مهندسی مکانیک مدرس
سال:1399 | دوره:20 | شماره:6 |تعداد مقالات:29

کامپوزیت های پایه سرامیکی برای غلبه بر مشکلات اصلی سرامیک های معمولی به خصوص شکنندگی آنها برای کاربردهای با حساسیت بالا در عملکرد و امنیت طراحی شده اند. به دلیل ویژگی های ذاتی این مواد شامل ساختار غیریکنواخت، خصوصیات مکانیکی و حرارتی ناهمگون و سختی بالای الیاف یا ماتریس، ماشین کاری این کامپوزیت ها با چالش های فراوانی همراه است که باعث می شوند سطوح ماشین کاری شده از کیفیت لازم برخوردار نباشند. با توجه به سختی بالای ماتریس سرامیکی، سنگ زنی با چرخ سنگ الماس تنها روش موفق برای ماشین کاری این مواد است. هدف این پژوهش، بررسی تاثیر پارامترهای سنگ زنی (سرعت برش، سرعت پیشروی و عمق برش) و شرایط خنک کاری و روانکاری (سنگ زنی خشک، نیمه خشک و تر) بر کیفیت سطح، کارآیی فرآیند و سایش ابزار بود. براساس نتایج آزمایشات، سنگ زنی نیمه خشک بهترین کیفیت سطح و کارآیی فرآیند را داشت. همچنین با افزایش سرعت برش و پیشروی، زبری سطح به ترتیب کاهش و افزایش یافت و عمق برش تاثیر چندانی بر زبری سطح نداشت. با توجه به نتایج به دست آمده چهار استراتژی ماشین کاری با در نظرگرفتن کیفیت، کارآیی و بهره وری طراحی شدند. با بررسی مکانیزم برداشت ماده و شکست کامپوزیت ها با توجه به عکس های میکروسکوپ الکترونی از سطح قطعه، شکست ترد، غالب ترین فرآیند شکست در این کامپوزیت هاست.

سیستم سوخت رسانی یکی از اجزای مهم و پیچیده میکروتوربین گازی است. با توجه به اینکه شرایط محیطی کارکرد موتور مانند دمای محیط، رطوبت نسبی هوا و ارتفاع کارکرد از سطح دریا بسته به موقعیت جغرافیایی متفاوت است، عملکرد سیستم سوخت رسانی نیز دچار تغییر می شود. در مطالعه حاضر سیستم سوخت رسانی میکروتوربین گازی مدل GTCP85-180 موجود در ایران با استفاده از کنترلر پی آی دی مکانیکی مدل سازی شده است. سپس با زوج نیروکردن معادلات کنترل کننده و معادلات ترمودینامیک کلاسیک حاکم بر موتور، تاثیر شرایط محیطی مختلف بر راه اندازی و کارکرد نامی موتور مورد بررسی قرار گرفته است. بازه تغییرات شرایط محیطی متناسب با موقعیت جغرافیایی شهرهای ایران انتخاب شده است. با مقایسه نتایج حل عددی توسط کد نوشته شده در نرم افزار متلب با داده های تجربی، دقت حل عددی مورد تایید قرار گرفت. نتایج نشان داد که دمای محیط بیشترین تاثیر را بر عملکرد سیستم سوخت رسانی میکروتوربین می گذارد و موجب می شود که دمای گاز خروجی از توربین 16/3%، مصرف سوخت 3/7%، زمان راه اندازی موتور 14/7% و فشار سوخت انژکتور 4/7% تغییر کند. همچنین مقایسه نتایج حالت کارکرد نامی موتور با نتایج راه اندازی نشان داد که اثر پارامترهای محیطی بر عملکرد سیستم سوخت رسانی، در زمان راه اندازی موتور بیشتر است.

هدف این مقاله، طراحی یک رابط کنترلی برخط برای پروتز زانو بر پایه سیگنال های الکترومایوگرافی ماهیچه های فعال بخش ران است. با توجه به ماهیت متغیر با زمان سیگنال های الکترومایوگرافی، ترجمه این سیگنال ها به دستورات مناسب جهت پیاده سازی عملی با چالش هایی همراه است. نخستین گام طراحی رابط مورد نظر، طراحی و ساخت یک بستر آزمون مناسب برای پیاده سازی عملی رابط طراحی شده است. بدین منظور پروتز زانویی با استفاده از مکانیزم عملگر سری الاستیک طراحی و ساخته و با مطالعه مبانی آناتومی ماهیچه ای و شناسایی ماهیچه های فعال در چرخه راه رفتن، نمونه هایی از سیگنال های الکترومایوگرافی اندازه گرفته شده است. سپس، به منظور هموارسازی سیگنال ها، کاهش سطح نویز و کاهش ابعاد سیگنال ها از روش فیلترکردن و تقسیم کردن با پنجره های زمانی مجاور استفاده شده و شبکه عصبی با تاخیر زمانی به منظور نگاشت بین ویژگی های منتخب استخراج شده از سیگنال های الکترومایوگرافی و متغیرهای سینماتیکی مفصل زانو به کار رفته است. شبکه عصبی زاویه و سرعت زاویه ای مفصل زانو در حالت بدون وزن و در حالت راه رفتن به صورت خارج از خط با دقت 0. 85 (R2) تخمین زده می شود. جهت پیاده سازی تخمین برخط موقعیت زاویه ای مفصل زانو، آزمون هایی انجام شد که نتایج حاصل بیانگر استفاده از ویژگی های حوزه زمان و شبکه عصبی با تعداد 50 نورون در لایه مخفی و میزان تاخیر 2 ثانیه است. پس از طراحی رابط کنترل برخط برای تخمین موقعیت زاویه ای مفصل زانو، روی بستر آزمون ساخته شده پیاده سازی صورت گرفته که نتایج نشان دهنده ردیابی مناسب ساختار کنترلی برخط طراحی شده است.

