مجله مهندسی مکانیک
پیاپی 105 (بهمن و اسفند 1394)

امروزه با توجه به آلودگی های ناشی از سوخت های فسیلی، به منظور کاهش این نوع از آلودگی ها، انواع خودروها و موتورسیکلت های الکتریکی و هیبریدی طراحی، تولید و به بازار عرضه می شوند. نخستین نوع از موتورسیکلت های الکتریکی در قرن نوزدهم میلادی ظهور کردند. تولید این گونه خودروها با تولید انبوه موتورسیکلت های بنزینی از رونق خوبی برخوردار نبود. در دهه های 1970 و 1980 میلادی، با وقوع بحران انرژی مجددا موتورسیکلت های الکتریکی مورد توجه قرار گرفتند، اما این علاقمندی سبب تولید انبوه و ایجاد بازار رقابتی نشد. در دهه گذشته، با توجه به پیشرفت فناوری باتری ها، مدیریت شبکه برق، نگرانی ها درخصوص قیمت نفت و نیاز به کاهش گازهای گلخانه ای تحولی اساسی در تولید موتورسیکلت الکتریکی صورت گرفته است. هدف این مقاله، معرفی و بررسی استانداردهای معتبر بین المللی برای یک موتورسیکلت الکتریکی جهت توسعه این محصول در بازار ایران است. برای این منظور، پس از معرفی قطعات تشکیل دهنده موتورسیکلت معمولی، به تعمیم آن اجزاء و قطعات تشکیل دهنده موتورسیکلت الکتریکی پرداخته می شود تا از این منظر به توسعه استانداردهای مرتبط با آن پرداخته شود.

مولدهای الکتریکی که توسط موتورهای اصلی هواپیما یا توربین گازی کوچکی تحت عنوان واحد توان کمکی راه اندازی می شوند، به طور سنتی و طی سالیان متمادی تامین کننده نیازهای الکتریکی هواپیماها بوده اند. در این میان، توربین گاز به عنوان منبع اصلی تامین توان، علاوه بر بازده پایین، سروصدای نامطلوب ایجاد و آلاینده های زیست محیطی تولید می-کند. به همین دلیل سازندگان هواپیما رقابت چشمگیری را جهت کاهش همزمان مصرف سوخت و آلاینده ها آغاز نموده اند که یکی از مهم ترین آنها توسعه پیل های سوختی است. ترکیب پیل سوختی اکسید جامد و توربین گاز، سیستم تولید توان جدیدی است که طی سالیان اخیر به شدت مورد توجه شرکت های هوایی قرار گرفته است. این سامانه هیبریدی ضمن افزایش بازده و کاهش آلاینده های زیست محیطی، کاهش قابل توجه مصرف سوخت را نیز به دنبال دارد. هدف اصلی این مقاله بررسی عملکرد سامانه توان جایگزینی است که با ترکیب توربین گاز و پیل سوختی اکسید جامد، قدرت مورد نیاز واحد توان کمکی هواپیما را فراهم می کند. بررسی نحوه کارکرد، پارامترهای طراحی و متغیرهای تصمیم-گیری در این سامانه و بررسی چالش های پیش رو از دیگر موارد مطالعه شده در این پژوهش است. نتایج نشان می دهد که سامانه هیبریدی مورد اشاره دارای عملکرد مناسبی است و قابلیت کارکرد با بازده نزدیک به 70 درصد را خواهد داشت که بیش از دو برابر بازده توربین گاز معمولی می باشد.

سازه های مهندسی معمولا با استفاده از اتصال مواد فلزی به هم برپا می شوند. با این وجود، با افزایش کاربرد مواد پایه پلیمری، طراحی اتصالاتی که ترکیبی از کامپوزیت ها و فلزات می باشند، روزبه روز بیشتر مورد توجه قرار می گیرد تا بتوان از مزایا و ویژگی های دو ماده مختلف به طور همزمان استفاده کرد. لذا ضروری است با بررسی و طراحی درست اتصالات نامتوازن، عملکرد بهینه ای برای هر دو قسمت چسبنده به دست آورد. در این مقاله با استفاده از نرم افزار المان محدود آباکوس به تحلیل تنش های ایجادشده در یک اتصال چسبی تک لبه نامتوازن آلومینیوم/کامپوزیت پرداخته شده است. اتصال چسبی تحت کشش می باشد و مدلسازی به صورت سه بعدی صورت گرفته است. در این بررسی، اثر چیدمان لایه ها در چسبنده کامپوزیتی، طول اتصال، ضخامت متفاوت چسبنده ها و جنس چسب بر توزیع تنش لایه چسب مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد توزیع تنش نرمال و برشی در امتداد لایه چسبی نامتقارن بوده و بیشترین اختلاف تنش ها برای حالت های مختلف بررسی شده، در لبه های لایه چسب اتفاق می افتد. همچنین بهترین توزیع تنش در لایه چسب زمانی روی می دهد که سفتی خمشی دو چسبنده برابر باشند.

هیدروفرمینگ از جمله فرایندهای نوین در تولید قطعات ورقی است. در این فرایند از فشار سیال به منظور شکل دهی ورق فلزی استفاده می شود. فرایند هیدروفرمینگ دارای مزایایی چون بهبود شکل پذیری، قابلیت شکل پذیری قطعات پیچیده، کیفیت سطحی خوب و دقت ابعادی بالا می باشد. قطعات پله ای از جمله پیچیده ترین قطعاتی هستند که می توان با روش های هیدروفرمینگ تولید شوند. در این مقاله، به بررسی تاثیر ارتفاع پله بر توزیع ضخامت در قطعات ورقی مستطیلی پله ای از جنس فولاد اس. تی. 13 ، به روش کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی به صورت تجربی و شبیه سازی پرداخته شد. شبیه سازی فرایند توسط نرم افزار آباکوس انجام شد. با انجام تست های تجربی نشان داده شد که نتایج حاصل از شبیه سازی مطابقت قابل قبولی با نتایج تجربی دارد. در پایان این نتیجه حاصل شد که با افزایش ارتفاع پله، حداکثر نازک شدگی بحرانی در ناحیه شعاع سنبه و دیواره پله اول (پله پایینی) افزایش می یابد. همچنین با افزایش ارتفاع پله، حداکثر فشار شکل دهی به منظور پرشدگی قالب افزایش خواهد یافت.

