نشریه دانشکده فنی دانشگاه تهران
سال سی و هفتم شماره 3 (پیاپی 81، آذر 1382)

در این مقاله روش نیمه لاگرانژی نیمه ضمنی برای حل معادلات آب کم عمق در مختصات کارتزین به کار برده شده است و برای حل معادلات اب کم عمق از شبکه c – آراکاوا استفاده شده است. روش نیمه گرانژی که به صورت نیمه ضمنی به معادلات آب کم عمق اعمال می شود. به ضورت نامشروط پایدار است، بنابراین یکی از مشکلات روش های اویلری که کوچک بودنگام زمانی می باشد، یا به کار بردن این روش مرتفع می شود. دقت روش نیمه گرانژی – نیمه ضمنی با دقت میان یابی های انجام شده در این روش تعیین می شود، در اینجا ازمیانیابی درجه سوم که یکی از روش های دقیق میان یابی است، استفاده شده است. صحت این روش به وسیله حل کانال اب یک بعدی در مقایسه با حل تحلیلی مشخصه ها مورد تایید قرار گرفته است. همچنین این روش در حالت دو بعدی به یک جریان کانال هوا که دارای شرایط مرزی دوره ای در مرزهایشرقی و غربی و شرایط مرزی سخت در مرزهای شمالی و جنوبی است، اعمال شده است. این روش در حالت یک بعدی و دوبعدی به لحاظ پایستگی کمیت هایی مانند انرژی کل، آنسروفی و عمق متوسط اشاره بسیار خوب عمل می کند.

در این مقاله حل عددی شکل پایستار معادلات اب کم عمق در صفحه b با استفاده از روش فشرده مرتبه چهارم ارائه می شود. معادلات آب کم عمق در واقع بیان کننده حرکت یک جو یا اقیانوس یک لایه ای همراه با تقریب هیدوستاتیک می باشند، که در انها فرض می شود چگالی ثابت است و علاوه بر آن جو را خشک و هر دو را بدون اصطکاک فرض می کنند. برای گسسته سازی، معادلات حاصل با استفاده از روش ADI در دوراستای محور های مختصات شکسته می شوند. سپس برای گسسته سازی مکانی معادلات از معادلات از روش فشرده مرتبه چهارم استفاده میشود. به این دلیل بهوجود آمدن خطای دگرنامیدن ناشی ازاندرکنش جمله های غیر خطی موجود درمعادلات با استفاده از اضافه نمودن عبارت های اتلافی به معادلات می توان بر این خطا غلبه نمود. ازمایش های عددی انجام گرفته نشان می دهند که نتایجبهتر برای غلبه بر این خطا هنگامی به دست می آیند که از یک پالاینده در طول مراحل انتگرال گیری به صورت متناوب استفاده شود. کمیت های ناوردای مدل مانند انستروفی و انرژی کل در طول انتگرال گیری عددی از معادلات به خوبی پایستگی خویش را حفظ می نمایند، این مطلب موید این حقیقت است که ماهیت غیر خطی معادلات با استفاده از روش عددی به کار رفته به خوبی مدل شده است. اعتبار حل عددی ارائه شده با مقایسه جواب های حاصل با نتایج محققان قبلی سنجیده می شود. نتایج پاره ای ازآزمایش های عددی به منظور نشان دادن دقت بالاتر روش فشرده در مقایسه با روش های متداول نیز ارائه می شود.

