مهندسی مکانیک مدرس
سال:1392 | دوره:13 | شماره:11 |تعداد مقالات:16

هدف اصلی از این تحقیق تحلیل غیر خطی خمش و کمانش صفحات حلقوی از جنس مواد تابعی با تغییرات خواص در راستای شعاعی تحت بار مکانیکی به کمک روش رهایی پویا می باشد. خواص مکانیکی صفحه تابعی در جهت شعاع با استفاده از مدل موری - تاناکا تعیین شده است. معادلات غیر خطی با استفاده از تئوری تغییر شکل های برشی مرتبه اول و فرضیه تغییر شکل های بزرگ فون کارمن ارائه می شود. برای حل معادلات غیر خطی از روش رهایی پویا و روش تفاوت های محدود استفاده شده است. با توجه به عدم وجود تحقیقی مشابه برای خمش و کمانش صفحات گرد تابعی با تغییرات خواص در راستای شعاعی، برخی از نتایج با پاسخ های بدست آمده از نرم افزار المان محدود آباکوس برای صفحات تابعی مقایسه شده است. همچنین به مقایسه پاسخ های روش حل حاضر با برخی گزارش های موجود در مقالات برای صفحات حلقوی همسان گرد پرداخته شده است و مطابقت خوب بدست آمده حاکی از صحت و دقت روش عددی بکار رفته می باشد. در انتها اثرات پارامترهای مختلفی همچون شرایط مرزی گوناگون، تاثیر توان ماده تابعی، نسبت ضخامت به شعاع خارجی، نسبت شعاع داخلی به شعاع خارجی برای خمش و کمانش صفحات مورد بررسی قرار گرفته است.

به منظور تحلیل خستگی پوسته های استوانه ای تقویت شده ابتدا می بایست میدان های تنش و کرنش در آنها را محاسبه نمود. با توجه به غیر خطی بودن تحلیل، هزینه تحلیل اجزاء محدود مساله به کمک المان های جامد بسیار بالا می باشد. از طرفی چنانچه این مساله با استفاده از المانهای پوسته ای مدلسازی شود، پرچ ها و پیچ ها را نمی توان به صورت واقعی مدل کرد. در این مقاله، به منظور تحلیل تنش مساله از تکنیک زیر مدلسازی پوسته به جامد استفاده شده است. بدین صورت که در ابتدا پوسته استوانه ای تقویت شده مذکور به کمک المانهای پوسته ای مدلسازی شده که در این حالت تمامی اتصالات به صورت المانهای فنر در نظر گرفته شده اند. سپس با استفاده از این تکنیک به مدلسازی نواحی بحرانی مساله به کمک المانهای جامد پرداخته شده که در این حالت اتصالات به صورت سه بعدی در نظر گرفته شده اند. پس از محاسبه میدانهای تنش و کرنش در سازه، تحلیل خستگی چند محوره از دیدگاه صفحه بحرانی برون-میلر صورت گرفته است. بدین منظور با کدنویسی در نرم افزار آباکوس، ابتدا صفحه بحرانی همه المانها مشخص شده و سپس با محاسبه کرنش های نرمال و برشی روی صفحه بحرانی، عمر هر المان پیش بینی شده است.

یکی از عوامل محیطی تاثیرگذار بر عملکرد برج خنک کن خشک میزان وزش باد محیط می باشد. بر اساس تحقیقات انجام شده وزش باد باعث کاهش راندمان برج خنک کن خشک تا حدود 20% می شود. لذا مطالعات و تحقیقات زیادی در جهت بهبود کارایی برج های خنک کن انجام شده است. اگرچه تحقیقات گوناگون به روش های تجربی و عددی انجام شده است، ولی بسیاری از داده های به دست آمده دارای اعتبارسنجی مناسب نبوده و نیاز است که تحقیقات میدانی مناسبی انجام پذیرد. به این منظور نیاز است تا الگوی جریان هوا در اطراف قسمت پایین برج خنک کن و داخل دلتاها بررسی شود. در این تحقیق که از نوع میدانی می باشد، الگوی جریان هوا در اطراف قسمت پایین برج و درون دلتاهای برج خنک کن نیروگاه منتظر قائم مورد ارزیابی قرار گرفته است. با بررسی نتایج مشخص گردید که جریان در اطراف قسمت پایین برج خنک کن فاقد جدایش می باشد. سکتورهای در جهت باد و پشت به آن دارای بیشترین بازدهی و سکتورهای مماس به باد دارای کمترین بازدهی می باشند که این موضوع ناشی از الگوی جریان ورودی به دلتا می باشد به طوریکه جریان در دلتاهای مناسب به صورت یکنواخت وارد رادیاتور می شود ولی در دلتاهای بحرانی یک حرکت گردابه مانند دارد و فقط مقدار کمی از آن وارد رادیاتور می شود.

