دانشگاه صنعتی اصفهانروشهای عددی در مهندسی2228-769843220250120A novel technique for local mesh refinement in the finite element method based on the alternative shape functionsروش جدید برای ریزکردن محلی شبکه در روش اجزای محدود به کمک توابع شکل جایگزین126357210.47176/jcme.43.2.1031FAنسرینخیرخواه برزکیدانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیرعلیرضاصادقی راددانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر0000-0003-3678-9122Journal Article20240414Unlike triangular/tetrahedral elements used in the finite element method for two/three-dimensional problems, local refinement of meshes composed of quadrilateral/hexahedral elements while maintaining the compatibility is challenging, and often results in severe distortion of the elements. A well-known and widely used approach to address this issue is the local mesh refinement based on transitional elements with hanging nodes. The key point in this method is enforcing the displacement continuity at the transitional element boundaries in the presence of hanging nodes. Transitional elements introduced in the literature employ various formulations depending on their placement within the mesh, and are also constrained by a maximum number of hanging nodes. along <br />the element boundary. Therefore, their implementation for a general case is quite complicated. This paper presents a novel transitional element based on alternative shape functions, which offers a unified formulation for different placements of transitional elements in the mesh, applicable to any number of hanging nodes. Additionally, an analytical proof is provided to demonstrate the continuity and partition of unity properties in the proposed method, used in local mesh refinement. Finally, numerical examples in two and three dimensions are simulated to compare the accuracy and convergence of the proposed method against the existing methods in the literature.بر خلاف شبکههای متشکل از المانهای مثلثی/ چهاروجهی در روش اجزای محدود دو/سه بعدی، ریزکردن محلی شبکههای متشکل از المانهای چهارضلعی/ شش وجهی با حفظ سازگاری دشوار بوده و معمولا منجر به اعوجاج شدید المانها میگردد. روش شناختهشده و پرکاربرد برای برطرف کردن این مشکل، ریزکردن محلی شبکه بر اساس المانهای انتقالی و گرههای معلق است. نکتهی کلیدی در این روش، اعمال پیوستگی تغییر مکان در مرز المانهای انتقالی در حضور گرههای معلق است. المانهای انتقالی معرفیشده در ادبیات فنی با توجه به نحوهی قرارگیری در شبکه رابطهبندیهای مختلف داشته و نیز محدود به یک تعداد مشخص از گرههای معلق بر مرز المان میباشند. بنابراین پیادهسازی آنها برای یک حالت بسیار عمومی پیچیده است.<em> </em>در این مقاله یک المان انتقالی جدید بر اساس توابع شکل جایگزین معرفی شده است که با یک رابطهبندی واحد حالات مختلف قرارگیری المان انتقالی در شبکه و نیز تعداد دلخواه گرههای معلق را پشتیبانی میکند. هم چنین اثبات تحلیلی به منظور نشان دادن حفظ کامل شرایط پیوستگی و تقسیم جزء واحد در روش پیشنهادی هنگام ریزکردن محلی شبکه به کمک توابع شکل جایگزین ارائه شده است. در نهایت با حل مثالهای عددی دو و سهبعدی مقایسه بین دقت و همگرایی روش پیشنهادی و روشهای موجود در پیشینه فنی صورت گرفته است.https://jcme.iut.ac.ir/article_3572_842424a1d0595b76ec4fa03c46e8d755.pdfدانشگاه صنعتی اصفهانروشهای عددی در مهندسی2228-769843220250120Buckling analysis of orthotropic rectangular plates with adhesive connection by generalized differential quadrature methodتحلیل کمانش صفحات مستطیلی غیرهمسانگرد با اتصال چسبی به روش مربعات دیفرانسیلی