مهندسی مکانیک مدرس
سال:1397 | دوره:18 | شماره:7 |تعداد مقالات:28

سیستم های غیرخطی دارای تشدیدهای فوق هارمونیک می باشند. این تشدیدها در کسری از فرکانس طبیعی سیستم رخ می دهند و می توانند پاسخ با دامنه زیادی را فعال کنند. استفاده از این تشدیدها به دلیل پایین بودن فرکانس آن ها برای سیستم های برداشت انرژی می تواند بسیار مفید باشد. هدف از این پژوهش، بررسی سیستم برداشت انرژی ارتعاشی غیرخطی با هندسه پیزومگنتوالاستیک تحت تحریک فوقهارمونیک می باشد. در مقاله پیش رو معادلات حاکم بر سیستم در دو حالت پایداری یگانه و پایداری دوگانه با استفاده از روش مقیاس های چندگانه حل شده و حالاتی که فرکانس تحریک خارجی برابر با فرکانس تشدید فوق هارمونیک است، بررسی می گردد. در این حالات جابجائی نوک تیر و میزان ولتاژ خروجی بدست آمده و نشان داده می شود که تشدید فوق هارمونیک برای بهره برداری از سیستم های برداشت انرژی غیرخطی مفید بوده و باعث افزایش انرژی برداشت شده در این سیستم ها می گردد. همچنین میزان انرژی بدست آمده در سیستم با پایداری یگانه و سیستم با پایداری دوگانه مقایسه گردیده است. مشاهده می شود سیستم با پایداری دوگانه برای برداشت انرژی مناسب تر است. علاوه بر روش مقیاس های چندگانه، با استفاده از روش عددی رانگ کوتا پاسخ ها بدست آمده است. نتایج روش مقیاس های چندگانه با نتایج روش حل عددی مقایسه گردیده است. مشاهده می شود نتایج دو روش تطابق بسیار خوبی دارند.

در تحقیق حاضر عملکرد یک آزمایشگاه شبیه ساز ارتفاع در زمان خاموش شدن یک موتور با رویکرد شبیه سازی عددی جریان مورد بررسی قرار گرفته است. تحلیل عددی غیردائم جریان گازهای احتراقی در هسته اصلی شبیه ساز ارتفاع (دیفیوزر گلوگاه ثانویه و محفظه آزمایش) با پروفیل فشار-زمان خاموشی موتور انجام شده است. فیزیک جریان در این سیستم و عملکرد دیفیوزر مورد استفاده در تخلیه خودکار گازهای احتراقی مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی های عددی حاضر نشان می دهند که علی رغم اینکه دیفیوزر مزبور در فشار احتراق بالایی راه اندازی می شود، در زمان خاموشی موتور در فشار احتراق به مراتب پایین تری از حالت راه اندازی خارج می شود. با برگشت گازهای گرم به داخل محفظه آزمایش، دمای متوسط سیال داخل محفظه تا K 2200 افزایش می یابد. این میزان افزایش دمای سیال داخل محفظه آزمایش ممکن است به ابزارهای اندازه گیری موجود در آن آسیب برساند. در ادامه تحقیق، تاثیر نصب محدود کننده جریان برگشتی با ارتفاع مختلف در تغییرات دمایی سیال داخل محفظه آزمایش در زمان خاموشی موتور مورد بررسی قرار گرفته است. نشان داده شده است که تاثیر نصب این مانع در کاهش دمای متوسط سیال محفظه آزمایش چشم گیر است، به طوری-که با نصب یک مانع با ارتفاع مناسب، دمای سیال در محفظه به کمتر از یک سوم برابر حالت بدون استفاده از محدود کننده کاهش می یابد.

تشعشع حرارتی نقش کلیدی در انتقال حرارت بین شعله و محیط اطراف آن دارد. بنابراین ارائه روشی قابل اعتماد برای اندازه گیری تشعشع شعله در مطالعه احتراق امری ضروریست. این درحالیست که اندازه گیری شار تابشی از شعله در محفظه به دلیل تاثیر دیواره ها چالش برانگیز است. تشعشع ساطع شده توسط دیواره ها و بازتابش تشعشع شعله از دیواره ها باعث مداخله در اندازه گیری تشعشع شعله می شود. دیواره هایی با دمای بالا یا بازتابش بالا، می تواند باعث افزایش خطا در اندازه گیری تشعشع شعله شود. در این مقاله، پارامترهای مختلف موثر در شدت تشعشع شعله مورد بررسی قرار گرفته است. این بررسی ها بر اساس شدت تشعشع دیواره و شار حرارتی تشعشعی دیواره انجام شده است. برای محاسبه تشعشع شعله یک روش نظری ارائه شده است که برای تایید درستی آن، با نتایج شبیه سازی عددی مقایسه شده است. در این شبیه سازی مشعل SM1 دانشگاه سیدنی مورد بررسی قرار گرفته و از مدل احتراقی فلیملت پایا و مدل توربولانسی k-? اصلاح شده، بهره برده شده است. به دلیل پایین بودن ضخامت اپتیکی مدل مورد مطالعه، در شبیه سازی عددی از مدل تشعشعی DO استفاده شده است. نتایج شبیه سازی عددی با نتایج تئوری مطابقت خوبی داشت و تخمین تشعشع شعله از دقت قابل قبولی برخوردار بود. نتایج نشان داد اختلاف تشعشع شعله از تشعشع دیواره هنگامی بیشتر از 25% می شود که مقدار ضریب تشعشع دیواره از 0. 8 کوچکتر و یا دمای دیواره از 330k بیشتر شود.

