مهندسی مکانیک مدرس
سال:1398 | دوره:19 | شماره:8 |تعداد مقالات:28

میکروسکوپ نیروی اتمی پرسرعت (HS-AFM) به دلیل دقت بالا و قابلیت تصویربرداری سه بعدی یکی از پرکاربردترین تکنیک های مورد استفاده در فناوری نانو است. علی رغم مزیت ها و غیرمخرب شناخته شدن این تکنیک، اگر ماکزیمم نیروی دافعه برهمکنش بیشتر از تنش شکست نمونه یا سوزن باشد آسیب نمونه یا سوزن محتمل خواهد بود. تاکنون مطالعات زیادی در مورد نیروهای دافعه در حالت ضربه ای انجام شده اما اکثراً در حالت پایدار بوده است. برای مواد نرم و در حالت گذرا هنگامی که سوزن ناگهان با یک پله رو به بالا مواجه می شود نیروی دافعه می تواند از حالت پایدار بیشتر بوده و در نتیجه باعث ایجاد آسیب به نمونه شود. بنابراین اگر مقادیر پارامترها به طور مناسب انتخاب نشود تنش نمونه-سوزن ممکن است از تنش تسلیم نمونه تجاوز کند. در این مقاله ماکزیمم نیروی برهمکنش گذرا در دو بازه زمانی جاذبه و دافعه با یکدیگر مقایسه و تحلیل اثر پارامترهای مهم اسکن روی ماکزیمم تنش گذرای مواد نرم در میکروسکوپ نیروی اتمی پرسرعت در شرایط گذرا به صورت تئوری انجام شده و نمودارهای دقت جانبی و سرعت اسکن نیز ارایه شده که از نوآوری های این تحقیقاست به طوری که در میکروسکوپ پرسرعت نمونه های نرم با مدول الاستیسیته در محدوده 2گیگاپاسکال به منظور پیشگیری از آسیب نمونه، استفاده از سفتی فنر در رنج 1-0/1نیوتون بر متر، دامنه آزاد 100-60نانومتر، نسبت دامنه 0/9-0/8، فاکتور کیفیت 100-50، شعاع سوزن 40-10نانومتر و سرعت اسکن 0/3-0/1میلی متر بر ثانیه نسبت به رزولوشن مورد نظر توصیه می شود تا فرآیند اسکن به صورت ایمن و با نتایج دقیق انجام شود.

در این مقاله، یک روش تجربی برای تعیین دقیق مدول یانگ در المان های سازه ای با استفاده از رویکرد به روزرسانی مدل المان محدود ارایه شده است. به روزرسانی مدل عبارت از تصحیح مدل عددی یک سازه با استفاده از داده های اندازه گیری شده از سازه واقعی است. در این راستا پس از معرفی نمونه مورد تحقیق که یک تیر آلومینیومی با آلیاژ 7075-T651 بوده، فرکانس های ارتعاشات خمشی آن با آزمون مودال اندازه گیری شده و با استفاده از روابط به روزرسانی مدل، مدول یانگ استخراج شده است. در ادامه، مدول یانگ نمونه مورد مطالعه با استفاده از روابط موجود در استاندارد ASTM E1876-01 و همچنین با استفاده از روابط تحلیلی حاکم بر رفتار تیر اویلر-برنولی نیز محاسبه شده است. نتایج حاصل از روش به روزرسانی مدل حاکی از آن است که انطباق بسیار خوبی با نتایج حاصل از دو رویکرد اخیر یعنی استاندارد ASTM و روابط تیر اویلر-برنولی وجود دارد. در نتیجه این روش را می توان با دقت خوبی برای شناسایی مدول یانگ در المان های سازه ای با شکل های پیچیده تر توسعه داد که روابط حاصل از استاندارد فوق الذکر و روابط تحلیلی به دلیل محدودیت های هندسی در آنجا کارآیی ندارند.

از زمان ابداع فرآیند تراشکاری به کمک ارتعاشات التراسونیک، این فرآیند به صورت گسترده مورد توجه و بررسی قرار گرفته است. دلیل این توجه ویژگی های منحصر به فرد این فرآیند شامل کاهش نیروهای ماشین کاری، کاهش سایش و اصطکاک، افزایش عمر ابزار، ایجاد شرایط برشی متناوب، افزایش قابلیت ماشین کاری مواد سخت برش، افزایش کیفیت سطح، ایجاد ساختار سلسله مراتبی (میکرونی-نانویی) روی سطوح و غیره است. تاکنون روش های مختلفی برای اعمال ارتعاشات التراسونیک به نوک ابزار حین فرآیند تراشکاری به کار گرفته شده است. در این پژوهش یک هورن منحصر به فرد به منظور تبدیل ارتعاش خطی پیزوالکتریک ها به ارتعاش سه بعدی (ارتعاش طولی در راستای محور z، ارتعاش خمشی حول محور x و ارتعاش خمشی حول محور y) طراحی و ساخته شده است. امتیاز این ابزار ماشین کاری التراسونیک نسبت به ابزارهای مشابه، آن است که در اکثر ابزارهای دیگر تنها امکان اعمال ارتعاشات یک بعدی (خطی) و دوبعدی (بیضوی) وجود دارد؛ در حالی که در این ابزار ارتعاشات سه بُعدی تولید می شود. به علاوه از آنجا که ماهیت منحصر به فرد هورن طراحی شده باعث ایجاد ارتعاشات سه بعدی می شود، دیگر نیازی به نیم حلقه های پیزوالکتریک (که با اختلاف فاز 180 تحریک می شوند)، برای ایجاد ارتعاشات خمشی حول محورهای x و y نیست. کاهش هزینه ها و همچنین سادگی اعمال ارتعاشات سه بعدی در این روش جدید می تواند نقش مهمی را در جهت صنعتی شدن فرآیند تراشکاری به کمک ارتعاشات التراسونیک سه بعدی ایفا کند.

