مهندسی مکانیک مدرس
سال:1397 | دوره:19 | شماره:2 |تعداد مقالات:27

در این پژوهش به بررسی رفتار غیرخطی یک میکروتیر دوسرگیردار دارای انحنای اولیه پرداخته شده است. دو لایه پیزوالکتریک با ضخامت کم، به طور کامل به سطوح بالایی و پایینی میکروتیر چسبیده است. با اعمال ولتاژ به لایه های پیزوالکتریک، نیروی محوری در میکروتیر القا می شود که موجب تغییر در میزان انحنای اولیه و همچنین سفتی خمشی میکروتیر می شود. از این پدیده برای اولین بار در میکروتیرهای دارای انحنای اولیه به عنوان عامل تنظیم فرکانس استفاده شده است. علاوه بر این میکروتیر تحت تحریک مستقیم و متناوب الکتروستاتیک قرار دارد که کاملا مستقل از تحریک پیزوالکتریک است. معادلات حاکم بر میکروتیر با استفاده از اصل همیلتون به دست آمده است و همچنین از تئوری گرادیان کرنش برای در نظر گرفتن اثر اندازه، بهره گرفته شده است. پاسخ استاتیکی میکروتیر با استفاده از روش عددی نیوتن رافسون و همچنین فرکانس طبیعی میکروتیر نیز به ازای ولتاژهای مختلف الکتروستاتیک به دست آمده است. اثر اندازه و تحریک پیزوالکتریک بر پاسخ استاتیکی میکروتیر و فرکانس طبیعی آن مورد بررسی قرار گرفته و نشان داده است که تحریک پیزوالکتریک می تواند برای تنظیم باند دوپایداری استاتیکی سیستم مورد استفاده قرار گیرد. پاسخ دینامیکی میکروتیر نیز در همسایگی رزونانس اولیه با استفاده از روش عددی پرتابه ای به دست آمده و در موارد خاص با روش تحلیلی مقیاس های زمانی چندگانه مقایسه شده است. تاثیر اندازه و همچنین تحریک پیزوالکتریک بر رزونانس اولیه مورد تحلیل قرار گرفته است. در پایان نیز رزونانس ثانویه و تاثیر اندازه بر آن مورد بررسی قرار گرفته است.

شکل دهی تدریجی ورق از جمله فرآیندهای نوین است که در نمونه سازی سریع و ساخت قطعات با هندسه پیچیده به کار می رود. حد شکل دهی در این فرآیند در مقایسه با سایر فرآیندهای متداول شکل دهی بیشتر است. در این مقاله فرآیند شکل دهی تدریجی تک نقطه ای گرم با گرمادهی همگن به ورق به همراه گرمایش ابزار به صورت تجربی و عددی مورد مطالعه قرار می گیرد. شکل پذیری ورق بر مبنای آزمون شیار مستقیم شرایط مختلف فرآیند با استفاده از آزمایش های تجربی و شبیه سازی های عددی با استفاده از روش اجزای محدود تعیین می شود. گرمایش ابزار به همراه اعمال سیستم گرمایش همگن به ورق باعث هم دماشدن ابزار و ورق شده و با کاهش اتلاف حرارت در منطقه تغییر شکل موجب بهبود فرآیند تغییر شکل شده و امکان دست یابی به حدود شکل دهی بالایی را میسر می سازد. مقایسه منحنی های حد شکل دهی تجربی و عددی نشان دهنده انطباق خوب بین نتایج در شرایط مختلف فرآیند است. اثر دما و سرعت پیشروی روی حد شکل دهی ورق آلومینیوم 1050 مورد مطالعه قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد که با افزایش دما شکل پذیری ورق به طور قابل توجهی افزایش می یابد اما میزان تاثیر دما بر حد شکل دهی ورق در سرعت پیشروی پایین تر بیشتر است. افزایش نرخ پیشروی، حد شکل دهی را به مقدار کمی کاهش می دهد. این کاهش شکل پذیری در دمای بالا مشهودتر است.

فرآیند پرس کاری در قالب های شیاردار مقیدشده یکی از کارآمدترین و جدیدترین روش های تغییر شکل پلاستیک شدید برای تولید ورق های فلزی فوق ریزدانه است. در این تحقیق به بررسی اثر فرآیند پرس کاری در قالب های شیاردار مقیدشده بر ریزساختار و خواص مکانیکی در ورق های مس خالص، پرداخته شده است. به منظور بررسی ریزساختار نمونه ها از میکروسکوپ نوری و برای مطالعه خواص مکانیکی از آزمون های کشش و میکروسختی ویکرز استفاده شده است. با مطالعه ریزساختار نمونه های مسی، مشاهده شده است که فرآیند پرس کاری در قالب های شیاردار مقیدشده باعث کاهش چشمگیر اندازه دانه ها به ویژه در پاس اول فرآیند شده است. همچنین نتایج حاصل از بررسی های خواص مکانیکی حاکی از آن است که این فرآیند به ویژه در پاس اول باعث افزایش قابل توجه استحکام و سختی نمونه های مسی شده است. در بررسی عددی فرآیند پرس کاری در قالب های شیاردار مقیدشده، کرنش موثر اعمالی و نیروی شکل دهی به روش المان محدود مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد که با افزایش تعداد پاس، کرنش موثر و نیروی شکل دهی همواره افزایش می یابد. همچنین توزیع کرنش موثر نشان داد که مرکز قطعه کرنش موثر بیشتری را دریافت می کند که سبب می شود افزایش سختی در ضخامت قطعه از سطح آن بیشتر باشد. در پایان نیز روشی به منظور تخمین استحکام تسلیم ماده با استفاده از مقادیر سختی ارایه شد و توانست تنش تسلیم در پاس های مختلف فرآیند را با خطای قابل قبول حدود 6% محاسبه نماید.

