مهندسی مکانیک مدرس
سال:1392 | دوره:13 | شماره:10 |تعداد مقالات:18

در این مقاله، انتقال حرارت جابه جایی آزاد دو بعدی در محفظه بسته به شکل نیم بیضی با استفاده از روش بولتزمن شبکه ای مورد بررسی قرار گرفته است. عدد پرانتل برابر 0.71 و متناسب با سیال عامل هوا در نظر گرفته شده است. بررسی جریان و انتقال حرارت برای نسبت های مختلف ارتفاع به پهنای محفظه و برای اعداد رایلی 104 تا 106 انجام شده است. نتایج نشان می دهد با افزایش نسبت ارتفاع به پهنا، انتقال حرارت در اعداد رایلی پایین، کاهش و در اعداد رایلی بالا، افزایش خواهد یافت. نتایج بدست آمده از روش بولتزمن شبکه ای، با نتایج و داده های موجود، مقایسه و اعتبارسنجی شده است. نتایج نشان می دهند روش بولتزمن شبکه ای به خوبی قادر به شبیه سازی جریان و انتقال حرارت در محفظه های پیچیده از این دست است. بررسی انتقال حرارت جابه جایی آزاد در محفظه نیم بیضی و به ویژه با استفاده از شرط مرزی مرتبه دوم روی سطوح منحنی با استفاده از روش بولتزمن شبکه ای از نوآوری های مقاله پیش رو است.

آموزش آلیاژ حافظه دار در تنش ثابت سبب پایدار شدن رفتار آلیاژ آن خواهد شد. با توجه به این که در کاربردهای مهندسی تنش آلیاژ در حین عملکرد متغیر است، هدف از این پژوهش، بررسی پاسخ آلیاژهای آموزش دیده در محدوده ای از تنش های کاربردی می باشد. در این پژوهش، شش نمونه سیم آلیاژ حافظه دار به صورت جداگانه در تنش های ثابت 30، 50، 100، 150، 200 و 250 مگاپاسکال آموزش داده شد. در مرحله بعد کرنش بازیابی هریک از آلیاژها در محدوده تنش صفر تا 250MPa بررسی شد. نتایج نشان داد که آلیاژهای آموزش داده شده در تنش های 30، 150 و 250 مگاپاسکال از خود رفتار حافظه دار دوراهه نشان دادند. همچنین کرنش بازیابی آلیاژ در تنش های بالاتر از MPa 100 مستقل از تنش آموزش آلیاژ است و برای عملکرد بهتر باید تنش اعمالی به آلیاژ بالاتر از MPa 100 باشد. در مورد نمونه های آموزش داده شده در تنش های 200 و 180 مگاپاسکال مشاهده شد که آلیاژها رفتار ناپایدار دارند.

در این مقاله، معیار پایداری بهبود یافته ای برای رباتهای موازی با محرک کابلی ارائه می شود. این دسته از ربات ها نسبت به سایر ریاتهای سری و حتی ساختار موازی مزایایی دارند، اما به سادگی در معرض اختلالات قرار می گیرند. حضور مولفه های نیرو ممان خارجی ممکن است موجب نقض قیود حرکتی شود. معیار پایداری، عددی بین صفر و یک را پیشنهاد می کند. چنین معیاری میتواند ملاکی برای ارزشیابی توانایی ربات در بازگشت به حالت تعادل اولیه هنگام ایجاد و تاثیر اختلالات خارجی باشد. در ارائه معیار، از روابط گیبس اپل و مفهوم انرژی شتاب استفاده شده است. مدل سازی دینامیکی ربات بر اساس سینماتیک و روابط نیوتن- اویلر برای محاسبه معیار صورت گرفته است. برای نشان دادن قابلیت معیار پیشنهاد شده، ربات کابلی شش درجه آزادی با شش کابل، شبیه سازی شده است. نتایج در قالب دو شبیه سازی ارایه و تحلیل شده اند. معیار پایداری علاوه بر پارامترهای سینماتیکی تابع پارامتر سینیتیکی کشش کابلها در ابتدای حرکت است. بنابراین با استفاده از معیار پیشنهادی میتوان ارزیابی صحیح تری از پایداری در حوزه وسیع تری از ربات های موازی کابلی حاصل نمود.

