیلیسیم با ریز ساختار و یا محتوی فاز شیشه متفاوت تهیه و آزمایشات مکانیکی گرم و سرد بر روی آنها اعمال شد. برای مطالعه رفتار گسترش ترک نیترو سیلیسیم تحت تنشهای گرمایی، نمونههایی ( با همان نوع ریز ساختارهای مورد استفاده در آزمایشات مکانیکی گرم) تحت سیکلهای شوک و خستگی گرمایی قرار گرفتند. برای توسعه و ایجاد انواع ریز ساختار از انواع پودر با کیفیت متفاوت، انواع مواد کمک زینتر، انواع فرایندهای شکل دهی و شرایط مختلف زینترینگ توسل جستیم. تحلیل نتایج نشان میدهد که ماکزیمم مقاومت در برابر رشد ترک در آزمایشات ترمومکانیکی و شوک گرمایی برای نمونههایی حاصل میشود که در آن اولا تبدیل فازی پایان یافته باشد ثانیا ریز ساختار خود استحکام یافته1 از نظر مرفولوژی و اندازه دانه متبلور شده باشد( دانههای سوزنی کشیده که به طور یکنواخت در زمینهای از دانههای ریز پراکنده شده باشد) ثالثا کریستالیزاسیون نسبی از فاز مرز دانه انجام گرفته باشد. این شرایط به طور نسبی در نمونههایی حاصل میشود که از پودر غنی از فاز -Si3N4 با درصد بالایی از ماده افزودنی اکسید ایتریم (Y2O3) به عنوان کمک زینتر استفاده شده و در شرایط دمایی °C2000 به مدت یک ساعت مورد زینترینگ تحت بار (Mpa 45) قرار گرفته باشد.
واژگان کلیدی : نیترورسیلیسیم، خواص تر مو مکانیکی، مقاومت به شوک گرمایی ، مقاومت به گسترش ترکhttps://jcme.iut.ac.ir/article_2837_353de26971b93af88da102641069b440.pdfدانشگاه صنعتی اصفهانروشهای عددی در مهندسی2228-769822120221231Tracking Control of Uncertain Non - Iinear MIMO System Using Modified Sliding Surfaces for Attitude Large Maneuver of Satellites on Orbitکنترل تعقیب یک سیستم غیر خطی MIMO نامعین با استفاده از سطوح لغزشی بهبود یافته به منظور مانورهای چرخشی با زاویه وضعیت بزرگ ماهواره بر روی مدار2032092838FAمهرداد جعفربندحمیدرضا مؤمنی و ناصر ساداتیJournal Article20221231Designing a robust tracking control for a non-linear MIMO system with uncertainty is one of the most complicated control problems. In this paper, sliding mode changed to non-linear controllable canonical form by input-output linearization. This, sliding surfaces can be defined in a way that we can de-couple equations and indicate the sliding conditions of multi-variable controller system. The uncertain parameters will be estimated properly and the input equation improved to apply the restricted input condition. The control law will be improved in a way that in addition to increasing the tracking accuracy inside the boundary layer, the speed of convergence will increase outside of the boundary layer. In order to satisfy the balance of the filter, the thickness of the adaptive boundary layer is used. Thus, a robust tracking control is designed which can trace the angle
of attitude of satellite for maneuvers with a very large angle (180 deg.) on a piece-wise smooth path. Finally, the simulation results are compared with Elmali & Olgac’s methods and it is shown that despite decreasing control signals, the tracking accuracy increases by several ten times.
Keywords: Attitude, Control, Sliding-mode control, Non-linear System, Input-Output Linearzationطراحی یک کنترلکننده تعقیب مقاوم برای یک سیستم غیرخطی چند ورودی- چند خروجی که عدم قطعیت دارد از پیچیدهترین مسائل کنترل است. در این مقاله برای نیل به این هدف روش کنترل مد لغزشی، توسعه داده میشود. در این راستا قانون کنترل بهنحوی اصلاح میشود که علاوه برافزایش یافتن دقت تعقیب در داخل لایه مرزی، سرعت همگرایی در خارج لایه مرزی نیز بیشتر میشود. به این طریق کنترل تعقیب مقاومی طراحی میشود که قادر است برای مانورهای چرخشی بزرگ و دلخواه (180 درجه) وضعیت ماهواره را حفظ کند. در انتها نتایج آزمون این روش با نتایج حاصل از روش آقایان علم علی و الگاک مقایسه و مشاهده میشود علیرغم کاهش دامنه سیگنالهای ورودی کنترلکننده، دقت تعقیب چند دهبار بیشتر است .
واژگان کلیدی: کنترل وضعیت ماهواره1، کنترل مد لغزشی2، سیستم غیر خطی، خطی ساز ورودی، خروجی3https://jcme.iut.ac.ir/article_2838_d0bb8259d8fe3c7df4554dab9d7da3c9.pdf