مهندسی مکانیک مدرس
سال:1400 | دوره:21 | شماره:6 |تعداد مقالات:6

حرکت مچ پای انسان نتیجه تعامل پیچیده بین عصب و ماهیچه ها است. به منظور ایجاد عملکردی مشابه عملکرد عضو واقعی، پروتزهای مچ پای زیادی(غیرفعال، نیمه فعال، فعال) طراحی شده اند. اگر از پروتزهای غیرفعال و نیمه فعال که تامین توان خالصی ندارند و عملکردی متفاوت از عضو واقعی دارند بگذریم، بزرگترین چالش پیش رو در پروتزهای فعال، تامین توان و انرژی موردنیاز به منظور ایجاد رفتاری مشابه رفتار مچ پای سالم است. تامین مستقیم این توان و انرژی، نیاز به محرک با گشتاور و توان بالا دارد که باعث افزایش شدید وزن و اندازه پروتز می شود. در این مقاله به منظور کاهش این انرژی و توان مورد نیاز، از طراحی جدید و متفاوتی به صورت ترکیب محرک غیر فعال (فنر) و محرک فعال (موتور) استفاده می شود که وزن موتور موردنیاز را به شدت کاهش می دهد و علاوه بر مد راه رفتن قادر به پشتیبانی از مد دویدن تا سرعت 2. 5 متر بر ثانیه نیز است. مرحله اول این مقاله شامل مدل سازی مکانیکی مچ پا و بررسی کارایی و مصرف توان و انرژی در تمامی مدل های ارایه شده می باشد.

نان مسطح(نان با ضخامت کم و سطح صاف) بر خلاف نان حجیم در کشورهای اندکی از جمله ایران مورد استفاده قرار می گیرد و تحقیقات بسیار کمی درباره آن انجام شده است. هدف از انجام این پژوهش، بررسی عددی و آزمایشگاهی میزان تخلخل و روشنایی سطح در نان مسطح پخته شده با پروفیل های مختلف شار حرارتی پله ای صعودی می باشد. در این پژوهش، به منظور بررسی اثر پروفیل های مختلف شار حرارتی در فرایند پخت نان مسطح متخلخل، نان های مورد نیاز با استفاده از دستگاه ساخته شده در مقیاس آزمایشگاهی پخته شده و معادلات انتقال گرما، جرم، تخلخل و روشنایی به صورت عددی با استفاده از روش تفاضل محدود در نرم افزار مطلب مدل سازی شده اند. نتایج نشان داد که مقادیر آزمایشگاهی و عددی مطابقت خوبی با یکدیگر دارند. سه پروفیل شار حرارتی پله ای صعودی با گام های زمانی مختلف به صورت آزمایشگاهی و عددی مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج تجربی نشان دادند که وضعیت تخلخل نان پخته شده با پروفیل شار حرارتی صعودی با چهار پله، منظم تر و میانگین مقادیر قطر و مساحت منافذ در تصاویر حاصل از عکس [1]SEM نسبت به پروفیل های مورد بررسی دیگر بیشتر می باشد. همچنین با توجه به نتایج تجربی و عددی مشاهده شد پارامتر مربوط به روشنایی سطح نان(L*) برای نان پخته شده با پروفیل شار حرارتی صعودی با چهار پله در محدوده مناسب می باشد.