در این پژوهش فلاتر بال کامپوزیتی تقویت شده با نانولوله های کربنی به همراه یک جرم افزوده گسترده تحلیل و ارایه می شود. بال به شکل یک ورق مستطیلی با شرایط مرزی یکسر گیردار مدل شده است. برای تخمین میدان جابجایی ورق نسبتاً ضخیم تئوری برشی مرتبه اول و چندجمله ای های چبیشف اعمال شده است. در شبیه سازی اثر جریان هوای فراصوت از تئوری مرتبه اول پیستون استفاده و معادله دیفرانسل حاکم بر سیستم با استفاده از اصل همیلتون استخراج شده است. در این بررسی چهار نوع مختلف توزیع نانولوله کربنی در راستای ضخامت در نظر گرفته شده است. این توزیع ها به صورت یکنواخت، کاهشی، کاهشی-افزایشی و افزایشی-کاهشی هستند. در نهایت اثرات اندازه، جرم و محل جرم توزیع شده و همچنین اثرات الگوهای مختلف توزیع نانولوله کربنی و زاویه جهت گیری الیاف برای یک کامپوزیت دو لایه پاد متقارن روی مرزهای فلاتر بال کامپوزیتی تقویت شده با نانولوله کربنی مطالعه شده است. در مقایسه هایی که با نتایج پژوهش های پیشین صورت پذیرفت تطابق خوبی مشاهده شد. نتایج نشان دادند که مرز فلاتر بال با افزایش نسبت جرمی، کاهش و با بیشترشدن طول جرم افزوده، افزایش می یابد. با زیادشدن زاویه جهت گیری الیاف نانولوله کربنی در کامپوزیت پادمتقارن مرز فلاتر افزایش می یابد و برای الگوهای توزیع مختلف رفتار متفاوتی خواهد داشت.

در این مقاله تأثیر پارامترهای هندسی لوله و قالب بر رفتار تغییرشکل لوله پله ای در فرآیند شکل دهی داغ با گاز (HMGF) لوله از جنس آلیاژ آلومینیم 6063 مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور از آزمایش های تجربی و شبیه سازی اجزای محدود به کمک نرم افزاز آباکوس استفاده گردید. بررسی ها در نسبت قطر قالب به قطر لوله (D/d) و نسبت ضخامت به قطر لوله (t/d) متفاوت صورت گرفته است. همچنین یک مدل تئوری ساده برای ارتباط بین پارامترهای هندسی مذکور با پارامترهای فرایندی فشار داخلی و تغذیه محوری ارائه شده است. نتایج حاصل نشان می دهد که در شرایط فشار داخلی و تغذیه محوری ثابت با افزایش نسبت D/d و t/d درصد پرشدگی قالب کاهش می یابد. همچنین در نسبت D/d ثابت، با افزایش نسبت t/d تا حدود 0. 05 کاهش درصد پرشدگی قالب بصورت تدریجی است، اما با افزایش نسبت t/d به 0. 06 کاهش درصد پرشدگی قالب بشدت رخ می دهد. با استفاده از شبیه سازی مقادیر فشار داخلی و تغذیه محوری متناسب با نسبت های D/d و t/d مختلف، تغییر داده شد. نتایج حاصل نشان داد که مطابق با پیش بینی مدل تئوری، مقدار فشار داخلی نسبی و تغذیه محوری نسبی باید بطور خطی به ترتیب با افزایش نسبت t/d و نسبت انبساط (D/d-1) افزایش یابند، تا نمونه هایی با درصد پرشدگی یکسان بدست آید.

در این مقاله برای کنترل یک ماهواره تحریک شده با عملگرهای مغناطیسی از کنترل کننده غیرخطی وارون دینامیک استفاده شده است. از آنجا که پایداری قوانین کنترل خطی در دینامیک های غیرخطی در شرایط دور از نقطه تعادل تضمین نشده، لذا لزوم طراحی یک قانون کنترل غیرخطی که پایداری آن کلی است، ضروری به نظر می رسد. در این روش طراحی، با تغییر در پارامترهای سیستم، دینامیک غیرخطی سیستم به دینامیک خطی تبدیل می شود و ورودی کنترل کننده، این تغییر را جبران می کند. پایداری سیستم حلقه بسته توسط روش لیاپانوف مورد بررسی و اثبات شد. معادلات دینامیک و سینماتیک ماهواره در حضور گشتاورهای اغتشاشی آیرودینامیک، گرادیان جاذبه، مغناطیسی و تابشی توسعه یافته و خطی سازی معادلات حرکت حول نقطه تعادل انجام شده است. برای ارزیابی عملکرد کنترل کننده وارون دینامیک، قوانین کنترل خطی کلاسیک تناسبی-مشتق گیر و کنترل بهینه رگولاتور مرتبه دوم خطی طراحی شده و نتایج با آن مقایسه شده است. با مدل سازی مدار ماهواره، گشتاورهای اغتشاشی و بردار میدان مغناطیسی زمین محلی، به صورت لحظه ای و با توجه به وضعیت ماهواره در مدار محاسبه می شوند. در انتها پاسخ سیستم با فرض درنظرگرفتن محدوده اشباع برای عملگرهای مغناطیسی نمایش داده شده است. نتایج نمایان گر عملکرد بهتر کنترل کننده غیرخطی وارون دینامیک در معیار دقت و زمان همگرایی است.

