مهندسی مکانیک مدرس
سال:1397 | دوره:18 | شماره:4 |تعداد مقالات:30

افزایش ظرفیت باتری های سرب-اسید و کاهش زمان شارژ آن ها در دمای پایین از چالش های اصلی طراحان و سازندگان باتری ها است. خصوصیت های هندسی صفحه های باتری مانند ضخامت و سطح فعال بیشینه از جمله متغیرهای موثر بر عملکرد باتری است. از این رو تعیین بهترین مقدار برای این متغیرهای مستقل، یک مساله مهم برای این صنعت است. در مطالعه حاضر، با استفاده از مدل بی بعد باتری های سرب-اسید یک کد عددی به روش دینامیک سیالات محاسباتی ایجاد شده است تا رفتار باتری توسط آن شبیه سازی شود. در گام بعدی با استفاده از روش صفحه پاسخ، تعداد 50 اجرا برای شبیه سازی پیشنهاد شده است. با استفاده از پاسخ های به دست آمده از اجراها، برای هر پاسخ (ظرفیت، زمان شارژ و دما) یک مدل تجربی به صورت تابعی از متغیرهای مستقل استخراج و از مدل های تجربی به عنوان تابع های هدف برای بهینه سازی استفاده شده است. نتایج این مطالعه نشان می دهد که در ضخامت های الکترود مثبت 0. 078 cm، الکترود منفی 0. 053 cm و جداکننده 0. 04 cm و هم چنین بیشینه سطح فعال 80 cm-1 برای هر دو الکترود، بیشترین ظرفیت و کمترین زمان شارژ و کمترین دما به دست می آید. برای مطالعه بهینه سازی حاضر، دقت و صحت آزمایش انجام شده توسط یک آزمون صحت سنجی تایید شده است. مطالعه حاضر اثبات کرده است که با تغییر خصوصیت های هندسی باتری می توان عملکرد آن را بهبود بخشید.

استفاده از انرژی های نو از جمله انرژی زمین گرمایی به سرعت در جهان در حال گسترش می باشد، منطقه سبلان در ایران پتانسیل بسیار خوبی برای تولید توان از منابع انرژی زمین گرمایی را دارا می باشد. در این مقاله یک چرخه ی ترکیبی تولید توان جدید (چرخه ترکیبی تبخیر آنی با چرخه دی اکسید کربن فوق بحرانی و رانکین آلی) با توجه به دو چاه با دما و فشار متفاوت برای منابع زمین گرمایی سبلان پیشنهاد شده است. برای چرخه رانکین آلی چهار سیال عامل مناسب در نظر گرفته شده و سپس چرخه ترکیبی پیشنهادی مورد تحلیل انرژی و اگزرژی قرار می گیرد. در این مطالعه برای مبدل های چرخه ی دی اکسید کربن یک روش برای پیدا کردن محل نقطه تنگش پیشنهاد شده و در انتها چرخه پیشنهادی نسبت به فشار جداسازها، دمای اواپراتور دوم و نسبت فشار چرخه دی اکسید کربن مورد بهینهسازی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که سیال ان-بوتان مناسبترین سیال برای چرخه رانکین می باشد، که در حالت بهینه برای چرخه پیشنهادی توان خالص 19934 کیلووات، بازده انرژی %17. 05 و بازده اگزرژی %65. 38 محاسبه شده است. طبق نتایج تحلیل اگزرژی توربین فشار پایین زمین گرمایی دارای بیشترین تخریب اگزرژی می باشد. نتایج نشان می دهد که برای چرخه ی پیشنهادی در این مقاله توان خالص تولیدی %15. 29، بازده حرارتی %17. 06 و بازده اگزرژی %18. 35 نسبت به مطالعات قبلی بهبود یافته اند.

عموما ساختارهای ساندویچی با ابعاد بزرگ، از اجزاء کوچکتری تشکیل شده اند. این اجزاء با نوع خاصی از اتصالات به یکدیگر متصل می شوند. این اتصالات می توانند فلزی یا چسبی بوده و از نظر هندسی به منظور تحمل بارهای مختلف طراحی شده باشند. این در حالی است که مطالعات محدودی روی رفتار مکانیکی اتصالات سازه های ساندویچی صورت پذیرفته است. مقاله حاضر به بررسی رفتار دو نوع اتصال آلومینیومی با هندسه متفاوت تحت بارگذاری ضربه سرعت پایین می پردازد که این اتصالات بین دو سازه ساندویچی با رویه های کامپوزیت شیشه/ اپوکسی و هسته لانه زنبوری آلومینیومی استفاده شده و با استفاده از رزین اپوکسی به سازه ساندویچی متصل گردیده است. پس از ساخت نمونه ها، آزمون ضربه سرعت پایین بر روی نمونه های ساندویچی متشکل از دو نوع اتصال انجام شد و رفتار هر یک ار اتصالات تحت این نوع بارگذاری مورد بررسی قرار گرفت. بعلاوه به منظور شبیه سازی رفتار سازه های ساندویچی دارای اتصال، مدلسازی نمونه ها با استفاده از یک نرم افزار بر پایه روش المان محدود صورت پذیرفت. صحه گذاری نتایج شبیه سازی نرم افزاری با مقایسه نتایج عددی و تجربی، انجام شد و تطابق مناسبی بین نتایج حاصل از کار عددی با نتایج تجربی مشاهده گردید. سپس برای هر دو نوع اتصال، تاثیر افزایش طول و ضخامت بر رفتار سازه از طریق تحلیل پارامتری با استفاده از مدل المان محدود، مورد مطالعه قرار گرفت.

