مکانیک سازه ها و شاره ها
سال:1402 | دوره:13 | شماره:6 |تعداد مقالات:12

اهمیت بررسی موضوع تحمل آسیب و پژوهش در رفتار پس از تصادف و تلاش در بهبود رفتار سازه و کاهش شتاب های وارده به سرنشینان به کمک جاذب های انرژی، با مشاهده آمار روزافزون تصادفات وسایل نقلیه از جمله خودرو، قطار و هواپیما مشخص می شود. در این پژوهش رفتار جاذب انرژی جدار نازک با مقطع مستطیلی آلومینیومی توسط حل عددی در روش المان محدود و در نرم افزار آباکوس بررسی خواهد شد و برای بهبود پارامترهای جذب انرژی آن، ناپیوستگی هایی بر روی هندسه ایجاد شده که الگوی تاشدگی را منظم کرده است. رویکرد اصلی پژوهش، بهبود رفتار جذب انرژی بدون تغییر اساسی هندسه می باشد. ناپیوستگی ها با اشکال هندسی، اندازه و تعداد متفاوت بر مکان های متفاوتی از مدل گذاشته شده و تا بهترین رفتار جذب انرژی بدست بیاید. پس از ارزیابی و انتخاب ناپیوستگی دایروی میان باقی اشکال هندسی، برای جانمایی مناسب آنها حدس اولیه ای از محل ناپیوستگی ها به کمک پژوهش های مشابه مورد نظر قرار گرفت. سپس از مقادیر ویژه هندسه که از حلگر کمانشی استخراج شده است، برای جانمایی و افزایش تعداد ناپیوستگی ها استفاده شده است.در نهایت با بررسی 43 مدل با تعداد و جانمایی متفاوت ناپیوستگی ها مدلی با بهبود 13 درصدی معیار CFE پیشنهاد شد.

در این مقاله به مسئله بهینه سازی مقاوم چندهدفه مکانیزم چهارلینکی برای کاربرد تولید مسیر با استفاده از رهیافت نظریه بازی پرداخته میشود. یک رویکرد تصمیم گیری غیرمتمرکز دوسطحی جدید، با استفاده از هم افزایی بهینه سازی مقاوم مبتنی بر قابلیت اطمینان، نظریه بازی استکلبرگ و همکارانه، شبیه سازی مونت کارلو و برنامه ریزی ژنتیکی (GP) پیشنهاد شده و برای مسئله سنتز مکانیزمهای چهارلینکی تولید مسیر اعمال شده است. چهار معیار عملکرد، شامل معیارهای دقت (TE)، مقاوم بودن ()، قابلیت اطمینان () در سطح پیشرو و کیفیت حرکت (TA) در سطح دنباله رو به چهار بازیگر تخصیص داده شده است، به طوری که هرکدام از بازیگران مسئول بهینه سازی یک معیار عملکرد می باشد. حداکثر گشتاور محرک ورودی در قالب یک معیار دینامیکی، به عنوان قید طراحی به مسئله سطح پیشرو داده شده است. از برنامه ریزی ژنتیکی برای ایجاد مجموعه پاسخ منطقی بازیگر پیرو در فرایند بازی استکلبرگ استفاده شده و همچنین مسئله حکمیت نش برای مدل سازی رفتارهای همکارانه در بین بازیگران در سطح پیشرو به کار گرفته شده است. با استفاده از سناریو بازی پیشنهاد شده، مسئله بهینه سازی چهارهدفه مکانیزم چهارلینکی، به یک مسئله بهینه سازی تک هدفه تبدیل می شود. نتایج به دست آمده بهبود قابل توجهی را در قابلیت اطمینان و رفتار مقاوم مکانیزم نشان می دهد، و این در حالی است که برتری معیارهای دقت و کیفیت حرکت مکانیزم نسبت به طراحی در فضای نامعین حفظ شده است.

