مهندسی مکانیک مدرس
سال:1398 | دوره:20 | شماره:3 |تعداد مقالات:27

در این مقاله، بهینه سازی چند هدفی سیستم های سرمایش و گرمایش دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه اراک برای افزایش میزان آسایش و کاهش هزینه انرژی انجام می شود. در گام اول، ساختمان دانشکده که دارای چهار طبقه و 11800 مترمربع زیربنا و دارای 122 کلاس و اتاق است، مدل سازی شده و مقدار آسایش و هزینه ساختمان فعلی دانشکده محاسبه می شود. در مرحله بعد پایگاه داده ای متشکل از 2000 دانشکده با متغیرهای طراحی مختلف، ساخته و تحلیل شد. در بین پایگاه داده های تشکیل شده، ساختمان های با بهترین توابع هدف انتخاب و در قالب نمودار پارتو ارایه شد. متغیرهای طراحی، عوامل موثر در میزان آسایش و هزینه دانشکده شامل تغییر در نسبت پنجره ها به دیوار، تنظیم دمای سرمایش و گرمایش آسایش، جنس و نوع پنجره ها، تعداد افراد، جهت گیری ساختمان، ضریب عملکرد بویلر و چیلر (مجموعا 11 متغیر طراحی) هستند. همچنین توابع هدف شامل میزان آسایش، هزینه و مقدار مصرف انرژی هستند. نتایج بیانگر آن است که هر دو سیستم جذبی و تراکمی، توانایی رسیدن به میزان آسایش قابل قبول را دارد اما میزان مصرف انرژی در چیلر جذبی بیشتر از میزان مصرف انرژی در سیستم تراکمی است که لزوم استفاده از سیستم های جذبی در شرایط دارابودن حرارت، هدررفت را بیان می نماید. همچنین نتایج بیانگر آن است که سیستم جذبی علی رغم مصرف انرژی بیشتر نسبت به سیستم تراکمی، دارای هزینه انرژی مصرفی کمتری است که به دلیل اختلاف بین تعرفه های برق و گاز در کشورمان است و بایستی اصلاح شود.

در پژوهش حاضر، رفتار ارتعاشی تیر با لایه میرایی مقید ویسکوالاستیک بررسی شده و اثر تغییر دما و جرم صلب در تغییر طرح بهینه برای لایه میرایی مقید، مورد مطالعه قرار گرفته است. برای مدل سازی هسته از چندجمله ای های درجه دو و سه به ترتیب برای جابجای های بیرون صفحه ای و درون صفحه ای استفاده شده و لایه های بیرونی بالا و پایین با استفاده از مدل اویلر-برنولی مدل سازی شده اند. با استفاده از این مدل سازی، امکان درنظرگرفتن اثر کرنش نرمال راستای ضخامت برای لایه میانی (هسته) فراهم شده و مدل برای ضخامت های بالای هسته نیز قابل اعمال خواهد بود. برای حل مساله نیز از روش المان محدود با المان های سه گرهی استفاده شده است. در بیان رفتار ماده ویسکوالاستیک از مدول برشی مختلط وابسته به فرکانس و دما و همچنین فرض ایزوتروپ بودن استفاده شده است. این وابستگی به فرکانس و دما با استفاده از نمودارهای حاصل از نتایج تجربی که در مراجع مربوطه ارایه شده، به دست آمده است. مطالعات عددی انجام شده شامل بررسی تغییرات میرایی و دامنه پاسخ هارمونیک با ضخامت هسته و لایه مقیدکننده در دماهای مختلف است که نشان دهنده تغییر قابل توجه ناحیه مربوط به طرح بهینه و همچنین تغییر میرایی بیشینه سازه با تغییر دما است. بر این اساس، آگاهی از محدوده تغییرات دمایی محیط کارکرد سازه برای طراحی بهینه لایه میرایی مهم خواهد بود. در مطالعات عددی، همچنین اثر افزوده شدن جرم صلب به سازه در تغییر طراحی بهینه مورد بررسی قرار گرفته که نتایج حاصل نشان دهنده لزوم درنظرگرفتن همه جرم های اضافه شده قبل از طراحی لایه میرایی مقید است.

در سال های اخیر، ترکیب گازسازی زیست توده با پیل سوختی اکسید جامد، یک جایگزین امیدبخش برای سیستم های تولید توان معمول است. همچنین با توجه به نیاز روزافزون انسان به آب آشامیدنی و وجود محدودیت در منابع قابل دسترس آب آشامیدنی، شیرین سازی آب شور اقیانوس ها یکی از راه حل های امیدبخش معضل کمبود آب است. بنابراین در تحقیق حاضر، یک سیستم ترکیبی جدید، متشکل از گازسازی زیست توده با عامل بخار، پیل سوختی اکسید جامد و آب شیرین کن حرارتی چند مرحله ایی معرفی شده است. مدل سازی و تحلیل های اگزرژی اقتصادی سیستم ترکیبی در نرم افزار EES انجام گرفته است. برای بررسی اثرات پارامترهای کلیدی بر توان خروجی خالص، بازده اگزرژی و هزینه واحد تولید الکتریسیته یک مطالعه پارامتریک انجام شده است. نتایج نشان می دهد که بازده اگزرژی سیستم ترکیبی و هزینه تولید واحد الکتریسیته، به ترتیب 46/04% و $/GJ4/57 حاصل شد.

