فهرست مطالب

مجله مهندسی مکانیک
پیاپی 144 (امرداد و شهریور 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/07/07
  • تعداد عناوین: 6
|
  • علی میرزائی کهق صفحات 3-12

    در این مقاله به معرفی روش های مختلف در خصوص حرکت چیدمانی ربات ها و احصاء معایب و محاسن این روش ها پرداخت شده است. با ترکیب روش های تابع پتانسیل، ساختار مجازی و تعقیب رهبر، الگوریتمی بدست می آید که ضمن دارا بودن محاسن روش های مزبور، معایب و چالش های این روش ها را نیز تا حد زیادی بر طرف کرده است. الگوریتم حاصل جهت طراحی مسیر مطلوب حرکت ربات ها مورد استفاده قرار می گیرد و یک کنترل کننده مد لغزشی بعنوان ابزاری مفید برای مجبور نمودن ربات ها جهت تبعیت از این مسیرهای مطلوب نقش ایفاء می کند. در نهایت برای ارزیابی کارکرد سامانه طراحی شده، حرکت یک گروه شش تایی از ربات های غیرهولونومیک که یک هدف را بصورت چیدمان مثلثی در برگرفته اند، در نرم افزار متلب مورد شبیه سازی قرار گرفته است. با تجریه و تحلیل نتایج بدست آمده و مقایسه با کارهای انجام شده سایر محققین، مشخص شد که الگوریتم معرفی شده مزایای مهمی نسبت به کارهای قبلی، از قبیل: کاهش حجم محاسبات، حذف حداقل های محلی توابع پتانسیل، کاهش محدوده تغییرات ورودی های کنترلی دینامیک ربات ها و کاهش تعداد ضرایب وزنی جهت تنظیم توابع پتانسیل را به همراه دارد. لازم به ذکر است مزایای های حاصل، این روش را برای کاربردهای عملی مناسب تر می کند.

    کلیدواژگان: حرکت گروهی، تابع پتانسیل، تعقیب رهبر، کنترل مد لغزشی
  • احسان کوهی، عبدالامیر بک خوشنویس صفحات 13-26

    امروزه اندازه گیری پارامترهای جریان دنباله ایرفویل نوسانی به سبب کاربردهای گسترده آن در صنعت و طبیعت از اهمیت بالایی برخوردار است. لذا هدف از انجام این پژوهش ارایه یک روش نوآورانه برای اندازه گیری تجربی جریان دنباله ایرفویل نوسانی NACA0012 است. بدین منظور از سه سنسور جریان سنج سیم داغ یک بعدی که یکی از آنها ثابت و دو سنسور دیگر متحرک هستند استفاده شد. با استفاده برنامه نویسی نرم افزار متلب و ارتباط بین داده های این سه سنسور همبستگی مکانی و زمانی سرعت جریان در تمامی نقاط دنباله بدست آمد. نتایج این پژوهش نشان داد که می توان با تجهیزات سخت افزاری کمتر نسبت به سایر پژوهش ها پارامترهای مختلف جریان دنباله را اندازه گیری کرد. در این روش با حذف خطاهای ناشی از تعداد زیاد سنسورها و با افزایش تعداد نقاط داده برداری در دنباله با دقت بالاتری پارامترهای جریان اندازه گیری شده است. نتایج حاصل نشان داد که ترکیب مومنتوم جریان آزاد با مومنتوم حرکت نوسانی ایرفویل، یک جریان سینوسی با همان فرکانس نوسان ایرفویل را در دنباله ایجاد می کند. ناحیه ناشی از حرکت گردابه ها و ناحیه ناشی از نفوذ مومنتوم حرکت گردابه ها به سایر قسمت های دنباله، دو بخش دنباله ایرفویل نوسانی را تشکیل می دهند.

