دانشگاه صنعتی اصفهان روشهای عددی در مهندسی 2228-7698 24 2 2022 12 31 Evaluation of LPF and PCLPF and Development of a Novel Method to Solve DC Offset Problem in Vector Control of Induction Motors ارزیابی روش LPF و PCLPF و پیشنهاد یک روش جدید برای حل مشکل dc offset در کنترل برداری مستقیم موتورهای القایی 1 14 2912 FA محمد ابراهیمی و احمد قادری Journal Article 2022 12 31 Stator flux oriented vector control of induction motor (IM) drives for speed sensorless control has several advantages. But the application of a pure integrator for the flux estimation is difficult due to the presence of measurement noise and dc offset. To overcome these problems, some have used a programmable cascaded low pass filter (PCLPF). In this paper, it is shown that some problems still exist and some new problems arise from this approach. In order to solve these problems, a novel compensation method is proposed. In this scheme, the dc offset is detected and subtracted from the estimated flux along d and q axes. The simulation results show that it works well in the low speed region as well as in the transient state. The oscillation of the torque and the estimated flux are also reduced notably when the torque reference changes rapidly. کنترل برداری مستقیم موتورهای القایی با جهت یابی شار استاتور، یکی از انواع روشهای کنترل برداری موتور القایی است که دارای مزایایی نسبت به سایر روشهاست. مهمترین ضعف این روش وجود انتگرال‌گیر خالص در تخمینگر شار استاتور است. زیرا وجود dc offset در جریان و ولتاژ اندازه‌گیری شده، باعث ایجاد خطا در شار تخمینی می‌شود. در این مقاله ابتدا مشکلات ناشی از dc offset در انتگرال‌گیرهای فوق بیان می‌شود. برای حل این مشکلات چنانچه به جای انتگرال گیرخالص از فیلتر پایین گذر LPF1 و یا از فیلترهای پایین گذر برنامه‌پذیر سری PCLPF2 استفاده شود، دامنه dc offset در خروجی کاهش می‌یابد. بنابراین مقادیر تخمینی تا حدودی به مقادیر واقعی نزدیکتر می‌شوند. ولی در این روشها مسائل دیگری از قبیل ایجاد نوسان در گشتاور و شار، مشکل راه اندازی و کنترل سیستم در سرعتهای پایین پیش می‌آید. در ادامه این مقاله برای حل مشکل dc offset یک روش جدید مبتنی بر اندازه‌گیری ماکزیمم و مینیمم خروجی انتگرال گیر پیشنهاد شده است. با استفاده از نتایج شبیه‌سازی درایو کنترل برداری با تخمینگر فوق ملاحظه می‌شود که میزان اختلالات ناشی از dc offset بسیار کاهش یافته و نوسانات گشتاور و شار موتور ناچیز خواهند بود. در این حالت انجام کنترل برداری از حالت سکون امکانپذیر است و نیاز به سیستم راه انداز جداگانه ندارد. https://jcme.iut.ac.ir/article_2912_c68c9c8258ea7d85472dd6fd0015f047.pdf

دانشگاه صنعتی اصفهان روشهای عددی در مهندسی 2228-7698 24 2 2022 12 31 Economic Design of R2R Controller using EWMA Procedure طراحی اقتصادی فرایند کنترلی R2R بر اساس رویه EWMA 15 28 2913 FA رضا برادران کاظم‌زاده رسول نورالسناء و مهدی کرباسیان Journal Article 2022 12 31 In the last few years, Run-to-Run (R2R) control techniques have been developed and used to control various processes in industries. These techniques combine response surface, statistical process control, and feedback control techniques. The R2R controller consists of a linear regression model that relates input variables to output variables using Exponentially Weighted Moving Average (EWMA). In this paper, we have developed a R2R controller model based on quality costs. The model consists of finding optimum weight of EWMA procedure in R2R controllers with respect to conformities and nonconformities costs. The validity and performance of the developed model were tested using a real case study in an optic industry application. آگاهی از هزینه‌های کیفیت به کارشناسان در طراحی بهینه کنترل کننده‌های Run-to-Run(R2R) به منظور بهبود کیفیت فرایندهای تولیدی کمک موثری می‌کند. این آگاهی در جهت کاهش تعداد اشتباهات و خطاها در مورد هزینه‌های مربوط به این نوع کنترل کننده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مقاله بر اساس مدل فرایندی هزینه‌های کیفیت، هزینه‌های تطابق و عدم تطابق برای فرایندی که کنترل کننده‌های R2R را استفاده می‌کند، محاسبه می‌شود. سپس با استفاده از یک مدل ریاضی، پارامتر وزنی رویه میانگین متحرک موزون نمایی1 (EWMA) را که در کنترل کننده های R2R استفاده می‌شود به صورت بهینه طوری به دست می‌آید که مجموع هزینه‌های کیفیت حداقل شود. پارامتر وزنی رویه EWMA ، نقش اساسی در عملکرد کنترل کننده R2R و در نتیجه کاهش هزینه‌های کیفیت دارد. در پایان یک مطالعه موردی در صنعت اپتیک به منظور بررسی وتشریح نتایج مدل، آمده است. https://jcme.iut.ac.ir/article_2913_b31df16a88ce00fed951f24b46e08649.pdf

