مکانیک مواد پیشرفته و هوشمند

چکیده کریستال‌های فونونیک مواد پیشرفته ای هستند که از چیدمان متناوب یک یا چند ماده آخال در یک ماده زمینه متفاوت به وجود می آیند. در این پژوهش اثر پارامترهای ابعادی آخال بر شکاف نواری پلیت کریستال فونونیک تنگستن-لاستیک بررسی شده است. شکل آخال مورد بررسی استوانه توخالی و نوع شبکه مربعی است. تحلیل ساختار فوق بر اساس روش اجزا محدود و به کمک نرم افزار کامسول انجام شده است. ساختارهای نواری کریستال های فونونیک فوق با شکل آخال استوانه ای برای 10 ابعاد متفاوت آخال (قطر داخلی و خارجی استوانه توخالی) بدست آمده است. نتایج نشان داد که برای دستیابی به پهن ترین شکاف نواری باید قطر خارجی و داخلی استوانه به ترتیب 4.5 و 3.77 میلی متر باشد. در این حالت شکاف نواری تقریبا از فرکانس 281.5 تا 1076.5 هرتز قابل دستیابی است و پهنای کل شکاف نواری 795 هرتز است.

چکیده در این پژوهش تجربی، تأثیر پارامترهای ماشین‌کاری بر زبری سطح استخوان در فرایند سنگ‌زنی بررسی شده است. سنگ‌زنی استخوان روشی پرکاربرد در جراحی‌های مغز، اعصاب و برداشت خار پاشنه محسوب می‌شود. باوجود استفاده از دستگاه‌های CNC و سامانه‌های رباتیک در این حوزه، انتخاب پارامترهای بهینه جهت دستیابی به کیفیت سطح مناسب، همچنان یک چالش اساسی است. در این تحقیق، نمونه‌هایی از استخوان قلم گاو تحت آزمایش قرار گرفتند. چهار پارامتر شامل سرعت دورانی، نرخ پیشروی، عمق برش و قطر ابزار مورد بررسی قرار گرفتند. به‌منظور تحلیل حساسیت زبری سطح نسبت به این پارامترها، از روش سوبول با کدنویسی در محیط پایتون استفاده شد. سپس، تحلیل نتایج و بهینه‌سازی شرایط فرایند با بهره‌گیری از روش سطح پاسخ در نرم‌افزار مینی تب انجام پذیرفت. نتایج نشان دادند که قطر ابزار، عمق برش و جهت استئون بیشترین تأثیر را بر زبری سطح دارند. مقدار بهینه زبری برابر با ۴۷/۱ میکرون، در شرایطی شامل سرعت دورانی ۳۰۰۰ دور بر دقیقه، نرخ پیشروی ۶۰ میلی‌متر بر دقیقه، عمق برش ۱/۰ میلی‌متر، قطر ابزار ۸ میلی‌متر و جهت عرضی استئون حاصل شد. تحلیل حساسیت نیز نقش غالب قطر ابزار در هر دو جهت استئون را تأیید کرد.

چکیده در تحقیق حاضر، تحلیل ویژگی‌های ارتعاشی یک ورق ساندویچی سه لایه با هسته آگزتیک تحت نیروی آیروالاستیک در شرایط مرزی ساده مورد بررسی قرار گرفته است، که در این ورق ساندویچی لایه وسط یا به اصطلاح هسته مرکزی از ساختار آگزتیک و لایه‌های بالایی و پایینی از جنس ماده ایزوتروپیک تشکیل گردیده است و ورق ازیک‌طرف تحت نیروی آیروالاستیک قرار دارد. به‌منظور کاهش شدت ارتعاش سازه، ورق به‌وسیله نانولوله‌های کربنی تقویت شده است. جهت تحلیل و مدل‌سازی ارتعاش ورق، از تئوری برشی اصلاح‌شده و نیروی آیرودینامیکی وارده از سمت جریان هوا بر روی ورق با فرض تئوری پیستون مرتبه اول در نظر گرفته شده است. با استفاده از اصل همیلتون، معادلات حاکم بر رفتار ارتعاشی ورق ساندویچی به‌دست‌آمده است و برای حل معادلات از روش باقیمانده وزنی گلرکین استفاده شده است. برای نشان دادن اعتبار روابط حاصله و روش حل ارائه‌شده، نتایج این تحقیق با نتایج منتشرشده در مقالات معتبر و نتایج حل عددی با استفاده از روش اجزا محدود به کمک نرم‌افزارهای تجاری مقایسه شده است. نهایتاً تأثیر پارامترهای مختلف مانند ابعاد هندسی ورق ساندویچی، ابعاد هسته آگزتیک، فشار آیرودینامیکی و کسر حجمی نانولوله کربنی بر ارتعاش سازه مورد بررسی و تجزیه‌وتحلیل قرار گرفته است.

