مهندسی مکانیک مدرس
سال:1399 | دوره:20 | شماره:5 |تعداد مقالات:27

در این مقاله، عملیات حرارتی نرماله کردن روی جوش حاوی ذرات ریزاکسید تیتانیوم و ذرات ریزکاربید تیتانیوم (فولاد گرید ایکس 65 خطوط انتقال گاز) انجام شد. نتایج آزمون شارپی نشان می دهد که در نمونه نرماله شده حاوی ذرات ریزاکسید تیتانیوم و ذرات ریزکاربید تیتانیوم نسبت به نمونه بدون عملیات حرارتی (حاوی ذرات ریزاکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم)، به ترتیب 33 و 18% افزایش پیدا کرده است. همچنین استحکام نهایی نمونه نرماله شده حاوی ذرات ریزاکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم نسبت به نمونه بدون عملیات حرارتی (ذرات ریزاکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم) به ترتیب 9 و 11% افزایش یافته است. نتایج نشان می دهد که در هر دو نمونه نرماله شده میکرو آلیاژی میزان عمر خستگی افزایش یافته است. همچنین میزان عمر خستگی در نمونه نرماله شده ذرات ریزکاربید تیتانیوم نسبت به اکسید تیتانیوم افزایش بیشتری داشته است. نتایج آزمون خستگی نشان می دهد که در نمونه نرماله شده حاوی ذرات ریزکاربید تیتانیوم نسبت به نمونه نرماله شده حاوی ذرات ریزاکسید تیتانیوم، میزان عمر خستگی (بار 150نیوتن) به میزان 36% افزایش پیدا کرده است. در این بارگذاری عمر خستگی (نمونه نرماله شده حاوی ذرات ریزکاربید تیتانیوم نسبت به نمونه بدون عملیات حرارتی) 27% افزایش یافته است. نتایج آزمون کرنش سنجی سوراخ نشان می دهد که در نمونه نرماله شده حاوی ذرات ریزاکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم نسبت به نمونه بدون عملیات حرارتی (ذرات ریزاکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم) تنش پسماند محیطی به ترتیب 12 و 8% کاهش پیدا کرده است.

تیتانیوم از مهم ترین عناصر میکروآلیاژی مورد استفاده در صنعت انتقال گاز است. در این مقاله به صورت جداگانه نانوکاربید تیتانیوم و نانواکسید تیتانیوم اضافه شد. در ادامه روی نمونه های براساس دستورالعمل ویژه جوشکاری شرکت ملی گاز ایران عملیات جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود دستی انجام شد. عملیات حرارتی آنیل کردن روی جوش حاوی نانواکسید تیتانیوم و نانوکاربید تیتانیوم (فولاد گرید X65 خطوط انتقال گاز) انجام شد. نتایج آزمون شارپی نشان می دهد که در نمونه آنیل شده حاوی نانوذرات اکسید تیتانیوم و نانوذرات کاربید تیتانیوم نسبت به نمونه بدون عملیات حرارتی (حاوی نانوذرات اکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم) انرژی جذب شده به ترتیب 13 و 9% افزایش پیدا کرده است. همچنین استحکام نهایی نمونه آنیل شده حاوی نانوذرات اکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم نسبت به نمونه بدون عملیات حرارتی (نانوذرات اکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم) به ترتیب 8 و 3% کاهش یافته است. در هر دو نمونه آنیل شده نانوآلیاژی میزان عمر خستگی افزایش یافته است. همچنین میزان عمر خستگی در نمونه آنیل شده نانوذرات کاربید تیتانیوم نسبت به اکسید تیتانیوم، افزایش بیشتری داشته است. عمر خستگی (نمونه آنیل شده حاوی نانوذرات کاربید تیتانیوم نسبت به نمونه بدون عملیات حرارتی) 16% افزایش یافته است. نتایج آزمون کرنش سنجی سوراخ نشان می دهد که در نمونه آنیل شده حاوی نانوذرات اکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم نسبت به نمونه بدون عملیات حرارتی، تنش پسماند محیطی به ترتیب 31 و 19% کاهش پیدا کرده است.

دیسک های بین مهره ای از مهم ترین بافت های موجود در بدن بوده و انعطاف پذیری لازم را به ستون فقرات به هنگام فعالیت های روزمره می دهند. با توجه به ساختار لایه ای بخش انیولس فایبرسس که بخش مرکزی نوکلیس پالپسس را احاطه می کند این احتمال وجود دارد که این بخش از دیسک در برابر بارهای اعمالی، رفتاری ناهمسانگرد از خود نشان دهد. از این رو در پژوهش حاضر به منظور بررسی اثر ناهمسانگردی نمونه های این بافت در سه جهت محوری، شعاعی و پیرامونی، تحت آزمایش تجربی واهلش از نوع فشاری در شرایط فشار محدودشده قرار گرفتند. به منظور تعیین مقادیر تجربی برای ویژگی های مکانیکی نفوذپذیری و مدول تجمعی به عنوان ثوابت ماده، منحنی های حاصل از آزمایش های تجربی در هر سه جهت با معادله اساسی تئوری دوفازی در واهلش برازش شدند. نتایج به دست آمده برای هر دو ویژگی نفوذپذیری و مدول تجمعی در سه جهت، به یکدیگر نزدیک بود که از رفتار همسانگرد بافت انیولس فایبرسس در بارگذاری فشاری حکایت دارد.

