شبیه سازی و تحلیل تکنولوژی های نوین در مهندسی مکانیک (مهندسی مکانیک جامدات)
سال:1393 | دوره:7 | شماره:2 (پیاپی 16) |تعداد مقالات:9

در این مقاله کمانش پوسته های استوانه ای شیار دار تحت بار محوری به روش تئوری و آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. پوسته ها از جنس فولاد با استاندارد (USA/API – X42 5L) در نظر گرفته شده اند که یکی از پرکاربردترین مواد استفاده شده در صنایع گاز، نفت و پتروشیمی می باشند. اثر شیار مارپیچ برروی پوسته استوانه ای مورد تحلیل قرار گرفته است و در ادامه نتایج به دست آمده از نرم افزار Abaqus با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردیده اند. جوابهای تئوری و آزمایشگاهی تطابق مناسبی را نشان می دهند. لذا می توان از نتایج عددی مشروط به مدل سازی و تحلیل صحیح به خوبی استفاده کرد. همچنین مشخص شد که تعداد شیار بر روی بار بحرانی کمانش نقش مهمی دارد به طوری که با افزایش شیار بار بحرانی کمانش کاهش پیدا می کند.

در این مقاله، تحلیل خطی و غیرخطی کمانش صفحات نسبتا ضخیم دایروی/حلقوی گرافن با خواص ارتوتروپیک بر پایه الاستیک تحت بار مکانیکی مورد بررسی قرار می گیرد. به کمک ﺗﺌﻮری اﻻستیسیته غیرﻣﻮضعی، اصل کار مجازی، تئوری مرتبه اول برشی و کرنش های غیرخطی فون-کارمن، روابط حاکم برحسب جابجایی ها بدست آمده و از روش مربعات دیفرانسیلی (DQ) همراه با توزیع غیریکنواخت نقاط (چیبشف-گوس-لوباتو) استفاده شده است. جهت اعتبارسنجی، نتایج بدست آمده با نتایج کمانش در مراجعدیگر مقایسه شده و اثرات ضریب غیرموضعی، ضخامت، شعاع و پایه الاستیک، بر بارهای بی بعد کمانش مورد بررسی قرار گرفته است. و همچنین نتایج تحلیل به روش تئوری غیر موضعی و موضعی با یکدیگر مقایسه شده است. از نتایج مشاهده می شود که بار بی بعد کمانش صفحات گرافن با کاهش انعطاف پذیری از نظر شرط مرزی، با افزایش ضریب غیرموضعی، افزایش بیشتری می یابد و همچنین با افزایش شعاع صفحه، اختلاف نتایج تحلیل غیر موضعی و موضعی بیشتر می گردد.

در کار ارائه شده، فرآیند ذوب ترکیبات حاوی نانو ذرات (NePCM) در یک حفره مربعی تحت زوایای مختلف در اثر اعمال دو جفت منبع حرارتی چاه چشمه بر روی دیواره های افقی، بصورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. برای بررسی اثر تغییر در موقعیت المان های چاه چشمه روی دیوارهای افقی بر نسبت کسری مابع، چهار چیدمان مختلف از المانهای مذکور بکار گرفته شده است. در مورد اول، چشمه ها و چاه ها به طور جداگانه روی دیوارهای افقی قرارگرفته اند. شرایط محیطی در مورد دوم بدین صورت است که المان های چشمه و چاه، بطور متناوب روی دیوارهای افقی چیده شده اند. در چیدمان سوم، چشمه ها در سمت چپ المان های چاه قرار گرفته و نهایتا در مورد شکل چهارم، عناصر چشمه و چاه همه در پایین دیوارهای افقی قرار می گیرند. نتایج نشان می دهد که در چیدمان اول با استفاده از 2 درصد وزنی نانو ذرات Al2O3، در مقایسه با بقیه موارد، بیشترین نسبت کسری مایع بدست می آید.

دیسک های سوراخ دار در بخش های مختلف صنعت کاربردهای فروان دارند. با ساخت این دیسک ها از جنس مواد مدرج تابعی، قابلیت های بیشتری از آن ها می توان به دست آورد. تحلیل ارتعاشی این نوع دیسک  می تواند در ساخت هر چه کارآمدتر آن به ما کمک کند. در این مقاله، مدل سازی و بررسی ارتعاشات آزاد دیسک از جنس مواد مدرج تابعی در راستای ضخامت، با نرم افزار آباکوس انجام شده است. از آن جا که در نرم افزار آباکوس در زمینه طراحی و تحلیل مواد مدرج تابعی المان خاصی تعریف نشده است، مدل سازی این مواد در این نرم افزار انجام شده است. به منظور صحت سنجی، نتایج تحلیل آباکوس با نتایج موجود در مقالات مقایسه شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با تعریف لایه های بیشتر در راستای تغییرات خواص، نتایج به دست آمده به جواب های دقیق نزدیک تر می شود.

