مکانیک مواد پیشرفته و هوشمند

چکیده ماشینکاری فوق دقیق به فرآیند ساخت قطعات با دقت بسیار بالا اشاره دارد که در صنایعی مانند هوافضا، پزشکی، اپتیک و الکترونیک که در آن‌ها تلرانس‌های نانومتری، پوشش‌های سطحی ظریف و هندسه‌های دقیق ضروری است، مورد نیاز است. در این پژوهش فرآیند نانوماشین‌کاری آلیاژ نیکل-آهن-کروم چند کریستال با استفاده از روش دینامیک مولکولی بررسی شده است. بررسی تاثیرات پارامتر‌های سرعت برش و عمق براده برداری بر روی این فرآیند به روش سطح پاسخ نشان دهنده این است که با کاهش سرعت برش از 400 تا 10 متر ‌بر ‌ثانیه، عمق براده برداری از 5 تا 5/0 نانومتر مقادیر نیروهای برشی، نیروهای عمودی و تنش ون‌میسز قطعه‌کار به‌ترتیب 9/65، 4/23 و 58/25 درصد کاهش می‌‌یابند. علاوه بر این زمانی که عمق براده برداری 5/0 نانومتر، سرعت برش 10 متر ‌بر ‌ثانیه بود، دما به 82/308 کلوین و نیروهای ماشین‌کاری یعنی نیروهای برشی و نیروهای عمودی به 42/152 و 2/221 (eV/n) رسیده که کمینه شده و حالت بهینه‌سازی شده فرآیند ماشین‌کاری حاصل شده است. درنهایت، تغییرات ساختاری بررسی شده به‌وسیله‌ی تابع توزیع شعاعی نشانگر این است با افزایش سرعت برش از 10 به 400 متر بر ثانیه در عمق براده برداری 75/2 نانومتر، تابع توزیع شعاعی 10 واحد افزایش داشته که تغییرات ساختاری قطعه کار را موجب شده است.

چکیده در این پژوهش غشای انتخاب پذیر تبادل کاتیونی ناهمگن بر پایه چارچوب های فلزی آلی (MOF) ساخته شد و برای حذف یون های فلزی سنگین از محلول های آبی در سیستم الکترودیالیز مورد استفاده قرار گرفت. ذرات MIL-101 (Fe) با استفاده از یک روش آسان شیمیایی سنتز شدند و به عنوان ذرات افزودنی به درون ماتریس غشای تبادل یونی معرفی گردید. غشاها در غلظت های مورد نظر از ذرات افزودنی(۰، ۵/۰، ۱، ۵/۱، ۲، ۳ ٪ وزنی) ، به روش قالب گیری محلول ساخته شده و سپس تاثیر نانوذرات افزودنی بر روی ساختار غشا، خواص‌ الکتروشیمیایی، و عملکرد کلی در سیستم الکترودیالیز مورد مطالعه قرار گرفت. ذرات سنتز شده و غشاهای ساخته شده بوسیله آنالیزهای FTIR ، FESEM ، EDX و AFM مورد بررسی قرار گرفتند. تصاویر FESEM و EDX توزیع یکنواخت ذرات MIL-101 (Fe) در ساختار غشا را نشان داد. به کار گیری ذرات MIL-101 (Fe) در ساختار غشاها منجر به افزایش آبدوستی سطحی گردید. محتوای آب غشاهای اصلاح شده در مقایسه با نمونه پایه به طور چشمگیری افزایش یافت. پتانسیل غشا، عدد انتقال و انتخاب پذیری با افزایش غلظت ذرات افزودنی تا ۵/۱ درصد وزنی افزایش یافتند و سپس از مقدار آن ها کاسته شد. غشاهای MIL-101 (Fe) نمایش قابل ملاحظه ای در حذف یون های سرب داشتند، به طوری که نمونه اصلاح شده ۲ درصد وزنی ذرات MIL-101 (Fe) یک افزایش چشمگیر ۱۹۰ درصدی را نسبت به غشای پایه نشان داد. نتایج این مطالعه برای فرایندهای الکتروغشایی به ویژه الکترودیالیز برای تصفیه آب مفید است.