تلاش برای کاهش اثرات بالستیک پرتابه و دست یابی به نتایج منطقی همواره اهمیت داشته است. در این مقاله به منظور کاهش عمق نفوذ پرتابه از اهداف سوراخ دار استفاده شد. استفاده از این اهداف در برخورد پرتابه های با سرعت بالا موجب کاهش مواردی از قبیل عمق نفوذ، هزینه نهایی ساخت هدف و چگالی سطحی هدف می شود. هدف این مقاله، ارایه یک مدل تحلیلی جدید و کامل برای نفوذ پرتابه در اهداف سوراخ دار نیمه بی نهایت سرامیک/فلز، براساس مدل تحلیلی فلوز که یکی از مدل های مهم و اساسی در زمینه نفوذ است، بود. ابتدا مدل فلوز که برای اهداف بدون سوراخ اما بی نهایت سرامیک/فلز است، مورد اصلاح قرار گرفت. این مدل اصلاحی ضمن بهبود کامل نتایج عمق نفوذ در سرعت های پایین، تطابق بهتری با نتایج تجربی در سرعت های بالا نیز دارد. در مدل تحلیلی جدید، 7 حالت مختلف برای برخورد پرتابه به سوراخ در نظر گرفته شد. در هر کدام از این حالت ها، زاویه تمایل و سرعت پرتابه بعد از رسیدن به فلز با توجه به ضخامت سرامیک و سرعت برخورد پرتابه متغیر بود. با در نظر گرفتن نفوذ مایل در فلز، روابط اصلاح شده برای شرایط جدید بازنویسی شد. در نهایت، عمق نفوذ با توجه به شرایط هدف به دست آمد. به منظور مقایسه نتایج از فرآیند شبیه سازی عددی در نرم افزار آباکوس استفاده شد. نتایج مدل تحلیلی جدید با شبیه سازی عددی مطابقت قابل قبولی دارد.

یکی از اهداف مهم در آزمایش ضربه سقوطی به دست آوردن مقدار انرژی شکست به منظور ارزیابی بهتر خواص فولاد آزمایش شده است. در تحقیق حاضر اندازه گیری تجربی و برآورد عددی انرژی شکست نمونه آزمایش ضربه سقوطی با شیار ماشین کاری شده در فولاد API X65 انجام شده است. هدف از تعیین این انرژی تخمین مقاومت ماده در برابر شکست است. نمونه آزمایشگاهی از بدنه لوله فولادی با درز جوش مارپیچ با قطر خارجی 1219میلی متر و ضخامت دیواره 14/3میلی متر بریده و تا ابعاد استاندارد ماشین کاری شده است. سپس در وسط نمونه شیار شورن به طول 1/5میلی متر ایجاد و نمونه تحت بارگذاری دینامیکی با سرعت اولیه 3/6متر بر ثانیه قرار گرفت. با ترسیم منحنی های نیرو-جابجایی و انرژی-جابجایی مقدار حداکثر نیرو برای داده های آزمایشگاهی 229کیلونیوتن و از طریق مدل سازی کامپیوتری 225کیلونیوتن به دست آمد. با محاسبه سطح زیر منحنی نیرو-جابجایی مقدار انرژی شکست نمونه آزمایشگاهی برای داده های تجربی و مدل سازی کامپیوتری به ترتیب 7085 و 6800ژول به دست آمد. بررسی منحنی های تجربی به دست آمده نشان داد که حدود 59% انرژی صرف رشد ترک شده و مابقی صرف شروع ترک و تغییر شکل پلاستیک در نواحی سندان ها و ناحیه زیر چکش شده است. در انتها با ترسیم منحنی خطی انرژی شکست نمونه برحسب سرعت چکش نشان داده شد که شیب این منحنی معیار خوبی برای بررسی اتلاف انرژی و رفتار شکست ماده است.

تحلیل آیرودینامیک توربین بادی محور عمودی از پیچیدگی بیشتری نسبت به توربین های محور افقی برخوردار است. در این پژوهش به منظور بررسی رفتار آیروالاستیک مقطع پره توربین باد محور عمودی اچ شکل از ترکیب مدل آیرودینامیک DMST که مربوط به توربین های محور عمودی است و مدل آیرودینامیک ناپایا وگنر و همچنین مدل واماندگی استاتیکی استفاده شده است. بر این اساس از مدل آیرودینامیکی DMST که مربوط به توربین بادی محور عمودی است، برای به دست آوردن دو پارامتر زاویه حمله و سرعت نسبی محلی استفاده شده است. از این دو پارامتر در ترکیب دو مدل آیرودینامیک وگنر و واماندگی استاتیکی که غیرخطی آیرودینامیکی را لحاظ می کنند، استفاده شده است و مدل جدید آیرودینامیک غیرخطی NFDMST ارایه شده است. مقطع پره به صورت یک و دو درجه آزادی به منظور تحلیل آیروالاستیسیته استاتیکی و دینامیکی مدل شده است. پره توربین باد محور عمودی در یک چرخش سرعت و زاویه حمله های متفاوتی را تجربه می کند و هدف از بررسی شناخت رفتار مقطع پره انعطاف پذیر، به دست آوردن سرعت ناپایداری در موقعیت های مختلف پره و مشاهده اثر غیرخطی های آیرودینامیک و سازه است. نتایج بررسی ها نشان می دهد که با لحاظ کردن آیرودینامیک غیرخطی نتایج از دقت مناسب تری برخوردار است. همچنین با توجه به بررسی مدل یک و دو درجه آزادی نقطه طراحی به لحاظ آیروالاستیک در آزیموس 90-درجه است که کمترین سرعت ناپایداری دینامیکی m/s2/45 است و تغییرات سرعت ناپایداری بالواره چرخان در یک دور چرخش حدود 6% است.

