مهندسی مکانیک مدرس
سال:1398 | دوره:19 | شماره:9 |تعداد مقالات:26

در این مقاله یک روش نوین تغییر شکل پلاستیک شدید لوله تحت عنوان فرآیند اصطکاکی اصلاح شده تغییر شکل پلاستیک شدید لوله برای تولید لوله هایی با ساختار بسیار ریز و خواص مکانیکی مطلوب ارائه شده است. بدین ترتیب با استفاده از چرخش قالب و تغذیه لوله درون کانال انحنادار با تبدیل توان اصطکاک به گرمای ورودی، دما در منطقه تغییر شکل افزایش یافته و باعث ایجاد کرنش های ترکیبی شدید و کاهش نیروی فشاری شده است. آزمایش های تجربی برای بررسی امکان پذیری فرآیند روی لوله های برنجی تکرار شد و پارامترهای بهینه برای انجام فرآیند به دست آمد. مقدار پارامترهای بهینه برای سرعت دورانی 710دور بر دقیقه و برای نرخ پیشروی 08/0میلی متر بر دور انتخاب شد. بررسی میکروساختار نمونه های فرآوری شده کاهش چشمگیر اندازه دانه از مقدار اولیه 76میکرومتر تا 9 و 7میکرومتر به ترتیب در راستاهای طولی و محیطی را نشان داده است. استحکام نمونه های فرآوری شده در راستاهای محیطی و طولی از مقدار اولیه 160مگاپاسکال به ترتیب تا مقادیر 202 و 325مگاپاسکال افزایش یافتند. همچنین سختی از مقدار اولیه 48 تا مقدار 72ویکرز افزایش داشته است.

پیوند نورد سرد یک نوع فرآیند اتصال دهی مابین فلزات مشابه یا غیرمشابه است که پیوند بین فلزات از طریق اعمال تغییر شکل پلاستیک توسط فرآیند نورد در دمای اتاق برقرار می شود. از طرفی، فرآیند پیوند نورد تجمعی به عنوان یکی از روش های اعمال تغییر شکل پلاستیک شدید با امکان دستیابی به ساختار فوق ریزدانه و خواص مکانیکی بهبودیافته مطرح است. در این پژوهش یک روش ترکیبی متشکل از فرآیندهای پیوند نورد تجمعی و پیوند نورد سرد به منظور ساخت ورق مسی فوق ریزدانه با افزایش هم زمان استحکام و هدایت الکتریکی پیشنهاد شد. ریزساختار خواص مکانیکی و هدایت الکتریکی نمونه تولیدشده با روش ترکیبی و نمونه های حاصل از سیکل های مختلف فرآیند پیوند نورد تجمعی مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج حاصل از بررسی ریزساختار ماده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که در ساختار کریستالی نمونه تولیدشده به روش ترکیبی، طیف گسترده ای از دانه های بسیار ریز در محدوده چندصدنانومتر با توزیع یکنواخت دیده می شوند. همچنین نتایج حاصل از آزمون کشش و سختی حاکی از افزایش پیوسته مقدار استحکام و سختی با افزایش تعداد پاس های نورد بود. در نهایت، بررسی هدایت الکتریکی توسط آزمون پروب چهار نقطه نشان داد که با افزایش تعداد سیکل های فرآیند پیوند نورد تجمعی، هدایت الکتریکی کاهش می یابد، در حالی که در نمونه تولیدشده به روش ترکیبی افزایش همزمان استحکام، سختی و هدایت الکتریکی مشاهده شد.

یک ایرفویل توربین بادی توسط ابزار دینامیک سیالات به منظور بررسی اثر نوسان ایرفویل و شرط مرزی لغزشی بر کارآیی آن تحلیل شد. شرط مرزی لغزشی ناشی از اعمال سطح فوق آب گریز بوده است، چرا که سیالات روی سطوح فوق آب گریز می لغزند. سطوح فوق آب گریز می توانند یخ زدگی پره را به تأخیر بیندازند. این سطح بر ناحیه لبه جلویی فرض شده است. یخ زدگی پره بیشتر می تواند در این ناحیه رخ دهد. پارامترهای حرکت نوسانی ایرفویل به اندازه ای انتخاب شد که پدیده واماندگی دینامیکی مدل سازی شد. پدیده واماندگی دینامیکی سبب افزایش شدید بارگذاری روی پره می شود. واماندگی دینامیکی با ایجاد دو گردابه لبه جلویی وگردابه پشتی مرتبط است. سه فرکانس کاهیده نوسان 05/0=، 08/0 و 12/0 و سه اختلاف فاز در طول های لغزشی متفاوت سطح فوق آب گریز بررسی شد. در این راستا مدل گذارSST برای تحلیل ایرفویل SD7037 در عدد رینولدز 104×4= اعمال شده است. نتایج نشان داده اند که اعمال یک سطح فوق آب گریز با طول های لغزشی نسبتاً پایین نمی تواند در حرکت نوسانی ایرفویل مفید باشد؛ اما در طول های لغزشی بیش از 100میکرون، ضرایب آیرودینامیک تغییر زیادی کرد. در بیشترین فرکانس نوسان، ضرایب برآ و پسا به ترتیب به اندازه 12 و 40% کاهش یافت. افزایش طول لغزشی تشکیل گردابه و زاویه ی واماندگی را به تعویق انداخته است.