عملکرد سیکل های تولید قدرت و حوادث مربوط به آنها از موضوعات اساسی حوزه ایمنی نیروگاه ها به شمار می رود. در صورتی که به هر دلیلی این حوادث به درستی مدیریت نشود عواقب آن جبران ناپذیر خواهد بود. در این میان نقش عملکرد اپراتور می تواند یکی از تاثیرگذارترین فاکتورها در زمان وقوع حوادث باشد. در این پژوهش عملکرد اپراتور در حادثه شکست خط لوله اصلی بخار متصل به توربین به همراه فقدان کامل آب تغذیه برای نیروگاه تولید توان بوشهر مورد ارزیابی قرار گرفته است. در ابتدا داده ها در حالت پایا و گذرا با گزارش نهایی آنالیز ایمنی نیروگاه بوشهر به عنوان یک مرجع قابل اعتماد صحت سنجی شده که نتایج به دست آمده نشان از تطابق مناسب و منطقی در شرایط زمانی دارد. در ادامه نقش عملکرد اپراتور به منظور کنترل پارامترهای ترموهیدرولیکی اعم از دما و فشار مورد ارزیابی قرار گرفته است. در نهایت نیز با انجام آنالیز حساسیت روی عملکرد اپراتور در حادثه شکست خط لوله اصلی بخار به همراه فقدان کامل آب تغذیه، حداکثر زمان احتمالی برای دخالت اپراتور برای مهار حادثه 76دقیقه برآورد شده است.

در مطالعه حاضر ترکیب روش شبکه بولتزمن با روش نمایه هموار غلظتی برای شبیه سازی انحلال ذرات جامد دایره ای بین صفحات موازی که خلاف جهت همدیگر در حرکت هستند به کار برده شد. شبیه سازی هیدرودینامیکی سیال بر پایه روش شبکه بولتزمن تک زمانه انجام گرفت و از معادله جابجایی-نفوذ برای تعیین غلظت جسم حل شده درون فاز مایع استفاده شد. علاوه بر این روش نمایه هموار برای محاسبه شرط مرزی عدم لغزش در سطح تماس ذره-سیال و همچنین نیروهای غلظتی به کار برده شد. برای ارزیابی دقت مدل ارایه شده، نتایج شبیه سازی با داده های تجربی موجود در منابع مورد مقایسه قرار گرفت. اختلاف بین نتایج حاصل از شبیه سازی و داده های تجربی برای عدد شروود در عدد پکلت متفاوت کمتر از 2% بود. نتایج به دست آمده نشان می دهد که کمترین زمان انحلال در سیستم های با درصد حجمی های متفاوت مربوط به سیستمی با کمترین درصد حجمی است. با افزایش درصد حجمی درون سیستم، نیرومحرکه انتقال جرم درون سیستم کاهش می یابد. نتایج شبیه سازی نشان داد که با افزایش عدد رینولدز از 0/05 تا 0/38، زمان مورد نیاز برای رسیدن کسر حجمی نرمالیزه شده به 5% مقدار اولیه از0/36ثانیه به 0/17ثانیه کاهش یافت. همچنین با افزایش عدد پکلت از 5/5 تا 115، عدد شروود از1/74 تا4/06 افزایش یافت. علاوه بر این افزایش عدد اشمیت در سیستم منجر به کندتر شدن زمان انحلال می شود. سرانجام رفتار سیستم های با توزیع متفاوت اندازه ذرات در ورودی بررسی شد.

در این تحقیق از روشی کارآمد از نظر هزینه و تجهیزات موجود برای ساخت نمونه های پنل ساندویچی با هسته فوم اکستیک و هسته فوم معمولی استفاده شده است. برای ساخت فوم اکستیک از فوم پلی اورتان استفاده شده است و همچنین روی نمونه فوم ساخته شده آنالیز حرارتی انجام شد تا محدوده حرارتی مجاز برای ساخت فوم اکستیک مشخص شود. در رویه پنل، چهار لایه الیاف کربن به کار برده شده که پس از ساخت هسته ها و رویه ها پنل ساندویچی با دو هسته از جنس متفاوت ساخته شد. آزمایش های مختلفی از جمله آزمایش خمش سه نقطه ای، آزمایش فشار لبه ای، آزمایش ضربه شارپی، آزمایش فشار مسطح و ضربه افتان روی نمونه ها به منظور دستیابی به برخی خواص مکانیکی انجام شد و نتایج مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج به دست آمده از آزمایش فشار مسطح نشان داد که مدول فشاری پنل ساندویچی با هسته فوم اکستیک 8/4 برابر مدول پنل ساندویچی با هسته فوم معمولی است. همچنین مقاومت فشاری آن به دلیل خاصیت اکستیک بودن هسته، در حدود 20 برابر مقاومت پنل ساندویچی با هسته فوم معمولی برآورد شد. این رفتار به دلیل ضریب پواسون منفی این مواد است که دامنه تغییر آنها را نسبت به مواد دیگر بالا می برد. همچنین نتایج حاصل از آزمایش ضربه افتان نشان داد که مقاومت به ضربه در پنل ساندویچی با هسته فوم اکستیک نسبت به پنل ساندویچی با هسته فوم معمولی به میزان 12/62% افزایش پیدا می کند که دلیل آن قابلیت جذب انرژی بالای این گونه مواد است.