چکیده خرابی مبدل حرارتی E-637 و نیاز به تعمیرات، منجر به آغاز فرآیند بازطراحی این تجهیز شد. در مرحله اولیه، طراحی مخزن غیر دایروی با جدار ضخیم بر اساس تئوری الاستیسیته انجام و با استانداردهای معتبر مورد ارزیابی قرار گرفت. داده‌های مورد نیاز برای تحلیل و بازطراحی از مبدل حرارتی E-637 واقع در پالایشگاه شازند جمع‌آوری شد. مدلسازی تحلیلی و عددی با رعایت الزامات استاندارد و اعمال ساده‌سازی‌های منطقی انجام شد. نتایج شبیه‌سازی‌ها با داده‌های عملی مقایسه و صحت فرآیند تحلیل و طراحی تأیید گردید. پس از اطمینان از صحت طراحی، فرآیند بهینه‌سازی آغاز شد و مدل نهایی مطابق پیکربندی واقعی با ضخامت‌های تئوری تحلیل شد. مطالعات نشان داد که رویکرد ASME در طراحی محافظه‌کارانه عمل می‌کند؛ بنابراین، با بهره‌گیری از شبیه‌سازی عددی و رهنمودهای استاندارد، بهینه‌سازی صورت گرفت. این امر امکان کاهش ضخامت دیواره مخزن را فراهم کرد و در نهایت با استناد به تحلیل‌های فصل ۵ استاندارد، ضخامت‌های اولیه بهینه‌سازی شدند.

چکیده پیشرفت‌های اخیر در نانوفناوری نیاز به روش‌های دقیق و پایدار برای منیپولیشن ذرات زیستی و غیرزیستی را پررنگ کرده است. در این میان، میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) به دلیل قابلیت بالای آن در ایجاد تماس کنترل‌شده و ثبت جابه‌جایی‌های بسیار کوچک، یکی از ابزارهای کلیدی محسوب می‌شود. با این حال، پایداری تماس میان نوک سوزن و ذره و جلوگیری از لغزش‌های ناخواسته، به‌ویژه در برخورد با هندسه‌های پیچیده، همچنان یک چالش مهم است. در این پژوهش، یک چارچوب مدل‌سازی دینامیکی همراه با کنترل مبتنی بر مود لغزشی برای بهبود عملکرد AFM در فرآیند منیپولیشن ارائه شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان داده است که کنترل‌کننده طراحی‌شده قادر است موقعیت و زاویه سوزن را با دقت بالا پایدار نگه دارد. بررسی سه هندسه ذره شامل کروی، استوانه‌ای و استوانه پخ‌خورده آشکار ساخت که میزان لغزش با پیچیده‌تر شدن سطح افزایش می‌یابد؛ به‌گونه‌ای که ذرات کروی کمترین لغزش (۳.۴٪) و ذرات استوانه پخ‌خورده بیشترین لغزش (۴.۸٪) را ایجاد کردند. همچنین مقایسه سه نوع تیرک نشان داد که تیرک V-شکل با لغزش ۲.۱٪ و کاهش قابل توجه نوسانات زاویه‌ای بهترین عملکرد را داشته است. یافته‌ها نشان می‌دهد که ترکیب مدل‌سازی دقیق و کنترل مبتنی بر مود لغزشی می‌تواند راهکاری مؤثر برای توسعه سیستم‌های AFM و گسترش کاربرد آن در حوزه‌های زیستی و مهندسی بافت باشد.

