مهندسی مکانیک مجلسی
سال:1388 | دوره:2 | شماره:3 (پیاپی 7) |تعداد مقالات:8

در تحقیق انجام شده حاضر، منطقه تغییر شکل فرآیند (Equal Channel Angular Extrusion) ECAE با استفاده از تئوری حد بالا مورد مطالعه قرار گرفت. برای این کار ابتدا خطوط جریان در منطقه تغییر شکل به صورت منحنی های بزیر درجه سه در نظر گرفته شدند. سپس با استفاده از تئوری حد بالا، پارامترهای تعریف کننده این خطوط به نحوی بدست آمدند که نیروی لازم برای انجام فرایند بهینه شود. با بدست آوردن خطوط جریان، مقدار کرنش معادل بدست آمد. با استفاده از این خطوط جریان، شکل منطقه مرده فلز حدس زده شد. تاثیر شرایط اصطکاکی مختلف بر روی منطقه تغییر شکل مورد مطالعه قرار گرفت. مقدار نیروی بهینه لازم برای انجام فرآیند توسط حد بالا تعیین شد و مقدار آن با مقادیر تجربی و تئوری گزارش شده توسط دیگران مقایسه شد که نزدیکی بسیار خوبی نسبت به تحلیل های حد بالای قبلی با مقادیر تجربی داشته است.

در این تحقیق پارامترهای تاثیرگذار بر میزان تابیدگی مواد کامپوزیتی ترموپلاستیک تقویت شده با الیاف کوتاه مورد بررسی قرار گرفته است. نخست پارامترهای تاثیرگذار بر فرآیند شناسایی شده و سپس مطالعات طراحی آزمایشات برای کاهش تعداد آزمایشات و آرایش آنها انجام شده است. به کمک تئوری میکرومکانیک و مدل های ضرایب انبساط حرارتی در کامپوزیت های تقویت شده با الیاف کوتاه، آزمایشات به کمک کد شبیه ساز انجام شده است. در نهایت اثر پارامترها مطالعه شده و مهمترین پارامتر تاثیرگذار بر میزان تابیدگی در این مواد شناسایی شده است. سپس به کمک روش بهینه سازی تاگوچی، میزان تابیدگی کمینه شده است.

در سالهای اخیر کاربرد مواد مرکب در صنایع مختلف از جمله هوافضا و خودرو بسیار افزایش یافته است. در این میان، مباحث مربوط به پیشگیری از شکست و خرابی سازه های کامپوزیتی نیز، به تبع این افزایش کاربرد، از توجه خاصی در بین محققین صنایع مختلف برخوردار شده  است. به دلیل عدم وجود تقویت کننده ای در جهت عمود بر لایه ها و در ضخامت سازه، سازه هایی که از مواد مرکب لایه ای ساخته می شوند به شدت در معرض خطر هستند. این خرابی در حقیقت شروع و انتشار ترک های بین لایه ای در فصل مشترک دو لایه می باشد. از آنجا که کاربرد اصلی این مواد در ساخت قطعات پرکاربرد در صنایع هوافضا است، محاسبه دقیق مقدار آسیب و عمر کاری مفید باقیمانده در این سازه ها یا همان دامنه آسیب، از اهمیتی حیاتی برخوردار است. به منظور محاسبه میزان آسیب یا عمر باقیمانده قطعه ترک دار، ابتدا باید خصوصیات شکست آن ماده مشخص باشد. برای تعیین پارامترها و خصوصیات شکست مواد مختلف، آزمایش های گوناگونی وجود دارد. آزمایش اصلاح شده آرکان یکی از بهترین گزینه های موجود تحت بارگذاری مودهای مختلف داخل صفحه است. در این پژوهش به منظور کاهش پاره ای هزینه ها و مشکلات ناشی از استفاده از اتصالات چسبی، نمونه ای جدید طراحی شد و با روشی مشابه با روش آرکان مورد آزمایش قرار گرفت. پارامترهای بحرانی شکست ماده مرکب کربن - اپوکسی که از پرکاربردترین مواد مرکب در صنایع هوافضا، خودرو و نظامی است در دمای اتاق با استفاده از کارهای آزمایشگاهی و مطالعات عددی تعیین شده است. این پارامترها شامل ضرایب شدت تنش بحرانی و انرژی کرنشی بحرانی آزاد شده در راس ترک می شوند. با استفاده از مدل های دو بعدی، ضرایب اصلاح هندسی برای دستگاه اصلاح شده آرکان محاسبه شده است. با استفاده از ضرایب اصلاح هندسی و بار بحرانی شکست، مقادیر پارامترهای بحرانی شکست محاسبه و ارایه شده است.