تعمیمیافته2949356910.47176/jcme.43.2.1022FAحسیننجات بخشدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران0000-0002-5705-6158احمدرضاقاسمیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران0000-0002-9326-4990سعیدامیردانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایرانJournal Article20231226Orthotropic plates used in composite structures are subject to local buckling, including compressive buckling. In the process of designing and building most large structures or instruments with complex geometry, joints in the structure are unavoidable. Today, adhesive joints are widely used in connecting composite structures due to some advantages over mechanical joints. In this article, the buckling phenomenon of orthotropic rectangular multilayer plates connected with glue has been investigated, and the force effects of the glue layer under buckling loading conditions have been studied. In order to obtain the critical buckling loads under different boundary conditions, the generalized differential quadrature method (GDQM) has been used. Buckling analysis is presented based on first-order shear deformation theory (FSDT) for carbon/epoxy, glass/epoxy and Kevlar/epoxy composite materials with different porcelain layers. The effect of thickness and type of the adhesive as a bonding layer has been investigated. In plates made of a type of porcelain layer, two-way carbon epoxy plates show higher buckling strength, and in general, the higher the ratio of length to width of the plates is, the higher the buckling strength will be. In the connections, the obtained results have been compared with the results from the finite element analysis in ABAQUS commercial software.صفحات غیرهمسانگرد<sup>1</sup> مورد استفاده در سازههای کامپوزیتی در معرض کمانشهای موضعی ازجمله کمانش فشاری قرار دارند. در فرآیند طراحی و ساخت اغلب سازههای بزرگ و یا سازهها با هندسه پیچیده، اتصالات در سازه گریزناپذیر است. امروزه اتصالات چسبی به دلیل برخی مزیتها نسبت به اتصالات مکانیکی کاربرد گستردهای در اتصال سازههای کامپوزیتی پیدا کرده است. در این مقاله به بررسی پدیده کمانش صفحات چندلایه مستطیلی غیرهمسانگرد متصل شده با چسب پرداخته شده است و اثرات نیرویی لایه چسب تحت شرایط بارگذاری کمانشی بررسی شده است. به منظور به دست آوردن بارهای بحرانی کمانش تحت شرایط مرزی مختلف از روش مربعات دیفرانسیلی تعمیمیافته<sup>2 </sup>استفاده شده است. تحلیل کمانش بر مبنای روابط تئوری تغییر شکل برشی مرتبهاول<sup>2</sup> برای مواد کامپوزیت کربن/اپوکسی، شیشه/اپوکسی و کولار/اپوکسی با لایه چینیهای مختلف ارائه شده است. اثر ضخامت و جنس چسب بهعنوان لایه اتصال بررسی شده است. در صفحات از یک نوع لایه چینی، صفحات از جنس کربن اپوکسی دوجهته استحکام کمانشی بالاتری را از خود نشان میدهند و بهصورت کلی هر چه نسبت طول به عرض صفحات بیشتر شود، استحکام کمانشی افزایش مییابد. در اتصالات با نتایج بهدستآمده با استفاده از روش آنالیز اجزای محدود در نرمافزار آباکوس<sup>4</sup> مقایسه شدهاند.https://jcme.iut.ac.ir/article_3569_77c493ec14246d748db3ee8fce0092db.pdfدانشگاه صنعتی اصفهانروشهای عددی در مهندسی2228-769843220250120Investigation of the effect of changing the type of fluid on the hydrodynamic and thermal characteristics of the flow in a thermal micro-heatsinkبررسی اثر تغییر نوع سیال بر مشخصههای هیدرودینامیکی و حرارتی جریان در یک میکروچاه حرارتی5167356810.47176/jcme.43.2.1020FAاحمدرضارحمتیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایرانحامدنوروزیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایرانJournal Article20231130In recent