در این مقاله به بررسی ضریب هدایت حرارتی نانولوله های نیترید بور چندجداره با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی بر پایه توابع پتانسیل ترسف و لنارد-جونز پرداخته شده است. اثرات قطر، طول، دما روی ضریب هدایت حرارتی نانولوله های نیتریدبور دوجداره مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین با درنظرگرفتن نانولوله های دو، سه، چهار و پنج جداره، اثر تعداد جداره بر ضریب هدایت حرارتی نانولوله های نیتریدبور مطالعه شده است. در ادامه، با در نظرگرفتن نانولوله های آرمچیر و زیگزاگ، اثر کایرالیتی نیز بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که ضریب هدایت حرارتی نانولوله های دوجداره نیتریدبور با افزایش قطر نانولوله، افزایش و با افزایش دما کاهش می یابد، به گونه ای که با افزایش 73 و 82% به قطر خارجی نانولوله های زیگزاگ و آرمیچر به ترتیب 93 و 98% ضریب هدایت حرارتی افزایش می یابد. به علاوه، نانولوله های آرمیچر، ضریب هدایت حرارتی بیشتری نسبت به نوع زیگزاگ دارند. همچنین نتایج شبیه سازی بیانگر افزایش ضریب هدایت حرارتی با افزایش طول نانولوله های نیتریدبور است، به نحوی که افزایش 50% طول مؤثر نانولوله، افزایش تقریباً 25% ضریب هدایت حرارتی را به دنبال دارد. در نهایت، در بررسی اثر تعداد جداره ها مشخص شد که در طول و دمای برابر، نانولوله های با تعداد جداره های بیشتر، دارای ضریب هدایت حرارتی بیشتری هستند.

امروزه یکی از پرکاربردترین روش های کنترل جریان در حوزه ی آیرودینامیک به ویژه آیرودینامیک خارجی استفاده از محرک های پلاسمایی است. در این تحقیق تاثیر محرک های پلاسمایی بر دو سیلندر در آرایش پشت سر هم در حالتی که محرک ها روی سیلندر اول اعمال شده، بررسی شده است. سیلندرها در فواصل نسبی (L/D) مختلف از یکدیگر قرار داده شدند و تحقیقات در دو رینولدز 100 و 200 انجام گرفته و در دو شرایط متفاوت اعمال محرک ها انجام شده است. یکی از حالت ها دارای ولتاژ قله به قله 55 کیلوولت و دیگری 1 کیلوولت بوده است که این مقادیر با توجه به نتایجی که اعتبارسنجی با آنها انجام گرفته، انتخاب شده اند. نتایج حاصل از روش عددی با سایر نتایج عددی و تجربی صحه گذاری شد حل معادلات جریان با استفاده از روش حجم محدود انجام گرفته است. اعمال محرک های پلاسمایی سبب شد که سیلندر دوم در تمامی حالت ها ضریب پسا و عدد ناسلت بیشتری را تجربه کند. همچنین تأثیر محرک های پلاسمایی بر روی افزایش ضریب پسا و عدد ناسلت با افزایش رینولدز کمتر شده به گونه ای که افزایش عدد ناسلت در بهترین حالت در رینولدز 100 نزدیک به 2% بیشتر از همین افزایش در رینولدز 200 بوده است.

تلاطم سوخت یکی از مهم ترین عوامل در برهم خوردن وضعیت فضاپیما از حالت مطلوب در مانور مداری است. بنابراین کنترل این پدیده از اساسی ترین مسائل در کنترل وضعیت به حساب می آید. دو نوع روش کنترلی فعال و غیرفعال برای کنترل تلاطم وجود دارد که با توجه به جواب دهی بهتر کنترل فعال در کنترل هم زمان تلاطم و وضعیت فضاپیما، اغلب از کنترل فعال استفاده می شود. برای این منظور در ابتدا باید دینامیک تلاطم را مدل کرد. در این مقاله، دینامیک تلاطم به وسیله مدل چندآونگی توصیف شده و معادلات دینامیک ترکیب شده فضاپیما و تلاطم به دست آمده است. در مدل ارائه شده، آونگ ها به طور آزادانه می توانند در فضای سه بعدی حرکت کنند و این موضوع باعث می شود که مدل به واقعیت نزدیک تر باشد. معادلات دینامیک ترکیب شده فضاپیما و تلاطم، غیرخطی هستند، بنابراین برای کنترل وضعیت در حالت واقعی تر باید از روش کنترل غیرخطی استفاده کرد. در این مقاله برای این منظور ابتدا دو تابع نامزد لیاپانوف پیشنهاد شده است و پس از آن با استفاده از این توابع کنترلرها به دست آمده اند. تأثیر کنترلرهای به دست آمده بر وضعیت فضاپیما و آونگ ها با انجام یک شبیه سازی نشان داده شده است. نتایج شبیه سازی نشان از عملکرد مناسب کنترلر های طراحی شده دارند، اگرچه تفاوت اندکی در پاسخگویی دو کنترلر نسبت به یکدیگر دیده می شود.

