شبیه سازی و تحلیل تکنولوژی های نوین در مهندسی مکانیک (مهندسی مکانیک جامدات)
سال:1393 | دوره:7 | شماره:1 (پیاپی 15) |تعداد مقالات:6

در این تحقیق، اثر شکل ناچ بر روی عمر خستگی نمونه های ناچدار از جنس آلیاژ آلومینیوم 2024-T3 به صورت تجربی و همچنین با استفاده از تحلیل خستگی چندمحوری مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور، چهار نوع نمونه آزمایش با شکل ناچ مختلف تهیه گردیده و در دستگاه تست خستگی برای بارهای کششی مختلف آزمایش گردیدند. تستهای خستگی به صورت بار کنترل و در دستگاه سرو هیدرولیک Amsler HA250 با فرکانس 10 هرتز انجام گرفته است. علاوه بر بدست آوردن عمر نمونه ها به روش تجربی، در قسمت عددی این تحقیق از کد اجزا محدود غیرخطی ANSYS برای بدست آوردن توزیع تنش و کرنش در نمونه های مورد بررسی، در اثر اعمال بارگذاری کششی استفاده شده است. در نهایت برای پیش بینی عمر خستگی نمونه ها، از چندین معیار خستگی چندمحوری شامل معیارهایSWT، KBM، گلینکا، FS، کراسلند،  VFو WY با استفاده از توزیع تنش و کرنش بدست آمده از تحلیل غیر خطی اجزا محدود استفاده گردیده است. نتایج بدست آمده از تحلیل خستگی چندمحوری مشخص کرد که از بین معیارهای استفاده شده در این تحقیق، معیار کراسلند بیشترین دقت را برای تمامی نمونه ها دارا می باشد.

عیب سایش گرم پیستون یکی از عیوب مخرب در انواع موتورهای درونسوز است. عوامل مختلفی در ایجاد این عیب دخیل هستند که از مهمترین آن ها می توان به کمبود لایه روانکار میان پیستون و سیلندر اشاره کرد. هدف از این مقاله بررسی کمی اثرات عیب سایش گرم پیستون بر روی پارامترهای عملکردی موتور است که به نوبه خود تحقیق جدیدی در حوزه موتورهای درونسوز می باشد. بدین منظور طی یک آزمون سایش گرم، پارامترهایی مانند نرخ گازهای نشتی محفظه لنگ، سرعت دورانی، گشتاور، قدرت موتور و فشار محفظه لنگ اندازه گیری شدند. نتایج نشان داد این عیب موجب کاهش سرعت دورانی، گشتاور و قدرت موتور به میزان بیش از 100 دور بر دقیقه، 25 نیوتن متر و 16 کیلووات شد. علاوه بر اثراتی که عیب سایش گرم بر روی پارامترهای مذکور داشت، با وقوع این عیب، افزایش شدید و ناگهانی در پارامترهای نرخ گازهای نشتی محفظه لنگ و فشار محفظه لنگ رخ داد.

در تحقیق حاضر رفتار مکانیکی سازه های فلزی دو لایه تحت بارگذاری ضربه ای سرعت پایین بصورت آزمایشگاهی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایشات تجربی برای اعتبارسنجی نتایج مدسازی عددی استفاده شده است. سپس با استفاده از مدلسازی عددی، رفتار سازه های متورق بطور مفصل مورد بررسی قرار گرفته است. سازه های فلزی چند لایه بسته به جنس مادی لایه های آنها تحت بارگذاری ضربه ای می توانند رفتار متفاوتی از خود نشان دهند. لایه های فلزی از چهار جنس پرکاربرد در این صنعت انتخاب شده اند و تمامی لایه چینی های ممکن در یک سازه دو لایه ای مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاکی از آنست که در بین سازه های چندلایه با جنس لایه های یکسان، سازه فولادی بیشترین نیروی تماسی و کمترین مدت زمان تماس را دارا می باشد. درصورتیکه سازه سربی بیشترین مقدار جابجایی ماکزیمم و بیشترین مقدار انرژی اتلافی را نشان می دهد. در سازه های غیرهم جنس اگر لایه ای که در مقابل ضربه قرار می گیرد از آلومینیوم  6061-T6باشد، بیشترین نیروی تماسی زمانی اتفاق می افتد که لایه دوم از فولاد باشد و بیشترین جابجایی زمانی اتفاق می افتد که لایه دوم از سرب باشد. میانگین نتایج خروجی نیروی تماسی، برای سازه هایی که لایه فولادی در برابر ضربه قرار گرفته است، بیشترین مقدار را نشان می دهد. بیشترین میزان میانگین فرورفتگی نیز متعلق به سازه هایی است که لایه سربی در برابر ضربه قرار گرفته است. نتایج بدست آمده در این تحقیق به طراح کمک می کند تا بهترین لایه چینی را با توجه به هدف طراحی تعیین کند. نتایج مدلسازی اجزای محدود با نتایج آزمایشگاهی و همچنین نتایج دیگر محققین قرابت خوبی داشته اند.

