مهندسی مکانیک مدرس
سال:1399 | دوره:20 | شماره:12 |تعداد مقالات:6

در این پژوهش اثر افزودن درصدهای مختلف نانولوله کربنی درون رزین اپوکسی بر بار بحرانی کمانش ستون های آلومینیمی تقویت شده با کمربند کامپوزیتی الیاف شیشه/ اپوکسی به روش تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. ستونها دارای مقطع دایره ای توپر بوده و بار فشاری به صورت محوری به نمونه ها اعمال شده است. به منظور دستیابی به بار بحرانی، مقادیر 0/25، 0/5 و 1 درصد وزنی نانولوله کربنی درون رزین اپوکسی همگن سازی شد. تقویت کننده های کامپوزیتی به صورت سه لایه، و زاویه الیاف در تمامی لایه ها هم جهت با راستای محور ستون در نظر گرفته شد. نمونه ها در شرایط دوسر گیردار به یک دستگاه یونیورسال هیدرولیک اینسترون بسته شد و نمودارهای نیروی فشاری بر حسب جابجایی در راستای محوری برای هر نمونه ترسیم گردید. از هرجنس کمربند کامپوزیتی تعداد سه نمونه مورد آزمایش قرار گرفت و میانگین نتایج برای بار بحرانی کمانش تعیین گردید. نتایج حاکی از آن است که افزودن 1 درصد وزنی نانولوله کربنی به رزین اپوکسی در کمربند کامپوزیتی می تواند بار بحرانی کمانش ستون را در حدود 45 درصد نسبت به نمونه دارای کمربند کامپوزیتی فاقد نانولوله کربنی افزایش دهد. این افزایش را می توان ناشی از پراکندگی مناسب نانولوله های کربنی درون ماده و زمینه و ایجاد چسبندگی مناسب بین کمربند نانوکامپوزیتی و ستون آلومینیومی دانست. همچنین به منظور راستی آزمایی نتایج آزمایش، نمونه ستون آلومینیمی با کمربند کامپوزیتی الیاف شیشه/ اپوکسی در نرم افزار آباکوس مدلسازی شد و کمانش استاتیکی آن شبیه سازی گردید. نتایج شبیه سازی، تطابق خوبی را در تخمین بار بحرانی کمانش با نتایج تجربی نشان می دهد.

در این تحقیق رفتار تغییر شکل گرم آلیاژ Mn-25Ni-5Cr توسط آزمایش های فشار گرم در دماهای 850، 900، 950 و 1000 درجه سانتی گراد و با نرخ کرنش های 001/0، 01/0، 1/0 و 1 بر ثانیه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از نمودارهای تنش-کرنش حقیقی نشان داد که با افزایش دما و کاهش سرعت کرنش سطح تنش سیلان کاهش می یابد و از طرفی ظهور یک پیک تنشی در منحنی سیلان را می توان به آغاز تبلور مجدد دینامیکی نسبت داد که گویای وسعت قابل توجه تبلور مجدد دینامیکی در آلیاژ مورد تحقیق می باشد. همچنین، در دماهای بالا و سرعت کرنش های کم نقطه متناظر با تنش حداکثر در کرنش های کمتری ظاهر شد. بررسی های ریز ساختاری توسط میکروسکوپ نوری نشان داد که تبلور مجدد دینامیکی مکانیزم غالب در تحولات ریزساختاری آلیاژ مورد تحقیق است. وجود مرزهای نیمه تمام در حوالی دانه های ریز تبلورمجدد نیز گویای بروز تبلورمجدد دینامیکی پیوسته در حین کارگرم آلیاژ است. در بررسی های دقیق تر ریزساختار و فازشناسی، به کمک میکروسکوپ SEM و آنالیز EDS، علاوه بر فاز زمینه فاز دوم محلول جامد متشکل از منگنز، نیکل و کروم شناسایی شد. به کمک معادلات بنیادین توانی و نمایی ثوابت ماده n، و در کرنش 3/0 تعیین شدند. همچنین تاثیر دما و نرخ کرنش بر سطح تنش سیلان آلیاژ توسط معادله بنیادین سینوس هایپربولیک بررسی و انرژی فعالسازی 6258/394 کیلو ژول بر مول تعیین شد.

