فهرست مطالب

مهندسی مکانیک - پیاپی 142 (فروردین و اردیبهشت 1401)

مجله مهندسی مکانیک
پیاپی 142 (فروردین و اردیبهشت 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/03/29
  • تعداد عناوین: 6
|
  • بردیا صالحی راد، سلمان ابراهیمی نژاد رفسنجانی*، مرتضی ملاجعفری صفحات 3-13

    امروزه با توجه به افزایش وزن خودروها، افزودن توربوشارژرها به موتورهای احتراق داخلی باعث افزایشتوان عملکردی و در عین حال، تولید صدای زیاد در بازه ی 27 دسی-بل تا 451 دسی-بل در هنگام کار کردن موتوردر دور بالا و در زمان شتابگیری ابتدایی یا حین حرکت شده است. برای کاهش اثرات بد این صداها و افزایش آرامشسرنشینان خودرو، روش های مختلفی از جمله تحلیل های اجزاء محدود و تحلیل های عددی پره های کمپرسوربرای بهینه سازی ضرایب افت فشار)نسبت توان ورودی توربین به خروجی کمپرسور(و استفاده از پدهای صداگیرو مواد آکوستیک به دور قطعات موتور، از جمله قطعه توربوشارژر و منیفولد هوا، به کار برده شده است. هدف اصلیاین مقاله بیان کردن و طبقه بندی پژوهش های صورت گرفته در زمینه کاهش صداهای مزاحم، حاصله از کار کردنموتور و توربوشارژر خودرو، می باشد. همچنین ارایه راهکار مناسب برای رفع نویزهای مزاحم از دیگر اهداف مد نظردر این مقاله است.

    کلیدواژگان: موتور، توربو-شارژر، کمپرسور، صوت، نویز، آکوستیک، تراز شدت صوت
  • محمد گندم کار*، مهدی دادخواه، سید حسین دیباجیان، سارا جهانگیری صفحات 14-23

    در این تحقیق، کارایی میراگرهای دانه ای، در بهبود عملکرد ارتعاشی سازه کامپوزیتی نشیمن موتور در یک شناور،بررسی شده است. با توجه به زمان بر بودن فرآیند محاسباتی تحلیل دینامیکی این میراگرها با استفاده از روندهایی مانند المانهای گسسته، یک فرآیند جایگزین بهینه مبتنی بر تیوری چند فازی جریان توسعه داده شده است. در گام اول، مشخصات یکواحد از این نوع میراگرها استخراج و معادلات آن به منظور تخمین ضریب میرایی معادل توسعه یافته است. به این منظور،تیوری چند فازی جریان استفاده می شود که در آن، تیوری جنبشی جریان متراکم سیالات و تیوری مور-کولمب جهت مدلسازی برخورد و اصطکاک بین ذرات درون سلول بهکار می رود. با توجه به وابستگی غیرخطی ضرایب میرایی معادل، به دامنهسرعت، یک کد پایتون به صورت حلقه همگرا کننده در محیط نرم افزار آباکوس جهت پیاده سازی فرآیند تخمین میراییمعادل خطی آن واحد، نوشته شده است. در بخش نتایج پس از انجام صحت سنجی و اثبات دقت و سرعت محاسبات، نشانداده شد دامنه شتاب ارتعاشی در این مدل، کاهش قابل توجهی داشته است.

    کلیدواژگان: میراگر دانهای، ضریب میرایی، تئوری چند فازی جریان، اجزاء محدود، پایتون
  • میثم فرج الهی*، حامد پوریاولی، عقیل یوسفی کما صفحات 24-32

    با پیشرفت صنعت رباتیک در دهه های اخیر، یکی از این توانایی ها که تا کنون کمتر به آن توجه شده ولی ازضروری ترین توانایی های بشری است، حس لامسه است. توانایی ای که به هیچ وجه با دیگر قابلیت ها از جمله پردازشتصویر، جبران نمی شود. در این مقاله به طراحی و ساخت یک نمونه حسگر لامسه با ظاهری شبیه به بند انگشت انسانارایه شده است. این انگشت از یک بدنه صلب داخلی)استخوان(و یک پوشش منعطف کشسان)پوست(ساخته شدهاست. فضای مابین بدنه و پوشش با یک سیال پر شده و با یک مجرا به یک فشارسنج راه می یابد. زمانی که پوست بهجسم خارجی تماس پیدا کند، متناسب با شدت تماس، تغییر شکل داده و سیال محبوس تحت فشار قرار می گیرد.افزایش فشار، با بالا رفتن ولتاژ خروجی فشارسنج قرایت می شود. سطح خارجی پوست دارای طرح های برجسته استکه به هنگام لغزش پوست بر روی جسم خارجی تولید امواج ارتعاشی در سیال می کند. حسگر ساخته شده توانستتست های تکرار پذیری و حساسیت را به خوبی بگذراند.