تحلیل فرآیندهای آهنگری به کمک روش حد بالای اجزائی برای حل مسائل پیچیده آهنگری به خصوص آهنگری با قالب بسته بسیار مناسب است. تحلیل فرآیند با تقسیم سطح قطعه به المانهای استاندارد از پیش تعیین شده و میدانهای سرعت معین کلی مربوط به آنها با استفاده از تئوری حد بالا انجام گرفت. با استفاده از تئوری انجام شده هر دو دسته مسائل کرنش مسطح و تقارن محوری حل شده اند و مثالهائی برای هر دو ارائه شده است. برای حالت کرنش مسطح از المانهای مستطیلی و ذوزنقه ای شکل و برای مسائل محور تقارن از المانهای رینگی با مقاطع مثلثی و مربع شکل استفاده شده است. میدانهای سرعت برای هر المان شکل کلی استانداردی دارند که با به کارگیری آنها در کنار هم می توان شکل خاص میدان سرعت را برای هر مسئله بدست آورد. در این مقاله میدانهای سرعت المانها با بهینه سازی ثابت روابط حاصل از میدانهای سرعت مولفه های مختلف مربوط به توان حد بالا بدست آمده و بهینه میشوند. محاسبه نیروی لازم و تغییر شکل در حین فرآیند با استفاده از این روش ارائه می گردند. بوسیله برنامه کامپیوتری تدوین شده تغییر شکل قطعه در مراحل مختلف فرآیند را میتوان بدست آورد و بدین ترتیب شبیه سازی کامپیوتری فرآیند امکان پذیر می گردد. تاثیر عوامل مختلف از قبیل ابعاد قالب، پلیسه، شرایط اصطکاکی و... بر فرآیند بررسی و مورد تحلیل و مشاهده قرار گرفتند. نتایج بدست آمده از این تئوری با نتایج تئوری و تجربی دیگران مقایسه و بهبود خوبی مشاهده شده است.

فرمان پذیری یک خودرو که بیانگر رفتار دینامیکی آن در حرکت بر روی مسیرهای منحنی است متاثر از ویژگی های هندسی و عملکردی ساز و کارهای گوناگون به کار رفته در خودرو نظیر سیستم فرمان، سیستم تعلیق و سیستم ترمز می باشد. بر این اساس در طراحی هر یک از سیستمهای یاد شده باید تاثیر ویژگی های آن سیستم در فرمان پذیری خودرو به عنوان یکی از معیارهای مهم در نظر گرفته شود. در این مقاله تاثیر هندسه (و به طور مشخص مختصات اتصالات و لوله ها) ساز و کار دنده شانه ای به کار رفته در سیستمهای معمول فرمان بر فرمان پذیری خودرو بررسی شده و روش جدیدی برای دستیابی به بهترین کیفیت فرمان پذیری با استفاده از الگوریتمهای ژنتیک پیشنهاد شده است. بدین منظور مدل دینامیکی فرمان دنده شانه ای با مدل دینامیکی کل خودرو تلفیق شده و پارامترهای دینامیکی و قیدهای سینماتیکی ساز و کار فرمان در مدل دینامیکی مناسبی که با استفاده از مدل خطی تایر برای بررسی فرمان پذیری خودرو انتخاب شده ادغام گردیده است. سپس معادلاتی که به این طریق بدست می آید به ازاء ورودی پله ای با غربیلک فرمان و به کمک نرم افزار MATLAB حل شده و مقادیر شاخصهای فرمان پذیری خودروی مورد نظر محاسبه شده و مورد بحث قرار گرفته است. همچنین دلائل به کارگیری الگوریتم ژنتیک برای یافتن مختصات بهینه اتصالات ساز و کار فرمان و مزایای استفاده از این روش توضیح داده شده است.

در این مقاله ف«آیند خنک سازی پره های سوزنی شکل جابجایی مختلط مورد بررسی قرار گرفته شده است. به منظور افزایش انتقال حرارت از پره ها و نیز ازدیاد نیروی درافت سیال دودکش در بالای پایه نگهدارنده پره ها منظور شده است مجموعه پره های سوزنی و صفحه متصل به آن بصورت یک محیط متخلخل با جریان Forchheimer مدل شده است. آنگاه وضعیت آیتیمم آرایه این پره های سوزنی برای مقادیر معین گرمای اتلافی از سیستم بر حسب مقادیر بهینه قطر پره ها و ضریب تخلخل آنها برای جریان کاملا توسعه یافته بدست آمده است. نتایج بدست آمده با داده های موجود توسط سایر محققین مقایسه گردیده و اثرات جریان جابجایی مختلط در مقایسه جریان آزاد بحث شده است.