در این مقاله سازوکارهای تولید نویز در اعداد رینولدز و زوایای حمله مختلف، مورد مطالعه قرار گرفته اند. بخش قابل توجهی از نویز ایرفویل را در رینولدزهای پایین، نویز تونال تشکیل می دهد. بررسی علت وقوع این پدیده و تاثیر عدد رینولدز و زاویه حمله در نویز تونال، چالش اساسی در آیروآکوستیک است. بنابراین شبیه سازی عددی سه بعدی با روش شبیه سازی گردابه های بزرگ برای میدان جریان ایرفویل اس دی7037 انجام شده و انتشار صوت توسط آنالوژی فاکس ویلیامز هاوکینگز محاسبه شده است. نتایج عددی با نتایج تجربی موجود اعتبارسنجی شده اند. در زوایای حمله پایین علاوه بر اوج غالب نویز تونال، اوج های گسسته نیز در طیف فرکانس مشاهده می شوند. افزایش عدد رینولدز و زاویه حمله تعداد اوج های گسسته را کاهش می دهد و در زوایای حمله بالاتر اوج غالب نیز از بین می رود. بررسی فیزیک جریان نشان می دهد که حضور لایه مرزی آرام در بخش عمده ای از سطح مکش، امواج صوتی تولیدشده در جریان دنباله ای ایرفویل را تقویت می کند و این مکانیزم مسئول اوج غالب است. تقویت امواج تولمن شلیختینگ توسط جدایش آرام جریان در انتهای سطح مکش ایرفویل عامل تولید اوج های گسسته در طیف فرکانس است و زمانی که نیمه انتهایی سطح مکش در محدوده گذار قرار می گیرد اوج های گسسته در طیف فرکانس از بین می روند. برای بررسی دقیق تر این موضوع، طول مشخصه روابط نیمه تجربی بروکس، پوپ و ماروکولینی (BPM) که به صورت رایج، ضخامت لایه مرزی در سطح فشار است و با ضخامت لایه مرزی سطح مکش جایگزین می شود. نتایج حاصل فرکانس اوج غالب و روند کلی سطح فشار صوت را بسیار بهتر نسبت به حالت رایج پیش بینی می کنند.

در این پژوهش تولید و بررسی خواص مکانیکی کامپوزیت آلومینیم 6061 تقویت شده با پودرهای تکی و هیبریدی دی بوراید تیتانیم و گرافن به روش اصطکاکی اغتشاشی بررسی شده است. از میکروسکوپ نوری، الکترونی روبشی مجهز به طیف سنج پراش انرژی اشعه ایکس و آنالیز پراش سنجی اشعه ایکس برای شناسایی ریزساختار و فازهای موجود استفاده شد. خواص مکانیکی نمونه ها به وسیله آزمون کشش و سختی سنجی بررسی شد. در میان نمونه های تقویت شده با دی بوراید تیتانیم و گرافن به صورت تکی، به ترتیب نمونه با wt%20 دی بوراید تیتانیم و نمونه با wt%1 گرافن بالاترین خواص مکانیکی را نشان دادند. همچنین بین تمامی نمونه ها بالاترین خواص مکانیکی مربوط به نمونه تقویت شده با پودرهای هیبریدی شامل wt%20 دی بوراید تیتانیم و wt%1 گرافن است و استحکام تسلیم و نهایی این نمونه به ترتیب از 75 و Mpa160 (مربوط به آلیاژ آلومینیم 6061 اولیه) به 191 و Mpa271 افزایش یافت. همچنین میانگین سختی این نمونه در ناحیه همزده شده برابر VHN101 است که نسبت به آلیاژ اولیه (VHN62) و نمونه اصطکاکی اغتشاشی شده بدون پودر (VHN71) افزایش چشم گیری نشان داد.

تیتانیم خالص تجاری (CP) به دلیل زیست سازگاری عالی کاربردهای زیادی در بایومواد و ایمپلنت ها دارد. علی رغم اهمیت بالای خواص سطحی در کاربردهای زیستی، تحقیقات بسیار کمی درباره بهبود خواص سطحی تیتانیم CP از طریق بهبود ساختار انجام شده است. لذا هدف پژوهش حاضر بهبود خواص خوردگی و سایشی تیتانیم CP از طریق کاهش اندازه دانه به وسیله فرآیند فورج چندگانه (MDF) است. بدین منظور نمونه های تیتانیم CP آنیل شده تا 6 پاس تحت فرآیند MDF در دمای محیط و ° C220 قرار گرفتند. برای بررسی خواص خوردگی نمونه ها، آزمون پلاریزاسیون تافل در محلول شبیه سازی شده بدن انسان (SBF) انجام گرفت. خواص تریبولوژی نیز توسط آزمون پین روی دیسک در سرعت لغزشی و تنش اعمالی به ترتیب (m/s)0/2 و MPa1 بررسی شد. نتایج حاصل از بررسی ریزساختار نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به EBSD نشان داد که پس از 6 پاس فرآیند MDF ساختار فوق ریزدانه در تیتانیم CP تشکیل شد. نتایج بررسی آزمون پلاریزاسیون تافل نشان داد که در اثر اعمال فرآیند MDF و افزایش پاس های آن صرف نظر از دمای فرآیند، مقاومت به خوردگی نمونه ها افزایش یافت. همچنین نمونه های MDFشده در دمای ° C220، مقاومت به خوردگی بیشتری در مقایسه با نمونه های MDFشده در دمای محیط نشان دادند. مقاومت به سایش تیتانیم CP نیز در اثر کاهش اندازه دانه افزایش یافت. همچنین نتایج حاصل از بررسی مورفولوژی سطوح سایش با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی با گسیل میدانی، به طور عمده مکانیزم های سایش خراشان و ورقه ای شدن را نشان داد.

