مهندسی مکانیک شریف (شریف ویژه مهندسی مکانیک)
سال:1397 | دوره:34-3 | شماره:1 |تعداد مقالات:14

خواص منحصر به فرد الکتریکی و مکانیکی نانوسازه های کربنی آنها را کاندیداهای مناسبی برای نانوتشدیدگرهای الکترومکانیکی قرار داده است. نظر به این که عیوب تهی جای به واسطه ی پیوند قوی تری که میان باند آزاد کربن های همسایه عیب تهی جای با برخی اجرام خارجی برقرار می شود می توانند در جایابی اجرام خارجی در پیکره ی نانوتشدیدگرها مفید باشند. لذا، در این مطالعه ضمن بررسی تاثیر عیوب تهی جای بر فرکانس طبیعی نانوصفحات آرمچیر و زیگزاگ، تاثیر وجود عیوب تهی جای بر جابه جایی فرکانس پایه نانوتشدیدگرهای پایه گرافن نیز با استفاده از روش مکانیک سازه یی مولکولی بررسی شده است. نتایج حاصله به وضوح نشان می دهد صفحات زیگزاگ با عیوب تهی جای بزرگ تر در میانه ی صفحه و شرایط مرزی کاملا گیردار می تواند جابه جایی فرکانس پایه بالاتری را به ازای اتصال جرم های خارجی نسبت به صفحات آرمچیر با همان شرایط نشان دهد.

در این تحقیق، الگوریتم ژنتیک برای شبیه سازی پدیده ی تلاطم در مخازن مستطیلی مورد استفاده قرار گرفت. بدین منظور، یک مدل عددی با عرض و ارتفاع قابل تغییر، تحت یک حرکت خطی با دامنه و فرکانس زاویه یی قابل تنظیم تهیه و مورد استفاده قرار گرفت. در مرحله ی بعد، با استفاده از نتایج مدل عددی و به کمک الگوریتم ژنتیک، روابطی برای تخمین بیشینه جابه جایی سطح آزاد آب و بیشینه نیروی افقی وارد بر بدنه مخزن ارائه شد. نتایج به دست آمده نشان داد، مدل ارائه شده در پیش بینی این دو پارامتر دارای دقت خوبی است. لذا می توان الگوریتم ژنتیک را به عنوان روشی مناسب برای شبیه سازی پدیده ی تلاطم مورد استفاده قرار داد.

در این مقاله با استفاده از یک مدل الکتروستاتیک ارتقایافته، اثر عملگر پلاسمای دی بی دی بر جریان روی یک ایرفویل مطالعه شده است. این مدل اجازه می دهد که بدون نیاز به داده های تجربی رفتار عملگر پلاسما در ولتاژها و فرکانس های مختلف با دقت مطلوبی پیش بینی شود. جریان هوا در رژیم تراکم ناپذیر بوده و عدد رینولدز جریان بیش از نیم میلیون است. مدل الکتروستاتیک با حل میدان پتانسیل الکتریکی و غلظت پلاسما، اثر عملگر را به صورت یک نیروی حجمی به معادلات جریان سیال اعمال می کند. اعتبارسنجی حل جریان سیال و مدل الکتروستاتیک با داده های آزمایشگاهی معتبر نشان دهنده دقت مدل مورد استفاده است. طبق نتایج این مطالعه، با استفاده از عملگر پلاسمایی، زاویه حمله جدایش از 15 به 21 درجه به تاخیر می افتد و همچنین بیش از 31 درصد بهبود در بیشینه ضریب برآ و بیش از 15 درصد در بیشینه نسبت ضریب برآ به پسای ایرفویل دیده می شود.

در این مقاله، ضرایب سختی مناسب برای نگه دارنده های لاستیکی موتور ملی با استفاده از مدل دینامیکی شش درجه آزادی و به روش جداسازی مودهای ارتعاشی تعیین می شود. از آنجا که دست یابی به جداسازی کامل مودهای ارتعاشی طی بررسی های به عمل آمده، و با توجه به محدودیت های طراحی بسیار مشکل است، از روش های بهینه سازی به منظوردست یابی به بیشینه جداسازی مودهای ارتعاشی موتور استفاده می شود. بدین منظور، با استفاده از توابع هدف مختلف، حالت های بهینه ی گوناگون برای سختی نگه دارنده ها ایجاد شده و با ترسیم و مقایسه ی نمودارهای پاسخ فرکانسی، بهترین حالت بهینه انتخاب می شود. نتایج به دست آمده در این پژوهش نشان می دهد که جابه جایی مرکز جرم و نیروی منتقل شده در محل نگه دارنده ها در حالت بهینه نسبت به حالت کنونی کم تر، و رفتار ارتعاشی موتور با مقادیر سختی جدید بهتر خواهد شد.

