دانشگاه سمنان مدل سازی در مهندسی 2008-4854 19 64 2021 04 21 Frequency Modeling of Earthquake Occurrences by utilizing the Fourier Transform Method مدلسازی فرکانسی وقوع زلزله ها با استفاده از تابع تبدیل فوریه 1 14 5036 10.22075/jme.2019.17954.1730 FA سید قاسم رستمی عضو هیأت علمی/ دانشگاه بجنورد، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی نقشه برداری علی اکبر یحیی آبادی عضو هیأت علمی/ دانشگاه بجنورد، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی عمران 0000-0001-7097-1791 Journal Article 2019 06 08 Finding a suitable method for the accurate and reliable estimation of earthquake return periods is an important challenge for research in the field of earthquake engineering. Usually, the Gutenberg-Richter recurrence law is used to determine the average frequency of earthquakes with a magnitude greater than or equal to the specific value. The Gutenberg-Richter recurrence law can provide the value of the average return period, and cannot be used to determine the full details of return periods including the short, medium and long periods. Therefore, we considered the possibility of utilizing the discrete Fourier transform method to develop the frequency model for earthquake magnitudes. For this purpose, we used a series of sine functions with different values of amplitude, frequency, and phase as a prediction frequency model. To implement the proposed method, we used a catalog of earthquakes with magnitudes greater than 3.8 occurred within a radius of 50 kilometers around the Bojnord since 1990 to 2019. In addition to having the overall consistency with the frequencies of the Gothenburg-Richter recurrence law, the developed model provides more details of earthquake frequencies for different magnitudes. Additionally, there is a high correlation between the frequencies obtained by the frequency model and the tidal frequencies of the moon and sun. The correlation coefficient between the earthquake and tidal frequencies was obtained to be 93.7%. Considering the frequencies of the developed model reveals that the main return periods of the earthquakes in this region are 2, 6 and 10 months and 1 and 25 years. برآورد قابل اعتماد و دقیق از دوره بازگشت زلزله ها در یک منطقه مشخص، همواره به عنوان یک چالش در مهندسی زلزله مطرح بوده است. به طور معمول، از قانون گوتنبرگ-ریشتر برای تعیین فرکانس متوسط رویداد زلزله با بزرگی بیشتر یا مساوی با یک مقدار مشخص استفاده می‌شود. دوره بازگشت حاصل از قانون گوتنبرگ-ریشتر، مقداری متوسط است و تعیین جزئیات کامل از دوره‌های بازگشت شامل دوره‌های کوتاه مدت، میان مدت و بلند مدت زلزله به کمک این روش امکان پذیر نیست. لذا در این مطالعه، امکان استفاده از تابع تبدیل فوریه برای مدلسازی فرکانسی وقوع زلزله و تعیین فرکانس‌های آن، مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، از مجموع توابع سینوسی با مقادیر مختلف دامنه، فرکانس و فاز به عنوان مدل فرکانسی استفاده شد. برای پیاده-سازی روش پیشنهادی، از کاتالوگ زلزله‌های با بزرگی بیشتر از 8/3 در مقیاس ناتلی که در شعاع 50 کیلومتری مرکز شهر بجنورد در دوره 29 ساله منتهی به ابتدای سال 2019 روی داده‌اند، استفاده شد. نتایج حاصل از مدل فرکانسی، علاوه بر انطباق خوب با قانون گوتنبرگ-ریشتر، جزئیات کامل‌تری از فرکانس‌های زلزله در این منطقه برای بزرگی‌های مختلف را در اختیار قرار می‌دهد. نتایج این مطالعه نشان دهنده همبستگی بالا با ضریب همبستگی 937/0 بین فرکانس‌های رویداد زلزله با فرکانس‌های جزر و مد ماه و خورشید است. مدل فرکانسی نشان می‌دهد که دوره های 2، 6 و 10 ماه، یک سال و 25 سال جزء اصلی‌ترین دوره‌های بازگشت زلزله در این منطقه می‌باشد. https://modelling.semnan.ac.ir/article_5036_c731077c04035ac9e92a3706288db18f.pdf

دانشگاه سمنان مدل سازی در مهندسی 2008-4854 19 64 2021 04 21 Assessment of thermocline zone’s effective parameters on thermal energy storage systems بررسی عوامل تاثیرگذار بر ناحیه ترموکلین در مخزن ذخیره انرژی حرارتی 15 25 5077 10.22075/jme.2020.20973.1935 FA مهدی نصرآبادی گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه بیرجند 0000-0002-1413-7345 فرزانه ربانی گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه بیرجند، بیرجند Journal Article 2020 08 11 Chilled water thermal energy systems can provide alternatives for the lack of required cooling energy demand. These systems could cover the gap between the energy generations and demand period especially when the available cooling systems such as chillers and cooling towers cannot provide the required cooling energy demand. In the current study energy analysis is done based on the mathematical model of thermally stratified chilled water storage systems. In this paper a cylindrical tank is considered as an environment with thermally stratified storage system. Using this one dimensional transient