مشخص بودن رفتار سازه ها تحت بارگذاری با نرخ بالا در کاربردهای متفاوت بسیار تعیین کننده است. یکی از تجهیزاتی که دارای اهمیت فوق العاده ای در این زمینه بوده لوله شوک است که امکان شبیه سازی موارد یاد شده را در محیط آزمایشگاهی فراهم می سازد. هدف این مقاله بررسی تاثیر پارامترهای هندسی لوله شوک بر ضربه حاصل از موج شوک ایجاد شده از آن است که در این رابطه با تغییر قطر خروجی آن با نازل و تغییرات طول ناحیه محرک و متحرک به بررسی این تغییرات بر موج ایجاد شده در کاهش و افزایش شدت شوک پرداخته شده است. در این راستا مولفه های عملکردی لوله شوک محرک گازی 3اینچی روی تغییر فرم دینامیکی ورق های آلومینیومی بررسی شد. براساس نتایج به دست آمده طول محرک بر پیک فشار موج ایجاد شده موثر نبوده ولی طول متحرک بر تغییر فرم ورق موثر است، به این نحو که هرچه طول متحرک کمتر باشد ارتفاع گنبد بیشتر خواهد بود. اثر متمرکزشدن موج برخوردی به ورق در نمونه هایی که نازل در آنها تعبیه شده قابل مشاهده است. این موضوع نشان می دهد که بار دینامیکی متمرکزتری باعث تغییر فرم ورق شده است. همچنین در فشارهای بالا در مقایسه با فشارهای پایین تر اثر نازل در متمرکز نمودن موج شوک حاصل از انفجار در لوله شوک بهتر است.

میزان شدت صدا در بیشتر صنایع و فرآیندها یک عامل مزاحم است. جاذب های صدا وسیله ای برای کاهش میزان سر و صدا هستند. انواع مختلفی از جاذب های صوتی با طراحی و جنس های گوناگون وجود دارد؛ اما جاذب های صدایی که بتوانند ضریب جذب بالایی داشته باشند، موثر واقع خواهد شد. طراحی اسفنج منگر با ساختار فرکتالی، راه حل مناسبی برای این مساله خواهد بود. با توجه به اینکه عوامل مختلفی مانند جنس، گام و بسامد بر این جاذب تاثیرگذار هستند، در این پژوهش هر یک از این عامل ها آزمایش شدند و اثرات ضریب جذب و تغییرات تراز صدا تحت تاثیر عامل های جنس، گام و بسامد بررسی و تحلیل شدند. در بررسی عامل گام، مشخص شد که میزان ضریب جذب گام دوم دارای نتایج مطلوب تری نسبت به گام یک است. این مقدار برای گام یک 0/3 و برای گام دو 0/38 به دست آمد. از میان عامل های موثر بر میزان ضریب جذب اسفنج منگر، عامل جنس، اثرات مشهودتری را نشان داد؛ به نحوی که جاذب با بافت سخت تر دارای ضریب جذب پایین تر و جاذب با بافت سبک تر، دارای ضریب جذب بالاتر است. از میان جنس های به کاررفته برای این جاذب، اسفنج دارای بالاترین ضریب جذب با مقدار0/4 و ام دی اف حداقل ضریب جذب با مقدار 0/3 را دارد.

ربات کروی به ربات های سیار کروی شکل مجهز به مکانیزم محرک داخلی که روی زمین بر اثر غلتیدن پوسته خارجی شان حرکت می کنند، اطلاق می شود. در این تحقیق، ابتدا یک نمونه ربات کروی آونگی، مدل سازی شد و سپس به تحلیل دینامیکی و استخراج معادلات حرکت صفحه ای ربات بر مسیرهای غیرتخت صفحه ای به روش لاگرانژ پرداخته شده است. همچنین با درنظرداشتن کمبود تعداد عملگر نسبت به تعداد درجات آزادی ربات کروی، طراحی یک کنترل کننده غیرخطی، مبتنی بر روش های خطی سازی به کمک فیدبک انجام گرفته است. پس از آن با درنظرگرفتن شرایط اولیه غیرمنطبق بر مسیر، نامعینی پارامتری و نیز گشتاور اغتشاشی بر سیستم به بررسی عملکرد کنترل کننده پرداخته شده است. با انتخاب مسیر مناسب برای حرکت ربات، به شبیه سازی و حل عددی معادلات حرکت ربات در نرم افزار متلب پرداخته و زوایای چرخشی آونگ و گشتاور تولی شده توسط عملگر به دست آمده است. نتایج حاصل، گویای عملکرد مطلوب و مقاوم کنترل کننده در دنبال کردن مسیر تعیین شده برای چرخش پوسته کروی ربات حین عبور بر سطح غیرتخت انتخاب شده، است.

در این مقاله طراحی و ساخت یک بازوی رباتیکی بسیار-افزونه (Hyper-Redundant Manipulator) با تحریک پنوماتیکی دوحالته جدید ارایه شده است. با وجود مزایایی چون فضای کاری وسیع، توانایی عبور از موانع و کنترل ساده، تاکنون نمونه های کمی از بازوهای بسیار-افزونه با تحریک ناپیوسته، آن هم در مقیاس آزمایشگاهی ساخته شده است که نقایصی در آنها دیده می شود. این نقایص شامل بازه حرکتی کوچک، قیمت تمام شده نسبتا بالا و حرکت غیریکنواخت و توام با تکان و لرزش بازو است. برای رفع این مشکلات در بازوی ارایه شده در این مقاله از مکانیزم لولایی-کشویی-کروی سه گانه (3-RPS) به عنوان بسته (Module) استفاده شده است که به دلیل داشتن تعداد پایه های کم، قیمت تمام شده پایین تری دارد. همچنین با جایگزینی مفاصل کروی با مفاصل چهارشاخه، بازه حرکتی بالاتر رفته است و در نهایت با استفاده از مجراهای قابل تنظیم در ورودی هر سیلندر، به طور موثری از غیریکنواختی و تکان های بازو کاسته شده است. در نهایت برای بررسی نحوه حرکت بازو، آزمون هایی اجرا شده اند که نتایج آنها ارایه خواهد شد.