در این پژوهش، کامپوزیت سه لایه برنج-فولاد IF-برنج به روش فرایند نورد سرد پیوندی ساخته شد و خواص شکل پذیری آن مورد بررسی قرار گرفت. بدلیل کارسختی بالای کامپوزیت حین فرایند نورد، نمونه ها در دماهای آنیل 500 تا ° C700 و زمان ثابت 10 دقیقه تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند. خواص شکل پذیری کامپوزیت به وسیله آزمون های کشش، ناهمسانگردی و اریکسن ارزیابی شد. نتایج نشان داد عملیات حرارتی بعد از نورد باعث رخ دادن پدیده تبلور مجدد در کامپوزیت و در نتیجه کاهش استحکام کششی و افزایش توان کرنش سختی می شود. ارتفاع گنبد ایجاد شده در آزمون اریکسن قبل از عملیات حرارتی، 10/53mm می باشد. با آنیل کردن کامپوزیت در دمای ° C500، ارتفاع گنبد به 14/62mm می رسد. با بیشتر شدن دمای آنیل تا دمای ° C600 به دلیل انرژی نقص در چیدن نسبتا بالای فولاد IF، تبلور مجدد تنها در لایه برنج رخ می دهد. اما با افزایش دمای آنیل به ° C650 و محیا شدن نیروی محرکه، تبلور مجدد در همه لایه ها اتفاق افتاده و شیب تغییرات خواص شکل پذیری بیشتر می شود. به طوری که در دمای ° C700 پدیده تبلور مجدد در کامپوزیت کامل شده و ارتفاع گنبد به بیشترین میزان خود یعنی17/29mm می رسد. همچنین با بیشتر شدن دمای آنیل، ناهمسانگردی قائم و صفحه ای به ترتیب افزایش و کاهش می یابد. با مقایسه خواص ناهمسانگردی کامپوزیت با ورق های برنج و فولاد IF در حالت تبلور مجددکامل، مشاهده شدکه تولیدکامپوزیت برنج-فولاد IF-برنج باعث بهبود ناهمسانگردی قائم در برنج و کاهش اثر منفی ناهمسانگردی صفحه ای در فولاد IF می گردد.

مسئله برخورد گوه به سطح آزاد سیال کاربردهای مهمی در زمینه های مختلف مهندسی و در صنایع دریایی دارد و محاسبه نیروی وارد به گوه به خصوص در لحظات اولیه برخورد مورد علاقه بسیاری از محققان می باشد. هدف این مقاله حل عددی برخورد گوه به سیال نیوتنی و سیال غیرنیوتنی هرشل بالکلی دایلاتنت با استفاده از روش لاگرانژی هیدرودینامیک ذرات هموار با تراکم پذیری ضعیف است. برخی سیالات غیرنیوتنی مانند سیال دایلاتنت یا هرشل بالکلی دایلاتنت به دلیل داشتن خاصیت غلیظ شوندگی در محل اعمال تنش، در برابر ورود گوه به سیال از خود مقاومت نشان می دهند. در این تحقیق از الگوریتم پیش بینی و تصحیح جهت حل معادلات استفاده شده است. جهت ایجاد پایداری از تصحیح چگالی (در سیالات نیوتنی و غیرنیوتنی) و ویسکوزیته مصنوعی (فقط در سیال نیوتنی) استفاده شده است. جهت اعتبار سنجی سطح آزاد و بررسی صحت استفاده از سیال هرشل بالکلی دایلاتنت مسئله شکست سد با استفاده از شرط مرزی انعکاسی حل شده است. در ادامه مسئله برخورد گوه به سیال نیوتنی صحت سنجی شده و با تغییر سه پارامتر لزجت، تنش تسلیم و توان نرخ برش در سیال هرشل بالکلی و استفاده از شرط مرزی نیروی دافعه موناقان مسئله برخورد شبیه سازی شده و نتایج آن به صورت مقادیر نیرو، ضریب فشار و سرعت گوه با هم و همچنین با نتایج آزمایشگاهی سیال نیوتنی مقایسه شده است. جهت صرفه جویی در زمان، مقادیر اولیه فشار هیدرواستاتیکی از ابتدا به سیال اعمال می شود.

در این تحقیق، اثرات برخورد گلوله به یک مخزن سوخت با استفاده از روش المان محدود مورد بررسی قرار گرفته و با نتایج تجربی مقایسه شده است. در اثر نفوذ گلوله یک فشار داخلی بزرگ از جانب سوخت به دیوارهای مخزن وارد می آید که به نوبه خود می تواند آسیب های ساختاری شدیدی را به آن متحمل سازد. مسئله برهم کنش سازه و سیال در نظر گرفته شده با استفاده از دیدگاه اویلری-لاگرانژی و توسط نرم افزار ال اس داینا حل شده است. مقایسه نتایج به دست آمده از شبیه سازی های انجام شده با نتایج تجربی نشان داده است که نرم افزار ال اس داینا با دقت مناسبی قادر است تا فازهای مختلف برخورد را مدل سازی نماید. در تحقیقات پیشین انجام شده بیشتر مرحله نفوذ گلوله و فاز کاویتاسیون به صورت عددی شبیه سازی شده است. در این تحقیق کلیه مراحل شامل نفوذ گلوله، فاز کاویتاسیون، تنشهای وارده به مخزن وخروج گلوله بررسی شده است. مقایسه کانتورهای تنش ون میسز دیواره های مخزن خالی و مخزن حاوی سیال نشان از ازدیاد 30 درصدی ماکزیمم تنش ون میسز ایجاد شده در دیواره مخزن حاوی سیال نسبت به مقدار آن در مخزن خالی دارد. همچنین در این پژوهش علاوه بر آنچه در پژوهش های عددی قبل انجام شده است، مد خرابی مخزن حاوی مایع بصورت عددی تعیین شده است. نتایج عددی نشان می دهند که به دلیل وجود تنش های وارد شده از جانب سیال بر جداره های مخزن حاوی سیال، مد خرابی ایجاد شده در آن با مد خرابی مخزن خالی کاملا متفاوت است.

جریان نشتی نوک پره توربین یکی از عوامل موثر بر کاهش راندمان و عملکرد توربین های محوری است که می تواند موجب تخریب پره های توربین نیز گردد. لذا شناسایی و کنترل جریان نشتی نوک از اهمیت زیادی برخوردار است. در مقاله حاضر به بررسی اثر اندازه درز نوک و اعمال تغییر در شکل نوک پره به عنوان یک روش کنترلی غیرفعال بر ساختار جریان نشتی نوک و عملکرد کلی توربین پرداخته می شود. بدین منظور، تحلیل عددی جریان در یک توربین محوری دو طبقه با استفاده از نرم افزار سی اف ایکس انجام می گردد. به منظور اطمینان از صحت نتایج حاصله، منحنی های عملکرد توربین با نتایج تجربی مقایسه و تطابق خوبی مشاهده گردید. با در نظر گرفتن چهار درز نوک مختلف (از %0. 5 تا %3 اسپن پره)، منحنی های عملکرد توربین مورد بررسی قرار می گیرند. مشخص می گردد که افزایش اندازه درز نوک منجر به کاهش راندمان و افزایش افتهای موجود در توربین محوری می گردد. در ادامه به بررسی اعمال روش کنترلی غیرفعال (در دوازده حالت مختلف) از طریق تغییر شکل هندسه نوک پره به نحوی که اندازه درز نوک از لبه حمله تا فرار به صورت متغیرمی باشد. نتایج نشان می دهند که با تغییر شکل هندسی نوک پره، جریان نشتی نوک و بالتبع ورتکس های ایجاد شده تضعیف می گردند که این امر منجر به کاهش ضریب افت رتور می گردد. مشاهده کانتورهای جریان از ایجاد دمای کمتر در منطقه نوک پره به واسطه ایجاد جریان نشتی نوک ضعیف تر خبر می دهد که این امر به خنک کاری پره های توربین کمک می کند.

