دانشکده فنی دانشگاه تهران
سال:1388 | دوره:43 | شماره:4(پیاپی 123) ویژه مهندسی مکانیک |تعداد مقالات:10

مدل سازی عددی روش های ماشین کاری در تحلیل پارامتری و بهینه سازی این روش ها سودمند هستند. در این مقاله با استفاده از روش اجزای محدود غیرخطی، مدلی عددی از فرایند برش یک ماده فولادی با استفاده از جت آب دارای ذرات برنده (AWJ) ارایه می شود. با استفاده از این مدل، اندرکنش جامد-جامد (اندرکنش بین ذره برنده و ماده هدف) و اندرکنش سیال- جامد (اندرکنش بین جت آب، ذره برنده و ماده هدف) مورد بررسی قرار می گیرد. از المان های اویلری برای مدل سازی جت آب و از المان های لاگرانژی برای مدل سازی ذره برنده و ماده هدف استفاده می شود. اندرکنش دینامیکی بین جت آب با ذره برنده و ماده هدف با استفاده از کوپلینگ اویلری- لاگرانژی تعریف می شود. همچنین برخورد ذره برنده کروی با ماده هدف با استفاده از الگوریتم های تماسی مدل سازی می شود. برای شبیه سازی سایش ماده هدف به واسطه برخورد، روش حذف المان بر اساس یک کرنش بحرانی مورد استفاده قرار می گیرد. در تحلیل حاضر، عمق برش برای فشارهای مختلف جت آب به دست آمده و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه می شود. نتایج به دست آمده نشان می دهد که در فشارهای بالا، فرض کروی بودن ذره برنده در شبیه سازی AWJ نتایج بهتری را در مقایسه با فشارهای پایین ارایه می دهد.

برای جلوگیری از وقوع ایرداهای محتمل در فرآیند هیدروفرمینگ لوله (کمانش، چروکیدگی و ترکیدگی)، تعیین مسیر بارگذاری مناسب (فشار داخلی- جا به جایی محوری) ضروری به نظر می رسد. در فعالیت حاضر با استفاده از روابط تئوریک موجود در زمینه پایداری و شکست، امکان محاسبه شاخص های نازک شدگی (ترکیدگی) و چروکیدگی در تحلیل عددی اجزای محدود فرآیند مهیا شده است. با به کارگیری زبان طراحی پارامتری نرم افزار Ansys یاAPDL ، دو ماکروی پیش بینی کننده چروکیدگی و شکست ایجاد شده است. هنگام حل گام به گام توسط نرم افزار، مقادیر عددی شاخص های ترکیدگی و چروکیدگی در همه المان ها محاسبه می شوند که مقایسه این مقادیر با مقادیر بحرانی این شاخص ها در آستانه چروکیدگی و ترکیدگی، قضاوت درباره درستی مسیر بارگذاری انتخاب شده را برای طراح ممکن مند.

در این پژوهش، با به کارگیری مدل المان محدود کامل یک خودروی سواری ملی، تلاش شده است که نقش اجزا و مجموعه های گوناگون در جذب انرژی ناشی از برخورد از جلو، پیدا شده و با تغییر ضخامت برخی از اجزایی که سهم بیشتری در جذب انرژی دارند، ایمنی سرنشین بهبود یابد. همچنین تلاش شده است تا میزان بهبود حاصل از آن در رفتار خودرو در برخورد از جلو، در اثر جایگزینی سپر فلزی با سپر ساخته شده از مواد کامپوزیت ترمو پلاستیک GMT بررسی شود. برای این هدف، شرایط مرزی و عوامل موثر در برخورد در نرم افزار PAM-CRASH تعریف شده اند. برای افزایش دقت در نتایج حاصل از آن، مدل اجزای محدود همه زیر مجموعه های خودرو به همراه اتصالات میان اجزا، به گونه ای دقیق مدل سازی شده است. پس از تحلیل برخورد از جلو، اجزایی که جذب انرژی آنها بیشتر است، تعیین و نتایج برخورد قبل و بعد از اعمال تغییرات پیشنهادی در اجزا، مقایسه شده اند.