در مقاله حاضر با ترکیب روش های تخمین توابع متوالی (SFSM) و روش تقابل دوگانه اجزاء مرزی (DRBEM) یک روش جدید برای حل مسائل معکوس هدایت حرارتی با خواص ترمو فیزیکی ثابت ارائه گردیده است. در روش حاضر تخمین شرط مرزی مجهول با استفاده از دو ماتریس تبدیل صورت می گیرد. این ماتریس ها با انجام عملیات ریاضی بر اساس روش تخمین توابع متوالی بر روی ماتریسهائی که در روش دوگانه اجزاء مرزی برای حل مستقیم به کار می روند بدست آمده اند. مسئله ای که مورد بررسی قرار گرفته است تخمین یک شار حرارتی مجهول اعمال شده به سطح فعال به صورت تابعی از زمان و مکان است. در این مسئله سطوح غیر فعال عایق در نظر گرفته شده اند برای مقایسه سرعت و دقت روش با روش تخمین توابع متوالی از یک مسئله شبیه سازی شده که از حل تحلیلی بدست آمده استفاده گردیده است. نتایج حاکی از افزایش قابل توجه در سرعت و همچنین افزایش در دقت است.

عمده ترین تفاوت میان انفجار زیر آب و انفجارهای معمولی (انفجار در هوا) مربوط به دینامیک محصولات انفجار است.در انفجار زیر آب توده گازی حاصل از انفجار میدان فشار خاصی در آب تولید می کند که شامل موج ضربه ای اولیه و پالسهای ثانویه است در این تحقیق رفتار حباب حاصل از انفجار ماده منفجره کروی شکل در زیر آب مورد بررسی قرار گرفته است. این بررسی با استفاده از معادلات اولر یک بعدی و در مختصات لاگرانژی انجام شده است. برای حل معادلات از روش گودونفی با دقت مکانی مرتبه سه (PPM) استفاده شده است و الگوریتم روش عددی با توجه به معادله حالت گازهای واقعی تنظیم شده است. محصولات انفجار و آب به ترتیب توسط معادلات حالت (JWL) و (Mie-Gruneisen) تعریف شده اند. نحوه تشکیل موج ضربه ای در حباب و تولید پالسهای ثانویه در آب نشان داده شده است. همچنین توزیع خواص در آب و حباب در زمانهای مختلف ارائه گردیده اند.

در این مقاله آنالیز غیر خطی دو صفحه دایروی و حلقوی که توسط فنرهای پیچشی خطی به یکدیگر متصل شده اند و تحت بار یکنواخت نسبتا بزرگ واقع شده اند مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به دخالت نیروهای غشائی معادلات دیفرانسیل حاکم بر مسئله به دو معادله دیفرانسیل غیرخطی کوپله می انجامد که به معادلات فون- کارمن معروف هستند. با به کارگیری پارامترهای مناسب، این جفت معادله به دوازده معادله دیفرانسیل غیرخطی مربته اول تبدیل می شوند. این معادلات با استفاده از روش پرتاب موازی و تصحیح نیوتن-رافسون و تعیین ژاکوپین مربوطه با روشی نو حل شده اند. تغییر شکلها و تنشهای غشائی و خمشی و ماکزیمم آنها روی صفحات بررسی شده و نهایتا تغییرات ماکزیمم تنش خمشی و غشائی برحسب تغییرات ضخامت صفحات، تغییرات نسبت شعاعهای صفحات، تغییرات بار وارده و تغییرات ضریب سختی فنی حلزونی آورده شده است. در انتها، با توجه به بکر بودن مسئله به منظور اعتبار تحلیل انجام شده، حل این مسئله در حالت مخصوص با نتایج مسئله موجود در مرجع (12) مقایسه شده است.

