مهندسی مکانیک شریف (شریف ویژه مهندسی مکانیک)
سال:1388 | دوره:25 | شماره:51 (ویژه مهندسی مکانیک) |تعداد مقالات:9

در این پژوهش تاثیر موقعیت جغرافیایی و شرایط آب و هوایی بر میانگین مقدار کل روزانه تابش خورشیدی مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور از داده های اندازه گیری شده مربوط به مقدار کل تابش خورشیدی و همچنین مشخصات نجومی، جغرافیایی، هندسی و هواشناسی شهر کرمان که توسط سازمان هواشناسی ایران تهیه شده استفاده شد. تجزیه و تحلیل داده های تجربی نشان داد که میانگین روزانه مقدار کل تابش خورشیدی روی یک سطح افقی با هفت عامل جغرافیایی و هواشناسی ارتباط دارد. یک رابطه رگرسیون خطی شامل هفت پارامتر برای پیش بینی میانگین مقدار کل تابش خورشیدی روزانه روی یک سطح افقی پیشنهاد شد. مدل پیشنهادی در این پژوهش که اعتبار آن در مقایسه با داده های روزانه مقدار کل تابش خورشیدی در کرمان به اثبات رسید، در مناطقی قابل استفاده است که داده های مقدار کل تابش خورشیدی در آنها موجود نیست ولی پارامترهای هفت گانه مدل را می توان در خارج از ایستگاه های هواشناسی اندازه گیری کرد.

در این نوشتار ارتعاشات غیر خطی کابل حامل جرم متحرک که به کمک فنر و دمپر به کابل متصل شده، مورد بررسی قرار گرفته است. یک انتهای کابل ثابت، و انتهای دیگر آن، با اختلاف ارتفاع، غیرثابت است. کرنش مماسی کابل صفر فرض شده، اما طول کابل دائما در حال تغییر است و این تغییر طول کابل، به آن اجازه ارتعاش می دهد. این تغییرات به گونه یی است که اختلاف کشش در انتهای غیر ثابت کابل صفر شود. ارتعاشات کابل به صورت درون صفحه یی در نظر گرفته شده و فرض بر این است که جرم متحرک فقط در راستای y نوسان می کند. در استخراج فرمول بندی حرکت، نیروی اصطکاک بین غلتک و کابل و نیز یک نیروی جلوبرنده که راستای آن مماس بر راستای کابل است مورد ملاحظه قرار گرفته، و معادلات حرکت با فرض متاثر بودن حرکت کابل از حرکت جرم به دست آمده است. برای حل، از روش گالرکین در حوزه مکان و از روش شتاب متوسط در حوزه زمان استفاده شده است. نتایج به دست آمده از حل معادلات ارتعاش غیرخطی کابل با نتایج حاصل از معادلات ارتعاش خطی آن مقایسه شده است. نتایج این مطالعه در تحلیل و طراحی کابل تله کابین ها، جرثقیل های کابلی و غیره قابل استفاده است.

در این نوشتار با استفاده از حل عددی جریان هوای خنک کننده در داخل یک کانال افقی متشکل از یک برد الکترونیکی و چند تراشه شبیه سازی شده است. سازوکار انتقال حرارت در هوا به صورت جابه جایی مختلط، آرام، دائم و دوبعدی و در دیواره ها به صورت هدایت و تشعشع است. برای مجزاسازی معادلات حاکم از روش حجم کنترل استفاده شده است، و برای مدل سازی تشعشع سطحی معادلات رادیوسیتی حل شده است، ضرایب شکل نیز به روش نخ های متقاطع هاتل به دست آمده است. به منظور بررسی صحت کد عددی، مقایسه یی با نتایج تجربی و عددی موجود انجام شده که دقت مناسبی را نشان می دهد. از طریق حل عددی تاثیر پارامترهایی مانند عدد رینولدز، عدد گراشف، نسبت طول به عرض کانال، فاصله بین منابع حرارتی و محل قرارگیری آنها بر رفتار هیدرودینامیکی سیال و دمای بیشینه ایجاد شده در تجهیزات الکترونیکی بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که نسبت طول به عرض کانال اثر قابل توجهی در کاهش دمای کاری قطعات دارند و در طراحی سرمایشی تجهیزات الکتریکی، هنگامی که در انتخاب مواد محدودیت وجود داشته باشد می توان با پیداکردن چیدمان مناسب هندسی، به یک طراحی منطقی از نظر حرارتی دست پیدا کرد.