امروزه سرطان یکی از عوامل اصلی مرگ و میر در جهان محسوب می شود و تفاوت بیولوژیکی افراد با یکدیگر موجب می شود که استفاده از یک برنامه ی درمانی واحد برای همه ی بیماران نتیجه ی مطلوبی نداشته باشد. به منظور شخصی سازی درمان، لازم است رفتار تومور در هر بیمار مشخص گردد؛ برای این منظور می توان از اطلاعات کلینیکی بیماران استفاده نمود. از میان روش های مختلف بررسی رشد تومور های سرطانی، روش های مدل سازی به علت انعطاف پذیری بیشتر برای بررسی شرایط مختلف، مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته اند. مطالعات متعددی در زمینه بررسی تومورهای مغزی صورت گرفته است اما تنها مطالعات محدودی از تصاویر پزشکی خود بیمار برای شخصی سازی مدل رشد استفاده کرده اند. در مطالعه ی حاضر به بررسی رشد تومور مغزی با استفاده از مدل سازی ریاضی مبتنی بر تصاویر پزشکی ام آر پرداخته شده و اثر جرمی و ترم-های واکنش مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته اند؛ هم چنین برای اولین بار پارامتر کسر درون سلولی برای ایجاد ارتباط میان مدل و تصاویر مربوط به تومور مغزی، به کار رفته است. نتایج پیش بینی شده با استفاده از دو معیار خطای جذر میانگین مربعات کسر درون سلولی و ضریب دایس مورد مقایسه قرار گرفته اند. طبق این نتایج درنظر گرفتن اثر جرمی در مدل ریاضی رشد تومور مغزی موجب بهبود پیش بینی می شود. هم چنین لازم است به منظور بهبود دقت پیش بینی، ترم واکنش مناسب با توجه به اطلاعات پزشکی بیمار در مدل سازی درنظر گرفته شود. از روش ارائه شده در این پژوهش می توان به عنوان مبنایی جهت شخصی سازی درمان در بیماران مبتلا به تومور مغزی استفاده نمود.

لوله های کامپوزیتی در طول استقرار در محل یا کارکرد، ممکن است تحت بارهای ضربه ای قرار گیرند. با تعیین خواص ضربه ای لوله های کامپوزیتی و بهره گیری از آن ها در فرایند طراحی، صحت رفتار این سازه ها در شرایط بارگذاری ضربه ای تضمین می شود. در این پژوهش، رفتار لوله های کامپوزیتی شیشه/اپوکسی تحت بارگذاری دینامیکی محوری به صورت تجربی، بررسی شده است. همچنین تاثیر پارامترهایی نظیر چگالی الیاف، زاویه چیدمان الیاف، قطر داخلی لوله و انرژی ضربه بر میزان تخریب لوله ها نیز مورد مطالعه قرار گرفت. برای تهیه نمونه های کامپوزیتی از الیاف شیشه نوع E با دو چگالی متفاوت 200 gr⁄ m^2 و 400 gr⁄ m^2 استفاده شد. نمونه ها توسط یک فیکسچر، بر روی دستگاه سقوط وزنه دانشگاه تفرش قرار داده شدند و ضربه زن از ارتفاع 2 متری بر روی آن ها رها شد. نمودارهای نیرو-جابجایی برای هر آزمایش، استخراج و با یکدیگر مقایسه شدند. همچنین پارامتری به نام جذب انرژی ویژه، جهت مقایسه بهتر کارایی نمونه ها به عنوان انرژی، برای نمونه های تمام آزمایش ها محاسبه شد. نتایج این پژوهش نشان داد که افزایش چگالی الیاف، تعداد لایه ها و قطر داخلی لوله، سبب افزایش انرژی جذب شده ویژه می شود. همچنین مشاهده شد که با افزایش انرژی ضربه دینامیکی محوری، خواص مکانیکی نمونه تغییر پیدا کرده و نمونه مستحکم تر خواهد شد.

در این تحقیق، یک مدل تحلیلی برای مطالعه ی رفتار دینامیکی و ویسکوالاستیک نانوکامپوزیت پلیمری استفاده شده است. مدل تحلیلی با استفاده از ادغام مدل میکرومکانیکی سلول واحد و مدل جامد خطی استاندارد به دست آمده است. اصل انطباق بولتزمن برای ایجاد روابط ساختاری استفاده شده است. ابتدا کرنش متناسب با فرایند آسایش به دست آمده است. سپس با استفاده از ایده ی خطی سازی اصل انطباق بولتزمن، پیشینه تنش به دست می آید. در پایان، تابع خزش مرتبط با مدول آسایش به دست می آید و حلقه هیسترزیس برای مواد نانوکامپوزیت ترسیم می شود. پاسخ خزش با زمان به صورت سینوسی تغییر می کند و تابعی از پیشینه تنش است. مدول های اتلاف و انباشتگی و رفتار ماده در فضای لاپلاس به ترتیب توسط مدل جامد خطی استاندارد و مدل میکرومکانیکی سلول واحد به دست آمده است. مدل جامد خطی استاندارد با موازی کردن مدل کلوین و مدل مکسول به دست می آید. مدل با نتایج آزمایشگاهی اعتبارسنجی شده است. تاثیرات ضخامت فاز میانی، درصد حجمی نانولوله ی کربنی و زاویه ی فازی بر حلقه هیسترزیس بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که با افزایش درصد حجمی نانولوله ی کربنی و زاویه ی فازی سطح حلقه هیسترزیس به ترتیب کاهش و افزایش می یابند. هم چنین ضخامت فاز میانی تاثیرات قابل توجهی بر رفتار دینامیکی نانوکامپوزیت دارد.

