مهندسی مکانیک مدرس
سال:1395 | دوره:16 | شماره:8 |تعداد مقالات:40

در این مقاله به بررسی تاثیر هندسه سطح مقطع قطعه کار در جوشکاری اصطکاکی دورانی برای آلیاژ آلومینیوم 7075-T6 پرداخته شده است. جوشکاری از نوع اصطکاکی دورانی پیوسته بوده و قطعات موردبررسی دارای طول 75 میلی متر، و قطر 25 میلی متر بوده اند. جوشکاری اصطکاکی دورانی این آلیاژ تحت تغییر متغیرهای سرعت چرخشی (N) و زمان اصطکاکی (t1) در دو سطح و با ثابت نگه داشتن فشار اصطکاکی (P1)، فشار آهنگری (P2) و زمان آهنگری (t2) انجام گرفت. سرعت های چرخشی مورد انتخاب مقادیر 2000 دور بر دقیقه و 2500 دور بر دقیقه بوده و هندسه قطعات مورد بررسی در سه شکل متفاوت در پیشانی قطعه کار و به صورت استوانه ای در نظر قرار گرفته است. نتایج حاصل از آزمایش ها و نتایج شبیه سازی حرارتی- مکانیکی با استفاده از روش المان محدود در ناحیه جوش مقایسه گردید. برای تایید روش آنالیز و صحت نتایج شبیه سازی فرایند جوشکاری اصطکاکی، مقایسه ای بین نتایج شبیه سازی با نتایج آزمایشگاهی انجام شد و همسانی خوبی را نشان داد. نظر به این که نتایج تجربی متنوع، زمان بر و پرهزینه است، لذا تصمیم گرفته شد تا به کمک یک روش دیگر مثل شبیه سازی به کمک المان محدود، نتایج بیشتری ارائه گردد. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد تغییر در هندسه سطح مقطع قطعه کار در استحکام کششی، طول قطعات و پلیسه تشکیل شده در ناحیه جوش یک عامل موثر بوده و با تغییر هندسه سطح مقطع قطعه کار، می توان خواص ناحیه جوش را بهبود بخشید.

سطوح با فرم آزاد، به شکل وسیعی در کاربردهای مهندسی مورد استفاده قرار می گیرند. این سطوح، سطوحی پیچیده بدون تقارن محوری می باشند به همین دلیل بازرسی چنین سطوحی به وسیله ماشین های اندازه گیری مختصات مجهز به حسگر (پراب) تماسی، نیازمند استراتژی نمونه برداری مناسبی می باشد. استراتژی نمونه برداری یکی از عوامل اصلی ایجاد خطا روی هندسه جایگزین می باشد. در ماشین های اندازه گیری مختصات استراتژی نمونه برداری تعداد نقاط نمونه (اندازه نمونه) و موقعیت (نحوه توزیع) این نقاط را روی سطح تعیین می کند. بنابراین، نقاط نمونه باید توسط استراتژی های متناسب با سطح و با در نظر گرفتن ویژگی های سطح، روی سطح توزیع شوند. اغلب استخراج چنین اطلاعاتی (تعداد و نحوه توزیع نقاط نمونه روی سطح) به دلیل ماهیت پیچیده سطوح با فرم آزاد، با مشکلاتی روبرو می باشد. در کار حاضر برای اولین بار یک استراتژی نمونه برداری تطبیق پذیر با استفاده از الگوریتم بهینه ساز توده ذرات جهت نمونه برداری از سطوح با فرم آزاد، پیشنهاد شده است. استراتژی پیشنهادی با دو استراتژی رایج نمونه برداری از سطح، مقایسه و انحراف بین هندسه جایگزین و مدل CAD، استخراج شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد در روش پیشنهادی انحراف بین هندسه جایگزین و مدل CAD، دو تا سه برابر (بسته به تعداد نقاط نمونه) کمتر از روش های مرسوم می باشد، بنابراین اثر بخشی بالای روش پیشنهادی را نسبت به سایر روش ها، نشان می دهد.

اثرات متقابل بین ساختارهای گردابه ای و ذرات یا قطرات کروی از موضوعات کاربردی در جریان های دو فازی می باشد. این تعامل ها به ویژه در زمانی که همراه با چرخش قطره باشند، موجب تغییرات عمده ای در میدان جریان می شوند. همچنین مشاهده شده است که نرخ انتقال حرارت قطره در طی زمانی که هسته ورتکس ها در نزدیکی آن قرار دارند، به طور قابل ملاحظه ای تحت تاثیر قرار می گیرد. در این مقاله، انتقال حرارت گذرای یک قطره کروی چرخشی در تعامل با یک جفت ورتکس در جریان لزج و تراکم ناپذیر با استفاده از حل عددی معادلات ناویر- استوکس و انرژی در محدوده 20£Re£100 و سرعت چرخشی بی بعد 0£W£1 با کد محاسباتی که به زبان فرترن توسط نویسندگان توسعه یافته، مطالعه شده است. به منظور اطمینان از صحت محاسبات، نتایج با داده های عددی گزارش شده در مقالات مقایسه و هماهنگی خوبی بین نتایج مشاهده گردید. سپس اثر جهت گردش دو ورتکس در تعامل با قطره دارای چرخش بر نرخ انتقال حرارت آن بررسی شد. همچنین توزیع ضریب انتقال حرارت در سطح قطره با چرخش جداگانه حول سه محور متفاوت در دو حالت تعامل و عدم تعامل با ورتکس ها بررسی و نتایج مربوط به تغییرات ضریب انتقال حرارت ارائه شده است. نتایج نشان می دهند که چرخش قطره تا مقادیر W£0.5، اثرات قابل چشم پوشی بر نرخ انتقال حرارت قطره در دو حالت حضور و عدم حضور ورتکس ها در میدان جریان دارد؛ اما، با افزایش پیچش قطره، اثرات قابل توجهی در ضریب انتقال حرارت مشاهده شده که با توجه به جهت گردش ورتکس ها، مقادیر متفاوتی بدست آمده است.

در این مقاله مدل میکرومکانیکی جهت بررسی رفتار خزشی و وابسته به زمان در مواد مرکب الیافی ارائه شده است. برای مدل سازی و استخراج رفتار کامپوزیت با استفاده از مدل میکرومکانیکی از مفهوم المان نماینده حجمی استفاده شده است. با استفاده از روابط ساختاری مربوط به خزش در بارگذاری چند محوره، مدل المان محدود برای مدل سازی خزش چند محوره استخراج شده است. سپس روابط حاکم بر المان نماینده با در نظر گرفتن ترم های مربوط به خزش با استفاده از روش المان محدود گسسته سازی شده و ماتریس های سفتی و نیرو متناسب با آن در مدل المان محدود استخراج شده است. با توجه به اینکه در بارگذاری های عمودی محوری و جانبی کامپوزیت الیافی، ماهیت میدان جابجایی المان نماینده بصورت کرنش صفحه ای توسعه یافته قابل مدل سازی است، لذا گسسته سازی معادلات برای حالت کرنش صفحه ای توسعه یافته ارائه شده است. شرایط مرزی المان نماینده متناسب با بارگذاری در مساله خزش اعمال شده است و از روش صریح اویلر برای حل معادلات در حوزه زمان استفاده شده است. مدل میکرومکانیکی ارائه شده برای بررسی توزیع تنش در زمینه و الیاف و بررسی خزش مرحله پایدار کامپوزیت الیافی زمینه فلزی استفاده شده است و نقش خزش در تغییر توزیع تنش بر حسب زمان بررسی شده است. سپس رفتار خزشی کامپوزیت در دیدگاه ماکرومکانیکی با استفاده از مدل میکرومکانیکی ارائه شده بر مبنای المان نماینده استخراج شده است و خواص ماکرومکانیکی کامپوزیت برای بارگذاری های جانبی و محوری برای نسبت های حجمی متفاوت بدست آمده است.

اکتین فراوان ترین پروتئین درون یاخته ای و یکی از سه جز اصلی چارچوب یاخته است که در مقابل بارهای کششی از یاخته محافظت می کند. بدین منظور، با توجه به دقت و اعتبار روش های مبتنی بر رفتار اتمی مانند دینامیک مولکولی، در این مقاله با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی به بررسی رفتار مکانیکی پروتئین اکتین پرداخته شده است. اکتین در داخل یاخته به دو صورت تکپار ای تی پی و ای دی پی وجود دارد. در همین راستا در این پژوهش رفتار مکانیکی هر دو فرم تکپار اکتین مطالعه شده است. با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی هدایت شده، تکپار اکتین تحت بارگذاری کششی قرار گرفته و تاثیر ضریب ثابت فنر مجازی دینامیک مولکولی هدایت شده بر رفتار مکانیکی اکتین بررسی شده است. نتایج شبیه سازی ها حاکی از است که با افزایش ضریب ثابت فنر مجازی دینامیک مولکولی هدایت شده، سختی معادل تکپار اکتین افزایش یافته در حالت اکتین ای دی پی به 215.16 pN/Å و برای حالت ای تی پی به 228.24 pN/Å همگرا می شود. همچنین نشان داده شد که تکپار اکتین ای تی پی در بارگذاری کششی، رفتار سخت تری نسبت به تکپار ای دی پی نشان می دهد. به منظور مطالعه دقیق تر رفتار تکپار ای تی پی و ای دی پی، تعداد پیوندهای هیدروژنی و انرژی غیر پیوندی میان این مولکول نوکلئوتیدی و پروتئین اکتین مطالعه شده است. صحه گذاری نتایج پژوهش بر مبنای مقایسه طول پایسته محاسبه شده و مطالعات گذشتگان، صورت گرفته است. طول پایسته محاسبه شده برای اکتین برابر 15.61 آنگستروم است که خطای قابل قبول 2.38 درصدی با مقادیر گزارش شده در مطالعات گذشتگان دارد.