در مکانیک ضربه، پارامترهای تاثیرگذار بسیاری در برخوردها وجود دارند. در این مقاله به بررسی یکی از این پارامترها یعنی رابطه بین عمق نفوذ در اهداف ترکیبی سرامیک-فلز با شکل دماغه پرتابه، پرداخته شده است. پرتابه هایی با شکل دماغه تخت، اجایو و نیم کره از جنس فولادی AISI 4340 و اهداف نیمه بی نهایت از جنس سرامیک آلومینا 99/5% و آلومینیوم سری 7000 هستند. در آزمایش تجربی، سرعت برخورد پرتابه در حدود 400متر بر ثانیه و ضخامت سرامیک و آلومینیوم به ترتیب 4 و 20میلی متر بوده است. شبیه سازی عددی با نرم افزار قدرتمند آباکوس انجام شده است. مقدار عمق نفوذ به دست آمده از شبیه سازی عددی با آزمایش های تجربی، مطابقت خوبی را نشان می دهد. مقدار عمق نفوذ برای پرتابه با دماغه تخت بیشترین و برای پرتابه با دماغه اجایو کمترین بوده است. همچنین مقدار سرعت حد بالستیک برای پرتابه تخت کمترین و برای پرتابه اجایو بیشترین بوده است. ضخامت سرامیک همراه شکل پرتابه روی مقدار سایش پرتابه تاثیرگذار است. مقدار این سایش در پرتابه اجایو بیشترین و در پرتابه تخت کمترین بوده است و با افزایش ضخامت سرامیک این مقادیر افزایش یافته است. تغییرات سرعت حد بالستیک با تغییرات ضخامت پشتیبان و سرامیک نیز تعیین شده است.

تکنولوژی ساخت افزایشی تا حد زیادی تولید قطعات سه بعدی پیچیده از روی مدلشان را آسان تر کرده است. اگرچه فرآیندهای ساخت افزایشی انعطاف پذیری منحصربه فردی دارند، اما محدودیت هایی نیز دارند که باعث می شود محققان نتوانند هر شکل هندسی مشخصی را به راحتی بسازند. برخی از این محدودیت ها عبارتند از: مصرف ماده به منظور ایجاد ساختار پشتیبان، صافی سطح نامناسب برخی از سطوح با زوایای خاص و غیره. یکی از روش های غلبه بر این مشکلات، طراحی بر اساس تقسیم بندی قطعات است. روش پیش بینی شده متشکل از دو گام است: 1-تقسیم مدل سه بعدی قطعه و 2-یافتن بهترین جهت ساخت برای هر بخش جداشده. در گام اول محققان به دنبال حداقل تقسیمات ممکن به وسیله تشخیص فیچرها و جداسازی آنها با صفحات مناسب و همچنین نحوه اتصال این قسمت ها هستند که در گام بعدی بهترین جهت ساخت برای هر بخش جداشده بایستی انتخاب شود. معیار انتخاب بهترین حالت تقسیم بندی و بهترین جهت های ساخت این است که حجم ساختار پشتیبان، زبری سطح میانگین و قدرت سایشی سطح بایستی حداقل شود. الگوریتمی که این کار را انجام می دهد، بر پایه الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات ایجاد شده است که با استفاده از زبان برنامه نویسی سی شارپ، نوشته شده است. به منظور صحه گذاری بر عملکرد الگوریتم ارایه شده، آزمایش های عملی نیز انجام شدند. نتایج این آزمایش ها نشان داد که طراحی بر اساس تقسیم بندی، کارآیی فرآیندهای ساخت افزایشی را از دیدگاه های ذکرشده بهبود می بخشد. این تحقیق روشی نو برای بهبود عملکرد و کارآیی تکنولوژی های ساخت افزایشی ارایه کرده است که در جهت نزدیک شدن این تکنولوژی ها به مرحله بلوغ، گام بزرگی خواهد بود.

در این تحقیق، به بررسی تاثیر نانوذرات خاک رس بر افزایش طول عمر کامپوزیت شیشه-اپوکسی در شرایط محیطی هیدروترمال پرداخته شده است. برای این منظور نمونه های حاوی 3% و نمونه های فاقد نانوذرات خاک رس در رزین اپوکسی برای ساخت نمونه های آزمون کشش با استفاده از لایه چینی دستی و کسیه خلا ساخته شده است. پس از ساخت، نمونه ها تحت شرایط محیطی هیدروترمال 90% رطوبت، 75درجه سانتی گراد به مدت 500 ساعت در انکوباتور قرار گرفته و در نهایت تحت آزمون کشش با هم مقایسه شده است. نتایج این پژوهش نشان داد که اضافه کردن نانوذرات خاک رس گرچه در ابتدا باعث کاهش استحکام کامپوزیت به میزان 39/21% در نمونه های تازه ساخته شده می شود، ولی در درازمدت این ذرات باعث کندشدن فرآیند تخریب کامپوزیت شده، به نحوی که استحکام نمونه های حاوی نانوذرات خاک رس پس از قرارگیری تحت شرایط محیطی از نمونه های فاقد نانوذرات خاک رس تحت شرایط محیطی یکسان (500 ساعت) 9% بیشتر است.