تاخت باد نوسان با دامنه زیاد و فرکانس کم کابل های خطوط انتقال برق است که در اثر وزش باد به صورت امواج ایستا با حلقه های تکی یا بیشتر در هر دهنه رخ می دهد. براساس داده های میدانی، تعداد قابل توجهی از رخدادهای تاخت باد به صورت نوسانات تک حلقه اتفاق می افتد که در اثر آن نیروی دینامیکی قابل توجهی به دکل ها وارد می شود. در این مقاله نتایج آزمایش تونل باد روی یک نمونه مقیاس شده خط انتقال برق شامل دو دهنه کابل تکی با در نظر گرفتن دو نوع مقره انتهای بسته و معلق و همچنین بارگذاری ایرودینامیکی یکنواخت و غیریکنواخت (با استفاده از تونل باد جریان آزاد) برای بررسی رفتار ایرودینامیکی کابل ها در تحت تاثیر پدیده تاخت باد ارایه شده است. سپس براساس شناسایی بحرانی ترین حالت نوسان کابل ها، راهکاری بر مبنای افزایش مقاومت خمشی آنها از طریق به کارگیری روکش های موضعی سخت کننده پیشنهاد شده است. نتایج به دست آمده نشان داد که بحرانی ترین حالت نوسان کابل ها در پدیده تاخت باد، مربوط به نوسان تک حلقه است که در نتیجه اندرکنش بین کابل های دهنه های مجاور تحت بارگذاری ایرودینامیکی غیریکنواخت و به کارگیری مقره های معلق رخ می دهد و طی آن نیروی های دینامیکی وارد بر تکیه گاه ها حدود 20% بیش از حالتی است که کابل ها به دلیل اتصال انتهای بسته به دکل ها به صورت دو حلقه نوسان می کنند. همچنین به کارگیری روکش های موضعی به اندازه 20% طول دهنه کابل باعث کاهش حدود 27% در نیروی دینامیکی وارد بر سازه نگهدارنده نسبت به حالت بدون روکش می شود.

در این مقاله روشی نوین برای طرح ریزی مسیر و تعیین گذرگاه های قابل پرواز یک هواپیما براساس راهکار نگاشت همدیس معرفی می شود. در اینجا مساله طراحی گذرگاه پروازی ارتفاع پایین برای یک هواپیما مطرح شده است. در این مساله حفظ تلاش کنترلی برای کاهش ارتفاع و افزایش سرعت با محدودیت اجتناب از برخورد با موانع و عوارض زمینی، استراتژی اصلی این مانور عملکری است. در رویکرد ارایه شده سعی بر تبدیل فضای واقعی شامل موانع و عوارض زمینی که عموما اطلاعات آن توسط نقشه های دیجیتالی ماهواره ای یا هوایی موجود است، به یک فضای مجازی شامل موانع هموارشده یا فاقد ارتفاع است. در این راستا از مفهوم نگاشت های همدیس به عنوان یک ابزار ریاضیاتی تسهیل کننده برای این تبدیل فضای حل مساله بهره گرفته شده است. تبدیل فضای حل مساله تحت نگاشت یاد شده به گونه ای منجر به حل مساله ای متاثر از انعکاس دینامیک، معیار عملکرد و محدودیت های ارتفاعی حقیقی روی فضای مجازی می شود. این نکته قابل توجه است که در طراحی مسیر گذر در فضای تبدیل یافته جدید، تاثیر موانع بر شکل دهی مسیر پروازی، به نوعی در معادلات بیان شده در فضای مجازی گنجانده می شود. نتایج مطالعات موردی و بهینه سازی های عددی انجام پذیرفته با لحاظ موانع با اشکال هندسی دوبعدی پایه نشان گر تطبیق مناسب نتایج با قواعد عملکردی پروازی است. روش پیشنهادی پتانسیل پیاده سازی در هر دو حالت برنامه ریزی مسیر به صورت برخط و خارج از خط را داراست.

در این تحقیق برای انتخاب ایرفویل پره توربین باد محور عمودی داریوس سه ایرفویل NACA0015، NACA0018 و NACA0021 انتخاب و در نرم افزار Q-Blade نسبت ماکزیمم ضرایب برآ به پسا مشخص و در نهایت ایرفویل ناکا 0015 در سرعت 5 و 10متر بر ثانیه بیشترین مقدار نسبت ضریب برآ به ضریب پسا در زاویه حمله 13درجه برابر 2/58 و زاویه حمله 6/5درجه برابر 15/3 داشت و در ادامه ایرفویل ناکا 0015 انتخاب و برای تحلیل عددی از روش توربولانسی K-ω SST استفاده و با نتایج آزمایشگاهی صحت سنجی شد. در ادامه توربین باد در نرم افزار CATIA طراحی و ساخته شد. برای ایجاد جریان باد از دمنده چهار فن و برای محاسبه دقیق تر وسایل مورد استفاده در اندازه گیری، آزمون و ساخت کالیبره شده اند. نتایج نشان داد که توان راه اندازی پره متخلخل در سرعت 3، 4، 5، 7 و 8متر بر ثانیه 35، 33، 31، 37 و 48% کمتر از توربین باد پره مستقیم بوده است.

در این تحقیق اثر چند نوع مانع غیرمعمول با هندسه های مکعبی، کروی، استوانه ای و مخروطی شکل بر بردار پیشرانش یک میکرو نازل همگرا-واگرا به عنوان یک روش جدید در کنترل بردار پیشران به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور یک نازل همگرا-واگرا در ابعاد کوچک طراحی و ساخته شده است. این نازل به صورتی است که عدد ماخ اسمی خروجی آن در شرایط انبساط کامل، 2 است. دیواره این نازل برای اندازه گیری تغییرات فشار، مجهز به سوراخ های فشار شده است. همچنین در دیواره نازل مجرایی برای اعمال یک مانع در درون نازل ایجاد شده است. از سنسورهای فشار برای اندازه گیری فشار و همچنین از سیستم سایه نگاری برای بررسی میدان جریان خروجی از نازل استفاده شده است. فشار کل محفظه آرامش در تمام آزمایش ها ثابت بوده و برابر 5/5بار است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که بیشترین مقدار انحراف، مربوط به مانع با هندسه مکعبی شکل است که برابر 1/2درجه است. همچنین در هندسه هایی که دارای گوشه های تیز هستند، شوک شکل گرفته قوی تر بوده و به دیواره مقابل برخورد می کند. در این تحقیق شوک شکل گرفته با مانع مکعبی و استوانه ای به دیواره مقابل برخورد کرده اما برای موانع کروی و مخروطی شکل، شوک از دهانه نازل خارج می شود. همچنین این نتایج نشان می دهند که نیروی محوری نازل کاهش بسیار جزیی داشته است.

