مهندسی مکانیک مدرس
سال:1400 | دوره:22 | شماره:2 |تعداد مقالات:6

در مطالعه حاضر به بررسی اثر میکرو الیاف های طبیعی (ذرات کرک) بر چقرمگی شکست مود I چندلایه های کامپوزیتی با الیاف بافته شده پرداخته شده است. به همین منظور نمونه های تیر دو لبه یکسر گیردار (DCB) با استفاده از روش لایه چینی دستی و با چیدمان 28]0[ ساخته شده اند. برای بررسی اثر ذرات میکرو کرک بر چقرمگی شکست، نمونه هایی با دو درصد وزنی مختلف (1% وزنی و 3% وزنی) ساخته شده و نتایج بدست آمده با نمونه ی با رزین اپوکسی خالص مقایسه گردیده است. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که با افزایش مقدار ذرات کرک، مقدار چقرمگی بین لایه ای شروع تورق افزایش داشته است. مقدار بهبود چقرمگی شکست شروع برای نمونه ی DCB با %1 و %3 وزنی کرک به ترتیب %67. 15 و %71. 96 موجب افزایش شده است که علت این امر به نقش کرک در ناحیه غنی از رزین در نوک ترک بر می گردد که مانع شروع تورق در این ناحیه شده است. بر خلاف چقرمگی شکست شروع، چقرمگی شکست رشد با اضافه کردن ذرات کرک به رزین کاهش یافته است. در حین رشد تورق از آنجائیکه این الیاف به دلیل تجمع و کلوخگی در فصل مشترک تورق موجب ایجاد نواحی تمرکز تنش می گردند، در نتیجه میکرو الیاف های کرک نتوانسته اند مقدار چقرمگی شکست رشد را افزایش داده و در بعضی موارد موجب کاهش اندک چقرمگی شکست رشد تورق شده است. همچنین به منظور بررسی مکانیزم های آسیب، از سطوح شکست نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی عکسبرداری شده است.

بخش قابل توجهی از مصرف انرژی و آلودگی محیط زیست در جهان به صنعت ساختمان اختصاص دارد. در این میان سیستم های تهویه مطبوع سهم مهمی از مصرف انرژی ساختمان دارند. در این تحقیق، یک سیستم نوین تهویه مطبوع بر اساس ترکیب سه فناوری تولید همزمان برق و حرارت، ذخیره انرژی یخ، و گرمایش خورشیدی طراحی و مدل سازی شده است. این سیستم به اختصار CCHP-ITESSنامیده شده است که برگرفته از اختصارات سه فناوری فوق الذکر است. به عنوان مطالعه موردی، امکان سنجی پیاده سازی این سیستم در یک ساختمان مسکونی در شهر تهران ازنظر مصرف انرژی و توجیه پذیری اقتصادی مورد بررسی قرارگرفته است. نتایج مصرف انرژی، هزینه و دوره برگشت سرمایه برای این پروژه برای شهر تهران بررسی شده و به منظور ارزیابی تاثیر تعرفه های انرژی بر توجیه پذیری اقتصادی، سیستم پیشنهادی بر روی همان ساختمان مورد مطالعه در شرایط آب و هوایی و تعرفه های انرژی شهر لس آنجلس در ایالت کالیفرنیای آمریکا مدلسازی شد. نتایج نشان می دهد که در هر دو سناریو، به کارگیری سیستم پیشنهادی منجر به کاهش قابل توجه انرژی مبدا می گردد که این کاهش برای تهران 36. 87 درصد و برای لس آنجلس 40. 28 درصد است. اما به دلیل تفاوت در تعرفه های انرژی، دوره بازگشت سرمایه این سیستم در تهران حدود 39 سال و در لس آنجلس حدود 3. 2 سال می باشد. در نتیجه بکارگیری این سیستم در شرایط شهر تهران توجیه ناپذیر در آمریکا، توجیه پذیر است.

امروزه کاربرد ابزارهای التراسونیک در فرآیند های مختلف از جمله ماشینکاری، جوشکاری، همگن ساز و غیره، گسترده گردیده است. یکی از اجزای مهم و کلیدی در انتقال انرژی اکوستیکی در کاربردهای همگن سازی امولسیون، هورن التراسونیک می باشد. این قطعه از دیدگاه انرژی پایستار می باشد ولی می توان با تغییرات شکل و جنس، میزان دامنه ارتعاشی را تغییر داد. هدف از این مقاله، تحلیل هورن التراسونیک چند پله ای برای دستیابی به دامنه ارتعاش مورد نظر در کاربردهای گوناگون می-باشد. طراحی بهینه هورن با هدف افزایش دامنه ارتعاش، افزایش و توزیع سطح انتقال امواج و در نظر گرفتن استحکام هورن، نسبت طول به قطر مناسب برای دستیابی به یکنواختی کاویتاسیون در امولسیون انجام شده است. هدف دستیابی به هورن با ضریب تقویت کنندگی بالا و مساحت انتشار بزرگتر و گسترده تر در انتها و طول هورن می باشد. بالا بودن دامنه ارتعاش وگستردگی مساحت انتشار امواج در نوک و طول هورن موجب افزایش میزان کاویتاسیون در فرآیند امولسیون می گردد و هرچقدر بتوان نواحی انتشار موج را گسترده تر نمود، راندمان فرآیند همگن سازی افزایش خواهد یافت.