دستگاه هگزاپاد با دارا بودن ساختاری موازی از شش درجه آزادی برخوردار است. این دستگاه بر خلاف ماشین ابزارهای سنتی چالاکی بالایی دارد. با توجه به این شش درجه آزادی از آن می توان برای ماشینکاری سطوح با شکل آزاد استفاده نمود. سطوح با شکل آزاد از جمله سطوح پرکاربرد در صنعت امروز می باشند. از این سطوح در صنایع خودرو سازی، هوا فضا و قالب سازی به وفور استفاده می گردد. با توجه به این کاربرد روز افزون، ماشین کاری این سطوح نیز بسیار مورد توجه پژوهشگران واقع شده است. در ماشین-ابزارهای فرز پنج محوره در این زمینه کارهای فراوانی صورت پذیرفته است. در این مقاله ماشینکاری سطوح با شکل آزاد با استفاده از دستگاه هگزاپاد مورد بررسی قرار گرفته است و بحث اصلی آن تایید امکان پذیری استفاده از دستگاه هگزاپاد به عنوان میز ماشین ابزار و ماشینکاری به کمک آن است. ابتدا نحوه میانیابی این سطوح با توجه به ساختار موازی دستگاه آورده شده است. در ادامه استخراج اطلاعات سطوح با شکل آزاد به کمک فرمول بندی نربز توضیح داده شده است. سپس ماشینکاری سطوح نربز با دستگاه هگزاپاد بررسی شد. در نهایت هم دو قطعه با شکل آزاد در نرم افزار کتیا طراحی شدند و سپس ماشین کاری گردیدند.

هدف از این مقاله، بهبود مدل پاندول معکوس، برای طراحی مسیر بلادرنگ ربات های دوپا است. در این راستا، یک مدل بر اساس پاندول معکوس سه جرمه پیشنهاد می شود و دقت تخمین این مدل با مدل پاندول معکوس سه جرمه و تک جرمه مقایسه می شود. مدل پیشنهادی، با اضافه کردن تقریبی از لنگر پای معلق به مدل پاندول معکوس سه جرمه، تخمین رفتار دینامیکی ربات را بهبود می بخشد. برای نشان دادن کارایی مدل پیشنهادی، مسیر مرکز جرم ربات با استفاده از سه مدل، بر اساس نقطه گشتاور صفر طراحی شده، بدست می آید. سپس، با استفاده از سینماتیک معکوس، مسیرهای فضای کاری به فضای مفصلی نگاشت داده می شوند. در نهایت، با استفاده از مسیرهای به دست آمده در فضای مفصلی، موقعیت دقیق نقطه گشتاور صفر محاسبه شده و مقادیر بدست آمده از سه مدل با هم مقایسه می شود. نتایج بدست آمده از شبیه سازی حرکت ربات، نشان از بهبود تخمین دینامیک ربات با استفاده از مدل پیشنهادی نسبت به مدل های تک جرمه و سه جرمه، به خصوص در سرعت های بالا، دارد. مدل ارائه شده، براساس ویژگی های ربات سورنا 3 بوده که این ربات در مرکز سیستم ها و فناوری های پیشرفته (CAST) دانشگاه تهران طراحی و ساخته شده است.

صفحات خورشیدی یکی از منابع تامین تمام یا بخشی از انرژی مصرفی ربات های چرخ دار هستند. توان کم سلول های خورشیدی باعث می شود تا این ربات ها نیاز به صفحات بزرگی برای تامین انرژی داشته باشند. این امر سبب می شود تا در صورت حرکت ربات بر مسیر ناهموار، ارتعاشاتی در صفحات مزبور ایجاد شود که ممکن است موجب آسیب به سیستم گردد. در این پژوهش، روشی برای برنامه ریزی حرکت ربات در مسیر ناهموار ارائه می گردد که منجر به پایدارسازی دامنه ارتعاشات در محدوده مجاز می شود. در این روش از افزودن سیستم کنترلی جدید جهت کاهش ارتعاشات خودداری شده است و این کار صرفا با تعیین سرعت ربات در طول مسیر حرکتش میسر گردیده است. برای انجام این امر، ابتدا مدل دینامیکی ورق متصل به جسم متحرک بر اساس روش کین استخراج می شود. با استفاده از نتایج این مدل سازی، عوامل ایجاد ارتعاشات تعیین می گردد. در مرحله بعد چگونگی تغییرات این عوامل در طول مسیر حرکت ربات با استفاده از روابط سینماتیکی تعیین می گردد. با مشخص شدن نحوه تغییرات عوامل ایجاد ارتعاش، برنامه ریزی حرکتی به گونه ای صورت می گیرد که با حداقل کاهش در سرعت ربات امکان پایدارسازی ارتعاشات در محدوده مجاز فراهم گردد. روش پیشنهادی برای یک ربات شش چرخ با ساختار حرکتی مفصل بندی شده که دارای دو صفحه خورشیدی جهت تامین انرژی است، شبیه سازی گردیده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که استفاده از روش پیشنهادی برای برنامه ریزی حرکتی ربات منجر به محدود ساختن دامنه ارتعاشات در مقادیر مجاز می شود، در حالیکه کاهش قابل ملاحظه ای در سرعت متوسط حرکت ربات ایجاد نمی کند.

در این مقاله به بررسی الگوریتم شناسایی موانع پیرامون خودرو هوشمند و چگونگی هدایت آن روی جاده پرداخته می شود. برای این منظور جاده در طول و عرض به تعدادی سلول تقسیم بندی می شود. فرض بر این است که نقاط اشغال شده سلولها توسط وسایل خاصی مشخص می شود و یک ماتریس متناظر خانه های پر و خالی جاده تولید می-شود. در این ماتریس، سلول های پر با عدد یک و سلول های خالی با عدد صفر نشان داده شده اند. در مرحله ی بعد با تحلیل ماتریس به دست آمده در نرم افزار متلب خودرو هدایت می شود. در این تحلیل ابتدا موقعیت خودرو و موانع مشخص می شود. سپس با توجه به شرایط جاده و موقعیت موانع، دستورات لازم برای هدایت خودرو تعیین می شود. در صورت نیاز به تغییر خط، با توجه به انحنای جاده و فاصله ی خودرو تا مانع، مسیر مناسب برای حرکت خودرو انتخاب می شود. در این مقاله برای اولین بار در راه هدایت خودرو هوشمند، جاده به عنوان یک ماتریس صفر و یک در نظر گرفته شده است. در این روش ماتریس جاده با گذشت زمان به روز رسانی می شود و امکان تحلیل نوع حرکت خودرو از میان موانع را فراهم می سازد. همچنین الگوریتم استفاده شده در حل مساله بسیار ساده می باشد.

یکی از ویژگی های مهم تیرهای قوسی کم عمق تحت بارگذاری جانبی، پدیده فروجهش می باشد که طی آن سازه دچار یک تغییر هندسی ناگهانی بسوی ساختار تعادلی جدیدی می شود. با استفاده از مواد مدرج تابعی در تیرهای قوسی، می توان سازه هایی با مشخصات پایداری مطلوب تری برای شرایط خاص ایجاد کرد. در این تحقیق یک بررسی جامع بصورت تحلیلی بر رفتار دینامیکی تیرهای قوسی کم عمق با مواد مدرج تابعی صورت گرفته است. یک تیر قوسی کم عمق با شکل اولیه سینوسی و دارای تکیه گاه های لولایی فرض شده که تحت تاثیر یک نیروی ضربه ای قرار گرفته است و تغییرات مواد مدرج تابعی آن بصورت تابع توانی در راستای ضخامت می باشد. روابط غیر خطی حاکم بر تیر قوسی کم عمق با فرض تیر اویلر برنولی استخراج شده و معادله حرکت آن بفرم یک معادله دیفرانسیلی– انتگرالی غیرخطی بیان شده و با درنظر گرفتن یک پاسخ فوریه به حل معادله حرکت پرداخته شده است. رویکرد اتخاذ شده در تحلیل ناپایداری دینامیکی، استفاده از انرژی کل سیستم و صفحه فازی می باشد. با در نظر گرفتن پارامترهای موثر بر نحوه توزیع ناهمگنی، اثر هریک از آنها بر ناحیه پایدار در مقابل فروجهش دینامیکی و همینطور میزان نیروی ضربه ای اعمالی بر روی تیر قوسی جهت بروز پدیده فروجهش بدست آمده است.