در این مقاله اثر شرود در مشخصات دینامیکی یک سیستم چندپره ای چرخان بررسی می شود. هدف اصلی این مقاله، تشخیص اثر سفتی و موقعیت شرود روی فرکانس های طبیعی سیستم است. به همین منظور فرکانس های طبیعی چندین سیستم شامل شرود با موقعیت های مختلف (چه از نظر محل اتصال شرود به پره و چه از نظر تعداد پره هایی که یک شرود به هم متصل می کند) و همچنین با سفتی های متفاوت مقایسه شده اند تا مشخص شود که این پارامترها چگونه روی فرکانس های طبیعی سیستم اثر می گذارد. در این مطالعه اثر شرود به صورت فنر بین پره ها در نظر گرفته شده است. معادلات دینامیکی سیستم با استفاده از روش مدهای فرضی و با کمک قانون هامیلتون حل شده است. از آنجایی که در سیستم های چندپره ای همچون توربین ها، ترجیح بر این است که فرکانس های طبیعی خارج از محدوده کاری قرار گیرند (برای جلوگیری از پدیده تشدید) براساس نتایج به دست آمده در این مقاله نشان داده می شود که چگونه پارامترهای مربوط به شرود می تواند فرکانس های طبیعی مربوط به بعضی از مدهای سیستم را از محدوده کاری خارج کند.

یکی از کاربردهای مواد کامپوزیتی در صنعت نفت و گاز، استفاده از این مواد برای تعمیر خطوط لوله فلزی فرسوده است. محاسبه نرخ رهایی انرژی کرنشی مود اول شکست، معیار مهمی در بررسی مقاومت اتصال و پیش بینی خرابی این نوع سازه ها است. در این مقاله، نرخ رهایی انرژی کرنشی حین رشد ترک در اتصال وصله کامپوزیتی به زیر لایه فولادی مورد بررسی قرار می گیرد. در این راستا ابتدا با استفاده از تئوری تیر الاستیک، روشی نوین برای محاسبه ضخامت فلز و کامپوزیت برای داشتن نمونه های یک سرگیردار متقارن ناهمجنس(UDCB) ارایه می شود. این امر به این دلیل صورت می گیرد که استاندارد آزمون تجربی نرخ رهایی انرژی کرنشی (ASTM-D5528)، برای نمونه های تیر یک سرگیردار متقارن است. نمونه های ساخته شده در این پژوهش شامل کامپوزیت ساخته شده از الیاف شیشه تک جهته، رزین اپوکسی به همراه سخت کننده در نیمه بالایی و فولاد در نیمه پایینی تیر است. پس از نمونه سازی، نرخ رهایی انرژی کرنشی شکست نمونه های تیر یک سرگیردار دولبه متقارن و نامتقارن، به صورت تجربی محاسبه می شود. علاوه بر این برای تفکیک مود یک و دوی شکست در نمونه های متقارن و نامتقارن، مدل سازی المان محدود به روش بستن ترک مجازی صورت می گیرد. این تحلیل، صحت رابطه ارایه شده برای ضخامت لایه ها در تیرهای ناهمجنس برای رسیدن به مود یک خالص شکست در نمونه های متقارن را مورد آزمون قرار داده و تایید می کند. همچنین سهم مود اول و دوم شکست را در نرخ رهایی انرژی کرنشی کل نمونه های نامتقارن تعیین می نماید.

در این مقاله فلاتر و پاسخ آیروالاستیک سازه دیسک پره در حضور نامیزانی و تحت تحریک مرتبه موتور، با هدف بررسی اثر خواص سازه ای دیسک و تدوین روش تحلیل کارآی مساله مورد مطالعه قرار گرفته است. برای مدل سازی اندرکنش سازه و سیال از نظریه جریان دوبُعدی تراکم ناپذیر وایتهد و برای مدل سازی سازه نیز از مدل چهاردرجه آزادی جرم و فنر شامل خمش و پیچش در مقطع فرضی پره و خمش و پیچش در دیسک استفاده شد که قادر به احتساب اثر وابستگی سازه ای حرکت قطاع های مجاور و همچنین انعطاف پذیری دیسک خواهد بود. برای حل از شکل مودهای موج متحرک سازه دیسک پره بدون نامیزانی برای بسط پاسخ سیستم نامیزان استفاده شد که به علت نیاز به محاسبه نیروهای آیرودینامیک به طور جداگانه برای هر مود موج متحرک، روش مناسبی برای تحلیل آیروالاستیک است. در نهایت از حل به دست آمده برای تعیین اثر انعطاف پذیری دیسک روی ناپایداری، تغییرات فرکانس های طبیعی مودهای پیچشی و خمشی با تعداد گره های قطری و همچنین میزان افزایش دامنه ارتعاش تحت اثر نامیزانی استفاده شد. همچنین اثر دو نوع نامیزانی شامل نامیزانی در فرکانس پیچشی پره ها و نامیزانی در تحریک مرتبه موتور مورد توجه قرار گرفت. مطالعات پارامتریک، امکان وقوع تغییرات قابل توجه در رفتار ارتعاشی و رفتار آیروالاستیک سیستم را در حضور نامیزانی برای دیسک با سفتی خمشی پایین نشان می داد، به طوری که به ازای مقدار خاصی از فرکانس طبیعی دیسک پاسخ بیشینه سیستم در حالت نامیزان نسبت به حالت میزان تا حدود 8برابر افزایش می یافت.