سازه های فراساحلی امروزه کاربرد بسیار گسترده ای در صنایع نفت، گاز دارند. هزینه های مربوط به ساخت، نگهداری در این سازه ها بسیار بالا است. ازاین رو یافتن روش های مقرون به صرفه برای انجام تعمیرات و تقویت این سازه ها به خصوص در صنایع زیر آب بسیار ضروری به نظر می رسد. چکش کاری فراصوتی یکی از روش های تنش زدایی مکانیکی است که از آن برای بالا بردن استحکام خستگی و مقاومت به خوردگی در اتصالات جوشکاری شده استفاده می شود. در این مقاله سعی شده است که از این روش در زیر آب استفاده شود و تاثیر آن بر روی استحکام خستگی، سختی سطح و ترک های سطحی در فولاد X52-5L جوشکاری شده به روش قوس الکتریکی بررسی شد. همچنین میزان اثر اعمال چکش کاری بر این فولاد در دو حالت زیرآب و در هوای آزاد مقایسه شده است. نتایج حاصل از آزمون خستگی نشان داد عمر خستگی در نمونه های چکش کاری شده در زیر آب به اندازه حدودا 2/25 درصد بهبودیافته و از 42383 سیکل به 50083 سیکل رسیده است در حالی که در نمونه های جوشکاری شده و چکش کاری شده در هوا حدود 5/10 درصدافزایش عمر خستگی وجود دارد. سختی سطح نیز در نمونه هایی که در زیر آب چکش کاری شده بودند به اندازه 14% و در نمونه هایی که در هوا چکش کاری شده بود به اندازه 12% افزایش یافت. عکس برداری با میکروسکوپ الکترون روبشی و مشاهده میکرو ترک های سطحی نیز نشان داد که با کاهش قابل توجه ترک های سطحی، تمرکز تنش نیز از بین می رود. می توان نتیجه گرفت عملیات چکش کاری در زیرآب استحکام خستگی و سختی فولاد X52-5L را نسبت به عملیات چکش کاری در هوا افزایش می دهد.

در گذشته مقالات بسیار زیادی در زمینه ی شبیه سازی و پیش بینی زبری سطح در فرایندهای ماشین کاری به خصوص تراش کاری و فرزکاری منتشر شده اما تعداد مقالات در مورد فرآیند داخل تراشی بسیار محدود بوده و هم چنین پژوهش های موجود در این زمینه نیز اکثرا از روش های آماری استفاده نموده اند که تعمیم پذیری بالایی نداشته و نیاز به انجام آزمون های فراوانی دارند. در پژوهش پیش رو شبیه سازی زبری سطح در فرآیند داخل تراشی با استفاده از سینماتیک و دینامیک فرآیند مورد مطالعه قرار گرفته که با وجود استفاده در فرآیندهای تراش کاری، تاکنون در مورد فرآیند های داخل تراشی به کار برده نشده است. در روش ارایه شده در این پژوهش ابتدا پروفیل نوک ابزار توسط دستگاه CMM اندازه گیری شده و سپس از این پروفیل برای تولید سطح حاصل از سینماتیک فرآیند که مولفه ی تناوبی پروفیل زبری است، استفاده می شود. در قدم بعدی با توجه به این که در فرآیند داخل تراشی به دلیل طول بلند میله ی بورینگ ارتعاشات قابل توجهی وجود دارد، این ارتعاشات که در طول آزمایش توسط شتاب سنج اندازه گیری شده به صورت جابه جایی ابزار نسبت به قطعه کار به پروفیل تناوبی زبری تشکیل شده در مرحله ی قبلی اضافه می گردد. نتایج آزمایش های صحه گذاری انجام شده نشان داده است که روش توسعه داده شده در این مقاله خطایی معادل با حداکثر 19. 3% را برای پارامترهای زبری تولید می کند که با توجه به پیچیدگی های فراوان مبحث زبری می توان عملکرد روش ارایه شده در این پژوهش را مناسب و کاربردی ارزیابی نمود.

