علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک
سال:1390 | دوره:23 | شماره:1 (پیاپی 5) |تعداد مقالات:8

فرآیند شکل دهی قفسه ای یکی از روش های جدید شکل دهی غلتکی سرد می باشد که به طور گسترده برای تولید لوله های جوشکاری مقاومتی (ERW) به کار می رود. استفاده از فرآیند شکل دهی قفسه ای، علاوه بر تامین شکل دهی آرام ورق در طول فرآیند، سبب کاهش هزینه و زمان تولید می گردد. به علت پیچیدگی فرآیند، مطالعات کمی در این زمینه انجام شده است و دانش موجود، بیشتر بر اساس تجربه بنا شده است. در این مقاله به منظور بررسی تغییر شکل ورق در شکل دهی قفسه ای لوله هایی با نسبت ضخامت به قطر پایین، فرآیند شکل دهی قفسه ای سرد لوله به صورت سه بعدی در نرم افزار اجزای محدود مارک منتات شبیه سازی می شود. با توجه به این که کمانش لبه ورق از عیوب رایج در فرآیند شکل دهی غلتکی لوله هایی با نسبت ضخامت به قطر پایین می باشد، توزیع کرنش های طولی در ناحیه های لبه و مرکز ورق بررسی و ایستگاه های مستعد برای کمانش لبه ورق معرفی می شوند. هم چنین الگوی گل تغییر شکل و انحنای ورق تغییرشکل یافته با استفاده از نتایج شبیه سازی، پیش بینی شده و اثر هر یک از مراحل شکل دهی قفسه ای بر روی شکل یا انحنای ورق تغییرشکل یافته مشخص می گردد. برای بررسی صحت شبیه سازی های انجام گرفته، محیط خارجی، فاصله افقی دو لبه ورق و توان شکل دهی در مراحل مختلف شکل دهی از نتایج شبیه سازی به دست آمد و با داده های تجربی اندازه گیری شده در خط تولید مقایسه گردید. انطباق خوب این نتایج، صحت شبیه سازی ها را تایید می کند.

در تحقیقات انجام شده روی مشعل های متخلخل عموما جریان محوری مد نظر قرار گرفته است. در این تحقیق مشعل متخلخل با جریان شعاعی و هم چنین با جریان محوری به صورت عددی یک بعدی مدل سازی شده و کارایی مشعل های شعاعی و محوری با مصرف سوخت یکسان مقایسه شده است. با استفاده از مکانیزم پانزده مرحله ای در شبیه سازی احتراق، برآوردی دقیق از تولید آلاینده ها انجام گردید. نتایج نشان داد که مشعل شعاعی به دلیل توزیع دما، توزیع سرعت، میزان انتشار آلاینده ها و بازده تشعشع خروجی، عملکرد بهتری دارد. به طوری که انتشار آلاینده های CO و NO در مشعل جریان شعاعی نسبت به مشعل جریان محوری، کمتر و بازده تشعشع خروجی آن بالاتر است.

هدف از این تحقیق، بهینه سازی هندسی سیستم انتقال قدرت پیوسته (Continuously Variable Transmission) نصف چنبره ای (Half Toroidal) برای رسیدن به بازده انتقال توان بالا و وزن کم است. برای این منظور، سیستم، تحلیل دینامیکی می شود. سپس تماس بین دیسک و غلتک بر اساس اصول روانکاری الاستو- هیدرودینامیک مدل خواهد شد و یک مدل سازی کامپیوتری برای تعیین بازده سیستم انتقال قدرت و تعیین وزن مجموعه با ورودی های هندسی و سینتیکی و دمایی تهیه می شود. خروجی های این مدل با خروجی های مدل های استفاده شده در دیگر مقالات، مقایسه می شود تا درستی آن تایید شود. سپس به کمک روش بهینه سازی الگوریتم ژنتیک (Genetic Algorithm)، ورودی های هندسی برای رسیدن به بیشترین بازده انتقال توان و در عین حال وزن کم به دست می آیند. مشاهده می شود که صرف نظر از ضرایب اثر مختلف وزن و بازده انتقال توان، پارامترهای هندسی بهینه تقریبا یکسان هستند. هم چنین تاثیر پارامترهای دمای فیلم روغن، نسبت تبدیل و سرعت دورانی دیسک ورودی روی بازده انتقال توان، به ازای هندسه بهینه بررسی می شود.