موج طولی بحرانی به معنای انکسار امواج طولی گسیل شده از محیط اول در راستای موازی با سطح محیط دوم است. ارتباط بین تنش و سرعت موج با قانون آکوستوالاستیک بیان می شود. تعیین ضریب آکوستوالاستیک به کمک روابط تئوری به علت نیاز به محاسبه ثوابت الاستیک مرتبه دوم و سوم ماده بسیار مشکل است. هدف از این پژوهش ارایه روشی تجربی برای اندازه گیری دقیق ضریب آکوستوالاستیک، بررسی تاثیر ضخامت محیط انتشار بر امواج طولی بحرانی و در نهایت بررسی امکان اندازه گیری تنش در پوسته ها و صفحات نازک است. با ارسال موج در سطح ماده و بررسی امواج دریافت شده توسط سنجشگرهای گیرنده، به گسیختگی و به وجود آمدن گروه های مختلف در انتشار امواج طولی بحرانی پی برده شد. در حالی که موج ارسالی تنها از یک گروه تشکیل شده است. بررسی نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد که انتشار موج طولی در ضخامت های کم سبب به وجود آمدن مولفه هایی از امواج لمب متقارن و نامتقارن نیز می شود. با اعمال تنش کششی بر ورقی که در آن موج طولی بحرانی ارسال شده است مشخص شد که تمام گروه هایی که توسط ترانسدیوسر گیرنده دریافت می شوند و دارای ماهیت طولی بحرانی هستند رفتار یکسانی در مقابل تغییرات تنش دارند در حالی که مولفه های لمب رفتار متفاوتی در برابر تغییرات تنش از خود نشان می دهند. همچنین بررسی تغییرات زمان انتشار امواج با تغییرات تنش های کمتر از حد الاستیک نشان می دهد که در نمونه ای با ضخامت 0/5میلی متر، تغییرات زمان پرواز امواج لمب و، به ترتیب 3/75 و 1/91 برابر تغییرات امواج طولی بحرانی است.

اتصال سرد ورق فلزی، روشی مبتنی بر شکل دهی برای همبندی قطعات ورقی است. برای اطمینان از یک اتصال با استحکام کافی لازم است ابزار شکل دهی به صورت بهینه طراحی شود. این مقاله به مطالعه عددی و تجربی فرآیند اتصال سرد ورق های فولادی با ضخامت ناهمسان با قالب ثابت به منظور بهینه سازی پارامترهای هندسی ابزار اتصال سرد می پردازد. در این مطالعه با استفاده از روش طراحی آزمایش متعامد (OED) و تحلیل المان محدود در نرم افزار آباکوس، شعاع سنبه RP، عمق حفره قالب Pm، عرض شیار کف قالب Lm و زاویه کف سنبه PBA، به عنوان پارامترهای ورودی مهم طراحی ابزار برای رسیدن به بیشترین استحکام کششی F اتصال سرد، به عنوان متغیر هدف، بهینه سازی شد. ورق های بالایی و پایینی به کار رفته در این تحقیق به ترتیب، به ضخامت 1/5 و mm2 از جنس فولاد گالوانیزه DX51D است که براساس استاندارد EN10346/00 توسط شرکت فولاد مبارکه تولید می شود. پس از اجرای رایانه ای آزمایش های طراحی شده با OED، مقادیر mm2/6=RP، mm1/4=Pm، mm1/2=Lm، ° 1=PBA و N2319=F به عنوان مقادیر بهینه به دست آمد. پس از بهینه سازی هندسه ابزار براساس نتایج آزمایش های المان محدود، طراحی و ساخت ابزار اتصال سرد انجام گرفت. ارزیابی و مقایسه نتایج شبیه سازی اتصال سرد برای طراحی ابزار بهینه، با نتایج تجربی به دست آمده برای هندسه اتصال و استحکام کششی آن انطباق بسیار نزدیکی را نشان داد.

یکی از مطالعات مورد علاقه محققین در علم هیدرولیک و مکانیک سیالات بررسی جریان های چگال حاوی رسوبات چسبنده (جریان های گل آلود) در محیط آبی است. این نوع از جریان ها به علت داشتن چگالی بیشتر نسبت به آب در بستر جریان می یابند و در آب بالای خود نفوذ کرده و منجر به کدرشدن (گل آلود شدن) آن می شوند. در مقاله حاضر این نوع جریان ها به کمک شبیه سازی دوفازی در روش لاگرانژی هیدرودینامیک ذرات هموار مدل سازی گشته است. برای مدل سازی از توسعه کد دوبعدی اسفیزیکس بهره گرفته شده است که در آن مقادیر فشار به صورت صریح و به کمک معادله حالت محاسبه می شوند. همچنین برای مدل سازی فاز رسوبات چسبنده از مدل غیرنیوتنی ویسکوپلاستیک تک رابطه ای هرشل بالکی پاپاناستاسیو استفاده شده است. در ادامه برای بررسی میزان نفوذ مخلوط رسوبات چسبنده در آب زلال، از معادله نفوذ و جابجایی در توسعه کد استفاده شد. در نهایت نتایج حاصل از مدل حاضر به صورت تک فازی و دوفازی با مدل های آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفت. بررسی ها حاکی از آن است که مدل توسعه داده شده در تحقیق حاضر به طور مطلوبی قادر به مدل سازی این نوع از جریان ها است و می تواند برای بررسی میزان غلظت، نفوذ جریان های چگال و همچنین میزان پیشروی آنها در محیط های آبی به کار گرفته شود.