دانشگاه صنعتی اصفهان روشهای عددی در مهندسی 2228-7698 24 2 2022 12 31 Mass Participation Factor in Defining Non-classical Range of Behavior for Mass Isolated Systems به کارگیری ضریب مشارکت جرمی در تعیین محدوده غیر کلاسیک سازه‌های جداسازی شده جرمی 29 49 2914 FA شهریار طاوسی تفرشی منصور ضیایی‌فر و محسن غفوری آشتیانی Journal Article 2022 12 31 The new techniques in seismic design of structures are usually attributed to high damping ratios. In such systems, the assumption of classical (i.e. proportional) damping is not valid and in most cases they should be considered as Non-classical systems. Since the analytical tools for studying the behavior of such structures are not easily available, the present work attempts to find the limits, in which, a non-classical system can be approximated as a classical one. This is accomplished, first, by introducing the mass participation factor for non-classical systems. Subsequently, a relevant spectrum analysis technique such systems is developed. Using the spectrum analysis technique, the limitation of damping ratios in which two different types of Mass Isolated structures can be approximated as classical ones are determined. The results indicate that in the usual range of damping capacity for such structures, a well distribution of dashpots along the height of the system considerably reduces the non-classical characteristics of the structure. روشهای نوین طراحی لرزه ای ساختمانها اغلب در ارتباط با افزودن میرایی سیستم قرار دارد و این مسئله عموما سبب می‌شود که رفتار سازه در محدوده سیستمهای غیرکلاسیک قرار گیرد. از آنجایی که تحلیل سیستمهای غیرکلاسیک با روشهای متداول میسر نیست، در این تحقیق سعی بر آن بوده است که در نوع خاصی از سازه ها به تعیین محدوده ای از رفتار سیستم دست یابیم که فرض رفتار کلاسیک در آنها قابل قبول باشد. در این ارتباط ابتدا به تعیین ضریب مشارکت جرمی برای سیستمهای غیرکلاسیک پرداخته شده و پس از آن با استفاده از این ضریب روش تحلیل طیفی این سیستمها توسعه داده شده است. برای تعیین محدوده رفتار غیرکلاسیک سازه ها از روش فوق برای سازه های جدا سازی شده جرمی بهره گرفته شده است. نتایج حاصله نشان می‌دهد که در محدوده متداول نسبتهای میرایی سازه‌های فوق، فرض کلاسیک بودن رفتار دینامیکی به شرط توزیع گسترده میراگرها در ارتفاع سازه قابل قبول خواهد بود. https://jcme.iut.ac.ir/article_2914_17eb7ecc4c38e4705361cccd903ad8c6.pdf

دانشگاه صنعتی اصفهان روشهای عددی در مهندسی 2228-7698 24 2 2022 12 31 Transient Site Response Analysis of Nonhomogeneous Two-dimensional Topographic Features Using BEM تحلیل دینامیکی عوارض توپوگرافی دو‌بعدی ناهمگن در حوزه زمان با استفاده از روش اجزای مرزی 51 68 2915 FA محسن کمالیان و عبداله سهرابی بیدار Journal Article 2022 12 31 This paper presents the complete algorithm of site response analysis of nonhomogeneous topographic structures using transient two-dimensional boundary element method (BEM). Seismic behaviour of various topographic features including canyon, half plane, sedimentary filled valley and ridge sections, subjected to incident SV and P waves are analysed. The analysis shows the efficiency of the proposed algorithm and its advantage over common transformed domains methods in forming a basis for extension to non-linear behaviour. این مقاله، الگوریتم کامل تحلیل مستقیم پاسخ لرزه‌ای عوارض توپوگرافی دو‌بعدی ناهمگن در فضای زمان توسط روش اجزای مرزی را ارائه داده است. پاسخ لرزه‌ای چند عارضه توپوگرافی متنوع، شامل دره خالی، نیم فضا، دره آبرفتی و تپه، در برابر امواج مهاجم درون‌صفحه SV و P محاسبه شده‌اند که کارایی الگوریتم ارائه شده و امکان جایگزینی روشهای مشابه در فضاهای تبدیل‌یافته توسط آن را در حوزه تحلیل لرزه‌ای ساختگاههای دوبعدی ناهمگن بیان می‌دارند. https://jcme.iut.ac.ir/article_2915_e924517087669cf201ea91bd737a4ff4.pdf

دانشگاه صنعتی اصفهان روشهای عددی در مهندسی 2228-7698 24 2 2022 12 31 Experimental Results of Pressure Fluctuations in a Water Conduit Section Due to Formation of Unstable Two-Phase Air-Water Flow بررسی آزمایشگاهی نوسانات فشار در مقطع مجاری آب‌بر حاوی جریان ناپایدار آب و هوا 69 86 2916 FA عبدالرضا کبیری سامانی سید محمود برقعی و محمد حسن سعیدی Journal Article 2022 12 31 The study of two-phase fluid flow behavior in hydraulic structures such as pressurized flow tunnels, culverts, sewer pipes, junctions and other similar conduits is of great importance. A two-phase mixture flowing in a pipe can exhibit several interfacial geometries such as bubbles, slugs or films, depending on the fluid and hydrodynamic properties of flow. The main variables, giving rise to a variety of flow patterns, include relative discharge rate of fluids and the pipe slope. The flow patterns mostly attainable with air and water include stratified include and slug patterns. In this paper, the experimental results of pressurized water tunnel model