مهندسی مکانیک مدرس
سال:1399 | دوره:20 | شماره:4 |تعداد مقالات:26

در این مقاله به بررسی تجربی و عددی تغییر شکل غیرالاستیک ورق های دایروی، مستطیلی و مثلثی کاملا گیردار تحت بارگذاری هیدرودینامیکی با سرعت پایین توسط سامانه چکش پرتابه ای پرداخته شده است. در بخش تجربی، ورق های فولادی و آلومینیومی با سه هندسه دایره ای، مستطیلی و مثلثی در ضخامت های 1 تا 3میلی متر مورد آزمایش قرار گرفت. آزمایش ها تحت سطوح انرژی مختلف با تغییر ارتفاع و جرم چکش انجام گرفت و بیشترین خیز دائمی ورق به عنوان خروجی آزمایش ثبت شد. به منظور فهم بهتر اثر پارامترهای مهم این آزمایش ها از نرم افزار طراح آزمایش استفاده شد که با استفاده از روش سطح پاسخ به بررسی تاثیر همزمان این پارامترها پرداخته شد. ضخامت ورق، ارتفاع وزنه و جرم وزنه در این آزمایش به عنوان پارامترهای مستقل کمی و هندسه ورق و جنس ورق به عنوان پارامترهای مستقل کیفی در نظر گرفته شد. مدل رگرسیونی به دست آمده، دارای سطح اطمینان 95% برای پیش بینی خروجی است. بر این اساس، p-value برای مدل کمتر از 0/05 به دست آمد و این یعنی مدل درنظرگرفته شده معنی دار است. در این بررسی مقدار R2 و R2adj به ترتیب برابر 0/9803 و 0/9713 به دست آمده است. نتایج حاصل از مدل رگرسیونی با نتایج تجربی مطابقت خیلی خوبی دارد. در تمامی آزمایش ها، ارتفاع وزنه بیشترین تاثیر و جرم چکش نیز کمترین اثر بر پاسخ را داشت. ضمنا شرایط بهینه برای هرکدام از ورق ها نیز تعیین شده است.

فرآیند تف جوشی انتخابی با کمک لیزر به دلیل قابلیت تولید قطعات با هندسه پیچیده همراه با عدم نیاز به ساپورت گذاری بین روش های ساخت افزودنی از استقبال بسیاری برخوردار است. با وجود تحقیقات فراوان در این فرآیند هنوز پژوهش ها در زمینه تاثیر تاریخچه حرارتی بر بهبود خواص نهایی قطعات ساخته شده ادامه دارد. در این مطالعه تاثیر روش های متفاوت سردکردن قطعات پس از اتمام فرآیند تف جوشی انتخابی با کمک لیزر، بر خواص مکانیکی شامل استحکام و ازدیاد طول قبل از شکست قطعات از جنس پلی آمید 12 بررسی شده است. برای این منظور پس از اتمام فرآیند قطعات به سه روش با نرخ های متفاوت سرد شده و تغییرات دمای قطعات حین سردشدن توسط ترموکوپل های تعبیه شده درون پودر ثبت شده است. به منظور تفسیر بهتر نتایج نرخ تشکیل کریستال در پلیمر توسط مدل تشکیل کریستال غیرهم دما بررسی و در حالت های مختلف با یکیدیگر مقایسه شده است. برای بررسی وضعیت شبکه کریستالی، از آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی و تفرق اشعه ایکس نیز بهره گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که مقدار استحکام مکانیکی در حالت سردشدن آرام حدود 5% و مقدار شبکه کریستالی نیز به میزان 10% نسبت به دو حالت دیگر افزایش داشته است. بررسی نرخ تشکیل کریستال با استفاده از مدل تشکیل کریستال غیرهم دمای ناکامورا نیز نشان می دهد که هرچه نرخ سردکردن آرام تر باشد مدت زمان بیشتری برای تشکیل شبکه کریستالی لازم خواهد بود. نرخ تشکیل کریستال آرام تر منجر به افزایش میزان درصد شبکه کریستالی در قطعات شد که استحکام بیشتر این نمونه ها را توجیه می نماید. نتایج آزمون تفرق اشعه ایکس نیز حاکی از تشکیل یک نوع کریستال از نوع گاما در ساختار تمامی نمونه ها بود.

لوله گرمایی وسیله ای کارآمد در انتقال حرارت است و می تواند مقادیر بزرگی از گرما را با اختلاف دمای اندک بین منبع گرم و سرد به سرعت انتقال دهد. در مطالعه حاضر از یک روش شبیه سازی عددی دوبعدی برای تحلیل کارآیی حرارتی لوله های گرمایی دو سر خنک شونده با تبخیرکننده میانی و بررسی تاثیر شرایط عملکرد، مشخصات فتیله و محفظه نگه دارنده روی آن استفاده شد. معادلات حاکم توسط نرم افزار انسیس فلوئنت گسسته سازی شده و سپس با استفاده از شرایط مرزی مناسب حل و پروفیل دمای دیواره لوله گرمایی به دست آورده شد. سپس برای اعتبارسنجی نتایج و همچنین بررسی اثر استفاده از دو چگالنده روی مقاومت حرارتی لوله های گرمایی از یک مجموعه آزمایشگاهی استفاده شد. نتایج حل عددی با نتایج تجربی و عددی معتبر مورد مقایسه قرار گرفت که دارای تطابق بسیار خوب و قابل قبولی بود. نتایج نشان داد که لوله های گرمایی دو سر خنک شونده نسبت به لوله های گرمایی معمولی مقاومت حرارتی کمتری داشتند. مقدار مقاومت حرارتی با افزایش میزان ضخامت و تخلخل فتیله افزایش پیدا می کرد. اما افزایش طول تبخیرکننده و چگالنده ها و همچنین افزایش ضخامت و قطر داخلی محفظه نگه دارنده موجب کاهش مقاومت حرارتی می شد. همچنین نتایج نشان داد که لوله های گرمایی که در ساخت محفظه نگه دارنده و فتیله آنها از موادی با ضریب هدایت حرارتی بالاتری استفاده شده بود مقاومت حرارتی کمتری داشتند. در نهایت مشخص شد که میزان افزایش توان حرارتی روی مقاومت حرارتی تاثیر قابل توجهی نداشت.