چکیده در این مقاله یک تحقیق درباره فرآیند سخت کاری القائی روی قطعه مشعلی پلوس خودروی ساینا مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای ورودی مورد بحث در این مقاله شامل توان القائی، زمان سخت کاری و فشار سیال خنک کاری می باشند و در پارامتر خروجی، میزان سختی سطح و عمق نفوذ سختی مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از جدول طراحی آزمایش استخراج شده از نرم افزار مینی تب و آنالیزهای انجام شده با روش سطح پاسخ، معادلات ریاضی و آماری حاکم بر فرآیند استخراج گردید و با استفاده از جدول آنالیز واریانس پارامترهای غیرموثر فرآیند حذف شده و معادله رگرسیون نهایی، نمودار پرتو و سایر اطلاعات مورد نیاز استخراج گردید. سپس بهینه سازی فرآیند مطابق مقادیر مورد نظر برای دستیابی به میزان مطلوب سختی سطح و عمق نفوذ سختی با ارائه محدوده مناسب تنظیمات توان القائی، زمان القائی و فشار سیال خنک کاری انجام گردید که این مورد به کاهش تست های مخرب و افزایش اطمینان کیفیت قطعات کمک می کند.

چکیده ورود هوا به سامانه‌های انتقال توان هیدرولیکی، چالشی بنیادین در ماشین‌های ثابت و متحرک به شمار می‌رود. از آنجا که، روش‌های متداول هواگیری برخط سامانه‌های انتقال توان هیدرولیکی، با محدودیت‌های عملکردی مواجه‌اند، این پژوهش با هدف طراحی، ساخت و بهینه‌سازی یک واحد جداساز هوا-روغن انجام گردید. به منظور شبیه‌سازی جریان آشفته، و ساز و کار فیزیکی جداسازی هوا از روغن، یک مدل عددی سه‌بعدی دوفازی، مبتنی بر ترکیب رویکردهای حجم سیال (VOF) و فاز گسسته (DPM)، توسعه یافت. برای اعتبارسنجی مدل عددی، یک مدار هیدروپنوماتیک آزمایشگاهی، طراحی و ساخته شد. مقایسه‌ی میان نتایج حاصل از اندازه‌گیری‌های تجربی، با نتایج عددی، حاکی از اختلافی معادل، 2/5 درصد برای راندمان جداسازی، و 5/6 درصد برای افت فشار، بود. این امر، اعتبار مدل را برای تحلیل متغیرهای مؤثر بر عملکرد واحد جداساز هوا-روغن تایید کرد. نتایج نشان داد که راندمان جداسازی، رفتاری غیرخطی دارد و محدوده‌ی سرعت بهینه 5/3 تا 5/5 متر بر ثانیه، توازنی میان راندمان بالا (90-5/87%) و افت فشار مناسب (1150-735 پاسکال)، برقرار می‌سازد. علاوه بر این، تحلیل هندسی واحد جداساز، بازه‌های بهینه‌ی کمیت‌های کلیدی را مشخص نمود. بر این اساس، مقادیر بهینه‌ی شیب بخش مخروطی (5-6 درجه)، قطر بخش استوانه‌ای (36-40 میلی‌متر) و قطر خروجی هوا (18 میلی‌متر)، به ترتیب، به راندمان‌هایی معادل، 89%، 90% و 90%، منجر شدند. بر این اساس، با انتخاب پارامترهای هندسی مناسب، می‌توان به توازنی مؤثر میان راندمان و مصرف انرژی در واحد جداساز هوا-روغن دست یافت که پیاده‌سازی آن، ارتقای قابلیت اطمینان و عمر مفید سامانه‌های هیدرولیکی را به همراه خواهد داشت.