are presented. The results include pressure transient and its variations for different hydraulic and geometric properties. It is shown that trapped and released air can cause tremendous pressure surges in the system and, eventually, may cause failure in systems (e.g. the maximum pressure inside the pipe would reach up to 10 times of upstream hydrostatic pressure). Finally, relations for forecasting maximum and minimum pressure in these situations are presented as a function of mean pressure, flow characteristics and pipe geometry. بررسی ویژگیهای هیدرولیکی جریانهای دو فازی، یکی از موضوعات مهم و اساسی در مهندسی هیدرولیک است. این نوع جریان در سازه‌هایی نظیر تونلهای تحت فشار، کالورتها، مجاری انتقال فاضلاب و اتصالات رخ می‌دهد. جریانهای دو فازی بر حسب شرایط هندسی و مشخصات فیزیکی سیالات و مشخصات هیدرولیکی جریان نظیر دبی‌های هوا و آب و شیب مجرا، به گروههای مختلفی نظیر حبابی، لایه نازک و یا توده‌ای تقسیم‌بندی می‌شوند. الگوی جریان چگونگی توزیع هر فاز جریان در برابر فاز دیگر است. از مهمترین الگوهای محتمل جریان آب و هوا در مجاری تحت‌فشار نظیر تونلهای آب‌بر می‌توان به الگوهای لخته‌ای، موجی و چینه‌ای اشاره کرد. ورود هوا به داخل آب و تشکیل جریان دو‌ فازی واکنشهای شدید بین دو فاز و نوسانات شدید فشار را به همراه دارد و در نتیجه می‌تواند خسارتهای قابل ملاحظه‌ای در سازه تونل و تأسیسات جانبی ایجاد کند. در این مقاله نتایج آزمایشات انجام شده روی مدل آزمایشگاهی تونل تحت‌فشار که حاوی جریان همزمان آب و هواست، ارائه می‌شود. تحلیل نتایج نشان می‌دهد، با ورود هوا به تونل و شکل‌گیری جریان دو‌ فازی، نوسانات شدید فشار در مجرا به وجود آمده و بسته به مشخصات هندسی مجرا و هیدرولیکی جریان، فشار ماکزیمم وارد بر مجرا می‌تواند تا 10 برابر فشار هیدرواستاتیکی افزایش یابد. نتایج ارائه شده منحنیها و روابطی‌اند که نوسانات فشار (مقادیر فشار ماکزیمم و می‌نیمم) وارده بر مجرا و مرز‌بندیهای جریان و مشخصات هیدرولیکی ناپایداری را بر حسب متغیرهای هندسی مجرا و هیدرولیکی جریان نشان می‌دهند. https://jcme.iut.ac.ir/article_2916_340a39045c40d50dda207bcfdece883a.pdf

دانشگاه صنعتی اصفهان روشهای عددی در مهندسی 2228-7698 24 2 2022 12 31 Investigation of Shear Strength Anisotropy of c- &phi Soils بررسی ناهمسانگردی مقاومت برشی خاکهای چسبنده‌اصطکاکی 87 103 2917 FA محمد‌علی روشن‌ضمیر و عزیزا… جعفری Journal Article 2022 12 31 Cohesive-frictional soils are widely used in the construction of embankment structures and due to the method of construction, i.e. applying compactive efforts in the vertical direction in these cases, the occurrence of anisotropy in the soil strength and permeability seems to be inevitable. In this study, attempts have been made to evaluate the shear strength of c-f soils through modifying a large shear box apparatus. Conducting more than 108 direct shear tests, the effects of compaction method and moisture on the shear strength anisotropy of a selected c-f soil (a clayey sand) have then been investigated. According to the test results, firstly strength anisotropy was observed in all the soil specimens and the shear strength in the vertical direction was about 14% to 21% higher than that in the horizontal direction. Secondly, it was found that an increase in the compaction moisture led to an increase in the degree of anisotropy. Furthermore, the anisotropy in the cohesive strength was more pronounced in the specimens with a moisture content higher than the optimum one. The highest degree of anisotropy was observed in the specimens compacted by impacting effort and the lowest one belonged to those with the vibratory compaction. خاکهای چسبنده‌اصطکاکی به وفور در اجرای سازه‌های خاکریز استفاده می‌شوند. با توجه به نحوه اجرای این خاکریزها، یعنی اعمال انرژی تراکمی در راستای قائم، وقوع ناهمسانگردی مقاومت و نفوذپذیری در آنها محتمل به نظر می‌رسد. در این پژوهش سعی شده است با اصلاح و استفاده از ابزار برش مستقیم با جعبه بزرگ، امکان ارزیابی ناهمسانگردی در مقاومت برشی خاکهای چسبنده‌اصطکاکی فراهم شود. آن گاه با انجام بیش از 108 آزمون برش مستقیم، تأثیر نوع تراکم و میزان رطوبت تراکم بر میزان ناهمسانگردی مقاومت در نمونه‏های متراکم شده خاک ماسه‌ای رس‏دار مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به نتایج حاصل از آزمایشهای انجام شده ملاحظه شد که اولاً در کلیه نمونه‏ها ناهمسانگردی در مقاومت وجود داشته و مقاومت برشی در راستای قائم (راستای تراکم) درحدود 14 تا 21 درصد بیش از مقاومت در صفحه افقی است. ثانیاً با افزایش رطوبت در کلیه تراکمها میزان ناهمسانگردی افزایش می‏یابد. به علاوه معلوم شد که در رطوبتهای بیش از بهینه افزایش میزان ناهمسانگردی در چسبندگی قابل ملاحظه است. بیشترین میزان ناهمسانگردی مشاهده شده در تراکم کوبشی و کمترین میزان ناهمسانگردی مربوط به تراکم ارتعاشی بوده است. https://jcme.iut.ac.ir/article_2917_dfb84a11f431c62436cfb760e30a34fe.pdf