ایجاد ساختار ستونی در آلیاژهای آلنیکو سبب می شود که خواص مغناطیسی این آلیاژها تا حد قابل ملاحظه ای بهتر شود. افزودن تیتانیوم به آلیاژهای آلنیکو نیز تاثیر چشمگیری بر بهبود خواص مغناطیسی این آلیاژها دارد ولی مانع از ایجاد ساختار ستونی در آنها می شود. تیتانیوم با مکانیزمهای متعددی در فرآیند انجماد جهت دار آلیاژهای آلنیکو اختلال ایجاد می کند. به طوریکه حتی با فراهم آوردن شرایط (انجماد جهت دار) برای آلیاژهای آلنیکو حاوی تیتانیوم بوسیله تکنیکهائی مانند (قالب پیش گرم)، (قالب گرمازا) و (ذوب منطقه ای) هم نمی توان به ساختار کاملا ستونی در آنها دست یافت. افزودن عناصری از قبیل گوگرد، کربن، سلنیوم، تلوریم و فسفر به ایجاد ساختار ستونی در آلیاژهای آلنیکو حاوی تیتانیوم کمک می کند. در این تحقیق مکانیزم تاثیر گوگرد و کربن در کمک به ایجاد ساختار ستونی در آلیاژهای آلنیکو حاوی تیتانیوم مورد بررسی قرار گرفته است. نتیجه حاصل از تحلیلهای ترمودینامیکی و بررسی های آزمایشگاهی حاکی از آن است که کربن با مکانیزم اکسیژن زدائی مذاب شکل گیری آخالهای اکسیدی تیتانیوم منتفی می سازد و با این کار مانع از بوجود آمدن یکی از جوانه زاهای موثر در مذاب می شود. در حالی که گوگرد با تشکیل سولفید تیتانیوم و رسوب بر سطح آخالهای نیتریدی تیتانیوم اثر جوانه زائی آخالهای نیتریدی تیتانیوم را از بین می برد و سبب خنثی سازی تاثیر دیگر جوانه زای موثر موجود در مذاب می شود.

انتخاب جنس فولادهای ابزار برای تامین نیازهای مشتری منحصر به یک نوع فولاد نیست در واقع هر مشتری نیازهای خود را در یک محدوده بیان می کند از طرف دیگر مشخصات فنی فولادهای ابزار مطلق نیست و همواره از میانگین مقدرای انحراف دارد به همین دلیل در این مقاله از تئوری منطق فازی یا شلال برای انتخاب مناسب فولاد ابزار استفاده شده مراحل به شرح زیر انجام شد. در انتخاب فولاد ابزار از چهار مشخصه فنی سختی خام سختی پس از عملیات حرارتی حداکثر درجه حرارت کار و چقرمه گی و همچنین از متغیر قیمت استفاده شد مشخصات فنی و قیمت فولادهای ابزار ساخت داخل از سازندگان دریافت شد مقدار میانگین و انحراف معیار برخی از مشخصه های فنی محاسبه شد توابع عضویت برای قیمت و مشخصه های فنی فوق تعریف شد فولادهای ابزار بر اساس مطلوب بودن برای مشتری ها درجه بندی شدند از منطق شلال برای انتخاب فولادهای ابزار درجه بندی شده برای هر مشتری استفاده شد با استفاده از منطق شلال فولاد های ابزار مطلوب مشتری ها معین شد و نهایتا مطلوبترین فولاد ابزار برای مشتری ها انتخاب شد همچنین تاثیر گران شدن یکی از فولادهای ابزار منتخب در انتخاب مناسب فولاد ابزار بررسی شد در این مقاله علاوه بر آنکه انتخاب فولاد ابزار فرموله شد امکان کاهش تنوع جنس فولاد ابزار برای تولید کننده به وجود آمد که ماحصل آن کاهش قیمت تمام شده فولاد ابزار برای تولید کننده است

