مهندسی مکانیک مدرس
سال:1397 | دوره:18 | شماره:5 |تعداد مقالات:27

ادر یک هواساز ترموالکتریک معمولا از تعدادی ماژول ترموالکتریک با فین های هوا خنک جابه جایی اجباری استفاده می شود. در این پژوهش سعی شده است تا تاثیر چیدمان ماژول ها نسبت به یکدیگر و همچنین الگوی جریان هوای عبوری از روی آنها بر عملکرد حرارتی مجموعه مورد مطالعه قرار گیرد. بدین منظور، عملکرد حرارتی یک سامانه هواساز ترموالکتریک شامل چهار ماژول ترموالکتریک در سه چیدمان؛ موازی، سری با جریان هوای سرد و گرم هم جهت و سری با جریان هوای سرد و گرم مخالف بررسی و مقایسه شده است. جهت بررسی توامان عملکرد حرارتی و افت فشار تحمیل شده به سیستم از تحلیل آنتروپی استفاده شده است. بعلاوه، تاثیر تغییر جریان الکتریکی اعمالی به ما ژول ها و دبی هوای عبوری از کانال های سرد و گرم بر ضریب عملکرد مجموعه برای چیدمان های مختلف مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج بیان گر این است که چیدمان هیت سینکها تاثیر چشمگیری بر عملکرد سامانه هواساز ترموالکتریک دارد به طوری که ضریب عملکرد سرمایشی و گرمایشی سیستم هواساز در حالت چیدمان سری به ترتیب1. 4 و 1. 1 برابر حالت چیدمان موازی است. همچنین نتایج تحلیل انتروپی نشان داد که در حالت چیدمان سری گرچه افت فشار تحمیل شده به سیستم افزایش می-یابد ولی این افزایش به حدی نیست که بتواند مزیت استفاده از چیدمان سری را کمرنگ نماید.

در این مقاله به بررسی عملکرد سه مدل اغتشاشی k-ε ناحیه ای، k-ε رینولدز پایین خطی و k-ε رینولدز پایین غیرخطی در پیش-بینی جریان و انتقال حرارت داخل کانال حفره دار پرداخته شده است. همچنین اثر اعمال ترم NYP به جای ترم اصلاح مقیاس طول YAP مورد مطالعه قرار گرفته است. حفره ها تجهیزات انتقال حرارتی هستند که در پره های توربین گاز به کار می روند تا میزان انتقال حرارت را بالا ببرند. این تجهیزات بصورت مانعی در برابر جریان قرار نمی گیرند، بنابراین افت فشار زیادی را ایجاد نمی-کنند. در این پژوهش به منظور حل معادلات حاکم بر جریان و انرژی از روش حجم محدود به همراه الگوریتم سیمپل استفاده شده است. نتایج بدست آمده با ترم اصلاح YAP حاکی از آن است که مدل غیرخطی نسبت به مدل های ناحیه ای و خطی، جریان چرخشی بزرگتری را درون حفره پیش بینی می کند. همچنین شدت برخورد و جهش جریان در این مدل از دو مدل دیگر بیشتر است. با مشاهده نتایج انتقال حرارت درمی یابیم که مدل ناحیه ای، میزان انتقال حرارت را کمتر از نتایج تجربی بدست می آورد. با اعمال مدل خطی، نتایج بهتری از انتقال حرارت در داخل حفره و لبه عقبی آن ارائه می گردد. نسبت به این دو مدل، مدل غیرخطی هم در لبه عقبی حفره و هم در فضای صاف بین حفره ها پیش بینی بهتری را بدست می آورد. در مقایسه با نتایج بالا، اعمال ترم NYP به جای ترم YAP در مدل های خطی و غیرخطی، باعث ارائه نتایج دقیق تری از انتقال حرارت در راستای عرضی و لبه عقبی حفره می گردد.

یکی از دغدغه های طراحان سازه های مهندسی، شکست سازه در اثر تمرکز تنش ناشی از ناپیوستگی های هندسی در سازه است. لذا با توجه به اینکه صفحات کامپوزیتی دارای گشودگی در اغلب سازه های مهندسی کاربرد دارند، مطالعه و بررسی آن ها از اهمیت بسیاری برخوردار است. هدف از انجام این مقاله ارائه مدلی جدید بر پایه روش رگرسیونی جهت تخمین ضریب تمرکز تنش در گشودگی دایره ای در صفحات ارتوتروپیک می باشد. از کاربردهای مهم ارائه توزیع تنش در اطراف گشودگی بر حسب خواص مکانیکی، استفاده از این روابط در تحلیل تنش صفحات ویسکوالاستیک دارای گشودگی با استفاده از روش مدول موثر و یا اصل برهمنهی بولتزمن است. در ابتدا با استفاده از مقادیر مختلف خواص مکانیکی کامپوزیت ها، و به کمک حلی تحلیلی برپایه روش متغیر مختلط، ضریب تمرکرتنش برای تعداد متعددی از این مواد محاسبه شد سپس با استفاده از رگرسیون خطی چندگانه برای گشودگی دایره ای رابطه ای صریح برای ضریب تمرکز تنش برحسب خواص مکانیکی ارائه شد. نتایج نشان داد که که مدل رگرسیونی قادر به پیش بینی تنش محیطی با حداکثر خطای 1 درصد می باشد.

