شبیه سازی و تحلیل تکنولوژی های نوین در مهندسی مکانیک (مهندسی مکانیک جامدات)
سال:1394 | دوره:8 | شماره:1 |تعداد مقالات:6

در این مقاله پایداری دینامیکی نانولوله کربنی تک جداره به کمک تئوری غیرموضعی گرادیان کرنش مورد بررسی قرار گرفته است. پس از معرفی تئوری گرادیان کرنش و پایداری دینامیکی، نانولوله کربنی با استفاده از تیر اویلر- برنولی مدل شده و تحت بارگذاری استاتیکی و دینامیکی قرار گرفته است. محیط در بردارنده نانولوله بصورت الاستیک در نظر گرفته شده است. معادلات حرکت با استفاده از روش انرژی و اصل همیلتون استخراج شده اند. با توجه به اینکه تئوریهای کلاسیک الاستیسیته در سازه با ابعاد نانو به طور کامل جوابگو نیست معادلات ساختاری ماده به کمک تئوری گرادیان کرنش استخراج شده و این معادلات به صورت غیرموضعی حل شده است. ارتعاشات آزاد و تحلیل کمانش استاتیکی انجام شده است. سپس تحلیل دینامیکی انجام شده و مرزهای پایداری در فرکانسها و دامنه های مختلف تعیین شده اند. همچنین تاثیر عوامل مختلف بر این مناطق بررسی شده است.

در این مقاله تحلیل استاتیکی غیرخطی ورق نسبتا ضخیم ساخته شده از مواد هدفمند تابعی با استفاده از روش آزادسازی دینامیکی صورت گرفته است. این امر به کمک تئوری مرتبه اول برشی میندلین به منظور ضخیم در نظر گرفتن ورق انجام شده است. جهت تحلیل رفتار غیرخطی هندسی معادلات گسسته شده استخراج شده است. شرایط بارگذاری و شرایط مرزی ورق به ترتیب به صورت بارگستره عرضی یکنواخت و تکیه گاه ساده در چهار لبه ورق ضخیم در نظرگرفته شده است. جهت عمومیت بخشیدن به نتایج به دست آمده، این معادلات به صورت بدون بعد با اعمال روش آزادسازی دینامیکی بر مبنای تفاضلات محدود مرکزی حل شده اند. اثر پارامترهای مساله نظیر ثابت توانی ماده هدفمند تابعی و نسبت ضلع به ضخامت ورق بر نتایج تحلیل مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به نتایج به دست آمده، لزوم درنظر گرفتن رفتار غیرخطی هندسی و استفاده از تئوری ای که اثرات ضخامت ورق روی پاسخ خمش ورق را درنظر بگیرد و همچنین در نهایت لزوم استفاده از روش حل آزادسازی دینامیکی با وجود جملات غیرخطی ناشی از تغییرشکل زیاد ورق ضخیم هدفمند تابعی بحث شده است.

رفتار جریان داخل نانوکانال ها با توجه به گسترده شدن کاربردهای آنها در سیستم های نوین از اهمیت زیادی برخوردار است. با توجه به نتایج بدست آمده در این تحقیق شرط عدم لغزش روی دیواره نانوکانال، شرط قابل قبولی نیست زیرا لغزش در این ابعاد به پارامترهای متفاوتی از جمله زبری سطح دارد. در این تحقیق با ثابت نگه داشتن مساحت جانبی زبری ، اثر تغییر شکل آن بر روی رفتار جریان سیال بررسی شده است. مدلسازی به کمک نرم افزار متن باز لمس با روش شبیه سازی دینامیک مولکولی تعادلی انجام شده است. برخلاف تحقیقات گذشته، از نانوسیال موجود در شرایط آزمایشگاهی مانند آب-مس استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان از بیشترین تاثیر گذاری زبری مستطیلی و کمترین تاثیر گذاری زبری مثلثی بر رفتار جریان دارد و در نتیجه لغزش در نانوکانال با زبری مثلثی با شدت بیشتری رخ می دهد. وجود زبری روی سطح باعث افزایش تعداد نوسانات در لایه های سیال می شود ولی دامنه نوسان در نزدیکی دیواره صاف نسبت به زبر افزایش یافته است. حضور نانوذرات نیز باعث افزایش این اثرگذاری بر خواص جریان می شود.