تحلیل مودال عملیاتی، به عنوان شاخه ای از شناسایی سیستم، نقش بسیار مهم و کاربردی در تعیین مشخصات دینامیکی سازه ها ایفا می کند. در این رویکرد عملیاتی که مبتنی بر آزمایش ارتعاش محیطی تحقق می پذیرد، بارهای محیطی و بهره برداری به عنوان منشا تحریک سازه در نظر گرفته می شوند. در تحقیق حاضر، یک روش تلفیقی تشکیل یافته از تجزیه حوزه فرکانس (FDD) و تبدیل موجک (WT)، تحت عنوان FDD-WT، به منظور شناسایی فرکانس های طبیعی و نسبت های میرایی یک سد بتنی قوسی پیشنهاد شده است. علاوه بر این، تبدیل موجک پاسخ های لرزه ای نیز به منظور صحت سنجی و مقایسه نتایج محاسبه شده اند. برای این منظور، با استفاده از نمایش زمان-فرکانس بدست آمده از تبدیل موجک، موقعیت زمانی و فرکانسی مودهای سیستم در طی وقوع زلزله های مختلف مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. در این مقاله، سد بتنی قوسی پاکویما واقع در ایالت کالیفرنیای آمریکا به عنوان مطالعه موردی انتخاب شده است و از رکوردهای لرزه ای مربوط به زلزله های 1994 نورتریج، 2001 سن فرناندو و 2008 چینوهیلز نیز به منظور ارزیابی مشخصات دینامیکی و کنترل سلامت سازه ای، در طول دوره زمانی 1994 تا 2008 استفاده شده است. بررسی تغییرات فرکانس های طبیعی سازه نشان می دهد که سد مذکور در طی زلزله 1994 نورتریج (حدود ثانیه چهارم) دچار آسیب جدی شده بود، در حالی که ارتعاشات این سازه بتنی در طی 4 ثانیه اول این زلزله و نیز زلزله های 2001 و 2008، تقریبا به صورت خطی بوده است.

در اندازه گیری جریان دوبعدی توسط جریان سنج سیم داغ، حساسیت سنسور به تغییر جهت جریان (حساسیت جهت یا پاسخ زاویه-ای) از اهمیت زیادی برخوردار است. پاسخ زاویه ای سنسور، رابطه بین بردار سرعت جریان و انتقال حرارت از سنسور است که توسط تابع حساسیت تعیین می شود. در این مقاله با هدف بررسی دو تابع حساسیت شناخته شده (قانون کسینوسی و رابطه هینز) با استفاده از آزمایش های تونل باد، تاثیر عوامل مختلفی از جمله شرایط جریان (سرعت و جهت)، شرایط هندسی پراب (نسبت هندسی طول به قطر سنسور، l/d) و شرایط عملکردی پراب (دمای سنسور) بر محدوده قابلیت استفاده از قانون کسینوسی و مقدار ضریب حساسیت k بررسی شده است. نتایج نشان می دهد، بازه زاویه ای استفاده از قانون کسینوسی به شرایط جریان و شرایط هندسی پراب وابسته است. در صورتی که خطای اندازه گیری توسط قانون کسینوسی تا 1% قابل قبول باشد، محدوده زاویه ای قابلیت کاربرد این قانون برای اندازه گیری جریان با سرعت هایی بیش از 10 m/s، به حدود ± 30° میرسد. در نسبت های هندسی بالاتر از 600، اندازه گیری توسط قانون کسینوسی از دقت خوبی برخوردار است. همچنین ضریب k، کاملا به شرایط جریان و شرایط هندسی پراب وابسته است، به نحوی که مقدار آن با افزایش زاویه و سرعت جریان و همینطور نسبت هندسی l/d، کاهش می یابد. نتایج این تحقیق در انتخاب و طراحی مناسب پراب برای افزایش دقت و بازه اندازه گیری دوبعدی جریان توسط جریان سنج سیم داغ قابل استفاده می باشد.

در این مقاله، کنترل کننده پیش بین غیرخطی مقاوم بهینه بر مبنای الگوریتم جستجوی هارمونی برای یک نوع ربات موازی سه درجه آزادی انتقالی طراحی شده است. مدل دینامیکی مکانیزم با استفاده از روش لاگرانژ استخراج شده و کنترل کننده پیش بین به همراه تخمین گر عدم قطعیت، طراحی و پایداری آن با استفاده از تئوری لیاپانوف اثبات شده است. عملکرد کنترل کننده طراحی شده در شرایط مختلف از جمله در حضور اغتشاش و تغییر پارامترهای سیستم، شبیه سازی و مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه، یک مسیر بهینه برای ربات در حضور چهار مانع دایروی طراحی شده و به عنوان مسیر مطلوب به ربات داده شده است. برای تعیین پارامترهای کنترلی بهینه، یک تابع هزینه بصورت ترکیبی از نرخ تغییرات ورودی کنترلی و خطا در نظر گرفته شده و به الگوریتم جستجوی هارمونی جهت کمینه سازی داده شده است. به منظور مقایسه عملکرد کنترل کننده طراحی شده با سایر کنترل کننده های غیرخطی، دو کنترل کننده مود لغزشی بهینه و خطی سازی پسخورد بهینه نیز طراحی و نتایج آنها با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج بیانگر عملکرد مطلوب هر سه کنترل کننده در شرایط وجود اغتشاش و عدم قطعیت های مدل می باشند، اگرچه معیارهای خطا برتری کنترل کننده پیش بین غیرخطی مقاوم را نسبت به دو کنترل کننده دیگر نشان می دهند.