    کلیدواژگان: تونل باد، جریان سنج سیم داغ، دنباله، ایرفویل نوسانی، بررسی تجربی
  • ژاله اژدرزاده صفحات 27-36

    در این تحقیق مقایسه ای بین سطوح فوق آبگریز بدست آمده با نانو ذرات SiO2 و TiO2 بهمراه اصلاح شیمیایی سطح روی بسترهای چوب و بامبو انجام شده است. فوق آبگریز بودن سطح از نظر سطح شناسی، ثبات مکانیکی ،پایداری بلند مدت و قابلیت خود تمیزشوندگی با اندازه گیری مقادیر زاویه تماس آب و زاویه لغزش بررسی شده است.فوق آبگریزی سطح بوسیله انجام تست سایش مکانیکی در برابر سنباده 1500 مش و تست ثبات و پایداری بلند مدت با قرار گرفتن نمونه در محیط جو بیش از 180روزانجام شد ، که با زاویه تماس° 2±155 و زاویه لغزش° 2±6 تایید شد، و هم چنین خاصیت خود تمیز شوندگی سطح نیز بررسی شد. بدلیل انعطاف پذیری و سادگی آزمایش ، روشی آسان و ارزان برای دستیابی به خواص نیلوفر آبی است و برای تهیه سطوح فوق آبگریز در کاربردهای عملی در مقیاس بزرگ ارزش بالایی را از خود نشان می دهد.

    کلیدواژگان: پوشش های فوق آبگریز، نانو ذرات SiO2، نانو ذرات TiO2، زاویه تماس آب، زاویه لغزشی، فلوروالکیلسیلان
  • سلمان ابراهیمی نژاد رفسنجانی، هومن وطن دوست، علیرضا رشیدمنافی صفحات 37-48

    امروزه به منظور کاهش نویز و ارتعاشات از فرامواد به عنوان مانع، میرا کننده و یا جاذب ارتعاش و صوت در حوزه های مختلفی چون هوافضا، خودرو و کنترل آلاینده های صوتی استفاده می شود. این مواد، موادی مصنوعی ساخته شده از سلول های واحد با ابعادی کوچکتر از طول موج امواج صوتی مورد نظر هستند که در ابعاد بزرگتر به صورت متناوب تکرار شده اند و می توانند دامنه ی امواج صوتی را در بازه فرکانسی مورد نظر به صورت موثر کاهش دهند. در این مقاله مروری، به بررسی تحقیقات انجام شده در زمینه فرامواد مختلف به خصوص فرامواد آکوستیکی و الاستیکی پرداخته شده و کاربردها و نتایج آن ها در کاهش نویز و ارتعاشات ناخواسته محیط مورد مطالعه قرار گرفته است. در اکثر تحقیقات محاسبات عددی با استفاده از قضیه بلاک-فلوکوت برای محاسبه فاز بلاک سلول واحد فرامواد صوتی انجام شده که در این قضیه گپ انرژی پیش بینی شده از فاز بلاک محاسبه شده از فرکانس صفر شروع می شود و تا فرکانسی که دارای مقدار انتقال کمتر از یک می باشد ادامه پیدا می کند. نتایج این تحقیقات نشان می دهد با استفاده از فرامواد می توان ارتعاشات و نویز فرکانس-پایین یک سیستم را در حد مطلوبی کاهش داد. همچنین افزایش دمپینگ جاذب ها بطور مستقیم باعث افزایش عرض باند توقف و کاهش دامنه ی ارتعاش در فرکانس پایین به وسیله افزایش فاصله باندی انرژی می شود. افزایش درجات آزادی رزوناتورهای محلی نیز از روش های دیگر افزایش گپ انرژی است.

    کلیدواژگان: فرامواد، الاستیک، آکوستیک، ارتعاش کننده محلی، نویز، فرکانس
  • محمدرضا پوربافرانی، روح الله عزیزی تفتی صفحات 49-62

    ساخت افزودنی مبتنی بر اکستروژن یک روش تولید نوظهور است که امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفته و اساس کار چاپگرهای سه بعدی FFF است. در این روش، پلیمر ذوب شده از طریق یک نازل به صورت لایه به لایه روی هم قرار می گیرد تا یک جسم سه بعدی ایجاد شود. به دلیل انجماد سریع لایه ها ممکن است فضاها و حفره هایی بین لایه ها ایجاد شود که این فضاهای خالی منجر به کاهش خواص مکانیکی از جمله استحکام قطعات می شوند. از آن جا که پیش بینی و بهبود خواص مکانیکی از چالش های این روش تولید است، هدف از این مطالعه، بررسی عوامل موثر بر استحکام قطعات تولیدشده توسط FFF است. از جمله عوامل تاثیرگذار می توان به دمای نازل، درصد پرشدن، راستای نمونه، زاویه رسوب گذاری رشته ها، ضخامت لایه و قطر نازل اشاره کرد. طبق نتایج پژوهش های پیشین می توان گفت که افزایش دمای نازل، درصد پرشدن و قطر نازل و کاهش ضخامت لایه منجر به افزایش سطح تماس رشته های ذوب شده و همچنین کاهش فضاهای خالی بین رشته ها می شود و بدین ترتیب استحکام قطعات تولیدشده بهبود می یابد. هم چنین، استفاده از زاویه رسوب گذاری هم جهت با محور کشش می تواند تا حد زیادی استحکام قطعات را افزایش دهد.

