مکانیک سازه ها و شاره ها
سال:1396 | دوره:7 | شماره:3 |تعداد مقالات:15

تنش های پسماند جوشی، به ویژه نوع طولی آن، نقشی اساسی در خستگی و شکست سازه ها دارند. عمده روش های اندازه گیری تنش پسماند، دارای یک محدودیت بزرگ هستند که قابلیت اندازه گیری تنش پسماند در عمق قطعه را ندارند. در این پژوهش، از تلفیق روش شبیه سازی المان محدود و روش تجربی پراش پرتو ایکس به منظور ارزیابی تنش پسماند در عمق قطعه استفاده شد. تنش های پسماند جوش کاری تیگ دو ورق به ضخامت 8 میلی متر و از جنس آلیاژ آلومینیوم سری 5086، به صورت تحلیل با استفاده از نرم افزار آباکوس، به صورت تجربی توسط روش پراش پرتو ایکس در سطح قطعه صحه سنجی شدند. مشاهده گردید که در خط مرکزی جوش، با افزایش عمق، تنش های پسماند طولی تا 37 مگاپاسکال، کاهش و در ناحیه متاثر از حرارت و در فاصله 10 تا 25 میلی متری از خط مرکزی جوش، نیز تا 70 مگا پاسکال کاهش می یابد. در نقاط دورتر، همزمان با کاهش تنش های پسماند طولی، تنش های فشاری در عمق قطعه کار ایجاد می شود. ادعا می شود که با توجه به چشم گیر بودن تغییرات تنش های پسماند در عمق قطعه، برای انجام تحلیل های دقیق تر، محاسبه تنش های پسماند در عمق قطعه ضروری است.

آلیاژ های حافظه دار عنوان گروهی از مواد هوشمند می باشند که خواص متمایز و برتری نسبت به سایر آلیاژها دارند. رفتار تنش- کرنش این مواد دو پدیده غیرخطی، اثر حافظه داری و اثر شبه الاستیک را در برمی گیرد. در این پژوهش اثرات پیچش و تغییر فاز اتفاق افتاده در آلیاژ حافظه دار بر نیروی بحرانی کمانش و همچنین فرکانس طبیعی خمشی لوله یک سر گیردار از جنس آلیاژ حافظه دار، مورد بررسی قرار خواهد گرفت. لازم به ذکر است که تمام تحلیل ها با استفاده از نرم افزار آباکوس صورت گرفته است. با توجه به عدم تعریف اولیه آلیاژ حافظه دار در نرم افزار آباکوس، با توسعه و استفاده از زیرروال یومت (UMAT) سه بعدی بر پایه سه مدل بوید و لاگوداس، لیانگ و راجرز و همچنین تاناکا در نرم افزار، تحلیل سه بعدی آلیاژهای حافظه دار ممکن شده است. تهیه زیرروال یومت خواص آلیاژ حافظه دار، امکان هر گونه استفاده از امکانات نرم افزار جهت تحلیل رفتار سازه های هوشمند ساخته شده با آلیاژ حافظه دار را برای طراح فراهم می سازد. در پایان این تحقیق، اثرات تغییر قطرهای داخلی و خارجی لوله، با شرط ثابت ماندن وزن، در تسریع و تاخیر شروع و پایان تغییر فاز و همچنین در میزان تغییر مقادیر نیروی بحرانی کمانش و فرکانس طبیعی مورد بررسی قرار گرفته است.