چکیده در تحقیق حاضر تاثیر نیروی آیرو الاستیک بر ارتعاش آزاد نانوورق پیزوالکتریک در تماس با سیال محدود تحت تحت شرایط مرزی تماما ساده و تماما گیردار مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور مدلسازی سازه از تئوری الاستیسیته غیرمحلی بر پایه‌ی تئوری‌های برشی اصلاح شده با توزیع‌های متفاوت در راستای ضخامت برای برش از جمله توزیع نمایی، مثلثاتی و دو تابع توزیع جدید ارائه شده توسط نویسندگان مقاله برای اولین بار استفاده شده است. سیال مورد نظر در این تحلیل غیر قابل تراکم، غیر لزج و غیر چرخشی فرض شده است و از اثرات موج‌های سطح آزاد سیال صرف نظر شده است. همچنین نیروی آیرودینامیکی وارده از سمت جریان هوا بر روی نانوورق نیز با تئوری پیستون مرتبه اول مدلسازی شده است. پتانسیل سرعت سیال با حل معادله لاپلاس و ارضای شرایط مرزی سیال محاسبه شده است و با بکار گیری اصل همیلتون، معادلات حاکم بر رفتار ارتعاشی سیستم مورد بررسی قرار گرفته است. پس از حل معادلات به روش باقیمانده وزنی گلرکین، برای نشان دادن دقت مدل و روابط ارائه شده در این تحقیق، نتایج عددی حاصل شده با نتایج منتشر شده در مقالات معتبر مقایسه شده است. و نهایتا اثرات پارامترهای مختلفی مانند ابعاد هندسی نانوورق، پارامتر غیرمحلی، تغییرات دمایی، بار الکتریکی، عمق سیال، عرض مخزن، فشار آیرودینامیکی، شرایط مرزی و نوع توزیع تغییر شکل‌های برشی عرضی در راستای ضخامت بر فرکانس‌ها و شکل مودهای ارتعاشی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است.

چکیده خمکاری ورق‌های فلزی یکی از رایج‌ترین فرآیندهای شکل‌دهی است که در صنایع مختلف کاربرد گسترده دارد. ورق‌های سوراخدار به دلیل حضور ناپیوستگی‌های هندسی، با مشکلات جدی در فرآیندهای خمکاری مکانیکی مواجه هستند که منجر به بیضوی‌شدن سوراخ‌ها و کاهش دقت ابعادی می‌شود. در این مطالعه، خمکاری لیزری ورق‌های سوراخدار استیل ۳۰۴ با ضخامت ۲ میلی‌متر با استفاده از لیزر CO₂ و طراحی آزمایش مبتنی بر روش سطح پاسخ و الگوریتم باکس – بنکن انجام می شود. بدین منظور اثر پارامترهای فرآیندی شامل توان لیزر، سرعت اسکن و قطر پرتوی لیزر بر درصد بیضوی‌شدن سوراخ‌ها مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهند که افزایش توان و قطر پرتوی لیزر موجب افزایش بیضوی‌شدن و افزایش سرعت اسکن منجر به کاهش آن می‌شود. تحلیل واریانس مدل آماری بیانگر معناداری اثرات اصلی، برهم‌کنش‌ها و اثرات درجه دوم پارامترها هستند. بهینه‌سازی پارامترها نشان می دهد که برای دستیابی به حداقل بیضوی‌شدن (۰.۲۲ درصد)، توان لیزر، سرعت اسکن و قطر پرتوی لیزر به ترتیب باید برابر ۸۷ وات، ۷۵ میلی‌متر بر دقیقه و ۲ میلی‌متر تنظیم شوند.

چکیده ذرات معلق هوایی، مانند ریزگردها، تهدید جدی برای سلامت تنفسی ایجاد می‌کنند. فیلترهای پلیمری متداول محدودیت‌هایی در قابلیت استفاده مجدد و استریل‌سازی دارند. در این پژوهش، طراحی، ساخت به روش ذوب انتخابی لیزر (SLM) و ویژگی‌شناسی یک فیلتر استوانه‌ای متخلخل از آلیاژ Ti-6Al-4V با توپولوژی جایروئید کانفورمال گرادیان‌دار انجام شد. ساختار شامل شبکه‌های جایروئید با فواصل کانال گرادیان‌دار (دیواره داخلی ۲06 µm، مرکزی 396 µm، خارجی ۴63 µm؛ میانگین وزنی ۴۱۵ µm) و تخلخل مؤثر ~۶۵٪ است. طراحی با نرم‌افزار nTopology بهینه‌سازی شد تا همپوشانی سلول‌ها و رهگیری ذرات را افزایش و نفوذپذیری جریان را حفظ کند. نمونه (قطر خارجی ۱۵ mm، داخلی ۹ mm، ارتفاع ۱۰ mm) با پودر Ti-6Al-4V (۱۵–۴۵ µm) ساخته و پس از تنش‌زدایی (۶۰۰°C) مورد آنالیز قرار گرفت. نتایج شامل میکروسکوپ نوری (توزیع α سوزنی در زمینه β)، متالوگرافی (میانگین فاصله لایه‌ها ۴۱۵ µm)، سختی ویکرز (میانگین ۳۲۷ HV)، چگالی بدنه (۴.۱۸ g/cm³) و تخلخل بدنه (~۵.۵٪) بود.