در این پژوهش، اثر استفاده از دو نانوذره اکسید آلومینیوم و اکسید سیلیسیم به صورت همزمان با دی الکتریک در فرآیند ماشین کاری تخلیه الکتریکی آلیاژ تیتانیوم Ti-6Al-4V بررسی شد. پس از بررسی پارامترهای تاثیرگذار در فرآیند ماشین کاری تخلیه الکتریکی به کمک نانوذرات، 4 پارامتر شدت جریان، غلظت، زمان روشنی پالس و ترکیب نسبی ذرات به عنوان پارامترهای ورودی در نظر گرفته شدند. اثر هر یک از این پارامترها در سه سطح بر نرخ براده برداری، سایش نسبی ابزار و صافی سطح نهایی قطعه بررسی شد. با توجه به پیشرفت صنعت در زمینه مصرف دی الکتریک های زیست محیطی، در این مطالعه آب دیونیزه شده، دی الکتریک ماشین کاری تخلیه الکتریکی بود. همچنین برای طراحی آزمون ها، تحلیل نتایج و بهینه سازی پارامترها از نرم افزار Design Expert استفاده شد. نتایج نشان داد، بهترین کیفیت سطح ماشین کاری، با افزودن نانوذرات در ترکیب نسبی 50% به دست می آید. در این درصد از ترکیب، سطح دارای کمترین ترک و لایه ذوب شده مجدد است. همچنین در شرایط شدت جریان 12آمپر، زمان روشنی پالس 100میکروثانیه و ترکیب 75% از نانوذرات بیشترین میزان نرخ براده برداری و حداقل سایش ابزار حاصل می شود.

آلیاژهای آلومینیوم-سیلیسیوم کاربردهای بسیاری در قطعات خودرو همچون پیستون دارند. معمولاً این گونه قطعات، تحت بارهای سیکلی مکانیکی و حرارتی قرار دارند و لذا باید استحکام خستگی کافی را در مقابل این بارگذاری ها داشته باشند. از روش های استحکام بخشی به مواد، اجرای عملیات حرارتی و افزودن نانوذرات است. در این پژوهش، اثر استفاده همزمان از نانوذرات دی اکسید سیلیسیوم و عملیات حرارتی بر عمر خستگی پرچرخه خمشی آلیاژ پیستون بررسی شده است که نوآوری این تحقیق است. از روش ریخته گری گردابی برای اضافه کردن نانوذرات به زمینه آلومینیومی استفاده شد و فرآیند عملیات حرارتی T6 بر روی نمونه ها اجرا شد. ریزساختار توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی، بررسی شد و آزمون خستگی پرچرخه خمشی نیز بر روی نمونه های استاندارد، در شرایط بارگذاری کاملاً معکوس شونده، اجرا شد. با توجه به تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی، نواحی تجمع و بهم پیوستگی نانوذرات در زمینه مشاهده نشد. همچنین، مشاهده شد که استفاده از نانوذرات دی اکسید سیلیسیوم، عملیات حرارتی T6 و استفاده همزمان از این دو فرآیند، باعث بهبود عمر خستگی به ترتیب به مقدار 304، 411 و 237% شد. مطابق با داده های آزمون خستگی پرچرخه خمشی، ضریب استحکام خستگی آلیاژ پیستون، با عملیات حرارتی و اضافه نمودن نانوذرات، افزایش یافت.

استفاده از محفظه های بخار راه کاری مفید برای کنترل دمای قطعات الکترونیکی است. در این تحقیق، دو محفظه بخار با ابعاد یکسان مورد آزمایش قرار گرفته است. بخش چگالش یکی از آنها آبگریزشده و دومی به صورت ساده و بدون عملیات آبگریزنمودن باقی مانده است. در این پژوهش با توجه به تاثیر خاصیت آبگریزی بخش چگالش محفظه بخار، تاثیر عایق نمودن سطح پیرامونی در هر دو محفظه بخار و تاثیر سایر پارامترهای مختلف، شامل زاویه محفظه بخار با افق، حرارت های مختلف تولیدشده توسط منبع حرارتی (برد مدار چاپی)، تغییر شکل هندسی منبع حرارتی در مساحت ثابت و همچنین تغییر محل نصب منبع حرارتی در کف تبخیرکننده، بر عملکرد حرارتی محفظه بخار، به عنوان کاری تجربی، بررسی و با محفظه بخار ساده مقایسه شده است. تاثیر قرارگرفتن منبع حرارتی در تمام کف بخش تبخیر، با افزایش دادن مساحت آن نیز در هر دو محفظه بخار مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که آبگریزنمودن و افزایش میزان حرارت، در مجموع و در اکثر حالات آزمایش باعث کاهش مقاومت حرارتی محفظه بخار شده است. همچنین عملکرد حرارتی محفظه بخار با نصب برد مدار چاپی در تمامی کف تبخیرکننده بهبود یافته است و به سایر پارامترهای بررسی شده در این تحقیق وابسته است. همچنین عایق نمودن سطح جانبی در محفظه بخار ساده باعث افزایش مقاومت حرارتی و در محفظه بخار دارای بخش چگالش آبگریز باعث کاهش مقاومت حرارتی شده است.