جدایش بین لایه ای یکی از مهم ترین عیوب در مواد کامپوزیتی لایه لایه می باشد که وجود این عیب در یک سازه باعث کاهش استحکام آن سازه می گردد. در این مقاله، روشی با قابلیت اطمینان بالا برای ارزیابی جدایش بین لایه ای در کامپوزیت های لایه ای با استفاده از روش نشر آوایی پیشنهاد شده است. ابتدا یک روش جدید برای تجزیه بنیادی حالت های موجی در نمونه های کوچک توسعه داده شد. مکانیزم های خرابی در مد II شکست برای نمونه های بافته و تک جهته با استفاده از روش دسته بندی فازی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. پس از آن، پدیده توقف ترک در هر نمونه مورد بررسی گردید. در ادامه، تست های تجربی و مدل سازی لایه چسبنده برای مشخص کردن جدایش بین لایه ای در نمونه های مود دو به کار گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که امکان پذیر است اثر پراکندگی صوت نظیر اتلاف سیگنال های نشرآوایی با استفاده از روش پیشنهادی جدید را با موفقیت کاهش داد. به عنوان نکته نهایی، نتایج این مطالعه می تواند انواع خرابی را در کامپوزیت های لایه ای به طور موثر با استفاده از تکنیک موجی انتشار آوایی متمایز سازد.

پوسته های کامپوزیتی تقویت شده مشبک به دلیل خواص منحصربفردشان، یکی از سازه های پرکاربرد در صنایع هوایی، دریایی و خودروسازی می باشد. در دهه های اخیر تحقیقات بسیاری زیادی برای پیش بینی بار بحرانی کمانش پوسته های کامپوزیتی تقویت شده مشبک، بدون خرابی یا شکست انجام شده است. یکی از مهم ترین روش های غیرمخرب، روش همبستگی ارتعاشی یا وی سی تی می باشد که مبنای آن آنالیز ارتعاشات غیرخطی می باشد. هدف تحقیق حاضر پیش بینی بار بحرانی کمانش پوسته های استوانه ای کامپوزیتی تقویت شده با شبکه های لوزی شکل با استفاده از روش وی سی تی می باشد. برای این منظور در ابتدا تحلیل ارتعاشات خطی و غیرخطی پوسته ی استوانه-ای کامپوزیتی با استفاده از نرم افزار المان محدود آباکوس و در بارهای فشاری مختلف انجام شد. در مرحله ی بعد با استفاده از نتایج عددی، بار بحرانی کمانش خطی سازه مذکور محاسبه شد. سپس به کمک روش وی سی تی بار بحرانی کمانش غیرخطی پوسته ها ی استوانه ای کامپوزیتی تقویت شده مشبک پیش بینی گردید. در ادامه و برای صحت سنجی نتایج روش وی سی تی، پنج پوسته ی کامپوزیتی تقویت شده مشابه و با شرایط یکسان و با استفاده از روش پیچش الیاف ساخته شد و تحت آزمون فشار محوری قرار داده شد. در نهایت بار بحرانی کمانش تجربی به دست آمد. نتایج نشان می دهد که اختلاف بار بحرانی کمانش غیرخطی پیش بینی شده به روش وی سی تی با بار بحرانی کمانش به دست آمده از آزمایش تجربی کمتر از 3 درصد می باشد که این موضوع دال بر مناسب بودن روش وی سی تی برای پیش بینی بار بحرانی کمانش با دقت بسیار بالا برای پوسته های استوانه ای کامپوزیتی تقویت شده با شبکه های لوزی شکل می باشد.

در تحلیل کنترل حرکت خودکار ربات های چرخدار با فرض عدم لغزش چرخ ها (غلتش خالص) نتایج رضایت بخشی وجود دارد، اما متاسفانه در عمل به خاطر وجود عدم قطعیت هایی مانند لغزش چرخ ها به خصوص در کاربردهایی همچون کشاورزی که شرایط کار دارای ناهمواری ها نیز می باشد، نتایج تحت تاثیر قرار گرفته و کیفیت عملکرد روش های کنترلی تحت الشعاع قرار می گیرد. کنترل ایده آل سیستم های چرخدار با فرض وجود قیود عدم لغزش غیرهولونومیک انجام شده در حالی که در سیستم واقعی به خاطر حضور لغزش ها این قیود نقض می شوند. در این مقاله، مسئله کنترل تعقیب مسیر ربات چرخ دار در حضور پدیده لغزش انجام شده است. برای در نظر گرفتن اثرات لغزش ها، مدل آنها وارد معادلات سینماتیک مساله می گردند. به عبارت دیگر این اثرات به عنوان پارامترهای ناشناخته به مدل سینماتیک ایده آل اضافه می شود. این پارامترهای ناشناخته را با یک روش تطبیقی تخمین زده و با الگوریتم کنترلی بازگشت گام به گام سیستم را کنترل می نماییم. قانون کنترلی بازگشت گام به گام برای تعقیب مسیرهای مرجع ربات طراحی گردیده و ربات را به صورت مجانبی حول مسیرهای حرکت زمانی مرجع پایدار می سازد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که کنترل کننده تطبیقی پیشنهادی می تواند تعقیب مسیر ردیابی را در حضور لغزش چرخ ها تضمین کند. در پایان نتایج بدست آمده برای مسیرهای مرجع ارائه گردیده و نتایج مقایسه ای کارایی استفاده از تخمین لغزش ها در کنترل سیستم را نشان می دهد.

یکی از راه های کاهش دمای ناحیه برش، استفاده از خنک کار مناسب است. خنک کارهای رایج، علاوه بر اثر نامطلوب بر سلامتی اپراتور، باعث آلودگی محیط زیست نیز می شوند. به این دلیل، علاقه به ماشین کاری خشک یا روش های خنک کاری سبز در سال های اخیر افزایش زیادی یافته است. یکی از روش های خنک کاری سبز، خنک کاری تبریدی است که در آن، معمولا از نیتروژن مایع به عنوان خنک کار در فرآیند براده برداری استفاده می شود. در این مقاله، اثر خنک کاری تبریدی به وسیله نیتروژن مایع بر دما و سایش ابزار برشی در فرآیند تراشکاری فولاد زنگ نزن آستنیتی 304 مورد بررسی قرار گرفته است. از بین روش های مختلف خنک کاری تبریدی، روش پاششی به علت تاثیر مستقیم بر ناحیه برش، انتخاب شده است. ماشین کاری با روش های خنک کاری تبریدی و معمولی و همچنین ماشین کاری خشک انجام شده است. مقایسه نتایج به دست آمده نشان می دهد که ترا شکاری تبریدی فولاد 304 در مقایسه با ترا شکاری خشک و معمولی، دما را به ترتیب تا 83 و 67 درصد و سایش در سطح آزاد ابزار را به ترتیب تا 75 و 53 درصد کاهش می دهد. آنالیز واریانس نشان داد که سرعت برشی نسبت به نرخ پیشروی تاثیر بسیار بیشتری بر دما و سایش ابزار دارد. افزایش سرعت برشی در تمام حالت های روانکاری باعث افزایش دما و سایش ابزار شده است.