نوار های کامپوزیت فلز پلیمر یونی (آی پی ام سی) عملگرهای بسیار نازکی به شکل یک کامپوزیت ساندویچی با یک پلیمر الکترواکتیو در وسط و دو الکترود فلزی در طرفین آن هستند. در این مقاله، تحلیل چندمقیاسی الکتروشیمی مکانیکیِ پاسخ زمانی عملگری یک نوار کامپوزیت آی پی ام سی انجام می گیرد. ابتدا پاسخ الکتروشیمیایی حرکت اولیه آی پی ام سی ناشی از نیروی الکترواستاتیکی، نیروی ویسکوز حرکتِ توده یونی در حلال زمینه پلیمر و نیروی نفوذ ناشی از پتانسیل غلظت توسط یک مدل هیدرولیکی استخراج می شود. روش های حل در حوزه مکان شامل تحلیل عددی اجزای محدود بر اساس فرمول بندی گلرکین، و در حوزه زمان، شامل روش انتگرال گیری اویلر می باشد. سپس، معادله انتقال حلال نوشته شده، و نرخ کرنش ویژه، و نرخ تغییرات لنگر خمشی عملگر آی پی ام سی بدست می آید. با استخراج میزان آبپوشی در لایه مرزی کاتد و آند، پاسخ جابجایی انتهای تیر تعیین می شود. نتایج حاصل از مدل با مطالعات پیشینِ دردسترس مورد مقایسه و اعتبار سنجی قرار می گیرد. نتایج، تناسب بین پاسخ عملگر آی پی ام سی و تحریک الکتریکی را بطور معقول نشان می دهد، و تایید می کند که مدل ارائه شده پیش بینی پاسخ سریع نوار آی پی ام سی را فراهم می کند.

در این تحقیق به بررسی شرایط بهینه در تأثیر پارامترهای دما، زمان و درز اتصال در اتصالات لحیم کاری سخت فولاد زنگ نزن 420 با فلز پرکننده پایه نیکل BNi-2 بر روی استحکام برشی نمونه های لب روی لب به روش رویه پاسخ پرداخته شده است. پارامترهای دما، زمان و درز اتصال از طریق طراحی آزمایش به روش باکس بنکن تعیین شدند، بطوریکه ضخامت آلیاژ پایه نیکل BNi-2 در این تحقیق 04/0، 07/0 و 1/0 میلی متر در نظر گرفته شد. بعد از آماده سازی نمونه ها، آنها در دماهای °C 1000، °C 1070، °C 1140 در زمان 10، 30 و 50 دقیقه در کورۀ خلأ قرار گرفتند. آزمون مکانیکی کشش برای تعیین استحکام برشی اتصالات انجام شد. مشاهده شد که افزایش درز اتصال از 04/0 تا 1/0 میلی متر باعث کاهش 14 درصدی استحکام برشی گردید. همچنین افزایش دمای کوره از °C1000 تا °C1140 باعث افزایش 21 درصدی استحکام برشی و افزایش زمان کوره از 10 تا 50 دقیقه باعث افزایش 27 درصدی استحکام برشی شده است. در انتها با بهینه سازی به روش رویه پاسخ مشاهده گردید که اتصالی با درز اتصال 04/0 میلی متر، دمای °C 84/1109 و زمان 58/46 دقیقه دارای بیشترین استحکام برشی به مقدار 429/164 مگاپاسکال می باشد.

روش طراحی یکپارچه سیستم هدایت و کنترل موشک ها، به گونه ای است که تمام قیود زیرسیستم ها در حین طراحی در نظر گرفته می شوند تا دقت و عملکرد کلی سیستم در فاز نهایی افزایش یابد. این امر موجب بهبود کارآیی، صرفه جویی در زمان و هزینه می گردد، و درنتیجه عملکرد سیستم بهبود خواهد یافت. این مقاله به تشریح روند طراحی و شبیه سازی عملکرد کنترل کننده مودلغزشی عصبی می پردازد، که به منظور هدایت موشک در یک مساله دو بعدی کمینه سازی زمان برخورد و فاصله تا هدف ایجاد شده است. در طراحی کنترل کننده ابتدا به منظور ارزیابی کنترل کننده پیشنهادی، یک کنترل کننده PID طراحی می شود، سپس به طراحی کنترل کننده مودلغزشی عصبی با استفاده از شبکه های عصبی پرداخته می شود. باتوجه به شبیه سازی ها می توان نشان داد که استفاده از این کنترل کننده پیشنهادی و به کارگیری مدل هدایت و کنترل یکپارچه، فاصله برخورد نهایی موشک با هدف و زمان برخورد را نسبت به کنترل کننده PID کاهش می یابد.