years, many studies have been conducted on the field of microchannels' sinks. The microchannel sink absorbs heat from other equipments and transfers it to the fluid by maximizing the contact area. In the present research, three-dimensional water flow, nanofluid and hybrid nanofluid in heat sink with constant heat flux, have been studied. The simulation process have been done in the commercial software ANSYS fluent. In the simulation process, the constant and uniform heat flux boundary condition has been applied to the bottom of the heat sink's wall. The influence of variables such as the nanoparticles volume fraction, nanoparticles types and Reynolds values on the hydrodynamic performance and heat sink will be investigated. After this stage, two types of nanofluid and one type of hybrid nanofluid in 0.04, 0.02 and 0.01 volume fractions will be considered as well. In this paper, first the pressure drops and heat transfer will be examined, and then the best nanofluid will be defined by considering the coefficient of thermal performance. The simulations show that the heat transfer decreases with increasing the volume fraction in the water-aluminium oxide nanofluid. On the other hand, the heat transfer increases with raising the volume fraction in the water-copper nanofluid. Also in the water-aluminium oxide-copper hybrid nanofluid, the heat transfer rises up in the 0.04 volume fraction in the range of 400 and above values for the Reynolds number.چاهگرمایی میکروکانالی حرارت را از تجهیزات جذب میکنند و با بیشینهنمودن سطح تماس با سیال اطرافش، حرارت را به آن سیال منتقل میکنند. در پژوهش حاضر به شبیهسازی سه بعدی جریان آب، نانوسیال و نانوسیال هیبریدی در یک چاه گرمایی با فینهای با آرایش مثلثی و سطح مقطع دایره با ارتفاع 5/1میلیمتر و شارحرارتی یکنواخت پرداخته میشود. شبیهسازی به کمک نرمافزار تجاری انسیس فلوئنت 2019 انجام شده است. شرط مرزی شار حرارتی ثابت و یکنواخت بر دیواره پایین چاه حرارتی اعمال شده است. اثرات متغیرهای کسرحجمی نانوذرات، نوع نانو ذرات و عدد رینولدز برروی عملکرد هیدرودینامیکی و حرارتی چاه حرارتی مورد بررسی قرار میگیرد. دو نوع نانوسیال و یک نوع نانوسیال هیبریدی در سه کسر حجمی 01/0، 002/0 و 04/0 مورد بررسی میگیرند. در ابتدا افت فشار و انتقال حرارت مورد بررسی قرار میگیرد سپس با تعریف ضریب عملکرد حرارتی بهترین نانوسیال مشخص میشود. شبیهسازیها نشان میدهد با افزایش کسرحجمی در نانوسیال آب- اکسیدآلومینیوم انتقالحرارت کاهش مییابد اما در نانوسیال آب- مس با افزایش کسرحجمی انتقالحرارت افزایش مییابد. همچنین در نانوسیال هیبریدی آب- اکسید آلومینیوم- مس در کسر حجمی 04/0 از بازه عدد رینولدز400 به بالا انتقال حرارت افزایش مییابد.https://jcme.iut.ac.ir/article_3568_5481b2f34a74e427a2818014b8e103b0.pdfدانشگاه صنعتی اصفهانروشهای عددی در مهندسی2228-769843220250120A DR-BEM Model for a Half-Space Including the Cavity under Scalar Surface Pulseمدل اجزای مرزی تقابل دوگانه برای محیط نیمفضای حفرهدار تحت ضربهی اسکالر سطحی6982357110.47176/jcme.43.2.1033FAپویاکاوندیگروه مهندسی عمران، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایراننویدگنجیانگروه مهندسی عمران، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایرانمهدیپنجیگروه مهندسی عمران، واحد زنجان، دانشگاه آزاد اسلامی، زنجان، ایران0000-0002-3240-7775Journal Article20240512In this paper, a two-dimensional half-space model is presented in the presence of a subsurface circular cavity under a uniform surface scalar pulse. In this regard, a dual reciprocity boundary element method (DR-BEM) was successfully