روش فشارگذاری دمش شیمیایی یک روش فشارگذاری مخزن بوسیله احتراق در داخل آن می باشد، این روش در مقایسه با تمام روش های مرسوم فشارگذاری ساده تر (عدم نیاز به مبدل، مخزن ذخیره بزرگ و. . . ) و از لحاظ وزن بسیار سبک تر می باشد. از کاربردهای این روش می توان به فشارگذاری مخازن پیشران ماهواره برها، مراحل بالای راکت ها و موشک های هوا به زمین و. . . اشاره نمود. در این تحقیق به بررسی ترمودینامیکی سیستم فشارگذاری دمش شیمیایی در حالت ناپایا پرداخته شده است. برای این منظور ابتدا یک کد نرم افزاری تدوین شده است که برای مخازنی که شعاع آنها بین 13 (شعاع مخزن آزمایشگاهی) تا 60 اینچ (شعاع مخزن واقعی) باشد، قابل استفاده می باشد. با نوشتن کد عددی برای حل معادلات حاکم بر جریان ناپایا درون مخزن سوخت و اکسنده، نحوه مناسب تزریق واکنشگر به درون مخزن برای تامین فشار مورد نیاز به دست آمده است. همچنین با در نظر گرفتن انتقال حرارت از گاز بالشتک به سطح مایع و دیوار مخزن، دمای گاز بالشتک و دیوار مخزن نیز تعیین شده است. در نهایت نتایج عددی به دست آمده با داده های آزمایشگاهی مقایسه شده اند که مطابقت خوبی بین آنها مشاهده می شود.

در این مطالعه، بازده انرژی و اگزرژی کلکتور خورشیدی جذب مستقیم نوع مسکونی با بکارگیری نانوسیال نقره با پوشش پلی وینیل پیرولیدن به صورت تجربی تعیین شده است. در مرحله اول، پایداری و خواص ترموفیزیکی و تابشی نانوسیال با استفاده از روش های تئوری و تجربی ارزیابی شده و سپس، عملکرد حرارتی کلکتور با استفاده از دستگاه آزمون در محیط بیرون براساس استاندارد EN12975-2 بررسی شده است. نتایج تحلیل انرژی کلکتور نشان داد که با افزایش دبی و غلظت نانوسیال بازده کلکتور به صورت مجانبی افزایش می یابد. مشاهده شد که با افزایش غلظت نانوسیال، بازده اگزرژی افزایش یافته و پس از رسیدن به مقدار بهینه خود با کاهش همراه است. این مقدار بهینه برای تمامی دبی ها، 500 ppm است. بازده اگزرژی با اختلاف دمای کاهش یافته نیز روندی مشابه غلظت داشته و در 0. 01 m2K/W به مقدار بهینه خود می رسد. کاهش بازده اگزرژی با افزایش دبی نشان می دهد که تلفات ناشی از افت فشار تاثیر چشمگیری بر عملکرد کلکتور از منظر اگزرژی دارد.

هنگام بهره برداری در شرایط فوق گرمایش بلندمدت، تغییرات ساختاری مهم ترین عامل افت خصوصیات مکانیکی و موجب کاهش عمر قطعات داغ در صنایع می یاشد. با توجه به دشواری یا هزینه بر بودن آزمون های مورد نیاز برای ارزیابی عمر باقیمانده، جستجوی روشی غیرمخرب، آسان و دقیق برای تخمین عمر باقیمانده قطعات داغ و ارزیابی عمر باقیمانده آنها ضروری و دارای مزایای اقتصادی فراوانی است. هدف از این پژوهش، بررسی اثر تغییرات ساختاری بر فرکانس طبیعی و ضرایب میرایی نمونه هایی از فولاد کربنی SA516-Grade55 می باشد تا در صورت وجود اثرات معنی دار، این روش برای فلزات دیگر و به ویژه قطعات داغ نیروگاهی توسعه داده شود. در این پژوهش با انجام عملیات حرارتی پیرسازی بر روی نمونه ها، تغییرات ساختاری شدیدی ایجاد گردید. به طوریکه پرلیت تجزیه شده و به فریت و کاربیدهای کروی شکل در مرزدانه ها تبدیل شد. با افزایش تغییرات ساختاری مشخص گردید که فرکانس های طبیعی مود اول تا ششم و ضریب کشسانی کاهش و ضرایب میرایی و کاهش لگاریتمی افزایش محسوسی می یابند. این نتایج امیدبخش تدوین یک روش نوین غیرمخرب برای تخمین عمر باقیمانده برای قطعات با جنس های مختلف در شرایط بهره برداری فوق گرمایش بلندمدت می باشد.

در برخی خطوط حاوی سیالات خورنده دما بالا، لوله های دو لایه شامل لایه ساختاری کامپوزیت پلیمری گرماسخت و لایه آستری گرمانرم تنها راه حل عملی هستند. بررسی مقاومت اتصال کامپوزیت گرماسخت به آستری گرمانرم، در این خطوط اهمیت فراوانی دارد. محاسبه نرخ رهاسازی انرژی کرنشی مود اول شکست، معیار مهمی در بررسی مقاومت اتصال و پیش بینی خرابی این نوع لوله ها می باشد. استاندارد تست تجربی نرخ رهاسازی انرژی کرنشی برای نمونه های تیر یک سرگیردار متقارن، ASTM-D5528 می باشد. در این پژوهش، رابطه کلی محاسبه ضخامت لایه ها برای هر نوع تیر یک سرگیردار دولبه ناهمجنس، با استفاده از تئوری کلاسیک چندلایه ها برای اولین بار، ارائه شده است. برای بررسی دقت این رابطه، نمونه هایی از دو جنس و دارای ضخامت های متفاوت، جهت تست تجربی ساخته شده اند. جنس نیمه بالایی، کامپوزیت ساخته شده از الیاف شیشه تک جهته و رزین وینیل استر، نیمه پایینی، پلی وینیل کلراید سخت و فصل مشترک دو لایه، دو نوع پرایمر مختلف بر پایه رزین اپوکسی و وینیل استر می باشد. جنس نمونه های ساخته شده در این پژوهش بر مبنای نمونه های عملی مورد استفاده در بسیاری از خطوط انتقال مواد شیمیایی در واحدهای کلرآلکالی در سطح کشور نظیر واحدهای پتروشیمی اروند می باشد. این امر بدین علت است که نتایج حاصل از پژوهش جاری بتواند راهگشای سازندگان تجهیزات این خطوط باشد. برای راستی آزمایی رابطه ارائه شده، مدل سازی اجزای محدود با روش بستن مجازی ترک دو مرحله ای صورت گرفته است. همخوانی عالی نتایج عددی و تجربی، بیانگر کارایی و دقت رابطه پیشنهادی می باشد.