در سال های اخیر سیاست گذاری های کشور برای کاهش مصرف انرژی منجر به استفاده هر چه بیشتر از عایق ها در صنعت ساختمان شده و این موضوع وقوع پدیده آنتی اینزولیشن را در آتیه ساختمان محتمل تر می سازد. پدیده آنتی اینزولیشن، اثر معکوس عایق کاری در مصرف انرژی سرمایشی ساختمان است که به عنوان فاکتور بسیار مهم و تاثیرگذار بر مصرف انرژی و آسایش ساکنین به شمار می رود. مطالعات نشان می دهد که این پدیده در مورد ساختمان ها تاکنون آنچنان که باید مورد توجه قرار نگرفته است. بر این اساس در این مقاله برای رفع این مشکل، نقطه دمایی وقوع پدیده آنتی اینزولیشن در محدوده دمایی 20 تا 30درجه سانتی گراد برای 8 اقلیم آب و هوایی رسمی ایران با استفاده از شبیه سازی بارهای حرارتی و برودتی ساختمان نمونه در نرم افزار انرژی پلاس بررسی و اندازه گیری شده است. در هر اقلیم، عایق پلی استایرن در 4 ضخامت برای هر 3 روش عایق کاری داخلی، میانی و خارجی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد در 6 اقلیم پدیده آنتی اینزولیشن رخ می دهد. اقلیم ها با آب و هوای معتدل و سرد برخلاف اقلیم های بسیار گرم، مستعد وقوع این پدیده هستند. همچنین نتایج نشان می دهد که با افزایش ضخامت عایق، این پدیده در دماهای پایین تری اتفاق می افتد. علاوه بر این، در روش عایق کاری خارجی، وقوع این پدیده به دلیل استفاده از اینرسی حرارتی ساختمان، در دماهای بالاتری نسبت به عایق کاری میانی و داخلی اتفاق می افتد.

امروزه عملگرهای پیزوالکتریک به دلیل داشتن ویژگی های منحصربه فردی همچون دقت بسیار زیاد، پاسخ سریع و فرکانس طبیعی بالا، به صورت گسترده ای در کاربردهای موقعیت دهی میکرونی مورد استفاده قرار می گیرند. علی رغم ویژگی های مطلوب عملگرهای پیزوالکتریک، وجود رفتار غیرخطی همانند هیسترزیس، می تواند دقت این نوع عملگرها را کاهش دهد. به همین دلیل به منظور کاهش اثر رفتار هیسترزیس در کاربردهای کنترلی، از بازخورد موقعیت با استفاده از حسگرهای خارجی استفاده می شود. اما استفاده از این حسگرها در بسیاری از کاربردها به دلیل محدودیت فضا و همچنین هزینه بالا، امکان پذیر نیست. از این رو، با توجه به وابستگی خواص الکتریکی و مکانیکی در مواد پیزوالکتریک، می توان از روش خودحسگری به عنوان راه حلی جایگزین استفاده نمود. در این پژوهش، از روش خودحسگری به منظور تخمین موقعیت در عملگرهای پیزوالکتریک استفاده شده است. متداول ترین روش برای پیاده سازی سیستم خودحسگری برای عملگرهای پیزوالکتریک، بر مبنای رابطه خطی بار الکتریکی و موقعیتِ عملگرهای پیزو است؛ به این صورت که با اندازه گیری بار الکتریکی عملگر، موقعیت آن تخمین زده می شود. اما این روش، به علت نشتی بار الکتریکی به خصوص در فرکانس های پایین با چالش جدی همراه است که دقت تخمین موقعیت را از بین می برد. به همین منظور، ابتدا روشی جهت مدل سازی و جبران نشتی بار در خروجی عملگر پیزوالکتریک، پیشنهاد می شود. پس از خطی سازی رابطه بار الکتریکی و موقعیت، سیستم خودحسگری بر مبنای اندازه گیری بار الکتریکی عملگر، پیاده سازی می شود. نتایج نشان می دهد که این روش، با خطای اندک 1/5% می تواند موقعیت عملگر را در حضور نشتی بار تخمین بزند.

در این مطالعه، مقایسه فنی-اقتصادی نیروگاه های فتوولتاییک مونوکریستال و متمرکزکننده برای چند شهر منتخب در استان کرمان انجام شد. پس از مدل سازی سیستم های فتوولتاییک مورد نظر و اعتبارسنجی نتایج مدل سازی نیروگاه فتوولتاییک مونوکریستال با داده های اندازه گیری شده یک نیروگاه فتوولتاییک مونوکریستال 5کیلوواتی نصب شده در دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، تحلیل تولید انرژی الکتریکی روزانه و سالانه برای هر دو نیروگاه ارایه شد. سپس، راندمان و فاکتورهای عملکرد شامل ضریب ظرفیت، عملکرد نهایی، عملکرد مرجع و نسبت کارآیی تعیین شده اند. نتایج آنالیز اقتصادی نشان داد که شهرهای شمالی استان کرمان دارای شاخص های اقتصادی مطلوب تری بود؛ به طوری که نرخ بازده داخلی، هزینه ترازشده الکتریسیته، ارزش خالص فعلی و نسبت منافع به مخارج این شاخص ها برای نیروگاه فتوولتاییک مونوکریستال به ترتیب، 21 تا 22/1%، 3/13 تا 9/13 دلار به ازای هر کیلووات، 2 تا 4/2 هزار دلار و 1/04 تا 1/09 و برای نیروگاه فتوولتاییک متمرکزکننده به ترتیب، 24/9 تا 28/6%، 8/8 تا 10/2 دلار به ازای هر کیلووات، 17/1 تا 30/5 هزار دلار و 1/24 تا 1/43 بودند. در نهایت، مقایسه جامعی بین سیستم های فتوولتاییک مرسوم و سیستم فتوولتاییک متمرکزکننده در دو سناریوی هزینه سرمایه گذاری یکسان و توان نامی نصب شده یکسان انجام شد. نتایج نشان داد که در هر دو سناریو، سیستم های فتوولتاییک متمرکزکننده نسبت به سیستم فتوولتاییک مونوکریستال ارجحیت دارد، به نحوی که شهر کرمان و جیرفت به عنوان بهترین شهرها به ترتیب دارای ارزش خالص فعلی 30/5 هزار دلار و 21 هزار دلار بودند.

