مهندسی مکانیک مدرس
سال:1399 | دوره:20 | شماره:9 |تعداد مقالات:20

در پژوهش حاضر، کامپوزیت لایه ای Cu/Zn/Al با استفاده 9 پاس فرآیند نورد تجمعی فرآوری شد. پس از آن عملیات حرارتی در دماها (750 تا 950درجه سانتی گراد) و زمان های (10 تا 25دقیقه) مختلف بر روی کامپوزیت های فرآوری به منظور تولید آلیاژ حافظه دار CuZnAl انجام شد. خواص ریزساختاری (کامپوزیت ها و آلیاژ) با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش سنجی اشعه ایکس مورد تحقیق قرار گرفت. خواص کششی و خاصیت حافظه داری کامپوزیت ها و آلیاژهای فرآوری شده با استفاده از آزمون کشش مورد بررسی قرار گرفت. بررسی های ریزساختاری نشان داد که ناپایداری های پلاستیک و باندهای برشی در لایه های مختلف کامپوزیت های فرآوری شده به وجود می آید. علاوه بر این، کامپوزیتی با توزیع یکنواختی از لایه های تقویت کننده روی و آلومینیوم بعد از 9 پاس نورد تجمعی حاصل شد. استحکام کامپوزیت از پاس اول تا سوم افزایش و سپس از پاس پنجم تا نهم کاهش یافت. سرانجام بیشترین استحکام (330مگاپاسکال) و ازدیاد طول (31/52%) به ترتیب در پاس های سوم و اول حاصل شد. نتایج نشان داد که آلیاژ حافظه دار CuZnAl به صورت موفقیت آمیزی با استفاده از فرآیند نورد تجمعی و عملیات حرارتی پس از آن حاصل می شود. همچنین مشاهده شد که آلیاژ عملیات حرارتی شده در دمای 900درجه سانتی گراد و سردشده در آب یخ شامل فاز مارتنزیت است. علاوه بر این، آلیاژ بازپخت شده در دمای 900درجه سانتی گراد به مدت 15دقیقه حافظه داری خوب و استحکامی در حدود 503مگاپاسکال از خود نشان داد.

در مکانیک ضربه، اهداف ترکیبی به علت بالابودن مقاومت در برابر نفوذ پرتابه ها، اهمیت ویژه ای دارند. در این مقاله به بررسی تحلیلی و عددی نفوذ پرتابه هایی از جنس تانتالیوم در اهداف نیمه بی نهایت ترکیبی سرامیک-فلز پرداخته شده است. در بخش تحلیلی ضمن بررسی مدل تحلیلی فلوز به ارایه یک مدل تحلیلی اصلاحی جدید نیز پرداخته شده است. اصلاحات انجام شده در مدل تحلیلی فلوز شامل تغییر سرعت پرتابه و سرامیک، زاویه و زمان تشکیل مخروط سرامیکی، فرسایش سرامیک، پرتابه و پشتیبان است. هر کدام از این اصلاحات به تنهایی موجب کاهش یا افزایش عمق نفوذ می شود و انجام همه این اصلاحات با هم موجب بهبود عمق نفوذ شده است. بررسی عددی با استفاده از نرم افزار آباکوس انجام شده است. رفتار پرتابه، سرامیک و آلومینیوم براساس رفتار واقعی مواد و تغییر شکل پذیر مدل شده است. رفتار پرتابه و پشتیبان با معادلات جانسون-کوک و رفتار سرامیک با معادلات پلاستیسیته دراکر-پراگر و معادله حالت مای-گرونیزن مدل سازی شده است. نتایج مدل تحلیلی اصلاحی جدید و شبیه سازی عددی با نتایج تحلیلی سایر نویسندگان و آزمایش های تجربی مقایسه شده است. نتایج به دست آمده نشان دهنده تطابق بسیار خوبی بین نتایج است. مدل تحلیلی اصلاحی جدید، با رفع نواقص مدل فلوز، پیش بینی دقیق تری از عمق نفوذ پرتابه در اهداف ترکیبی سرامیک-فلز دارد و ضعف این مدل را که مربوط به عدم پیش بینی عمق نفوذ در سرعت های پایین است، برطرف کرده است.