developed, in which the discretizing process was only applied to the boundary of the model as well as a few internal points. The simple formulation and step-by-step transient analysis in the absence of time-domain fundamental solutions were some of the characteristics of the implemented approach. First, by introducing the method and briefly presenting the formulation, a time-domain algorithm was prepared based on the mentioned approach, then it was validated by comparing with the existing analytical solutions. Moreover, by modeling a half-space domain including a subsurface circular cavity, the transient displacement was obtained at different points of the ground surface and the cavity wall, subjected to the surface pulse of the Ricker wavelet type function. The results showed that the presence of the cavity was effective not only in changing the distribution pattern, but also in the formation of safe areas behind the wave front. The efficient approach is recommended to all researchers in the field of geotechnical earthquake engineering, especially in the analysis of surface explosions.در این مقاله به ارائه مدل یک محیط نیمفضای دوبعدی در حضور یک حفره دایرهای زیرسطحی تحت ضربهی اسکالر یکنواخت سطحی پرداخته شده است. در این میان از روش اجزای مرزی تقابلدوگانه استفاده شده است که فرآیند شبکهبندی را روی مرز هندسه مدل و در صورت نیاز در اندک نقاط درونی متمرکز میسازد. سهولت در فرمولبندی و تحلیل گام به گام گذرا در عدم نیاز به هستهها و حل اساسی حوزه زمان از مشخصات بارز این روش محسوب میشود. ابتدا ضمن معرفی روش و ارائه مختصر فرمولبندی، با تحلیل یک مثال کاربردی، الگوریتم تهیه شده مبتنی بر رویکرد مزبور صحتسنجی شده است. سپس با مدلسازی یک محیط نیمفضای حفرهدار، تغییرمکان گذرا در نقاط مختلف سطح زمین و پیرامون حفره در برابر تحریک سطحی فشاری از نوع موجک ریکر حساسیت سنجی شده است. نتایج نشان داد حضور حفره نه تنها در تغییر الگوی پراکنش بلکه در تشکیل نواحی امن در پشت جبهه موج مؤثر است. استفاده از این روش کارا در حوزه ژئوتکنیک لرزهای به ویژه در تحلیلهای حاصل از انفجار سطحی به کلیه محققان توصیه میشود.https://jcme.iut.ac.ir/article_3571_f8f5161cf94df05793592f5fab95138b.pdfدانشگاه صنعتی اصفهانروشهای عددی در مهندسی2228-769843220250120Supply chain coordination mechanism with time- based discounts and prepayment ratio for perishable products under budget constraintسازوکار هماهنگی زنجیرهتأمین باتخفیفهای زمانی و نسبت پیشپرداخت برای کالاهای فسادپذیر با وجود محدودیت بودجه83106357010.47176/jcme.43.2.1030FAسید فرزادهاشمیگروه مهندسی صنایع، دانشکده مهندسی، دانشکدگان فارابی، دانشگاه تهرانبابکجوادیگروه مهندسی صنایع، دانشکده مهندسی، دانشکدگان فارابی، دانشگاه تهرانبهنازآقاعبداللهیانگروه مهندسی صنایع، دانشکده مهندسی، دانشکدگان فارابی، دانشگاه تهران0009-0002-8379-1487Journal Article20240318The supply chain of a product encompasses all organizations and companies involved in the processes of procurement, supply, production, distribution, and delivery of that product to the customer. One of the most critical aspects of supply chain management is the coordination among these elements. Perishable products, which are recognized as widely used items, hold a significant position in inventory control research because these items may deteriorate, evaporate, or degrade over time, leading to a loss of value or quantity. Therefore, determining the order quantity and timing for such products is crucial. Additionally, supply chain members often face budget constraints, and the manufacturer secures