دانشگاه صنعتی اصفهان روشهای عددی در مهندسی 2228-7698 24 2 2022 12 31 A Numerical Study of Dynamic Detonability Characteristics of Two-phase Unconfined Fuel-Air Clouds تحلیل عددی مشخصه‌های دینامیکی مؤثر در دتونیشن ابر دو‌فازی سوخت و هوا 105 122 2918 FA سید مصطفی حسینعلی‌پور محمد مهدی دوستدار کریم مظاهری Journal Article 2022 12 31 A numerical simulation has been carried out to study the detonability characteristics of two- phase unconfined clouds. The parameters equivalence ratio, turbulence, shape, volume and uniformity of the cloud and the delay time distribution are recognized and introduced as the most important factors determining the reactivity of the cloud and influencing the initiation of a successful detonation. With regard to the dynamic behavior of the cloud and the changes in the magnitude of these significant characteristic parameters, the best ranges of time and position for secondary detonator action are determined. Comparisons are also performed with experimental results along with theoretical analyses to validate the numerical results obtained in this study. در این مقاله به مطالعه عددی مشخصه‌های دینامیکی ابر دو‌فازی سوخت و هوا در محیط باز اتمسفر به منظور بررسی دتونیشن‌پذیری آن پرداخته می‌شود. مشخصه‌هایی از ابر نظیر نسبت توازن، آشفتگی، شکل ، حجم و یکنواختی ابر و نیز توزیع زمان تأخیر در اشتعال به عنوان عوامل مهم در شروع دتونیشن موفق معرفی و مورد مطالعه قرار داده می‌شوند. بر اساس رفتار این مشخصه‌های مهم مناسبترین بازه زمانی و موقعیت مکانی برای شروع احتراق تعیین و پیشنهاد می‌شود. برای تأیید این مدلسازی از تحلیل نظری و مقایسه با برخی نتایج تجربی استفاده شده است. https://jcme.iut.ac.ir/article_2918_f6c9dc70ecfd8f90ba8598aa2401cd1a.pdf

دانشگاه صنعتی اصفهان روشهای عددی در مهندسی 2228-7698 24 2 2022 12 31 Near-Minimum Time Optimal Control of Flexible Spacecraft during Slewing Maneuver کنترل بهینه نزدیک حداقل زمان ماهواره دارای اجزاء انعطاف‌پذیر در مانورچرخشی 123 135 2919 FA اصغر ابراهیمی سید علی اکبر موسویان و مهران میرشمس And M. Mirshams Journal Article 2022 12 31 The rapid growth of space utilization requires extensive construction, and maintenance of space structures and satellites in orbit. This will, in turn, substantiate application of robotic systems in space. In this paper, a near-minimum-time optimal control law is developed for a rigid space platform with flexible links during an orientating maneuver with large angle of rotation. The time optimal control solution for the rigid-body mode is obtained as a bang-bang function and applied to the flexible system after smoothening the control inputs to avoid stimulation of the flexible modes. This will also reflect practical limitations in exerting bang-bang actuator forces/torques, due to delays and non-zero time constants of existing actuation elements. The smoothness of the input command is obtained by reshaping its profile based on consideration of additional first-order and second-order derivative constraints. The platform is modeled as a linear undamped elastic system that yields an appropriate model for the analysis of planar rotational maneuvers. The developed control law is applied on a given satellite during a slewing maneuver. The simulation results show that the modified realistic optimal input compared to the bang-bang solution agrees well with the practical limitations and also alleviates the vibrating motion of the flexible appendage, which reveals the merits of the new control law developed here. بهره‌برداری روزافزون از فضای آسمان با ارسال سفینه‌ها و ماهواره‌ها، مقتضی انجام عملیات مختلف نصب و تعمیرات در مدار است، که به نوبه خود کاربرد روباتهای فضانورد را مطرح ساخته‌است. دراین مقاله، به منظور به حداقل رساندن مدت زمان مانور چرخشی فضاپیماهای عامل و نیز ماهواره‌ها، با توجه به محدودیت و هزینه حمل منابع انرژی در فضا، استفاده از کنترل‌کننده‌های حداقل زمان به شکل bang-bang مورد بررسی قرار می‌گیرد. اگر فقط مود جسم صلب در مسئله کنترلی در نظر گرفته شود، به‌دلیل تغییر مقدار ناگهانی ورودی کنترلی، مودهای انعطافی سیستم تحریک خواهند شد و اجزای انعطاف‌پذیر ماهواره به ارتعاش در خواهند آمد. به منظور پیشگیری از این ارتعاشات و با سعی در حفظ حداقل بودن مدت زمان مانور، با هدف نرمتر کردن تغییرعلامت دادن تابع کنترلی از حالت ناگهانی، به طراحی کنترلر بهینه تقریبی پرداخته شده است. توجه داریم که در واقعیت نیز اعمال نیرو یا گشتاور کنترلی به صورت ناگهانی نبوده و با تأخیرات زمانی ناشی از ثابت زمانی اجزای سیستم کنترل، وجود جهش با نرخ نامحدود نا ممکن است. طراحی این کنترلر بهینه واقعگرایانه، با واردکردن قیود مشتقات اول و دوم این تابع در معادلات وضعیت، و تبدیل مسئله کنترل بهینه حداقل زمان به مسئله بهینه سازی با توابع مقید، صورت می‌گیرد. سپس برای بررسی عملکرد این کنترلر، اعمال آن بر یک ماهواره نمونه مورد بحث قرار می‌گیرد. در به‌دست آوردن معادلات دینامیک مسئله، فرض می‌شود که بالکهای خورشیدی تنها اجزای انعطافی ماهواره‌اند. در طراحی کنترلر، برای سادگی فقط مودجسم صلب استفاده شده، ولی اثرات ورودی کنترلی به‌دست‌آمده بر روی مدل انعطافی سیستم مورد مطالعه قرارگرفته است. نتایج بدست‌آمده از شبیه‌سازی مجموعه، بیانگر عملکرد مطلوب کنترلر بهینه پیشنهادی است. https://jcme.iut.ac.ir/article_2919_6271faadeedd7626d661856b7a004e27.pdf