مدلهای پیوسته اصلاح شده به علت توانایی محاسبات پارامترهای مختلف و دقت بالا، قابل مقایسه با مدلهای اتمی هستند، بنابراین، در نانومکانیک بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. با میل کردن ابعاد ساختار به نانو، تئوری پیوستگی کلاسیک قابلیت پیش بینی رفتار نانوساختارها را به دلیل وابستگی خواص به اندازه ندارد که آنرا اثر اندازه می نامند. در این تحقیق، ابتدا معادلات ارینگن از الاستیسیته غیرمحلی در تئوری های کلاسیک تیر اولر-برنولی و تیموشنکو اعمال شدند. سپس با کمک جبر خطی و روش فضای حالت دستگاه معادلات دیفرانسیل منتجه حل و بررسی شدند. دو نوع بار نقطه ای و گسترده به همراه چهار شرط تکیه گاهی رایج در این مطالعه در نظر گرفته شد و حداکثر خیز نانو تیرها برای تمام شرایط مرزی با استفاده از متغیرهای حالت و جبر ماتریس بدست آمد. نتایج به دست آمده برای پارامترهای هندسی مختلف، شرایط مرزی و مقادیر مختلف پارامترغیر محلی برای نشان دادن اثرات هر یک ارائه شده است. نتایج نشان داد که حداکثر خیز بدون بعد برای تمام شرایط مرزی و هردو نوع بارگذاری نقطه ای و گسترده با افزایش پارامتر غیر محلی افزایش می یابد که نشانگر این امر هست که با افزایش پارامتر غیر محلی، سفتی نانو تیر کاهش می یابد.

تحلیل نوسانات فشار موتورهای موشک سوخت جامد با استفاده از تست های استاتیک به علت هزینه بالای آنها در موتورهایی با اندازه های بزرگ، بسیار محدود بوده و بررسی پارامترهای مختلف تقریبا غیرممکن می باشد. برای حل این مشکل، به طراحی موتور مقیاس کوچک برای موتور نمونه اصلی مورد نظر پرداخته می شود. در این مقاله ابتدا روند طراحی یک موتور مقیاس کوچک چهار جزئی با نام 1881 با مقیاس 1: 31 با الگوبرداری از پرتابگر شاتل فضایی و آریان 5 در مدلسازی و شبیه سازی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. پارامترهای مدلسازی و طراحی موتور مقیاس کوچک با استفاده از روش پی باکینگهام بطور خلاصه ارائه و سپس مشخصات عملکردی و ابعادی و روش تحلیل داده ها نیز بیان گردیده است. برای ارزیابی موتور طراحی شده، سه تست موفق انجام شد و داده های فشار بر حسب زمان و همچنین نوسانات آنها مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که علی رغم استفاده از تئوری پی باکینگهام در مقیاس زنی موتور سوخت جامد، شیمی و سوزش سوخت متاثر از خطاهای بمب کرافورد و جریان واقعی محصولات احتراق بوده و در بیشتر موارد تصحیح خطا بین داده های سوخت از بمب کرافورد و آنچه در موتور بکار می رود، اجتناب ناپذیر است. از سوی دیگر وجود حجم خالی در ابتدای گرین و مابین بخش های میانی، نقش مهمی در نوسان سازی فشار داشته و پس از اتمام سوزش یا کوچک شدن، نوسانات نیز یکنواخت می گردند.

مواد پیزوالکتریک در اشکال مختلفی همچون ورق مستطیلی، دایروی، حلقوی و پنل های استوانه ای کاربرد روزافزونی در صنایع، برای هوشمند سازی سازه ها، پیدا کرده اند. در این مقاله به تحلیل تجربی و عددی ارتعاشات آزاد یک پنل استوانه ای هوشمند دولایه متشکل از یک لایه فلزی و یک لایه پیزوالکتریک در شرایط مرزی و هندسی مختلف پرداخته می شود. ابتدا یک پنل پیزوالکتریک به عنوان عملگر برای استفاده در شرایط مورد نظر آماده سازی و در راستای شعاعی قطبی می شود. سپس، با اضافه کردن لایه آلومینیومی، پنل استوانه ای دو لایه ساخته شده و از سه روش مختلف به صورت تجربی فرکانس طبیعی آن در شرایط مرزی آزاد اندازه گیری می شود. در مرحله بعد، پنل مذکور در یک نرم افزار المان محدود مدل سازی شده و از مقایسه نتایج المان محدود با نتایج تجربی مشاهده می شود که انطباق مناسبی بین آن ها وجود دارد. همچنین دقت و محدودیت های روش های تجربی استفاده شده، مورد بحث قرار می گیرند. در نهایت تاثیر شرایط مرزی مختلف ساده و گیردار و همچنین پارامترهای هندسی از قبیل ضخامت، عرض و شعاع پنل بر روی فرکانس طبیعی با استفاده از مدل المان محدود تحلیل می شود.

در این مقاله پهنای باند موثر در یک برداشت کننده الکترومکانیکی با تابع پتانسیل دوپایا مورد بررسی قرار گرفته است. پیکربندی برداشت کننده به صورت تیر یکسر گیردار بوده که لایه های پیزوالکتریک به دو سمت آن چسبانده شده اند. مجموعه تحت ارتعاش پایه سینوسی قرار گرفته و یک نیروی محوری به انتهای آن وارد می شود. بزرگی نیروی محوری به حدی است که سیستم دچار پس کمانش شده و تابع پتانسیل آن به صورت دوپایا در می آید. تیر به صورت اویلر-برنولی غیرخطی مدل سازی شده و روابط حاکم بر آن با استفاده از معادلات لاگرانژ استخراج می شوند. در ادامه معادلات دیفرانسیل جزئی با روش مد های مفروض گسسته سازی گشته و معادلات دیفرانسیل حاصله با روش میانگین گیری مختلط حل و نتایج با حل عددی مقایسه شده اند. جاذب های مختلف مانند جاذب های تناوبی، شبه تناوبی و آشوبناک شناسایی شده و نواحی مختلف فرکانسی مرتبط با آن ها مشخص می شود. با استفاده از روش نیمه تحلیلی مرز نواحی مختلف در فضای شتاب پایه-فرکانس پیش بینی شده است. در انتها رفتار تناوبی سیستم های تک مد و چند مد بررسی و مقایسه شده اند. نشان داده شده است که سیستم تک مد پیش بینی مناسبی از رفتار سیستم ارائه نمی دهد.