منابع اصلی ارتعاش در سیستم های روتور دینامیک، جرم های نابالانس و خطاهای ساخت یاتاقان های به کار رفته در سیستم روتور می باشند. روشی که امروزه برای کاهش و کنترل ارتعاشات روتورها در صنعت به کار رفته، استفاده از جاذب های مغناطیسی می باشد که با استفاده از نیروی مغناطیسی محاسبه شده، موقعیت روتور را کنترل کرده و ارتعاشات آن را کاهش می دهد. در این تحقیق جاذب مغناطیسی با اعمال نیروی سیستم جاذب دینامیکی و ایجاد دو فرکانس طبیعی جدید، سیستم را از حالت تشدید خارج می کند. همچنین به منظور کاهش بیشتر دامنه ارتعاشات، دو نوع مختلف جاذب دینامیکی طراحی شده است که هر کدام در یک محدوده خاص فرکانس دوران روتور، توسط جاذب مغناطیسی بررسی می شوند. در سیستم کنترل کننده جاذب مغناطیسی نیروی پیوسته ای که از طرف جرم جاذب به سیستم اصلی وارد می شود، به صورت نیرویی ناپیوسته در 16 سطح بازسازی شده است و مشاهده شده که در این حالت دامنه ارتعاشات در نواحی فرکانس های طبیعی سیستم، به میزان 13% نسبت به حالت شبیه سازی سیستم جاذب دینامیکی با نیروی پیوسته، کاهش یافته است. در این تحقیق دو نسبت جرمی متفاوت برای هر یک از دو سیستم جاذب در نظر گرفته شده است و مشاهده شده که در حالت اجرای جاذب های دینامیکی با نسبت جرمی بالاتر، دامنه ارتعاشات روتور و ماکزیمم دامنه نیروی سیستم جاذب دینامیکی کمتر می باشد که این موضوع منجر به افزایش دقت عملکرد سیستم جاذب مغناطیسی در بازسازی نیروی سیستم جاذب دینامیکی شده و همچنین کاهش مصرف انرژی الکتریکی سیستم کنترل کننده را به دنبال خواهد داشت.

در این مقاله، حرکت یک غشاء ارتجاعی و نیز اندرکنش هیدرودینامیکی چند غشاء در یک میکروکانال با توسعه یک کد کامپیوتری به زبان C شبیه سازی می گردد. برای حل میدان جریان سیال از روش شبکه بولتزمن و برای شبیه سازی اندرکنش سیال- جامد از روش مرز غوطه ور استفاده می شود. غشاها به صورت مرزهای انعطاف پذیر غوطه ور در جریان سیال در نظر گرفته می شوند. ابتدا یک غشاء با سفتی بالا به شکل مقعرالطرفین در نظر گرفته می شود. این غشاء به دلیل سفت بودن، از خود حرکت غلت خوردن نشان می دهد و جابجایی عرضی آن با نوسان همراه خواهد بود. سپس، اثرات موقعیت اولیه یک غشاء به شکل دایره بر تغییر شکل، سرعت و جابه جایی عرضی آن مورد بررسی قرار می گیرد. دیده شد که با نزدیک شدن موقعیت اولیه غشاء به مرکز میکروکانال، جابجایی عرضی و مولفه قائم سرعت آن کاهش یافته و مولفه افقی سرعت آن افزایش می یابد. در انتها، حرکت همزمان چند غشاء در یک میکروکانال و برهمکنش آنها با یکدیگر و با جریان تحلیل می گردد. غشاها با هم برخورد نداشته و بنابراین مکانیزم برخورد مدل نشده است. مشاهده شد که غشای بالادست جریان، بیشترین تغییر شکل را دارد و نیروی بیشتری از طرف سیال به آن وارد می شود. همچنین، حضور همزمان چند غشاء باعث کندتر شدن سرعت جریان خواهد شد. نتایج عددی حاضر تطابق خوبی با نتایج معتبر عددی موجود دارد.

در این مقاله رفتار دینامیکی نانوذره بر روی سطح زبر در حین راندن بر پایه میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)، با استفاده از مدل تماس چند نقطه ای مدل سازی و شبیه سازی شد. ابتدا یک مدل تماس چند نقطه ای برای دو سطح با هندسه زبری متفاوت شامل پروفیل زبری شش وجهی و چهاروجهی، از ترکیب مدل تماس تک نقطه ای رامپ با مدل های تماسی JKR و شوارتز استخراج گردید و معادلات مربوط به سطح تماس واقعی و نیروی چسبندگی برای تماس چند نقطه ای سطوح زبر ارائه شد. سپس رفتار دینامیکی نانو/میکرو ذره کروی در راندن روی سطح زبر، با استفاده از مدل تماس چند نقطه ای جدید، مدل سازی شد. بعلاوه، شبیه سازی دینامیکی نانو/میکرو ذراتی با شعاع های 50، 400 و 500 نانومتر در جابجایی بر روی سطوح زبر مختلف، با فرض تماس چند نقطه ای، تک نقطه ای، و سطح صاف اجرا و تحلیل شد. نتایج شبیه سازی ها نشان دادند که استفاده از مدل تماس چند نقطه ای خصوصا در شعاع های زبری کوچک، تاثیر عمده ای در تعیین نیروی بحرانی حرکت دارد. بعلاوه، فرض سطح صاف و یا تماس تک نقطه ای منجر به ایجاد خطای قابل توجهی در تخمین نیروی بحرانی می شود. نشان داده شد که پروفیل زبری سطح و توزیع زبری عوامل بسیار موثری در تعیین تعداد نقاط تماسی بوده و موجب تغییر مقدار نیروی بحرانی پیش بینی شده می شوند. در کل، نیروی بحرانی به دست آمده از مدل تماس چند نقطه ای در مقایسه با مقادیر به دست آمده از مدل های سطح صاف و تماس تک نقطه ای، به ترتیب کاهش و افزایش یافته است.

امروزه، آلیاژهای حافظه دار به علت توان بالا، حجم کم و سازگاری با بدن انسان، به صورت گسترده در ساخت عملگرها در اندام پروتزی و تجهیزات پزشکی استفاده می شوند. در این مقاله کنترل فازی یک نمونه واقعی انگشت مصنوعی با استفاده از خواص عملگرهای آلیاژ حافظه دار ارائه می شود. بدین منظور ابتدا مدل دینامیکی یک انگشت رباتیک سه درجه آزادی با مفاصل چرخشی که از سیم آلیاژ حافظه دار به عنوان زردپی به منظور جمع شدن هر بند انگشت و یک فنر پیچشی به منظور بازگرداندن هر بند به محل اولیه استفاده می کند، ارائه می شود. پس از شبیه سازی مدل دینامیکی انگشت در محیط سیمولینک نرم افزار متلب، با استفاده از نتایج شبیه سازی و انتخاب بهینه ی پارامترها و ویژگی های سیستم، نمونه ی واقعی انگشت به همراه مدارات کنترلی لازم ساخته شده و مورد آزمایش قرار می گیرد. در انتها به طراحی و پیاده سازی سیستم کنترل فازی برای انگشت پرداخته می شود. تنظیم گین های کنترلر به گونه ای صورت پذیرفته که ولتاژ ورودی به این عملگرها دارای حداقل میزان ماکزیمم پرش و خروجی سیستم دارای حداقل زمان رسیدن به پایداری باشند. نتایج حاصل از آزمایش های عملی، عملکرد مناسب کنترلر فازی طراحی شده در دستیابی به موقعیت هر یک از بندهای انگشت به عنوان خروجی، با خطای کم و دقت بالا را نشان می دهد. همچنین نتایج آزمایشات عملی، اعتبار، دقت بالا و صحت مدل شبیه سازی شده را تایید می نماید.

در این مقاله به بررسی رفتار دینامیکی یک سیستم دوار ایستا شامل روتور، بلبرینگ و دیسک در دورهای مختلف به دو روش المان محدود و مدلسازی غیر خطی پرداخته شده است. وجود مشخصه های غیر خطی در این نوع سیستمها باعث می شود که مدلسازی و تحلیل های خطی از دقت کافی برخوردار نباشد، لذا در این مقاله به استخراج و حل معادلات دینامیکی غیرخطی سیستم مورد نظر پرداخته شده است. به منظور استخراج معادلات از روش همیلتون استفاده شده و برای کاهش تعداد معادلات، تبدیل مختصات مختلط بکار گرفته می شود. پس از حل معادلات، جهت بررسی خواص ارتعاشی سیستم، نمودارهای پاسخ زمانی، مدار دینامیکی، پاسخ فرکانسی و شکل مود ارتعاشات روتور ترسیم می شود.به منظور صحت سنجی نتایج تحلیلی، از روش المان محدود در نرم افزار انسیس استفاده شده است.مقایسه نتایج حاصل از مدلسازی غیر خطی با نتایج حاصل از حل المان محدود انطباق خوبی در فرکانس های رزونانس سیستم در سه مود اول مشاهده می شود که نشان از دقت کافی در مدلسازی غیر خطی دارد. از مدلسازی غیر خطی می توان به این نتیجه رسید که نرخ کاهش برای تمامی مودها منفی است که نشانه پایداری کلیه مودها است همچنین بیشینه دامنه ارتعاشات در یاتاقان و روتور، به ترتیب در مود سوم و دوم رخ می دهد. اختلاف فاز نابالانسی 90 درجه در دو دیسک، باعث تحریک هر سه مود فرکانسی سیستم می شود در حالی که به ازای اختلاف فاز 0 و 180 درجه به ترتیب فقط مود های فرد (اول و سوم) و زوج (دوم) تحریک می شوند.

