مهندسی مکانیک شریف (شریف ویژه مهندسی مکانیک)
سال:1394 | دوره:31-3 | شماره:2 (ویژه مهندسی مکانیک) |تعداد مقالات:16

در این نوشتار رفتار رچتینگ پانل های استوانه یی از جنس فولاد ضدزنگ SS304L تحت بارگذاری متناوب مرکب و محوری مورد مطالعه قرار گرفته است. آزمایش های تجربی رچتینگ توسط دستگاه سرو هیدرولیک اینسترون 8802 انجام شده است. پانل ها به صورت مایل و تحت زاویه 20 درجه نسبت به محور عمود قرار گرفته و بار تناوبی به آنها اعمال شده است. تاثیر پارامتر طول و زاویه نمونه بر رفتار رچتینگ و انرژی خمیری پانل های استوانه یی مورد تحقیق قرار گرفته است. با توجه به نتایج آزمایشگاهی، گشتاور خمشی تاثیر قابل ملاحظه یی بر انرژی اتلافی و افزایش تغییر شکل های خمیری دارد. مشاهده شد که تغییر شکل خمیری در پانل استوانه یی مایل در مقایسه با پانل استوانه یی عمودی به دلیل وجود گشتاور خمشی در مقاطع مختلف آن، بیشتر است. نتایج نشان می دهد که در بارگذاری مرکب تناوبی، با افزایش طول نمونه ها، جابه جایی رچتینگ و انرژی خمیری افزایش و عمر نمونه ها کاهش می یابد.

در تحقیق حاضر به بررسی عددی و آزمایشگاهی برهمکنش بین یک جسم جامد تغییر شکل پذیر و محیط سیال خواهیم پرداخت. مدل توسعه یافته از روش اویلری برای سیال و جسم جامد، و از روش نسبت حجمی سیال برای تعیین موقعیت جسم جامد بهره می برد. برای محاسبات مربوط به جسم جامد از یک تانسور کرنش استفاده شده که در هر گام زمانی، توسط یک رابطه انتقال محاسبه می شود. براساس مقادیر کرنش به دست آمده و نیز معادله مشخصه جسم جامد، تنش های کشسان در ناحیه جسم جامد محاسبه می شود. به منظور بهبود شرط مرزی دینامیکی، گرانروی جسم جامد افزایش یافته که این امر با کاهش تاثیر تنش های کشسان در فصل مشترک سیال/جامد، سبب پایداری شبیه سازی می شود. در ادامه، آزمایش تجربی حرکت جسم جامد در هوا و برخورد آن با سطح صلب انجام شد. همین مورد با استفاده از برنامه ی عددی توسعه یافته نیز شبیه سازی و نتایج حاصله با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شد.

پژوهش حاضر به طراحی یک نمونه جدید ربات بازرس خطوط انتقال قدرت می پردازد. از این ربات به منظور حرکت روی خطوط گارد برای بازرسی و یافتن عیوب خطوط انتقال قدرت 63 کیلوولت براساس استانداردهای کشور ایران استفاده می شود. در ربات طراحی شده، مکانیزم های فعال و غیرفعالی قرار داده شده که به وسیله آن ها ربات قادر به عبور از روی خطوط گارد به همراه تمامی موانع موجود روی آن ازجمله بست ها، گوی اخطار و دکل های آویزی و زاویه است. مکانیزم های فعال این ربات را هفت غلتک متحرک (چهار غلتک قائم و سه غلتک افقی) و نیز سه مکانیزم به منظور ایجاد حرکت قائم برای غلتک های افقی ربات تشکیل می دهد. مکانیزم های فنر و دمپر موجود در لولاهای ربات نیز از جمله مکانیزم های غیرفعال اند. نتایج حاصل از آزمون آزمایشگاهی ربات نشان می دهد که این ربات به راحتی قادر به عبور از روی خطوط گارد تا شیب حداکثر 30 درجه، گوی اخطار با قطر حداکثر 700 میلی متر، سر دکل آویزی با ابعاد 170´170 میلی متر و همچنین سر دکل زاویه با زاویه پیچش 30 درجه است.