در این مقاله طراحی کنترلر برای میکرورزوناتور دو سر درگیر با جرم T-شکل مورد بررسی قرار گرفته است. نیروی الکترواستاتیک با اعمال ولتاژ الکتریکی بین قسمت افقی جرم T-شکل و صفحه الکترود مقابل آن به وجود می آید. در این تحقیق، تیر دو سر گیر دار به صورت تیر اویلر – برنولی و جرم T– شکل به صورت جسم صلب در نظر گرفته شده است. معادلات حرکت با استفاده از روش لاگرانژ محاسبه شده اند. معادلات جداسازی شده با بهره گیری از روش اغتشاشات (مقیاس های چندگانه) حل شده اند. جهت بهبود رفتار دینامیکی سیستم، کنترل فیدبک غیر خطی ارائه شده است. هدف این کنترلر این است که سیستم همانند یک سیستم ارتعاشی یک درجه آزادی خود تحریک مانند ون در پل که خصوصیات ویژه ای در فیلتر پاسخ فرکانسی دینامیکی دارد، رفتار کند. دو سیستم کنترلی به صورت فیدبک نقطه ای و فیدبک گسترده بر روی میکروسیستم اعمال می شود و اثر آن بر روی فرکانس رزونانسی غیر خطی و دامنه فرکانسی بررسی می شود. نتایج نشان می دهد که با تنظیم مقادیر بهره های کنترلر، دامنه کاهش می یابد و میزان شیفت رزونانسی کم می شود و به ازای مقادیر خاص بهره ها رفتار میکروسیستم همانند رفتار سیستم ارتعاشی ون در پل می شود.

فرآیند ماشینکاری به روش جریان ساینده دورانی یکی از فرآیندهای نوین پرداخت سطح محسوب میگردد که در آن برداشت ماده در ابعاد میکرو یا نانو و به کمک ذرات ریز ساینده انجام می شود. ماشینکاری به روش جریان ساینده دورانی در مقایسه با دیگر روش های پرداختکاری، برای پرداخت سطوح داخلی و خارجی پیچیده خیلی موثر و مناسب می باشد. در این پژوهش فرآیند ماشینکاری به روش جریان ساینده دورانی در پرداختکاری فولاد ابزار گرم کار H 13 مورد بررسی قرار گرفته و با دوران قطعه کار سعی در افزایش نرخ براده برداری و کاهش زبری سطح شده است. در این راستا، تاثیر سرعت دورانی، مش ذرات ساینده و سختی قطعه کار بعنوان پارامترهای ورودی فرآیند بر روی پارامترهای خروجی فرآیند شامل زبری سطح و نرخ براده برداری مطالعه شده است. نتایج این مطالعه نشان داد که اعمال سرعت دورانی موجب افزایش نرخ براده برداری و بهبود صافی سطح می شود. افزایش مش ذرات ساینده سبب کاهش نرخ براده برداری و افزایش بهبود زبری سطح می گردد. همچنین با افزایش سختی قطعه کار، نرخ براده برداری کاهش یافته و در شرایط یکسان پرداخت، صافی سطح بدست آمده برای قطعه کار با سختی بیشتر بهتر از صافی سطح بدست آمده برای قطعه کار با سختی کمتر می باشد.

برای انتقال گاز طبیعی از منابع تولیدکننده به مصرف کننده از خطوط انتقال گاز استفاده می شود. طویل شدن خطوط انتقال سبب کاهش فشار گاز می شود. ایستگاه های تقویت فشار گاز جهت جبران افت فشار در مسیر انتقال در نظر گرفته می شوند. در این ایستگاه ها معمولا چندین واحد کمپرسوری جهت تسهیم جریان گاز ورودی، به صورت موازی کار می کنند. هدف مطالعه حاضر بررسی روش تقسیم بار میان کمپرسورهای موازی به صورت بهینه با توجه به ظرفیت هر کمپرسور می باشد. در این مقاله یک الگوریتم تقسیم بار با استفاده از کنترل کننده پیش بین مبتنی بر مدل (MPC) جهت دستیابی به عملکرد پایدار و کارآمد در ایستگاه تقویت فشار پیشنهاد می شود. در این الگوریتم از بهینه یابی آنی با یک روش اصلاح کننده تطبیقی در هنگام مواجه با یک تقاضای متغیر از جانب مصرف کننده استفاده می شود. بهینه یابی با توجه به ظرفیت هر کمپرسور و با استفاده از منحنی بازده تقریبی انجام می شود. بدین ترتیب، مختصات نقاط کاری بهینه برای هر کمپرسور بدست آورده می شود. الگوریتم پیشنهادی در نرم افزار متلب بر روی دینامیک کمپرسورهای گریز از مرکز با آرایش موازی پیاده سازی می شود. نتایج حاصل نشان می دهد که تقسیم بار با استفاده از روش پیشنهادی عملکرد بسیار بهتری نسبت به روش های قدیمی نظیر تقسیم بار به صورت برابر دارد که سبب کارکرد بهینه هر کمپرسور و در نتیجه ذخیره سازی و صرفه جویی گاز طبیعی می گردد.

در این پژوهش، به منظور افزایش دریافت انرژی خورشیدی در صفحه های فتوولتائیک، یک دنبال کننده خورشیدی ترکیبی دو محوره ساخته و مورد ارزیابی قرار داده شد. حرکت صفحه فتوولتائیک در این دنبال کننده به دو روش فعال و غیر فعال می باشد، که به ترتیب با استفاده از الکتروموتور و گاز مایع به عنوان سیال عامل، کار می کند. الکتروموتور مطابق اصل تاریخ زمانی، حرکت خورشید را در جهت شرقی-غربی با استفاده از یک میکرو کنترلر برنامه ریزی شده از ابتدا تا انتهای روز دنبال می نماید و برای حرکت در جهت شمالی-جنوبی، از قانون گاز کامل و تغییر فشار گاز با افزایش دمای آن استفاده می کند. اجزای دنبال کننده برای حرکت در این جهت شامل دو مخزن حاوی گاز مایع پالایشگاهیLPG)) نصب شده در کناره های صفحه فتوولتائیک و یک سیلندر نیوماتیکی بودند. نتایج تحقیق نشان داد، به کارگیری دنبال کننده به صورت تک محوره شمالی-جنوبی، تک محوره شرقی-غربی و دو محوره به ترتیب باعث افزایش 5. 03، 33. 75 و 38. 78درصدی در انرژی تابش دریافتی از خورشید و بهبود 4. 82، 31. 43 و 36. 25 درصدی در تولید انرژی الکتریکی روزانه صفحه فتوولتائیک نسبت به حالت ثابت می شود. در مجموع استفاده از دنبال کننده، منجر به افزایش دمای کاری صفحه فتوولتائیک شد. براساس دمای کاری صفحه خورشیدی در حالت مجهز به دنبال کننده، می توان آن را برای سامانه های فتوولتائیک-گرمائی توصیه کرد. سامانه مورد ارزیابی توانست خورشید را در راستای محور شرقی-غربی، با اختلاف 0. 6 درصد و در راستای شمالی-جنوبی، با اختلاف 8 درصد دنبال کند.