تاکنون مدل سازی های زیادی بر روی جریان اسلاگ انجام شده است، اما در اغلب آنها از مدل جریان آرام که تقریبا فرض غیر فیزیکی است، برای حل جریان اسلاگ استفاده شده است. در معدود بررسی های انجام شده با مدل های جریان مغشوش نیز، به میزان نوع تناسب مدل اغتشاشی انتخابی و رژیم جریان اسلاگ اشاره ای نشده است. رژیم اسلاگ یک جریان برشی است، که در قسمت هایی از آن، جریان دچار چرخش و کرنش زیاد می شود.در این تحقیق ابتدا وجه تمایز مدل های اغتشاشی، فرضیات اولیه جهت استخراج مدل، مزایا، معایب و سایر مشخصات مهم مدل های اغتشاشی رایج بررسی شده و سپس میزان تطابق آن ها با جریان اسلاگ تحلیل شده است. در مرحله بعد پس از انجام شبیه سازی های گوناگون با استفاده از نرم افزار فلوئنت و مقایسه نتایج مدلهای مختلف با یکدیگر و همچنین مقایسه آنها با نتایج آزمایشگاهی، بهترین و سازگارترین مدل اغتشاشی با رژیم جریان اسلاگ، معرفی شده است. در همین رابطه مدل اغتشاشی RNG k-e به عنوان سازگارترین مدل اغتشاشی، که میتواند برای مدلسازی اغتشاشات در جریان اسلاگ در کنار همه مدل های جریان دوفازی به کار برده شود تعیین گردید. در انتها مشخصات مختلف جریان اسلاگ مانند توزیع فشار در زمان وقوع اسلاگ، سرعت مخلوط اسلاگ، زمان و مکان وقوع اسلاگ با مدل اغتشاشی RNG محاسبه و ارائه شد.

ارزیابی انباشتگی کرنش های ایجاد شده ناشی از رخدادهای غیرخطی مانند خزش، پلاستیسته یا پدیده رچتینگ از اهمیت فراوانی برخوردار می باشد، زیرا موجب افزایش خسارتهای خزشی-خستگی مواد می گردد. عواملی مانند نوع بارگذاری، معادلات حاکم یا ابعاد نواحی الاستیک اطراف رخداد غیرخطی، در انباشتگی کرنش غیرالاستیک ایجاد شده تاثیرگذار می باشد. در برخی از سازه های مکانیکی که رفتار الاستیک دارند، ممکن است رخدادهای غیر خطی و به طور موضعی وجود داشته باشد. در چنین شرایطی، مناطق الاستیک که استحکام بیشتری دارند، ممکن است طی مکانیزم های بارگذاری به مناطقی که رخداد غیرخطی دارند و استحکام کمتری نیز دارند، نیرو اعمال کنند. بنابراین در مناطقی که رخداد غیرخطی دارند، انباشتگی کرنش موضعی رخ می دهد. چنین رفتاری را معمولا به کمک پدیده پیامد الاستیک توصیف می کنند که به عنوان یک دستورالعمل مهم در کدهای ارزیابی سازه های مکانیکی مطرح شده است. در این پژوهش تاثیر پدیده پیامد الاستیک در انباشتگی کرنش های غیرخطی موضعی ناشی از رفتار الاستیک-پلاستیک و پدیده خزش، طی فرایند رها سازی تنش، بررسی می گردد. به این منظور ضریب شاخص پیامد الاستیک به عنوان معیاری برای توصیف تاثیر مناطق الاستیک بر مناطق غیرالاستیک موضعی و برای برخی سازه های مکانیکی و مطابق دستورالعمل های ارائه شده در کد R5، تعریف می گردد. در ادامه تاثیر این ضریب در عملکرد مکانیکی این سازه ها مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج بیانگر این موضوع می باشد که انباشتگی کرنش ایجاد شده ناشی از توزیع مجدد کرنش بین نواحی الاستیک و غیرالاستیک، به ناحیه الاستیک اطراف رخداد غیرخطی بستگی دارد که خود به کمک پدیده پیامد الاستیک توصیف می گردد.

رفتار مکانیکی غضروف مفصلی تحت تاثیر عوامل متنوعی قرار دارد. توزیع ناهمگن پروتئوگلیکان ها و فیبرهای کلاژن در جهت ضخامت غضروف مفصلی منجر به شکل گیری بافتی با خواص متغیر در جهت عمق می شود. این خواص مستقیما در مقادیر تنش و تغیر شکل ایجاد شده در غضروف تاثیر دارد. در تحقیقات گذشته از خواص متفاوت و هندسه پیچیده اجزای مفصلی صرف نظر گردیده، لذا هدف از این تحقیق ایجاد یک مدل نزدیک به آناتومی از غضروف مفصلی زانو جهت شبیه سازی رفتار آن تحت بار دینامیکی درفاز گام گذاری از سیکل حرکت بود.مدل المان محدود سه بعدی ایجاد شده شامل غضروف ران، غضروف درشت نی و مینیسک های میانی و جانبی بود و در آن برای بافت های غضروفی، مدل غیرخطی پروویسکوالاستیک همسانگرد و برای مینیسک ها رفتار الاستیک خطی همسانگرد صفحه ای تعریف شد. همچنین غضروف ها به صورت اشباع از سیال درنظر گرفته شدند. نتایج نشان داد که مقدار تنش اصلی در لایه فوقانی دارای بیشترین مقدار بوده و در جهت عمق کاهش می یابد که این امر دلیل بروز آرتروز را در لایه های بیرونی توجیه می کند. همچنین نشان داده شد که تغیرات ضریب نفوذ هیدرولیکی در غضروف مفصلی به عنوان تابعی از کرنش در بارگذاری دینامیکی ناچیز است. نتایج این پژوهش با مطالعات آزمایشگاهی توافق خوبی نشان داد.

یکی از فرآیندهای ماشین کاری معمول و پرکاربرد برای ماشینکاری فلزات و آلیاژهای سخت که با روش های ماشین کاری سنتی قابلیت ماشین کاری پایینی دارند، ماشین کاری تخلیه الکتریکی است. با توجه به ماهیت ترموالکتریکی این فرآیند، تغییرات خواص متالورژیکی و مکانیکی سطح ماشین کاری شده و ایجاد تنش های پسماند در قطعات اجتناب ناپذیر است. در این پژوهش ماشین کاری آلیاژ تیتانیوم Ti-6Al-4V با فرآیند تخلیه الکتریکی به کمک ارتعاشات فراصوتی ابزار انجام شده است و تاثیر ارتعاشات فراصوتی ابزار بر بازده ماشین کاری و سلامت سطح تولیده شده از جمله میکروترک های ایجاد شده، تنش های پسماند و سختی سطح ارزیابی شده است. سطح نمونه های ماشین کاری شده با میکروسکوپ الکترونی روبشی عکس برداری شده تا اندازه و توزیع میکروترک های سطحی مطالعه گردد؛ تنش های پسماند ناشی از فرآیند در امتداد عمق سطوح ماشین کاری شده، با روش نانوایندنتیشن ارزیابی شده و سختی سطوح ماشین کاری شده با استفاده از دستگاه میکروسختی سنج اندازه گیری شده است. نتایج نشان می دهد اعمال ارتعاشات فراصوتی بازده فرآیند ماشین کاری را افزایش داده (میانگین افزایش %90 در نرخ براده برداری)، باعث کاهش مقدار و اندازه میکروترک های سطح شده، توزیع تنش های پسماند را تغییر داده و سطح آن را (تقریبا %17) کاهش داده است؛ افزایش سختی سطح در ماشینکاری تخلیه الکتریکی با ارتعاشات فراصوتی تقریبا %13 بیشتر از فرآیند سنتی تخلیه الکتریکی است.

در مقاله حاضر، تاثیر پارامترهای ساختاری ربات موازی شش درجه آزادی هگزا بر شاخص های عملکردی سینماتیکی و دینامیکی مورد بررسی قرار گرفته و ساختار ربات با استفاده از الگوریتم بهینه سازی زنبور عسل چندهدفه، بهینه می شود. پس از تشریح ساختار و تعیین پارامترهای هندسی سازنده ربات، روابط مربوط به سینماتیک معکوس آن استخراج شده و ماتریس ژاکوبین که ارتباط دهنده میان مولفه های بردار سرعت مجری نهایی و بردار سرعت های زاویه ای مفصلی است، به دست می آید. از طریق محاسبه مجموع انرژی جنبشی اجزا ربات به صورت ضریبی از بردار سرعت دورانی مفاصل عمل کننده، ماتریس اینرسی استخراج می شود. معکوس عدد وضعیت سینماتیکی محلی و سراسری بر پایه ماتریس ژاکوبین بی بعد به عنوان اندیس اندازه گیری مهارت سینماتیکی ربات منظور می گردد. با تعیین ماتریس جرم به عنوان ارتباط دهنده مولفه های بردار شتاب مجری نهایی و بردار گشتاوری مفاصل عمل کننده، شاخص برآورد مهارت دینامیکی محلی و سراسری ربات ارائه می شود. با در نظر گرفتن شاخص های عملکردی سینماتیکی و دینامیکی در فضای کاری مکعبی به عنوان توابع هدف، ساختار ربات هگزا با استفاده از الگوریتم زنبور عسل چند هدفه، بهینه می گردد. بدین منظور، قیدهای هندسی مناسب شامل محدودیت حرکتی مفاصل یونیورسال و کروی، و قیدهایی به منظور دوری از موقعیت های تکین در نظر گرفته می شوند. نمودار پارتو مربوط به بهینه سازی چند هدفه که نشان دهنده پاسخ های نامغلوب می باشد، ارائه شده است. همچنین نمودارهای تاثیر تغییر پارمترهای ساختاری ربات هگزا بر مقادیر شاخص های عملکردی سینماتیکی و دینامیکی بهینه ترسیم شده و در نهایت توزیع شاخص های عملکردی در فضای کاری مورد نظر نشان داده شده است.