در این مقاله، فرآیند کشش عمیق استوانه های با نسبت کشش حدود 9 با استفاده از روش المان محدود و آزمایش های تجربی انجام گرفته است. کشش استوانه های با نسبت کشش بالا بدون عملیات آنیل در وسط فرآیند بسیار مشکل است و از طرفی اضافه کردن عملیات آنیل به فرایند تولید این قطعات، باعث افزایش هزینه و زمان تولید می شود. در این پژوهش استوانه ای با نسبت کشش حدود 9 از بلانک اولیه به ضخامت 0.6 و قطر 36 میلی متر با وجود آنیل حرارتی در مراحل محدودی از فرآیند، تولید شده است. نسبت کشش برای مراحل مختلف کشش با استفاده از روش المان محدود تعیین و سپس درستی نتایج با آزمایش های تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. فرآیند کشش عمیق با استفاده از نرم افزار ABAQUS/Explicit شبیه سازی شده و آزمایش های تجربی برای ساخت استوانه ای به قطر 4 میلی متر و ارتفاع 70 میلی متر از بلانک به قطر 36 میلی متر انجام گرفته است. تاثیر عوامل اساسی فرآیند با استفاده از روش المان محدود بررسی شده و با نتایج تجربی مقایسه شده است. مقایسه نتایج مطابقت خوبی را نشان می دهد. توزیع ضخامت قطعات حاصل از روش المان محدود و آزمایش های تجربی در تعدادی از مراحل کشش مقایسه و بررسی شده است.

روش تحلیل قاچی مدت زیادی است که برای حل مسایل شکل دهی فلزات به کار می رود. البته به دلیل محدودیت در فرمولاسیون، استفاده از آن محدود به مسایل تقارن محوری و کرنش صفحه ای شده است. در این مقاله یک فرمولاسیون جدید پیشنهاد شده است که می تواند در مسایل سه بعدی شکل دهی فلزات استفاده شود. عوامل بررسی شده، به هندسه شکل اکسترود شده نهایی، قالب و رژیم سیلان ماده نسبت داده می شود. به عنوان مثال، اکستروژن مستقیم مقاطع مربعی با استفاده از فرمولاسیون جدید مورد تحلیل قرار می  گیرد. در این روش بیشتر محدودیت های موجود در فرمولاسیون های قبلی رفع شده است. نتایج تحلیلی به دست آمده با نتایج تحلیل المان محدود، مقایسه و تطابق خوبی بین آنها مشاهده می شود.

در این مقاله کنترل شار حرارتی سطحی در یک جسم دو بعدی با شکل دلخواه برای دستیابی به میدان دمایی با توزیع مشخص در مدت زمان معلوم بررسی شده است. روش گرادیان مزدوج به همراه معادله الحاقی به عنوان روشی مفید برای حل این مساله به کار رفته است. کارآیی این روش در مورد یک پروفیل آلومینیومی بررسی و نتایح برای سه نسخه متفاوت از روش گرادیان مزدوج، فلچر-ریویز، پولاک-ریبیر و پاول-بیل، با هم مقایسه شده اند. اثرات نرمال کردن بردار جستجو و افزودن جمله منظم کننده نیز بررسی شده است. نتایج نشان می دهند برای گام های زمانی بزرگ، نسخه پاول-بیل به همراه نرمال کردن بردار مسیر جستجو و برای گام های زمانی کوچک نسخه پولاک-ریبیر خطای کمتری را در میدان دمای محاسبه شده نهایی به دست می دهند. همچنین افزودن جمله منظم کننده، سبب کاهش دامنه نوسان شار تخمین زده، می شود.

خسارت ناشی از برخورد جسم خارجی به پره ها به طور معمول در اثر ورود اجسام سخت از جمله شن، سنگ و یا قسمتی از اجزای جدا شده موتور به داخل توربین، ایجاد می شود. تحت بدترین شرایط، FOD می تواند منجر به خسارت های شدید ساختاری شود و باعث ایجاد فرورفتگی در لبه پره توربین گاز شود. در این مقاله برخورد روی لبه پره از جنس سوپر آلیاژ پایه نیکل René 80 به روش اجزای محدود مورد بررسی قرار گرفته شده است. در این بررسی، تنش های پسماند در سه منطقه بحرانی (که تنش هایشان به طور معمول کششی است) از دو روش دینامیکی و شبه استاتیکی، مقایسه شده است. همچنین ضریب تمرکز تنش الاستیک از روش آنالیز تجربی تنش به دست آمده است که با مقادیر اجزای محدود، مطابقت دارد.