نیاز روز افزون بشر به انرژی، محدودیت منابع انرژی، آلودگی هوا بر اثر انتشار گازهای آلاینده ناشی از احتراق سوخت های فسیلی، و گرم شدن زمین همگی از مواردی هستند که صرفه جویی و مصرف بهینه انرژی را اجتناب ناپذیر می کنند. یکی از راه های پیش رو خیره سازی انرژی در دسترس و استفاده از آن در مواقع مورد نیاز است. ذخیره سازی سرمای شب و استفاده از آن برای تهویه هوای روز در مناطق کویری که اختلاف دمای شب و روز قابل ملاحظه است، در کنار سیستم های تهویه متداول و پرمصرف یا به جای آن، یکی از فرصت های صرفه جویی در مصرف انرژی است. در این پژوهش یک مدل یک بعدی برای حل یک سامانه ریژنراتور بستر ثابت حاوی پلی اتیلن گلیکول 600 به عنوان ماده تغییر فاز ارائه، و نتایج حاصل از حل آن با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است.

با توجه به تحلیل های آماری محدود قابلیت اطمینان قطعات بالگرد در مراجع فنی، تحلیل قابلیت اطمینان 338 ملخ بالگرد 205 در شرایط پروازی بین سال های 1353 تا 1390 انجام شده است. با انجام تحلیل آماری، قابلیت اطمینان ملخ بالگرد که دارای حالت های چندگانه واماندگی است، استخراج شده است. توابع قابلیت اطمینان با روش تخمین کاپلانٓ میر محاسبه شده و پس از استخراج بازه های اطمینان برای نتایج غیرپارامتریک، به کمک دو روش حداکثر احتمال و نموداری، توزیع وایبول سه پارامتری به دست آمده است. همچنین توابع تجمع خرابی حالت های واماندگی با روش تخمین نلسونٓ آلن استخراج شده است. یکی از نتایج مهم این است که قابلیت اطمینان این ملخ ها دارای توزیع وایبول سه پارامتری و آهنگ واماندگی فزاینده با زمان است. در نهایت، با توجه به نمودار توابع تجمعی خرابی مربوط به هر حالت واماندگی مشخص شد که حالت واماندگی 1 که مربوط به ارتعاشات بیش از حد است، بیشترین تاثیر را در واماندگی ملخ ها داشته است.

در این نوشتار مدلی جدید برای پیش بینی زبری سطح قطعه کار در فرایند سنگ زنی تخت، براساس مدل سازی بیشینه ضخامت براده تغییر شکل نیافته ارائه می شود. برای این منظور با لحاظ کردن ماهیت تصادفی توزیع و هندسه دانه های ساینده و درنتیجه عمق نفوذ متغیر آنها، از مفهوم تابع چگالی احتمال استفاده شده است. با مقایسه توابع توزیع مهم در هیستوگرام ضخامت براده، تابع چگالی احتمال گاما به عنوان بهترین تابع تعیین شد و برمبنای آن مدل سازی ضخامت براده تغییر شکل نیافته انجام گرفت. بیان ضخامت براده در مدل پیشنهادی تابعی از پارامترهای سنگ زنی، میکروساختار سنگ و شرایط سینماتیکی فرایند است. مدل زبری با انجام آزمایش های سنگ زنی تخت روی پوشش دهی WC-10Co-4Cr با پاشش حرارتی ارزیابی شد و نتایج حاصله بیان گر تطابق قابل قبول مقادیر پیش بینی شده و مقادیر اندازه گیری شده است. این مساله با محاسبه میانگین درصد خطای نسبی بین مقادیر پیش بینی شده و نتایج آزمایش ها نیز تایید شده است.

این پژوهش به بررسی انتقال حرارت جابه جایی و ضریب اصطکاک نانوسیالات مسٓ آب و آلومینیومٓ آب در کویل حلزونی اختصاص دارد. این آزمایش ها برای رژیم آرام جریان و تحت شرایط مرزی دمای دیواره ثابت انجام شده است و نانوسیالات در غلظت های مختلف و شرایط عملکرد متفاوت مورد آزمایش قرار گرفته اند. اثر پارامترهایی همچون عدد گراتز، دمای دیواره و غلظت بر ضریب انتقال حرارت و افت فشار جریان مطالعه شده است. هدایت حرارتی به صورت تجربی اندازه گیری شده است و نتایج حاصله نشان می دهد که در غلظت 2000ppm هدایت حرارتی نانوسیال آبٓ مس %18 بیشتر از آبٓ آلومینیوم است. به دلیل جریان ثانویه ایجاد شده در لوله، عدد ناسلت با افزایش عدد گراتز به صورت نوسانی تغییر می کند. درمورد نانوسیال مس و آلومینیوم افزایش ضریب هدایت حرارتی در بهترین حالت به حدود 26 و 22 درصد می رسد.