در این نوشتار به منظور بررسی آثار ناشی از به کارگیری لایه های پیزوالکتریک حس گر و محرک، بر ارتعاشات ورق FGM چهارگوش، به مطالعه ارتعاشات آزاد، ارتعاشات اجباری و کنترل فعال ارتعاشات گذرا در این خصوص خواهیم پرداخت. در تحلیل ارتعاشات آزاد، مقادیر فرکانس طبیعی و شکل مودهای ارتعاشی سیستم به دست آمده اند. در تحلیل ارتعاشات اجباری، پاسخ سیستم به ازای ورودی های متفاوت و ولتاژهای مختلف اعمالی به لایه پیزوالکتریک به دست آمده اند. برای حل معادلات حاکم، از روش اجزاء محدود بهره گرفته شده است. در نهایت، نتایج حاصله حاکی از آن بوده است که استفاده از لایه پیزوالکتریک تاثیر اندکی بر مقادیر فرکانس طبیعی داشته و بر شکل مودهای ارتعاشی بی تاثیر است. اما می توان از ویژگی لایه های پیزوالکتریک حس گر و محرک برای کنترل فعال ارتعاشات گذرای سیستم ها استفاده کرد بدون آن که بازنگری در پارامترهای ارتعاشی ضرورتی داشته باشد.

تحلیل کشسانی- خمیری مخازن تحت فشار نقش مهمی در طراحی آنها دارد. برای انجام این تحلیل استفاده از یک روش محاسباتی مناسب ضرورت دارد. «نگاشت برگشتی» یک روش محاسباتی مناسب برای تحلیل مسائل غیرخطی است. در این تحقیق با استفاده از این روش یک استوانه جدار ضخیم تحت فشار داخلی تغییر به صورت کشسانی- خمیری تحلیل شده است. رفتار ماده، غیرخطی با سخت شوندگی سینماتیک فرض شده است. از مدل فردریک- آرمسترانگ برای بیان معادلات اساسی و معیار تسلیم فون میسس برای ارزیابی رفتار ماده استفاده شد. با استفاده از معادلات گسترش یافته روش نگاشت برگشتی برای رفتار فوق در تحلیل استوانه جدار ضخیم، نمودار تنش- کرنش سازه تحت بارگذاری دوره یی تعیین شد. مقایسه نتایج حاصله با نتایج ناشی از روش اجزاء محدود نشان گر انطباق قابل ملاحظه این نتایج است.

در این نوشتار جریان پالسی و انتقال حرارت ناشی از آن در لوله یی با توئی متخلخل، با استفاده از شبیه سازی عددی بررسی شده است. در این توئی متخلخل چسبیده به جداره، جریان با استفاده از مدل نیمه تجربی برینکمن- فرچ مایر (بسطی از مدل دارسی) مدل شده است. اثرات عدد دارسی، ضخامت لایه متخلخل، نسبت هدایت حرارتی موثر، و نیز فرکانس و دامنه پالس مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که با افزایش ضخامت ماتریس متخلخل یا کاهش عدد دارسی، گرادیان فشار افزایش می یابد. به علاوه وابستگی عدد نوسلت به ضخامت سر راست نیست. برای مواد متخلخل با هدایت حرارتی بالا، عدد نوسلت به صورت یکنواخت با افزایش ضخامت زیاد می شود در حالی که برای مواد با هدایت کم، در توزیع نوسلت یک مقدار کم ترین مشاهده می شود. دیده می شود که بیشینه ضریب پخش حرارتی به ازای یک ضخامت بحرانی از ماده متخلخل حاصل می شود. اثرات دامنه و فرکانس پالس بر انتقال حرارت نیز مورد مداقه و تحلیل قرار می گیرد.