هدف این مقاله، بررسی تجربی تأثیر اندازه ذرات پودر آهن کربونیل به عنوان ذرات مغناطیس شونده سیال مگنتورئولوژیک در نیروی میرایی و ظرفیت انرژی اتلافی دمپر مگنتورئولوژیکال دوسرمتحرک است. با وجود اینکه مطالعات بسیاری به بررسی تأثیر اندازه ذرات پودر آهن در خواص رئولوژیک، میزان ته نشینی، پایداری و چگالی میدان مغناطیسی سیال مگنتورئولوژیک پرداخته اند، ولی تأثیر اندازه ذرات کروی شکل آهن کربونیل روی دامنه ماکزیمم نیروی میرایی و ظرفیت اتلاف انرژی دمپر دوسرمتحرک تاکنون در ادبیات فن گزارش نشده است. به دلیل اهمیت بالای خواص رئولوژیک سیال مگنتورئولوژیک و اندازه ذرات مغناطیس شونده سیال در میرایی دمپر، در این مقاله دو نوع سیال با درصد حجمی یکسان 35% از ذرات کروی شکل پودر آهن کربونیل با قطرهای 40 و 63میکرومتر ساخته شد و در دمپر دوسرمتحرک با سه کویل الکتریکی در فرکانس های مختلف و دامنه 15میلی متر برای جریان های مختلف امتحان شد. با ترسیم منحنی های نیرو-جابجایی و نیرو-زمان، اثر نوع سیال بر نیروی میرایی و ظرفیت اتلاف انرژی در جریان های مختلف مورد آنالیز قرار گرفت. نتایج نشان داد که دامنه ماکزیمم نیروی میرایی دمپر با جریان الکتریکی و فرکانس تحریک، روندی افزایشی دارد. همچنین مقدار این نیرو برای سیال با اندازه ذرات 63میکرومتر در حضور میدان مغناطیسی، با اختلاف کمی بزرگتر از سیال با ذرات 40میکرومتر است که می توان گفت قطر ذرات پودر آهن، تأثیر چشم گیری در دامنه ماکزیمم نیرو ندارد. ولی ظرفیت اتلاف انرژی دمپر برای سیال با ذرات 40میکرومتر در تمام جریان ها و فرکانس ها مقادیر بیشتری از سیال با ذرات 63میکرومتر دارد.

در این مقاله معادلات حرکت غیرخطی تیر یک سر گیر دار و یک سر مفصل با ترک باز استخراج شده و با حل آن به مطالعه پدیده تشدید درونی در تیر ترک دار پرداخته شده است. ترک به صورت یک فنر پیچشی مدل سازی شده و تیر ترک دار به صورت دو تیر مجزا که با یک فنر پیچشی به هم متصل شده اند در نظر گرفته شده است. معادله حرکت تیر ترک دار با فرض غیرخطی هندسی استخراج و با استفاده از روش گالرکین به مجموعه ای از معادلات غیرخطی برای مودهای ارتعاشی تبدیل شدند و با استفاده از روش اغتشاشات حل شدند. با توجه به وابستگی انرژی مکانیکی تیر با دامنه نوسان آن، برای بررسی انتقال انرژی بین مودهای ارتعاشی و تاثیر ترک در آن، دامنه آنی مودهای ارتعاشی به دست آمد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که در تیر ترک دار مقدار انرژی انتقالی بین مودها کمتر از تیر سالم بوده ولی نرخ تکرار انتقال انرژی بیشتر از تیر سالم است و نرخ جا به جایی انرژی بین مودها با افزایش عمق ترک با شیب تندتری افزایش می یابد. همچنین پاسخ ارتعاشی به دست آمده برای تیر ترک دار با میرائی های مختلف نشان می دهد که مقدار و سرعت انتقال انرژی وابستگی ناچیزی به میرائی سیستم دارد. برای صحه سنجی نتایج به دست آمده از روش اغتشاشات، معادلات حرکت با استفاده از روش عددی حل شده و نتایج به دست آمده حاکی از همخوانی کامل نتایج به دست آمده از روش های تحلیلی و عددی است.

سرب تیتانات به عنوان یک پروسکایت یونی در پایین تر از دمای 766کلوین که موسوم به دمای گذار است در فاز فروالکتریک و در بالای این دما در فاز پاراالکتریک است. بررسی تاثیر پارامترهای مکانیکی بر خواص فروالکتریک این ماده اهمیت بسزایی در کاربرد صنعتی آن در قطعات الکترونیکی ذخیره اطلاعات دارد. در این مطالعه با استفاده از روش شبیه سازی دینامیک مولکولی اثر تنش-کرنش بر قطبش پذیری سرب تیتانات در فاز فروالکتریکِ بررسی شده است. برای مدل سازی پتانسیل بین اتمی، برهم کنش بین یون ها در فاز پاراالکتریک پتانسیل های باکینگهام کوتاه برد و کولنی بلندبرد و در فاز فروالکتریک علاوه بر پتانسیل های فوق، پتانسیل فنر نیز با استفاده از مدل پوسته ای در نظر گرفته شده است. در این مقاله اثرات ناشی از اعمال تنش-کرنش مکانیکی در فاز فروالکتریک و در دو حالت تنش-کرنش تک محوری کششی و تراکمی مورد بررسی قرار گرفت. در حالت تنش-کرنش کششی اعمال تنش خارجی منجر به افزایش قطبش PbTiO3 شد در حالی که با اعمال تنش تراکمی قطبش PbTiO3 کاهش می یابد، تاجایی که با اعمال تنش-کرنش بحرانی قطبش PbTiO3 به صفر می رسد.

فرآیند پخت کامپوزیت ها با مشکلاتی از قبیل شکل گیری تنش پسماند و اعوجاج همراه است. با توجه به هزینه هایی که صرف ساخت کامپوزیت ها می شود، شبیه سازی فرآیند ساخت با هدف پیشگیری از هدررفت هزینه ها از اهمیت بالایی برخوردار است. از روش های متداول و ساده ساخت کامپوزیت ها لایه چینی دستی است. در پژوهش حاضر، تنش صفحه ای حاصل از تغییر دمای چندلایه های کامپوزیتی مورد بررسی قرار گرفته و انحنای ناشی از آن تحلیل شده است. بدین منظور دو نمونه متقارن و نامتقارن با هشت لایه دچار 100درجه تغییر دما شده و تنش های نرمال و برشی محاسبه شده اند. ابتدا به کمک نظریه کلاسیک لایه ای که مهم ترین نظریه در تحلیل تنش کامپوزیت هاست، خواص مکانیکی ترکیب اپوکسی و الیاف شیشه با درصد حجمی 70% و میزان تغییر دما و ترتیب لایه ها در برنامه نوشته شده وارد شده اند. سپس مقدار هر سه مؤلفه تنش درون صفحه ای خوانده شده و مقدار عددی انحنا به دست آمد که میزان آن برای نمونه متقارن ناچیز دیده شد. به منظور تأیید صحت میدان تنش های پسماند، شبیه سازی المان محدود برای هر دو نمونه صورت گرفته است که نتایج با خطایی ناچیز مجدداً به دست آمدند. فرض هایی که در شبیه سازی المان محدود و نظریه کلاسیک لایه ای فرض شده اند منجر به اختلاف نتایج با واقعیت می شوند. با وجود این فرضیات، شبیه سازی حرارتی چندلایه های کامپوزیتی در نرم افزار آباکوس می تواند پیش بینی مطلوبی از واقعیت داشته باشد. نوآوری پژوهش حاضر در استفاده از این نرم افزار و تأیید نتایج کدنویسی است.

