مهندسی مکانیک مدرس
سال:1391 | دوره:12 | شماره:2 |تعداد مقالات:17

در این مقاله استخراج ثابت های مادی رفتار فلزات با استفاده از تست میله هاپکینسون مورد مطالعه قرار می گیرد. با استفاده از نتایج تجربی دو نمونه فولاد مختلف، چگونگی بدست آوردن ثابت های مدل مادی مربوط به آنها شرح داده می شود. نتایج تجربی تست میله هاپکینسون کششی فولاد 1018 و تست میله هاپکینسون فشاری فولاد 4340 از مراجع استخراج شده است. در تحلیل عددی، دو روش برای محاسبه تنش عددی معرفی می شود که وجه تمایز این دو روش ثابت فرض کردن نرخ کرنش در حین تست میله هاپکینسون است. در هر یک از دو روش، با مینیمم کردن انحراف معیار تنش های تجربی و عددی، ثابت های بهینه برای مدل مادی جانسون- کوک دو فولاد استخراج می شود. همچنین تغییرات دمایی نمونه ها در حین تست و آنالیز حساسیت بر روی پارامترهای مدل مادی جانسون- کوک مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد که ثابت فرض کردن نرخ کرنش در استخراج ثوابت، منجر به قبول خطای قابل ملاحظه ای می شود، به طوریکه برای نمونه های مورد بررسی در این مقاله، حداقل خطای مشاهده شده در محدوده نرخ کرنش مورد مطالعه، در حدود 14% است.

در این مقاله، یک مدل تحلیلی برای تحلیل فرآیند نفوذ پرتابه های سر تخت در مواد مرکب چند لایه شیشه/اپوکسی بر اساس تقسیم مدت زمان نفوذ به جزءهای بسیار کوچک و محاسبه انرژی جذب شده توسط هدف در طی هر جزء تا انتهای فرآیند برخورد ارائه گردیده است. مولفه های اصلی جذب انرژی در نظر گرفته شده در این تحلیل عبارت اند از: انرژی جنبشی مخروط ایجاد شده در پشت هدف، انرژی تغییر شکل الیاف ثانویه، انرژی کشش و یا شکست کششی الیاف اولیه، انرژی لایه لایه ای شدن ماده مرکب و انرژی ترک خوردگی ماتریس. در مدل تحلیلی ارائه شده، یک فرمول تحلیلی برای محاسبه انرژی جذب شده توسط هر مکانیزم در هر جزء زمانی از فرآیند نفوذ ارائه می گردد. در این تحلیل، پرتابه سرتخت و الیاف شیشه دارای بافت دو بعدی فرض می شود. در نهایت، با مقایسه نتایج حاصل از مدل تحلیلی ارائه شده و نتایج تجربی محققان دیگر، هم خوانی نسبتا خوبی مشاهده می شود.

در این تحقیق به منظور حمل و نقل ریلی ترانسفورماتورهای سنگین با مدلسازی کامپیوتری واگن کمرشکن شش محوره به بهینه سازی رفتار دینامیکی سیستم تعلیق در راستای قائم پرداخته شده است. برای این کار ابتدا با نرم افزار ادمز/ریل و روش نیوتن-اویلر، دینامیک واگن کمرشکن شبیه سازی شد. در ادامه با انتخاب پارامترهای موثر بر رفتار سیستم تعلیق و بر اساس معیار آسیب پذیری تعریف شده برای حمل ترانسفورماتورها به تعریف تابع بهینه سازی پرداخته شد. سپس با انجام تعدادی شبیه سازی بر روی فضای تغییرات پارامترهای منتخب با تحلیل داده های بدست آمده به بهینه سازی سیستم تعلیق این واگن پرداخته شد.

در این مقاله یک مدل متغیر با زمان برای شبیه سازی عملکرد یک سیستم سرمایش جذب سطحی خورشیدی، ارائه می شود. به کمک مدل به دست آمده عملکرد یک سیستم نمونه برای شرایط شهر اهواز شبیه سازی می شود. این سیستم برای خنک کردن یک فضای اداری برای ساعات کاری 8 صبح تا 6 بعد از ظهر به کار می رود و در آن از یک چیلر جذب سطحی سیلیکاژل -آب با دو محفظه جذب، 55 متر مربع کلکتور تخت، منبع ذخیره ای با حجم 2750 لیتر و یک گرم کن کمکی استفاده می شود . نتایج مدلسازی عبارت اند از: پروفیل دمای آب گرم، آب سرد و آب خنک کن خروجی چیلر، دمای آب گرم خروجی از کلکتورها، میزان مصرف سوخت هیتر کمکی و کسر خورشیدی سیستم که کلیه این موارد متغیر با زمان هستند. علاوه بر مدلسازی سیستم، تاثیر تغییرات پارامترهای مختلف کارکرد، از جمله دمای آب گرم ورودی و زمان سیکل کاری چیلر در ضریب عملکرد و توان تبرید چیلر جذب سطحی، کسر خورشیدی و سوخت مصرفی کل سیستم بررسی می شود. نتایج نشان می دهد افزایش زمان سیکل موجب افزایش ضریب عملکرد، کاهش توان تبرید، کاهش حرارت تامین شده توسط گرم کن کمکی و نتیجتا افزایش کسر خورشیدی می شود.

