مهندسی ساخت و تولید ایران
سال:1401 | دوره:9 | شماره:11 |تعداد مقالات:6

تعیین ساختار داخلی اجسام مانند شناسایی ناخالصی ها، تعیین خواص مکانیکی و شناسایی مرزهای داخلی و حفره ها، یکی از موضوعات مهم در صنایع می باشد. در این مقاله، تأثیر خواص مکانیکی مواد و تأثیر محل مرز مشترک آن ها در حل مسئله معکوس شناسایی مرزهای داخلی یک جسم ناهمگن، متشکل از دو جسم همگن به همراه تخمین هم زمان مدول الاستیسیته و ضریب پواسون مواد تشکیل دهنده آن، مورد بررسی قرار گرفته است. حل مسئله معکوس شناسایی با استفاده از ترکیب روش عددی المان های مرزی به همراه روش بهینه سازی الگوریتم رقابت استعماری به عنوان روش بهینه سازی همگانی و روش سیمپلکس به عنوان روش بهینه سازی محلی انجام شده است. از نتایج به دست آمده می توان به کارایی روش بهینه سازی رقابت استعماری و روش سیمپلکس در تخمین خواص مکانیکی دو ماده به همراه شناسایی مرز بین آن ها پی برد. همچنین از نتایج به دست آمده مشاهده می شود که با نزدیک شدن مرز به قسمت پایینی ماده و نزدیک شدن خواص مکانیکی مواد تشکیل دهندۀ جسم، میزان خطای تخمین مرز برای مثال های حل شده تا 65/8% افرایش می یابد که باز نشان دهنده توانایی این روش برای تخمین مرز می باشد. همچنین در بررسی اثر خطاهای غیرقابل اجتناب در اندازه گیری جابجایی ها، با افزایش درصد خطا، همگرایی به مرز واقعی کمتر شده به طوری که برای خطای 5% به بالا هندسه مرزهای داخلی به مرزهای غیرواقعی همگرا شده و دیگر اعتباری به محاسبات نیست.

ساختارهای متخلخل به علت عملکرد چندگانه ای که دارند مورد توجه پژوهشگران از زمینه های مختلف می باشند. در این پژوهش نحوه جذب انرژی ساختارهای متخلخل طراحی شده بر اساس سطح مینیمال شوارز پی، مورد بررسی قرار می گیرد. به این منظور سه نمونه مکعبی طراحی و مورد تست فشار قرار می گیرد. دو نمونه از جنس پلی لاکتیتک اسید که یکی از آن­ ها کاملاً توپر و دومی با پنجاه درصد تخلخل می باشد به کمک روش لایه ­نشانی ذوبی پرینت می شود. نمونه سوم از جنس رزین یو وی و با پنجاه درصد تخلخل، به کمک روش استریولیتوگرافی ماسک دار ساخته می شود. در ادامه هر سه نمونه تحت تست فشار قرار گرفته و نمودارهای نیرو-جابه­ جا یی و همچنین انرژی-جا­به­ جایی استخراج می شود. نتایج به دست آمده نشان می دهد که رفتار نمونه رزینی کاملاً به صورت ترد می باشد و قابلیت تغییر شکل و جذب انرژی ندارد. در مقابل نمونه متخلخل از جنس پلی ­لاکتیک اسید تا کرنش 70% تحت تغییر شکل قرار گرفته است. همچنین مقایسه دو نمونه توپر و متخلخل از جنس پلی­ لاکتیک اسید نشان می دهد که مقدار انرژی جذب شده در نمونه متخلخل حدود یک سوم، اما نحوه جذب انرژی در آن به صورت نرم و هموار می باشد.

ربات های لامسه ای جهت شبیه سازی اجسام مجازی برای کاربر آن مورد استفاده قرار می گیرند. دینامیک ربات لامسه ای و دست کاربر، تأثیر به سزایی در پایداری و عملکرد ربات لامسه ای دارند. در این پژوهش شناسایی دینامیک دست کاربر و ربات لامسه ای با استفاده از روش های بهینه سازی کلونی زنبورعسل مصنوعی، الگوریتم بهینه سازی کلاغ و الگوریتم ژنتیک، طی آزمایش هایی در دو حالت انجام شده است. در حالت اول صرفاً دینامیک ربات لامسه ای شناسایی شده، سپس در حالت دوم روش های مذکور برای شناسایی هم زمان دینامیک دست کاربر و ربات لامسه ای تعمیم داده شده اند. برای این منظور ابتدا در هر حالت مرز پایداری تئوری به صورت تابعی از پارامترهای دینامیکی موجود به دست آمده است؛ سپس با انجام آزمایش هایی برای روی ربات کوکا سبک وزن 4 در دو حالت حضور و عدم حضور دست کاربر، مرز پایداری تجربی به دست آمده است. در ادامه با استفاده از روش بهینه سازی کلونی زنبورعسل مصنوعی، کلاغ و همچنین الگوریتم ژنتیک، در هر حالت پارامترهای دینامیکی مورد نظر به گونه ای به دست آمده اند که اختلاف بین مرز پایداری به دست آمده تئوری و تجربی حداقل شود. بررسی ها نشان می دهند درحالی که هر سه روش به خوبی توانسته اند شناسایی پارامترها را انجام دهند، روش الگوریتم ژنتیک در این زمینه خطای کمتری را ایجاد کرده و عملکرد بهتری دارد.