فوم های پلیمری یکی از بهترین کاندیداها به منظور ساخت عایق های حرارتی هستند. بر همین اساس بررسی خواص عایق حرارتی فوم های پلیمری، در سالیان اخیر مورد توجه جوامع علمی قرار گرفته است. در تحقیق حاضر بهینه سازی خواص عایق حرارتی فوم های پلیمری از دو جنبه ضریب هدایت حرارتی جامد و تشعشعی صورت گرفته است. به این منظور مدلی تئوری بر مبنای چگالی فوم و اندازه سلولی ارائه شده است. صحت مدل تئوری ارائه شده در قیاس با نتایج تجربی متعددی به اثبات رسیده است. نتایج گویای این است که خطای مدل تئوری ارائه شده کمتر از 5% است. همچنین نتایج نشان دادند که با کاهش چگالی فوم، ضریب هدایت حرارتی جامد و تشعشعی به ترتیب کاهش و افزایش می یابد. ضمن اینکه کاهش اندازه سلولی سبب کاهش ضریب هدایت حرارتی تشعشعی می شود. به منظور بهینه سازی ضرایب هدایت حرارتی جامد و تشعشعی از روش طراحی آزمایش رویه پاسخ استفاده شد. نتایج حاکی از این بود که چگالی فوم 23/5کیلوگرم بر متر مکعب و اندازه سلولی 53میکرومتر، شرایط ساختاری بهینه هستند که در این شرایط هر دو ضریب هدایت حرارتی جامد و تشعشعی کمتر از 3میلی وات بر متر کلوین است. مطابق نتایج آشکار شد که داده های حاصل از مدل تئوری ارائه شده و روش رویه پاسخ تطابق مطلوبی با یکدیگر دارند. در این شرایط بهینه، ضریب هدایت حرارتی کلی فوم پلیمری تقریباً 30میلی وات بر متر کلوین خواهد بود که در بازه اندازه های سلولی مذکور، مقدار بسیار مطلوبی است.

آلیاژهای هیپویوتکتیک Al-Ni به سبب قابلیت ریخته گری عالی و استحکام ویژه بسیار مناسب، به ویژه در دماهای بالا، کاربرد گسترده ای در صنایع خودروسازی و هوا فضا دارند. افزودن منگنز به ترکیب این آلیاژها موجب تشکیل رسوبات جدید غنی از منگنز شده و تاثیری مثبت بر استحکام و سختی آنها به خصوص در دماهای بالا دارد. با این حال در غلظت های بیش از حدود 2% وزنی، ابعاد و کسر حجمی رسوبات غنی از منگنز افزایش یافته و موجب افت خواص مکانیکی به ویژه انعطاف پذیری و چقرمگی آلیاژ می-شود. بر این اساس در تحقیق حاضر سعی شده است با افزایش سرعت انجماد و فرآوری اصطکاکی اغتشاشی، اثرات منفی افزایش غلظت منگنز بر خواص کششی آلیاژهای هیپویوتکتیک Al-Ni کنترل شود. بدین منظور نمونه های تهیه شده از آلیاژ غنی از منگنز Al-4Ni-4Mn، منجمد شده تحت دو سرعت 3/5 و ° C/s 10/5، تحت عملیات فرآوری اصطکاکی اغتشاشی (rpm 1600 و mm/min 12) قرار گرفتند. نتایج حاصل از مطالعات ریزساختاری و آنالیز تصویری حاکی از کاهش قابل ملاحظه ی ابعاد و توزیع یکنواخت ذرات بین فلزی غنی از منگنز (و نیکل) در زمینه، کاهش شدید اندازه دانه ها و حذف عیوب ریختگی شامل تخلخل های گازی و انقباضی و لایه های اکسیدی دوگانه محبوس شده است. بررسی تاثیر مشترک افزایش سرعت انجماد و فرآوری اصطکاکی اغتشاشی بر خواص مکانیکی آلیاژ حاکی از آن است که استحکام کششی، استحکام تسلیم، درصد ازدیاد طول، چقرمگی و سختی میکروسکپی آلیاژ به ترتیب حدود 63، 55، 123، 188 و58 % بهبود می یابند.