چکیده این مطالعه به بررسی توسعه یک گچ پزشکی نانوبیوکامپوزیت مبتنی بر گچ تقویت‌شده با سلولز استخراج‌شده از باگاس نیشکر و ترکیبات زیست‌فعال مشتق‌شده از عصاره رزماری (Rosmarinus officinalis) می‌پردازد. عصاره رزماری برای سنتز سبز نانوذرات ZnO استفاده شد که هم به عنوان تقویت‌کننده و هم به عنوان عامل ضدمیکروبی عمل می‌کردند. الیاف سلولز از باگاس نیشکر از طریق عملیات قلیایی و به دنبال آن سفید کردن با پراکسید هیدروژن استخراج شدند و ماده‌ای سبک، سفید و بدون ناخالصی به دست آمد. نمونه‌های نانوبیوکامپوزیت با ترکیب نانوذرات ZnO و عصاره رزماری در گچ پزشکی تهیه شدند و خواص مکانیکی و ضدمیکروبی آنها ارزیابی شد. برای شناسایی و توصیف سنتز نانوذرات و بررسی خواص فیزیکوشیمیایی آنها، از آزمایش‌هایی از جمله UV-Vis، SEM، XRD و FTIR استفاده شده است. سنجش‌های ضدمیکروبی نشان داد که نانوذرات ZnO سنتز شده به روش سبز فعالیت ضدباکتریایی قابل توجهی در برابر استافیلوکوکوس اورئوس و اشریشیا کلی نشان دادند، در حالی که نانوذرات عصاره رزماری فقط فعالیت متوسطی در برابر S. aureus نشان دادند. آزمایش مقاومت در برابر ضربه نشان داد که افزودن نانوذرات، انرژی جذب‌شده گچ تقویت‌شده با سلولز را افزایش می‌دهد و نانوکامپوزیت‌های حاوی ZnO با 5 درصد وزنی تقویت‌کننده به بالاترین مقادیر می‌رسند. به‌طورکلی، ادغام سلولز و نانوذرات ZnO مشتق‌شده از رزماری در گچ، هم استحکام مکانیکی و هم عملکرد ضدباکتریایی را افزایش می‌دهد که نشان‌دهنده کاربردهای بالقوه آن در گچ‌های پزشکی و پوشش‌های محافظ است.

چکیده فرآیند سوراخ‌کاری استخوان ترابکولار، یکی از چالش‌برانگیزترین مراحل در جراحی‌های ارتوپدی است. افزایش نیروی برش حین سوراخکاری می‌تواند منجر به نکروز حرارتی استخوان، عفونت و شکست ابزار شود. با این حال، مطالعات جامع در زمینه سوراخکاری استخوان ترابکولار (کنسلوس) که نقش حیاتی در سلامت استخوان ایفا می‌کند، محدود است. در این پژوهش، به‌منظور تحلیل اثر پارامترهای ماشین‌کاری شامل سرعت دورانی ابزار، نرخ پیشروی و قطر مته بر نیروی برش حین سوراخ‌کاری، از روش سطح پاسخ(RSM) با طرح مرکب مرکزی ( (CCDو استخراج مدل‌های ریاضی مرتبه دوم همراه با تحلیل حساسیت کمی مبتنی بر روش سوبول استفاده شده است. نتایج تحلیل واریانس(ANOVA) نشان داد که مدل‌های پیشنهادی از دقت بالایی برخوردارند. بر این اساس سرعت دوران های میانه، قطر ابزار کم و پیشروی های بالا باعث کاهش نیرو میشوند .تحلیل حساسیت با روش سوبول(Sobol) نشان داد که سرعت دورانی با (59.6%) مهمترین عامل غالب بر نیرو است.این نتایج می‌توانند مبنای مناسبی برای توسعه سیستم‌های جراحی رباتیک با کنترل هوشمند پارامترهای ماشین‌کاری و ارتقاء ایمنی حین عمل باشند.