هدف اصلی این پژوهش، تهیه ی لوله های جدار نازک فوق ریزدانه از جنس آلیاژ منیزیم AZ31 با داکتیلیتی بالا در دمای بالا است. بدین منظور، یک روش تغییر شکل پلاستیک شدید ترکیبی که شامل روش فشار در کانال لوله ای موازی زاویه دار یا پی تی کپ و روش اکستروژن معکوس لوله یا تی بی ای است، به کار گرفته شد. به طوری که ابتدا روش پی تی کپ بر روی نمونه های لوله ای شکل، در دمای 300° C انجام شد و سپس نمونه ها در دمای 300° C مورد فرآیند تی بی ای واقع شدند. بعد از انجام پی تی کپ، یک ساختار گردنبندی که شامل دانه های بزرگ احاطه شده با دانه های ریز تبلور مجدد شده بود، مشاهده گردید و میانگین اندازه دانه از 520 μ m به 11. 1 μ m رسید. در مرحله بعد، پس از انجام تی بی ای، مشاهده شد که ساختاری فوق ریزدانه با اندازه دانه ی میانیگن 8. 6 μ m پدید آمد. پس از انجام این فرآیند ترکیبی، مقدار سختی نمونه ها از37 HV به69 HV افزایش یافت. مطالعات تست کشش گرم در دمای 400° C نشان گر وقوع تغییر طول تا شکست 181% درصد برای نمونه ی پی تی کپ و تی بی ای شده بود در حالی که همین مقدار برای نمونه ی خام اولیه برابر 55% درصد بود. تصاویر شکست نگاری اس ای ام گویای آن بودند که در نمونه های آزمون کشش گرم، غالبا شکست داکتیل اتفاق افتاده است که ناشی از جوانه زدن میکروفضاهای خالی و متعاقبا رشد و تداخل آن ها با یک دیگر بوده است.

در این مقاله به بررسی اثر آلیاژ حافظه دار بر پاسخ ضربه کم سرعت ورق ساندویچی مستطیلی با رویه های کامپوزیتی و هسته آگزتیکی انعطاف پذیر از طریق ارائه و به کارگیری یک تئوری کلی-محلی هایپربولیک مرتبه بالا جدید پرداخته شده است. برای استخراج نتایجی دقیق با کم ترین خطای ممکن، توزیع غیریکنواخت و وابسته به زمان برای فازهای ماده هوشمند آلیاژ حافظه دار و همچنین جابجایی عرضی برای هسته انعطاف پذیر در نظر گرفته شده است. علاوه بر این به جای استفاده از قانون متداول هرتز از قانون تماس اصلاح شده استفاده گردیده است و قوانین تماس مختلفی برای فازهای بارگذاری و باربرداری در نظر گرفته شده ا ند. آثار سفتی همه لایه ها به همراه ضخامت ورق بر سفتی تماس در نظر گرفته شده است. معادلات حاکم المان محدود غیرخطی حاصل شده با استفاده از یک الگوریتم تکرارشونده در هر گام زمانی حل شدند. نتایج تحلیل حاضر با نتایج تجربی مراجع دیگر مقایسه و صحت نتایج حاضر مورد تایید قرار گرفته است. در انتها اثر هسته آگزتیکی، اثر ضریب پواسون هسته، اثر سیم های آلیاژ حافظه دار و اثر انرژی ضربه زننده بر پاسخ ضربه ورق ساندویچی کامپوزیتی، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تحلیل نشان می دهند که هسته آگزتیکی باعث افزایش سفتی ظاهری ناحیه تماس می شود که نتیجه آن افزایش نیروی برخورد و کاهش خیز و مدت زمان برخورد می باشد. همچنین خاصیت سوپر الاستیسیته آلیاژ حافظه دار باعث می شود که این آلیاژ در حین ضربه با تشکیل حلقه هیسترزیس انرژی زیادی را جذب کند که این امر باعث بهبود مقاومت به ضربه ورق ساندویچی و کاهش آسیب ناشی از ضربه می گردد.

این مقاله به بررسی و مقایسه عملکرد اینترکولر فین-لوله و فین-صفحه در شرایط مختلف کاری (نایکنواختی سرعت و نایکنواختی دمای هوای ورودی جلوی خودرو همراه با تاثیر رادیاتور) جهت بهینه سازی چیدمان اینترکولر در سیستم خنک کاری می پردازد. یک مدل دو بعدی برای مبدل های فین-لوله (اینترکولر فین-لوله و رادیاتور) و یک مدل سه بعدی برای اینترکولر فین-صفحه، به کمک روش تعداد واحدهای انتقال، توسعه داده شدند. مدل فین-لوله به روش تست تونل باد و مدل فین-صفحه با داده های موجود در نشریات معتبر اعتبار سنجی شدند. نتایج نشان دادند که عملکرد اینترکولر فین-صفحه حداقل 6. 5% بهتر از اینترکولر فین-لوله است. با دوبرابر شدن نسبت منظر میزان افزایش انتقال حرارت برای اینترکولر فین-صفحه و فین-لوله به ترتیب 1. 5%و 5% است. افزایش نایکنواختی سرعت به میزان 0. 8 باعث کاهش عملکرد اینترکولر فین-لوله و فین-صفحه به ترتیب به میزان 13. 8% و 19. 6% می شود. این میزان کاهش عملکرد، میزان بیشینه ایست که در چیدمان اینترکولر در کنار چرخ ها و بالای سر موتور ایجاد می شود. با افزودن رادیاتور به سیستم، و ایجاد مانع، برای اینترکولر فین-لوله و فین-صفحه عملکرد حرارتی به ترتیب حدود 4. 5% و 2. 4% تضعیف می شود در حالیکه تغییر مکان مانع اثری بر عملکرد اینترکولرها نمی گذارد. وجود سپر و موانع دیگر در جلوی خودرو باعث ایجاد چنین تاثیری بر اینترکولر خواهد شد. افت فشار اینترکولر فین-لوله 37. 5% کمتر از اینترکولر فین-صفحه است.

