شبیه سازی و تحلیل تکنولوژی های نوین در مهندسی مکانیک (مهندسی مکانیک جامدات)
سال:1394 | دوره:8 | شماره:3 |تعداد مقالات:6

روش های جابه جا کردن اشیاء در علم رباتیک معمولا به دو دسته کلی جابه جا کردن اشیاء با گرفتن و جا به جا کردن اشیاء بدون گرفتن تقسیم می شوند. هدف اصلی این مقاله تعریف روشی خاص برای جا به جا کردن اشیاء است که در آن علاوه بر اینکه شیء گرفته نمی شود، عمل جابه جا کردن آن به صورت غیر فعال انجام می شود. در این روش علاوه بر تغییر مکان شیء، تغییر موقعیت زاویه ای و کنترل مسیر حرکت شیء نیز مطرح می باشد و مسیر تعیین شده به صورت یک منحنی مارپیچ سه بعدی با شعاع و شیب ثابت می باشد.این روش سیستمی را مطرح می کند که در آن محرک و نیز کنترل کننده ی فعال وجود ندارد. این سیستم نیازمند نوعی هوش مکانیکی غیر فعال برای رساندن شیء از وضعیت مبداء، در امتداد مسیر تعیین شده، به وضعیت هدف می باشد. این هوش با بهره گیری از شکل هندسی شیء و با تکیه بر تعامل دینامیکی شیء با دیگر اجزای سیستم به وجود می آید. ابتدا یک شکل کلی که تامین کننده ی شرایط مورد نیاز باشد، برای شیء در نظر گرفته می شود و بعد از بررسی سینماتیک و دینامیک مسله ابعاد دقیق و روابط حاکم بر شکل هندسی آن به دست می آید. در نهایت از نرم افزار ADAMS برای شبیه سازی این سیستم استفاده می شود.

سمپاش ها وسایل مهمی در کشاورزی هستند که معمولا به وسیله تراکتور در مزرعه حرکت داده می شوند. سمپاش ها باید در شرایط مختلفی که در مزرعه با آن مواجه می شوند، نرخ ثابتی از مواد شیمیایی را توزیع کنند. ارتعاشات ناخواسته تیرک سمپاش، باعث کاهش عمر آن و توزیع غیر یکنواخت مواد شیمیایی پاشیده شده در زمین می شود. بنابراین در این مطالعه، یک مدل سیستم تعلیق برای ارتعاشات چرخشی تیرک سمپاش با استفاده از المان های فنر و میراگر افقی و قائم ارائه شده است. سپس فضای حالت سیستم دینامیکی استخراج شده است. در این فضای حالت، چرخش مطلق قاب متصل شده به تراکتور حول محور افقی (غلت طولی تراکتور) ورودی است و چرخش مطلق تیرک سمپاش حول محور افقی خروجی است. همچنین ماتریس بهره بهینه برای فضای حالت سیستم، با استفاده از تنظیم کننده خطی مرتبه دوم (LQR) طراحی گردیده است. نهایتا پاسخ تیرک سمپاش به ورودی های ضربه، پله، شیب و نویز سفید محاسبه و با پاسخ ضربه، پله، شیب و نویز سفید سیستم بدون کنترلر مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که کنترلر طراحی شده به طور قابل ملاحظه ای ارتعاشات چرخشی تیرک سمپاش را کاهش داده و عملکرد سمپاش را بهبود می بخشد.

ضربه یکی از موارد بسیار مهمی است که همواره در علم مکانیک مطرح بوده است. ماهیت ضربه به نحوی است که کنترل آن را مشکل می سازد، در نتیجه لازم است که بتوان در مواقع نیاز از انتقال ضربه به قسمت های آسیب پذیر یک سازه جلوگیری کرد. یکی از بهترین روش های جذب انرژی ضربه، استفاده از لوله های جدار نازک فلزی با چگالی کم است. این لوله ها تحت ضربه دچار فرو ریزش شده و با جذب انرژی، مانع از آسیب رسیدن به قسمت های دیگر سازه می شوند. هدف از این تحقیق بررسی تغییر شکل و جذب انرژی لوله های جدار نازک با شکل مقاطع دایره، شش ضلعی، پنج ضلعی، مربع و مستطیل و با حجم، ارتفاع، سطح مقطع متوسط، ضخامت و جنس یکسان، زیر سه حالت بارگذاری می باشد. بارگذاری ها به صورت شبه استاتیکی بوده و از نتایج آزمایشگاهی به منظور بررسی دقت و صحت نتایج عددی استفاده شده است. نتایج حاصل از بررسی ها نشان می دهد در حالت اول بارگذاری، بیشترین جذب انرژی توسط مقطع مربع و در حالت دوم و سوم بارگذاری مقطع مستطیل به صورت ایستاده بیشترین جذب انرژی را داشته اند.