شکل دهی غلتکی سرد فرآیندی است که در آن نوار ورق در حالت سرد با عبور پیوسته از بین مجموعه غلتک های دوار، بدون تغییر محسوس در ضخامت، به یک پروفیل با مقطع دلخواه شکل داده می شود. با توجه به نیاز به تولید قطعاتی با مقطع کانال نامتقارن، در این مقاله اثر پارامترهای هندسی بر زاویه پیچش مقطع در شکل دهی کانال نامتقارن بررسی می شود. منظور از عدم تقارن در این مقاله، تفاوت عرض بال های کانال است. برای این کار و با توجه به عدم وجود سابقه پژوهشی درباره کانال نامتقارن، یک فرایند نمونه شکل دهی کانال متقارن انتخاب شده است. ابتدا با شبیه سازی اجزای محدود این فرایند و مقایسه توزیع کرنش طولی در نزدیکی لبه بال با کرنش های تجربی، اعتبار نتایج شبیه سازی نشان داده شده است. سپس با تکرار شبیه سازی اجزای محدود برای مقطعی مشابه و با عرض بال های متفاوت و تغییر پارامترهای هندسی مانند تفاوت عرض بال ها، ضخامت ورق و زاویه پروفیل، اثر این پارامترها بر زاویه پیچش مقطع بررسی شده است. بررسی نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که زاویه پیچش مقطع با کاهش  زاویه پروفیل و ضخامت ورق و نیز با افزایش تفاوت عرض بال ها، افزایش می یابد. شبیه سازی ها با استفاده از نسخه 6.7 نرم افزار ABAQUS انجام شده اند.

امروزه استفاده از قالب های مرحله ای در ساخت قطعات ورقی بسیار رایج است. در قالب های مرحله ای ترکیب چندین عملیات سبب ساخت محصول نهایی می شود. قالب ها و طراحی چیدمان ورق در قالب ها پی در پی به صورت تجربی با سعی و خطا تغییر کرده تا در نهایت بهترین نحوه چیدمان ورق در قالب و همچنین در ادامه آن بهترین طرح قالب حاصل شود. دانش مورد نیاز برای طراحی از تئوری های پلاستیسیته، نتایج تجربی و تجربه افراد خبره استخراج شده است. در تحقیق حاضر، نرم افزاری تهیه گردیده که قادر است با شناخت سریع و درست اشکال قطعه، ترتیب چیدمان خمکاری در قالب مرحله ای خم را ایجاد نماید. نرم افزار از سه ماژول (Module) اصلی شناسایی اشکال (Feature Recognition) و قوانین طراحی برای ساخت، ایجاد نقشه گسترده و تعیین چیدمان خمکاری با استفاده از مجموعه های فازی تشکیل شده است. ورودی به نرم افزار طرح سه بعدی قطعه و خروجی طرح سه بعدی چیدمان است. این سیستم می تواند به عنوان سیستم ارزشمندی برای طراحان قالب محسوب شود. نرم افزار ارائه شده در محیط SolidWorks و با استفاده از برنامه نویسی ویژوال بیسیک (VB) نوشته شده است.