در این نوشتار برای نخستین بار با استفاده از مدل مستقل از فشار (PFM) پرش هیدرولیکی پیش از تشکیل اسلاگ، تسخیر و فرکانس اسلاگ در جریان دوفازی لایه یی در کانال افقی طویل تعیین شده است. معادلات این مدل دوسیالی گذرا توسط گروهی از روش های تسخیر شاک مرتبه بالا، به طور عددی حل شده است. به منظور تایید نتایج روش های مختلف عددی به کار رفته مورد آزمایشی شیر آب انتخاب شده است. نتایج شبیه سازی در مقایسه با حل تحلیلی مساله شیر آب، حاکی از پیش بینی صحیح جریان توسط کدهای توسعه یافته در تحقیق حاضر است. پس از صحت آزمایی کدهای توسعه یافته و مقایسه روش های مختلف عددی، روش عددی FLIC برای شبیه سازی جریان دوفازی لایه یی در کانال افقی طویل انتخاب شده است. با مقایسه نتایج شبیه سازی و داده های تجربی آزمایش های انجام شده در آزمایشگاه جریان چندفازی دانشگاه تربیت مدرس مشخص شد که PFM، توانایی شبیه سازی جریان دوفازی لایه یی در کانال افقی طویل، پرش هیدرولیکی پیش از تشکیل اسلاگ، تسخیر ناپایداری اسلاگ و تعیین فرکانس آن را به خوبی دارد.

در تحقیق حاضر، الگوی جریان حباب های تیلور و فرکانس تشکیل آن ها در یک زانویی بزرگ متشکل از سه شیب متوالی بررسی شده است. بدین منظور، ابتدا نمودارهای جریان برای مقاطع مختلف مسیر ترسیم، و ضمن بیان روند تشکیل حباب ها، تاثیر دبی جریان فازها بر فرکانس آن ها مطالعه شده است. نتایج حاصله نشان می دهد که با توجه به عدم وقوع پدیده ی ادغام حباب ها، تغییرات شیب کانال در امتداد زانویی، تاثیری بر فرکانس حباب ها ندارد. در جریان هایی با Resl < 22000، عکس این موارد رخ می دهد. همچنین با توجه به نتایج، در هر دو ناحیه مذکور افزایش دبی جریان گاز، سبب کاهش فرکانس حباب ها می شود. در انتها نیز روابطی برای تعیین فرکانس حباب ها براساس اعداد رینولدز ظاهری فازها پیشنهاد شده است.

در این تحقیق، روش نوینی برای کاهش تغییر شکل کامپوزیت های لایه یی متعامد نامتقارن با استفاده از نانوالیاف کربنی ارائه شده است. نخست با استفاده از آزمایش های دیلاتومتری و کشش، به ترتیب ضریب انبساط حرارتی و مدول کشسانی نانوکامپوزیت نانوالیاف کربنی/ اپوکسی در درصدهای مختلف وزنی اندازه گیری شد. نتایج مشخصه سازی نشان گر کاهش قابل ملاحظه ضریب انبساط حرارتی و افزایش اندک مدول کشسانی زمینه است. در ادامه نانوکامپوزیت های لایه یی نانوالیاف/کربن/اپوکسی با چیدمان متعامد نامتقارن [902/02]T در درصدهای مختلف وزنی با استفاده از روش اولتراسونیک و سپس روش لایه چینی دستی ساخته شده و تغییر شکل خارج از صفحه نمونه ها اندازه گیری شد. نتایج نشان می دهد افزودن %1 وزنی نانوالیاف کربنی به کامپوزیت های لایه یی نامتقارن سبب %48 کاهش در تغییر شکل خارج از صفحه این کامپوزیت ها شده است. برای تایید نتایج تجربی، انحنای لایه میانی نانوکامپوزیت ها با استفاده از روش اجزاء محدود و نظریه کلاسیک لایه یی محاسبه شده و هم خوانی مناسبی با مشاهدات تجربی به دست آمده دارد.

هدف از این پژوهش بررسی اثر نیروی الکترود و زمان اعمال آن بر تنش های پسماند ناشی از جوشکاری مقاومتی نقطه یی آلیاژ 6061-T6 آلومینیوم است. در این مطالعه از یک مدل المان محدود مکانیکی الکتریکی حرارتی دو بعدی با تقارن محوری برای پیش بینی توزیع دما، اندازه دکمه جوش و تنش های پسماند استفاده شده است. نتایج به دست آمده از شبیه سازی با آزمایش های عملی که تنش های پسماند در آنها با استفاده از تفرق اشعه ی x اندازه گیری شده، مقایسه شده است. مطالعات نشان می دهد بالاترین مقدار تنش پسماند کششی در فصل مشترک ورق ها و مرکز دکمه جوش رخ می دهد و در راستای شعاع جوش مقدار تنش ها کاهش می یابند. نتایج حاصله نشان گر آن است که با افزایش نیروی الکترود و زمان اعمال آن تنش های پسماند افزایش می یابند اما تاثیر زمان اعمال نیرو بر تنش های پسماند بیشتر از مقدار نیرو است.

