مهندسی مکانیک امیرکبیر (امیرکبیر)
سال:1402 | دوره:55 | شماره:2 |تعداد مقالات:6

در پژوهش حاضر، فرآیند خودترمیمی نمونه های کامپوزیتی ساخته شده از جنس الیاف شیشه-اپوکسی بررسی شده است. عامل ترمیمی دوجزئی شامل رزین اپوکسی ML506 و هاردنر HA-11 است که درون میکرولوله هایی ذخیره شده و بین لایه های اول و دوم و نیز لایه های پنجم و ششم نمونه ها قرار گرفتند. آسیب اولیه توسط آزمون ضربه افتان ایجاد شده و نهایتاً با انجام آزمون کشش میزان بازیابی استحکام کششی نمونه ها بررسی شده است. اثر تعداد میکرولوله های حاوی عوامل ترمیم کننده، مدت زمان ترمیم (بدون اعمال سیکل حرارتی) و اعمال سیکل حرارتی بر فرآیند ترمیم نمونه های آسیب دیده مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور نمونه هایی حاوی 8، 16 و 32 واحد ترمیمی در بازه های زمانی 1، 6 و 12 روزه بررسی شدند. علاوه بر این، تعدادی از نمونه ها پس از ایجاد آسیب اولیه، تحت 1، 3، 5 و 7 سیکل حرارتی قرار گرفته و پس از بازه زمانی یک روزه، آزمون کشش آنها انجام شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که بدون اعمال سیکل حرارتی فرآیند ترمیم پس از بازه 6 روزه تقریباً به صورت کامل انجام شده است (بازیابی 83 درصدی استحکام کششی). هرچند بیشترین میزان بازیابی استحکام کششی 86% است که برای نمونه حاوی 32 واحد ترمیمی و بعد از 12 روز حاصل می شود. همچنین می توان با اعمال 5 سیکل حرارتی بر نمونه آسیب دیده دارای 32 واحد ترمیم پس از گذشت یک روز تقریباً به همین میزان ترمیم دست یافت. ضمناً تاثیر سیکل حرارتی تا سیکل پنجم بوده و اعمال سیکل های حرارتی بعدی تاثیر چندانی بر تسریع فرآیند ترمیم و بازده آن ندارد.

مواد آگزتیک با نسبت پواسون منفی به عنوان یکی از انواع فرامواد به دلیل خواص مکانیکی جذاب و قابل توجه، توجه بسیاری از محققین را به خود جلب کرده اند. سازه های صلب چرخنده یکی از انواع مواد آگزتیک هستند که با تنظیم متغیرها، رفتار همسانی را در جهات مختلف نشان می دهند، اما این سازه ها بدلیل استفاده از بلوک های صلب دارای چگالی نسبی زیادی می باشند. از طرفی علی رغم چگالی نسبی بالا این سازه ها در اتصالات اجزای چرخنده به یکدیگر ضعیف بوده و دارای سفتی و استحکام بالایی نیستند و با توجه به چگالی نسبی بالا خواص ویژه مکانیکی کمی دارند. در این پژوهش یک ساختار مشبک جدید با الهام از سازه های صلب چرخنده ولی با چگالی نسبی بسیار کمتر ایجاد گردید. برای کاهش چگالی نسبی در این ساختار بجای بلوک های صلب از المان های میله ای استفاده شده است. ساختار جدید با استفاده از فرآیند چاپ سه بعدی ساخته شد و تحت آزمایش کشش قرار گرفت. با عکس برداری از ساختار قبل و در حین تغییرشکل، ضریب پواسون آن اندازه گیری گردید .همچنین با روش اجزای محدود، رفتار تغییرشکل ساختار پیشنهادشده شبیه سازی و با نتایج تجربی مقایسه شد. هر دو روش نشان دهنده رفتار آگزتیک ساختار جدید هستند. در ادامه مکانیزم تغییرشکل ساختار و همچنین محدوده ای از شکل ساختار که رفتار آگزتیک در آن مشاهده می شود بررسی گردید.

با توجه به حضور گسترده تیرها در سازه های مهندسی، درک چگونگی ارتعاشات غیرخطی تیرها در شرایطی که آن ها با دامنه زیاد نوسان می کنند، بسیار مفید است. در این مقاله ارتعاشات غیرخطی یک تیر اویلر برنولی تحت فرضیه تغییر شکل محدود بررسی شده است. در این پژوهش برخلاف دیگر مقالات، برای به دست آوردن معادلات حاکم بر حرکت تیر، رابطه میدان-جابجایی بدون تقریب و به صورت غیرخطی در نظر گرفته شده است. بر این اساس روابط کرنش-جابجایی با استفاده از رابطه گرین لاگرانژ محاسبه شده و با استفاده از روش همیلتون فرم غیرخطی معادلات به دست آمده است. به منظور حل معادله با مشتقات جزیی، با استفاده از روش گالرکین، معادله با مشتقات جزیی به یک معادله دیفرانسیل معمولی تبدیل شده است و درنهایت با استفاده از روش مقیاس های چندگانه حل و با روش عددی مقایسه شده است. برای بررسی دقت روش و صحت سنجی مدل سازی، نتایج به دست آمده با مدل تیر اویلر برنولی خطی و مدل غیرخطی ون-کارمن مقایسه شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد با توجه به شکل متفاوت معادله دیفرانسیل به دست آمده در این روش نسبت به دیگر مدل های غیرخطی و خارج شدن شکل کلی آن نسبت به معادله دیفرانسیل دافینگ، پاسخ ارتعاشات سیستم در دامنه های ارتعاشی پایین منطبق با دیگر مدل های غیرخطی است ولی با افزایش دامنه نوسانات فرکانس نوسانات در مدل حاضر نسبت به مدل غیرخطی ون کار من کمتر می شود درحالیکه در دیگر مدل غیرخطی نسبت به مدل ون-کارمن، فرکانس بیشتر می شود.