استفاده از چندین عامل هوشمند به صورت توزیع شده، به علت مزایای عملیاتی بهتر نظیر مقاوم بودن، پردازش موازی، اسکیل پذیری و بهینگی هزینه، به استفاده از یک سیستم جامع متمرکز ترجیح داده می شود. این امر در ماموریت های هوایی به دلیل ابعاد فضای عملیات و محیط عملکردی نامعین، از اهمیت به مراتب بیش تری برخوردار می گردد. یکی از عملیات های متداول در سامانه های هوایی چند عامله، عملیات جستجو است. در یک عملیات جستجو فضای مورد پویش می بایست به طریقی مطلوب میان عامل ها تقسیم شود و هر عامل به نحوی مطلوب در راستای بهترین پویش ممکنه در فضای اختصاص یافته به آن گام بردارد. با توجه به ساختار شبکه های توزیع شده، نحوه ی تبادل داده، اعم از اطلاعات بدست آمده از محیط و جهت حرکت عامل در آینده ی نزدیک در انتخاب مسیر توسط سایر عامل ها موثر خواهد بود. در این مقاله مسئله جستجوی چند عامله شامل چندین پرنده ی بدون سرنشین، به صورت توزیع شده در نظر گرفته شده است. بر این اساس ابتدا مدل سینماتیکی پرنده های بدون سرنشین، مدل ریاضی فضای جستجو، حسگر تصویری و ارتباط مخابراتی ارائه می شود. سپس با استفاده از قاعده ی بیزین، به روزرسانی و به اشتراک گذاری اطلاعات انجام میگردد. در ادامه، طراحی مسیر پرواز پرنده ها به صورت یک مسئله کنترل پوشش تعریف شده و به کمک چهار الگوریتم بهینه سازی متفاوت بررسی می شود. عملکرد الگوریتم ها با انجام چند شبیه سازی متفاوت، با یکدیگر مقایسه و نتایج تحلیل آن می گردد.

در مدلسازی ریاضی رسانش دارو و جریان ردیاب، می توان گفت که دشوارترین بخش، ترتیب اثر دادن پیچیدگی شبکه مویرگی در هنگام شبیه سازی می باشد. به دلیل نقش کلیدی و مهم جریان خون در رشد تومور و نیز انتقال ردیاب به بافت های نرمال و سرطانی، مطالعات بسیاری به منظور بررسی تشکیل شبکه رگ و جریان خون در اطراف تومور انجام گردیده است. در این پژوهش، با استفاده از یک تصویر ورودی گرفته شده از یک شبکه مویرگی به ساخت هندسه ی حل دو بعدی و همچنین به مدل سازی عددی جریان ردیاب اف. دی. جی پرداخته شد. مراحل ساخت هندسه ی حل شامل پیش پردازش و پس پردازش تصویر رنگی ورودی به منظور آماده سازی و جدا سازی بخش شامل مویرگ ها از پس زمینه تصویر می باشد. پس از ساخت هندسه دامنه ی از تصویر پردازش شده، با حل همزمان جریان خون در مویرگها و جریان مایع میان بافتی درون بافت های نرمال و سرطانی، توزیع فشار و سرعت در شبکه مویرگی و بافت های نرمال و سرطانی به دست می آید و به عنوان ورودی برای مدل سازی عددی جریان ردیاب اف. دی. جی مورد استفاده قرار می گیرد. در نهایت با استفاده از روش مدل سازی عددی بر مبنای معادلات جابجایی-پخش-واکنش، توزیع ردیاب اف. دی. جی در بافت های نرمال و سرطانی در زمان های مختلف به دست می آید.

علیرغم کاربردهای منحصر به فرد فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی در ماشینکاری قطعات با استحکام بالا که قابلیت ماشینکاری با روش های سنتی را ندارند، سلامتی سطح پایین قطعات ماشینکاری شده با این روش، همواره از معایب آن می باشد. در این مطالعه با اعمال همزمان ارتعاشات فراصوتی به ابزار و میدان مغناطیسی خارجی حول فاصله گپ در فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی سعی در بهبود وضعیت سلامتی سطح قطعات ماشینکاری شده با فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی شده است. بنابراین با انتخاب شدت جریان تخلیه و زمان روشنی پالس بعنوان پارامترهای ورودی، آزمونهایی بر اساس روش عاملی کامل طراحی و انجام شد، تا ضمن مطالعه تاثیر شدت جریان و زمان روشنی پالس بر سلامتی سطوح ماشینکاری شده با این فرآیند ترکیبی، تاثیر همزمان ارتعاشات فراصوتی ابزار و میدان مغناطیسی خارجی بر زبری سطح ماشینکاری شده و سلامتی سطوح ماشینکاری شده مطالعه شود. نتایج مطالعه حاضر نشان داد که زبری سطح ماشینکاری شده با اعمال همزمان ارتعاشات فراصوتی به ابزار و میدان مغناطیسی خارجی حول فاصله گپ در فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی اندکی افزایش می یابد. با این وجود، تصاویر میکروسکوب الکترونی روبشی سطوح ماشینکاری شده با فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی به همراه میدان مغناطیسی خارجی و به کمک ارتعاشات فراصوتی ابزار، نشان می دهد که اعمال همزمان میدان مغناطیسی خارجی حول فاصله گپ و ارتعاشات فراصوتی به ابزار در فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی موجب کاهش میزان ترکهای سطحی، چاله ها، کره ها و دانه های باقی مانده تولید شده در سطح ماشینکاری شده و بهبود سلامتی سطوح ماشینکاری شده می شود.

