شبیه سازی و تحلیل تکنولوژی های نوین در مهندسی مکانیک (مهندسی مکانیک جامدات)
سال:1392 | دوره:6 | شماره:2 (پیاپی 14) |تعداد مقالات:6

در شیارهای مورب، امکان وقوع مود ترکیبی I و II بیشتر می شود. همچنین نسبت مود II به مود I در حالت کلی نسبت به شیار مستقیم افزایش می یابد. در این تحقیق، تاثیر هندسه شیار یعنی عمق شیار، زاویه شیار، شعاع انتهای شیار، و موقعیت شیار نسبت به تکیه گاهها، بر نسبت مود II به مود I در شیارهای U شکل مورب مورد تحلیل قرار گرفته است. بارگذاری به صورت خمش سه نقطه ای و تحت شرایط کرنش صفحه ای انجام شده است. برای به دست آوردن نسبت مودها، از روش المان محدود توسط نرم افزار ΑΝSYS استفاده شده است. نتایج عددی المان محدود نشان داده است که با افزایش شعاع انتهای شیار، نسبت مودها افزایش می یابد. همچنین مشخص شده است که با افزایش فاصله لبه شیار تا تکیه گاه و نیز افزایش زاویه شیار، نسبت مودها کاهش می یابد. در این تحقیق مشاهده شده است که افزایش یا کاهش عمق شیار تاثیر پیچیده تری بر نسبت مودها دارد، به طوری که نسبت مودها با تغییر عمق شیار در حالت کلی دارای یک مینیمم نسبی و یک ماکزیمم نسبی است.

برای شبیه سازی حرکت های بدن همانند پرش عمودی با استفاده از مدل های دینامیک مستقیم، می توان از تئوری های کنترل بهینه استفاده کرد. در سال های اخیر روش های مدرن همانند ازدحام ذرات، رقابت استعماری و الگوریتم ژنتیک برای حل مسائل بهینه سازی مطرح شده است که از رفتارهای حیوانات و پدیده های طبیعی الهام گرفته شده اند. در این تحقیق برای شبیه سازی پرش عمودی از یک مدل چهار لینکی صلب که شامل پا، ساق، ران و بخش چهارم شامل تنه، گردن و دستان می باشد، استفاده شد و تمامی مفاصل آن نیز لولایی و ایده آل در نظر گرفته شد. برای به حرکت در آوردن مدل و ایجاد گشتاور در مفاصل، بیست عضله موثر در حرکت پرش عمودی شبیه سازی شدند. همچنین برای شبیه سازی نیروی عکس العمل زمین از یک المان دمپر- فنر در کف پا استفاده شد و برای جلوگیری از حرکت مفاصل خارج از دامنه حرکتی، لیگامنت ها نیز در مفاصل لحاظ شدند. از الگوریتم ژنتیک نیز برای تولید بهترین تحریک عصبی در جهت دستیابی به حداکثر ارتفاع پرش استفاده شد و تحریکات عضلانی تولید شده به ضریب فعال سازی عضلات تبدیل گردید. ضرایب بدست آمده نیز برای تولید نیرو به مدل عضلات اعمال شدند. همچنین تابع معیار حداکثر ارتفاع پرش در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که مرکز جرم مدل پس از 533 تکرار به ارتفاع 121.67 سانتیمتری رسیده است. البته به نظر می رسد با بهبود پارامترهای این الگوریتم و ترکیب الگوریتم های هوشمند بتوان به الگویی کامل تر دست یافت.

امروزه مکانیک شکست در شیارهای U و V شکل مورد توجه محققان قرار گرفته است. محاسبه مقدار بحرانی انتگرال J در سازه های مهندسی برای بررسی شروع رشد ترک از اهمیت بسزایی برخوردار است. این کمیت در شیارها بر خلاف ترک ها، به نوع ماده و ابعاد هندسی وابسته است. بنابراین برای تعیین Jcr، باید برای هر ماده مشخص، در هر عمق و شعاع شیار خاص، آزمایش تجربی انجام شود. در این مقاله برای یافتن معادل های جهت محاسبه Jcr در شیار V شکل انحنادار تحت مود I بارگذاری، رابطه ای بین انتگرال J و پارامتر شکست دیگری به نام متوسط چگالی انرژی کرنشی استخراج شده است. با استفاده از این رابطه می توان با مرتبط نمودن Jcr در شیار V شکل انحنادار به JIC در ترک (در همان ماده) و آزمایش بر روی یک ماده دارای ترک و تعیین JIC، مقدار Jcr آن ماده را در هر عمق و شعاع شیار دلخواهی محاسبه نمود. در نهایت تاثیر زاویه شیار، نسبت شعاع حجم کنترل به شعاع شیار و ضریب پوآسون بر مقادیر بی بعد انتگرال J و Jcr بررسی گردیده است. نتایج نشان داده است که افزایش زاویه شیار و ضریب پوآسون، باعث کاهش مقدار چقرمگی شکست ولی افزایش نسبت شعاع حجم کنترل به شعاع شیار، باعث افزایش چقرمگی شکست می گردد.