این مقاله، به بحث درباره کنترل یک میکروزیردریایی که با الهام از حرکت کوسه ماهی طراحی و ساخته شده است، می پردازد. مراحل طراحی شامل طراحی مفهومی، طراحی مکانیزم های حرکتی، شبیه سازی سازه ای در نرم افزار ADAMS و آنالیز هیدرودینامیکی در نرم افزار FLUENT می شود. همچنین مدل ریاضی حرکت کوسه ماهی نیز استخراج شد. پس از ساخت زیردریایی، مراحل آزمایش با هدف ثبت داده های آزمایش برای استخراج تابع تبدیل انجام گرفت. با آزمایش میکروزیردریایی و ثبت داده های مربوط به زمان، فرکانس حرکت و موقعیت زیردریایی در هر لحظه، شناسایی سیستم و استخراج تابع تبدیل انجام گرفت. به کمک روش دوم زیگلر- نیکولز حدود ضرایب کنترلر PID  استخراج شد. سه سنسور نوری فاصله سنج نیز روی زیردریایی نصب شد که به عنوان عکس العمل در سیستم کنترلی حلقه بسته عمل می کند. سرانجام پس از اعمال کنترلر، زیردریایی قادر به حفظ پایداری در یک باند 20سانتی متری و در یک فاصله 10سانتی متری از دیواره شد.

در این پژوهش روش تحلیلی لوی برای موضوع خمش ورق های چندلایه کامپوزیتی شامل لایه های پیزوالکتریک بررسی شده است. به کمک این روش می توان چندلایه های ترکیبی متعامد و زاویه دار پادمتقارن مستطیلی شکل را که دو لبه موازی آنها مقید به تکیه گاه ساده و دو لبه دیگر آنها شرایط مرزی دلخواه دارند تحلیل کرد. معادلات تعادل بر اساس تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول ورق ها استخراج و بر حسب نوع کلاس کریستالوگرافی لایه های پیزوالکتریک دسته بندی شده اند. نتایج عددی برای چند موضوع مختلف با بارگذاری الکترومکانیکی ارایه و در صورت امکان با نتایج حاصل از روش ناویر و نیز نتایج ثبت شده در سایر مقالات مقایسه شده است. علاوه بر این، توانایی روش لوی در تحلیل استاتیکی چندلایه های کامپوزیتی با لایه های پیزوالکتریک مورد بحث قرار گرفته است. مشاهده می شود که در روش حل لوی، امکان در نظر گرفتن همزمان همه نیروها و ممان های پیزوالکتریک میسر نیست.

در این مقاله، با استفاده از یک مدل دوبعدی با شرایط کرنش صفحه ای و کد المان محدود LS-DYNA آنالیز مکانیکی- حرارتی همزمان بر فرایند برش متعامد انجام شده است. تنش سیلان ماده بااستفاده از مدل ترکیبی جانسون- کوک و اصطکاک در فصل مشترک ابزار- براده به کمک مدل اصطکاک چسبنده- لغزنده تعریف شده است. تکنیک مش ریزی تطبیقی در طول فرایند و در فواصل زمانی معین برای شبیه سازی جدایش براده مورد استفاده قرار گرفته است. توزیع دما و توزیع کرنش های پلاستیک در ناحیه دوم برش در سرعت های برشی مختلف بررسی شده و در انتها روشی برای تعیین ضخامت لایه چسبنده به ابزار در ناحیه دوم برش (BUL) با توجه به نمودار تغییرات گرادیان کرنش پلاستیک در ناحیه دوم ارایه شده است. نتایج به دست آمده برای ضخامت لایه چسبنده با نتایج تجربی مطابقت خوبی را نشان می دهد. در نهایت با استفاده از مدل ایجادشده، ضخامت لایه چسبنده در سرعت های برشی مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده، کاهش ضخامت این لایه با افزایش سرعت برشی را نشان می دهد.