یک عامل نامطلوب که بر روی شکل نهایی و دقت ابعادی قطعات فلزی تولید شده در فرآیند شکل دهی سرد تاثیر می گذارد پدیده برگشت فنری است. یک روش تحلیلی برای پیش بینی برگشت فنری خمش U شکل فولاد دوفازی DP780 ارائه شده است. این مدل تحلیلی بر اساس معیار تسلیم هیل 48 و شرایط کرنش صفحه ای است. در این مدل، تاثیر تاریخچه شکل دهی، نازک شوندگی ورق و تغییر مکان تار خنثی بر روی برگشت فنری فرآیند خمش U شکل در نظر گرفته شده است. از مدل سخت شوندگی جنبشی غیرخطی ناهمسانگرد برای بررسی تاثیر تغییر شکل های پیچیده که شامل کشش، خمش و خمش معکوس است استفاده شده است. این مدل قادر به بررسی رفتار سخت شوندگی پیچیده ماده شامل اثر بوشینگر، رفتار گذرا و نرم شوندگی ماندگار را دارد. تاثیر نیروی نگه دارنده ورق، ضریب اصطکاک، ضخامت ورق، ناهمسانگردی ماده و پارامترهای سخت شوندگی بر روی برگشت فنری ورق بررسی شده است. مشاهده می شود که مدل تحلیلی ارائه شده در این مقاله دارای دقت مطلوبی در مقایسه با حل روش اجزای محدود است و نتایج به دست آمده به مقادیر آزمایشگاهی نزدیک می باشند. نتایج نشان می دهد که نیروی نگه دارنده ورق، ضریب اصطکاک، ضخامت ورق و ناهمسانگردی ماده تاثیر قابل ملاحظه ای بر پیش بینی برگشت فنری دارند. از آنجایی که در طول فرآیند شکل دهی، ورق بارگذاری معکوس را تجربه می کند، پارامترهای سخت شوندگی ماده تاثیر قابل ملاحظه ای بر روی پیش بینی برگشت فنری دارند. مشاهده می شود که اثر بوشینگر در مقایسه با رفتار گذرا و نرم شوندگی ماندگار تاثیر بیشتری بر پیش بینی برگشت فنری دارند.

ماشین کاری با جریان ساینده (AFM) یک فرآیند نسبتا جدید با نرخ براده برداری کم برای پلیسه گیری، برداشت لایه های سفید و پرداختکاری قطعات صنعتی با شکل پیچیده در میان فرآیندهای غیر سنتی می باشد که عمل پرداختکاری در آن، از طریق جریان یک ترکیب ویسکو الاستیک حامل ذرات ساینده تحت فشار پیستون بر روی سطح مورد نظر صورت می گیرد. در این پژوهش فرآیند ماشینکاری جریان ساینده در پرداخت کاری فولاد ابزار گرم کار H13 مورد بررسی قرار گرفته و با اعمال یک میدان مغناطیسی خارجی حول قطعه کار سعی در افزایش نرخ براده برداری و صافی سطح شده است و تاثیر شدت میدان مغناطیسی، مش ذرات ساینده و سختی قطعه کار بعنوان پارامترهای ورودی فرآیند بر روی خروجی های فرایند شامل زبری سطح و نرخ براده برداری مطالعه شده است. همچنین مدل رگرسیونی نرخ براده برداری و زبری سطح توسعه داده شده و آنالیز واریانس آنها نیز انجام شد. نتایج این مطالعه نشان داد که افزایش مش ذرات ساینده سبب کاهش زبری سطح و نرخ براده برداری می گردد، از طرفی افزایش شدت میدان مغناطیسی موجب زیاد شدن نرخ برداشت ماده و بهبود صافی سطح می گردد. همچنین با افزایش سختی قطعه کار نرخ براده برداری شده کاهش یافته و در شرایط یکسان پرداخت، صافی سطح بدست آمده نیز بیشتر می شود.

عملگرهای پیزوالکتریک میکرونی علیرغم داشتن خواص فوق العاده از قبیل رزولوشن بالا، پاسخ سریع، بازه فرکانسی کاری گسترده، سختی بالا، حجم کم و ساختار مکانیکی ساده، دارای رفتار غیر خطی هستند که دستیابی به دقت مورد نیاز را با چالش مواجه میسازد. وجود هیسترزیس میان ولتاژ اعمالی و موقعیت عملگر، مهمترین رفتار غیر خطی است که در صورت عدم جبران، منجر به بروز خطای قابل ملاحظه ای در موقعیت دهی میگردد. در این مقاله از یک کنترلر مقاوم مود لغزشی در ترکیب با روئیتگر اغتشاش نامعلوم برای کنترل موقعیت میکرونی استفاده شده است. علاوه بر این از یک مدار خودحسگری فعال نیز برای تخمین موقعیت عملگر در کنترلر حلقه بسته استفاده شده است. روش خودحسگری مورد استفاده بر مبنای رابطه خطی بین بار الکتریکی صفحات الکترودها و موقعیت عملگر است. مهمترین مزایای روش پیشنهادی عبارتند از: عدم نیاز به حسگر موقعیت خارجی، عدم استفاده از اپراتوری برای مدلسازی هیسترزیس (و عکس آن) و دقت بالاتر و عملکرد بهتر نسبت به کنترلرهای متداول سنتی مثل تناسبی- انتگرالی. نتایج تجربی به دست آمده دقت بالای روش پیشنهادی در موقعیت دهی میکرونی را تایید می کند.

زیرسیستم کنترل دمای ماهواره، وظیفه ی حفظ دمای زیر سیستم های دیگر در محدوده ی مجاز را بر عهده دارد. هدف از این مقاله، بهینه سازی طراحی زیرسیستم کنترل دمای ماهواره های کوچک است. بدین منظور در ابتدا نرم افزار تحلیل حرارتی ماهواره تدوین و صحه گذاری شده است. این نرم افزار پس از دریافت اطلاعات مدار و ماهواره، موقعیت ماهواره را شبیه سازی کرده و شارهای حرارتی ورودی و خروجی را محاسبه می کند. سپس دمای هر یک از وجوه ماهواره در دو حالت سرد و گرم محاسبه شده و در نهایت بیشینه و کمینه دمای ماهواره استخراج می گردد. در این پژوهش از ترکیب سه روش کنترل دمای مرسوم برای ماهواره های کوچک استفاده شده است. ضخامت عایق( تعداد لایه ها) ، ضخامت پوشش رادیاتور و توان گرم کن به عنوان متغیرهای طراحی، و دمای مجاز وجوه ( حداکثر و حداقل دما) به عنوان قیود طراحی در نظر گرفته شده اند. تابع هدف یا معیار بهینگی تابعی وزن دار از جرم، هزینه و توان مصرفی سامانه کنترل حرارت است که می تواند شاخصی از هزینه آن باشد. روش برنامه ریزی درجه دوم متوالی به عنوان روشی توانمند در بهینه سازی غیرخطی جهت بهینه سازی به کار رفته است. نتایج بهینه سازی نشان می دهد که معیار بهینگی در طرح بهینه نسبت به طرح اولیه بهبود قابل ملاحظه ای دارد. سرعت بالا، دقت مناسب و قابلیت تعمیم این نرم افزار به طراحی زیرسیستم کنترل دمای طیف وسیعی از ماهوار ه ها از برتری های این تحقیق است. لذا می توان از این نرم افزار به عنوان یک ماژول در طراحی بهینه چند موضوعی ماهواره استفاده کرد.

میزان بالای اتلاف حرارت در موتورهای دیزلی که با آب خنک می شوند، محققان را بر آن داشته تا با بکارگیری این حرارت های اتلافی به عنوان انرژی ورودی سیستم سرمایشی خودروهای سنگین راندمان موتورها را افزایش دهند. سیستم های تبرید جذب سطحی با توجه به مزایایی که دارند گزینه مناسبی برای این مقصود هستند. حرارت های اتلافی موتور به دو بخش عمده اتلاف حرارت در گازهای اگزوز و حرارت هدر رفته آب خنک کن موتور در رادیاتور تقسیم میشود و بکارگیری هر کدام از این دو به عنوان انرژی ورودی سیستم تبرید جذب سطحی تجهیزات و جفت جاذب و جذب شونده خاص خود را می طلبد. در این مقاله با استفاده از یک مدلسازی جامع هر دو سیستم تبرید جذب سطحی آب رادیاتوری با جفت کاری سیلیکاژل-آب و اگزوزی با جفت کاری زئولیت-آب شبیه سازی شده است. دو سیستم در یک مبدل بستر جاذب یکسان و در شرایط محیطی مشابه مورد مقایسه قرار گرفته و بر مبنای آن سیستمی که عملکرد مناسب تری دارد تعیین می گردد. شبیه سازی ها نشان داد که سیستم تبرید جذب سطحی با انرژی ورودی گازهای اگزوز توانایی بالاتری در تولید سرمایش دارد. همچنین عملکرد هر دو سیستم در شرایط محیطی متغیر نیز مورد بررسی قرار گرفت که بررسی ها نشان داد با افزایش دمای محیط عملکرد هر دو سیستم تبرید جذب سطحی به صورت تقریبا خطی افت پیدا می کند که این افت در سیستم تبرید آب رادیاتوری شدیدتر از سیستم اگزوزی است.

