مهندسی مکانیک مدرس
سال:1399 | دوره:21 | شماره:1 |تعداد مقالات:6

روش ریخته گری دوغابی، فرآیندی نوین جهت تولید فوم های فلزی است که امکان تولید ساختاری متخلخل با سلول باز را فراهم می نماید. لذا در پژوهش حاضر، ریزساختار و رفتار فشاری فوم های آلومینیومی تولید شده با استفاده از روش ریخته گری دوغابی با تعداد دفعات متفاوت در لایه نشانی دوغاب، مورد مطالعه قرار گرفته است. جهت تولید فوم های آلومینیومی با اندازه سلول متفاوت، پیش ماده هایی از جنس پلی یورتان با سه اندازه حفره متفاوت انتخاب شده و پس از غوطه وری در دوغاب با جرم جامد مناسب، تف جوشی در دمای 630 درجه سانتیگراد انجام گرفت. متغیرهای اصلی فرآیند در این پژوهش، اندازه حفرات پیش ماده اولیه و تعداد دفعات لایه نشانی دوغاب می باشد، به گونه ای که ریزساختار نمونه های متخلخل و رفتار فشاری نمونه ها به ازای یک، دو و سه مرتبه لایه نشانی دوغاب بر پلی یورتان هایی با اندازه منافذ مختلف مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج بررسی ها نشان داد که ریزساختار و رفتار فشاری نمونه ها متاثر از اندازه حفرات پیش ماده اولیه و تعداد دفعات لایه نشانی در دوغاب است. با کاهش اندازه حفرات پلی یورتان اولیه و تعدد دفعات غوطه وری در دوغاب، قابلیت حمل فوم نهایی افزایش یافته، همچنین احتمال بروز ترک با تکرار لایه نشانی کاهش می یابد. هرچند در صورت لایه نشانی مکرر که همراه با عدم خروج دوغاب اضافی است، تعدادی از سلول ها بسته شده و درنتیجه غیریکنواختی در ضخامت دیواره و افزایش تمرکز تنش مشاهده می شود. به گونه ای که در نمونه ای با کمینه ی اندازه منافذ پیش ماده، بهینه میزان جذب انرژی و تنش پایا به ازای دو مرتبه غوطه وری در دوغاب مشاهده شده است.

عرض شیار برش (عرض کرف (Kerf)) یک پارامتر کیفی مهم در فرآیند برشکاری با لیزر به شمار می رود و کاهش آن به معنای دقت بالاتر برش و هزینه کمتر مواد مصرفی است. ازاین رو در این تحقیق با بهره گیری از دستگاه برش لیزر فایبر 750 وات که در دسته لیزرهای نسل جدید قرار می گیرد، اثر تمام پارامترهای تاثیرگذار بر عرض شیار برش شامل توان لیزر (در بازه 450 تا 750 وات)، سرعت برش (در بازه 30 تا 130 میلی متر بر ثانیه)، موقعیت نقطه کانونی (در بازه 5-تا 5+ میلی متر)، فاصله نازل تا قطعه کار (در بازه 6/0 تا 5/2 میلی متر) و فشار گاز (در بازه 2/1 تا 8/1 بار)، برای برش ورق فولاد زنگ نزن 316L با ضخامت 8/0 میلی متر بررسی شده است. پس از اندازه گیری عرض شیار با سیستم عکس برداری ویژه و تحلیل نتایج با ANOVA، مشخص شد توان لیزر و فشار گاز رابطه مستقیم با عرض شیار برش دارد و نیز سرعت برش و فاصله نازل تا قطعه کار رابطه معکوس با عرض شیار دارد. موقعیت نقطه کانونی لیزر نیز به عنوان تاثیرگذارترین پارامتر در شکل گیری عرض شیار تعیین شد که بهتر است روی سطح قرار داشته باشد تا عرض شیار کمینه شود. در این تحقیق نشان داده شد با تنظیم صحیح پارامترها، مصرف مواد و دقت برشکاری تا 70 درصد بهبود می یابد. همچنین با بهره گیری از رگرسیون، مدل تغییرات عرض شیار نسبت به پارامترهای مختلف به دست آمد و از مقایسه پاسخ آن با نتایج آزمایشگاهی دقت قابل قبول مدل مشاهده شد.

