فهرست مطالب

مهندسی مکانیک - پیاپی 113 (خرداد و تیر 1396)

مجله مهندسی مکانیک
پیاپی 113 (خرداد و تیر 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/04/31
  • تعداد عناوین: 10
|
  • مهدی دیمی دشت بیاض، امیر ابراهیمی مقدم*، سید ایمان پیش بین، حمیده شیخانی، احمد ابراهیمی مقدم صفحات 7-17
    امروزه به دلیل نگرانی های موجود در مورد مسائل زیست محیطی و نیز در مورد قالبیت اطمینان منابع انرژی، تولید برق با بهره گیری از منابع انرژی تجدید پذیر (نو)، اهمیت فزاینده ای یافته است. به همین دلیل به کارگیری سیستم های ذخیره انرژی در نقاط مختلف سیستم قدرت ضروری است، تا تعادل بین تولید و مصرف برقرار گردد و یا اینکه برای بازه های زمانی که تولید کمتر از مصرف است، بتوان ذخیره سازی انجام داد. دراین مقاله، نخست برخی از روش های مرسوم ذخیره سازی انرژی معرفی شده و سپس به معرفی فناوری نوظهوری با عنوان تبدیل توان به گاز[i] پرداخته می شود. اساس این فناوری ذخیره سازی انرژی از طریق تبدیل توان به گاز است. یکی از پرکاربردترین روش ها در این فناوری، بهره گیری از منابع انرژی تجدیدپذیر و تولید هیدروژن از طریق فرایند الکترولیز و سپس ذخیره سازی هیدروژن تولیدی است. در صورت تمایل، برای افزایش کارایی سیستم، می توان با احداث یک واحد تولید متان[ii]، بخشی از هیدروژن تولیدی در مرحله قبل را به متان تبدیل و برای کاربردهای مختلف استفاده نمود.
    کلیدواژگان: ذخیره سازی انرژی، فناوری PtG، انرژی تجدید پذیر، تولید هیدروژن، الکترولیز
  • آرش کردانی*، عباس منتظری هدش صفحات 18-30
    امروزه یکی از مهم ترین روش های درمان جایگزینی دندان از دست رفته، استفاده از ایمپلنت است. با گسترش مطالعات و پژوهش ها در راستای شناخت خواص زیست مکانیکی دهان و دندان، اجزای ایمپلنت تغییرات بسیاری را از نظر هندسه ظاهری و ریزساختار به خود دیده اند. در مقاله حاضر، نخست ساختار ایمپلنت و ویژگی های مکانیکی استخوان فک مورد بررسی قرار گرفته است. سپس پژوهش هایی که تاثیر چگونگی طراحی اجزای ایمپلنت را بر ماهیت بار انتقالی ایمپلنت بررسی کردند، مرور شده است. نتایج این تحقیقات نشان می دهد که بارگذاری فشاری، سبب تثبیت ایمپلنت در استخوان فک می گردد؛ بارگذاری کششی ایمپلنت را لق می کند و نیروی برشی شکست ایمپلنت را تسریع می نماید. طراحی ناحیه کرست زاویه دار همراه با رزوه های مربعی، بار فشاری را به فصل مشترک ایمپلنت - استخوان انتقال می دهد. ایجاد سطوح زبر در اجزای ایمپلنت، بهبود چسبندگی و اتصال آن را به استخوان درپی دارد. همچنین باید از طراحی ایمپلنت های مخروطی اجتناب کرد. مطالعات نشان داده اند نوع بستن اباتمنت می تواند در حد خستگی ایمپلنت موثر واقع باشد. ترجیحا بستن بیرونی آن به کرست ایمپلنت، نیروی شکست خستگی را افزایش می دهد. نانوایمپلنت ها محصولاتی نوظهورند که می توانند با ساختار متخلخل شان، مدول الاستیک و وزن ایمپلنت ها را بهینه کنند و استحکام فصل مشترک ایمپلنت - استخوان را افزایش دهند.