در این پژوهش رفتار دینامیکی کامیونت در اثر وجود نابالانسی نیروی ترمزی، مورد بررسی قرار گرفته است. در تحقیقات پیشین، برای مطالعه تاثیر خطای نیروی ترمزی بر انحراف خودرو، از فرض ثابت بودن سرعت در طی فرآیند ترمزگیری استفاده شده است. در این تحقیق، برای مدل سازی واقع بینانه تر با در نظر گرفتن مدل دوچرخه ای خودرو و فرض کاهش سرعت با شتاب ثابت در حین ترمزگیری، معادلات حرکت استخراج شده است. معادلات حاصل، با استفاده از روش های عددی حل گردیده است. نتایج به دست آمده با نتایج تحلیلی ارایه شده در پژوهش های پیشین و نتایج حاصل از تست های تجربی مقایسه شده است. نتایج حاکی از اثرات قابل توجه اصلاح فرضیات مساله در مورد تغییرات سرعت در حین ترمزگیری می باشد. صحت نتایج با انجام تست های تجربی بر روی کامیونت 6 تن آذرخش به تایید رسیده است.

استفاده از لوح های ترکیبی در تولید، مزایای فراوانی را از قبیل کاهش وزن و هزینه تولید محصولات در پی دارد. اما به کارگیری این لوح ها در صنعت، نیازمند استفاده از روش هایی برای چیره شدن بر مشکل کاهش شکل پذیری این لوح ها نسبت به مواد پایه آن هاست. یکی از این روش ها به کارگیری فشار سیال در شکل دهی ورقی است. در این تحقیق، فرآیند کشش عمیق هیدرومکانیکی لوح های ترکیبی به وسیله روش اجزای محدود و صحت سنجی تجربی مطالعه شده است. در نهایت اثر استفاده از فشار سیال بر میزان جابه جایی خط جوش و توزیع ضخامت لوح هایی از جنس فولاد کربنی St12 با نسبت های ضخامت متفاوت بررسی شده است. نتایج عددی به دست آمده با نتایج تجربی، مطابقت نسبتا خوبی دارند. این نتایج نشان می دهد که یک مقدار بهینه برای فشار نهایی سیال برای دست یابی به کمترین بیشینه نازک شدگی وجود دارد. هم چنین مشاهده می شود که با استفاده از فشار سیال در این فرآیند، امکان دست یابی به نسبت های کشش بالاتر و هم چنین امکان کاهش جابه جایی خط جوش نسبت به فرآیند کشش عمیق متداول وجود دارد.

با توجه به بالا بودن دما در اکثر سیستم های احتراقی که در آنها از پاشش سوخت استفاده می شود، انتقال حرارت تشعشعی به قطره سوخت تزریق شده می تواند در نرخ گرم شدن و در نتیجه در طول عمر قطرات دارای اهمیت باشد. در این مقاله اثر انتقال حرارت تشعشعی به دو صورت تابش جهت دار و تابش با تقارن کروی بر نرخ گرم شدن یک قطره سوخت با درنظر گرفتن چرخش داخلی آن مورد بررسی قرار گرفته است. حوزه سیال در داخل و خارج از قطره، با استفاده از روش حجم کنترل و در حضور انتقال حرارت تشعشعی به قطره، حل شده اند. از تئوری می (Gustav Mie) برای محاسبه شدت و توزیع تابش جهت دار و از مدل ساده سازی شده دمبروسکی (Leonid A. Dombrovsky) برای محاسبه شدت و توزیع شعاعی تابش با تقارن کروی استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که حداکثر جذب برای قطره ای از جنس دودکان در حالت تابش جهت دار عمدتا در پشت قطره و در حالت تقارن کروی در سطح جلویی قطره اتفاق می افتد. به علاوه از نتایج به دست می آید که تابش جهت دار تاثیر چندانی بر نرخ گرم شدن قطرات ندارد، اما تابش با تقارن کروی می تواند نرخ گرم شدن قطره را تسریع کند.