امروزه بسیاری از قطعات خودروها بویژه قطعات سیستم تعلیق و دینامیک خودرو از فولادهای میکرو آلیاژی تهیه می شوند. تجربه نشان داده است که دمای این قطعات ضمن تحمل بارهای سیکلی در حین کاربری تا حدود 200 درجه C بالا می رود فولادهای مورد استفاده در ساخت این قطعات می تواند دارای ساختارهای متفاوت از جمله هرلیتی- فریتی، بینیتی، فریتی-مارتنزیتی و چند فازی باشند. در این پژوهش با تکیه بر پتانسیل فولاد سازی داخلی فولادهای میکرو آلیاژ محتوی وانادیم تهیه و جهت ایجاد ریز ساختارهای متفاوت تحت عملیات حرارتی همدمائی متوالی قرار گرفته اند سپس تاثیر ریز ساختارهای متفاوت بر عمر خستگی در دماهای محیط و 200 درجه C مطالعه شد.نتایج نشان می دهند که عمر خستگی به شدت تحت تاثیر دمای آزمایش، ترکیب شیمیائی و ریز ساختار اولیه قرار می گیرند. افزایش دمای آزمایش باعث بروز پدیده پیرکرنشی و افزایش عمر خستگی بویژه در ریز ساختارهای فریتی-مارتنزیتی می گردد.

جهت تهیه آلومینای ریز دانه و عاری از هرگونه رشد دانه غیر نرمال لازم است شرایط خاصی در رابطه با مواد اولیه (پودر میکرونی با خلوص بالا) و شرایط پخت (دما، زمان، فشار مکانیکی و اتمسفر کوره) اعمال شود. بالاترین تراکم پذیری تا حد دانسیته تئوری در شرایط زینترینگ تحت بار با فشار مکانیکی Mpa 45 تحت اتمسفر محیط خلاء شرایط دمائی و زمانی 1450 درجه سانتیگراد به مدت 30 دقیقه و در حضور PPm 500 اکسید منیزیم حاصل می شوند. مشاهدات ریز ساختاری وجود ذرات رسوبی ریز که به طور یکنواخت در زمینه پراکنده شده اند را نشان داده که به عنوان موانع رشد دانه عمل می نمایند. از طرفی در شرایط خلاء حذف تخلخلها که کنترل کننده سرعت رشد دانه هستند در مراحل اولیه و میانی زینترینگ صورت می پذیرد. اکثریت ذرات رسوبی کربنی بوده که به واسطه نفوذ کربن از سیستم پرس گرم اعم از قالب و سنبه های گرافیتی شکل گرفته اند.

یکی از مشکلات اساسی حین انجماد چدنهای نشکن جدایش عناصر آلیاژی می باشد جدایش عناصر آلیاژی منجر به افت خواص چدنهای نشکن به منظور نشکن آستمپر شده می شود در این پژوهش ضمن بررسی نحوه توزیع عناصر آلیاژی گرافیت زا و کاربید زا در زمینه چدنهای نشکن به منظور همگن نمودن توزیع عناصر آلیاژی در زمینه چدنهای نشکن برای اولین بار عملیات حرارتی همگن سازی از طریق ذوب جزئی به کار گرفته شد. نتایج SPOT- EDS نمونه ها حاکی از توزیع یکنواخت و همگن شدن توزیع عناصر آلیاژی پس از عملیات حرارتی همگن سازی بود نتایج آنالیز تصویری از نمونه های همگن و آستمپر شده نشان داد عملیات حرارتی همگن سازی با استفاده از ذوب جزئی بر همگن نمودن ریز ساختار پس از عملیات حرارتی استمپرینگ چدنهای نشکن بسیار موثر می باشد بررسی مورفولوژی گرافیتها قبل و بعد از عملیات حرارتی همگن سازی از طریق ذوب جزئی حاکی از تاثیر جزئی عملیات حرارتی همگن سازی از طریق ذوب جزئی بر مورفولوژی گرافیتها بود.