    کلیدواژگان: ایمپلنت، زیست مکانیک، طراحی مکانیکی، رزوه، اباتمنت
  • عباس طربی، سعیده خطیبی راد صفحات 31-43
    از دهه 40 م تاکنون، تونل های باد مافوق صوت به عنوان ابزاری موثر و کارآمد برای انجام تست های ائرودینامیکی، پیشرانشی و اکوستیکی وسائل پرنده در صنعت هوافضایی مورد استفاده قرار می گیرند. پیشرفت عمده انسان در زمینه دستیابی به پرنده ها، پرتابه ها و موشک هایی با سرعت های بالا پیامد استفاده روزافزون از تونل های باد مافوق صوت بوده است. در این تحقیق، ساختار کلی تونل های باد مافوق صوت از نظر جریان (پیوسته و متناوب) همراه با مزایا و معایب هر یک مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به گستره وسیع تغییرات پارامترهای عملکردی تونل های باد مافوق صوت، در این پژوهش تحلیلی آماری براساس نمودارهای درصد فراوانی پارامترهای اصلی انجام و نتایج حاصل ارائه شده است. براساس مطالعات آماری صورت گرفته، به طور تقریبی 77 درصد از تونل های باد مافوق صوت موجود در دنیا از نوع دمشی، 13 درصد از نوع مکشی و 10 درصد از سایر انواع می باشند. اکثر تونل های باد مافوق صوت، محدوده ماخ تا زیر 5/3 را پوشش می دهند و فقط 19 درصد آنها در ماخ بیش از 5/3 نیز عمل می کنند. بیش از 90 درصد از تونل های باد مافوق صوت دمشی دارای مقطع آزمون مربعی شکل و زمان کارکرد بین 60 تا 80 ثانیه هستند.
    کلیدواژگان: تونل باد، مافوق صوت، مکشی و دمشی، فشار - خلا، جریان پیوسته و متناوب
  • مسعود مسیح طهرانی، مهدی عجمی* صفحات 44-52
    امروزه انجام معاینه فنی به عنوان موثرترین اهرم جهت افزایش ایمنی خودرو و کاهش آلودگی هوا، جایگاه خود را در قوانین ترافیکی کشورهای مختلف حفظ و ارتقاء بخشیده است. اهمیت موضوع این مطالعه در آن است که با وجود کارکردهای یادشده، این فرایند در نظر برخی از شهروندان به پدیده ای ناخوشایند همراه با نارضایتی تبدیل شده و در موارد بسیاری به مشاجره لفظی و حتی درگیری فیزیکی با کارکنان مرکز معاینه فنی انجامیده است. این مطالعه با هدف بررسی دلائل ایجاد این نارضایتی، براساس اطلاعات 10 هزار خودروی مراجعه کننده در مرکز مکانیزه معاینه فنی باران ساوه و به روش ارزشیابی انجام شده است. گروهی از این خودروها، به دلیل برطرف نشدن عیوب و عدم صدور برگ معاینه فنی از ادامه کار منصرف و گروهی دیگر پس از مراجعه مکرر و خسته کننده، موفق به رفع عیوب و دریافت برگ معاینه فنی شده اند. نارضایتی مالکان این دو گروه، که 17 درصد کل خودروهای مراجعه کننده را تشکیل می دهند، ناشی از دو عامل مهم است: تعمیرکاران کم مهارت در تعمیرگاه های متفرقه و حتی مجاز؛ لوازم یدکی بی کیفیت. نتایج مهم به دست آمده در این مطالعه لزوم توجه و نظارت بیش از پیش بر نحوه اعطای مجوز تعمیرگاه های متفرقه و مجاز، جلوگیری از تولید لوازم یدکی بی کیفیت در داخل کشور و نیز واردات این دسته از لوازم یدکی از خارج کشور را نمایان می سازد.
    کلیدواژگان: معاینه فنی خودرو، تعمیرکاران کم مهارت، لوازم یدکی بی کیفیت، عدم صدور برگ معاینه فنی، نارضایتی شهروندان
  • مسعود تیموری بک*، مهدی خداویردی زاده صفحات 53-58
    در این مقاله یک سیستم تراز لیزری دوار دوبعدی معرفی شده است. این دستگاه می تواند یک سطح تراز با استفاده از پرتو لیزر در محیط ایجاد کند که می توان از آن در فعالیت های عمرانی از جمله ایجاد خطوط مرجع افقی، انتقال کد ارتفاعی یک نقطه (سطح تراز) به دیگر نقاط، کنترل صفحه تراز نقاط و تعیین اختلاف سطوح استفاده کرد. در این پروژه از لیزر قرمز دیودی با طول موج 650 نانومتر با توان 5 میلی وات و موتور 12 ولت DC 5400 دور استفاده شده است که پرتو لیزری دارای برد مطلوب حداقل 100 متر و سرعت چرخش قابل تنظیم از 300 تا 600 دور در دقیقه می باشد. هدف از ساخت این دستگاه، معرفی سیستمی با قیمت پایین جهت عملیات تراز در فعالیت های عمرانی و معدنی است. دستگاه ساخته شده در محیط های سرپوشیده و روباز تست و بررسی شده است؛ نتایج به دست آمده نشان می دهد که این سیستم می تواند سطح لیزری با دقت یک سانتی متر در برد 100 متر ایجاد کند.