part of the required liquidity at the beginning of production by receiving a portion of the total order amount upfront. Determining this portion is also of great importance. In this study, a two-level supply chain, consisting of a wholesaler and a manufacturer producing a perishable product, has been examined. To foster long-term coordination and collaboration among members and to maximize supply chain profit, a discount mechanism has been utilized. This mechanism includes one discount based on order timing and another based on the prepayment ratio. Finally, a numerical example has been analyzed, and sensitivity analysis has been conducted on the problem's parameters. The results demonstrate that by implementing the coordination mechanism and determining the optimal values for order quantity, order timing, and prepayment ratio, the profit of both the members and the entire supply chain increases in the coordinated state compared to the uncoordinated state.زنجیرهتأمین یک محصول شامل تمامی سازمانها و شرکتهایی است که در فرآیند تهیه، تأمین، تولید، توزیع و تحویل آن محصول به مشتری نقش دارند. یکی از مهمترین ارکان مدیریت زنجیرهتأمین، هماهنگی این اجزا است. اقلام فسادپذیر که بهعنوان کالاهایی پرکاربرد شناخته میشوند، در پژوهشهای مربوط به کنترل موجودی جایگاه ویژهای دارند، زیرا این اقلام با گذر زمان ممکن است فاسد، تبخیر یا تخریب شوند و از این طریق ارزش یا مقدار خود را از دست بدهند. بنابراین، تعیین مقدار و زمان سفارش برای این نوع اقلام اهمیت بسیاری دارد. علاوهبر این، اعضای زنجیرهتأمین معمولاً با محدودیت بودجه مواجه هستند و تولیدکننده بخشی از نقدینگی مورد نیاز خود را در ابتدای تولید از طریق دریافت نسبتی از مبلغ کل سفارش تأمین میکند. تعیین این نسبت نیز بسیار حائز اهمیت است. در این تحقیق، یک زنجیرهتأمین دوسطحی شامل یک عمدهفروش و یک تولیدکننده که کالایی فسادپذیر تولیدمیکند، مورد بررسی قرارگرفته است. برای ایجاد هماهنگی و همکاری بلندمدت بین اعضا و حداکثرسازی سود زنجیرهتأمین، از سازوکار تخفیف استفاده شدهاست. در این سازوکار، یکی از تخفیفها بر اساس زمان سفارش و دیگری بر اساس نسبت پیشپرداخت عملمیکند. در نهایت، یک مثال عددی بررسیشده و تحلیل حساسیت بر روی پارامترهای مسئله انجام شدهاست، نتایج نشانمیدهد که با اعمال سازوکار هماهنگی و تعیین مقادیر بهینه برای مقدار سفارش، زمان سفارش و نسبت پیشپرداخت، سود اعضا و کل زنجیرهتأمین در حالت هماهنگ نسبت به حالت ناهماهنگ افزایش یافتهاست.https://jcme.iut.ac.ir/article_3570_43b52842663fa6e4100c72751d08de6f.pdfدانشگاه صنعتی اصفهانروشهای عددی در مهندسی2228-769843220250120An efficient method for applying distributed loads on curved surfaces in isogeometric analysisارائه روشی کارآمد برای اعمال بار گسترده بر سطوح دارای انحنا در تحلیل همهندسی107125357410.47176/jcme.43.2.1035FAمرتضیبراتیگروه مهندسی عمران، دانشگاه فردوسی مشهدفرزادشهابیانگروه مهندسی عمران، دانشگاه فردوسی مشهد0000-0001-9202-4947بهروزحسنیگروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهدJournal Article20240707The isogeometric method was introduced to bridge the gap between computer-aided design (CAD) and analysis. This method offers advantages such as precise geometric modeling, suitable refinement methods, easy access to higher-order functions, and higher computational accuracy. The aim of this research is to provide an efficient method for applying the distributed loads on curved surfaces in isogeometric analysis. One of the main challenges in this method is how to apply boundary conditions on complex geometries. In curved models, some control points may not lie on the geometry, leading to ambiguity in the distribution of loads on these points. This study uses NURBS functions, which are standard non-interpolatory functions in CAD systems, to approximate the solution space and describe the geometry. Additionally, to leverage the capabilities of CAD tools, the process of importing geometries created in Rhino into isogeometric analysis using Bézier extraction is explained. The results confirm the accuracy and efficiency of the proposed method.