شبیه سازی و تحلیل تکنولوژی های نوین در مهندسی مکانیک (مهندسی مکانیک جامدات)
سال:1388 | دوره:2 | شماره:2 |تعداد مقالات:8

تحلیل تولرانسی مجموعه های مکانیکی یکی از ابزارهای مهم در طراحی محصول قابل اعتماد دارای کیفیت مطلوب و صرفه اقتصادی است. با استفاده از روش های تحلیل تولرانسی به جای تولرانس گذاری سنتی بر اساس تجربه، می توان تاثیر متغیرهای مرحله تولید اجزای مکانیکی را در عملکرد مجموعه شناسایی کرده و آنها را کنترل کرد. یکی از روشهای جدید در تحلیل تولرانسی روش خطی سازی مستقیم است که تحلیل تولرانسی بر پایه حلقه های برداری است. در این تحقیق با استفاده از روش خطی سازی مستقیم، مجموعه چکاننده از نظر تولرانسی مورد بررسی قرار گرفته است و درصد مشارکت ابعاد مختلف در تولرانس نهایی (خواسته طراحی)، محاسبه شده است.

هدف اصلی این مقاله محاسبه نیروها و گشتاورهای هریک از غلتک های فرایند نورد حلقه با هدف طراحی و ساخت دستگاه نورد حلقه برای تولید دو پوسته موتور هواپیما است. برای محاسبه نیروها و گشتاور ها، شبیه سازی فرایند نورد حلقه شعاعی-محوری دو پوسته موتور هواپیما با استفاده از روش اجزا محدود صورت گرفت. برای اطمینان از نتایج شبیه سازی، خروجی های حاصل از شبیه سازی نورد یک حلقه ساده از جنس Ti-6Al-4V با نتایج تجربی مقایسه می شود. پارامترهای مورد مقایسه دمای حلقه و شکل مقطع آن است و مقایسه نتایج حاکی از دقت خوب نتایج و میزان خطای ناچیز آنهاست. همچنین در این مقاله روش جدیدی برای شبیه سازی غلتک های راهنما بیان شده است که نسبت به روش های گذشته دارای سادگی و کارایی بیشتری است.

روش بدون المان کالوکیشن برای حل مسایل مقدار مرزی خطی مورد استفاده قرار می گیرد. این روش با روشهای بدون المان شکل ضعیف مانند روش گالرکین متفاوت است و احتیاجی به شبکه بندی سلولی و انتگرال گیری عددی ندارد. لذا محدودیتهای انتگرال گیری عددی مانند زمانبر بودن حل و دقت حل را ندارد و معادلات جدا شده می توانند مستقیما از شکل قوی معادلات دیفرانسیل پاره ای حاکم بر مساله تعیین شوند. اما مشکل اساسی این روش ناپایداری حل به خصوص در حالت وجود شرایط مرزی شامل مشتق است. در این مقاله برای اعمال شرایط مرزی شامل مشتق از توابع شکل هرمیتی استفاده شده، چنان که استفاده از این توابع شکل دقت حل را به طور قابل ملاحظه ای بهبود بخشیده است. همچنین اثر پارامترهای مختلف مانند نوع توابع وزن، مرتبه بردار پایه، پارامتر اتساع و توزیع گره ای بر روی دقت حل مورد بررسی قرار گرفته است.

نورد حلقوی گرم یک فرایند به شدت غیر خطی و ناپایدار است. ضریب اصطکاک میان رینگ با غلتک محرک و هرزگرد از این جمله اند که بر کیفیت محصول نهایی تاثیر به سزایی دارند. در این مقاله تاثیر این دو پارامتر بر نورد حلقوی گرم به کمک مدل سه بعدی المان محدود کوپل مکانیکی-حرارتی بررسی شده است. بدین منظور مدلی سه بعدی از فرایند نورد حلقوی گرم شامل رینگ، غلتک های محرک، هرزگرد و راهنما در نرم افزار آباکوس ایجاد شده و میزان عیب دم ماهی به ازای ضریب اصطکاک های مختلف میان غلتک محرک و حلقه و همچنین غلتک هرزگرد و حلقه اندازه گیری شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش ضریب اصطکاک میان رینگ و غلتک هرزگرد یا کاهش ضریب اصطکاک میان رینگ و غلتک محرک میزان عیب دم ماهی کاهش می یابد. همچنین میزان تغییرات این دو پارامتر باید در محدوده معینی حفظ شده و از آن تجاوز ننماید. نتایج به دست آمده می تواند به عنوان راهنمایی به منظور بهینه سازی فرایند مزبور به کار گرفته شود.

فرایند اکستروژن پیچشی روش جدیدی برای تولید فلزات و آلیاژهای شدیدا تغییر شکل یافته است. در این فرایند، تغییر شکل پلاستیک شدیدی با ماهیت برشی در ماده ایجاد می شود. در این مقاله با پیشنهاد یک میدان سرعت مجاز، به همراه تکنیک کران بالا، مقدار انرژی لازم برای فرایند انجام اکستروژن پیچشی پیش بینی می شود. در مدل پیشنهادی امکان اعمال تغییر در پارامترهایی نظیر هندسه قالب و شرایط اصطکاک وجود دارد و تاثیر این عوامل بررسی شده است. به علاوه مدل حاضر پارامترهای بحرانی طراحی قالب را پیش بینی می کند. برای نشان دادن صحت عملکرد مدل، مقادیر پیش بینی شده با نتایج حاصل از حل اجزای محدود مقایسه شده که مبین هماهنگی منطقی بین رفتار آن ها در قالب می باشد.