conduction model, temperature distribution in the storage water, thermocline zone and the wall are presented and important parameters has been investigated. Analyses have been done in three different groups: tank material, dimensions and using insulation. The results have shown although tank dimensions have the minimum influence on temperature distribution but the other parameters are more effective especially the influence of tank insulation. سیستم‌های ذخیره‌سازی حرارتی سرد فرصت‌هایی را برای جبران کمبود انرژی سرمایشی فراهم می کند. یکی از کاربردهای این سیستم تنظیم اختلاف‌زمان موجود بین تولید و مصرف انرژی مخصوصا در زمان ماکزیمم تقاضا و هنگامیکه سیستم های سرمایشی نظیر چیلرها توانایی تامین بار سرمایشی مازاد را ندارند می باشد. در تحقیق حاضر تجزیه‌وتحلیل انرژی با استفاده از یک مدل قابل‌حل تحلیلی از یک مخزن ذخیره‌سازی حرارتی طبقه‌بندی‌شده ارائه شده است. در این تحقیق مخزن آب استوانه ای شکل به‌عنوان محیط ذخیره‌سازی انرژی با لایه‌بندی حرارتی با استفاده از مدل هدایت حرارتی یک‌بعدی مدل‌سازی شده است و با استفاده از معادلات انرژی پروفیل توزیع دما در سیال و دیواره محاسبه‌ گردیده است. با استفاده از مدل ارائه شده تأثیر پارامترهای مختلف اثر تغییرات نسبت ابعاد بر توزیع دمای آب مخزن و ناحیه ترموکلاین (ناحیه واسط بین مناطق گرم و سرد) باگذشت زمان مورد بررسی قرارگرفته است. نتایج در سه گروه جنس مخزن، ابعاد و نوع پوشش مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی است اگرچه اثر تغییرات ابعاد کمترین اثر را در توزیع دما دارد ولی پارامترهایی نظیر جنس مخزن و نوع پوشش اثر محسوسی بر توزیع دما دارند. https://modelling.semnan.ac.ir/article_5077_2e855f9489df0712b4bd8ea9e2848c5a.pdf

دانشگاه سمنان مدل سازی در مهندسی 2008-4854 19 64 2021 04 21 Numerical investigation of ground surface settlement due to circular tunnelling influenced by variations of geometric characteristics of tunnel and mechanical properties of saturated soil and its prediction in the artificial neural network بررسی عددی نشست سطح زمین در تونل زنی دایره ای تحت اثر همزمان تغییرات مشخصات هندسی تونل و مکانیکی خاک در محیط اشباع و پیش بینی آن در شبکه عصبی مصنوعی 27 39 5078 10.22075/jme.2019.18022.1735 FA واحد قیاسی گروه مهندسی عمران دانشگاه ملایر ملایر استان همدان ایران 0000-0002-4192-8097 مهدی کوشکی گروه مهندسی عمران ، دانشکده عمران و معماری، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران Journal Article 2019 06 17 The settlement of the ground surface due to tunneling are considered as tunnel instability factors, as well as the displacement of the crown of the tunnel. Considering the importance of the subject, numerous research have been discussed but not considered on the effect of shape and type of ground surface settlement and its magnitude with respect to different factors. However, there is still no accurate equation to predict ground surface settlement, considering all effective parameters, including geometrical parameters of tunnel section and soil mechanical properties. In this paper, some numerical and parametric analysis of circular tunneling in frictional-cohesive saturated soil has been investigated using 2D FEM by ABAQUS. The behavior of ground surface, considering to change the different values of depth to diameter ratio(H/D), soil cohesion, internal friction angle and permeability coefficient, and the influence of these variables on settlement of surface in each model have been separately evaluated. Then, a multi-layer perception (MLP) artificial neural network is designed to predict the ground surface settlement. MLP is a type of feedforward artificial neural network utilizing back propagation technique for training phase and the Levenberg-Marquardt method are used to reduce the errors and distance between the network outputs and finite element method results. There are four independent variables in the input layer and a dependent variable in the output layer. The middle layer consists of 7 neurons. Finally, the high potential of the artificial neural network with a correlation coefficient of 0.98 is shown in the prediction of ground surface settlement. ساخت تونل های زیرزمینی، مشکلات ایجاد شده به سبب این ساخت وساز، در اطراف تونل و یا نزدیک به سطح زمین همواره مورد توجه بوده است. تغییرشکل و نشست سطح زمین به سبب عملیات تونل زنی و همچنین جابجایی تاج، دیواره ها و کف تونل از جمله عوامل ناپایدارکننده تونل به حساب می آیند. با توجه به اهمیت موضوع، محققین زیادی بر روی شکل و نوع جابجایی سطح زمین و مقدار آن با توجه به عوامل مختلف بحث نموده اند، با این وجود هنوز رابطه ای دقیق برای پیش بینی نشست سطح زمین با در نظر گرفتن تمامی پارامترهای موثر از جمله پارامترهای هندسی تونل و مکانیکی خاک، ارائه نشده است. در این پژوهش به بررسی عددی و پارامتریک نشست سطح زمین، در محیط خاک