روش تحلیل همهندسی با هدف کاهش فاصله بین تحلیل و طراحی به کمک رایانه معرفی شده است. این روش دارای مزایایی همچون مدلسازی دقیق هندسه، روشهای بهبودسازی مناسب، راحتی دستیابی به توابع مرتبه بالا و دقت بالاتر در محاسبات است. هدف این پژوهش، ارائه روشی کارآمد برای اعمال بارهای گسترده بر سطوح دارای انحنا در تحلیل همهندسی است. یکی از چالشهای اصلی در این روش، نحوه اعمال شرایط مرزی بر روی هندسههای پیچیده است. در مدلهای دارای انحنا، برخی از نقاط کنترلی روی هندسه قرار نمیگیرند که موجب ابهام در توزیع بار روی این نقاط میشود. در این پژوهش، از توابع نربز که توابعی غیردرونیاب و استاندارد در سامانههای طراحی رایانهای هستند، برای تقریب فضای حل و توصیف هندسه استفاده شده است. همچنین، به منظور استفاده از قابلیتهای ابزارهای طراحی به کمک رایانه، نحوه واردکردن هندسههای ایجاد شده در نرمافزار راینو به تحلیل همهندسی با استفاده از فرآیند استخراج بزیه توضیح داده میشود. نتایج بدست آمده، صحت و کارآیی روش پیشنهادی را تأیید میکنند.https://jcme.iut.ac.ir/article_3574_1b9f38268c50805669fd8caf8f3cc84a.pdfدانشگاه صنعتی اصفهانروشهای عددی در مهندسی2228-769843220250120Microstructure and texture investigation of commercial pure aluminium subjected to torsion deformation using crystal plasticity simulationبررسی ریزساختاری و بافت آلومینیوم خالص تجاری تحت تغییرشکل پیچشی به کمک شبیهسازی کریستال پلاستیسیته127142357310.47176/jcme.43.2.1034FAعرفانمداحدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایرانمحمد جوادرضاییدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایرانمحمدصدیقیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایرانJournal Article20240626Aluminum wires, due to their extensive use in various industries, particularly in the electrical industry, have been of significant importance. One of the most effective methods for investigating microstructure is the utilization of crystal plasticity theory. In this study, the microstructural changes of a 1000 aluminum wire (grade 1350) with a diameter of 4 mm under torsional loading are examined using a spectral solver (Fast Fourier Transform) in DAMASK software. For this purpose, Crystal Plasticity Fast Fourier Transform (CPFFT) is applied to a Representative Volume Element (RVE) containing 100 grains. The initial non-random texture is assigned to the Representative Volume Element (RVE) as quaternion numbers, and then, using a crystal plasticity spectral solver, the deformed quaternion numbers due to shear deformation are extracted. Using the MTEX toolbox available in Matlab, these numbers are transformed into pole figures (PF), inverse pole figures (IPF), and orientation distribution functions (ODF) of grains were converted and plotted. The accuracy of CPFFT results is validated against experimental results from Electron Backscatter Diffraction (EBSD) tests. Comparison of the results for a 𝜋-radian rotation sample shows that components A، A^*1 ، A^*2، B and Bً are created at the pole figure results, but did not indicate any component from the orientation distribution function in both EBSD and CPFFT test samples.