دانشگاه صنعتی اصفهان روشهای عددی در مهندسی 2228-7698 24 2 2022 12 31 Application of Modified Slab Method in Asymmetrical Plate Rolling استفاده از روش قاچی اصلاح شده در نورد نامتقارن ورق 137 158 2920 FA فاطمه فرهت نیا و محمود سلیمی Journal Article 2022 12 31 In this paper, an analytical method based on Modified Slab Method of analysis is presented to study the asymmetrical rolling process due to difference in work rolls radii, rolls speeds and interface frictions. The shear force imposed on material along the contact region is considered to be a function of the frictional factor and the roll gap geometry. Elastic-plastic with linear work hardening constitutive law was assumed. Asymmetric factors considered are roll diameter ratio, roll speed mismatch and differential interface friction conditions. Neutral points’ location along the contact region in relation to the variations on thickness reduction, roll speed ratios, roll diameters ratio and front and back tensions are investigated. Predicted values for rolling force and torque from the present analytical model are compared with those of other workers, which are shown to be in good agreement در این مقاله، یک روش تحلیلی بر اساس روش قاچی اصلاح شده ارائه شده تا فرایند نورد نامتقارن به دلیل وجود اختلاف در شعاع غلتکهای کاری، سرعت غلتکها و اصطکاک بین سطوح مورد مطالعه قرار گیرد. تنش برشی اعمال شده بر ماده در طول تماس تابعی از ضریب اصطکاک و شرایط هندسی در شکاف غلتکها در نظر گرفته شده است. معادله متشکله الاستو- پلاستیک با سخت شوندگی خطی فرض شده است. فاکتورهای عدم تقارن در نظر گرفته شده عبارت‌اند از نسبت قطر غلتکها، عدم انطباق سرعت غلتکها و تفاوت در شرایط اصطکاک بین سطوح. جابه جایی نقاط خنثی در طول تماس ورق با غلتکها نسبت به تغییرات درصد کاهش ضخامت ورق، نسبت سرعتها، شعاعها و تنشهای کششی در ورود و خروج ورق بررسی شده است. مقادیر پیش بینی شده برای نیرو و گشتاور توسط مدل حاضر با مقادیر دیگر محققان مقایسه شده است که موافقت خوبی بین این نتایج مشاهده می‌شود. https://jcme.iut.ac.ir/article_2920_465636eb4a7ff4b267f3b765d07a02da.pdf

دانشگاه صنعتی اصفهان روشهای عددی در مهندسی 2228-7698 24 2 2022 12 31 Thermo-Elastic-Plastic Analysis of Plate Forming Process by Flame Bending Method تحلیل تغییرشکل ترموالاستیک پلاستیک ورق در فرایند شکل‌دهی خمکاری شعله‌ای 159 170 2921 FA سید جلال همتی محمد علی نیازی مهدی معرفت و رضا نقدآبادی And R. Naghdabadi Journal Article 2022 12 31 Flame bending process is one of the forming processes of steel plates. During this process, plate is formed with heating by gas torch flame followed by controlled cooling along specified paths. Considering simple tools used in the process, it is a popular and economical forming method. At present, this process is manually done on the basis of skilled technician’s experience. Experimental and non-automated procedures decrease productivity of the process. In this paper, a method is proposed for simulation of material deformation. Regarding the physics of the process, large deformation thermoelastic-plastic analysis has been applied. In the simulations, a new analytical solution is used for thermal analysis of plate. The analytical solution along with finite element analysis of the deformation in ANSYS program is able to interpret experimental observations. The simulations show reasonable results, compared with the analytical results by other researchers and with experimental data. The method and simulation results can be used to study the process automation فرایند خمکاری شعله ای یکی از روشهای شکل‌دهی ورقهای فولادی است. در این فرایند با اعمال گرمای ناشی از شعله مشعل گازی و سپس خنک کاری کنترل شده در راستای مسیرهای معین روی ورق، به آن شکل می‌دهند. با توجه به ابزار ساده به کار رفته در فرایند، روش اقتصادی و جذابی است. در حال حاضر این فرایند به صورت دستی و براساس تجارب تکنسینهای ماهر انجام می‌شود. رویه تجربی و عدم اتوماسیون فرایند، بهره‌وری آن را پایین آورده است. در این مقاله روشی برای شبیه سازی تغییر شکل ماده در حین فرایند ارائه می‌شود. با توجه به ماهیت فیزیکی فرایند از تحلیل تغییر شکل بزرگ ترموالاستیک پلاستیک استفاده شده است. در این روش راه حل تحلیلی جدیدی برای تحلیل انتقال گرما در ورق اعمال شده است. حل تحلیلی انتقال گرما به همراه حل عددی اجزای محدود تغییر شکل ورق در محیط نرم افزارANSYS، قادر به توضیح و تفسیر مشاهدات تجربی‌اند. در مقایسه با نتایج سایر محققان و اندازه‌گیریهای تجربی، شبیه سازیهای به عمل آمده نتایج معقولی نشان می‌دهند. از روش و نتایج این شبیه‌سازیها می‌توان برای مطالعات اتوماسیون فرایند استفاده کرد. https://jcme.iut.ac.ir/article_2921_17d8da815fa21c57af9829fb0a869602.pdf

