شبیه سازی و تحلیل تکنولوژی های نوین در مهندسی مکانیک (مهندسی مکانیک جامدات)
سال:1390 | دوره:4 | شماره:2 |تعداد مقالات:8

در این تحقیق روشی برای طراحی مسیر یک سیستم ربات پایه متحرک فضایی شامل پایه غیرهلونومیک و بازوی سه عضوی در حضور موانع ثابت و متحرک ارائه شده است. در اینجا از توابع پیوسته و هموار مانند توابع چندجمله ای به منظور مسیریابی ربات استفاده شده است. روش ارائه شده شامل به دست آوردن تاریخچه زمانی حرکت محرک های ربات می شود که تحت رفتار این محرک ها، ربات به پیکربندی نهایی خود می رسد. پایه به کار رفته در این تحقیق، پایه با رانش دیفرانسیلی است که از انواع پرکاربرد پایه هاست. بازوی مکانیکی واقع بر پایه نیز بازوی سه درجه آزادی فضایی است. ترکیب بازو و پایه باعث می شود که ربات در فضای کاری وسیع تری عمل کند. هر چند بررسی این نوع سیستم ها شامل بررسی مساله به نام افزونگی درجات آزادی می شود که به پیچیدگی مساله می افزاید، ولی افزونگی درجات آزادی در ربات، قابلیت های ویژه ای از نظر کاربردی برای آنها ایجاد می کند. در ربات های دارای افزونگی درجات آزادی در یک فضای کاری مشخص، مسیرهای متعددی برای ربات وجود دارد. یک راه برای انتخاب یک مسیر مناسب از بین مسیرهای ممکن، انتخاب یک اندیس مناسب و بهینه کردن آن است. نتایج عددی و نمودارها جهت طراحی مسیر بهینه برای یک مجموعه ربات پایه متحرک در حضور موانع با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک آورده شده است. موانع به کار رفته در مساله نیز فضایی بوده و موانع ثابت و متحرک را شامل می شود.

یکی از مهمترین محدودیت ها در شکل دهی مطلوب ورق های فلزی، پدیده بازیابی کشسان در طول باربرداری است که به برگشت فنری و انحنای دیواره جانبی منجر می شود. بنابراین پیش بینی برگشت فنری و انحنای دیواره جانبی برای تولید محصولات دقیق ضروری است. در این تحقیق، تاثیر نیروی ورقگیر، ضریب اصطکاک، ضخامت و استحکام تسلیم ورق بر مقادیر برگشت فنری و شعاع انحنای دیواره جانبی در فرایند خمکاری U شکل ورق هایی از جنس فولاد DP600 مورد بررسی قرار گرفته است. برای بررسی این عوامل از نرم افزار اجزای محدود آباکوس استفاده شده و نتایج حاصل از این نرم افزار با نتایج آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفته اند. نتایج آزمایشگاهی، نتایج شبیه سازی اجزای محدود را تصدیق می کنند. پس از حصول اطمینان از صحت روش تحلیل اجزای محدود، به وسیله آزمایش های تجربی، روش تحلیل اجزای محدود با نرم افزار آباکوس به عنوان ابزاری قدرتمند، سریع و موثر جهت انجام بررسی بعضی پارامترهای مهم فرایند خمکاری U شکل ورق، مانند نیروی ورقگیر، ضریب اصطکاک، ضخامت و استحکام تسلیم ورق، معرفی می شود. در نهایت با استفاده از نرم افزار مینی تب که یک نرم افزار آماری است، نتایج شبیه سازی اجزای محدود تجزیه و تحلیل شده و معادلاتی برای پیش بینی مقادیر برگشت فنری و شعاع انحنای دیواره جانبی با استفاده از مقادیر ضریب اصطکاک، نیروی ورقگیر، ضخامت و استحکام تسلیم ورق آمده است.