در این نوشتار جریان دوفازی در محیط متخلخل با استفاده از روش اجزاء محدود ترکیبی هیبرید پیاده سازی و حل شده است. با استفاده از تعریف فشار و سرعت کلی، معادلات جریان در محیط متخلخل به فرم ساده تری از لحاظ عددی تبدیل شده است. در این معادلات، معادله فشار و درجه اشباع نسبت به هم وابستگی کمی دارند ولی سرعت در معادله درجه اشباع مستقیما ظاهر می شود. به همین دلیل برای رسیدن به جواب های قابل قبول باید سرعت با دقت خوبی محاسبه شود. روش هیبرید معادلات سرعت و فشار را با هم و به طور هم زمان حل می کند و از خطاهای ناشی از مشتق گیری عددی از میدان فشار برای رسیدن به میدان سرعت اجتناب می کند. بدین ترتیب میدان سرعت و فشار دقت یکسانی دارند. معادله درجه اشباع نیز از یک روش هیبریدی گسسته می شود. در این نوشتار میدان های یک بعدی و دوبعدی با استفاده از روش مذکور حل شده است. نتایج نشان داده است که جواب های به دست آمده از این روش، خصوصا در شبکه درشت، نسبت به روش های دیگر از جمله روش های اختلاف محدود و اجزاء محدود گلرکین به حل دقیق نزدیک تر است.

نحوه ایجاد حرکت ماهرانه توسط انگشتان یکی از مباحث اساسی در مطالعه ربات های چندانگشتی است. در این تحقیق جابه جایی یک استوانه توسط دست سه انگشتی مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به این که حرکت انگشتان بر روی استوانه حرکت غلتشی در نظر گرفته شده است، سینماتیک تماس غلتشی به دست آمده است. سینماتیک حرکت انگشتان در فضای R6 نیز با استفاده از روش نمایی به دست آمده است. با توجه به موقعیت اولیه و نهایی جسم مسیر حرکت فضایی آن طراحی، و سپس برای شبیه سازی حرکت جسم الگوریتمی ارائه شده که در آن روشی ساده و کارآمد برای حفظ پایداری جسم پیشنهاد شده است. با توجه به این که حرکت جسم شبه استاتیک است، مساله ی بهینه سازی نیروها و به دست آوردن نیروهای بهینه با استفاده از روش بهینه سازی محدب انجام شده است. نتایج شبیه سازی سینماتیک در نرم افزار مطلب به طور کامل با مأموریت تعریف شده برای ربات سازگاری نشان می دهد. در انتها مساله دینامیک با در نظر گرفتن قید تماس غلتشی به دست آمده است. نتایج شبیه سازی بر روی مدل دینامیکی به دست آمده صحت مدل را تایید می کند.

در این نوشتار، با محاسبه ماتریس سفتی ربات موازی استوارتگوف، جابه جایی کشسان مجری نهایی آن به عنوان یکی از عوامل اصلی ایجاد خطا تعیین می شود. با در نظر گرفتن فضای از پیش تعریف شده مکعبی، تغییرات سفتی استاتیکی، جابه جایی کشسان و خطای ناشی از آن در موقعیت پذیری مجری نهایی مشخص شده و فضایی که در آن جابه جایی کشسان از مقدار مشخصی کمتر است به عنوان فضای کاری ربات با حد پایینی دقت تعریف می شود. همچنین نشان داده می شود، استفاده از عملگرهای دارای پیش بار موجب غیر متقارن شدن ماتریس سفتی ربات می شود. سفتی اجزا با استفاده از نرم افزار المان محدود NASTRAN محاسبه شده و نتایج حاصل از آن با مدل پلی اتیلنی ساخته شده مقایسه می شود.