فرآیند تف جوشی انتخابی با کمک لیزر به دلیل قابلیت تولید قطعات با هندسه پیچیده همراه با عدم نیاز به ساپورت گذاری بین روش های ساخت افزودنی از استقبال بسیاری برخوردار است. با وجود تحقیقات فراوان در این فرآیند هنوز پژوهش ها در زمینه تاثیر تاریخچه حرارتی بر بهبود خواص نهایی قطعات ساخته شده ادامه دارد. در این مطالعه تاثیر روش های متفاوت سردکردن قطعات پس از اتمام فرآیند تف جوشی انتخابی با کمک لیزر، بر خواص مکانیکی شامل استحکام و ازدیاد طول قبل از شکست قطعات از جنس پلی آمید 12 بررسی شده است. برای این منظور پس از اتمام فرآیند قطعات به سه روش با نرخ های متفاوت سرد شده و تغییرات دمای قطعات حین سردشدن توسط ترموکوپل های تعبیه شده درون پودر ثبت شده است. به منظور تفسیر بهتر نتایج نرخ تشکیل کریستال در پلیمر توسط مدل تشکیل کریستال غیرهم دما بررسی و در حالت های مختلف با یکیدیگر مقایسه شده است. برای بررسی وضعیت شبکه کریستالی، از آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی و تفرق اشعه ایکس نیز بهره گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که مقدار استحکام مکانیکی در حالت سردشدن آرام حدود 5% و مقدار شبکه کریستالی نیز به میزان 10% نسبت به دو حالت دیگر افزایش داشته است. بررسی نرخ تشکیل کریستال با استفاده از مدل تشکیل کریستال غیرهم دمای ناکامورا نیز نشان می دهد که هرچه نرخ سردکردن آرام تر باشد مدت زمان بیشتری برای تشکیل شبکه کریستالی لازم خواهد بود. نرخ تشکیل کریستال آرام تر منجر به افزایش میزان درصد شبکه کریستالی در قطعات شد که استحکام بیشتر این نمونه ها را توجیه می نماید. نتایج آزمون تفرق اشعه ایکس نیز حاکی از تشکیل یک نوع کریستال از نوع گاما در ساختار تمامی نمونه ها بود.

تولید قطعات به روش تراکم پودر یکی از روش های پرکاربرد و مهم در صنعت است. در این مقاله به مطالعه تجربی تراکم دینامیکی پودرهای آلومینیومی تحت بارگذاری ضربه ای سرعت پایین با استفاده از سامانه چکش پرتابه ای و همچنین بهینه سازی پارامترهای موثر در این فرآیند پرداخته شد. در این سری از آزمایش ها مقدار چگالی سبز و مقاومت سبز قطعات تولیدی اندازه گیری شد. به منظور بررسی پارامترهای تاثیرگذار در فرآیند تراکم پودر از روش سطح پاسخ استفاده شد. در این روش اثر پارامترهای مستقل شامل اندازه دانه بندی ذرات، جرم چکش و ارتفاع چکش روی چگالی سبز و مقاومت سبز مورد بررسی قرار گرفت. در این بررسی برای هریک از خروجی ها تحلیلی جداگانه انجام شد و نتایج به دست آمده در جداول ANOVA ارایه شد. نتایج نشان داد که مقدار p-value برای مدل کمتر از 0/05 به دست آمده و این یعنی مدل در نظر گرفته شده معنی دار است. مقدار R2 نیز برای چگالی سبز و مقاومت سبز به ترتیب برابر 0/99560 و 0/9912 به دست آمده است. نتایج بخش بهینه سازی نشان می دهد که بهینه ترین حالت یعنی بیشترین مقدار چگالی سبز و مقاومت سبز، زمانی رخ می دهد که اندازه دانه بندی ذرات، جرم چکش و ارتفاع چکش بیشترین مقادیر خود را داشته باشند. ارتفاع چکش و اندازه دانه بندی ذرات بیشترین و کمترین تاثیر بر پاسخ ها را دارند.

در پژوهش حاضر فرسایش ذره جامد آلیاژ Ti-6Al-4V تحت برخورد ذرات چندگانه با استفاده از مدل سازی المان محدود بررسی شد. رفتار فرسایشی این آلیاژ نرم بر اساس معادلات پلاستیسیته و آسیب جانسون-کوک و به صورت یک مدل ضربه در مقیاس میکرو شبیه سازی شده است. رفتار فرسایشی مواد معمولا با استفاده از پارامتر نرخ فرسایش حجمی توصیف می شود که به صورت نسبت حجم فرسایش یافته از سطح آلیاژ به جرم ذرات فرساینده تعریف می شود. در این مقاله ابتدا نتایج حاصل از مدل المان محدود با نتایج مدل های رایج در فرسایش صحت سنجی شد. سپس عوامل موثر بر رفتار فرسایشی آلیاژ مانند سرعت ذرات برخوردکننده، اندازه ذرات، زاویه برخورد ذرات، اثر دما و همچنین شکل ذرات مورد بررسی قرار خواهد گرفت. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد که بین سرعت ذرات و نرخ فرسایش یک رابطه توانی برقرار است. همچنین با افزایش اندازه ذرات، نرخ فرسایش ابتدا افزایش می یابد و پس از یک اندازه ذره مشخص، رفتار ثابتی از خود نشان می دهد. مطابق نتایج حداکثر نرخ فرسایش آلیاژ Ti-6Al-4V برای زاویه برخوردی 40درجه و دمای 473کلوین (دمای میانگین طبقات میانی کمپرسور) به ثبت رسیده است. نشان داده می شود در صورتی که شکل ذرات کروی برخوردکننده به ذرات گوشه دار تغییر کند نرخ فرسایش آلیاژ به بیش از چهار برابر افزایش می یابد.