یکی از معایب پوسته های کامپوزیتی این است که تحت بارهای دینامیکی دچار تغییر شکل های بزرگ می گردند و این امر منجر به کاهش محسوس استحکام این پوسته ها می گردد. یکی از راه های کاهش این اثرات منفی استفاده از پوسته های کامپوزیتی فلز و الیاف است که به اختصار FML نامیده می شوند. برای کاهش هر چه بیشتر تاثیر منفی بارهای دینامیکی بر استحکام پوسته های FML، در این پژوهش زوایای بهینه قرارگیری فیبرهای تقویت کننده لایه های کامپوزیتی پوسته های FML با هدف دستیابی به بیشترین استحکام ممکن برای پوسته، مشخص گردیده اند. به این منظور در ابتدا پوسته تحت بار استاتیکی عرضی قرار گرفته و با استفاده از نرم افزار آباکوس، تحلیل تنش برای تمامی وضعیت های زوایای قرارگیری فیبرها انجام گرفته و با استخراج تنش های ایجاد شده در تمامی لایه ها و استفاده از نرم افزار متلب زاویه قرارگیری بهینه فیبرهای تقویت کننده که منجر به بیشترین استحکام ممکن برای پوسته مورد بررسی گردیده اند بر اساس معیار شکست تنش ماکزیمم مشخص شده است. سپس به منظور تعیین کارایی و صحت طراحی انجام شده، تحلیل ارتعاشات آزاد ساختارهای طراحی شده انجام گرفته است. نتایج نشان می دهد قرارگیری فیبرهای تقویت-کننده با زوایای بهینه منجر به افزایش قابل ملاحظه ای در سختی پوسته های FML می گردند. جهت استخراج معادلات حاکم از روش انرژی و تئوری مرتبه بالا و برای اجراء فرایند بهینه سازی از روش شمارش کامل که منجر به جواب دقیق برای مساله می گردد استفاده شده است.

در این تحقیق، یک چرخه جدید تولید همزمان توان، سرمایش و گرمایش متشکل از پیل سوختی اکسید جامد، توربین گاز، مولد بخار بازیافت حرارت، چرخه تبرید جذبی گکس و مبادله کن گرمای بازیافت حرارت از دیدگاه ترمودینامیکی و اقتصادی مورد مطالعه قرار گرفته است. مدل سازی این چرخه از طریق حل همزمان معادلات الکتروشیمیایی و ترمودینامیکی اجزاء و روابط اگزرژی – اقتصادی صورت گرفته است. نتایج بدست آمده بیانگر آن است که اگزرژی کل چرخه ترکیبی پیشنهادی 14. 9% بیشتر و نرخ بازگشت ناپذیری این چرخه 10. 6% کمتر از چرخه ترکیبی پیل سوختی-توربین گازی – چرخه گکس، در شرایط مشابه می باشد. همچنین، پیل سوختی و پس سوز بدلیل بازگشت ناپذیری ها، بیشترین نرخ تخریب اگزرژی را در بین اجزاء دارند. با توجه به نتایج اگزرژی اقتصادی، به ازای شرایط مشخص، مجموع هزینه واحد اگزرژی محصولات، ضریب اگزرژواکونومیکی، نرخ هزینه خرید کل تجهیزات چرخه و نرخ هزینه تخریب اگزرژی کل سیستم به ترتیب 331. 1 دلار بر گیگا ژول، 29. 3%، 10. 47 دلار بر ساعت و 25. 32 دلار بر ساعت بدست آمد. مطالعات پارامتری نشان داد که افزایش چگالی جریان موجب افزایش توان خالص خروجی، ظرفیت گرمایی مولد بخار بازیافت حرارت، برودت تولیدی، ظرفیت گرمایی مبادله کن بازیافت حرارت و بازگشت ناپذیری کل چرخه می گردد. همچنین با افزایش چگالی جریان، بازده اگزرژی و مجموع هزینه واحد اگزرژی محصولات کاهش پیدا می کنند.

فرآیندهای ساخت افزودنی یا پرینت سه بعدی که بوسیله آنها قطعات پیچیده کاربردی با استفاده از مدل سه بعدی قطعه مستقیما ساخته می شوند، در سالهای اخیر به عنوان یکی از مهمترین زمینه های تحقیق و توسعه مورد توجه قرارگرفته اند. قابلیتهایی نظیر کاهش زمان و هزینه طراحی تا تولید، امکان فرآوری انواع مواد مهندسی، تولید قطعات با هندسه بسیار پیچیده، و امکان تولید اقتصادی قطعات اختصاصی تعدادی از مزیتهای این روش ها می باشند. تف جوشی لیزری انتخابی غیرمستقیم یکی از روش های ساخت افزودنی می باشد که می تواند برای ساخت قطعات پیچیده و موادی مثل سرامیکها که دارای نقطه ذوب بالایی هستند و با روش های مرسوم تولیدشان سخت و یا غیرممکن می باشد، استفاده شود. در این تحقیق تف جوشی غیرمستقیم ذرات پودر آلومینای کروی با پوشش نازکی از ترموپلاست آمورف پلی استایرن و پلی متیل متاکریلات بررسی شده است. جهت پوشش دهی ذرات آلومینا با درصد وزنی مختلف پوشش مورد نظر، از روش وارونگی فاز استفاده شده است. در این تحقیق نحوه پوشش دهی و چگونگی ارزیابی پوشش شرح داده شده است. تکنیکهای ارزیابی پوشش شامل میکروسکوپ الکترونی روبشی، آنالیز طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز، آنالیز توزین حرارتی و آنالیز گرماسنجی افتراقی می باشد. در نهایت با استفاده از مقادیر مناسب پارامترهای لیزر و همچنین انتخاب ذرات پودر آلومینا با نازکترین پوشش ترموپلاست، قطعات سبز به روش تف جوشی لیزری انتخابی تولید گردید.

در مطالعه ی حاضر، به بررسی مشخصه های افت فشار و ضریب انتقال حرارتی جوششی مبرد هیدروکربنی R-600a (ایزوبوتان) درون یک لوله ی افقی صاف با قطر داخلی 8. 3 mmو یک لوله ی دیگر که سطوح آن به وسیله ی یک سری گودی ها با الگوی مارپیچ ارتقا یافته است ( لوله ی دیمپل (، پرداخته شده است. محدوده ی سرعت جرمی kg/m^2 s 368-114، محدوده ی کیفیت بخار. 0/8-0/05 و دمای اشباع میانگین بینC? 38و 42 C? است. سطح درونی لوله دیمپل از طریق بهینه سازی سه بعدی سطح که شامل بیرون زدگی های عمیق و کم عمق به صورت یکنواخت در جهت افقی بر روی دیواره لوله هستند، طراحی و تغییر شکل داده شده است. مشاهدات آزمایشگاهی به وضوح نشان دادند که عملکرد انتقال حرارتی با ایجاد گودی های مارپیچ روی سطح لوله بهبود می یابد. نتایج آزمایشگاهی نشان دادند که ضریب انتقال حرارت جابجایی لوله ی دیمپل 2-1. 29 برابر لوله ی صاف است و این در حالی است که افت فشار در لوله ی دیمپل بین 7% تا 103% بیشتر از لوله ی صاف است. همچنین، در طول این مطالعه با استفاده از ضرایب انتقال حرارت و افت فشار، شاخصه های ارزیابی عملکردی که با نام های فاکتور جریمه مازاد و جریمه دمای کلی شناخته می شوند و راهکاری مناسب برای مرتبط کردن دو ترم جریمه هستند مورد ارزیابی قرار خواهند گرفت.

