مهندسی مکانیک امیرکبیر (امیرکبیر)
سال:1395 | دوره:48 | شماره:4 |تعداد مقالات:13

در این مقاله، با استفاده از تئوری الاستیسیته غیرمحلی اثر مقیاس کوچک بر روی ارتعاش آزاد غیرخطی نانو ورق نازک همگن مورد بررسی قرار گرفته است. فرمول بندی براساس تئوری ورق کلاسیک (مدل کیرشهف) انجام گرفته و مدل غیرخطی فون کارمن در روابط جابجایی کرنشی استفاده شده است. جهت در نظر گرفتن مقیاس کوچک و اثر غیر خطی هندسی، معادلات دیفرانسیل حاکم بر اساس تئوری الاستیسیته غیرمحلی به همراه مدل هندسی فون کارمن استخراج و از اثر اینرسی چرخشی و تنش برشی چشم پوشی شده است. با وجود مرتبه سه غیرخطی، معادله دافینگ به کمک انتگرال بیضوی برای محاسبه فرکانس های طبیعی حل شده است. همچنین بعضی پاسخ های تحلیلی جابجایی عمودی به کمک توابع بیضوی ژاکوبی ارائه شده است. راندمان و دقت روش با مقایسه نتایج به دست آمده با مقالات در دسترس مورد بررسی قرار گرفته است. اثرات پارامترهای مختلف بر روی ارتعاشات غیرخطی نانو ورق استخراج شده و همچنین احتمال وقوع پدیده تشدید داخلی در نانو ورق مستطیلی مورد بررسی قرار گرفته است.

دسته موتور هیدرولیکی مکانیزمی واسط بین موتور و شاسی بوده و کارکرد اصلی آن کاهش میزان ارتعاشات منتقل شده از موتور به شاسی است. در این مقاله ابتدا با استخراج معادلات فضای حالت به کمک روش باند گراف، مدل سازی خطی دسته موتور هیدرولیکی با دو فرکانس فاق ارائه شده است.در ادامه با لحاظ کردن پارامترهای غیر خطی در معادلات حاکم بر سیستم، شبیه سازی در حوزه ی زمان و سپس با بهره گیری از روش واریانس، شبیه سازی در حوزه ی فرکانس برای مدل غیر خطی این دسته موتور هیدرولیکی صورت گرفته است و نتایج حاصل با مدل خطی مقایسه شده اند. این مقایسه نشان می دهد که قابلیت جداسازی ارتعاشات دسته موتور هیدرولیکی با درنظرگرفتن پارامترهای غیرخطی، کمتر از زمانی است که مدل سازی به صورت خطی انجام شود. در انتها با ارائه آنالیز حساسیت، میزان تاثیر هر یک از پارامترها بر رفتار دینامیکی این دسته-موتور هیدرولیکی بحث شده و در نهایت نشان داده شده است که قطر مسیر اینرسی خارجی و داخلی به ترتیب بیشترین تاثیر را بر موقعیت فرکانس های فاق اول و دوم دارند.

در این مقاله رفتار محرک حافظه دار بصورت تئوری و تجربی بررسی شده است. محرک، ازترکیب الیاف حافظه دار در ماده الاستومر ساخته شده است. قبل از جاسازی الیاف حافظه دار، به آنها یک کرنش اولیه در دمای پایین اعمال نموده و سپس در سطح خارجی تیر جاسازی شده اند، با اعمال دما به الیاف حافظه دار با توجه به اینکه در سازه تیر جاسازی شده اند و نمی توانند کرنش بازگشتی بصورت آزاد داشته باشند، تنش بازگشتی فشاری در سطح خارجی تولید خواهند نمود، این امر سبب بوجود آمدن خیز در طول تیر خواهد شد.در این مقاله ابتدا روابط تنش – کرنش– دما برای آلیاژ های حافظه دار(SMA) مورد مطالعه قرار گرفته است. در ادامه با تخمین میزان تنش بازگشتی ناشی از افزایش دما در الیاف حافظه دار، با استفاده از روابط تئوری و حل معادلات دیفرانسیل، خیز تئوری تیر محاسبه شده است. در نهایت آزمون های تجربی محرک حافظه دار انجام می گردد. الیاف حافظه دار در تیر با اعمال ولتاژ، افزایش دما داده و باعث بوجود آمدن خیز در تیر می شود. قابلیت این محرک انعطاف پذیری بسیار سریع می باشد، و با کنترل جریان ورودی به الیاف حافظه دار می توان تغییر مکان انتهای تیر را کنترل نمود.