در این پژوهش یک ساختار شبکه ای 4×4 مربعی از جنس تیتانیوم با استفاده از پارامترهای مرتبط تحت نیروی کششی بهینه سازی شده است. ساختار شبکه ای یک ساختار چهارضلعی با طول ضلع L و زاویه ϴ می باشد و ترتیب شکست دیواره ها با استفاده از نرم افزار متلب و روش المان محدود مقایسه شده است. در پژوهش حاضر تابع هدف در بهینه سازی، افزایش جذب انرژی و به حداقل رساندن بیش ترین تنش در نظر گرفته شده است و تأثیر پارامترهای اندازه اضلاع و زوایای مختلف در این ساختار مورد بررسی قرار گرفته است. 100 حالت مختلف برای مقادیر L و ϴ با خروجی مساحت زیر نمودار (انرژی جذب شده) و بیش ترین تنش و کرنش از نرم افزار متلب به دست آمده است. با داشتن داده های ورودی (L و ϴ) و خروجی (انرژی جذب شده و بیش ترین تنش)، شبکه عصبی آموزش داده شده و با استفاده از مدل رگرسیون در شبکه عصبی میزان پیش ­بینی با دقت بالای 99 درصد به دست آمده است که از دقت بالایی برخوردار می باشد. تابع ارتباط بین ورودی ها و خروجی های شبکه عصبی از نرم افزار متلب به دست آمده است و بهینه ­سازی این ساختار شبکه ای 4×4 با استفاده از الگوریتم ژنتیک صورت گرفته است. تابع هدف در این پژوهش افزایش جذب انرژی و به حداقل رساندن بیش ترین تنش می باشد تا سازه شبکه ای بیش ترین استحکام را با در نظر گرفتن پارامترهای مورد بررسی داشته باشد.

عملیات شوک دهی لیزری، یک عملیات بهینه سازی سطح است که منجر به بهبود خواص مکانیکی از جمله افزایش استحکام خستگی، سختی سطح و استحکام کششی می گردد. این بهبود خواص را می ­توان به ایجاد تنش پسماند و کارسرد انجام شده بر روی سطح قطعه نسبت داد. در این روش نوین که به عنوان جایگزینی برای روش های ساچمه کوبی و کوبش با امواج ماورای صوت به شمار می ­رود، عوامل متعددی از جمله چگالی توان، درصد هم ­پوشانی، نوع لایۀ محافظ و تعداد دفعات شوک دهی و ... تأثیرگذار است. در این پژوهش آلیاژ آلومینیوم Al2014-T6 که کاربرد وسیعی در صنایع هوایی از جمله چرخ هواپیما دارد، با هدف افزایش استحکام و عمر خستگی تحت شوک دهی قرارگرفته است. فرایند شوک دهی به ترتیب یک بار، سه بار و پنج بار بر روی این آلیاژ اعمال شد تا اثر حالت های مختلف شوک دهی بررسی شود. در ادامه مقدار تنش پسماند به کمک آزمون پراش اشعۀ ایکس و تغییرات زبری سطح توسط میکروسکوپ نیروی اتمی بررسی و سپس آزمون خستگی، کشش و ریز سختی سنجی بر روی قطعه انجام گرفت. نتایج آزمایش ها نشان می­ دهند که با افزایش تعداد دفعات شوک دهی لیزری و به شرط عدم وقوع ذوب و تخریب سطحی، مقدار تنش پسماند فشاری افزایش می یابد که این امر منجر به افزایش 300 درصدی عمر خستگی و 25 درصدی ریزسختی سطح می شود؛ همچنین مشخص گردید علاوه بر بهینه ­سازی پارامترها، افزایش دفعات شوک دهی نیز می تواند زبری سطح و استحکام کششی را دچار تغییر کند.

امروزه استفاده از سرامیک ها و آلیاژهای سخت در صنایع پیشرفته باعث شده تا روش های نوینی مانند ماشین کاری تخلیه الکتریکی به منظور کاهش معایب روش های سنتی براده برداری این مواد ایجاد شود. این روش ها نیز به نوبه خود دارای ایرادهایی از جمله کیفیت سطح ماشین کاری هستند که در این مقاله با استفاده از یک میدان مغناطیسی متناوب خارجی و انجام آزمایش های عملی بر روی آلیاژ سخت اینکونل 718 در رفع تعدادی از آن ها تلاش شده است. در این نوشته برای ایجاد یک میدان مغناطیسی خارجی با استفاده از جریان متناوب حول منطقه انجام فرایند تخلیه الکتریکی یک پیچه هلمهولتز پیشنهاد شده است. در روش سنتی و پیشنهادی، شعاع کانال پلاسما مدل سازی ریاضی -عددی می شود و برای صحت سنجی نتایج تئوری، آزمایش های تجربی تعریف می گردد. مقایسۀ یکنواختی سطح (مورفولوژی) و زبری سطح (Ra) به عنوان پارامترهای اثربخشی بین روش سنتی و روش پیشنهادی در نظر گرفته شده اند. کانال پلاسما استوانه ای فرض شده است. جهت کنترل زبری سطح از یک زبری سنج استفاده شد. نتایج مدل سازی ریاضی-عددی کاهش 10% قطر کانال پلاسما را نشان می دهد. طبق نتایج به دست آمده میزان زبری سطح در زمان های ثابت، کاهش یافته است. مبنای صحت سنجی روش پیشنهادی، مقایسه پارامترهای خروجی کیفیت سطح ماشین کاری در آزمایش های تجربی می باشد.