فضای تجاری و رقابتی جهان، تولیدکنندگان را وادار به عرضه محصولاتی با کیفیت بالا، هزینه پایین و در عین حال قابل اطمینان می کند. از طرف دیگر، در فرآیند طراحی و تولید یک محصول، مهندسان همواره با عدم قطعیت روبه رو هستند. در سال های اخیر، در راستای برخورد با عدم قطعیت های موجود و تضمین کیفیت و قابلیت اطمینان سیستم، الگوریتم هایی تحت عنوان طراحی بهینه و مقاوم بر مبنای قابلیت اطمینان (RBRDO) با ترکیب رویکرد های طراحی بهینه مقاوم (RDO) و طراحی بهینه بر مبنای قابلیت اطمینان (RBDO) توسعه یافته اند. در مهندسی طراحی، عدم قطعیت برخی از متغیر ها یا پارامتر های طراحی از نوع شناختی بوده و تنها در قالب نمونه هایی محدود در اختیار طراح است. اکثر روش های موجود، این عدم کامل بودن اطلاعات را در نظر نمی گیرند که این خود می تواند منجر به خطاهای بزرگ تری شود. در دسته ای دیگر از روش های موجود نیز، از این اطلاعات ارزشمند در فرآیند طراحی صرف نظر می شود. در این پژوهش، با به کارگیری روش بهینه سازی چندهدفه NSGA2-II و ترکیب روش تحلیل قابلیت اطمینان بیزین و روش کاهش ابعادی تک متغیره (DRM)، یک الگوریتم جامع برای فرمول بندی مساله طراحی بهینه و مقاوم بر مبنای قابلیت اطمینان در حضور عدم قطعیت شناختی پیشنهاد شده است. به منظور راستی آزمایی الگوریتم پیشنهادی، یک مثال مهندسی انتخاب شده و تاثیر عدم قطعیت شناختی بر توابع هدف بررسی شده و در انتها نیز، برای یک حالت خاص از تعداد داده موجود، نتایج حاصل از الگوریتم پیشنهادی با نتایج سایر رویکرد های موجود در زمینه طراحی بهینه در شرایط عدم قطعیت مقایسه شده است.

در این پژوهش، چینش جدیدی از ورق های مرکب هیبریدی دوپایا متشکل از الیاف کربن تک جهته با زاویه 90درجه در قسمت بالایی و پایینی ورق و نوارهای فلزی و الیاف کربن تک جهته با زاویه صفر در قسمت میانی معرفی شده است. رفتار استاتیکی ورق با روش اجزای محدود و به صورت تجربی، مطالعه و بررسی شده است. این سازه برخلاف ورق های مرکب دوپایای معمول دارای دو حالت پایدار مشابه و نیروی پرش یکسان است. راستای انحنای اصلی ورق در هر دو حالت پایدار، یکسان ولی در جهت عکس یکدیگر است و هنگام تغییر شکل بین دو حالت پایدار تغییر نمی کند. این ویژگی در ساخت سازه های مورفینگ می تواند جالب و پرکاربرد باشد. در روش اجزای محدود با استفاده از نرم افزار آباکوس اثر پارامترهای مختلف مانند عرض و خواص مکانیکی نوارها، ضخامت لایه ها و طول جانبی بر رفتار استاتیکی ورق مورد مطالعه قرار گرفته است. به منظور اعتبارسنجی نتایج به دست آمده از روش اجزای محدود، تعدادی ورق با چینش و مشخصات هندسی مختلف ساخته شده است. مقادیر انحنای اصلی، جابجایی خارج از صفحه و نیروی پرش ناگهانی به صورت تجربی، اندازه گیری و با نتایج روش اجزای محدود مقایسه و سازگاری مناسبی مشاهده شده است. نتایج به دست آمده، نشان می دهد که می توان انحنای اصلی و قابلیت تحمل پذیری بار این سازه ها را بر اساس نوع کاربرد آنها با تغییر پارامترهای طراحی مانند عرض یا جنس نوارها، ضخامت لایه ها به میزان دلخواه تغییر داد.

انسداد رگ ها عامل حدود 35% از مرگ و میر سالیانه در کشورهای توسعه یافته است. این انسداد می تواند زمانی روی دهد که در بخش سرخرگی دستگاه گردش خون، یک فاز دوم موجود در جریان (مانند حباب های هوا یا کپسول های حاوی دارو) با ذره ای که آن هم منشا خارجی دارد، برخورد نماید. در مقاله حاضر، تاثیر برخی از مهم ترین پارامترهای موثر بر زمان انسداد کامل یک کانال که در آن یک ذره با فاز دوم در حال حرکت داخل فاز اصلی برخورد می کند، با استفاده از روش شبکه بولتزمن و با برنامه نویسی به زبان فرترن90 مورد بررسی قرار گرفته است. سعی شده تا با ایجاد هندسه مشابه و تغییر پارامترهای هندسی و فیزیکی، محیطی شبیه به آنچه ممکن است در یک رگ کوچک اتفاق افتد، شبیه سازی شود. بررسی حاضر از یک روش عددی شبکه بولتزمن با دو تابع توزیع که توسط لی و لین برای شبیه سازی یک جریان دوفازی معرفی شده، در کنار روش مرز غوطه ور استفاده می کند. مشخص شد که تغییرات کوچک عدد کاپیلاری تاثیر قابل توجهی بر رفتار برهمکنش میان فاز دوم و ذره نمی گذارد؛ اما نسبت اندازه ذره به عرض کانال می تواند بر زمان انسداد کامل کانال تاثیر گذاشته و در واقع با افزایش اندازه ذره، زمان انسداد کامل نیز افزایش پیدا کند. نسبت اندازه اولیه فاز دوم به اندازه ذره از بالاترین اهمیت در تعیین زمان انسداد کامل کانال برخوردار است.