در تحقیق حاضر، تاثیر پارامترهای جوشکاری لیزر پالسی Nd: YAG بدون فلز پرکننده بر روی اتصال لبه روی هم فویل فولاد زنگ نزن 316L با ضخامت 100 میکرومتر جهت کاربرد در صفحات دوقطبی پیل سوختی پلیمری مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از ابزارهای آماری، آنالیز واریانس و نمودارهای مختلف جهت تحلیل داده ها توسط روش رویه پاسخ استفاده گردید. پارامترهای ورودی توان قله (130 تا 650 وات)، زمان روشنی پالس (1. 5 تا 3. 5 میلی ثانیه) و فرکانس جوشکاری (14 تا 18 هرتز) در نظر گرفته شد. روش آماری مذکور به خوبی توانست، با توسعه چندجمله ای درجه? دوم، تاثیر پارامترهای جوشکاری را پیش بینی نماید؛ به طوری که مجموع خطا شامل خطای تکرارپذیری و خطای عدم تطابق برای مدل استحکام برشی، مدل بریدگی کنار جوش و مدل پرنشدگی جوش به ترتیب 2، 8 و 3 به دست آمد. مهم ترین عوامل موثر بر استحکام برشی، عیوب بریدگی کنار جوش و نفوذ ناقص تشخیص داده شد. توان لیزر اصلی ترین پارامتر در این فرآیند برآورد گردید و اثر آن بر استحکام برشی جوش، بریدگی کنار جوش و پرنشدگی جوش به ترتیب 64، 62 و 66 درصد محاسبه شد. در نهایت حداکثر استحکام برشی به میزان 522 مگاپاسکال در توان قله 260 وات، زمان روشنی پالس 3 میلی ثانیه و فرکانس 17 هرتز به دست آمد. در این حالت بریدگی کنار جوش به 3 میکرومتر رسید.

سوراخ کاری استخوان از مهم ترین فرآیند های بیومکانیکی است که در اعمال جراحی ارتوپدی کاربرد دارد. مهم ترین عارضه ای که ممکن است در عمل جراحی براده برداری از استخوان ایجاد شود، بالا رفتن دما از محدوده مجاز و ایجاد نکروز حرارتی در بافت استخوان می باشد. علی رغم پژوهش های فراوان، چگونگی تاثیر پارامتر های سرعت دورانی و نرخ پیشروی مته بر رفتار دما ی فرآیند مورد اختلاف پژوهشگران این حوزه است. در تحقیق حاضر، یک مدل سازی ریاضی و طراحی آزمایش دقیق صورت گرفته و با بهره گیری از روش سطح پاسخ یک مدل ریاضی به منظور تحلیل و پیش بینی رفتار پاسخ ها از نتایج آزمایش ها استخراج شده است. اثر هر یک از فاکتور های ورودی و بر هم کنش آن ها بر روی پاسخ فرآیند بررسی شده، که در محدوده این تحقیق با افزایش سرعت دورانی دما افزایش می-یابد اما رفتار نرخ پیشروی به علت زمان تماس مته و استخوان پیچیده است در نتیجه افزایش دما در نرخ های پیشروی پایین و افزایش دما به علت افزایش نیرو و اصطکاک در نرخ های پیشروی بالا اتفاق می افتد و نیز با افزایش قطر مته دما ی فرآیند افزایش می یابد. همچنین میزان حساسیت اثر هر یک از پارامتر ها به روش آنالیز حساسیت سوبل مورد بررسی قرار گرفته و با در نظر گرفتن تغییرات همزمان همه پارامتر ها در رفتار دما به ترتیب سرعت دورانی، نرخ پیشروی و قطر مته بیشتر ین اثر را داشته است. بهینه-سازی رفتار دمای فرآیند نیز ارائه گردیده، که کمینه دما، 37 درجه سانتی گراد، با بهره گیری از قطر مته 2. 5 میلی متر، سرعت دورانی 500 دور بر دقیقه و نرخ پیشروی 30 میلی متر بر دقیقه، ایجاد می شود.

روش فراصوتی تافد (TOFD) قادر به اندازه گیری موقعیت عیب بصورت دوبعدی و طول آن فقط در راستای عمق است. در این مقاله، با استفاده از روش های موقعیت یابی در تعیین موقعیت یک بازتابنده موج در سامانه های مختلفی از جمله رادار غیرفعال، اکوستیک و سونار، الگوریتمی برای مکان یابی سه عیب در روش فراصوتی تافد ارائه شده است. کمیت اصلی مورد استفاده در این روش ها "تاخیر زمان رسیدن موج" به تراگذارهای گیرنده است. روش تحلیلی مورد استفاده در این تحقیق با وجود برخورداری از مزیت سرعت در محاسبه، به خطای تاخیر زمان حساس است. این حساسیت برای هنگامی که فاصله تراگذارهای گیرنده از صفحه میانگین (صفحه ای با حداقل فاصله از تراگذارها) کم باشد، به شدت افزایش می یابد. علاوه بر آن در مواردی که تراگذارهای گیرنده کاملا هم سطح باشند، برای مسئله جوابی بدست نمی آید. در این مقاله الگوریتمی مبتنی بر حل بسته در شرایط تراگذارهای گیرنده هم سطح پیشنهاد شده است. در این الگوریتم با در نظر گرفتن مکانهایی فرضی برای تراگذارهای گیرنده، به صورت همزمان موقعیت هدف و مکان تراگذارهای گیرنده بدست می آیند. این موقعیت های فرضی به گونه ای بدست می آیند که فاصله آنها از صفحه میانگین اندازه قابل قبولی داشته باشد. برای تایید صحت عملکرد، از این الگوریتم در تعیین موقعیت یک عیب مصنوعی درون قطعه فولادی استفاده شد و نتایج قابل قبولی در کاهش حساسیت به خطا و عدم رسیدن به بن بست در حل مسئله در وضعیت هم سطح بودن تراگذارهای گیرنده بدست آمد.