روش های شکل دهی ورق های دولایه به دلیل داشتن خواص دوگانه و کاربرد زیاد آن ها در صنایع مختلف توسعه یافته اند. در این مقاله به بررسی عددی و تجربی عیب شمشیری شدن در فرایند شکل دهی غلتکی انعطاف پذیر ورق های دولایه مس-آلومینیوم پرداخته شده است. بررسی عددی با استفاده از نرم افزار اجزای محدود آباکوس و آزمایش های تجربی با استفاده از دستگاه شکل دهی غلتکی انعطاف پذیر تک ایستگاهه انجام شده است. پس از صحت سنجی مدل عددی با استفاده از آزمایش های تجربی، اثر برخی عوامل تأثیرگذار بر عیب شمشیری شدن در این فرایند شامل زاویه شکل دهی، ضخامت ورق، اندازه طول بال ورق و جانمایی لایه های ورق با استفاده از طراحی آزمایش به روش عاملی کامل و شبیه سازی اجزای محدود مورد بررسی قرار گرفت. نتایج با استفاده از روش تحلیل واریانس مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفتند. نتایج شبیه سازی ها نشان داد که با افزایش زاویه شکل دهی و اندازه طول بال ورق، میزان عیب شمشیری شدن افزایش و با افزایش ضخامت ورق کاهش، می یابد. همچنین جانمایی لایه ها نیز در میزان وقوع عیب شمشیری شدن مؤثر است. نتایج نشان داد عیب شمشیری شدن در جنس لایه Al-Cu با افزایش اندازه طول بال از 18 به 25 میلی متر به ترتیب از152/2 به 646/2 میلی متر افزایش پیدا نمود.

پساب صنعتی، یکی از منابع مهم آلودگی در فعالیت های صنعتی و از جمله نیروگاه های برق می باشد. با کنترل اصولی پساب های صنعتی، علاوه بر جلوگیری از اثرات سوء آن، در مصرف منابع محدود آبی نیز صرفه جویی می گردد. با توجه به مصرف بالای انرژی سیستم های مختلف نمک زدایی برای تولید آب شیرین و همچنین تلفات حرارتی موجود در نیروگاه ها، می توان بخش عمده ای از پساب تولید شده در نیروگاه ها را به منظور استفاده مجدد در فرایندهایی که نیاز به آب دارند، شیرین سازی نمود. در این مطالعه شبیه سازی یک واحد نمک زدایی تبخیری چنداثره (MED) برای یک نیروگاه بخار در نرم افزار ترموفلو صورت می پذیرد که انرژی حرارتی مورد نیاز آن از بلودان بویلر نیروگاه تامین می گردد. آنالیز حساسیت بر روی پارامترهای اساسی در شبیه سازی، به منظور انتخاب بهینه ترین مقادیر صورت گرفته است. در سناریو منتخب ارائه شده، با توجه به وجود 870 مترمکعب در روز پساب واحدهای مختلف نیروگاه بخار ایرانشهر، یک آب شیرین کن MED با 12 مرحله با قابلیت تولید 290 مترمکعب در روز آب شیرین پیشنهاد گردیده است. دبی بخار مصرفی 1/1 تن بر ساعت است که حدود یک هفتم بلودان بویلر نیروگاه می باشد، است. نرخ بهره خروجی سیستم پیشنهادی در واحد شبیه سازی شده برابر 2/10 و نسبت بازیابی در آن 33 % می باشد. هزینه سرمایه گذاری سیستم پیشنهادی برابر 3290 دلار به ازای تولید هر متر مکعب آب شیرین در روز می باشد.