هدف اصلی در طراحی سیستم های گرمایش، سرمایش و تهویه مطبوع تامین شرایط آسایش حرارتی می باشد. در تحقیق حاضر، عملکرد سیستم تهویه لایه ای و سیستم سرمایش تابشی سقفی به صورت جداگانه و در ترکیب با یکدیگر به منظور تامین شرایط آسایش حرارتی کلی و موضعی مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور به کمک دینامیک سیالات محاسباتی، به بررسی و تحلیل پارامترهای PMV (میانگین آرای گروه بزرگی از افراد) و PPD (درصد نارضایتی حرارتی افراد) به عنوان دو شاخص آسایش حرارتی کلی پرداخته شده است. همچنین اختلاف دمای هوا در جهت عمودی و ریسک کوران حرارتی نیز به عنوان دو شاخص نارضایتی حرارتی موضعی، مورد مطالعه قرار گرفته اند. بر اساس نتایج تحقیق حاضر، ترکیب تهویه لایه ای و سرمایش تابشی سقفی موجب توزیع یکنواخت تر شرایط آسایش حرارتی کلی نسبت به کاربردجداگانه هر یک از سیستم ها می شود. همچنین اختلاف دمای هوا در جهت عمودی کاهش یافته و ریسک کوران حرارتی نیز وجود ندارد. از این رو ترکیب سیستم تهویه لایه ای با سرمایش تابشی سقفی به عنوان راهکاری نوین و کاربردی، توانایی تامین شرایط آسایش حرارتی کلی و موضعی را دارا می باشد.

نانوکامپوزیت گرافن/پلی پروپیلن، ماده نسبتا جدیدی است که خواص مکانیکی آن هنوز به طور جدی مطالعه قرار نشده است. برای رسیدن به خواص مطلوب نانوکامپوزیت گرافن/پلی پروپیلن، توزیع یکنواخت نانوصفحات گرافن درون پلی پروپیلن دارای اهمیت ویژه ای است. در این تحقیق برای غلبه بر مشکل توزیع نانوذرات درون زمینه پلیمری از روشی که توسط کالایتزیدو و همکارانش برای توزیع گرافیت های ورقه ورقه شده در محیط پلی پروپیلن ابداع گردیده، ایده گرفته شده است. در این تحقیق پودر پلی پروپیلن توسط نانوگرافن پوشش دهی اولیه شده و سپس با انجام عملیات اختلاط ذوبی و تزریق پلاستیک، قطعه نانوکامپوزیت ساخته شده است. نانوکامپوزیت های گرافن/پلی پروپیلن با درصدهای وزنی 0.5، 1 و 2 گرافن، به این روش ساخته شده و خواص کششی آن ها مورد بررسی قرار گرفته است. افزایش مناسب مدول یانگ و تنش تسلیم و استحکام ضربه ای در درصدهای وزنی بسیار پایین گرافن بدست آمده است. نتایج نشان می دهد که روش پوشش دهی اولیه پلی پروپیلن، روش مناسبی برای ساخت نانوکامپوزیت گرافن/پلی پروپیلن است که توسط آن خواص زمینه پلی پروپیلن، افزایش مطلوبی از خود نشان می دهد.