در مطالعه حاضر، از فرآیند فشرده سازی برشی برای بازیافت براده های ماشین کاری آلومینیوم و تبدیل مستقیم آنها به قطعات توپر استفاده شد. در این فرآیند، براده های حاصل از ماشین کاری ابتدا درون یک محفظه استوانه ای ریخته می شود، سپس یک ابزار چرخان با سرعت دورانی مشخص که محور آن با محور محفظه در یک راستا قرار دارد به حرکت در آمده و بر روی براده ها قرار می گیرد. در این شرایط دمای درون محفظه به دلیل اصطکاک به وجودآمده بالا می رود و حرکت تا تبدیل همه براده ها به یک قطعه کامل ادامه می یابد. پس از تولید نمونه ها خواصی نظیر چگالی، وجود تخلخل، ریزساختار، سختی و سایش برای قطعات بازیافت شده مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که امکان تبدیل براده های ماشین کاری آلومینیوم به یک قطعه کاملاً توپر و بدون تخلخل با چگالی حدود 67/2گرم بر سانتی متر مکعب و با سختی بیش از نصف سختی فلز پایه، از طریق فرآیند فشرده سازی برشی امکان پذیر است. از طرفی به دلیل میزان حرارت ایجادشده در حین فرآیند، مرز دانه ها به واسطه ایجاد تبلور مجدد دینامیکی از بین رفته و ریزساختاری با دانه بندی جدید به دست آمده است. همچنین بررسی مجموع نتایج و خواص قطعات بازیافت شده نشان داد که قطعه تولیدشده توسط این فرآیند این قابلیت را دارد که به صورت مستقیم و یا پس از یک فرآیند تولید ثانویه به یک قطعه صنعتی تبدیل شود.

مطالعه رفتار سیال در مقیاس میکرو، با نام مایکروفلوئیدیک شناخته می شود که در بسیاری از زمینه های علمی مورد توجه قرار گرفته است. در تحقیق حاضر، تولید قطره در یک میکروکانال به صورت عددی و تجربی بررسی شده است. دو میکروکانال به روش لیتوگرافی نرم ساخته شدند و نتایج مربوط به تولید قطره در آنها مقایسه شد. با استفاده از دو سیال غیرقابل امتزاج آب (سیال پراکنده) و روغن (سیال پیوسته) و در نسبت های مختلف جریان، فرآیند تشکیل قطره بررسی شد. تصاویر حاصل از مراحل تشکیل و عبور قطرات در میکروکانال ها با استفاده از روش پردازش تصویر تحلیل شد. نتایج حاصل نشان دادند که با افزایش نسبت دبی سیال پراکنده به سیال پیوسته، ضمن افزایش سایز قطرات، فاصله تشکیل قطرات (فاصله بین قطرات تولیدشده) افزایش یافته و فرکانس تولید قطرات کاهش می یابد. همچنین هندسه جدید پیشنهادشده منجر به تولید قطراتی ریزتر با فرکانس تولید بیشتر می شود. با توجه به تغییرات در دبی جریان سیالات مورد بررسی، در هندسه پایه قطر قطرات بین 117 تا 700میکرومتر و در هندسه پیشنهادی بین 46 تا 466میکرومتر است. در هندسه پیشنهادشده علاوه بر کاهش در اندازه قطرات تولیدی فرکانس تولید نیز افزایش می یابد.

یکی از پرکاربردترین فولادهای به کاررفته در بویلرهای نیروگاهی سراسر دنیا، فولاد P91 است و استفاده گسترده تر از این فولاد در برنامه ریزی آینده نیروگاه های ایران قرار دارد. فرآیند پیش گرم، کنترل دمایی بین پاس های جوشکاری و عملیات حرارتی پس از جوشکاری، به منظور به دست آوردن چقرمگی و مقاومت به خزش مطلوب، مورد نیاز است. کنترل دماهای پیش گرم و از آن مهم تر پس گرم برای جلوگیری از باقی ماندن هیدروژن و مشکل ترک بسیار ضروری است. در این مقاله تأثیر عملیات حرارتی PWHT و خشک کردن الکترود بر ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد گرید 91 تحت جوشکاری قوسی با الکترود دستی چند پاسه مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور بررسی خصوصیات جوش، پس از اعمال سه سیکل مختلف جوشکاری، مطالعات ریزساختاری به وسیله میکروسکوپ نوری و الکترونی FESEM و همچنین آزمون کشش در دمای اتاق، انجام شد. نتایج نشان داد استفاده از الکترود مرطوب و عدم استفاده از پس گرم بلافاصله پس از جوشکاری، استحکام نهایی و تنش تسلیم را به میزان قابل توجهی کاهش داده است. از سوی دیگر، انجام عملیات پس گرم سبب افزایش تعداد رسوبات در فلز جوش و HAZ شده و اندازه دانه های آستنیت اولیه در فلز جوش و HAZ، همگن تر می شود.

