مهندسی مکانیک امیرکبیر (امیرکبیر)
سال:1389 | دوره:42 | شماره:1 |تعداد مقالات:12

درک چگونگی تاثیر گشودگی روی ظرفیت تحمل بار و رفتار کمانش پوسته های استوانه ای یک مساله اساسی در طراحی اجزای سازه های بکار رفته در اتومبیل ها، هواپیماها و نیز سازه های دریایی می باشد.در این مقاله شبیه سازی و تحلیل پوسته های استوانه ای فولادی با طول های متفاوت، شامل گشودگی شبه بیضوی، تحت بار فشاری محوری با استفاده از روش عددی اجزای محدود انجام و تاثیر موقعیت گشودگی و نسبت طول به قطر در رفتار کمانش و پس کمانش پوسته های استوانه ای بررسی شده است. همچنین برای چندین نمونه، آزمایش کمانش توسط یک دستگاه سرو هیدرولیک اینسترون 8802 انجام شده و نتایج بدست آمده از آزمایش های تجربی با نتایج عددی مقایسه شده اند. برابری بسیار خوبی بین نتایج بدست آمده از شبیه سازی عددی و نتایج تجربی دیده می شود. در پایان با توجه به نتایج تجربی و عددی رابطه ای برای یافتن بار کمانش اینگونه سازه ها ارائه شده است.

در مقاله کنونی، تحلیل غیرخطی انتقال حرارت گذرا و تنش های ترموالاستیک پدید آمده در یک استوانه توخالی ضخیم ساخته شده از مواد هدفمند، با در نظر گرفتن وابستگی خواص مکانیکی و حرارتی مواد به دما، به شیوه اجزاء محدود انجام پذیرفته است. در اثر دخالت دادن وابستگی ویژگی های مواد به دما، معادلات اجزاء محدود حاکم بر هر دو تحلیل انتقال حرارت گذرا و تنش های ترموالاستیک، غیر خطی شده اند. در این زمینه، شرایط مرزی دمایی، هندسی و تنشی گوناگونی بررسی شده اند. برای دستیابی به پاسخ ها، از الگوریتم ویژه دربر گیرنده یک روش حل عددی و انجام همزمان انتگرالگیری زمانی و حل تکرار، استفاده شده است. در پایان، نتایج بدست آمده با در نظر گرفتن و بدون در نظر گرفتن اثر وابستگی ویژگی های مواد به دما، مقایسه شده اند. همچنین، اثر شرایط مرزی متفاوت بر توزیع دما، تنش های شعاعی و تنش های محیطی بدست آمده، بررسی شده است. نتایج، بیانگر اثر چشمگیر وابستگی ویژگی های مواد به دما می باشند.

صفحات حاوی بریدگی در کاربردهای صنعتی بسیاری دیده می شود. این بریدگی ها در صفحات، بیشتر برای کاهش وزن سازه یا نیاز به راه های ورودی و خروجی در سازه ایجاد می شود. به خاطر تغییری که در اثر هندسه صفحه در اثر این بریدگی ها ایجاد می شود تنش موضعی شدیدی در اطراف بریدگی ایجاد می شود که تمرکز تنش نامیده می شود. دانستن مقادیر تمرکز تنش در دستیابی به طراحی بهین بسیار مهم می باشد. در این مقاله تحلیل تنش اطراف بریدگی مثلثی بطور کامل با در نظر گرفتن پارامترهای مختلف موثر بر شدت تنش شامل زاویه بار، زاویه الیاف، زاویه چرخش بریدگی و تاثیر مواد همچنین اثر انحنای گوشه بریدگی مورد بررسی قرار گرفته است. اساس روش مورد استفاده در این مقاله بر پایه یک حل تحلیلی است. این حل از بسط حل تحلیلی لخنیتسکی که پیشتر برای بریدگی دایره ای و بیضی استفاده می شد، بدست می آید. برای اثبات درستی جوابها، حل المان محدود نیز صورت گرفته است. با توجه به نتایج ارائه شده، پارامترهای یاد شده تاثیر بسزایی در شدت تنش اطراف بریدگی مثلثی دارند.