در این پژوهش تاثیر بهینهسازی ساختاری هسته های مشبک در تیرهای ساندویچی به عنوان جاذب انرژی با نرم افزار اباکوس، مورد مطالعه قرار گرفته است. ارتباط بین نیرو و جابهجایی در مرکز تیر با استفاده از نتایج آزمایشگاهی بدست آمده است. دو نوع هسته مشبک از جنس فولاد با سه جهت گیری متفاوت در سلولهای هسته، تحت بارگذاری ضربه ای سرعت پایین به صورت خمش سه نقطه، مورد بررسی قرار گرفته است. هسته تیر ساندویچی از صفحات فلزی گسترش یافته ساخته شده که برای بهینهسازی ساختاری و حذف سلول های ناکارآمد از روش ریزسازه های ایزوتروپیک جامد با تابع جریمه (SIMP) استفاده شده است. در ادامه با انجام بهینهسازی ساختاری، به بررسی پارامترهای ضربه پذیری، از جمله جذب انرژی ویژه، بعنوان اهداف آزمایش پرداخته شده است. این نوع سیستم جاذب انرژی، میتواند در صنایع هوایی، کشتی سازی، خودروسازی، صنایع ریلی و آسانسورها جهت جذب انرژی ضربه مورد استفاده قرار گیرد. نتایج تحلیل آزمایشگاهی و بررسی عددی در بارگذاری خمشی نشان داد، که به کارگیری روش بهینهسازی ساختاری، میتواند ظرفیت جذب انرژی را به صورت قابل ملاحظه ای افزایش دهد. نتایج آزمایشهای خمشی نشان داد که ظرفیت جذب انرژی ویژه در تیر ساندویچی با ساختاربهینه، بین 45 تا 94%افزایش یافته است. همچنین، جهت گیری مناسب هسته مشبک در تیر ساندویچی با ساختاری بهینه موجب افزایش جذب انرژی ویژه تا بیش از 90% میشود. در انتها ساختارهای هندسی بهینه برای سه درصد مختلف کاهش حجمی، و بهترین نمونه ها از لحاظ معیارهای در نظر گرفته شده با توجه به اهداف طراحی، معرفی میشوند.

جوشکاری در صنایع هوافضا از اهمیت بسیاری برخوردار بوده و در اتصالات سازه های هوافضایی کاربرد فراوانی دارد. از مشکلاتی که اغلب صنایع کشور با آن مواجه اند تنش پسماند ناشی از فرآیند جوشکاری است. تنش پسماند در نواحی اطراف جوش می تواند باعث ایجاد و رشد ترک شود به همین علت شناخت و بررسی آن در سازه های جوشکاری شده ضروری می باشد. روش های مختلفی برای اندازه گیری تنش پسماند وجود دارد. در این مقاله به معرفی انواع روش های آزمایشگاهی و عددی در جهت تعیین تنش پسماند پرداخته شده است. سپس به کمک فرآیند جوش آرگون دو ورق آلومینیومی از جنس آلیاژ 6061-T6 به یکدیگر متصل شده و تنش های پسماند حاصله به روش سوراخ کاری به دست آمده است. جوشکاری به صورت دو پاسه صورت گرفته و توسط جوش نقطه ای ابتدا، انتها و وسط خط جوش برای جلوگیری از جابجایی ورق ها به یکدیگر متصل شده اند. همچنین فرآیند جوشکاری دو ورق آلومینیومی مذکور به صورت سه بعدی در نرم افزار اجزاء محدود آباکوس شبیه سازی شده و تنش های پسماند استخراج شده است. تمامی شرایط در تحلیل اجزای محدود مشابه شرایط جوشکاری در آزمایشگاه در نظر گرفته شده است، نتایج حاکی از دقت بالا در مدلسازی اجزای محدود فرآیند جوشکاری دارد. در نهایت تاثیر حضور تنش های پسماند در مقادیر فرکانس های طبیعی مورد بررسی قرار گرفته شده است.

با توسعه روزافزون رایانه ها استفاده از روش های عددی برای حل مسائل مهندسی کاربرد بسیاری یافته است. از جمله ی این روش ها می توان به روش هایی همچون تفاضل محدود، المان محدود، حجم محدود، روش المان مرزی و. . . اشاره نمود. در این پژوهش از روش المان مرزی برای شبیه سازی عددی استفاده شده است. تفاوت روش المان مرزی با روش هایی همچون روش المان محدود در ریاضیات حاکم بر مساله است. در این روش ابتدا از معادله دیفرانسیلی حاکم بر مساله یک بار انتگرال گرفته می شود. این انتگرال گیری منجر به کاهش یک بعد از ابعاد مساله می گردد و سپس اقدام به شبیه سازی می شود. در این پژوهش ابتدا با استفاده از یک تغییر متغیر معادله ناویر استوکس به معادله ناویر در الاستواستاتیک تبدیل می گردد. سپس از روش های پیشنهادی برای مساله الاستواستاتیک، برای حل جریان سیال لزج استفاده می شود. در واقع تفاوت اصلی میان این شیوه و سایر شیوه های پیشنهادی در روش المان مرزی در پاسخ بنیادینی است که در این شیوه از آن استفاده شده است. در واقع در این پژوهش، برخلاف پژوهش های پیشین، از پاسخ بنیادین معادله ناویر استفاده شده است. در پایان با استفاده از ریاضیات حاکم بر مساله یک برنامه کامپیوتری برای حل جریان سیال لزج نوشته شد. این برنامه برای دو هندسه متفاوت داخل حفره و پشت پله اعمال گردید، که به ترتیب تا اعداد رینولدز 600 و 100 موفق به دست یابی به پاسخ های همگرا شدیم.

