شبیه سازی و تحلیل تکنولوژی های نوین در مهندسی مکانیک (مهندسی مکانیک جامدات)
سال:1387 | دوره:1 | شماره:3 |تعداد مقالات:8

بسیاری از محققان بدلیل زمان و هزینه بالای شبیه سازی سه بعدی جوشکاری تنها به حل دوبعدی آن اکتفا می کنند. در این تحقیق با ارایه یک طرح ابتکاری (تعریف یک مدل معادل برای شبیه سازی جوشکاری)، تعداد المان ها و گره ها را کاهش داده و در نتیجه زمان حل را کاهش و تا حد زیادی مشکلات حل های سه بعدی را برطرف نموده ایم. شبیه سازی فرایند جوشکاری زیرپودری به کمک روش اجزا محدود با تحلیل غیر کوپله حرارتی و مکانیکی در سه مرحله به انجام رسیده است. در مرحله اول از حل حرارتی تاریخچه دمایی مشخص شده و سپس در مرحله دوم توزیع فازهای متالورژیکی در نواحی ذوب و متاثر از جوشکاری محاسبه می شود. نهایتا در مرحله سوم از حل مکانیکی، توزیع تنش به دست می آید که خاصیت ماده برای هر المان با توجه به فاز مشخص شده در مرحله دوم به آن اختصاص می یابد. یکی از مهمترین اهداف این شبیه سازی، بررسی تنش های پسماند حاصل از جوشکاری می باشد. مقایسه ای بین نتایج حرارتی حاصل شده از برنامه با نتایج متالوگرافی و آزمایشگاهی این تحقیق صورت گرفته است که گویای دقت بالای برنامه است.

در این مقاله ابتدا معادلات ساختاری پیزوالکتریک ها بیان شده و با بکارگیری این معادلات، انرژی داخلی تیر چند لایه پیزوالکتریک محاسبه شده است. سپس با ترکیب اصل حداقل انرژی پتانسیل و روش رایلی - ریتز، رابطه ای برای جابه جایی تیر پیزوالکتریک دو سر لولا، تحت ممان متمرکز، نیروی متمرکز، بار گسترده و ولتاژ خارجی، به طوریکه شرایط مرزی را ارضا کند حدس زده شده است و ضرایب مجهول با حداقل کردن انرژی پتانسیل به دست آمده است. در ادامه روابط به دست آمده برای تیرهای بای مورف و یونی مورف دو سر لولا ساده شده و بار الکتریکی و همچنین ولتاژ ایجاد شده در آنها در حالت حسگری به دست آمده است. جهت اطمینان از صحت و دقت روابط تحلیلی به دست آمده، نتایج تحلیلی با نتایج نرم افزار ANSYS 10 در قالب مثال های عددی مقایسه شده است.

تحلیل خیز ورق FGM تحت بارگذاری یکنواخت و سینوسی منجر به حل معادله دیفرانسیل با مشتقات جزیی مرتبه چهار می شود که برای حل چنین معادله ای روشهای عددی متفاوتی ارایه شده است. روش تحلیل در این مقاله بر پایه روش تکرار شونده کانتروویچ توسعه یافته است. در روش حل تکرار شونده، معادلات دیفرانسیل به کمک روش گلرکین به دست می آیند. تحلیل بر مبنای فرضیات تئوری کلاسیک صفحات استوار است. صحت نتایج حاصل برای ورق FGM، تحت شرایط تکیه گاهی متفاوت، با نتایج حاصل از حل ANSYS و همچنین حل به روش ناویر مقایسه و تایید شده است. از آنجایی که در  ANSYSمدلی برای تحلیل ورق  FGMوجود ندارد، در مدلسازی و تحلیل از برنامه نویسی ماکرو استفاده شده است. نتایج نشان می دهد روش کانتروویچ، روش دقیقی برای حل معادلات بوده و پاسخ ها به سرعت همگرا می شوند. همچنین پاسخ های نهایی مستقل از انتخاب تابع آزمون اولیه برای حل معادله می باشد.