در این مقاله حل عددی موتور استرلینگ نوع بتا، با در نظر گرفتن بازیاب غیر ایدئال در آن، انجام شده است. برای این منظور از مدل مرتبه دوم، شامل افت های حرارتی و هیدرولیکی بازیاب استفاده شده و اثر آنها بر روی راندمان و توان خروجی موتور بدست آمده است. در ادامه، با استفاده از کد عددی، مقادیر بهینه ابعادی و عملکردی بازیاب محاسبه شده است. برای صحه گذاری نتایج بدست آمده، از پارامترهای هندسی و عملکردی موتور ساخته شده توسط شرکت جنرال موتورز به نام GPU-3 استفاده شده است. با استناد به نتایج بدست آمده، مقادیر افت های حرارتی و هیدرولیکی در بازیاب بسیار قابل توجه بوده و باعث کاهش توان موتور به میزان 23 درصد و راندمان آن به میزان 8 درصد می شود. با استفاده از کد عددی و نتایج بدست آمده، مقدار تخلخل کمتر از 0.7، فرکانس 35 هرتز و طول 24 میلی متر، برای بازیاب در شرایط بهینه هندسی و فیزیکی موتور، پیشنهاد می شود.

در مطالعه حاضر، پدیده خشک شدن یک سرامیک خاص مطالعه و تحلیل شده است. معادلات تنش- کرنش وابسته به انتقال جرم و انتقال حرارات، هنگام خشک شدن محیط دو فازی با قابلیت تغییر شکل، مدل شده و چینش های دو بعدی و سه بعدی بررسی شده اند. با هدف مقایسه نتایج، از یک سرامیک با آنالیز شیمیایی واحد برای هر دو چینش استفاده شده است. محصول دو فازی، همگن، نم گیر، ایزوتروپیک و با قابلیت انقباض بالا لحاظ شده است. معادلات اصلی به دلیل رفتار انقباضی به بیان لاگرانژی نوشته شده اند و مدل به صورت عددی با روش تفاضل محدود حل شده است و ارزیابی نتایج با مقایسه اطلاعات تجربی و عددی انجام شده است. به کمک شبیه سازی می توان توزیع رطوبت، کرنش ، و تنش را در فضا و مکان محاسبه کرد. اختلاف زیادی بین نتایج حاصل از دو چینش به ویژه در شدت تنش، که عامل ایجاد ترک است، مشاهده شد.

در مقاله حاضر، یک روش جدید برای طراحی بهینه پره های کمپرسور جریان محوری چند طبقه با در نظر گرفتن عملکرد کلی کمپرسور در کل بازه عملکردی آن ارائه شده است. این روش قابلیت باز طراحی پروفیل پره و باز طراحی زوایای نصب طبقات مختلف کمپرسور را داشته و از یک تحلیلگر جریان، یک الگوریتم بهینه سازی و یک سیستم تولید هندسه پارامتریک کمپرسور تشکیل شده است. از یک کد دو بعدی انحنای خط جریان برای تحلیل جریان سیال و محاسبه پارامترهای عملکردی کمپرسور توسعه داده شده است. پارامترهای طراحی شامل پارامترهای هندسی و عملکرد آیرودینامیکی پره ها می باشند. برای ارزیابی روش ارائه شده، افزایش راندمان یک کمپرسور ده طبقه مورد مطالعه قرار گرفته است. هندسه سه طبقه اول کمپرسور ثابت فرض شده است، هندسه سه طبقه میانی بهینه شده است و چهار طبقه انتهایی فقط باز طراحی زاویه نصب شده اند. بهینه سازی کمپرسور یک بار با فرض طراحی دوباره طبقات میانی و یک بار هم، با فرض طراحی دوباره طبقات میانی و تغییر زاویه نصب طبقات انتهایی انجام شده است. در بهترین شرایط به ترتیب 1.18 و 1.83 درصد افزایش راندمان در دورهای 100 و 95 درصد دور نامی کمپرسور، به دست آمده است.