در این مقاله تحلیل پایداری دینامیکی تیری با تکیه گاه ساده که تحت عبور متوالی جرم ها قرار گرفته است بررسی می شود. چنین شرایط بارگذاری روی تیر در تحلیل مسائلی از قبیل حرکت وسائل نقلیه و قطارها از روی پل ها، جراثقیل های حمل بار، لوله له های حاوی سیال، لوله ی انواع اسلحه ها حایز اهمیت است. بر اثر عبور مداوم و پریودیک جرم ها از روی تیر، یک مساله ی خطی پریودیک حاصل می شود. تئوری فلاکه و روش هارمونیک بالانس نموی برای به دست آوردن مرز پایدار و ناپایدار مساله بر حسب پارامترهای جرم های عبوری مورد استفاده قرار می گیرند. منحنی مشخص کننده ی نواحی پایدار و ناپایدار حاصل شده با استفاده از بکارگیری این دو روش به خوبی با یکدیگر مطابقت داشته و شبیه سازیهای عددی برای مقادیر عددی پارامترهای انتخابی جرم متحرک، صحت و دقت روش های مذکور را تایید می کند.

رفتار عمومی ترمومکانیکی مواد مرکب تقویت شده با الیاف آلیاژ حافظه دار با استفاده از یک روش تحلیلی میکرومکانیکی سه بعدی به منظور درنظرگرفتن اثر فعال شدن الیاف پیش بینی می شود. کامپوزیت به واسطه این روش میکرومکانیکی می تواند تحت بارگذاری های عمومی مکانیکی شامل بارگذاری عمودی و برشی و همچنین حرارتی قرار بگیرد که نهایتا سبب فعال شدن الیاف آلیاژ حافظه دار در زمینه پلیمری می گردد. با توجه به قابلیت های مدل میکرومکانیکی ارائه شده، آرایش الیاف در زمینه به صورت توزیع مریعی شبیه سازی می گردد. المان حجمی نماینده ی کامپوزیت از دو فاز شامل الیاف آلیاژ حافظه دار و زمینه پلیمری تشکیل می شود و تحت بارگذاری مکانیکی چرخه ای محوری قرار می گیرد. به منظور نمایش اثر فعال شدن الیاف بر پاسخ کلی کامپوزیت، رفتار زمینه پلیمر به صورت الاستیک در نظر گرفته می شود و الیاف آلیاژ حافظه دار به صورت غیرخطی غیرالاستیک بر اساس مدل سه بعدی لاگوداس شبیه سازی می گردد. این مدل قادر پیش بینی اثرات استحاله فاز آلیاژ حافظه دار و رفتار سوپرالاستیک آن ها می باشد. در راستای بسط معادلات ترمومکانیکی آلیاژ حافظه دار در مدل سلول واحد، از روش حل عددی غیرخطی نیوتن- رافسون استفاده می گردد. در قسمت نتایج ابتدا اثرات پارامترهای مهم بر پاسخ ترمومکانیکی کامپوزیت بررسی می گردد و سپس پاسخ های ترمومکانیکی کامپوزیت در دو بازه دمایی زیاد و کم نشان داده می شود و اثر فعال شدن سیم آلیاژ حافظه دار درون کامپوزیت نمایش داده می شود. نتایج بیانگر این نکته می باشند که با افزایش دما کرنش باقیمانده در باربرداری مکانیکی در کامپوزیت کاهش می یابد به گونه ای که هنگامی که دما بالاتر از ناحیه اتمام تشکیل آستنیت باشد کرنش باقیمانده در کامپوزیت به صفر میل می کند. مقایسه نتایج تحقیق حاضر با تحقیقات موجود در دسترس پیشین، تطابق بسیار خوبی را نشان می دهد.

ریخته گری نیمه جامدها، فرآیندی نوین می باشد که می تواند قطعاتی با ساختار یکنواخت کروی و با خواص مکانیکی بهبود یافته را تولید نمود. در این مقاله از روش مذاب ریزی بر روی سطح شیب دار برای تولید آلیاژ آلومینیم A360 استفاده شده است. با جریان یافتن مذاب بر روی این سطح و اعمال تنش، فاز اولیه شاخه ای در این آلیاژ به یک فاز غیرشاخه ای تبدیل می گردد. در این تحقیق تاثیر پارامترهایی از قبیل طول و زاویه سطح، دمای قالب و دمای بارریزی به عنوان متغیرهای فرآیند در نظر گرفته شده و مقادیر سختی و استحکام آلیاژ بر اساس تغییرات در پارامتر اندازه دانه مورد محاسبه قرار می گیرد. در مرحله بعد، رابطه بین ورودی و خروجی های فرآیند با استفاده از شبکه عصبی به دست می آید. در نهایت رابطه به دست آمده با استفاده از الگوریتم ژنتیک بهینه می شود. نتایج نشان می دهد که با تغییر در دمای بارریزی و دمای قالب، سختی نمونه ها نیز تغییر می کند. به طوریکه با تغییر دمای بارریزی میزان 12% افزایش و با تغییر دمای قالب به میزان 5%، سختی افزایش می یابد. همچنین طول و زاویه سطح شیب دار نیز به ترتیب تاثیر 12% و 9% در مقدار افزایش سختی و 13% و 6% در میزان افزایش استحکام دارد.