فهرست مطالب

مهندسی مکانیک - پیاپی 110 (آذر و دی 1395)

مجله مهندسی مکانیک
پیاپی 110 (آذر و دی 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/10/28
  • تعداد عناوین: 10
|
  • رضا حصاری* صفحات 5-12
    امروزه با توجه به وقوع تصادفات رانندگی و تلفات مالی و جانی حاصل از آن، خودروسازان سعی دارند تا به روش های گوناگون میزان این خسارت ها را کاهش دهند. یکی از راه کارهای پیشنهادی، استفاده از فوم های فلزی در نقاط مختلف خودرو جهت جذب انرژی وارده در تصادفات است؛ زیرا این فوم ها نسبت استحکام به وزن بالا و قابلیت جذب ضربه و انرژی زیادی دارند. در مطالعه حاضر، برخورد قطعه ای فولادی به لایه ای از فوم آلومینیومی تولید داخل مدلسازی شده تا توانایی نمونه ای از این فوم ها در جذب انرژی حاصل از برخورد مورد بررسی قرار گیرد. این فوم به صورت فوم ضربه پذیر له شونده در نرم افزار تجاری آباکوس مدلسازی شده است. قطعه فولادی با سرعتی معادل 64 کیلومتر بر ساعت به فوم برخورد می کند. در پایان مشاهده می شود که لایه فوم آلومینیومی با جرمی حدود 1 کیلوگرم توانسته است بیش از 99/99 درصد از انرژی برخورد (86/3 کیلوژول) را جذب نماید. بنابراین انتظار می رود استفاده از این فوم ها در نقاط مختلف خودرو سبب کاهش خسارت های جانی و مالی در تصادفات شود.
    کلیدواژگان: فوم فلزی آلومینیومی، جذب انرژی، خودرو، فوم ضربه پذیر له شونده، المان محدود
  • مسعود دهمرده*، پژمان کورانی صفحات 13-21
    روزبه روز قدرت موتور های احتراق داخلی رو به پیشرفت می نهد و درپی آن، گرمای تولیدشده در موتور بیشتر می شود. با توجه به اینکه بیش از 30 درصد از این اتلافات باید به صورت گرما به محیط منتقل شود، مدیریت حرارتی در موتور از اهمیت بیشتری برخوردار می باشد. مشکلات زیست محیطی و آلودگی ناشی از موتورهای احتراق داخلی هم اهرم فشاری است تا سیستم های خنک کاری خودرو متناسب با پیشرفت موتور های احتراق داخلی، هوشمند شوند تا بتوانند در مواقع مورد نیاز گرما را انتقال دهند. مهم ترین وظیفه سیستم مدار خنک کاری جلوگیری از گرم شدن بیش ازحد موتور در شرایط مختلف و گرم کردن سریع موتور در هنگام شروع به کار موتور است. از جمله مهم ترین قسمت هایی که در انجام وظیفه مدار خنک کاری کارآمد است، واترپمپ مدار خنک کاری است که به عنوان قلب تپنده مدار به کار می رود. با پیشرفت دانش الکترونیک و برق و با توجه به مزایایی که واتر پمپ های الکتریکی نسبت به نوع مکانیکی دارند، محققان در صدد جایگزینی آنها با انواع مکانیکی رایج هستند. کاهش زمان گرم شدن موتور، کاهش حجم رادیاتور تا 27 درصد، کاهش مصرف سوخت و افزایش بازده از مزایای جایگزینی واترپمپ الکتریکی نسبت به مکانیکی می باشد. هدف این مقاله، بررسی انواع واتر پمپ الکتریکی برای مدار خنک کاری و طراحی آن به منظور ارتقای بازده مدار و کاهش مصرف سوخت است. درنهایت مشخص می شود که استفاده از واترپمپ الکتریکی و سیستم خنک کاری هوشمند می تواند مصرف سوخت را به میزان 2/1 درصد کاهش دهد.
