فصلنامه فنی و مهندسی مدرس
پیاپی 32 (تابستان 1387)

پره یکی از حساس ترین اجزای توربین است که ساخت آن به شرکتهای خاصی منحصر است. ایرفویل پره دارای سطوح سه بعدی پیچیده ای است که برای کنترل ابعادی آن به تجهیزات ویژه ای نیاز است. هدف از این مقاله، طراحی و ساخت سیستمی مکانیکی است که بتواند مقاطعی دوبعدی از ایرفویل را بر روی صفحه پروفایل پروژکتور بازسازی کند تا بتوان آنها را با نمونه های مرجع مقایسه کرد. برای بازسازی مقطع ایرفویل از تعداد زیادی پین با قطر کم استفاده شده است. این پین ها از دو طرف به سمت ایرفویل حرکت کرده و پس از رسیدن به آن متوقف می شوند. لذا مکان هندسی نقاط انتهایی پین ها به شکل ایرفویل خواهد شد. در پایان پین ها با حفظ شکل ایرفویل از پره جدا شده و به زیر صفحه پروفایل پروژکتور جابه جا می شوند.

شرایط محیط داخل ساختمان و بار برودتی اعمال شده به آن، به شدت به شرایط محیط خارج وابسته است. شرایط محیط خارج ساختمان نیز در طول شبانه روز دائما در حال تغییر است؛ لذا فرض وجود شرایط ثابتی برای فضای داخل ساختمان به عنوان شرایط آسایش حرارتی چندان قابل توجیه نیست. به نظر می رسد که با تغییر شرایط عملکرد سیستم، متناسب با تغییرات محیط خارج بتوان با حفظ شرایط آسایش حرارتی، در مصرف انرژی نیز صرفه جویی کرد. در این مقاله تاثیر استفاده از پانل های فلزی با دمای تطبیقی در عملکرد سیستم های سرمایش تابشی سقفی از نظر مصرف انرژی و آسایش حرارتی بررسی، با عملکرد پانل های دما ثابت مقایسه شده است. نتایج بررسی های ساعت به ساعت حاکی از آن است که در تهران با بیشینه رطوبت نسبی 65%، در ساختمانهایی که پنجره و دیوار خارجی شمالی یا جنوبی دارند؛ تقریبا در 10 ساعت از شبانه روز به هیچگونه وسیله سرمایشی نیاز نیست. در سایر ساعتها نیز می توان با استفاده از پانل های فلزی با دمای تطبیقی، در شرایط تهویه طبیعی و بدون نگرانی از احتمال رخداد میعان، شرایط آسایش حرارتی را فراهم کرد. این در حالی است که در ساختمانهایی که جهت غربی یا شرقی دارند، فقط در 7 ساعت از شبانه روز نیاز به سیستم های سرمایشی احساس نمی شود. در این گونه ساختمانها در برخی از ساعتهای فعالیت سیستم، امکان رخداد میعان وجود دارد. در این بازه های زمانی می توان به کمک تهویه مکانیکی و افزایش تعداد دفعات تعویض هوا، احتمال رخداد میعان را به حداقل رسانید. بررسی های انجام شده روی سیستم های سرمایش سقفی با پانل های فلزی با دمای تطبیقی نشان داد که با استفاده از سیستم های تطبیقی، بسته به جهت پنجره و دیوار خارجی ساختمان، با حفظ شرایط آسایش حرارتی می توان 29 تا 45 درصد نسبت به سیستم های دما ثابت در مصرف انرژی اولیه صرفه جویی کرد.

در این مقاله رفتار مکانیکی اتصالات نقاط جوش و پیش بینی عمر خستگی برای ورق های موجی شکل حاوی اتصالات جوش نقطه ای مورد مطالعه قرار گرفته است. مدلهای ارائه شده به صورت یک ورق موجی شکل هستند که به ترتیب با 7 و 14 نقطه جوش به یک ورق L شکل متصل شده و هر یک تحت چهار حالت بارگذاری تناوبی متفاوت قرار دارند. تحلیل بر پایه حل برنامه اجزای محدود ANSYS7 با استفاده از المانهای صلب انجام شده است. در این تحقیق همچنین تنش ها و کرنش ها در ناگت های نقطه جوش مطالعه شده است؛ اما تحلیل بیشتر بر پیش بینی عمر خستگی براساس کرنش و مطالعه خصوصیات سه بعدی ناحیه تنش در اتصالات نقاط جوش و پیدا کردن نگرشی نسبت به رفتار سازه در بارگذاری های تناوبی، با توجه به در نظر گرفتن خواص مواد و هندسه غیرخطی متمرکز است.