در این مقاله، به بررسی مساله سینماتیک مستقیم سه ربات موازی 4 درجه آزادی 4-PRUR1، 4-PRUR2 و 4-PUU با الگوی حرکتی 3 درجه انتقالی و 1 درجه دورانی، موسوم به شونفلیز، پرداخته می شود. این ربات ها، به ترتیب حالت خاصی از سه مکانیزم موازی 4-PR’R’R’’R’’،4-PR’’R’’R’R’ و 4-PR’’R’R’R’’ بوده که نوعی حاصل سنتز انجام شده بر روی ربات های موازی با آرایش سینماتیکی یکسان می باشند. هر یک از این ربات ها، دارای چهار زنجیره سینماتیکی یکسان و هر زنجیره شامل یک عملگر کشویی فعال و 4 مفصل لولایی غیر فعال می باشند. راستای مفاصل لولایی در این سه ربات با یکدیگر متفاوت بوده و نتیجتا باعث ایجاد سه مکانیزم متفاوت گردیده است. تحلیل مساله سینماتیک مستقیم این ربات ها، بر اساس جبر هندسی در فضای سینماتیک هفت بعدی و با استفاده از پارامترهای استودی و الگوریتم LIA صورت گرفته است و نهایتا نشان داده شده است که یک عبارت جبری از درجه 4 بیانگر عبارت سینماتیک مستقیم هر زنجیره سینماتیکی از ربات موازی می باشد. همچنین با استفاده از روش هوموتوپی و همچنین مقایسه نتایج با روش برآیند، نشان داده شد که مساله سینماتیک مستقیم این ربات ها، به ترتیب دارای حداکثر 236، 236 و 2 جواب حقیقی می باشد.

پوسته های استوانه ای تقویت شده مشبک کامپوزیتی، یکی از با اهمیت ترین سازه ها در صنایع هوافضا هستند. در این مقاله به محاسبه بار کمانش بحرانی این پوسته ها با شکل تقویت کننده های مشبک لوزی، تحت بار محوری و با استفاده از روش معادل سازی پرداخته شده است. همچنین تاثیر پارامترهایی چون، ضخامت پوسته، زاویه الیاف پوسته و زاویه قرارگیری تقویت کننده ها در بار کمانش این سازه ها ارایه شده است. برای تحلیل بار کمانش پوسته معادل از تیوری تغییر شکل های برشی مرتبه اول بر اساس روش ریتز استفاده شده است. برای استفاده از تیوری تغییر شکل های برشی مرتبه اول، اثر نیروهای برشی عرضی در تقویت کننده ها نیز لحاظ شده است. نتایج حاصل با حل اجزاء محدود با شرایط مرزی تکیه گاه گیردار مقایسه شده است.

هدف از مطالعه حاضر، بررسی عددی جابجایی طبیعی نانوسیال های مختلف داخل یک محفظه مربعی با منبع حرارتی مرکزی در نسبت های منظری مختلف و بدست آوردن روابطی برای عدد ناسلت بر حسب عدد رایلی و کسرحجمی نانوذرات می باشد. منبع حرارتی در دمای Thو دیواره محفظه در دمای Tc می باشد. نانوسیال ها بر پایه آب با نانوذرات مس، اکسید مس، نقره، اکسید آلومینیم و یا اکسید تیتانیوم در نظر گرفته شده اند. برای تحلیل جابجایی طبیعی از یک برنامه کامپیوتری به زبان فرترن بر اساس روش حجم محدود و الگوریتم سیمپلر استفاده شده است. مطالعه برای نسبت منظری 0.2 تا 0.8، عدد رایلی 103 تا 106 و کسر حجمی نانوذرات تا حداکثر کسر حجمی 0.05 انجام شده است. نتایج عددی نشان می دهد که عدد ناسلت با افزایش کسر حجمی نانوذرات و افزایش نسبت منظری زیاد می شود. با افزایش عدد رایلی در فضای بالایی بین منبع و دیواره محفظه گردابه هایی از نوع رایلی- بنارد ایجاد می شود. بر اساس نتایج عددی حاصل، روابط همبسته با دقت بسیار خوبی برای ارزیابی عدد ناسلت ارایه شده است.

در این مقاله به تحلیل تجربی رفتار رچتینگ و برهم کنش پدیده رچتینگ- خستگی فولاد CK45 در بارگذاری چرخه ای تک محوری پرداخته شده است. بارگذاری ها به صورت تنش- کنترل می باشند. آزمایش های تنش- کنترل به صورت دو مرحله ای و به منظور بررسی تاثیر کرنش رچتینگ بر عمر خستگی انجام شده اند. به گونه ای که ابتدا نمونه ها تحت آزمایش پیش- رچتینگ با بارگذاری های مختلف قرار می گیرند و سپس عمر خستگی آن ها با یک بارگذاری ثابت برای همه نمونه ها، اندازه گیری می شود. نتایج بدست آمده، نشان می دهند که، عمر خستگی به میزان زیادی متاثر از دامنه تنش پیش- رچتینگ می باشد. همچنین تاثیر تنش میانگین، اندک و محدود به یک تنش میانگین خاص می باشد.