اصطکاکی- چسبنده و در محیط اشباع صورت می گیرد، با بهره گیری از روش تحلیل المان محدود در نرم افزار ABAQUS، پرداخته شده است. با در نظر گرفتن مقادیر مختلف عمق به قطر تونل در شرایط مختلف برای چسبندگی خاک، زوایای اصطکاک داخلی و ضرایب نفوذپذیری و تغییرات همزمان آنها ، تاثیر این متغیرها روی نشست سطح زمین مورد بررسی قرارگرفته است. سپس با استفاده از ایجاد شبکه عصبی مصنوعی از نوع پرسپترون چندلایه در نرم افزار MATLAB، و با استفاده از نتایج تحلیل نرم افزار آباکوس به عنوان ورودی شبکه، به پیش‌بینی مقادیر نشست سطح زمین در سایر حالات پرداخته شده است. در نهایت، پتانسیل قابل توجه شبکه عصبی با مقدار ضریب همبستگی 98/0 در پیش بینی مقادیر نشست نشان داده شده-است. https://modelling.semnan.ac.ir/article_5078_e1054bf2d703bca1e8fe101d3ac5efcd.pdf

دانشگاه سمنان مدل سازی در مهندسی 2008-4854 19 64 2021 04 21 Numerical investigation of flow velocity and shear stress in a rough rectangular compound channel with single floodplain بررسی عددی سرعت جریان و تنش برشی در کانال مرکب مستطیلی زبر با سیلاب دشت منفرد 41 51 5079 10.22075/jme.2020.19942.1870 FA میر علی محمدی دانشیار مهندسی عمران- هیدرولیک و مکانیک مهندسی رودخانه، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه. 0000-0001-7194-9393 علی قهرمانزاده دانشجوی دکترای مهندسی عمران-آب و سازه های هیدرولیکی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه Journal Article 2020 03 09 Flow in compound sections, due to the differences in velocity between the main channel and floodplains, is structurally quite different from that in simple channel sections. In the present research work, FLOW3D software was applied in a rough rectangular compound channel with single floodplain. The model geometry was selected from the experimental channel by Bousmar (2002), and the numerical solution results were validated by comparing the depth-averaged velocity parameter. The purpose of this study was to investigate the effects of roughness, depth and relative width on flow velocity distribution, bed shear stress variation, and location of maximum stress in compound channel sections and simulated flow for 3 relative roughness values of 1, 2 and 2.9. Results showed that flow rate difference between the main channel and floodplain as the generator of shear stress and secondary flows in those sections increased by 3 times. Relative roughness for the Model A, 33.5% and for Model B, increased by 15.12%. While the relative depth parameter increased from 65% (from 0.2 to 0.33), the difference for the two models A and B decreased to 36.32% and 37.85%, respectively. So, it seems that using Model B is more appropriate for high relative roughness. Also, by increasing the relative depth from 0.2 to 0.33 in all the relative roughness values studied, the location of maximum shear stress for both models changed from the main channel to the floodplain. جریان در کانال‌ها با مقاطع مرکب به دلیل اختلاف معنی‌دار سرعت بین کانال اصلی و سیلاب‌دشت از نظر ساختاری تفاوت نسبتاً زیادی با جریان در مقاطع ساده دارند. در تحقیق حاضر با استفاده از نرم‌افزار FLOW3D جریان در کانال مرکب مستطیلی زبر با یک سیلاب‌دشت مورد مطالعه قرار گرفت. هندسه مدل از روی کانال آزمایشگاهی (Bousmar, 2002) انتخاب و صحت‌سنجی نتایج حل عددی با مقایسه پارامتر سرعت متوسط جریان انجام پذیرفت. هدف این تحقیق بررسی اثرات زبری، عمق و عرض نسبی بر توزیع سرعت جریان، تغییرات تنش برشی بستر و محل حداکثر تنش در مقطع کانال مرکب بوده و شبیه‌سازی جریان برای 3 نوع زبری نسبی 1 ، 2 و 2/9 انجام شد. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد میزان اختلاف سرعت جریان بین کانال اصلی و سیلاب‌دشت به عنوان مولد تنش برشی و جریان‌های ثانویه در این مقاطع، با افزایش 3 برابری زبری نسبی برای مدل A، 33/5 درصد و برای مدل B 15/12 درصد افزایش یافته است. در حالی که با افزایش 65 درصدی پارامتر عمق نسبی ( از 0/2 به 0/33) این اختلاف برای دو مدل A و B به ترتیب 36/32 و 35/87 درصد کاهش داشته است. بنابراین به نظر می رسد برای زبری‌های نسبی زیاد به کارگیری مدل B را مناسب تر باشد. هم‌چنین با افزایش عمق نسبی از 0/2 به 0/33 در انواع زبری‌های نسبی مطالعه شده، محل حداکثر تنش برشی برای هر دو مدل از کانال اصلی به سیلاب‌دشت تغییر می‌یابد. https://modelling.semnan.ac.ir/article_5079_a01dfc715df9621113e91549c0ee7651.pdf