دانشگاه صنعتی اصفهان روشهای عددی در مهندسی 2228-7698 24 2 2022 12 31 Experimental Investigations of Supersonic Flow around a Long Axisymmetric Body بررسی تجربی جریان مافوق‌صوت حول یک بدنه مدور طویل 171 191 2922 FA محمدرضا حیدری محمدرضا سلطانی محمد طیبی رهنی و محمد فراهانی And M. Farahani Journal Article 2022 12 31 A series of supersonic wind tunnel tests on an ogive-cylinder body were performed to investigate the pressure distribution, the boundary layer profiles, and the flow visualization at various angles of attack. All tests were conducted in the trisonic wind tunnel of the Imam Hossein University. The theoretical shock angle at different model positions compared well with those we obtained via Schilerian results. The static surface pressure results show that the circumferential pressure at different nose sections vary significantly with angle of attack. However, minor changes in the circumferential pressure signatures along the cylindrical part of the body were observed. The total pressure measurements in the radial direction, perpendicular to the incoming flow, vary significantly both radially and longitudinally (along body length). The boundary layer thickness increases along the body. At the beginnig and at the midle part of the cylinderical portion of the body, the boundary layer thickness increases uniformly with increasing angle of attack. However, this situation differs near the end of the body. Our measurements indicated a turbulent boundary layer along the model, which is probably due to the high turbulence level in the tunnel test section. در این تحقیق، آزمایشات مختلفی برای اندازه‌گیری توزیع فشار روی یک بدنه استوانه‌ای طویل با دماغه اجایو، در جریان مافوق‌صوت در مجموعه تونل باد سه‌منظوره دانشگاه امام حسین (ع)، انجام شده‌‌است. میدان جریان اطراف این مدل به کمک شیلیرین1 مشاهده و توزیع فشار کل در زوایای حمله مختلف اندازه‌گیری و مورد بررسی قرار گرفته است. زاویه موج ضربه‌ای به دست ‌آمده از تصویرهای آشکارسازی با نتایج نظری تطابق نزدیکی را نشان می‌دهد. در هر زاویه حمله، فشار استاتیک روی بدنه و فشار کل اطراف آن در نقاط مختلف اندازه‌گیری شده‌است. نتایج نشان می‌دهند که توزیع فشار محیطی در موقعیتهای طولی مختلف روی دماغه و نزدیک به آن متأثر از زاویه حمله است، ولی در بخش استوانه‌ای حساسیت کمتری ‌نسبت به زاویه حمله و نیز موقعیت زاویه‌ای گرداگرد یک طول معین دارد. همچنین، توزیع فشار کل اطراف بدنه نسبت به زاویه حمله تغییر می‌کند و ضخامت لایه مرزی روی مدل با پیشروی در راستای جریان بیشتر می‌شود. در قسمت ابتدا و میانی بدنه، با افزایش زاویه حمله تا شش درجه، ضخامت لایه مرزی افزایش می‌یابد، اما در بخش انتهای بدنه، ابتدا ضخامت این لایه افزایش و سپس کاهش می‌یابد. پروفیلهای لایه مرزی در کلیه موقعیتهای اندازه‌گیری شده نشانگر آشفته بودن جریان است. https://jcme.iut.ac.ir/article_2922_6d19c113404cee55b4036fce1a37c058.pdf

دانشگاه صنعتی اصفهان روشهای عددی در مهندسی 2228-7698 24 2 2022 12 31 Dynamics and Motion Control of Wheeled Robotic Systems دینامیک و کنترل حرکت سیستم‌های روباتیک دارای پایه متحرک 193 214 2923 FA سید علی اکبر موسویان و علیرضا میرانی Journal Article 2022 12 31 Mobile robotic systems, which include a mobile platform with one or more manipulators, mounted at specific locations on the mobile base, are of great interest in a number of applications. In this paper, after thorough kinematic studies on the platform and manipulator motions, a systematic methodology will be presented to obtain the dynamic equations for such systems without violating the base nonholonomic constraints. Combining the kinematic model with the initial dynamic equations and eliminating Lagrange multiplier with natural orthogonal complement technique lead to the comprehensive dynamic model. The variables of this model include the path of a reference point of the base and the position and orientation of the end-effector. The proposed approach will be applied on a car-like platform and a manipulator with 5 degrees-of freedom. The calculations for deriving such a model will be implemented by a program in