ارتعاش در ماشین کاری یکی از مهم ترین محدودیت های تولید است. این ارتعاش منجر به افزایش هزینه های ماشین کاری، کاهش دقت قطعات و کاهش عمر ابزار برشی می شود. کنترل فعال یکی از روش های مرسوم برای مقابله با ارتعاش در ماشین کاری است ولی طراحی یک کنترلر بهینه برای فرآیند ماشین کاری به دلیل عوامل ناشناخته در سیستم یک مشکل چالش برانگیز است. روش کنترلی DVF با حجم محاسباتی پایین و قابلیت بالا در افزایش عملکرد ابزار برشی، روش موثری است ولی به دلیل افزایش توان کنترلی می تواند موجب اشباع عملگر شود، بنابراین یک روش بهینه کنترلی نیست. هدف این پژوهش پیاده سازی کنترل PID غیرخطی برای افزایش کارآیی و بهبود عملکرد کنترل فعال ارتعاش روی یک ابزار داخل تراش است. نتایج آزمون های کنترل ضربه نشان می دهد که الگوریتم کنترلی PID غیرخطی کسری در کاهش ارتعاش و افزایش میرایی سازه دارای عملکرد مطلوبی است. با استفاده از معیارهای عملکرد کنترلر می توان توان کسری بهینه برای کنترلر PID غیرخطی را به نحوی انتخاب کرد که علاوه بر افزایش میرایی ابزار، منجر به کاهش توان مصرفی شده و در نتیجه از اشباع عملگر جلوگیری شود. نتایج آزمون های برشی نیز نشان می دهد که کنترلر PID غیرخطی با کاهش ولتاژ کنترلی و توان مصرفی عملگر نسبت به کنترلر DVF، منجر به افزایش محدوده ماشین کاری پایدار می شود. همچنین کنترلر پیشنهادی در هنگام وقوع اغتشاش های ضربه ای در فرآیند ماشین کاری از جمله درگیری اولیه ابزار منجر به کاهش قابل توجه قله ولتاژ کنترلی می شود.

نیکل-فسفر-آلومینا، خواص مکانیکی سطحی و سایشی این آلیاژها بهبود داده شود. برای این منظور با اعمال پیوسته و تغییر تدریجی پارامترهای پالس مانند چرخه کاری و فرکانس حین فرآیند پوشش دهی، پوشش های گرادیانی با تغییر تدریجی ترکیب شیمیایی و محتوای نانوذره ایجاد شده است. برای این منظور اثر چرخه کاری و فرکانس بررسی شده است. دو دسته پوشش با تغییر تدریجی چرخه کاری از 90 تا 30% و فرکانس پالس از 50 تا 500هرتز ایجاد شده است. نتایج نشان داده است که تغییرات فرکانس تاثیر چندانی روی میزان فسفر و نانوذره نداشته و بیشتر روی اندازه دانه تاثیر داشته است. با این حال کاهش تدریجی چرخه کاری منجر به افزایش میزان فسفر و نانوذره از زیرلایه به سمت سطح شده است. در پوشش های نانوکامپوزیتی، میزان فسفر از 5/3% وزنی تا حدود 15/5% وزنی و نانوذره آلومینا از 0/7% وزنی تا 2/6% وزنی تغییر کرده و با تغییرات تدریجی پیوستگی پوشش به زیرلایه و چسبندگی آن بهبود پیدا کرده است. نتایج میکروسختی نیز نشان داد که ایجاد پوشش های گرادیانی با استفاده از چرخه کاری نسبت به فرکانس مقادیر سختی بالاتری داشته است. همچنین براساس نتایج آزمون پین روی دیسک در مقابل ساینده فولادی 52100، مقاومت به سایش پوشش های گرادیانی نسبت به پوشش های تک لایه بهبود پیدا کرده است.

متغیرها و ویژگی های مکانیکی بافت های زیستی نرم، مانند کرنش و مدول یانگ، برای نمونه با هدف بهبود تشخیص های بالینی و به ویژه تشخیص و تفکیک غیر تهاجمی تومور ها با استفاده از روش جدید "الاستوگرافی " تخمین زده می شوند. تخمین ویژگی های مکانیکی موضعی بافت ها در روش های الاستوگرافی از روی تصاویر یا سایر داده های ثبت شده از پاسخ آنها به تحریکات استاتیک یا دینامیک اعمالی با استفاده از تجهیزات تصویربرداری بالینی متداول، مانند تصاویر و سیگنال های ثبت شده با استفاده از دستگاه تصویر برداری الترا سوند صورت می گیرد. در اکثر روش های الاستوگرافی مانند الاستوگرافی کرنش (استاتیک) ابتدا میدان جابه جایی ایجادشده در بافت در نتیجه اعمال تحریک تعیین می شود. در این مقاله روش همبستگی متقابل بهبودیافته ای که از جست وجوی هدایت شده بهره می برد و امکان تخمین دقیق و سریع میدان های جابه جایی و کرنش را فراهم می آورد، معرفی می شود. مزایا و قابلیت های روش تخمین کرنش مبتنی بر روش همبستگی متقابل، مانند دقت، صحت و رزولوشن بالا، در مقایسه با محدودیت حجم زیاد محاسبات، این روش را متداول ترین روش تخمین کرنش در الاستوگرافی با التراسوند ساخته است. به منظور ارزیابی روش پیشنهادی از داده های ثبت شده با استفاده از دستگاه تصویربرداری التراسوند هنگام متراکم نمودن کبد بیمار با سرطان کبد استفاده شده است. میانگین اختلاف نتایج تخمین میدان های جابه جایی و کرنش محوری با استفاده از روش همبستگی متقابل پیشنهادی (در زمانی کمتر از 30ثانیه) و روش کمینه سازی تحلیلی به ترتیب 0/22 نمونه و 2-10×0/21 محاسبه شده است. اختلاف کم نتایج به دست آمده تاییدکننده صحت نتایج تخمین میدان های جابه جایی و کرنش محوری با استفاده از روش پیشنهادی است.