یکی از معضلات اساسی در فرایندهای ماشینکاری، دمای تولیدشده در عملیات براده برداری است. این مشکل هنگام براده برداری مواد با استحکام بالا شدت می یابد. دمای زیاد در ماشینکاری سبب کاهش عمر ابزار می شود و دقت ابعادی و صافی سطح قطعه کار را پایین می آورد. یکی از روش های موثر برای کاهش دما در ماشینکاری، استفاده از خنک کاری تبریدی است که در آن از نیتروژن مایع به عنوان خنک کننده استفاده می شود. در این مقاله، ابتدا خنک کاری تبریدی و روش های انجام آن معرفی و سپس با توجه به تحقیقات منتشرشده در این زمینه، تاثیر این خنک کاری بر دمای برش، سایش و عمر ابزار، انحراف ابعادی و اصطکاک ارائه می شود. در خنک کاری تبریدی، به علت تغییر خواص مواد در دمای پایین، چسبندگی بین سطوح و اصطکاک کم می شود و به علت حفظ سختی ابزار در دمای پایین، ارتفاع آستانه فرسایش کاهش می یابد. علاوه بر این، کاهش دما و اصطکاک سبب افزایش عمر ابزار می گردد. در مجموع می توان گفت روش خنک کاری تبریدی باعث کاهش حرارت و اصطکاک و افزایش عمر ابزار و کیفیت سطح قطعه کار می گردد.

از جمله عوامل توسعه هر کشور و حرکت به سمت رفاه عمومی، استفاده بهینه و کارا از منابع طبیعی است. اگر جامعه ای بخواهد با کاروان تمدن و توسعه فراگیر همراه شود، ناچار است از منابع طبیعی به طور مطلوب استفادکند. از جمله منابع مهم و حیاتی، که در زندگی روزمره و تداوم تولید نقش مهمی دارد، منابع آب است. شناخت آب از نظر کیفیت و کمیت و چگونگی حصول آن گامی اساسی در جهت بهینه سازی مصرف آن است. اگرچه حجم کلی آب موجود در زمین نسبتا زیاد می نماید، اما متجاوز از 97 درصد آن در دریاها و اقیانوس ها متمرکز است و حدود دو درصد نیز به صورت یخ و یخچال ها در مناطق قطبی تجمع یافته است. از یک درصد آب باقیمانده نیز بخش زیادی در اعماق زمین بوده که استخراج آن مشکل و دور از دسترس است. به علاوه، منابع آب شیرین در سطح زمین به طور یکنواخت توزیع نشده اند. در حال حاضر 9 کشور (کانادا، چین، کلمبیا، پرو، برزیل، روسیه، ایالات متحده امریکا، اندونزی و هند) 60 درصد کل منابع آب شیرین را به خود اختصاص می دهند. در مقابل حدود 80 کشور با کمبود آب مواجه اند که برخی از آنها همچون کویت، بحرین، مالت، امارات متحده عربی، سنگاپور، اردن و لیبی تقریبا به هیچ منبع آب شیرین قابل توجهی دسترسی ندارند. به دنبال افزایش بحران آب در دهه های اخیر، ظرفیت شیرین سازی آب روزبه روز رشد نموده است و همچنین با پیشرفت های فناوری هزینه شیرین سازی آب مخصوصا به روش اسمز معکوس نیز کاهش قابل توجهی داشته است.

عملکرد پایدار موتورهای هوایی (به ویژه پایدار نگاه داشتن شعله در یک بازه عملکردی وسیع) به طور عمده تحت تاثیر چند پارامتر از جمله بازده محفظه احتراق، دمای گازهای خروجی، افت فشار کل و محدوده خاموشی رقیق می باشد. در موتورهای هوایی، به دلیل لزوم عملکرد موتور در شرایط خارج از نقطه طراحی مانند پرواز در ارتفاع بالا یا قرارگرفتن نسبت سوخت به هوای کل در خارج از محدوده اشتعال پذیری، موضوع خاموشی رقیق اهمیت دوچندانی می یابد. در صنعت روش های متعددی چون مدل لفبره و ملر برای پیش بینی محدودهوقوع خاموشی رقیق وجود دارد که اکثرا بر پایه روابط نیمه تجربی هستند. این روابط بر پایه تست های تجربی روی محفظه احتراق های متعدد به دست آمده اند. طی سالیان گذشته، با پیشرفت های چشمگیری که در زمینه شبیه سازی های عددی صورت گرفته است، روش های جدیدی برای پیش بینی پدیده خاموشی ابداع شده است که دقت و سرعت محاسبات را افزایش و هزینه های مربوطه را نیز به طور چشمگیری کاهش می دهد. از مهم ترین این نوع مدل ها، روش اف. آی. ای.، مدل ریزک و مدل منون است. در این بین مدل نوین اف. آی. ای. از دقت بالایی برخوردار است؛ به طوری که ضریب خطای پیش بینی محدوده خاموشی رقیق که توسط روابط نیمه تجربی در بازه 35 تا 50 درصد می باشد را به 10 تا 5/17 درصد کاهش داده است.