    کلیدواژگان: حسگر لامسه، فشار سیال، ربات، انگشت ربات، لغزش
  • بهروز شهریاری *، سعید ترحمی صفحات 33-54

    استفاده از دیسک های دوجانه به جای دیسک های تک جانه در روتور توربین، ایده نوینی است که به سببایجاد فضای لازم، امکان خنک کاری روتور و در نتیجه کاهش سطح دما و تنش های ناشی از آن را فراهم می کند.دیسک تحت بارگذاری های مکانیکی و حرارتی قرار دارد. بارگذاری مکانیکی شامل اثر ناشی از دوران دیسک و بار گریز از مرکز ناشی از دوران پره ها است. بارگذاری حرارتی در اثر تغییرات حرارتی موجود بین سطوح داخلی و خارجی بر دیسک اعمال شده است. شرایط مرزی دیسک به صورت دوسرگیردار در نظر گرفته شده است. ابتدا با استفاده از روش حل تحلیلی تیوری الاستیسیته صفحه ای روابط حاکم بر یک دیسک دوار تک جانه در حالت تنش صفحه ای استخراج شده است. در ادامه دیسک مورد نظر با پروفیل ضخامت واقعی با استفاده از روش عددی تیموشنکو-گریمل مورد تحلیل قرار گرفته است. سپس به منظور رسیدن به یک دیسک دوجانه با پروفیل مناسب این دیسک با سوراخ های پله ای شکل در 044 حالت هندسی مختلف مورد بررسی قرار گرفته و حالت دارای کمترین جرم ممکن و ضریب اطمینان قابل قبول به دست آمده است. نتایج حاصل از تحلیل نشان دهنده کاهش جرم، کاهش سطح تنش ها و بهبود ضریب اطمینان در اثر استفاده از یک دیسک دوجانه بهینه می باشد.

    کلیدواژگان: توربین، روتور خنک شونده، دیسک دوجانه، بارهای مکانیکی و حرارتی، تحلیل تنش
  • مهدیه خسروی خضری، سید یوسف احمدی بروغنی*، یدالله یعقوبی نژاد صفحات 54-84

    امروزه به دلیل رشد اقتصادی و افزایش جمعیت، تقاضا برای انرژی در سطح جهانی افزایش یافته است. توربین ها به منظور تولید برق، نقش مهمی در تولید توان بر عهده دارند. این صنعت یکی از عوامل مهم در اقتصاد جهانی است و از سال های اولیه رشد مداوم را تجربه کرده است. برای دستیابی به بازده ترمودینامیکی بالاتر در توربین ها از درجه حرارت و فشار ورودی بالاتر، آیرودینامیک پیشرفته، سیستم های خنک کننده کارآمد در پره ها، آلیاژهای پیشرفته با تحمل درجه حرارت بالاتر، عملیات حرارتی و پوشش های فلزی و مانع حرارتی سرامیکی استفاده شده است. در شرایط کارکرد توربین، برخی آسیب ها ممکن است باعث کاهش عمر آن گردد. در بررسی حاضر، جنبه های مکانیکی و متالوژیکی تخریب پره های توربین و توسعه مواد برای غلبه بر آن، مورد تحلیل قرار گرفته است. برای تخمین عمر پره ها سازوکارهای شکست باید شناسایی شوند. ترکیب متغیرهای مختلف باعث ایجاد تنش شده و سازوکارهای آسیب پیچیده مانند خزش و خستگی با تغییر تنش های مکانیکی و تنش های ناشی از حرارت به وجود می آید. علاوه بر موارد فوق، اهمیت پوشش در پره های توربین گازی ذکر شده است. پس از بررسی جنبه های مختلف آسیب جهت روشن شدن موضوع، مطالعات موردی شکست پره ها حین کار به اختصار تشریح شده است.