در این مقاله به بررسی تاثیر درصد وزنی مواد اولیه، دمای مذاب و فشار تزریق بر استحکام کششی کوپلیمر پلی پروپیلن - پودر تایر بازیافتی در فرایند قالبگیری تزریق پرداخته شده است. عامل پیوند دهنده عرضی مالئیک آنیدرید به میزان 5 درصد وزنی، درجه حرارت مذاب 200، 180 و 220 درجه سانتیگراد و فشار تززریق 400، 600 و 800 بار در نظر گرفته شده و هر آزمایش برای حصول اطمینان سه مرتبه تکرار شده است. خواص مکانیکی نمونه ها برای آزمایش کشش بر اساس استاندارد ASTM D638-02 بوده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش مقدار پودر تایر بازیافتی مقاومت کششی نمونه ها بطور چشمگیری کاهش می یابد. همچنین افزایش فشار تزریق و دمای مذاب، افزایش استحکام کششی را به دنبال دارد.

برای شناسایی و تحلیل ارتعاشی سازه ها اندازه گیری حداقل چند فرکانس طبیعی اول و شکل مودهای مربوطه ضروری است. اندازه گیری چند شکل اصلی مودها مستلزم نصب چند حساسه در نقاط شکمی سازه و تحریک یک نقطه از سازه و یا نصب یک حساسه و تحریک همزمان چند نقطه مشخص است. هر دو روش مستلزم داشتن تعداد زیادی حساسه شتاب و یا نیرو است. تحریک سازه می تواند توسط ضربه چکش، تحریک کننده های الکترومغناطیس، آکوستیک و یا لیزری باشد. روش دیگر در اندازه گیری شکل مودها که نیازمند فقط یک حساسه نیرو و یک حساسه شتاب است، تحریک کننده متحرک برای اعمال انواع بار های متحرک است. اعمال نیرو در تحریک کننده متحرک می تواند از انواع الکترومغناطیس، هیدرولیک و یا پنوماتیک باشد. روش پنوماتیکی به علت پاکی و دقت می تواند از کارایی خوبی برخوردار بوده و برای ایجاد تحریک غیر تماسی مورد استفاده قرار گیرد. این نوع اعمال کننده نیرو که برای تحلیل سازه های حساس و شکننده که انواع دیگر تحریک کننده ها نظیر تحریک با چکش و تحریک تماسی الکترومغناطیس عملکرد مناسبی ندارند از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این مقاله، طراحی و ساخت دستگاه تحریک کننده پنوماتیک متحرک برای تحریک یک تیر با اعمال نیروهای ضربه ای، بار ثابت پله ای یا شیب ویا هارمونیک در سرعت های متغیر ارائه و عملکرد تحریک کننده با ایجاد تحریک بر روی یک تیر بررسی و با نتایج نظری مقایسه شده است.

اهمیت داشتن توانایی برای نظارت بر سلامت سازه و شناسایی آسیب در سریعترین زمان ممکن، یکی از مهمترین دغدغه های مهندسان به ویژه در رشته های مکانیک و هوافضاست. این اهمیت ناشی از آن است که آسیب و تخریب یک سازه در حین خدمت می تواند خسارات مالی و جانی بسیار شدید و بعضا جبران ناپذیری را به دنبال داشته باشد. یکی از روش های مورد توجه در این عرصه، روش عیب یابی با استفاده از تغییرات در خصوصیات ارتعاشی سازه است. هدف از تحقیق حاضر عیب یابی پوسته استوانه ای کامپوزیتی از طریق انجام آنالیز مودال تجربی و به کمک روش های عیب یابی بر پایه شکل مود و بررسی حساسیت آن ها در برابر شدت های مختلف آسیب است. نتایج حاصل بیانگر آن است که تکنیک های عیب یابی بر پایه شکل مود از آنجا که مستقیما از داده های خام تست مودال استفاده نمی کنند، قابلیت اطمینان کمتری نسبت به تکنیک عیب یابی دیگر دارند و کارامدی روش های ذکر شده شدیدا به دقت تست و داده های مودال استخراج شده وابسته است. به طور کلی اکثر روش های مورد استفاده به جز در مرحله اول آسیب یعنی حفره ای با ضخامت 4 میلی متر، در دیگر مراحل قادر به تشخیص موقعیت آسیب هستند.