در این مقاله، صندلی کامیونی در نظر گرفته شده است که پشتی آن مجهز به کیسه هوای قابل تنظیم و مفصل پیچشی پشتی آن نیز، قابلیت تغییر سختی دارد. به این ترتیب می توان برای هر راننده ضرایب فنریت پشتی و مفصل پیچشی متصل به آن را به نحوی تنظیم کرد که برای آن شخص کمترین ارتعاشات جلو- عقب به راننده وارد شود. دو مقدار بهینه سختی پشتی و سختی پیچشی آن جهت کاهش ارتعاشات جلو- عقب منتقل شده به راننده با جستجوی کامل بازه ممکن سختی ها استخراج می شود. ریشه میانگین مجذور تابع انتقال ارتعاشات به کمک نرم افزار متلب و با فیلتر فرکانسی ارتعاشات جلو- عقب انسان نشسته، مربوط به استاندارد ایزو 2631 قسمت اول سال 1997 وزن دار شده، به عنوان تابع هدف جهت کاهش انتقال پذیری ارتعاشات استفاده می شود. در نهایت، جهت بررسی عملکرد پشتی بهینه صندلی در شرایط واقعی، مدل انسان و صندلی از محیط آدامز ویو به محیط آدامز تراک منتقل می شود. به عنوان مورد مطالعاتی، نتایج شبیه سازی کامیون برای راننده 73 کیلوگرمی در قسمتی از سیکل رانندگی کامیون حمل زباله مربوط به صندلی معمولی و بهبود یافته مقایسه شده است. نتایج این مقایسه بهبود 35% ارتعاشات جلو- عقب را نشان می دهد. سپس برای وزن های 40 و 100 کیلوگرم این فرایند تکرار می شود.

هم اکنون برداشت انرژی ارتعاشی با ماده پیزوالکتریک می تواند بیش از 300 میکرووات بر سانتی متر مربع توان تولید کند و این امر موجب شده تا این روش، به یکی از روش های مناسب برداشت انرژی برای تامین توان وسایل الکترونیکی با توان کم مطرح گردد. استفاده از مواد و تکنولوژی جدید در ساخت برداشت کننده های انرژی، می تواند مشکلات موجود در سازه های فعلی را تا حد زیادی رفع نماید. در این کار به کمک مواد پیزوپلیمری EAPap که فیلم نازکی از سلولز می باشند، تیرهای یکسردرگیر برداشت کننده انرژی ساخته شده و سپس به تیرهایی با عرض کوچکتر و یکسان تقسیم گردیده اند. یک بار یک تیر به دو قسمت مساوی و بار دیگر به سه قسمت مساوی تقسیم بندی شدند. سپس تیرهای با عرض کمتر به صورت سری و موازی به یکدیگر متصل شده، اثر نوع اتصال نیز بررسی گردید. مشاهده شد که با تقسیم یک تیر به چند تیر با عرض کمتر و اتصال سری یا موازی تیرها، جریان، ولتاژ و در نتیجه توان خروجی تیرها افزایش می یابد. اتصال موازی تیرها، موجب ایجاد جریان بیشتر و اتصال سری، موجب ایجاد ولتاژ بیشتر گردید.

در این تحقیق، اثر پارامترهای فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای ورق های آلیاژ آلومینیوم 7075-T6 بر استحکام برشی ناحیه اتصال بررسی شده است. هدف اصلی این تحقیق بررسی تاثیر مقادیر سرعت دورانی و عمق نفوذ ابزار در شرایط استفاده از صفحه پشتیبان با جنس های مختلف بر نیروی شکست برشی و حالت شکست ناحیه جوش است. اتصالات در دو سرعت دورانی با مقادیر 800 و 1600 دور در دقیقه و در عمق های نفوذ، 5.3، 5.5، 5.7 و 5.9 میلی متر برای ابزار با استفاده از دو صفحه پشتیبان از جنس های آلیاژ آلومینیوم  Al1100و آلیاژ تیتانیوم Ti6Al4V ایجاد شدند. آزمایش استحکام برشی اتصال، جهت بررسی کارآیی اتصال در نمونه ها انجام شد. نتایج بدست آمده، حاکی از تاثیر مستقیم جنس صفحه پشتیبان بر استحکام برشی اتصال و ابعاد هندسی ناحیه اغتشاش است. در سرعت دورانی 1600 دور در دقیقه با استفاده از صفحه پشتیبان تیتانیومی با افزایش عمق نفوذ، ورق بالایی از ناحیه فلز پایه دچار پارگی شده است. از طرفی مشخص شد که سرعت های دورانی بالا، سبب افت استحکام برشی اتصال در مقایسه با سرعت های دورانی پایین شده است. بیش ترین نیروی شکست برشی اتصال در سرعت دورانی 800 دور در دقیقه، عمق نفوذ 5.9 میلی متر و صفحه پشتیبان آلومینیومی بدست آمد.