    کلیدواژگان: واترپمپ الکتریکی، مدار خنک کاری هوشمند، کاهش مصرف سوخت، موتور الکتریکی
  • امیررضا کوثری*، محمدعلی شاهی آشتیانی، محسن رستمی صفحات 22-32
    اثر ملخ از جمله مباحثی است که در محاسبات مربوط به دینامیک و کنترل وسیله پروازی پیچیدگی های خاص خود را دارد. در هواپیماهای موتور ملخی، آثار ملخ بر شرایط تریم پرواز و رفتار پایداری استاتیکی تاثیر بسزایی دارد. آثاری که ملخ بر نیروها و ممان های جانبی هواپیما می گذارد، به اندازه ای مهم است که طراح باید آگاهی کاملی از آنها داشته باشد و در تکامل هواپیمای مورد نظر خود این پارامترها را لحاظ کند. خلبان های هواپیمای ملخی این آثار را در حین پرواز به خوبی لمس می کنند، اما از فیزیک آن اطلاعات چندانی ندارند. به طور کلی می توان آثار ملخ در هواپیماها را به چند دسته گشتاور ملخ، رانش نامتقارن ملخ، اثر لغزشی ملخ و اثر ژیروسکوپی تقسیم کرد. هر یک از این فاکتورها با توجه به ابعاد هواپیما، چیدمان و تعداد موتورهای آن و در شرایط مختلف پروازی مقدار و حساسیت ویژه ای خواهند داشت. هدف از این مقاله معرفی و بررسی هر کدام از این آثار به طور مجزا و پرداختن به پدیده هایی است که منجر به این آثار می شوند.
    کلیدواژگان: هواپیمای سبک، موتور، ملخ، پایداری، دینامیک پرواز
  • سعید شکرالهی، حسین قره باغی*، محمدکاظم رامندی صدیق صفحات 33-43
    در این مقاله با بهره‏ مندی از دستگاه اندازه‏ گیری ممان اینرسی مبتنی بر روش آونگ پیچشی وارون، که طراحی و ساخت آن در مرکز آموزشی و تحقیقاتی فضایی دانشگاه صنعتی مالک ‏اشتر انجام شده است، به تعیین و تحلیل دقیق ممان‏های اینرسی یک هواپیمای بدون سرنشین نمونه حول محورهای اصلی آن پرداخته شده است. برای این منظور، پیش از انجام هر اندازه‏ گیری، با استفاده از چند نمونه قطعه کالیبراسیون، دستگاه با دقت بسیار بالا کالیبره و نمودارهای کنترل کیفیت دستگاه ترسیم شده است که از تکرارپذیری آزمایش‏ها حکایت دارد. سپس با طراحی و ساخت فیکسچرهای مناسب، هواپیمای مورد نظر را در سه راستای مختلف به صورت صلب روی میز اندازه‏ گیری نصب نموده و اندازه‏ گیری‏ ها انجام گرفته است. نتایج حاصل نشان می دهد که با طراحی فیکسچر مناسب و اطمینان از کالیبره بودن دستگاه و کاهش منابع خطای انسانی می‏توان با دقت بسیار بالایی ممان‏های اینرسی هر جسم پیچیده‏ از قبیل پهپاد را در کوتاه‏ترین زمان ممکن به دست آورد.
    کلیدواژگان: ممان اینرسی، آونگ وارون، پهپاد، فیکسچر
  • محمدحسن شجاعی فرد، حامد سعیدی گوگرچین*، محمدرضا غیبی صفحات 44-52
    درپی کاربرد صنعتی روزافزون از چسب ها در ایجاد اتصالات، پیش بینی رفتار مکانیکی آنها ضروری است. برای این منظور روش های عددی متنوعی توسعه یافته و مورد بهره برداری قرار گرفته است که به طور کلی لایه چسب در آنها یا با در نظر گرفتن آسیب یا بدون در نظر گرفتن آن مدلسازی شده است. مطالعات نشان می دهد که مدلسازی چسب با در نظر گرفتن آسیب نتایج قابل قبول تری ارائه می دهد. از بین این مدل ها، مدل ناحیه چسبناک به دلیل سادگی تعیین پارامترهای آن نسبت به مدل های آسیب پیوسته به عنوان یک مدل ماده برای شبیه سازی لایه چسب مورد استقبال قرار گرفته است. این مدل ماده از طریق رابطه ای موسوم به قانون کشش - جدایش مشخص می شود که متناسب با نوع چسب و نوع بارگذاری اتصال انتخاب می شوند. این مقاله، علاوه بر معرفی انواع مدل های ناحیه چسبناک، محدودیت های روش های تعیین پارامترهای قانون کشش - جدایش را مورد بررسی قرار داده است.