کاربرد سیستم های جذب انرژی ضربه در صنایع مختلف از اهمیت ویژه ای برخوردار است. لوله های جدارنازک به خاطر سبکی، ظرفیت جذب انرژی بالا، طول لهیدگی زیاد و نسبت جذب انرژی به وزن بالا به عنوان یکی از کارآمدترین سیستم های جذب انرژی کاربرد روز افزونی پیداکرده اند. دراین پژوهش با انجام آزمایش های تجربی و شبیه سازی اجزاء محدود، شیوه فروریزش سازه های جدارنازک ساندویچی توخالی و پرشده با فوم پلی یورتان تحت اثر بارگذاری شبه استاتیک محوری مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. در مطالعه آزمایشگاهی نمونه های استوانه ای به روش اکستروژن ساخته شده و بین دو صفحه صلب تحت اثر بارگذاری شبه استاتیک قرار گرفته و سپس نحوه فروریزش نمونه، تغییرات نیرو و مقدار انرژی لازم تعیین شده اند. مدلی برای شبیه سازی فرآیند فروریزش با استفاده از تحلیل اجزای محدود ارائه و اثر رفتار غیرخطی مواد، تماس و تغییر شکل بزرگ در این شبیه سازی در نظر گرفته شده است. شبیه سازی نمونه های آزمایش شده در نرم افزار آباکوس به صورت سه بعدی و به روش صریح اجرا شده است. مقایسه نتایج آزمایشگاهی و شبیه سازی نشان می دهد که مدل ارائه شده برای تعیین پاسخ فروریزش و تعیین نمودار نیرو- جابه جایی و میزان انرژی جذب شده مناسب است. با استفاده از مدل عددی، اثر ضخامت لوله، جنس مواد، عیوب هندسی و چگالی فوم بر متوسط نیروی فروریزش، میزان انرژی جذب شده و نحوه فروریزش پوسته های استوانه ای بررسی شده است. نتایج پژوهش نشان می دهند که وجود فوم باعث افزایش میزان جذب انرژی در سازه ها می شود، این افزایش در میزان جذب انرژی و نیروی متوسط لهیدگی در چگالی های بالاتر فوم، نمایان تر است.

فرآیند تزریق پلاستیک، یکی از مهم ترین روش های شکل دهی در صنعت تولید پلاستیک ها می باشد. جمع شدگی و عدم گردی پدیده هایی هستند که کیفیت نهایی محصول را تحت تاثیر قرار می دهند. در این تحقیق تاثیر ضخامت قطعه استوانه ای از جنس پلی پروپیلن بر میزان جمع شدگی و عدم گردی بررسی شده است. بنابراین با استفاده از نرم افزار MOLDFLOW، فرآیند تزریق پلاستیک برای جمع شدگی و عدم گردی، شبیه سازی و تحلیل می شود. سپس یک قالب تزریق پلاستیک پنج حفره ای از قطعات استوانه ای توخالی با پنج ضخامت مختلف ساخته شده و با استفاده از یک دستگاه تزریق پلاستیک، حداقل 5 نمونه از قطعات تولید می شود. در ادامه ابعاد نمونه های تولید شده توسط دستگاه اندازه برداری سه بعدی نوری اندازه گیری شده و میانگین جمع شدگی ابعادی هر نمونه به دست می آید. با انجام این تحقیق نتیجه می گیریم که با افزایش ضخامت قطعه، میزان جمع شدگی و عدم گردی افزایش می یابد و دلیل آن، آهسته تر سرد شدن پلیمر مذاب با افزایش ضخامت قطعه و داشتن زمان بیشتر برای تشکیل بلور است. بلورینگی بیشتر ماده موجب جمع شدگی و عدم گردی زیادتری می شود. در پایان نتایج شبیه سازی با نتایج تجربی مقایسه می شوند و مشاهده می شود که که نتایج تجربی و نتایج شبیه سازی تطابق خوبی با هم دارند.

در این مقاله ارتعاش تیر یکسرگیردار از جنس تابعی مدرج، تحت تاثیر بار محوری ثابت مورد بررسی قرار گرفته است. تیر دارای سطح مقطع یکنواخت است و خواص تیر در راستای ضخامت تیر به صورت تابعی و پیوسته تغییر می کند. معادلات پایداری و معادلات حرکت از اصل همیلتون و بر اساس تئوری دو بعدی الاستیسیته، بر حسب مولفه های جابجایی به دست آمده اند. حل معادلات دیفرانسیل کوپل پایداری و حرکت با استفاده از روش مربعات تفاضلی تعمیم یافته صورت گرفته است. در این مقاله تاثیر پارامترهای مختلف مانند نسبت ضخامت به طول، بار محوری اعمال شده و همچنین توان کسر حجمی مختلف، بر روی بسامدهای طبیعی تیر مورد بررسی قرار گرفت. همچنین برای بررسی همخوانی معادلات و همچنین روش حل به کار گرفته شده، مقایسه ای بین کار حاضر با مقالات معتبر و همچنین نرم افزار تحلیلی ABAQUS انجام شد. نتایج نشان می دهد روش عددی مربعات تفاضلی تعمیم یافته به کار گرفته شده در این مقاله دارای دقت خوبی می باشد. بر اساس نتایج، با افزایش توان کسر حجمی الیاف در تیر تابعی مدرج تحت بار محوری بسامد طبیعی تیر افزایش پیدا کرده و به ازای توان کسر حجمی بالا تغییرات زیادی در بسامد طبیعی مشاهده نمی شود. همچنین با افزایش نسبت ضخامت به طول در محدوده بررسی شده تیر هدفمند، بسماد طبیعی بی بعد تیر بدون بار بحرانی، کاهش پیدا می کند. اعمال بار محوری تا محدوده بار بحرانی، بسامد های طبیعی تیر تابعی مدرج را تحت تاثیر قرار داده و باعث کاهش آن می گردد.