مهندسی مکانیک مدرس
سال:1395 | دوره:16 | شماره:3 |تعداد مقالات:45

کاربرد گسترده فرآیند ماشین کاری در تولید قطعات صنعتی، بهینه سازی این فرآیند را مورد توجه محققان قرار داده است. در این بین استفاده از شبیه سازی المان محدود بیشتر مورد توجه واقع شده است. اما میزان دقت و قابلیت اعتماد نتایج پیش بینی شده عمدتا به انتخاب معادله بنیادی که تنش سیلان ماده را تحت شرایط برش (کرنش، نرخ کرنش و دما) بیان می نماید، وابسته است. یکی از دقیق ترین و کاربردی ترین معادلات ارائه شده به منظور بررسی رفتار دینامیکی مواد مختلف، معادله بنیادی جانسون- کوک است. به منظور مدل سازی رفتار مواد با استفاده از معادلات بنیادی، نیاز به تعیین ضرایب معادلات برای هر ماده می باشد. به منظور محاسبه ضرایب معادله جانسون- کوک در بیان رفتار دینامیکی آلومینیوم آلیاژی 5083، از ترکیب اطلاعات تنش سیلان تست های فشردن در نرخ کرنش پایین و تست های ماشین کاری متعامد با نرخ کرنش بالا، استفاده شده است. پس از تعیین ضرایب معادله، به منظور تعیین صحت آن، فرآیند ماشین کاری با استفاده از کد تجاری آباکوس به روش اجزاء محدود شبیه سازی و نتایج حاصل از آن با نتایج تجربی مقایسه شده است. بررسی ها نشان دهنده صحت ضرایب بدست آمده و معادله برقرار شده برای آلومینیوم آلیاژی فوق می باشد. بنابر این با استفاده از این معادله می توان رفتار آلیاژ انتخابی را در سایر فرآیندهای ماشین کاری و شکل دهی مدل و از نتایج آن استفاده کرد.

در این پژوهش استفاده از روش نیرویی اختلاف دقیق در مدل دوفازی شبه پتانسیل برای شبیه سازی پدیده برخورد قطره با فیلم نازک مایع در نسبت چگالی 1000 پیشنهاد شده است و اثرات نیروهای اینرسی، کشش سطحی و گرانش بوسیله اعداد بدون بعد رینولدز، وبر و باند به طور دقیق بررسی شده اند. برای این منظور نرم افزار متن باز پالابوس توسعه داده شده و روش اختلاف دقیق در آن اعمال شده است. نتایج شبیه سازی در اعداد رینولدز و وبر مختلف نشان می دهد که عدد وبر تاثیر بسیار کمی بر روی شعاع لایه تاج شکل دارد، در حالی که عدد رینولدز با شعاع تاج رابطه مستقیم دارد. ارتفاع تاج نیز با افزایش اعداد بدون بعد رینولدز و وبر افزایش پیدا می کند. بعلاوه مقایسه نتایج شبیه سازی حاصل از مدل شبه پتانسیل با مدل انرژی آزاد نشان می دهد که شکل تاج علاوه بر اعداد بدون بعد به مقدار کشش سطحی نیز وابسته است بطوری که با افزایش قابل توجه کشش سطحی و مقادیر اعداد بدون بعد یکسان ضخامت سر تاج افزایش می یابد. اثرات نیروی گرانش بوسیله عدد باند مورد تحقیق قرار می گیرد. بر اساس نتایج حاضر ارتفاع تاج بصورت قابل توجهی تحت تاثیر عدد باند قرار می گیرد. هنگامی که عدد باند کم می شود، شعاع و ارتفاع تاج افزایش می یابد. در نتیجه مدل پیشنهاد شده که قابلیت استفاده در نسبت چگالی بالا را داشته و در عین حال جریان پارازیتی کمی تولید می کند، می تواند برای بسیاری از مسائل دوفازی دیگر نیز مورد استفاده قرار گیرد.

نفوذگرهای چاه نفت، ابزارهای انفجاری هستند که در صنعت حفاری چاه های نفت و گاز و با هدف دستیابی به مخازن اطراف چاه و افزایش بازده آن مورد استفاده قرار می-گیرند. کارایی این نفوذگرها با عمق نفوذی که ایجاد می کنند مورد سنجش قرار می گیرد، به همین دلیل پارامتر عمق به عنوان پارامتر اصلی باید مورد بررسی قرارگیرد. در این مقاله، گزارش کاملی از شبیه سازی عددی و بهینه سازی عملکرد این ابزارها که در حقیقت، خرج گودهایی با ابعاد کوچک هستند ارائه شده است. به این منظور، از روش های حل اویلرین چندماده ای و لاگرانژی، به ترتیب برای شبیه سازی فرآیند شکل گیری جت نفوذگر و نفوذ آن در صخره های زیرزمینی استفاده شده است. برای حل مشکل تغییر شکل زیاد المان ها در روش لاگرانژی، از معیار فرسایش المان ها استفاده شد. همچنین بدلیل اینکه نتایج هر دو فرآیند شکل گیری جت و نفوذ به شدت تحت تاثیر چگالی مش بندی قرار دارد، حساسیت به مش بندی در این مطالعه مورد بررسی قرار گرفت. مدل سازی عددی پایه، با استفاده از نتایج معتبر سایر مراجع درستی آزمایی و اعتبارسنجی شده و پس از آن، هندسه جدیدی برای خرج انفجاری پیشنهاد شده است که مشکل ناهمگنی توزیع سرعت در قسمت دنباله جت را رفع کرده و به دنبال آن، طول موثر جت در نفوذ را افزایش می دهد.

هم مرجع سازی ابرهایی نقاط پردازشی کلیدی در ایجاد مدل رایانه ای در مهندسی معکوس محسوب می شود. پیچیده بودن و بد وضع بودن مساله هم مرجع سازی مانع از ارائه الگوریتم جامعی که کاملا خودکار این فرآیند را انجام دهد، گردیده است. در این پژوهش روشی برای ارتقا سطح خودکارسازی فرآیند هم مرجع سازی ارائه شده است. در این روش ابتدا ویژگی های سطوح تشکیل دهنده ابرهای نقاط استخراج و از آنها برای یافتن نقاط متناظر بین دو ابر نقاط استفاده می شود. دقت انجام فرآیند هم مرجع سازی به دقت انتخاب نقاط متناظر در ابرهای نقاط بستگی دارد. ویژگی های مورد استفاده در این پژوهش برای تناظریابی، انحنای سطح و شکل موضعی سطح می باشند. برای استخراج ویژگی ها، انحنای سطح برای هر یک از نقاط ابر نقاط با استفاده از انحنای چتری محاسبه گردید و روش جدیدی نیز برای تعیین شکل موضعی سطح ارائه گردید. برای هر نقطه یک عدد شکل که معرف شکل موضعی سطح است با استفاده از مختصات نقاط بدست آمد. نقاط متناظر در این روش نقاطی محسوب می شوند که از شکل موضعی و انحنای چتری تقریبا یکسانی برخوردار باشند. هم مرجع سازی با در نظر گرفتن قید صلبیت با استفاده از زوج نقاط متناظر انجام می شود. نتایج بدست آمده از الگوریتم پیشنهادی در هم مرجع سازی ابرهای نقاط نشان از صحت کارکرد این روش در حل مساله هم مرجع سازی به شکل کاملا خودکار دارد.

در این مقاله، الگوی جدیدی تحت عنوان لایه رابط برای شبیه سازی رفتار دینامیک خطی اتصالات پیچی و به روزرسانی مدل المان محدود آنها در حالت سه بعدی ارائه شده است. لایه رابط، نواحی مجاور در طرفین سطوح مشترک اتصال در زیرسازه ها را یکپارچه سازی کرده و روابط ساختاری المان های آن با مولفه های نرمال و برشی تعریف شده است. در ادامه خواص الاستیک نامعلوم و متفاوتی از المان های سه بعدی مجاور به آن ها نسبت داده شده و پارامتر (های) نامعلوم مدل با فرایند به روزرسانی با استفاده از نتایج آزمون مودال شناسایی می شوند. تحریک سازه و اندازه گیری تابع پاسخ فرکانسی آن با استفاده از روش تحریک با چکش صورت گرفته است. با استفاده از یک الگوریتم بهینه سازی در نرم افزار اَنسیس، اختلاف بین فرکانس های طبیعی حاصل از آزمون و پیش بینی شده با مدل پارامتری، به عنوان تابع هدف کمینه شده است. کارآیی مدل لایه رابط با اعمال آن به یک سازه واقعی متشکل از دو تیر آلومینیومی مشابه از جنس آلیاژ  T651-7075و مقایسه نتایج آن با نتایج حاصل از مدل متداول لایه واسط اثبات شده است. نتایج حاصل از مدل ارائه شده انطباق بسیار خوبی با فرکانس های تجربی متناظر دارد. پیش بینی این مدل برای فرکانس های بالاتر که در فرایند به روزرسانی مشارکتی ندارند، در مقایسه با نتایج حاصل از مدل المان واسط دارای خطای کمتری است. به دلیل سادگی، دقت و سرعت در محاسبات، این مدل را می توان در شبیه سازی اتصالات پیچی در سازه های بزرگ و پیچیده با نرم افزارهای المان محدود تجاری به کار گرفت.