دانشگاه سمنان مدل سازی در مهندسی 2008-4854 19 64 2021 04 21 Clearing for Coordinated Electricity and Gas Markets تسویه هماهنگ بازارهای رقابتی برق و گاز مستقل 53 66 5080 10.22075/jme.2020.20308.1895 FA تقی بارفروشی دانشگاه صنعتی نوشیروانی بایل- دانشکده برق 0000-0001-9201-8117 اسماعیل عابدینی دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران میثم جعفری نوکندی دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران 0000-0002-4668-6680 Journal Article 2020 08 21 In this paper, a new linear programming model is presented for Clearing of Coordinated Electricity and Gas Markets, so that Prices and decisions of electricity and gas networks are obtained in interactive competitive markets. These markets are cleared by their own market operator in coordination with other markets. The power market operator makes day ahead decisions based on a cleared gas market. The gas market is also affected by the decisions of the electricity market. In this model, the linearization of gas network constraints without integer and binary variables is introduced. Cleaning of coordinated and simultaneous electricity and gas markets has been solved using the duality theorem and KKT method. The proposed model is applied to a 6 bus test system and the IEEE 118-bus network. The results illustrate the effectiveness of the proposed model for the Clearing of the Coordinated Electricity and Gas Markets and the reduction of the operation costs and local prices of electricity and gas networks. در این مقاله مدل خطی تسویه هماهنگ بازارهای برق و گاز ارائه شده است که در آن، قیمت‌ها و تصمیمات شبکه‌های برق و گاز در بازارهای رقابتی تعاملی به‌دست می‌آید. تسویه هر یک از بازارها توسط بهره‌بردار هر شبکه و هماهنگ با تصمیمات بازار دیگر انجام می‌شود. بهره‌بردار بازار برق، تصمیمات شبکه برق برای روز بعد را با توجه به قیمت تسویه شده در بازار گاز، اخذ می‌کند. بازار گاز نیز متاثر از میزان مصرف نیروگاه‌های گازسوز بوده که از تسویه بازار برق بدست می‌آید. در این مقاله با معرفی مدل جدید خطی‌سازی قیود شبکه گاز بدون متغیر عددصحیح، تسویه بازارهای برق و گاز با استفاده از روش‌ها دوگان و KKT به صورت هماهنگ و همزمان حل شده است. مدل پیشنهادی بر روی شبکه شش شینه نمونه و 118 شینه IEEE، شبیه‌سازی شده است. نتایج به‌دست آمده کارایی مدل ارائه شده برای عملکرد هماهنگ بازارهای برق و گاز و کاهش هزینه‌ها و قیمت‌های مکانی برق و گاز را نشان می‌دهد. https://modelling.semnan.ac.ir/article_5080_d3f06eef2ffac7faadbe3055a70682ac.pdf

دانشگاه سمنان مدل سازی در مهندسی 2008-4854 19 64 2021 04 21 A new highly sensitive refractive index sensor using vertically coupled plasmonic elliptic-disk up elliptic-ring nanostructure سنسور ضریب شکست بسیار حساس جدید با استفاده از کوپلینگ عمودی قوی در نانوساختار پلاسمونیکی دیسک بیضی شکل روی حلقه بیضی شکل 64 75 5081 10.22075/jme.2020.21135.1949 FA حمید بهادر عضو هیئت علمی دانشگاه محقق اردبیلی Journal Article 2020 09 01 In this research work, a novel highly sensitive refractive index sensor using elliptical gold and silver nanoparticles are proposed. The main idea of this work is the use of an elliptic-shaped nanoparticle that is decomposed into two particles as a form of elliptic-disk up elliptic-ring to improve the sensitivity. The better optical sensing properties of the proposed nanostructure are the main pion before looking at their details. The optimum arrangement is found to have strong vertical coupling, and hence a high sensitivity. A plasmonic resonance peak is take placed for elliptic nanoparticles. The sensitivity of 440 nm/RIU and full width at half maximum (FWHM) of 55.3 are obtained for that. It is important to mention that these values are 320 nm/RIU and 66.5 for elliptic shape nanoparticles, respectively. By decomposing the elliptic nanoparticles as a form of elliptic-disk up elliptic-ring, the sensitivity is increased to higher than 440nm/RIU. The arrangement of decomposed nanoparticles causes the field to be remarkably enhanced at their point of coupling. در این کار تحقیقی، حسگر ضریب شکست بسیار حساس جدیدی با استفاده از نانوذرات طلا و نقره پیشنهاد شده است. ایده اصلی این کار تفکیک نانو ذره دیسک-بیضی شکل به دو ذره در یک حجم ثابت است. تفکیکی که در آن یک دیسک-بیضی شکل کوچک با یک فاصله کم روی حلقه‌-بیضی شکل قرار می‌گیرد و با افزایش کوپلینگ عمودی در لبه های ساختار، حساسیت سیستم را بهبود می دهد. ساختار پیشنهادی خواص حسگری نوری بهتری نسبت به ساختارهای قبلی دارد. در این ساختار نقطه اوج تشدید پلاسمونیکی اتفاق می‌‌افتد. این ساختار حساسیت nm 440 بر واحد ضریب شکست و پهنای کامل در نصف بیشینه nm 55.3 را دارد. برای مقایسه ذکر این نکته مهم است که این مقادیر برای نانو ذره دیسک-بیضی شکل nm 320 بر واحد ضریب شکست و nm 66.5 می‌باشد. با تفکیک نانوذرات دیسک-بیضی شکل و شکل دهی دیسکی-بیضی شکل روی حلقه-بیضی شکل، حساسیت به مقادیری بیشتر از nm 440 بر واحد ضریب شکست افزایش می‌یابد. چیدمان مناسب نانو ذرات تفکیک شده موجب می‌شود میدان عمودی در لبه‌های کوپلینگ به طور قابل توجهی افزایش یابد. https://modelling.semnan.ac.ir/article_5081_a4bd4d2b1cc64abf1fffb8103da2b890.pdf