سقوط ذرات جامد درون سیال بعنوان یکی از مسایل پرکاربرد در بسیاری از صنایع از جمله صنعت آب و فاضلاب، زیست فناوری، مهندسی محیط زیست، مهندسی دریا و. . . است. در این پژوهش به مطالعه آزمایشگاهی سقوط گلوله های فولادی با قطرهای مختلف (از 8 تا 25 میلی متر) درون یک کانال آب ایستا (با فاصله از دیواره) پرداخته شده است. همچنین بعنوان یک مطالعه موردی اثر دیواره بر حرکت و سرعت گلوله با قطر مشخص مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور از یک دوربین تصویر برداری پرسرعت استفاده و سرعت سقوط گلوله ها در حین سقوط تا زمان رسیدن به سرعت حدی بصورت تابعی از زمان توسط پردازش تصویر استخراج شده است. ضریب پسا و سایر پارامترهای وابسته نیز محاسبه و گزارش شده است. همچنین برای اولین بار نتایج آزمایشگاهی به دست آمده مربوط به سرعت لحظه ای و حدی با نتایج آزمایشگاهی سایر پژوهشگران و حل عددی معادلات حاکم مقایسه و صحت سنجی شده است. حداکثر اختلاف گزارش شده بین نتایج بدست آمده آزمایشگاهی و حل عددی برای سرعت لحظه ای و حدی به ترتیب 12 و 5/4 درصد می باشد. بر اساس نتایج بدست آمده، نتایج آزمایشگاهی مربوط به ضریب پسا تطابق بسیاری با رابطه ضریب پسا پیشنهادی پژوهش های پیشین دارد. نتایج همچنین نشان داد که سقوط گلوله در نزدیکی دیواره منجر به تغییر مسیر گلوله در راستای افقی می شود اما سرعت سقوط در مقایسه با حالت دور از دیواره تغییر چندانی نداشته است.

در این مقاله رفتار دینامیکی غیرخطی تیرک میکروسکوپ نیروی اتمی در حالت غوطه ور در محیط مایع مدل سازی شده است. برای ارتقای مدل، حداکثر جزییات لازم برای تیرک و سطح نمونه در نظر گرفته شده است. با توجه به اهمیت میکروسکوپ نیروی اتمی در تحلیل و عکس برداری از سطوح مختلف، داشتن یک مدل نظری جامع و کامل به منظور تفسیر و تحلیل تصاویر گرفته شده، پیشگویی درباره نتایج حاصل از تحلیل سطوح و حتی انتخاب حالت کاربردی برای میکروسکوپ، مخصوصا در محیط های مایع و زیستی امری ضروری است. به منظور مدل سازی ارتعاشی تیرک برخلاف مدل های قبلی به جای نظریه تیر اولر-برنولی از مدلی دقیق تر یعنی نظریه تیر تیموشنکو، که اثرهای تغییر شکل برشی و لختی چرخشی را در نظر می گیرد، استفاده شده است. در مدل سازی جزییاتی همچون ضخامت تیرک، طول و عرض تیرک، زاویه بین تیرک و سطح نمونه، سفتی های نسبی عمودی و مماسی، ارتفاع نوک هرمی نصب شده به انتهای تیرک، نسبت شیب عرضی، نسبت شیب ارتفاعی، زمان و لزجت سیال به عنوان محیط در نظر گرفته شده اند. در شرایط مرزی از مدل غیرخطی نیروی بین تیرک و سطح نمونه بر مبنای نظریه برخورد هرتز استفاده شده است. برای حل معادله های غیرخطی از روش عددی مشتقات مربعی استفاده و به طور کلی رفتار نرم شوندگی برای تمامی نمونه ها مشاهده شده است. تتراکلرید کربن، آب، متانول و استون به عنوان محیط های مایع به کاربرده برده شده است. نتایج نشان می دهند که با افزایش لزجت سیال به عنوان محیط، بسامد تشدید تیرک کاهش می یابد. متغیر زمان، تاثیر قابل ملاحظه ای بر بسامد تشدید تیرک ندارد. در ادامه، نتایج نظری با مدل آزمایشگاهی برای یک تیرک نمونه در محیط های آب و هوا در هر دو حالت تماسی و غیر تماسی مقایسه شده است و مقایسه آن ها سازش خوبی را نشان می دهد.

