مجله مهندسی مکانیک
پیاپی 107 (خرداد و تیر 1395)

با توجه به اینکه بعضی از مناطق جغرافیایی ایران به ویژه مناطق کوهستانی شمال غرب اقلیم سرد و کوهستانی با بارش های زیاد برف و باران دارند، اغلب به دلیل بارش های زیاد برف و باران و نیز ایجاد گل ولای در مسیرهای مواسلاتی، گاه این جاده ها برای مدت های طولانی بسته می شوند و عملا ارتباط نقاط روستایی و نیز مراکز نظامی مرزی قطع می گردد. از جمله روش های حل این مشکل و کمک به عادی سازی رفت وآمد، پیشنهاد طراحی و ساخت جاده های قابل حمل توسط خودرو و نفر است که در مواقع ضروری روی بستر این راه ها قرارگرفته و به عنوان جاده پوششی عمل می کنند. در این مقاله نوعی پروفیل آلومینیومی ناودانی شکل جهت استفاده به عنوان جاده قابل حمل برای نوعی خودرو تویوتا هایلوکس با بار کلی 3 تن طراحی شده و حرکت خودرو روی آن به صورت دینامیکی شبیه سازی و تحلیل شده است. در پایان تنش های اعمالی براساس زوایای پروفیل و نیز سرعت حرکت خودرو روی پروفیل مورد بررسی قرار می گیرد.

معمولا به منظور بهبود عملکرد کامپوزیت های پلیمری در برابر ضربه، از روش دوخت در راستای ضخامت تقویت کننده استفاده می شود. در این مقاله اثر برخی از پارامترهای دوخت بر خواص ضربه پاندولی کامپوزیت های تقویت شده با پارچه شیشه بررسی شده است. برای تهیه کامپوزیت ها از لایه های پارچه شیشه با بافت تافته به عنوان تقویت کننده و رزین اپوکسی به عنوان ماتریس استفاده شده است. نمونه های کامپوزیتی به روش لایه گذاری دستی تهیه شده اند. برای مشاهده اثر دوخت بر عملکرد ضربه پاندولی کامپوزیت ها یک نمونه بدون دوخت برای مقایسه با نمونه های دوخته شده تولید شده است. به منظور بررسی اثر زاویه دوخت، لایه های تقویت کننده با زاویه های صفر، 45 و 90 درجه و ترکیبی از این زوایا توسط ماشین دوخت صنعتی به هم دوخته شده اند. همچنین برای مشاهده اثر نحوه دوخت لایه های مختلف، لایه های پارچه در سه حالت متفاوت دوخته شده اند. نتایج آزمایش های ضربه پاندولی بر نمونه های بررسی شده نشان می دهد که نحوه دوخت لایه های مختلف و زاویه های دوخت متفاوت بر انرژی جذب شده توسط نمونه تاثیرگذار بوده است. همچنین نمونه دوخته نشده در مقایسه با سایر نمونه ها کمترین مقدار انرژی ضربه ای جذب شده را دارد.

با ظهور آلیاژهای حافظه دار و گسترش چشمگیر کاربردهای آنها در صنعت خودرو و پزشکی، راه کارهای متنوعی برای تطبیق این آلیاژها با ملزومات کاربر به وجود آمده است. این آلیاژها چون در حالت خالص تنها در دمای معین و گستره بسیار کمی دو اثر پزودوالاستیک و حافظه شکلی را از خود نشان می دهند، برای کاربردهای صنعتی مناسب نیستند، اما در صورت افزودن عناصری چون روی و مس و زیرکونیم، می توان میزان دمای شروع و پایان این دو اثر را تنظیم کرد و این بازه را گسترش داد. این آلیاژها به علت داشتن میزان قابل توجهی نیکل می توانند در بافت هایی که ایمپلنت آلیاژ حافظه دار در آنها به کار رفته است، بافت را مسموم کنند. به همین جهت با اکسیداسیون سطح آلیاژ و ایجاد یک لایه میانی خنثی می توان به طور قابل ملاحظه ای مانع نفوذ نیکل در بافت شد. در این مقاله برخی از آثار وجود عناصر هافنیم، زیرکونیم و هیدروژن بر آلیاژهای حافظه دار و نیز اثر اکسیداسیون بر نیتینول مورد بررسی قرار گرفته است.