دانشگاه سمنان مدل سازی در مهندسی 2008-4854 19 64 2021 04 21 Decentralized Adaptive Fuzzy Sliding Mode Observer Design for Large-Scale Systems with Unknown Interconnections in the presence of Lumped Perturbation طراحی رؤیتگر مودلغزشی فازی تطبیقی غیرمتمرکز برای سیستم‌های ابعاد وسیع با اتصالات ناشناخته در حضور اغتشاش توزیعی 77 86 5082 10.22075/jme.2020.19874.1864 FA بابک رنجبر دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران 0000-0003-1190-2918 ابوالفضل رنجبر نوعی دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، داشنگاه صنعتی نوشیروانی بابل بهروز رضایی دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل 0000-0001-7017-8507 Journal Article 2020 02 23 In this manuscript, a class of large-scale systems with lumped perturbations and unknown interconnections between subsystems is studied. A decentralized adaptive fuzzy sliding mode observer is proposed to estimate states using the output of each subsystem. In the large-scale systems under study, it is assumed that only limited information is available on the subsystem interconnections and the interconnection matrix is unknown. The combination of the Luenberger and sliding mode technique is used to estimate non-measured states and to observe the effects of unknown interconnections between subsystems, An adaptive approach is proposed that the matrix of interconnection between subsystems is estimated. Also, the sliding term is designed by fuzzy rules so that the error of convergence between the real state and the estimated state is zero and reduce chattering. Finally, by selecting a Lyapunov function and appropriate design parameters, the convergence of the estimation error to zero is guaranteed. To illustrate the performance of the proposed decentralized adaptive fuzzy sliding mode, a numerical example with a series of simulations is presented. در این مقاله، یک کلاس از سیستم‌های ابعاد وسیع دارای اغتشاش توزیعی همراه با اتصالات ناشناخته بین زیرسیستم‌ها مورد مطالعه قرار می‌گیرد. رؤیتگر مودلغزشی فازی تطبیقی غیرمتمرکز برای تخمین حالت‌ها با استفاده از خروجی هر زیرسیستم پیشنهاد شده است. در سیستم‌های ابعاد وسیع تحت مطالعه، فرض شده تنها اطلاعات محدودی از اتصالات بین زیرسیستم‌ها در دسترس بوده و ماتریس اتصالات نامشخص است. از ترکیب رؤیتگر لیونبرگر و مودلغزشی برای تخمین حالت‌های غیرقابل اندازه‌گیری استفاده شده و برای مشاهده اثرات اتصالات ناشناخته بین زیرسیستم‌ها، روش تطبیقی ارائه شده که با قوانین تطبیقی، ماتریس اتصال بین زیرسیستم‌ها تخمین زده می‌شود. همچنین عامل لغزش توسط قوانین فازی بگونه‌ای طراحی شده تا خطای همگرایی بین حالت واقعی و حالت تخمینی صفر گردیده و لرزش کاهش یابد. با کاندید کردن یک تابع لیاپانوف و انتخاب پارامترهای مناسب طراحی آنالیز همگرایی انجام شده و همگرایی خطای تخمین به سمت صفر تضمین می‌شود. در نهایت، برای نشان دادن عملکرد مطلوب رؤیتگر مودلغزشی فازی تطبیقی غیرمتمرکز پیشنهادی، مثالی عددی با یک سری شبیه سازی‌ها آورده شده است. https://modelling.semnan.ac.ir/article_5082_fe663a72b27bdc613873fbbb512f6f67.pdf

دانشگاه سمنان مدل سازی در مهندسی 2008-4854 19 64 2021 04 21 Modeling the Influence of a Steady Magnetic Field on Action Potential Generation in Neurons مدلسازی اثر میدان مغناطیسی ثابت بر تولید پتانسیل عمل در نورون 87 93 5083 10.22075/jme.2020.19694.1849 FA شهریار جاماسب استادیار، گروه مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعی همدان 0000-0002-6384-6818 علی الیاسی گروه برق، دانشکده فنی مهندسی، واحد ساوه، دانشگاه آزاد اسلامی ، ساوه، ایران 0000-0001-8522-801X Journal Article 2020 01 30 In spite of increasing public concern about the impact of magnetic fields on health, use of magnetic devices in the practice of clinical medicine is on the rise. However, the influence of a constant magnetic field on action potential generation and conduction in neurons is yet to be definitively explained. In this work a physical model is presented which accounts for the influence of a steady magnetic field on neuron excitability. The validity of the proposed model is verified based on simulations using a public-domain software known as HHSim, which implements the Hodgkin-Huxley model equations in MATLABTM. The proposed model accounting for the influence of a steady magnetic field on neuron excitability is in agreement with experimental observations as well as simulations based on the Hodgkin-Huxley model. Simulations using the HHSim software verified the reduction in the amplitude of the depolarizing excitation current in proportion to the magnitude of the magnetic flux density leading to action potential suppression. The separation of ionic charge resulting from the magnetic force acting on the mobile ions in the intracellular space was introduced as the origin of a Hall electric field in a direction perpendicular to action potential transmission along the axon. The current flow associated with this electric field, in turn, leads to the reduction of the ionic current available for discharging