مطالعات متعددی برای استفاده از سوخت های سبک در موتورهای اشتعال تراکمی به جهت کاهش انتشار آلاینده ها و افزایش بازده انجام شده است؛ موتور های اشتعال تراکمی کنترل واکنشی از جمله این مطالعات هستند. اما استفاده از بخار سوخت های سنگین برای ایجاد احتراق شبه همگن مورد توجه نبوده است. استفاده از بخار گازوییل نیاز به مخزن سوخت ثانویه در خودروها را بر طرف می کند، اما گازوییل حاوی هیدروکربن های سنگین است و از واکنش پذیری بالایی برخوردار است. لذا در این مطالعه با تبخیر گازوییل و تزریق آن به هوای ورودی به مطالعه یک احتراق شبه همگن با کمک بخار گازوییل پرداخته شده است. آزمایشات در سرعت rpm 2000 (سرعت حداکثر گشتاور) انجام شده است. بر اساس نتایج حاصله افزودن بخار گازوییل علی رغم حضور هیدروکربن های سنگین در آن و به عنوان یک سوخت با واکنش پذیری بالا، می تواند انتشار دوده و اکسیدهای نیتروژن را به ترتیب حداکثر 20 درصد و 50 درصد کاهش دهد. افزایش بار موتور اثر مثبت بخار گازوییل در کاهش دوده و اکسیدهای نیتروژن را کاهش می دهد، اما این اثر مثبت تا 80 درصد بار کامل ادامه دارد. افزودن بخار گازوییل تاثیری بر کاهش و یا افزایش تغییرات سیکلی و شدت صدای موتور ندارد، اما انتشار منواکسیدکربن و هیدروکربن های نسوخته را افزایش می دهد. برای تبخیر گازوییل به طور متوسط 15 درصد توان ترمزی موتور مصرف می شود. با گرمایش گازوییل تا دمای گازهای خروجی، می توان به طور متوسط 5 درصد از توان لازم برای تبخیر گازوییل را بازیابی کرد.

شکل دهی نموی ورق، فرایند انعطاف پذیری است که در آن ورق فلزی به تدریج با حرکت ابزار در فضای آزاد شکل می گیرد. با توجه به این که ورق به صورت موضعی شکل دهی می شود و نیروها متمرکز بر منطقه تماس ابزار با ورق هستند، شکل پذیری ورق در این فرایند در مقایسه با سایر روش های معمول شکل دهی افزایش می یابد. در این مطالعه با شبیه سازی عددی فرایند شکل دهی نموی ورق دولایه AA3105-St12 با استفاده از روش اجزای محدود، نیروی عمودی وارد بر ابزار شکل دهی و ضخامت نهایی لایه ها در شرایط مختلف محاسبه شده است. اعتبار نتایج شبیه سازی با مقایسه آن ها با نتایج حاصل از آزمایش های تجربی ارزیابی شده است. با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی مدل هایی عددی برای تخمین نیروی عمودی وارد بر ابزار و ضخامت نهایی لایه ها بر حسب متغیرهای ورودی فرایند بدست آورده شده است. بهینه سازی چند هدفه برای دستیابی به حداقل نیروی عمودی و حداقل کاهش ضخامت لایه ها، بر مبنای مدل های بدست آمده و با کمک روش الگوریتم ژنتیک انجام شده است. در نتایج بدست آمده حالت های بهینه ضخامت کل ورق دولایه و نسبت ضخامت لایه ها در حالت های مختلف تماس لایه آلومینیومی و یا لایه فولادی با ابزار شکل دهی تعیین شده است.

ریزساختار بدون نقص کامپوزیت های زمینه فلزی، توزیع یکنواخت ذرات و خواص خوب آن ها، توسط متغیرهای روش تولید و مواد زمینه و تقویت کننده تعیین می شود. در این تحقیق از آسیای گلوله ای سیاره ای با انرژی بالا برای ساخت پودر کامپوزیتی Al6063-SiC استفاده شده است. براده های آلومینیوم با زمان و نسبت وزنی گلوله به پودر (BPR) مختلف در آسیای گلوله ای سیاره ای با انرژی بالا آسیاکاری شدند. پودر بهینه حاصله، با افزودن درصدهای وزنی مختلف کاربید سیلسیم (SiC) با نسبت وزنی گلوله به پودر در زمان های مختلف، آلیاژ سازی مکانیکی گردیدند. طی فرایند آسیاکاری تحت جو آرگون، از اسید استیاریک به عنوان عامل کنترل فرایند (PCA) برای جلوگیری از جوشکاری سرد بیش از حد و کلوخه ای شدن پودر استفاده شده است. پس از آلیاژسازی مکانیکی، تاثیر متغیرهای فرایند شامل زمان آلیاژسازی، نسبت وزنی گلوله به پودر و درصد وزنی کاربید سیلسیم با مقادیر مختلف بر روی پودر کامپوزیتی از نظر مورفولوژی توسط آنالیز اندازه ذرات (PSA) و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM) و از نظر ترکیبات فازی توسط طیف سنجی پراش اشعه ایکس (XRD) مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به الگوی پراش اشعه ایکس نمونه ها، اندازه دانه از طریق مدل ویلیامسون-هال محاسبه گردید. نتایج حاصل از انجام فرایند آسیای مکانیکی و آلیاژسازی مکانیکی نشان داد که در زمان های آسیای کوتاه با نسبت وزنی گلوله به پودر بالا می توان به پودر کامپوزیتی با اندازه ذرات ریز تر دست یافت. همچنین وجود ذرات تقویت کننده کاربید سیلسیم موجب تسریع در فرایند آسیای مکانیکی شده و کاهش بیشتر اندازه ذرات را موجب می شود.