سیمهای آلومینیومی، با توجه به کاربرد فراوان در صنایع گوناگون، به خصوص در صنعت انتقال برق، از اهمیت بسزایی برخوردار بودهاند. یکی از موثرترین روشها برای بررسی ریزساختار، استفاده از تئوری کریستال پلاستیسیته است. در این پژوهش، تحولات ریزساختاری یک سیم آلومینیومی سری 1000 (گرید 1350) با قطر چهار میلیمتر تحت بارگذاری پیچشی با استفاده از حلگر طیفی (تبدیل فوریه سریع) نرمافزار داماسک مورد بررسی قرار میگیرد. به این منظور، حل کریستال پلاستیسیته طیفی بر روی یک نماینده المان حجمی با تعداد 100 دانه انجام میشود. بافت اولیه غیرتصادفی به صورت اعداد چهاروجهی به نماینده المان حجمی اختصاص داده شده و سپس به کمک حل طیفی کریستال پلاستیسیته، اعداد چهاروجهی تغییرشکل یافته در اثر تغییرشکل برش استخراج میگردند. با استفاده از بسته نرمافزاری امتکس موجود در متلب، این اعداد به اشکال قطبی، اشکال قطبی معکوس و تابع توزیع جهتگیری دانهها تبدیل شده و ترسیم گردید. صحتسنجی نتایج شبیهسازی کریستال پلاستیسیته طیفی به کمک مقایسه نتایج تجربی آزمایش پراکنش الکترون برگشتی با نتایج شبیهسازی انجام شده است. مقایسه نتایج نمونه <em>𝜋</em> رادیان چرخش نشان داد که جزءهای ، ، ، ، و در نتایج شکل قطبی مشاهده میشوند اما جزء محسوسی از نتایج تابع توزیع جهت در هر دو نمونه آزمونهای تجربی و شبیهسازی کریستال پلاستیسیته دیده نمیشود.<br />سیمهای آلومینیومی، با توجه به کاربرد فراوان در صنایع گوناگون، به خصوص در صنعت انتقال برق، از اهمیت بسزایی برخوردار بودهاند. یکی از موثرترین روشها برای بررسی ریزساختار، استفاده از تئوری کریستال پلاستیسیته است. در این پژوهش، تحولات ریزساختاری یک سیم آلومینیومی سری 1000 (گرید 1350) با قطر چهار میلیمتر تحت بارگذاری پیچشی با استفاده از حلگر طیفی (تبدیل فوریه سریع) نرمافزار داماسک مورد بررسی قرار میگیرد. به این منظور، حل کریستال پلاستیسیته طیفی بر روی یک نماینده المان حجمی با تعداد 100 دانه انجام میشود. بافت اولیه غیرتصادفی به صورت اعداد چهاروجهی به نماینده المان حجمی اختصاص داده شده و سپس به کمک حل طیفی کریستال پلاستیسیته، اعداد چهاروجهی تغییرشکل یافته در اثر تغییرشکل برش استخراج میگردند. با استفاده از بسته نرمافزاری امتکس موجود در متلب، این اعداد به اشکال قطبی، اشکال قطبی معکوس و تابع توزیع جهتگیری دانهها تبدیل شده و ترسیم گردید. صحتسنجی نتایج شبیهسازی کریستال پلاستیسیته طیفی به کمک مقایسه نتایج تجربی آزمایش پراکنش الکترون برگشتی با نتایج شبیهسازی انجام شده است. مقایسه نتایج نمونه <em>𝜋</em> رادیان چرخش نشان داد که جزءهای ، ، ، ، و در نتایج شکل قطبی مشاهده میشوند اما جزء محسوسی از نتایج تابع توزیع جهت در هر دو نمونه آزمونهای تجربی و شبیهسازی کریستال پلاستیسیته دیده نمیشود.https://jcme.iut.ac.ir/article_3573_8baca01b732cf56f7ce83df216514363.pdfدانشگاه صنعتی اصفهانروشهای عددی در مهندسی2228-769843220250120Two-dimensional micromechanical analysis of fracture in human cortical bone tissue using the phase-field methodآنالیز دوبعدی میکرومکانیکی شکست در بافت متراکم استخوان انسان به روش میدان فاز143161357510.47176/jcme.43.2.1037FAمحمدحسینمحمدحسین شجاعی فرددانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهانمحمدسیلانیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهانمهدیجوانبختدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهانحسینجعفرزادهدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهانJournal Article20240831Bone has a hierarchical structure which features a complex arrangement at different length scales, endowing it with unique mechanical, chemical, and biological capabilities. To understand the mechanical properties of bone, one must consider its hierarchical structure as well as