پدیده پرواز بالاست یک مشکل جدی در خط پرسرعت بالاستی مانند خط تهران قم اصفهان به شمار می رود. دراین پدیده موج فشاری ایجاد شده در اثر حرکت قطار منجر به بلند شدن سنگ های روی خط (بالاست) شده و آنها را پرت می کند. هدف این تحقیق شناسایی علت های احتمالی و ارائه ی راهکارهای کاهش احتمال خطر پرواز بالاست است. حل جریان زیر قطار پرسرعت به صورت تحلیلی با مدل سازی معادلات جریان کوئت انجام شده و با مدل سازی در نرم افزار فلوئنت مقایسه شده و به منظور اعمال به سنگ نمونه درنظر گرفته شده است. در ادامه با نمونه برداری از بالاست های مورد استفاده در راه آهن ایران، از لحاظ شکل آیرودینامیکی و جرم دسته بندی شده و در تونل باد مورد آزمایش قرار گرفته و سرعت بحرانی برای بلند شدن آنها تعیین و با محاسبات تحلیلی و نرم افزاری مقایسه شده است و ضریب احتمال پرواز بالاست و راهکار پیشنهادی جهت کاهش خطر پرش ارائه شده است.

یاتاقان های غلتشی یکی از اجزاء پرکاربرد در ماشین های دوارند. روش های گوناگونی در حوزه ی زمان، فرکانس و فرکانس فرکانس برای تشخیص عیب در یاتاقان های غلتشی بیان شده است. در این مقاله، روشی در حوزه ی فرکانس فرکانس با استفاده از مفهوم تناوبی پایا، که منجر به محاسبه ی چگالی همبستگی طیفی می شود، برای تشخیص خرابی یاتاقان به کار گرفته شده است. محاسبه ی تابع چگالی همبستگی طیفی علاوه بر روش مستقیم فرکانسی با استفاده از تبدیل ویگنر ویل نیز بیان شده است. با استفاده از این روش نموداری سه بعدی، دارای دو فرکانس طیفی و دوره یی و دامنه ایجاد می شود. نتایج حاصل از به کارگیری این روش در مثالی عملی بررسی شده است. علی رغم پیچیدگی محاسباتی، این روش نسبت به روش های کلاسیک نظیر آنالیز انولوپ، نیاز به تعیین باند فرکانسی برای فیلتر ندارد. همچنین اطلاعاتی مانند فرکانس دوره یی و فرکانس طیفی، از روی نمودار استخراج می شود.

این تحقیق با هدف بهبود کارآمدی کوادروتورهای گام متغیر در پرواز ایستا با چشم انداز تحقق پرواز معکوس و پایدار تدوین شده است. متدولوژی حل مبتنی بر استخراج معادلات حرکت شش درجه آزادی، محاسبه ی شرایط تریم، خطی سازی معادلات حول این شرایط و نهایتا طراحی، پیاده سازی و الحاق یک کنترل کننده مقاوم برای کوادروتور منتخب با زاویه گام پره های قابل تنظیم طرح ریزی شده است. مدل آیرودینامیک روتورهای اصلی در رینولدزهای کوچک محاسبه و مدل دینامیکی سامانه پیشرانش الکتریکی با تلفیق نظریه ممنتمٓ المان پره به خوبی استخراج شده است. سامانه ی کنترل مقاوم این تحقیق شامل دو حلقه ی کنترل وضعیت و موقعیت است که عدم قطعیت های بدون ساختار را با استفاده از بهینه سازی نرم بی نهایت و عدم قطعیت های ساختاریافته را با روش سنتز $\m u$ کنترل می کند. نتایج نشان می دهد با 30 درصد عدم قطعیت در ضرایب آیرودینامیک و دیگر مشخصات، پایداری پرواز ایستا محرز و پرواز معکوس پایدار به عنوان یک توانمندی جدید در کوادروتور گام متغیر امکان پذیر می شود.