در این تحقیق خمش صفحات قطاعی گرافن بر پایه الاستیک توسط تئوری مکانیک غیر موضعی ارینگن مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور معادلات تعادل حاکم بر ورق قطاعی گرافن بر حسب جابجائیها، با در نظر گرفتن روابط غیرموضعی تنش و تئوری مرتبه اول برشی و کرنش های خطی بدست آمده و با روش کانتروویچ توسعه یافته حل شده است. در این روش دستگاه معادلات دیفرانسیل جزئی بدست آمده به دو دسته دستگاه معادلات دیفرانسیل معمولی تبدیل می شود که قابل حل بروشهای مختلف تحلیلی و عددی می باشد. حل کانتروویچ توسعه یافته روشی با سرعت همگرائی بالا می باشد که تنها پس از سه الی چهار مرحله تکرار همگرایی مورد انتظار بدست می آید. با توجه به اینکه تاکنون در این خصوص تحقیقی صورت نگرفته است نتایج با در نظر گرفتن ضریب غیرموضعی برابر با صفر با دیگر مقالات جهت اعتبار سنجی مقایسه شده است. در انتها اثر تغییرات ضریب غیرموضعی بر نتایج بر حسب تغییرات ضخامت، شرایط مرزی، مقدار سختی پایه الاستیک و اختلاف تحلیل الاستیسیته غیرموضعی و موضعی مورد بررسی قرار گرفته است.

در این مقاله، تحلیل شروع سیلان در مخازن کروی جداره ضخیم FG تحت تاثیر بارگذاری همزمان فشار داخلی و گرادیان دمایی ارائه شده است. طراحی مخازن جداره ضخیم کروی تحتفشار، به عنوان محفظه نگه دارنده سیالات تحت بارهای حرارتی با گرادیانهای دمایی بالا نیازمند به راه کاری جدید است. تحت فشار داخلی زیاد و دمای بالا، مخزن در بخشی از ضخامت خود وارد محدوده پلاستیک می شود؛ لذا، برای طراحی مخزن بررسی فشار و گرادیان دمایی که موجب شروع سیلان می گردد نیاز است. مدول الاستیسیته، تنش تسلیم، ضریب هدایت گرمایی و ضریب انبساط حرارتی به صورت تدریجی و طبق مدل توانی و در راستای شعاعی تغییر می کنند. برای توصیف رفتار ماده در ناحیه پلاستیک در کره جدار ضخیم FG تحت فشار داخلی و گرادیان دمایی، از معیار تسلیم ترسکا استفاده شده و رفتار مواد بصورت الاستیک- پلاستیک کامل فرض شده است.

ساخت لوله های مربعی و مستطیلی به دلیل کاربرد فراوان آنها در صنایعی که نیاز به فشار و درجه حرارت بالا دارند، بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. روش های مختلفی برای ساخت لوله های چهار گوش وجود دارد از جمله اکستروژن، کشش و فشار. روش دیگری که در سال های اخیر بر روی آن مطالعاتی صورت گرفته است، شکل دهی مجدد لوله های دوار و تبدیل آن به مقطع مربع و یا مستطیل می باشد. در این تحقیقات روش هایی که پیشنهاد شده است همگی برای تولید لوله های مربعی کاربرد دارد و امکان تولید لوله های مستطیلی با استفاده از آن روش ها وجود ندارد. روشی که در این پژوهش معرفی می گردد عبارت است از پر کردن لوله با بیسموت و غلتک کاری در سه مرحله متوالی. در این پژوهش ابتدا در نرم افزار Abaqus فرآیند مورد نظر شبیه سازی می گردد و سپس توسط آزمون تجربی یک نمونه واقعی ساخته می شود. نمونه ساخته شده از لحاظ ابعادی مورد بررسی قرار می گردد و با نتایج بدست آمده از شبیه سازی مقایسه می شود. نتایج این تحقیق نشان می دهد که روش پر کردن لوله توسط بیسموت و عبور از سه غلتک، روشی مناسب برای ساخت لوله های جدار نازک با مقطع مستطیل شکل می باشد.

نیاز به شبیه سازی الگوی حرکت پای انسان محققان و مهندسان را به سوی ارائه الگوهای متفاوت برای توصیف این حرکت کرده است. در این میان راه حل های بهینه از لحاظ مصرف انرژی و دقت و غیره از اهمیت بالایی برخوردارند. در این مقاله تلاش شده تا با طراحی یک مکانیزم کاملا دو بعدی شش میله ای با یک درجه آزادی به گونه ای که کمترین خطا را با حالت طبیعی راه رفتن پای انسان داشته باشد، راه حل جدیدی ارائه داده شود. ضمن اینکه یافته های این مقاله فرآیندی برای بهینه سازی مکانیزم های چندمیله ای ارائه می کند تا بتوان آن را در هر زمینه دیگری مانند ساخت پروتز پای انسان بکار برد.در اینجا از الگوریتم بهینه سازی اجتماع ذرات استفاده شد. نتایج کار حاصل از بهینه سازی با داده های آزمایشگاهی پای انسان مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که مکانیزم شش میله ای پیشنهادی، ضمن بهینه کردن بسیاری از پارامترهای حرکتی به خوبی قادر به شبیه سازی حرکت پای انسان است.