its composition. In the current research, two-dimensional numerical models of the cortical tissue microstructure of bone were created as three-phase and four-phase composites by scripting in Python, and were imported into the Abaqus software. Subsequently, fracture analysis in the transverse section of dense tissue under tensile loading was conducted using the phase-field method formulation. Initially, as a benchmark problem, data related to bovine pelvic bone was attributed to a three-phase composite, and after validating the implemented phase-field method, the primary simulation was performed for three-phase and four-phase models, with data related to human cortical bone tissue. Then, for each of the simulated three-phase and four phase models with human data, a stress-strain diagram in the tensile loading state was extracted. The outputs, obtained from the simulation performed on the two numerical models, differed from each other. The difference indicates the significant role of the bone tissue microstructure in fracture. The results showed that the ultimate strength of the three-phase model is greater than that of the four-phase model. The presence of cement lines as a weaker material phase compared to other material phases caused this difference. Conversely, the flexibility of the four-phase model was greater than that of the three-phase model. This study demonstrated the role of cement lines in increasing flexibility and reducing ultimate strength. This feature could be a mechanism for deviation or even stopping a crack in the structural model. Additionally, at the end of the work, the effect of increased porosity on the reduction of the final strength of the bone was examined, and it was shown that with increased porosity, the final strength will significantly decrease.استخوان دارای ساختار سلسله<em> </em>مراتبی است که با آرایش پیچیده در مقیاسهای طولی متفاوت دارای قابلیتهای مکانیکی، شیمیایی و زیستی منحصربه-فردی است. برای شناخت خصوصیات مکانیکی استخوان، باید ساختار سلسلهمراتبی و همچنین ترکیب استخوان در نظر گرفته شود. در پژوهش حاضر مدلهای عددی دوبعدی از ریزساختار بافت متراکم استخوانی به صورت کامپوزیتهای سهفازی و چهارفازی به کمک اسکرپیتنویسی به زبان پایتون ایجاد شد و به عنوان ورودی به نرمافزار آباکوس داده شد. سپس به کمک فرمولبندی روش میدان فاز به تحلیل شکست در برش عرضی بافت متراکم تحت بارگذاری کششی پرداخته شد. در ابتدا دادههای مربوط به استخوان لگن گاو به کامپوزیت سهفازی نسبت داده شد و پس از اعتبارسنجی روش میدان فاز پیادهسازی شده، شبیهسازی اصلی برای مدلهای سهفازی و چهارفازی با دادههای مربوط به بافت متراکم استخوان انسان انجام گردید. سپس برای هر یک از مدلها، نمودار تنش-کرنش در حالت بارگذاری کششی استخراج شد. خروجیهای بدست آمده روی دو مدل عددی با یکدیگر متفاوت بود. این تفاوت نشاندهنده نقش مهم ریزساختار بافت استخوان در شکست است. نتایج نشان داد که استحکام نهایی مدل سهفازی از مدل چهارفازی بیشتر است. وجود خطوط سیمانی به عنوان یک فاز مادی ضعیفتر نسبت به سایر فازهای مادی موجب این اختلاف شد. در مقابل، انعطافپذیری مدل چهارفازی نسبت به مدل سهفازی بیشتر شد. در این مطالعه، نقش خطوط سیمانی در افزایش انعطافپذیری و کاهش استحکام نهایی نشان داده شد. این ویژگی میتواند مکانیزمی برای انحراف و یا حتی توقف ترک در مدل ساختاری باشد. همچنین در پایان کار، اثر افزایش تخلخل بر کاهش استحکام نهایی استخوان بررسی شد و نشان داده شد که با افزایش تخلخل، استحکام نهایی به طور چشمگیری کاهش پیدا خواهد کرد.https://jcme.iut.ac.ir/article_3575_c9f06bc7b46d0247a91c8fc665c13d0e.pdf