در این تحقیق اثر تقویت کننده های مختلف، نظیر الیاف کربن، الیاف شیشه، اکسید سیلیسیم و اکسید زیرکونیوم، بر خواص سایشی، حرارتی و ریزساختاری کامپوزیت های زمینه فنولیک بررسی می شود. رزین های فنولیک به دلیل خاصیت زغال شوندگی منحصر به فردشان در دماهای بالا کاربرد ویژه ای در ساخت محافظ های حرارتی در صنایع هوافضا دارند. در این تحقیق، سه دسته نمونه با درصدها و مواد مختلف ساخته شده است. دسته اول دارای 5/37% رزول به عنوان زمینه و 5/62% درصد تقویت کننده، دسته دوم شامل 40% رزول، 40% اکسید سیلیسیم و 20% اکسید زیرکونیوم و دسته سوم کامپوزیت های تقویت شده با الیاف کربن است که با 5% وزنی اکسید زیرکونیوم پوشش داده شده اند. برای بررسی خواص حرارتی، سایشی و ریزساختاری کامپوزیت ها نظیر نرخ سایش، ابتدا کامپوزیتهای ساخته شده، از طریق مشعل شماره 7 و با شعله اکسیژن اسیتیلن، تحت حرارت oC2800 و شار حرارتی 35/8 قرار داده شد و سپس بر اساس شاخص های تحلیلی همانند نرخ سایش و تحلیل میکروسکپی، بررسی های لازم انجام شد. در پایان مشخص شد که نرخ سایش نمونه های تقویت شده با الیاف کربن، 20% پایین تر از سایر نمونه ها است. همچنین افزایش اکسید زیرکونیوم نشانگر افزایش نرخ سایش است.

در تحقیق حاضر، مطالعه آزمایشگاهی درباره ضریب انتقال حرارت در جریان جوششی داخل لوله افقی صاف و همچنین لوله های افقی دارای سیم پیچ داخلی انجام شده است. دستگاه مورد استفاده در این بررسی، نوعی سیستم تبرید تراکمی بخار مجهز به کلیه وسایل اندازه گیری مورد نیاز است. تست اواپراتور این سیستم لوله ای به قطر داخلی mm5/7 است که مبرد a134-R جاری در آن به وسیله گرمکن برقی گرم می شود. محدوده تغییرات سرعت جرمی مبرد در آزمایشها 136-54 و کیفیت بخار 1-2/0 است. تحلیل داده ها نشان داد که نصب سیم پیچ در داخل لوله افقی می تواند ضریب انتقال حرارت را تا 83% نسبت به لوله صاف مشابه افزایش دهد. همچنین این نتیجه حاصل شد که برای گام سیم پیچ یکسان و تحت سایر شرایط ثابت، ضخیم ترین سیم پیچ حداکثر افزایش انتقال حرارت را ایجاد خواهد کرد. بر اساس داده های جمع آوری شده در این تحقیق، رابطه ای برای محاسبه ضریب انتقال حرارت در جوشش جریانی مبرد a134-R در داخل لوله های با سیم پیچ به دست آمد که مقادیر محاسبه شده به وسیله آن برای بیشتر داده ها در محدوده 25% مقادیر تجربی قرار می گیرد.

در این مقاله مقایسه ای بین نتایج حاصل از تحلیل المان محدود و نتایج آزمایشگاهی کشش عمیق هیدروفرمینگ در حالت جایگزینی ماتریس با فشار سیال، تاثیر پارامترهای هیدروفرمینگ و همچنین مقایسه ای بین روش های متداول کشش عمیق برای ورقهای آلیاژ آلومینیوم با قطرهای گوناگون انجام شده است. وجود کرنشهای بزرگ، ناهمسانگردی ویژگی های مکانیکی مواد و اصطکاک کولمبی در مناطق تماس اجزای درگیر، از جمله ویژگی های این تحلیل است. از نرم افزار ABAQUS برای این شبیه سازی استفاده شده است. ابتدا برای بررسی صحت شبیه سازی، نتایج حاصل از المان محدود با نتایج به دست آمده از کار آزمایشگاهی در این زمینه، مقایسه شده است. نتایج نشان داده است که پیش بینی های شبیه سازی فرایند کشش عمیق با نتایج تجربی سازگاری قابل قبولی دارند. نتایج برای نمودار نیرو - جابه جایی و کرنش ضخامت، ارزیابی شده است. سپس تاثیر پارامترهای فشار اولیه، اصطکاک و شعاع سنبه بر تغییرات چروکیدگی، گسیختگی، پدیده گوشه ای و کرنش ضخامت بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشانگر وجود گستره ای از فشار محفظه برای کشش عمیق هیدروفرمینگ است. همچنین با استفاده از دو معیار گسیختگی و معیار کرنش، ضخامت چند روش کشش عمیق مقایسه شده و در نهایت کشش عمیق هیدروفرمینگ در حالت جایگزینی ماتریس با فشار سیال به عنوان روش بهتر برای دستیابی به بیشترین نسبت کشش پیشنهاد شده است.