جوشش جریانی مادون سرد زمانی رخ می دهد که دمای توده سیال کمتر و دمای سطح تماس بیشتر از دمای اشباع متناظر با فشار سیال باشد. یکی از راه های افزایش مکانیسم انتقال حرارت استفاده از فوم های فلزی با تخلخل بالا در کانال ها است که دارای نسبت مساحت سطح به حجم بالا است که باعث افزایش سطح انتقال حرارت و همچنین افزایش ضریب انتقال حرارت کانال می شود. در مطالعه حاضر، با ساخت بستر آزمایشگاهی به بررسی تجربی تاثیر ماده متخلخل بر انتقال حرارت جریان جوشش مادون سرد بین دو لوله هم مرکز عمودی (لوله انلیوس) با قطر داخلی و خارجی به ترتیب 50/7 و 70/6میلی متر در فشار اتمسفریک و سیال کاری آب پرداخته شده است. فوم فلزی به کاررفته از جنس نیکل با ppi10 و تخلخل 95% است و اثر پارامترهایی مانند شار حرارتی و دبی جرمی بر ضریب انتقال حرارت بررسی شده است. نتایج به دست آمده از این پژوهش که محدوده دبی جرمی 0/012 تا kg/s0/286 است، نشان می دهد که در طول تمام مراحل آزمایش انتقال حرارت از دو مکانیسم جابه جایی اجباری و جوشش جریانی تشکیل می شود که اثر هر یک از پارامترهای فوق بر این دو مکانیسم انتقال حرارت مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین با کاهش دبی جرمی در محدوده ذکرشده در ناحیه جوشش مادون سرد، ضریب انتقال حرارت تا 30% افزایش می یابد؛ همچنین استفاده از محیط متخلخل، ضریب انتقال حرارت جریان جوشش مادون سرد را تا حدود 30% افزایش می دهد.

فرآیند جوشکاری نقطه ای به دلیل قابلیت ایجاد اتصالی باکیفیت بین صفحات فلزی و عدم وجود محدودیت های موجود در روش های قدیمی جوشکاری مانند عدم امکان جوشکاری فلزات با اختلاف نقطه ذوب بسیار زیاد، به عنوان یکی از سریع ترین و اقتصادی ترین روش ها مورد توجه قرارگرفته است. در این روش در اثر ضربه با سرعت بالا در سطح صفحات اتصال اتمی ایجاد می شود و صفحات فلزی به یکدیگر جوش می خورند. در پژوهش حاضر، از سامانه انفجار مخلوط گازها برای انجام آزمایش های جوشکاری نقطه ای ضربه ای استفاده شده است. همچنین، ورق فولادی با ضخامت 4میلی متر به عنوان ورق پایه و ورق های فولادی با ضخامت 1، 2 و 3میلی متر به عنوان لایه جلویی تحت برخورد مستقیم پرتابه های فلزی با شکل دماغه مسطح و کروی با جرم های 650 و 1300گرم قرار گرفته اند. قطر پرتابه ها 25میلی متر و میانگین سرعت پرتابه ها 600متر بر ثانیه در نظر گرفته شده است. به منظور بررسی مورفولوژی فصل مشترک اتصالات تحت جوشکاری نقطه ای ضربه ای با پرتابه، فصل مشترک جوش با استفاده از دستگاه میکروسکوپ الکترونی مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین تاثیر ضخامت صفحه پرنده و فاصله بین لایه ای بر جوشکاری نقطه ای ورق ها در اثر ضربه پرتابه مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که با افزایش ضخامت صفحه پرنده احتمال شکل گیری ناحیه مرکزی آسیب دیده کاهش می یابد. همچنین نتایج حاکی از آن بود که اگر فاصله بین لایه ای بالاتر از حد معینی بین صفحات اعمال شود، دیگر سرعت ضربه برای ایجاد جوش پیوسته کافی نیست.