نظریه برداشت انرژی مکانیکی-ارتعاشی محیط در دهه اخیر مورد بررسی پژوهشگران قرار گرفته است. در تحقیق حاضر به تحلیل ارتعاشات یک تیر یک سر گیردار ویسکوالاستیک با دولایه پیزوالکتریک با اتصال سری و موازی تحت نیروی آیروالاستیک و تحریک پایه به صورت جابجایی و دورانی پرداخته شد. ماده ویسکوالاستیک تیر با استفاده از مدل مکانیکی جامع کلوین-وویت توصیف شد. نیروی آیروالاستیک براساس تئوری پیستون و تحریک پایه به صورت تصادفی و هارمونیک در نظر گرفته شدند. برای استخراج معادله های ارتعاشاتی و الکتریکی تیر به ترتیب از کوپل بین میدان تنش تیر و پیزوالکتریک و معادلات گاوس استفاده شد. معادله ارتعاشی به روش گالرکین، به صورت گسسته نوشته شد و همراه با معادله الکتریکی به کمک روش عددی رانگ-کوتا حل شدند. سپس با بررسی پاسخ معادلات حاکم به مطالعه تاثیر پارامترهای سیستم بر رفتار ارتعاشی تیر و ولتاژ خروجی پرداخته شد. نتایج نشان داد که نوع اتصال مدار (سری یا موازی) تاثیری بر فرکانس های سیستم و پاسخ فرکانسی ندارد. با افزایش سفتی، فرکانس طبیعی ارتعاشی تیر افزایش می یابد. میرایی ساختاری بر مقدار ولتاژ خروجی تاثیر بسزایی دارد. همچنین با افزایش فشار در محیط مقدار ولتاژ خروجی کاهش می یابد.

برج خنک کن مداربسته به عنوان ترکیبی از برج های مرطوب و خشک تعریف شده که در آن آب گرم مانند برج های خشک از درون دسته لوله هایی عبور نموده و هوای محیط به صورت اجباری یا طبیعی از روی آن عبور می نماید. در این روش در زمان هایی که هوای محیط جوابگوی نیاز طرح نیست آب ثانویه به صورت سیکل باز گردش نموده و روی لوله ها پاشیده می شود. در این پژوهش عملکرد یک نمونه از برج خنک کن مرطوب مداربسته به صورت تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا تاثیر شرایط محیطی بر تغییرات دمایی آب فرآیند، آب اسپری و هوای عبوری از برج مورد ارزیابی قرار گرفته و مقادیر ضرایب انتقال جرم و حرارت روی سطح لوله های حاوی آب گرم محاسبه شده است. مطابق با این نتایج، افزایش دما و رطوبت هوای محیط منجر به کاهش ضرایب انتقال جرم و حرارت روی سطح لوله ها می شود. نرخ کاهش ضرایب انتقال حرارت و جرم با افزایش دمای هوای ورودی از دمای 278 تا K288 به ترتیب 3% و 4% و از دمای 288 تا K298 نیز به ترتیب 6 و 7% است. با افزایش دما از 298 تا K308 ضرایب انتقال حرارت و جرم هر دو به یکباره 18% کاهش می یابند و پس از آن مجددا این شیب به 4% می رسد. نرخ کاهش ضریب انتقال حرارت و جرم با افزایش رطوبت نسبی از 10% تا 20% بسیار ناچیز و از 20% تا 40% تقریبا ثابت و از 40% تا 50% کاهش 16% در ضرایب انتقال حرارت و جرم مشاهده شده است.

نقص عملکرد واحدهای حرکتی که در اثر سکته مغزی رخ می دهد اغلب روی توانایی حرکت دست بیمار تاثیرگذار خواهد بود و به دنبال آن فعالیت های روزانه بیمار و مشارکت های اجتماعی وی را دچار محدودیت می کند. این عوامل کیفیت زندگی فرد را پایین می آورند. به این ترتیب جست وجوی راهی که بتواند تا حد امکان در پی جبران محدودیت های یاد شده برآید و سبب بهبود عملکرد دست آسیب دیده شود بسیار حایز اهمیت خواهد بود. تاکنون تلاش های بسیاری در راستای طراحی و توسعه سیستم های توان بخش صورت گرفته و سیستم های گوناگونی معرفی شده اند که از میان آن ها سیستم های نرم به دلیل وزن سبک، قابلیت انعطاف، برهم کنش ایمن و قیمت مناسب بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. هدف از این پژوهش ساخت یک دستکش توان بخش نرم برای کمک به بازیابی عملکرد دست است تا بدین ترتیب بیماری که بر اثر سکته مغزی دچار ضعف عضلانی در ناحیه دست شده بتواند به صورت انفرادی در منزل تمرینات بازتوانی را اجرا کند. سیستم توان بخش ارایه شده در این پژوهش دارای دو حالت کنترلی متفاوت شامل کنترل روشن/خاموش و کنترل تناسبی است که هریک بنابر نوع نیاز بیمار مورد استفاده قرار می گیرد. در این پژوهش برای حصول اطمینان از مناسب بودن مسیر حرکتی طی شده توسط محرک ها، مسیر حرکت انگشتان در دو حالت "استفاده از دستکش" و "بدون استفاده از دستکش" به دست آمد. نتایج نشان داد که مسیر حرکتی در حالت "استفاده از دستکش" یک مسیر مناسب برای انگشتان دست کاربر است.