در این مقاله، مقاطع چند سلولی بسته تحت پیچش به عنوان اجزای سازه ها، برای مشخص کردن چگونگی توزیع تنش در نقاط مختلف مقطع و همچنین برآورد حداکثر تنش برشی و محل آن بررسی شده اند. مرز سلول ها و همچنین مرز بیرونی برای بعضی مقاطع، دایره در نظر گرفته شده است. در این دسته از مقاطع، با نسبت های هندسی متفاوت، مقادیر تنش برشی برای نقاط واقع بر لبه سلول ها، به کمک روش اجزای محدود محاسبه و به صورت نمودار رسم شده اند. ماکزیمم این تنش ها بر حسب نسبت های هندسی که نشان دهنده مساحت و ممان اینرسی قطبی مقطع هستند در نمودارهای جداگانه رسم شده اند تا میان یابی تنش های ماکزیمم ساده تر شود. مقاطع مستطیلی توخالی با ضخامت جداره ثابت و متغیر به عنوان نمونه ای دیگر از مقاطع بسته نیز در این بررسی مورد مطالعه قرار گرفته است. توزیع تنش ها در لبه های داخلی، بیرونی و در همسایگی گوشه ها و همچنین تنش متوسط در امتداد خط میانی جداره ها، محاسبه و تغییرات آنها به صورت نمودار ارائه و افزایش قابل ملاحظه تنش ها در نزدیکی گوشه ها نشان داده شده است. برخی نتایج حاصل از این بررسی با نتایجی که در منابع دیگر وجود دارد مقایسه و تفاوت های موجود مورد بحث قرار گرفته اند.

مقاله حاضر، بهینه سازی وزنی پنل های ساندویچی لایه ای (هسته گسترده و لانه زنبوری) با شرایط مرزی تکیه گاه ساده، تحت بار بیرون صفحه ای را بررسی می کند. چروکیدگی پوسته ها و کمانش درون سلولی دو نوع مهم از کمانش های موضعی پنل های ساندویچی می باشند که قیدهای مهم مساله بهینه سازی مربوطه را تشکیل می دهند. یک روش تحلیلی غیرخطی برای این مساله با در نظر گرفتن تغییر شکل برشی و جابجایی صفحه میانی بکار گرفته شده است. بخاطر پیچیدگی مساله و گسسته بودن متغیرها، الگوریتم ژنتیک بر دیگر روش های بهینه سازی برتری دارد. در الگوریتم یاد شده، یک روش جدید برای بهبود بهینه سازی ترتیب لایه گذاری و انتخاب مواد پوسته ها و هسته مورد توجه واقع و در پایان، برای فشارهای مختلف، نتایج مقایسه ای نشان داده شده اند.

درک بهتر نقش بیومکانیکی اجزاء مختلف سامانه اسکلتی عضلانی عصبی تنه می تواند به انتخاب راهکارهای مناسب برای پیشگیری از بروز کمردرد و نیز پیشنهاد تمرین های مناسب برای بهبود آن منجر شود. مطالعات آزمایشگاهی که با استفاده از دستگاه های توانسنجی، گشتاور حاصل از فعالیت عضلات تنه را به ازاء سطوح مختلف شدت فعالیت عضلات اندازه گیری می کنند، مهمترین منابع برای درک بهتر بیومکانیک تنه و اجزاء آن محسوب می شوند. در این مطالعه طراحی یک نمونه جدید از دستگاه توان سنجی عضلات کمر، بر مبنای کمترین خیز تحت بارهای وارده، رعایت تنگناهای ناشی از ابعاد بدنی جامعه مورد مطالعه و ملاحظات خاص اندازه گیری ارائه می گردد که با استفاده از حسگرهای تک محوره و چیدمان مناسبی از بندها و مفاصل، اندازه گیری دقیق سه بعدی گشتاورهای کمر را در وضعیت های استقرار مختلف بدنی به دور محورهای آناتومیک امکان پذیر می کند. از دیگر ویژگی های طرح حاضر می توان به تقارب محورهای مفاصل، پایداری بالا، امکان موقعیت ‏دهی تنه در دامنه ‏ای وسیع از ترکیب زوایا در هر سه محور آناتومیک، و امکان قرارگیری اندام های تحتانی در حالت های نشسته و ایستاده اشاره نمود.

