دانشکده فنی دانشگاه تهران
سال:1385 | دوره:40 | شماره:6 (پیاپی 100) ویژه مهندسی مکانیک |تعداد مقالات:14

در این پژوهش برای طراحی قالب  پیش فرم برای فرآیند آهنگری چند مرحله ای در قطعات نزدیک به ابعاد نهایی H-شکل از روش تغییر شکل معکوس به همراه شبیه سازی فرآیند بوسیله اجزا محدود غیر خطی استفاده شده است. در روش معکوس از شکل نهایی قطعه به عنوان نقطه شروع استفاده می شود و یک مسیر برگشت پلاستیک پیش بینی می گردد. پس از شبیه سازی مستقیم با استفاده از پارامترهای زمان تماس، ابعاد و مختصات هر قطعه از قالب مسیر برگشت پلاستیک پیش بینی و قالب میانی طراحی می گردد. معیار انتخاب قالب پیش فرم پر شدن کامل حفره  قالب، معیوب نبودن قطعه نهایی و کمترین گرادیان کرنش پلاستیک معادل می باشد.

در این مقاله فرآیند اکستروژن معکوس برای تولید قطعات توخالی با شکل داخلی دایره ای از بیلت های با شکل خارجی چند ضلعی به صورت سه بعدی با نرم افزار ABAQUS شبیه سازی شده است. هدف از این کار بررسی تاثیر پارامترهای مختلف از قبیل اصطکاک، درصد کاهش سطح مقطع، پیچیدگی شکل بر فرآیند و بدست آوردن الگوی تغییر شکل برای پیش بینی جریان مواد در فرایند است. شبیه سازی اکستروژن معکوس بیلت های با مقاطع مربع، مستطیل، شش ضلعی منتظم و هشت ضلعی منتظم توسط پانچ های مدور صورت گرفته و نتایج به دست آمده به صورت نمودارهای بار اکستروژن و فشار نسبی بر حسب تغییرات درصد کاهش سطح مقطع و تغییرات ضریب اصطکاک ارایه شده اند. همچنین الگوی تغییر شکل شبکه در حین فرآیند، توزیع کانتورهای تنش و کرنش برای اکستروژن مقاطع مختلف ارایه شده اند. نتایج بدست آمده از این پژوهش با نتایج تجربی و تئوری دیگر پژوهشگران مقایسه شده و توافق خوبی مشاهده شده است.

در این تحقیق، مطالعه آزمایشگاهی بر روی ضرایب انتقال حرارت چگالشی جریان R-134a داخل لوله میکروفین دار با شیب های مختلف لوله نسبت به افق ، a ، صورت گرفته است (a زاویه بین بردار سرعت مبرد و سطح افقی در جهت مثلثاتی می باشد). دستگاه مورد استفاده در این بررسی، یک سیستم تبرید تراکمی بخار مجهز به کلیه وسایل اندازه گیری مورد نیاز است. این سیستم شامل یک کندانسور دو لوله ای از نوع جریان مخالف می باشد که کندانسور اصلی نامیده می شود. آب خنک کن در لوله خارجی این کندانسور جریان می یابد در حالیکه مبرد R-134a در لوله میکروفین دار داخلی آن چگالیده می شود. در این مطالعه داده های تجربی برای قرار گرفتن لوله در هفت شیب و برای سه سرعت جرمی متفاوت مبرد جمع آوری گردید. تحلیل داده ها نشان داد که تغییر شیب لوله تاثیر زیادی بر انتقال حرارت چگالشی دارد. در سرعت جرمی پایین مبرد و کیفیت پایین بخار بالاترین ضریب انتقال حرارت چگالشی که مربوط به شیب a = +30o می باشد حدودا 7/1 برابر پایین ترین ضریب انتقال حرارت در شیب a = -90o می باشد. در ضمن مشخص شد که در تمامی سرعت های جرمی بالاترین ضریب انتقال حرارت میانگین در شیب a = +30o اتفاق می افتد.