منیزیم و آلیاژهای آن به سبب خواص خود نظیر چگالی کم، زیست سازگاری و زیست تخریب پذیری نه تنها در کاربردهای هوافضا و الکترونیک، بلکه در زمینه پزشکی نیز بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. تنها محدودیت شکل پذیری و کرنش سختی کم آن به منظور ساختار هگزاگونال و تعداد محدود سیستم های لغزش در دمای اتاق است. در نتیجه بهبود خواص مکانیکی با استفاده از تکنولوژی های جدید حایز اهمیت است. در این پژوهش از روش جدید تغییر شکل پلاستیک شدید انبساط-اکستروژن هیدرواستاتیک به منظور بهبود ساختار و میکروسختی آلیاژ منیزیم استفاده شده است. به منظور بررسی اثرات فشار هیدرواستاتیک در بهبود توزیع کرنش و بررسی نیرو نیز از مطالعات عددی استفاده شده است. به منظور تردی منیزیم، فرآیند در دمای بالا انجام شده و با توجه به محدودیت سیال در دماهای بالا از مذاب پلی اتیلن به عنوان سیال مقاوم در دمای بالا استفاده شده است. نتایج نشان داد که استحکام تسلیم و نهایی به ترتیب 54 و 43% بعد از یک پاس از فرآیند افزایش می یابد. همچنین ازدیاد طول نیز از 46% افزایش می یابد. میکروسختی نیز افزایش داشته و میانگین آن از 57 به 70ویکرز رسیده است. نتایج ریزساختار نشان دهنده فوق ریزدانه شدن دانه ها بعد از پاس اول است. مطالعات عددی نشان داده است که وجود فشار هیدرواستاتیک بالا در فرآیند در بهبود توزیع کرنش و بهبود ریزساختار کمک شایانی کرده است. این روش بسیار مناسب برای کاربردهای صنعتی به نظر می رسد چرا که قابلیت استفاده در تولید میله های فوق ریزدانه با طول بلند در دماهای بالا را دارد.

فرآیند انبساط و روزن رانی تناوبی شکل دهی هیدرواستاتیک لوله روش تغییر شکل پلاستیک شدید جدیدی است که به منظور تولید لوله های بلند فوق ریزدانه و نانوساختار با خواص مکانیکی بالا ابداع شده است. در پژوهش حاضر این فرآیند طی دو پاس در دمای اتاق روی مس خالص تجاری اعمال شد و سپس سختی، خواص کششی، سطح شکست و ریزساختار نمونه ها مورد بررسی قرار گرفت. هدف این پژوهش به دست آوردن ماده ای با استحکام بالا و شکل پذیری مطلوب بود. وجود سیال تحت فشار بین لوله و قالب در این فرآیند اولا موجب بهبود مطلوب خواص مکانیکی، تحت تاثیر تنش های هیدرواستاتیک فشاری می شود ثانیا، با حذف نمودن اصطکاک بین لوله و قالب باعث کاهش نیروی مورد نیاز شکل دهی می شود. این امر تولید لوله های فوق ریزدانه و نانوساختار با طول های نسبتا بلند را تسهیل می کند. پس از انجام دو پاس از فرآیند، ریزساختاری فوق ریزدانه نسبتا همگن و هم محور مشاهده شد. مقدار حد تسلیم و استحکام نهایی به ترتیب از مقادیر 75 و 207مگاپاسکال به 310 و 386مگاپاسکال افزایش یافت ولی درصد ازدیاد طول تا شکست از 55% به 37% کاهش یافت. همچنین سختی لوله به صورت قابل ملاحظه ای از 59ویکرز به 143ویکرز افزایش یافت و توزیع همگنی از سختی در راستای ضخامت لوله به دست آمد. بررسی های شکست نگاری حاکی از اتفاق افتادن، غالبا شکست داکتیل در نمونه های آزمون کشش بودند. فرآیند انبساط و روزن رانی تناوبی شکل دهی هیدرواستاتیک لوله می تواند به صورت صنعتی و کاربردی در تولید لوله های فوق ریزدانه با طول های نسبتا بلند مورد استفاده قرار گیرد.

هیدروژل ها مواد پلیمری هوشمند هستند که در تماس با سیال تحت تحریک های مختلف فیزیکی و شیمایی تغییر شکل های بزرگ می دهند. همچنین این مواد به عنوان سنسور و عملگر مورد استفاده قرار می گیرند از جمله کاربردهای این مواد می توان به مسائل مربوط به میکروسیال ها اشاره کرد که در آن برهم کنش بین سازه و سیال از اهمیت بالایی برخوردار است. از طرفی استفاده از مواد مدرج نیز با توجه به مزایای آنها اهمیت بسزایی دارد. در این پژوهش رفتار یک میکروشیر مدرج هیدروژلی حساس به دما با درنظرگرفتن برهم کنش سیال و سازه مورد مطالعه قرار می گیرد. در این راستا ابتدا ابزار عددی مناسب برای تحلیل اجزاء محدود یک میکروشیر مدرج هیدروژلی توسعه داده شده است که پس از صحت سنجی برای استفاده در روند شبیه سازی برهم کنش سیال و سازه مورد استفاده قرار گرفته است. برای بررسی اهمیت مدرج نمودن این میکروشیرها حالت های حدی همگن نیز بررسی شده اند. همچنین رفتار میکروشیرها بدون درنظرگرفتن برهم کنش سیال و جامد نیز شبیه سازی شده است. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که اثرات برهم کنش سازه و سیال حایز اهمیت بوده و تاثیرات قابل توجهی بر پارامترهای میکروشیر به خصوص دمای بسته شدن و دبی سیال عبوری از آن را دارند. بنابراین با درنظرگرفتن پارامترهای کاری از جمله فشار داخلی سیال و چگالی اتصالات عرضی هیدورژل مورد استفاده در دماهای متفاوت مطالعه ای دقیق روی میکروشیر انجام گرفته است.

