مکانیک سازه ها و شاره ها
سال:1390 | دوره:1 | شماره:2 |تعداد مقالات:9

در این پژوهش، کارهای وابسته پیشینیان درباره روش های تحلیل و بررسی رفتار خطی و غیر خطی پوسته های با تقارن محوری، چند لایه و مواد هوشمند به طور گسترده و دقیقی مورد مطالعه قرار گرفته است. با وجود انجام کارهای فراوان، نویسندگان دریافتند که اثر پژوهشی درباره رفتار پوسته های با تقارن محوری چندلایه هوشمند، و به ویژه تحلیل غیر خطی هندسی آن ها، با استفاده از نگره تغییر شکل برشی مرتبه بالا کم است. این مقاله به تحلیل غیرخطی پوسته های با تقارن محوری چندلایه با لایه پیزوالکتریک گسترده می پردازد. از دو گونه تابع های شکل مرتبه بالا برای تقریب بهتر کرنش برشی در راستای ضخامت بهره جویی می شود. دو درجه آزادی به جزء یک بعدی پوسته دگرگون افزوده خواهد شد تا پاسخ دقیق تر به دست آید. رابطه سازی لاگرانژی به همراه فرآیند نیوتن-رافسون به کار می رود. درستی این شیوه تحلیل غیر خطی با حل چند مساله عددی آشکار می شود. پاسخ های نویسندگان نشان می دهند که روش پیشنهادی کارا است و نتیجه های دقیقتری از پیش را در اختیار می گذارد.

یاتاقان های ژورنال غیر مدور با توجه به ویژگی های منحصر بفردی نظیر کارکرد مناسب در سرعت های بحرانی، امکان خنک کاری مطلوب تر و توانایی بالا در حفظ شرایط تعادل و پایداری، امروزه یکی از پر کاربردترین تجهیزات حوزه روانکاری به شمار می آیند. پارامترهای عملکرد این گروه از یاتاقان ها برخلاف انواع مدور، در صورت بروز هر گونه تغییر در شرایط نصب و مونتاژ نهایی درون سیستم مکانیکی حتی با حفظ مشخصه های ابعادی حاصل از طراحی، متفاوت خواهد شد. لذا دستیابی به شرایط کارکرد بهینه برای یاتاقان های ژورنال غیرمدور با ابعاد معین در صورت اعمال تغییر در شرایط قرارگیری آنها داخل سیستم امری امکان پذیر خواهد بود. در پژوهش حاضر با بکارگیری روش حل عددی درونیابی مشتق تعمیم یافته، تاثیر ویژگی های ساختاری روانکار میکروپلار همانند طول مشخصه و عدد کوپلینگ، پارامترهای طراحی و مونتاژ نظیر پریلود و زوایای نصب و انحراف بر عملکرد یاتاقان های ژورنال غیر مدور دو- لب و سه- لب مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج گویای بهبود مشخصه های عملکرد یاتاقان های مورد بررسی با تغییر حالت روانکار از نیوتنی به میکروپلار بوده و امکان دستیابی به شرایط کارکرد مطلوب تر بر پایه هر یک از مشخصه های خاص کارکرد یاتاقان را با انتخاب مناسب ترکیبی از شرایط طراحی و مونتاژ نمایش می دهند.

در کاربردهای عملی ناچار به ایجاد گشودگی در سازه هستیم از طرفی در اثر وجود گشودگی معمولا قابلیت تحمل بار سازه کاهش می یابد. این گشودگی ها باعث ایجاد تمرکز تنش در ماده می شود که در بحث طراحی بسیار مهم هستند بنابراین با توجه به اهمیت بحث تمرکز تنش و عنایت به اینکه می توان برای یک مساله کشش صفحه ای با تغییر شرایط مختلف مثلا انتخاب شعاع انحنای مناسب برای گشودگی، ضریب تمرکز تنش را کاهش داد؛ بررسی تحلیل تنش در حضور گشودگی های مختلف لازم به نظر می رسد. در این مقاله با ارائه یک حل تحلیلی، تاثیر نرمی گشودگی که یکی از پارامترهای مهم در کاهش تمرکز تنش است؛ مورد بحث قرار می گیرد و در مواردی شکل گشودگی بهینه معرفی می گردد. روش تحلیلی ارائه شده در این مقاله گسترش روش تحلیلی است که برای گشودگی دایره ای و بیضوی توسط لخنیتسکی انجام شده است. این مقاله گشودگی های مختلفی را شامل می شود که برای ایجاد آنها، از یک تابع نگاشت ساده استفاده شده است. برای بررسی درستی جواب ها از روش المان محدود کمک گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که شعاع انحنای گشودگی تاثیر بسزایی در تمرکز تنش دارد.