در این مقاله، یک مدل دینامیکی کارآمد برای ابزار داخل تراش میراشده مجهز به عملگر الکترومغناطیس ارایه شده است. مدل های دینامیکی عملگر و ابزار با بهره گیری از فرآیند شناسایی نظام مند ارایه شده در این مقاله به دست آمده اند، که مبتنی بر بهره گیری از ابزارها و روش های بنیادین مبحث شناسایی سیستم است. سیستم الکترومکانیکی یا مسیر پیشرو، از سه بخش اصلی تشکیل شده که شامل تقویت کننده توان خطی، شیکر الکترودینامیک و سازه ابزار داخل تراش است. در این مقاله، ابتدا مدل دینامیکی هر یک از زیرسیستم های تشکیل دهنده مسیر پیشرو شناسایی شده اند. بهره گیری از روش شناسایی جزء به جزء، باعث دستیابی به درک قابل توجهی پیرامون منشا رفتار غیرخطی در مدل دینامیکی مسیر پیشرو می شود. براساس مشاهدات تجربی ارایه شده، می توان نتیجه گرفت که عملگر الکترومغناطیس به صورت یک سیستم دینامیکی خطی رفتار می کند، اما در مقابل سازه ابزار داخل تراش رفتار غیرخطی از خود بروز می دهد؛ زیرا با تغییر دامنه تحریک ورودی، دقت تخمین مدل دینامیکی شناسایی شده برای ابزار داخل تراش به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. در نتیجه برای توصیف رفتار دینامیکی مسیر پیشرو برحسب فرکانس و شدت تحریک ورودی، در این مقاله یک مدل دینامیکی پارامتر متغیر ارایه شده است. این مدل دارای ساختار معلوم و پایین ترین مرتبه ریاضی ممکن است. مدل دینامیکی ارایه شده می تواند پاسخ حوزه زمان مسیر پیشرو به تحریک ورودی چِرپ را با 88% دقت تخمین بزند. همچنین این مدل در مرحله اعتبارسنجی پاسخ حوزه زمان سیستم به تحریک نویز سفید گوسی را با دقت قابل قبولی پیش بینی می نماید. به علاوه مدل دینامیکی عملگر الکترومغناطیس، می تواند سیگنال نیروی دینامیکی عملگر را با دقت بسیار خوب 85% تخمین بزند.

امروزه نانوسیالات با توجه به پتانسیل خود در افزایش نرخ انتقال حرات و خنک کاری سیستم های مختلف، توجهات زیادی را در تحقیقات به خود جلب کرده اند. از طرف دیگر، تحقیقات جدید نشان می دهند که نانوسیالات گرافن دار، حتی در غلظت های پایین هم توانایی بیشتری در افزایش ضریب انتقال حرارت جابه جایی نسبت به نانوسیالات متداول دارند. با درنظرگرفتن این موضوع در مطالعه حاضر از نانوسیال حاوی نانوذرات فریت کبالت/گرافن به عنوان سیال عامل برای بررسی تجربی تاثیر آن بر انتقال حرارت جابه جایی اجباری سیال عبوری از یک کانال دایروی از جنس مس که تحت شار حرارتی ثابت و در رژیم جریان آرام قرار دارد، استفاده شده است. گفتنی است اثر میدان مغناطیسی بر نانوذرات به عنوان یکی از روش های فعال در بهبود نرخ انتقال حرارت مطرح است. برای نیل به این هدف، تاثیر قدرت میدان مغناطیسی خارجی و همچنین تاثیر اعمال فرکانس های مختلف بر میزان بهبود انتقال حرارت در اعداد رینولدز و غلظت های مختلف بررسی و فرکانس بهینه به دست آورده شده است. نتایج نشان می دهند که نرخ انتقال حرارت نانوسیال هیبریدی مورد آزمایش در حضور میدان مغناطیسی ثابت و متناوب بهبود یافته، به طوری که این افزایش تحت میدان متناوب چشمگیرتر از میدان ثابت است. همچنین نتایج نشان می دهند که در غیاب میدان مغناطیسی و عدد رینولدز 571، میانگین افزایش انتقال حرارت جابه جایی فروفلوید با غلظت 0/6 به 15/2% در مقایسه با آب خالص رسیده است، در حالی که این مقدار با اعمال میدان مغناطیسی ثابت و متناوب به ترتیب به 19/7 و 31% می رسد.

در این پژوهش آلیاژ برنج Cu-30Zn به وسیله فرآیند فورج چندگانه (MDF) تا 6 پاس در دمای محیط تغییر شکل پلاستیک شدید یافت. پس از تولید نمونه ها ریزساختار، خواص مکانیکی و الکتریکی بررسی شد. خواص مکانیکی نمونه ها پس از هر مرحله فرآیند MDF با استفاده از آزمون های سختی و پانچ برشی و کشش در دمای محیط اندازه گیری شد. همچنین خواص الکتریکی نمونه ها به روش جریان گردابی اندازه گیری شد. نتایج حاصل از بررسی ریزساختار نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی همراه با آنالیز EBSD نشان داد که پس از 6 پاس فرآیند MDF، اندازه دانه نمونه اولیه آنیل شده از حدود 230میکرون به کمتر از یک میکرون کاهش یافت. به علاوه کاهش اندازه دانه همراه با فرآیند لغزش، شکل گیری دوقلویی ها و باندهای برشی در جهت مشخص بود. طبق نتایج به دست آمده بعد از 6 پاس MDF، خواص مکانیکی بهبود قابل توجهی داشت. فرآیند MDF منجر به افزایش 212درصدی در سختی، افزایش به ترتیب 105 و 73درصدی در استحکام های تسلیم و نهایی برشی و افزایش به ترتیب 298 و 190 درصدی استحکام های تسلیم و نهایی کششی شد. نتایج بررسی هدایت الکتریکی نشان داد در اثر فرآیند MDF، هدایت الکتریکی آلیاژ Cu-30Z، به مقدار اندکی کاهش یافت. لذا با مقایسه نتایج خواص مکانیکی و الکتریکی می توان گفت در فرآیند MDF می توان به آلیاژی با استحکام بسیار بالا بدون کاهش قابل توجه در هدایت الکتریکی دست یافت.