استفاده از جریان سنج گردابه ای از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه و از لحاظ فنی به دلیل نصب آسان، قابلیت اطمینان و دقت بالا توجیه پذیر است. مکانیزم اندازه گیری در این نوع جریان سنج ها، اندازه گیری فرکانس گردابه های ایجادشده در پشت بدنه مانع است؛ بنابراین در صورت حضور ناخواسته ذرات و تغییر مشخصه های گردابه ها، خطای اندازه گیری می تواند زیاد شود. در این تحقیق اثر پارامترهای تاثیرگذار در جریان دوفازی گاز-ذره مانند قطر ذرات، چگالی ذرات، کسر حجمی و میزان بارگذاری جرمی ذرات روی عملکرد جریان سنج گردابه ای با استفاده از شبیه سازی CFD مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که کسر حجمی و قطر ذرات مهم ترین پارامترهای اثرگذار روی عملکرد جریان سنج گردابه ای هستند و فرکانس گردابه را تغییر می دهند. فرکانس گردابه در جریان سنج گردابه ای رابطه مستقیم با متوسط سرعت سیال دارد. همچنین طبق رابطه Q=VA متوسط سرعت سیال در یک سطح مقطع ثابت A متناسب با دبی حجمی سیال (Q) است. میکروذرات با توجه به اینکه از گردابه اولیه خود خارج نمی شوند فرکانس گردابه را تغییر نمی دهند، در حالی که ذرات درشت می توانند تا 20% این فرکانس را کاهش دهند. زمانی که کسر حجمی زیاد می شود فرکانس گردابه ها کاهش پیدا می کند و در کسرهای حجمی بالا، نوسانات تشکیل شده در پشت بدنه مانع ناپایدار می شوند؛ بنابراین از آنجا که اندازه و کسر حجمی ذرات روی فرکانس گردابه و سرعت سیال اثر می گذارند، دبی حجمی اندازه گیری شده توسط جریان سنج گردابه ای تحت تاثیر حضور ذرات قرار می گیرد. به منظور اعتبارسنجی، نتایج شبیه سازی ها با داده های تجربی مقایسه شده اند. حداکثر خطا برای جریان های تک فازی 0/46% و برای جریان های دوفازی گاز-ذره 6/72% مشاهده شده است.

در این تحقیق اثر تغییرات تکانه ضربه زننده بر انرژی شکست فولاد API X65 در آزمایش ضربه شارپی مورد بررسی عددی و تجربی قرار گرفت. در آزمایش های تجربی سرعت برخورد بین 3/50 تا m/s5/72 متغیر بود که تامین کننده انرژی برخورد بین 450 تا 1200ژول بود. نتایج تجربی نشان داد که با افزایش سرعت برخورد، میزان انرژی شکست صعودی است؛ به طوری که با 63% افزایش سرعت برخورد، انرژی شکست 15% افزایش می یابد و دلیل آن، وابستگی خواص ماده به نرخ کرنش و افزایش مقاومت شکست فولاد در نرخ بارگذاری بالاتر است. تحلیل عددی در دو بخش توسط نرم افزار آباکوس انجام شد. در بخش نخست، سرعت ضربه زننده به میزان m/s5/5 ثابت فرض شد که با تغییر جرم، انرژی ضربه از 300 تا 1200ژول تغییر کرد. در بخش دوم، جرم ضربه زننده به میزان kg50 ثابت و با تغییر سرعت، انرژی برخورد بین 625 تا 1600ژول متغیر بود. نتایج شبیه سازی نشان داد که تغییر جرم در سرعت ثابت تاثیری بر انرژی شکست ندارد و برای تمامی حالات انرژی شکست حدود 265ژول است. اما افزایش سرعت با جرم ثابت باعث کاهش ناچیزی در حدود 5% در میزان انرژی شکست شد. دلیل تفاوت بین نتایج تجربی و عددی، عدم درنظرگرفتن اثر نرخ کرنش بر خواص مکانیکی مصالح در تحلیل عددی است.

توربین های باد یکی از مهم ترین تجهیزات تولید انرژی تجدیدپذیر بوده و بهبود راندمان آنها منجر به بهره وری بیش ازپیش از انرژی های پاک می شود. از جمله مشکلات عمده در کاربرد توربین های باد وقوع پدیده جدایش جریان بر روی پره توربین است. در مقاله حاضر، اثر عملگر پلاسما تخلیه سد دی الکتریک بر روی کنترل جدایش جریان اطراف یک مقطع بحرانی پره توربین برق-بادی 660کیلووات طراحی شده در داخل ایران مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا، آزمون تجربی جهت صحت سنجی و اطمینان از دقت مدل سازی ها صورت پذیرفت. پس از حصول انطباق قابل قبول، شبیه سازی های عددی دوبعدی با وجود عملگر پلاسما در شرایط عملکردی و زوایای حمله مختلف انجام گرفت. در مدل سازی عددی عملگر از اخیرترین مدل الکتروستاتیک ارتقایافته استفاده شده است. جریان عبوری از روی ایرفویل تراکم ناپذیر و سرعت جریان آزاد 20متر بر ثانیه و مکان نصب عملگر در لبه حمله ایرفویل است. نتایج به دست آمده حاکی از تاثیر قابل ملاحظه فرکانس و ولتاژ عملگر بر ضرایب برآ و پسا و راندمان آیرودینامیکی ایرفویل است. با افزایش فرکانس و ولتاژ و در نتیجه القای جریان و افزایش مومنتم داخل لایه مرزی بازیافت فشار در ناحیه ویک بهتر صورت گرفته و نقطه جدایش به تعویق می افتد. روند خطی بین تاثیر فرکانس بر تغییر ضرایب آیرودینامیکی ملاحظه شد. همچنین بهبود راندمان آیرودینامیکی در این مطالعه بیشتر از 800% و جابه جایی نقطه جدایش تا حدود 50% طول وتر حاصل شد.