در این تحقیق رفتار دینامیکی مکانیزم ایمنی مربوط به یک کنترل کننده به کمک روش اجزا محدود سه بعدی شبیه سازی شده و مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. این تحقیق بر روی کنترل کننده مربوط به پرتابه های با شتاب بالا تمرکز دارد. این کنترل کننده از نوع مکانیکی بوده و در نوک پرتابه قرار می گیرد. در این مکانیزم قطعات به دو دسته صلب و تغییرشکل پذیر تقسیم می شوند. قطعه تغییرشکل پذیر در نرم افزار آباکوس و قطعات صلب در نرم افزار آدامز شبیه سازی می شوند. هدف از انجام این تحقیق بررسی نحوه تغییر شکل پلاستیک قطعه تغییر شکل پذیر یعنی رینگ ایمنی و شبیه سازی عمل چرخیدن روتور یا انجام عمل مکانیزم ایمنی و مدت زمان مورد نیاز برای انجام آن می باشد. همچنین به دست آوردن زمان و سرعت زاویه مورد نیاز برای آغاز باز شدن رینگ ایمنی و بیرون آمدن پین ایمنی و سرعت زاویه متناظر با شروع چرخش روتور که سوراخ آن با محور سوزن یا سوراخ راهنما همراستا می شود، به عنوان پارامترهای مهم در مکانیزم ایمنی مطرح بوده و مورد بررسی قرار می گیرند.

مدل کردن انتشار ترک به روش اجزا محدود تحت شرایط مختلف بارگذاری از اهمیت فوق العاده ای در مکانیک شکست برخوردار است. در این مقاله، با استفاده از علم مکانیک شکست الاستیک خطی، فرآیند رشد ترک بر اساس معیار حداکثر تنش اصلی که توسط ضرایب شدت تنش بیان می شود، تحلیل می گردد. همچنین، روشی برای تصحیح جهت انتشار ترک در آنالیز اجزا محدود بیان شده تا بتوان در تحلیل های مختلف یک مساله با در نظر گرفتن پیشروی های متفاوت ترک، در نهایت مسیر ترک واحدی به دست آورد. در هر مرحله از پیشروی ترک، جهت تحلیل ناحیه تنش منفرد نوک ترک از المان های منفرد در روش اجزا محدود استفاده می شود. نتایج چنین تحلیلی برای چندین مدل با هندسه های مختلف آورده شده است.

در این مقاله با شبیه سازی سه بعدی نورد تخت در نرم افزار ABAQUS، اثرات اصطکاک بر پخش عرضی و برآمدگی در سطوح مورد بررسی قرار گرفته است. برای تخمین این مقادیر، فرایند نورد به وسیله فورجینگ های پی در پی تخمین زده شده و افزایش طول یا تعریض متوسط از محاسبات قبلی مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج به دست آمده بصورت نمودارهایی ارایه شده که نشان می دهد با افزایش اصطکاک، تعریض و برآمدگی جانبی ورق در نورد تخت افزایش می یابد. نتایج ت‍ئوری مدل سازگاری خوبی را با مقادیر تجربی پ‍‍‍ژ‍وهشگران نشان می دهد. همچنین نتایج حاصل از اثر نسبت های مختلف عرض و ضخامت بر طول ناپایدار در نورد ورق مورد بررسی قرار گرفته است.

تئوری های خستگی تاکنون بر روی نمونه های استوانه ای تحت بارهای خمشی، کشش - فشاری یا پیچشی آزموده شده اند. میدان های تنش پدیده آمده در این نمونه ها، عمدتا یک یا دو بعدی بوده اند. میل موج گیر یا میله پادغلت، یکی از اجزای سیستم تعلیق خودرو است. میل موج گیر در عین داشتن مقطع ساده دایره ای، به دلیل داشتن خمهای متعدد، متحمل میدان تنش سه بعدی است. این قطعه همواره تحت بارگذاری نوسانی خمشی و پیچشی قرار دارد و مهمترین عامل در شکست و تخریب آن پدیده خستگی است. در مقاله کنونی با استفاده از تحلیل اجزای محدود و کد کامپیوتری نوشته شده، به تحلیل خستگی و محاسبه میزان آسیب انباشته در این قطعه بر پایه تئوریهای معتبر اصلاح شده صفحه بحرانی، با قابلیت به کارگیری تنش چند محوره پرداخته شده و مقایسه ای بین نتایج حاصل از این تئوری ها با نتایج حاصل از کار تجربی و آزمون خستگی به کار گرفته شده صورت پذیرفته است.

هدف اصلی در این مقاله استفاده از روش بهینه سازی عددی الگوریتم ژنتیک در طراحی مسیر سرومکانیزم هیدرولیکی است. در این مقاله ابتدا پارامترهای هندسی یک مکانیزم سه درجه آزادی صفحه ای با سه جک هیدرولیکی تعریف و شناسایی شده اند. سپس معادلات حرکت آن مورد بررسی قرار گرفته اند و سیستم جکهای محرک هیدرولیکی که توسط شیرهای کنترلی کار می کند به مدل افزوده شده است. در ادامه با توجه به منطق الگوریتم ژنتیک، بر اساس معیار کمینه کردن مصرف انرژی هیدرولیکی، مسیرهای مختلف حرکتی برای حرکت بین دو نقطه نمونه تحلیل شده و مسیر بهینه به دست آمده است.