جنس الکترولیت، بدلیل ماهیت یون های تشکیل دهنده آن، بر سرعت واکنش ها، یکنواختی میدان الکتریکی و تشکیل لایه سطحی برروی سطح قطعه کار در منطقه ماشینکاری درطول فرآیند ماشینکاری الکتروشیمیائی تاثیر می گذارد و باعث بوجود آمدن رفتارهای انحلالی متفاوت از قطعه کار می گردد. از اینرو در این پژوهش تاثیر جنس الکترولیت های کلرید سدیم، نیترات سدیم، کلرید پتاسیم و اسید هیدروکلریدریک در شدت جریان های مختلف برروی مشخصه های ماشینکاری الکتروشیمیائی (نرخ براده برداری، گپ کناری و زبری سطح) فولاد ضدزنگ 304 مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این تحقیق نشان می دهند که تشکیل لایه روئین در مدت زمان ماشینکاری با الکترولیت نیترات سدیم باعث کاهش نرخ براده برداری و کاهش گپ کناری در مقایسه با الکترولیت های کلرید سدیم و کلرید پتاسیم می شود. همچنین بررسی ها نشان می دهند که مقدار زبری سطح در الکترولیت های کلرید سدیم و کلرید پتاسیم با افزایش شدت جریان، کاهش و در الکترولیت نیترات سدیم افزایش می یابد. همچنین نتایج نشان می دهند افزودن اسید هیدروکلریدریک به هرسه الکترولیت (کلرید سدیم، کلرید پتاسیم و نیترات سدیم) موجب افزایش جزئی در مقدار نرخ براده برداری و افزایش در گپ کناری می شود و مقدار زبری سطح در الکترولیت های ترکیبی کلرید سدیم و کلرید پتاسیم کاهش و در الکترولیت ترکیبی نیترات سدیم افزایش می یابد.

در این مقاله شکست جت مایع با استفاده از روش هیدرودینامیک ذرات هموار که یک روش عددی لاگرانژی بدون شبکه است، شبیه سازی شده است. بدین منظور، ابتدا معادلات حاکم بر سیال براساس روش هیدرودینامیک ذرات هموار گسسته سازی شد. در این تحقیق از کد متن باز اسفیزیکس برای حل عددی استفاده و همچنین با افزودن اثرات کشش سطحی، کد مذکور توسعه داده شده است. سپس روش ارائه شده با استفاده از مساله نمونه شکست سد با مانع اعتبارسنجی اولیه شد. در نهایت شبیه سازی جریان جت مایع دوبعدی و بررسی رفتار شکسته شدن آن برای جریان تک فاز انجام شده است. طول شکست مایع در رژیم ریلی برای شرایط مختلف جریان نظیر اعداد رینولدز و وبر متفاوت، محاسبه و با یک رابطه تجربی اعتبارسنجی شده است. تمامی حل های عددی برای دو تابع میانیاب وندلند و اسپلاین مکعبی انجام گرفت و در تمامی موارد تابع میانیاب وندلند منجر به نتایج با دقت بهتری شد. همچنین تاثیر لزجت سیال در طول شکست مایع نیز در نهایت مورد بررسی قرار گرفت. مدل سازی های انجام شده نشان داد که روش هیدرودینامیک ذرات هموار می تواند به عنوان یک روش بهینه برای مدل سازی پدیده شکست جت مایع مورد استفاده قرار گیرد.

در مقاله حاضر یک مطالعه عددی برای تحلیل اثرات پارامترهای هندسی و عملکردی یک میکروپمپ لزجتی با رویکرد کمینه سازی تولید آنتروپی به روش لتیس-بولتزمن انجام شده است. در بررسی تاثیر تغییر همزمان پارامتر هندسیL  و عملکردی ΔP* مشخص شد که در تمامی ΔP* های بررسی شده، دو محدوده 1.2<L1.6 و 4.4<L<4.8 به عنوان محدوده های بهینه از دیدگاه تولید آنتروپی و از طرف دیگر محدوده های 1.1<L<1.6 و 4.4<L<4.9 نیز از دیدگاه کمینه توان مصرفی روتورها به عنوان محدوده های بهینه مطرح شدند. با توجه به هم پوشانی کامل محدوده های بهینه کمینه تولید آنتروپی با دیدگاه کمینه توان مصرفی، می توان همان محدوده های ذکر شده از دیدگاه کمینه تولید آنتروپی را به عنوان بهینه ترین محدوده ها انتخاب نمود. نتایج تاثیر تغییر همزمان پارامتر هندسی L و عملکردی Re نشان داد که در تمامی  Reهای بررسی شده، دو محدوده 1.1<L<1.5 و 4.5<L<4.9 به عنوان محدوده های بهینه از دیدگاه تولید آنتروپی و محدوده های 1.2<L<1.6 و 4.4<L<4.8 نیز از دیدگاه کمینه توان مصرفی به عنوان محدوده های بهینه مطرح می باشند. بنابراین محدوده مشترک این دو دیدگاه یعنی 1.2<L<1.5 و 4.5<L<4.8 می تواند به عنوان بهینه ترین محدوده انتخاب گردد. در رابطه با تاثیر تغییر همزمان پارامتر هندسی ε و پارامترهای عملکردی ΔP* و Re معین شد که در تمامی  Reها و ΔP* های بررسی شده، محدوده 0.1<ε<0.5 به عنوان محدوده بهینه از دیدگاه کمینه تولید آنتروپی و نیز توان مصرفی روتورها انتخاب می شود.

ضرایب شدت تنش استاتیکی و دینامیکی از پارامترهای مهم بررسی و پیش بینی رفتار شکست در اجسام ترک دار می باشند. در این پژوهش، از روش جابجایی برای محاسبه ضرایب شدت تنش استاتیکی و دینامیکی مواد تابعی استفاده می شود. میدان جابجایی به روش عددی و با استفاده از نرم افزار آباکوس به دست می آید. زیر برنامه ای به زبان فرترن نوشته می شود، تا به کمک آن بتوان، تغییرات پیوسته خواص مواد تابعی را در تحلیل عددی در نظر گرفت. شبکه المانی ناحیه حل با کاربرد المان های تکینی 8 گرهی ایجاد می شود. نرم افزار آباکوس توانایی محاسبه ضرایب شدت تنش در مواد تابعی را به صورت مستقیم ندارد. لذا برنامه ای به زبان متلب برای محاسبه این ضرایب تدوین می گردد. با تحلیل یک نمونه تحت بار دینامیکی، رفتار شکست دینامیکی مواد تابعی ارتوتروپیک و تاثیر پارامتر ناهمگنی بر آن با در نظر گرفتن تغییرات مواد تابعی در دو راستای عمود برهم مورد بررسی قرار می گیرد. اعتبارسنجی روش با حل مساله های همگن و تابعی با ترک مرکزی تحت بارهای استاتیکی و دینامیکی انجام می گیرد و نتایج با داده های موجود در تحقیقات پیشین مقایسه می گردد. نتایج نشان می دهند که اگر خواص ماده در راستای موازی ترک تغییر کند، با افزایش پارامتر ناهمگنی، ضریب شدت تنش دینامیکی مود I نوک ترک با سفتی بیشتر، افزایش می یابد. در حالی که برای تغییر خواص در راستای عمود بر ترک، این ضریب ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد.

در پژوهش حاضر، اثرات افزودن پنجه فعال به یک ربات انسان نمای دو بعدی که دارای حرکات دورانی پاشنه و پنجه می باشد بررسی می گردد. در این راستا، ابتدا مسیر حرکت مفاصل مختلف ربات طراحی می شود. پس از طراحی مسیر، مدل دینامیکی ربات با استفاده از دو روش کین و لاگرانژ در فازهای مختلف حرکت استخراج می شود. همچنین صحت مدل دینامیکی استخراج شده، با استفاده از دو روش مختلف تایید می گردد. مدل ارائه شده، بر اساس ویژگی های ربات سورنا 3 بوده که این ربات در مرکز سیستم ها و فناوری های پیشرفته دانشگاه تهران طراحی و ساخته شده است. پس از آن، فرایند بهینه سازی با اتخاذ دو تابع هدف مختلف انجام می شود. توابع هدف برگزیده شده در این مقاله، مربوط به مصرف انرژی و پایداری ربات می باشند. هدف از بهینه سازی، کمینه کردن میزان مصرف انرژی و بیشینه کردن پایداری ربات است. در نهایت نتایج حاصل از بهینه سازی و آنالیز پارامتری ربات ارائه می شود. نتایج ارائه شده نشان می دهد که در هر سرعت یک مقدار بهینه برای زوایای دورانی پاشنه و پنجه وجود دارد که به ازای این مقادیر بهینه، میزان مصرف انرژی ربات کمینه خواهد شد. همچنین این نتایج نشان می دهند که زاویه دورانی پاشنه تاثیری بر روی پایداری ربات ندارد و تنها زاویه دوران پنجه است که در پایداری ربات تاثیر گذار است. در نهایت به بررسی اثرات جرم و طول پنجه بر روی توابع هدف پرداخته می شود و نشان داده می شود که افزایش جرم پنجه موجب افزایش مصرف انرژی و پایداری ربات خواهد شد.

