مکانیک مواد پیشرفته و هوشمند

چکیده در این پژوهش، یک حل تحلیلی دقیق برای تحلیل ترموالاستیک یک درام دوار در هر دو حالت همگن و ساخته‌شده از مواد مدرج تابعی (FGM) تحت بارگذاری‌های داخلی و خارجی ارائه شده است. در حالت FGM تغییرات خواص مکانیکی در راستای شعاعی درام به‌صورت نمایی فرض شده است. حرارت وارده به‌صورت تابع دلخواهی از شعاع بر سازه اثر می‌کند. برای اعمال گرادیان حرارتی موجود در درام مورد بحث از تابع انتقال حرارت در شرایط پایدار استفاده‌ شده است. پس از محاسبه جابجایی و مؤلفه‌های تنش اعمالی، اثر عوامل مختلف مؤثر بر نتایج نظیر سرعت دورانی، مقدار و نوع بارگذاری وارده بر روی سطوح داخلی و خارجی، ضخامت درام و ثابت‌های غیر همگن بررسی‌شده است. همچنین تنش‌های معادل با استفاده از معیار وون میزز به‌دست‌آمده است. نتایج نشان می‌دهند، تغییر پارامترهای مطرح‌شده نقش مؤثری در کاهش یا افزایش قابل‌ملاحظه تنش‌ها و جابجایی درام داشته و با تغییر در مقدار بارگذاری شعاعی، سرعت دورانی، ضخامت و انتخاب ماده FGM با ضریب غیر همگن مناسب بجای ماده همگن می‌توان درامی با سطح تنش‌های پایین‌تر و ضریب اطمینان بالاتر طراحی کرد.

چکیده در مقاله‌ی حاضر به بررسی برداشت انرژی از تیر های ناهمگن با لایه پیزوالکتریک با استفاده از تئوری‌های اصلاح شده پرداخته شده است. شرایط مرزی‌ کلاسیک متفاوتی که ترکیب حالات مختلف گیردار، آزاد و ساده می‌باشد برای تیر لحاظ شده است. خواص سازه پایه بصورت توانی در راستای ضخامت تغییر می‌کند به طوریکه با تغییر پارامتر توانی درصد‌های حجمی متفاوتی از سرامیک و فلز در مدلسازی لحاظ می‌گردد. با استفاده از یک فرمولاسیون عمومی، مدل‌های تیر مختلفی از قبیل اویلر- برنولی، نمایی، مثلثاتی، هایپربولیکی و مرتبه پنج درنظرگرفته شده است. مدل‌های اصلاح شده مورد استفاده در این پژوهش قادر به لحاظ کردن اینرسی‌های دورانی و تغییر شکل‌های برشی عرضی می‌باشند. ارتعاشات سازه متاثر از تحریک هارمونیک پایه می‌‌باشد و همچنین دو نوع دمپینگ سازه‌ای و لزج برای تیر مدلسازی شده است. با استفاده از بسط مودال، جابجایی عرضی تیر ناشی از تحریک بدست می‌آید و سپس توان، جریان و ولتاژ خروجی محاسبه می‌شود. در قسمت تحلیل به بررسی تاثیر پارامترهای مختلف بر مشخصات ارتعاشی و برداشت انرژی سیستم بررسی می‌شود.