    کلیدواژگان: روش عددی، مدل ناحیه چسبناک، اتصال چسبی، آسیب پیشرونده، قانون کشش - جدایش
  • علی ابراهیمی ممقانی*، روح الله حسینی صفحات 53-61
    حذف ارتعاشات ناخواسته سازه های مهندسی موضوع شمار بسیاری از پژوهش های علمی است. از جمله جدیدترین و کارآمدترین جاذب های ارتعاشاتی که به تازگی مورد توجه محققان قرار گرفته است، چاه غیرخطی انرژی است. این جاذب غیرخطی که به صورت عددی، تحلیلی و آزمایشگاهی روی سیستم های مختلف بررسی و آزمایش شده است، قادر است انرژی را از سیستم اولیه تحت بارگذاری های متفاوت خارجی به صورت یک طرفه، غیرفعال و در گستره وسیعی از فرکانس های تحریک جذب و دفع نماید. در این مقاهل پس از آشنایی با مفاهیم اولیه ارتعاشات و جاذب ها، کاربرد، مزایا، نحوه عملکرد و ویژگی های چاه غیرخطی انرژی در کاهش ارتعاشات سیستم های مکانیکی نسبت به سایر جاذب های ارتعاشاتی بررسی می شود. از جمله مشخصه های غیرخطی این جاذب ها، ایجاد ناپایداری هایی در سیستم است که به خارج کردن انرژی از سیستم اولیه منجر می شود. در نهایت نیز انواع مختلف چاه غیرخطی انرژی و رژیم های پاسخ به سیستم های همراه با این جاذب غیرفعال به صورت کامل بررسی می گردد.
    کلیدواژگان: چاه غیرخطی انرژی، فنریت غیرخطی، جاذب غیرخطی، انتقال هدفمند انرژی، رژیم نوسانات تخفیف یافته
  • مهدی متقی پور، رسول فشارکی فرد* صفحات 62-72
    در سالیان اخیر، آموزش مهندسی مکانیک به شیوه های متنوعی تحت تاثیر سیر تکامل فناوری قرار گرفته است. از جمله شیوه های نوین آموزش، استفاده از فناوری واقعیت مجازی با بازخورد نیرویی است که اصطلاحا آن را فناوری هپتیک می نامند. در این فناوری به کاربر این امکان داده می شود که علاوه بر مشاهده یک محیط شبیه سازی رایانه ای، اشیای موجود در آن را لمس کند و یا با آنها در تعامل باشد. در این فناوری، کاربر می تواند ارتجاعی بودن یک بادکنک مجازی، سختی و نرمی و یا دما و وزن اجسام مجازی را احساس کند. هنگامی که حس لامسه با دیگر حواس، خصوصا بینایی، ترکیب می شود، اطلاعات مربوط به جسم با جزئیات بیشتری به کاربر انتقال می یابد. به همین دلیل این فناوری در زمینه های یادگیری می تواند نقش کلیدی و حساسی ایفا کند؛ زیرا استفاده از آن علاوه بر کاهش هزینه های بالای آموزش در دنیای واقعی، این امکان را فراهم می کند که مطالب آموزشی با کیفیت و جذابیت بیشتری به دانشجویان منتقل شود. یکی از کاربردهایی که این فناوری می تواند در آینده داشته باشد، استفاده از آن در آموزش دروس نقشه کشی صنعتی است که اکثر دانشجویان در آن با مباحث مربوط به تجسم فضای سه بعدی با مشکل روبرو هستند. در این مقاله مزایای استفاده از این فناوری در مقایسه با روش های امروزی بررسی می شود.
    کلیدواژگان: فناوری هپتیک، واقعیت مجازی، حس لامسه، آموزش مهندسی مکانیک، نقشه کشی صنعتی
  • محسن لطیفی*، مهدی مدبری فر، کوروش خورشیدی، یوسف پاینده صفحات 73-80
    این پژوهش به بررسی سازوکار ضربه با بهره گیری از ویژگی انقباض سریع یک سیم آلیاژ حافظه دار به عنوان یک محرکه جدید می پردازد. در این مقاله یک محرکه نمونه، شامل بدنه اصلی، بدنه اینرسی، یک سیم آلیاژ حافظه دار و یک فنر بایاس، طراحی و ساخته شده است. به منظور بررسی کاربرد این محرکه به عنوان دستگاه موقعیت دهی، آزمایش هایی تحت شرایط مختلف روی آن انجام شده است. نتایج آزمایشات نشان می دهد که این محرکه قادر به انجام حرکت در دو جهت با چندین اندازه گام و با تغییر مشخصات ولتاژ اعمال شده از قبیل دامنه نوسان و چرخه وظیفه می باشد. ویژگی ها و کاربردهای هر یک از روش های تغییر اندازه گام نیز مورد بحث قرار گرفته است. این نتایج نشان می دهد که این محرکه پتانسیل کافی برای اینکه به عنوان یک محرکه خطی در ابعاد کمتر از میلی متر فعالیت کند را داراست.
