فنی و مهندسی مدرس
سال:1387 | دوره:- | شماره:31 (ویژه نامه مهندسی مکانیک) |تعداد مقالات:15

در این مقاله، ضمن مرور چند مدل و روش در زمینه تحلیل شکست پوسته های متاثیر از انفجار خرج میانی بر مبنای مدل تیلور، روشی برای تحلیل شکست دینامیکی استوانه های شیاردار تحت بار انفجاری ناشی از انفجار خرج میانی HE و تعیین زمان شکست، شعاع شکست، سرعت و شتاب ترکش ارایه شده است. نتایج تحلیلی مدل ارایه شده با نتایج حاصل از مدل تیلور در تحلیل شکست پوسته های استوانه ای شیاردار مقایسه و موارد اختلاف و همچنین اثر پارامترهای مخلتف مادی و هندسی پوسته و خرج بر زمان شکست و سرعت ترکش، بحث و بررسی شده است.

در این مقاله، تحلیل خمشی پوسته های استوانه ای پیزوالکتریک، ارایه می شود. با استفاده از روابط کرنش - جابه جایی غیر خطی دانل و بهره گیری از نظریه های مرتبه بالای پوسته برای منظور کردن تنشهای برشی عرضی و با کمینه سازی تابع پتانسیل، دستگاه معادلات سیستم استخراج می شود. از روش اجزای محدود برای حل معادلات استفاده می شود. علی رغم استفاده از المان دو بعدی چهار گرهی در مختصات استوانه ای، تحلیل به صورت سه بعدی است. با در نظر گرفتن المان هرمیتی برای جابه جایی شعاعی، هر نوع شرط مرزی اعم از گیردار یا مفصلی قابل اعمال است. همچنین از تابع پتانسیل الکتریکی مرتبه دو در راستای ضخامت برای تعیین توزیع پتانسیل الکتریکی استفاده می شود. در نهایت، نتایج حل اجزای محدود با نتایج نظریه کلاسیک و حل الاستیسیته پوسته استوانه ای پیزوالکتریک تحت بارگذاریهای مختلف الکترو مکانیکی مقایسه می شود. مقایسه نتایج برای شرایط بررسی شده، بیانگر دقت بیشتر این روش نسبت به روشهای المان محدود ارایه شده در این زمینه و نیز امکان بالا بردن توانایی حمل بار پوسته از طریق به کارگیری توزیع مناسب پتانسل الکتریکی در راستای ضخامت آن است.

در این مقاله، روش اجزای محدود مبتنی بر تبدیلهای انتگرالی برای حل مسایل ترموالاستیسیته دوبعدی به کار گرفته شده است. البته تحلیل اصلی بر پایه معادلات نظریه ترموالاستیسیته با دو پارامتر زمانی انجام شده و در انتهای مقاله، مقایسه ای میان نتایج نظریه های برجسته ترموالاستیسیته انجام شده است. معادلات حوزه زمان با تبدیل لاپلاس به حوزه فرکانسی منتقل شده و با اعمال روش اجزای محدود به آنها، مقادیر گرهی در حوزه تبدیل یافته لاپلاس حاصل شده است. سپس به کمک تبدیل معکوس، نتایج به حوزه زمان منتقل شده است. در انتها ضمن مقایسه نتایج با مراجع دیگر، نتایج مورد بحث قرار گرفته است. با توجه به نتایج به دست آمده، رفتار موجی انتشار گرما، تنش و تبدیل انرژیهای گرمایی و مکانیکی در حین حرکت امواج تنش و گرما مشاهده می شود. این رفتار در نظریه های گوناگون بررسی شده، به گونه های مختلف آشکار شده است.