در این پژوهش، استفاده از فرکانس های تشدید بالاتر برای تحریک میکروتیر میکروسکوپ نیروی اتمی در حالت غیرتماسی مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. روش های رایج مدلسازی ارتعاشات غیرخطی مانند معادلسازی با سیستم گسسته ی جرم و فنر علاوه بر دقت پایین به دلیل در نظر نگرفتن پیوستگی تیر قابلیت انطباق با مودهای بالاتر را ندارند. در این مقاله، ابتدا معادله ی حاکم بر ارتعاشات غیرخطی میکروتیر با استفاده از اصل همیلتون تعمیم یافته و بر مبنای فرضیات تیر اویلر-برنولی و تغییر شکلهای کوچک به دست آمده است. معادله ی حاصل معادله ای با مشتفات جزئی و شرایط مرزی غیرخطی است. روش متداول در حل چنین معادلاتی، تبدیل معادله ی جزئی به معادلات دیفرانسیل معمولی با استفاده از روش های کاهش مرتبه می باشد. اما در پژوهش حاضر معادله با مشتقات جزئی به طور مستقیم و بدون استفاده از روش های کاهش مرتبه با روش اغتشاشات حل شده است. همچنین با حل عددی معادله دیفرانسیل معمولی حاصل از روش گلرکین صحت روابط به دست آمده از روش اغتشاشات بررسی و مورد تایید قرار گرفته است. رفتار میکروسکوپ در حالت استاتیکی، شکل مودهای خطی میکروسکوپ، معادلات حاکم بر هارمونیک صفر، اصلی و دوم در طول میکروتیر و همچنین پارامترهای تاثیرگذار بر بیشینه دامنه ی سوزن در هر مود و فرکانسی که بیشینه ی دامنه در آن اتفاق می افتد بررسی شده است. مشاهده می شود که با بالاتر رفتن شماره مود، جابجایی غیرخطی فرکانس تشدید کوچک تر می شود. اما مودها و هارمونیک های بالاتر نسبت به فرکانس تشدید اول سرعت بیشتری در ثبت اطلاعات نمونه دارند و همچنین به دلیل حساسیت بیشتر به دامنه ی تحریک کوچکتری نیاز دارند.

در این مقاله به بررسی رفتار مکانیکی غیرخطی ورقهای مستطیلی مدرج تابعی در جهت ضخامت وابسته به دما با استفاده از تئوری الاستیسیته سه بعدی روی پایه های الاستیک وینکلر-پسترناک پرداخته شده است. فرض می شود خواص مواد سازنده وابسته به دما می باشند و براساس یک قانون توانی در راستای ضخامت تغییر می کنند. با در نظر گرفتن رابطه کرنش غیرخطی گرین-لاگرانژ، اثرات غیرخطی هندسی در محاسبات منظور شده است. پس از بدست آوردن انرژی های کرنشی و جنبشی و کار ناشی از نیروی خارجی و در نظر گرفتن اثرات دما و بستر الاستیک، از اصل همیلتون برای بدست آوردن معادلات حاکم سه بعدی استفاده می شود. برای حل مسائل مربوط به رفتار مکانیکی سیستم، ابتدا از روش تربیع دیفرانسیلی تعمیم یافته برای گسسته سازی معادلات کوپل غیرخطی در فضای مکان استفاده میشود. سپس، با استفاده از روش گلرکین عددی برای حل مساله ارتعاشات آزاد، معادلات تبدیل به معادلات دیفرانسیل معمولی تابع زمان می شوند و با استفاده از روش گسسته سازی متناوب زمانی در حوزه زمان گسسته می شود. در نهایت، از الگوریتم طول کمان برای یافتن پاسخ فرکانسی سیستم بهره گرفته می شود. برای حل مساله خمش غیرخطی، با صرف نظر کردن از اثر اینرسی و استفاده از الگوریتم طول کمان، ماکزیمم خمش بر حسب نیرو به دست می آید. اثرات پارامترهای مانند نسبت طول به ضخامت، ثابت های وینکلر و پسترناک، تغییر دمای یکنواخت و خطی و شاخص کسر حجمی بر پاسخ فرکانسی و ماکزیمم خمش ورقهای مدرج تابعی با شرایط مرزی مختلف به تفضیل مورد بررسی قرار گرفته است.

در کار حاضر کنترل صوت گذرنده از یک پوسته دوانحنایی لایه ای با استفاده از مدار شنت سلفی-مقاومتی مطالعه می شود. از این رو ابتدا معادلات ارتعاشی یک پوسته دوانحنایی به همراه چندلایه پیزوالکتریک با استفاده از اصل همیلتون استخراج و با نتایج سایر محققان اعتبارسنجی می شود. در ادامه با اضافه نمودن یک مدار شنت موازی با یک صفحه پیزوالکتریک، تاثیر روش شنت رزونانسی جهت کنترل غیرفعال افت اتقال صوت گذرنده از این پوسته ها تحلیل می شود. با اضافه کردن مدار شنت به مجموعه مشخص می گردد، در فرکانس تشدید تنظیم شده این روش می تواند تا حدود مطلوبی دامنه صوت گذرنده از پوسته های دوانحنایی را در این فرکانس کاهش دهد. در انتها با به کارگیری سه مدار شنت که هر یک به صورت موازی با یک لایه پیزوالکتریک قرار گرفته می شود، کنترل غیرفعال افت انتقال صوت در پوسته های دوانحنایی مورد بررسی قرار می گیرد. در این بررسی مشخص می گردد، استفاده از چند مدار شنت به صورت همزمان می تواند افت اتقال صوت سازه را در فرکانس تشدید به صورت قابل ملاحظه ای بهبود بخشد. در انتها با بکارگیری الگوریتم ژنتیک، جهت بهینه سازی پارامترهای مدار شنت، کارایی این مدار افزایش داده می شود. نتایج بهبود عملکرد مدارهای بهینه شده بر روی کاهش انتقال صوت گذرنده از پوسته دو انحنایی در فرکانس تشدید تا حدود 80 دسی بل نشان می دهد.