در این مقاله، تاثیر حرارت روی خیز، بار کمانش بحرانی و فرکانس طبیعی تیر اویلر - برنولی غیرمحلی بر بستر الاستیک وینکلر - پاسترناک مورد بررسی قرار می گیرد. معادلات حرکت تیر اویلر - برنولی بر بستر الاستیک پاسترناک تحت تاثیر بار حرارتی با استفاده از روش انرژی بدست می آید. روش ریتز برای حل معادلات حاکمه حرکت استفاده می شود. با استفاده از این روش، ماتریس های جرم، سختی و سختی کمانشی حاصل می شود. سپس تاثیر حرارت، شرایط مرزی مختلف، ثابت فنری نوع وینکلر، ثابت برشی نوع پاسترناک و پارامتر غیر محلی روی خیز، بار کمانش بحرانی و فرکانس طبیعی بدون بعد تئوری تیر اویلر - برنولی بررسی می شود. نتایج بدست آمده نشان می دهد که با افزایش ثابت فنری وینکلر و ثابت برشی پاسترناک مقدار خیز بی بعد در تیر کاهش و فرکانس طبیعی و بار کمانش بحرانی بی بعد افزایش می یابند. در حالی که با افزایش حرارت در تیر اویلر - برنولی غیرمحلی بر بستر الاستیک وینکلر - پاسترناک مقدار خیز بی بعد در تیر افزایش و فرکانس طبیعی و بار کمانش بحرانی بدون بعد کاهش می یابند. همچنین با اضافه شدن ثابت فنری وینکلر و ثابت برشی پاسترناک شکل مودهای پایین تر در تیر اویلر - برنولی غیرمحلی بر بستر الاستیک وینکلر- پاسترناک حذف شده و جای خود را به مودهای بالاتر می دهند.

واحد کنترل سوخت موتور جت (FCU) در طی چند سال گذشته در آزمایشگاه شبیه سازی و کنترل سیستم های دانشگاه علم و صنعت ایران، طراحی و ساخته شده است و در حال حاضر در مرحله تست سخت افزار در حلقه قرار گرفته است. با توجه به اینکه در دستگاه تست FCU، موتور جت به صورت واقعی وجود ندارد لذا از یک موتور القایی به عنوان عملگر واسطه استفاده شده است تا از طریق آن بتوان میزان دور بدست آمده از نتایج شبیه سازی موتور جت را به پمپ دنده ای FCU منتقل کرد. در این مقاله، کنترل سرعت این موتور القایی مطابق با شرایط دستگاه تست ارائه شده است. بدین منظور از روش شناسایی سیستم برای مدل سازی اجزای بکار رفته در سیستم کنترل سرعت موتور القایی استفاده گردیده و مدل ارائه شده با استفاده از نتایج بدست آمده از تست عملی مورد ارزیابی قرار گرفت. این مدل جهت طراحی کنترلر فازی - عصبی - تطبیقی (ANFIS) استفاده شده است و با بکارگیری الگوریتم علف های هرز مهاجم (IWO) به عنوان یک ابزار قدرتمند کاوش در فضاهای جستجوی وسیع و نامنظم به تنظیم پارامترهای این کنترلر پرداخته شده است. کنترلر طراحی شده بر روی سیستم واقعی پیاده سازی گردید. نتایج بدست آمده از شبیه سازی و پیاده سازی کنترلر طراحی شده نشان دهنده عملکرد مناسب کنترلر ANFIS طراحی شده با الگوریتم IWO می باشد.

در این تحقیق، حرکت و تغییر شکل یک گلبول قرمز در جریان تراکم ناپذیر و لزج با استفاده از ترکیب روش شبکه بولتزمن و روش مرز غوطه ور شبیه سازی می گردد. برای حل میدان جریان سیال از روش شبکه بولتزمن و برای شبیه سازی دینامیک گلبول قرمز از روش مرز غوطه ور استفاده می شود. گلبول قرمز به صورت یک مرز ارتجاعی غوطه ور در جریان سیال در نظر گرفته می شود. مزیت اصلی روش شبکه بولتزمن این است که در آن برخلاف روش های متداول دینامیک سیالات محاسباتی که در آنها معادلات دیفرانسیلی حل می شوند فقط یک معادله جبری حل می شود. همچنین در روش مرز غوطه ور میدان جریان سیال با یک شبکه بندی اویلری منظم گسسته می شود در حالیکه جسم غوطه ور در مختصات لاگرانژی نشان داده می شود. در حالت کلی، نقاط شبکه اویلری بر نقاط لاگرانژی منطبق نمی باشند. بر هم کنش بین سیال و مرز غوطه ور با استفاده از یک شکل مناسب تابع دلتای دیراک مدل می شود. اثرات شرط مرزی عدم لغزش با افزودن یک جمله نیرو به عنوان چشمه به معادلات ناویر-استوکس (در اینجا معادله شبکه بولتزمن) در نظر گرفته می شود. در این مطالعه، حرکت چرخشی گلبول قرمز خون در جریان برشی شبیه سازی می گردد که نتایج حاصل توافق خوبی با نتایج تجربی و عددی موجود دارد.