در این تحقیق تاثیر ضرایب انتقال حرارت بر عملکرد مشعل متخلخل به روش عددی بررسی شده است. مدلهای مختلفی برای تعیین ضرایب انتقال حرارت در بستر متخلخل پیشنهاد شده که صحت کاربرد آنها در مشعل متخلخل موضوع این مقاله است. کد PREMIX که برای مدلسازی شعله آزاد پیش مخلوط آرام به کار می رود برای مدلسازی احتراق درون بستر متخلخل تغییر داده شده است. سپس هر یک از انواع انتقال حرارت به تنهایی مطالعه شده است.با افزایش ضریب انتقال حرارت، جابه جایی دمای فاز جامد به سمت فاز گاز میل می کند و پروفیل دمایی به سمت یک مقدار حدی همگرا می شود. مدلهای عمومی پیشنهاد شده برای ضریب انتقال حرارتی حجمی، دقت کمی در تعیین عملکرد مشعل مورد بررسی داشته اند. از این رو استفاده از مدلهای تجربی به دست آمده برای هر ماده متخلخل قابل تعمیم به سایر مواد نیست. عمل تعیین کننده در این مدلسازی قطر متوسط حفره های فوم متخلخل است.مدلهای ارایه شده برای ضریب انتقال حرارت هدایت دقت قابل قبولی داشته اند. در این مدلها مقدار به دست آمده برای ضریب انتقال حرارت هدایت تقریبا مستقل از تغییرات دما است اما قطر متوسط حفره ها عامل موثری است. با افزایش ضریب انتقال حرارت هدایت مقادیر مشخصه مشعل متخلخل به سمت مقادیر تجربی میل کرده اند.ضرایب انتقال حرارت تشعشعی تاثیر کمی بر مشخصه های عملکردی مشعل متخلخل نشان می دهند.

نیاز روزافزون به سطوح پرداخت شده دقیق و ناتوانی روشهای سنتی - به دلیل شکل و هندسه خاص قطعه و عدم امکان دسترسی به سطح مورد نظر، در بسیاری از موارد - باعث شده است تا روشهای جدیدی برای این کار ابداع شوند. یکی از این روشها پرداخت با استفاده از ابزار ساینده ای است که در میدان مغناطیسی حرکت می کند. طبیعتا یکی از خواص سطوحی که پرداخت می شوند صافی سطح آنها است، که در این تحقیق بررسی شده است. در این آزمایشها برخی عوامل موثر بر صافی سطح مانند مقدار ساینده، زمان ماشینکاری، سرعت برشی، شدت میدان مغناطیسی و تاثیر آنها بر صافی سطح بررسی شده است. بر اساس نتایج به دست آمده در بهترین شرایط با ساز و کار طراحی شده با استفاده از آهنربای دایمی با چگالی شار مغناطیسی 1T و 8gr پودر ایلمنیت با مش 150 با سرعت دورانی 750RPM و 30 تا 40 دقیقه انجام فرآیند، زبری سطح از 2µm Ra به حدود 0.45µm Ra رسید.

در این تحقیق پس از مرور مشخصات فولاد زنگ نزن نوع AISI304 و فرآیند جوشکاری میکروپلاسما و پارامترهای موثر بر آن (جریان، ولتاژ، سرعت جوشکاری، میزان دبی گازهای پلاسما و محافظ) مقادیر بهینه این پارامترها تعیین شده است. آزمایشهای انجام شده عبارت است از: کشش، خمش، سختی سنجی، آزمایش ترک یابی با مواد نفوذ کننده، متالوگرافی و انحلال محلولی برای برطرف کردن کاربید کروم در ناحیه جوش و مجاور آن. به منظور جوشکاری میکروپلاسما برای ورق فولاد زنگ نزن AISI304، به ضخامت 0.5mm از دستگاه جوش 300A GTA استفاده شده است. به دلیل اختلاف بین مشعل استاندارد دستگاه GTA موجود با مشعل مورد نیاز برای جوش میکروپلاسما، مشعل مخصوصی برای جوشکاری میکروپلاسما طراحی و ساخته شد. به کمک این مشعل 45 نمونه جوشکاری شده، بررسی شد. بر اساس نتایج آزمایشها ملاحظه شد که برای جوشکاری ورق مورد نظر، حداقل حرارت ورودی برای نفوذ کامل جوش 17J/mm بوده و بهترین شدت جریان 4A و سرعت مناسب 25cm/min است. همچنین مشاهده شد که در صورت تنظیم مناسب کمیتهای جوشکاری میکروپلاسما و استفاده از قید و بند مناسب، استحکام کششی جوش تقریبا با نمونه جوشکاری نشده برابری می کند.