    کلیدواژگان: تراز، سطح تراز، آونگ، لیزر، فعالیت های عمرانی
  • محمدحسن شجاعی فرد، حامد سعیدی گوگرچین*، محمدرضا غیبی صفحات 59-66
    امروزه کاهش آلایندگی خودروها و افزایش استحکام سازه آنها به جهت ایمنی بیشتر در تصادفات، دو هدف عمده ای هستند که محرک نوآوری های روزافزون در صنعت خودروسازی شده است. در دهه گذشته، به کارگیری اتصالات ترکیبی بر پایه اتصالات چسبی در سازه بدنه خودرو به جهت محدودیت های اتصالات پیشین و مزایای ویژه ای که چسب به ارمغان آورده است، بسیار مورد استقبال خودروسازان قرار گرفته است. در این میان، اتصال ترکیبی جوش نقطه ای - چسب بیشترین کاربرد را دارد که در این نوشتار علاوه بر بیان مزایای آن به توضیح چگونگی ایجاد این اتصال و پارامترهای موثر بر آن پرداخته شده است. در نهایت نتیجه گیری می گردد که جهت دستیابی به بهترین استحکام در این اتصال ترکیبی، شناخت پارامترهای طراحی بسیار حائز اهمیت است و متداول ترین روش ایجاد این اتصال ترکیبی آن است که نخست چسب در موضع آماده سازی شده اعمال و پس از آن جوش نقطه ای به سرعت ایجاد شود.
    کلیدواژگان: کاهش وزن، افزایش ایمنی خودرو، اتصال ترکیبی، اتصال جوش نقطه ای، اتصال چسبی
  • مهناز ذاکری*، امیرحسین چهره آرا صفحات 67-73
    انرژی های تجدیدپذیر جایگزین مناسبی برای سوخت های فسیلی هستند. جاده های خورشیدی زیرساختی برای بزرگراه هوشمندند که شبکه برق غیرمتمرکز خودکفا و ایمن ایجاد می کنند و شرایطی برای کاربردهای مختلفی از فناوری های مورد استفاده در جاده ها برای تولید انرژی از طریق خورشید به وجود می آورند که از آن جمله می توان به بهبود بهره برداری از خودروهای خودکار، تامین روشنایی، نظارت بر وضعیت جاده ها و جز این ها اشاره کرد. جاده هوشمند از یک سری پنل های خورشیدی تشکیل شده است که از لحاظ ساختار مهندسی شده است و با حرکت و ضربه روی آن انرژی تولید می شود. در این جاده ها از اثر فتوولتائیک، ال. ای. دی. ها[i] و تراشه های ریزپردازنده استفاده می کنند. از جمله ترکیبات جدیدی که امروزه در ساخت سلول های فوتوولتایی استفاده می شوند، انواع نانوساختار های کربن هستند که به دلیل خواص نوری، فیزیکی و شیمیایی منحصر به فردشان به عنوان موادی ارزان و پاک برای تولید انرژی پیشنهاد می شوند. جاده های خورشیدی مزایای متعددی دارند که از جمله می توان حفظ حیات وحش، کاهش گازهای گلخانه ای، حفظ محیط زیست و اقلیم زمین، اجرای قوانین و تشخیص نحوه رانندگی در شرایط اختلالات روحی و ذهنی[ii] را نام برد. در این مقاله، مروری بر سلول های خورشیدی و پیشینه جاده خورشیدی داشته و سپس به ساختارها، مزایا، کاستی ها و چالش های موجود پرداخته می شود.
    کلیدواژگان: پنل های خورشیدی، جاده های هوشمند، نانوساختار کربن، سطح کامپوزیتی، فتوولتاییک
  • سجاد آذرخش *، مصطفی عباس نژاد صفحات 74-87
    در این پژوهش، با انجام آزمایش های تجربی و شبیه سازی عددی، شیوهفروریزش و میزان جذب انرژی ضربه گیرهای مخروطی با شرایط مرزی گوناگون تحت اثر بارگذاری شبه استاتیک محوری مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. در مطالعه آزمایشگاهی نمونه های مخروطی به روش چرخ کاری ساخته شده و بین دو صفحه صلب تحت اثر بارگذاری شبه استاتیک قرار گرفته است؛ سپس نحوه فروریزش نمونه، تغییرات نیرو و مقدار انرژی لازم تعیین شده اند. مدلی برای شبیه سازی فرایند فروریزش با استفاده از تحلیل اجزای محدود ارائه و اثر رفتار غیرخطی مواد، تماس و تغییر شکل بزرگ در این شبیه سازی در نظر گرفته شده است. شبیه سازی نمونه های آزمایش شده در نرم افزار آباکوس به صورت سه بعدی و به روش صریح اجرا شده است. مقایسه نتایج تجربی و شبیه سازی نشان می دهد مدل ارائه شده روش مناسبی برای تعیین پاسخ فروریزش و تعیین نمودار نیرو - جابه جایی فراهم می کند. نتایج نشان می دهد مقدار انرژی جذب شده در نمونه های مخروطی با شرایط مرزی دوسرگیردار 12 درصد بیشتر از شرایط مرزی یک سرگیردار است. از طرفی، تاثیر پارامترهای موثر بر عملکرد نمونه های مخروطی با استفاده از مدل عددی بررسی شده است. نتایج نشان می دهد تغییر ضخامت دیواره، طول لوله، نوع ماده و زاویه نیم راس پوسته های مخروطی اثر قابل توجهی بر رفتار فرویزشی پوسته های مخروطی دارند.