تنش های پسماند ناشی از جوشکاری باعث کاهش تنش طراحی در خطوط لوله قطور و پر فشار انتقال گاز طبیعی می شود. لوله مورد بررسی از نوع API X70 با قطر خارجی و ضخامت 142/3 و 1/98سانتی متر است. برای اندازه گیری تنش های پسماند در این لوله از آزمایش کرنش سنجی سوراخ استفاده می شود. با توجه به ابعاد بزرگ لوله و اینکه حمل ونقل آن برای انجام آزمون کرنش سنجی سوراخ مشکل است جداسازی یک نمونه محدود از آن بسیار مناسب است. در پژوهش حاضر ابعاد این نمونه با ابعاد محدود بررسی می شود سپس شبیه سازی جوشکاری در نمونه جداشده انجام و تنش های پسماند از جمله تنش پسماند به منظور ضخامت برای اولین بار ارایه می شود. نتایج نشان می دهد که جداسازی نمونه استاندارد با ابعاد 44×32سانتی متر به منظور اندازه گیری تنش پسماند در لوله فولادی مطلوب است. موقعیت و میزان تنش پسماند کششی و فشاری بیشینه در لوله به دست آمده و تغییرات تنش های پسماند محیطی و طولی در سطوح داخلی و خارجی و در نواحی مختلف جوش بررسی می شود. همچنین صحت سنجی نتایج به دست آمده با نتایج اندازه گیری تنش پسماند در لوله از همین نوع فولاد با هندسه مشابه در مقیاس صنعتی انجام می شود. نتایج نشان داد که حداکثر تنش پسماند در سطح داخلی لوله در جهت طولی برابر 460مگاپاسکال (96% تنش تسلیم) بوده و پس از آزمون فشار مایع ایستا به 200مگاپاسکال (42% تنش تسلیم) تقلیل یافته است. به دلیل اینکه این مقدار کمتر از نصف تنش تسلیم است روش کرنش سنجی سوراخ پس از آزمون فشار مایع ایستا معتبر است.

با پیشرفت فرآیندهای ساخت و نیاز پیوسته به ساخت مجموعه های دقیق تر، درنظرگرفتن تلرانس های ابعادی و هندسی در تحلیل تلرانسی مجموعه های مکانیکی اهمیت زیادی یافته است. از این رو در دهه های اخیر، روش های متعددی برای محاسبه تاثیر خطاهای هندسی اجزاء روی عملکرد نهایی مجموعه توسعه یافته و مورد استفاده قرار گرفته اند. یکی از بهترین روش های تحلیل تلرانسی، خطی سازی مستقیم است. با وجود مزایای ارزشمند روش خطی سازی مستقیم در تحلیل تلرانسی ابعادی، این روش به علت ساده سازی های مورد استفاده، توانایی حل مجموعه هایی که دارای پروفیل با فرم آزاد هستند را ندارد. در این تحقیق، یک راهکار نوین برای درنظرگرفتن پروفیل های پیچیده در روند حل روش خطی سازی مستقیم پیشنهاد شده است. در روش ترکیبی پیشنهادشده، منحنی های بزیر (Bezier) کسری برای تعریف پروفیل اجزایی همچون پروفیل های بیضوی، بادامک ها، مفاصل لبه ای و پروفیل های غیردایروی که تغییرات خطای پیچیده ای دارند، استفاده شده است. سپس با استفاده از اصول روش خطی سازی مستقیم و درنظرگرفتن معادلات بزیر کسری، الگوریتم ارتقاداده شده تکمیل شد. به این ترتیب نه تنها می توان از مزایای مهم روش خطی سازی مستقیم در تحلیل تلرانسی ابعادی استفاده کرد، بلکه مجموعه های دارای اجزاء با پروفیل های پیچیده را نیز می توان بدون ساده سازی حل کرد. رویکرد ترکیبی بهبود داده شده با جزییات و همراه با حل نمونه ای از تحلیل تلرانسی مجموعه مکانیکی ارایه شده است. در نهایت، اعتبارسنجی انجام شده است و صحت رویکرد ارایه شده با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو مورد تایید قرار گرفت.

در این پژوهش مدلی چندمقیاسی برای شبیه سازی رفتارهای سیکلی آلیاژ نورد گرم شده منیزیم AZ31 ارایه می شود. مدل ارایه شده قادر است لغزش، تویینینگ و بازگشت تویینینگ را به درستی شبیه سازی نماید. ساختار نظری پژوهش از ترکیب دو تئوری کریستال پلاستیسیته اجزای محدود و همگن سازی محاسباتی تشکیل شده است. کلیه معادلات کریستال پلاستیسیته در قالب سابروتین مادی UMAT پیاده سازی شده اند. ورق پلی کریستال ماده از طریق تولید المان حجمی معرف (RVE) بازتولید شده است و شرایط مرزی پریودیک روی وجوه آن اعمال شده است. شبیه سازی های سیکلی در دو سیکل به ازای بارگذاری فشاری-کششی در راستای جهت نورد اعمال شده و مساله در مقیاس ماکروسکوپیک توسط حلگر اجزای محدود آباکوس حل شده است. نتایج در تطابق بسیار خوب با منحنی های تجربی است و مدل ارایه شده قادر است، مشخصه های منحنی های تجربی مانند عدم تقارن در کشش و فشار، مقادیر تنش بیشینه کششی و فشاری، تویینینگ و بازگشت تویینینگ را به درستی شبیه سازی نماید.