در این تحقیق با استفاده از فرآیند ماشینکاری با جت آب و ساینده، قابلیت ماشینکاری فولاد هاردوکس 400 به عنوان یکی از پرمصرف ترین مواد مورد استفاده در صنعت ورق سازی، مورد بررسی قرار گرفت. در این راستا زبری سطح و تلرانس های هندسی (تختی، توازی و تعامد) به عنوان خروجی های فرآیند و فشار جت آب، درصد وزنی ذرات ساینده، فاصله نازل تا سطح قطعه کار و سرعت پیشروی نازل نیز به عنوان ورودی های فرآیند در نظر گرفته شدند. پس از انجام آزمون های ماشینکاری، تلرانس های هندسی توسط ماشین اندازه گیری مختصات و زبری سطح توسط دستگاه زبری سنج تماسی اندازه گیری شد. براساس نتایج به دست آمده مشاهده شد که با افزایش فشار، کاهش سرعت پیشروی، کاهش فاصله نازل تا سطح قطعه کار و افزایش درصد وزنی ذرات ساینده، کیفیت سطح بهتر شده و میزان خطاهای هندسی کاهش می یابد. اندازه گیری های صورت پذیرفته نشان داد که بهترین کیفیت سطح و تلرانس های هندسی به ازای فشار 300مگاپاسکال، سرعت پیشروی 10میلی متر بر دقیقه، درصد وزنی ساینده 30% و فاصله نازل 1میلی متر حاصل شده است. همچنین تکرار آزمون های تجربی نشان داد که محدوده خطای نسبی آزمون ها در اکثر حالات کمتر از 10% بوده که بیانگر تکرارپذیری بالای نتایج به دست آمده است.

در این مقاله هدف بررسی و مقایسه ضرایب آیرودینامیکی حاصل از نتایج تونل باد، حل عددی و روش نیمه تجربی مربوط به یک موشک هواپایه است. نتایج برای حالت کلی بدون انحراف سطوح کنترلی حاصل شده است. بدین منظور تحلیل روی ضرایب آیرودینامیکی در سه عدد ماخ 0/6، 0/75 و 0/85 و زوایای حمله مختلف صورت گرفته است. نتایج نشان از وجود شباهت زیادی بین رفتار تغییرات ضرایب آیرودینامیکی نسبت به زاویه حمله در هر سه روش تجربی، عددی و روش نیمه تجربی دارد. به طوری که پاسخ های حاصل از حل عددی در محاسبه ضرایب نیروهای برآ، پسا، عمودی و محوری به ترتیب با خطای میانگین 8/6، 7/1، 8/3 و 8/4% به نتایج حاصل از تونل باد نزدیک و قابل قبول است. اما نتایج حاصل از روش نیمه تجربی با وجود شباهت در تغییرات ضرآیب آیرودینامیکی تنها برای ضرایب نیروهای پسا و محوری به ترتیب با خطای میانگین 11% و 20% نسبت به نتایج حاصل از تونل باد از خود نشان داده است و همچنین وجود خطاهای ناشی از اثرات دهانه ورودی هوا تنها در راستای محوری دلیل بر قابل اتکا نبودن این روش در پژوهش حاضر دارد. همچنین نمودارهای تغییرات ضریب گشتاور پیچشی برحسب زاویه حمله نشان می دهند که زاویه حمله تریم در ماخ های مختلف بین 6+ تا 7+ درجه متغیر است.

در این مقاله یک سیستم کنترل فعال ارتعاشات برای حذف لرزه ابزار داخل تراش در فرآیند تراشکاری داخلی ارایه شده است. این سیستم شامل ابزار داخل تراش مجهز به عملگر الکترومغناطیس و سنسور شتاب سنج به همراه یک الگوریتم کنترل تطبیقی بدیع است که معمولا در حوزه کنترل فعال نویز صوتی مورد استفاده قرار می گیرد. الگوریتم کنترل پیشنهادی با نام FxNLMS پس خور شناخته شده و شامل دو فیلتر تطبیقی با پاسخ ضربه محدود است. یکی از این فیلترها با عنوان فیلتر مدل نامیده شده و تخمینی از مدل دینامیکی مجموعه عملگر-ابزار ارایه می دهد. فیلتر تطبیقی دیگر به عنوان فیلتر کنترل بوده و معکوس دینامیک مسیر پیشرو را تخمین می زند. ضرایب وزنی این فیلتر تطبیقی با بهره گیری از الگوریتم حداقل میانگین مربعات نرمال شده تنظیم می شود. ابتدا در آزمون کنترل ضربه نشان داده است که با بهره گیری از این کنترلر تطبیقی، دامنه منحنی پاسخ فرکانسی مسیر پیشرو در مجاورت مود اصلی آن تا میزان 36دسی بل کاهش می یابد. سپس با اجرای تراشکاری داخلی روی قطعاتی از جنس آلومینیوم آلیاژی رده 6063-T6 کارآیی کنترلر پیشنهادی برای حذف ناپایداری لرزه ارزیابی شده است. در اثر عملکرد بهینه کنترلر تطبیقی، دامنه منحنی چگالی طیفی توان سیگنال شتاب نوک ابزار به میزان 68دسی بل کاهش یافته و عمق برش متناظر با آستانه پایداری در فرآیند برش به میزان 10 برابر افزایش یافته است. همچنین مقدار زبری سطح قطعه کار در حالت دارای کنترل، تا 8 برابر نسبت به حالت بدون کنترل بهبود یافته است. به علاوه هزینه عملگر نیز تا 3 برابر نسبت به کنترلر انتگرال گیر بهینه با ضریب بهره ثابت کاهش داشته است.