در این مقاله اثر دما و کسر حجمی نانوذرات بر لزجت نانوسیال هیبریدی، که حاوی مخلوطی از آب و اتیلن گلیکول به عنوان سیال پایه و ترکیبی از نانولوله های کربنی چند جداره و دی اکسید سیلیسیوم به عنوان ذرات اضافه شده است، به طور تجربی بررسی شد. اندازه گیری ها در بازه دمایی  27.5oCتا  50oCو با استفاده از لزجت سنج استوانه ای در نرخ برش های مختلف انجام شد. نمونه های همگن و پایدار با کسر حجمی جامد 0.0625%، 0.25%، 0.5%، 0.75%، 1%، 1.5% و 2% با تعلیق ترکیب حجمی مساوی از نانولوله های کربنی و دی اکسید سیلیسیوم در مخلوط 50%-50% حجمی آب اتیلن گلیکول تهیه شدند. نتایج اندازه گیری در نرخ برش های مختلف نشان داد که سیال پایه (مخلوط آب و اتیلن گلیکول) از خود رفتار نیوتنی دارد، درحالی که همه نمونه های نانوسیال رفتار غیرنیوتنی مشابه مدل قاعده توانی (سدو پلاستیک) و با شاخص توان کمتر از یک نشان دادند. برای همه نمونه های نانوسیال و همه دماها ضرایب مدل پاورلا از طریق برازش منحنی با دقت بالایی محاسبه شدند. نتایج همچنین نشان دادند که به طورکلی لزجت ظاهری با افزایش کسرحجمی، افزایش و با افزایش دما، کاهش می یابد.

در پژوهش حاضر، رطوبت نسبی گازها در یک پیل سوختی با غشاء مبادله کننده پروتون تغییر داده شد و اثر آن بر جریان الکترو-اسمز بررسی گردید. با تغییر رطوبت در دو طرف پیل سوختی و استفاده از معادلات تعادل آب، مقادیر جریان الکترو-اسمز، ضریب الکترو-اسمز و درگ خالص در رطوبت های مختلف به دست آمد. نتایج نشان داد که تغییرات الکترو-اسمز بر حسب رطوبت آند و کاتد تا یک رطوبت خاص به صورت خطی تغییر می کرد و بعد از آن تغییر زیادی مشاهده نگردید. همچنین نتایج نشان داد که تغییر رطوبت آند اثر مطلوب تری نسبت به تغییر رطوبت کاتد داشت. برای مثال، در رطوبت 70 درصد آند و 35 درصد کاتد با جریان 5 آمپر مقدار جریان الکترو-اسمز برابر با 6-10×2.66639 مول بر سانتی متر مربع بر ثانیه به دست آمد، درحالی که در رطوبت 70 درصد کاتد و 35 درصد آند با همان جریان برابر با 6-10×2.56418 مول بر سانتی متر مربع بر ثانیه ثبت شد. نتایج نشان داد که تغییرات ضریب الکترو-اسمز بر حسب رطوبت نیز به صورت خطی تغییر می کرد. همچنین معلوم شد که تغییر جریان پیل سوختی اثر چندانی بر نمودارهای ضریب الکترو-اسمز ندارد . محدوده تغییرات ضریب الکترو-اسمز بین 0.636001 تا 1.632476 به دست آمد که با اعداد موجود در مقالاتی که در این زمینه ارائه شده است، مطابقت خوبی داشت. همچنین، تغییرات درگ خالص برحسب رطوبت بررسی شد و مشخص گردید که درگ خالص برحسب رطوبت کاتد به صورت خطی با شیب مثبت تغییر می کرد اما تغییرات برحسب رطوبت کاتد به صورت خطی با شیب منفی بود.

مبدل جریان مستقیم به مستقیم کاهنده یکی از انواع مبدل های با کاربرد زیاد در مدارات الکترونیک قدرت است. این مبدل به صورت یک سیستم غیر خطی عمل می کند لذا به منظور کنترل و تثبیت ولتاژ خروجی در برابر تغییرات بار و المانهای مدار و سایر اغتشاشات لازم است تا از یک سیستم کنترل کننده مقاوم استفاده شود. در این مقاله یک کنترل کننده جدید مد لغزشی ترمینال سریع با استفاده از خاصیت جاذبه ترمینالی تابع تانژانت معکوس به عنوان تابع لغزش برای مبدل جریان مستقیم به مستقیم کاهنده ارائه شده است. عملکرد این کنترل کننده جدید با نوع کنترل کننده مد لغزشی ترمینال سریع مرسوم از لحاظ پارامترهای کنترلی از جمله زمان همگرایی ولتاژ خروجی و ساختار تابع کنترل ورودی مقایسه شده است. ویژگی منحصر به فرد این کنترل کننده کم بودن اثر تکین در تابع کنترلی است. همچنین این کنترل کننده دارای سرعت همگرایی بسیار بالا در تثبیت ولتاژ خروجی درشرایط مختلف است که جهت استفاده در تغذیه ادوات الکترونیکی سیستم های مکانیکی کنترل حرکت از جمله در انواع ربات ها و خودروهای برقی بسیار مناسب می باشد. نتایج شبیه سازی تایید کننده عملکرد مناسب روش کنترلی مد لغزشی ترمینال سریع پیشنهادی نسبت به نوع مد لغزشی ترمینال سریع مرسوم بر مبدل کاهنده است.

ساختارهای متخلخل با افزایش مساحت تبادل گرما بین سطح و سیال و ایجاد نیروی مویینگی با تراوایی زیاد، نقش موثری در بهبود عملکرد تجهیزات انتقال حرارت دوفازی مانند لوله های گرمایی دارند. در ساختارهای جدید متخلخل (ساختارهای دوگانه)، دو توزیع مختلف اندازه حفره بکار گرفته می شود. حفره های کوچک باعث افزایش نیروی مویینگی و رساندن مایع به سطح شده و حفره های بزرگ با افزایش تراوایی فاز بخار به فرار بخار کمک می نمایند. هدف اصلی این پژوهش، حصول درک کامل تری از عملکرد قسمت اواپراتور لوله های حرارتی و مقایسه عملکرد دو نمونه ساختار متخلخل دوگانه می باشد. در این راستا ابتدا از مدل کوالف برای تعیین احتمال حضور هر فاز در حفره های با توزیع اندازه مشخص استفاده شده است. خواص ترموفیزیکی سیال و محیط نظیر خواص ترمودینامیکی سیال، اشباع و تراوایی فازها و ضریب هدایت حرارت ماتریس فلزی نیز از روی هندسه و روابط تجربی به دست می آیند. سپس معادلات بقا برای هر دو فاز درون دامنه حل شده و نتایج انتقال حرارت یک بعدی در یک محیط متخلخل دوگانه، به صورت نمودار شار حرارتی بر حسب اختلاف دمای جامد و سیال ارائه شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهند کاهش اندازه حفره های کوچک و افزایش اندازه حفره های بزرگ موجب بهبود عملکرد فتیله می شود.

چقرمگی شکست مود دو پلی متیل متاکریلات و آمیزه های مختلف آن توسط کار ضروری شکست در این تحقیق به صورت تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش های شکست بوسیله نمونه کششی دارای ترک در دو لبه پلیمر پلی متیل متاکریلات چقرمه شده با لاستیک در دمای اتاق انجام شدند. در این بررسی، شکست مود دو آمیزه های پلی متیل متاکریلات / گرفت-آکریلونیتریل بوتادین استایرن با درصد وزنی مختلف لاستیک (صفر، 10، 15 و 20) مورد ارزیابی قرار گرفته است، ضخامت نمونه های مورد استفاده در این آزمایش ها 0.8 و 4 میلی متر بودند. نتایج نشان داد که هر چه طول لیگامنت کمتر باشد مقادیر به دست آمده برای کار ضروری شکست به دلیل تسلیم کامل لیگامنت از دقت بالایی برخوردار است. همچنین نتایج نشان داد که منحنی های بار-جابه جایی حاصل از این ماده با درصدهای مختلفی از لاستیک و طول لیگامنت های مختلف از نظر شکل ظاهری با هم تقریبا یکسان بوده و کار کلی شکست با افزایش درصد لاستیک افزایش قابل ملاحظه ای از خود نشان داده است. کار ویژه و غیر ضروری شکست در هر دو ضخامت مختلف نمونه ها با افزایش درصد لاستیک افزایش یافته و بیشترین مقدار از آنِ ترکیب 20 درصد لاستیک بوده است. بیشترین مقدار کار ضروری شکست و کار غیر ضروری شکست در نمونه هایی با ضخامت 0.8 میلی متر به ترتیب 98.67 و 99 کیلو ژول بر متر مربع مربوط به نمونه 20 درصد لاستیک بوده است. با تغییر در ضخامت نمونه ها مقدار کار ضروری شکست تغییرات محسوسی را از خود نشان داد.

