شبیه سازی و تحلیل تکنولوژی های نوین در مهندسی مکانیک (مهندسی مکانیک جامدات)
سال:1393 | دوره:7 | شماره:ویژه (پیاپی 20) |تعداد مقالات:7

در این مقاله ارتعاشات اتفاقی یک ورق کامپوزیتی مورد بررسی قرار می گیرد.به علت ضخامت ورق، تئوری مرتبه اول برشی در نظر گرفته می شود. نخست، معادلات تنش و کرنش ورق کامپوزیت برای محاسبه تنش و کرنش در نقاط مختلف ورق به دست می آید. سپس با استفاده از تئوری مرتبه اول برشی و به کمک روش المان محدود، فرکانس های طبیعی ورق به دست آمده و برای صحه گذاری نتایج، مقایسه ای بین روش المان محدود و نتایج حاصل از شبیه سازی در نرم افزار انسیس انجام می شود. در نهایت جابجایی و تنش در نقاط مختلف ورق تحت تاثیر یک نیروی اتفاقی که از نوع طیف سفید باند محدود می باشد، به دست آمده و اثر پارامترهایی نظیر جهت گیری الیاف و تعداد مودهای ارتعاشی به کار رفته در محاسبات، مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج به دست آمده نشان می دهد نیازی به استفاده تمامی مودهای ارتعاشی در محاسبه جابجایی و تنش نیست.

قطعات ایمپلنتی تیتانیمی به علت سبکی و مقاومت به خوردگی در محیط های بیولوژیکی و همچنین دانسیته تقریبا نزدیک به استخوان بدن کاربردهای پزشکی خاصی دارند. هیدروکسی آپاتیت به دلیل داشتن ترکیبات مشابه با استخوان و ایجاد امکان رشد بافت به درون تخلخل ها، و زئولیت به علت حضور یون Si که می تواند به عنوان جوانه زنی در آپاتیت سازی (استخوان سازی) عمل نماید، به عنوان یک بیوسرامیک زیست فعال مورد توجه است. هدف ازاین پژوهش بررسی شرایط آلیاژ سازی مکانیکی آلیاژ تیتانیم Ti-6Al-4V و تاثیر درصد ترکیب سرامیکی (هیدروکسی آپاتیت-زیولیت با نسبت وزنی 80 به 20) در بیوکامپوزیت Ti-6AL-4V/HA-Zeolite برروی خواص مکانیکی (استحکام مکانیکی و سختی) می باشد. ابتدا آپاتیت طبیعی گرفته شده از استخوان ران گوساله را با پودرزئولیت نانو ساختار مخلوط نموده و به آلیاژ تیتانیم که به روش مکانیکی آلیاژ شده با نسبت های وزنی مختلف کامپوزیت و جهت متراکم سازی تحت عملیات حرارتی زینترینگ (1300oC به مدت 1 ساعت تحت گاز خنثی آرگون) قرار داده شد. جهت بررسی خواص مکانیکی، آزمون اندازه گیری استحکام فشاری سرد و میکرو سختی ویکرز بر روی نمونه های متراکم شده انجام گرفت. از طرفی جهت بررسی ساختار فازی (XRD)و بررسی ریزساختار از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) انجام گرفت. بررسی نتایح نشان می دهد که بهترین خواص مکانیکی در نمونه کامپوزیتی تیتانیمی محتوی 20% وزنی ترکیب سرامیکی (HA-Zeolite) مشاهده گردید. بنابراین این کامپوزیت تیتانیمی می تواند به عنوان یک کاندیدای مناسب جهت مقاصد مهندسی پزشکی معرفی می گردد.

روش ریخته گری به مدل فومی فدا شونده، یک روش نوین برای ریخته گری قطعات پیچیده می باشد که علاوه بر داشتن مزایای فنی و اقتصادی نسبت به روش سنتی دارای مزایای زیست محیطی نیز بوده و از این رو مورد توجه ویژه قرار گرفته است. متغیرهای فراوانی بر روی این روش ریخته گری تاثیرگذار هستند که یکی از این متغیرها چگالی فوم می باشد که در این تحقیق به بررسی تاثیر چگالی فوم بر روی عیوب ظاهری از جمله زبری سطح، پرشدن لبه ها، گردشدگی لبه ها، روی هم افتادگی و ... که از مهمترین پارامترها در بیان کیفیت سطح در ریخته گری با مدل فومی هستند، پرداخته شده است. همچنین برای بررسی تاثیر هر یک از پارامترها ابتدا سه نوع چگالی فوم متفاوت 16، 20 و 32 Kg/m3 انتخاب شد. جهت اندازه گیری عیوب سطح از دوربین تصویر برداری با کیفیت و از دستگاه زبری سنجی به منظور بررسی زبری سطح در نمونه ها استفاده شد. تجزیه و تحلیل داده ها و یافته های حاصل از زبری سنجی مشخص نمود که بهترین چگالی از بین چگالی های استفاده شده جهت ریخته گری با کیفیت سطح شامل کمترین مقدار عیوب سطحی چگالی فوم 20kg/ m3 می باشد.

