شبیه سازی و تحلیل تکنولوژی های نوین در مهندسی مکانیک (مهندسی مکانیک جامدات)
سال:1394 | دوره:8 | شماره:4 |تعداد مقالات:6

در این مقاله دینامیک غیر خطی میکروسکوپ نیروی اتمی مستطیلی با مدل تیر تیموشنکو با در نظر گرفتن اثر پارامترهای هندسی مانند طول، عرض، ضخامت تیرک، ارتفاع نوک تیرک و زاویه قرارگیری تیرک نسبت به نمونه مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج مبین آن هستند که فرکانس تشدید، دامنه ارتعاش و فاز پاسخ بسیار حساس به تغییرات پارامترهای هندسی هستند. سپس به منظور بهبود رفتار سیستم و بهینه سازی آن تحلیل حساسیت پارامترهای هندسی سیستم بر روی فرکانس تشدید و دامنه ارتعاش تغییر مکان عمودی مربوط به مود اول به روش سوبول انجام شده است. از آنجا که وضوح تصاویر گرفته شده از نمونه ها و تقریب خواص رابطه مستقیمی با حساسیت فرکانسی میکروسکوپ نیروی اتمی دارند، نتایج این مقاله می توانند راهنمای خوبی جهت انتخاب بهترین تیرک به منظور رسیدن به بهترین وضوح تصویر برای نمونه های نرم بیولوژیکی در محیط مایع باشند. همچنین یکی از روشهای بالا بردن سرعت عکسبرداری در محیط مایع استفاده از تیرکهای کوتاه است و برای مدل سازی تیرکهای کوتاه، مدل تیر تیموشنکو از مدلهای دیگر مانند تیر اویلر برنولی بسیار دقیق تر به نظر می رسد زیرا در مدل تیر تیموشنکو اثر تغییر شکل برشی و اینرسی چرخشی در نظر گرفته می شود و در این مقاله از این مدل برای رسیدن به نتایجی دقیق تر استفاده شده است.

این مقاله به بررسی رفتار پایداری دینامیکی نانوتیر ساخته شده از مواد مدرج تابعی تحت بار دینامیکی وگرادیان حرارتی می پردازد. نانوتیر در محیط پاسترناک بوده و برای مدل سازی آن از تئوری تیر تیموشنکو استفاده شده است. خواص مواد از قبیل مدول یانگ، نسبت پواسون، چگالی، تنش پسماندسطح، مدول برشی ومدول سطح به صورت تابع توانی در نظر گرفته شده اند. همچنین در این روش اثرات سطح بر روی حجم نیز در نظر گرفته شده است. بااستفاده از اصل همیلتون وتئوری ارینگن معادلات حرکت برای نانوتیر باتکیه گاه ساده استخراج شده است. سپس باربحرانی وفرکانس طبیعی تعیین گردیده ودر نهایت نواحی ناپایداری دینامیکی رسم شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش پارامترهای اثر مقیاس کوچک، تنش پسماند سطح، نسبت طول به ضخامت و باراستاتیکی، ناحیه ناپایداری دینامیکی به سمت فرکانس تحریک کمتر باعرض کمتر حرکت می نماید. در حالی که با افزایش ثابت محیط، فرکانس تحریک افزایش می یابد. همچنین تغییرات ناحیه ناپایداری دینامیکی در دوحالت دما بالا ودما پایین موردبررسی قرار گرفته است.

با توجه به شرایط جغرافیایی و اقلیمی بعضی از مناطق کوهستانی که اغلب پوشیده از برف و یخ می باشند راههای مواسلاتی به مناطق روستایی و بویژه پایگاههای مرزی نا مناسب بوده و رفت وآمد و وسایط نقلیه و نیز حمل ونقل تجهیزات و نفرات به سختی انجام می پذیرد. جهت حل این مشکل و کمک به تسهیل رفت و آمد، می توان پدهایی طراحی نمود که بر روی بستر این مسیرها قرارگرفته و بعنوان نوعی جاده پوششی مورد استفاده قرار گیرند. در این مقاله نوعی پروفیل آلومینیومی فرم داده شده بصورت دهانه های ناودانی شکل جهت استفاده بعنوان پد قابل حمل جهت پوشش جاده، طراحی و تحلیل شده و بارهای وارده از طرف یک خودرو تویوتا هایلوکس با بار حدود 3 تن شبه سازی می شود. حداکثر تنش های اعمالی بر اساس پارامترهای هندسی پد از قبیل دهانه کانال، فاصله دهانه و زوایای فرم دهی مورد بررسی قرار می گیرد.