در سالهای اخیر، استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر با توجه به محدودیت منابع سوختهای فسیلی، بازده کم موتورهای احتراق داخلی و آلایندگی زیست محیطی آن ها، مورد توجه محققان و شرکتهای خودروسازی قرار گرفته است. با استفاده از سیستم های پیل سوختی به جای موتورهای احتراق داخلی می توان تا حدی بر این مشکلات غلبه کرد. در این راستا، مقاله حاضر به بررسی یک سیستم پیل سوختی پلیمری برای استفاده در یک خودروی شهری پرداخته است. در بخش اول این مقاله، ضمن استفاده از مشخصات نمونه های واقعی در سیستم، اجزای سیستم شامل توده، رطوبت زن های هوا و هیدروژن، کمپرسور هوا، پمپ رطوبت زن ها و پمپ خنک کننده در محیط سیمولینک متلب مدلسازی شده است. این مدل می تواند توان مصرفی سیستم و اجزای جانبی آن و نیز میزان آب، هیدروژن و هوای مورد نیاز را محاسبه نماید. نتایج نشان که در حالت پایه و در چگالی جریان 0.7A/cm2،14%  قدرت تولیدی توده پیل سوختی توسط اجزاء جانبی مصرف می شوند. در این چگالی جریان، بازده کلی سیستم 48.15% و بازده خالص سیستم 34.3% است. در بخش دوم، سیستم از دیدگاه قانون اول ترمودینامیک برای دو تابع هدف بیشترین توان خروجی و بیشترین بازده بهینه سازی شده است. نتایج نشان می دهد که اولا روش جستجوی الگویی بهترین روش بهینه سازی شناخته شده است ثانیا در بهینه سازی با هدف بیشترین توان، قدرت خالص و بازده سیستم به ترتیب به اندازه 11.9% و 4% افزایش و توان مصرفی اجزاء جانبی به اندازه 42% کاهش می یابند.

مهم ترین ابزار اندازه گیری جابجایی خطی و زاویه ای در صنعت انکودرها هستند. انکودرهای خطی بطور وسیعی در انواع کاربردهای موقعیت دهی دقیق مانند ماشین ابزارهای با کنترل عددی و اتوماسیون صنایع استفاده می شوند. انکودرهایی با قیمت پایین و قدرت تشخیص بالا در اولویت صنایع قرار دارد. در این مقاله یک انکودر خطی خازنی با ویژگی اشل متحرک (لغزنده) نامقید معرفی می شود. عناصر اصلی این انکودر جدید از فیبرهای مدار چاپی تشکیل شده است، بنابراین می توان این انکودر را در فضاهای خیلی محدود و حتی بر روی سطوح منحنی نصب کرد. این انکودر شامل یک گیرنده نازک بلند و یک واسطه نازک کوتاه است که به ترتیب دارای الکترودهای چهار فاز و دو فاز هستند. واسطه به عنوان اشل متحرک و فرستنده و گیرنده به عنوان استاتور عمل می کنند. برای ایجاد اشل متحرک نامقید، انکودر از روش منحصر به فردی استفاده می کند به این ترتیب که تغذیه الکتریکی واسطه توسط القای الکترواستاتیکی تامین می شود. در این پژوهش یک مدار پردازش سیگنال جدید برای این انکودر طراحی و ساخته شد که دارای حجم کمی بوده بطوریکه امکان استفاده تجاری از این انکودر را فراهم می آورد. این انکودر ساخته شده و عملکرد آن ارزیابی شد. نتایج آزمایشات نشان دادند که انکودر ساخته شده دارای حداکثر خطایی برابر با 20±0 میکرومتر است.

هدف از این پژوهش، بررسی عددی مسیر گسترش ترک در قطعات شیاردار نوک گرد تحت بارگذاری مرکب کششی- برشی می باشد. برای این منظور از دو روش المان محدود توسعه یافته و روشی موسوم به روش گام به گام استفاده می گردد. در روش اول، شکست از نوک شیار بر اساس مدل ناحیه چسبناک شروع و رشد می کند. در این راستا، یک رابطه خطی برای تابع نرم شوندگی در نظر گرفته شده است و پارامترهای آن با استفاده از روابط علم مکانیک شکست برای قطعات ترکدار محاسبه می گردد. در روش دوم که یک روش مرحله ای و گام به گام است، زاویه شروع شکست در هر مرحله متناسب با معیار حداکثر تنش محیطی محاسبه می شود و ترکی در این راستا به قطعه اضافه می گردد. نتایج حاصل از تخمین مسیر رشد شکست توسط این دو روش، با نتایج حاصل از نمونه های آزمایشگاهی گرافیت مورد ارزیابی و مقایسه قرار می گیرند. نتایج ارزیابی ها نشان می دهد که اولا هر دو روش قادر به تخمین مناسب از مسیر گسترش ترک در قطعات گرافیتی هستند. ثانیا، روش گام به گام که متکی بر مفاهیم معیار بیشینه تنش محیطی است، می تواند تخمین دقیق تری از زاویه شروع شکست نسبت به روش المان محدود توسعه یافته ارائه کند.

در مطالعه حاضر، انتقال حرارت درون یک مبدل حرارتی دولوله ای آکنده از ماده متخلخل فلزی بررسی شده است. بر خلاف اکثر مطالعات پیشین موجود در این زمینه، جریان سیال درون لوله های مبدل حرارتی مغشوش در نظر گرفته شده است که با شرایط عملکردی واقعی این مبدل ها در صنعت تطابق بیشتری دارد. معادلات جریان سیال و انتقال حرارت با استفاده از روش حجم محدود و با استفاده از الگوریتم سیمپل بر روی یک شبکه هم مکان گسسته شده اند. معادلات گسسته شده با نوشتن یک برنامه عددی در زبان فرترن حل گردیده و و تاثیر مشخصات ماده متخلخل و رینولدز جریان سیال بر روی انتقال حرارت در مبدل حرارتی دولوله ای مورد بررسی قرار می گیرد. بر اساس نتایج و با بررسی مقدار تخلخل در محدوده 0.8 تا 0.95، قطر حفره ماده متخلخل از 1 تا 6 میلی متر و جنس های مختلف ماده متخلخل مشاهده می شود که کاهش مقدار تخلخل، افزایش قطر حفره و استفاده ماده متخلخل از جنس مس (با ضریب هدایت حرارتی بالا)، انتقال حرارت را افزایش می دهد. در بهترین حالت ضریب انتقال حرارت کلی مبدل حرارتی دولوله ای تا 7 برابر بهبود می یابد. همچنین نتایج نشان می دهد با تغییر عدد رینولدز جریان مغشوش از 10000 تا 80000 نسبت بهبود انتقال حرارت در مبدل حرارتی تغییر چندانی ندارد. معیار ارزیابی عملکرد که اثرات همزمان افت توان پمپ و توان حرارتی را بررسی می کند نیز نشان می دهد که سهم اتلاف توان پمپ در اثر استفاده از ماده متخلخل بالاست و برای کاهش آن می توان قطر حفره ماده متخلخل را افزایش داد.

با توجه به شکل پذیری پایین آلیاژهای آلومینیم در دمای محیط، شکل دهی این آلیاژها در دمای بالا انجام می شود. تحقیقات نشان داده است که نتایج حاصل از آزمون کشش ساده در دمای بالا در پیش بینی رفتار ماده در شکل دهی لوله های آلومینیمی در دمای بالا از دقت کافی برخوردار نمی باشد. لذا تعیین خواص مکانیکی این لوله ها در دمای بالا از اهمیت بسیاری برخوردار است. در این پژوهش ابتدا شکل پذیری لوله های آلیاژ آلومینیوم 6063 بکمک آزمون برآمدگی آزاد در محدوده دمایی 600C-430C بررسی شده و سپس خواص مکانیکی آن شامل تنش جریان، ضریب حساسیت به نرخ کرنش و نیز ضریب استحکام به کمک آزمون چند- برآمدگی در محدوده دمایی 580C-530C بدست آمده است. برای این منظور از فرایند شکل دهی داغ با دمش گاز استفاده شده و تاثیر پارامترهای مهم فرایند مانند دما، فشار و زمان بر نسبت انبساط، و ارتفاع برآمدگی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که بیشترین نسبت انبساط 58% در دمای 580C بدست می آید. با افزایش درجه حرارت از  430Cبه 600C فشار ترک از 1.9 مگاپاسکال به 0.6 مگاپاسکال کاهش می یابد. با افزایش زمان اعمال فشار، ارتفاع برآمدگی افزایش می یابد. همچنین با افزایش دما، تنش جریان و ضریب استحکام کاهش یافته و ضریب حساسیت به نرخ کرنش افزایش می یابد.

در این مقاله تاثیر افزودن نانولوله های کربنی بر کشش و چقرمگی شکست بین لایه ای مود اول کامپوزیت شیشه/اپوکسی، مورد بررسی تجربی قرار گرفته است. به این منظور، نمونه های آزمایش مود اول شکست نانوکامپوزیت هیبریدی با زمینه اپوکسی که 18 لایه الیاف شیشه بافته شده دارند، به روش لایه چینی دستی تولید شدند. اپوکسی در این سیستم، ایپون 828 می باشد، از اف 205 به عنوان سخت کننده، استفاده شده است. همچنین از نانولوله های کربنی چند دیواره اصلاح شده با هیدرواکسید به عنوان تقویت کننده با درصدهای وزنی 0، 0.1، 0.5 و 1 نسبت به وزن کل زمینه استفاده گردید. علاوه بر آن نمونه های کشش نانورزین و نانوکامپوزیت هیبریدی ساخته شد. با بررسی نتایج آزمون کشش رزین مشاهده شد بیشترین تغییر در مدول یانگ، استحکام نهایی و چقرمگی شکست نانورزین مربوط به نمونه 0.5 درصد وزنی می باشد که به ترتیب با افزایش 31.2، 21.4 و 16.66 درصد نسبت به نمونه خالص همراه می باشد. همچنین بیشترین تغییر چقرمگی شکست، استحکام نهایی کششی و کرنش شکست نانوکامپوزیت های هیبریدی در 0.5 درصد وزنی می باشد که به ترتیب 12.6، 3.7 و 9.8 درصد نسبت به نمونه خالص افزایش می یابد. نتایج آزمون مود اول شکست بین لایه ای حاکی از آن بود که بیشترین تغییر نیرو (در نمودار نیرو- جابجایی مود اول شکست بین لایه ای) و انرژی (شکست بین لایه ای مود اول در گسترش ترک) مربوط به نانوکامپوزیت 0.5 درصد بوده که نسبت به کامپوزیت خالص 24.4 و 24.15 درصد افزایش می یابد.