    کلیدواژگان: استحکام، ساخت افزودنی مبتنی بر اکستروژن، چاپ سه بعدی، پارامترهای چاپ، ساخت رشته ذوب شده
  • مسعود تیموری صفحات 63-70

    در این مقاله یک شیب سنج دو محوره بر پایه تراشه میکروماشین معرفی شده است. هدف اصلی مقاله، ارایه یک شیب-سنج سریع با رنج اندازه گیری وسیع و دقت بالا جهت استفاده در سیستمهای تراز اتومات می باشد. این شیب سنج قادر است شیب زمین را اندازه گیری کرده و اطلاعات شیب هر راستا را بصورت یک عدد دیجیتال 11 بیتی تولید نماید. داده دیجیتال تولیدی با استفاده از پروتکل رایج SPI به بیرون تراشه ارسال می گردد. تراشه مورد استفاده، قطعه به شماره SCA100T-D02 بوده که توسط یک میکروکنترلر ATMEGA32 راه اندازی شده است. کل مدار شیب-سنج در داخل یک محفظه آلومینیومی قرار داده شده و توانایی نصب بر روی هر سطحی را دارد. نتایج آزمایش نشان داد که شیب سنج پیشنهادی قادر است با سرعت 18 هرتز شیب زمین را در دو راستای عرضی و طولی با رنج ±90 درجه و دقت 1/0 درجه اندازه گیری نماید. رنج دمای کاری شیب سنج از 40- تا 125 درجه سانتیگراد بوده و اطلاعات شیب در یک نمایشگر 20×4 قابل مشاهده می باشد. لذا این شیب سنج می تواند در رنج وسیعی از تجهیزات صنعتی، کشاورزی و غیره قابل استفاده باشد.

    کلیدواژگان: شیب سنج، تراشه، میکروکنترلر، پروتکل SPI، میکروماشین
|
  • Ali Mirzaee Kahagh Pages 3-12

    In this article, various methods have been introduced regarding the movement of robots and the advantages and disadvantages of these methods. By combining the methods of potential function, virtual structure and leader tracking, an algorithm is obtained that, while having the merits of the mentioned methods, also overcomes the disadvantages and challenges of these methods to a large extent. The resulting algorithm is used to design the desired movement path of the robots, and a sliding mode controller acts as a useful tool to force the robots to follow these desired paths. Finally, to evaluate the performance of the designed system, the movement of a group of six non-holonomic robots that surround a target in a triangular formation has been simulated in MATLAB software. The obtained results is compared with the works done by other researchers. It was found that the introduced algorithm has important advantages over previous works, such as reducing the volume of calculations, removing the local minima of potential functions, reducing the range of input changes, the reduction of the number of weight coefficients to adjust the potential functions. It should be noted that the resulting advantages make this method more suitable for practical applications.

    Keywords: Group movement, Potential function, Leader-Tracking, Sliding mode control
  • Ehsan Kouhi, Abdolamir BakKhoshnevis Pages 13-26

    Today, measuring the flow parameters of the oscillating airfoil wake is of great importance due to its wide applications in industry and nature. Therefore, the aim of this research is to provide an innovative method for the experimental measurement of the NACA0012 oscillating airfoil. For this purpose, three one-dimensional hot-wire sensors were used, one of which is fixed, and the others are mobile. By using MATLAB code and the connection between the data of these three sensors, the spatial and time correlation of the flow velocity at all points of the wake was obtained. The results showed that measuring different parameters of the wake with less hardware equipment than other researches is possible. In this method, the flow parameters have been measured with higher accuracy by eliminating the errors caused by the large number of sensors and by increasing the number of data collection points in the wake. The results showed that the combination of the free stream flow momentum with the oscillating momentum of the airfoil creates a sinusoidal flow with the same frequency of the airfoil oscillation in the wake. Moving vortices area and the area of diffusing vortices momentum form the two parts of the oscillating airfoil wake.