حل جریان بالای صوت همراه با موج ضربه ای با استفاده از روشهای طیفی در این مقاله مورد بررسی قرار می گیرد. با توجه به آنکه روشهای طیفی از مشتق گیری کلی در میدان استفاده می کنند، وجود ناپیوستگی در خواص جریان سبب بروز پدیده گیبس شده، به رشد خطاها و در نهایت از دست دادن دقت طیفی منجر می شوند. برای رفع چنین مشکلی از برازش موج ضربه ای به صورت یک مرز در میدان بهره گرفته می شود. در این بین اعمال شرایط مرزی به دلیل ناچیز بودن استهلاک ذاتی روشهای طیفی برخلاف روشهای اختلاف محدود رایج، نیازمند نگاه دقیقتری بوده که به آن پرداخته می شود. در نهایت معادلات اویلر به روش طیفی هم مکانی چبیشف برای جریان بالای صوت روی استوانه و کره که همراه موج ضربه ای کمانی است، حل و جوابها با نتایج دیگر محققان مقایسه و دستیابی به دقت طیفی مورد مطالعه واقع می گردد.

توربین های مورد استفاده در موتورهای توربوچارجری می بایست به گونه ای طراحی شوند که در مقابل تغییرات جریان گاز ورودی کمترین حساسیت را دارا باشند، و بازه وسیعی از عملکرد موتور را پوشش دهند. به همین دلیل از توربین های شعاعی در توربوچارجرها بطور وسیع استفاده می شود. بررسی رفتار این نوع توربین ها در شرایط مختلف عملکردی دارای اهمیت زیادی می باشد. بدین منظوربا استفاده از روشهای تحلیلی مدل کلی از رفتار توربین می توان تهیه نمود ولیکن بدلیل پیچیدگی های جریان در توربین ها، استفاده از روشهای آزمایشگاهی الزامی می باشد. لذا بررسی نتایج آزمایشگاهی و روشهای مختلف استفاده از داده های آزمایشگاهی به منظور تعیین منحنی عملکرد از اهمیت خاصی برخوردار است، که در تحقیق حاضر به بررسی روشهای تعیین منحنی عملکرد پرداخته می شود.

در این مقاله ضمن معرفی روش اتصالات مجازی برای تحلیل تلرانسی مجموعه های مکانیکی در حالت سه بعدی و اشاره به برخی از کاستی های آن، الگوریتم جدیدی برای بهبود این روش از طریق تشخیص خودکار موقعیت سطوح مونتاژی و شناسایی نوع سطوح محلهای مونتاژ و در نتیجه انتخاب نوع اتصالات سینماتیکی معادل ، ارایه می گردد. در روش اتصالات مجازی با این فرض که خطاهای تلرانسی بوجود آمده در یک مجموعه مکانیکی را می توان در قالب مجموعه ای از انحرافات طولی و دورانی کوچک بیان کرد، یک مدل ریاضی مبتنی بر انباشتگی تغییرات تلرانسی در حلقه ها و زنجیره های سینماتیکی حاصل از مجموعه های مونتاژی ایجاد می گردد. با جایگزین کردن اتصالات سینماتیکی طولی برای خطاهای ابعادی و هندسی طولی، و اتصالات سینماتیکی دورانی برای خطاهای ابعادی و هندسی دورانی، مجموعه مونتاژی به یک مجموعه معادل تبدیل می شود که با استفاده از روابط سینماتیکی حاکم بر آن و به کمک الگوریتم جدید شناسایی محلهای مونتاژ، امکان مدلسازی ریاضی خطاهای ابعادی و هندسی مجموعه را فراهم می سازد. در این مقاله همچنین کارآیی و اعتبار روش پیشنهادی از طریق بررسی یک مثال سه بعدی مورد ارزیابی قرار می گیرد.