بررسی های صورت گرفته بر روی ریزساختار برخی از مواد پرکاربرد در مهندسی بیانگر این امر هستند که ریزساختار برخی از این مواد در مقیاسهای مختلف طول از الگوهای یکسانی پیروی می کنند. با توجه به اینکه الگوهای اشاره شده در مقیاسهای مختلف تکرار می شوند می توان کل ریزساختار ماده را بصورت مجموعه ای از زیرساختارهای متناوب درنظر گرفت. روش همگن سازی با فرض ریزساختار متناوب یکی از روشهای پرکاربرد در شبیه سازی رفتار مکانیکی مواد کامپوزیت با درنظر گرفتن هندسه توزیع الیاف می باشد. در این تحقیق روش همگن سازی برای مواد با ریزساختار متناوب تعمیم داده شده است. در تعمیم این روش اثرات ریزساختار در مقیاسهای مختلف در یک فرایند همگن سازی چند مرحله ای درنظر گرفته شده است. در هریک از مراحل همگن سازی هندسه مبتنی بر واقعیت ریزساختار ماده جهت تعیین خواص سلول مربوطه ایجاد شده و ویژگیهای مکانیکی آن محاسبه می گردند. با استفاده از این روش تاثیر اندازه و درصد حجمی هرکدام از ذرات فاز مسلح کننده و همچنین اثرات برهم کنش بین ذرات در داخل ریزساختار درنظر گرفته می شود. نتایج حاصل از تئوری ارائه شده با نتایج حاصل از مطالعات آزمایشگاهی بر روی کامپوزیتهای مسلح شده با ذرات مقایسه شده است. بر اساس نتایج این مقایسه تطابق مناسبی بین نتایج بدست آمده ار تئوری فوق با داده های آزمایشگاهی وجود دارد.

آن چه در این مقاله آمده، تلاشی برای ارائه یک روند مشخص جهت طراحی و ساخت مولد گاز پیشرانه جامد است. با استفاده از این روش طراحی،یک مولد گاز به منظور تولید گاز مورد نیاز عملگر گازی سطح کنترل یک پرنده هدایت پذیر طراحی شده که نتایج آن نیز در این مقاله ارائه شده است. تامین جریان گاز با فشار لازم جهت انجام ماموریت و دبی یکنواخت با مشخصات شیمیایی مناسب در یک مدت زمان تعریف شده، از الزامات طراحی پیش رو می باشد. پس از تعیین پارامترهای لازم از قبیل میزان دبی و فشار مورد نیاز، محاسبات مربوط به طراحی با توجه به روند ارائه شده انجام گردید. به منظور ارزیابی نتایج طراحی، یک مجموعه مولد گاز آزمایشگاهی در مقیاس اصلی ساخته شد. از آن جایی که این پژوهش شامل دست یابی به یک ترکیب مناسب پیشرانه جهت استفاده در مولد گاز هم می شد، برای تعیین تجربی مشخصه های پیشرانه از یک موتور آزمایشگاهی جهت انجام آزمایش های تجربی استفاده گردید. با انجام آزمایش ها و مقایسه نتایج با داده های به دست آمده از طراحی، تطابق خوبی میان آن ها مشاهده شد. همچنین، با انجام چندین آزمایش مشخص گردید اکسیدکننده PSAN به همراه بایندر HTPB و کاتالیزور اکسید کروم ترکیب مناسبی برای یک مولد گاز پیشرانه جامد می باشد. در نهایت تامین الزامات اساسی متصور برای یک مولد گاز پیشرانه جامد مانند دبی یکنواخت، دمای نسبی پایین و داشتن کم ترین فاز جامد حاصل از پیشرانه، مویدی بر صحت روند طراحی ارائه شده است.

سطح جانبی ابزار به علت تماس مستقیم با سطح ماشین کاری شده می تواند اثرات نامطلوبی روی سلامت سطح قطعه کار در فرزکاری سرعت بالا داشته باشد. به همین منظور، در این پژوهش اثر پهنای سایش ابزار روی مشخصه های اصلی سلامت سطح شامل؛ زبری، بافت، میکروسختی و نیز مقاومت به خوردگی الکتروشیمیایی سطح در فرایند فرزکاری سرعت بالا بررسی شده است. آزمایش ها توسط 12 ابزار با سایش جانبی صفر، 0.2، 0.4 و 0.6 میلی متر با سه بار تکرار روی فولاد آلیاژی 4340 با سختی 425 ویکرز و در شرایط برشی ثابت انجام گرفت. نتایج نشان داد که تا سایش جانبی ابزار 0.4 میلی متر، زبری سطح و میکروسختی سیر صعودی یکنواختی را تجربه می کنند (افزایش زبری سطح تا 95% و میکروسختی سطح تا 6.3% نسبت به ابزار نو). اما استفاده از ابزاری با سایش جانبی 0.6 میلی متر، مقادیر زبری سطح و میکروسختی را به ترتیب تا 484% و 18.6% نسبت به ابزار نو افزایش می دهد. تصاویر بافت سطح نیز نشان داد که استفاده از ابزار با سایش جانبی 0.6 میلی متر، باعث جریان غیریکنواخت ماده روی سطح می شود. استفاده از ابزاری با سایش جانبی 0.4 میلی متر و کمتر از آن، تاثیر ناچیزی بر توزیع میکروسختی در عمق قطعه داشت. همچنین مقادیر طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی سطوح فرزکاری شده نشان داد که استفاده از ابزارهای 0.4 و 0.6 میلیمتر ساییده شده به ترتیب باعث افت مقادیر Rcorr به مقدار 22% و 83% نسبت به نمونه فرزکاری شده با ابزار نو می گردند. این امر نشان از مقاومت به خوردگی الکتروشیمیایی پایین سطح فرزکاری شده با ابزار 0.6 میلیمتر ساییده شده دارد.

در مقاله حاضر یک مدل ریاضی برای جریان خون پالسی و ناپایا در طول رگ گرفته شده مخروطی با گرفتگی متوالی ارائه شده است. جریان خون به صورت غیرخطی، تراکم ناپذیر و کاملا گسترش یافته فرض شده است. برای مدلسازی رئولوژی خون، در ساختار معادلات از مدل غیرنیوتنی سیسکو استفاده شده است. به منظور شبیه سازی هر چه بیشتر شرایط واقعی، رگ مفروض به صورت الاستیک و هندسه مفروض وابسته به زمان فرض می شود. به دلیل تولید گرادیان فشار ضربانی خون توسط قلب، جریان خون به صورت پالسی در نظر گرفته شده است. تبدیل مختصات مناسب بر روی شرایط مرزی، شرایط اولیه و معادلات حاکم بر جریان اعمال شده است، تا رگ کسینوسی شکل به رگ مستطیل شکل تبدیل شود. با استفاده از روش تفاضل محدود، فرم گسسته سازی شده شرایط مرزی، شرایط اولیه و معادلات مربوط ارائه شده است. پروفیل سرعت برای جریان خون بدست آمده است. مشخصه های دینامیکی جریان خون از جمله دبی حجمی و مقاومت در برابر جریان از روی پروفیل سرعت حاصل شده است و در مورد تاثیر میزان و زاویه گرفتگی بر روی آن ها بحث شده است. دبی حجمی کمترین مقدار و مقاومت بیشترین مقدار را در گرفتگی های منبسط شونده دارند.

در مطالعه حاضر، جریان آرام جابجایی ترکیبی در حضور گاز تشعشعی در یک محفظه شیبدار دو بعدی با در مرزی متحرک به صورت عددی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. سیال عامل همانند یک محیط خاکستری با توانایی جذب، صدور و پخش تشعشع رفتار می کند. معادلات حاکم شامل معادله پیوستگی، مومنتوم و انرژی توسط روش حجم محدود گسسته می شوند و با استفاده از الگوریتم سیمپل حل می گردند. برای محاسبه جمله تشعشع در معادله انرژی، معادله انتقال تشعشع به صورت عددی و با استفاده از روش راستاهای مجزا، حل شده و توزیع شار تشعشعی داخل جریان گاز محاسبه می شود. اثر تغییر در سرعت در مرزی متحرک، بر رفتار ترموهیدرودینامیکی یک محفظه دو بعدی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصل به صورت رسم خطوط جریان، خطوط دما ثابت، توزیع عدد ناسلت جابجایی و کل بر روی دیوار پایین محفظه گزارش شده اند. نتایج، نشان می دهد که افزایش عدد رینولدز، منجر به توزیع دمای نسبتا یکنواختی در گستره وسیعی از محفظه خواهد شد که در زوایای شیب 30 و 60 درجه، یکنواختی توزیع دما بیشتر است که در پی آن کاهش انتقال حرارت از سطوح محفظه عاید می شود.

