شبیه سازی و تحلیل تکنولوژی های نوین در مهندسی مکانیک (مهندسی مکانیک جامدات)
سال:1389 | دوره:3 | شماره:2 |تعداد مقالات:8

در این مقاله تحلیل رفتار آکوستیکی صفحات ساندویچی دوجداره با لایه متخلخل میانی به منظور بررسی اثرات استفاده از شرایط مرزی مختلف بر روی لایه متخلخل و نیز شناسایی پارامترهای موثر بر روی افت انتقال صوت این سازه ها و میزان تاثیر هر یک در شرایط مرزی مختلف به روش تحلیلی مورد مطالعه قرار گرفته است. ابتدا بر اساس تئوری بایوت و با در نظر گرفتن اتصال لزجت و اینرسی در نوشتن معادلات دینامیک انتقال تنش و نیز اتصال گرمایی و الاستیک در نوشتن معادلات تنش- کرنش مواد متخلخل، معادلات حاکم بر انتشار موج به دست می آیند. سپس با اعمال شرایط مرزی مختلف و با استفاده از حل همزمان این معادلات و با نوشتن کد مربوطه در MATLAB، ضریب افت انتقال صوت (TL) سازه به روش تحلیلی محاسبه می شود. نتایج حل تحلیلی با نتایج حل تحلیل انرژی آماری (SEA) و داده های آزمایشگاهی موجود در این زمینه مقایسه شده و پس از اطمینان از صحت آنها، به شناسایی و بررسی سایر پارامترهای موثر بر روی افت انتقال صوت این سازه ها و میزان تاثیر هر یک در شرایط مرزی مختلف پرداخته شده است. نتایج نشان می دهند نحوه اتصال لایه متخلخل به صفحه دوجداره و نوع شرایط مرزی آن نقش مهمی در چگونگی افت انتقال صوت و پارامترهای موثر بر آن خواهند داشت.

در این مقاله به بررسی پاسخ دینامیکی تیر ویسکوالاستیک و بار کمانش آن تحت بارهای عرضی و محوری به کمک مدل های کلوین و استاندارد خطی پرداخته شده است. معادلات حاکم بر اساس دو تئوری اویلر- برنولی و تیموشنکو استخراج شده و حل تحلیلی آنها به کمک بسط توابع ویژه به دست آمده است. بار کمانش و پاسخ بر اساس تئوریهای اویلر - برنولی و تیموشنکو و مدل های کلوین و استاندارد خطی محاسبه و با نتایج حالت الاستیک مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد مدل سازی تیر ویسکوالاستیک با تیر الاستیک در استهلاک های متوسط، تقریب ضعیفی است. همچنین، پارامتر استهلاک به صورت صریح در تعیین بار کمانش ظاهر نمی شود ولی بار کمانش تیر ویسکو الاستیک، 50% بیش از تیر الاستیک است.

دست یافتن به خواص مکانیکی فولادها پس از پروسه های مختلف ساخت و عملیات حرارتی، امری ضروری و مهم است. در صنایع گوناگون معمولا بعد از نمونه سازیهای مشخص و استاندارد، به کمک روشهای مخرب این خواص را به دست می آ ورند که این امر باعث اتلاف هزینه و زمان زیادی می شود. علاوه بر این، روشهای مخرب قادر به تشخیص تغییرات جزیی خواص مکانیکی در حین عملیات حرارتی نیستند. در این مقاله، برای به دست آوردن خواص مکانیکی فولاد AISI 4140 با دقت بالا از روش غیر مخرب فراصوتی استفاده شده است. برای این منظور، نمونه هایی از این فولاد ساخته شده و با اعمال فرایندهای مختلف عملیات حرارتی، ساختارهایی با دانه بندی و سختی های مختلف ایجاد شده است. برای پیش بینی خواص مکانیکی از جمله مدول الاستیسیته، مدول برشی، ضریب پواسون و مدول حجمی در این میکروساختارها، سرعت موج طولی و عرضی توسط آزمون فراصوتی اندازه گیری شده است. برای شناسایی عوامل خطا و تعیین دقت روش اندازه گیری مورد استفاده، تحلیل عدم قطعیت نیز صورت گرفته است. مقایسه نتایج به دست آمده از آزمایشها با داده های موجود در مراجع مختلف نشان می دهد با روش غیرمخرب فراصوتی می توان خواص مکانیکی نمونه های AISI 4140 را با دقت بسیار بالایی به دست آورد. محاسبه خواص مکانیکی نمونه های مختلف فولاد AISI 4140 می دهند که این خواص در سخت ترین ساختار بیشترین مقدار و با کاهش سختی، این خواص نیز کاهش می یابند.

در این مقاله اثر طراحی بهینه قالب بر نیروی کشش مفتول بررسی شده است. نیروی کشش با روش کرانه فوقانی محاسبه شده است. به دلیل پیچیدگی جریان فلز در قالب، تحلیل فرایند بر اساس قالب مدور انجام شده است. برای ایجاد قالب مدور معادل، مساحت و شعاع مقطع معادل در مقاطع مختلف محاسبه شده اند و سپس پروفیل قالب مدور معادل توسط یک میدان سرعت مشخص شده است. سپس نرخ کرنشها، توان داخلی، توان بررسی توان اصطکاکی و تنش کششی میانگین نسبی محاسبه شده اند. نتایج تحلیل با نتایج کرانه فوقانی و روش تعادلی نیروها مقایسه شده اند. نتایج موید آن است که با افزایش ثابت اصطکاک، زاویه بهینه قالب در هر دو طرح افزایش یافته است.