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 ارتعاشات انتقال‏یافته به بدن راننده در خودروهای غیر‏جاده‏ای سنگین که سیستم تعلیق اولیه ندارند باعث ایجاد مشکلات سلامتی در بلند مدت می‏گردد. معمولا در این‏گونه از وسایل‏نقلیه سیستم تعلیق ثانویه در صندلی راننده تعبیه می‏شود تا بتواند جداسازی ارتعاشی و جذب آن را انجام دهد و باعث جلوگیری از مشکلات سلامتی بخصوص در ستون فقرات شود. سیستم تعلیق غیرفعال صندلی به طور گسترده برای این منظور استفاده می‏شود، اما کارایی آنها پایین است. سیستم تعلیق صندلی فعال و سیستم تعلیق نیمه‏فعال عملکرد بهتری در جلوگیری از نوسانات ناخواسته دارند. یکی از میراگرهایی که اخیرا مورد توجه محققان قرار گرفته است میراگر نیمه‏فعال مجهز به سیال هوشمند مگنتورئولوژیک است که با ایجاد میدان مغناطیس گرانروی سیال تغییر می‏کند. بدین‏ترتیب سیستم تعلیق با استفاده کمی از جریان الکتریسیته می‏تواند با تغییر ضریب میرایی به‏صورت موثری انرژی ارتعاشی را مستهلک کند. در مقاله حاضر یک کنترل‏گر جدید هوشمند فعال نیرو مجهز به تخمین‏گر یادگیری تدریجی طراحی و شبیه‏سازی شده است. سیستم تعلیق به مدل ارتعاش بدن انسان کوپل شد و نتایج ارتعاش بدن راننده بدست آمد. نکته قابل توجه این است که کنترل فعال نیرو می‏تواند برای حذف اغتشاشات سرعت بالا نیز بکار رود. از آنجایی‏که ارتعاشات رخ داده در خودرو دارای سرعت تغییرات بالا هستند نتایج نشان داد که کنترل فعال نیرو مجهز به سامانه تخمین‏گر یادگیری تدریجی می‏تواند بطور موثری در کاهش ارتعاش انتقالی به راننده عمل کند بطوری‏که پیک‏های اول و دوم ارتعاش در حدود 60 درصد کاهش داشتند.

چکیده امروزه، مواد دارای ساختار میکرو / نانو به طور گسترده ای در کاربردهای مختلف مهندسی از قبیل سیستم های نانوالکترومکانیکی، علوم مربوط به نور، مهندسی هسته ای، مهندسی هوا فضا، ذخیره انرژی، مهندسی عمران و غیره مورد استفاده قرار می گیرند. به تازگی، تئوری های مختلف غیر کلاسیک مانند تنش کوپل، الاستیسیته غیر محلی و گرادیان کرنش جهت در نظر گرفتن رفتار وابستگی اندازه در ساختارها ی مقیاس کوچک توسعه یافته اند. در این مقاله، ارتعاش خارج از صفحه‌ی نانو لوله‌های کربنی تک جداره با استفاده از تئوری گرادیان تنش، تئوری گرادیان کرنش و تئوری کلاسیک الاستیسیته بر اساس فرضیات تئوری پوسته نازک دانل مورد مطالعه قرار گرفته است. جهت محاسبه پارامترهای ارتعاش آزاد نانو لوله‌های کربنی، انرژی‌های جنبشی و کرنشی (پتانسیل) را محاسبه کرده و با اکسترمم کردن این انرژی‌ها از روش انرژی ریلی؛ فرکانس طبیعی سیستم بدست آمده است. همچنین فرکانس طبیعی مودهای ریلی و لاو ارتعاش خارج از صفحه‌ای نانو لوله‌های کربنی تک جداره با بکارگیری تئوری گرادیان تنش و تئوری گرادیان کرنش بر اساس فرضیات تئوری پوسته‌ی نازک دانل بر آورد می‌گردد که این موضوع از مهمترین نوع اوریهای کار حاضر نیز می باشد. به منظور بررسی دقت و اعتبار روش تحلیلی حاضر، نتایج بدست آمده در این مقاله با نتایج ارائه شده در مراجع مقایسه و صحه گذاری گردیده است. در نتایج عددی بدست آمده، تاثیر پارامتر‌های مختلف از قبیل؛ طول، ضخامت و شعاع نانو لوله‌های کربنی تک جداره بر فرکانس‌های طبیعی ریلی و لاو مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفته است.