در این پژوهش روی توسعه دانش فنی و پیاده سازی راهبردهای کنترل نوین در بستر اینترنت اشیاء تمرکز شده است. در این راستا معماری کنترلی طراحی شد که با استفاده از کنترل چندلایه سلسه مراتبی در بستر اینترنت اشیاء امکان ارتباط گیری و انتقال اطلاعات از لایه های پایین تر به بالاتر در مقیاس جهانی و امکان پردازش داده ها و ارایه راهکار کنترلی متناسب با شرایط جدید از لایه های بالاتر به پایین تر فراهم آمده است. از کاربردهای اصلی این رویکرد می توان به کنترل سیستم های دارای لختی زیاد و هوشمندسازی زیر سیستم ها با هزینه کم برای کنترل سیستم ها با مقیاس بزرگ اشاره کرد. با دو لایه شدن سیستم هایی با لختی زیاد، امکان بهینه شدن کنترل کننده محلی توسط کنترل اصلی فراهم می شود. بدین منظور کنترل کننده دو لایه ای که در لایه پایینی کنترل سیستم های با لختی زیاد دما و رطوبت خاک را به ترتیب در قالب کنترل PID و IFTTT بر عهده داشته و در لایه بالایی با استفاده از اطلاعات دریافتی از لایه پایینی و به کارگیری الگوریتم تکامل تفاضلی (DE) و کنترل کننده ANFIS، به ترتیب ضرایب کنترل کننده PID اعمال شده در زیر سیستم و نقاط کاری IFTTT کنترل را به طور پیوسته بهینه می نماید، در نظر گرفته شده است. با این عمل حجم و پیچیدگی سخت افزارهای به کار گرفته شده در لایه های پایین تر و به تبع هزینه های ناشی از آنها کاهش پیدا کرده و در عین حال زیر سیستم مربوطه هوشمند شده است. از طرفی امکان پیاده سازی کنترل کننده های پیچیده در لایه های سطح پایینی در سیستم های مقیاس بزرگ فراهم شده و امکان کنترل سیستم های با لختی زیاد نیز فراهم می آید. نتایج شبیه سازی و آزمایش عملی نیز حاکی از آن است که این استراتژی کنترلی در بسترهای اینترنت اشیاء بسیار موثر واقع شده است.

دمای آسفالت در اثر تابش خورشید افزایش می یابد و در طول روز اختلاف قابل ملاحظه ای بین دمای هوای محیط پیرامون و دمای آسفالت شکل می گیرد و این اختلاف دما پتانسیل مناسبی برای گرم کردن سیال عامل مانند آب فراهم می کند. کلکتورهای آسفالت در کنار ساختار بسیار ساده، امکان استفاده از این پتانسیل را فراهم کرده اند. مطالعه تجربی و تحلیلی حاضر پاسخ دینامیکی و راندمان کلکتور آسفالت را در شرایط عملیاتی در شهرستان بم، کرمان مورد مطالعه قرار داده است. در مطالعه حاضر با طراحی و ساخت یک کلکتور آسفالت با مساحت m21/2 و پایش پارامترهای موثر مانند شدت تابش و درجه حرارت ورودی و خروجی از کلکتور به مدت 6ساعت از روز عملکرد این دسته از کلکتورها بررسی شده است. مطالعه اخیر نشان می دهد که با افزایش دبی جریان ورودی به کلکتور به میزان دو برابر، راندمان کلکتور به مقدار متوسط 25% افزایش می یابد در حالی که اختلاف دماهای ورودی و خروجی رو به کاهش می گذارد. از طرفی با بهره گیری از نتایج تجربی در رویکرد تحلیلی راندمان حرارتی برای سایر دبی ها در محدوده رژیم جریان آرام پیش بینی شده است. نتایج به دست آمده از رویکرد تحلیلی با دقت مناسبی با نتایج آزمایشگاهی مطابقت دارد. استفاده از روش تحلیلی راهکاری مناسب برای تخمین کارآیی کلکتور در مواقعی که نتایج تجربی در دسترس نیست، در اختیار می گذارد.

با توجه به ویژگی های خاص کامپوزیت چوب پلاست و استقبال روز افزون از این محصول به واسطه سازگاری آن با محیط زیست، دست یابی به کیفیت سطح مناسب طی انجام فرآیندهای مختلف ماشین کاری روی این دسته از مواد، بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش پس از انجام عملیات تراشکاری با ابزار خودچرخان روی نمونه ها با تغییر پارامترهای سرعت اسپیندل، نرخ پیشروی و عمق برش، به اندازه گیری و مقایسه زبری سطوح تراشکاری شده، بررسی سلامت سطوح توسط میکروسکوپ و همچنین تحلیل عددی فرآیند پرداخته شده است. در نتایج مشاهده شد که طی تراشکاری با ابزار خودچرخان به ازای عمق برش 1میلی متر و نرخ پیشروی 0/22میلی متر بر دور، با افزایش سرعت اسپیندل از 500 به 710دور بر دقیقه، کیفیت سطح در حدود 17% بهتر شد که این مقدار در مقایسه با تراشکاری معمولی نیز در حدود 37% بهبود یافته است. همچنین به علت افزایش نیروهای ماشین کاری، با افزایش نرخ پیشروی از 0/22 به 0/44میلی متر بر دور، کیفیت سطح در حدود 21% کاهش یافته است. مقایسه مقادیر به دست آمده برای زبری سطح نشان داد که بعد از نرخ پیشروی سرعت اسپیندل بیشترین تاثیر را بر کیفیت و سلامت سطوح تراشکاری شده داشته است. همچنین مقایسه زبری سطوح اندازه گیری شده طی روش المان محدود و روش تجربی نیز نشان دهنده دقت و سازگاری مناسب این دو روش با یکدیگر بوده است.

