مجله مهندسی مکانیک
پیاپی 130 (فروردین واردیبهشت 1399)

در این مقاله، روش های شناسایی غیرمستقیم خصوصیات دینامیکی پل به طور اجمالی بررسی خواهد شد. در روش های شناسایی غیرمستقیم، بر خلاف روش های مستقیم، حسگر بر روی وسیله نقلیه متحرک قرار گرفته و بدون استفاده از حسگر های روی پل و یا بدون نیاز به متوقف نمودن وسیله نقلیه، شناسایی خصوصیات پل میسر می گردد. در ابتدا روش های مختلفی که تاکنون برای شناسایی غیرمستقیم فرکانس طبیعی پل ارایه شده است، بیان خواهند شد. در ادامه، روش های شناسایی غیرمستقیم میرایی پل بررسی شده اند. سپس ضمن طرح روش های شناسایی غیرمستقیم شکل مود، مزایا و معایب آن ها مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. پس از آن، به منظور بررسی عددی شناسایی غیرمستقیم فرکانس های طبیعی پل، از مدل عددی یک سازه پل مانند که یک وسیله نقلیه از آن عبور می کند، استفاده شده است. نتایج حاصل، نشان دهنده دقت و کارایی روش مذکور است. در پایان، به بحث و بررسی و بیان معایب و مزایای روش های مختلف و نیز نتایج حاصل از شبیه سازی صورت گرفته پرداخته می شود.

پیشینه حوزه های مطالعاتی مشترک مابین مهندسین مکانیک با متخصصین علوم زمین را می توان در شروع مباحث ترامکانیک دانست. مطالعات ترامکانیک در حیطه علوم زمین، بیشتر بر حوزه زمین شناسی نظامی (توسعه صنعت ماشین آلات جنگی بر پایه شناخت مورفولوژی عوارض زمین و نیز مباحث مکانیک خاک و سنگ) متمرکز بوده است. اما یکی از حوزه های صنعتی مشترک میان مهندسین مکانیک و زمین شناسان در کشور ما، فناوری تونل سازی مکانیزه است. طراحی و ساخت ماشین های حفار تی بی ام (در شرکت های سازنده خارجی)، بر اساس نتایج مطالعات زمین شناسی انجام می گیرد. شرایط خاص زمین شناسی ایران موجب شده استفاده از ماشین های حفار وارداتی، در پروژه های تونل سازی با چالش های فراوانی مواجه باشد. نقص های فنی و عملکرد قطعات مختلف دستگاه (و حتی میزان مواد مصرفی دستگاه: انواع روغن، گریس و...) نیز به طور مستقیم مرتبط با تغییرات شرایط زمین شناسی سازندهای مسیر پیشروی است. گاهی در حین حفاری، تغییرات ناگهانی شرایط زمین شناسی (وقوع مخاطرات پیش بینی نشده)، موجب می شود که اعضای تیم راهبری دستگاه برای ادامه روند پیشروی، ناگزیر به اعمال تغییراتی در ساختار مکانیکی تی بی ام گردند. در این مقاله ضمن پرداختن به تجارب راهبری ماشین های تی بی ام در پروژه های «قمرود، چمشیر، بازی دراز و کرمان»، به ضرورت بومی سازی دانش در زمینه تامین قطعات یدکی و بهسازی ماشین های تی بی ام پرداخته شده است.

در این مقاله با بهره گیری از نرم افزار اجزا محدود آباکوس، به تحلیل خستگی اتصالات مکانیکی بکار رفته در سازه و پوسته آلومینیومی بال هواپیمای مسافربری ایرباس A320، پرداخته می شود. بدین منظور در ابتدا مدل سه بعدی بال هواپیما در نرم افزار کتیا ترسیم شده و سپس با انتقال آن به نرم افزار آباکوس، مدل اجزا محدود بال هواپیما تهیه گردید. در این مدل در پوسته بال از المان پوسته و در سازه داخلی بال از المان جامد سه بعدی استفاده شده است. با بررسی اندازه المان، تعداد المان مناسب جهت مدل سازی سازه و پوسته بال، انتخاب گردید. در نهایت، تحلیل دینامیکی گذرا و به دنبال آن تحلیل خستگی بر روی بال و اتصالات مکانیکی سازه انجام گردید. با انجام شبیه سازی خستگی، تعداد سیکل های بارگذاری منجر به شکست در اجزای سازه و پوسته بال تخمین زده شد. با مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی با تحقیقات تجربی و شبیه سازی های انجام گرفته توسط سایر محققین، اعتبار روش شبیه سازی ارایه شده مورد تایید قرار گرفت. نتایج حاصل از این پژوهش بیانگر این است که اجزای سازه ای بال، اولین عضوی است که دچار گسیختگی ناشی از خستگی می شود.