در این تحقیق یک روش جدید برای محاسبه ضرایب کالیبراسیون جهت بدست آوردن تنشهای پسماند در مواد مختلف توسعه داده شده است. روش بدست آمده در این تحقیق می تواند بجای روشهای آزمایشی مورد استفاده قرار گیرد. در این روش فرآیند سوراخکاری مرکزی در مواد مختلف به کمک روش اجزا محدود شبیه سازی شده است. در هر حالت محل سوراخکاری و محل نصب کرنش سنج به دقت المان بندی گردیده و پس از وارد نمودن بار اولیه به عنوان تنش پسماند موجود در قطعه، جهت شبیه سازی فرآیند سوراخکاری، المانهای موجود در ناحیه سوراخ در مدل اجزا محدود حذف شده اند. سپس کرنش در محل نصب روزت در راستای نصب هر کرنش سنج واقعی استخراج شده و میانگین گیری شده است. در این تحقیق شبیه سازی روش سوراخکاری مرکزی برای مواد ایزوتروپیک به صورت دو بعدی و سه بعدی انجام گرفته است. با استفاده از این روش ضرایب کالیبراسیون محاسبه گردیده و با ضرایب کالیبراسیون استاندارد مقایسه گردیده است. نتایج این روش با نتایج حل دقیق استاندارد، خطایی کمتر از 3/0 درصد را نشان می دهد. شبیه سازی روش سوراخکاری مرکزی برای مواد ارتوتروپیک لزوم استفاده از ماتریس ضرایب برای این مواد را بیان می دارد. نتایج حاصل از شبیه سازی با روش تحلیلی نیز مقایسه شده است. با شبیه سازی روش سوراخکاری در چند لایه های کامپوزیت امکان بدست آوردن ماتریس ضرایب کالیبراسیون فراهم می گردد. چند نمونه از چند لایه های کامپوزیت با چیدمان مختلف و مواد مختلف انتخاب گردیده است. با انجام عملیات سوراخکاری مرکزی کرنشهای رها شده قرایت شده و با استفاده از ضرایب بدست آمده تنشهای ناشی از پخت در آنها پیش بینی شده است. از مزیتهای روش جدید سهولت استفاده برای همه مواد با هر درجه از خواص ارتوتروپیک می باشد. در این روش می توان کرنش سنج های مختلف و قطر متفاوت سوراخها را با توجه به شرایط آزمایش شبیه سازی نمود، و ماتریس ضرایب حاصل را در تعیین تنشهای پسماند مجهول به کار گرفت. تعیین ماتریس ضرایب تنشهای پسماند در اشکال هندسی پیچیده از کاربردهای این روش است.

در این مقاله اثر ارتعاش لوله های انعطاف پذیر بر ضریب انتقال حرارت و افت فشار در دسته لوله های مبدلهای حرارتی پوسته لوله ای مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات حاکم شامل معادله انرژی، معادلات مومنتم و معادله پیوستگی بوسیله روش عددی اختلاف محدود حل شده اند. به علت لزجت تابع دما معادلات مومنتم و انرژی به صورت همزمان حل شده است. ارتعاش لوله ها به صورت یک پدیده شبه استاتیک مدل شده است. در این مدلسازی لوله اول هر ردیف در سی حالت خروج از مرکز در یک پریود ارتعاش نسبت به سایر لوله ها که بدون حرکت هستند فرض شده است. پس از حل در هر حالت نتایج نهایی در طول زمان متوسط گیری شده اند. نتایج نشان می دهد که خروج از مرکز لوله اول باعث افزایش نرخ انتقال حرارت و میزان افت فشار دسته لوله ها نسبت به لوله های صلب می شود. برای اعتبار روش ارایه شده حل انجام شده برای حالت لزجت ثابت با مقادیر تجربی موجود مقایسه شده است که با آنها مطابقت خوبی دارد.