فرزکاری استحوان کورتیکال در جراحی های اورتوپدی مانند تعویض مفصل زانو، اوتولوژیک، ستون فقرات و تعویض مفصل ران استفاده می شود. نیروهای برش ایجاد شده توسط ابزار برشی در طول فرزکاری استخوان کورتیکال به منظور کنترل سایش ابزار و همچنین اعمال نیروی مجاز به استخوان برای جلوگیری از شکستگی باید کنترل شود. این مطالعه به طور مشخص به مدل سازی پارامترهای موثر در فرزکاری استخوان شامل سرعت برش، نرخ پیشروی، عمق برش و قطر ابزار با استفاده از روش سطح پاسخ برای پیش بینی نیروهای برش می پردازد. در این روش می توان به صورت روشمند یک معادله رگرسیون خطی مرتبه دوم به منظور پیش بینی دقیق رفتار فرآیند فرزکاری استخوان ارایه نمود. همچنین از روش تحلیل حساسیت آماری سوبل برای بررسی دقیق میزان تاثیر پارامترهای ورودی روی رفتار نیروی برش بهره گرفته شده است. در این پژوهش رفتار پارامترهای مختلف ورودی به صورت جداگانه و برهم کنش آنها با یکدیگر روی نیروی ماشین کاری مورد ارزیابی و تحلیل قرارگرفته است. مولفه های نیروی برش در سه جهت پیشروی، عمود بر پیشروی و عمود بر سطح استخوان اندازه گیری و بررسی شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد مدل ریاضی حاکم بر مساله عملکرد مناسبی در بازه پارامترهای تعریف شده دارد و می تواند پیش بینی بسیار خوبی از رفتار نیرو ارایه نماید. با انتخاب سرعت دورانی 1500دور بر دقیقه، نرخ پیشروی 12میلی متر بر دقیقه، قطر ابزار 2میلی متر و عمق برش 0/2 میلی متر می توان به حداقل نیروی برش دست یافت. همچنین در خصوص حساسیت رفتار نیرو براساس تغییر پارامترهای ورودی در بازه آزمایش ها، بیشترین اثر مربوط به اثر عمق برش با36/3% تاثیر و پس از به ترتیب نرخ پیشروی با 28/4%، قطر ابزار با 27/5% و سرعت دورانی با 7/8% است.

فناوری چاپ سه بعدی بدون نیاز به ابزارهای جانبی در صنایع مختلفی به کار می رود زیرا دارای انعطاف پذیری در تولید است و سبب کاهش اتلاف مواد می شود. در این مقاله به بررسی تجربی فرآیند برشکاری لیزری ورقه ساخته شده از پلی لاکتیک اسید توسط چاپگر سه بعدی پرداخته شده است. روش چاپ ورقه ها به کمک روش لایه نشانی هم جوش (FDM) صورت پذیرفت. تولید ورقه ها با ضخامت 3/2میلی متر و با شرایط بهینه (ضخامت هر لایه 27/0میلی متر، کاملا توپر و دمای اکسترودر C° 226/62) چاپ شد. لیزر مورد استفاده در این مقاله، لیزر CO2 کم توان با موج پیوسته است. پارامترهای ورودی لیزر شامل سرعت برش لیزر، موقعیت نقطه کانونی و توان لیزر به عنوان متغیر انتخاب شد. با انجام چند آزمایش بازه موثر هر پارامتر مورد ارزیابی قرار گرفته شد. عرض بریدگی بالایی و پایینی، زاویه مخروطی شدن و نسبت عرض بریدگی بالایی به عرض بریدگی پایینی پارامترهای خروجی فرآیند انتخاب شد. میکروسکوپ نوری برای بررسی مشخصات هندسی شیارهای برش نمونه ها مورد استفاده قرار گرفته شد و سپس با استفاده از نرم افزار Imagej تصاویر اندازه گیری شدند. هدف از انجام این مقاله فرآیند برشکاری لیزری برای دستیابی به شیارهای برش باکیفیت مناسب و تنظیمات مناسب پارامترها ورودی لیزر است.

یکی از اهداف اصلی مطالعه حاضر بررسی تجربی و بهینه سازی رفتار دینامیکی ورق های آلومینیومی با روکش پلیمری تحت بار دفعی است. در بخش مطالعه آزمایشگاهی به بررسی پارامترهای مهم بر فرآیند شکل دهی آزاد این ساختارها تحت بار انفجار مخلوط گازها شامل اثر ضخامت لایه آلومینیومی و پلیمری و همچنین اثر بار اعمالی بر میزان بیشترین خیز دایمی پرداخته شد. در بخش بهینه سازی به منظور بررسی تاثیر همزمان پارامترهای اشاره شده روی تغییر شکل پلاستیک ساختار از نرم افزار طراح آزمایش استفاده شده است. در این نرم افزار با استفاده از روش سطح پاسخ تاثیر پارامترهای مستقل یعنی ضخامت ورق فلزی، ضخامت روکش پلیمری و ایمپالس بارگذاری ناشی از بار انفجار مخلوط گازی روی خروجی یعنی تغییر شکل ساختار دولایه بررسی شده است. در این بررسی به منظور معنی دار بودن مدل سطح اطمینان 95% در نظر گرفته شده است. بر این اساس p-value برای مدل کمتر از 0/05 به دست آمده و این یعنی مدل درنظرگرفته شده معنی دار است. مقدار R2 نیز برابر 0/9980 به دست آمده است. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که مدل ارایه شده برای این آزمایش مناسب بوده و مقادیر به دست آمده از پیش بینی مدل با نتایج تجربی برای خروجی مطابقت دارد. شرایط بهینه برای کمترین تغییر شکل ساختار دولایه نیز تعیین و مورد آزمایش تجربی قرار گرفته است. نتیجه به دست آمده حاکی از تطابق خیلی خوب پیش بینی مدل رگرسیونی و آزمایش تجربی است.

امروزه استفاده از سیستم غیرتماسی برهم نگاری تصاویر دیجیتال برای عیب یابی کامپوزیت ها به دلیل مزایای آن مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش با استفاده از روش برهم نگاری تصاویر دیجیتال شکل، موقعیت و مساحت ناحیه خرابی در نمونه های شیشه/اپوکسی دارای سوراخ کور با عمق های متفاوت تحت بارگذاری کششی بررسی شده است. نمونه های دارای سوراخ کور با قطر 10میلی متر به عمق های 0. 5، 1 و 1. 5میلی متر و ضخامت میانگین 4میلی متر تحت بارگذاری کششی قرار گرفته است. کانتورهای کرنش جانبی برای هر سه نمونه در بارگذاری های مختلف به دست آورده شده است. با افزایش بارگذاری کرنش جانبی در ناحیه ای در سطح هر نمونه متمرکز شده است که با موقعیت سوراخ کور مطابقت دارد. سپس کرنش جانبی در راستای طول و عرض برای هر نمونه به طور جداگانه اندازه گیری شده است. افزیش مقدار بارگذاری و عمق خرابی موجب تمرکز کرنش بیشتر در ناحیه خرابی و همچنین افزایش دقت سیستم برهم نگاری تصاویر دیجیتالی شده است. موقعیت، شکل، مساحت و قطر سوراخ کور اندازه گیری شده توسط روش برهم نگاری تصاویر دیجیتالی با مقادیر واقعی مقایسه شده است که با توجه به تطابق قابل قبول نتایج حاصل از روش برهم نگاری تصاویر دیجیتال با ویژگی های مربوط به هر نمونه می توان این روش را به عنوان یک روش کارآمد در تشخیص و ارزیابی خرابی ها در سازه های کامپوزیتی استفاده نمود.