در کار حاضر، معادله فشار متناظر با جریان سیال تراکم ناپذیر در محیط های متخلخل به شدت ناهمگون با استفاده از روش حجم محدود چند مقیاسی چند درجه تفکیکی به صورت عددی حل شده است. به منظور تمرکز بر اثرات ساختار میدان تراوایی مطلق روی عملکرد و دقت روش چند مقیاسی، جریان به صورت تک فاز مدلسازی شده و از اثرات گرانش و تغییرات خواص سیال با فشار صرف نظر شده است. نتایج روش چند مقیاسی چند درجه تفکیکی از نظر دقت با نتایج روش حجم محدود استاندارد برای چند میدان تراوایی به شدت ناهمگون مقایسه شده اند. این میدان های تراوایی مطلق از لایه های مختلف دهمین مساله مقایسه ای انجمن مهندسی نفت استخراج شده اند. برای میدان های تراوایی مطلق ناهمگونی که در آن ها تغییرات تراوایی به صورت تدریجی صورت می گیرد، نشان داده شده است که روش حجم محدود چند مقیاسی چند درجه تفکیکی نتایج قابل قبولی را تولید می کند. این در حالی است که نتایج عددی و همچنین تحلیل های ریاضی نشان می دهند که برای میدان های تراوایی مطلق با ساختار کانالی، در حالت کلی ممکن است که در میدان فشار روش چند مقیاسی نوسانات غیر فیزیکی به وجود آید. در اینگونه موارد، مقادیر انتقال پذیری درشت مقیاس ممکن است به گونه ای محاسبه شوند که ماتریس ضرایب دستگاه فشار درشت مقیاس در روش چند مقیاسی شرط های کافی برای یکنوا و همچنین مقید بودن جواب دستگاه معادله خطی (یعنی شرط M-ماتریس بودن) را از دست بدهد.

در مطالعاتی که تاکنون در رابطه با چاه گرمایی میکروکانالی انجام شده اند اثر آرایش های مختلف ورود و خروج جریان بر عملکرد چاه گرمایی متخلخل برای هیچ هندسه ای بررسی نشده است. در این تحقیق اثر استفاده از چهار آرایش مختلف ورودی و خروجی بر خنک کاری یک تراشه الکترونیکی با استفاده از چاه گرمایی میکروکانالی ذوزنقه ای شکل، شامل میکروکانال هایی ذوزنقه ای و متخلخل با ضریب تخلخل 0.88، به صورت سه بعدی و عددی بررسی شده است. بدین منظور جابجایی اجباری و آرام آب در میکروکانال ها و هدایت در قسمت های جامد چاه با اعمال شار حرارتی ثابت 150 کیلووات بر مترمربع به کف چاه گرمایی به روش حجم محدود و با استفاده از کد تجاری انسیس-سی اف اکس شبیه سازی شده است. نتایج نشان می دهد که آرایش های A و B، که در آن ها ورودی و خروجی در راستای جریان عبوری از میکروکانال ها است، در مقایسه با آرایش های C و D، که در آن ها ورودی و خروجی در جنبین قرار دارند، از نظر انتقال حرارت دارای عملکرد بهتر، مقاومت حرارتی پایین تر و توزیع دمای یکنواخت تر در قسمت کف چاه گرمایی هستند. بطور کلی استفاده از محیط متخلخل در کاهش دمای کف چاه گرمایی موثر است و در این خصوص آرایش D عملکرد بهتری دارد. در مجموع با در نظر گرفتن توام اثر مثبت استفاده از محیط متخلخل در افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی و اثر منفی آن در افزایش قدرت مورد نیاز پمپاژ آرایش A بهترین عملکرد را دارد.

در این پژوهش، اختلاط دو سیال تراکم ناپذیر مخلوط شونده با چگالی و لزجت متفاوت، در یک میکرو کانال دو بعدی مجهز به همزن (پره) نوسان کننده، در فرکانس های تحریک کننده مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. با وجود اینکه اکثر مطالعات صورت گرفته در زمینه اختلاط، به بررسی عملکرد یک مخلوط کننده، با هدف اختلاط دو سیال کاملا یکسان پرداخته اند می توان گفت که اختلاط دو سیال زمانی مفهوم پیدا می کند که دو سیال مخلوط شونده دارای نایکنواختی از قبیل دما، غلظت و یا خواص متفاوت نسبت به هم باشند. هدف از این پژوهش، بررسی تاثیر تفاوت در خواص دو سیال حل شونده، بر عملکرد مخلوط کننده و میزان اختلاط است. شبیه سازی در عدد رینولدز 50 و عدد اشمیت 10، در محدوده ی عدد استروهال بین 0.1 تا 1 با روش حجم محدود مبتنی بر المان، توسط کد تجاری CFX صورت گرفته است. عملکرد مخلوط کننده در سه حالت مختلف مورد بررسی قرار گرفت: اختلاط دو سیال یکسان، اختلاط دو سیال با چگالی متفاوت و اختلاط دو سیال با لزجت متفاوت. نتایج بدست آمده نشان می دهد که یکسان نبودن خواص دو سیال، منجر به تغییر عملکرد مخلوط کننده می گردد، و در هر یک از حالات بررسی شده مخلوط کننده عملکرد متفاوتی دارد. در حالتی که لزجت و چگالی دو سیال متفاوت باشد علاوه بر اینکه سیال ها تمایل کمتری به مخلوط شدن نشان می دهند، مشاهده می شود عدد استروهال تاثیر کمتری بر تغییر شاخص اختلاط دارد بیشینه ی تغییرات شاخص اختلاط در حالت چگالی و لزجت متفاوت به ترتیب 54.01 و 51.15 درصد می باشد در صورتی که این مقدار برای دو سیال یکسان به 577.94 درصد می رسد.

در طراحی کنترل، اطلاعات کامل بازخورد اغلب ضروری است. در بازوهای مکانیکی با مفاصل انعطاف پذیر، اندازه گیری تغییرات زوایای بازوها میسر است ولی اندازه گیری تغییرات عملگرها به سادگی قابل اندازه گیری نیست. از طرفی اندازه گیری متغیرهای حالت همواره دارای نویز سیگنالی است و فضای کاری بازوهای مکانیکی مخلوطی از اغتشاشات هست. بنابراین وجود یک رویت گر و تخمین گر غیرخطی مطلوب، جهت بهبود عملکرد سیستم دینامیکی موردنظر، امری ضروری است. روش معادله ریکاتی وابسته به حالت یکی از بهترین روش های کنترل بهینه غیرخطی می باشد. سیستماتیک بودن این روش، فرمول بندی و انجام محاسبات را ساده کرده و کنترل طیف وسیعی از سیستم های دینامیک غیرخطی (به شرط پایدار پذیر بودن) را در بر می گیرد که از مزایای این روش محسوب می شود. در اکثر روش های کنترل غیرخطی از تکنیک های خطی سازی مدل استفاده می شود اما در این روش فضای حالت مستقیم به صورت غیرخطی مورد استفاده قرار می گیرد که یکی از علل دقت و انعطاف پذیری در طراحی نسبت به سایر روش ها می باشد. هدف این مقاله، طراحی کنترل کننده و تخمین گر مبتنی بر روش معادله ریکاتی وابسته به حالت است که باوجود اغتشاشات، نویز سیستم های اندازه گیری و محدودیت های سیستم (عملگر و حس گرها)، تا حد امکان متغیرهای خروجی سیستم به مقدار طراحی (مطلوب) نزدیک شده و رفتار سیستم به رفتار حقیقی ربات نزدیک تر می شود. در این پژوهش ابتدا فرمولاسیون کنترل کننده و رویت گر بیان گردیده است، سپس این روند برای بازوی سه درجه آزادی با مفاصل انعطاف پذیر طراحی و شبیه سازی شده است. در ادامه فرایند طراحی به صورت تجربی برای ربات آزمایشگاهی اسکات پیاده سازی شده و نتایج صحه گذاری به دست آمده است.

هدف این مقاله بررسی آسیب پیشرونده در یک لایه کامپوزیتی زمینه فلزی با استفاده از کوپل روش میکرومکانیکی و دیدگاه مکانیک آسیب پیوسته می باشد. روش میکرومکانیکی، روش بر پایه المان حجمی نماینده معروف به روش سلول واحد ساده شده می باشد که قابلیت بررسی پیشرونده بودن آسیب و رفتار پلاستیک در المان حجمی نماینده را دارد. آسیب مورد بررسی به صورت ایزوتروپ و غیرایزوتروپ بر اساس دیدگاه مکانیک آسیب پیوسته می باشد. کامپوزیت مورد بررسی کامپوزیت کربن/آلومینیم می باشد. رفتار زمینه به صورت ایزوتروپ و الاستوپلاستیک و رفتار الیاف به صورت ایزوتروپ عرضی و الاستیک و آرایش الیاف درون زمینه به صورت منظم می باشد. مدل رفتار الاستوپلاستیک زمینه به صورت رفتار دوخطی و روش حل، روش تقریب متوالی می باشد. با توجه به مطالعات پیشین در دسترس، کامپوزیت سیلیکون کارباید/تیتانیوم جهت اعتبارسنجی و مقایسه با داده های تجربی مورد توجه قرار می گیرد. اثر درصد حجمی الیاف در روند پیشروی آسیب مورد مطالعه قرار می گیرد. نتایج نشان می دهند که با افزایش بارگذاری طولی و عرضی، متغیر آسیب در جهات الیاف وعمود بر الیاف رشد کرده و مدول یانگ طولی و عرضی موثر کامپوزیت کاهش می یابد. همچنین نتایج تایید می کنند که در بارگذاری طولی و درنظرگیری آسیب غیرایزوتروپ، پیشروی آسیب در جهت الیاف بیشتر از رشد آن در جهت عمود برالیاف می باشد، در حالیکه تحت بارگذاری عرضی رشد آسیب در جهات عمود بر الیاف سریع تر است.