در این پژوهش، یک روش جدید برای ایجاد شرایط اولیه مورد نیاز در شبیه سازی دینامیک براونی جریان سوسپانسیون های رقیق پلیمری پیشنهاد شده است. برای این منظور از تابع توزیع احتمال تعادلی پلیمرها برای ایجاد یک جامعه آماری تعادلی از پلیمرها استفاده شده است. این روش کدنویسی شده و به کمک آن یک سوسپانسیون پلیمری در آغاز یک جریان برشی ساده شبیه سازی شده است. همچنین نتایج شبیه سازی در یک پیکره بندی مشابه جریانی با استفاده از روش مرسوم تولید شرایط اولیه ارائه شده اند. انطباق کامل نتایج نشان دهنده دقت بالای روش پیشنهادی برای تولید شرایط اولیه است. مزیت اصلی روش پیشنهادی حجم بسیار پایین محاسبات مورد نیاز آن است.

لرزه یا ارتعاشات نسبی شدید خودانگیخته بین ابزار و قطعه کار، به سبب تاثیر مخرب آن بر کیفیت سطح، دقت ماشینکاری، عمر ابزار و ماشین ابزار پدیده ای نامطلوب در فرآیند ماشینکاری است. برای پیش بینی و جلوگیری از رخ دادن لرزه، نیاز به روشی جهت تشخیص آن در حین فرآیند ماشینکاری می باشد. در این تحقیق تشخیص لرزه در فرآیند تراشکاری با استفاده از تحلیل علایم پیش روی ابزار بر روی سطح قطعه کار به کمک تکنیکهای پردازش تصویر مورد مطالعه قرار گرفته است. به منظور اعتبار سنجی سیستم بینایی ارایه شده، ارتعاشات ابزار با استفاده از سنسور ارتعاشات نصب شده بر روی بدنه ابزار اندازه گیری شده است.

بی حرکت سازی داخلی قطعات شکسته شده استخوان، مبتنی بر سوراخ کاری موضع شکستگی و ثابت کردن آن به وسیله تجهیزاتی است که به استخوان پیچ می شوند. در حین سوراخکاری، احتمال دارد دما از محدوده مجاز 47oC فراتر رفته، آسیب جبران ناپذیر نکروز حرارتی بر جای گذارد. در تحقیق حاضر، روش های سوراخکاری استخوان مورد بررسی قرار شده اند تا شرایط مناسب به لحاظ ایجاد حداقل آسیب گرمایی تعیین شود. آزمون های سوراخ کاری با استفاده از دو روش معمولی و سرعت بالا بر روی استخوان ران گاو انجام پذیرفت و میزان ازدیاد دما در موضع سوراخ کاری، مدت زمان افزایش دما و نیروی محوری ماشین کاری ثبت گردید. نتایج نشان می دهند که در سوراخ کاری معمولی، در تمامی حالات میزان گرمای تولیدی فراتر از حد مجاز بوده و وقوع نکروز حرارتی اجتناب ناپذیر خواهد بود. از سوی دیگر، افزایش سرعت چرخشی مته تا rmp 7000 در سوراخ کاری سرعت بالا، موجب کاهش شایان توجه نیروی محوری و همچنین سبب افزایش میزان تخلیه حرارت به خارج بوسیله براده ها و در نتیجه کاهش میزان ازدیاد دمای موضع سوراخ کاری تا نزدیکی حد مجاز می گردد. با افزایش بیشتر آن، به علت عدم تغییر مقدار نیرو و همچنین، به دلیل افزایش اصطکاک بدنه مته و براده ها با جدار سوراخ، میزان ازدیاد دما روند صعودی پیدا می کند.

در این مقاله در سیستم های انتقال آب، با قرار دادن لوله پلی اتیلنی در بین خط لوله فولادی، جریان گذرای ناشی از بسته شدن ناگهانی شیر مورد مطالعه می شود. حل عددی معادلات هیدرولیکی جریان با استفاده از روش مشخصه ها و با در نظر گرفتن خاصیت ویسکوالاستیک برای لوله پلی اتیلنی، خاصیت الاستیک برای لوله فولادی و همچنین شرایط مرزی در محل تقاطع لوله ها، ارائه می شود. با تغییر طول، محل نصب لوله پلی اتیلنی موضعی و دبی جریان، تاثیر این پارامترها بر جریان گذرا درون خط لوله مورد بررسی قرار می گیرد. با مقایسه جریان گذرا در سیستم خط لوله مرکب از لوله های فولادی و پلی اتیلنی با سیستمی که تنها از خط لوله پلی اتیلنی ساخته شده است، امکاسنجی استفاده از لوله های پلی اتیلنی بصورت موضعی از لحاظ ویژگی کاهندگی موج فشار، بررسی می شود.