از تجزیه و تحلیل تصاویر حرارتی می توان جهت شناسایی و تشخیص عیوب جدایش در فصل مشترک ورق های چندلایه استفاده نمود. نمونه های ساخته شده برای انجام آزمایش، ورق های دوجنسی آلومینیوم-کامپوزیت تقویت شده با الیاف کربنی و آلومینیوم-کامپوزیت تقویت شده با الیاف شیشه بودند که در فصل مشترک فلز-کامپوزیتی، جهت ایجاد جدایش بین لایه ای، صفحاتی از جنس کپتون با ابعاد مختلف، جاسازی شدند. الگوی جای گیری عیوب طوری طراحی شد که عیوب در لبه و مرکز ورق به طور همزمان مورد آزمایش قرار گیرند. در این پژوهش اثرات موقعیت و ابعاد عیب جدایش به روش دمانگاری پالسی شناسایی و بررسی شد. در ادامه عوامل تاثیرگذار بر دقت اندازه گیری ابعاد عیوب مورد بررسی قرار گرفتند. در تصاویر حرارتی به دست آمده تقریباً تمامی عیوب به روش دمانگاری پالسی قابل شناسایی بودند و با افزایش اندازه عیب، اختلاف حرارتی عیب با مناطق سالم افزایش پیدا کرد. مشخص شد که عیوب در زمینه فیبرکربنی، تا میانگین یک درجه سانتی گراد اختلاف حرارتی بیشتری نسبت به زمینه فیبر شیشه پیدا می کردند. با این وجود، نتایج به دست آمده نشان دادند که دقت اندازه گیری ابعاد عیوب در زمینه الیاف شیشه ای تا 2 برابر نسبت به زمینه الیاف کربنی بالاتر است.

در این مقاله، مکانیسم تغییر شکل بزرگ پلاستیک و شکست ورق های دایره ای تک و چندلایه تحت بارگذاری دفعی مکرر یکنواخت مورد بررسی قرار گرفت. برای انجام یک سری آزمایش (67 آزمایش) بر روی ورق های آلیاژ آلومینیوم با ساختارهای مختلف از سامانه آونگ بالستیک استفاده شد. سه نوع لایه بندی مختلف شامل ساختارهای تک لایه، دولایه و سه لایه هم جنس در نظر گرفته شد و تحت محدوده وسیعی از جرم خرج از 1/5 تا 12/5گرم تا پنج دفعه جهت بارگذاری مکرر آزمایش شد. نتایج آزمایشگاهی حاکی از تغییر شکل بزرگ پلاستیک همراه با نازک شدگی در مرزهای گیردار و همچنین پاره شدن برخی آزمایش ها است. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش جرم خرج و تعداد دفعات انفجار، بیشترین خیز دائمی ورق ها افزایش می یابد. از طرف دیگر، با افزایش تعداد انفجارها، خیز پیش رونده ورق در مرکز آن به صورت نمایی کاهش می یابد. علاوه بر این، در بخش مدل سازی عددی، از شبکه عصبی از نوع GMDH برای ارایه یک مدل ریاضی بر مبنای اعداد بی بعد جهت پیش بینی بیشترین خیز دائمی ورق های دایره ای تک و چندلایه تحت بارگذاری دفعی مکرر یکنواخت استفاده شد. به منظور افزایش قابلیت پیش بینی شبکه عصبی پیشنهادی برای این فرآیند، داده ها به دو دسته آموزش و پیش بینی تقسیم شدند. نتایج به دست آمده نشان داد که توافق خوبی بین مدل ارایه شده با مقادیر تجربی برقرار است، به طوری که به ترتیب تمامی و 77% از نقاط مربوطه به ساختارهای تک لایه و چندلایه در محدوده خطای کمتر از 10% قرار گرفتند.