دور بودن از آزمایشگاه ها، هزینه زیاد آزمایش ها، زمان بر بودن و نیاز به مهارت در انجام آزمایش ها و تشخیص سریع به ویژه در بیماری ها از جمله مشکلاتی است که باعث توجه پژوهشگران به  دستگاه هایی ارزان، قابل حمل، بدون نیاز به منبع های خارجی، کوچک، در دسترس و همراه با استفاده آسان در زمینه تشخیص شده است. در این زمینه دستگاه های میکروفلوییدیک بر پایه کاغذ تا حد زیادی نیازهای مذکور را برآورده می کنند. کاغذ ماده ای زیست سازگار، کم هزینه همراه با فرایند ساخت آسان است. هم چنین امحای آن نیز راحت است. کاغذ از فیبرهای سلولزی تشکیل شده است که حرکت سیال در بستر این فیبرها با پدیده مویینگی و بدون دخالت نیروی خارجی صورت می گیرد. در این مقاله در مورد فیزیک میکروفلوییدیک بر پایه کاغذ و معادلات حاکم بر آن، روش های تولید و آشکارسازی در میکروفلوییدیک بر پایه کاغذ برای کاربردهای تشخیصی در حوزه زیستی و پزشکی بحث می شود. همچنین جدیدترین کاربردهای میکروفلوییدیک بر پایه کاغذ در تشخیص های ادراری، اجزای خون، سرطان و بهداشت آب و غذا آورده شده است.

اغلب قطعات ریخته گری شده برای اینکه به دقت ابعادی و صافی سطح مطلوب برسند، نیاز به عملیات ماشین کاری دارند. به منظور کاهش هزینه مواد و همچنین هزینه های ماشین کاری تلاش می شود که مقدار اضافه ماده لحاظ شده در فرآیند ریخته گری تا حد امکان کم باشد و درنتیجه ماشین کاری این نوع قطعات با حجم باربرداری بسیار کم (اصطلاحا عمل سفیدکاری) به صورت اقتصادی صورت می پذیرد. تنظیم این نوع قطعات اغلب به صورت سعی و خطا صورت می گیرد که علاوه بر زمان بر بودن، خطا در تنظیم قطعه کار موجب معیوب شدن قطعه یا دوباره کاری می شود. در این پژوهش جهت کاهش زمان تنظیم قطعه کار روی ماشین ابزار؛ استفاده از ماشین بینایی و روش بینایی استریو پیشنهاد گردیده است. بدین منظور در ابتدا فرایند کالیبراسیون دوربین ها و سپس استخراج داده های سه بعدی از تصاویر ضبط شده صورت گرفته و پس از آن با تحلیل داده ها، پارامترهای مورد نیاز جهت موقعیت یابی قطعه کار از داخل نرم افزار استخراج شده است. در ادامه از آنجا که تنظیم قطعات بافرم آزاد روی ماشین های کنترل عددی (CNC) مشکل و زمان بر است لذا موقعیت یابی پیش از شروع عملیات ماشین کاری یک پروانه قایق موتوری که جزء قطعات غیر منشوری و دارای فرم آزاد است مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت زمان و دقت تنظیم قطعه مذکور با روش ماشین بینایی با حالت تنظیم دستی مقایسه شد.