در این مطالعه، یک اجاق خورشیدی سهموی قابل حمل طراحی و ساخته و عملکرد روزانه آن از دو دیدگاه انرژی و اگزرژی بررسی شده است. یکی از مهم ترین چالش های اجاق های خورشیدی سهموی کاهش عملکرد آنها در محیط های بادخیز است. به منظور بررسی این موضوع، اثر سرعت های باد 0/2، 2، 4 و 6متر بر ثانیه بر بازده انرژی و اگزرژی اجاق خورشیدی مطالعه شده است. با توجه به نتایج، بازده انرژی اجاق خورشیدی سهموی در طول آزمایش 34/52 تا 46/19% و بازده اگزرژی آن 2/11 تا 5/60% است. نتایج تجربی نشان می دهد، اجاق خورشیدی ساخته شده امکان به جوش آوردن آب در محیط های بادخیز را دارد. اگرچه زمان لازم برای به جوش آوردن آب با زیادشدن سرعت باد افزایش می یابد. با توجه به نتایج، زمان لازم برای به جوش آوردن 2لیتر آب در سرعت باد 6متر بر ثانیه، حدود 40دقیقه است. همچنین، بازده انرژی و اگزرژی اجاق خورشیدی سهموی در سرعت باد 6متر بر ثانیه نسبت به سرعت باد 0/2متر بر ثانیه به ترتیب 20/80 و 1/99% کمتر است.

در سال های اخیر، کاربردهای صنعتی ورق های کامپوزیتی به دلیل خواص فوق العاده متفاوت مانند استحکام بالا، چگالی کم و مقاومت به خوردگی خوب در مقایسه با ورق های تک لایه به طور فزاینده ای گسترش یافته است. به همین دلیل در این مقاله فلنج کاری ورق سوراخ دار کامپوزیتی بررسی شده است. در پژوهش حاضر، پارامترهای موثر بر شکل دهی ورق سوراخ دار دولایه جوش انفجاری آلومینیوم-مس مورد بررسی تجربی و عددی قرار گرفته اند. همچنین به منظور اعتبارسنجی شبیه سازی عددی فرآیند شکل دهی از نتایج تجربی کمک گرفته شده است. در ابتدا به منظور درک ماهیت یقه دهی ورق سوراخ دار، تاثیر قطر سوراخ و ترتیب چینش لایه ها بر دقت ابعادی، توزیع ضخامت و نیرو مورد بررسی قرار گرفتند و سپس تاثیر فلنج کاری و یقه دهی با استفاده از دو روش با هم مقایسه شدند. نتایج حاصل نشان می دهند که با کاهش قطر سوراخ اولیه ورق، نیرو بیشینه عمودی متوسط به میزان 9% افزایش می یابد و همچنین کمینه ضخامت کاهش و موقعیتش به سمت مرکز ورق متمایل می شود. چینش آلومینیوم-مس نیز به دلیل خاصیت محافظتی لایه مس در حالت کششی، 7% کاهش نیروی متوسط و 4% افزایش کمینه ضخامت، نسبت به مس-آلومینیوم را تجربه می کند. همچنین روش چندمرحله ای به دلیل جریان مواد بهتر نسبت به روش تک مرحله ای افزایش 6درصدی کمینه ضخامت را ایجاد می کند.

شکل دهی تدریجی ورق های فلزی یکی از روش های نوین شکل دهی با انعطاف پذیری بالا در تولید هندسه های پیچیده و در تیراژ متوسط است. با توجه به عدم حضور قالب مادگی در این فرآیند و اعمال تدریجی نیروهای شکل دهی، حد شکل پذیری ورق در این فرآیند نسبت به فرآیندهای شکل دهی سنتی افزایش می یابد. در این پژوهش شکل پذیری و شکل دهی و در نهایت شکست ورق های دولایه آلومینیوم/مس حاصل از روش جوشکاری انفجاری در فرآیند شکل دهی تدریجی تک نقطه ای ورق مطالعه شده است. در پیش بینی عددی رشد و شروع شکست ورق های دولایه در این فرآیند، از معیار آسیب ژو-ویرزبیکی در قالب زیربرنامه VUMAT نرم افزار آباکوس استفاده شد. با استفاده از مدل عددی تغییرات تنش سه محوری و کرنش پلاستیک معادل به عنوان متغیرهای موثر بر رشد آسیب در فرآیند شکل دهی تدریجی تحلیل و تبیین شد و نحوه بارگذاری سیکلی و غیرخطی در این فرآیند نشان داده شد. نتایج تجربی نشان دهنده متفاوت بودن ارتفاع شکست هندسه های مختلف به دلیل بروز شرایط بارگذاری متفاوت است. همچنین با استفاده از مدل عددی صحه گذاری شده، علاوه بر پیش بینی محل رشد ترک، ارتفاع شکست در هندسه های مختلف شکل دهی شده با اختلاف 4/06% نسبت به نتایج تجربی پیش بینی شد.

آلیاژ Ti-6Al-4V، به علت داشتن مقاومت بالا نسبت به خوردگی، خواص مکانیکی مطلوب و زیست سازگاری عالی، به طور گسترده در صنایع پزشکی (ایمپلنت های ارتوپدی و دندانی)، نظامی و الکترونیکی استفاده می شود. مشکل اصلی این آلیاژ خواص سایشی ضعیف، مقاومت خستگی کم و خواص تریبولوژی نامطلوب است. هدف از انجام این پژوهش، ایجاد پوششی چسبنده و بهبود مقاومت به خوردگی و سایش آلیاژ Ti-6Al-4V است. برای تحقق این امر، اصلاح سطح نمونه ها توسط نیتروژن دهی در دو محیط پلاسمای الکترولیتی و اتمسفری انجام گرفت. در نهایت، لایه TiN با استفاده از روش تبخیر قوس کاتدی روی نمونه های اصلاح شده در مرحله قبل اعمال شد. ریزساختار، ضخامت پوشش ها و مورفولوژی سطح با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (FESEM) مجهز به آشکارساز EDS بررسی شد. شناسایی فازهای تشکیل شده در پوشش توسط پراش اشعه ایکس خراشان (GIXRD) مورد بررسی قرار گرفت. مقاومت به خوردگی، توسط آزمون های پلاریزاسیون تافلی و امپدانس الکتروشیمیایی مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی مقاومت سایشی و ضریب اصطکاک پوشش ها توسط آزمون پین روی دیسک انجام شد. بررسی نتایج نشان داد که با اعمال پوشش روی نمونه ها، مقاومت به خوردگی بهبود پیدا کرد و نمونه با پوشش دو لایه نیترید پلاسمایی/نیترید تیتانیوم با دانسیته جریان خوردگی 7-10×1/46آمپر بر سانتی متر مربع و پتانسیل خوردگی 0/3-ولت دارای مقاومت به خوردگی بهتری در مقایسه با سایر پوشش هاست. از طرفی خواص سایشی نمونه ها با اعمال پوشش های دولایه بهبود یافت؛ به طوری که برای هر دو نوع پوشش دولایه ایجادشده، پس از طی مسافت 3متر کمترین کاهش ضخامت در حدود 4میکرومتر به دست آمد.