با توجه به اهمیت آسیاهای گردان در صنایع و کارخانه های فرآوری و عدم وجود یک مدل قابل قبول برای شناسایی و پیش بینی عملکرد آنها، بهینه سازی این سیستم های پیچیده، غیرخطی و بزرگ ضروری است. در این مقاله بهینه سازی چند هدفه آسیای گردان بررسی شده است. به منظور بررسی پارامترهای عملیاتی آسیا مانند سرعت، شارژ گلوله، غلظت و حجم دوغاب بر فرآیند خردایش، سایش لاینرها و توان کشی می توان به شبیه سازی، مدل سازی و ساخت یک مدل آزمایشگاهی با ابعاد کوچک تر از آسیای واقعی پرداخت. برای این منظور از آسیای آزمایشگاهی به قطر یک و طول 5/0متر استفاده شد. خوراک ورودی آسیا، دوغابی از سنگ معدن مس با ابعاد کمتر از یک اینچ است. آزمایش ها در سرعت های بین 65 تا 85% سرعت بحرانی، برای شارژهای گلوله 10 تا 30% حجم آسیا، دوغاب هایی با 40 تا 80% جامد و حجم پرشدگی دوغاب بین 0/5 تا 2/5 برابر حجم مفید گلوله ها، انجام گرفته است. در این مقاله داده های حاصل از آزمایش ها برای ایجاد قواعد فازی و ویرایش این قواعد به کمک شبکه های عصبی به کار گرفته شده است تا به عنوان تابع هزینه در الگوریتم تکاملی چند هدفه استفاده شود. نتایج نهایی به صورت نقاط غیرمغلوب پارتو استخراج شده و به کمک دیاگرام های سطح، محدوده بهترین مقدار به دست آمد. به صورت کلی در سرعتی بین 70 تا 80% سرعت بحرانی، شارژ گلوله ای بین 15 تا 20% حجم آسیا، دوغابی با غلظت 60 تا 70% جامد و حجم دوغاب بین یک تا 1/5 برابر حجم مفید گلوله، خردایش بهینه در آسیا اتفاق می افتد.

فرآیند آهنگری هم دما قابلیت تولید قطعات پیچیده صنعتی از آلیاژهایی که دارای قابلیت شکل پذیری بالایی نیستند مانند آلیاژهای آلومینیوم را دارا است. حذف اختلاف دمایی بین قطعه و قالب در این روش، باعث از بین بردن مشکل سردشدن قطعه در اثر انتقال حرارت به قالب ها می شود. در این پژوهش آهنگری هم دمای آلیاژ آلومینیوم 6061 در شرایط مختلف فرآیندی شامل نوع روانکار، ابعاد و اندازه شمش اولیه، دما و سرعت تغییر شکل، برای تولید یک قطعه صنعتی پیچیده به صورت عددی و تجربی بررسی شد. برای انجام شبیه سازی این فرآیند از نرم افزار المان محدود Deform 3D استفاده شد. مقایسه نتایج تجربی و عددی آهنگری هم دما تطابق خوب نتایج را نشان داد. بهترین ابعاد شمش اولیه برای قطعه مورد مطالعه، استوانه ای با قطر اولیه 35 و ارتفاع اولیه 32میلی متر است. افزایش دما، کاهش سرعت تغییر شکل و استفاده از روانکار مناسب مقدار نیروی لازم برای آهنگری را کاهش داد. کاهش سرعت تغییر شکل از 25 به 2/5میلی متر بر ثانیه، نیروی لازم جهت آهنگری را تا 1/8 برابر کاهش داد. افزایش دمای آهنگری از 380 به 530درجه سانتی گراد مقدار نیروی آهنگری را تا حدود 3/5 برابر و سختی قطعه را تا حدود 20% کاهش داد. نتایج نشان داد به دلیل پیچیدگی قطعه آهنگری شده، نواحی مختلف قطعه تحت تاثیر مقادیر کرنش مختلف قرار می گیرد که این امر موجب تغییر درصد فازهای ثانویه همچون فاز Mg2Si در این نواحی می شود.

قطعات دوفلزی، به علت خواص آنها به ویژه استحکام به وزن بالا، خواص مکانیکی بهتر و در عین حال کاهش هزینه و کاهش وزن نسبت به قطعات تک فلزی، کاربردهای زیادی در صنایع شیمیایی، نفتی، مبدل های حرارتی و مخازن تحت فشار دارند. از بین فرآیندهای مختلف که برای تولید این قطعات کاربرد دارند، اکستروژن به دلیل ایجاد تنش فشاری و امکان ایجاد پیوند متالورژیکی یک انتخاب مناسب برای شکل دهی قطعات دوفلزی است. در پژوهش حاضر، تاثیر دما بر تولید قطعات دوفلزی در حالت مس پوسته و آلومینیوم هسته به روش اکستروژن مورد بررسی قرار گرفته است. در این پژوهش، نحوه اتصال دولایه فلز برای نسبت کاهش ضخامت 45% برای سه دمای 200، 300 و C˚ 400 انجام شد. همچنین خواص مکانیکی با استفاده از آزمون کشش تک محوره و ریزساختار با عکس برداری از فصل مشترک با استفاده از میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد که در نسبت کاهش ضخامت 45% در دمای C˚ 200 اتصال قابل قبولی میان دو لایه به وجود نیامد و پس از فرآیند و برش قطعه، دو لایه از هم جدا نشدند ولی اتصال ضعیفی برقرار شد. تصاویر میکروسکوپی در دمای C˚ 300 نشان داد که این دما، آستانه اتصال دو لایه بوده و در نهایت در دمای C˚ 400 اتصال مناسب تری در فصل مشترک قطعه دوفلزی به دست آمد.

