شبیه سازی و تحلیل تکنولوژی های نوین در مهندسی مکانیک (مهندسی مکانیک جامدات)
سال:1387 | دوره:1 | شماره:2 |تعداد مقالات:8

در این مطالعه فرایند گرمایش خطی با لیزر برای سه سرعت مختلف به صورت تحلیل عددی و آزمایش تجربی بررسی شده است. تحلیل عددی از نوع تحلیل کوپله (حرارتی- مکانیکی) و با استفاده از نرم افزار ANSYS صورت گرفته است. همچنین برای آزمایشهای تجربی ورق های فلزی به کمک لیزر توان پایین، شکل دهی شده اند. قبل از انجام آزمایشها، ابتدا روش طراحی آزمایشهای عاملی کامل (Full Factorial Design) انتخاب و با توجه به این طراحی، قطعه های مورد نیاز با اندازه ها و ضخامتهای معین تهیه شد. این آزمایشها با لیزر CO2 با بیشترین توان (200 وات) انجام و پس از آن برای افزایش دقت اندازه گیری زوایا، با استفاده از دستگاه CMM قطعات شکل دهی شده، اندازه گیری شدند. سپس تحلیل آماری روی نتایج آزمایشهای تجربی صورت گرفت. نتایج بدست آمده تطابق خوبی بین نتایج آزمایشهای تجربی و تحلیل عددی را نشان می دهد. از نتایج بدست آمده می توان گفت که رابطه عکس بین افزایش سرعت و زاویه خمش وجود دارد. در ضمن با افزایش سرعت لیزر نرخ کاهش زاویه خمش آهسته تر می شود. همچنین برای نقاط نزدیک به مسیر حرکت لیزر، با افزایش سرعت لیزر، شدت افت دما بیشتر می شود.

در این مقاله تحلیل رفتار ارتعاشی پوسته های استوانه ای FGM هوشمند مجهز به لایه های سنسور و عملگر مگنتو استریکتیو مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور کاهش ارتعاش، از یک کنترل تناسبی فیدبک منفی سرعت در تعامل با لایه های حسگر و عملگر استفاده شده است. برای لحاظ کردن اثرات تغییر شکل برشی و عرضی و اینرسی دورانی، فرمولبندی مسئله براساس تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول موسوم به FSDT انجام شده است. پوسته های FGM مورد مطالعه ترکیبی از فلز و سرامیک در نظر گرفته شده است که خواص ساختاری آنها وابسته به دما و مدرج در جهت ضخامت پوسته استوانه ای مطابق با کسر حجمی قانون توانی می باشد. لایه های مگنتواستریکتیو نیز از جنس ترفنول دی در نظر گرفته شده اند. از روش انتگرال زمانی نیومارک و آنالیز مودال برای حل معادلات دیفرانسیل مربوطه به ترتیب در حوزه زمان و فرکانس استفاده شده است. اثرات مشخصه های کاهش ارتعاشات لایه های مگنتواستریکتیو در دو حوزه زمان و فرکانس، تاثیر موقعیت مکانی قرارگیری این لایه ها، ضخامت آنها و پارامترهای کنترل مورد تحقیق قرار گرفته اند.

در این مقاله به بررسی استفاده از گیربکسهای پیوسته متغیر (CVT) بر روی خودرو‫ی داخلی سمند پرداخته شده است. برای بررسی چگونگی استفاده از آن بررو‫ی خودرو‫ی سمند، این خودرو‫ با مکانیزم CVT در محیط نرم افزار ADVISOR شبیه ساز‫ی شده و سپس با سمند فعلی که دارا‫ی جعبه دنده معمولی است، مقا‫یسه شده است. سپس، به تحلیل نتا‫یج حاصل از عملکرد ا‫ین خودرو‫ی شبیه ساز‫ی شده پرداخته شده است. ‫این تحلیل شامل انتخاب و معرفی سیکل حرکت شهر‫ی مناسب، میزان مصرف سوخت و عملکرد خودرو تحت سیکل حرکتی ‫یکسان برای هر دو خودرو است. اثر سیکلها‫ی حرکتی مختلف و بررسی رفتار قوا‫ی محرکه نیز در هر دو صورت گرفته است. نتا‫یج به دست آمده نمایانگر کاهش مصرف سوخت و افزا‫یش بازده نها‫یی در اثر استفاده از مکانیزم CVT است. در انتها ارزش اقتصادی استفاده از این مکانیزم CVT به اختصار بیان شده است.