در این مقاله یک سیستم تولید همزمان گرمایش، سرمایش و توان بر پایه محرک هیبریدی موتور احتراق داخلی و خارجی با منبع تغذیه زیست توده شامل یک راکتور گازی سازی با عامل گازساز هوا و از نوع جریان مخالف بررسی شده است و گاز سنتز حاصل در یک موتور احتراق داخلی گازسوز استفاده می شود. سیستم پیشنهادی با یک سیستم تولید همزمان مشابه با منبع تغذیه گاز طبیعی مقایسه شده و از دیدگاه های انرژی و اقتصادی بررسی شده است. نتایج نشان می دهد سیستم پیشنهادی که از گاز سنتز به عنوان سوخت ورودی بهره می برد، در مقایسه با سوخت گاز طبیعی، دارای برتری قابل توجهی از دیدگاه انرژی و اقتصادی خواهد بود، به طوری که بررسی پارامتر مربوط به درصد کاهش مصرف انرژی اولیه نشان می دهد در صورت استفاده از گاز سنتز به عنوان سوخت در محرک موتور احتراق داخلی در مقایسه با گاز طبیعی سبب صرفه جویی 40.55% در مصرف انرژی ورودی خواهد شد. سیستم پیشنهادی با سوخت گاز سنتز از دیدگاه اقتصادی و درصد کاهش هزینه مصرف سوخت نیز دارای برتری محسوسی می باشد به طوری که نتایج نشان از صرفه جویی 83.98% در هزینه های ناشی از مصرف سوخت را نشان می دهد. نتایج همچنین نشان می دهد قیمت تمام شده تولید برق در سیستم پیشنهادی با منبع تغذیه زیست توده و گاز سنتز در دورهای مختلف موتور احتراق داخلی در مقایسه با هزینه مربوط به هزینه تولید برق با سوخت گاز طبیعی کمتر و به صرفه تر خواهد بود.

افزایش نرخ انتقال حرارت در صنایع مختلف به جهت بهبود کارایی تجهیزات، جلوگیری از آسیب به قطعات و کاهش هزینه، از بحث های ضروری در صنعت است. از جمله راه حل های افزایش انتقال حرارت، استفاده از چاه های حرارتی فعال می باشد. در این پژوهش از یک چاه حرارتی فعال با سیال فلز مایع گالینستن استفاده شده و گسسته سازی معادلات ناویراستوکس به روش حجم محدود مرتبه دوم بالادست انجام شده است. اثر اعمال میدان مغناطیسی در جهت Y (عمود بر محور جریان) به چاه حرارتی، سبب به وجودآمدن نیرویی در خلاف جهت حرکت جریان به نام نیروی لورنتز شده که توزیع سرعت M شکل را باعث شده است. باتوجه به شرط مرزی شار ثابت، افزایش سرعت جریان در مجاورت دیواره ها سبب کاهش دمای سطوح و بهبود انتقال حرارت شده است. نتایج نشان دادند اثر اعمال میدان مغناطیسی خارجی یکنواخت در دو راستای Y و X با عدد هارتمن 517، عدد ناسلت را به ترتیب 38 و 13 درصد نسبت به عدد هارتمن صفر بهبود بخشیده است. اثر اعمال میدان مغناطیسی در جهت Y به چاه حرارتی با عدد هارتمن 517، 38 درصد، عدد هارتمن 258، 22 درصد و عدد هارتمن 129، 13 درصد انتقال حرارت را بهبود داده است.

با توجه به اهمیت فزآینده اندازه گیری دبی در صنایع، بخصوص در پتروشیمیها و آب و فاضلاب و نیاز آنها به کاهش فضای نصب و بالا بردن دقت، بهبود فلومترهای موجود و تولید انواع جدید ضروری است. فلومتر مخروطی در دو دهه گذشته با ویژگی هایی نظیر کاهش طول اولیه مورد نیاز و افت فشار پایین تر نسبت به سایر انواع و قابلیت به کارگیری در جریانهای دوفازی مورد توجه ویژه پژوهشگران قرار گرفته است. همچنین تحقیقات متعددی جهت بهبود هندسه فلومتر صورت پذیرفته است. ولی یکی از مواردی که کمتر به آن پرداخته شده نحوه اتصال پایه فلومتر به بدنه (دماغه فلومتر) میاشد. از این رو در این پژوهش اقدام به آزمایش تجربی و حل عددی یک نمونه جدید که دارای دماغه پیوسته میباشد، و مقایسه آن با حالات استاندارد شامل نقطه ای، منحنی و زانویی شده است. با استفاده از نتایج حاصله از آزمایشات روابطی جهت تخمین افت فشار بین دو حسگر فلومتر و فشار از دست رفته ارائه گردید. محاسبات نشان داد خطای نسبی محاسبه افت فشار در محدوده اعداد رینولدز مورد بررسی (104×8/88 تا 104×9/80) در حدود 0/73- % می باشد. نتایج شبیه سازی عددی نشان داد حالت پیوسته با داشتن بیشترین میزان آشفتگی (حدود 5/3% بیشتر از مقدار کمینه) سبب افزایش نوسانات در مقدار نشان داده شده توسط فشار سنج قرار گرفته در پایین دست جریان و خطا در محاسبه میزان ضریب تخلیه میشود. همچنین تغییر شکل دماغه فلومتر فقط سبب تغییراتی جزئی در اندازه گردابه ها شده است.