the membrane capacitance, thereby reducing the neuron excitability علی رغم نگرانی عمومی در مورد تاثیر میدان های مغناطیسی بر سلامت انسان، استفاده از ادوات مغناطیسی در پزشکی بالینی رو به افزایش است. با این حال اثر یک میدان مغناطیسی ثابت بر تولید پتانسیل عمل در نورون هنوز بطور صریح توضیح داده نشده است. در کار تحقیقاتی پیش رو مدلی فیزیکی برای تشریح اثر یک میدان مغناطیسی ثابت بر تحریک پذیری نورون ارائه می‌شود. صحت مدل پیشنهادی بر اساس شبیه‌سازی به کمک یک نرم افزار همگانی موسوم به اچ. اچ. سیم، که معادلات مدل هوجکین و هاکسلی را در نرم افزار متلب پیاده‌سازی می‌کند، راست‌آزمایی می-شود. مدل ارائه شده برای تشریح اثر میدان مغناطیسی ثابت بر تحریک‌پذیری نورون با داده‌های تجربی و همچنین نتایج شبیه‌سازی بر اساس مدل هوجکین هاکسلی مطابقت دارد. شبیه‌سازی با نرم افزار اچ. اچ. سیم کاهش دامنه جریان محرک متناسب با اندازه چگالی شار مغناطیسی ثابت اعمال شده و وقفه حاصل در تولید پتانسیل عمل را تایید نمود. تفکیک جزئی بار الکتریکی ناشی از نیروی مغناطیسی وارد بر یون های متحرک در درون نورون بعنوان عامل پیدایش میدان الکتریکی القایی هال در جهتی عمود بر جهت هدایت پتانسیل عمل در امتداد آکسون معرفی گردید. شارش جریان متناظر با این میدان الکتریکی سبب کاهش جریان یونی که برای دشارژ ظرفیت خازنی غشاء در دسترس است می‌گردد که به نوبه خود منجر به کاهش تحریک‌پذیری نورون می‌شود https://modelling.semnan.ac.ir/article_5083_47e338b3c082945eff04de6d65915ade.pdf

دانشگاه سمنان مدل سازی در مهندسی 2008-4854 19 64 2021 04 21 A bi-objective optimization model for planning the treatment of cancer cells by volumetric modulated arc therapy ارائه مدل بهینه سازی دو هدفه برای برنامه‌ریزی درمان سلول‌های سرطانی به روش پرتو درمانی با حجم تطبیق شده 95 107 5084 10.22075/jme.2020.21037.1942 FA طاها کشاورز گروه مهندسی صنایع، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران Journal Article 2020 08 11 Cancer, one of the leading causes of death in the world, has been on the rise in recent years and is expected to continue in the coming years. Therefore, the importance of developing a cancer control program and the need to provide effective methods is very important. Given that radiation therapy is an effective way to treat cancer, studies on this method of treatment are important and significant. The main purpose of this paper is to provide a mathematical model for the latest method of radiotherapy called volumetric modulated arc therapy. In most studies in this field, due to the complexity of the model, the purpose of the problem is to maximize the dose received in the target area or to minimize the dose received in the area organs at risk. In this study, both objectives are considered together and a bi-objective model is presented. The results of the 8 studied instances show that the dose received in the target area is significantly higher than the dose received in the area around the tumor. In addition to increasing the dose received in the target area and decreasing the dose received in the cells around the target, the distribution of the dose in the voxels is very important, so the dose was examined with the coefficient of variation. The results show that the proposed model with a coefficient of variation of less than 10% has a conformal dose distribution in all tissues (cancerous tissue and healthy tissue). بیماری سرطان به عنوان یکی از مهم‌ترین علل مرگ در جهان، روند رو به رشدی در سال‌های اخیر داشته است و پیش‌بینی می‌شود که این روند در سال‌های آتی همچنان ادامه یابد. بنابراین اهمیت تدوین برنامه کنترل سرطان و لزوم ارائه روش‌های مؤثر اهمیت بسزایی دارد. با توجه به اینکه پرتو درمانی روشی مؤثر برای درمان سرطان است، مطالعات بر روی این روش درمان مهم و قابل توجه است. هدف اصلی این مقاله، ارائه مدل ریاضی برای جدیدترین روش پرتو درمانی با نام پرتو درمانی با حجم تطبیق شده است. در اکثر مطالعات انجام شده در این زمینه به دلیل پیچیدگی مدل، هدف مسأله را بیشینه سازی دوز دریافتی در ناحیه هدف و یا کمینه سازی دوز دریافتی در ناحیه ارگان‌های در معرض خطر قرار داده‌اند. در این مطالعه سعی شده هر دو هدف با هم در نظر گرفته شده و یک مدل دو هدفه ارائه شود. نتایج 8 نمونه مورد بررسی نشان می‌دهد میزان دوز دریافتی در ناحیه هدف به میزان قابل توجهی بیشتر از دوز دریافتی در ناحیه اطراف تومور است. علاوه بر افزایش دوز دریافتی در ناحیه هدف و کاهش دوز دریافتی در سلول‌های اطراف هدف، نحوه توزیع دوز در وکسل‌ها بسیار مهم است، از این رو دوز به دست آمده با شاخص ضریب تغییر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد مدل ارائه شده با ضریب تغییر کمتر از 10% توزیع دوز منسجمی در تمام بافت‌ها (بافت سرطانی و بافت سالم) دارد. https://modelling.semnan.ac.ir/article_5084_a714ec6796f638ba4d5792f78dccd134.pdf

