مهندسی مکانیک مدرس
سال:1390 | دوره:11 | شماره:3 |تعداد مقالات:9

در این مقاله، با به کارگیری منحنی های فیثاغورث هدوگراف اسپیلاین درجه پنج که از اتصال چند منحنی فیثاغورث هدوگراف (پی اچ) با پیوستگی مرتبه دو در نقاط اتصال بنا می گردند، به طراحی مسیر ماشینکاری پرداخته می شود. سپس دستورات موقعیت این مسیر، با ترکیب درونیاب های وابسته به زمان (در نواحی شتابگیری/کاهش شتاب مسیر) و سرعت ثابت (در نواحی میانی مسیر)، تولید می شوند. در الگوریتم درونیابی ذکر شده، با ارائه پیشنهاد جدیدی مبنی بر به کارگیری توابع نمایی برای اصلاح پروفیل سرعت و استفاده از روش بهینه سازی جستجوی الگو، پروفیل سرعت پیشنهادی به منظور حفظ ماکزیمم جرک محرکهای سیستم در محدوده مقادیر مجاز بهینه می گردد. در ادامه، با طراحی کنترلر متداول دارای پیشخورد/پسخورد سرعت و موقعیت، ماشینکاری سریع مسیر حرکت ابزار یک دستگاه کنترل عددی در محیط سیمولینک نرم افزار مطلب شبیه سازی شده و خطای ماشینکاری برای دو نمونه از مسیرهای باز و بسته که در قالب منحنی های فیثاغورث هدوگراف اسپیلاین درجه پنج طراحی شده اند مورد مطالعه و بررسی قرار می گیرد.

از مهمترین عوامل تاثیرگذار بر خواص مکانیکی پلیمر تقویت شده با نانولوله کربن، ابعاد نانولوله کربن و وجود ناحیه فاز واسط است که به سبب ساختار نانولوله تشکیل می گردد. در این پژوهش، روش تحلیلی جدیدی برای تعیین مدول پلیمر حاوی نانولوله کربن ارائه شده است. این تحقیق با در نظر گرفتن ساختار نانولوله کربن، ابعاد (قطر و طول نانولوله) و ناحیه فاز واسط به محاسبه مدول الاستیسیته نانوکامپوزیت می پردازد. مدل جدید ارائه شده با استفاده از روابط الاستیسیته، نانولوله کربن را به صورت تک رشته توپر با خواص ایزوتروپ عرضی معادل سازی نموده و در ادامه ناحیه فاز واسط بین نانولوله کربن و ماتریس که دارای پیوند واندروالس است را با روابط مکانیک محیط پیوسته، به صورت یک محیط مادی ایزوتروپ در نظر می گیرد. با در نظر گرفتن یک المان حجمی، یک تک رشته معادل ارائه می شود و با استفاده از رابطه هالپین-تسای و کویان مدول نانوکامپوزیت محاسبه می گردد. نتایج حاصل از این روش جدید، مطابقت بسیار مناسبی با داده های آزمایشگاهی متنوع را نشان می دهد. مزیت این مدل جدید آن است که برخلاف بسیاری از مدل های ارائه شده، نه تنها از روابط و مدلسازی های پیچیده استفاده نکرده، بلکه به کمک روابط الاستیسیته با سرعت بسیار بالایی به نتایجی با دقت بسیار مناسب می رسد.

برگشت فنری قطعه کار باعث ایجاد خطا در قطعه کار تراشکاری می شود. در این مقاله برگشت فنری قطعه کار در فرایند تراشکاری به کمک ارتعاشات آلتراسونیک و تراشکاری معمولی مدل شده است. نشان داده می شود که قطعه کار در برابر ارتعاشات فرکانس بالا واکنشی شبیه به استاتیک از خود نشان می دهد. این در حالی است که هم از نظر تئوری و هم از نظر تجربی، مقدار برگشت فنری آن نسبت به تراشکاری معمولی کمتر است و بنابراین خطای ناشی از آن نیز کمتر خواهد بود. روشی نیز برای به دست آوردن خطای ناشی از صلب در نظرگرفتن مجموعه اسپیندل در روابط تحلیلی پیشنهاد شد و از آن در تصحیح نتایج استفاده گردید.