چکیده در این پژوهش تحلیل دینامیکی و استاتیکی یک عملگر سیالاتی نرم در حالت غیرخطی ارائه شده ‌است. تیر نرم دارای کانال‌های سیال به عنوان عملگر رباتیکی در نظر گرفته شده‌‌ که به علت ماهیت انعطاف‌پذیرش اثرات غیرخطی را به دنبال دارد. فرآیند تحلیل بر پایه اصل همیلتون و حل عددی با استفاده از نرم‌افزار اجزاء محدود انسیس صورت گرفته ‌است. در این روش ابتدا با اعمال تابع فشار ورودی متغیر با زمان، توزیع فشار در همه نقاط عملگر نرم سیالاتی در دامنه زمانی حاصل شده و سپس به تحلیل استاتیکی و مودال ناشی از فشار سیال پرداخته شده ‌است. در ادامه پس از اعتبارسنجی نتایج حاصل از نرم‌افزار المان محدود و روش تحلیلی، با رویکردی جدید با بهره‌گیری از پدیده رزونانس و تحلیل رفتار عملگر در شرایط واقعی، امکان استفاده از آن به عنوان ماهیچه مصنوعی در ربات ماهی بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد استفاده از این نوع عملگر در کاربرد دم ربات ماهی باعث شباهت عملکردی آن به ماهی واقعی بعد از 8 ثانیه می‌شود، این درحالی است که با بهره‌گیری از روش پیشنهادی در پژوهش حاضر و نزدیک کردن فرکانس کاری به فرکانس طبیعی سیستم، ربات می‌تواند از ابتدا شروع به حرکت رفتاری مشابه با ماهی بیولوژیکی داشته باشد.

چکیده این پژوهش به بررسی و کمی‌سازی عدم‌قطعیت در رفتار کمانشی پوسته‌های کروی ناقص تحت فشار خارجی می‌پردازد و تحلیل حساسیت پارامترهای مؤثر بر بار بحرانی کمانش را مورد توجه قرار می‌دهد. در این راستا، نواقص هندسی اولیه، تغییرات ضخامت، تغییرات خواص مکانیکی مصالح و تغییرات شرایط مرزی به‌عنوان منابع اصلی عدم‌قطعیت در مدل لحاظ شده‌اند. نتایج تحلیل عددی نشان داد که افزایش ضخامت پوسته موجب افزایش غیرخطی بار بحرانی کمانش می‌شود، در حالی‌که افزایش دامنه نقص هندسی بیشترین نقش را در کاهش ظرفیت کمانشی ایفا می‌کند. همچنین مشخص شد که تغییرات خواص الاستیک مصالح و شرایط مرزی می‌توانند منجر به جابه‌جایی مودهای کمانش و تغییر مکانیزم ناپایداری شوند. نتایج تحلیل حساسیت بیانگر آن است که دامنه نقص هندسی و نسبت ضخامت به شعاع، پارامترهای غالب در تعیین رفتار کمانشی پوسته‌های کروی هستند. در گام دوم، به‌منظور مدل‌سازی سریع و پیش‌بینی رفتار کمانشی، از شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون چندلایه استفاده شد. داده‌های حاصل از تحلیل‌های عددی به‌عنوان مجموعه‌های آموزش و آزمون شبکه به‌کار گرفته شدند. نتایج نشان داد که مدل شبکه عصبی با دقت مناسب قادر به پیش‌بینی بار بحرانی کمانش و مود غالب ناپایداری بوده و همبستگی قوی با نتایج تحلیل اجزای محدود دارد. این یافته‌ها نشان می‌دهد که ترکیب تحلیل عددی غیرخطی و مدل‌سازی مبتنی بر هوش مصنوعی می‌تواند چارچوبی کارآمد برای طراحی مبتنی بر قابلیت اطمینان پوسته‌های کروی ناقص فراهم آورد و زمان تحلیل را بدون افت دقت به‌طور قابل توجهی کاهش دهد