در این مطالعه، یک سامانه آزمایشگاهی چندمنظوره همراه یک بالگرد مدل با ملخ های پشت سر هم با هدف انجام تعدادی از آزمایش ها برای درک دقیق و به دست آوردن یک الگوی واقعی از رفتار جریان برون ریز دو ملخ پشت سر هم در حضور اثر زمین طراحی و ساخته شده است. آزمایش ها در دو فاصله R5/1 و R3 ریک های اندازه گیری جریان از ملخ(ها) انجام شدند. برخلاف آزمایش های انجام شده در تونل باد یا محفظه های خاص، این آزمایش ها در یک محیط باز و با اثرات دیواره ای کمتر انجام شدند. با توجه به نتایج حاصل برای یک ملخ تکی در ماخ 0/2 نوک پره ها، در یک ارتفاع ثابت ملخ(ها)، همزمان با دورشدن جریان برون ریز از بدنه، سرعت آن کاهش پیدا نمود و بالعکس؛ ولی برای ملخ های پشت سر هم، افزایش فاصله ریک ها از مدل تاثیر خاصی بر مقادیر میانگین سرعت نداشتند. مقایسه نتایج این اندازه گیری ها با الگوهای جریان برون ریز بالگرد CH-47D ضمن تایید درستی الگوهای به دست آمده، نشان دادند که وجود همپوشانی بین ملخ ها باعث افزایش مقادیر سرعت و رخداد سرعت بیشینه جریان برون ریز در ارتفاع های پایین تر می شود. عدم وجود همپوشانی بین آنها نیز باعث می شود تا الگوی جریان برون ریز هر کدام از آنها شبیه به الگوی جریان برون ریز یک ملخ تکی باشد. افزایش اثر زمین همراه با کاهش ارتفاع ملخ ها به ارتفاع R1 باعث شد تا مدل و رفتار جریان در نواحی جلویی و عقبی بالگرد تغییر نماید و بر خلاف کارکرد آنها در ارتفاع R2، سرعت جریان برون وزش همراه با دورشدن آن از ملخ، افزایش یابد.

مواد ریزدانه، خواص مکانیکی فوق العاده ای از خود نشان می دهند و کاربرد فراوانی در صنایع مختلف دارند. یکی از راههای تولید میل گرد ریزدانه استفاده از روش های تغییر شکل پلاستیک شدید است. اکستروژن و انبساط متوالی نمونه به عنوان یکی از روش های تغییر شکل پلاستیک شدید برای تولید میل گردهای ریزدانه مورد استفاده قرار می گیرد. با افزایش طول قطعه، نیروی اصطکاک افزایش پیدا می کند، تا جایی که نیروی مورد نیاز برای عملیات شکل دهی به حدی افزایش پیدا می کند که امکان انجام فرآیند وجود ندارد. برای حل این مشکل، در این پژوهش، فرآیند "اکستروژن و انبساط تناوبی تحت فشار هیدرواستاتیک" به عنوان یک روش جدید تغییر شکل پلاستیک شدید برای تولید میل گردهای با ساختار ریزدانه با طول بلند پیشنهاد شده است. در این روش، عملیات شکل دهی با استفاده از روغن تحت فشار انجام می گیرد؛ به همین دلیل، تنش های هیدرواستاتیک فشاری به ماده اعمال می شود و سبب بهبود مناسب خواص مکانیکی می شود. همچنین، نتایج شبیه سازی اجزای محدود این روش، تاثیر میزان ضریب اصطکاک بر نیروی شکل دهی و مستقل بودن نیروی شکل دهی از طول میل گرد را به دلیل انجام فرآیند به صورت هیدرواستاتیک نشان می دهد؛ بنابراین، فرآیند قادر است که میله هایی با طول بلند و ساختار ریزدانه تولید کند. میل گردی از جنس مس خالص تحت این فرآیند قرار گرفت و نتایج، حاکی از آن است که پس از انجام فرآیند، حد تسلیم و استحکام نهایی به ترتیب 200% و 33% افزایش یافت. همچنین سختی نمونه به صورت قابل ملاحظه ای 120% افزایش یافت و توزیع نسباتاً همگنی از سختی در قطر میل گرد به دست آمد. نتایج ریزساختار، ریزدانه شدن قابل توجهی را پس از فرآیند نشان داد که اندازه دانه ها تا 8 میکرومتر در مرکز قطعه و 5 میکرومتر در شعاع خارجی کاهش یافته است.