کنترل بردار تراست یکی از روش های کنترل موقعیت موشک هایی است که به کمک تراست ناشی از خروج گاز حرکت می کنند. همه روش های کنترل بردار تراست مستقل از نیروهای آیرودینامیکی اتمسفر هستند و تا زمانی که موتور دارای تراست باشد کارایی خود را حفظ می کنند. سیستم های پاشش ثانویه یکی از چهار روش عمده کنترل بردار تراست می باشد. این پژوهش ابتدا به شناسایی اجزاء و طراحی مفهومی کل سیستم و طراحی اولیه منیفولد یک نوع سامانه کنترل بردار تراست به روش پاشش مایع درون نازل می پردازد. سپس به نحوه جانمایی اجزاء بر روی نازل و همچنین طراحی دقیق تر برخی از اجزاء همچون انژکتور و مخازن این سیستم پرداخته می شود. در ادامه به شبیه سازی عددی جریان و نیز طراحی و بررسی پاشنده ها در سیستم کنترل بردار تراست به روش پاشش مایع درون نازل، پرداخته شده است. همچنین طراحی و شبیه سازی عددی در دو بخش سیستم پاشش و اثرات پاشش انژکتورها به داخل جریان اصلی مورد تحلیل قرارگرفته و نتایج آن ارائه و اعتبارسنجی گردیده است. از دستاورد این تحقیق می توان به عنوان الگویی برای طراحی و تحلیل انواع سامانه های کنترل بردار تراست به روش پاشش سیال جانبی، بر روی انواع موشک ها با نازل های متفاوت، استفاده نمود.

شبیه سازی دریچه آئورت به دلیل ساختار آناتومیک پیچیده و خواص مکانیکی غیرخطی و شرایط بارگذاری وابسته به زمان از جمله مسائل مهم مورد توجه مدلسازی در حیطه بیومکانیک است. از طرف دیگر شبیه سازی مناسب عملکرد این دریچه در مطالعه رفتار، تشخیص بیماری و ترمیم احتمالی آن نقش به سزایی دارد. هدف اصلی این مطالعه یکسوسازی ویژگی های مهم فیزیولوژیکی و شبیه سازی ساختاری واقعی دریچه آئورت قلب صورت می باشد. برای این منظور یک مدل هندسه بدون فشار مناسب با استفاده از داده آناتومیک توسعه یافته و شبیه سازی اجزای محدود صریح دینامیکی از دریچه طبیعی آئورت انسان با در نظر گرفتن رفتار ماده به دو صورت الاستیک خطی و هایپرالاستیک غیرخطی برای لیف لت ها و بافت دریچه مورد بررسی قرار گرفته که شرایط بارگذاری آن از حالت بدون فشار آغاز شده است. مشاهده شد که اگرچه الگوی تنش کرنش مشابهی در دو مدل خطی و غیرخطی بر روی دریچه آئورت در طول سیکل قلبی ایجاد می شود اما طبیعت هایپرالاستیک بافت دریچه در توزیع مناسب تر تنش و کاهش کرنش تاثیر به سزایی در دینامیک حرکت دریچه از حالت سیستولیک به دیاستولیک دارد. همچنین مقادیر تغییر شکل مربوط به دیواره دریچه آئورت در دو مدل خطی و غیرخطی نسبت به تغییر شکل لیف لت ها بسیار متفاوت بوده و اهمیت مدل سازی هایپرالاستیک را برای بافت دریچه نمایان می کند. اثر تجربه محیط یا مانورهای با شتاب زیاد بر رفتار دینامیکی دریچه نیز بررسی شده است.

مساله جابجایی دینامیکی اشیاء و مساله راه رفتن رباتهای دوپا، هرچند به نظر می رسد که در نگاه اول کاملا متفاوت باشند، ولی در واقع می توان نشان داد که ارتباط های بسیار عمیقی بین این دو نوع سیستم رباتیکی وجود دارد. در این مقاله به بررسی ارتباط بین مساله جابجایی دینامیکی اشیاء و مساله راه رفتن ربات های دوپا در کلیه سطوح غیرفعال، نیمه فعال و فعال پرداخته می شود. در این راستا مساله ای مجازی تحت عنوان «مساله راه رفتن ربات معلول» تعریف می گردد و بر اساس آن نحوه ارتباط بین این دو سیستم تشریح می گردد. با این دیدگاه، راه رفتن ربات های دوپا نوعی ویژه از مساله جابجایی دینامیکی اشیاء چندلینکی است که در آن، شیئی با ساختاری درست شبیه به ساختار ربات دوپا بوسیله بازوهای مکانیکی صفردرجه آزادی (که دیگر وجود خارجی ندارند) جابجا می شود. به عبارتی می توان گفت که زمین، ربات دوپا را به عنوان شیئی چندلینکی جابجا می کند. برای هر سه حوزه غیرفعال، نیمه فعال و فعال، با ذکر مثال هایی نشان داده می شود که می توان از تعریف یک مساله مادر (جابجایی دینامیکی اشیاء چندلینکی) به توسعه مساله راه رفتن ربات دوپای نظیر در همان حوزه دست پیدا کرد. نشان داده می شود که کلیه جزییات مساله راه رفتن، از جمله مسایل مربوط به پایداری، قابل استنتاج از مساله مادر (جابجایی دینامیکی اشیاء چندلینکی) هستند.

پوشش های سد حرارتی به عنوان محافظ حرارتی در قطعاتی که در شرایط کاری دمای بالا کار می کنند، استفاده می شوند. این پوشش ها عموما شامل سه لایه به ترتیب پوشش فوقانی سرامیکی، لایه اکسید رشدکننده و لایه پوشش پیوندی می باشند. با توجه به فرآیند ساخت و ساختار ویژه پوشش های سد حرارتی این پوشش ها، متاثر از بارگذاری های روی قطعه پوشش داده شده می باشد. در این مقاله واماندگی این پوشش ها تحت بارگذاری خستگی حرارتی به روش عددی و تجربی بررسی شده است. نمونه ای از جنس اینکونل 617 که به روش پاشش هوا- پلاسما پوشش دهی شده و با استفاده از یک دستگاه تست با قابلیت اعمال بار خمشی چهارنقطه ای معلوم، تحت آزمایش خستگی حرارتی با دمای بیشینه سیکل 1170oC به همراه بار خمشی مکانیکی ثابت 7500Nmm قرار گرفته است. آزمایش خستگی حرارتی تا ریزش پوشش ها ادامه داشته که در حین انجام آزمایش ها دمای روی سطوح نمونه اندازه گیری شده است. مدلسازی اجزا محدود با نرم افزار آباکوس برای شبیه سازی شرایط بارگذاری حرارتی و مکانیکی آزمایش، انجام شده و از خواص ناحیه چسبنده برای مدلسازی جدایش پوشش فوقانی و واماندگی پوشش استفاده شده است. در انتها با انجام سعی و خطا در مقادیر خواص چسبنده نتایج اجزا محدود بر نتایج آزمایش منطبق شده و خواص چسبندگی بین سطحی برای این پوشش ها براین اساس تخمین زده شد.

مقاله حاضر به بررسی تجربی و عددی فرآیند وارونگی داخلی پوسته های استوانه ای فلزی تحت بارگذاری محوری دینامیکی می پردازد. تست های تجربی بر روی پوسته هایی از جنس فولاد در دستگاه پرتابگر گازی انجام شده و با استفاده از سیستم اندازه گیری بارهای ضربه ای، نیروی لازم برای وارونگی داخلی بدست آورده می شود. همچنین تحلیل عددی نیز با استفاده از نرم افزار المان محدود آباکوس انجام گرفته و دقت این مدل ها با نتایج تجربی سنجیده شده است. در این مقاله پارامترهای هندسی قالب و پوسته ها ثابت در نظر گرفته شده و تاثیر سرعت و جرم پرتابه بر میزان کوتاه شدگی و جذب انرژی پوسته هایی که در فرآیند وارونگی داخلی تحت ضربه محوری قرار گرفته اند، مورد بررسی قرار می گیرد. بدین منظور پرتابه با سرعت ها و جرم های مختلف به سمت نمونه پرتاب می شود. مشاهده می شود که در صورت ثابت ماندن جرم پرتابه، افزایش سرعت تاثیر چندانی بر نیروی ثابت وارونگی نداشته و تنها میزان جابه جایی پوسته را افزایش می دهد اما اگر سرعت پرتابه ثابت بماند، افزایش جرم پرتابه علاوه بر افزایش جابه جایی پوسته، منجر به افزایش نیروی ثابت وارونگی می گردد. مقایسه نتایج بدست آمده از تست های آزمایشگاهی و شبیه سازی های عددی، تطابق خوبی را بین آن ها نشان می دهد.