در این مطالعه، به بررسی تجربی احتراق پیش آمیخته جزیی متان و اکسیژن خالص، درون یک راکتور کوارتز مقیاس مزو با قطر داخلی 5 میلی متر و ضخامت دیواره 1 میلی متر با طول های 5، 10 و 15 سانتی متر و نسبت اختلاط های 25%، 50% و 75% پرداخته شده است. نتایج آزمایش ها اعم از عوامل موثر بر رژیم های شعله، محدوده تشکیل هر کدام، دینامیک شعله و توزیع دمای دیواره خارجی راکتور، تحلیل و گزارش شده است. آزمون های فوق در محفظه احتراق استوانه ای هم مرکز متقارن محوری و در رژیم جریان آرام صورت گرفته است. در اکثر آزمایش ها، رژیم شعله نوسانی بوده و همین عامل باعث گردیده تا توزیع حرارت یکنواخت تری در طول راکتور مشاهده گردد. دینامیک این شعله از تغییرات به ترتیب نسبت اختلاط، طول راکتور، دبی حجمی اکسیژن و نهایتا دبی حجمی سوخت، که باعث تغییرات در سرعت جریان ورودی و نسبت هم ارزی می گردد بیشتر اثر می پذیرد. همچنین مشاهده شد با افزایش طول راکتور به علت فراهم شدن زمان مناسب جهت همگن شدن مخلوط، تفاوت ها در بازه تشکیل شعله در نسبت پیش اختلاط های مختلف کم می گردد.

شناسایی خواص سلول به منظور جداسازی بافت های سالم و آسیب دیده ی سلول های زیستی، جابه جایی و منیپولیشن سلول ها و میکرو/نانو ذرات مختلف، تصویربرداری و شناسایی شکل سلول ها و سطوح مختلف از کاربردهای جدید میکروسکوپ های نیروی اتمی می باشد که امروزه استفاده از میکروسکوپ های نیروی اتمی را گسترش داده است. در مدل سازی منیپولیشن میکرو/نانو ذرات، با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی، یکی از نکات مهم استفاده از مدل تماسی مناسب و دقیق می باشد. ازآنجاکه در منیپولیشن سه بعدی، میکرو/نانوذره بین تیرک و صفحه ی مبنا قرار دارد، لذا تیوری های تماسی باید به دو بخش تقسیم شوند. بخش اول تماس بین صفحه ی مبنا و میکرو/نانوذره می باشد و بخش دیگر تماس بین میکرو/نانوذره و نوک سوزن تیرک می باشد. در این پژوهش به استخراج مدول یانگ بافت سرطانی معده با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی به منظور شناسایی بافت پرداخته شده است. برای این منظور دو مدل تماسی هرتز و جی کاآر جهت استخراج مدول یانگ توسعه داده شده اند. در یک آزمایش تجربی پس از جداسازی سلول ها از بافت سرطانی معده با استفاده از تیرک مستطیلی شکل و سوزن های هرمی و کروی میکروسکوپ نیروی اتمی نمونه ها مورد آزمایش قرار گرفتند و نمودارهای نیرو-عمق نفوذ به دست آمده است سپس با استفاده از روش نصف کردن و نرم افزار متلب به تحلیل داده ها پرداخته شد. با توجه به نتایج به دست آمده از نمودار نیرو-عمق نفوذ می توان ضریب فنری ظاهری برای سلول مدلسازی کرد زیرا شیب این نمودار خطی است. حدود مدول یانگ بافت مورد نظر، با توجه به نمودارهای به دست آمده از مقایسه نتایج تجربی مستخرج از میکروسکوپ نیروی اتمی و نتایج تیوری تماسی هرتز و جی کاآر 25± 325 KPa به دست آمده است.