چکیده فرآیند اصطکاکی اغتشاشی یک روش حالت جامد است که برای اصلاح سطح، بهبود خواص مکانیکی و تولید کامپوزیت استفاده می‌گردد. در این پژوهش به بررسی تاثیر پارامترهای موثر بر کامپوزیت‌‌سازی سطحی آلیاژ AZ31B/CNT با نانولوله‌های کربنی، به روش فرآیند اصطکاکی اغتشاشی و با استفاده از آنالیز حساسیت سوبل پرداخته شده است. پارامترهای ورودی در این پژوهش، سرعت پیشروی، سرعت چرخش، درصد وزنی نانولوله‌های کربنی و تعداد پاس‌های جوشکاری و همچنین خروجی‌های در نظر گرفته شده شامل سختی و کاهش وزن بوده است. به منظور تحلیل و واکاوی نتایج، از آنالیز حساسیت سوبل برای بررسی تاثیر کیفی و کمی ورودی‌ها بر خروجی‌ها استفاده شده است. نتایج حاصل از این مطالعه نشان می دهد که به ترتیب، درصد وزنی نانولوله‌های کربنی، سرعت چرخش، تعداد پاس‌های جوشکاری و سرعت پیشروی بر سختی تاثیرگذار است. همچنین درصد وزنی نانولوله‌های کربنی، سرعت چرخش، تعداد پاس‌های جوشکاری و سرعت پیشروی بر کاهش وزن نیز تاثیرگذار هستند.

چکیده در این مقاله بهینه‌سازی پارامترهای مؤثر بر فرایند تغییر شکل پلاستیک شدید اکستروژن در کانال‌های زاویه‌دار پیچشی صفحه‌ای مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا طراحی آزمایش فرایند با استفاده از روش رویه‌پاسخ صورت گرفته است و چهار متغیر ورودی اصلی و اثرگذار روی فرایند تحت عنوان، زاویه‌پیچش، شعاع، زاویه‌کانال و ضریب‌اصطکاک استخراج شده و معادلات رگرسیون هر یک از آن‌ها برای خواص مکانیکی نمونه‌های تولید شده از این روش بدست آورده شده است. با استفاده از آنالیز حساسیت که امروزه در تولید قطعات و صنعت بسیار کاربردی است و با بهره‌گیری از آن می‌شود کیفیت قطعات تولید شده را تا میزان بسیار بالایی بهبود بخشید و هزینه‌های تولید را تا سطح زیادی کاهش داد، اثر متغیرهای ورودی را بر روی کرنش پلاستیک قطعات بررسی شده است. دراین مقاله کرنش میانگین و بیشینه و نیروی بیشینه که تحت تأثیر این متغیرهای ورودی تعریف شده‌اند بااستفاده از روش آنالیز حساسیت آماری ای-فست مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته‌اند. نتایج حاصل از تحلیل انجام شده نشان می‌دهد که کرنش میانگین تنها تحت تأثیر مقادیر زاویه‌ای پیچش و کانال قرار دارد، اما کرنش بیشینه تحت تأثیر ضریب اصطکاک قرار گرفته‌است و یک رابطه‌ی خطی مستقیم با تغییرات آن دارد. نیروی بیشینه نیز در یک حالت متعادل از تأثیر متغیرها قرار گرفته‌است. همچنین اثر کمی مقادیر زاویه پیچش 52% و زاویه کانال 48% بر روی کرنش میانگین و ضریب اصطکاک با میزان 86% و زاویه پیچش با %42 بیشترین تأثیر را بر روی کرنش و نیروی بیشینه گذاشته‌اند.