در این پژوهش خواص مکانیکی، یکی از پرکاربردترین بیومواد پلیمری قابل جذب در بدن به نام پلی لاکتیک اسید (PLA) در حالت متخلخل شده مورد ارزیابی قرار گرفت. ابتدا ساختارهای منظم برگرفته از مدل تتراکایدکاهدرون که مدل کلوین نامیده می شود طراحی شدند و سپس با استفاده از پرینتر سه بُعدی با تکنیک FDM ساخته شدند. پس از آن به منظور تعیین خواص مکانیکی و نحوه شکست، از آزمون فشار استفاده شد. در نهایت، نتایج تجربی با نتایج آنالیز نرم افزار شبیه سازی مقایسه شد. نتایج نشان داد افزایش درصد تخلخل منجر به کاهش استحکام و همچنین افزایش اندازه سلول ها در یک تخلخل ثابت منجر به افزایش استحکام فشاری می شود. همچنین با کاهش درصد تخلخل مقدار کرنش تا مرحله شکست در یک تنش نسبتاً ثابت، افزایش می یابد. نحوه شکست نمونه های با درصد تخلخل بالا به صورت ترد و با زاویه 45درجه بود. این در حالی بود که نمونه های با درصد تخلخل کمتر، رفتار نسبتاً داکتیل داشتند و همراه با افزایش فشار، سلول ها روی یکدیگر جمع شده و تغییر فرم بالاتری تا نقطه شکست داشتند. همچنین مقایسه نتایج تجربی و شبیه سازی نشان دادند که همخوانی مناسبی بین نتایج وجود دارد و مدل پیش بینی نرم افزار از صحت بالایی برای این مدل فومی برخوردار است.

در این مقاله به منظور به حداقل رساندن میزان توان مصرفی زیرسیستم کنترل حرارت ماهواره با در دست داشتن مدل هندسی و شرایط و پارامترهای مداری به طراحی جانمایی بهینه زیرسیستم های ماهواره براساس الزامات حرارتی و کنترلی پرداخته می شود. از آنجایی که تمام زیرسیستم های ماهواره در بازه دمایی معینی می توانند عمل نمایند در اینجا با لحاظ تلفات حرارتی هر زیرسیستم و بارهای حرارتی اعمالی بر هر وجه ماهواره در شرایط مختلف مداری با جانمایی بهینه اجزا و زیرسیستم های ماهواره طرح پیکره بندی مناسب حاصل خواهد شد که در آن الزامات حرارتی زیرسیستم ها با درنظرگرفتن توزیع دما در درون ماهواره تا حد امکان ارضا می شود. در نهایت، با توجه به اینکه هدف اصلی از این جانمایی تامین توان حرارتی است، براساس نتایج به دست آمده علاوه بر اینکه قید سیستمی بودجه توانی ارضا شده، توان زیرسیستم کنترل حرارت به میزان 66% کاهش پیدا کرده است. برتری این روش در این است که با رعایت طرح جانمایی حاصل، مدلی به دست خواهد آمد که نیاز به زیرسیستم کنترل حرارت با پیچیدگی کمتر و توان محدودتری دارد و در نتیجه علاوه بر اینکه جرم ماهواره کاهش می یابد، قابلیت اطمینان ماهواره نیز افزایش خواهد یافت. همچنین نظر به اهمیت تامین پایداری ماهواره، الگوریتم جانمایی و بهینه سازی به گونه ای تعریف می شود که الزامات کنترل وضعیت نیز در کنار الزامات حرارتی در این جانمایی رعایت شود.

مقاله حاضر یک الگوریتم ژنتیک چندهدفه را برای طراحی بهینه یک سیستم تعلیق خودرو به کار می برد. مدل خودرو حرکت های سه بُعدی بدنه خودرو را در نظر می گیرد. در این مدل کامل خودرو که دارای 8درجه آزادی است، حرکت عمودی صندلی مسافر، بدنه خودرو و چهار تایر و همچنین حرکت های چرخشی بدنه خودرو، درجات آزادی مدل را تشکیل می دهند. در این مقاله پارامترهای کاربردی تعلیق شامل شتاب صندلی مسافر، زاویه کله زنی بدنه خودرو، زاویه غلتش بدنه خودرو، نیروی دینامیکی تایر، سرعت تایر و انحراف تعلیق در نظر گرفته می شوند و در فرآیند بهینه سازی بهینه می شوند. جفت های متفاوتی از این پارامترها به عنوان توابع هدف، انتخاب و در فرآیند بهینه سازی چندهدفه بهینه می شوند و حل های پارتو برای جفت توابع هدف به دست می آیند. در فرآیند بهینه سازی نهایی، حل پارتو مربوط به مجموع پارامترهای بی بعد در یک گروه پارامترهای تعلیق نسبت به گروه دیگر به دست می آید. در این حل های پارتو، نقاط بهینه مهمی وجود دارند و طراحان می توانند هر یک از نقاط بهینه را برای یک هدف خاص انتخاب کنند. بهینه سازی پارتو بهتر از دیگر روش های بهینه سازی چندهدفه است، زیرا تعداد نقاط بهینه بیشتری در جبهه پارتو وجود دارد که هر نقطه معرف یک سطح از بهینه سازی برای جفت توابع هدف است و طراحان هر یک از نقاط را می توانند به دلخواه انتخاب کنند.