در این تحقیق، اثر پدیده انباشتگی و پراکندگی تقویت کننده روی خواص ویسکوالاستیک نانوکامپوزیت های پلیمری تقویت شده با نانولوله کربنی بصورت پارامتریک مورد مطالعه قرار می گیرد. بدین منظور خواص کامپوزیت با روش میکرومکانیکی موری-تاناکا با فرض آرایش نانولوله بصورت کاملا تصادفی تعیین می شود. سپس با فرض تجمع نانولوله ها داخل نواحی کروی شکل، دو پارامتر جهت مدل سازی انباشتگی و پراکندگی نانولوله تعریف و در روابط میکرومکانیک اعمال می گردد و خواص داخل و خارج نواحی کروی و خواص کلی نانوکامپوزیت بدست می آیند. خواص پلیمر زمینه بصورت ویسکوالاستیک فرض شده که جهت شبیه سازی آن از مدل جامد خطی استاندارد که دارای 3 پارامتر ساختاری می باشد استفاده می شود. با توجه به وابسته به زمان بودن معادلات ساختاری ماده زمینه، استفاده مستقیم از روش های میکرومکانیک میسر نیست. لذا با استفاده از تبدیل لاپلاس، شکل جبری این معادلات در روابط روش موری-تاناکا وارد می گردند. جهت صحت سنجی مدل، نتایج حاصل از مدل سازی با داده های تجربی موجود برای نانوکامپوزیت پلیمری تقویت شده با نانولوله کربنی مقایسه می شوند. بررسی پارامترهای انباشتگی روی خواص نشان می دهد که هرچه نانولوله ها کمتر انباشته باشند، خواص ویسکوالاستیک بهتری حاصل می شود.

در این مقاله، خیز استاتیکی تیر چندلایه کامپوزیتی مجهز به وصله پیزوالکتریک در دو حالت عملگر خمشی و برشی بررسی شده است. برای مدلسازی تیر از تئوری های مرتبه اول و مرتبه بالای برشی استفاده شده است. منتجه های تنش وصله پیزوالکتریک توسط تابع هوی ساید مدل شده اند. برای بدست آوردن پاسخ تحلیلی استاتیکی تیر با شرایط مرزی متفاوت، از روش فضای حالت استفاده شده است. تاثیر اثرات پوآسون مکانیکی و الکتریکی، تئوری تیر مورد استفاده، طول عملگر، محل وصله پیزوالکتریک، لایه چینی تیر و شرایط مرزی آن روی خیز استاتیکی مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین، پاسخ استاتیکی تیر مجهز به لایه کامل پیزوالکتریک استخراج و با پاسخ تیر مجهز به وصله پیزوالکتریک که طول آن به سمت طول تیر میل داده شده است، مقایسه گشته است. نتایج نشان می دهند که نادیده گرفتن اثر پوآسون در حالت عملگر خمشی برای تیر چندلایه زاویه دار باعث خطای قابل توجهی می شود. نتیجه مهم دیگر آنکه، چنانچه طول وصله پیزوالکتریک در تیر هوشمند به سمت طول تیر میل داده شود، نتایج با رفتار تیر مجهز به لایه کامل پیزوالکتریک در مود عملگر برشی یکسان نخواهد بود. علت این امر، مشارکت نداشتن وصله پیزوالکتریک در شرایط مرزی برشی تیر است.