چکیده منیپولیشن نانو ذرات فرایندی است که در طی آن با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی ذرات در مقیاس میکرو/نانو جابه‌جا می‌شوند و در گستره‌ی کاربردی بسیار زیادی از تولید قطعات تا دنیای پزشکی دارد. در این مطالعه با استفاده از تئوری‌های مکانیک تماس هرتز، جی‌کی‌آر، دی‌اِم‌تی و بی‌سی‌پی و همچنین استفاده از ساختار سلول زیستی دی‌اِن‌اِی با بهره‌گیری از روش اِلمان محدود به کمک نرم‌افزار آباکوس به مطالعه میزان جابه‌جایی، شتاب، نیرو، تنش و سرعت برحسب زمان و جابه‌جایی مولکول دی‌اِن‌اِی بر روی یک صفحه‌ی مبنا و عوامل مؤثر بر آن‌ها پرداخته شده است. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که در تغییر شکل صورت گرفته بین ذرات هدف و نوک کروی سوزن، مدل هرتز کمترین و مدل جی‌کاآر بیشترین تغییر شکل و عمق نفوذ را نشان داده‌اند. با افزایش زاویه‌ی نوک سوزن با محور z، میزان عمق نفوذ و تغییر شکل ایجاد شده بین ذره و صفحه‌ی مبنا کاهش یافته است. همچنین نمودار تغییرات هر یک از پارامترهای مورد مطالعه عوامل مؤثر به ازای 20 میکرومتر جابه‌جایی و20 میلی‌ثانیه زمان برای فرآیند منیپولیشن دی‌اِن‌اِی محاسبه شده است.

چکیده فراماده ها موادی هستند که خواص غیرمعمول از خود نشان میدهند. مواد آکزتیک به عنوان یک دسته از مواد فراماده، ساختارهایی دارای نسبت پوآسون منفی‌اند. این مواد در هنگام اعمال تنش کششی بر خلاف مواد معمول در راستای عمود بر نیروی وارده ضخیم‌تر و هنگام اعمال تنش فشاری نازک‌تر می‌شوند. رفتار آگزتیک یک خاصیت مستقل است که می‌تواند از سطح‌های میکروسکوپیک و ماکروسکوپیک و حتی سطح‌های ملکولی و سلولی به دست آید. ساختارها و مواد بسیاری با این ویژگی شناخته شده‌اند. این ویژگی منحصر به فرد کاربردهای بالقوه‌ای در زمینه‌های نظامی، هوافضا، پزشکی و سنسورهای هوشمند و بسیاری از صنایع دیگر ایجاد کرده است. با این حال هنوز مشکلات بسیاری برای استفاده گسترده از این مواد وجود دارد. در این مقاله به بررسی جامعی از ساختارها، خصوصیات منحصر به فرد و کاربرد مواد آگزتیک پرداخته شده است. علاوه بر این، برخی از آخرین پیشرفت‌هایی که در مورد این مواد انجام شده است بیان می‌شود. مواد با نسبت پوآسون منفی پتانسیل بسیار زیادی برای استفاده در سازه‌های مختلف مانند سازه‌های سبک و یا کاربردهای بایومتریال دارند.

چکیده در سال‌های اخیر از چسبنده‌های مصنوعی الهام گرفته از موهای پاهای مارمولک در ربات‌های دیوار نورد و گریپرها استفاده شده است. این چسبنده‌ها به عنوان روشی جدید برای جابجایی اشیا تخت در خطوط تولید مورد توجه قرار گرفته‌اند. این روش جابجایی مزایایی مانند مصرف کم انرژی و توانایی جابجایی مواد غیر مغناطیسی بر روش‌های مرسوم جابجایی اشیا تخت دارد. چسبنده‌های جهت‌دار مارمولکی بر اساس مدل چسبندگی اصطکاکی بوده و از ساختارهای نامتقارن، عمدتاً گوه‌ای شکل، استفاده کرده و به صورت جهت‌دار و فقط در یک جهت عمل می‌کنند. در این مقاله، طراحی و ساخت چسبنده مصنوعی مارمولکی با میکروساختارهای هرمی از جنس سیلگارد 184 توصیف شده است. با استفاده از میکرو ساختارهای هرمی امکان عملکرد در جهات مختلف وجود داشته، سطح چسبندگی بین میکرو ساختارهای چسبنده و ماده افزایش می‌یابد و امکان به هم چسبیدگی میکروساختارها چسبنده مارمولکی کاهش می‌یابد. در این پژوهش از روش ماشین‌کاری شیمیایی و میکرولیتوگرافی جهت ساخت قالب ریختگی این میکروساختارها استفاده شده و مراحل آن تشریح می‌شود. عملکرد چسبنده جهت‌دار هرمی پیشنهادی با استفاده از یک مجموعه آزمایشگاهی ارزیابی گردیده و نیروی چسبندگی بر روی مواد مختلف اندازه‌گیری شده است. در این آزمایش‌ها نیروی چسبندگی نرمال با استفاده از نیروی برشی کنترل گردیده است. نتایج آزمایشات نشان‌دهنده میانگین افزایش 30 درصد در چسبندگی نرمال نسبت به میکروساختارهای چسبنده گوه‌ای است.