جوشکاری لیزر پالسی به دلیل تمرکز بالای انرژی، کاربردهای فراروانی در اتصال ورق های نازک دارد. در این تحقیق شبیه سازی المان محدود جوشکاری لیزر پالسی به صورت سه بُعدی با نرم افزار آباکوس و به همراه انجام سه آزمایش تجربی با سطوح انرژی کم، متوسط و زیاد روی ورق های نازک فولاد زنگ نزن 316 کم کربن انجام شده است. همچنین برای افزایش دقت شبیه سازی اتلاف گرما از طریق تشعشع، همرفت و هدایت حرارتی در نظر گرفته شده است. مدل های حرارتی مورد استفاده با توزیع شار حرارتی سطحی گوسی، توزیع شار حجمی گوسی و توزیع شار حجمی هرمی استفاده شده است. هدف دستیابی به منطبق ترین مدل حرارتی برای انجام شبیه سازی برای ورق های زنگ نزن آستنیتی نازک است. همچنین به منظور افزایش دقت تحلیل های حرارتی در تخمین ابعاد هندسه جوش، ضریب تصحیح تعریف و در روابط هر سه مدل حرارتی اعمال شده است. پس از انجام تحلیل حرارتی، ابعاد سطح مقطع هندسه جوش برای هر کدام از مدل های حرارتی ذکرشده استخراج و با نتایج تجربی مقایسه شده است. نتایج نشان می دهند مدل حرارتی سطحی گوسی تنها برای مواردی که سطوح انرژی کم و نفوذ سطحی باشد، دقت کافی دارد. همچنین مدل حرارتی هرمی با تغییر ضریب تصحیح، در تمامی سطوح انرژی نسبت به مدل حرارتی حجمی گوسی، تطابق بیشتری با نتایج تجربی دارد. لذا می توان مدل حرارتی هرمی را به عنوان منطبق ترین مدل در شبیه سازی فرآیند جوشکاری لیزر در ورق های فولادی نازک انتخاب نمود.

در این تحقیق، استفاده از قید مکانیکی داخلی به منظور مهار عیب چروکیدگی در فرآیند هیدروفرمینگ اتصال Tشکل و توسعه پنجره فرآیند آن ارائه شده است. مطالعه به صورت شبیه سازی اجزای محدود و انجام آزمایش های تجربی صورت پذیرفت. در آزمایش های انجام شده در محدوده چروکیدگی، استفاده از قید مکانیکی داخلی برای حالت های مختلف به صورت 100% از ایجاد چروکیدگی جلوگیری به عمل آورده است و اتصالTشکل به صورت کاملاً سالم به دست آمده، به گونه ای که چروکیدگی هایی با طول های بلندی مانند 5/69 و 1/67میلی متر را نیز مهار نموده است. همچنین در حالت فشار داخلی 13مگاپاسکال و جابه جایی 33میلی متر، با وجود مقدار بالای جابه جایی محوری و مقدار پایین فشار داخلی، قید مکانیکی سبب کاهش 06/85% از طول چروکیدگی شده است و مقدار طول چروکیدگی از 3/74 به 1/11میلی متر کاهش یافته است. برای بررسی شرایط فرآیند هیدروفرمینگ، در دو حالت با وجود قید مکانیکی و بدون استفاده از قید مکانیکی آزمایش ها و شبیه سازی اجزای محدود مورد استفاده قرار گرفت. همچنین برای بررسی درستی نتایج شبیه سازی ها، آزمایش های تجربی مطابق با آنها انجام شد. با مقایسه نتایج به دست آمده از مطالعه تجربی و شبیه سازی ها، تطابق مناسبی میان آنها دیده شد. نتایج به دست آمده نشان دهنده این بود که استفاده از قید مکانیکی داخلی سبب مهار چروکیدگی در قطعه می شود. بنابراین می توان برای تولید قطعه بدون عیب و همچنین توسعه پنجره فرآیند هیدروفرمینگ از آن بهره برد.

هدف از ارائه مقاله، تبیین روش مدل سازی و شبیه سازی تاثیرات استارت سامانه پیشرانش ماهواره یا فضاپیما بر تلاطم (تکانه) سوخت درون مخزن با استفاده از مدل پاندولی در شرایط جاذبه ناچیز است. به عبارت دیگر، هدف اصلی در این مقاله مطالعه خاص تلاطم سوخت و گاز فشارگذاری (نسبت به یکدیگر)، صرف نظر از نقش سامانه مدیریت پیشرانش در مخزن سوخت است. برای این منظور حرکت تلاطم های سوخت درون مخزن در نرم افزار دینامیک سیالات فلوئنت براساس مدل پاندولی، ایجاد شده است. بر این اساس، روندنمای مطالعه بدین صورت است که ابتدا ورودی های روندنمای (تحریک ورودی به مخزن، حجم سوخت و گاز بالشتک، بارگذاری ها و مشخصات ابعادی و غیره) تعیین و سپس مخزن مدل سازی و طراحی می شود و در نهایت شبیه سازی تلاطم سوخت درون مخزن در شرایط جاذبه ناچیز صورت می پذیرد. خروجی مدل سازی و شبیه سازی تلاطم سوخت که شامل نرخ میرایی تلاطم و تعیین مقدار آن در لحظه 20ثانیه از شبیه سازی، کانتور تغییرات سرعت، کانتور جهت سرعت در مخزن و همچنین کانتور موقعیت سوخت و گاز نسبت به یکدیگر در لحظات 2/0، 4/0 و یک ثانیه است. دقت نتایج به دست آمده با استفاده از نتایج آزمایشگاهی نمونه مشابه مورد ارزیابی قرار گرفته است.

در این مقاله پاسخ سوپرالاستیک آلیاژهای حافظه دار متخلخل شامل تخلخل های کروی شکل و درصد تخلخل مابین 40-5% مورد بررسی قرار گرفته است. توزیع تخلخل ها با استفاده از برآورد توزیع آنها در عکس های نمونه های آلیاژ نیکل تیتانیوم به دست آمده است. در این روش، توزیع تخلخل ها در عکس های دوبعدی با استفاده از پردازش تصویر به دست آورده شده و سپس توزیع تصادفی تخلخل ها در مدل های سه بعدی با روش مونت کارلو تخمین زده و براساس آنها مدل های سه بعدی تخلخل ایجاد شده است. برای بررسی رفتار سوپرالاستیک آلیاژهای حافظه دار متخلخل، از مدل لاگوداس استفاده شده است که در آن یک تابع سختی بهبودداده شده مورد استفاده قرار گرفت. در روش همگن سازی پیشنهادی، مدول الاستیسیته و تابع سختی به صورت توابعی از درصد تخلخل در نظر گرفته می شوند. برای شبیه سازی رفتار ماده، یک الگوریتم عددی پیشنهاد شده و در نرم افزار اباکوس با نوشتن یک برنامه یومت عملیاتی شده است. نتایج حاصل بیانگر تغییرات تقریباً خطی مدول الاستیسیته و تابع سختی نسبت به درصد تخلخل است. نتایج شبیه سازی ها نشان دهنده آن بوده که این روش همگن سازی به خوبی توانسته است رفتار سوپرالاستیک آلیاژهای حافظه دار متخلخل را پیش بینی نماید.