بیماری هایی مانند سکته های قلبی و مغزی که گاهی منجر به اختلالات حرکتی در افراد می شوند با بالارفتن میانگین سنی جامعه، افزایش یافته است. امروزه دانشمندان پزشکی برای درمان این اختلالات استفاده از ربات هایی تحت عنوان ربات های بازتوانی را جایگزین درمانگرهای سنتی کرده اند. هدف اصلی این پژوهش طراحی و ساخت یک ربات بازتوانی با هزینه پایین و با قابلیت استفاده خانگی برای بیمار بود. در این پژوهش رباتی ترکیبی از کابل و فنر برای حرکت در صفحه عرضی بدن انسان معرفی شد. بدین منظور، ابتدا سختی و طول آزاد فنرها، طی یک فرآیند بهینه سازی به دست آمده است. سپس ناحیه کاری استاتیکی و دینامیکی برای شناسایی رفتار مکانیکی ربات محاسبه شده است. در پایان، کنترل پذیری سیستم در مسیرهای مختلف و در دو حالت حضور و عدم حضور دست بیمار بررسی و با نتایج حاصل از دستگاه ساخته شده صحه گذاری شد. نواحی کاری استاتیکی و دینامیکی حاکی از آن است که بیمار به کمک ربات طراحی شده به خوبی می تواند تمارین را انجام دهد. همچنین نتایج کنترلی و نتایج به دست آمده از آزمایش دستگاه ساخته شده نشان دهنده پایداری سیستم کنترلی و توانایی آن در از بین بردن خطاهای به وجودآمده احتمالی طی مسیر است.

جداکننده های دو مرحله ای گریز از مرکز، جدیدترین نسل جداکننده های ثقلی مورد استفاده در پرعیارسازی و جدایش مواد معدنی هستند. روش های پرعیارسازی ثقلی روش هایی هستند که به وسیله آنها می توان مخلوطی از ذرات با ابعاد، شکل و جرم مخصوص مختلف را به کمک نیروی ثقل، نیروی گریز از مرکز و دیگر نیروها به کمک جریان سیال به خصوص آب (یا هوا) از یکدیگر جدا ساخت. جریان داخل این جداکننده ها همواره آشفته است. در شبیه سازی های عددی، انتخاب مدل آشفتگی مناسب از جنبه های مهم و کلیدی برای پیش بینی دقیق الگوی جریان سیال است. هدف از این مقاله یافتن مدل آشفتگی مناسب برای پیش بینی های هیدرودینامیکی در جداکننده دو مرحله ای گریز از مرکز به روش دینامیک سیالات محاسباتی است. بدین منظور شبیه سازی سه فازی جداکننده دو مرحله ای گریز از مرکز با استفاده از مدل های k-e، RNG k-e و RSM انجام شده است. ارزیابی اثر مدل آشفتگی بر میدان جریان با توجه به الگوی هسته هوا، توزیع سرعت و توزیع ذرات جامد بین جریان های مختلف جداکننده انجام شده است. در پایان نتایج حاصل از شبیه سازی CFD دستگاه با قطر 70میلی متر با داده های آزمایشگاهی و تجربی اعتبارسنجی شد. درصد اختلاف نتایج شبیه سازی با استفاده از مدل آشفتگی RSM با نتایج تجربی در مورد بازیابی حجمی سیال و قطر هسته هوا در مراحل اول و دوم به ترتیب 4/73%، 4/3% و 5/2% بود. نتایج حاصل از شبیه سازی با مدل های آشفتگی k-e، RNG k-e انطباق خوبی با نتایج تجربی نداشت.

استفاده از نوسان های فراصوتی برای کاهش دما در سوراخ کاری استخوان یکی از مهم ترین فرآیندهای نوین است که مورد توجه محققین حوزه جراحی استخوان قرار گرفته است. لذا بررسی رفتار دما در فرآیند سوراخ کاری استخوان به کمک نوسان های فراصوتی و پیش بینی رفتار دما نقش مهمی در بهبود استفاده از این روش در عمل های جراحی ارتوپدی دارد. در این پژوهش با استفاده از روش سطح پاسخ و تحلیل آماری اثر پارامترهای فرآیند روی تغییرات دما مورد مطالعه قرار گرفته است. تحلیل آماری برای بررسی اثر هر یک از متغیرهای ورودی شامل سرعت دورانی ابزار، سرعت پیشروی ابزار، دامنه نوسان فراصوتی و برهم کنش آنها روی دما انجام شده است. همچنین با استفاده از روش آماری حساسیت سوبل مقدار تاثیر و حساسیت هر یک از متغیرهای ورودی روی دما مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که استفاده از نوسان های فراصوتی باعث کاهش دما می شود و سرعت دورانی (48%)، دامنه نوسان (33%) و سرعت پیشروی (19%) به ترتیب بیشترین اثر را بر دمای فرآیند سوراخ کاری به کمک نوسان های فراصوتی داشته اند. استفاده از نوسان های فراصوتی می تواند باعث کاهش وابستگی دمای فرآیند به سرعت پیشروی شده و در نتیجه امکان انجام جراحی در زمان کوتاه تری را ممکن می سازد. کمینه مقدار دما (حدود C° 37) در سرعت دورانی 500دور بر دقیقه و سرعت پیشروی 20میلی متر بر دقیقه و دامنه نوسان 15میکرومتر حاصل شده است.

در مقاله حاضر نانوکامپوزیت های چندلایه با استفاده از ورق های آلومینیوم-مس (با دو ضخامت 0/1 و 0/3میلی متر) و نانولوله های کربنی از طریق فرآیند نورد تجمعی تهیه شدند. فرآیند نورد تجمعی برای تولید نمونه های نانوکامپوزیتی تا پنج سیکل ادامه یافت. سپس آزمون های بررسی ساختار، سختی، کشش و اندازه گیری هدایت الکتریکی به منظور ارزیابی خصوصیات نمونه ها انجام پذیرفت. گلویی شدن و شکست دو سازوکار مهم در ارتباط با نحوه توزیع فلز مس در زمینه آلومینیم حین نورد تشخیص داده شدند. همچنین افزایش تعداد پاس ها ضمن بهبود پیوند لایه ها موجب از هم پاشیدن خوشه های نانولوله های کربنی و بهبود توزیع آنها در ساختار می شود. نتایج نشان می دهند که مقدار سختی آلومینیوم با افزایش ضخامت لایه مس برای کامپوزیت بدون نانولوله کربنی و نانوکامپوزیت محتوی نانولوله کربنی به ترتیب حدود 30 و 32% به ازای اعمال پنج پاس، افزایش یافته است. بیشترین میزان سختی، معادل 147ویکرز، متعلق به نمونه حاوی نانولوله کربنی و تهیه شده از ورق مس با ضخامت 0/3میلی متر و پس از اعمال پنج پاس نورد است (446% افزایش در مقایسه با آلومینیم). نتایج آزمون استحکام سنجی تاثیر ضخامت لایه مسی و نانولوله های کربنی را در افزایش استحکام تا پاس چهارم تایید می کند. بیشترین استحکام و تغییر طول تا شکست مربوط به نمونه نانوکامپوزیت چندلایه آلومینیم-مس-نانولوله کربنی در پاس چهارم است. همچنین نتایج آزمون ها مشخص می سازد که افزودن مس و نانولوله های کربنی به طور همزمان می تواند موجب افزایش استحکام و هدایت الکتریکی کامپوزیت های مورد مطالعه شود.