    کلیدواژگان: آلیاژ حافظه دار، محرکه خطی، سازوکار ضربه، موقعیت دهی
  • محمد ریاحی*، علیرضا احمدی صفحات 81-92
    طراحی و ایجاد یک سامانه پایش سلامت سازه ای مبتنی بر امواج فراصوت هدایت شده، با استفاده از مبدل های پیزوالکتریک با نقش دوگانه محرک و حسگر، به منظور شناسایی خرابی در ورق کامپوزیتی از جنس پلیمر تقویت شده با الیاف کربن در این پژوهش، تشریح و ارائه گردیده و همچنین نتایج حاصل از آن با هدف تعمیم و توسعه این روش برای شناسایی خرابی در موقعیت های مشابه دیگر، تحلیل و ارائه شده است. بررسی رخداد تغییرات در ویژگی های سیگنال امواج فراصوت هدایت شده به دلیل پیدایش خرابی، در هنگام انتشار این امواج در سازه، می تواند به شناسایی و تعیین مشخصات خرابی و عیوب سازه ای منجر شود. به کارگیری مفاهیم و روش های پیشرفته پردازش سیگنال در حوزه زمان و همچنین حوزه تلفیقی زمان و فرکانس، نظیر تبدیل موجک با هدف استخراج و مقایسه ویژگی های سیگنال امواج منتشر شده در سازه در دو حالت سالم و معیوب، همراه با طراحی شاخص خرابی متناسب با تغییرات سیگنال امواج، برای تعیین شدت نسبی خرابی در ورق تحت بررسی، از ویژگی های پژوهش حاضر محسوب می شود.
    کلیدواژگان: پایش سلامت سازه ای، آزمون های غیرمخرب، امواج فراصوت هدایت شده، ورق کامپوزیتی، تبدیل موجک
  • رضا بنازاده *، محمد ریاحی، محمد خسروآبادی صفحات 93-102
    فولاد آستنیتی 304 بیشترین کاربرد را در بین فولادهای زنگ نزن دارد. استحکام بالا، هدایت حرارتی کم، انعطاف پذیری بالا و تمایل به کارسختی زیاد فولادهای زنگ نزن آستنیتی، اصلی ترین عواملی هستند که فولادهای 304 را به موادی سخت در ماشینکاری مبدل کرده اند. هدف از انجام این پژوهش بررسی تاثیر پارامترهای ماشینکاری بر عمر ابزار و توان مصرفی دستگاه در فرایند تراشکاری خشک فولاد زنگ نزن آستنیتی 304 است. برای این منظور سرعت برشی و زمان ماشینکاری هر کدام در سه سطح، به عنوان متغیرهای مسئله انتخاب شدند. روش رویه پاسخ، با به کارگیری طرح مرکب مرکزی، به منظور طراحی آزمایش های تجربی مورد استفاده قرار گرفت. ارتباط بین پارامترهای ماشینکاری و متغیرهای خروجی با استفاده از روش رویه پاسخ مدل شدند. همچنین به منظور بررسی کفایت و موثربودن مدل ریاضی و متغیرهای مربوطه از روش آنالیز واریانس استفاده شده است. نتایج حاصل تطابق خوبی را بین مقادیر اندازه گیری شده سایش ابزار و توان مصرفی دستگاه و مقادیر بهینه پیش بینی شده مدل توسعه یافته نشان دادند. با در نظر گرفتن ترم های موثر و مقادیر P کمتر از 05/0 (سطح اطمینان 95 درصد) با استفاده از روش آنالیز واریانس، مدل های ریاضی مناسب برای پاسخ های خروجی انتخاب شدند.
    کلیدواژگان: سایش ابزار، توان مصرفی، فولاد 304، روش رویه پاسخ، تراشکاری خشک