در این مقاله، یک حل تحلیلی برای خمش ورق پیزوالکتریک مدرج تابعی تحت بار جانبی گسترده یکنواخت با شرایط مرزی دلخواه ارایه می شود. تئوری اصلاح شده پنج متغیره برای بیان میدان جابجایی به کار می رود که تنشها و کرنشهای برشی در راستای ضخامت را به صورت سهموی پیش بینی می کند و تأثیر کشش در راستای ضخامت ورق را نیز در نظر می گیرد. معادلات حاکم با استفاده از اصل همیلتون و معادلات ماکسول، به دست آمده و از روش لوی و فضای حالت برای حل این معادلات کوپل استفاده می شود. نتایج به دست آمده با سایر تئوری های برشی مرتبه بالا و نرم افزار آباکوس مقایسه شده که بدین ترتیب دقت روش پیشنهادی تایید می گردد. مشاهده می شود که برای نسبت طول به ضخامت 10 و شاخص توانی 0/5، مقدار تغییرمکان بی بعد ورق با شرط مرزی گیردار 0/3327 است که دارای بیش ترین میزان سفتی و کمترین مقدار خیز می باشد در حالیکه مقدار تغییرمکان بی بعد ورق با شرط مرزی آزاد2/2036 می باشد و در نتیجه کمترین میزان سفتی و بیش ترین مقدار خیز را دارد. همچنین برای ورق با تکیه گاه گیردار و طول به ضخامت 10 با افزایش شاخص توانی از 0/5 به 10 مقدار تغییرمکان از 0/3327 به 0/3545 یعنی حدود 6 درصد افزایش می یابد.

تحلیل آیروالاستیسیته صفحه مواد مرکب نازک تحت اثر نقص هندسی و بارهای خارجی، حائز اهمیت می باشد. در این پژوهش اثر نوع و تعداد لایه ها، زاویه الیاف و بار مکانیکی داخل صفحه در ترکیب با نقص هندسی به عنوان یک ترکیب جدید در مباحث آیروالاستیسیته مورد بررسی قرار گرفته است. با استفاده از اصل کار مجازی، روابط حاکم براساس تئوری صفحه نازک کرشهف تعیین شده است. سپس با استفاده از روش مودهای فرضی در تئوری باقی مانده وزنی گالرکین، معادلات دیفرانسیلی جزئی به معادلات دیفرانسیلی معمولی تبدیل شده است. بعد از بی بعد سازی، روابط نهایی با استفاده از روش عددی رانج-کوتا حل شده و نتایج حوزه زمانی برای تعیین رفتار فلاتر و پسا فلاتر صفحه استخراج شده است. نتایج تحلیل نشان داد که نقص هندسی با تولید بار غیر یکنواخت و نامتقارن، نوع لایه چینی، تعداد لایه ها و بارهای مکانیکی در جابجایی مرز فلاتر صفحه موثر است. اثر نقص هندسی محلی در تعیین مرز فلاتر لزوما ناپایدار کننده نیست، بلکه در مواردی بسته به اندازه و مکان نقص، امکان افزایش پایداری در مرز فلاتر صفحه را نیز دارد. به علاوه رفتار دینامیکی صفحه تحت اثر نقص هندسی محلی با اشکال و ابعاد مختلف، بسیار متنوع و متفاوت با نوع نقص کلی (شکل مود اول) یا پوسته با انحنای کوچک است.

بازوهای ماهر موازی به دلایلی مانند دقت و صلبیت بالا، سرعت و شتاب زیاد و در مقابل، اینرسی پایین مورد توجه صنایع مختلف قرار دارند. کنترل این نوع سیستم ها به دلیل داشتن دینامیک پیچیده و غیرخطی با چالش هایی مواجه است. از میان روش های متعدد کنترل مسیر رباتها، روش های گشتاور محاسبه شده و کنترل مد لغزشی از روش های معروفی هستند که پیشنهاد می شوند. اما در کاربردهای عملی  وقتی که سرعت ربات افزایش می یابد، تنظیم ضرایب کنترل کننده بسیار مشکل و وابسته به شرایط کاری ربات است و ربات نمی تواند با ضرایب ثابت و از پیش  تعیین شده و تحت هر شرایطی به درستی کار کند. نوع مسیر، سرعت ربات در طول مسیر، شرایط اولیۀ عملگر نهایی ربات نسبت به مسیر و حتی سرعت نمونه برداری داده ها، از جمله عواملی هستند که با تغییر آنها، کنترل کننده دقت خود را از دست می دهد و در نتیجه لزوم باز طراحی و تغییر ضرایب کنترل کننده احساس می گردد. در این مقاله اشکالات این دو روش برای بکارگیری عملی روی یک ربات پنج بازویی موازی بررسی شده و  سپس روشی ارائه شده است که بر مبنای روش کنترل مد لغزشی عمل می کند و به روش فازی ضرایب و بهره های کنترل کننده، تنظیم می شوند. عملکرد این روش به دو شکل مدلسازی در نرم افزارمتلب و پیاده سازی بر روی ربات موازی صفحه ای به صورت آزمایشگاهی بررسی و با سایر روش ها مقایسه شده است.