روش های مختلف برای میان یابی پارامتری (Parametric Interpolation) بر روی منحنی های NURBS در گذشته پیشنهاد شده اند. اما در این روش ها، خطاهای ناشی از ماهیت تقریبی میان یاب NURBS، معمولا در نظر گرفته نمی شوند. در این مقاله، یک الگوریتم ترکیبی پیش نگر (Look-Ahead) برای میان یابی بر روی منحنی های NURBS، ارایه شده است. این الگوریتم، میان یابی بر روی گوشه های تیز را توسط منحنی های هدوگراف فیثاغورثی (Pythagorean Hodograph) (PH) انجام می دهد. این کار باعث کاهش همزمان خطاهای هندسی و خطاهای ناشی از تقریب در میان یابی می شود. الگوریتم ارایه شده از چهار بخش تشکیل شده است: بخش تشخیص گوشه های تیز، بخش ایجاد منحنی PH، بخش ایجاد پروفیل سرعت و بخش تشخیص دینامیکی. شبیه سازی انجام شده، صحت الگوریتم پیشنهادی را نشان می دهد. آزمایش های انجام شده بر روی میز X-Y تایید می کند که روش ارایه شده، دقت دنبال کردن مسیر را در مقایسه با الگوریتم های تعیین پیشروی بر مبنای خطای وتری (Adaptive-feedrate Algorithm) و تعیین سرعت پیشروی بر مبنای انحنا (Curvature-feedrate Algorithm) به صورت چشمگیری بهبود می بخشد.

روش درون یابی مشتق تعمیم یافته ((Generalized Differential Quadrature (GDQ) Method، یک روش حل عددی مرتبه بالاست. در این روش برخلاف سایر روش های عددی از مقادیر تابع آزمایشی مورد استفاده بر روی تمامی نقاط دامنه مساله، برای حدس مقادیر مشتق تابع مجهول اصلی استفاده می گردد. به همین دلیل این روش نسبت به سایر روش های عددی موجود نظیر روش اجزای محدود )(Finite Element Method (FEM) و تفاضل محدود )(Finite Difference Method (FDM) سرعت هم گرایی بالاتری را در دست یابی به نتایج با دقت یکسان ارایه می نماید. در بررسی حاضر از روش درون یابی مشتق تعمیم یافته برای تحلیل عملکرد یاتاقان های ژورنال هیدرودینامیکی مدور و غیرمدور (Circular and Non Circular Hydrodynamic Journal Bearings) دو- لب و سه- لب (Two and Three Lobe) تحت روان کاری با سیال تراکم ناپذیر در شرایط گوناگون نصب و طراحی استفاده شده است. مقایسه بین نتایج مربوط به یاتاقان های مورد بررسی در شرایط عادی نصب و مونتاژ با نتایج موجود از مراجع گویای دقت بالا، عملکرد مناسب الگوریتم طراحی شده و هم گرایی سریع تر روش درون یابی مشتق تعمیم یافته نسبت به سایر روش های حل عددی فوق می باشد. در ادامه تاثیر زوایای نصب و انحراف (Mount and Tilt Angles) بر عملکرد یاتاقان های ژورنال مدور و غیرمدور مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از بررسی، نشان از تغییرات چشم گیر در عملکرد یاتاقان های غیرمدور بر خلاف انواع مدور مشابه با تغییر در شرایط نصب و مونتاژ آنها دارد.