    Keywords: Wind tunnel, Hot-wire anemometer, Wake, Pitching airfoil, Experimentalinvestigation
  • Zhaleh Azhdarzadeh Pages 27-36

    In this paper, a comparison was made between super hydrophobic surfaces resulted from SiO2 and TiO2 nanoparticles on chemical modification wood and bamboo Substrate. The super hydrophobicity of surface was evaluated based on its morphological properties, mechanical stability, long term stability, and self-cleaning ability by measuring WCA and SA angles. The super hydrophobicity of the surface was obtained by applying sandpaper mesh size 1500 and exposing the surface to the atmosphere for more than 180 days with a contact angle of 155±2° and a sliding angle of 6±2°, and surface showed a self –cleaning property. Taking into consideration the flexibility and simplicity of the method, it is a feasible and low-cost method to acquirable the lotus effect and demonstrated potential for practical applications.

    Keywords: Superhydrophobic coatings, SiO2 nanoparticles, TiO2 nanoparticles, Watercontact angle, Sliding angle, Fluoroalkyl silane
  • Salman Ebrahimi Nejad Rafsanjani, Hooman Vatandoost, Alireza Rashidmanaf Pages 37-48

    Today, in order to reduce noise and vibrations, meta-materials are used as a barrier, attenuator or absorber of vibration and sound in various fields such as aerospace, automotive and pollutant control. Meta-materials are synthetic materials made from single cells with dimensions smaller than the desired wavelength of sound waves, repeated alternately in a larger scale, which can effectively reduce the amplitude of sound waves in the desired frequency range. In this review article, research conducted in the field of various metamaterials, especially acoustic and elastic metamaterials, and their applications and results in reducing noise and unwanted vibrations of the environment have been studied. In most researches, numerical calculations have been performed using the Bloch-Floquet theorem to calculate the Bloch cell phase of a single metamaterial cell. The results of this research show that by using acoustic and elastic meta-materials, the vibrations and low frequency noise of a system can be reduced to a desirable level. It becomes a means of increasing the energy band gap. Increasing the degree of release of local resonators is another way to increase energy gap and further reduce vibration.

    Keywords: Metamaterials, Elastic, Acoustic, Local Resonator, Noise, Frequency
  • MohammadReza Pourbafrani, Roohallah Azizi Tafti Pages 49-62

    Nowadays, extrusion-based additive manufacturing is an emerging manufacturing method that is receiving much attention and is the basis of FFF 3D printers. In this method, molten polymer is deposited layer by layer through a nozzle to create a three-dimensional object. Due to the rapid freezing of the layers, small gap and cavities may be created between the layers and lead to a decrease in the mechanical properties, including the strength of the parts. Since predicting and improving the mechanical properties is one of the challenges of this production method, the purpose of this study is to investigate the factors affecting the strength of parts produced by FFF. Investigation of the previous studies shows that the influencing factors are the nozzle temperature, filling percentage, sample alignment, filament deposition angle, layer thickness and nozzle diameter. Furthermore, it is concluded that increasing the nozzle temperature, filling percentage, and nozzle diameter and decreasing the layer thickness improve the strength of the produced parts. This is due to an increase in the contact surface of the deposited filaments as well as a decrease in the empty gaps between them. Also, considering the deposition angle in the tension axis of the part can greatly increase its strength.

    Keywords: Strength, Extrusion-based Additive Manufacturing, 3D Printing, PrintingParameters, Fused Filament Fabrication
  • Masood Teymouri* Pages 63-70

    In this paper, a dual-axis inclinometer based on a micro-machine chip is introduced. The main purpose of this paper is to present a high-speed inclinometer with a wide measurement range and high accuracy for use in self-leveling systems. The inclinometer can measure the slope of the ground and generate the information of the slope in each direction as 11-bit digital data. The generated digital data is sent to the outside of the chip using the traditional SPI protocol. The part number of the chip is SCA100T-D02, which is controlled by an ATMEGA 32 microcontroller. The entire inclinometer circuit is placed inside an aluminum box and can be installed on any surface. The test results are shown that the proposed inclinometer can measure the slope of the ground with a speed of 18 Hz in both horizontal and longitudinal directions, with a range of ±90 degrees and an accuracy of 0.1 degrees. The operating temperature range of the inclinometer is from -40 to 125 degrees Celsius, and the slope information can be seen on a 4×20 display. So, this inclinometer can be used in a wide range of industrial, agricultural, etc. equipment.

    Keywords: Inclinometer, Chip, Microcontroller, SPI protocol, Micro-machine