مهندسی مکانیک امیرکبیر (امیرکبیر)
سال:1394 | دوره:47 | شماره:2 |تعداد مقالات:9

در این پژوهش رفتار ارتعاشی تیر کوتاه یکسرگیردار ترک دار تحت نیروی محوری مورد بررسی قرار گرفته و روشی برای عیب یابی آن بر اساس آنالیز ارتعاشی ارائه شده است. بدین منظور اثرات نیروی محوری، تغییر شکل برشی و اینرسی دورانی در نظر گرفته شده است. مقطع معیوب به صورت یک جزء انعطاف پذیر در نظر گرفته شده است که تیر را به دو قسمت تقسیم می کند. ترک بصورت فنر پیچشی مدل شده است که سفتی معادل آن از تئوری مکانیک شکست به دست آمده است. پس از استخراج معادلات حاکم بر رفتار ارتعاشی تیر ترک دار، مشخصه های ارتعاشی تیر معیوب به روش مستقیم استخراج شده است. به منظور عیب یابی، به روش معکوس از مشخصه های ارتعاشی استفاده شده، و موقعیت و عمق ترک تعیین می شود. در نهایت اثرات نیروی محوری و پارامترهای ترک بر پاسخ ارتعاشی بررسی می شود. صحت نتایج به دست آمده با استفاده از نتایج تئوری و تجربی ارائه شده در تحقیقات پیشین به اثبات رسیده است.

امروزه کامپوزیت های لایه ای فلز- الیاف به دلیل دارا بودن خواص مکانیکی خوب و وزن کم بسیار مورد توجه طراحان، به ویژه صنایع هوافضا قرار گرفته اند. مواد Fiber Metal Laminate)) FML خواص بهتری نسبت به هر دو آلیاژ آلومینیوم و مواد کامپوزیتی از خود نشان می دهند. در این پژوهش، خواص خمشی این کامپوزیتها مورد بررسی عددی- تجربی قرار گرفته است. از آنجایی که این چندلایه ها دارای قابلیت فرم دهی محدود می باشند و تغییرشکل الیاف الاستیک کامل است، در آنها برگشت فنری ایجاد می گردد که نوعی عیب محسوب می شود. در بخش بررسی تجربی مقاله فعلی 6 مدل نمونه با زاویه ی الیاف و ضخامت متفاوت از هم ساخته می شود تا مورد آزمایش خمشی قرار گیرد. به علاوه، آزمایش خمش انجام شده به روش طراحی آزمایش تاگوچی بهینه شده تا نتایج بدست آمده مستقل از پارامترهای قالب و پرس باشد. تاثیر پارامترهای طراحی و ساخت بر روی بر روی برگشت فنری کامپوزیت فلزی - الیافی نیز بررسی شده اند. نتایج نشان می دهند که با کاهش شعاع پانچ و افزایش فشار وارد بر وزق، میزان برگشت فنری به دلیل بوجود آمدن تغییر شکل پلاستیک زیاد در ناحیه خم کاهش می یابد. از طرفی با افزایش سرعت پانچ میزان برگشت فنری افزایش می یابد. همچنین اگر الیاف موازی با محور خمش باشند و ضخامت لایه ی خارجی افزایش یابد کمترین شعاع خمش و زاویه ی برگشت فنری ایجاد می گردد. نتایج تجربی این پژوهش با داده های عددی بدست آمده از روش المان محدود نیز مقایسه گردیده است.

از مهمترین مشکلات فرآیند ماشین کاری تخلیه الکتریکی سیمی (وایرکات)، دقیق نبودن هندسه ی برش گوشه و قوس گوشه است. دستیابی به شکل هندسی صحیح و دقت ابعادی بالا می تواند برتری این فرآیند را استوار نماید. مطالعه ی شیار برش می تواند به تحلیل و پیش بینی خطا در برش وایرکات کمک نماید. در این تحقیق، شکاف واقعی برش روی مسیر مستقیم و قوس گوشه در مرحله ی خشن کاری بررسی شده است. آزمایش ها بر اساس سه متغیر فرکانس تخلیه، کشش سیم و شعاع قوس توسط روش فاکتوریل کامل طراحی شده اند. به کمک تحلیل های آماری اثر این متغیرها بر پهنای شیار برش روی مسیر مستقیم و قوس گوشه ارزیابی شده است. مقادیر تجربی گپ ماشین کاری روی مسیر مستقیم و گپ متوسط ماشین کاری روی قوس گوشه برای شرایط مختلف آزمون به دست آمده اند. تقعر دیواره ی قوس داخلی و تحدب دیواره ی قوس بیرونی مسیر در روی قوس گوشه، در اندازه گیری پهنای شیار خطا ایجاد می نماید. در محل خروج سیم از مسیر قوس انباشتگی مواد دیده می شود. با توجه به آزمایش ها و محاسبه ی گپ متغیر ماشین کاری روی قوس گوشه، مقادیر تجربی انحراف سیم و خطای ماشینکاری قوس محدب گوشه محاسبه می شوند.