دانشگاه سمنان مدل سازی در مهندسی 2008-4854 19 64 2021 04 21 Modeling and predicting of the flash point of chemical compounds مدل سازی و پیش بینی نقطه اشتعال ترکیبات هیدرو کربنی با استفاده از شبکه عصبی 109 116 5085 10.22075/jme.2020.20796.1924 FA حمیدرضا میرشاهولد مهندسی مکانیک،دانشگاه واحد تهران غرب،دانشگاه آزاد اسلامی،تهران،ایران رامین قاسمی اصل مهندسی مکانیک،دانشگاه واحد تهران غرب،دانشگاه آزاد اسلامی،تهران،ایران ناهید رئوفی مهندسی شیمی، واحد تهران جنوب - دانشگاه آزاد اسلامی، دانشکده مهندسی شیمی و پلیمر، تهران، ایران مهرداد ملک زاده دیرین مهندسی مکانیک،دانشگاه واحد تهران غرب،دانشگاه آزاد اسلامی،تهران،ایران Journal Article 2020 07 04 Flash point is one of the most important flammability characteristics of chemical compounds. In the present study, we developed a neural network model for accurate prediction of the flash point of chemical compounds, using the number of hydrogen and carbon atoms, critical temperature, normal boiling point, acentric factor and enthalpy of formation as model inputs. Using a robust strategy to efficiently assign neural network parameters and evaluate the authentic performance of the neural networks, we could achieve an accurate model which yielded average absolute relative errors of 0. 97, 0. 96, 0.99 and 1.0% and correlation coefficients of 0.9984, 0.9985, 0.9981 and 0.9979 for the overall, training, validation and test sets, respectively. These results are among the most accurate ever reported ones, to date.in this article method for selection the best learning algorithm and transfer function are clearly presented and relative error for these parameters are represented in detail . نقطه اشتعال یکی از مهمترین خواص احتراقی ترکیبات شیمیایی است. در این مقاله مدلی بر پایه شبکه‌های عصبی به منظور پیش بینی نقطه اشتعال ترکیبات هیدروکربنی از خانواده‌های گوناگون با دقت بالا ارائه می‌ شود. بر این اساس، تعداد اتم‌های هیدروژن و کربن، دمای بحرانی، دمای جوش نرمال، ضریب بی مرکزی و آنتالپی تشکیل به عنوان متغیر‌های ورودی مدل انتخاب شده اند. با بررسی شبکه‌های عصبی گوناگون، بهترین نتایج برای یک شبکه عصبی پیش رونده با چهار نورون در لایه میانی، تابع انتقال لوگ سیگموید و الگوریتم آموزش پس انتشار خطا لونبرگ- مارکارت مشاهده شده است. با استفاده از مدل به دست آمده، میزان خطای مطلق نسبی متوسط97/0%، 96/0%، 96/0% و 1 % به ترتیب برای داده‌های آموزش، ارزیابی و آزمون مدل و نتایج کلی مدل حاصل گردید.در این مدل سازی 393 ترکیب مورد بررسی قرار گرفته شده است.در این مقاله نحوه انتخاب بهترین الگوریتم آموزش و همچنین بهترین تابع فعالساز به همراه نمودار خطای نسبی آنها در شبکه ارائه و توضیح داده شده است. https://modelling.semnan.ac.ir/article_5085_9ce3c52fc54362e22053399d3181c638.pdf

دانشگاه سمنان مدل سازی در مهندسی 2008-4854 19 64 2021 04 21 Progressive Collapse Analysis of Moments Resisting Frames with Cruciform Columns Semi-Buried in Concrete تحلیل خرابی پیش رونده سیستم قاب خمشی دارای ستون‌های صلیبی نیمه مدفون در بتن 117 127 5104 10.22075/jme.2020.19699.1851 FA اشکان خدابنده لو استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد ارومیه، دانشگاه آزاد اسلامی، ارومیه، ایران احسان حاتمی لورزینی دانشجوی دکتری، گروه مهندسی عمران، واحد ارومیه، دانشگاه آزاداسلامی، ارومیه، ایران Journal Article 2020 03 07 Local damage caused by the removal of one or more elements in structures lead to progressive collapse and results in partly damage to the structure, increasing damage rate and total collapse of the structure. Most buildings are designed and constructed regardless of their vulnerability to such loads. The purpose of this study is to investigate the progressive collapse in the moment frame system in a 12-story building with three openings in two different states. The frame is firstly studied with single cross columns and secondly considering two first floors using semi-buried cross columns in concrete. In order to investigate the effect of the number of lower composite floors on the overall behavior of the frame and the effect of system changes on the height of the structure from the composite frame to the steel frame, the SAP2000 software has been used for nonlinear static analysis and the deformability was studied. Dynamic nonlinear analysis of the two structures is also was performed using OpenSees software under the loading recommendation by the GSA code. The results of the analysis show that the adjacent column to the removed column bears the largest axial force and the probability of failure in this column is more than the other ones in the first floor. Therefore, this column should be designed with a higher safety factor. Also, the beam located in the middle of the first floor in the composite frame has the highest DCR and its probability of failure is greater than the other beams. آسیب موضعی ناشی از حذف یک یا چند المان باربر سازه‏ای باعث خرابی به صورت