از جمله کاربردهای فیبر نوری که در اواخر قرن بیستم بعنوان یک فناوری روشنایی متداول شده کاربرد آن در سیستم های روشنایی می باشد. در این مقاله، در راستای همین کاربرد، کاهش انرژی مصرفی بکمک انتقال نور خورشید از بام ساختمان تا یک محل مورد نظر با رعایت استانداردهای مربوطه بررسی شده و طرحی اجرایی برای آن پیاده سازی شده است. اهداف اصلی مقاله عبارتند از1- صرفه جویی در مصرف انرژی2- انطباق روشنایی محیط با نیازهای روحی و روانی انسان و محیط زیست3- بستر سازی جهت تولید انبوه و ایجاد زمینه های درآمدی آتی برای دانشگاهدر مقاله حاضر علاوه بر نحوه ی متمرکز کردن نور برای ایجاد چگالی بیشتر، تحقیقاتی هم در مورد نحوه انتقال نور توسط فیبر نوری انجام شد و از آنجا که در این مورد مدل ریاضی لازم هنوز تدوین نشده از آزمایش های عملی و تحلیل آماری نتایج در این تحقیق استفاده گردید. با استفاده از چندین عدسی و چند مدل فیبر نوری و یک دستگاه کنترل موقعیت (که بطور خاص برای این مقاله ساخته شده بود)، آزمایشهای متعددی انجام شد و مقادیر شدت روشنایی حاصله توسط لوکس متر اندازه گیری گردید و پس از آن نتایج توسط نرم افزار آماری 17 SPSS V. تحلیل گردید. در انتها براساس نتایج اخیر بهترین نوع عدسی و فیبر به همراه روش سرراستی برای طراحی روشنایی یک اتاق نوعی با این روش ارائه گردید.

قابلیت جذب انرژی سازه های جدار نازک با مقاطع مختلف همواره مورد توجه محققان بوده است. این سازه ها بعنوان جاذب های انرژی در صنایع مختلف از جمله اتومبیل سازی و هوافضا مورد استفاده وسیعی قرار می گیرند و سبب حفاظت از سرنشینان و محوله ها در حین برخورد می شوند. در این مقاله رفتار مکانیکی سازه های جدار نازک از جنس آلومینیوم با فوم پرکننده پلی یورتان و بدون فوم تحت بارگذاری محوری ضربه ای بررسی شده است. سازه ها از نوع خیلی نازک می باشند بطوریکه برای نمونه استوانه ای رابطه (D/t) » 550 برقرار است. تحلیل اجزا محدود و شبیه سازی توسط نرم افزار LS-DYNA انجام شده است. سازه های جدار نازک دارای مقاطع دایروی، شش ضلعی و چهار ضلعی با طول، ضخامت و اندازه محیط مقطع یکسان می باشند. نتایج حاصل از پژوهش بیانگر آن است که سازه با مقطع دایروی از مقاطع چهار گوش و شش گوش انرژی بیشتری جذب می نماید در حالیکه تغییر طول کمتری را تجربه می کند. بعلاوه می توان اثرات تمرکز تنش را در کنج های مقاطع مربع و شش ضلعی بر روی جداره سازه ها مشاهده کرد. همچنین سازه با مقطع دایروی به صورت متقارن تر تحت بارگذاری دینامیکی فشرده می گردد درحالیکه سازه های جدار نازک با مقاطع شش و چهار ضلعی تمایل به کمانش دارند. در پایان نیز معماری از یک شبکه عصبی مصنوعی ارائه شده است تا با کمک آن و بهره گیری از داده های LS-DYNA بتوان رفتار جذب انرژی و نیروی این سازه ها را در قالب مدلی در شبکه عصبی بیان نمود. نتایج مدل پیشنهادی در مقایسه با نتایج تحلیلی نرم افزار LS-DYNA دقت قابل قبولی داشتند.

در این مقاله ناپیوستگی در تیرها با استفاده از یک فنر پیچشی مدلسازی می شود که شدت این ناپیوستگی توسط میزان سفتی فنر تنظیم می گردد. با دو تحلیل فرم قوی و ضعیف به ترتیب معادله دیفرانسیل حاکم اصلاح شده و ماتریس سفتی سازه بهبود یافته برای تیرهای ناپیوسته استخراج می شوند. در فرم قوی، با در نظرگرفتن تئوری تیر اویلر-برنولی و تیموشنکو و با استفاده از دو روش تحلیل متفاوت، تاثیر تغییر شکل برشی در تیرهای دارای ناپیوستگی ارائه شده است. در این فرم، سفتی خمشی تیر ناپیوسته به کمک تابع دلتای دیراک اصلاح می شود. در فرم ضعیف، ماتریس سفتی کاهش یافته از درون معادله انرژی کرنشی استخراج که این معادله نیز به کمک سه معادله پیوستگی، سینماتیک و ساختاری ساخته می شود. فرض خطی بودن هندسه و ماده به ترتیب برای تشکیل معادلات سینماتیک و ساختاری در نظر گرفته شده است. در این فرم، شرایط پیوستگی دو بخش گسسته شده ی تیر اویلر-برنولی را به یکدیگر مربوط می کند که در آن یک تابع شکل هرمیتی بهبود یافته برای درونیابی میدان جابجایی بکار گرفته می شود. یک مثال کاربردی، مقایسه و صحت سنجی جواب های دو فرم قوی و ضعیف و همچنین رفتار استاتیکی تیر ناپیوسته را نشان می دهد.