به علت توسعه استفاده از ورق های ترکیبی در صنعت حمل ونقل، درک رفتار شکل پذیری آنها برای تولید محصولاتی باکیفیت بالا در فرآیندهای شکل دهی به ویژه کشش عمیق، اهمیت بالایی پیدا کرده است. با توجه به استحکام متفاوت مواد پایه و وجود منطقه جوش، شکل پذیری ورق های ترکیبی غالباً کمتر از فلزات پایه است. مقایسه جابه جایی خط جوش و عمق کشش ورق-های ترکیبی تولید شده با دو روش جوشکاری لیزر و جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، از جمله اهداف این پژوهش است. به علت ایجاد منطقه محدودتر متاثر از حرارت و سوراخ کلیدی مناسب، جوشکاری لیزر نسبت به سایر روش های جوشکاری برای تولید این ورق ها در اولویت است. پارامترهای فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی به دلیل تاثیر زیاد بر تغییرات پیچیده ناحیه پلاستیک و متاثرشدن الگوی سیلان ماده و توزیع دما در ورق های ترکیبی، بسیار با اهمیت هستند. در این مقاله، با طراحی آزمایش های تجربی، تاثیر نیروی ورق گیر و سرعت خطی جوشکاری بر عمق کشش و جابه جایی خط جوش ورق های ترکیبی بررسی شده است. همچنین سختی ناحیه جوش حاصل از این فرآیندها مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که با افزایش سرعت خطی جوشکاری لیزر، میزان عمق کشش و جابه جایی خط جوش افزایش یافته است. با افزایش سرعت خطی جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نیز میزان جابه جایی خط جوش و عمق کشش افزایش یافته است. همچنین سختی ناحیه جوش لیزر بیشتر از سختی ناحیه مربوط به جوش اصطکاکی است.

در این مقاله، تحلیل المان محدود با مدل های سختی غیرخطی ترکیبی (مدل سینماتیکی آرمسترانگ-فردریک همراه با قانون سخت شوندگی ایزوتروپیکی) و مدل شابوشی برای بررسی رفتار کرنش های پیش رونده در لوله های سه راهی از جنس فولاد ضدزنگ و تحت بارگذاری ممان های دینامیکی همراه با تاثیر فشار داخلی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که مقدار حداکثر تغییر شکل های پیش رونده در محل اتصال لوله های سه راهی رخ می دهد. همچنین نرخ تغییر شکل های پیش رونده با افزایش سطح بارگذاری خمشی در فشار ثابت افزایش می یابد. ملاحظه می شود که هندسه و ابعاد لوله سه راهی بر میزان و نرخ کرنش های پیش رونده تاثیر بسزایی دارد. مقایسه نشان می دهد نتایج عددی حاصل از کرنش های پیش رونده در نمونه BSS1 (نمونه اول لوله سه راهی از جنس فولاد ضدزنگ) با مدل سختی ترکیبی و شابوشی در مقایسه با نتایج حاصل از مدل سختی آرمسترانگ فردریک بهتر بوده و به داده های تجربی نزدیک تر است. پیش بینی رفتار کرنش های پیش رونده در BSS2 براساس مدل ترکیبی در مقایسه با سایر مدل ها به نتایج تجربی نزدیک تر است. البته در نمونه BSS3 این پیش بینی رفتار، توسط مدل شابوشی در مقایسه با سایر مدل ها بهتر و به نتایج تجربی نزدیک تر است. همانند نمونه های فولاد کربنی ساده که در مقاله اخیر مورد مطالعه قرار گرفته، هر دو مدل سختی شابوشی و ترکیبی در مقایسه با مدل سختی آرمسترانگ-فردریک پیش بینی مناسب و تا حدودی مشابه هم نسبت به نتایج تجربی در نمونه های فولاد ضدزنگ از خود نشان می دهند.

در این مقاله، پایداری دینامیکی ورق مستطیلی نسبتاً ضخیم حامل جرم دوار و واقع بر بستر ویسکوالاستیک مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور با در نظر گرفتن همه ترم های اینرسی جرم متحرک و استفاده از تئوری برشی مرتبه اول ورق، معادلات حاکم بر رفتار دینامیکی سیستم استخراج شده است. سپس با به کارگیری روش گالرکین به همراه توابع شکل مثلثاتی، معادلات پاره ای استخراج شده برای ورق نسبتاً ضخیم با تکیه گاه های ساده، به معادلات دیفرانسیل معمولی تبدیل شده است. در اثر حرکت تناوبی جرم در طول مسیری دایره ای روی سطح ورق، معادلات حاکم معادلاتی با ضرایب متناوب هستند. در ادامه با حل این معادلات توسط روش نیمه تحلیلی هارمونیک بالانس نموی، اثرات پارامترهایی شامل ضخامت نسبی ورق، شعاع مسیر حرکتی و ضرایب سفتی و استهلاک بستر ویسکوالاستیک بر ناپایداری سیستم مورد تحلیل قرار گرفته است. با مقایسه نتایج پیش بینی شده توسط روش هارمونیک بالانس نموی در تعیین نواحی پایدار و ناپایدار با نتایج حل عددی، تطابق بسیار خوبی مشاهده شده است. نتایج حاکی از این است که با افزایش شعاع مسیر حرکتی، وسعت ناحیه ناپایدار در صفحه فرکانس-جرم بار دوار افزایش پیدا می کند. به علاوه، با افزایش سفتی و استهلاک بستر، سیستم به سمت پایداری بیشتر میل می کند.

پژوهش حاضر آغاز و گسترش خسارت درون و برون لایه ای در صفحه چندلایه کامپوزیتی کولار-اپوکسی در معرض ضربه سرعت بالا با استفاده از یک مدل اجزای محدود را ارایه می دهد. خسارت در لایه های کامپوزیت به روش تخریب پیش رونده و تورق بین لایه ها با استفاده از مدل ناحیه چسبنده تعریف شده است. آغاز خسارت درون لایه ای با استفاده از معیار هاشین و آغاز تورق بین لایه ها با استفاده از تئوری کشش-جدایش پیش بینی شده و گسترش خسارت های درون و برون لایه ای به وسیله کاهش سفتی بر پایه انرژی چقرمگی شکست موجود در نرم افزار آباکوس انجام شده است. در این تحقیق، پارامترهای مورد نیاز مدل اجزای محدود از قبیل انرژی چقرمگی شکست به صورت تجربی و با استفاده از آزمایش هایی مانند کشش فشرده و تیر یکسر گیردار دوتایی استخراج شده است. اعتبارسنجی مدل اجزای محدود نیز با استفاده از مقایسه سرعت ضربه زننده پس از برخورد در آزمایش تجربی ضربه با انرژی 160ژول و شبیه سازی عددی انجام شده است. با مشاهده درصد تفاوت پایین بین نتایج آزمایش ضربه با شبیه سازی عددی نتیجه گرفته شد که خواص مورد نیاز شبیه سازی به درستی استخراج شده و معتبر است. در تحقیق حاضر یک مدل معتبر، دقیق و کم هزینه اجزای محدود با درنظرگرفتن خسارت و نفوذ ضربه زننده برای یک کامپوزیت چندلایه تحت ضربه سرعت بالا را ارایه کرده که پارامترهای مورد نیاز آن را می توان به صورت تجربی استخراج کرد.