در مطالعه حاضر با روش حجم سیال در نرم افزار متن باز اپن فوم پدیده تبخیر در محیط متخلخل مورد تحلیل قرار گرفته است. در ابتدای حل، سیستم شامل فاز آب و محیط متخلخل مس است. در مراحل بعدی شبیه سازی عددی و در اثر تبخیر قسمتی از آب، فاز بخار به عنوان دومین فاز سیال ظاهر می شود. آب و بخار، غیرقابل تراکم و مخلوط نشدنی فرض شده است و پدیده تبخیر به صورت غیرتعادلی رخ می دهد. فصل مشترک بین فازها با روش حجم سیال، انتقال جرم بین دو فاز آب و بخار با مدل لی و کشش سطحی بین فازها با روش نیروی سطح پیوسته مدل سازی شده است. مقایسه نتایج شبیه سازی با نتایج تجربی نشان داد که حلگر ترکیبی تبخیر محیط متخلخل به خوبی نرخ تبخیر در مقاطع مختلف کانال را تخمین می زند. علاوه بر این نتایج مربوط به دمای دیواره به دو ناحیه گرمایشی و تبخیر تقسیم می شود. در ناحیه گرمایش، دما به طور خطی با عمق کانال افزایش می یابد تا اینکه به دمای اشباع برسد. بعد از نقطه اشباع دمای دیواره ابتدا ثابت مانده و در نهایت شکل نوسانی به خود می گیرد که به صورت محلی، پرش های دمایی رخ می دهد. نرخ جرمی تولید بخار نیز ابتدا با شدت زیاد اتفاق می افتد اما در نواحی انتهایی کانال متخلخل، نرخ رشد آن به کندی صورت می گیرد.

اینکونل 718 که یک سوپرآلیاژ پایه نیکلی رسوب سخت شونده محسوب می شود و براساس رسوبات گاما دابل پرایم (γ ′ ′ ) با ترکیب شیمیایی Ni3Nb مستحکم می شود، به صورت گسترده برای کاربردهای دمای متوسط و بالا در صنایع مختلفی به کار می رود. هدف از انجام این پژوهش اثر عملیات پیش سرد در جوشکاری سوپرآلیاژ اینکونل 718 با استفاده از جوشکاری لیزر پالسی Nd: YAG و بررسی ریزساختار، هندسه جوش، جوش پذیری و مکانیزم ترک خوردگی در ناحیه متاثر از حرارت این سوپرآلیاژ است. برای بررسی ریزساختار از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی و برای بررسی خواص مکانیکی از آزمون سختی استفاده شد. نتایج محاسبات عددی با استفاده از رابطه رزنتال نشان داد که طول مناطق مختلف جوش شامل ناحیه خمیری، ناحیه ذوب جزیی شده و ناحیه متاثر از حرارت با اعمال شرایط پیش سرد به ترتیب 46، 46 و 56% کاهش می یابد. نتایج محاسبات تجربی نیز نشان داد که طول ناحیه ذوب جزیی شده و ناحیه متاثر از حرارت و همچنین مساحت ناحیه متاثر از حرارت با اعمال شرایط پیش سرد به ترتیب 2/1، 2/5، 2/5برابر کاهش یافته است. با توجه به اینکه ذوبی شدن مرزدانه ها در تمامی نمونه ها مشاهده شد، مکانیزم محتمل برای ترک ذوبی ناحیه متاثر از حرارت، ذوب ترکیبی کاربیدهای غنی از Nb و همچنین رسوبات دلتا است که تشکیل فیلم مذاب در مرزدانه ها را ترغیب می کند و موجب ترک ذوبی در این ناحیه می شود. همچنین پروفیل سختی نشان داد که با اعمال شرایط پیش سرد، سختی فلز جوش افزایش می یابد.

در شمال غرب ایران در منطقه سبلان دو چاه با شرایط دمایی و فشاری متفاوت مورد بهره برداری قرار گرفته است. با توجه به مشخصات ترمودینامیک چاه ها، چرخه ترکیبی جدید (چرخه ترکیبی تبخیر آنی با چرخه دی اکسید کربن گذر بحرانی و کالینا11) برای زمین گرمایی سبلان پیشنهاد شده است. در چرخه های کالینا 11 و گذر بحرانی دی اکسید کربن داخل مبدل های حرارتی که سیال در حال افزایش دما است شیب تغییر دمایی متفاوتی دارد، بنابراین یک روش جدید برای پیداکردن محل نقطه تنگش و سایر مشخصات ترمودینامیک مبدل پیشنهاد شده است. تاثیر نسبت به فشار بالای کالینا، غلظت آمونیاک، نسبت فشار چرخه گذر بحرانی دی اکسید کربن، اختلاف دمای نقاط تنگش و فشار جداسازها روی بازده حرارتی و اگزرژی چرخه ترکیبی پیشنهادی مورد مطالعه قرار گرفت، سپس چرخه ترکیبی پیشنهادی مورد بهینه سازی ترمودینامیک با استفاده از نرم افزار ای ای اس (حل معادلات مهندسی) قرار گرفت. براساس شرایط عملکرد بهینه، توان خالص چرخه ترکیبی 20046کیلووات، بازده حرارتی 17/15%، تخریب اگزرژی 8259کیلووات و بازده اگزرژی 65/74% محاسبه شده است. مشخص شده که برای چرخه پیشنهادی در این مقاله توان خالص تولیدی 17/55%، بازده حرارتی 17/55% و بازده اگزرژی برای چرخه ترکیبی 20/04% نسبت به چرخه های پیشنهادی قبلی ارتقا یافته است.