استفاده از مواد تغییر فازدهنده به منظور افزایش ظرفیت ذخیره/آزاد سازی انرژی، موضوع مورد مطالعه بسیاری از تحقیقات نوین در زمینه مدیریت عرضه انرژی است. مطالعه چنین سیستم هایی مستقیما با مساله تغییر فاز جامد-مایع در ارتباط است، به طوریکه محاسبه توزیع دما، موقعیت جبهه تغییر فاز و کسر ماده جامد یا مایع شده به موضوع اساسی در این مسائل تبدیل می شود. بررسی فرآیند انجماد و ذوب با در نظر گرفتن پدیده انتقال گرمای جابجایی آزاد در فاز مایع، هدف اصلی مقاله حاضر است. بدین منظور یک مخزن مستطیلی پرده دار حاوی ماده تغییر فاز دهنده، در نظر گرفته شده است. وجود پره به منظور افزایش آهنگ انتقال گرما در نظر گرفته شده است. غوطه ور شدن فاز جامد داخل فاز مایع لزوم در نظر گرفتن شرط مرزی شناوری را روی مرز فاز جامد سبب می شود. از این رو فرآیند ذوب با در نظر گرفتن اثرات جابجایی طبیعی و حرکت فاز جامد داخل فاز مایع مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین اثرات جابجایی طبیعی در فرآیند انجماد نیز مطالعه شده است. با این تفاوت که در فرآیند انجماد نیازی به اعمال شرط مرزی شناوری وجود ندارد. روش عددی مورد استفاده روش بولتزمن شبکه ای بوده و نتایج بر اساس اعداد بی بعد گزارش شده است. بر اساس نتایج بدست آمده، اثرات جابجایی طبیعی در فرآیند انجماد قابل صرف نظر است، در حالی که در نظر گرفتن اثرات جابجایی طبیعی تغییر چشم گیری در مدت زمان مورد نیاز برای ذوب کامل ماده تغییر فازدهنده ایجاد می کند.

تفاوت های فیزیولوژیکی افراد از قبیل وزن، قد، جنسیت، سن و متابولیک پایه می تواند تاثیر قابل ملاحظه ای بر تنظیم حرارتی بدن افراد داشته باشد. بنابراین استفاده از مدل های حرارتی بدن که برای جمعیت های گسترده انسانی توسعه یافته است، برای اشخاص لزوما به جواب دقیقی نمی انجامد. از آنجایی که در مدل های استاندارد آسایش حرارتی، پارامترهای فردی لحاظ نشده و همچنین مدل های فردی و موضعی موجود دارای ساختاری بسیار پیچیده هستند، نیاز به مدلی فردی با ساختاری ساده و دقیق بیشتر از همیشه احساس می شود. در این تحقیق، تلاش شده است از طریق خصوصیات فردی قابل اندازه گیری و در دسترس، عوامل تاثیرگذار بر تنظیم حرارتی بدن و وابسته به فرد از جمله: درصد چربی بدن، ضخامت چربی زیر پوست، مساحت کل بدن، ظرفیت گرمایی ویژه بدن، مقاومت حرارت کل بدن و ... مدلسازی شده و در ساختار الگوریتم مدل سه نقطه ای اعمال گردد تا این مدل به مدلی فردی برای پیش بینی شرایط حرارتی افراد توسعه پیدا کند. مدل آسایش حرارتی سه نقطه ای، مدلی اصلاح شده از مدل استاندارد گایج می باشد که به جای مدلسازی لباس بر روی تمام سطح بدن، با رویکردی ساده شرایط حرارتی بخش های پوشیده و لخت بدن در آن به صورت مجزا مورد ارزیابی قرار می گیرد. این مدل با نتایج تحلیلی و تجربی مورد اعتبار سنجی قرار گرفت و تطابق مناسبی میان نتایج مشاهده شد. در نهایت، نتایج نشان می دهد که میانگین خطا در پیش بینی دمای پوست برای فرد از 1.2 درجه سلسیوس در مدل سه نقطه ای به 0.4 درجه سلسیوس برای مدل فردی جدید تقلیل می یابد.

در این مطالعه به بررسی تحلیلی دینامیک حالت پایدار یک رشته طناب خطی، همگن و نامیرا پرداخته شده است که یک سیستم فنر و دمپر خطی موضعی به آن متصل گردیده است. همچنین هر دو انتهای طناب به طور همزمان و یکسان با حرکت نوسانی، تحریک شده است. میرایی موضعی منجر به پیچیدگی مود در طناب شده که این امر باعث ظهور فاصله فرکانسی بین ماکزیمم دامنه ی نقاط مختلف طناب و تغییرات فاز گردیده است که نشان دهنده ی محدوده ی شکل گیری پیچیدگی مود در طناب است. در این تحقیق نشان داده شده است که ترکیب های مختلفی از سفتی فنر و میرایی موضعی وجود دارد که در آنها پیچیدگی مود به بیشترین حد خود می رسد. از همه مهم تر اینکه این ترکیب در هر فرکانس تحریک بی بعد مشخص، منحصر به فرد می باشد. در این ترکیب ها میرایی محدوده ی مشخصی دارد، اما با بزرگ تر شدن فرکانس مقدار سفتی فنر افزایش می یابد. در این حالت تمام مودهای نرمال ارتعاشات طناب از بین رفته و در عوض حرکت موج در طناب رخ می دهد. نتیجه با اهمیت دیگر اینکه میرایی که منجر به بیشترین فاصله فرکانسی می شود، الزاما با میرایی که به ازای آن بیشترین پیچیدگی مود و یا همان حرکت امواج رخ می دهد، برابر نیست.

در این مطالعه، ناپایداری انگشتی لزج در جابجایی مخلوط شدنی سیال نیوتنی بوسیله سیال ویسکوالاستیک، مورد بررسی قرار گرفته است. مدلسازی سیال ویسکوالاستیک توسط معادله ساختاری کریمینال- اریکسن- فیلیبی صورت گرفته است. سادگی و وابستگی توابع رئولوژیک به نرخ برش از مزایای این معادله ساختاری محسوب می شود. همچنین برای نمایش این وابستگی از مدل کاریو- یاسودا استفاده شده است. در شبیه سازی غیرخطی، با کمک روش طیفی و تبدیلات هارتلی به بررسی تاثیر توابع رئولوژیک سیال ویسکوالاستیک جابجا کننده بر روی این ناپایداری پرداخته شده است. نتایج ارائه شده شامل کانتورهای غلظت، منحنی های میانگین غلظت عرضی، طول اختلاط و بازده جاروبی خواهد بود. نتایج نشان می دهد با تغییر پارامترها در جهت افزایش ویسکوزیته سیال ویسکوالاستیک جابجا کننده، از شدت ناپایداری کاسته شده و شاهد افزایش بازده جاروبی و کاهش طول اختلاط خواهیم بود. همچنین تغییر پارامترها در جهت افزایش ضریب اختلاف تنش نرمال اول در این نوع سیال، در آغاز بازده جاروبی را افزایش داده و سپس با پیشروی زمانی انگشتی ها، کاهش می دهد. این در حالیست که این عامل تاثیر چندانی بر روی طول اختلاط دو سیال نخواهد گذاشت. علاوه بر این، در ناپایداری انگشتی ویسکوالاستیک همانند انگشتی های لزج، مکانیزم های مختلف غیرخطی تعامل انگشتی ها همچون اثر انتشار، بهم پیوستگی و شکافتگی نوک انگشتی ها در کانتورهای غلظت قابل مشاهده است.