کنترل وضعیت پروازی ربات های پرنده دارای روتور، از جمله مسائلی است که در بهبود عملکرد این دسته از وسائل پرنده نقش موثری دارد. از جمله عوامل برهم زننده وضعیت ربات های پرنده روتوری می توان به اغتشاشاتی که در خلال پرواز در زوایای پروازی وسیله پرنده ایجاد می شود اشاره کرد. طی سالیان گشذته، یکی از راه های اصلاح و بهبود این مشکل، استفاده از کنترل کننده های گوناگون است. در این مقاله ابتدا گونه ای از ربات های پرنده روتوری با عنوان کوادروتورها معرفی می شوند. پس از مقایسه میان این نوع ربات پرنده و سایر وسائل پرنده و بررسی ساختار عملکردی آن، روند طراحی یک کنترل کننده فازی جهت کنترل وضعیت سیستم ربات ارائه می شود. در ادامه، شبیه سازی کوادروتور مورد نظر در نرم-افزار متلب انجام و نتایج حاصل از این شبیه سازی بیان شده است. در پایان مشاهده می شود که کنترل کننده فازی طراحی شده ضمن مقاوم بودن در برابر تغییر پارامترهای سیستم قادر به از بین بردن اغتشاشات وارده بر وضعیت پرواز آن در بهترین و کوتاه ترین زمان ممکن است.

پیل های سوختی در مقایسه با موتور های احتراق داخلی از بازدهی بیشتر، آلودگی صوتی و آلایندگی کمتری برخوردارند. سوخت فناوری پیل سوختی گاز هیدروژن است که یکی از خطرناک ترین گازها از لحاظ اشتعال پذیری و قابلیت انفجار است. لذا طراحی محیط آزمایشگاهی ایمن برای ساخت و تست پیل سوختی لازم و ضروری است. از جمله مهمترین اصولی که در آزمایشگاه مذکور باید براساس استاندارد NFPA 853 و IEC 60079 برای سیستم های تولید توان پیل سوختی لحاظ شود، طراحی سیستم تهویه مناسب جهت جلوگیری از انتشار و انفجار گاز هیدروژن است. لذا در این مقاله با مروری بر مفاهیم تهویه استاندارد و ایمن، مهمترین پارامترهای طراحی این نوع تجهیزات ایمنی برای محیط های آزمایشگاهی پیل سوختی مورد بررسی قرار گرفته و به عنوان مطالعه موردی، برای یک دستگاه تست با دبی گاز ورودی هیدروژن 54 نرمال لیتر بر دقیقه با تبیین الگوریتم بهینه محاسبات، زمان تخلیه برای برون رفت از ناحیه خطر و حداقل دبی تخلیه لازم براساس ظرفیت فوت مکعب بر دقیقه برآورد گردید. همچنین اثر پارامترهای فشار، دما و قطر نشتی بر میزان نرخ تهویه و حجم منطقه خطر بررسی شده است. نتایج محاسبات انجام شده در آزمایشگاه تحقیقاتی مرکز پیل سوختی دانشگاه صنعتی مالک اشتر اجرا و مورد بهره برداری قرار گرفته است.