امروزه هیدروژن به عنوان یک منبع انرژی سازگار با محیط زیست مورد توجه صنعت حمل و نقل قرار گرفته است. استفاده از مخازن تحت فشار کامپوزیتی نوع IV به دلیل نسبت استحکام به وزن مناسب آن ها، راه حلی مطمئن برای ذخیره گاز هیدروژن متراکم به شمار می آید. مخازن تحت فشار کامپوزیتی نوع IV از سه بخش اصلی، لاینر پلیمری، فلنج فلزی و پوسته کامپوزیتی الیاف کربن/اپوکسی تشکیل شده اند. در ناحیه عدسی های این مخازن به دلیل کاهش شعاع و تجمع رزین، ضخامت لایه های کامپوزیتی و زاویه الیاف افزایش می یابد و این امر مدل سازی این نواحی را در این مخازن به جدی ترین چالش تبدیل کرده است. افزونه WCM به منظور شبیه سازی المان محدود متقارن محوری یا سه بعدی مخازن تحت فشار کامپوزیتی نوع III و IV، برای نرم افزار آباکوس ارائه شده است. در این افزونه علاوه بر کمیت هایی چون ضخامت لایه ها و زاویه الیاف می توان کمیت های ساختی چون پهنای باند، زاویه انتقال و بخش پایانی را نیز تعیین کرد تا مدل سازی دقیق تری حاصل شود. در این پژوهش، مخزن تحت فشار کامپوزیتی نوع IV با حجم داخلی دو لیتر، توسط افزونه WCM در نرم افزار آباکوس مدل شده است. مقایسه نتایج عددی حاصل از این مدل سازی با نتایج تجربی و شبیه سازی های موجود در مقالات، دقت قابل قبول این مدل سازی را نشان می دهد. همچنین در این پژوهش، پس از استخراج تنش های راستای اصلی ماده و کدنویسی روابط حاکم بر معیارهای شکست مواد کامپوزیتی چون تسای-هیل، تسای-وو و هشین، فشار تخریب مخزن پیش بینی شده است که در پژوهش های دیگر به آن پرداخته نشده است.

بهبود انتقال حرارت در صنایع مختلف و مشخصا در مبدل های حرارتی کاربرد فراوان دارد. بهینه سازی انتقال حرارت در مقابل عدم افزایش انرژی مورد نیاز پمپاژ، منتج به افزایش راندمان کل در سیستم های مختلف خواهد شد. در این پژوهش بررسی جریان سیال و انتقال حرارت جابجایی اجباری در رژیم جریان آرام توسعه یافته هیدرودینامیکی، در یک لوله افقی و تحت شارهای حرارتی یکنواخت و پله، به صورت آزمایشگاهی مورد توجه است. تاثیر استفاده از سه مدل مختلف اعمال شار حرارتی یکنواخت، پله صعودی و پله نزولی بر انتقال حرارت و جریان سیال، بررسی می گردد. مطالعه تاثیر پارامترهای مختلف بر مشخصه های انتقال حرارت و جریان سیال در مدل-های مختلف اعمال شارهای حرارتی، گزارش شده است. آنالیز عدم قطعیت صورت گرفته و حداکثر مقدار قابل قبول 1. 8 درصد بدست آمده است. در این مقاله برای اعتبار سنجی، بررسی نتایج اولیه در قیاس با رابطه معروف شاه و لاندن صورت گرفته است و تطابق نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی با حداکثر خطای 8. 5 درصد گزارش شده است. در این پژوهش دو رویکرد تحلیل انرژی و اگزرژی مورد توجه قرار دارد و در تحلیل با رویکرد انرژی، بهبود ضریب انتقال حرارت جابجایی اجباری 19. 3 و 22. 3 درصد به ترتیب برای مدل دو و سه نسبت به مدل شماره یک بدست آمده و در تحلیل اگزرژی، مقادیر بازگشت ناپذیری 0. 0887، 0. 1037 و 0. 0807 به ترتیب برای مدل های یک، دو و سه گزارش شده است. نتایج نشان می دهد که مدل شماره سه دارای بیشترین مقدار متوسط ناسلت و کمترین مقدار تولید آنتروپی است.

شناسایی عیوب واقع بر سطوح داخلی لوله ها، به علت ویژگی ذاتی این سطوح که غیرقابل دسترس می باشند، همواره فرآیندی دشوار بوده است. در این پژوهش به طراحی روشی نوین در شناسایی محل عیوب واقع بر سطوح داخلی لوله ها و تخمین دقیق پارامترهای هندسی آن از قبیل طول عیب و متوسط عمق کاسته شده از دیواره لوله پرداخته شده است. روش کار بدین صورت است که در محل بازرسی، یک گرم کن نواری بر روی سطح بیرونی لوله قرارگرفته و برای مدت کوتاهی شار حرارتی مشخصی به آن سطح اعمال می گردد و دمای حسگرهای واقع در زیر گرم کن در زمان اعمال شار حرارتی و اندکی پس ازآن اندازه گیری می شود. افزایش موضعی درجه حرارت در قسمتی از سطح بیرونی لوله، نشان از وجود عیب بر روی سطح داخلی آن است؛ در این صورت با فرض یک عیب با پارامترهای نامشخص بر روی سطح داخلی لوله و بهره گیری از روش رسانش حرارتی معکوس، فرآیند شبیه سازی عددی در یک الگوریتم تکرارپذیر تا جایی ادامه می یابد که پارامترهای هندسی نامشخص عیب موجود به نحوی تخمین زده شود که اختلاف دمای اندازه گیری شده و شبیه سازی شده در محل حسگرها حداقل شود.

امروزه نانو سیالات مغناطیسی به دلیل کاربرد های متنوع در زمینه های مختلف از جمله پزشکی و صنعت توجه بیشتری را به خود جلب کرده اند. در این مقاله، برای اولین بار طرحی برای پمپ کردن فروسیالات و نانو سیالات مغناطیسی توسط نیروی کلوین ناشی از میدان مغناطیسی غیر یکنواخت داخل میکروکانالها ارائه و با عنوان میکروپمپ فروهیدرودینامیکی (FHD) نامگذاری شد. سپس به بررسی عددی جریان نانوسیال مغناطیسی درون میکرو کانال با سطح مقطع چهارگوش در حضور میدان مغناطیسی ناشی از آهنربای دائم پرداخته شد. در کار حاضر، نانوسیال مغناطیسی متشکل از نانو ذرات اکسید آهن که به طور کاملا همگن درون سیال پایه آب مخلوط شده است، استفاده شده است. معادلات حاکم از اضافه کردن ترم نیروی حجمی کلوین به معادلات ناویر-استوکس حاصل شده که به روش حجم محدود و توسط الگوریتم پیزو گسسته شده است. برای مطالعه پارامترهای تاثیر گذار در عملکرد میکرو پمپ FHD، بازه ای منتخب از قطر نانوذرات، کسر حجمی نانوذرات، مغناطیس شوندگی اشباع، طول و عرض آهنربا مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج نشان داده اند که افزایش هر یک از پارامتر های مذکور منجر به افزایش سرعت در کانال میشوند که ناشی از افزایش نیروی کلوین در طول کانال می باشد. تاثیر قطر نانوذرات مغناطیسی بر سرعت ایجاد شده در کانال نسبت به پارامترهای دیگر بیشتر بود. همچنین آهنربا در حالت عمودی سرعت بیشتری را نسبت به حالت افقی ایجاد می کند.