در این پژوهش، بررسی عددی اثر چشمه های حرارتی مغناطیسی (باقیمانده و پسماند) که در گرمادرمانی می توانند مفید باشند و اثر آن ها بر بافت سرطانی بررسی شده است. معادلات حاکم پیوستگی، مومنتوم، غلظت، انرژی و معادله تخریب بافت آرنیوس به صورت کوپل شده در نرم افزار عددی کامسول تعریف، حل و مورد بررسی واقع شده اند. برای جریان خون درون مویرگ سرطانی از لزجت غیرنیوتنی و وابسته به دما استفاده شده است. مدل هندسی به صورت سه بعدی شامل مویرگ و بافت سرطانی شبیه سازی شده است. خواص ترموفیزیکی خون و بافت نیز وابسته به دما تعریف شده اند. نتایج حاکی از آن بود که که چشمه حرارتی باقیمانده نقش اصلی در افزایش دمای خون و بافت را دارد و می توان از اثر گرمای پسماند چشم پوشی کرد. چشمه حرارتی باقیمانده با اندازه ذرات رابطه عکس دارد و در ابعاد بالای 100 نانومتر بی اثر می شود ولی چشمه حرارتی پسماند با اندازه نانوذرات مغناطیسی رابطه مستقیم دارد و برای ذرات با اندازه 150 نانومتری، 1 درجه افزایش دما را برای بافت در پی خواهد داشت. افزایش دما خون برای نانوذرات مغناطیسی با اندازه 25 نامتری با چشمه حرارتی باقیمانده بیشترین تخریب را در بافت سرطانی به وجود می آورند. همچنین ویسکوزیته خون با غلظت نانوذرات مغناطیسی در دیواره مویرگ و دمای خون رابطه عکس دارد.

علاوه بر بارهای محیطی و بهره برداری، خطوط لوله ممکن است در معرض بارهای جانبی تصادفی مانند سقوط اجسام سنگین و یا برخورد لنگر کشتی قرار بگیرند. در نتیجه، ظرفیت بابربری این خطوط به دلیل نواقص احتمالی ایجاد شده مانند قرشدگی و یا کاهش ضخامت موضعی به شدت کاهش پیدا می کند. چنین آسیب های وارده به یک سازه فراساحل ممکن است پیامدهای اقتصادی، زیستی و جانی جدی را به دنبال داشته باشد. در این تحقیق تاثیر حضور قرشدگی و کاهش ضخامت بر روی رفتار یک سویه فشاری اعضای لوله ای، همراه با فشار داخلی به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور چندین نمونه آزمایشگاهی با نسبت قطر به ضخامت D/t=22 و از جنس فولاد API-5L-X80 ساخته شده و تحت آزمایش قرار گرفته است. قرشدگی توسط یک سنبه کروی شکل با نسبت (d/D) برابر با 0. 45، و کاهش ضخامت موضعی با مقطع مستطیلی توسط دستگاه تخلیه الکتریکی (اسپارک) در بخش میانی نمونه ها اعمال شده اند. پس از اعمال قرشدگی نمونه های سالم و آسیب دیده تحت بارگذاری محوری یک سویه فشاری قرار گرفته اند. در این تحقیق اثر پارامترهایی از جمله عمق قرشدگی، حضور فشار داخلی و ابعاد کاهش ضخامت موضعی مورد بررسی قرار گرفته است.

روش متالورژی پودر یکی از روش های ساخت نانوکامپوزیت می باشد که در آن خواص نانوکامپوزیت ها بستگی به درصد تقویت کننده و پراکندگی آنها در ماتریس دارد. در این مقاله نانوکامپوزیت زمینه فلزی به روش متالورژی پودر با ماده پایه فولاد زنگ نزن 316L، که ماده ای پرکاربرد در صنعت می باشد، و ذرات تقویت کننده مخلوطی از کربیدتینانیوم به عنوان تقویت کننده پایه کربنی و هگزاگونال نیترید بور به عنوان ماده خود روانکار، تهیه شده است. پودرهای تقویت کننده در سایز میکرو انتخاب گردیدند و در آسیاب سیاره ای پودرهای مخلوط شدند تا به سایز نانو تبدیل برسند. پودرهای تقویت کننده پس از 30 ساعت آسیاب به سایز نانو رسیدند. سپس پودر فولاد زنگ نزن 316L و تقویت کننده ها با تسبت 2و 10 درصد وزنی به مدت 5 ساعت آسیاب شدند و تحت فشار400 مگاپاسکال فشرده و در دمای 1400 درجه سلسیوس و به مدت 3 ساعت در کوره ی خلا پخته شدند. نمونه ها تحت بررسی عکسبرداری الکترونی و آنالیز طیف سنجی الکترونی و آنالیز اشعه ایکس برای شناسایی میکروساختاری ماده قرارگرفتند و در ادامه خواص مکانیکی ماده از جمله سختی و سایش و خمش مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج با نمونه ی فولاد زنگ نزن 316L بدون تقویت کننده مقایسه گردید. سختی و مقاومت سایشی ماده نانوکامپوزیت بهبود یافته است و استحکام خمشی در نمونه ی با 2 درصد وزنی تقویت کننده بهبود و در نمونه ی با 10 درصد وزنی تقویت کننده کاهش یافت.