در تحقیق حاضر کمانش متقارن صفحات دایره ای و حلقوی ارتوتروپ با ضخامت متغیر مورد بررسی قرار گرفته است. ضخامت این صفحات در راستای شعاعی به طور خطی تغییر می کند و بارگذاری به روی آنها به صورت فشاری یکنواخت در لبه خارجی است. مرز خارجی صفحات دارای تکیه گاه های گیردار، ساده و الاستیک مقاوم در برابر چرخش بوده و لبه داخلی به صورت آزاد می باشد. در تحلیل کمانش این صفحات، روش ریلی - ریتز بهینه شده به کار گرفته شده است. در این روش از توابع چند جمله ای که بر اساس تغییر شکل استاتیک صفحات دایره ای ارتوتروپ در خمش می باشند و ارضا کننده شرایط مرزی هستند، استفاده شده است. در روش فوق از یک پارامتر نمایی در تابع تغییر مکان استفاده می شود و مقادیر ویژه به دست آمده از تحلیل، نسبت به این پارامتر حداقل است. مزیت این روش علاوه بر سادگی نسبی آن نسبت به سایر روشها، این است که کل الگوریتم حل مساله قابل برنامه نویسی می باشد. در این تحقیق اثر تغییرات شعاع، ضخامت، نوع تکیه گاه، نسبت مدول یانگ در دو جهت شعاعی و محیطی و نسبت شعاع خارجی به داخلی در صفحات حلقوی بر روی ثابت کمانش (بار بحرانی کمانش بی بعد شده) بررسی شده است. نتایج بدست آمده موید آن است که در صفحات با ضخامت یکسان، افزایش میزان شعاع خارجی، موجب کاهش بار بحرانی کمانش می شود. همچنین با افزایش ضخامت در صفحات تحت شعاع ثابت، بار بحرانی کمانش نیز افزایش می یابد.

از مخازن گاز طبیعی فشرده یا CNG، در انواع خودروها استفاده می شود. تولید انبوه این مخازن، به بررسی دقیق مراحل شکل دهی و پارامترهای موثر بر فرایند ساخت، در هر مرحله از شکل دهی نیاز دارد. از آن جا که مخازن تحت فشار، باید بدون درز ساخته شوند، روش ساخت جداره فلزی این نوع مخازن، شامل استفاده از یک بلانک اولیه و انجام عملیات شکل دهی کشش عمیق و بازکشش و نازک کاری و در نهایت شکل دهی چرخشی برای شکل دهی سر مخزن و گلویی آن می باشد. در این مقاله ابتدا به مقدمه ای از تاریخچه تولید این مخازن و روشهای ساخت آنها اشاره شده است. سپس از روش المان محدود، برای شبیه سازی مراحل اولیه شکل دهی جداره فلزی یک مخزن CNG آلومینیومی، استفاده شده است. شبیه سازی فرایند ساخت، شامل مراحل کشش عمیق سرد، بازکشش سرد و در نهایت، دو مرحله نازک کاری دیواره (بدون در نظر گرفتن شکل دهی چرخشی داغ، جهت بستن سر مخزن) می باشد. همچنین بین شبیه سازی مراحل شکل دهی، از فرایند بازپخت (آنیلینگ) جهت تنش زدایی استفاده شد. نیروی لازم برای شکل دهی و همچنین تغییر ضخامت بلانک در هر مرحله از شکل دهی مخزن، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج شبیه سازی با نتایج منتشر شده توسط سایر محققان مقایسه و تطابق خوبی بین نتایج مشاهده شد.