در این مقاله با استفاده از قوانین ترمودینامیکی، یک سیستم تولید چندگانه با محرک اولیه میکروتوربین مدل سازی شده است. سپس با استفاده از مفهوم اگزرژی و به کارگیری توابع اقتصادی و زیست محیطی، راندمان اگزرژی و نرخ هزینه کل به عنوان دو تابع هدف سیستم محاسبه شده اند. با توجه به متضادبودن توابع هدف، برای بهینه سازی سیستم از الگوریتم بهینه سازی کرم شب تاب چندهدفه استفاده شده است. به منظور تسریع در فرآیند بهینه سازی و جلوگیری از گیرافتادن الگوریتم در بهینه های محلی، راهکارهای ابتکاری جدیدی به الگوریتم اضافه شده اند. نتیجه اعمال الگوریتم بر سیستم تولید چندگانه مورد مطالعه، منجر به مجموعه ای از جواب های بهینه پارتو خواهد شد که نشان دهنده ناحیه مصالحه بین توابع هدف است. برای انتخاب جواب نهایی از بین چندین جواب بهینه موجود از روش تصمیم گیری فازی max-min بهره گرفته شده است. به منظور بررسی کارآیی الگوریتم بهینه سازی پیشنهادی نتایج حاصل از این الگوریتم با دو الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات و الگورتیم ژنتیک چندهدفه مقایسه شده است. براساس نتایج حاصل از بهینه سازی سیستم، راندمان اگزرژی می تواند تا 69% افزایش یابد. همچنین با درنظرگرفتن نرخ هزینه کلی سیستم به عنوان تنها تابع هدف، این مقدار می تواند تا 572$/h کاهش یابد.

انتقال حرارت در دیواره ها نقش بسزایی در تخمین صحیح توزیع دما به منظور بررسی تنش های حرارتی و خستگی کم چرخه در بستار موتور دیزل دارد. از این رو لازم است که در طراحی و شبیه سازی دقیق راهگاه خنک کاری جزییات جریان و انتقال حرارت در محدوده وسیعی از کارکرد موتور بررسی شود. یک رویکرد کارآمد برای مطالعه سامانه خنک کاری، شبیه سازی آن با کمک دینامیک سیالات محاسباتی به شکل سه بعدی با حل همزمان سازه و سیال است که منجر به پیش بینی دقیق دمای دیواره و شار حرارت می شود. در این مقاله توزیع ضرایب انتقال حرارت جابه جایی در راهگاه خنک کاری یک موتور دیزل سنگین 16 استوانه با روش دینامیک سیالات محاسباتی سه بعدی با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت محاسبه شده است. همچنین حل معادلات پدیده جوشش مادون سرد براساس دو الگوی رایج چن و بی دی ال انجام شده است و تاثیر شاخص های سرعت، دما و فشار سیال در زمان وقوع پدیده جوشش بر انتقال حرارت دیواره راهگاه خنک کاری مطالعه شده است. نتایج نشان می دهد که بهترین حالت برای راهگاه خنک کاری زمانی است که در نقاط بحرانی حرارتی، سیال خنک کننده به سرعتی برسد که جوشش هسته ای مادون سرد رخ دهد.

مفاصل کروی کاربرد ویژه ای در بسیاری از سیستم های رباتیک از جمله کاربردهای مختلف صنعتی و پزشکی به ویژه در محیط های بدون ساختار دارند. سیستم های رباتیک ماژولار راه حل های مناسبی برای به کارگیری در این محیط ها هستند؛ به گونه ای که پیکربندی ربات ها می تواند سریع و آسان با اتصال دادن یا جداکردن ماژول های مختلف تغییر کند. انعطاف پذیری ماژول ها، درجات آزادی کافی، امکان تثبیت موقعیت ماژول و سفتی آن برای حفظ استحکام و سفتی ربات ماژولار هنگام انجام ماموریت از مهم ترین مشخصه های یک ربات مفصلی ماژولار است. آلیاژهای حافظه دار، محرک های مطلوبی برای به کارگیری در ماژول های رباتیک هستند که می توان با به کارگیری آنها به سیستمی سبک، کم حجم و بدون نویز دسترسی پیدا کرد. در این مقاله با جای گذاری سه جفت فنر آلیاژ حافظه دار در ساختار یک ماژول مفصلی انعطاف پذیر مکانیزمی با 2 درجه آزادی ایجاد شده است. همچنین با تعبیه یک سیستم الکترومغناطیسی در مفصل امکان تثبیت موقعیت آن در موقع لزوم فراهم شده است. ماژول توسعه یافته، علاوه بر انعطاف پذیری زیاد می تواند در مواقع لزوم موقعیت خود را ثابت نگه داشته و استحکام بازوی رباتیک را افزایش دهد. در این پژوهش، طراحی ماژول ارایه شده و تحلیل سینماتیکی و نیرویی آن مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین اثربخشی سیستم تثبیت موقعیت در کنترل مناسب تر موقعیت ماژول با آزمایش تجربی صحه گذاری شده است.

بروز خرابی و نشتی در لوله های انتقال سیال در ایران امری گریزناپذیر است. خرابی منجر به نشتی در خطوط انتقال، بسته به شرایط طراحی و عملیاتی دلایل متفاوتی می تواند داشته باشد. از جمله این دلایل می توان به آسیب های مکانیکی، خوردگی داخلی یا خارجی، خستگی و فشار داخلی بیش ازحد مجاز اشاره کرد. در بحث تعمیرات خطوط آسیب دیده استراتژی های مختلفی برای بازسازی و راه اندازی مجدد خط وجود دارد که اهم آنها جایگزینی کل لوله فرسوده، استفاده از کلمپ های جوشی و استفاده از وصله های کامپوزیتی هستند. در سال های اخیر استفاده از وصله های کامپوزیتی به عنوان روشی کم هزینه، دایمی و استاندارد روی جنس های مختلف لوله و با کمترین وقفه در کار انتقال مورد پذیرش قرار گرفته است. در پژوهش حاضر با رویکرد بازسازی خطوط فولادی انتقال آب، وصله های کامپوزیتی پایه اپوکسی تقویت شده با الیاف شیشه به کار گرفته شدند. بهینه سازی استحکام چسبندگی وصله های کامپوزیتی بر سطح فولاد با بهره گیری از روش تاگوچی و آزمون های سنجش استحکام چسبندگی کامپوزیت بر سطح فولاد در دو حالت بارگذاری کششی/برشی با سه نوع چسب سیانواکریلات، متااکریلات و اپوکسی در شرایط دمایی و زمانی مختلف پخت چسب صورت پذیرفت. نتایج مطالعات آزمون های مکانیکی و تصاویر سطوح شکست حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بیانگر عملکرد بهتر چسب پایه متااکریلاتی با استحکام چسبندگی مناسب بود.