امروزه با گسترش دانش نانو شاهد ورود این علم به بخش های مختلف علوم مهندسی هستیم. بدلیل لزوم مدلسازی مولکولی اولیه در فرآیندهای ساخت در ابعاد نانو شاهد گسترش این نوع مدلسازی ها و ایجاد نرم افزارهایی بر این پایه می باشیم. مدلسازی در ابعاد اتمی در این مقاله با دو هدف اصلی مورد توجه قرار گرفته است که عبارتند از: 1- بررسی های ساختاری قطعات در ابعاد نانو - ماکرو 2- شبیه سازی های حرکتی بر پایه دینامیک مولکولی. در این مقاله اصول و مبانی هر دو روش مورد بررسی قرار گرفته و با کمک نرم افزار مت لب الگوریتمی جهت مدلسازی ساختاری و شبیه سازی دینامیکی قطعات در ابعاد نانو ارایه شده است. در ابتدا قطعات در فرم های مکعب و استوانه با توجه به شبکه کریستالی آنها در ابعاد اتمی شبیه سازی شده است، تاثیرات حرارتی در دماهای متفاوت به کمک این شبیه سازی مورد بررسی قرار می گیرد. در بخش دوم مدلی بر پایه شبیه سازی دینامیکی مولکولی در حالت دو بعدی به منظور مدلسازی نوک پروب میکرسکوپ نیروی اتمی ایجاد شده است. و به کمک این مدل تاثیر نیرو بر تغییر شکل پروب میکروسکوپ نیروی اتمی شبیه سازی شده است.

پس از تولید فنرها تنش های پسماند مختلفی در سطح داخلی و خارجی مفتول فنر تولید می شود. بعضی ار این تنش های پسماند از جمله تنش های پسماند فشاری مفید و بعضی دیگر مضر می باشند. اثرات این تنش ها باعث می شوند فنرها هنگام بارگذاری متناوب دچار افت طول و افت تنش (spring relaxation) شوند. برای بررسی این موضوع در این تحقیق ابتدا دستگاه تستی با فرکانس 0.5 هرتز ساخته شد، در ادامه با ایده گیری از مکانیزم عملکرد دستگاه تقسیم دستگاه فرز و مکانیزم عملکرد بادامک، فیکسچری جهت تعیین مقدار جابجایی فنر در تست و میزان حداقل فشردگی فنر در طول کلیه مراحل تست فنر طراحی و ساخته شد. در ادامه فنرهای ساخته شده تحت عملیات حرارتی تنش زدایی با نرخ های مختلف دمایی و زمانی قرار گرفتند. فنرهای حاصل از تنش زدایی به وسیله تستر ساخته شده تحت بارگذاری دینامیکی قرار گرفتند و طول آزاد آنها پس از 10000 سیکل کاری اندازه گیری شد. با بررسی نتایج حاصل از این تست، تاثیر تغییرات دما و زمان عملیات تنش زدایی بر کاهش طول آزاد فنرها مورد بررسی قرار گرفت. معادله تقریبی درجه یک و دو حاکم بر داده های آزمایش استخراج شد و در نهایت عملیات تنش زدایی بهینه بدست آمد.

در این تحقیق هدف بررسی و تحلیل فرآیند آهنگری چرخ دنده مخروطی به روش اجزای محدود به کمک نرم افزار (Super Forge) و مقایسه آن با نتایج تجربی می باشد، در همین راستا نیز مقایسه ای بین ریز ساختار چرخ دنده های ماشینکاری شده و چرخ دنده هایی که از طریق آهنگری حاصل شده اند بعد و قبل از فرآیند عملیات حرارتی روی آنها انجام شد. بعد از انجام آزمایشات متالوگرافی در سطح چرخ دنده آهنگری شده مارتنزیت های ریزتر با فواصل کم دیده شد ولی در سطح چرخ دنده ماشینکاری شده مارتنزیت های درشتر و با فواصل بیشتر مشاهده شد. نتایج حاصله بیانگر این است که روش تولید قطعات قبل از انجام عملیات حرارتی تأثیر بسزایی روی ریز ساختار خواهد داشت. همچنین افزایش قطر بیلت که منجر به کاهش ارتفاع بیلت می شود، باعث افزایش نیروی پرس خواهد شد. نتایج بدست آمده از عملیات شبیه سازی در انتهای مقاله نشان داده شده است.