در این تحقیق به بررسی پایداری یک تیر خمیده ساندویچی با رویه های ایزوتروپیک و هسته قابل انعطاف پرداخته می شود. در استخراج معادلات حاکم، از فرض تئوری کلاسیک برای رویه ها و از معادلات الاستیسیته در مختصات قطبی برای هسته استفاده شده است. ساختار تیر معمولی است و شامل دو رویه بالا و پایین از جنس فلز یا کامپوزیت لایه ای متقارن و یک هسته نرم ساخته شده از فوم یا لانه زنبوری با استحکام کم می باشد. معادلات غیرخطی حاکم با در نظر گرفته روابط کرنش - تغییر مکان ون - کارمن حاصل شده است. در تحلیل پیش از کمانش از اثرات دوران صرف نظر شده است. بدین ترتیب لحظه پیش از کمانش بر مبنای حل خطی معادلات تعادل به دست می آیند. برای استخراج معادلات پایداری از معیار نقطه مجاورت استفاده شده است. با در نظر گرفتن شرایط مرزی لولایی متحرک، از بسط های مثلثاتی مناسب برای ارضای شرایط مرزی استفاده شده است. مقدار بار بحرانی گسترده به صورت جواب بسته به دست آمده است. اثر پارامترهای مختلف بر روی مقدار بار بحرانی مورد بررسی قرار گرفته است. لازم به ذکر است که این تحقیق و بررسی برای اولین بار است که انجام می پذیرد.

در این مقاله، چقرمگی شکست فولادهای مرتبه ای آستنیتی-مارتنزیتی تولید شده با روش ذوب دوباره سرباره ای الکتریکی در حالت چیدمان توقف کر ترک لایه ها با روش های تجربی و تحلیلی بررسی شده است. نمونه ها شامل فاز آستنیت به همراه لایه مارتنزیت می باشد. مدول یانگ و ضریب پواسون نمونه ها ثابت فرض شده است در حالی که سایر خصوصیات مکانیکی مانند تنش تسلیم و توان کار سختی در راستای ضخامت نمونه ها به صورت نمایی تغییر می کند. در بررسی تحلیلی، با از روش اصلاح شده خطوط باربرداری برای محاسبه مقدار بحرانی انتگرال J در نمونه های ترک دار خمش سه نقطه ای استفاده شده است، در حالی که نمونه های استاندارد با طول ترک های مختلف از روش تجربی آزمایش شده اند. اثر اندازه طول ترک بر روی چقرمگی شکست نیز مطالعه شده است. مشاهده شد که به هنگام نزدیک شدن نوک ترک به لایه مارتنزیت، چقرمگی شکست نمونه به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. نتایج بدست آمده از مدل ارائه شده در توافق مناسبی با نتایج تجربی می باشد.