طبق بررسی های صورت گرفته از میان پدیده های مختلفی چون اصطکاک، مقاومت آیرودینامیکی هوا و سایر افت های مکانیکی، مقاومت غلطشی ناشی از خاصیت ویسکو الاستیسیته لاستیک، عامل مهمی است که 33-10 %کل اتلاف انرژی در وسایل نقلیه را به خود اختصاص می دهد. بدین جهت تحلیل و شناخت اثرات مربوط به این افت نقش بسزایی در کاهش مقاومت در برابر حرکت وسیله نقلیه و در نتیجه کاهش مصرف انرژی دارد. بیشتر مراجع و مقالات منتشر شده در این زمینه مقاومت غلطشی را کسری از انرژی کرنشی ذخیره شده در تایر می دانند که به علت پدیده هیستریتیس در هر دور گردش تایر به هدر می رود. در تحلیل حاضر، با استفاده از نتایج تحلیل سه بعدی برهم کنش استاتیکی تایر و سطح صلب جاده، نخست نحوه تغییرات زمانی تنش-کرنش در مقاطع مختلف تایر مشخص گردیده است و سپس با استفاده از یک برنامه کامپیوتری در محیط نرم افزار متلب مقادیر تنشها و کرنشهای اصلی حاصل از شش مولفه تانسورهای تنش و کرنش جهت محاسبه افت هیستریتیک و در نتیجه مقاومت غلطشی تایر به کار می روند. نتایج حاصل از تحلیل حاضر در مقایسه با مطالعات عددی و تجربی صورت گرفته در این زمینه دقت قابل توجهی نشان می دهند.

سازه های کامپوزیتی مشبک به دلیل نسبت مقاومت به وزن بالا به صورت گسترده ای در صنایع هوا- فضا مورد استفاده قرار می گیرند. شبکه ریب های تقویت شده ویژگی اصلی در این سازه ها است. با توجه به این ویژگی، نسبت مقاومت به وزن سازه به عنوان معیار طراحی در نظر گرفته می شود. در این پژوهش پارامترهایی از قبیل مشخصات فیزیکی ماده، ضخامت پوسته، زاویه، ضخامت و تعداد ریب روی توزیع میدان تنش و بار کمانشی پوسته مورد بررسی قرار می گیرد. برای بررسی این تغییرات، روش تحلیل المان محدود 3 بعدی و با استفاده از مدل صریح در نرم افزار ANSYS صورت پذیرفته و نتایج حاصل با نتایج تست های تجربی مقایسه می شود. افزایش ضخامت پوسته خارجی 50 درصد افزایش استحکام سازه را در پی دارد و پارامتر بعدی که موثر است کاهش زاویه ریب است که افزایش 30 درصدی بارویژه را بوجود می آورد. هرچند تقویت کننده ها (ریب ها) نقش اصلی در تحمل بار را دارند اما افزایش تعداد آنها چون افزایش وزن سازه را بدنبال دارد به نسبت دو پارامتر قبلی تاثیر چشمگیری در افزایش استحکام سازه ندارد.

در این تحقیق ارتعاشات دو نانو صفحه ی گرافنی کوپل شده به یکدیگر مورد بررسی قرار گرفته است. نانوصفحات توسط محیط الاستیک پاسترناک به یکدیگر مرتبط شده اند. از تئوری های ورق کلاسیک و میندلین برای مدل سازی نانوصفحات استفاده شده است. بر روی نانوصفحه ی بالایی جرمی قرار دارد. روابط حاکم بر اساس روش انرژی و اصل همیلتون بدست آمده و با در نظر گرفتن تئوری های اثرات تنش سطح و ارینگن، بصورت غیرموضعی بیان شده اند. با استفاده از روش گالرکین نمودارهای فرکانس بر اساس پارامتر مقیاس کوچک رسم شده و تاثیر پارامترهایی چون جرم متحرک، اثرات سطح و ... بحث شده اند. نتایج نشان می دهند که با در نظر گرفتن اثرات سطح، فرکانس سیستم افزایش می یابد، همچنین اجرام سنگین تر دور از تکیه گاه ها، کاهش فرکانس را در بر دارند.