علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک
سال:1394 | دوره:26 | شماره:2 (پیاپی 12) |تعداد مقالات:11

مکانیزم جدید کنترل خودکار سرعت زاویه ای محورهای دوار، در واقع طرح یک سامانه انتقال توان کامل می باشد. این سامانه می تواند برای مقادیر مختلف سرعت های زاویه ای ورودی به آن، سرعت خروجی تقریبا ثابت تولید نماید و به عنوان رابطی مناسب، بین محور توان دهی تراکتور و ماشین های کشاورزی به کار گرفته شود. این سامانه کاملا مکانیکی می باشد. در این پژوهش، با استخراج معادلات نیرو، گشتاور و توان، عملکرد مکانیزم مدل سازی می شود. معادلات حاکم بر حرکت این مکانیزم از نوع معادلات دینامیکی غیرهولونومیک و به صورت معادلات دیفرانسیل- جبری با اندیس سه می باشد. نتایج مدل سازی نشان می دهد که با تغییر سرعت ورودی به سامانه در بازه 30-% الی 50%، میزان خطا در سرعت خروجی کمتر از 10% می باشد.

در مقاله حاضر، بر پایه تئوری کلاسیک ورق، کمانش ورق های مستطیلی هدفمند کوپله شده با لایه های پیزوالکتریک تحلیل شده است. با فرض این که توزیع عرضی تابع پتانسیل الکتریکی ترکیبی از دو تابع خطی و درجه دوم باشد، معادلات تعادل برای تحلیل کمانش ورق با لایه های پیزوالکتریک حاصل شد. معادله ماکسول و همه شرایط مرزی شامل شرایط روی سطوح بالا و پایین ورق برای مدار باز و بسته و شرایط مرزی لوی ارضا شدند. نتایج نشان داد که بار بحرانی کمانش در حالت مدار باز بیشتر از مدار بسته است. هم چنین بار بحرانی کمانش با افزایش ضخامت لایه پیزوالکتریک افزایش می یابد.

در فرآیند شکل دهی با لیزر تشکیل گرادیان دمایی در راستای ضخامت ورق عامل ایجاد خم نهایی می باشد. ورق های فوم فلزی، به علت بروز شکست در حین تغییرشکل، توسط هیچ کدام از روش های مکانیکی قابل شکل دهی نمی باشد. در این مقاله، ورق های فوم حفره بسته آلومینیم تحت تابش لیزر قرار گرفته است. آزمایش ها با مقادیر متفاوت توان لیزر، سرعت پرتو و تعداد پاس های اسکن انجام گرفته است تا تاثیر هر کدام روی مقدار نهایی خم تعیین گردد. از طراحی آزمایش به شیوه رویه پاسخ و تحلیل واریانس نتایج به منظور تعیین تاثیر پارامترهای فرآیندی استفاده شده است. در انتها، رابطه ای برای پیش بینی مقدار زاویه خم در ورق فوم ارائه شده است.

در مقاله حاضر تخمین شوک حرارتی در پروفیل شار حرارتی با داشتن توزیع دما به کمک فیلتر کالمن صورت پذیرفته است. برای این کار، ابتدا با محاسبه توزیع دما و اعمال نویز به صورت مصنوعی سعی می شود تا به شرایط آزمایشگاهی اندازه گیری دما نزدیک شد. در ادامه با استفاده از روش فیلتر کالمن، به بررسی تخمین آنی شارحرارتی پرداخته می شود که به صورت شوک حرارتی در مساله مورد نظر ظاهر می شود. نتایج به دست آمده نشان می دهد که روش حاضر قادر است با دقت قابل قبول جهش شار حرارتی را تخمین بزند.

در این مقاله ارتعاش آزاد یک ورق مدرج مستطیلی تحت اثر جرم گسترده موضعی بررسی شده است. خواص ورق های مدرج مانند مدول یانگ و چگالی در راستای ضخامت ورق به صورت پیوسته متغیر است. ورق به حالت مدرج توانی، سیگموید و یا نمایی تعریف می شود. تکیه گاه ورق ساده در نظر گرفته میشود و معادلات حرکت با استفاده از اصل همیلتون و بر اساس تئوری تغییرشکل برشی مرتبه سوم به دست می آیند. اثر پارامترهای مختلفی مانند ابعاد ورق و جرم گسترده و نسبت جرم روی فرکانس های طبیعی آن بررسی شده است. با مقایسه نتایج به دست آمده با نتایج ارائه شده قبلی نشان داده شده است که نتایج حاضر از دقت خوبی برخوردار است.