مساله بررسی عددی انتقال حرارت در کانال با مقطع مثلث متساوی الاضلاع با قطر هیدرولیکی 8 میلیمتر، طول 1 متر با استفاده از نانوسیال آب-اکسیدمس، در 2 قطر 20 و 80 نانومتری و کسرحجمی 1، 2 و 4 درصد، ابتدا در حالت شار ثابت در هر 3 وجه کانال و سپس حالت شارثابت بر روی 2 وجه و دمای ثابت بر روی وجه کف (صفحه داغ) می باشد. نانوسیال بصورت تکفازی در نظر گرفته می شود. در تکنولوژی نانو، اولین اثر کاهش اندازه ذرات، افزایش سطح است. افزایش نسبت سطح به حجم نانوذرات باعث می شود که اتم های واقع در سطح، اثر بسیار بیشتری نسبت به اتم های درون حجم ذرات، بر خواص فیزیکی ذرات داشته باشند. همچنین ترکیب نانوذرات با سیال، بواسطه حرکت براونی نانوذرات و اثر خوشه ای آنها، موجب افزایش ضریب هدایت گرمایی و ضریب انتقال حرارت جابجایی سیال می شود. از آنجا که در بحث انتقال حرارت، افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی به تنهایی کافی نبوده و عدد ناسلت نیز باید بررسی شود. در این پایان نامه سعی کردیم هر دو پارامتر را در کنار هم بررسی کنیم. رژیم جریان آرام در نظر گرفته شده است. ضریب انتقال حرارت جابجایی و عدد ناسلت، تاثیر قطر نانوذرات بر میزان انتقال حرارت، تاثیر کسرحجمی نانوذرات بر ماکزیمم سرعت در مقطع عرضی بررسی شده است.

امروزه اتصالات چسبی با توجه به افزایش به کارگیری آن به ویژه در صنایع هوا و فضا کاربردهای فراوانی یافته اند. با توجه به اهمیت موضوع در این تحقیق روشی را ارائه می شود که با توجه به آن تنش بیشینه ای که در لبه های انتهایی اتصالات چسبی رخ می دهد و سبب شکست نهایی در این نوع از اتصالات می شود پایین آمده و باعث افزایش استحکام اتصالات چسبی شود. در این روش چسب در ناحیه همپوشانی به صورت گسسته و در ستون های جدا از هم در نظر گرفته می شود. همچنین طول اتصال را برای ارائه روش پیشنهادی یکسان فرض می شود. در نتیجه در این حالت حجم چسب کمتری برای اتصال مصرف می شود. در ابتدا به ارائه روش پیشنهادی پرداخته شده و توزیع تنش در چسب را مورد تحلیل قرار می گیرد. سپس اتصالات چسبی را برای حالتهای رایج و پیشنهادی مدل سازی شده و با استفاده از نرم افزار المان محدود مورد تحلیل عددی قرار می گیرد. در نهایت مقایسه نتایج بدست آمده با یکدیگر نشان می دهد که روش ارائه شده باعث کاهش تنش بیشینه در دو انتهای طول همپوشانی شده که افزایش استحکام اتصالات چسبی را در پی دارد.

در بررسی طراحی یک تایر گستره وسیعی از بارگذاری را باید در نظر گرفت. محاسبه و شبیه سازی مسایلی چون شبه استاتیکی و یا استاتیک و یا دینامیکی در مورد تایرها به واسطه شرایط غیر خطی ماده، پیچیدگی هندسه و شرایط بارگذاری به روش های تحلیلی بسیار مشکل و گاهی غیر ممکن می باشد. در این جا ما سعی داریم به معرفی کاربرد روش اجزا محدود در مواد هایپرالاستیک پرداخته و مساله تماس تایر با سطح جاده را در بارگذاری استاتیکی با این روش حل نماییم.

در این مقاله، دو روش بدون المان گالرکین (EFG) و درون یابی نقطه ای شعاعی (RPIM) به منظور محاسبه میدان تنش و جابجایی ناشی از یک ترک عرضی در یک ورق مورد بررسی قرار گرفته اند. به این منظور فرآیندی برای اتصال دو ناحیه بدون المان و ناحیه المان محدود با در نظر گرفتن یک ناحیه فصل مشترک پیشنهاد شده است. راهکار پیشنهادی در این تحقیق، استفاده از یکی از روش های بدون المان EFG یا RPIM به همراه غنی سازی و اعمال آن تنها در نواحی خاصی است که روش بدون المان دارای مزیت می باشد. بر این اساس، راهکار پیشنهاد شده برای اتصال روش های المان محدود و بدون المان، از نظر دقت و سرعت باعث بهبود پاسخ می شود. انطباق خیلی خوب پاسخ حاصل از روش بدون المان RPIM با پاسخ تحلیلی به دلیل استفاده از طبیعت میدان حل در معادلات روش با استفاده از غنی سازی است.