صفحات دوقطبی فلزی به دلیل داشتن خواص مکانیکی و الکتریکی عالی، خواص حرارتی مناسب و سهولت در تولید جایگزین مناسبی برای صفحات گرافیتی و کامپوزیتی هستند. مهرزنی یکی از مهم ترین فرآیندهای کاربردی در تولید این صفحات از نظر هزینه ساخت است. تیتانیوم به دلیل داشتن مقاومت به خوردگی عالی و چگالی پایین به عنوان یک گزینه بالقوه برای ساخت صفحات دوقطبی مطرح می شود. در این مقاله، به بررسی تجربی شکل پذیری صفحات دوقطبی تیتانیومی با ضخامت mm0/1 با الگوی شیاری موازی مستقیم پرداخته شده است. شکل پذیری ورق در دماهای گرم با استفاده از سرعت های شکل دهی و روانکارهای مختلف بررسی شد. پس از انجام تجربی آزمایش های طراحی شده بر اساس روش تاگوچی، عمق پارگی میکروکانال نمونه های مهرزنی شده، استخراج شد. بررسی نتایج نشان داد که بیشترین میزان ازدیاد طول ورق در دمای ℃ 100 به دست می آید. به علاوه، سرعت و دمای شکل دهی به ترتیب تاثیرگذارترین پارامترها بر عمق شکل دهی هستند. از سوی دیگر، تاثیر روانکار در مقایسه با سایر پارامترهای مذکور محسوس نیست. بیشترین عمق شکل دهی به میزان mm0/494 با استفاده از آزمایشی با پارامترهای دمای شکل دهی ℃ 100، سرعت mm/min4/8 و روانکاری با دی سولفید مولیبدن حاصل شد.

فرآیند کشش عمیق از مهم ترین فرآیندهای شکل دهی ورق است که به طور وسیعی در تغییر شکل ورق های فلزی به منظور تولید قطعاتی با هندسه پیچیده کاربرد دارد. پژوهش های مختلفی بر روی برخی فولادها با قابلیت شکل پذیری مناسب مانند فولادهای کم کربن و فولادهای زنگ نزن آستنیتی انجام شده است. از بین انواع فولادهای ساده کربنی، فولادهای پرکربن یوتکتویدی به دلیل ویژگی های منحصربه فردشان از جمله ساختار کاملاً پرلیتی بدون حضور فازهای پرویوتکتویدی و همچنین نانوسایزبودن لایه های سمنتیت، قابلیت تحمل تغییر شکل سرد و گرم بدون تشکیل عیوب ریزساختاری را دارند. تاکنون در زمینه کشش عمیق این فولادها تحقیقات جامعی انجام نشده است. در این پژوهش، به منظور بررسی رفتار شکل پذیری این دسته از فولادها، فرآیند کشش عمیق گرم بر ورق های فولاد CK75 در دماهای کمتر و نزدیک به دمای استحاله یوتکتویدی به صورت تجربی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج به دست آمده بیانگر توزیع یکنواخت ضخامت و همچنین نازک شدگی کمتر برای نمونه های تغییرشکل داده شده در دمای 700 درجه سانتی گراد (دمای بسیار نزدیک به دمای استحاله یوتکتویدی) است. همچنین، حداکثر ناپایداری در دمای 550 درجه سانتی گراد اتفاق افتاده است. در دماهای بالاتر از دمای استحاله یوتکتویدی، به دلیل عدم تشکیل ساختار کاملاً آستنیتی و توزیع غیریکنواخت رسوبات کاربیدی، کاهش کارپذیری و پارگی نمونه ها حین کشش عمیق به وقوع پیوسته است.

در این تحقیق، با استفاده از روش های تجربی و عددی، رفتار پوسته های مخروطی شکل و نیم کروی به ترتیب از جنس فولاد و آلومینیوم، در معرض بارگذاری ضربه ای مورد بررسی قرار گرفته است. ظرفیت جذب انرژی این گونه جاذب ها محاسبه و تاثیر تزریق فوم بر رفتار فروریزش و ظرفیت جذب انرژی پوسته های نیم کروی آلومینیومی تعیین شده است. همچنین تاثیر پارامترهای هندسی پوسته بر رفتار فروپاشی و ظرفیت جذب جاذب های مخروطی فولادی بررسی شده است. شبیه سازی های عددی از طریق نرم افزار المان محدود آباکوس انجام شده و نتایج به دست آمده از آنها با نتایج حاصل از آزمایش ها مقایسه شده است. در تحلیل های عددی از سه مدل آسیب جانسون-کوک، گارسون و روزالر اصلاح شده استفاده شده است. مدل آسیب جانسون-کوک در نرم افزار آباکوس موجود است، ولی مدل های آسیب گارسون و روزالر اصلاح شده از طریق زیرروال نویسی در محیط نرم افزار آباکوس ایجاد شده اند. نتایج نشان می دهد که مدل روزالر اصلاح شده، دقت بیشتری نسبت به سایر مدل های آسیب دارد. تاثیر ضخامت پوسته های مخروطی بر بازده آنها نیز بررسی شد و مشخص شد که افزایش ضخامت، موجب افزایش بازده جاذب می شود. علاوه بر این، تزریق فوم تاثیر مثبتی بر عملکرد جاذب های نیم کروی ندارد.