توسعه محیط های مصنوع و افزایش بهره برداری از منابع انرژی موجب شده است تا ضرورت استفاده از روش های مختلف در بهینه سازی مصرف انرژی ساختمان ها مورد توجه قرار گیرد. ایجاد پوسته ای ثانویه در اطراف بنا موجب می شود تا ساختمان در شرایط مطلوب تری نسبت به محیط اطراف قرار گیرد و میزان انرژی مصرفی آن برای تأمین شرایط آسایش حرارتی فضای داخلی کاهش یابد. هموستازی به عنوان فرآیندی طبیعی که با برقراری تعادل میان راهکارها، موجب بهینه سازی مصرف انرژی می شود، به عنوان الگویی در طراحی این پوسته مورد توجه قرار گرفته است. انواع متفاوتی از پوسته های هوشمند در مرز میان بنا و محیط اطراف وجود دارند؛ نوعی از پوسته هوشمند که مبتنی بر اصل هموستازی طراحی می شود این توانایی را دارد که با سازگاری نسبت به تغییرات محیطی، تعادلی پایدار میان راهکارهای مختلف ایجاد کند و سلسله مراتب استفاده از آنها را در شرایط مختلف مشخص کند تا در نهایت، تأمین شرایط آسایش حرارتی درون بنا با بازدهی بالاتری نسبت به پوسته های هوشمند متداول تأمین شود. در این تحقیق حدود نوسان مطلوب دما در پوسته هموستاتیک، تعیین و راهکارهایی از یک سیستم هموستاز طبیعی اقتباس و در طراحی پوسته مورد نظر به کار گرفته شده است. هدف از این تحقیق، قیاس میزان بازدهی راهکارهای مختلف کاهنده دما در شرایط متفاوت محیطی است که بر این اساس، راهکار بهینه مشخص می شود. بدین منظور مدولی از پوسته هموستاتیک ساخته می شود و در شرایط آزمایشگاهی، رفتار پوسته مورد ارزیابی قرار می گیرد و ارتباط رفتاری آن با نوسان دما بررسی می شود.

پیشرفت های علمی در زمینه مبانی ناوبری و همچنین دستیابی به تکنولوژی ساخت حسگرهای مغناطیسی در ابعاد کوچک با توان مصرفی پایین و دقت بالا، طی سال های اخیر، محققان را به فکر استفاده از میدان مغناطیسی زمین برای مکان یابی انداخت. در روش ناوبری با استفاده از میدان مغناطیسی زمین از حسگرهای دقیق مغناطیسی، داده های میدان مغناطیسی زمین قرائت می شود و با مقایسه این اطلاعات با نقشه های مرجع از طریق الگوریتم های تطبیق یا فیلترینگ، امکان تعیین موقعیت فراهم می شود. در این روش تعیین موقعیت، عموماً از سامانه اینرسی برای تعیین سرعت و وضعیت استفاده می شود و سامانه ناوبری مغناطیسی، نقش کمک ناوبری را ایفا می کند. در گام نخست برای دستیابی به سیستم تعیین موقعیت مغناطیسی، نیاز به تولید نقشه مرجع مغناطیسی است، لذا نیاز به تحلیل دقیق از میدان مغناطیسی زمین، کمیت و کیفیت تغییرات میدان در طول زمان های مختلف و در نقاط مختلف وجود دارد. در این مقاله از طریق استخراج داده های مغناطیسی یک رصدخانه مغناطیسی، امکان دستیابی به موقعیت جغرافیایی رصدخانه با استفاده از این داده ها مورد بررسی قرار گرفت و سپس با انجام آزمایش عملی به بررسی میزان تأثیر جابه جایی موقعیت جغرافیایی بر مقدار میدان مغناطیسی زمین پرداخته شد. نتایج استخراج شده در بخش های شبیه سازی و داده برداری بر این واقعیت دلالت دارد که دستیابی به موقعیت جغرافیایی برای انواع وسایل نقلیه، تنها با استفاده از اطلاعات میدان مغناطیسی زمین و بدون نیاز به سایر حسگرهای ناوبری امکان پذیر است.

با توجه به نیاز بالای شرکت های فولادسازی، ضرورت بومی سازی آب بندهای مکانیکی لامینار از طرف مجتمع فولاد مبارکه اصفهان مطرح شد. در این تحقیق ابتدا اقدام به بررسی شرایط کاری و استخراج نیروهای وارده بر آب بند شد. بررسی ها نشان دادند که نیروهای وارده، شبه استاتیک بوده و مقادیر فشار 225=PH (پاسکال) و 220=PGr (بار) و گشتاور 7/306=TS (نیوتون بر متر) هستند. نتایج آزمایش کشش نشان داد که استحکام نهایی برای آب بند و تسمه به ترتیب 3/620 و 1/594مگاپاسکال هستند. نتایج حاصل از تحلیل استاتیک روی آب بند لامینار و آب بند ساخته شده نشان داد که بیشترین تنش براساس تئوری وون میسز به ترتیب 108×39/1 (پاسکال) و 108×2/3 (پاسکال) و ضریب اطمینان نیز برای هرکدام به ترتیب 808/2 و 338/1 است.