هدف این مقاله، مطالعه تئوری، عددی و تجربی فرآیند هیدروفرمینگ لوله به منظور تخمین پارامترهای حاکم بر فرآیند، مانند فشار داخلی و نیروی محوری است. با تعیین مقادیر اولیه این پارامترها، داده های ورودی برای تحلیل به روش اجزای محدود صریح استخراج شده و تحلیل عددی فرآیند بهینه سازی مسیرهای بارگذاری فشار و نیروی محوری در دو حالت اعمال فشار و نیروی محوری، به صورت خطی و غیر خطی به کمک نرم افزار LS-Dyna مطالعه شده است. شبیه سازی فرآیند با استفاده از سه مدل با شرایط مرزی متفاوت و شرایط روانکاری مختلف انجام شده و نتایج حاصل با انجام آزمایشهایی مورد مقایسه و بحث قرار گرفته است.

در بسیاری از سازه های مهندسی به ویژه سازه های متحرک و به طور کلی در سازه هایی که تحت تاثیر بار دینامیکی با استاتیکی قرار دارند، برای جلوگیری یا کاهش خسارتها از سیستمهای جاذب انرژی استفاده می شود. از این گونه سیستمها در کلیه وسایل نقلیه جاده ای، واگنهای قطار، هواپیما و کشتی استفاده می شود. بارگذاری بر روی جاذبهای انرژی به دو صورت شعاعی و محوری انجام می شود. در این مقاله سعی شده تا تاثیر پارامترهای هندسی مانند ضخامت و ارتفاع سازه و پارامترهای مکانیکی مانند تنش تسلیم سلول سازه و تغییر شرایط مرزی بر مقدار نیروی مچالگی در حالت بارگذاری شعاعی بررسی شود. بر طبق نتایج حاصل، افزایش تعداد ردیفهای سازه سلولی جاذب انرژی، رابطه ای مستقیم با میزان جذب انرژی به وسیله سازه دارد. علت اصلی این افزایش، افزایش تعداد دیوارهای مشترک در سازه است. همچنین با افزایش دو برابری ضخامت سلول، میزان جذب انرژی 4.7 برابر شده است. همچنین میزان دقت مدلهای تحلیلی متفاوت، برای استفاده مقایسه و قابل قبولترین مدل معرفی شده است.

در این تحقیق با ارایه مدلی تحلیلی مشابه فرآیند فروکشی تو خالی بدون اصطکاک لوله، توزیع ضخامت جداره مخروط حاصل از فرآیند شکلدهی انفجاری به دست می آید. نتایج تجربی شکلدهی انفجاری نشان می دهند که ضخامت جداره مخروط حاصل، توزیع متغیری دارد، اما بیشتر مدلهای نظری ارایه شده برای تحلیل این فرآیند پدیده مزبور را مورد ملاحظه قرار نداده اند. در این تحقیق پس از به دست آوردن توزیع ضخامت، با فرض توزیع خطی کرنش محیطی، توزیع مولفه های کرنش به دست می آیند. سپس با فرض عدم کرنش سختی ماده و با در نظر گرفتن اثر نرخ کرنش، کار تغییر شکل محاسبه می شود. در مرحله بعدی مقدار ایمپالس منتقل شده به ورق ناشی از انفجار خرج محاسبه و سپس سرعت ورق و در نتیجه انرژی دریافت شده توسط ورق محاسبه می شود. سرانجام با بدون اصطکاک فرض کردن فرآیند شکلدهی، از تساوی انرژی دریافتی ورق و کار تغییر شکل، رابطه ای برای برآورد مقدار ماده منفجره مورد نیاز ارایه می شود. نتایج تحلیلی حاصل از این مدل با نتایج تجربی مقایسه می شود.