توپوگرافی و اندازه گیری صافی سطح زبر با استفاده از اندازه گیری لیزر اینترفرومتری میکروسکوپ زیگو1 ناممکن است. به دلیل دقت بالا و همچنین مدت زمان کوتاه اندازه گیری، استفاده از روش خازنی برای اندازه گیری توپوگرافی و صافی سطح زبر از جنس کوارتز پیشنهاد می شود. با استفاده از این روش می توان نقشه خطا را برای فرایند های اصلاح خطای شکل، مانند پولیش کاری با کنترل کامپیوتری(CCP)، پرداخت با ذرات ساینده مغناطیسی(MRF)، روش جت سیال ساینده و اصلاح به روش یونی، ایجاد کرد. در این تحقیق توپوگرافی خطای شکل سطح زبر به کمک حسگر خازنی اندازه گیری و قطعه موردنظر با استفاده از روش غبار سیال ساینده اصلاح خطا شد و ایده اصلاح خطای شکل سطح زبر به واقعیت پیوست. مشخص شد که در میان روش های اندازه گیری میانگین - مساحت، روش اندازه گیری خازنی، توانایی اندازه گیری و تحقق ایده اصلاح خطای شکل، سطح زبر را دارد. اندازه گیری صافی سطح قطعه ای که زبری Rc آن در حدود صافی سطح قطعه است یکی از ویژگی های منحصر به فرد روش ارائه شده است.

در این تحقیق رفتار رشد ترک و طول عمر خستگی نمونه های U - شکل متقارن به طور تجربی بررسی و مطالعه شده است. ورقهای استفاده شده، ضخامتهای متفاوت 1 و 5/1 میلیمتر دارند که به صورت 1-1 میلیمتر، 5/1-1 میلیمتر و 5/1-5/1 میلیمتر در فرایند جوشکاری نقطه ای به یکدیگر متصل شده اند. جنس نمونه ها از فولاد نرم انتخاب شده است. نمونه ها توسط دستگاه سروهیدرولیک INSTRON 8802 با ظرفیت نیروسنج 25 کیلونیوتن تحت بارگذاری متناوب با دامنه ثابت اما سطوح بار مختلف قرار گرفتند. در حین انجام آزمایشها، طول ترک به ازای تعداد سیکل مشخصی توسط میکروسکوپ نوری با بزرگنمایی 100 برابر با دقت اندازه گیری شد. از نتایج تجربی مشاهده می شود که در نمونه های با ضخامت متفاوت، ترک همواره در ورقه نازک شروع می شود و نیز این ورق نازک است که در نهایت دچار شکست می شود. همچنین در نمونه های با ضخامت یکسان، ترک در هر دو ورق تقریبا با طولی یکسان ایجاد می شود. ضمنا استفاده از جوشهای نقطه ای در قطعات با ضخامت متفاوت، تغییر چشمگیری در طول عمر خستگی آنها ایجاد نمی کند. ضمنا هر چه قطر نقطه جوش بیشتر باشد، طول عمر خستگی بالاتری دارد.

فناوری طراحی پارامتری، در پاسخ به نیاز مهندسان طراح و با اطلاع از فرایند تکراری حاکم بر عملیات طراحی و مهندسی محصولات و آزمایش، خطاهای احتمالی و اصلاحات مکرر محصول تا رسیدن به مرحله تولید انبوه به وجود آمده است. برای قطعات یک خانواده و قطعاتی با هندسه یکسان اما با ابعاد مختلف، مانند فنرها، پیچها، بلبرینگها، مهره ها و چرخدنده ها استفاده از طراحی پارامتری با CAD/CAM بسیار مفید است و طراح می تواند با طراحی پارامتری، تمامی قطعات هم خانواده را با وارد کردن پارامترهای لازم ایجاد کند. به دلیل وجود کانتورهای پیچیده و دقت بالایی که دندانه های چرخدنده نیاز دارند، ساخت این قطعه بسیار تخصصی بوده و با روش های ماشینکاری سنتی، مستلزم صرف زمان و هزینه بسیار است. طراحی و تولید این چرخدنده ها با استفاده از فرایند فورج دقیق، در مقایسه با روش های سنتی، باعث صرفه جویی قابل ملاحظه ای در مواد خام اولیه، زمان تولید و نیز بهبود خواص مکانیکی می شود. در این تحقیق، نمونه ای از چرخدنده هرزگرد ساده، به صورت پارامتری طراحی و قالبهای فورج دقیق آن با روش CAD/CAM، طراحی، تحلیل و ساخته شده است.