هدف این مقاله بررسی تجربی فرکانس های طبیعی نمونه های شیاردار متجانس و نامتجانس ماشین کاری شده از لوله واقعی با جوشکاری مارپیچ از جنس فولاد API X65 با استفاده از آزمایش ضربه سقوطی کم سرعت مجهز به شتاب سنج است. آزمایش طبق استاندارد API 5L انجام شد. نمونه متجانس، بدون درز جوش و فقط شامل فلز پایه است، درحالیکه نمونه نامتجانس شامل درز جوش طولی بوده و در مقطع عرضی نمونه سه ناحیه فلز پایه، ناحیه متاثر از حرارت و ناحیه جوش وجود دارد. نمونه های مورد آزمایش در پژوهش حاضر تحت ضربه کم سرعت چکش در بخش میانی آنها بدون تغییر شکل پلاستیک قرار گرفت. داده های آزمایشگاهی (ولتاژ-زمان) با استفاده از تبدیل فوریه از حوزه زمان به حوزه فرکانس منتقل و با فیلتر پایین گذر باترورث نوسان های اضافی از سیگنال فرکانسی حذف شد. با افزایش ارتفاع سقوط چکش، فرکانس طبیعی در نمونه ها تقریبا ثابت است. فرکانس طبیعی در نمونه نامتجانس کمتر از نمونه متجانس می باشد. با داشتن اطلاعات در مورد فرکانس طبیعی می توان از پدیده مخرب تشدید در آزمایش اصلی (شکست کامل نمونه) جلوگیری کرد. همچنین با استفاده از نتایج آزمایش تجهیز شده ضربه سقوطی کم سرعت و دانستن فرکانس طبیعی، می توان ضریب شدت تنش دینامیکی نمونه را تعیین نمود.

در این مقاله قابلیت جذب انرژی کامپوزیت های کولار/ الاستومر تحت بارگذاری ضربه ای سرعت بالا به روش تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. الاستومر بدلیل برگشت پذیری و بالا بودن نسبت جذب انرژی به وزن آن به عنوان محافظ بالستیکی درکامپوزیت ها، آنها را جذاب تر می کند. البته تبعیت رفتار مکانیکی کامپوزیت های الاستومری از تیوری هایپرالاستیسیته مطالعه تحلیلی را پیچیده خواهد کرد. بنابراین، شبیه سازی عددی به دلیل در نظر گرفتن مکانیزم های مختلف و پیچیده شکست، بیشترین سهم در طراحی سازه های کامپوزیتی را از آن خود کرده اند. در تحقیق حاضر، از پیشرفته ترین روش مدل سازی المان محدود کامپوزیت ها آباکوس/ صریح جهت تعیین رفتار آنها، در طول برخورد ضربه استفاده شده است. بدین منظور، برای مدلسازی لایه های کامپوزیتی از المان های ورق و جهت تعیین رفتار مدل شکست کامپوزیت الاستومری از مدل مادی مواد شکل پذیر و مدل مادی ویومت بر مبنای یکی از معیارهای آسیب مانند تنش ون مایزز استفاده شد. به دلیل عدم وجود معیار ذکر شده در نسخه های تجاری نرم افزار و اهمیت در نظر گرفتن چنین آسیب هایی در شبیه سازی عددی برای این کامپوزیت ها، معیار مذکور با استفاده از کدنویسی در محیط نرم افزار فرترن نوشته شد و به این شکل تحلیل پدیده نفوذ در سازه کامپوزیتی به قابلیت نرم افزار اضافه گردید. به منظور اعتبارسنجی مدل از آزمون تجربی بر روی کامپوزیت کولار/ الاستومر توسط دستگاه تفنگ گازی استفاده شد. همچنین، بررسی تغییرشکل و سرعت خروجی پرتابه و انرژی جذب شده به عنوان نتایج گزارش شده اند. نتایج حاصل از شبیه سازی توافق بسیار خوبی را با نتایج تجربی نشان می دهند.