در این مقاله یک چرخه تبرید گکس اجکتوری پیشنهاد و عملکرد ترمودینامیکی آن با چرخه های تبرید تک اثره اجکتوری، گکس ساده، و تک اثره ساده مقایسه شد. برای اجکتور، بر اساس تئوری کینان و بهره گیری از مدل های ارائه شده در ادبیات فن، مدل جدیدی ارائه و اعتباردهی شد و سپس با مدلهای توسعه داده شده در نرم افزار ای ای اس (جهت شبیه سازی فرایندها در چرخه ها) ترکیب شد. با بدست آوردن نسبت سطح مقطع بحرانی بهینه برای اجکتور، سه اجکتور با مشخصات فوق، برای بکارگیری در چرخه تبرید گکس اجکتوری و تبرید تک اثره اجکتوری انتخاب شدند. با تغییر دماهای اواپراتور و ژنراتور عملکرد این چرخه ها از نقطه نظر قوانین اول و دوم ترمودینامیک مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان می دهد که بازده قانون اول و دوم چرخه گکس اجکتوری به ترتیب در حدود 25 و 16 درصد نسبت به چرخه تبرید جذبی تک اثره اجکتوری، در شرایط یکسان، افزایش می یابد. همچنین مشاهده می شود که برای چرخه ترکیبی گکس- اجکتوری، افزایش دمای ژنراتور ابتدا باعث افزایش و سپس باعث کاهش قانون اول و دوم می شود در حالی که در شرایط مشابه افزایش دمای ژنراتور منجر به کاهش بازده قانون اول و دوم چرخه تبرید تک اثره اجکتوری می شود.  نتایج همچنین بیان می کند که اجکتور سهم بالایی را در نرخ نابودی اگزرژی کل برای چرخه گکس اجکتوری به خود اختصاص می دهد.

عملکرد پمپ های گریز از مرکز بسیار متاثر از مقدار لزجت سیال عبوری از آنها می باشد. از این رو بهینه سازی پمپ گریز از مرکز جهت بکارگیری سیال با لزجتهای مختلف از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این مقاله بهینه سازی چند هدفی پروانه پمپ گریز از مرکز برای کار در دبی های حجمی و لزجتهای مختلف سیال عبوری از آن انجام شده است. در این فرایند توابع هدف بکارگرفته شده تابع هد تئوری(Hth)  و اتلافات هیدرولیکی پروانه(Zla)  می باشند. زاویه خروجی پره(b2B)  و پهنای خروجی پاساژ پره(b2)  بعنوان متغیرهای طراحی در نظر گرفته می شوند. نمودار پارتو و فضای متغیرهای طراحی بهینه حاصل از بهینه سازی چند هدفی برای ویسکوزیته های سینماتیکی و دبی حجمی های مختلف ترسیم شده است و مقادیر نقاط بهینه پیشنهادی برای متغیرهای طراحی با استفاده از روش نقطه شکست، روش تاپسیس و روش نزدیکترین نقطه به نقطه ایده آل بدست آمده است. این نقاط پیشنهادی حاوی نکات قابل توجه برای طراحان پمپ هستند که بدون استفاده از بهینه سازی چند هدفی قابل محاسبه نبودند.

تیرهای کامپوزیت لایه لایه در بسیاری از کاربرد های مهندسی از جمله پره های هلیکوپتر، پره های توربین بادی و بازوهای روبات بطور وسیع استفاده می شود. افزایش مقاومت و قابلیت اطمینان از پایداری سازه در این کاربردها از اهمیت بالایی برخوردار است. بیشتر پژوهش های موجود در این زمینه محدود به درصد پایین ذرات نانو می باشد. در این مقاله اثرات اضافه نمودن ذرات نانو به رزین بر رفتار دینامیکی تیر کامپوزیت مورد بررسی قرار گرفته است. در جریان ساخت سازه ذرات نانو با درصدهای 0%، 2%، 3%، 5%، 7%، 10%، به رزین اضافه شده است. به منظور اطمینان از عملکرد مناسب سازه در شرایط کاری، آزمایشهای مختلفی بر روی تیرهای ساخته شده بروش فوق انجام گرفته است. پاسخ دینامیکی سازه در شرایط بار مختلف و درصدهای مختلف نانو بررسی شده است. مشاهده شد که افزایش ذرات نانو تا 3% موجب افزایش فرکانس طبیعی و بیش از این مقدار تا 7% تغییرات عمده ای در فرکانس طبیعی روی نمی دهد. در سازه های با 10% نانو فرکانس طبیعی بشدت کاهش می یابد ولی در عوض ضریب میرایی بهبود می یابد.

لطفا برای مشاهده متن چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.