یکی از سیستم های اندازه گیری جهت شناسایی پارامترهای مودال سازه، دوربین های ویدیویی دیجیتال است. تحلیل های مودال انجام شده بر اساس اندازه گیری های ویدیویی علی رغم مزایای زیاد، به دلیل وابستگی به نشانه های کنتراست بالا با چالش هایی همراه است. به همین دلیل پژوهش حاضر به ارایه ی الگوریتمی پرداخته است که توانایی شناسایی و استخراج پارامترهای مودال با وضوح بالا را تنها بر اساس پاسخ های میدان-کامل اندازه گیری شده و بدون نیاز به آماده سازی اضافی سطح سازه ای دارد. این الگوریتم مبتنی بر فاز است و با بهره گیری از روش جداسازی کور منبع و تکنیک بزرگنمایی حرکت اجرا می شود. همچنین از یک تکنیک تجزیه هرمی چند مقیاسی برای استخراج فاز پیکسل های مکانی-زمانی و میدان-کامل استفاده می کند. به منظور صحت سنجی الگوریتم، ویدیوی ارتعاش آزاد و تصادفی دو تیر با اتصال گیردار و اتصالات مفصلی با پارامترهای مودال معلوم، در محیط نرم افزار متلب بازسازی شد. میانگین اختلاف مقادیر شناسایی شده با مقادیر تیوری برای فرکانس های مودهای اول تا چهارم کمتر از 2 درصد و برای میرایی کمتر از 1/0 بدست آمده است. نتایج این بخش توانایی الگوریتم در تشخیص مودهای نزدیک به هم سازه را نیز تایید می کند. همچنین جهت ارزیابی عملکرد آن در شرایط آزمایشگاهی، ویدیوی ارتعاش آزاد و تصادفی تیر آلومینیومی با اتصال گیردار که در آزمایشگاه و با استفاده از دوربین سرعت-بالا تهیه شده بود، مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه ی نتایج با مقادیر تیوری و یا گزارشات ارایه شده در مطالعات موردی، نشان می دهد که استفاده از تکنیک معرفی شده در این مقاله راهکار مناسب و امیدبخشی جهت شناسایی پارامترهای مودال سازه است.

سازه های ترکیبی فلز/کامپوزیت، که متشکل از کامپوزیت های با چگالی کم با مواد فلزی کم هزینه هستند، از پتانسیل قابل توجهی برای به کارگیری در دستگاه های جذب انرژی با کاربردهای مختلف برخوردار می باشند. در این تحقیق به بررسی اثر هم پوشانی لایه های کامپوزیت بر روی میزان جذب انرژی و ویژگی های ضربه پذیری لوله های هیبریدی آلومینیوم/اپوکسی تقویت شده با الیاف شیشه تحت بار شبه استاتیکی به صورت تجربی پرداخته می شود. بدین منظور، یک تحقیق تجربی در مورد عملکرد لهیدگی محوری استاتیکی لوله های هیبریدی آلومینیوم/کامپوزیت را که شامل لوله های حاوی اپوکسی تقویت شده با نوار الیاف شیشه ای E-glass با درصد هم پوشانی های متفاوت در اطراف لوله های آلومینیومی صورت می پذیرد و در ادامه بر روی لوله های استوانه آلومینومی و استوانه های هیبریدی آلومینیوم/کامپوزیت با درصد هم پوشانی های 5، 50 و 100 درصد تست شبه استاتیکی انجام گرفته و میزان جذب انرژی، جذب انرژی ویژه، بیشینه نیروی لهیدگی، نیروی لهیدگی میانگین، بازده نیروی لهیدگی و درصد تغییرات آنها مورد مطالعه و مقایسه قرار خواهد گرفت. درنهایت به منظور اعتبار سنجی نتایج بدست آمده در این تحقیق، نتایج آزمون های انجام شده با نتایج سایر مراجع در این زمینه مقایسه شده است.