در این مقاله بالستیک داخلی موتورهای موشک سوخت جامد بدون شیپوره با استفاده از حل عددی برای هندسه تقارن محوری بررسی شده است. ماده پیشران درون محفظه احتراق به صورت استوانه توخالی در نظر گرفته شده و یک روند عددی برمبنای روش حجم محدود و الگوریتم فشار مبنا در یک شبکه جابه جا شده به منظور شبیه سازی عددی جریان سیال قابل تراکم لزج در داخل موتورهای موشک مذکور توسعه داده شده است. معادلات ناویر استوکس برای جریان قابل تراکم گسسته شده و با روش المان حجم محدود حل شده است. برای شبیه سازی جریان ناپایا، ابتدا تصور می شود سطح سوزش با زمان تغییر نمی کند و جریان پایاست. با این فرض می توان مقادیر اولیه کمیت های جران را برای جریان ناپا محاسبه کرد. در این مقاله از روش کسر حجمی و روش یانگز برای پیش بینی سطح سوزش در هر لحظه استفاده شده است. به منظور اعتبارسنجی شبیه سازی، بخشی از نتایج این تحقیق با نتایج تحلیلی و تجربی مقایسه شده است. این مقایسه تطابق خوبی را نشان می دهد و صحت شبیه سازی را تایید می نماید.

ترکیبات آلومینایدهای تیتانیوم به این دلیل که ویژگی های حرارتی آلیاژهای پایه تیتانیوم را توسعه داده اند، جذابیت فراوانی دارند. باوجود داکتیلیته کمتر این دسته از مواد نسبت به آلیاژهای متداول پایه تیتانیوم، این ترکیبات گپ و خلا موجود در قابلیت عملکردی مواد سبک وزن در محدوده دمایی 500 تا 700 درجه سانتی گراد را پر کرده اند. آلیاژهای آلومیناید تیتانیوم براساس فازهای بین فلزی γ (TiAl) و α2 (Ti3Al) به عنوان موادی که از پتانسیل بالایی برای برآوردن نیازهای طراحی پیشرفته برای سیستم های تبدیل انرژی، که براساس دماهای سرویس دهی بالاتر، وزن های سبکتر و سرعت های عملیاتی بالاتر صورت می-گیرند، شناخته می شوند. ترکیبات بین فلزی آلومیناید تیتانیوم براساس خواص مکانیکی خود می توانند در محدوده وسیعی از قطعات در صنعت خودرو سازی، صنایع هوافضا، توربین های نیروگاه برق و موتورهای توربین گازی استفاده شوند. در این مقاله مراحل تولید آزمایشگاهی، عملیات حرارتی و کنترل کیفی شمش های γ-TiAl تولیدشده به روش ریخته گری ذوب قوسی تحت خلا تشریح می شود. همچنین برای اطمینان، بر روی شمش های تولیدشده آزمایشات XRD، چگالی سنجی و متالوگرفی انجام می گیرد. نتایج حاصل از آزمایشات نشان می دهد که آلیاژ تولیدشده γ-TiAl با حجم تولید پایلوت آزمایشگاهی، با توجه به استانداردهای موجود، کیفیت مناسبی دارد.

فولادهای تولاکس آخرین محصول شرکت فولادسازی اس. اس. ای. بی. در سوئیس هستند. این شرکت در سال های قبل فولادهای پراستفاده دیگری مانند هاردآکس را که یک فولاد ضدسایش متداول در صنعت است را نیز تولید و روانه بازار کرده است. فولادهای تولاکس با هدف جایگزینی فولادهای متداول مورد استفاده در صنعت ماشین سازی ساخته شده اند. فولادهای تولاکس در سه دسته تولاکس 33، تولاکس 40 و تولاکس 44 ساخته و روانه بازار شده اند. به طور معمول فولادهای ماشین سازی مورد استفاده در صنعت تحت عملیات کوئنچ و تمپر قرار می گیرند تا سخت شوند و به خواص مورد نظر برسند. در نتیجه همین عمل نیز دارای تنش های باقیمانده زیادی می شوند که کارایی این فولادها را تحت تاثیر قرار می دهد و البته انجام این عملیات حرارتی هزینه زیادی نیز به دنبال دارد؛ اما فولادهای تولاکس پیش سخت شده بوده و بعد از خرید تنها به ماشینکاری نیاز دارند و به دلیل انجام تمامی فرایندهای عملیات حرارتی در کارخانه اس. اس. ای. بی. دارای کمترین میزان تنش باقیمانده هستند. هدف از انجام این پژوهش معرفی فولادهای تولاکس و کارایی آنها در صنعت و انجام مقایسه ای بین خواص این فولادها با فولادهای متداول صنعت ماشین سازی همچون سی. کی. 45 ، ام. او. 40 ، وی. سی. ان. 150 و وی. سی. ان. 200 می باشد. در پایان این نتیجه حاصل می شود که فولادهای تولاکس می توانند به راحتی جایگزین فولادهای متداول در صنعت شوند.