در تحقیق حاضر با استفاده از حل نابه جایی پادصفحه یی در صفحه بی نهایت، و نیز با استفاده از نظریه توزیع نابه جایی، میدان تنش پادصفحه یی اطراف ترک ارائه شده است. میدان تنش در نوک نابه جایی هیچ گونه تکینگی ندارد که با نتایج نظریه همخوانی دارد. به همین ترتیب حل ترک در صفحه بی نهایت نیز دارای هیچ گونه تکینگی در نوک ترک نیست و مقدار تنش در نوک ترک مشخص است. چند مثال عددی برای نشان دادن صحت و قابلیت روش حل مساله ارائه شده است که اثر طول ترک، پارامتر شبکه به همراه یک ثابت عددی در پارامتر غیرموضعی به عنوان متغیری که در برگیرنده همه آن هاست لحاظ شده است. نمودار تنش در نوک ترک و خارج آن رسم شده و نتایج به دست آمده با نتایج کلاسیک در این زمینه مقایسه شده است.

در تحقیق حاضر، به بررسی و تحلیل شرایط آسایش حرارتی و کیفیت هوا در ترکیب سرمایش تشعشعی هیدرونیک و تهویه لایه یی پرداخته شده است. به منظور بررسی عملکرد سیستم هیبرید پیشنهادی، تاثیر پارامترهای فیزیکی و حرارتی شامل نرخ تعویض هوا، دمای هوای ورودی و دمای پانل سرمایش تشعشعی، و نیز پارامترهای هندسی شامل نسبت پوشش سقف توسط پانل سرمایش تشعشعی و محل دریچه خروج هوا مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد محل دریچه خروج هوا مهمترین پارامتر تاثیرگذار بر شرایط آسایش حرارتی و کیفیت هوا می باشد. از سوی دیگر هنگامی که 30 تا 40 درصداز بار سرمایشی بوسیله سیستم تهویه لایه یی خارج گردد بهترین شرایط از لحاظ آسایش حرارتی و کیفیت مطلوب هوا حاصل می شود. تحقیق حاضر، تامین همزمان شرایط آسایش حرارتی و کیفیت مطلوب هوا توسط سیستم هیبرید سرمایش تشعشعی هیدرونیک و تهویه لایه یی را به عنوان رهیافتی جدید و کاربردی معرفی کرده است.

در این پژوهش روشی خودکار برای بهینه سازی ردیف پره استاتور و روتور توربین جریان محوری معرفی می شود. در این روش الگوریتم ژنتیک، مولد هندسه، ایجادکننده شبکه محاسباتی و حل کننده میدان جریان به هم مربوط شده اند. تابع هدف در نظر گرفته شده عبارت است از تلفات فشار کل جریان در عبور از ردیف پره استاتور و روتور توربین، و نیز با استفاده از تغییر توزیع ضخامت ردیف پره های موجود، تعداد محدودی پارامتر طراحی منظور و وارد الگوریتم بهینه سازی می شود. با استفاده از قابلیت های نرم افزار تحلیل میدان جریان، شبکه ساختاریافته به صورت سه بعدی ایجاد و با تعریف شرایط مرزی مناسب، میدان جریان تراکم پذیر در ردیف پره تحلیل می شود. از معادلات ناویرٓ استوکس تراکم پذیر برای تحلیل میدان جریان، و برای مدل سازی آشفتگی از مدل k-e(R N G) استفاده می شود. از نتایج آزمون ردیف پره ی استاتور اولیه برای صحت سنجی نتایج حاصل از شبیه سازی استفاده می شود. بیشترین اختلاف نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج آزمون ردیف پره استاتور برابر 1.14 درصد است. مقدار کاهش در تلفات فشار کل، برای ردیف پره روتور 1.5 درصد و برای ردیف پره استاتور 3.0 درصد در زاویه برخورد مورد نظر است، در حالی که مساحت استاتور بهبود یافته نسبت به پره اولیه 1.3 درصد افزایش یافته است. این مقدار برای ردیف پره روتور بهبودیافته برابر 2.0 درصد است.