Maple which can be used for control design and simulation purposes. The validity of the methodology is demonstrated using a second model and comparing the elements of these two models with each other. With trajectory generation for platform and manipulator generalized coordinates separately, set points for control system design will be provided. Motion generation for the platform, which due to the nonholonomic constraint has more sensitivity, will be dealt with by two motion modes. Inverting the model in terms of joint space variables, strict control of the work space variables is accomplished. Introducing state space variables and inverting the system into first order equations, the necessary preliminaries for control system design will be provided. Based on two simulation programs in Matlab, two controllers are designed with model-based algorithm (MBA) and Transposed Jacobian (TJ) control. Simulating different external conditions such as parameter perturbation, disturbances and noise, the robotic system behavior in the vicinity of real conditions will be examined. The results obtained show the merits of the TJ algorithm in controlling highly nonlinear and complex systems with multiple degrees- of freedom (DOF), without requiring a priori knowledge of plant dynamics, and with reduced computational burden which motivates further work on this algorithm سیستمهای روباتیک با پایه متحرک از یک محمل1 و یک یا چند بازوی روباتیک تشکیل می‌شوند، که در موقعیتهای مشخصی بر روی پایه نصب می‌شوند. در این مقاله پس از بررسی سینماتیک حرکت پایه چهارچرخ و بازو، یک روش سیستماتیک برای دستیابی به معادلات دینامیک این گونه روباتها با در نظر گرفتن قیود غیرهولونومیک پایه ارایه می‌شود. در این روش، مدل جامع دینامیک سیستم از طریق حذف ضرایب لاگرانژ با استفاده از تکنیک مکمل متعامد طبیعی2، برحسب متغیرهای کنترل شونده (فضای عملکردی) بیان می شود. به منظور تشریح روش استخراج چنین مدلی، یک مجموعه متشکل از یک پایه چهارچرخ (با ساختار متعارف اتوموبیل) و یک بازوی روباتیک با پنج درجه آزادی در نظر گرفته می شود. انجام محاسبات استخراج مدل جامع دینامیکی به صورتی فشرده و قابل بهره برداری در انجام امور طراحی و شبیه‌سازیهای کنترلی، با نگارش برنامه محاسباتی نمادین3 در نرم افزار مپل4 صورت گرفته ‌است. صحت این برنامه مدلسازی با مقایسه نتایج آن با معادلات مبسوط حاصل از انجام کلیه مراحل محاسباتی توسط یک برنامه ساده ثانویه به تأیید می رسد. طراحی مسیر حرکت در حوزه زمان برای مختصات تعمیم یافته پایه و بازو به طور جداگانه صورت می‌گیرد. مسیر حرکت برای پایه که به علت وجود قید غیرهولونومیک دارای حساسیت خاصی است، در قالب دو شیوه حرکتی بررسی می‌شود. سپس با جایگزینی مدل جامع برحسب متغیرهای فضای کاری به فضای مفصلی، امکان کنترل دقیق متغیرها حاصل شده و با تعریف متغیرهای حالت و تبدیل سیستم به معادلات رسته یک، مقدمات لازم برای طراحی سیستم کنترلی فراهم می‌شود. برای طراحی چنین سیستمی که با نگارش برنامه شبیه‌سازی در فضای نرم افزاری متلب5 همراه است، از دو الگوریتم کنترلی مبتنی بر مدل6 (MBA) و ژاکوبین ترانهاده7 (TJ) استفاده می‌شود. بر این اساس، با شبیه‌سازی شرایط کاری و عوامل خارجی مؤثر از قبیل تغییر پارامترهای سیستم، اغتشاشات محیط و نویز در اندازه‌گیری به بررسی و مطالعه رفتار روبات در شرایط بسیار نزدیک به واقعیت پرداخته می‌شود. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که الگوریتم کنترلی TJ به عنوان یک الگوریتم ناوابسته به مدل و دارای حجم محاسباتی بسیار محدود به عنوان یک کنترلر مناسب می‌تواند حتی در چنین سیستمهای نسبتاً پیچیده‌ای مورد استفاده قرار گیرد، که به نوبه خود کار بر روی بهبود ساختار این الگوریتم را انگیزه می‌بخشد https://jcme.iut.ac.ir/article_2923_a4666cd9e1ab0e4abf05a0fb232f4ad3.pdf

دانشگاه صنعتی اصفهان روشهای عددی در مهندسی 2228-7698 24 2 2022 12 31 Ternary Ni-Fe-Co Alloys Nanowire Electrodeposition رسوب الکتروشیمیایی نانووایر آلیاژ سه جزیی Ni-Fe-Co 215 226 2924 FA محمد قربانی و امیرمهدی ساعدی Journal Article 2022 12 31 Nanowire is a cylindrical nano-structure with nanometer dimensions. In this research, the studied nanowire was made from the magnetic triple Ni-Fe-Co alloy. We utilized ordered porous anodic aluminum oxide as a template for the nanowire deposition. The nanowire arrays were electrodeposited in the cylindrical pores of the oxide layer by AC potential in a simple sulfate bath. Then the relation of shape and composition of the nanowires with their fabrication parameters was investigated. The results showed that the barrier layer modification had an essential role in the deposition process and a composition gradient was detected in a single nanowire. نانووایر به ساختاری استوانه ای شکل گفته می‌شود که دارای سطح مقطعی در حد ابعاد نانومتری باشد. نانووایر مورد بحث در این تحقیق از جنس آلیاژ مغناطیسی Ni-Fe-Co است. از حفرات منظم و استوانه ای شکل پوشش اکسید آندی آلومینیم به عنوان قالبی برای ساخت نانووایر استفاده شد. بعد از تهیه این لایه اکسیدی، رسوب الکتروشیمیایی نانووایر در حمام سولفاتی ساده با روش ولتاژ AC در حفرات مذکور انجام شد. در مرحله بعد ارتباط پارامترهای ساخت با ترکیب شیمیایی و ساختار نانووایرهای به دست آمده بررسی شد. مشاهده شد که برای انجام موفق رسوب الکتروشیمیایی در نانوقالب اکسید آندی آلومینیوم، ضخامت لایه مانع نقش اساسی داشته و تحلیل عنصری نانووایر در امتداد طول نانووایرها متغیر است. https://jcme.iut.ac.ir/article_2924_3953630da28e5181cffca1278517e3cf.pdf