امروزه فناوری ساخت و پرتاب ماهواره ها یکی از ضروری ترین و مهم ترین نیازهای هر کشور است. قسمت هایی از فضا مانند مگنتوسفر و کمربند های تشعشعی و همچنین فعالیت های خورشیدی و ذرات پرانرژی خورشیدی پراکنده در فضا، بر ماهواره ها و مدارهای الکترونیکی آنها تاثیر می گذارند که به نوعی سبب ایجاد اختلال در سیستم الکترونیکی ماهواره می شوند. بنابراین برای اینکه ماهواره بتواند ماموریت خود را به طور کامل انجام دهد، بررسی شرایط محیطی و آسیب های احتمالی آن و جلوگیری از بروز خسارت ناشی از این شرایط محیطی اهمیت پیدا می کند. دو پدیده مهم در مطالعه برهم کنش محیط فضا بر ماهواره یا فضاپیما شارژ سطحی و شارژ عمقی هستند که در این مقاله مبانی آنها تشریح شده است. نظر به اهمیت این دو پدیده نرم افزارهایی تخصصی توسعه داده شده است. یکی از نرم افزارهای تخصصی در این حوزه نرم افزار برهم کنش پلاسما با فضاپیما یا به اختصار SPIS می باشد. این نرم افزار برهم کنش پلاسما با فضاپیما امروزه به نرم افزار استاندارد اتحادیه اروپا برای مدلسازی و شبیه سازی برهم کنش پلاسما با فضاپیما تبدیل شده است. هدف اصلی این مقاله معرفی سازوکار ایجاد اختلال تخلیه الکترواستاتیکی بر ماهواره و در نهایت معرفی نرم افزار مذکور است.

توربین بادی عبارت است از مجموعه ای پیچیده از سیستم های الکترومکانیکی که انرژی جنبشی باد را به توان الکتریکی تبدیل می کند. امروزه استفاده از توربین های بادی بسیار رواج یافته است. این ادوات بیشتر در محیط های بسیار نامساعد کار می کنند و به همین دلیل در معرض انواع خرابی ها قرار می گیرند. در این مقاله، به مرور و بررسی انواع روش های عیب یابی و پایش وضعیت قسمت های متنوع توربین بادی (مانند سیستم انتقال توان، پره ها، برجک و یاتاقان ها) پرداخته می شود. از جمله مهمترین این روش ها می توان به روش های آنالیز ارتعاشات، تحلیل درخت عیب، آزمایش فراصوت و جر این ها اشاره داشت. روش های مذکور می توانند علاوه بر اینکه وقوع خرابی در سیستم توربین بادی را پیشگیری نمایند و مانع از کار افتادگی آن شوند، سبب صرفه جویی در هزینه های نگه داری و تعمیرات توربین ها شده و میزان دقت و کیفیت شناسایی خرابی ها را بهبود بخشند. بر این اساس، روش نشر آوایی نسبت به روش آنالیز ارتعاشات دقیق تر و در مدت زمان کمتری به وجود عیب پی می برد. این در حالی است که روش فراصوت تنها تخمینی از محل و نوع عیب به دست می دهد؛ گفتنی است دقیق ترین روشی که امروزه در امر عیب یابی توربین بادی استفاده می شود، روش رادیوگرافی است.