در محیط های کاری و صنعتی، از ربات های متحرک چرخ دار به علت فضای کاری وسیعی آن استفاده فراوانی می شود. از طرفی، به منظور افزایش کارایی و بازده ربات های متحرک، طراحی مسیر حرکت آن از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده و مورد توجه بسیاری از دانشمندان علم رباتیک می باشد. در این مقاله به طراحی مسیر بهینه ربات متحرک چرخ دار با در نظر گرفتن معادلات دینامیکی غیرخطی و قیود غیرهولونومیک آن پرداخته می شود. مساله طراحی مسیر بهینه ربات متحرک، به عنوان یک مساله کنترل بهینه فرمولاسیون شده و با استفاده از روش غیرمستقیم کنترل بهینه، شرایط بهینگی مسیر به صورت یک مجموعه معادلات دیفرانسیل غیرخطی استخراج می شود. سپس معادلات بهینگی استخراج شده به کمک روش های عددی حل شده و شبیه سازی های متنوعی برای مسیر بهینه ربات انجام می شود. در ادامه به منظور بررسی صحت نتایج تئوری، آنالیزهای تجربی متعددی با استفاده از ربات متحرک آزمایشگاهی اسکات انجام پذیرفته و با نتایج شبیه سازی مقایسه می شود. تحلیل نتایج تجربی، نشان دهنده صحت و کارایی روش پیشنهادی در کاربردهای عملی طراحی مسیر بهینه ربات متحرک می باشد.

در این بررسی جریان جابه جایی توام آزاد و اجباری نانوسیال و سیال خالص در یک کانال افقی حاوی یک منبع حرارتی به روش عددی مطالعه شده است. دیواره های کانال عایق بوده و منبع حرارتی روی دیواره پایین آن قرار دارد. جریان به صورت یکنواخت در دمای سرد وارد کانال می شود و با منبع گرم تبادل حرارت می کند. معادلات حاکم به روش حجم کنترل جبری شده و به کمک الگوریتم سیمپل به صورت هم زمان حل می شوند. نتایج نشان می دهند که استفاده از نانوسیال موجب پخش بهتر حرارت و افزایش دمای میانگین منبع می شود. همچنین، افزایش درصد حجمی نانوذرات (F) موجب افزایش انتقال حرارت می شود و این افزایش در رینولدزهای بالا بیشتر است. از بررسی های انجام شده بر روی نسبت طول به عرض منبع (B) در مساحت ثابت آن دیده می شود که با افزایش B انتقال حرارت ابتدا کاهش و سپس افزایش می یابد.

در این تحقیق، طراحی آیرودینامیکی کمپرسور گریز از مرکز با استفاده از یک روش طراحی معکوس انجام می شود. در مرحله اول این طراحی آیرودینامیکی، با ترکیب الگوریتم طراحی معکوس گلوله-اسپاین به عنوان الگوریتم اصلاح هندسه و کد تحلیل شبه سه بعدی به عنوان حل کننده جریان، قابلیت اصلاح هندسه صفحه نصف النهاری کمپرسور ایجاد می شود. سپس، با اصلاح توزیع فشار روی دیواره هاب و شرود پروانه و اعمال آن به کد طراحی معکوس، هندسه صفحه نصف النهاری اصلاح می شود. در بخش دوم این تحقیق، با ارائه یک الگوریتم جدید طراحی روی صفحه پره به پره و ترکیب آن با کد تحلیل شبه سه بعدی، پروفیل سه بعدی پره ها به گونه ای اصلاح می شوند که بارگذاری روی آنها افزایش یابد. در این مرحله، برای اطمینان از طراحی صورت گرفته، هندسه موجود و جدید کمپرسور توسط نرم افزار سی اف ایکس بطور کامل شبیه سازی شده و تحلیل عددی سه بعدی روی آن صورت می گیرد. نتایج حل عددی نشان می دهد نسبت فشار سکون کمپرسور 5 درصد افزایش یافته است.

در این مقاله مدل دو بعدی متقارن محوری به روش حجم سیال برای شبیه سازی عددی جریان جت مورد استفاده قرار گرفته و طول شکست اولیه جت سیال مایع خروجی از نازل محاسبه شده است. جریان به صورت آشفته و ناپایا در محاسبات در نظر گرفته شده است. متغیرهای مورد مطالعه عبارتند از: قطر نازل (mm 0.475 و 0.2375 mm و 0.11875 mm)، سرعت سیال عبوری از مرکز انژکتور 15.416 m/s) و (7.708 m/s و سیال داخل نازل (آب و گازوئیل). به منظور محاسبات دوفازی دینامیک سیالات محاسباتی از نرم افزار Fluent 6.3.26 استفاده شده است. نتایج عددی بدست آمده ناپایداری های هیدرودینامیکی را به وضوح نشان داده و تطابق نسبتا خوبی بین نتایج عددی گرفته شده با نتایج تجربی مشاهده می شود. محاسبات نشان داد که با افزایش سرعت بین دوفاز و یا کاهش دانسیته سیال مایع، طول شکست کاهش می یابد. هم چنین با افزایش قطر خروجی نازل تغییر رژیم جریان امکان داشته و طول شکست نیز تغییر می کند. به منظور مقایسه نتایج کار جاری با مطالعات دیگران، در این تحقیق از نازلی استفاده شده که ابعاد و داده های آزمایشگاهی آن در دسترس است.