آنالیز مودال کلاسیک ابزار قدرتمندی برای تحلیل دینامیکی سازه ها می باشد، اما معمولا با مشکلات اساسی همراه است. زیرا تحریک اغلب سازه های موجود در پیرامون ما نظیر، هواپیماها، پل ها و غیره بدلیل بزرگ و پیچیده بودن، بسیار دشوار است. همچنین این سازه ها معمولا تحت بارهای محیطی (که دقیقا ماهیت مشخصی ندارند) می باشند. بنابراین اندازه گیری این بارها اغلب غیرممکن است. در این مقاله روش زیرفضاهای اتفاقی بر مبنای کواریانس، به منظور حل مشکلات مطرح شده بکار رفته و تحت بررسی عددی و تجربی قرارگرفته است. بدین منظور، ابتدا پارامترهای مودال یک تیر یک سر درگیر از روش زیرفضاهای اتفاقی بر مبنای کواریانس محاسبه و با نتایج اجزای محدود مقایسه شده است. سپس به منظور بررسی دقیق تر روش در شرایط مختلف، اثر نویز و بالا بودن دمپینگ سازه بر روی دقت پارامترهای مودال حاصل بررسی شده است. همچنین به منظور بررسی تجربی روش، آزمایش های مودال کلاسیک و مودال محیطی بر روی یک میل لنگ انجام شده و پارامترهای مودال حاصل از آزمایش ها با یکدیگر مقایسه شده اند. نتایج حاصل از بررسی های عددی و تجربی دقت مناسب روش را در تخمین پارامترهای مودال سازه نشان می دهد.

این مقاله به بررسی شبیه سازی جریان واکنشی مخلوط هوا/متان در مقیاس حفره با هدف بررسی اثرات چند بعدی و توربولانس در مقیاس حفره می پردازد. ماده متخلخل در این مطالعه به صورت آرایش شطرنجی سیلندرهای مربعی شکل در نظر گرفته شده است. نتایج مربوط به انرژی جنبشی توربولانسی، دما، ساختار شعله، ضخامت شعله و سرعت شعله در نسبت های هم ارزی متفاوت آورده شده اند. انرژی جنبشی توربولانسی در امتداد مشعل در اثر سیلندرهای جامد تولید شده و مقدار آن افزایش می یابد تا اینکه یک پرش ناگهانی را در مکان شعله در اثر افزایش سرعت به دلیل انبساط حرارتی ناشی از احتراق نشان می دهد. در تحقیق حاضر نشان داده شده است که در نسبت های هم ارزی بالا اثرات توربولانس چشمگیر است. به دلیل افزایش اثر توربولانس در نسبت های هم ارزی بالاتر روند تغییرات ضخامت شعله با نسبت هم ارزی بر خلاف جریان آرام می باشد و با افزایش نسبت هم ارزی ضخامت شعله افزایش می یابد. همچنین نشان داده شده است که سرعت شعله بی بعد و دمای اضافی در نسبت های هم ارزی پایین تر به دلیل اتلاف حرارت کمتر از بالادست مشعل بیشتر از نسبت های هم ارزی بالاتر است. ساختار دو بعدی شعله در داخل حفره های ماده متخلخل با استفاده از خطوط هم دما در این تحقیق نشان داده شده است.

در این تحقیق اثر محتوای رطوبتی بر روی پارامترهای عامل کاهیدگی و تاخیر زمانی برای دیوار بدون عایق و دیوار عایق کاری شده بررسی شد. نتایج نشان داد که درصد رطوبت مصالح ساختمانی تاثیر چشمگیری بر رفتار حرارتی جداره دارد. ضخامت بهینه عایق حرارتی جداره برای سه حالت، عایق داخلی، عایق میانی و عایق خارجی تحت شرایط رطوبتی مختلف محاسبه گردید. بررسی ها نشان داد که ناچیز فرض نمودن اثرات رطوبت می تواند خطای چشمگیری را در محاسبه ضخامت بهینه عایق حرارتی به دنبال داشته باشد. مقدار خطای ایجاد شده بسته به نوع عایق کاری و محل قرارگیری عایق در ضخامت جداره متفاوت است.