برای کاهش آلاینده های خروجی توربین گاز تولیدکنندگان این توربین ها همواره به دنبال تکنولوژی های جدید هستند. یکی از آلاینده های مهم توربین های گاز در حالتی که گاز طبیعی می سوزانند، اکسیدهای نیتروژن است. در دماهای بالا NOx حرارتی اصلی ترین علت تشکیل NOx در توربین گاز است؛ در نتیجه تزریق آب در دماهای بالا منجر به کاهش NOx می شود. ولی باید توجه کرد که تزریق آب منجر به افزایش آلاینده مونواکسید کربن و همچنین صدمه به محفظه احتراق می شود. در نتیجه مقدار بهینه دبی آب تزریق شده به داخل محفظه احتراق مقداری است که NOx را به حد مورد قبول استاندارد محیط زیست برساند. برای پی بردن به مقدار بهینه دبی آب، احتراق داخل محفظه را برای حالت های تمام بار و بارجزیی، ابتدا بدون تزریق آب و سپس با تزریق آب به روش عددی مورد بررسی قرار دادیم. تزریق آب با دبی و دماهای مختلف انجام شد تا مقدار بهینه دبی و دمای آب به دست آید. نتایج نشان داد که در حالت تمام بار دبی بهینه برای تزریق آب برابر با 100% مقدار سوخت تزریق شده و فشار لازم برای تزریق آب نیز در حالت تمام بار برابر با 24/45 بار است. در حالت بار جزیی (دبی سوخت برابر 75% دبی سوخت تمام بار) مقدار بهینه تزریق آب برابر با 80% مقدار سوخت تزریق شده است. در این حالت فشار لازم برای تزریق آب حدود 16/5 بار است. همچنین نتایج نشان می دهند که تغییر دمای آب در محدوده C80-10 تاثیر قابل توجهی بر تولید آلاینده NOx ندارد و می توان آب را با همان دمای محیط برای تزریق ارسال کرد.

با گسترش تکنولوژی های سبک، قابل حمل و ارزان قیمت، گروه جدیدی از کاربران مانند عابران پیاده به استفاده کنندگان سیستم های ناوبری اضافه شده اند. سیستم های ناوبری عابر پیاده امروزه در زمینه های پزشکی، ورزشی، نظامی، پویانمایی و غیره گسترش زیادی پیدا کرده اند. این حجم از استفاده نگاه پژوهشگران زیادی را در چند دهه اخیر به خود متمرکز کرده است. در این پروژه با استفاده از سنسورهای اینرسی و شتاب سنج مسیر حرکت یک آتش نشان تخمین زده شد و هدف استفاده از روش صفرکننده سرعت در هر گام، در ناوبری عابر پیاده برای کاهش خطا و نویز موجود با استفاده از فیلتر کالمن بود. به دلیل آنکه خطا در ناوبری کور در صورت عدم استفاده از فیلتر ذکر شده به مرور زمان واگرا می شود استفاده از سنسورهای معمولی شتاب سنج نمی تواند نتیجه مطلوبی را حاصل کند. با استفاده از ماژول ترکیبی یک سنسور اندازه گیری اینرسی که شامل شتاب سنج و ژیروسکوپ است توانسته شد ردگیری از موقعیت فرد در هر لحظه در حالی که این سنسور روی کفش نصب شده است، دنبال شود. با اندازه گیری مسیر پیموده شده با استفاده از سنسور نصب شده روی کفش یک انسان و مقایسه نتایج با مسیر مطلوب ازپیش تعیین شده توانایی روش صفرکننده سرعت در هر گام در ناوبری، بحث و تفسیر شده است.

در این مقاله، مطالعه اگزرژی و هزینه در چهارچوب تحلیل اگزرژی اقتصادی استفاده از یک سیستم تولید توان و گرمایش با محرکه اولیه کلکتورهای خورشیدی سهموی برای استفاده در دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه ارومیه به عنوان یک مطالعه موردی بررسی شده است. این سیستم ترکیبی از زیرسیستم خورشیدی و سیکل ارگانیک رانکین است. این مطالعه براساس سه حالت تابش خورشیدی کم تابش، پرتابش و بدون تابش در طول یک شبانه روز شکل گرفته است. در حالت اول شار دریافتی خورشیدی در سطح پایین بوده و ذخیره سازی انرژی وجود ندارد. در حالت دوم علاوه بر راه اندازی سیکل ارگانیک رانکین توسط کلکتورها، ذخیره سازی انرژی نیز صورت می گیرد. در حالت سوم فقط از قسمت ذخیره ساز انرژی استفاده می شود. نکته مهم این مطالعه توجه به نیاز واقعی انرژی یک مکان و تحلیل مطابق با شار تابش متغیر خورشیدی است. با توجه به شرایط اقلیمی حاکم بر ساختمان مورد نظر، مقدار بار گرمایی آن 1253. 2kW محاسبه شده است. همچنین مقدار توان الکتریکی مورد نیاز آن 1500kW است. تحلیل اگزرژی اقتصادی براساس سه پارامتر مهم طراحی که عبارتند از طول روزهای یک سال میلادی، دمای ورودی پمپ ارگانیک رانکین و فشار ورودی توربین ارگانیک رانکین انجام شده است. مطابق با نتایج، در یک روز سرد مقدار هزینه بر واحد اگزرژی در سه حالت تابش خورشیدی ذکرشده به ترتیب در حدود GJ/$19، GJ/$16 و GJ/$20 به دست آمده است. همچنین بیشترین نرخ نابودی اگزرژی در کلکتورهای خورشیدی سهموی و اواپراتورهای سیکل ارگانیک رانکین اتفاق می افتد.