در پژوهش حاضر، یک سامانه ی هدایت برمبنای رویکرد رفتارمحور ارائه می شود، که در آن تعقیب ربات پرنده ی راهبر و اجتناب از مانع به طور هم زمان انجام می پذیرد. تعقیب ربات راهبر و عدم برخورد با موانع موجود در مسیر حرکت وسیله ی پرنده، از ملزومات اساسی در پروازهای گروهی است. همچنین چالش دیگر در طراحی سامانه ی کنترل، کم عملگر بودن چهارپره است که برای غلبه بر این مشکل یک سامانه ی کنترل برمبنای رویکرد وارون سازی دینامیکی طراحی شده است که در سازگاری کامل با سامانه ی هدایت قرار دارد. در ادامه، عملکرد سامانه های هدایت و کنترل مذکور در یک محیط شبیه سازی با در نظر گرفتن اغتشاش موجود در حسگرها و همچنین تاخیر در عملگرهای چهارپره مورد بررسی قرارگرفته است، به گونه یی که سامانه ی پیشنهادی با بیشینه خطای 2 متر در موقعیت و 3. 5 متر در ارتفاع، موفق به تعقیب ربات راهبر در سناریوی پیشنهادی شده است.

در مطالعه ی حاضر، تحلیل خستگی با رویکرد تجربی و شبیه سازی اجزای محدود درخصوص میله ی کششی بیرونی سیستم فرمان خودروی پژو 405 انجام شد. در این راستا، ابتدا ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی برای جنس میله ی کششی تعیین شد. سپس خستگی آن در شرایطی مشابه حالت کاری، توسط نرم افزار اجزای محدود آباکوس شبیه سازی شد. سه حالت مختلف بارگذاری با نیروهای 23، 28 و 57 کیلونیوتن در شرایط یکسان شبیه سازی شد و عمر خستگی در هرکدام از این سه حالت محاسبه شد. در مطالعه ی تجربی، پس از تهیه و آماده سازی نمونه ها، سه قطعه ی همسان تحت شرایط بارگذاری مشابه با حالت شبیه سازی شده قرار گرفتند و عمر خستگی آن ها تعیین شد. مقایسه ی نتایج به دست آمده از نرم افزار تحلیل اجزای محدود با نتایج حاصل از آزمون های خستگی، تطابق مناسبی را نشان دادند. در انتها به منظور تفسیر و توضیح برخی پدیده ها، فلزنگاری سطوح شکست تمام نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ نوری انجام شد.

تسریع محاسبات عددی حل معادلات دیفرانسیل حاکم بر مسائل سیالاتی به ویژه در جریان های ناپایآ از چالش های اصلی شبیه سازی این مسائل هستند. محاسبات عددی با استفاده از سخت افزارهای سنتی مانند C P U به صورت سری انجام می شوند و زمان برند. روش جدیدی که در این مقاله برای حل عددی معادلات دیفرانسیل پیشنهاد شده، به کمک بستر سخت افزاری F P G A، حل را به صورت سخت افزاری موازی سازی می کند. F P G A یک مدار تجمعی از بلوک های منطقی با قابلیت پیکربندی دوباره است. در این پژوهش از این سخت افزار جهت افزایش سرعت حل عددی معادله ی لاپلاس و جریان ناپایای کوئت یک بعدی به عنوان نمونه هایی از مسائل پایه ی دینامیک سیالات محاسباتی استفاده شده است. مسائل مورد نظر روی یک F P G A از نوع 7020Z y n q-پیاده سازی شده و نتایج حل عددی آن ها با نتایج حاصل از برنامه ی رایانه یی روی C P U مقایسه شده است. محاسبات در برخی حالت ها تا ده برابر سریع تر از حل روی سخت افزار C P U انجام شده و از دقت حل نیز کاسته نشده است.