در این مقاله به بررسی ارتعاشات غیرخطی نانو لوله ها با استفاده از تئوری اویلر برنولی تیر و با در نظر گرفتن مدل غیرخطی هندسی ون- کارمن به همراه اثرات کشش سطحی پرداخته شده است. با به کارگیری مدهای ارتعاشات آزاد مساله خطی، فرکانس های طبیعی غیر خطی نانو لوله با شرایط مرزی ساده بر حسب توابع بیضوی ژاکوبی به دست آورده شده است. نتایج عددی نشان می دهد که کشش سطح، شماره مود، دامنه ارتعاشات و طول نانو لوله اثرات مورد توجهی بر خواص ارتعاشی نانو لوله ها دارند. همچنین تاثیر کشش سطح بر روی نمودار فاز مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت، مشاهده شده است که تاثیر کشش سطح با افزایش ابعاد نانو لوله از بین می رود. مطالعه حاضر را می توان در بهبود طراحی انواع مختلف میکرو- نانو سنسورها مورد استفاده قرار داد.

در مقاله حاضر از روش بهبود یافته انتگرال دیفرانسیلی برای تحلیل ارتعاشات آزاد یک صفحه قطاعی شکل با رفتار ارتوتروپیک قطبی بر روی بستر الاستیک دو پارامتری استفاده شده است. جزئیات و فرمول بندی این روش عددی ارائه شده و با استفاده از آن مقادیر دقیقی از فرکانس های طبیعی برای محدوده وسیعی از دو پارامتر بستر الاستیک با هم مقایسه شده است. از مزیتهای روش بهبود یافته انتگرال دیفرانسیلی می توان به عدم استفاده از روش دلتا و سادگی اعمال شرایط مرزی اشاره کرد. همچنین این روش عددی هیچ گونه محدودیتی در مقدار زاویه راس قطاع و یا نوع شرایط مرزی ندارد. این در حالی است که اکثر روش های عددی در این دو مورد دارای محدودیت اند. فرکانس های طبیعی یک ورق قطاعی شکل با خواص ارتوتروپیک قطبی بر روی بستر الاستیک دو پارامتری برای اولین بار با استفاده از روش بهبود یافته انتگرال دیفرانسیلی در این بررسی به دست آمده است.

نورد سرد پیوسته فرایند پیچیده ای است که با تغییر پارامترهای آن می توان به مجموعه جوابهای بهینه دست یافت. هدف اصلی این مقاله به کارگیری الگوریتم ژنیتک برای بهینه سازی توان مصرفی نورد به صورتی است که تنظیمات ضخامت و کشش بین قفسه ای به عنوان متغیر مساله در نظر گرفته شوند. در این مقاله ابتدا روش تحلیلی محاسبات نیرو و توان نورد ارائه شده است و سپس بر اساس این روابط و پیاده سازی الگوریتم ژنتیک مجموعه جواب بهینه تنظیمات ضخامت و کشش بین قفسه ای به دست آمده است. در استخراج این م ج موعه جواب قیود عملی خطی و غیرخطی در نظر گرفته شده اند و جواب به دست آمده با نتایج عملی خطوط نورد مقایسه شده است. همچنین اثر تغییر شرایط نورد شامل روانکار و جنس ورق بر الگوی توزیع ضخامت بهینه در این مقاله مطالعه شده است. با توجه به نتایج به دست آمده کارایی الگوریتم ژنتیک در استخراج مجموعه جوابهای بهینه مشخص شده است. طبق نتایج به دست آمده با تغییرات شرایط نورد می توان الگوی مشابهی را در توزیع بهینه درصد کاهش ضخامت در طی فرایند نورد مشاهده کرد.

در این مقاله، عملکرد ابزار با پوشش های چند لایه نانوکریستال با ترکیب TiN+TiAlN برای ماشین کاری سوپر آلیاژ پایه نیکل اینکونل 718 در شرایط برشکاری خشک و مرطوب مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور پوشش چند لایه TiN و TiAlN با ساختار نانوکریستال توسط فرایند رسوب فیزیکی بخار و با روش قوس تبخیری بر اینسرت هایی با ترکیب کاربید تنگستن- کبالت اعمال شد. نتایج حاصل از آزمون سایشی بال بر دیسک و همچنین ماشین کاری سوپر آلیاژ پایه نیکل اینکونل 718 در شرایط برشکاری خشک و مرطوب نشان داد که نانوکریستال بودن لایه ای، عملکرد بسیار عالی را برای ابزارها در حین ماشین کاری به وجود می آورد. وجود کریستال ها یا دانه هایی در ابعاد 40-15 نانومتر همراه با درصد بهینه ای از آلومینیوم در پوشش TiAlN، مقاومت سایشی بالا ایجاد می کند و ترکیب مناسبی از مقاومت به سایش خراشان و چسبندگی به زیر لایه به همراه چقرمگی و پایداری حرارتی مطلوب را فراهم می نماید.