در این پژوهش با در نظر گرفتن مدل ارتعاشی نصف خودرو با سه درجه آزادی، تاثیر پارامترهای موثر بر مشخصه های آماری پاسخ بدنه خودرو و صندلی سرنشین به تحریک جاده، شامل سرعت خودرو، فاصله محور به محور چرخ ها و پارامترهای ارتعاشی صندلی مورد بررسی قرار گرفته است. در تحقیقات پیشین از مدل دو درجه آزادی نصف خودرو برای تحلیل ارتعاش خودرو تحت ورودی اتفاقی جاده استفاده شده است که در آن، مطالعه ارتعاشات صندلی سرنشین و راحتی سفر امکان پذیر نیست. بدین منظور درجه آزادی مربوط به صندلی سرنشین به مدل ارتعاشی خودرو اضافه شده است و یک رابطه تحلیلی برای تقریب چگالی طیف توان واقعی جاده از نوع بزرگراه به عنوان طیف تحریک ارائه شده و مشخصه های آماری پاسخ و ریشه میانگین مربعات پاسخ شتاب بدنه خودرو و صندلی بررسی شده است. سپس با در نظر گرفتن مشخصه های ارتعاشی خودروی سمند و با اعمال تابع چگالی طیف توان پیشنهادی، تاثیر سرعت خودرو، فاصله محور به محور چرخ ها و پارامترهای ارتعاشی صندلی سرنشین بر ریشه میانگین مربعات پاسخ شتاب مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که محدوده تغییرات پاسخ بدنه خودرو و پاسخ صندلی سرنشین کاملا متفاوت است و با انتخاب مناسب پارامترهای ارتعاشی صندلی می توان راحتی سفر را بهبود بخشید.

در این مقاله، تحلیل ارتعاشات آزاد ورق مستطیلی نسبتا ضخیم هدفمند (FG) با لایه های هوشمند بر اساس تئوری میندلین و ارائه یک حل دقیق پاسخ-بسته، مورد بررسی قرار گرفته است. این ساختار متشکل از یک ورق FG و دو لایه پیزوالکتریک می باشد. در این حل فرض بر آن است که دو لبه مقابل ورق دارای شرط مرزی ساده (یعنی ورق مستطیلی Levy-type) باشند. لایه های پیزوالکتریک مدار بسته در نظر گرفته شده اند، بنابراین از این ورق می توان به عنوان محرک استفاده کرد. برای بیان نحوه توزیع خواص در ماده FG، از یک مدل تابع توانی استفاده می شود. با استفاده از اصل همیلتون و معادله الکترواستاتیکی ماکسول، شش معادله دیفرانسیل وابسته بدست می آید. به منظور حل معادلات مذکور، یکسری توابع کمکی و پتانسیل جدید معرفی شده و از روش جداسازی متغیرها استفاده می شود. دقت فرکانس های بدست آمده به وسیله انجام یکسری مطالعات مقایسه ای با مقالات موجود و همچنین تحلیل المان محدود تایید می شود. در حل دقیق حاضر امکان پیش بینی مدهای درون-صفحه ای نیز علاوه بر مدهای خارج-صفحه ای با دقت بسیار بالایی میسر می شود. همچنین، تاثیر پارامترهای ورق مانند شرایط مرزی، اندیس گرادیانی و افزایش ضخامت لایه پیزوالکتریک بر روی فرکانس های طبیعی ورق مورد بررسی قرار می گیرد.