با توجه به رشد روزافزون قیمت حامل های انرژی و کاهش ذخایر سوخت فسیلی، استفاده از انرژی های تجدیدپذیر پر اهمیت تر می شود. در این پژوهش امکان استفاده از سامانه های هیبریدی انرژی در مقیاس کوچک جهت تامین برق مصرفی یک واحد دامپروری در شهرستان میانه مورد ارزیابی قرار گرفت و به این منظور سه منبع توربین بادی، فوتوولتائیک و ژنراتور دیزلی از لحاظ زیست محیطی، فنی و اقتصادی مورد ارزیابی قرار گرفت. این ارزیابی توسط نرم افزار تحلیل انرژی هومر صورت گرفت و نتیجه آن نشان داد که استفاده از یک ژنراتور دیزلی، کم هزینه ترین راه کار است. سپس به ترتیب استفاده از ترکیب ژنراتور دیزلی با سیستم های فوتوولتائیک، توربین بادی و ژنراتور و در نهایت آرایش سه گانه ژنراتور دیزلی به همراه استفاده از فوتوولتائیک و توربین بادی کمترین هزینه را به دنبال داشت. اما به لحاظ زیست محیطی، استفاده از سیستم هیبریدی سه گانه ژنراتور دیزلی 38، فوتوولتائیک 51 و توربین بادی 11% کمترین میزان انتشار آلایندگی را به همراه داشت، به طوری که در مقایسه با دیزل تک گانه انتشار کربن دی اکسیدکربن را 4/38% کاهش می داد. با احتساب شاخص بازگشت سرمایه که یک شاخص اصلی در طرح مسایل امکان سنجی است، زمان بازگشت سرمایه برای استفاده از ژنراتور دیزلی بیش از 3 سال و 7 ماه به دست آمد؛ در حالی که در راه کار استفاده از ژنراتور دیزل-فوتوولتائیک این شاخص کمتر از یک سال حاصل شد، که از این لحاظ این آرایش در رتبه نخست قرار گرفت.

در لوله های فولادی جوش کاری شده انتقال گاز، ناحیه جوش به دلیل نواقص ذاتی ساختاری می تواند منطقه مستعد جهت شروع و رشد ترک و نهایتاً آسیب سازه باشد. به دلیل شرایط خاص منطقه جوش، بررسی انرژی شکست در درزجوش لوله های فولادی برای مهندسین و طراحان خط دارای اهمیت است. در این مقاله آزمایش خمش سه نقطه ای (مطابق هندسه نمونه استاندارد آزمایش ضربه سقوطی) به صورت شبه استاتیکی بر روی درزجوش مارپیچ و فلز پایه لوله فولادی نوع API 65 انجام و نمودار نیرو برحسب جابه جایی استخراج شده است. وجود اُفت های ناگهانی نیرو در نمودار نیرو-جابه جایی نمونه درزجوش نشان دهنده ساختار نامتجانس جوش است. با ترسیم نمودار نیرو-جابه جایی، نیروی تسلیم و حداکثر، مقدار رشد ترک پایدار و انرژی شکست نمونه های فلز پایه و درزجوش شامل انرژی شروع و رشد ترک بررسی و مقایسه شد. همچنین نسبت اُفت نیرو به نیروی نهایی در میزان جابه جایی یکسان مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان دهنده بالاتربودن نیروی تسلیم و پایین تربودن نیروی حداکثر، مقدار رشد ترک پایدار و انرژی شکست نمونه درزجوش نسبت به نمونه فلز پایه است. همچنین پایین تربودن نسبت اُفت نیرو به نیروی نهایی (در یک جابه جایی یکسان) در فلز پایه، مقاومت بالای فلز پایه در برابر گسترش ترک را نشان می دهد.