هدف اصلی این تحقیق بررسی شروع رشد مد I تورق در کامپوزیت های لایه ای چند جهتی با ترک بین دو لایه صفر درجه است. به عبارت دیگر تاثیر لایه های دوردست محل تورق، بر توزیع نرخ رهایی انرژی کرنشی در پیشانی ترک و مقدار بار بحرانی نمونه تیر یک سرگیردار دولبه بررسی شده است. همچنین شرایط لازم برای تعیین چقرمگی شکست بین لایه ای تیر یک سر گیردار دولبه با چیدمان دلخواه، بر اساس معادل سازی آن با چیدمان تک جهته مشخص شده است. ابتدا تیر یک سر گیردار دولبه کامپوزیتی در نرم افزار اجزا محدود ANSYS به صورت سه بعدی مدل سازی شده و مقدار چقرمگی شکست بین لایه ای آن با روش بسته شدن مجازی ترک محاسبه شده است. سپس با مطالعه دقیق توزیع نرخ رهایی انرژی کرنشی برای چیدمان های مختلف، پارامتر غیر یکنواختی توزیع نرخ رهایی انرژی کرنشی به نام b، که مقدار آن وابسته به چیدمان لایه ها و ابعاد هندسی قطعه است، ارائه شده است. مقایسه نتایج اجزا محدود با نتایج تجربی موجود در منابع دیگر نشان می دهد که اگر b<20% باشد مقدار چقرمگی شکست تیر یک سر گیردار دولبه چند جهتی با خطایی کمتر از 3.6 درصد با چقرمگی شکست کامپوزیت تک جهتی برابر است. بنابراین می توان مقدار بار بحرانی شروع رشد تورق در چندلایه های کامپوزیتی را با دقت خوبی از روابط تحلیلی موجود با داشتن چقرمگی شکست کامپوزیت تک جهته بدون انجام آزمایش پیش بینی کرد.

در این مقاله تحلیل رفتار آکوستیکی سیستم مکش موتور خودرو به منظور بررسی اثرات استفاده از مواد متخلخل عایق صوت در آن برای کاهش سطح صدای داخل خودرو به روش تحلیل انرژی آماری مورد مطالعه قرار گرفته است. ابتدا اصول و معادلات جامع روش تحلیل انرژی آماری بیان شده و سپس نحوه مدل سازی کامل سیستم مکش موتور یک خودرو با استفاده از این روش تشریح می شود. در این مدل با ایجاد زیرسیستم های مناسب و اعمال منابع اصلی صوت موجود در سیستم مکش موتور، افت انتقال صوت و سطح فشار صوت سیستم مکش هوا در محدوده فرکانسی بالا محاسبه می شود. در ادامه نتایج به دست آمده از تحلیل انرژی آماری سیستم مکش خودرو با داده های آزمایشگاهی مقایسه شده و در محدوده فرکانسی بالا صحه گذاری می شوند. در نهایت به بررسی اثرات استفاده از مواد متخلخل بر روی افت انتقال صوت سیستم مکش موتور پرداخته می شود. نتایج نشان می دهند که استفاده از این مواد اثرات مطلوبی در افزایش افت انتقال صوت سیستم مکش موتور و نیز کاهش سطح صدای داخل کابین خودرو خواهند داشت.

در این تحقیق چقرمگی شکست کامپوزیت A356 حاوی پانزده درصد از ذرات کاربید سیلیسیم مورد بررسی قرار گرفته است. کامپوزیتهای آلومینیم-سیلیسیم به دلیل خواص سایشی و مکانیکی مناسب مورد توجه اند. یکی از نقاط ضعف این کامپوزیتها پائین بودن چقرمگی شکست آنها نسبت به آلیاژهای آلومینیوم است. برای انجام این تحقیق ابتدا A356 در کوره مقاومتی ذوب و در داخل قالب فلزی ریخته گری شد. سپس کامپوزیت آلومینیم-سیلیسیم به روش ذوب در کوره الکتریکی در حضور گاز خنثی و همزدن مذاب جهت جلوگیری از پدیده جدایش ذرات کاربید سیلیسیم و ریخته گری در قالب فلزی تهیه شد. از شمشه ای به دست آمده نمونه های سپس آزمون چقرمگی شکست مطابق با استاندارد ASTM آماده شدند. چقرمگی نمونه ها اندازه گیری شده و با هم مقایسه شد. در این مقاله برای چقرمگی شکست، مقدار رشد ترک در اثر بار اعمالی مقایسه شده است. فاکتور چقرمگی شکست کامپوزیت و آلیاژ اصلی محاسبه شده و با هم مقایسه شده است و نشان داده شده است که چقرمگی شکست نمونه های کامپوزیتی کاهش یافته است. همچنین بررسی ریزساختار نشانگر وجود حفره گازی و ترک است که این موارد عامل کاهش چقرمگی است.