دراین مقاله اثرات هدایت گرمایی بین لوله های یک مبدل حرارتی لوله ای پره تخت مورد مطالعه قرارگرفته است. انتقال حرارت هدایتی در پره ها نه تنها انتقال حرارت با سیال بیرون لوله را افزایش می دهد، بلکه هدایت حرارتی از یک لوله به لوله مجاور آن را نیز موجب می شود. در این مقاله یک مدل با شیوه گسسته سازی، به وسیله روشهای عددی برای ارزیابی این انتقال گرمای هدایتی ارایه شده و شرایطی که تحت آن، این اثر اهمیت بیشتری دارد، بررسی شده است؛ در واقع در بررسی کمی، اثرات تغییرات پارامترهایی مانند تعداد پره، عرض پره و تعداد لوله ها بر روی بازدهی یک مبدل تک ردیفه لوله ای پره تخت مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین با توجه به اهمیت تغییرات ضریب جابجایی، تغییرات این پارامتر نیز در مقاله منظور شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که اثرات هدایت گرمایی در پره های تخت بین لوله ها تاثیر قابل ملاحظه ای بر راندمان این گونه مبدل ها دارد در حالیکه تاثیر هدایت گرمایی محوری در لوله ها بر عملکرد مبدل گرمایی پره تخت، عملا قابل صرفنظر می باشد. در مطالعات انجام شده در تحلیل این مبدلها معمولا فرض بر اینست که در صفحه پره ، درجه حرارت لوله های مجاور یکسان هستند و میدان حرارتی محدوده اطراف لوله ها متشابهند در حالیکه عملا به علت تغییرات دمای سیال درون لوله و به تبع آن جدار لوله میدان حرارتی پره ها در ناحیه اطراف لوله ها مشابه نبوده که این امر تاثیر مهمی بر راندمان این گونه مبدلها دارد.

برگشت فنری یک فاکتور کلیدی می باشد که می تواند در کیفیت قطعات کشیده شده با روش کشش عمیق نقش مهمی را ایفاد کند. مطالعات انجام شده نشان داده است که پدیده برگشت فنری می تواند در میزان تغییر شکل قطعات تولید شده با روش کشش عمیق موثر واقع شود.  بنابراین برای بهینه کردن فرایند تولید و بالا بردن دقت ابعادی قطعات تولید شده، لازم است عوامل موثر در این پدیده شناخته شوند و فرایند کشش عمیق تحت کنترل کامل تولید کننده در آید. در این مقاله، پدیده برگشت فنری و عوامل موثر بر آن به کمک روش المان محدود مورد بررسی قرار گرفته است و راه های کم کردن مقدار برگشت فنری برای فلزات مختلف ارایه شده و اثر جنس مواد اولیه، نیروی ورقگیر، ضریب اصطکاک و مقدار لقی سنبه و قالب بر این پدیده، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. در این تحقیق، برای تجزیه و تحلیل پارامترهای ذکر شده، به منظور ساده سازی از شبیه سازی دو بعدی (کرنش صفحه) فرآیند کشش عمیق استفاده شده و نتایج آنالیز با نتایج تجربی مقایسه گردید. از مقایسه به عمل آمده، تطابق خوبی بین نتایج عددی و تجربی حاصل شد و صحت نتایج مورد تایید قرار گرفت.

در این مقاله،هدف طراحی جعبه دنده خودرو است به طوریکه شاخصهای مصرف سوخت و عملکرد خودرو در حالت بهینه خود قرار گیرند. بنابراین ابتدا شاخصهای مهم، در انتخاب سیستم انتقال قدرت مناسب، برای یک موتور معین، معرفی و مدلسازی می شود و به منظور ارزیابی و حصول اطمینان از مناسب بودن مدل ارایه شده، مدل پیشنهادی برای یک نوع گیربکس پنج دنده دستی و یک نوع موتور بنزینی 1600CC اجرا و نتایج بدست آمده، برای شاخصهای عملکرد، نظیر شتابگیری، سرعت ماکزیمم، نقاط بهینه تعویض دنده،شیب روی،اختلاف از توان ایده ال موتور و مصرف سوخت با نتایج تجربی مقایسه می گردد . بعد از انتخاب شاخصهای موثر، نیاز به تصمیم گیری برای انتخاب گیربکس مناسب می باشد به طوریکه مصرف سوخت و عملکرد خودرو را همزمان ارضا کند. بهمین جهت الگوریتم بهینه سازی عملکرد و مصرف سوخت خودرو، بعنوان معیاری برای این انتخاب، مدل سازی می شود به طوریکه خروجی این الگوریتم نسبت دنده های دوم، سوم وچهارم گیربکس می باشد.