پدیده لرزه یک نوع ارتعاش خودتحریک ناپایدار است که در اغلب فرآیندهای ماشینکاری از جمله عملیات سنگ زنی رخ می دهد. در این مقاله، یک مدل سه بعدی غیرخطی از ارتعاشات لرزه در فرآیند سنگ زنی ارائه شده است. قطعه کار به صورت یک محور پیوسته در حال دوران با ارتعاشات عرضی و سنگ ساینده، به عنوان یک سیستم یک درجه آزادی جرم- فنر- دمپر مدل شده اند. معادلات حرکت با استفاده از روش پی باکینگهام، بی بعد سازی شده اند. در ادامه با استفاده از روش مودهای فرضی، معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی مربوط به قطعه کار، به صورت معادلات دیفرانسیل معمولی درآمده، سپس مجموعه معادلات قطعه کار و سنگ ساینده با استفاده از روش مقیاس های چندگانه به صورت تحلیلی حل شده اند. نواحی پایداری برای قطعه کار و سنگ ساینده برای سرعت های مختلف قطعه کار و مکان های مختلف سنگ در طول قطعه کار رسم شده، تاثیر پارامترهای مختلف همچون، سرعت دورانی سنگ و شعاع قطعه کار بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که ارتعاشات در قطعه کار و سنگ، کاملا متفاوت از یکدیگر هستند. زمانی که سنگ زنی در وسط قطعه کار رخ می دهد، امکان بروز پدیده لرزه در قطعه کار بیشتر است؛ در حالی که مکان سنگ ساینده تاثیری بر ارتعاشات سنگ ندارد.

در مقاله حاضر به موضوع طراحی کنترلر مقاوم برای پرواز هماهنگ ماهواره ها پرداخته می شود. در این راستا، دو نمونه از کنترلر مود لغزشی مرتبه بالا برای پرواز هماهنگ غیرخطی ماهواره ها در حالت دنبال کردن رهبر طراحی می شود. از کنترلر مود لغزشی فوق پیچشی، برای کاهش چترینگ و کنترلر ترمینال غیرتکین بدلیل رهیابی به پاسخ دقیق در زمان محدود استفاده می شود. در طراحی هر دو کنترلر، محدودیت عملگر در نظر گرفته می شود.برای کاهش تلاش های کنترلی از ضرایب متغیر با زمان تطبیقی استفاده شده است. در این حالت ضرایب کنترلرهای مقاوم بسته به میزان خطا، با شرایط تطبیق می یابند. هر دو کنترلر تطبیقی فوق پچشی و ترمینال غیرتکین بر روی پروژه فضایی پروبا3 شبیه سازی و عملکرد کنترلرها در کنترل پرواز هماهنگ در مانورهایی با خروج از مرکز بزرگ با در نظر گرفتن نامعینی در حضور اغتشاش J2 بررسی می شود.

در این مقاله، خواص مکانیکی لمینیت های هیبریدی با ترکیبات اپوکسی/ الیاف کربن/ نانو خاک رس/ نانو دی اکسید تیتانیوم و اپوکسی/ الیاف کربن/ نانو خاک رس/ نانو لوله کربنی، در ابتدا بصورت مجزا و نهایتا بصورت مقایسه ای، مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور نمونه هایی فاقد نانو ذرات متشکل از اپوکسی و 16 لایه فیبر کربن و همچنین نمونه های اپوکسی و فیبر کربن حاوی نانو ذرات که در چهار درصد وزنی مختلف و دو ترکیب (خاک رس/ نانولوله های کربنی) و (خاک رس/ دی اکسید تیتانیوم) به اپوکسی اضافه گردیده بودند، ساخته و مورد آزمایش قرار گرفتند. از نکات این پژوهش، بررسی آزمایشگاهی و بهینه سازی به کمک روش تاگوچی، در جهت کاهش تعداد آزمایش ها و کاستن هزینه ها و دستیابی به مقاومت کششی وخمشی بهینه در نمونه های کامپوزیتی ساخته شده است. نتایج حاصله از این پژوهش نشان داد که نمونه های حاوی نانو رس با 0.5 درصد وزنی و نانو دی اکسید تیتانیوم با 1 درصد و نانو لوله کربنی با 0.5 درصد وزنی، دارای بالاترین مقاومت در نمونه هیبریدی نهایی خواهد بود.