عملیات حرارتی تمپرکردن روی جوش حاوی نانواکسید تیتانیوم و نانوکاربید تیتانیوم (فولاد گرید ایکس 65 خطوط انتقال گاز) انجام شد. نتایج شارپی نشان می دهد که در نمونه تمپرشده حاوی نانوذرات اکسید تیتانیوم و نانوذرات کاربید تیتانیوم نسبت به نمونه بدون عملیات حرارتی (حاوی نانوذرات اکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم)، به ترتیب 26 و 15% افزایش پیدا کرده است. همچنین استحکام نهایی نمونه تمپرشده حاوی نانوذرات اکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم نسبت به نمونه بدون عملیات حرارتی (نانوذرات اکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم) به ترتیب 6 و 4% کاهش یافته است. نتایج نشان می دهد که در هر دو نمونه تمپرشده نانوآلیاژی میزان عمر خستگی افزایش یافته است. همچنین میزان عمر خستگی در نمونه تمپرشده نانوذرات کاربید تیتانیوم نسبت به اکسید تیتانیوم افزایش بیشتری داشته است. نتایج آزمون خستگی نشان می دهد که در نمونه تمپرشده حاوی نانوذرات کاربید تیتانیوم نسبت به نمونه تمپرشده حاوی نانوذرات اکسید تیتانیوم، میزان عمر خستگی (بار 150 نیوتن) به میزان 30% افزایش پیدا کرده است. در این بارگذاری عمر خستگی (نمونه تمپرشده حاوی نانوذرات کاربید تیتانیوم نسبت به نمونه بدون عملیات حرارتی) 19% افزایش یافته است. نتایج نشان می دهد که در هر دو نمونه تمپرشده نانوآلیاژی میزان عمر خستگی افزایش یافته است. نتایج آزمون کرنش سنجی سوراخ نشان می دهد که در نمونه تمپرشده حاوی نانوذرات اکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم نسبت به نمونه بدون عملیات حرارتی (نانوذرات اکسید تیتانیوم و کاربید تیتانیوم) تنش پسماند محیطی به ترتیب 48 و 45% کاهش پیدا کرده است.

در این پژوهش رفتار مکانیکی-حرارتی پلیمرهای تقویت شده با نانولوله کربنی ساده با استفاده از یک روش تحلیلی مبتنی بر مدل سازی مکانیک نیمه پیوسته مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور یک المان حجمی نماینده از پلیمر تقویت شده با نانولوله استوانه ای شکل با تقارن چرخه ای استفاده می شود که در آن تقویت کننده نانولوله در مقیاس نانو و پلیمر اطرافش به صورت محیط پیوسته مدل شده اند. واردنمودن شرایط متقارن چرخه ای در فرآیند حل مساله سبب هماهنگی هرچه بیشتر نتایج تحلیلی با شرایط واقعی می شود. فاز میانی بین نانولوله و پلیمر نیز با تنش های بین سطحی و خواص مکانیکی برگرفته از اثر نیروهای واندروالسی موثر بین اتم های نانولوله و پلیمر مدل سازی می شود. به طور کلی تنش های پسماند حرارتی در نانوکامپوزیت های پلیمری به دلیل اختلاف قابل توجه بین ضریب انبساط پلیمر و نانولوله به وجود می آید. در مقاله حاضر ابتدا مدل سازی نیمه پیوسته توضیح داده شده است و سپس نقش برخی پارامترهای موثر بر تنش های پسماند حرارتی نظیر نسبت حجمی، نسبت منظری و دما مورد مطالعه قرار گرفته است. اگرچه بر اساس برخی از تحقیقات موجود درمقیاس ماکرو به نظر می رسد که افزودن نانولوله ها به پلیمر سبب کاهش ضریب انبساط نانوکامپوزیت و در نتیجه کاهش تنش های پسماند حرارتی آن خواهد بود، لکن نتایج این تحقیق نشان می دهد که با انتخاب نامناسب برخی پارامترها نظیر نسبت حجمی و منظری نانولوله و نیز تغییر دما، تنش های پسماند حرارتی بین نانولوله و پلیمر زیاد می شود که این امر می تواند باعث تضعیف استحکام نهایی ماده پلیمری شود.

در این تحقیق رفتار مکانیکی کامپوزیت های ساخته شده با ماتریس پلی اتیلن و تقویت کننده پودر چوب مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا به منظور رسیدن به خواص مکانیکی بهتر، پودر چوب در سه سطح 30، 40 و 50% وزنی به پلی اتیلن افزوده شده است. این مواد با استفاده از دستگاه مخلوط کن داخلی مخلوط شده و پس از خروج مواد از مخلوط کن این مواد به وسیله دستگاه خردکن به صورت گرانول در آمدند و در نهایت گرانول ها با استفاده از دستگاه تزریق، قالبگیری شده و نمونه های آزمون کشش مطابق با استاندارد ASTM D638 و نمونه های آزمون خمش مطابق با استاندارد ASTM D790 ساخته شدند. پس از آماده سازی نمونه ها آزمون کشش و خمش روی آنها انجام شد. نتایج آزمون های مکانیکی نشان می دهد که مقدار مدول الاستیسیته با افزایش مقدار پودر چوب افزایش یافته به طوری که بیشترین مقدار مدول الاستیسیته در نمونه های حاوی 50% وزنی پودر چوب دیده شده است. همچنین بیشترین مقاومت در آزمون کشش در سطح 30% وزنی چوب و بیشترین مقاومت خمشی در سطح 50% وزنی چوب اتفاق افتاده است. همچنین آزمون های مکانیکی با استفاده از نرم افزار آباکوس شبیه سازی شد.