بافت های نرم رفتار ویسکوالاستیک شامل خزش وابسته به زمان، واماندگی تنش و هیسترزیس از خود نشان می دهند. تغییرات در مشخصات ویسکوالاستیک بافت های نرم مانند لیگامان های ستون فقرات، تحت بارگذاری های دینامیکی می تواند منجر به بروز آسیب شود. در این مقاله رفتار ویسکوالاستیک لیگامان ستون فقرات با درنظرگرفتن دو مدل متفاوت ویسکوالاستیک نیمه خطی تحت بارگذاری های دینامیکی برای خزش و واماندگی تنش بررسی شده است. پس از به دست آوردن معادلات حاکم، نتایج حاصل از فرمولاسیون با نتایج آزمایشات مربوطه موجود در منابع، مقایسه شده است و در نهایت مدل ویسکوالاستیکی که رفتار نزدیکتری به نتایج آزمایشات داشت، به عنوان مدل مناسب برای لیگامان های ستون فقرات در نظر گرفته شد. بدین منظور داده های مربوط به مطالعه آزمایشگاهی انجام شده توسط هینگورانی (مربوط به آزمایش خزش و واماندگی روی لیگامان میانی خرگوش) در یک نمودار تمام لگاریتمی ترسیم شدند. طبق نمودارها ملاحظه شد که نرخ کرنش با سطوح بالاتر تنش کاهش یافته و نرخ واماندگی نیز با سطوح بالاتر کرنش کاهش پیدا کرد. با توجه به نتایج حاصله، فرمولاسیون مورد انتخاب و مقادیر حاصله برای ثوابت معادلات، تطابق قابل قبولی با نتایج آزمایشگاهی داشت و می توان از این معادلات با دقت قابل قبولی برای لیگامان های ستون فقرات استفاده کرد.

در مطالعه حاضر برای اولین بار، مشخصه های جریان لایه گاز و رفتار حرارتی پنجره های دوجداره مورب با درنظرگرفتن اثرات تابشی سیال به عنوان یک محیط خاکستری، با توانایی جذب، صدور و پخش تشعشع به صورت عددی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. در سال های اخیر نصب پنجره های دوجداره به صورت شیب دار از حالت عمودی تا افقی به خصوص در معماری جدید زیاد به چشم می خورد. هدف اصلی در مطالعه حاضر، تعیین اثر زاویه شیب پنجره بر عملکرد پنجره های دوجداره و نرخ انتقال حرارت از طریق این بخش از ساختمان ها است. در این راستا، معادلات حاکم شامل پیوستگی، مومنتوم و انرژی توسط روش حجم محدود گسسته شده و با استفاده از الگوریتم سیمپل حل می شوند. به منظور محاسبه جمله تشعشع در معادله انرژی، معادله انتقال تشعشع به صورت عددی و با استفاده از روش راستاهای مجزا حل شده است. نتایج حاصل به صورت خطوط جریان، خطوط دما ثابت و همچنین توزیع مولفه های افقی و عمودی سرعت در داخل کل فضای پنجره، شامل جداره های شیشه ای و گاز پرکننده، در زوایای شیب مختلف رسم شده است. نتایج نشان دهنده کاهش شدت جریان در اثر افزایش زاویه شیب است. جریان گاز داخل ضخامت فاصله هوایی چرخشی است، به طوری که با افزایش زاویه شیب تا مقدار معینی گردابه تشکیل شده چندسلولی می شود و بدین ترتیب بر مقدار ضریب انتقال حرارت کلی پنجره تاثیرگذار است.

مقاله حاضر به مطالعه تحلیلی آستانه تسلیم در یک دیسک ضخامت متغیر دوار ساخته شده از مواد هدفمند (FGM) براساس معیار ترسکا می پردازد. تحلیل بر پایه نظریه تغییر شکل های کوچک و برای حالت تنش صفحه ای انجام شده است. مدول الاستیسیته، چگالی و تنش تسلیم به صورت تابع های توانی از مختصه شعاعی فرض شده اند. ضریب پواسون به علت تغییرات کم در مواد مختلف ثابت در نظر گرفته شده است. همچنین معادله حاکم بر دیسک دوار به صورت تحلیلی حل شده است. علاوه بر نوع ماده، عامل دیگری که در توزیع میدآنهای تنش موثر است شکل مقطع عرضی (پروفیل) دیسک است. ضخامت مقطع عرضی دیسک، به صورت تابع توانی در جهت شعاعی تغییر می کند. در تحلیل حاضر حالت های مختلفی برای آغاز تسلیم و روند گسترش جریان پلاستیک در نظر گرفته شده است. برای ارزیابی و اعتبار سنجی، نتایج حاصل از تحقیق با نتایج مشابه مربوط به حالت های خاص (دیسک همگن و دیسک هدفمند ضخامت ثابت) که در مراجع پیشین موجود هستند، مقایسه و اعتبار نتایج نشان داده شده است. نتایج نشان می دهد در نظر گرفتن ضخامت متغیر برای مقطع دیسک، اثر قابل توجهی روی تنش ها و پیش بینی مکان شروع تسلیم دارد.