بتن مسلح هیبریدی (Hybrid Reinforced Concrete) بتنی است که در آن، علاوه بر میلگرد، از الیاف نیز برای مسلح کردن بتن استفاده می شود. در این تحقیق به بررسی رفتار تیرهای بتن مسلح هیبریدی تحت خمش، پرداخته شده است. برای مدل سازی بتن مسلح هیبریدی، از مدل فولاد و بتن تحت فشار به صورت الاستیک- پلاستیک کامل استفاده شده است. همچنین برای بتن تحت کشش، مدل سه خطی شامل ناحیه الاستیک، ناحیه انتقال و ناحیه مقاومت باقی مانده به کار برده شده است. روابط ارائه شده، برای بتن الیافی با رفتار سخت شدگی یا نرم شدگی کششی و خمشی کاربرد دارد. در این مقاله روابط تحلیلی برای تعیین عمق تار خنثی و منحنی لنگر- انحنا در هر مرحله از بارگذاری بدست آمده است. روابط به دست آمده از این تحقیق، برای بتن الیافی، بتن الیافی مسلح به میلگرد فولادی و همچنین بتن معمولی، قابل استفاده هستند. جهت اعتبارسنجی مدل پیشنهدای، نتایج مدل با نتایج مقالات معتبر مقایسه شد و مشاهده گردید که مدل می تواند با دقت خوبی رفتار بتن الیافی و هیبریدی را تحت خمش پیش بینی کند. مدل پیشنهادی، بار بیشینه تیرهای هیبریدی را با دقتی بیش از 93 درصد نسبت به نتایج آزمایشگاهی پیش بینی می کند.

در این مقاله به عملکرد جذب انرژی سازه های دو جداره به همراه صفحات تقویتی که واصل بین این جداره ها است، تحت بارگذاری شبه استاتیکی بصورت محوری و مایل پرداخته شده است. سطح مقطع این سازه ها، به دو صورت مربعی و دایروی در نظر گرفته شده است. در این تحقیق گام اول، صحت سنجی درستی نتایج شبیه سازی اجزاء محدود صورت گرفته در نرم افزار ال اس- داینا در مقایسه با نتایج بدست آمده از آزمایشات تجربی بوده است. سپس از مدل اجزاء محدود مذکور، جهت بررسی رفتار جذب انرژی سازه های دو جداره مربعی و دایروی با مقیاس های مختلف (0، 0.25، 0.5، 0.75، 1) در حالت های متفاوت بارگذاری شبه استاتیکی محوری و مایل استفاده شده است. گام دوم تحقیق حاضر، به کارگیری روش رتبه بندی کپراس جهت پیدا کردن بهترین سازه از نقطه نظر جذب انرژی بوده است. نتایج حاصل از این روش نشان داد که جذب انرژی سازه های بررسی شده با مقیاس 0.5 بهترین حالت سازه ها بوده، از سوی دیگر طبق داده های استخراج شده، سازه با سطح مقطع دایروی در مقایسه با سطح مقطع مربعی، دارای میزان جذب انرژی بالایی است؛ همچنین با افزایش زاویه ی بارگذاری، میزان جذب انرژی و بیشترین نیروی لهیدگی کاهش یافت. در انتهای تحقیق، با استفاده از روش های سطح پاسخ و طرح ترکیب مرکزی و همچنین شناسایی نقاط مهم، متغیرهای طراحی از قبیل، ضخامت و شعاع سازه دو جداره دایروی بهینه گردید.