مهمترین محدودیت در شکل دهی مطلوب ورق های فلزی، پدیده بازیابی کشسان در طول باربرداری است که منجر به بازگشت فنری و انحنای دیواره جانبی می گردد. بنابراین پیش بینی بازگشت فنری و انحنای دیواره جانبی برای تولید محصولات دقیق ضروری است. در این تحقیق، اثر نیروی ورقگیر، ضریب اصطکاک، ضخامت ورق و استحکام تسلیم ورق بر میزان بازگشت فنری و انحنای دیواره جانبی در فرایند خمکاری U شکل ورق هایی از جنس فولاد دو فازی DP600 مورد بررسی قرار گرفته است. جهت بررسی این عوامل از نرم افزار اجزای محدود آباکوس استفاده شده و نتایج حاصل از این نرم افزار با نتایج آزمایش های عملی مورد مقایسه قرار گرفته اند. نتایج بدست آمده از آزمایش های عملی، نتایج حاصل از شبیه سازی را تصدیق می کنند. در نهایت با استفاده از نرم افزار آماری مینی تب، نتایج شبیه سازی اجزای محدود تجزیه و تحلیل شده و معادلاتی برای پیش بینی مقادیر بازگشت فنری و شعاع انحنای دیواره جانبی با استفاده از مقادیر ضریب اصطکاک، نیروی ورقگیر، ضخامت و استحکام تسلیم ورق بدست آورده شده است.

با توجه به استفاده ی مواد هدفمند با غیر یکنواختی های فضایی، در محیط های دمایی بالا، در کار حاضر از آن ها در مخازن کروی جدار نازک و ضخیم تحت فشار که کاربرد گسترده ای در صنعت دارند استفاده شده است. بر اساس معادلات حاکمه، معادله دیفرانسیل تنش ها در حالت پلاستیک به دست آمده است که می تواند کاربرد گسترده ای در بررسی رفتار مخازن در حالت الاستوپلاستیک داشته باشد. بر روی توزیع دما و روابط تنش – کرنش در این مخازن، تحت بارگذاری فشار داخلی و اختلاف دما، بحث شده است. خصوصیات این گونه مواد به صورت پارامترهایی با توابعی متغیر نسبت به شعاع در نظر گرفته شده اند. همچنین در این کار اثر این پارامترها بر موقعیت شروع ناحیه ی پلاستیک و دماهای تسلیم و روند تغییرات تنش ها در طول ضخامت مخزن بررسی شده است. همچنین نشان داده شده است که با انتخاب پارامترهای مناسب می توان ساختار مخزن را بهینه کرد.

در این مقاله تاثیر اثر اندازه روی خواص الاستیک نانولوله های تک جداره کربنی با استفاده از تئوری الاستیسیته گرادیان کرنشی مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از مدل های مکانیکی نظیر میله تحت کشش، نیز تیر اویلر-برنولی و میله تحت پیچش استفاده گردید. مدل میله تحت کشش در تحقیق حاضر پایه گذاری گردید. مدل تیر اویلر-برنولی از منابع موجود استخراج و شرایط مرزی حاکم بر تیر فوق در تحقیق حاضر اصلاح گردید. ضمنا مدل میله تحت پیچش در تحقیق حاضر پایه گذاری گردید. در تحقیق حاضر معادله ساختاری برای حالت یک بعدی کاهش یافته و استخراج گردید. معادلات حاکم و شرایط مرزی با استفاده از روش انرژی و حساب تغییرات استخراج شد. سپس از معادلات ساختاری تئوری الاستیسیته گرادیان کرنشی استفاده شد تا خواص الاستیک وابسته به اندازه، بر اساس تنش موثر محاسبه گردند. نتایج حکایت از آن دارد که طول نانولوله کربن روی میزان مدول یانگ در مقایسه با مدول برشی تاثیر بیشتری دارد و با کاهش طول نانولوله مدول یانگ نیز کاهش می یابد.