آزمون فراصوتی یک روش غیر مخرب پرکاربرد برای تعیین خواص مکانیکی و متالورژیکی مواد است. در این روش، سرعت و یا ضریب استهلاک امواج فراصوتی اندازه گیری می شوند و دقت اندازه گیری آنها بسیار مهم است. در این مقاله، تغییرات سرعت امواج فراصوتی طولی حجمی در حضور یک گرادیان حرارتی و با فرض توزیع دمای خطی به دو روش تئوری و عددی بر اساس یک مدل دو بعدی مورد بررسی قرار می گیرد. اثر گرادیان دما و دو پارامتر طول قطعه و دمای سطح گرم قطعه به عنوان پارامترهای تعیین کننده اثر گرادیان درجه حرارت بر روی سرعت موج فراصوتی مورد مطالعه قرار می گیرد. جهت انجام مطالعات تئوری، معادله ای جدید برای اولین بار برای این مساله ارائه می شود. جنس قطعه مورد مطالعه فولاد st37 است. جهت ارزیابی معادله بدست آمده ابتدا دماهای دو سطح بالایی و پایینی قطعه ثابت فرض می شود و اثر تغییرات طول قطعه در بازه 0.1-0.05m بر روی سرعت امواج فراصوتی بررسی می شود. سپس اثر تغییرات دمای قسمت گرم قطعه با فرض ثابت بودن طول قطعه و دمای سطح بالایی، در محدوده دمایی 398-998 K بررسی می شود. مدل سازی عددی این مساله در نرم افزار اجزای محدود ANSYS انجام شده است. نتایج حاصل از مدل تئوری با نتایج حاصل از مدل عددی اجزا محدود مقایسه و تطابق بسیار خوبی بین آنها مشاهده شده است.

در این پژوهش برای نخستین بار به معرفی روشی هوشمند جهت تخمین عمر مفید باقیمانده تسمه زمانبندی یک موتور درونسوز بر اساس سیگنال های ارتعاشی آن پرداخته شده است. بدین منظور آزمون دوام شتاب دار تسمه زمانبندی بر اساس دما و پیش کشش بیشتر معرفی و انجام شد. سپس آزمون دوام آغاز و سیگنال های ارتعاشی تسمه زمانبندی از حالت سالم تا خرابی توسط یک حسگر لیزری فاصله سنج ارتعاشی ثبت شد. سه تابع ویژگی به نام های انرژی، انحراف از معیار و کورتوسیس از سیگنال های ارتعاشی در حالات سالم و خرابی استخراج گردید و بدین ترتیب حد آستانه بروز عیب در تسمه زمانبندی نیز تعریف شد. از شبکه عصبی مصنوعی (ANN) جهت پایش و تخمین رفتار ارتعاشی سیگنال های ارتعاشی تسمه زمانبندی استفاده شد. در نهایت شبکه عصبی مصنوعی بر پایه ویژگی های انرژی، انحراف از معیار و کورتوسیس سیگنال های ارتعاشی به ترتیب توانست با دقت میانگین 98%، 98% و 97% به تخمین عمر مفید باقیمانده تسمه زمانبندی موتور درونسوز بپردازد. ضریب همبستگی (R2) تخمین سری های زمانی ارتعاشی تسمه زمانبندی توسط شبکه عصبی و بر پایه ویژگی های انرژی، انحراف از معیار و کورتوسیس سیگنال های ارتعاشی نیز به ترتیب 0.87، 0.91 و 0.87 به دست آمد. همچنین میزان موثر سیگنال خطای (RMSE) شبکه عصبی بر پایه ویژگی های انرژی، انحراف از معیار و کورتوسیس سیگنال های ارتعاشی به ترتیب 3.6%، 5.4% و 5.6 % درصد به دست آمد.

یکی از مهمترین مسائل مورد بررسی در زمینه مهندسی معکوس، شناسایی بهترین رویه برای تقریب زدن داده های ابر نفاط است. رویه جاروبی یکی از انواع رویه های رویه دار است که علاوه بر کاربردهای فراوان در نرم افزارهای طراحی و ساخت به کمک کامپیوتر، تمامی شرایط لازم برای استفاده در نرم افزارهای مهندسی معکوس را نیز دارد. مهمترین مشکل جهت استفاده از رویه های جاروبی برای کاربردهای مهندسی معکوس، شناسایی نواحی متعلق به آن از میان داده های ابر نقاط است. در الگوریتم ارائه شده در این مقاله روشی برای شناسایی این نواحی به صورت خودکار ارائه شده است. این در حالی است که در اکثر پژوهش های قبلی شناسایی ناحیه مربوط به رویه جاروبی توسط کاربر انجام می شود. در این مقاله با استفاده از فرمول بندی رویه های سینماتیک و مفهوم حرکت های لغزش پذیر، روشی کلی برای شناسایی رویه های جاروبی با منحنی مرکزی و پروفایل دلخواه ارائه شده است. برای این منظور، در ابتدا داده های ابر نقاط با توجه به معیار حرکت لغزشی با استفاده از الگوریتم تکرارپذیر ناحیه بندی می شوند و سپس با ارائه الگوریتمی موثر و با استفاده از مفهوم دسته بندی سلسله مراتبی و تشکیل گراف دوگان، بخش های مربوط به رویه جاروبی شناسایی می شود. روش پیشنهادی جهت اعتبار سنجی بر روی مدل هایی با شرایط مختلف پیاده سازی شده است. مشـاهده می گردد که نتایج بدست آمده با شرایط واقعی مدل تطابق خوبی دارند که این امر نشان دهنده کارآیی این روش در شناسایی رویه جاروبی است.

طراحی بهینه سازه های ساندویچی کامپوزیتی مورد استفاده در فیرینگ ماهواره بر با استفاده از الگوریتم ترکیبی بررسی و ارائه می شود. از آنجایی که مدرنترین فیرینگ ها از لایه های ساندویچی کامپوزیتی ساخته می شوند، در این پژوهش ساختار سازه فیرینگ بر اساس پوسته ساندویچی کامپوزیتی با هسته انعطاف پذیر تحلیل شده است. از طرفی ساختار فیرینگ از نظر هندسی از دو بخش مخروطی و استوانه ای تشکیل می شود. برای این منظور، در فاز اول، تحلیل کمانش سازه مخروطی ساندویچی کامپوزیتی با استفاده از تئوری های مرتبه بالا انجام گرفت و معادلات بدست آمده برای بخش استوانه ای، با صفرکردن نیم زاویه راس مخروط بدست می آید. در فاز دوم، سازه استخراج شده با استفاده از الگوریتم ترکیبی مورد بهینه سازی قرار گرفت. بواسطه تعدد و پیچیدگی متغیرهای طراحی در سازه های ساندویچی کامپوزیتی، فرایند طراحی مهندسی به مشکلات و سختی هایی در مسائل بهینه سازی طراحی منجر می شود. از آنجایی که مهمترین دیسیپلین انتخابی برای بهبود مشخصه های جرم ماهواره بر، دیسیپلین سازه است، لذا با تکیه بر بهینه سازی سازه، پس از انجام فرآیند بهینـه سازی در نهایت به کاهش جرم قابل ملاحظه ای ناشی از تغییر جنس و بهینه سازی بطور همزمان، حدود 40 درصد نسبت به فیرینگ مورد استفاده (فیرینگ سفیر) در این پژوهش دست یافته شد.

در این مقاله تبخیر قطره بیودیزل تحت شرایط کاری مختلف به صورت عددی مطالعه شده است. مدلی رایج برای تبخیر قطره سوختهای چندجزئی استفاده گردیده است. در این مدل معادلات شبه پایای فاز گاز به شکل تحلیلی و معادلات انرژی و انتقال گونه های شیمیایی فاز مایع به صورت عددی حل شده اند. زیر مدلها برای در نظر گرفتن اثر فشارهای زیاد اصلاح شده است. معادله حالت گاز واقعی پنگ- رابینسون به کار گرفته شده و تعادل فاز با به کارگیری مفهوم فوگاسیتی محاسبه شده است. همچنین اثر فشار بر خواص ترموفیزیکی و انتقالی فاز گاز در نظر گرفته شده است. پنج بیودیزل متداول که ترکیبهای متفاوتی از متیل استرها می باشند، بررسی شده اند. مشاهده شده است که تغییر در ترکیب بیودیزل تفاوت زیادی در عمر قطره ایجاد نمیکند و بیشترین تفاوت نزدیک به 20% می باشد. افزایش دمای محیط به کاهش عمر قطره و شدیدتر شدن گرادیان دمای درون قطره منجر میگردد. تاثیر فشار محیط بر تبخیر قطره در دماهای مختلف متفاوت می باشد. در دماهای کم، افزایش فشار به افزایش عمر قطره می انجامد. در حالی که در دماهای زیاد، افزایش فشار ابتدا باعث بیشتر شدن عمر قطره و سپس کاهش آن می گردد. افزایش سرعت اولیه پاشش قطره نیز عمر قطره را کاهش می دهد. نتایج نشان می دهند که در فشارهای زیاد، دمای قطره به دمای بحرانی نزدیک شده و دقت مدل با تقریب فاز گاز شبه پایا کاهش می یابد. شعاع تاثیر بخار سوخت بر محیط با افزایش دما بزرگ تر و با افزایش فشار کوچک تر می گردد.