دیسک و پره سیستمی است که از تعداد مشخصی قطاع با خصوصیات هندسی و ماده یکسان تشکیل شده است. اما در عمل همواره اختلافات کوچکی در خصوصیات فیزیکی سیستم وجود دارد. این اختلافات می تواند ناشی از تولرانس های ساخت باشد. همچنین کارکرد زیاد سیستم و استهلاک ناشی از آن از دیگر عوامل بوجودآمدن نامیزانی در سیستم هستند. در اثر این پدیده، تفاوت های بسیار زیادی در پاسخ دینامیکی سیستم نسبت به حالت میزان ملاحظه می شود. در تحقیق حاضر از شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک به عنوان روشی کارآمد، سریع و دقیق برای بدست آوردن ماکزیمم پاسخ فرکانسی سیستم دیسک و پره استفاده شده است. برای این کار، ابتدا مدل اجزا محدود سیستم دیسک و پره در محیط نرم افزار انسیس ایجاد شد. پاسخ فرکانسی پره ها در حالت میزان بدست آمد. سپس طی دویست مرحله آزمایش برای دانسیته های متفاوت، ماکزیمم پاسخ سیستم نامیزان برای هر آزمایش بدست آمد. در ادامه با استفاده از شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک ماکزیمم پاسخ فرکانسی محاسبه شد. با djهای بدست آمده برای حالت ماکزیمم پاسخ، مدل جدید در نرم افزار انسیس ایجاد شد و ماکزیمم پاسخ فرکانسی بتعیین گردید. مطابقت قابل قبول پاسخ بدست آمده از نرم افزار با پاسخ بدست آمده از شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک، کارایی روش به کار رفته را نشان می دهد.

روش ایده آل برای تحلیل جریانهای با جابجایی آزاد، استفاده از تقریب بوزینسک در محاسبه اثرات تغییر دانسیته می باشد. اعتبار این تقریب بیشتر در مواردی است که تغییرات دانسیته ناچیز می باشد و در جریانهای جابجایی آزاد با تراکم پذیری بالا استفاده از این تقریب منجر به خطاهای زیادی در محاسبه خواص جریان و نرخ انتقال حرارت می گردد. در این تحقیق، جریان جابجایی آزاد همراه با اختلاط دو گاز اکسیژن و نیتروژن در حالت آرام، غیردائم و تراکم پذیر در یک حفره مربعی مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات پیوستگی، ممنتوم، انرژی و جرم اجزا شیمیایی با روش حجم محدود، گسسته سازی شده و سپس با استفاده از یک روش جدید برمبنای الگوریتم سیمپل حل عددی گردید. با این روش جدید، الگوریتم مورد نظر، قابلیت حل جریانهای جابجایی آزاد را در هر دو محدوده بوزینسک و غیربوزینسک، می یابد. سیال ها، گاز ایده آل فرض شده اند به طوری که خواص سیال تابعی از رابطه ساترلند می باشد. نتایج بدست آمده با کارهای دیگر پژوهشگران مقایسه شده و به صورت رضایت بخشی مورد تایید قرار گرفته است. برای بررسی دقت الگوریتم جدید، نتایج برای حفره مربعی در عدد رایلی 106 ارائه شده است. نتایج نشان دهنده صحت الگوریتم جدید تراکم پذیر در جریان های غیردائم اختلاطی می باشد.

یکی از روشهای بسیار متداول در تونل های باد فراصوتی استفاده از سیستم اجکتور می باشد. در این سیستم با دمش هوای پر سرعت در مقطع مشخصی از تونل باد می توان عدد ماخ مورد نیاز محفظه آزمون را ایجاد کرد. در تحقیق حاضر با در نظر گرفتن ابعاد، عدد ماخ، دمای استاتیک و فشار سکون محفظه آزمون پارامترهای مورد نیاز اجکتور تک مرحله ای، دو مرحله ای و سه مرحله ای تونل باد شامل دبی، سرعت و فشار سکون محاسبه شده است. در طراحی صورت گرفته دو فرض اساسی برای حل معادلات حاکم استفاده شده است. اول اینکه فشار سکون برای هر سه اجکتور برابر باشد و دومین فرض اینکه عدد ماخ هر سه اجکتور برابر باشد. برای ارزیابی صحت نتایج کد محاسباتی توسعه داده شده، از نتایج آزمایشگاهی تونل باد با عدد ماخ محفظه آزمون برابر 2 استفاده شده است که نتایج اختلاف بین 5 تا 7 درصد را نشان می دهد. ابتدا نتایج طراحی اجکتور تک مرحله ای متأثر از تغییر عد ماخ محفظه آزمون ارائه گردیده و سپس اثر کاهش فشار استاتیک خروجی به عنوان ابزار ایجاد خلأ در خروجی تونل باد برای اجکتور تک مرحله ای مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین نتایج طراحی اجکتور دو مرحله ای با دو فرض برابری عدد ماخ و نیز برابری فشار سکون اجکتورها ارائه شده است و در نهایت طراحی اجکتور سه مرحله ای به عنوان آخرین بخش تحقیق مورد مطالعه قرار گرفته است.