صدای داخل کابین خودرو یکی از مسائل مهم مرتبط با راحتی سرنشینان خودرو می باشد. میدان صوت اکوستیکی در کابین خودرو علاوه بر ویژگی های اکوستیکی و سازه ای کابین، به برهم کنش ناشی از کوپلینک سازه و فضای اکوستیکی نیز وابسته است. در این مقاله تحلیل مودال و هارمونیک کوپل اکوستیک سازه ایی با دو روش کوپلینگ مستقیم با استفاده از نرم افزار المان محدود و کوپلینگ مودال با استفاده از مدهای غیر کوپل سازه و محفظه اکوستیکی، برای یک مدل ساده خودرو انجام شده و دقت روش مودال مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین یک کنترلر فعال و بهینه چند ورودی-چندخروجی به روش تنظیم کننده مرتبه دوم خطی، برای کاهش سطح صدا در محل گوش سرنشینان خودرو طراحی شده است. نتایج تحلیل مودال کوپل و غیر کوپل نشان می دهد که با بررسی فرکانس های کوپل و ضرایب کوپلینگ هندسی می توان میزان مشارکت مدهای سازه ایی و اکوستیکی بر پاسخ کوپل را برآورد نمود. با توجه به اینکه مدهای کوپل عامل ایجاد پدیده بومینگ در کابین خودرو و در نتیجه افزایش سطح فشار صوت می باشند، با شناسایی میزان مشارکت می توان پدیده بومینگ را بهتر بررسی و کنترل نمود. همچنین مشاهده شد که تشکیل فضای حالت سیستم بر اساس شکل مدهای غیرکوپل دقت خوبی داشته و می تواند جایگزین روش مستقیم شود. نتایج پاسخ زمانی و فرکانسی سطح فشار صوت در محل گوش سرنشینان نشان می دهد که کنترلر طراحی شده در کاهش سطح صدا در بازه فرکانسی مطلوب موفق بوده و ناحیه سکوت داخل خودرو، شامل ناحیه اطراف گوش تمام سرنشینان می شود.

به دلیل برخی از مشکلات در ایمپلنت های دندانی در سال های اخیر تمایل به استفاده از سرامیک زیرکونیا بجای تیتانیوم ایجاد شده است. از اصلی ترین مشکلات در استفاده از تیتانیوم می توان به ایجاد حاشیه و سایه سیاه (نازیبایی)، رسانایی حرارتی و حساسیت اشاره کرد. به دلیل سختی و تردی بسیار بالای زیرکونیا، جهت دستیابی به دقت-های ابعادی و هندسی، استفاده از فرایند سنگ زنی اجتناب ناپذیر است. در این پژوهش بررسی جامعی بر تاثیر پارامترهای سنگ زنی بر زبری سطح، هزینه سنگ زنی و تغییر ریزساختار انجام شد. ملاحظه شد افزایش عمق براده و سرعت پیشروی منجر به افزایش تغییر ریزساختار از تتراگونال به مونوکلینیک می گردد. . همچنین ملاحظه شد که استفاده از چرخ سنگ های با باند رزین بجای چرخ سنگ های با باند فلزی، به طور متوسط منجر به 8% زبری سطح کمتر می شود و استفاده از چرخ سنگ با چگالی ذره ساینده بیشتر منجر به کاهش زبری سطح می گردد. معادله ریاضی بین پارامترهای ورودی و خروجی به کمک روش رویه پاسخ به وجود آمد که مقدار ضریب تعیین بزرگ تر از 0. 9، بیانگر انطباق مناسب مدل ریاضی با داده ها می باشد. امکان کنترل زبری سطح و ریزساختار زیرکونیا توسط پارامترهای سنگ زنی و مشخصات چرخ سنگ وجود دارد و استفاده از چرخ سنگ با چگالی ذره ساینده بیشتر و ذره ساینده بزرگ تر، منجر به کاهش هزینه سنگ زنی می شود.

تاثیر رفتار دینامیکی پره ها بر انتقال حرارت جابجایی طبیعی درون یک محفظه مربعی بسته به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفت. پره ها نازک و هادی انتقال حرارت در طول ثابت 0. 2 و در 9 موقعیت مختلف بر روی دیواره های گرم و سرد محفظه مورد بررسی قرار گرفته اند. دیواره های افقی بالا و پایین محفظه عایق و دیواره های گرم و سرد عمودی به ترتیب در شرایط دما ثابتT_h و T_c قرار دارند. برای حل از متد المان محدود مطابق با شبکه بندی مثلثی بی سازمان و الگوریتم غیر خطی استفاده شده است. بعلاوه، به منظور حل معادلات بی بعد بخش ارتجاعی نیز از روش نیوتون-رافسون استفاده شده است. براساس نتایج، رفتار دینامیکی پره ها سبب کاهش میزان انتقال حرارت در مقایسه با پره صلب درون محفظه شده است. بعلاوه، تغییر شکل پره ها و موقعیت قرار گیری آنها تاثیر به سزایی در کاهش یا افزایش میزان انتقال حرارت درون محفظه دارند.