توانایی فیلم روانکار در حفظ پایداری دینامیکی روتور در فضای لقی در شرایط ویژه ای نظیر کارکرد در سرعت های بحرانی، وقوع اغتشاشات لحظه ای در وضعیت بارگذاری یا مشخصه های روانکار، همواره یکی از بارزترین خصوصیات مورد انتظار یاتاقان های ژورنال تکیه گاهی مورد استفاده در ماشین آلات دوار محسوب می شود. نسبت منظری یا طول به قطر یاتاقان عامل مهمی است که در شرایط متفاوت بارگذاری، تاثیر آشکاری بر کیفیت فیلم سیال محبوس مابین سطح روتور و جدار داخلی پوسته یاتاقان خواهد داشت. به همین علت در پژوهش حاضر تاثیر این عامل بر کیفیت میرایی اغتشاشات حرکتی روتور در فضای یاتاقان های ژورنال غیرمدور دو، سه و چهار لب با مدل های تحلیلی دینامیکی خطی و غیرخطی مطالعه شده است. در ابتدا موقعیت تعادل پایدار روتور در فضای یاتاقان با بکارگیری معادله رینولدز حاکم بر روانکاری میکروپلار به ازای بار معین خارجی برای مقادیر گوناگون نسبت منظری استخراج شده است. در ادامه با فرض نوسانات سیکل محدود روتور حول نقطه تعادل استاتیکی در مدل خطی، مقادیر جرم بحرانی و فرکانس چرخش گردابی مشخص کننده مرز همگرایی اغتشاشات به وضعیت تعادل، تعیین شده اند. در مدل غیرخطی با حل همزمان معادله رینولدز حاکم بر روانکاری یاتاقان و معادلات حرکت روتور در گام های زمانی متوالی با روش رانگ-کوتا، همگرایی یا واگرایی حرکات روتور ارزیابی شده است. نتایج گویای آن است که با کاهش نسبت منظری، دامنه پایداری دینامیکی نوسانات روتور و شانس کنترل اغتشاشات و بازگشت به موقعیت تعادل پایدار، بهبود می یابد. قیاس نتایج دو روش ارزیابی نیز از رفتار محتاطانه تر و دامنه پایداری دینامیکی محدودتر مدل خطی در غالب مقادیر نسبت منظری حکایت دارد.

مقدار آنتروپی تولیدی طی بارگذاری خستگی به عنوان یک شاخص از انباشت آسیب در ماده تلقی می شود. با استفاده از تکنیک ترموگرافی و ثبت توزیع میدان دما در سطح نمونه تحت بارگذاری چرخه ای به وسیله دوربین مادون قرمز و همچنین محاسبه انرژی اتلافی و در نظر گرفتن امکان تبادل حرارت نمونه با محیط، می توان نرخ خالص تولید آنتروپی در سیستم را محاسبه کرد. انتظار می رود که با به کارگیری ابزار مناسب، بتوان این روش را به عنوان یک روش بازرسی غیرمخرب در رابطه با آسیب ناشی از خستگی فلزات مورد استفاده قرار داد. این تحقیق به منظور امکان سنجی و بررسی قابلیت کاربرد روش یاد شده به کمک مدل سازی و تحلیل عددی انجام شده است. در این مقاله با استفاده از روش عددی اجزای محدود و در قالب نرم افزار آباکوس به شبیه سازی آزمون خستگی خمش کاملا معکوس شونده روی نمونه های استاندارد از جنس آلومینیوم (Al6061-T6) که نتایج آزمون آزمایشگاهی آن موجود است، پرداخته می شود. براساس نتایج تحلیل مکانیکی و حرارتی به روش کوپل متوالی، به محاسبه نرخ تولید آنتروپی، آنتروپی شکست خستگی، متغیر آسیب و تخمین عمر باقی مانده براساس این متغیر پرداخته می شود. نتایج حاصل از شبیه سازی عددی با نتایج آزمون های آزمایشگاهی مقایسه و اعتبارسنجی می شود. همچنین یک تحلیل عددی برای تخمین افزایش دما و بررسی پدیده خودگرمایی خستگی در اثر بارگذاری چرخه ای براساس مشخصه های منحنی کرنش-عمر و تخمین انرژی اتلافی، با بهره گیری از امکان اسکریپت نویسی پایتون در نرم افزار آباکوس روی نمونه آزمون محوری از جنس فولاد(AISI 4340) صورت می گیرد. نتایج پژوهش حاکی از آن است که کاربرد ترموگرافی مادون قرمز به عنوان یک روش ارزیابی غیرمخرب در محدوده خستگی کم چرخه ابزاری مناسب برای ارزیابی میدان دما و در نتیجه تخمین آسیب انباشته در ماده است.