این تحقیق در مورد توسعه فن آوری پیشرفته و به روز دنیا در زمینه کاهش تشعشعات آکوستیکی از سازه های مکانیکی با استفاده از روش های نوین بهینه سازی مهندسی می باشد. در این مقاله، یک روش منحصر به فرد ترکیبی متشکل از روش تغییر فرم هندسی سازه با رویکرد یافتن بهترین فرم هندسی سازه، به منظور کاهش سطح تشعشعات صوتی ساطع شده از آن، با کمک روش معروف بهینه سازی الگوریتم ژنتیک، توسعه داده شده است. در همین راستا با در نظر گرفتن یک مدل المان محدود از یک سازه مکانیکی متشکل از یک ورقه مستطیلی شکل با ضخامت یکسان و ثابت، که تحت تاثیر 3 نیروی هارمونیک به صورت نامتقارن قرار دارد، به محاسبه سطح تشعشعات صوتی ساطع شده از آن اقدام و سپس فرم بهینه مدل به کمک روش الگوریتم محاسبه شده است.

در این مقاله به بررسی عددی انتقال حرارت جابجایی در یک ماده متخلخل، در حضور شار حرارتی بیو شیمیایی پرداخته می شود. در این بررسی، فرض می شود که محیط مورد نظر، یک محیط متخلخل همگن بوده و از مدل دارسی برای معادله مومنتوم استفاده می شود. محفظه حاوی ماده متخلخل، شامل دو جزء غلظت بوده که جزء اول توده زیستی و جزء دوم ماده مصرفی است. ماده مصرفی توسط توده زیستی مصرف می شود. ضمن مصرف این ماده توسط توده زیستی، واکنش شیمیایی صورت گرفته، گرما تولید می شود که این گرما تابعی از تغییرات غلظت جزء مصرفی در محیط می باشد. برای تکمیل معادلات حاکم، از مدل مونود برای بیان نرخ غلظت های مصرفی و تولیدی استفاده می شود. گرمای تولیدی، نرخ رشد غلظت توده زیستی، نرخ مصرف ماده مصرفی، توزیع دما در حفره و عدد ناسلت محلی روی دیواره برای ضرایب تخلخل متفاوت، مورد مطالعه قرار می گیرد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که افزایش نسبت تخلخل در محیط مورد مطالعه، باعث افزایش گرمای تولیدی بیو شیمیایی در محفظه می شود.

این تحقیق به تخمین مدول ارتجاعی موثر بتن پلیمری با استفاده از یک مدل میکرومکانیکی جدید اختصاص داده شده است. توانمندی روابط اینکلوژن معادل در تحقیقات بی شماری به اثبات رسیده است. مدل موری-تاناکا از پرکاربردترین روش همگن سازی برای مواد مرکب دوفازی است. این مدل در حالتی که ناخالصی های درون ماده مرکب دوفازی هم راستا بوده و درصد حجمی آن ها کم تا متوسط باشد، تانسور سفتی را با دقت خوبی تخمین می زند. با این حال زمانی که درصد حجمی ناخالصی بالاست، این مدل قادر به تخمین تانسور سفتی با دقت مناسبی نیست. ضعف عمده مدل موری-تاناکا آن است که، در درصد حجمی های بالا، در مدل اینکلوژن منفرد مرتبط خواص عنصر تقویت کننده هرگز خواص ماتریس را تحت تاثیر قرار نمی دهد. ایده مدل ارائه شده در این تحقیق این است که در درصد حجمی های بالا، در محیط اینکلوژن منفرد مرتبط، فاز ماتریس باید تحت تاثیر خواص فاز تقویت کننده قرار بگیرد. جهت بررسی صحت نتایج این مدل با آزمایش، دوازده نمونه بتن پلیمری با دو ترکیب متفاوت ساخته و آزمایش شد. علاوه بر این از نتایج تحقیقات دیگر نیز جهت بررسی درستی این مدل استفاده گردید. مقایسه نتایج مدل پیشنهادی با نتایج آزمایشی و نتایج تحقیقات دیگران، بر قابلیت این مدل صحه می گذارد.