فرآیند تیوب هیدروفرمینگ بعنوان یکی از روش های نو در شکل دهی فلزات مورد توجه بسیاری از صنایع بخصوص صنایع خودرو سازی قرار گرفته است. در این مقاله ابتدا به مدلسازی اجزا محدود بمنظور تولید سه راهی به روش هیدروفرمینگ لوله با استفاده از نرم افزار ABAQUS 6.3-1 پرداخته شده و تاثیر پارامترهای کلیدی چون ضریب اصطکاک، ضریب کرنش سختی و شعاع فیلت روی پارامترهای ارتفاع برآمدگی، توزیع ضخامت و نیروی پرس بررسی شده است. همچنین رابطه بین جابجایی محوری با نیروی محوری که کاربرد زیادی برای مهندس طراح جهت تعیین ظرفیت پیستون های جانبی دارد ارایه گردید. با استفاده از این نمودار و نمودار نیروی پرس می توان به مشخصات جک های اعمال کننده جابجایی محوری و دستگاه پرس دست یافت. سپس با انجام فرآیند به صورت آزمایشگاهی و بررسی و مقایسه نتایج عملی و مدلسازی نشان داده شد که نتایج مدلسازی اجزا محدود و نتایج عملی دارای نزدیکی مناسبی هستند. بنابراین می توان از روش اجزا محدود با دقت مناسبی برای طراحی این فرآیند و تولید قطعات پیچیده استفاده نموده و تعداد سعی و خطاهای تجربی که هزینه زیادی به دنبال دارند را به مقدار زیادی کاهش داد. همچنین در این مقاله به تحلیل پارامترهای موثر در فرآیند آزمایشگاهی از جمله سرعت پیستون های جانبی، صافی سطح و موقعیت و فشار کوشن پرداخته شده است.

در این تحقیق، از روش شبکه گردابه و مدل سازی دنباله آزاد برای پیش بینی دقیق ساختار دنباله و بارگذاری تیغه های روتور بالگرد در پرواز ایستایی استفاده شده است. در روش شبکه گردابه، تیغه ها با صفحه تخت مدل شده و حلقه های گردابه روی سطح تیغه ها توزیع می گردند. در مدل سازی دنباله آزاد و با چرخش تیغه ها، گردابه ها به دنباله ریزش کرده و با سرعت محلی القا شده توسط گردابه های روی تیغه ها و روی دنباله جابجا می شوند. در نتیجه، دنباله به صورت آزادانه تغییر شکل یافته و ساختار طبیعی خود را پیدا می کند. با استفاده از روش شبکه گردابه و مدل سازی دنباله آزاد، محاسبات آیرودینامیکی بال مسطح در حالت ثابت و حرکت نوسانی صورت گرفته تا دقت و صحت روش در تحلیل جریان غیردایم ارزیابی شود. سپس تحلیل آیرودینامیکی یک روتور در پرواز ایستایی در دو حالت مختلف برای ماخ نوک تیغه ها (Mtip = 0.44, 0.88) انجام شده و نتایج با داده های تجربی و تئوری موجود مقایسه شده اند. در حالت تراکم پذیر (Mtip = 0.88) برای محاسبه سرعتهای القایی، از تصحیح تراکم پذیری پرانتل-گلارت روی قانون بیو- ساوارت استفاده شده است. در ادامه، تاثیر پارامترهای مختلف نظیر اندازه شعاع هسته گردابه، تعداد پانل ها و اندازه گام زمانی روی دقت نتایج آیرودینامیکی و همچنین شکل دنباله مورد مطالعه قرار گرفته است. در نهایت، قابلیت روش شبکه گردابه در تحلیل آیرودینامیکی روتور با تیغه های دارای پیچش نشان داده شده است.

رفتار سایشی یک دیسک برش الماس نسبت به پارامترهای ماشینکاری در برش سنگ گرانیت یزد مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصله نشان می دهند که افزایش سرعت پیشروی موجب کاهش سایش دیسک برش الماس می شود، علت آن کاهش نسبی نیروهای برشی و کاهش تاثیر حرارت حاصله بر چسب اتصال دهنده در ابزار برشی می باشد. اما با افزایش سرعت برش، سایش ابزار نیز افزایش می یابد زیرا که حرارت حاصله و ضربه مکانیکی افزایش می یابد.