تحلیل تلرانسی نقش گسترده ای در پیش بینی کیفیت محصول و کاهش هزینه های تولید دارد. این فرآیند عموما پیچیده بوده و روش های موجود برای تحلیل انواع مجموعه های کاربردی مناسب نیستند. ازاین رو، وجود روشی جامع برای بررسی اثر تلرانس ها بر کیفیت و هزینه محصول، یک نیاز اساسی در صنعت ساخت و تولید به شمار می آید. در همین راستا این مقاله روش تحلیل تلرانسی مرتبه دوم بهبودیافته را جهت بررسی مجموعه های پیچیده ارائه می دهد. روش تحلیل تلرانسی مرتبه دوم رایج، روشی دقیق و کارآمد برای تعیین شاخصه های توزیع مشخصه کلیدی مجموعه های مکانیکی است. اما از آنجایی که یافتن تابع مونتاژی در این روش مستلزم تشکیل حلقه های برداری می باشد، از آن تنها برای مجموعه های ساده می توان استفاده نمود. در مجموعه های مکانیکی کاربردی که معمولا از پیچیدگی های بیشتری برخوردارند، تشکیل حلقه های برداری ممکن است با موانعی روبرو گردد. در این تحقیق با استفاده از برقراری ارتباط بین نرم افزارهای سالیدورکس و متلب این موانع حل شده است به گونه ای که می توان از آن برای هر مجموعه مکانیکی بدون نیاز به تشکیل حلقه های برداری استفاده کرد. نرم افزار متلب تغییرات لازم را در مدل سالیدورکس مجموعه ایجاد نموده و مشتقات تابع مونتاژی، که مورد نیاز تحلیل تلرانسی است، بر اساس آن محاسبه می گردد. سپس گشتاورهای آماری محاسبه و با استفاده از سیستم پیرسون، توزیع آماری مشخصه کلیدی به دست می آید. این روش برای تحلیل مجموعه های با تابع مونتاژی خطی و غیرخطی و هر نوع توزیع آماری مناسب است. در پایان، قابلیت های روش پیشنهادی با ارائه چند مثال کاربردی، بررسی و صحت نتایج به کمک شبیه سازی مونت کارلو تائید می گردد.

در این مطالعه، رفتار کمانش و پس کمانش صفحات کامپوزیتی دارای لایه های پیزوالکتریک تحت بارگذاری درون صفحه ای فشاری مورد بررسی قرار گرفته است. تاثیر میدان کوپل الکتریکی-مکانیکی بر روی رفتار پس کمانش و نقطه دوشاخگی در صفحات با لایه چینی عمودی و عمومی با استفاده از تئوری لایه ای مطالعه شده است. تئوری لایه ای استفاده شده در این مطالعه برای تحلیل صفحات کامپوزیتی با لایه های پیزوالکتریک بر مبنای تئوری مرتبه اول برشی استخراج و از اصل کمینه انرژی پتانسیل به منظور بدست آوردن معادلات تعادل استفاده شده است. معادلات تعادل غیرخطی بدست آمده با استفاده از الگوریتم تکراری نیوتن-رافسون حل شده است. همچنین به منظور بررسی دقت جواب های بدست آمده از روش پیشنهادی، از نتایج تحلیل اجزاء محدود سه بعدی استفاده شده است. در نهایت نتایج بدست آمده حاکی از همخوانی خوبی با نتایج حاصل از روش اجزاء محدود می باشد. نتایج بدست آمده نشان داد که موقعیت لایه های پیزوالکتریک تاثیر بسزائی در رفتار کمانش و پس کمانش صفحات کامپوزیتی دارد. همچنین در تعداد درجه آزادی بکار رفته در روش پیشنهادی نسبت به روش اجزاء محدود کمتر است که هزینه زمان محاسباتی را کاهش می دهد.

در این مقاله بر اساس مدل تیر اویلر برنولی به تحلیل پاسخ فرکانسی رزونانس اولیه نانولوله های کربنی تک لایه انحنادار رو بستر ویسکوالاستیک تحت بار حرارتی محوری در دو وضعیت دما پایین و دما بالا پرداخته شده است. معادلات دیفرانسیل جزئی غیرخطی حاکم بر رفتار دینامیکی نانولوله کربنی با در نظر گرفتن مود اول خمیدگی به فرم تابع سینوسی و استفاده از روش گالرکین برای تیر با شرایط مرزی گیردار در دو انتها به معادلات دیفرانسیل غیرخطی معمولی تقلیل داده شده است. برای محاسبه پاسخ فرکانسی نانولوله کربنی از روش مقیاس چندگانه استفاده شده و روابط تحلیلی برای ترسیم منحنی های آن استخراج شده است. با در نظر گرفتن اثر پیش خمیدگی و تغییرشکل های بزرگ در نانولوله کربنی ترم های غیرخطی با توان دو و سه در معادلات حرکت ظاهر می شود. اثر تغییر دما در دو وضعیت دما بالا و دما پایین، ضرایب ویسکوالاستیک بستر، دامنه انحنای اولیه و دامنه نیروی خارجی بر ویژگی های پاسخ فرکانس و اثر آن بر رشد یا زوال پدیده پرش پیشرو و پسرو مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل بیان می کند که این ضرایب اثرات قابل توجهی بر چگونگی تغییر پاسخ فرکانسی نانولوله های کربنی دارند.

در این تحقیق، عملکرد ترمواکونومیکی یک چرخه تبرید جذبی با استفاده از محلول آب-مایع یونی (1-اتیل، 3-متیل ایمیدازولیوم تری فلرو استیت) بررسی و با چرخه آب – لیتیوم برماید مقایسه شده است. برای این منظور، تحلیل ترمودینامیکی و ترمواکونومیکی جهت شبیه سازی سیستم بکار گرفته شده و تاثیر متغیرهای طراحی بر روی پارامترهای عملکردی مانند ضریب عملکرد، بازده اگزرژی، نسبت جریان جرمی محلول، سطح تبادل حرارت مبدل ها و هزینه جریان ها مطالعه شده است. خواص ترمودینامیکی هر دو مخلوط آب – مایع یونی و آب – لیتیوم برماید با استفاده از مدل غیر تصادفی دو مایع پیش بینی شده است. نتایج نشان داده است که سیستم دارای مایع یونی ضریب عملکرد و بازده اگزرژی پایینتری (0. 66 و 10. 15%) نسبت به سیستم آب-لیتیوم بروماید (0. 78 و 12%) دارد. همچنین کمترین سطح کلی مبدل های حرارتی و هزینه سالانه سیستم جذبی آب-مایع یونی (49 m2 و 4907 $/y) بیشتر از سیستم آب-لیتیوم بروماید (16 m2 و 3347 $/y) می باشد. با وجود عملکرد ضعیف تر سیستم های دارای مایع یونی، مزایای استفاده از آنها مانند عدم کریستالیزاسیون، فشار بخار پایین و تمایل به خوردگی ناچیز، این مایع ها را به گزینه مناسبی جهت جایگزینی در چرخه تبرید جذبی تبدیل کرده است.