ساخت افزایشی در جهان امروزی با رشد قابل توجهی روبه پیشرفت است که موجب شده کاربردهای ویژه ای در علوم مهندسی، پزشکی و هنر داشته باشد. هنگامی که در دانشگاه MIT مفهوم زمان را به فرآیند چاپ 3بعدی ادغام نمودند، زمان به عنوان بعد چهارم در نظر گرفته شد. با ترکیب بعد چهارم، یعنی زمان، مواد هوشمندی که از ساخت افزایشی ساخته می شوند، توانایی واکنش به محرک های خارجی (گرما، صدا، ضربه و غیره) در مدت زمان معین را دارند. در فرآیند چاپ 4بعدی، پیکربندی ماده در ساخت افزایشی به مبدلی تبدیل خواهد شد که در معرض محرک های خارجی همچون حرارت، آب، مواد شیمیایی، جریان الکتریکی و مغناطیسی قرار داده می شود. انتظار می رود در سال های آتی استفاده از این تکنولوژی به صورت وسیعی مورد استفاده قرار گیرد و این امر مستلزم به کارگیری رشته های مختلف ساخت از جمله مهندسی مکانیک در ساخت و تولید اشیا است، زیرا چشم انداز کلی در فرآیند چاپ 4بعدی این است که مواد هوشمندی ساخته شوند که با استفاده از چالش های محاسباتی و دانش تجربی به حد مطلوب میل نمایند. در این مقاله پس از بررسی چاپ 3بعدی و نیز معرفی مواد هوشمند به موضوع چاپ 4بعدی با استفاده از این مواد پرداخته شده است. مکانیزم، چالش ها، کاربردها و آینده پیش رو چاپ 4بعدی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

فرآیند قالب گیری تزریقی پودر فلز، روشی نوین به منظور تولید قطعات با هندسه پیچیده در تیراژ بالا است. یکی از مهم ترین ملاحظات این فرآیند، انتخاب خوراک متشکل از درصد حجمی مناسب پودر فلز همراه سیستم چسب مناسب است. عیوبی که در مرحله تزریق در قطعه ایجاد می شود، در مراحل بعدی فرآیند قابل اصلاح نبوده و از این رو بررسی رئولوژیکی خوراک ماده اولیه به منظور حصول اطمینان از داشتن شرایط لازم برای تزریق امری ضروری است. در این مقاله به انتخاب سیستم چسب مناسب به منظور قالب گیری قطعه از جنس فولاد کم آلیاژ Fe-2Ni پرداخته شده است. بدین منظور ابتدا از یک سیستم چسب پایه واکس چندجزیی با درصدهای مختلف اجزاء تشکیل دهنده برای تولید 11 حالت خوراک حاوی 60% حجمی پودر فلز استفاده شده است. در ادامه به منظور بررسی خوراک ها از دیدگاه رئولوژیکی، ضمن اندازه گیری گرانروی خوراک ها، تغییرات آن نسبت به نرخ برش محاسبه شده است. نتایج نشان داد که خوراک حاوی 66% پارافین واکس، 19% پلی پروپیلن، 10% کارناباواکس و 5% اسیداستئاریک دارای کمترین گرانروی و کمترین حساسیت نسبت به نرخ برش است که منجر به پر کردن کامل حفره قالب و تولید قطعه سالم حتی برای هندسه های بسیار پیچیده می شود. پس از دستیابی به سیستم چسب مناسب، درصد حجمی بحرانی پودر فلز نیز برای سیستم چسب فوق با استفاده از دستگاه رئومتر گشتاور محاسبه شد که برابر با مقدار 58% حجمی است.

روش برشنگاری روش نوری قدرتمندی است که قابلیت محاسبه مشتقات جابجایی، کرنش های سطحی و بازرسی غیر مخرب را در انواع مواد داراست. روش های برشنگاری زمان میانگین و برشنگاری استروبوسکوپیک از روش های آزمایشگاهی هستند که به منظور مطالعه تمام میدانی مودهای ارتعاشی توسعه داده شده اند. در این مقاله با توسعه چیدمان برشنگاری با امکان بازرسی غیر مخرب به روش های برشنگاری زمان میانگین و برشنگاری استروبوسکوپیک به مقایسه قابلیت های این روش ها در تشخیص عیوب پرداخته شده است. به منظور اعمال بارگذاری ارتعاشی، چیدمان ارائه شده به سیستم تحریک پیزوالکتریک مجهز شده است. بازرسی غیر مخرب به روش های برشنگاری زمان میانگین و برشنگاری استروبوسکوپیک با تغییر فرکانس تحریک پیزوالکتریک انجام شد. روش برشنگاری استروبوسکوپیک در بازه های فرکانسی بین 1300 تا 1600 هرتز، 6000 تا 8000 هرتز و 12600 تا 13300 هرتز عیب را با موفقیت آشکارسازی نمود، در حالی که برشنگاری زمان میانگین فقط در بازه های 6000 تا 8000 هرتز و 12900 تا 13100 هرتز توانایی تشخیص عیب را داشت. بررسی و مقایسه نتایج روی قطعه پروپلینی با عیبی با قطر 10 میلیمتر توانمندی و قابلیت روش برشنگاری استروبوسکوپیک را نسبت به برشنگاری زمان میانگین در بازرسی غیر مخرب نشان می دهد. وضوح هاله های روش برشنگاری استروبوسکوپیک در تمامی فرکانس های تحریک بالاتر از روش زمان میانگین است و روش استروبوسکوپیک قابلیت تشخیص عیب در بازه های فرکانسی بسیار گسترده تری را داراست که باعث می شود ریسک عدم تشخیص عیب در کاربردهای صنعتی بسیار کاهش یابد.