روش درونیابی مشتق تعمیم یافته، یک روش حل عددی مرتبه بالاست. در این روش، برخلاف سایر روشهای عددی از مقادیر تابع آزمایشی مورد استفاده بر روی تمامی نقاط دامنه مساله برای حدس مقادیر مشتق تابع مجهول اصلی استفاده می شود. از مزایای این روش می توان به همگرایی سریعتر نسبت به سایر روشهای عددی موجود، نظیر روش اجزاء محدود و تفاضل محدود برای رسیدن به نتایج با دقت یکسان و نیز توانایی بالای این روش در حل معادلات دیفرانسیل غیرخطی حاکم بر مسایل مختلف، اشاره نمود. در این مقاله از روش درونیابی مشتق تعمیم یافته برای تحلیل عملکرد گروهی از یاتاقانهای کفگرد هیدرو دینامیکی تحت عنوان یاتاقانهای کشویی با کفشک شیب ثابت استفاده شده است. در نهایت نتایج حاصل از این بررسی برای یاتاقانهای کف گرد مورد نظر در حالتهای یک بعدی و دو بعدی با نتایج حل دقیق و نتایج حاصل از سایر روشهای عددی مقایسه شده است. مقایسه در حالات مختلف، نشان دهنده برقراری تطابق خوبی بین نتایج حاصل از روش درونیابی مشتق تعمیم یافته و سایر روشهای حل عددی می باشد.

در این مقاله، تحلیل غیرخطی تنش های ترموالاستیک شعاعی و محیطی یک دیسک توپر ساخته شده از جنس مواد FGM انجام شده است. برای این منظور، از روش اجزا محدود استفاده شده است. در روش فوق، المان های یک بعدی مرتبه دو (با سه نقطه گره) به کار رفته اند. شرایط مرزی هندسی و تنشی، به شکل عدم وجود فشار خارجی و در نتیجه صفر بودن تنش شعاعی در لایه بیرونی دیسک، و جابه جایی صفر در مرکز آن تعریف می شود. توزیع دما، به صورت یک منحنی درجه دوم فرض شده است. تغییرات خواص مواد، شامل مدول الاستیسیته، ضریب پواسون و ضریب انبساط خطی حرارتی، با استفاده از تابعی توانی بر حسب تغییرات شعاع دیسک و همچنین، وابستگی آن ها به دما، مدلسازی شده اند. یک مثال عددی آورده شده است که در آن جابه جایی های شعاعی، تنش های ترموالاستیک شعاعی و محیطی به ازای توان های مختلفی (N) از قانون توانی و سرعت های زاویه ای متفاوت بر حسب شعاع دیسک ارایه گردیده اند. نتایج نشان می دهند که با افزایش هر دو پارامتر N و سرعت زاویه ای دیسک، مقادیر جابه جایی و تنش، افزایش می یابند. در انتهای مقاله، وابستگی و عدم وابستگی خواص به دما مورد بررسی قرار گرفته است.

در این مقاله ضریب کمانش صفحات مستطیل شکلی که از مواد FGM ساخته شده اند، به کمک روش مربعات دیفرانسیلی اصلاح شده، محاسبه می شود. ابتدا معادله حاکم بر کمانش ورق محاسبه و سپس بر اساس روش مربعات دیفرانسیلی اصلاح شده، مشتقات موجود در معادله تبدیل به مقادیر تابع، در نقاط شبکه داخل ناحیه، حل می گردند. در ادامه، معادله تبدیل به یک مسئله مقدار ویژه خواهد شد که با محاسبه مقادیر ویژه، ضریب کمانش به دست می آید. در حل مساله دو نوع حالت بارگذاری برای شرایط مرزی تکیه گاه ساده و گیردار مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین اثر ثابت قانون توانی بر ضریب کمانش، مورد بررسی قرار می گیرد. در ادامه، در حالتی که جنس ورق ایزوتروپیک باشد، نتایج این روش با نتایج به دست آمده از راه حلهای تفاضلات متناهی و المان محدود مقایسه و بررسی می شود. این حقیقت نشان می دهد که روش مربعات دیفرانسیلی اصلاح شده برای به دست آوردن بارهای کمانش صفحات مستطیلی تحت نیروهای توزیع شده غیر یکنواخت برای شرایط مرزی مختلف روش بسیار مناسبی می باشد.