این مقاله با مدل سازی و شبیه سازی ربات مار مانند شروع شده و با کار آزمایشی به پایان رسیده است. در ابتدا دو منحنی سرپنوید متقارن و نامتقارن برای ایجاد حرکت سرپنتین معرفی شده است. سپس معادلات سینماتیک و دینامیک یک ربات مارمانند با n عضو در حرکت سرپنتین بر روی سطوح صاف و شیبدار به صورت ساده، جامع و کارامد ارائه و برای تایید معادلات، از نرم افزار سیم مکانیک و آزمایش های عملی استفاده شده است. همچنین تاثیر پارامترهای منحنی سرپنوید بر روی گشتاورهای مورد نیاز مفاصل و پیشروی ربات مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که با افزایش زاویه سطح شیبدار، کاهش زاویه پیچش اولیه، کاهش تعداد نوسانات (یا تعداد موج های منحنی بدن)، افزایش طول عضوها و افزایش تعداد آن، گشتاور مورد نیاز افزایش می یابد. برای بهینه سازی پارامترهای منحنی سرپنوید نامتقارن، از الگوریتم بهینه سازی چندهدفی NSGA، برای ارضای هم زمان دو هدف (یعنی حداقل گشتاور مورد نیاز و بیشترین پیش روی) استفاده شده است. طبق نتایج دامنه تغییرات پارامترهای منحنی بدن ربات مارمانند، برای رسیدن به بیشترین پیش روی و کمترین گشتاور، محدود است. به کمک منحنی سرپنوید نامتقارن می توان به منحنی هایی که به بدن مار شبیه تر باشند، دست یافت و عملکرد ربات مارمانند را افزایش داد. در پایان از ربات مارمانند FUM-Snake I برای آزمایش و تصدیق معادلات بر روی سطح صاف استفاده شده است.

در این مقاله به بررسی معادلات ماکسول سه بعدی در نرم افزار Ansoft پرداخته شده است. راه حل های Ansoft بیشتر بر اساس معادلات ماکسول و تحلیل اجزای محدود (FEA) برنامه ریزی شده است. چنانکه تحلیل ساده ای جهت محاسبه نیروی مغناطیسی موجود میان دو قطب مغناطیسی همنام که مقابل یکدیگر قرار گرفته اند انجام گرفته و مدل سازی در نرم افزارAnsoft  شرح داده و تاثیر پارامترهای مختلفی مانند جنس مواد و ابعاد هندسی بر مقدار نیروی مغناطیسی بررسی شده است. نتایج این پژوهش نشان می دهد که با در نظر گرفتن حالت خاصی از جنس مواد و ابعاد هندسی مقدار نیروی مغناطیسی 18.09133 نیوتن است. در پایان تعدادی انتخاب که می توانستند در نرم افزار Ansoft جهت نقشه کشی مدل و تحلیل استفاده شود استخراج گردید.

هدف از این تحقیق، تحلیل و بررسی فرایند آهنگری مرسوم چرخ دنده مخروطی با شماره مواد 1.7131 به روش المان محدود به کمک نرم افزار (SUPER FORGE) و مقایسه آن با آهنگری سرد دورانی بر اساس آزمایش های عملی است. بعد از انجام شبیه سازی بر روی آهنگری مرسوم و به دست آوردن تناژ پرس در روش آهنگری دورانی توسط نرم افزار DEFORM، قالب های آهنگری اوربیتال ساخته شد. از آنجایی که تولید چرخدنده مخروطی به روش آهنگری مرسوم دارای سه مرحله پیش فرم است، پس فرایند آهنگری بایستی به روش آهنگری داغ صورت گیرد. اما در فرایند آهنگری اوربیتال، چرخ دنده مخروطی تنها در یک مرحله و به صورت آهنگری سرد تولید می شود. در انتها، ریز ساختار چرخ دنده های تولید شده به روش های آهنگری اوربیتال و ماشینکاری و ریز ساختار قالب ها مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل بیانگر این است که روش تولید قطعات قبل از انجام عملیات حرارتی تاثیر به سزایی بر ریز ساختار دارد. در آهنگری دورانی، میزان تناژ پرس به مراتب کمتر از تناژ در آهنگری مرسوم است و قدرت پرکنندگی حفره قالب از مواد خام در آهنگری دورانی به مراتب بیشتر از آهنگری مرسوم است. هندسه بیلت تاثیر به سزایی در پر کردن حفره قالب دارد.