انفجار زیر آب یکی از پدیده های مخرب سازه های دریایی و ساحلی می باشد، بنابراین طراحی این گونه سازه ها در برابر بار انفجار از اهمیت بسزایی برخوردار است. از این رو پژوهش حاضر به بررسی و مقایسه عملکرد بتن های الیافی در مقابل بارگذاری انفجار در هوا و زیر آب پرداخته است. بدین منظور در این پژوهش یک بررسی عددی از عملکرد بتن های الیافی تحت بارگذاری انفجار با در نظر گرفتن اثر نرخ کرنش، انجام شده است. در این راستا از مدل های عددی برای انفجار در هوا به دو روش تابع انفجار کان وپ و روش لاگرانژی- اویلری دلخواه استفاده شد و سپس نتایج آن با نتایج داده ها از آزمون انفجار در مقیاس واقعی مقایسه شده است. همچنین برای انفجار زیر آب که از مدلسازی به روش لاگرانژی- اویلری دلخواه انجام شده از روش سیستم تک درجه آزادی جهت صحت سنجی استفاده گردیده است. نتایج جابجایی پانل ها بدست آمده از پژوهش نشان دهنده اختلاف کمتر از 3.13 درصد بین روش های مدلسازی عددی کان وپ، لاگرانژی-اویلری، سیستم تک درجه آزادی و نتایج آزمایشگاهی است. علاوه بر این، نتایج بیانگر جابجایی بیشتر بتن های الیافی تا حدود 74 میلی متر و خسارت مخرب تر پانل بتنی برای انفجار زیر آب نسبت به انفجار در هوا و همچنین تاثیر مستقیم حجم میلگرد مصرفی نسبت به درصد الیاف می باشد.

طراحی کنترل کننده هوشمند خودتنظیم رباتهای زیرآبی خودکار بدلیل محیط پر اغتشاش زیر آب، دینامیک پیچیده غیرخطی و ناقص عملگر، بسیار چالش برانگیز است. در این مقاله کنترل ترکیبی مدل مرجع تطبیقی همراه با جبرانساز شبکه عصبی مصنوعی برای کنترل ردیاب ربات زیرآبی خودکار 6 درجه آزادی ارائه شده است. سیستم دینامیکی غیرخطی ناقص عملگر 4 ورودی - 6 خروجی شناور زیرآبی بر اساس دو رویکرد تفکیک مدل دینامیکی به چهار زیرسیستم و خطی سازی هر زیر سیستم مطابق ساختار ویژه آن با استفاده از روش خطی سازی فیدبک جزئی و یا دینامیک معکوس و روش دینامیک جفت شده، بنا شده است. در هر دو رویکرد دینامیک جفت نشده و یکپارچه، پایداری زیر سیستم ها و فرآیند کل با استفاده از روش پایداری لیاپانف تضمین شده است. به علت عملکرد سیستم در محیط همراه با ورودی های نامطلوب دایمی با هدف مقاوم سازی سیستم تحت کنترل، علاوه بر کنترل کننده مدل مرجع تطبیقی، از جبرانساز اضافی شبکه عصبی مصنوعی با تطبیق برخط پارامترهای وزن ها و بایاس های آن در هر زیرسیستم و نیز سیستم یکپارچه استفاده شده است. نتایج شبیه سازیهای جداگانه کنترل کننده ترکیبی مدل مرجع تطبیقی با جبرانساز شبکه عصبی در محیط نرم افزار سیمولینک متلب، بوضوح نشان از عملکرد چشمگیر کنترل کننده بهرهمند از جبرانساز شبکه عصبی مصنوعی در مقاوم سازی فرآیند و بهبود عملکرد ربات در ردیابی مسیر مطلوب با دقت قابل توجه در حضور ورودی های نامطلوب دائمی برای هر دو رویکرد را دارد.