نورد حلقه ای یکی از مهم ترین فرآیندهای شکل دهی برای ساخت هندسه های گرد و یکپارچه با خواص مکانیکی مطلوب در جهت محیطی است. توانایی ساخت حلقه های دولایه می تواند کاربرد فراوانی در صنایع مختلف داشته باشد. ازجمله خواص این گونه حلقه ها می توان به داشتن وزن سبک در کنار استحکام بالا یا مقاومت به سایش در کنار استحکام بالا اشاره نمود. در این پژوهش سعی شده است تا به بررسی فرآیند نورد حلقه ای دولایه چسبیده و پارامترهای موثر بر آن در طول فرآیند با استفاده از تحلیل اجزا محدود توسط نرم افزار ABAQUS و آزمون تجربی، پرداخته شود. حلقه ها به صورت چسبیده به یکدیگر برای انجام شبیه سازی فرآیند و آزمون تجربی در نظر گرفته شده و در انتها یک حلقه از دو جنس متفاوت سرب خالص 99/99% و قلع 63% تشکیل شد. با استناد به نتایج به دست آمده از این تحلیل و با توجه به ابعاد و پارامترهای در نظر گرفته شده برای انجام فرآیند، تنش به وجود آمده در حلقه نورد شده دولایه چسبیده، بین مقادیر Pa 107×1/800__105×1/146 و کرنش آن معادل 1/187 __ 0 به دست آمد. همین طور تصاویر کانتورهای تنش و کرنش، برای درک بهتر فرآیند ارایه شد. با توجه به موارد به دست آمده از شبیه سازی به بررسی تجربی نورد حلقه ای دولایه پرداخته شد. روش کار بدین صورت بود که ابتدا توسط نرم افزار مدل سازی به طراحی مدل ریخته گری پرداخته شده و سپس با طراحی آزمایش تعداد آزمون های مورد نیاز به دست آمده و پس از آن میزان مواد مورد نیاز برای انجام آزمون محاسبه شد. بعد از انجام آزمون ها به بررسی خواص مکانیکی و متالورژیکی حلقه های دولایه نورد شده پرداخته شد.

سلول های فتوولتاییک مجهز به جمع کننده حرارتی می توانند انرژی خورشیدی را به صورت های الکتریکی، حرارتی و ترکیبی از این انرژی تبدیل نماید. در این پژوهش یک سامانه متمرکزکننده سهموی خطی مجهز به سلول های فتوولتاییک در نرم افزار Optic Ray Tracing شبیه سازی نوری و در نرم افزار Solidworks شبیه سازی حرارتی صورت گرفت و نتایج آن با ارزیابی تجربی مقایسه شد. شبیه سازی جمع کننده حرارتی در سامانه ترکیبی فتوولتاییک-حرارتی با دو آرایش طولی و عرضی و در 4 سطح قطر داخلی لوله ها (8، 10، 12 و 14میلی متر) و در سه سطح دبی (1، 2 و 3لیتر بر دقیقه) انجام شد. نتایج شبیه سازی دو آرایش طولی و عرضی لوله ها نشان داد که بازده حرارتی در چینش طولی بهتر از چینش عرضی بود. همچنین نتایج به دست آمده نشان داد که با افزایش قطر لوله ها از 8 تا 120میلی متر روند تغییرات بازده حرارتی افزایشی و از قطر 12 تا 14میلی متر تغییرات چندانی در بازده حرارتی مشاهده نشد. افزایش دبی سیال از 1 به 3لیتر بر دقیقه راندمان حرارتی به دلیل کاهش تلفات حرارتی و راندمان الکتریکی به دلیل کاهش دمای سطح سلول فتوولتاییک افزایش یافت. با توجه به نتایج شبیه سازی سامانه مورد نظر با قطر لوله 10میلی متر ساخته شد و آزمایش های میدانی با سرعت جریان دبی سیال 3لیتر بر دقیقه انجام شد. مقایسه نتایج شبیه سازی و ارزیابی تجربی نشان داد که بیشینه راندمان حرارتی و الکتریکی برای داده های شبیه سازی به ترتیب 61/18 و 12/58% و برای داده های میدانی 58/14% و 12/03% به دست آمد.

در حال حاضر سازه های کامپوزیتی دارای کاربردهای زیادی در صنایع مختلفی ازجمله هوافضا، خودرو، دریایی و پتروشیمی هستند. در اکثر این کاربردها، سازه تحت بارهای دینامیکی و استاتیکی قرار می گیرد و ممکن است دچار کمانش، ارتعاش و خستگی شود. بنابراین تحلیل استاتیکی و دینامیکی این سازه ها به منظور شناخت خصوصیات آنها ازجمله بار کمانش، فرکانس طبیعی و شکل مودهای ارتعاشی بسیار ضروری است. یکی از مهم ترین روش های غیر مخرب برای پیش بینی بار کمانش سازه روش همبستگی ارتعاشی است که اساس آن بر پایه تغییرات فرکانس با تغییر بار محوری بر سازه است. در این تحقیق به بررسی تجربی بار کمانش ورق کامپوزیتی ساندویچی با هسته مشبک لوزی کامپوزیتی پرداخته شده است. برای ساخت ورق های ساندویچی از روش رشته پیچی و لایه چینی دستی استفاده شده است. یکی از نمونه های ساخته شده تحت آزمایش مودال قرار گرفته و با روش همبستگی ارتعاشی تجربی بار کمانش سازه محاسبه شده است. در ادامه برای صحت سنجی نتایج به دست آمده از روش همبستگی ارتعاشی، بار کمانش چهار نمونه از طریق آزمون فشار محوری محاسبه شد. میزان خطا برای پیش بینی بار کمانش به کمک روش همبستگی ارتعاشی تجربی 2/1% به دست آمد و کارآیی روش همبستگی ارتعاشی تجربی برای ورق کامپوزیتی مشبک مورد تایید قرار گرفت. همچنین با بررسی تاثیر بازه بار اعمالی بر دقت روش همبستگی ارتعاشی مشخص شد که به ازای بار اعمالی بیش از 63% بار کمانش تجربی، دقت پیش بینی روش همبستگی ارتعاشی به مقدار قابل قبول می رسد.