چکیده امروزه فرآیند سوراخ‌کاری یکی از بنیادی‌ترین فرآیندهای ماشین‌کاری در میان فرآیندهای صنعتی است که جهت بهبود بهره‌وری و تولیدات به سمت ماشین‌کاری با سرعت‌بالا و دقت زیاد در حال حرکت است. ابزارهای مورداستفاده در این فرآیند نقش کلیدی و مهمی داشته و می‌توانند باعث افزایش کیفیت سطح سوراخ‌های موردنظر شوند. اگرچه قیمت ابزارهای سوراخ‌کاری به‌خودی‌خود نسبتاً پایین است، اما هزینه‌های ناشی از شکسته شدن ابزار زیاد می‌باشد. در فرآیند سوراخ‌کاری افزایش سرعت دوران از طرفی موجب بالا رفتن سرعت ماشین‌کاری و از طرف دیگر موجب فرسایش سریع‌تر ابزار می‌گردد. همچنین کاهش نرخ پیشروی از طرفی سبب افزایش کیفیت سطح می‌شود و از طرف دیگر موجب کاهش نرخ براده برداری می‌شود. بنابراین انتخاب دقیق پارامترهای مختلف در عملیات سوراخ‌کاری جهت دستیابی به صافی سطح مطلوب، امری ضروری می‌باشد. در این مقاله ابتدا با انجام آزمایش‌های تجربی، یک مدل ریاضی رگرسیون خطی مرتبه دوم به‌منظور پیش‌بینی میزان زبری سطح در حین عملیات سوراخ‌کاری فلز برنج برحسب سرعت چرخش اسپیندل، نرخ پیشروی، قطر ابزار و برهم‌کنش‌های مؤثر آن‌ها ارائه‌شده است. سپس با استفاده از روش آنالیز حساسیت آماری ای-فست، تأثیر پارامترهای موردبررسی بر زبری سطح به‌دست‌آمده است. نتایج به‌دست‌آمده از روش آنالیز حساسیت آماری ای-فست نشان می‌دهند که بین سه پارامتر ورودی موردبررسی، پارامتر نرخ پیشروی با 62 درصد تأثیر بر روی زبری سطح به‌عنوان مهم‌ترین پارامتر اثرگذار، سرعت چرخش اسپیندل با 34 درصد اثرگذاری به‌عنوان دومین پارامتر اثرگذار بر زبری سطح نهایی،قطر ابزار با تنها 4 درصد اثرگذاری به‌عنوان کم اثرترین پارامتر بر زبری سطح در فرآیند سوراخ‌کاری شناخته شده می باشد

چکیده در این مقاله حل دقیق ارتعاش برون صفحه‌ای نانو ورق‌های مستطیلی نسبتاً ضخیم براساس تئوری غیر‌محلی تغییر شکل برشی سینوسی اصلاح شده با در نظر گرفتن شرایط مرزی لوی ارائه شده است. هدف اصلی این تحقیق بررسی اثر مقیاس کوچک بر پارامترهای فرکانسی نانو ورق‌های مستطیلی نسبتاً ضخیم می‌باشد. برای توصیف تأثیرات مقیاس کوچک بر ارتعاش خارج از صفحه‌ی نانو ورق مستطیلی از تئوری غیر محلی ارینگن استفاده شده. شرایط مرزی لوی مشتمل بر شش حالت مختلف شامل دو ضلع موازی ورق مستطیلی دارای تکیه‌گاه ‌ساده و اضلاع دیگر ترکیبی از شرایط مرزی ساده، گیردار و آزاد می‌باشند. معادلات حاکم بر حرکت و شرایط مرزی با استفاده از اصل همیلتون بدست آمده است. دقت روش حاضر بدون احتیاج به هرگونه تقریبی می‌تواند به عنوان معیار مرجع مورد استفاده قرار گیرد. کارایی نتایج عددی حاصله با نتایج ارائه شده در مراجع معتبر که از سایر روش‌ها بدست آمده‌اند اعتبارسنجی شده است، نهایتاً تأثیر شرایط مرزی مختلف، نسبت ضخامت به طول، پارامتر مقیاس کوچک و نسبت عرض به طول روی پارامتر بی‌بعد فرکانسی و نسبت فرکانسی (نسبت فرکانس طبیعی نانو ورق به فرکانس طبیعی ورق) با در نظر گرفتن جزئیات مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.