ارتعاش انواع مختلف از سازه ها مانند تیر، صفحه، پوسته و میله توسط محققان به خاطر کاربرد آنها در محدوده وسیعی از سیستم های مکانیکی بررسی شده است. ارتعاش طولی میله ها مورد توجه زیادی است به طوری که محققان به صورت عددی یا تحلیلی و دقیق یا تقریبی به آن پرداخته اند. در این تحقیق، ارتعاش آزاد طولی غیرخطی میله با سطح مقطع متغیر تحت کرنش محدود، مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا معادلات حاکم بر میله با سطح مقطع مخروطی که معادلات دیفرانسیل پاره ای غیرخطی است به دست آمد. سپس معادلات به وسیله روش گلرکین و با درنظرگرفتن یک شکل مود، به معادلات دیفرانسیل معمولی غیرخطی تبدیل شده است. مساله برای شرایط مرزی دوسرگیردار و یک سر گیردار-یک سر آزاد بررسی شده است. با استفاده از روش مقیاس های چندگانه، معادله به صورت تحلیلی حل شده است. معادله دیفرانسیل معمولی با روش عددی رانگ-کوتای مرتبه چهار هم حل شده و سپس حل تحلیلی با آن مقایسه شده است. تاثیر دامنه و آهنگ تغییر سطح مقطع بر نسبت فرکانس خطی به غیرخطی برای میله و همچنین تاثیر شرایط اولیه مختلف آهنگ تغییر سطح مقطع و ضریب میرایی با شکل نشان داده شده است. نتایج نشان داد که سطح مقطع مخروطی تاثیر قابل توجهی در نسبت فرکانس خطی به غیرخطی به دامنه ارتعاشات دارد. ضریب میرایی تاثیر کم و شرایط اولیه تاثیر قابل ملاحظه ای روی روند مساله داشته است.

با توجه به نیاز صنعت برای اتصال فلزات غیرهم جنس و عدم جوش پذیری آنها به هم در روش های معمول، فرآیند جوشکاری اصطکاکی می تواند کاربرد مناسبی داشته باشد. در این تحقیق جوشکاری اصطکاکی غیرهم جنس فولاد زنگ نزن آستنیتی304 به فولاد زنگ نزن مارتنزیتی410 با پارامتر های ثابت سرعت دوران (850دور بر دقیقه) و زمان فورج (60ثانیه) و پارامتر های متغیر زمان اصطکاک (40، 50 و 60ثانیه) و نیروی اصطکاک (90، 100 و 120کیلونیوتن) و نیروی فورج (130، 150 و 180کیلونیوتن) بررسی شده است. مطالعات میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی و همچنین آنالیز عنصری روی جوش ها انجام شد. سلامتی و بی عیب بودن جوش ها توسط آزمایش کشش و میکروسختی بررسی شده و سطوح شکست هم مورد بررسی قرار گرفتند. ساختار نمونه ها شامل مارتنزیت های سوزنی و خشن در فولاد زنگ نزن 410 و دانه های کشیده در فولاد زنگ نزن 304 در فصل مشترک اتصال بودند که با طراحی یک عملیات حرارتی تمپر به صورت موضعی، مارتنزیت های خشن به مارتنزیت های لایه ای تغییر پیدا کردند. نتایج نشان داد که استحکام کششی نمونه ها در محدوده 520-400مگاپاسکال بود و شکست ترد مشاهده شد. نتایج سختی سنجی نشان داد که بالاترین سختی در فولاد زنگ نزن 410 در منطقه متاثر از حرارت و نزدیک به فصل مشترک ایجاد می شود. استحکام کششی مطلوب 751مگاپاسکال با انتخاب پارامترهای بهینه زمان اصطکاک 50ثانیه، نیروی اصطکاک 120کیلونیوتن و نیروی فورج 180کیلونیوتن و انجام عملیات حرارتی تمپر در موضع جوش پس از جوشکاری به دست آمد.

امروزه بررسی اثرات سه بعدی جریان در نزدیکی ناحیه نوک تیغه و بال در صنایع توربوماشینی همچون روتور هلیکوپترها، توربین سازی ها و همچنین بهینه سازی بال در صنایع هواپیمایی برای داشتن پروازی ایمن همراه با قابلیت مانورپذیری بالا از مباحث مورد توجه صنایع فعال در این حوزه است. پدیده واماندگی را می توان به عنوان پدیده تاثیرگذار در این حوزه دانست. در تحقیق حاضر کنترل جدایش جریان توسط مولد گردابه روی بال یک پهپاد تهاجمی رادارگریز شامل ایرفویل Naca64a210 با زاویه پیچش 5درجه در نوک بال و بال های یکپارچه و متصل به بدنه با زاویه پسگرایی 47درجه در رژیم جریان مادون صوت بررسی شده است. حل در جریان آشفته با روش kw-sst برای زوایای حمله در محدوده 5 تا 20درجه و سرعت های 30 و 60متر بر ثانیه انجام شده است. نتایج نشان از تطابق مناسب با نتایج عددی و تجربی دارد، به طوری که منحنی های توزیع فشار نشان دهنده رشد فشار در نواحی استقرار مولد گردابه و همین طور نواحی نزدیک به نوک بال هستند که منجر به باقی ماندن جریان روی سطح جسم در این نواحی می شود. بنابراین با بررسی نمودارهای گشتاور پیچشی و کانتورهای سرعت، جدایش جریان از زاویه حمله 15 به 20درجه به تاخیر افتاده است و همچنین توانایی قابلیت کنترل جدایش جریان همراه با رشد سرعت نیز رقم خورده است.