از مهم ترین اهداف شبیه سازی عملیات ماشین کاری، پیش بینی رفتار دینامیکی فرآیند است. بنابراین بررسی و تحلیل پارامترهای اثرگذار بر روی دینامیک فرآیند از اهمیت بالایی برخودار است. از عوامل مهم و اثرگذار، ارتعاشات ماشین کاری است. در این مقاله شرایط ارتعاشی حاکم بر فرآیند، توسط مدل سازی دینامیکی ابزار بورینگ بررسی شده است. نسبت طول به قطر بالای ابزار بورینگ و انعطاف پذیری آن سبب ارتعاشات ماشین کاری می شود. دامنه ارتعاشات نوک ابزار تابعی از مشخصات دینامیکی ابزار است که می تواند منجر به پایداری یا ناپایداری فرآیند شود. در نسبت های طول به قطر پایین، صلبیت ابزار بالا است و فرآیند در اکثر شرایط برشی در محدوده پایداری قرار دارد. ثوابت دینامیکی ابزار با استفاده از نتایج آزمون ضربه استخراج و مدل سازی دینامیکی فرآیند با استفاده از روش مدل سازی جسم صلب، در نرم افزار ایسیس (ACIS) که ماهیت هندسی مبتنی بر نمایش مرزی (B-rep) دارد، پیاده سازی شده است و یک روش نوین برای شبیه سازی معادله دینامیکی ابزار با استفاده از روش مدل سازی جسم صلب در یک محیط دقیق هندسی ارایه شده است. برای توسعه مدل دینامیکی نیرو در حوزه زمان از ثوابت برشی استخراج شده توسط روش ساختارگرا استفاده شده است. همچنین پارامترهای دینامیکی حوزه زمان از قبیل نیرو، شتاب و جابه جایی در محیط سیمولینک شبیه سازی شده اند. نتایج موید این است که مدل هندسی ارایه شده با درنظرگرفتن دینامیک ابزار به خوبی قادر به تخمین سیگنال نیرو و تغییرات مساحت براده است.

یکی از فناوری های مورد توجه برای تولید زیستی انرژی، پیل سوختی میکروبی است. پیل سوختی میکروبی به عنوان روشی جدید برای تصفیه پساب و تولید برق همزمان مورد استفاده قرار می گیرد. در این روش میکروارگانیسم ها در نقش کاتالیست ظاهر شده تا انرژی شیمیایی ذخیره شده در مواد آلی را در شرایط بی هوازی به انرژی الکتریکی تبدیل کنند. در این پژوهش یک پیل سوختی میکروبی طراحی و ساخته شد که در آن از میکروارگانیسم های موجود در پساب شهری برای تولید برق استفاده شد. در پیل سوختی میکروبی ساخته شده از ساختاری تک محفظه استفاده شد که در مجاورت آند قرار دارد که با لجن بی هوازی موجود در پساب شهری تغذیه شد. در پیل سوختی حاضر، کاتد هوایی مورد استفاده قرار گرفت که با غشای انتقال پروتون از محفظه آند جدا شد. به منظور اندازه گیری ولتاژ در شدت جریان های مختلف، از مقاومت خارجی متغیر و مولتی متر دیجیتال با قابلیت ذخیره داده ها استفاده شد. در این مطالعه، مقدار ولتاژ تولیدی در اثر تغییرات نوع مخلوط میکروارگانیسم، نوع پیش ماده و مقاومت بررسی شد. از بین دو نوع پیش ماده ملاس و ویناس صنعتی، ویناس صنعتی ولتاژ بیشتری را تولید کرد. بیشینه چگالی جریان در مقاومت 200اهم، 312/7843میلی آمپر بر متر مربع و بیشینه چگالی توان در مقاومت 600اهم و چگالی جریان 201/41میلی آمپر بر متر مربع، به مقدار 685/60میلی وات بر متر مربع اندازه گیری شد.

در این تحقیق، مطالعه بر روی خواص مکانیکی و ریزساختاری آلیاژ آلومینیوم AA5051 که در دمای 200درجه سانتی گراد و در مسیر BC و در 4 پاس تحت فرآیند فشارش زاویه ای در کانال های هم مقطع (ECAP) قرار گرفته اند، انجام شد. فرآیند ECAP در یک قالب با زاویه بین دو کانال ϕ برابر با 120درجه و زاویه کمان بیرونیΨ برابر با 20درجه انجام گرفت. نتایج آزمون کشش تک محوره نشان داد که استحکام کششی ماده از 115مگاپاسکال در نمونه بازپخت شده اولیه به 239مگاپاسکال در نمونه پاس چهارم در مسیر BC می رسد که نشان می دهد استحکام در نمونه های ECAPشده افزایش داشته است. همچنین درصد تغییرات طول نیز در پاس های متوالی ابتدا کاهش و سپس تا حدودی افزایش می یابد. بررسی ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی و شکست نگاری نیز با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام گرفت. اندازه دانه از 123میکرومتر در نمونه بازپخت شده به 18میکرومتر در نمونه پاس چهارم در مسیر BC رسید. سختی از 51 در نمونه بازپخت اولیه تا 90ویکرز در پاس چهارم افزایش یافته است.