در این مطالعه به بررسی جامع نانوکامپوزیت پلی پروپیلن/اکسید گرافن پرداخته شده و اثرات تقویتی ذرات اکسید گرافن بر روی خواص مکانیکی و حرارتی پلیمر غیر قطبی پلی پروپیلن بررسی شده است. برای بهبود خواص پلی پروپیلن با استفاده از نانوذرات اکسید گرافن با دو چالش اساسی مواجه هستیم. اول، عدم توزیع مناسب نانوذره درون شبکه پلی پروپیلن. دوم، عدم چسبندگی مناسب بین نانوذره و زنجیره های پلیمری. در این کار ابتدا اکسید گرافن با استفاده از روش اصلاح شده هامر از گرافیت خام سنتز و سپس به منظور توزیع بهتر و همچنین افزایش چسبندگی بین اکسید گرافن و پلی پروپیلن گروه های 12 کربنی آلکیل طی یک واکنش ساده جانشینی هسته دوستی دومولکولی بر روی سطح اکسید گرافن نشانده می شود. اثبات وجود گروه های آلکیلی بر روی سطح اکسید گرافن با استفاده از نتایج طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ (FT-IR) بررسی شد. جهت جلوگیری از کلوخه شدن اکسید گرافن آلکیل دارشده (AGO) در شبکه پلی پروپیلن، از روش اختلاط محلولی برای تهیه نانو کامپوزیت های PP/AGO با درصد جرمی 0.1، 0.3 و 0.5% AGO استفاده شده است. عدم کلوخگی ذرات با استفاده از عکس برداری SEM به تایید رسیده است. استحکام مکانیکی نانو کامپوزیت های تهیه شده با بررسی رفتار تنش-کرنش آن ها موردبررسی قرار گرفت و مشخص شد با افزودن 0.1، 0.3 و 0.5% از AGO به شبکه پلی پروپیلن مدول یانگ پلیمر به ترتیب 20، 30 و 34% افزایش پیدا می کند. پایداری حرارتی نیز با استفاده از آنالیز وزن سنجی حرارتی (TGA) مورد بررسی قرار گرفت و دمای افت جرم 10% برای نانوکامپوزیت با 0.1، 0.3 و 0.5% AGO به ترتیب 2، 8 و 12 درجه سلسیوس افزایش نسبت به پلی پروپیلن خالص نشان داد.

در این مقاله، عملکرد سیستم کنترل وضعیت تک محوره یک ماهواره صلب با مدولاتور پهنا و فرکانس پالس و عملگر تراستر از نوع دو وضعیتی (روشن یا خاموش) با استفاده از کنترلگر تناسبی- انتگرال گیر- مشتق گیر (PID) اصلاح شده، در شرایط اغتشاش خارجی پله بهبود یافته است. بدین منظور از کنترلگر PID مبتنی بر روش مشاهده گر استفاده شده است. عملگر تراستر با یک تابع تبدیل مرتبه دوم به همراه ثابت زمانی خالص مدل شده و فرکانس بروز رسانی خروجی مدولاتور، به عنوان ورودی عملگر تراستر دو وضعیتی، به مقدار 40 هرتز محدود شده است. در این مطالعه، معیارهای دقت نشانه روی، میزان فراجهش پاسخ زاویه ای، مصرف سوخت و تعداد دفعات روشن شدن عملگر تراستر به ازای اغتشاش خارجی پله (با مقادیر مختلف)، مد نظر است. پارامترهای کنترلگر PID اصلاح شده بر مبنای مشاهده گر، با استفاده از روش جستجوی پارامتری تنظیم شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که میزان مصرف سوخت و زمان نشست پاسخ در روش کنترلگر مبتنی بر مشاهده گر نسبت به کنترلگر PID، در حالی که فراجهش پاسخ نیز حذف شده است، کاهش قابل ملاحظه ای داشته است. نهایتا قوام کنترلگر مبتنی بر مشاهده گر در مواجهه با عدم قطعیت در ممان اینرسی و عدم قطعیت در سطح نیروی تراست بررسی شده است.

در این پژوهش، تغییرات دینامیکی توان خروجی توربین باد محور افقی سه پره ای مگاواتی مرجع در شرایط تغییر ناگهانی اندازه ی سرعت باد و در زوایای یاو مختلف بررسی شده است. پاسخ زمانی شامل پیچش الاستیک نوک پره و توان تولیدی روتور در این شرایط ناپایا با حالت جریان پایای باد مقایسه شده است. سه پروفیل برای تغییر ناگهانی سرعت باد مابین 10 تا 12 متر بر ثانیه و همچنین توربین در شرایط زاویه ی یاو صفر، 10 و 20 درجه در نظر گرفته شده است. با استفاده از روش ناپایای المان پره-مومنتوم و فرض نظریه تیر اویلر-برنولی برای پره، پیچش الاستیک پره ی توربین محاسبه شده است. از الگوی آیرودینامیکی دنباله ی دینامیکی برای شبیه سازی تاخیر زمانی رسیدن نتایج به شرایط پایا پس از تغییر ناگهانی سرعت باد و برای به دست آوردن ضرایب آیرودینامیکی پس از واماندگی نیز از الگوی واماندگی دینامیکی اونرا استفاده شده است. برای اعتبارسنجی روش پیشنهادی، نتایج حالت پایا با داده های منحنی عملکرد توربین مگاواتی مرجع NREL تا قبل از سرعت نامی و در حالت دینامیکی با توربین مرجع Tjaereborg مقایسه شده که تطابق خوبی را نشان می دهد. نتایج نشان می دهد تغییرات ناگهانی سرعت باد باعث نوسانات شدید در پیچش الاستیک پره شده و توان خروجی توربین را تحت تاثیر قرار می دهد. همچنین افزایش گرادیان سرعت باد منجربه افزایش تاخیر زمانی رسیدن پاسخ روتور به شرایط پایای جدید می شود. وجود زاویه ی یاو توربین نیز منجربه کاهش توان روتور و بارهای آیرودینامیکی متناوب می شود. از این نتایج و روش پیشنهادی می توان برای طراحی کنترلر مناسب توربین در شرایط ناپایای مشابه فوق استفاده کرد.

در این مطالعه، ارتعاشات غیرخطی ورق ساندویچی با لایه میانی ویسکوالاستیک، تحت اثر بار عرضی اتفاقی با پهنای باند وسیع مورد بررسی قرار گرفته است. به طور ویژه، اثر تشدید داخلی ناشی از نزدیکی فرکانس های طبیعی مودهای نامتقارن ورق با طول و عرض نزدیک به هم، در پاسخ مورد توجه قرار گرفته و امکان بروز پاسخ دو مودی و پدیده هایی همانند آشکار-نهانی اتفاقی مورد بررسی قرار گرفته است. مدلسازی لایه میانی ورق، برپایه فرض بزرگی نسبی کرنش و برش های عرضی بوده که منجر به حضور عبارات غیرخطی مادی و هندسی در معادلات حاکم شده است. برای رابطه ساختاری غیرخطی ماده ویسکوالاستیک لایه میانی نیز از مدلی تک انتگرالی استفاده شده است. برای میدان جابجایی درنظرگرفته شده برای لایه میانی نیز، تغییرات در راستای ضخامت، به شکل خطی برای مولفه های درون صفحه ای و به شکل تابع درجه دو برای مولفه برون صفحه ای در نظر گرفته شده است. به علاوه، لایه های بیرونی به دلیل ضخامت کمتر، با استفاده از تئوری کیرشهف به همراه فرضیات ون کارمن مدلسازی شده اند. حل مساله در گام اول به کمک روش گالرکین در کنار روش اغتشاشی انجام شده که منجر به تشکیل معادلات گسسته غیرخطی زمانی با عبارات انتگرالی شده است. این معادلات، با استفاده از روش بستن ممان گوسی و غیرگوسی حل شده، و امکان بروز انشعاب در پاسخ پایا با روش تعقیب مسیر شبه کمانی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین از شبیه سازی عددی مونت کارلو برای ارزیابی حل تحلیلی و همچنین بررسی پاسخ زمانی ورق استفاده شده است. نتایج عددی در نهایت، برای تعیین پاسخ دومودی و تعیین کمترین بار لازم برای وقوع اندرکنش بین مودها ارائه شده است.

هدف اصلی این تحقیق، مدل سازی اثر گوشه آزاد در چندلایه های کامپوزیتی متعامد و زاویه دار گرافیت/اپوکسی، با استفاده از روش حل المان محدود و بر اساس مدل سراسری- موضعی می باشد. در این مدل، ناحیه سراسری با استفاده از تئوری مرتبه اول برشی و ناحیه موضعی، در مجاورت گوشه آزاد، با استفاده از تئوری لایروایز ردی، مدل می شوند. استفاده از این روش امکان تحلیل چندلایه های ضخیم زاویه دار و متعامد را به وجود می آورد. چندلایه های متعامد و زاویه دار به ترتیب تحت بار حرارتی و کشش یکنواخت قرار گرفته و اثرات تنش های بین لایه ای لبه آزاد و گوشه آزاد مورد بررسی قرار می گیرد. اعتبارسنجی نتایج حاضر توسط نتایج در دسترس در تحقیقات پیشین صورت می گیرد که نشان دهنده تطابق خوبی است. نتایج تحقیق حاضر نشان می دهند هنگامی که چندلایه متعامد تحت بار حرارتی قرار می گیرد توزیع تنش های بین لایه ای در هر دو جهت طول و عرض چندلایه یکنواخت است. در صورتیکه برای بار کششی تک جهته تنش های بین لایه ای در دو راستای چندلایه دارای توزیع متفاوت می باشد. همچنین نتایج نشان می دهند که در چندلایه های زاویه دار تحت کشش یکنواخت با افزایش زاویه الیاف، اثر گوشه آزاد افزایش می یابد و بیشترین تنش های بین لایه ای در لایه های 30 درجه در مجاورت لبه های آزاد رخ می دهند. بعلاوه نتایج ثابت می کنند در لایه های با زاویه ی الیاف کمتر از 30 درجه، اثرات لبه آزاد و گوشه آزاد، تقریبا مشابه است. مطالعه پارامتری بر روی ضخامت و چیدمان لایه های چندلایه نشان می دهد که هر دو پارامتر بر روی تنش های بین لایه ای در گوشه ی آزاد تاثیر بسزایی دارند.