در این تحقیق چگونگی تاثیر مواد پر کننده تالک با اندازه ذرات 10 میکرون بر شرایط ابعادی و همچنین خواص مکانیکی کامپوزیت های قالبگیری شده از پلی پروپیلن با ترکیبهای 10 تا 30 درصد وزنی از ذرات افزودنی تالک بررسی شد. با افزودن ذرات معدنی به مواد اولیه پلیمری می توان خواص محصولات قالبگیری شده را تنظیم کرد. پلی پروپیلن به عنوان پلیمری با ساختار بلوری دارای انقباض غیرایزوتروپیک در جهتهای امتداد و در عرض جریان مذاب در قالب است. با افزودن ذرات تالک، این امکان ایجاد شد که در کامپوزیت پلی پروپیلن - تالک بتوان به یک انقباض یکنواخت دست یافت. شکل غیرایزوتروپیک و ورقه ای تالک عامل بسیار موثری در تعیین خواص محصول کامپوزیت ایفا کرد. نتایج حاصل از آزمایشها نشان داد که حداکثر استحکام خمشی با افزودن 10 درصد تالک، حداکثر مقاومت به ضربه با افزودن 20 درصد تالک و انقباض ایزوتروپیک با افزودن 30 درصد تالک حاصل می شود. با افزودن 10 درصد تالک، حد تنش تسلیم تقریبا ثابت ماند اما پدیده کشش سرد به طور قابل ملاحظه ای به تاخیر افتاد.

در این مقاله الگوریتمی برای اصلاح رفتار ارتعاشی صفحات هوشمند (ورق فولادی با عملگرها و سنسورهای پیزوالکتریک که به طور متقارن در دو طرف ورق قرار گرفته اند) بر پایه مساله مقادیر ویژه معکوس ارایه شده است. این روش که از تقریب مرتبه اول بسط تیلور استفاده می کند، توسط متغیرهای مربوط به ماتریس سختی و جرم در فرمولبندی المان محدود بیان می شود که اختلاف پتانسیل الکتریکی نیز به عنوان بردار ویژه در نظر گرفته شده است. بنابراین مدل عددی مساله بر اساس تئوری ورقهای کریشهف به دست آمد و با استفاده از اصل همیلتون و روش تغییرات ماتریسهای سختی و جرم المان ورق کامپوزیتی، با لایه های پیزوالکتریک به دست آمد. تحلیل حساسیت اولیه ای به منظور یافتن بهترین مکان برای قرار گرفتن عملگرها و سنسورهای پیزو انجام شد. سپس از طریق الگوریتم ارایه شده مقدار تغییر لازم در پارامترهای طراحی به منظور دستیابی به فرکانس طبیعی دلخواه، محاسبه شد. استفاده از ماتریسهای سختی و جرم المان و عدم وجود تکرار در تحلیل از نکات حایز اهمیت در این الگوریتم است. در نهایت کارایی روش ارایه شده برای صفحه هوشمند، نشان داده شده و جوابهای حاصل با نتایج نرم افزار آباکس مقایسه شده است.

مقره های چینی الکتریکی که از بهترین مقره های به کار رفته در خطوط انتقال و توزیع هستند، خواص مکانیکی و الکتریکی مطلوبی را نشان می دهند. از جمله خواص مهم این مقره ها مقاومت در برابر پیر شدگی و حفظ خواص به مدت طولانی است. بیشتر مقره های چینی الکتریکی، از مواد پلاستیکی، مواد پر کننده و مواد دیر گداز تشکیل شده اند.از آنجا که مواد پر کننده مورد مصرف در بدنه مقره ها نقش مهمی در ایجاد خواص مکانیکی و الکتریکی بازی می کنند، در این تحقیق، برای افزایش خواص مقره های پرسلانی، بهینه سازی ترکیب مواد پر کننده بدنه مقره پرسلانی مطالعه شده است. برای این منظور درصد آلومینا و سیلیس از 30-0% تغییر داده شده و اثر آن بر خواص مکانیکی و الکتریکی نمونه های ساخته شده، مطالعه شده است. نتایج نشان می دهند که با افزایش درصد آلومینا، استحکام مکانیکی قطعات تا 105.8MPa افزایش می یابد، همچنین با افزایش درصد آلومینا، میزان تخلخل 22% کاهش می یابد. همچنین مقاومت الکتریکی و ضریب تلفات عایقی نمونه ها با افزایش درصد آلومینا افزایش می یابد.