اولین روش برآورد خطا مبتنی بر بازیافت تنش در روش ایزوژئومتریک، بر پایه استفاده از خاصیت نقاط فوق همگرای گوسی بوده است. در این مقاله به بررسی روش برآورد خطای دیگری مبتنی بر ارضای معادلات تعادل در حل دو مثال الاستیسیته و هم چنین تاثیر تعداد نقاط انتگرال گیری گوسی در کارایی این برآوردکننده خطا پرداخته می شود. در این روش با استفاده از ارضای معادلات تعادل در هر ناحیه از فضای محاسباتی تحلیل ایزوژومتریک یک سطح تنش بهبود یافته به دست می آید که نشان داده خواهد شد این سطح تنش نسبت به سطح تنش ایزوژئومتریک و سطح تنش بهبود یافته مبتنی بر نقاط فوق همگرا دارای دقت بیشتری خواهد بود. برای بررسی کارایی این برآورد کننده خطا به مدل سازی و تحلیل دو مساله الاستیسیته دارای حل تحلیلی و مقایسه نتایج به دست آمده از این روش با روش مبتنی بر نقاط فوق همگرا و نتایج دقیق پرداخته شده است. نتایج نشان دهنده کارایی بهتر این روش نسبت به روش بازیافت تنش بر پایه استفاده از خاصیت نقاط فوق همگرا است و بر این اساس می توان از این روش نیز به عنوان یک روش ساده و موثر دیگر برای بازیافت تنش و برآورد خطا در روش ایزوژئومتریک نام برد.

هدف این مطالعه بررسی تاثیر ریزساختار فولاد و اندازه دانه بر میزان سخت شدگی سطحی پس از فرآیند سنگ زنی عمیق با راندمان بالا است. نمونه هایی با ریزساختارها و اندازه دانه های مختلف طی عملیات حرارتی خاص آماده سازی و عملیات سنگ زنی با شرایط ثابتی روی آنها انجام شده است. پس از اتمام فرآیند، سختی سطح قطعات اندازه گیری شد و پس از مقایسه با مقادیر سختی اولیه مشاهده شد که میزان سخت شدگی سطحی به ریزساختار مواد و سختی اولیه آنها وابسته است. با افزایش سختی اولیه در نمونه ها تا یک حد بحرانی، میزان سخت شدگی سطحی طی فرآیند سنگ زنی افزایش می یابد. اما با افزایش سختی اولیه نمونه ها و گذر از حد بحرانی مذکور، میزان سخت شدگی سطحی کاهش می یابد. هم چنین مشاهده گردید اندازه دانه ریزساختار با سختی سطح نمونه پس از فرآیند سنگ زنی رابطه قابل ملاحظه ای دارد. هر چه اندازه دانه ریزساختار کوچک تر باشد میزان سخت شدگی بیشتری مشاهده می گردد. این روند به طور مشابه برای نمونه های نورد شده نیز مشاهده گردید، به طوری که سنگ زنی در راستای دانه های کشیده شده، سخت شدگی نسبتا بیشتری را نسبت به سنگ زنی در راستای عمود بر جهت دانه های نورد شده پدید می آورد.

در این مقاله از روش حل عددی برای شبیه سازی فرآیند پخت لاستیک و محاسبه زمان پخت یک قطعه لاستیکی تولید شده به روش قالب گیری تزریقی استفاده شده است. مهم ترین نوآوری کار حاضر محاسبه زمان پخت با اصلاح مدل سینیتیک پخت است. معادلات سینیتیک در یک کد جانبی گنجانده شده و با افزودن آن به نرم افزار فلوئنت، امکان شبیه سازی عددی فرآیند پخت در یک قطعه لاستیکی، فراهم گردیده است. خواص سینیتیکی آمیزه، ظرفیت گرمایی ویژه و لزجت لاستیک از آزمایش به دست می آیند. به منظور محاسبه زمان پخت به روش تجربی از نتایج تست استحکام استفاده شده است. زمان پرشدن قالب و زمان پخت حاصل از حل عددی، سازگاری خوبی با زمان پخت حاصل از نتایج آزمایشگاهی دارند.