در مقاله حاضر، از سه نمونه متفاوت اکسید آلومینیوم که از لحاظ خواص سطح، شکل و اندازه با هم تفاوت دارند به عنوان نانو ذرات در سوسپانسیون اتیلن گلیکول-اکسید آلومینیوم در محدوده غلظت های حجمی 7%≥f≥0 استفاده شده است. کاربرد نانو سیالات اتیلن گلیکول-اکسید آلومینیوم به عنوان سیال خنک کننده در یک مبدل حرارتی دولوله ای که باید یک محلول گرم را به میزان مشخصی خنک کند، تحت شرایط جریان آرام مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا، روابط انتقال حرارت میان محلول گرم و نانو سیال به عنوان سیال خنک کننده بررسی شده است. در ادامه سطح انتقال حرارت و دبی جرمی سیال خنک کننده با استفاده از نانو سیالات بهینه سازی شده است. در مقاله حاضر، ضریب انتقال حرارت، ضریب انتقال حرارت کلی، ضریب اصطکاک، افت فشار و توان پمپاژ لازم برای نانو سیالات اتیلن گلیکول-اکسید آلومینیوم محاسبه شده است.

هدف این پژوهش، مطالعه رفتار کششی و خمشی پلی آمید در حضور نانو خاک رس برای تصحیح کننده های مختلف در شرایط واقعی است. در بسیاری از پژوهش های پیشین، مدول خمشی و مدول کششی در شرایط استاندارد یا پس از خشک شدن نمونه ها مطالعه شده است. بنابراین موارد گزارش شده قابل استناد برای کاربردهای طراحی و کاربردی نیست. در این تحقیق ابتدا پلی آمید با سه نوع نانو خاک رس کلوزیت 30B، کلوزیت 20A و کلوزیت Na+ به روش درهم رفتگی مذاب با درصدهای 1، 3، 5، 7 و 9 درصد مخلوط شد. سپس برای نمونه ها آزمایش تفرق اشعه ایکس برای تعیین ساختار نانوکامپوزیت انجام شد. سپس نمونه های استاندارد برای آزمایش استحکام خمش و استحکام کشش به روش قالبگیری تزریقی تولید و آزمایش کشش و خمش برای آنها انجام شد. نتایج نشان داد که هر نوع نانو خاک رس که به ساختار پلی آمید افزوده شود، می تواند تا اندازه ای خواص مکانیکی را بهبود دهد. با افزایش سازگاری نانو خاک رس با زمینه پلیمری، پخش شدگی در ساختار نانوکامپوزیت به دست آمده بیشتر شده و بهبود بیشتری را نتیجه می دهد. همچنین مدول و استحکام خمشی در تمامی نانوکامپوزیت ها با افزایش درصد نانو خاک رس افزایش می یابد. البته بیشترین افزایش برای نانوکامپوزیت های تقویت شده با کلوزیت 30B دیده شد که ساختاری پخش شده دارد.

برای تحلیل مسائل مهندسی روش های عددی متعددی بوجود آمده است. روش المان مرزی از روش های مناسب در حل معادلات دیفرانسیل پارهای حاکم در مسائل مهندسی است. یکی از این معادلات حاکم مهم که در بسیاری از مسائل مهندسی کاربرد دارد معادله پواسون است. جواب عمومی این معادله بر اساس روش المان مرزی به دو انتگرال روی مرز و یک انتگرال روی دامنه درونی تعریف می شود. روش المان مرزی دوگانه راهکار جدیدی برای حل انتگرال روی دامنه درونی است. به طور مثال برای تحلیل مساله انتقال حرارت جوش در بخش گذرا می توان از این روش استفاده نمود. در تحلیل جوش به دست آوردن تاریخچه دمایی منطقه جوش برای بارگذاری حرارتی و پیدا کردن تنش های پسماند و باقیمانده و اعوجاج ها مهم می باشد.در این مقاله تلاش شده است با تهیه کد مناسبی به کمک تکنیک روش المان مرزی دوگانه ای تخمین دقیقی برای تاریخچه دمایی جوش دوبعدی به دست آید. در ادامه به ترتیب، ابتدا به تئوری روش دوگانه ای، فرضیات فیزیکی حاکم، راستی آزمایی کد با مسائل حل شده در انتقال حرارت و بررسی تاریخچه پرداخته می شود. با توجه به سادگی و کم هزینه بودن روش از نظر زمانی و حجم محاسبات استفاده از آن توصیه می شود.