هیدرواسکرو یک میکروتوربین آبی کوچک است. با افزایش درخواست برای تولید انرژی های پاک، پروژه جامعی در سازمان پژوهش های علمی و صنعتی ایران برای طراحی و ساخت توربین های آبی مایکرو تدوین شده است که هیدرواسکرو از جمله آنهاست. هیدرواسکرو توربینی است مناسب برای ارتفاع و مقدار جریان کم که فاقد پره راهنما، پره های ثابت و مسیر هدایت کننده ورودی است و به همین دلیل، ساده، کوچک، ارزان و قابل حمل با دست است. این توربین با قطر پره 15سانتی متر تا 2کیلووات توان تولید می کند. پره های هیدرواسکرو الهام گرفته از توربین ارشمیدس است با این تفاوت که گام آن متغیر است و به صورت افقی نصب می شود. در این پروژه ابتدا اثرات تغییر گام متغیر پره به صورت عددی بررسی شده و براساس نتایج حاصله مشخص شده است که توربین با ضریب گام مارپیچ 1/5 بهترین عملکرد را دارد. بر همین اساس مدل کوچک این توربین در آزمایشگاه ساخته و آزمایش شده است. نتایج حاصل از این پژوهش در قالب منحنی های استاندارد عملکرد توربین ارایه شده و دقت نتایج با مقایسه نتایج عددی و آزمایشگاهی اثبات شده است. نتایج حاصل گویای صحت کامل محاسبات عددی بوده و لذا از آنها می توان در راستای مطالعات بعدی توربین با اطمینان خاطر بهره جست. نتایج به دست آمده گویای بازده بیشینه توربین بین 62% تا 68% هستند.

ارتعاشات سازه یک منبع مهم برای برداشت انرژی است که می تواند با تحریک هارمونیک حاصل شود. رفتار سازه پیزوالکتریک با جفت شدگی بین پارامترهای الکتریکی و مکانیکی مدل می شود. این مدل می تواند به صورت تیر انعطاف پذیری باشد که در آن کرنش های بزرگ ایجاد می شود. کرنش ها و تغییر شکل چرخشی بزرگ در رفتار سازه غیرخطی باعث می شود که نتایج حاصل از تئوری خطی مناسب و قابل قبول نباشند و در این حالت باید از تئوری غیرخطی استفاده شود. برای حل معادلات حرکت و کوپل بین معادلات از روش نیومارک استفاده می شود. با درنظرگرفتن نوع میرایی تناسبی اثر سختی غیرخطی نیز در محاسبه میرایی اعمال شود. در این تحقیق، راستی آزمایی نتایج روش عددی اجزا محدود با روش تجربی برای بررسی پاسخ تیر نمونه غیرخطی پیزوالکتریک با تحریک هارمونیک ارایه می شود. برای بررسی نتایج در روش عددی، برنامه اجزای محدود توسعه داده شده و پاسخ الکتریکی تیر غیرخطی پیزوالکتریک حاصل می شود. اجرای آزمایش روی تیر پیزوالکتریک دوشکلی با وجود جرم متمرکز و جابه جایی آن در طول تیر تحت تحریک بار هارمونیک و مقایسه نتایج عددی با نتایج آزمایش صورت می گیرد. نتایج حاصله تاثیر خصوصیت پیزوالکتریک در پاسخ فرکانسی تیر غیرخطی و اثر موقعیت جرم متمرکز در ولتاژ خروجی را نشان داده و مناسب ترین حالت موقعیت جرم متمرکز برای حصول بیشترین پاسخ ولتاژ ارایه می شود.

شبکه های فازی-عصبی به دلیل کاربرد گسترده ای که در مدل سازی فرآیندهای پیچیده براساس داده های آزمایشگاهی دارند مورد توجه محققین قرار گرفته اند. در سیسم استنتاج فازی-عصبی هدف کاهش خطای پیش بینی سیستم نسبت به داده های اصلی است. تنظیم پارامترهای شبکه فازی-عصبی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است و بر عملکرد آن تاثیرگذار می گذارد. برای این منظور الگوریتم بهینه سازی جدیدی مبتنی بر ترکیب دو روش بهینه سازی تکامل تفاضلی و تجمعی ذره ارایه شده است. در این الگوریتم ضرایب سرعت عملگرها با استفاده از منطق فازی به صورت دینامیکی محاسبه می شوند. این ضرایب با توجه به شماره نسل و واریانس ذرات تنظیم می شوند. در الگوریتم پیشنهادی سعی شده است که در محل های کم جمعیت تر فضای جست وجو بیشتر کاوش شود و از گیرافتادن الگوریتم در نقاط بهینه محلی جلوگیری شود. در ادامه با بهینه سازی سه تابع معیار نتایج حاصل از الگوریتم تکامل تفاضلی و تجمعی ذرات و روش پیشنهادی با هم مقایسه می شوند و عملکرد قابل قبول الگوریتم ارایه شده، قابل لمس است. در انتها شبکه فازی-عصبی برای پیش بینی سری زمانی تابع مکی-گلاس تعریف شده است که با استفاده از الگوریتم ارایه شده و الگوریتم های تکامل تفاضلی و تجمعی ذره، توابع تعلق مربوط به ورودی و خروجی شبکه فازی-عصبی به صورت دوهدفه بهینه می شوند و نمودار پارتو به دست آمده از این روش ها با هم مقایسه می شوند که نشان دهنده عملکرد بهتر الگوریتم پیشنهادی است.