عملگرهای پیزوالکتریک، پرکاربردترین گزینه برای رسیدن به دقت بالا در کنترل موقعیت هستند. با وجود مزایای قابل توجه این عملگرها، دینامیک های خطی و غیرخطی آنها مثل پسماند می تواند منجر به اُفت دقت سیستم کنترلی باشد. در این پژوهش، کنترل کننده ای برای کنترل موقعیت عملگر پیزوالکتریک بر اساس روش مد لغزشی ارایه شد. کنترل مد لغزشی یکی از روش های مبتنی بر مدل و پرکاربرد در سیستم های موقعیت دهی دقیق است. در این پژوهش، از مدل بوک ون به منظور توصیف رفتار عملگر استفاده شد. در این مدل، دینامیک خطی با استفاده از جملات جرم، میراگر، سختی و دینامیک پسماند به صورت غیرخطی مدل می شود. اما معمولاً بین سیستم فیزیکی عملگر و مدل ریاضی میزانی از نامعینی و عدم تطابق وجود دارد. در آنالیز پایداری روش کنترل مد لغزشی مرسوم، لازم است حد بالای این نامعینی مشخص باشد. این اندازه گیری در سیستم های عملی به سادگی امکان پذیر نیست؛ از طرفی انتخاب مقادیر بالا برای این حد، منجر به افزایش بهره کنترل کننده و فاصله گرفتن آن از مقدار بهینه می شود. روش مقاوم تطبیقی ارایه شده در این پژوهش، وابستگی به حد بالای نامعینی را مرتفع می کند. این کار با معرفی یک قانون تطبیق برخط برای تخمین حد بالای نامعینی انجام می شود. با ارایه این قانون، پایداری مجانبی سیستم حلقه بسته به صورت تئوری اثبات می شود. با پیاده سازی روش پیشنهادی روی تجهیزات آزمایشگاهی و همچنین نرم افزار شبیه ساز، عملکرد آن توسط نتایج شبیه سازی و عملی نشان داده شد.

فرآیند شکل دهی تدریجی توانایی ساخت لوله ها با سطح مقطع و اندازه های مختلف با استفاده از ابزارهای شکل دهی ساده و ارزان را دارا است. در این مقاله برای دست یابی به منحنی حد شکل دهی لوله های آلومینیومی 6061 در دماهای بالا از هفت معیار شکست نرم در شبیه سازی اجزای محدود استفاده شده است. منحنی حد شکل دهی پیش بینی شده به وسیله معیارهای شکست با نتایج تجربی مقایسه شده تا بهترین معیار انتخاب شود. به منظور کالیبراسیون معیارهای شکست از آزمایش کشش تک محوری در دماها و نرخ کرنش های مختلف به همراه پارامتر زنر-هولومن استفاده شده است. اثر پارامترهای فرآیندی شامل دما، گام و عمق شکل دهی نیز در نظر گرفته شده است. نتایج نشان داد که معیار شکست می تواند زمان و محل پارگی را در فرآیند شکل دهی تدریجی گرم لوله های آلومینیومی با دقت خوبی معین کند. بر طبق نتایج به دست آمده در دماهای بالا، معیارهای کوکرافت-لاتهام و کوکرافت-لاتهام نرمال که اثر بزرگ. ترین تنش کششی را در معیار شکست در نظر می گیرند، پیش بینی بهتری داشته اند. بررسی تأثیر دما و سرعت شکل دهی فرآیند بر روی حد شکل دهی لوله ها نشان داد که با افزایش دما، منحنی حد شکل دهی بالاتر می رود اما افزایش سرعت باعث پایین ترآمدن منحنی حد شکل دهی خواهد شد.

دوره اولیه گرم شدن موتور، یکی از مهم ترین منابع انتشار آلاینده ها به خصوص هیدروکربن های نسوخته (UHC) است. به دلیل سردبودن دیواره محفظه احتراق در زمان گرم شدن موتور، شعله در نزدیکی دیواره سیلندر و سطح روی پیستون به سرعت خاموش می شود و مخلوط هوا و سوخت موجود در کناره های محفظه احتراق فرصت اشتعال نمی یابند و به صورت نسوخته از محفظه احتراق خارج می شوند که باعث افزایش آلایندگی در موتورهای احتراق داخلی در دوره گرم شدن موتور می شود. در تحقیق انجام شده با بهره گیری از نرم افزار متلب R2018b و استفاده از روش های حل عددی، بر پایه اطلاعات موتور XU7 کدی نوشته شده است تا اثر دمای دیواره بر روی خاموشی شعله را به دست آورد. نتایج نشان داد که با افزایش دمای دیواره سیلندر فاصله خاموشی شعله طی دوره گرم شدن موتور، به ازای دو حالت پکلت ثابت و متغیر با فشار، به ترتیب 46 و 22%، نسبت به لحظه ابتدایی عملکرد موتور کاهش می یابد. همچنین نتایج حاکی از آن بود که فاصله خاموشی برحسب زمان حاکی از رفتار لگاریتمی نزولی بود که این موضوع به نوعی معکوس رفتار دمایی دیواره های محفظه احتراق طی دوره گرم شدن موتور است که یک رفتار لگاریتمی صعودی است.

هدف از این مقاله، مقایسه توان الکتریکی خروجی مدول فتوولتائیک (PV) و کلکتور ترکیبی فتوولتائیک-حرارتی (PV/T) با سیال آب است. راندمان الکتریکی مدول فتوولتائیک با افزایش دمای سطح آن به شدت کاهش می یابد. کلکتور ترکیبی فتوولتائیک-حرارتی شامل یک مدول فتوولتائیک است که یک کلکتور حرارتی به پشت آن متصل شده است. با گردش یک سیال با دمای ورودی پایین، حرارت از مدول فتوولتائیک دفع شده و راندمان الکتریکی آن افزایش می یابد. در این تحقیق، ابتدا مدل سازی حرارتی مدول فتوولتائیک و کلکتور PV/T با سیال آب به صورت تئوری و به کمک قانون اول ترمودینامیک انجام شده است. در ادامه برای اعتبارسنجی به نتایج تئوری، یک نمونه کلکتور ترکیبی فتوولتائیک-حرارتی بدون پوشش نوع مارپیچی با سیال آب طراحی و ساخته شد و در مدت سه روز تحت آزمایش قرار گرفت و نتایج حاصل از آن با مدول فتوولتائیک شاهد مقایسه شد. محاسبات تئوری به کمک نرم افزار متلب انجام گرفت و نتایج به دست آمده از آن، مطابقت خوبی را با آزمون تجربی مدول PV و کلکتور PV/T نشان داد. نتایج این تحقیق بهبود عملکرد الکتریکی کلکتور PV/T نسبت به مدول فتوولتائیک شاهد را نشان می دهد؛ به طوری که راندمان الکتریکی آن نسبت به مدول PV شاهد، حداکثر 6% افزایش یافته است. همچنین با درنظرگرفتن مساحت کوچک کلکتور PV/T، دمای آب در خروجی حدود ° C5 بیشتر شده است.