چکیده پوسته‌های کامپوزیتی به دلیل وزن کم و استحکام زیاد در صنایع متنوعی به‌صورت گسترده استفاده می‌شوند که برای طراحی این سازه‌ها تحلیل‌های مهندسی مختلفی صورت می‌گیرد و یکی از مهم‌ترین مطالعات، بررسی کمانش پوسته‌ها در بار محوری است. هدف این پژوهش بررسی روش همبستگی ارتعاشی بر روی استوانه‌ کامپوزیتی دارای عیب تورق می‌باشد. عیب تورق در شرایط مختلفی در سازه ایجاد می‌شود و تاثیر زیادی بر استحکام استوانه می‌گذارد. لذا در پژوهش حاضر ابعاد و تعداد مختلف تورق در نمونه‌های متنوعی تحت روش همبستگی ارتعاشی مورد بررسی قرار گرفت. در این پژوهش از الیاف کربن T300 برای تقویت‌کننده و از رزین گرما سخت LY556 برای زمینه استفاده شد. هاردنر و شتاب‌دهنده ترکیب شده با رزین در این پژوهش به ترتیب HY917 و DY70 می‌باشند. لایه چینی در نمونه‌ها با زوایای [55 90 90 55] به روش رشته پیچی انجام گرفت که با استفاده از ورق تفلون بین لایه‌های ۲ و ۳ عیب تورق مصنوعی ایجاد شد. نمونه‌های ساخته شده در نیروهای فشاری مختلف تحت آزمون مودال قرار گرفتند و سپس به روش آزمون مخرب کمانشی بار بحرانی نمونه‌ها بدست آمد. با استفاده از نرم‌افزار مدل‌سازی عددی به‌صورت تحلیل خطی و غیرخطی بار بحرانی کمانش و فرکانسی طبیعی در بارهای محوری فشاری مختلف محاسبه شده و با نتایج تجربی مقایسه شدند. روش همبستگی ارتعاشی با نتایج تجربی و مدل‌سازی عددی غیرخطی در نمونه‌های بدون عیب با دقت 3 درصد توانست بار بحرانی کمانش را پیش‌بینی کند اما در نمونه‌های دارای عیب تورق دقت این روش بسیار کم بود.

چکیده ربات‌های متحرک چرخ‌دار با توجه به مزایایی نظیر فضای کاری وسیع‌تر، متحرک بودن و قدرت مانور بالاتر، دارای کاربرد فراوانی هستند. همچنین هوشمندسازی ربات‌های متحرک برای انجام حرکت خودگران یکی از زمینه‌های مورد علاقه محققان علم رباتیک می‌باشد. در این مقاله ردیابی مسیر مشخص ربات متحرک هوشمند بر سطح شیبدار با استفاده از کنترل کننده غیرخطی مود لغزشی مورد مطالعه قرار گرفته است. ابتدا معادلات دینامیک غیرخطی ربات متحرک چرخ‌دار بر روی سطح شیبدار با استفاده از روش نیوتن-اویلر استخراج شده است. سپس یک بلوک کنترل کننده غیرخطی چندمرحله ای به منظور ردیابی مسیر ارایه گشته است. کنترل کننده، مقادیر سرعت ربات برای یافتن موقعیت ربات را تعیین کرده و سپس با فرض نامعینی‌های پارامتری در مدل دینامیک، از یک کنترل‌کننده مدلغزشی برای ردیابی مسیر مطلوب ربات استفاده شده است. شبیه‌سازی‌های متنوعی به منظور صحت‌سنجی روش کنترلی ارایه گشته، که نتایج قابلیت و کارایی روش پیشنهاد شده را نشان می‌دهد.