زنجیره ای در سازه گسترش یافته و باعث خرابی بخشی از سازه، افزایش خسارت و در نهایت موجب فروپاشی کلی سازه ‌می‌شود. بیشتر ساختمان‌ها بدون در نظرگرفتن مقدار آسیب‌پذیری آن‏ها در برابر چنین بارهایی طراحی و ساخته می‌شوند. هدف از این مطالعه بررسی خرابی پیش رونده در سیستم قاب خمشی در یک ساختمانی 12 طبقه و 3 دهانه به دو صورت متفاوت می‌باشد. این قاب یک‌بار با ستون‏های صلیبی تنها و بار دیگر حالتی که در 2 طبقه ابتدایی آن از ستون های صلیبی نیمه مدفون در بتن استفاده شده، مورد مطالعه قرار گرفته است. به منظور بررسی اثر تعداد طبقات کامپوزیت تحتانی بر رفتار کلی قاب و تاثیر تغییر سیستم سازه‌ای در ارتفاع سازه از حالت قاب کامپوزیت به قاب فولادی، از نرم افزار SAP2000 برای تحلیل استاتیکی غیرخطی و بررسی شکل‌پذیری استفاده شده است. همچنین تحلیل دینامیکی غیر خطی دو سازه مذکور نیز در نرم افزار OpenSees تحت بارگذاری توصیه شده توسط آیین نامه GSA صورت پذیرفته است. نتایج حاصل از تحلیل نشان می‌دهد که ستون مجاور به ستون حذف شده، بیشترین نیروی محوری را متحمل می‌شود و احتمال خرابی در این ستون بیشتر از سایر ستون‌های موجود در طبقه اول می‏باشد. لذا این ستون باید با ضریب اطمینان بالاتری در سازه طراحی شود. همچنین تیر واقع در دهانه میانی طبقه اول در قاب کامپوزیت دارای بیشترین مقدار پارامتر DCR بوده و احتمال خرابی آن از سایر تیرها بیشتر است. https://modelling.semnan.ac.ir/article_5104_6a6610feab86a1f294dbbf5855c74af9.pdf

دانشگاه سمنان مدل سازی در مهندسی 2008-4854 19 64 2021 04 21 3D Lagrangian Modelling of Viscous and Inviscid incompressible Flow Using Conservative and Non-conservative Riemann Solvers and Density Filtering مدل‌سازی لاگرانژی سه بعدی جریانهای تراکم ناپذیر لزج و غیرلزج با استفاده از حلگرهای ریمن پایستار و ناپایستار و اصلاح چگالی 129 138 5110 10.22075/jme.2019.18483.1764 FA محمود رستمی ورنوسفادرانی گروه مهندسی دریا،مجتمع مکانیک،دانشگاه صنعتی مالک اشتر، شاهین شهر محمد هادی شعبانی گروه مهندسی دریا، مجتمع مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر،شاهین شهر Journal Article 2019 09 02 In this paper, 3D numerical lagrangian modelling of flow was performed using Weakly Compressible Smoothed Particle Hydrodynamic (WCSPH) method. Navier Stokes and Euler Equations were used to simulate viscous and inviscid fluid flow respectively. The fluid flow was assumed in three forms of inviscid, with artificial viscosity and viscous fluid flow with turbulence. Although the WCSPH method is acceptable for simulating of free surface, but has a major problem of large and non-physical oscillations in pressure and velocity field. In this paper the effect of density filtering, conservative and non-conservative Riemann solvers were studied for correction of pressure and velocity of WCSPH results. Furthermore due to using of laminar and SPS turbulence method with non-conservative Riemann, the effect of using kernel gradient correction was also studied. Therefore five numerical methods were introduced for simulating 3D incompressible fluid flow. The results of these numerical models were compared with experimental data. The comparison showed that using Riemann solvers and especially non-conservative Riemann solver with kernel gradient correction gives acceptable results for pressure and velocity field of numerical results. Finally the validation of numerical model was also performed for the variation of free surface. در این مقاله، شبیه‌سازی سه بعدی جریان به صورت لاگرانژی با روش هیدرودینامیک ذرات هموار نسبتاً تراکم‌پذیر انجام شده است. از معادلات ناویر-استوکس و معادلات اویلر به عنوان معادلات مومنتوم به ترتیب برای جریان لزج و غیرلزج استفاده شد. جریان در سه حالت غیرلزج، لزجت مصنوعی و لزجت لایه ای همراه با مدل آشفتگی SPS مدل‌سازی شده است. گرچه روش لاگرانژی فوق برای مدل‌سازی سطوح آزاد مناسب است اما نوسانات شدید و غیرواقعی در میدان فشار و سرعت، یکی از مشکلات عمده در این روش است. در این مقاله، اثر استفاده از فیلتر چگالی و حلگرهای ریمن پایستار و ناپایستار بر نوسانات میدان فشار و سرعت تحقیق شده و نوآوری آن ارائه ترکیبی مناسب از موارد فوق برای اصلاح این نوسانات و درنتیجه بالا رفتن دقت نتایج نیروی برخورد است. فیلتر چگالی در حالت‌های جریان با لزجت مصنوعی و لزجت لایه ای با آشفتگی استفاده شده است. ریمن پایستار برای جریان غیر لزج و ریمن ناپایستار برای جریان با لزجت لایه‌ای و آشفته بکار رفته‌اند. به علاوه اصلاح گرادیان کرنل نیز در کنار ریمن ناپایستار استفاده شده است. مقایسه این نتایج نشان داد که حلگر ریمن در حالت پایستار و ناپایستار به علت تصحیح فشار و سرعت عملکرد خوبی در کنترل نوسانات میدان فشار و سرعت داشته است. اما استفاده از فیلتر چگالی که به طور غیر مستقیم و تنها فشار را تصحیح می‌کند، نتایج قانع کننده ای نداشت. در نهایت معتبر سازی نتایج سطح آزاد نیز با بهترین روش از لحاظ نتایج فشار و سرعت انجام شد. https://modelling.semnan.ac.ir/article_5110_3f1656d9668dffcf8119e3ecff873558.pdf