در این مقاله از روش رهیافت کنترل مدرن برای طراحی کنترلر و مشاهده گر استفاده شده است. عملکرد سایر کنترلرها نظیر عصبی- فازی و یا کشویی کنترل حالت می تواند در ادامه این کار مورد متوجه قرار گیرد و نتایج با هم مقایسه گردد. در ابتدا، برای شیر سروو یک مدل دینامیکی در نظر گرفته شده و برای آن معادلات حاکم بدست آمده و در فرم فضای حالت بیان شده است. با توجه به این که سیستم بیان شده نوع صفر و فاقد انتگرال گیر است، سیستم سروو نوع یک و مشاهده گر حالت مرتبه کامل به روش جایدهی قطب با معیار قطب های غالب، بسل و ITAE طراحی و مورد بررسی قرار گرفته است. پاسخ به ورودی پله برای سیستم طراحی شده و همچنین پاسخ به شرایط اولیه مشاهده گر، در منحنی هایی نشان داده شده و مقایسه ای بین سیستم های طراحی شده انجام گرفته است.

متغیرهای متعددی بر فرایند شکل دهی فلزات تاثیرگذار می باشند که یکی از مهمترین آنها اصطکاک است. اصطکاک بر نحوه سیلان ماده و همچنین نیروی مورد نیاز برای شکل دهی اثرگذار می باشد. برای تعیین میزان و نحوه تاثیر آن داشتن مقدار دقیق ضریب اصطکاک ضروری است. این مقاله مربوط به مطالعه تجربی و عددی روی آلیاژ تیتانیوم با استفاده از آزمون اصطکاکی تی شکل در دمای بالا است. و با استفاده از شبیه سازی اجزا محدود و آزمایش های تجربی اثرات پارامترهای دما، سرعت، شعاع گوشه قالب، و شرایط اصطکاکی در آزمون تی شکل مورد مطالعه قرار گرفته است. بر اساس نتایج تجربی و عددی مشخص شد حساسیت اصطکاک در آزمایشتی شکلبا افزایش سرعت قالب یا کاهش شعاع لبه قالب و دمای آزمون، افزایش می یابد. همچنین همخوانی بین مقادیر ضریب اصطکاک به دست آمده به وسیله نرم افزار تحلیل اجزا محدود و منحنی کالیبراسیون اصطکاکی برای شرایط مختلف اصطکاک دیده شد.

کامپوزیت های آلومینا/آلومینیم به دلیل چگالی پایین و استحکام مکانیکی خوب در صنایعی چون خودروسازی و هوافضا کاربرد دارند. در این پژوهش، اثر همزن مکانیکی در دمای دو فازی مایع- جامد و تزریق ذرات آلومینا با گاز خنثی (آرگون) بر ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ Al-A356 مورد بررسی قرار گرفت. به منظور دستیابی به بهبود ترشوندگی و توزیع ذرات آلومینا در زمینه، عملیات حرارتی ذرات در دمای 1100 درجه سانتی گراد به مدت 20 دقیقه قبل از تزریق به دوغاب انجام شد. در این تحقیق، روش کامپوکستینگ جهت تولید کامپوزیت زمینه آلومینیمی تقویت شده با میکروذرات آلومینا استفاده شد. به منظور ارزیابی خواص مکانیکی آزمون های سختی، فشار و ضربه انجام شد. نتایج مکانیکی نشان داد که همزدن دوغاب و افزودن ذرات آلومینا موجب بهبود سختی، استحکام فشاری و انرژی ضربه می شود. بهترین خواص مکانیکی با استفاده از ذرات آلومینا و فرآیند کامپوکستینگ بدست آمد. در نهایت مقادیر سختی، استحکام فشاری و انرژی شکست نمونه حاصل از فرآیند کامپوکستینگ نسبت به نمونه حاصل از ریخته گری ثقلی به ترتیب 37، 231 و 51 درصد افزایش یافت.