آکوستوفلویدیک، به معنی مطالعه آکوستیک در سیستم های میکروفلویدیک، بستر تجزیه و تحلیل بسیاری از کاربردهای آزمایشگاهی از جمله جداسازی ذرات، دسته بندی ذرات، تمیزکاری و اختلاط سیستم های چندفازی است. در پژوهش حاضر، یک مدل سه بعدی اجزای محدود برای شبیه سازی حرکت ذرات تحت اثر نیروی تابشی آکوستیکی در میکروکانال های آکوستیکی توسعه داده شده و اندرکنش یک ذره معلق با موج رخداد در میکروکانال بررسی شده است. با استفاده از روش اجزای محدود ابتدا میدان های مرتبه اول ناشی از اعمال موج ایستا محاسبه شده و سپس نیروی تابشی آکوستیکی توسط معادلات اغتشاشی مرتبه دوم به صورت مستقیم محاسبه شده است. نتایج شبیه سازی برای نیروی تابشی آکوستیکی ابتدا در مقایسه با حل تحلیلی در محدوده ریلی صحت سنجی شده و سپس برای خارج از این محدوده که حل تحلیلی صریحی برای آن موجود نیست بررسی شده است. علاوه بر این، حرکت شبه استاتیکی ذره تحت اثر موج آکوستیکی اعمالی در میکروکانال شبیه سازی شده است. برای شبیه سازی حرکت ذره، تنش آکوستیکی روی سطح ذره محاسبه شده و به عنوان ورودی به معادلات جریان آرام منتقل می شود. سپس نیروی درگ براساس تنش برشی ناشی از جریان حول ذره برآورد شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که سرعت ذره به موقعیت آن نسبت به گره موج در مرکز میکروکانال بستگی دارد. با نزدیک شدن ذره به مرکز میکروکانال سرعت آن کاهش یافته تا جایی که در مرکز میکروکانال متوقف می شود.

در این مقاله، قانون کنترل گسسته مقاومی با روش کنترل تاخیر زمانی برای یک ربات سیار همه جهته در حضور نامعینی های سیستم ارایه می شود. اگرچه روش کنترل تاخیر زمانی به دلیل سادگی ساختار مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته است اما عمده این تحقیقات با فرض کنترل تاخیر زمانی پیوسته و زمان تاخیر بی نهایت کوچک انجام شده که با ماهیت فیزیکی دستگاه های دیجیتال به عنوان ابزار پیاده سازی کنترلرهای تاخیر زمانی که زمان نمونه برداری مشخص و محدودی دارند در تناقض است. همچنین گسسته سازی سیستم های پیوسته عمدتاً با روش تخمین اویلر انجام شده که برای مقادیر بسیار کوچک زمان نمونه برداری دارای دقت کافی است. لذا در این مقاله پس از مدل سازی ربات با درنظرگرفتن دینامیک موتورهای ربات روش جدیدی برای گسسته سازی دقیق تر سیستم های پیوسته غیرخطی ارایه شده و سپس یک قانون کنترل گسسته مقاوم با استفاده از روش بازگشت به عقب در سطح ولتاژ موتورهای ربات طراحی می شود. در طراحی قانون کنترل از یک روش جدید مود لغزش تطبیقی برای غلبه بر نامعینی های سیستم استفاده شده و پایداری سیستم حلقه بسته در همگرایی خطا به یک همسایگی دلخواه صفر اثبات می شود. کنترلر پیشنهادی در حوزه گسسته بدون نیاز به معلوم بودن کران نامعینی های سیستم طراحی شده و نتایج شبیه سازی ها نشان دهنده عملکرد مطلوب کنترلر در ردیابی مسیر مرجع هستند.

فرآیند پیوند سردنوردی، یک فرآیند جوشکاری حالت جامد برای اتصال فلزات هم جنس و غیرهم جنس است. استفاده از مواد تولیدشده به روش پیوندنوردی برای کاربردهای مختلف و پیش بینی رفتار آنها در نرم افزارهای شبیه سازی نیازمند شناسایی کامل و دقیق خواص مکانیکی ماده است. همبستگی تصاویر دیجیتالی یک روش قدرتمند و غیرتماسی برای اندازه گیری میدان تغییرشکل ماده است. اخیراً روش همبستگی تصاویر دیجیتال توسعه یافته و به طور گسترده در تحقیقات مختلف استفاده می شود. در این تحقیق، ورق دولایه آلومینیوم آلیاژی 1050 با استفاده از روش پیوندنوردی با اعمال کاهش ضخامت 50% در دمای محیط تولید و سپس از روش همبستگی تصویر دیجیتال دوبعدی برای به دست آوردن توزیع کامل میدان کرنش طی آزمون کشش تک محوره در جهت نورد استفاده شد. کرنش در دو جهت طول و عرض با روش همبستگی تصاویر دیجیتال و کرنش در راستای ضخامت، کرنش موثر و ضریب ناهمسانگردی با استفاده از روابط پلاستیسیته محاسبه شد. علاوه بر این برای اولین بار با استفاده از روش میدان مجازی، ثوابت الاستیک و پلاستیک نظیر مدول الاستیسیته، نسبت پواسون، ضریب استحکام، توان کارسختی و تنش تسلیم محاسبه شد. نتایج نشان داد که به دلیل کارسختی و افزایش چگالی نابه جایی مقدار استحکام و میکروسختی شدیداً افزایش و ازدیاد طول و توان کارسختی کاهش یافت. استحکام برای آلومیینوم دولایه به MPa113 رسید که نسبت به آلومینیوم اولیه بیش از سه برابر بهبود یافته است. همچنین تغییرات پارامترهای الاستیک بسیار اندک بوده و مدول الاستیسیته برای آلومینیوم اولیه و دولایه، به ترتیب GPa70 و 69/3 به دست آمد.