در این تحقیق، ارتعاشات تیر یکسرگیردار ترک دار مورد مطالعه قرار گرفته است. ترک به صورت ترک خستگی و با رفتار باز و بسته شدن مدل شده است. در تحقیقات انجام شده در این زمینه، برای حل معادلات حاکم بر تیر ترک دار بیشتر از روش های عددی استفاده شده است. در تحقیق حاضر پس از استخراج معادله حاکم بر تیر یکسرگیردار ترک دار با عملیات ریاضی و اعمال تغییر متغیر مناسبی معادله حاکم به صورت حاصلضرب یک تابع نمایی نزولی در معادله ماتیو تبدیل شده است. با بررسی دقیق پارامترها و استفاده از تئوری اغتشاشات معادله مورد نظر حل شده و رفتار ارتعاشی تیر ترک دار به ازای مقادیر مختلف عمق نسبی و موقعیت نسبی ترک مورد مطالعه قرار گرفته است. با استفاده از روش بکار رفته می توان میرائی تیر در اثر وجود ترک را نیز تعیین کرد. نتایج حاصل نشان می دهد که میرائی مورد بحث به پارامترهای ترک و مشخصات هندسی و مکانیکی تیر بستگی دارد و با افزایش عمق ترک، نسبت میرائی افزایش می یابد. برای ارزیابی درستی نتایج، در آغاز مقایسه ای بین پاسخ تحلیلی ارائه شده برای سیستم به ازای موقعیت و عمق نسبی مشخصی از ترک با نتایج حاصل از حل عددی انجام شده است. سپس، تغییرات نسبت فرکانسی تیر ترک دار به ازای شدت های مختلف ترک با نتایج تجربی ارائه شده در ادبیات فن، مقایسه شده است.

در این مقاله شکست پلاگینگ صفحات فلزی در برخورد و نفوذ عمودی پرتابه های تغییر شکل پذیر به روش انتشار امواج تنش پلاستیک مدلسازی و تحلیل گردیده است. مدل رفتار ماده پرتابه و هدف بصورت صلب - پلاستیک با کار سختی خطی در نظر گرفته شده است. در این مدل تحلیلی بر اساس سرعت انتشار موج تنش پلاستیک در پرتابه، پلاگ و ناحیه خارج از پلاگ، فرایند نفوذ به شش مرحله تقسیم بندی شده و معادلات حاکم در هر مرحله استخراج شده اند. نتایج حاصل از مدل تحلیلی با نتایج شبیه سازی عددی انجام شده به کمک نرم افزار LS-Dyna، نتایج تجربی و تحلیلی موجود مقایسه گردیده است. مقادیر سرعت باقیمانده پرتابه بعد از برخورد به هدف، قطر ناحیه تخت شده پرتابه، زمان نفوذ و سرعت حد بالستیک مدل تحلیلی همخوانی مناسبی با نتایج تجربی دارند.

در این تحقیق، تغییرشکل پرتابه های تخت، حین نفوذ عمودی به یک هدف تغییرشکل پذیر نیمه ضخیم، با استفاده از انتشار امواج تنش پلاستیک در پرتابه و پلاگ، مدلسازی شده است. اساس مدل تحلیلی جدیدی که در تحقیق حاضر ارائه شده است، بر پایستگی انرژی در پیشانی موج تنش پلاستیک در پرتابه و پلاگ، حین فرایند برخورد و نفوذ استوار است. در این مدل، ماده پرتابه به صورت الاستیک با کار سختی خطی و ماده هدف به صورت صلب و تمام پلاستیک در نظر گرفته شده است. در این روش، با استخراج رابطه تعادل انرژی در پرتابه و پلاگ حاصل در هدف و ترکیب آن با معادله بقای جرم در پیشانی موج تنش پلاستیک در پرتابه، رابطه ای بدست می آید که با حل آن به روش های عددی نظیر روش مولر می توان سطح مقطع تغییرشکل یافته پرتابه را با داشتن برخی متغیرها در هر لحظه محاسبه نمود. مقایسه نتایج تحلیلی با نتایج تجربی، برابری بسیار خوبی را نشان می دهد.

چتر، یک مورد خاص از ارتعاشات خود تحریک می باشد که در نتیجه عکس العمل بین سازه دینامیکی قفسه نورد و دینامیک فرایند نورد بوجود می آید. مدلی که در این مقاله مطرح شده است شامل دو زیر مدل یکی برای سازه قفسه و دیگری برای فرایند نورد (تغییرشکل ورق) می باشد. در سازه قفسه از جرم های متمرکز برای تحلیل غلتک ها و المان های فنر و دمپر به منظور شبیه سازی تماس غلتک ها با یکدیگر و اتصال آنها به ساختمان دستگاه استفاده شده است.در این مقاله برای تحلیل ارتعاشات چتر مربوط به مدل دینامیکی نورد سرد روش اجزاء محدود استفاده شده است. تاثیر برخی پارامترهای نورد مانند سرعت نورد، میزان کاهش سطح مقطع و ضریب اصطکاک بر روی ارتعاشات چتر مورد بررسی قرار گرفت و مشخص گردید که با افزایش سرعت نورد و کاهش ضریب اصطکاک احتمال وقوع چتر افزایش می یابد. نتایج این تحقیق با نتایج مطالعات گذشته که بیشتر تحلیلی و آزمایشی بوده مقایسه شد و برابری خوب نتایج، بیانگر توانایی مدل اجزاء محدود ارائه شده در تحلیل این پدیده است.