مساله طراحی مسیر زمان بهینه برای مکانیزم های حلقه بسته تاکنون به روش غیر مستقیم حل نشده است. در این مقاله این مساله برای یک مکانیزم چهار لینکی در نظر گرفته می شود و حل آن بر اساس حل غیرمستقیم مساله کنترل بهینه ارائه می گردد. به این منظور با استفاده از معادلات قیدی هولونومیک سیستم، مختصات های اضافی حذف می شود و معادلات دینامیکی مکانیزم بر حسب تنها یک مختصات تعمیم یافته استخراج می گردد. سپس با استفاده از اصل مینیمم پونتریاگن شرایط لازم بهینگی با توجه به محدودیت گشتاور اعمالی موتور بدست می آید. معادلات بدست آمده یک مساله مقدار مرزی را تشکیل می دهند، که با حل این معادلات می توان به جواب بهینه دست یافت. با روش غیرمستقیم برخلاف روش های مستقیم که یک حل تقریبی نتیجه می دهند، می توان یک حل دقیق بدست آورد. اما مشکل اصلی در روش غیرمستقیم، حساس بودن حل به حدس اولیه می باشد. این مشکل برای مساله زمان بهینه که جواب نهایی شدیدا غیر خطی و به صورت بنگ بنگ می باشد، بسیار حادتر می شود. برای رفع این مشکل الگوریتمی پیشنهاد شده است که مساله زمان بهینه را می توان با هر دقت خواسته شده ای محاسبه نمود و مساله تنها با یک حدس اولیه ساده صفر در شروع الگوریتم قابل حل است. از آنجا که در مسیر زمان بهینه تغییر ناگهانی کنترل رخ می دهد، مقدار جرک بسیار افزایش می یابد. برای رفع این مشکل الگوریتم دیگری جهت محاسبه زمان کمینه با جرک محدود، ارائه شده است. در نهایت، شبیه سازی های انجام گرفته کارایی روش پیشنهادی در محاسبه مسیر زمان بهینه را نشان می دهد.

در این مطالعه روش شبیه سازی دینامیک مولکولی برای بررسی انتشار موج شوک در یک جامد مورد استفاده قرار می گیرد. جعبه شبیه سازی شامل 51840 اتم در دمای 5 کلوین است که اتم ها با پتانسیل دوجسمی با یکدیگر برهمکنش می کنند. موج شوک توسط حرکت یک پیستون با سرعت های متفاوت در جامد ایجاد می شود که سرعت موج شوک ایجاد شده در تطابق خوبی با نتایج تجربی و منحنی هوگونیت می باشد. پیستون از یک طرف جعبه شبیه سازی با سرعت های از 1.2 تا 1.3 برابر سرعت صوت در جامد آرگون در یک چگالی مشخص به نمونه برخورد می کند. برخی خواص ترمودینامیک نظیر چگالی، دما و فشار در طول انتشار موج شوک اندازه گیری می شوند. نشان داده می شود که این کمیت های ترمودینامیکی (چگالی، دما و فشار) به صورت قابل ملاحظه ای هنگامیکه موج شوک از جامد عبور می کند افزایش می یابند. همچنین نشان داده می شود که ایجاد کرنش اولیه در جامد به اندازه 6.5% باعث بهبود افزایش فشار ایجاد شده در جسم به اندازه 9% می گردد. نتایج بدست آمده می توانند در بهبود قدرت موج شوک با ارائه توصیفی میکروسکوپی از فرآیند کاربرد داشته باشند.

در این مقاله، روند طراحی یک کنترل کننده بهینه پایدار تطبیقی بر خط به منظور ردیابی مسیر بازوی ربات با استفاده روش تنظیم کننده خطی مربعی ارائه شده است. به طور کلی بکار گیری این روش در نهایت منجر به حل یک معادله دیفرانسیل ریکاتی می شود که در قالب متعارف خود در یک فرم معکوس با استفاده از شرایط نهایی به صورت خارج از خط حل می شود و در حالت خاص سیستم تغییر ناپذیر با زمان و زمان بی نهایت به معادله جبری ریکاتی تبدیل می شود. ولی در این مقاله معادله دیفرانسیل ریکاتی مورد نظر به عنوان یک تابع تطبیقی جهت کنترل ولتاژ موتور درنظر گرفته شده و به فرم رو به جلو با استفاده از شرایط اولیه بصورت برخط به منظور پاسخدهی مناسب به تغییرات محیط، حل می شود. در ضمن پایداری مجانبی خطای ردیابی این کنترل کننده با انتخاب یک تابع لیاپانف مناسب تضمین می گردد. از طرف دیگر، عدم قطعیت های پارامتری مانند تغییرات پارامتر جرم بازوی ربات و همچنین اغتشاشات خارجی محیط در مطالعات شبیه سازی ها در نظر گرفته شده است و بدین سبب مقاوم بودن طراحی نشان داده شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی ها به منظور ردیابی سیگنال مرجع در حضور اغتشاشات خارجی و عدم قطعیت مدل نشان دهنده برتری کنترل کننده بهینه ولتاژ پیشنهادی و صرف کمتر توان سیگنال کنترلی مورد نیاز (ولتاژ موتورهای بازوهای ربات) در مقایسه با توان مصرفی موتور های کنترل کننده های بهینه مشابه اعمال شده بر روی گشتاور موتورهای بازوهای ربات و همچنین روش های طراحی کلاسیک کنترل کننده، نظیر PID است.

در این مقاله یک سیستم تولید همزمان برق، حرارت و سرما برای استفاده از گرمای اتلافی پیل سوختی پلیمری پیشنهاد شده است، سیستم حاضر می تواند دارای کاربردهای ساختمانی باشد. این سیستم شامل پیل سوختی پلیمری؛ تانک ذخیره حرارتی؛ چیلر جذبی؛ تانک هیدروژن؛ کمپرسور هوا و پمپ می باشد، حرارت تولیدی در پیل سوختی توسط یک سیال عامل جذب شده است و قسمتی از این حرارت به ژنراتور چیلر جذبی برای تامین سرمایش و قسمت دیگر آن به تانک ذخیره حرارتی برای تامین گرمایش ساختمان داده شده است. مدل سازی این سیستم از چهار دیدگاه انرژی؛ اگزرژی؛ صرفه جویی سوخت و آلایندگی انجام شده است. پیل سوختی این سیستم تولید همزمان دارای توان الکتریکی 38.63 کیلووات و توان حرارتی 39.17 کیلووات است. راندمان پیل سوختی به تنهایی 37.21% محاسبه شده است، در حالیکه وقتی از تانک ذخیره حرارتی و چیلر جذبی برای بهره بردن از حرارت اتلافی پیل استفاده شود، راندمان انرژی به 68% می رسد. بیشترین بازگشت ناپذیری در پیل سوختی پلیمری رخ می دهد و بازگشت ناپذیری پیل 47.21 کیلووات است و بازگشت ناپذیری تولیدی در چیلر جذبی نیز 5.94 کیلووات محاسبه شده است. از لحاظ درصد کاهش مصرف سوخت و آلایندگی در مقایسه با سیتم های سنتی تامین انرژی ساختمان ها به ترتیب درصد کاهش مصرف سوخت 34% و درصد کاهش آلایندگی 25% بدست آمده است. همچنین محاسبات نشان داد که با افزایش فشار کاری پیل سوختی راندمان های انرژی و اگزرژی افزایش یافته است اما با افزایش فشار بالای چیلر جذبی و فشار کاری پیل ضریب عملکرد چیلر جذبی کاهش یافته است.

این مقاله تاثیر پارامترهای فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی را بر روی مقاومت به خستگی فولاد آلیاژی16MnCr5  بصورت تجربی مورد بررسی قرار می دهد. فولاد16MnCr5  در ساخت قطعاتی که نیاز به مقاومت سایشی بالایی دارند کاربرد دارد. به علت سختی بالای این فولاد یکی از فرآیندهای تولیدی که جهت شکل دهی این قطعات مورد استفاده قرار می گیرد، فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی می باشد. شدت جریان جرقه با مقادیر 8، 16 و 32 آمپر و مدت زمان روشنی پالس با مقادیر 25، 100 و 400 میکروثانیه جهت انجام آزمایشها انتخاب شده است. آزمایشات به حالت عاملی کامل انجام پذیرفت و از تست خستگی مور جهت تعیین عمر خستگی استفاده گردید. نتایج نشان می دهد با افزایش شدت جریان جرقه و مدت زمان روشنی پالس مقاومت به خستگی کاهش می یابد. بیشترین مقاومت به خستگی در شدت جریان جرقه 8 آمپر و مدت زمان روشنی پالس 25 میکروثانیه و کمترین مقاومت به خستگی در شدت جریان جرقه 32 آمپر و مدت زمان روشنی پالس 400 میکروثانیه حاصل شد. مقاومت به خستگی نمونه ها به تراکم ترک های سطح و ضخامت منطقه متاثر از حرارت بستگی دارد. در قطعه کارهایی که مقاومت به خستگی پایین دارند، ترک ناشی از خستگی از چند نقطه مختلف از سطح مقطع قطعات آغاز می گردد. به نظر می رسد علت این پدیده زبری سطح بالا در نمونه ها باشد. همچنین مقاومت به خستگی نمونه ها با کمترین زبری سطح، حدود 3 تا 5 برابر بیشتر از مقاومت به خستگی نمونه با بیشترین زبری سطح بدست آمد.