پسته های با عیوب ظاهری پوست و مغز، علاوه بر کاهش تمایل خرید مصرف کننده، محیط مناسبی برای رشد لارو حشره ها و قارچهای مولد آفلاتوکسین هستند. این عیوب شامل پوسته سبز باقیمانده، لکه های روغنی و لکه های تیره رنگ روی پوسته و نیز سوراخ شدن یا شکسته شدن مغزی شود.دستگاه درجه بندی پسته به منظور تفکیک پسته های معیوب از سالم نمونه سازی شده است. این دستگاه شامل اجزای مکانیکی، الکترونیکی و نرم افزاری است که توانایی جداسازی پسته های دهان بسته و پسته های با لکه های تیره و رنگ روی پوسته را دارد.در حال حاضر نمونه آزمایشی ساخته شده می تواند پسته های دهان بسته را بدون خطا و پسته های با لکه های تیره رنگ پوسته را با 5 درصد خطا، از پسته های سالم جداسازی کند. سرعت و دقت این دستگاه به راحتی قابل افزایش است و تشخیص سایر عیوب ظاهری پسته به وسیله آن در آینده میسر خواهد شد.

محاسبه سرعت حد بدون مانع برای ذرات در مدلسازی بسیاری از فرآیندهای کانه آرایی اهمیت دارد. بنیادیترین معادله موجود در این زمینه، دو معادله استوکس و نیوتن است که اولی فقط در شرایط کاملا آرام (Re<0.2) و دومی فقط در شرایط کاملا مغشوش (Re>500) معتبر است و نمی توان از آنها در شرایط بینابین (0.2<Re<500) فقط در محدوده خاصی دقیق هستند و در تمامی شرایط (اعم از آرام، بینابین و مغشوش) قابل استفاده نمی باشند؛ به طوری که عموما در شرایط آرام یا مغشوش از دقت آنها کاسته می شود. در این تحقیق با مینا قرار دادن معادلات استوکس و نیوتن در شرایط آرام و مغشوش یک الگوی ایدئال برای معادله سرعت حد تعریف شده و با مقایسه الگوی ایدئال با دقیقترین معادلات پیشنهادی موجود، رابطه هذلولی گون برای محاسبه سرعت حد ذرات کرونی در سیالات نیوتنی به دست آمده است. انحراف رابطه هذلولی گون از ملاک تعریف شده ناچیز (به طور متوسط در حدود %0.42) است و به همین دلیل در محاسبه سرعت حد سقوط آزاد ذرات کروی در اعداد رینولدز کم، متوسط و زیاد قابل استفاده است.

در این مقاله روشی تحلیلی برای پیش بینی انقباض ترموپلاستیکهای بی شکل، تحت اثر قیود قالب در فرآیند قالبگیری تزریقی ارایه شده است. به دلیل خواص ویسکوالاستیکی مواد پلیمری، وجود قیود در قالب، اثر قابل ملاحظه ای بر ابعاد نهایی قطعات تزریقی دارد به طوری که با تغییر زمان سرد شدن قطعه در قالب، ابعاد نهایی قطعه کار نیز متفاوت خواهد بود. این اثر اگر چه شناخته شده، اما تحقیقات محدودی در این زمینه گزارش شده است. در این پژوهش، صحت روش تحلیلی ارایه شده، برای قطعه ای مستطیل شکل با ضخامت کم شامل دو سوراخ (به عنوان قید) به صورت تجربی ارزیابی شده است. نتایج نشان می دهد که بین انقباض پیش بینی شده و نتایج تجربی، به ویژه در زمانهای سرد شدن طولانی، تطابق خوبی وجود دارد، ضمن اینکه می توان گفت ثابت زمانی استراحت در مواد ویسکوالاستیک، بیشترین اثر را بر انقباض نهایی قطعات دارد.