در این مقاله به چگونگی طراحی، ساخت و آنالیز موتور استرلینگ خورشیدی نوع گاما با استفاده از کلکتور سهموی خورشیدی پرداخته شده است. مبنای محاسبات برای طراحی به گونه ای در نظر گرفته شده است که اندازه کلکتور سهموی خورشیدی مورد نیاز برای راه اندازی موتور بیش از حد بزرگ نباشد. بعد از اتمام مراحل طراحی و ساخت قطعات، موتور استرلینگ مونتاژشده ابتدا توسط یک هیتر الکتریکی 550واتی راه اندازی شده است که در دو شرایط بدون عایق بندی و عایق بندی شده در توان های ورودی مختلف مورد آزمایش قرار گرفته است. در حالت بدون عایق بندی حداکثر توان خروجی موتور در حدود 68/69وات با بازدهی 66/12% است و در حالتی که موتور عایق بندی شده است حداکثر 44/86وات توان با بازده 72/15% به دست آمده است. در ادامه با توجه به توان هیتر مورد استفاده اقدام به ساخت کلکتور سهموی خورشیدی کرده ایم. طراحی کلکتور به گونه ای صورت گرفت که توانایی بازتاب حدود 550وات را داشته باشد. بنابراین قطر کلکتور 1متر و عمق آن 12سانتی متر در نظر گرفته شده است. این کلکتور سهموی خورشیدی توان مورد نیاز موتور برای کار در روز را تامین می کند. حداکثر توان خروجی موتور استرلینگ خورشیدی حدود 30وات است.

در پژوهش حاضر، تاثیر وجود درصدهای مختلف گرافیت نانوپلیتلت (GNP) به عنوان فیلر روی خواص ارتعاشی رزین اپوکسی مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور نمونه های کامپوزیتی با مقادیر فیلر صفر تا 5 درصد وزنی به روش ترکیب انحلالی ساخته شده و آزمایشات ارتعاش آزاد و اجباری روی تیرهای کامپوزیتی حاصل صورت پذیرفت. براساس اطلاعات حاصل از ارتعاش آزاد، فاکتور اتلاف ساختاری η به صورت تابعی از درصد فیلر به دست آمده و مشاهده شد که با افزایش فیلر از صفر تا 3 درصد وزنی، فاکتور اتلاف کاهش پیدا می کند. با افزایش این درصد از 3 تا 5 روند تغییرات صعودی در فاکتور اتلاف مشاهده شد. در مرحله بعد نمودار پاسخ فرکانسی (FRF) برای اپوکسی خالص در محدوده مود دوم ارتعاشی به دست آمده و به واسطه مجموع اطلاعات حاصل از ارتعاشات آزاد و اجباری، ضرایب میرایی ریلی برای اپوکسی خالص تعیین شد. ضرایب حاصل حاکی از یک وابستگی غیرخطی نسبت میرایی به فرکانس طبیعی برای اپوکسی خالص هستند. در نهایت به منظور مدل سازی رفتار ارتعاشی کامپوزیت های مورد بررسی، یک حجمک نماینده (RVE) با درصدهای وزنی فیلر صفر تا 5 تهیه شد. صحت سنجی نتایج حاصل از مدل سازی از طریق مقایسه نتایج با داده های تجربی انجام شده و اعتبار فرضیات صورت گرفته در مدل سازی بررسی شد.

مکانیزم انتقال حرارت فوم های پلیمری متشکل از سه مکانیزم مختلف از طریق فاز جامد، فاز گاز و تشعشع حرارتی است. ضریب هدایت حرارتی فوم های پلیمری، متاثر از خواص ساختاری این مواد است. از آنجایی که بررسی خواص عایق حرارتی فوم های پلیمری به دلیل وجود خواص مختلف و اثر متفاوت این خواص بر مکانیزم های انتقال حرارت، مشکل است، لزوم استفاده از مدل های تئوری مشهود است. تاکنون مدل های تئوری مختلفی برای تخمین ضریب هدایت حرارتی فوم های پلیمری ارائه شده است ولی در این میان ارائه یک مدل تئوری که براساس تعداد کمتری خواص ساختاری که اندازه گیری آن ها نیز به سهولت انجام گیرد، در کنار دقت و اعتبار کافی می تواند بسیار مفید باشد. بر همین اساس در تحقیق حاضر یک مدل تئوری که صرفاً براساس اندازه سلولی و چگالی فوم، ضریب هدایت حرارتی فوم های پلیمری را تخمین می زند، ارائه شده است. در قیاس با نتایج تجربی مشخص شد که خطای مدل تئوری ارائه شده، در بیشترین حالت تقریباً 8% است. در ادامه، اثر دو پارامتر مهم ساختاری، شامل چگالی فوم و اندازه سلولی روی ضریب هدایت حرارتی، مورد مطالعه قرار گرفت. طبق نتایج به دست آمده، برای دست یابی به کمترین مقدار ضریب هدایت حرارتی، چگالی بهینه نیاز به شناسایی دارد. از طرفی دیگر، انتقال حرارت گاز بیشترین نقش را در انتقال حرارت کل داشته و به منظور کاهش آن، ایجاد سلول های نانومتری به دلیل کاهش انتقال حرارت گاز نقش موثری ایفا می کند.