هدف از انجام این پژوهش، بهبود خواص استحکامی کامپوزیت هیبریدی چند لایه ی الیاف شیشه-آلومینیوم، با استفاده از ورق های آلومینیوم AA1050 فرآوری شده توسط فرآیند اتصال نورد انباشتی در ساخت کامپوزیت است. همچنین تاثیر مراحل مختلف فرآیند اتصال نورد انباشتی بر خواص استحکامی کامپوزیت هیبریدی مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا ورق آلومینیوم AA1050 تحت فرآیند اتصال نورد انباشتی قرار گرفت. سپس ریزساختار و خواص مکانیکی ورق توسط میکروسختی سنجی و آزمون کشش تک محور بررسی شد. در ادامه آلومینیوم فرآوری شده توسط فرآیند اتصال نورد انباشتی جهت ساخت کامپوزیت چندلایه آلومینیوم تقویت شده با الیاف شیشه مورد استفاده قرار گرفت. نحوه ی چیدمان اجزای کامپوزیت به صورت 1/2 (آلومینیوم-الیاف شیشه-آلومینیوم) بوده است. در پایان خواص کششی کامپوزیت هیبریدی بررسی شد. با انجام فرآیند اتصال نورد انباشتی سختی و استحکام ورق افزایش قابل ملاحظه ای می یابد. همچنین قابلیت ازدیاد طول ورق پس از کاهش شدید در مرحله ی اول، در ادامه به آرامی افزایش می یابد. استفاده از ورق آلومینیوم فرآوری شده توسط اتصال نورد انباشتی در ساخت کامپوزیت هیبریدی موجب بهبود قابل توجه استحکام کششی کامپوزیت می شود. در کامپوزیت هیبریدی ساخته شده از آلومینیوم آنیل شده، قسمت اعظم ازدیاد طول لایه ی آلومینیومی پس از شکست الیاف شیشه و در شرایط خارج از کامپوزیت هیبریدی روی می دهد. در نتیجه کاهش قابلیت ازدیاد طول ورق پس از فرآیند اتصال نورد انباشتی باعث می شود، طی آزمون کشش کامپوزیت هیبریدی لایه ی فلزی و الیاف شیشه تقریبا همزمان دچار شکست شوند و منجربه کاهش شکل پذیری کامپوزیت نمی شود. بنابراین کل جذب انرژی و چقرمگی شکست لایه ی آلومینیومی در شرایطی که کامپوزیت هیبریدی دچار شکست نشده است، به وقوع می پیوندد.

مقدار بالای نیتروژن در ترکیب فولاد زنگ نزن مارتنزیتی AISI 440C گرچه منجر به بهبود مقاومت به خوردگی می شود، ولی به دلیل افزایش سختی، قابلیت ماشینکاری این نوع فولاد را کاهش داده و باعث تولید حرارت زیاد در لبه برنده و منطقه تماس براده و ابزار هنگام براده برداری می شود. استفاده از فن آوری های نوین خنک کاری مانند ماشینکاری برودتی با استفاده از نیتروژن مایع LN2، منجر به افزایش طول عمر ابزار، بهبود سرعت برشی و نرخ برداشت مواد نسبت به سایر روش های متداول خنک کاری همچون سیال برشی و MQL می شود. در این تحقیق تاثیر فرایند ماشینکاری برودتی فولاد زنگ نزن AISI 440C بر زبری سطح، سختی سطحی و پروفیل سختی در عمق، شکل شناسی براده و الگوی سایش ابزار در مقایسه با ماشینکاری خشک مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان داد با استفاده از ماشینکاری برودتی زبری سطح فولاد زنگ نزن AISI 440C حتی در سرعت پیشروی بالا به میزان قابل توجهی کاهش و صافی سطح بهبود یافته است. در مبحث شکل شناسی براده مشخص شد با تسهیل شرایط ماشینکاری در فرایند برودتی در یک سرعت برشی و سرعت پیشروی یکسان، میزان سوختگی سطحی براده و میزان چروکیدگی و انباشت مواد در سطح داخلی براده به طور قابل توجهی کاهش یافته است. در این تحقیق مشخص شد الگوی سایش ابزار در ماشینکاری برودتی، گودال فرسایش در سطح براده بوده و باعث افزایش 400 درصدی طول عمر ابزار در شرایط یکسان ماشینکاری نسبت به روش خشک شده است.