این مطالعه با هدف بررسی ارتعاشات عرضی صفحات گرافن تک لایه و دو لایه واقع در محیط الاستیک بر اساس تئوری تغییر شکل مرتبه سوم برشی با در نظر گرفتن اثر نیروی محوری و در غالب نظریه الاستیسیه غیرموضعی ارینگن انجام شده است که در آن معادلات حاکم بر حرکت با استفاده از اصل همیلتون بدست آمده است. برتری مدل پیوسته غیرموضعی مورد مطالعه نسبت به همتای موضعی آن، در نظر گرفتن اثر اندازه روی رفتار مکانیکی سازه می باشد. نتایج حاصل از یک تحلیل فرکانس طبیعی برای شرایط مختلف مانند تاثیر اندازه و نسبت ابعادی، نیروی محوری، ضریب غیرموضعی و اثرات ناشی از تغییر در خواص سفتی محیط الاستیک اطراف با استفاده از روش ناویر و برای شرایط مرزی تکیه گاه ساده بدست آمده است. با توجه به اینکه در صفحه گرافن دولایه، سیستم دارای یک مود ارتعاشی هم فاز ویک مود ارتعاشی غیر هم فاز با اختلاف فاز 180 درجه است، تاثیر نیروی ون دروالس در هر دو مود ارتعاشی مورد بررسی قرار گرفته و نشان داده شد که نیروی ون دروالس اثری روی مود ارتعاشی هم فاز نداشته و با افزایش آن فرکانس غیرهم فاز افزایش می یا بد. همچنین مشخص شد که پارامتر غیرموضعی یک پارامتر ثابت نبوده بلکه مقدار آن به اندازه و ساختار اتمی مانند آرایش کایرال یا زیگزاگ و حتی به نوع شرایط مرزی وابسته است.

در مقاله حاضر جریان دوفازی آب و هوا روی سرریز پلکانی در حالت دو بعدی، تراکم ناپذیر و ویسکوز شبیه سازی شده است. بدین منظور از یک مدل عددی جدید با توانایی های بالا استفاده شده است که ترکیبی از دو مدل پایه می باشد؛ مدل حجم سیال (VOF) که از یک الگوریتم تعقیب سطح مشترک برای مدلسازی جریان دوفازی استفاده می کند و مدل دو سیالی که بر اساس معادلات متوسط گیری شده مکانی و زمانی بوده و نمی تواند سطح مشترک را به خوبی بازسازی نماید. مدل حاضر کاستی های هر دو مدل را مرتقع و نتایج را با دقت بالا ارائه می دهد. مسئله اساسی در مدل ترکیبی، انتخاب یک معیار مناسب جهت تغییر وضعیت بین دو مدل پایه است. این معیار بر اساس تخمینی از پراکندگی موضعی سطح مشترک در هر سلول می باشد. روش تدوین شده عددی در کار حاضر برای مطالعه تاثیر هوادهی در سرریز پلکانی، حفره هایی را در لبه بالایی پله ها بکار گرفته و مکش هوا و تاثیر آن بر توزیع جریان را بررسی نموده است. . نتایج به دست آمده نشان می دهد در قسمت ابتدایی پلکان میزان پراکندگی پایین بوده و مدل ترکیبی بیشتر از مدل VOF بهره می برد اما در پلکان های پایین که جریان پراکنده می شود مدل دوسیالی جایگزین می گردد. نتایج حاصل از مدل ترکیبی با ارائه کانتورهای کسر حجمی، فشار، سرعت و خطوط جریان با نتایج حاصل از مدل دوسیالی مقایسه شده است. مقایسه نتایج با یکدیگر نشان داده است که مدل ترکیبی نسبت به مدل پایه، با نتایج آزمایشگاهی انطباق بیشتری داشته و نتایج فیزیکی واقعی تری ارائه می دهد.

امروزه استفاده از خودروهای طویل مفصلی رو به افزایش است. از دلایل اصلی گرایش به این نوع خودروها می توان به استفاده از واحد های کشنده کمتر برای حمل دو یا چند تریلر اشاره نمود. به عبارت دیگر برای حمل مقدار بار یکسان، به جای استفاده از چند کشنده شبه تریلر، می توان از تعداد کمتری خودروی طویل مفصلی استفاده نمود. کاهش مصرف سوخت، تولید آلودگی و گاز های گلخانه ای کمتر و همچنین بکارگیری نیروی انسانی کمتر جهت هدایت خودرو برای حمل بار یکسان به نسبت خودروی مفصلی معمولی از دیگر مزایای استفاده از خودروهای طویل مفصلی می باشد. مشکل عمده این خودرو ها مانورپذیری ضعیف در سرعت پایین و عملکرد جانبی نامناسب در سرعت بالا می باشد، که موجب تصادف ها و خسارت های جانی و مالی می شود. بنابراین برای ارتقا ایمنی آن ها به یک سیستم کنترلی نیاز است، که عملکرد خودروهای طویل را بهبود بخشد و از ناپایداری آن ها جلوگیری نماید. در این پژوهش پس از استخراج و صحه گذاری مدل دینامیکی، از یک متد کنترلی جدید مبتنی بر ترکیب کنترل کننده های فعال حذف کننده اختلالات و مد لغزشی بازگشتی، به منظور تنظیم دینامیک سمتی خودروی طویل مفصلی استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان گر برتری این متد جدید نسبت به کنترل کننده های بهینه خطی و مد لغزشی می باشد.