در این مقاله به معرفی سامانه تقویت کننده جریان آب به عنوان پیشران زیرسطحی پرداخته شده و عملکرد آن با استفاده از آزمون تجربی و تحلیل عددی بررسی شده است. در این سامانه از پدیده اثر کواندا برای تقویت جریان سیال استفاده می شود. اثر کواندا با ایجاد خلا نسبی روی سطح منحنی محدب باعث انحراف جت سیال از مسیر مستقیم خود شده به نحوی که جریان سیال، سطح منحنی را دنبال می کند. آب تحت فشار از یک شکاف حلقوی به صورت جت پرسرعت در ناحیه قبل از گلوگاه یک مجرای همگرا-واگرا تزریق می شود. بر اساس پدیده اثر کواندا، جریان جت، انحنای مسیر تا گلوگاه و بعد از آن را می پیماید. حجم بیشتری از آب در قسمت همگرای مجرا از محیط مکیده شده و از قسمت دمش به بیرون رانده می شود و جریان آب ایجادشده باعث تولید نیروی پیشران می شود. این سامانه به منظور ارزیابی عملکرد در ایجاد نیروی پیشران، در آب ساکن (بولارد) مورد آزمایش قرار گرفت. مقدار نیروی پیشران برای حالات مختلف اندازه دهانه و دبی جت سیال ورودی به صورت تجربی اندازه گیری شد. مدل سازی عددی در شرایط مشابه با آزمایش تجربی صورت گرفت و نتایج مقایسه شد. تطابق خوبی بین هر دو دسته از نتایج دیده می شود. سپس از ابزار عددی برای تحلیل وسیله در سرعت جریان آزاد 5/2متر بر ثانیه استفاده شد. نتایج آن با نمودارهای یک پروانه چرخشی معمولی مقایسه شد. نتایج نشان می دهد که می توان از این سیستم در تولید نیروی پیشران زیر سطح آب با کارآیی قابل قبول استفاده نمود.

در این تحقیق، پایداری ایروترموالاستیک صفحات کامپوزیتی زمینه پلیمری دارای الیاف در معرض جریان هوای فراصوت، بررسی شده است. اثر افزودن نانولوله کربنی بر خواص ترمومکانیکی ماده زمینه به روش تجربی تعیین شد. مدول یانگ و ضریب انبساط حرارتی پلیمر خالص و پلیمر تقویت شده با نانولوله های کربنی به کمک انجام آزمون کشش و دیلاتومتری تعیین شد. سپس به کمک روابط میکرومکانیکی هالپین-تسای اصلاح شده، خواص مکانیکی و حرارتی پلیمر تقویت شده با الیاف شیشه و کربن محاسبه شد. یک صفحه کامپوزیتی چهارلایه مستطیل شکل دارای تکیه گاه های ساده در معرض جریان هوای فراصوت در نظر گرفته شد و به کمک اصل همیلتون، معادلات حاکم بر حرکت آن استخراج شد. از تئوری خطی پیستون برای تعیین توزیع فشار وارد بر صفحه بهره گرفته شد. از روش گلرکین برای حل معادلات استفاده شد و اثر افزودن نانولوله کربنی به زمینه پلیمری بر سرعت بحرانی فلاتر صفحات لایه ای در حالتی که صفحات دارای الیاف شیشه یا کربن باشند، مورد مطالعه قرار گرفت. مساله در نسبت طول به عرض های مختلف برای صفحه بررسی شد و اثر افزایش دما بر تغییر مرز ناپایداری ایروالاستیک صفحات بررسی شد. نتایج حاکی از آن بود که با افزایش نسبت طول به عرض صفحه، افزودن نانولوله کربنی تاثیر بیشتری بر افزایش مرز پایداری ایروالاستیک این صفحات دارد. درصد این افزایش برای صفحات تقویت شده با الیاف شیشه بیشتر از صفحات تقویت شده با الیاف کربن بود. همچنین می توان گفت که با افزایش دمای صفحه، افزودن نانولوله کربنی درون رزین اپوکسی تاثیر کمتری بر گسترش ناحیه پایداری صفحات دارد.

در این پژوهش، یک چاپگر سه بعدی از نوع سینتر انتخابی لیزری ساخته شد. چاپ سه بعدی لیزری یکی از انعطاف پذیرترین روش های ساخت افزایشی است که می توان از پودر مواد مختلف در آن استفاده کرد. اخیرا فناوری چاپ سه بعدی وارد صنعت داروسازی شده است و در آوگوست 2015 تاییدیه اف دی ای (FDA) خود را به اسم محصولات دارویی سه بعدی دریافت کرد. با استفاده از چاپ سه بعدی در داروسازی می توان به رهایش کنترل شده، دوز متناسب با ویژگی افراد و مورفولوژی مورد نظر برای داروها دست یافت و به سمت شخصی سازی داروها حرکت کرد. یکی از موارد مهم، تعیین خواص مورد نظر برای قرص ها قبل از چاپ است. در این مقاله، به کمک طراحی آزمایش به روش ترکیب مرکزی و مدل سازی، اثر متغیرهای مهم روش سینتر انتخابی لیزری بر نیروی شکست قرص بررسی می شود. با استفاده از مدل سازی صورت گرفته، می توان مقدار هر متغیر را به گونه ای تعیین کرد که قرص ها با نیروی شکست مورد نظر چاپ شوند. با کنترل نیروی شکست قرص می توان بر آزادسازی و ازهم پاشیدگی قرص در بدن اثر گذاشت. به منظور انجام آزمایش ها، قرص های استوانه ای به قطر cm2/1 و ارتفاع mm6/3 چاپ شدند. از ماده پلیمر ترموپلاستیک دارویی کلیکوت (KollicoatIR؛ 75% پلی ونیل الکل و 25% پلی اتیلن گلیکول) استفاده شد. به این پلیمر، 5% پاراستامول (استامینوفن) اضافه شد. همچنین مقداری رنگ سیاه خوراکی (دارویی) به منظور افزایش جذب نور لیزر اضافه شد. سرعت پیشروی لیزر، درصد پرشدن (فاصله خطوط حرکت لیزر) و مقدار رنگ اضافه شده، متغیرهای بررسی شده هستند. طبق نتایج به دست آمده در بازه درنظرگرفته شده، با افزایش سرعت پیشروی لیزر، نیروی شکست قرص کاهش می یابد ولی افزایش درصد پرشدن و مقدار رنگ اضافه شده سبب افزایش نیروی شکست قرص ها می شود.