    کلیدواژگان: جذب انرژی، ضربه گیرهای مخروطی، بارگذاری شبه استاتیک محوری، آباکوس
  • علیرضا حیدری، علیرضا معصومی، حسین آذرمی، علیرضا شوشتری* صفحات 88-101
    در سال های اخیر، ورود نرم افزارهای هوشمند و ماشین های رایانه محور به عرصه صنایع سبب شده است تا کیفیت، تنوع و سرعت تولید افزایش چشمگیری داشته باشد. این پیشرفت نرم افزاری، که اصطلاحا طراحی و ساخت به کمک رایانه نامیده می شود، صنعت نسبتا پیچیده کفش را نیز دستخوش تغییراتی کرده است. علاوه بر این، امروزه تولید کفش های طبی به عنوان یک ارتز، بسیار مورد توجه واقع شده است، اما متاسفانه با تمام تلاش هایی که در کشور برای تولید ارزان تر این گونه کفش ها انجام شده، به علت عدم استفاده از خودکارسازی، قیمت تمام شده این محصول برای مصرف کنندگان مناسب نیست. با توجه به اهمیت این موضوع، شرکت های گوناگون نرم افزاری، مجموعه ای از نرم افزارها را برای تولید خودکار کفش ارائه کرده اند. در پژوهش حاضر، نخست با استفاده از روش ماتریس تصمیم گیری، بهترین شاخه نرم افزاری مورد استفاده در ساخت کفش انتخاب و در ادامه، توصیف فرایند طراحی با استفاده از این مجموعه نرم افزاری بیان شده است. سپس در بخش مطالعه موردی، طراحی یک نمونه کفش با بهره گیری از فرایند خودکارسازی نرم افزاری پیاده سازی شده است. در این فرایند ابتدا قالب متناسب با نمونه طراحی و در بخش زیره، یک نمونه زیره مناسب، توسط نرم افزار طراحی شده است. سپس طراحی مدل سه بعدی کفش روی قالب انجام گرفته و الگوی دوبعدی به طور خودکار توسط نرم افزار استخراج شده و بدین ترتیب طراحی کفش به اتمام می رسد.
    کلیدواژگان: کفش، خودکارسازی نرم افزاری، روش های طراحی مهندسی، ماتریس تصمیم گیری، اتودسک
  • بهزاد تیموری، حامد سعیدی گوگرچین* صفحات 102-111
    یکی از روش های جدید تولید مواد با دانه های نانومتری یا بسیار ریزدانه، روش تغییر شکل پلاستیک شدید[i] است که با اعمال کرنش های شدید به نمونه، اندازه دانه ها کاهش یافته و در مقابل خواص مکانیکی از جمله استحکام تسلیم و استحکام نهایی بهبود چشمگیری می یابد. در این تحقیق، اثر فرایند پرسکاری شیاری محدود شده به عنوان یکی از روش های تغییر شکل پلاستیک شدید روی ورق آلومینیوم 5052 مطالعه شده است. در این روش از دو قالب، یکی شیاردار نامتقارن و دیگری تخت، برای پرس نمونه های آلومینیومی استفاده شده است. برای مطالعه تاثیر فرایند روی اندازه دانه ها و ساختار اتمی از تفرق پرتو ایکس[ii] استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش تعداد مراحل پرسکاری اندازه دانه ها از 50 میکرون کاهش می یابد و به حدود 300 نانومتر رسید. همچنین در زمینه استحکام ورق حالت 90 درجه نسبت به 180 درجه نتایج بهتری دارد، اما سختی نمونه های 180 درجه بیشتر از 90 درجه است.
    کلیدواژگان: پرسکاری شیاری محدودشده، تغییر شکل پلاستیک شدید، تفرق پرتو ایکس، اندازه دانه