در فرایندهای شکل دهی ورق، استفاده از نمودارهای حد شکل دهی در مطالعه ی شکل پذیری ورق های فلزی و طراحی قالب اهمیت زیادی دارد. یکی از روش های به دست آوردن منحنی حد شکل دهی که نتایج بسیار مناسب و نزدیکی به نتایج آزمایشی دارد، مدل تئوری مارشینیاک-کوزینسکی است. این مدل روشی برای پیش بینی گلوئی موضعی است. در این تحقیق از طریق گنجاندن مدل تئوری مارشینیاک-کوزینسکی در دو مدل المان محدود با استفاده از نرم افزار آباکوس ، منحنی حد شکل دهی به دست آورده شده است. در مدل اول تئوری مارشینیاک-کوزینسکی در مدل المان محدود آزمودن ناکازیما گنجانده شده و در مدل دوم (مدل تخت) تئوری مارشینیاک-کوزینسکی شبیه سازی شده است. داده های موردنیاز جهت این شبیه سازی ها از طریق انجام آزمودن کشش ساده در سه جهت به دست آورده شده است. بعد از مقایسه نتایج مدل المان محدود تخت و ناکازیما با نتایج تجربی، نمودار حد شکل دهی به دست آمده از مدل المان محدود آزمودن ناکازیما بسیار مناسب و کمتر از ده درصد در سطح پایین تری از نمودار حد شکل دهی تجربی قرارگرفته است.علت اختلاف نمودار حد شکل دهی مدل تخت و نتایج تجربی خمش است.

فشار داخلی و تغذیه محوری، از مهم ترین پارامترهای شکل دهی لوله به روش هیدروفرمینگ است. فشار سیال داخل لوله و تغذیه مواد حاصل از نیروی محوری سنبه ها، سبب تغییر شکل لوله می شود. چگونگی اعمال همزمان این دو پارامتر، کیفت، ضخامت و حد شکل دهی قطعه نهایی را تحت تاثیر قرار می دهد. در این مقاله، اثر مسیر فشار داخلی و تغذیه محوری به منظور بهبود توزیع ضخامت لوله های پله ای استوانه ای بررسی شده است. به علاوه، با استفاده از روش جدیدی که به منظور رفع چروک ارائه شد، از چروک های ایجاد شده در لوله در مسیرهای بارگذاری استفاده شد. در ابتدا، مسیرهای بارگذاری فشار ثابت با سطوح فشار متفاوت به روش شبیه سازی و آزمایش تجربی بررسی شدند. سپس، سطوح فشاری که در آن قطعات پاره نشده و به طور سالم یا با چروک بدست آمدند، انتخاب و اثر تغذیه محوری در این مسیرها به طور جداگانه ابتدا با شبیه سازی و سپس با آزمایشهای تجربی بررسی شد. نتایج بدست آمده نشان داده است که تغذیه محوری در مرحله ابتدایی افزایش فشار، توزیع ضخامت قطعات را در مرحله نهایی بهبود می بخشد. همچنین، با استفاده از روش جدید و موثر ارائه شده در این مقاله به منظور رفع چروک، با تغییر جهت تغذیه محوری در مرحله ای از فرآیند، چروک های ایجاد شده در سطح لوله در انتهای فرآیند شکل دهی رفع گردید و قطعه سالم با توزیع ضخامت بهتر بدست آمد. از طرفی با استفاده از مسیر بارگذاری پله ای، یکنواختی توزیع ضخامت لوله به دست آمده با روش رفع چروک بهبود یافت.