در این مقاله به مطالعه پارامتری اثر تجمع یخ بر عملکرد آئرودینامیک ایرفویل NACA0012، با استفاده از نرم افزار FENSAP-ICE پرداخته شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که پروفیل یخ تولیدشده روی لبه حمله ایرفویل با زاویه صفر درجه، تقریباً به صورت متقارن، دارای دو ناحیه فرورفتگی با انحنای مشخص است. فرورفتگی های بالا و پایین توده یخ، باعث ایجاد جریان چرخشی در این نواحی شده که این امر سبب افزایش درگ فشاری و کاهش ضریب لیفت، نسبت به حالت بدون یخ می شود. به طوری که در زاویه حمله 12درجه، ضریب لیفت به میزان 20/58% کاهش و ضریب درگ، 15/92% افزایش یافته است. همچنین تأثیر دما و سرعت جریان هوا بر فرآیند تجمع یخ روی ایرفویل NACA0012، در دو رژیم مات و شفاف با جریان برگشتی، مورد مطالعه قرار گرفته است. با کاهش دما از صفر تا° C14-رژیم یخ شفاف با لبه های تیز ایجاد شده و ضخامت یخ افزایش می یابد. در محدوده دمایی 14-تا° C 16-، فرآیند گذار از رژیم یخ شفاف به مات اتفاق افتاده و در دماهای کمتر از ° C16-یخ مات ایجاد می شود. در پایان نیز یک سیستم یخ زدای حرارتی به منظور رفع کامل توده یخ، شبیه سازی شده است. نتایج نشان می دهند که با اعمال توان حرارتی به میزان 30وات، توسط سیستم یخ زدا، فرآیند ذوب توده یخ شاخی 21/41گرمی آغاز شده و ضمن تشکیل جریان آب بازگشتی، کل یخ روی سطح ایرفویل به صورت کامل ذوب می شود.

رینگ داخل سوپاپ یک طرفه، در کمپرسور رفت و برگشتی نقش کلیدی و مهمی دارد. در این مقاله دو جنس متفاوت برای رینگ درنظر گرفته شده است. یکی، فولاد ضد زنگ به شماره ماده 1/5022 و با علامت 38si6 و دیگری، کامپوزیت کربن-پیک است. این دو رینگ در سوپاپ های یکسانی از نظر طراحی و ساخت قرار داده شدند. سپس این سوپاپ ها درکمپرسورهایی با کاربرد یکسان مورد آزمایش قرار گرفتند. در آزمایش های تجربی استفاده از این دو رینگ مشاهده شد که عمر سوپاپ با رینگ فولادی، 145 روز است. در حالی که سوپاپ با رینگ کربن-پیک بعد از گذشت 210 روز سالم بود. مهم ترین علت شکست در رینگ فولادی مربوط به توزیع نامناسب نیروهای ناشی از فنرهایی است که در زیر سطح رینگ قرار دارند. یکی دیگر از عوامل شایع خرابی در این سوپاپ ها مربوط به تنش های وارده از طرف فنرها به دیواره های محل قرارگیری آن ها است. بنابراین در این مقاله، به بررسی تنش ها در محفظه قرارگیری فنرها که جزء نقاط بحرانی در طراحی و ساخت سوپاپ ها است، نیز پرداخته شده است. با استفاده از کدهای تجاری کارآ مانند آباکوس، مراحل طراحی و تحلیل سوپاپ در شرایط شبه استاتیکی انجام شده است. فشارها و تنش های وارده به محفظه فنر و خود رینگ در شرایط استفاده از رینگ فولادی بیشتر از رینگ کامپوزیتی کربن-پیک است. نتایج به دست آمده از شبیه سازی عددی با مشاهدات تجربی مطابقت خوبی را نشان می دهند. ضمناً با استفاده از معادلات جریان مقدار ضخامت مناسب برای رینگ تعیین شده است.

در تونل های باد، برای اندازه گیری 6 مولفه نیرو و گشتاور وارد بر مدل هواپیما از وسیله ای به نام بالانس اندازه گیری استفاده می شود. مجموعه بالانس اندازه گیری، شامل 2 بخش اصلی سازه بالانس و تجهیزات الکترونیکی است. در این تحقیق، برای دستیابی به پیکر بندی مطلوب سازه بالانس، یک مکانیزم با لولاهای انعطاف پذیر طراحی شده است. در روند طراحی ساختار هندسی این مکانیزم، چیدمانی 6 ستون لودسل-لولای انعطاف پذیر به صورت هدفمند انجام شده است. از مزایای این لولای انعطاف پذیر نسبت به لولاهای متداول، عدم وجود لقی و اصطکاک، کم حجم بودن، فشردگی و رفتار خطی آن است. در مکانیزم بالانس، اثر تقابلی مولفه های نیرو و گشتاور بر 6 ستون لودسل-لولا، خطای کوپلینگ ایجاد می کند. هر چقدر خطای کوپلینگ بزرگتر باشد، خطای اندازه گیری مقادیر نیرو و گشتاور نیز افزایش می یابد. یکی از منابع اصلی این نوع خطا مربوط به سازه مکانیزم بالانس بوده و علت آن ناکافی بودن نسبت انعطاف پذیری محوری به جانبی ستون های یاد شده است. هدف این تحقیق، طراحی بهینه مکانیزم انعطاف پذیر به منظور دستیابی به حداقل خطای کوپلینگ سازه ای است. به همین منظور ابتدا قیدهای طراحی لولای انعطاف پذیر و روابط تحلیلی حاکم بر مکانیزم انعطاف پذیر استخراج شده و سپس با تشکیل ماتریس خطای کوپلینگ سازه ای، طراحی بهینه مکانیزم بالانس انجام شده است. برای اعتبارسنجی روابط تحلیلی و بررسی صحت نتایج، مساله با تحلیل المان محدود نیز مقایسه شده است. با ساخت مکانیزم بالانس و اندازه گیری مقادیر نیرو و گشتاور، نتایج نشان می دهد که با کاهش سهم خطاهای کوپلینگ سازه ای لولاها، خطاهای اندازه گیری مقادیر 6 مولفه نیرو و گشتاور بالانس کاهش یافته اند.