در تحقیق حاضر، با استفاده از معادله متشکله گزیکس به مدل سازی سه بعدی جریان و انتقال حرارت سیال ویسکوالاستیک در حال توسعه در کانال های مستطیلی پرداخته شده است. اکثر تحقیقات انجام شده در این زمینه، معطوف به ناحیه توسعه یافته جریان می باشد که با توجه به فقدان تحقیقی جامع در زمینه جریان سیالات ویسکوالاستیک در حال توسعه، این تحقیق ضروری به نظر می رسد. معادلات حاکم بر مساله معادلات بقا و همچنین معادله متشکله گزیکس در حالت دائم می باشند که با استفاده از روش تفاضل محدود، گسسته سازی شده و با استفاده از روش های شبکه جابجا شده و تراکم پذیری مصنوعی مورد تحلیل قرار گرفته اند. با استفاده از معادله متشکله مورد استفاده که در آن اختلاف تنش نرمال دوم غیر صفر می باشد، جریان های ثانویه در مقاطع عرضی کانال تشکیل شده و قادر به مدل سازی می باشد. از دیگر مزیت های این تحقیق فرض برخی از خواص سیال به صورت تابعی از دما می باشد. زیرا با توجه به اینکه گروه غالبی از سیالات ویسکوالاستیک، مذاب های پلیمری می باشند و در این حالت تفاوت دمای زیادی مشاهده می شود و از طرفی با توجه به حساسیت برخی خواص مواد ویسکوالاستیک به دما، در حل معادله انرژی این فرضیه ضروری به نظر می رسد. نتایج بدست آمده در ناحیه توسعه یافته از هماهنگی خوبی با دیگر نتایج گزارش شده در این زمینه برخوردار می باشد.

در این مقاله‏ ترکیب روش حجم محدود با روش شبکه بولتزمن به منظور تحلیل رفتار ترمو – هیدرودینامیک جریان سیال تراکم ناپذیر ارائه شده است. بدین منظور از مدل تابع توزیع دوگانه برای معادلات گرمایی بولتزمن استفاده شده است. به منظور افزایش پایداری و همگرایی معادلات فاکتورهای تصحیح مرتبه دوم در محاسبه جملات شار مورد استفاده قرار گرفته اند. علاوه بر آن، شرایط مرزی مختلف بر مبنای طرح مرکزیت سلول معرفی شده اند که برای این منظور از یک شبکه اضافی بر روی گره های مرزی استفاده شده است. توابع توزیع مجهول انرژی نیز در مرزها به دو بخش تعادلی و غیرتعادلی تجزیه شده اند که بخش غیرتعادلی با استفاده از برونیابی بخش های غیرتعادلی گره های همسایه محاسبه گردیده اند که این امر موجب افزایش سرعت همگرایی و پایداری حل گردیده است. نتایج عددی برای جریان سیال تراکم ناپذیر درون کانال دوبعدی نشان داده شده است که مقایسه نتایج بدست آمده با نتایج معتبر بیانگر دقت بالای روش مورد استفاده می باشد.

در بررسی و مدل سازی شبکه خطوط انتقال گاز دو نوع جریان پایا و گذرا وجود دارد. مدل سازی جریان گذرا نسبت به جریان پایا پیچیده تر و مشکلتر است ولی به خوبی می تواند جوابگوی پیش بینی شبکه انتقال در حالات مختلف باشد. شبکه خطوط انتقال گاز شامل خط لوله، ایستگاه تقویت فشار، ایستگاه تقلیل فشار، شیرهای مسدودکننده و میادین ذخیره است که اثر هر یک در رفتار گذرای شبکه نسبت به دیگری کاملا متفاوت است. در این تحقیق خط لوله بعنوان مهمترین پارامتر تاثیرگذار در رفتار گذرای شبکه انتقال گاز برای حالت گذرای همدما مدل سازی و بررسی شده است. مدل سازی خط لوله با استفاده از معادلات بقای جرم، ممنتوم و معادله حالت، منتهی به معادلات دیفرانسیلی جزئی می شود که باید نسبت به زمان و مکان حل شوند. در این تحقیق سه گزینه از شرایط عملیاتی خط لوله انتقال گاز در حالت گذرا مورد بررسی قرار گرفته است که نتایج مدل سازی هر یک بصورت منحنی های تغییرات دبی جریان و فشار در طول خط لوله برای زمان های مختلف رسم و تفسیر شده اند.