فرکانسهای طبیعی یک سازه در آب کمتر از فرکانسهای طبیعی آن در خلا می باشد و این به دلیل اثر جرم افزوده در آب می باشد. در این مقاله با انجام بررسیهای تحلیلی، ارتعاشات طبیعی ورق تقویت شده در آب بر اساس تئوری ورقهای ارتوتروپ استخراج خواهد شد و سپس یک ورق تقویت شده نمونه ساخته، تست و توسط نرم افزار ABAQUS تحلیل عددی خواهد شد. سیال مورد بررسی به صورت غیر قابل تراکم، غیر چرخشی و غیر لزج در نظر گرفته شده است. در نهایت نتایج حاصل ازحل تئوری بدست آمده، تست و تحلیل عددی، با هم مقایسه و درصد خطا در روشهای عددی و تحلیلی بررسی می گردد و میزان اثر جرم افزوده بر روی فرکانس سازه در آب بدست می آید. و در نهایت این موضوع مشخص می گردد که فرمول تحلیلی بدست آمده با توجه به فرضیات در نظر گرفته شده برای سیال، جواب قابل قبولی می دهد.

در این پژوهش ارتعاشات آزاد تیر کمانه شده به کمک روش کوادراتور دیفرانسیلی و تحلیل مودال تجربی بررسی شده است. ابتدا معادلات حاکم بر مساله ارتعاشات تیر کمانه شده در مختصات مماسی بدست آمده اند. این معادلات یک دستگاه معادلات دیفرانسیلی غیر خطی را تشکیل داده که پاسخ آن، مجموع پاسخ های استاتیکی و دینامیکی است. به منظور حل دستگاه معادلات دیفرانسیل غیر خطی استاتیکی ابتدا معادلات با روش کوادراتور دیفرانسیلی گسسته شده، سپس دستگاه معادلات جبری غیر خطی با استفاده از روش طول قوس حل می شوند. همچنین با توجه به کوچکتر بودن دامنه حرکت ارتعاشات آزاد تیر نسبت به دامنه حرکت استاتیکی، معادلات ارتعاشی خطی شده اند. برای حل دستگاه معادلات دیفرانسیل ارتعاشی خطی شده، معادلات با روش کوادراتور دیفرانسیلی گسسته شده و مقادیر بدست آمده از حل معادلات استاتیکی در دستگاه معادلات گسسته شده دینامیکی جایگذاری شده است. در پایان با حل مساله مقدار ویژه استاندارد، فرکانس های طبیعی و شکل مودهای تیر کمانه شده بدست آمده، برای بررسی درستی روش ارائه شده، نتایج حاصل با نتایج بدست آمده از روش اجزاء محدود (به کمک نرم افزار ANSYS) و داده های تجربی حاصل از انجام تعدادی آزمایش بر روی تیر کمانه شده ساخته شده از پی وی سی مقایسه شدند. نتایج بدست آمده نشان دهنده دقت قابل قبول و کارایی روش پیشنهادی است.

در این پژوهش ماده مرکب زمینه اپوکسی پرشده با ذرات آلومینیم تهیه گردید و با تغییر شرایط مختلف تراش کاری شامل: سرعت برش، کسر وزنی ذرات، عمق برش و نرخ پیشروی از قطعات مواد مرکب براده برداری صورت گرفته است. سپس زبری سطح قطعات اندازه گیری شده و برای پیش بینی اثر چهار عامل تراش کاری بر زبری سطح قطعات، با استفاده از دو نوع شبکه عصبی شامل: شبکه عصبی چند لایه پرسپترون و شبکه عصبی با تابع پایه شعاعی، مدل سازی انجام شد. ضرایب همبستگی بین داده های خروجی مدل ها و داده های تجربی نشان داد که شبکه چند لایه پروسپترون نسبت به شبکه با تابع پایه شعاعی انطباق بهتری با نتایج آزمایشگاهی دارد (ضریب همبستگی 0.835 برای شبکه چند لایه پرسپترون و 0.524 برای شبکه با تابع پایه شعاعی). به علت دارا بودن ضریب همبستگی بالاتر در شبکه عصبی چند لایه پرسپترون، این شبکه برای مدل سازی تاثیر عوامل تراش کاری بر زبری سطح پیشنهاد شده است.