در این مقاله با استفاده از یک مدل ساختاری ترمومکانیکی برای پلیمرهای حافظه دار، یک تحلیل اجزا محدود برای تیر از جنس پلیمر حافظه دار با فرضیات هندسی تئوری فون-کارمن ارائه شده است. اهمیت ارائه تئوری فون-کارمن برای پلیمرهای حافظه دار از این جهت است که تیر می تواند چرخش های نسبتا بالا را در حین بارگذاری تجربه کند. همچنین با توجه به این که در فرایند های بهینه سازی و طراحی نیازمند تعداد دفعات حل متعدد هستیم استفاده از مدل سه بعدی با توجه به زمان بالای حل آن ها، گزینه مناسبی نمی باشد. برای اعتبار سنجی روابط ارائه شده، نتایج گزارش شده با حل سه بعدی اجزا محدود که پیشتر توسط همین نویسندگان گزارش شده است، مقایسه گردیده است. بر این اساس، اثر کسر حجمی بخش سخت بر روی پاسخ یک تیر نازک مورد بررسی قرار گرفته است و همچنین نتایج تیر اولر-برنولی گزارش شده و با حل سه بعدی و فون-کارمن مقایسه شده است. به عنوان نمونه حدود خطای پاسخ تیر در یکی از مثال های حل شده، برای تیر اولر-برنولی 27% و برای تیر فون-کارمن 1% نسبت به حل سه بعدی می باشد. به طور کلی هر چه ضخامت تیر کمتر و یا تیر بلند تر باشد، خطای تیر اولر-برنولی بیشتر خواهد بود. مدل اجزا محدود ارائه شده می تواند جایگزین مطمئنی برای مدل سازی های سه بعدی که نیازمند زمان پردازش نسبتا زیادی هستند، باشد و همچنین برای تحلیل پارامتری مادی و هندسی این مدل، قابل استفاده است.

روش های عددی مختلفی برای حل سیستم های مورفودینامیک توسعه یافته است که در میان این روش ها، در سال های اخیر روش حجم محدود به طور گسترده ای مورداستفاده قرار گرفته است. در این پژوهش یک روش حجم محدود کارآمد برای شبیه سازی انتقال رسوب بستر در نزدیکی سطوح خشک، ارائه می شود. معادلات حاکم بر انتقال رسوب در کانال ها و رودخانه ها شامل معادلات آب کم عمق و اکسنر می باشند. با در نظر گرفتن یک سرعت نوین برای امواج ریمن، معادلات آب کم عمق و اکسنر توسط روش جفت شده ضعیف بر اساس حل کننده ریمن تقویت شده، حل می شوند. در این روش ابتدا معادله اکسنر حل می گردد و سپس تغییرات بستر به روز شده با همان ساختار ریمن، به عنوان عبارت منبع در معادلات آب کم عمق استفاده می شود. حل کننده ریمن تقویت شده بر اساس تجزیه ای از بردار تقویت شده شامل عمق جریان، اندازه حرکت، شار اندازه حرکت و تراز بستر می باشد. مدل عددی ارائه شده ابتدا برای شبیه سازی شکست سد بر روی بستر متحرک به کار گرفته شد. سپس مسئله شکست سد ناشی از روگذری جریان در نظر گرفته شد و داده های محاسبه شده با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردید. نتایج عددی حاصل بیانگر آن است که روش جفت شده ضعیف که بر مبنای روش ریمن تقویت شده، توسعه یافته است، قابلیت مدل سازی انتقال رسوب در نزدیکی سطوح خشک با دقت بالا را دارا می باشد و در نمونه های آزمایشی تطابق بسیار خوبی با داده آزمایشگاهی دارد.

مطالعه حاضر به بررسی اثر طول محفظه اختلاط بر جریان دوفازی درون اتمایزر گازدار و ضخامت فیلم مایع خارج شونده از اتمایزر در نسبت های دبی جرمی گاز به مایع مختلف می پردازد. به این منظور جریان داخلی اتمایزر گازدار برای سه طول مختلف از محفظه اختلاط، در نسبت های دبی جرمی گاز به مایع 0. 08%، 0. 32% و 1. 24% و دبی مایع0. 38 L/min، به کمک مدل تعقیب سطح مشترک حجم سیال شبیه سازی شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که طول محفظه اختلاط تاثیر چندانی بر رژیم جریان حاکم در مجرای تخلیه ندارد. اما با افزایش طول محفظه اختلاط، جریان دوفازی درون این محفظه به صورت توسعه یافته تری وارد مجرای تخلیه می شود. بنابراین ناپایداری های سطح مشترک دوفاز در مجرای تخلیه برای اتمایزر با محفظه اختلاط بلندتر کمتر است. همین طور براساس نتایج اندازه گیری ضخامت فیلم مایع خارج شونده از اتمایزر گازدار، تاثیر طول محفظه اختلاط بر ضخامت این فیلم بستگی به نسبت دبی جرمی گاز به مایع دارد. در نسبت دبی جرمی گاز به مایع پایین افزایش طول محفظه اختلاط باعث افزایش ضخامت فیلم مایع خارج شونده از اتمایزر می شود. در حالی که، در نسبت دبی جرمی گاز به مایع بالا عکس این حالت اتفاق می افتد. در نسبت دبی جرمی گاز به مایع میانی، تغییرات ضخامت فیلم مایع خارج شونده از اتمایزر با طول محفظه اختلاط روند ثابتی را نشان نمی دهد.