در تحقیق حاضر، معادلات انرژی یک بازوی دو لینکی انعطاف پذیر با استفاده از فرضیات تیر اولر – برنولی، استخراج شده است. ربات می تواند با استفاده از پنجه خود در صفحه قائم باری با وزن مشخص را حمل کند. با اعمال روش مودهای فرضی و در نظر گرفتن تعداد محدودی درجه آزادی، معادلات حرکت دینامیکی هر یک از بازوها با استفاده از معادلات اویلر- لاگرانژ به دست آمده است. کنترل و کاهش ارتعاشات لینک های بازو توسط یک کنترلر فعال انجام شده است. به این منظور ولتاژ مشخصی به دو لایه پیزوالکتریک که در ابتدای لینک ها قرار دارند، اعمال شده است. الگوریتم کنترل ارتعاشات با استفاده از روش دوم لیاپانوف طراحی شده است. همچنین مسیر حرکت پنجه با استفاده از بازوی دو لینکی صلب معادل محاسبه و طراحی شده است. چون ربات تحت تاثیر نیروی وزن می باشد و حرکت خود را از حالت سکون آغاز می کند جابه جایی استاتیک هر لینک با استفاده از قضیه کاستیگلیانو محاسبه شده و به عنوان شرایط اولیه در نظر گرفته شده است. شبیه سازی صورت گرفته نشان می دهد که مسیر حرکت پنجه انعطاف پذیر با کنترل، بسیار نزدیک به مسیر حرکت پنجه منیپولاتور معادل صلب خود می باشد.

در مقاله حاضر جریان آشفته سه بعدی داخل محفظه دارای تهویه همراه با انتقال حرارت ترکیبی (آزاد-اجباری) به روش شبیه سازی گردابه های بزرگ (LES) حل و با نتایج آزمایشگاهی و عددی موجود اعتبارسنجی شد. انتقال حرارت اجباری در کار حاضر به دلیل ورود سیال از سیستم تهویه به داخل محفظه و انتقال حرارت آزاد به دلیل اختلاف دمای قسمت کف و دیواره های محفظه می باشد. به منظور بررسی اثر مانع بر مشخصه های جریان، شبیه سازی برای مانع با سه ارتفاع متفاوت انجام گرفته است. در ادامه با اعمال الگوریتم تفکیک به مودهای متعامد (POD) بر میدان سرعت نوسانی در جهت x، تاثیر موانع بر ساختارهای منسجم مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج نشانگر این است که اولا مانع سبب افزایش شدید انرژی ساختارهای منسجم جریان می شود، ثانیا مانع با ارتفاع زیاد ساختارهای منسجم جریان را کوچکتر و مانع با ارتفاع متوسط و کوچک سبب بزرگتر شدن ساختارهای منسجم جریان می شوند.

در تحقیق حاضر، شبیه سازی یک موتور مدرن اشتعال تراکمی از نوع پاشش مستقیم سرعت بالا جهت بررسی تاثیرات همزمان فشار پاشش سوخت و بازخورانی گازهای خروجی بر عملکرد و میزان آلاینده های تولیدی موتور انجام گرفته است. برای این منظور ابتدا به مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج تجربی موتور پایه و تطبیق شرایط عملکردی موتور به لحاظ مقادیر فشار داخل استوانه و میزان آلاینده های اکسیدهای نیتروژن و دوده پرداخته شده است و سپس مطالعه و بررسی تاثیر فشار پاشش در درصدهای مختلف بازخورانی گازهای خروجی انجام گرفته است. نتایج این تحقیق نشان می دهد، با ثابت بودن میزان سوخت پاشیده شده و بدون اعمال بازخورانی گازهای خروجی، افزایش فشار پاشش سوخت سبب افزایش فشار موثر متوسط اندیکاتوری و کاهش میزان مصرف سوخت ویژه اندیکاتوری می گردد با این حال میزان آلاینده اکسیدهای نیتروژن تا حد زیادی افزایش یافته و میزان آلاینده دوده با کاهش همراه خوهد بود. با اعمال درصدهای مختلف از بازخورانی گازهای خروجی امکان کاهش آلاینده اکسیدهای نیتروژن با حفظ شرایط کارکردی موتور (میزان مصرف سوخت ویژه اندیکاتوری و فشار موثر متوسط اندیکاتوری) فراهم می گردد اگرچه در این حالت روند افزایشی آلاینده دوده به عنوان عاملی منفی بایستی مورد توجه قرار گیرد.