سیستم های جذب انرژی ضربه در صنایع مختلف به ویژه در صنایع خودروسازی و ریلی به عنوان راه حلی برای کم کردن اثر ضربه وارد به سرنشینان و بالا بردن ایمنی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. این مقاله بر روی رفتار تخریب خمشی جاذب های انرژی جدار نازک با مقاطع دایروی و مربعی تمرکز می کند. تئوری به کار گرفته شده در آن تعادل انرژی کل است. مود متداول تخریب خمش جهت استخراج روابط، مد نظر می باشد. به همین منظور روابط به دست آمده با نتایج منتشرشده برای مقاومت خمشی سازه های لوله ای جدار نازک شامل مطالعات آزمایشگاهی و تحلیلی مقایسه شده اند. در ادامه با استفاده از رابطه مقاومت خمشی استخراج شده، مدل های ساده شده برای لوله ها دایروی و مربعی معرفی می گردند. مزیت اصلی مدل های ساده شده به عنوان یک تکنیک مدل سازی بحرانی، کاهش چشمگیر در زمان محاسبات رایانه در مراحل اولیه طراحی با ارائه نتایج نزدیک به مدل اصلی است. بدین منظور با شبیه سازی ضربه محوری لوله دارای خم با کمک نرم افزار المان محدود دینامیکی غیرخطی LS-DYNA، نتایج به دست آمده مقایسه گردیده اند، تا دقت مدل ساده شده و هم چنین رابطه مقاومت خمشی استخراج شده صحت سنجی گردد.

بسیاری از سازه های مکانیکی در محیط هایی با اختلاف دمای زیاد مورد استفاده قرار می گیرند. تغییر دما، تنش ها و تغییرشکل های قابل ملاحظه ای ایجاد می کند. در مواردی که سازه مکانیکی از عناصر لاغر یا به عبارتی از تیرها تشکیل شده باشد، یکی از مشکلات عمده ناشی از افزایش دما، وقوع پدیده کمانش حرارتی خواهد بود. تداوم افزایش دما پس از وقوع کمانش، همچنان تنش و تغییر شکل های حاکم را تحت تاثیر قرار می دهد. در راستای مطالعه آثار پس از کمانش حرارتی، ضمن معرفی روش تحلیل پس کمانش حرارتی بر اساس نظریه تغییر شکل کوچک تیرها، شیوه تحلیل یک تیر دو سر مفصل هنگام افزایش دمای یکنواخت و در حضور بار عرضی گسترده با استفاده از رویکرد تغییرشکل بزرگ معرفی می شود. اعتبار نتایج حاصل از روش تغییر شکل بزرگ توسط مقایسه نتایج با روش هایی چون تغییر شکل کوچک، مدل سازی خطی و غیرخطی در محیط نرم افزار آباکوس (ABAQUS) و آزمایش تجربی ارزیابی می گردد. در این راستا ضمن معرفی ساختار طراحی شده برای انجام آزمایش، نتایج حاصل از مقایسه تحلیل پس کمانش طبق نظریه تغییر شکل بزرگ با سایر روش های تحلیلی و تجربی ارائه می گردد. نمودارهای توزیع تغییر مکان عرضی تیر تحت مقادیر متفاوت بار به روش های مختلف و نیز نمودارهای تاثیر دما بر تغییر مکان میانه تیر معرفی می گردد. پس از جمع بندی نتایج در مورد شیوه مناسب تحلیل، اظهار نظر می شود.

ایمنی خودروهای باری در حین ترمزگیری علاوه بر نابالانسی نیروی ترمزی، متاثر از تغییرات پارامترهای دینامیکی کامیونت ناشی از نحوه بارگذاری آن می باشد. در مقاله حاضر تاثیر پارامترهای دینامیکی، هندسی و نحوه بارگذاری کامیونت بر انحراف عرضی آن در حضور نابالانسی نیروی ترمزی مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور برخی از پارامترهای دینامیکی مورد نیاز برای کامیونت مورد نظر با انجام تست های تجربی به دست آمده و در معادلات دینامیکی حاصل بر اساس فرض واقع بینانه کاهش سرعت خودرو در حین ترمزگیری، اعمال شده است. سپس معادلات حاکم با استفاده از روش های عددی، حل شده است. در نتایج ارائه شده اثر پارامترهای دینامیکی و هندسی تاثیرگذار بر انحراف عرضی کامیونت و نحوه بارگذاری مطلوب برای به حداقل رساندن مقدار انحراف عرضی در اثر ترمزگیری مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که حالت بهینه بارگذاری برای کاهش تاثیر خطای نیروی ترمزی در انحراف عرضی زمانی حاصل می شود که مرکز جرم خودرو به محور جلو نزدیک باشد.