در این مقاله برای اولین بار تحلیل ارتعاشات آزاد صفحه ی کامپوزیتی چندلایه ی ذوزنقه یی قرارگرفته بر بستر دوپارامتری پسترناک ارائه شده است. در ابتدا براساس نظریه ی کلاسیک حاکم بر صفحات کامپوزیتی چندلایه، انرژی های آن تشکیل شده است. در ادامه با در نظر گرفتن یک تغییرمتغیر، صفحه ی کامپوزیتی ذوزنقه یی به صفحه ی کامپوزیتی مستطیلی نگاشت شده است. در ادامه پاسخ سیستم به شکل یک سری با جملات متعامد و ضرایب مجهول در نظر گرفته شده است. سپس با جای گذاری پاسخ مذکور در انرژی های سیستم، آنها را برحسب ضرایب مجهول بازنویسی کرده ایم. در نهایت با به کارگیری روش ریتز یک مسئله ی مقادیر ویژه به دست آمده که با حل آن، فرکانس ها و شکل مدهای سیستم به دست آمده اند. نتایج این مطالعه با نتایج دیگران در حالت های ساده مقایسه شده و صحت روابط و برنامه های رایانه یی نوشته شده تایید شده اند. در انتها نتایج برای صفحه با شرایط مختلف به دست آمده و اثر شرایط مختلف بر پاسخ سیستم بررسی شده است.

هدف این تحقیق افزایش اکسرژی و کاهش تولید آنتروپی برای توربین بادی نوع E x c e l-S B e r g e y با بهینه سازی سرعت های شروع چرخش، نامی و خاتمه ی چرخش در الگوریتم انبوه ذرات است. بدین منظور ابتدا تابع هدف با مدل سازی ریاضی اکسرژی توربین بادی به دست می آید. سپس با گردآوری داده های آماری توربین مذکور، توسط کد رایانه یی شبکه ی عصبی، توربین بادی در نرم افزار متلب مدل سازی شده و نتایج آن به صورت جداول و نمودارهایی ارائه می شود. این نتایج رابطه یی میان سرعت هوای ورودی، تولید آنتروپی و بازدهی قانون دوم ترمودینامیک را ارائه کرده است. با بررسی نتایج بهینه سازی توسط الگوریتم انبوه ذارت، تولید آنتروپی به میزان 24. 5 درصد کاهش و بازدهی اکسرژی 41. 7 درصد افزایش پیدا می کند.

هدف این مطالعه بررسی رفتار ترموالکتروالاستیک پوسته ی جدارضخیم استوانه یی از جنس مواد پیزوالکتریک مدرج تابعی تحت گرادیان حرارتی است. معادلات ترموالکتروالاستیک حاکم بر استوانه های جدار ضخیم متقارن محوری از مواد ناهمگن مدرج تابعی، بر مبنای نظریه ی تغییر شکل برشی مرتبه دلخواه در حالت بارگذاری عمومی استخراج شده است. استوانه به صورت دوبعدی و کاملا متقارن و بدون حضور منبع گرمایی در نظر گرفته شده است. تمامی خواص ماده هدفمند به صورت متغیر و براساس قانون توانی در نظر گرفته شده است. با بهره گیری از معادلات الکترودینامیکی ماکسول و در نظر گرفتن توزیع دما در جداره ی سیلندر تحت شرایط مرزی در نظر گرفته شده، با استفاده از روش انرژی دستگاه معادله دیفرانسیل حاکم به دست آمده است و با روش بردارهای ویژه حل شده است. در انتها، نتایج به دست آمده از این روش با نتایج موجود در کارهای گذشته صحت سنجی شده اند.

سامانه ی حلقه بسته ی آزمون گیربکس با قابلیت بازتولید انرژی مکانیکی، که در سازمان جهاد دانشگاهی صنعتی شریف ساخته شده، به منظور آزمون گیربکس تا توان 489 اسب بخار و سرعت 3000 دور بر دقیقه و نیز برای اعمال توان متغیر طراحی شده است. این سامانه امکان آزمودن گیربکس در شرایط مختلف، از جمله گشتاورها و سرعت های مختلف را در اختیار قرار می دهد. در طراحی سیستم، به طور ویژه به مدل سازی سامانه و طراحی سیستم کنترل پرداخته شده است. در مدل سازی سامانه از ساده سازی مدل فیزیکی استفاده شده و رابطه یی برای تابع تبدیل سیستم بر این اساس ارائه شده است. در این مقاله همچنین عملکرد سامانه از نظر روابط گشتاور، دور، توان تحت آزمون، و توان اتلافی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد در این سامانه ی حلقه بسته با ایجاد توان 390 کیلووات، درصد اتلاف کل سامانه حدود 10. 4 درصد در این توان است.