در پژوهش حاضر، به منظور شبیه سازی جریان همراه با کاویتاسیون جزئی حول پرتابه های مختلف (سرتخت، سرکروی و سرمخروطی با زاویه مخروط 45درجه) به روش المان مرزی، یک کد سه بعدی تدوین شده است. بدین منظور، پس از تولید هندسه با استفاده از المان های چهارضلعی با چهار نقطه کنترل، با بهره گیری از بیان انتگرالی تئوری گرین، اجزای پتانسیلی چشمه و دوگان روی هر المان توزیع و به کمک یک الگوریتم تکراری، شبیه سازی انجام و با نتایج تجربی و عددی دیگر اعتبارسنجی شده است. با وجود هزینه محاسباتی پایین این روش، نتایج از دقت قابل قبول و سرعت همگرایی بالایی برخوردار است. ارائه روابط کلی برای مشخصات هندسی کاویتی ایجاد شده حول پرتابه ها (در محدود اعداد کاویتاسیون بین 075/0 تا 5/0) از جمله نتایج این پژوهش می باشد. بررسی نتایج حاکیست که این روش قابلیت مناسبی در پیش بینی خواص جریان کاویتاسیون در زوایای حمله غیرصفر (تا زاویه حمله 8 درجه) دارد که البته با افزایش زاویه حمله و فاصله از فرض پتانسیلی بودن جریان، نتایج هندسه کاویتی حداکثر %15 و ضرایب آیرودینامیکی حداکثر %12 با دیگر تحلیل های عددی اختلاف دارد. با توجه به سرعت همگرایی بالا و دقت قابل قبول، این روش برای طراحی اولیه و بهینه سازی پرتابه های زیرسطحی همراه با کاویتاسیون قابل استفاده است.

ارتعاش القاشده توسط جریان از عوامل موثر تخریب مکانیکی سازه هایی است که در معرض جریان سیال قرار دارند. در این مطالعه با روش گردابه تصادفی-المان مرزی، جریان آرام(رینولدز200) دوبعدی، حول چهار سیلندر استوانه ای یک و دو درجه آزادی در چیدمان مستطیلی، شبیه سازی و ضرایب نیروهای هیدرودینامیکی، خطوط جریان و جابجایی سیلندرها رسم شده است. میدان چرخشی به تعدادی گردابه عددی منفصل و تغییرات آن در هر گام زمانی، با تعقیب گردابه ها در دیدگاه لاگرانژی، تحت اثر دو مکانیزم جابجایی و نفوذ، همچنین ارضای شرط مرزی سرعت صفر روی جدار هندسه، با خلق گردابه ی صفحه ای صورت می گیرد. سیلندر متحرک با سیستم جرم، فنر و دمپر مدل سازی شده است. نتایج نشان داد تغییرات متوسط ضریب پسای سیلندر یک و دو درجه آزادی نسبت به سیلندر ساکن به ترتیب 0/84 و 0/97 برابر می باشد. دامنه ی ارتعاش سیلندرهای عقبی از سیلندرهای جلویی کمتر بود. دامنه ی عرضی نوسان، سه برابر دامنه طولی مشاهده شد. بیشینه دامنه ی عرضی ارتعاش سیلندرهای یک درجه آزادی 1/51 برابر سیلندرهای دو درجه آزادی بدست آمد. مقایسه حل جریان حول تک سیلندر با بکارگیری روش المان مرزی(و عدم احتیاج به نگاشت همدیس یا درنظر گرفتن تصاویر گردابه ها) با نرم افزار انسیس فلوئنت % 25 کاهش زمانی و % 2/3 افزایش دقت محاسبات را نشان داد.