امروزه بهینه سازی هندسه، وزن و مشخصات مکانیکی، در فرآیند طراحی و ساخت سازه ها، به منظور بهبود کارایی و افزایش بازده اقتصادی به عنوان یک مرحله مهم در فرآیند طراحی مطرح است. پوسته های استوانه ای از چنین سازه هایی هستند. این پوسته ها در شرایط کاری تحت اثر نیروهای مختلفی قرار می گیرند که به علت داشتن ضخامت کم نسبت به شعاع و طول، مستعد کمانش هستند. از این رو مهم ترین پارامتر در طراحی و ساخت این پوسته ها، فشار کمانشی بحرانی است و بهترین روش برای بالا بردن مقاومت کمانشی آن ها، استفاده از تقویت کننده است. در این پژوهش تعداد، فاصله و ضخامت رینگ های تقویت بر اساس استاندارد  ASME محاسبه شده سپس، تحلیل در نرم افزار اجزاء محدود انسیس انجام شده است. درنهایت بهینه سازی با استفاده از یکی از روش های بهینه سازی فرا ابتکاری در ترکیب با روش اجزاء محدود، با تغییر ضخامت و عرض 9 رینگ تقویتی، به عنوان متغیرهای طراحی مسئله بهینه سازی رینگ های تقویت داکت بخار کندانسور هوا خنک انجام گرفته است. نتیجه بهینه سازی، با کاهش 5 درصدی جرم کل داکت بخار همراه بوده است. این در حالی است که افزایش تنش فون میزز 5، غشایی 14 و خمشی 3 مگاپاسگال در مدل بهینه نهایی نسبت به مدل ورودی به فرآیند بهینه سازی بوده است.

در این مقاله انتقال گرمای جابجایی توام آزاد و اجباری در یک محفظه C-شکل حاوی نانوسیال به روش عددی بررسی شده است. این جریان از پایین محفظه وارد شده و از بالا خارج شده و دیواره در ارتباط با سیال در دمای Th در نظر گرفته شد. محفظه تحت اثر میدان مغناطیسی یکنواختی قرار دارد. معادلات حاکم بر جریان از روش حجم کنترل و استفاده از الگوریتم سیمپل حل شده اند و میدان های جریان، دما و میزان انتقال گرما پیش بینی شد. بررسی ها به ازای تغییر اعداد ریچاردسون (Ri)، رایلی (Re)، هارتمن (Ha) و درصد حجمی نانوذرات در حالت دایم انجام شده است. نتایج این بررسی حاکی نشان داد با افزایش عدد رایلی از 103 به 105، بیشترین مقدار افزایش انتقال حرارت (افزایش مقدار تایع جریان) از 0.9 به 16.06 m2/s است ولی با افزایش عدد ریچاردسون از 0.1 به 10، بیشترین کاهش انتقال حرارت از 11.02 به 5.58 m2/s اندازه گیری شد. مولفه های مورد بررسی در پژوهش حاضر به صورت همزمان، در کارهای دیگر مورد توجه قرار نگرفته است.

طراحی وسایل نقلیه از جمله مهم ترین مراحل تولید محصول در صنایع خودروسازی است. امروزه پیشرفت تکنولوژی موجب افزایش تقاضا برای دسترسی به وسایل نقلیه مدرن شده است. در این راستا، طراحی وسایل نقلیه در به روزرسانی ویژگی های بصری و تجهیزات محصول، به منظور افزایش راحتی و ایمنی سرنشینان، نقش بسزایی دارد. کیفیت و ظاهر مطلوب از جمله عوامل تاثیرگذار در فروش موفق محصولات هستند. به همین دلیل شرکت های تولیدکننده وسایل نقلیه توجه ویژه ای به مقوله طراحی می کنند. در این مقاله به چالش های موجود در روند طراحی وسایل نقلیه پرداخته شده که چگونه تعامل بین رشته های مختلف می تواند محدودیت های طراحی موجود را برطرف نماید. سطوح به کار رفته در وسایل نقلیه از دقت و ظرافت طراحی مطلوبی برخوردار هستند و موضوع استفاده از دستگاه های کنترل عددی رایانه ای پنج محور در تحقق این امر تاثیرگذار است. با استفاده از نتایج بدست آمده می توان گفت که کاهش مدت زمان فرآیند طراحی و افزایش کیفیت سطوح به کار رفته دو عامل مهم در بهره وری طرح هستند. در پایان مشخص می شود که توسعه ابزار مورد نیاز می تواند مدت زمان فرآیند طراحی را بهینه و محدودیت های ناشی از قابل ساخت بودن طرح را حذف کند.