در فرآیند شکست قطعات اورتوتروپیک، اغلب در نواحی اطراف نوک ترک، ناحیه ای با عنوان ناحیه آسیب پدید می آید که این ناحیه در مواد شبه شکننده به ناحیه فرآوری شکست معروف است. این ناحیه شامل انبوهی از میکروترک ها است که به دلایل متعدد، تحلیل و بررسی فرآیند شکست در این گونه مواد را دشوار کرده است. تعیین خواص مکانیکی این ناحیه، می تواند به پیش بینی میزان و یا حتی جهت رشد ترک موجود در قطعات اورتوتروپیک کمک کند. تاکنون مدل هایی به منظور تعیین خواص مکانیکی این ناحیه ارائه شده است اما به دلیل پیچیدگی های بسیار زیاد این ناحیه، نتایج حاصله به درستی مبین رفتار این ناحیه نبوده است. همچنین مدل های موجود با روش های تجربی و عددی مقایسه و صحت سنجی نشده است. دراین مقاله، سعی بر آن است تا با ارائه یک مدل عددی جدید بر اساس تئوری ویسکوالاستیک و با استناد به سری های پرونی، خواص مکانیکی ناحیه آسیب شبیه سازی شود. این روش جدید که بر مبنای نتایج المان محدود و تجربی است، می تواند رفتار ناحیه آسیب را با دقت مناسبی تخمین بزند.

به دلیل نیاز به ساخت سازه هایی با قابلیت اطمینان بالا، تشخیص ایجاد خرابی و پایش رشد آسیب در سازه ها امری ضروری به نظر می رسد. جدایش بین لایه ای شایع ترین مکانیزم خرابی در چندلایه های کامپوزیتی است. پژوهش حاضر، ایجاد و گسترش جدایش بین لایه ای در کامپوزیت های چندلایه ای شیشه/ اپوکسی را با روش آکوستیک امیشن، مورد بررسی قرار می دهد. ابتدا، نمونه های استاندارد با لایه چینی های مختلف ساخته شده و تحت بارگذاری شبه استاتیکی مود I قرار می گیرند. رفتار خرابی بین لایه ای در دو بخش بررسی می شود. در بخش نخست، تمرکز اصلی بر مرحله آغاز خرابی در نمونه ها بوده و با روش آکوستیک امیشن مراحل ایجاد خرابی در نمونه ها مشخص می شود. در بخش دوم، رشد و گسترش جدایش بین لایه ای در نمونه ها با روش آکوستیک امیشن بررسی می شود. در این بخش، با تعیین سرعت امواج آکوستیک امیشن در نمونه ها و ارائه روشی برای فیلتر نمودن سیگنال ها ناخواسته، موقعیت لحظه ای نوک جدایش بین لایه ای در نمونه ها پیش بینی می شود. نتایج بدست آمده از این پژوهش، نشان دهنده عملکرد مطلوب روش آکوستیک امیشن در بررسی رفتار آغاز و گسترش خرابی بین لایه ای و پیش بینی منحنی رشد جدایش بین لایه ای در نمونه های کامپوزیتی است.

شکل دهی غلتکی انعطاف پذیر، فرآیند جدیدی برای تولید پروفیل های با سطح مقطع متغیر است. در مقاله پیش رو، اثر تغییر منحنی خم در ناحیه انتقال بر عیب تابیدگی کف پروفیل مطالعه شده است. از این رو، با توجه به شروط مرزی هندسی در ناحیه انتقال، اثر پنج نوع منحنی مختلف سازگار با این شروط در ناحیه انتقال با معادلات دایره ای، چندجمله ای ها تا درجه پنج بر روی این عیب به صورت عددی و تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج اجزای محدود نشان داد که هر چه مقدار کرنش متوسط ایجاد شده در لبه بال از کرنش مطلوب کمتر باشد عیب تابیدگی ناحیه کف افزایش خواهد یافت. کمترین مقدار عیب تابیدگی در محصول با منحنی خم چند جمله ای درجه چهار و بیشترین مقدار تابیدگی در محصول با منحنی خم دایرهای در ناحیه انتقال رخ داده است. جهت صحت سنجی مدل اجزای محدود، نمونه با منحنی خم دایره ای به صورت تجربی مورد آزمایش قرار گرفت. تاریخچه کرنش و عیب تابیدگی اندازه گیری شد. انطباق خوب نتایج آزمایش تجربی با شبیه سازی اجزای محدود صحت مدل اجزای محدود مورد استفاده را تایید کرد.