مکانیزم های دوپایا دارای دو موقعیت پایدار مجزا هستند که می توانند با یک تحریک جزئی از یکی از این موقعیت ها به دیگری حرکت کنند. این نقاط پایدار و همچنین حرکت بین آنها موجب شده است که استفاده از این مکانیزم ها در وسایلی همچون شیرها، کلیدها، سوئیچ ها و دریچه ها روزبه روز در حال افزایش باشد. رفتار دوپایا در این مکانیزم ها نتیجه ذخیره و آزادشدن انرژی است. در نتیجه، بدیهی است که این مکانیزم ها باید دارای یک یا چند عضو یا مفصل انعطاف پذیر باشند. در این مقاله، عضوهای انعطاف پذیر با استفاده از فنرهای پیچشی و براساس مدل شبه جسم صلب مدل می شوند. وجود یک عضو انعطاف پذیر در مکانیزم چهارمیله ای برای ایجاد حالت دوپایاشدن در آن کافی است، اما با تغییر مکان این عضو به عنوان عضو ورودی، عضو خروجی یا عضو رابط (یا تغییر محل فنر پیچشی معادل)، حالت های مختلفی برای طراحی مکانیزم چهارمیله ای دوپایا ایجاد می شود که در این پژوهش مورد بحث قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد برای دوپایاشدن مکانیزم چهارمیله ای در هر یک از حالات لنگ-لنگ، لنگ-آونگ، آونگ-لنگ و آونگ-آونگ، فنر پیچشی معادل باید به عضو کوتاه تر متصل نباشد.

میکرومیکسرها از اجزای حیاتی در دستگاه های آزمایشگاه-روی-تراشه به شمار می روند. کاربرد اصلی آنها اختلاط دوگونه سیال با کیفیت مطلوب در حداقل زمان اختلاط است. در این مقاله چند نوع میکسر فعال و غیرفعال با طراحی های نوآورانه به منظور افزایش کیفیت اختلاط و کاهش زمان آن مورد مطالعه عددی قرار گرفته اند. مدل سازی عددی توسط حل معادلات غیرخطی و به هم وابسته پواسون-نرنست-پلنک-ناویر-استوکس و با استفاده از کد خانگی رایان انجام گرفته است. این معادلات که در مقیاس محیط پیوسته پدیده های همرفت، مهاجرت الکتریکی و نفوذ مولکولی را در نظر می گیرند مدل دقیق تری از فیزیک واقعی غالب بر میکرومیکسرهای الکتروسینتیکی فعال با الکترودهای ولتاژ متغیر را ارایه می نمایند. روش های رایج و ساده سازی شده همچون مدل پواسون-بولتزمن بر پایه فرضیات ساده شده بنا شده اند و در نتیجه در مواردی مانند وجود پیچیدگی در هندسه و استفاده از الکترودهای ولتاژ متغیر دقت خود را به شدت از دست می دهند. از طرف دیگر مدل پواسون-بولتزمن از نظر حل عددی به مراتب از مدل پواسون-نرنست-پلنک-ناویر-استوکس ساده تر بوده و مدل سازی بر اساس آن از نظر عددی بسیار ارزان تر است. یکی از دستاوردهای این پژوهش نشان می دهد در میکرومیکسرهای غیرفعال با استفاده از چند مانع کوچک به عنوان جایگزین یک مانع بزرگ کیفیت اختلاط در نمونه مدل سازی شده به مقدار 13% افزایش یافته است. یکی دیگر از دستاوردهای اصلی این پژوهش معرفی چیدمان همزمان الکترودهای عمودی و افقی ولتاژ متغیر با زمان برای اولین بار است. این طرح جدید موجب ایجاد فوران های عمود بر جریان اصلی می شود و اختلاط را بهبود می دهد. در نتیجه تغییرات پیشنهادی در کار حاضر، بهبود افزایش کیفیت اختلاط به 99% و کاهش زمان رسیدن به اختلاط پایدار به 7/2ثانیه حاصل شده است.

طراحی بهینه چندلایه های حاوی گشودگی تحت فشار به منظور دست یابی به بیشترین مقاومت کمانشی در مقایسه با وزن سازه امری بسیار ضروری، خصوصاً در سازه های هوایی است. در این پژوهش رفتار کمانش و پس کمانش ورق چندلایه های کامپوزیتی با لایه چینی متعامد متقارن شامل گشودگی با قطرهای مختلف به صورت تجربی، نیمه تحلیلی و عددی بررسی شده است. برای بررسی نیمه-تحلیلی کمانش ورق کامپوزیتی دارای گشودگی داخلی، یک روش نیمه انرژی نوار محدود توسعه داده شده است. جهت بررسی عددی نیز از روش اجزاء محدود استفاده شده است. پارامترهای مادی لازم برای مدل سازی از آزمایشات استاندارد به دست آمده اند. نتایج حاصل از پژوهش جاری نشان می دهند که ابعاد گشودگی تاثیر قابل ملاحظه ای بر میزان سفتی صفحه ندارد ولی میزان بار کمانش با افزایش اندازه گشودگی کاهش چشمگیری می یابد. همچنین با افزایش تعداد لایه ها هم میزان سفتی و هم میزان بار کمانش افزایش قابل توجهی پیدا می کند. در مقایسه بین دو پارامتر یاد شده، مشاهده می شود که تاثیر افزایش تعداد لایه ها در مقایسه با قطر سوراخ تاثیر بیشتری بر بار کمانش دارد. بررسی ها نشان می دهد، مطابقت مناسبی بین نتایج رفتار کمانشی حاصل از روش های نیمه تحلیلی و اجزا محدود با نتایج تجربی وجود دارد.