دانشگاه صنعتی اصفهان روشهای عددی در مهندسی 2228-7698 24 2 2022 12 31 A Comparison between CIECAM97s and its Revised Colour Appearance Models for Apearance Attributes of Fabrics مقایسه مدلهای ظاهر رنگی CIECAM97s و نسخه اصلاح شده آن در توصیف ظاهر رنگی یک منسوج 227 239 2925 FA مهدی تقوی قادیکلایی و سید حسین امیرشاهی Journal Article 2022 12 31 : The CIECAM97s and its revision, as a colour appearance model, were applied for a series of fabrics with different colours and depths to explain their colour appearance coordinates in similar viewing conditions. The results show that due to some modifications which expand the scale, the modified model has improved capadilities in calculating chroma. Besides, the calculations were simpler for the revised version of CIECAM97s model while the results from the two models were the same. از آن جایی که در رابطه با کارایی نسخه اصلاح شده مدل CIECAM97s به روی منسوجات ومقایسه آن با مدل اصلی تاکنون هیچ گونه بحث و بررسی انجام نشده است، در این مقاله از دو مدل رنگ ظاهری CIECAM97s و نسخه اصلاح شده آن در توصیف مولفه‌های ظاهر رنگی منسوجاتی با رنگها و عمقهای مختلف و شرایط یکسانی از مشاهده استفاده شده است و مولفه‌های رنگ ظاهری آنان به عنوان خروجی دو مدل مورد بحث قرار گرفته است. نتایج حاصل نشان می‌دهند که مدل اصلاح شده به دلیل استفاده از محدوده کرومای وسیعتر از قابلیت مناسبتری در محاسبه این فاکتور برخوردار است. به علاوه استفاده از حالت معکوس در نسخه اصلاح شده به دلیل ساده‌سازیهای انجام شده سهلتر از نسخه اصلی است در حالی که نتایج حاصله از دو مدل کاملا یکسان است. https://jcme.iut.ac.ir/article_2925_ac34ae1fda29b8fe781ac8d6d32a6bc7.pdf

دانشگاه صنعتی اصفهان روشهای عددی در مهندسی 2228-7698 24 2 2022 12 31 Using Artificial Neural Network Algorithm to Predict Tensile Properties of Cotton-Covered Nylon Core Yarns استفاده از الگوریتم شبکه‌های عصبی مصنوعی در پیش بینی خصوصیات کششی نخهای مغزی دار با مغزی نایلون و رویه پنبه 241 251 2926 FA علی‌اکبر قره آغاجی مازیار پالهنگ و محسن شنبه And M. Shanbeh Journal Article 2022 12 31 Artificial Neural Networks are information processing systems. Over the past several years, these algorithms have received much attention for their applications in pattern completing, pattern matching and classification and also for their use as a tool in various areas of problem solving. In this work, an Artificial Neural Network model is presented for predicting the tensile properties of cotton-covered nylon core yarns. Multilayer Feedforward network with Back Propagation learning algorithm was used to study the relationship and mapping among the process parameters, i.e. count of sheath part, count of core part, applying pretension to the core part, inserted twist to the core spun-yarn as well as tensile properties, i.e. breaking strength and breaking elongation. The results show that ANN is an effective method for the prediction of the tensile properties of these yarns. This is due to the fact that in each case, standard deviation of prediction error for test and train data was less than that obtained from the expreiments. شبکه های عصبی مصنوعی سیستمهای پردازش اطلاعات هستند. در سالهای اخیر این الگوریتمها مورد توجه محققان بسیاری برای مدلسازی فرایندهای مختلف و همچنین حل مسائل گوناگون قرار گرفته‌اند.در این تحقیق یک مدل شبکه عصبی مصنوعی برای پیش بینی خصوصیات کششی نخهای مغزی دار با رویه پنبه و مغزی نایلون ارائه می‌شود. بدین منظوراز شبکه‌های چند لایه پیشرونده با الگوریتم آموزشی انتشار به عقب برای بررسی رابطه و ایجاد یک نگاشت بین پارامترهای تولید(نمره جزء رویه، نمره جزء مغزی، کشیدگی اولیه اعمالی به جزء مغزی و تاب اعمال شده به نخهای مغزی دار) و خواص کششی (استحکام و ازدیاد طول تا حد پارگی) نخهای مغزی دار استفاده می‌شود. نتایج حاصل نشان داد شبکه‌های عصبی مصنوعی یک روش موثر برای پیش بینی خصوصیا ت کششی نخهای مغزی‌دار است؛ به طوری که انحراف استاندارد خطای پیش بینی دسته‌های آموزش دهنده و آزمایش کننده همواره از انحراف استاندارد آزمایشات کمتر بود. https://jcme.iut.ac.ir/article_2926_56c82ccd658e09e829f16bb99457bcbc.pdf