ایندیوسرها قطعات مهمی هستند که برای دستیابی به عملکرد مکش بالاتر در بالادست پروانه اصلی پمپ گریز از مرکز نصب می گردند و با سرعت دورانی پروانه می چرخند. ایندیوسر با افزایش فشار ورودی به پمپ باعث بهبود عملکرد هیدرولیکی و طول عمر پمپ می گردد اما میزان بهبود شدیدا وابسته به پارامترهای هندسی ایندیوسر بوده و بنابراین بهینه سازی پارامترهای هندسی آن اجتناب ناپذیر می باشد. در پژوهش حاضر با در نظر گرفتن زاویه ورودی نوک پره، زاویه خروجی نوک پره و نسبت قطر خروجی به ورودی توپی به عنوان پارامترهای طراحی و ضریب هد، بازدهی هیدرولیکی و هد مکش مثبت خالص مورد نیاز به عنوان توابع هدف، به تعیین مقادیر بهینه جهت دست یابی به ماکزیمم عملکرد ایندیوسر پرداخته شده است. عملکرد ایندیوسر به صورت سه بعدی شبیه سازی و با نتایج تجربی مقایسه گردیده است که تطابق مناسب نتایج، نشان دهنده صحت روش و فرضیات مورد استفاده می باشد. شبکه عصبی مصنوعی برای استخراج رابطه مابین متغیرهای طراحی و توابع هدف مورد استفاده قرار گرفته است. در ادامه با استفاده از الگوریتم اصلاح شده ژنتیک بر مبنای مرتب سازی نقاط غیر برتر II نمودار پارتو در صفحه توابع هدف مختلف ترسیم شده و مقادیر نقاط بهینه پیشنهادی برای متغیرهای طراحی با استفاده از روش نزدیک ترین نقطه به نقطه ایده آل بدست آمده است. با توجه به بهینه سازی چند هدفی مقدار ضریب هد 14. 3%، بازدهی هیدرولیکی 0. 3% و هد مکش مثبت خالص موردنیاز 30. 2% بهبود پیدا کرده است. نقاط طراحی پیشنهادی حاوی نکات قابل توجهی هستند که بدون استفاده از بهینه سازی چند هدفی قابل محاسبه نمی باشند.

اخیرا روش میدان فاز به عنوان یک ابزار کارآ برای شبیه سازی رشد ترک مواد بکار گرفته شده است. هدف از این پژوهش به کارگیری توانایی های روش میدان فاز در مدل سازی رشد ترک در محیط های پیچیده هندسی مانند ساختار متخلخل است. در روش میدان فاز نیازی به تعریف ترک های پیش فرض نیست و این روش می تواند مسیر پیچیده و منحنی شکل ترک را پیش بینی کند. این هدف با رهیافت جایگزینی ناپیوستگی های تیز با متغیر آسیب میدان فاز که به صورت یک ترک پخش شونده نشان داده شده انجام می شود. به منظور شبیه سازی شکست ترد در این پژوهش، ابتدا معادلات میدان جابجایی الاستیک و میدان فاز ترک بیان می گردد. سپس با استفاده از فرم ضعیف معادلات، حل معادلات به صورت غیروابسته صورت می گیرد. برای پیاده سازی معادلات به روش اجزای محدود، نرم افزار اباکوس با زیربرنامه UEL به کار گرفته شده است. با توجه به آنکه ساختار استخوان یک ساختار متخلخل است، یک حجمک نماینده از استخوان برای شبیه سازی میدان فاز انتخاب شده است. به منظور راستی آزمایی مدل توسعه داده شده، آزمون کشش نمونه دارای ترک لبه ای شبیه سازی شده است. در ادامه، رشد ترک در یک محیط متخلخل با درصدهای تخلخل متفاوت تحت بارگذاری کششی، شبیه سازی شد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد روش میدان فاز می تواند رشد ترک در ساختارهای پیچیده از نظر هندسی را به درستی پیش بینی کند. شبیه سازی های انجام شده نشان داد ظرفیت تحمل بار یا استحکام ساختار متخلخل با افزایش تخلخل به صورت پیوسته کاهش می یابد و این استحکام در مقدار بحرانی تخلخل کاهش ناگهانی دارد.

در این مقاله، توزیع تنش پسماند در دو راستای محیطی و محوری در مجاورت درز جوش محیطی لوله فولادی انتقال گاز بررسی گردید. ابتدا دو لوله فولادی با قطر خارجی 56 اینچ به صورت سر به سر جوشکاری شد. آزمون کرنش سنجی سوراخ برای اندازه گیری کرنش روی سطح خارجی لوله انجام گردید و مقادیر تنش پسماند با استفاده از نتایج کرنش بر اساس استاندارد ASTM 837 تعیین شد. سپس توزیع تنش پسماند با استفاده از توابع چند جمله ای و اسپلاین ارزیابی گردید. خوش رفتاری منحنی های چند جمله ای مراتب بالا و اسپلاین، صحت نتایج آزمون تجربی تنش پسماند را تایید می نمایند. نتایج نشان می دهد چند جمله ای های درجه پایین تر رفتار مناسب تری در توزیع تنش های پسماند جوشکاری دارند. بنابر این عدم امکان استفاده از آزمون نیمه مخرب کرنش سنجی سوراخ در شرایط واقعی پروژه، می توان از این منحنی ها در بررسی و تخمین توزیع تنش های پسماند جوشکاری های مشابه استفاده کرد. پایدارترین منحنی تقریب چند جمله ای برای ارزیابی توزیع تنش پسماند محیطی و محوری به ترتیب برابر با مراتب 3 و 2 می باشد. نزدیکی و همواری منحنی توزیع تنش پسماند محوری نسبت به منحنی توزیع تنش پسماند محیطی نشان دهنده رفتار متعادل تر توزیع این تنش ها است.

در این مقاله برای اولین بار با استفاده از روش نیمه تحلیلی المان محدود مرزی مقیاس شده، صفحات نانو گرافن کامل و همچنین با نقص ساختاری شبیه سازی شده و رفتار مکانیکی آن مورد بررسی قرار گرفت. در این تحلیل، پیوند اتمی بین اتم های کربن با یک میله با سطح مقطع دایره ای مدل سازی و سپس روابط المان محدود مرزی مقیاس شده بر مبنای هندسه مدل طرح ریزی شد. مقایسه نتایج بدست آمده از روش المان محدود مرزی مقیاس شده با دینامیک مولکولی نشان داد که این روش تحلیل می تواند با دقت بالا به عنوان یک روش محیط پیوسته در تحلیل مکانیکی صفحات نانو گرافن کامل و یا با نقص ساختاری استفاده گردد. وجود نقص ساختاری به میزان قابل توجه ای از استحکام و کرنش شکست صفحه نانوگرافن می کاهد به گونه ای که تنش شکست بیش از 34% و کرنش شکست بیش از 50% کاهش می یابد. همچنین در صورتی که به جای المان میله، صفحه نانو گرافن یک صفحه محیط پیوسته در نظر گرفته شده و به منظور ایجاد یک هندسه یکسان با مسائل دارای المان میله، محیط عاری از ماده با المان های دارای مدول الاستیسته صفر شبیه سازی گردد، نتایج دارای دقت لازم مشابه نتایج با المان میله نخواهد بود.