در مطالعه حاضر یک خشک کن فروسرخ-خورشیدی که انرژی آن به وسیله یک سیستم فتوولتائیک-حرارتی تامین می شد، در دانشگاه شهید باهنر کرمان طراحی، ساخت و مورد آزمایش قرار گرفت. زمان و دمای خشک شدن و مقدار انرژی الکتریکی مصرفی در حین فرآیند خشک شدن برای برش های سیب زمینی با ضخامت 3 و 7میلی متر در سیستم خشک کن ترکیبی مورد بررسی قرار گرفت. پارامتر کنترل شده در این تحقیق، میزان دبی هوای ورودی به سیستم فتوولتائیک-حرارتی بود که تامین این مقادیر مختلف دبی توسط یک فن انجام گرفت. انرژی الکتریکی این فن به صورت مستقیم از پنل های فتوولتائیک تامین شد و مقدار باقی مانده انرژی الکتریکی تولیدی توسط پنل ها به یک منبع تابشی فروسرخ جهت خشک کردن محصول انتقال یافت. بررسی ها نشان داد که بهترین شرایط خشک کردن در دبی 0/004کیلوگرم بر ثانیه همراه با منبع تابشی است. مزیت قابل توجه این سامانه در مقایسه با سامانه هایی که فقط از منبع تابشی یا فقط از هوای داغ استفاده می کنند و همچنین سامانه هایی که بخشی از انرژی الکتریکی یا کل انرژی الکتریکی سامانه توسط جریان برق شهر تامین می شود، کاهش قابل توجه زمان فرآیند خشک شدن و انرژی مصرفی، و همچنین تامین کل انرژی مصرفی آن توسط انرژی خورشیدی است. همچنین این سامانه به صورتی طراحی شد که گرمای پنل های فتوولتائیک به هوای ورودی جمع کننده فتوولتائیک-حرارتی منتقل شود و باعث افزایش دمای هوای عبوری و کاهش دمای پنل ها شود تا بازده حرارتی و الکتریکی سیستم فتوولتائیک-حرارتی افزایش یابد.

معایب استفاده از دو سوخت بنزین و گاز طبیعی به صورت تک سوز در موتورهای اشتعال جرقه ای، محققان را بر آن داشته است که با استفاده از ترکیب آن دو در موتور، بر مزیت های احتراق از جمله بهبود در عملکرد و کاهش در آلایندگی بیافزایند. از طرف دیگر استفاده از حالت فقیرسوز در موتور می تواند موجب کاهش آلاینده های خروجی شود. در کار حاضر، ترکیب های مختلف بنزین-گاز طبیعی با سوخت غالب بنزین شامل 100، 87/5، 75 و 62/5 درصد وزنی بنزین و مابقی گاز طبیعی (نام گذاری شده به ترتیب 100G، 87/5G، 75G و 62/5G) در حالت فقیرسوز با نسبت هم ارزی 0/9 بررسی شد. در سرعت rpm1800 و نسبت تراکم 10 به ازای هر ترکیب در آوانس های مختلف، تغییرات فشار داخل سیلندر، 350 سیکل پشت سر هم از یک موتور پژوهشی تک سیلندر ذخیره شد. این داده های خام ابتدا پردازش و از نتایج آنها، آوانس بهینه عاری از کوبش هر ترکیب استخراج شد. سپس عملکرد چهار ترکیب در آوانس بهینه مربوط مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش حضور گاز طبیعی در ترکیب میزان آلاینده CO تقلیل و مقدار HC ابتدا افزایش و سپس سیر کاهشی داشت. میزان NOx با افزایش حضور گاز طبیعی روند افزایشی داشت و در مجموع عملکرد 75G در حالت فقیر سوز نسبت به 100G و سایر ترکیب ها بهتر بود.

کاهش مصرف انرژی در تولید یک نیاز ضروری است. در فرآیندهای تولید به ویژه ماشین کاری، بیش از 90% اثرات زیست محیطی، ناشی از مصرف انرژی در ماشین های ابزار است. هدف مطالعه حاضر، تخمین و مقایسه انرژی مصرفی فرآیند فرزکاری فولاد AISI 316 در حالت های روانکاری معمولی (تر) و کمینه و همچنین اندازه گیری تجربی انرژی مصرفی در هر کدام از این دو حالت است. بنابر مطالعات انجام شده، انواع مدل سازی انرژی مصرفی در ماشین کاری پیشنهاد شده ولی در مورد کاربرد این مدل سازی ها مطالعات کمی صورت گرفته و روش روانکاری کمینه از نظر میزان مصرف انرژی با روش تر کمتر مقایسه شده است. به منظور تایید مدل سازی انجام شده برای پیش بینی انرژی مصرفی در فرآیند فرزکاری، از آزمایش های تجربی استفاده شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد روش ارایه شده برای پیش بینی میزان مصرف انرژی با توجه به خطای 5درصدی، کارآمد و عملی است. پس از تایید مدل سازی انجام شده، با استفاده از 2 سطح برای نرخ پیشروی و سرعت اسپیندل و به کارگیری روش طراحی آزمایش کامل، انرژی و توان مصرفی در حالت های برش کمینه و تر به صورت تجربی با استفاده از توان سنج متصل شده به کابل برق ورودی 3 فاز دستگاه ماشین فرز اندازه گیری شد. مصرف انرژی در روش روانکاری کمینه نسبت به حالت تر 16% کاهش یافته است. متوسط توان مصرفی در فرزکاری با روانکاری کمینه 33% کمتر از فرزکاری در حالت تر است.