چکیده این مقاله به بررسی اثر میرایی آیرودینامیکی بر آستانه فلاتر ورق مستطیلی آلومینیومی در جریان مافوق صوت می‌پردازد. با استفاده از قالب ماتریسی در روش DQM و نظریه پیستون مرتبه اول، این مطالعه نه تنها دقت و سرعت حل را ارتقا می‌دهد، بلکه درک عمیق‌تری از پدیده فلاتر به دست می‌دهد. معادله حرکت ورق بر اساس فرضیات کیرشهف استخراج شده و نظریه پیستون به عنوان مدل آیرودینامیکی به کار گرفته شده است. با استفاده از روش تفاضل مربعات (DQM)، دو سناریوی مختلف از نظریه پیستون مرتبه اول تحلیل شده است: حالت ساده‌شده بدون میرایی و حالت کامل با درنظرگیری میرایی. نتایج نشان می‌دهد که آستانه فلاتر در هر دو حالت در ماخ 3.395 اتفاق می‌افتد، که بیانگر ‌تأثیر ناچیز میرایی آیرودینامیکی بر سرعت فلاتر است. این یافته با تحلیل حساسیت پارامتری تأیید شده است. بر این اساس، فرمولاسیون ساده‌شده نظریه پیستون به‌عنوان پایه محاسباتی برای مطالعات آتی پیشنهاد می‌شود. این روش مزایای محاسباتی از جمله کاهش زمان محاسبات را دارد و برای کاربردهای عملی در طراحی پنل‌های هوافضایی مناسب است.

چکیده در این مقاله ساختار پلیمرهای حافظه دار بررسی شده است چرا که آنها ویژگی‌های استثنایی از خود نشان داده‌اند که منجر به استفاده آن‌ها به عنوان مواد پیشرفته برای کاربردهای فعلی و بالقوه بخصوص رباتیک شده است. با این حال، خواص ترمومکانیکی و ویژگی های حافظه شکل سنتی به دلیل توانایی آنها در بازیابی شکل اصلی تنها با استفاده از منبع گرمایش، کاملاً محدود است. SMP ها نه تنها دارای ویژگی های مکانیکی و حافظه شکل قابل توجهی هستند، بلکه سهولت ساخت آنها باعث شده است کاندید خیلی از کاربردها شوند. در این تحقیق ضمن معرفی یک عضله مصنوعی مجهز به پلمیر حافظه دار خواص مکانیکی آن اندازه گیری شده و بمنظور ارزیابی در یک مکانیزم ساده گیرایش و رهایش آزمایش گردیده است. نتایج نشان داد که این تجهیز می تواند بارگذاری سیکلیک را اجرا کرده و شاخص نیرو به انرژی 25/0 را ارائه کند. در آینده امکان پذیری این عملگر را در جراحی رباتیک و چیننده های محصولات باغی بررسی خواهد شد.

چکیده در این پژوهش، رفتار زمانی و استراحت تنش لوله‌های فولادی بدون درز API-X42 تقویت‌شده با کامپوزیت الیاف شیشه مورد مطالعه قرار گرفت تا اثرات وابسته به زمان ‌بر پایداری و ظرفیت باربری سیستم بررسی شود. پوشش کامپوزیتی لایه‌ای E-glass با رزین اپوکسی بر روی ناحیه اتصال لوله‌ها اعمال شد. آزمایش کشش به‌صورت تک‌مرحله‌ای و چندمرحله‌ای با توقف ۱۰ دقیقه‌ای در هر مرحله انجام شد و داده‌های تنش-زمان به‌صورت نرمال شده ثبت گردید. نتایج نشان داد که نرخ پایین پیشروی موجب آزادسازی تدریجی تنش و پایداری طولانی‌تر سیستم می‌شود، در حالی که نرخ‌های بالاتر باعث آزادسازی سریع‌تر تنش‌ها و رسیدن به وضعیت پایدار در مراحل اولیه می‌گردد. همچنین، افزایش تعداد مراحل بارگذاری منجر به کاهش تجمعی تنش و نزدیک شدن رفتار سیستم به حالت شبه‌پایدار شد. در نرخ‌های ۵۰، ۱۰۰ و ۲۰۰ میلی‌متر بر دقیقه، مقدار نهایی استراحت تنش به ترتیب 9/8، 7/7 و 4/9 درصد ثبت شد. این یافته‌ها نشان‌دهنده نقش کلیدی ویسکوالاستیسیته رزین و توزیع تنش بین الیاف و فلز در پایداری مکانیکی سیستم است و اهمیت بررسی رفتار زمانی در طراحی و پیش‌بینی عملکرد بلندمدت لوله‌های فولادی تقویت‌شده را تأیید می‌کند. نتایج این پژوهش راهنمایی روشن برای مطالعات آینده ارائه می‌دهد تا تأثیر بارگذاری چندمرحله‌ای و مکانیزم‌های شکست نهایی در سیستم‌های ترکیبی فولاد-کامپوزیت به‌طور جامع بررسی شود.