در سال های اخیر، رویکرد جدیدی تحت عنوان تحلیل مودال عملیاتی مبتنی بر انتقال پذیری مطرح شده است که یک راهکار موثر در زمینه شناسایی سیستم می باشد. این روش جدید قادر به شناسایی پارامترهای مودال سیستم های سازه ای مبتنی بر توابع انتقال پذیری می باشد که در آن، بر خلاف روش های مرسوم تحلیل مودال عملیاتی، هیچ فرض محدود کننده ای در مورد تحریکات ورودی وجود ندارد. در این مقاله، فرم موثری از انتقال پذیری تحت عنوان انتقال پذیری چگالی طیف توان، به منظور شناسایی مشخصات دینامیکی یک سیستم 5 درجه آزادی بکار گرفته شده است. این سیستم دینامیکی که با استفاده از سیمولینک متلب مدلسازی شده است، تحت تحریک زلزله های مختلف از قبیل السنترو، نورتریج و لوما پرییتا قرار گرفته و نویز سفید گاوسی نیز، با نسبت های مختلف سیگنال به نویز، به پاسخ های آن اضافه شده است. پارامترهای مودال (فرکانس های طبیعی و اشکال مودی) این مدل عددی مبتنی بر مقادیر و بردارهای تکین بدست آمده از تجزیه مقدار تکین ماتریس انتقال پذیری چگالی طیف توان محاسبه و استخراج شده اند. این ماتریس، بر خلاف ماتریس انتقال پذیری طیف فوریه، می تواند بر اساس خروجی های انتقالی بدست آمده از فقط یک شرط بارگذاری ایجاد شود، از این رو نیازی به استفاده از خروجی های چندین شرط بارگذاری نیست، به طوریکه صرفا با یک آزمایش دینامیکی می توان به شناسایی خصوصیات دینامیکی پرداخت. در این تحقیق، نتایج شناسایی مودال از طریق مقایسه با مقادیر بدست آمده از حل دقیق سیستم ارزیابی شده است. این مقایسه نشان می دهد که پارامترهای مودال مستخرج از پاسخ های سیستم با سطوح مختلف نویز، از تطابق خوبی با مقادیر دقیق برخوردار می باشند.

در این مقاله دنبال کننده خورشیدی دومحوره جدیدی ارائه می گردد که با توان مصرفی کم، به افزایش 60 درصدی در وات ساعت دریافتی سلول های خورشیدی در طول شبانه روز می انجامد. آشکارسازهای مکانیکی و الکترونیکی جدیدی برای حذف خطای زاویه ای انحراف نسبت به خورشید پیشنهاد شده اند که براساس آن، مجموعه دنبال کننده خورشیدی با توان مصرفی کم، ضریب اطمینان بالا و هزینه بسیار پائین قابل پیاده سازی است. جهت بهینه سازی فرآیند دریافت انرژی در تمام فصول سال، علاوه بر چرخش در راستای غربی-شرقی، امکان تغییر زاویه در راستای شمالی-جنوبی نیز پیش بینی و فراهم شده است. نتایج تست پس از ساخت نشان می دهد که با استفاده از آشکارسازهای مکانیکی و الکترونیکی پیشنهادی، توان متوسط مصرفی دو جک پیستونی با تحمل بار 2 کیلوگرمی ناشی از پنل 40 وات، به کمتر از 10 میلی وات در طول 13 ساعت روشنایی روز کاهش می یابد. دستگاه نیاز به منبع تغذیه بیرونی ندارد و توان مورد نیاز جهت چرخش پنل و عملکرد مدار کنترلی از باتری شارژ شده توسط خورشید تامین می شود. با استفاده از طرح پیشنهادی، مجموع وات-ساعت دریافت شده از خورشید در طول روز تابستانی 60 درصد نسبت به حالت پنل ثابت افزایش می یابد. همچنین، درصد جریان متوسط مصرفی مجموعه دنبال کننده به جریان دریافتی پنل، به حدود 0. 13 درصد بهبود یافته است. در فرآیند طراحی قطعات مکانیکی، که با استفاده از نرم افزار CATIA انجام شده است، امکان تحمل وزن مجموعه ای از پنل های خورشیدی تا توان نامی 1200 وات وجود دارد.

هدف از انجام این تحقیق، بررسی تاثیر استفاده ی همزمان از دو انژکتور تزریق سوخت در یک جریان هوای عرضی است. امروزه روش های متعددی برای بهینه سازی تزریق سوخت در موتورهای احتراق داخلی پیشنهاد می شود. این بهینه سازی ها بدلیل تاثیر بالای این متغیر بر کارایی موتور و کاهش آلاینده ها است. روشی که در این مطالعه پیشنهاد شده است استفاده از دو انژکتور پاشش سوخت بجای تک انژکتور در مسیر ورودی هوا می باشد. استفاده از دو انژکتور به منظور برخورد دادن دو اسپری سوخت به یکدیگر و افزایش اغتشاشات و برخورد قطرات و در نتیجه کمک به شکسته شدن و اتمیزه شدن سریع تر آن ها است. همچنین استفاده از دو انژکتور می تواند امکان کنترل بیشتر بر روی توزیع زمانی و فضایی را فراهم آورد. شبیه سازی ها بصورت عددی و با استفاده از کد تعمیم یافته ی کیوا انجام شده است. این شبیه سازی ها مشابه شرایط تزریق سوخت در مانیفولد موتور احتراق داخلی اشتعال جرقه ای انجام شده است. نتایج بیانگر آن است که قرار گرفتن دو انژکتور در یک فاصله ی طولی، نصب دو انژکتور در زاویه ی 70 درجه با مجرا، قرار دادن دو انژکتور در روبروی هم و یا با زاویه قائمه و زاویه ی مخروطی 15 درجه، سبب کاهش قطر متوسط قطرات می گردد. نتایج این مطالعه می تواند در طراحی سیستم تزریق سوخت یک موتور احتراق داخلی مورد استفاده قرار گیرد.