    کلیدواژگان: پره های توربین، توربین گازی، خستگی، خوردگی داغ، سوپرآلیاژ پایه نیکل
  • علی ریزه وندی، سجاد حیاتی*، محمدمهدی کاظمی صفحات 84-96

    سیستم تعلیق بدون شک یکی از مهم ترین و اساسی ترین زیر سیستم های یک خودرو محسوب می شود. در این پژوهش جهت تحلیل کامل ارتعاشات حرکت های بدنه و شاسی خودرو که به سرنشینان وارد می شود از مدل کامل خودرو با 10 درجه آزادی استفاده شده است. پس از شبیه سازی سیستم تعلیق خودرو و طراحی یک سیستم تعلیق فعال به منظور دفع اغتشاشات وارده، مقایسه ای بین دو نوع کنترلر PID و تطبیقی برای سیستم های تعلیق اشاره شده به عمل خواهد آمد و تفاوت ها در کنترل ارتعاشات مورد مطالعه قرار می گیرد. به دلیل ثابت بودن بهره های کنترلر PID و همچنین وجود عدم قطعیت در سیستم تعلیق خودرو، کنترلر PID به خوبی قادر به کنترل و کاهش ارتعاشات وارد شده بر بدنه خودرو نمی باشد، پس در این کار از کنترلر تطبیقی با بهره غیر ثابت جهت کنترل و کاهش ارتعاشات وارد از سوی ناهمواری های سطح جاده به بدنه خودرو استفاده شده است. نوآوری این پژوهش طراحی دو نوع کنترلر PID و تطبیقی جهت کاهش ارتعاشات وارده بر خودرو در سه فیدبک جابجایی، سرعت و شتاب برای مدل 10 درجه آزادی (کامل) خودرو می باشد.

    کلیدواژگان: سیستم تعلیق خودرو، کنترلر PID، سیستم تعلیق فعال، کنترلر تطبیقی، مدل 01 درجه آزادی خودرو
|
  • Bardia SalehiRad, Salman Ebrahiminejad*, Morteza Mollajafari Pages 3-13

    Today, due to the increasing weight of cars, the addition of turbochargers to internal combustion engines increases performance and at the same time, produces high noise in the range of 72 dB to 154 dB when the engine is running at high speeds and during the initial acceleration. To reduce the negative effects of these noises and increase the comfort of the car occupants, various methods such as including finite element analysis and numerical analysis of compressor blades to optimize pressure drop coefficients (ratio of turbine input to compressor output), sound pads and acoustic materials around engine parts including turbocharger parts and air manifold, are used. The purpose of this article is to express and classify the research done in the field of reducing annoying noises resulting from the operation of the car engine and turbocharger.

    Keywords: Engine, Turbocharger, Compressor, Sound, Noise, Acoustics, Sound PressureLevel
  • Mohammad Gandomkar*, Mahdi Dadkhah, Seyed Hossein Dibajian, Sara Jahangiri Pages 14-23

    In this research, the efficiency of granular dampers in improving the vibration performance of a composite engine seat structure in a vessel has been investigated. Due to the time-consuming computation process of dynamic analysis of these dampers using processes such as discrete elements, an optimal alternative process based on multiphase flow theory has been developed. First, the characteristics of a unit of this type of damper are extracted and its equations are developed to estimate the equivalent damping coefficient. For this purpose, multiphase flow theory is used, in which the kinetic theory of dense fluid flow and the Moore-Columb theory are used to model the collision and friction between particles within the cell. Due to nonlinear dependence, a Python code has been used as a convergent loop in the ABAQUS software environment to implement the damping estimation process. In the result section, after performing validation and proving the accuracy and speed of calculations, it was shown that the amplitude of vibrational acceleration in this model has significantly decreased.

    Keywords: Granular damper, Damping coefficient, Multiphase flow theory, Finiteelement, Python
  • Meisam Farajollahi*, Hamed Pouriayevali, Aghil Yousefikoma Pages 24-32

    Recent progress in robotic industry has increased efforts on robot ability enhancement to use them in factories and services instead of labors and human workers. One of the important ability which plays an important role to reach this aim, is tactile sensation which is not compensated by other ability including image processing. In this paper, a robot fingertip with tactile sensation is designed and fabricated which has a configuration very close to human fingertip for griping or other robotic applications. This fingertip consists of rigid body and elastic flexible cover which the area between these two parts is filled with a fluid which is connected to the pressure sensor. When the elastic cover which plays a skin role, touch the external body, regarding to the speed and amplitude of touch, the reaction of the cover is transferred to the fluid and also pressure sensor. Pressure sensor sense the pressure change and convert this to the output voltage which is detectable by designed electrical circuit. Outer layer of the elastic cover is corrugated to increase sensitivity of the sensor. The fabricated tactile sensor was tested to verify its performance in different experiments which was in good agreement with our expectation.

    Keywords: Tactile sensor, Fluid pressure, Robot, Robot fingertip, sliding
  • Behrooz Shahriari*, Saeed Tarahomi Pages 33-54

    Using twin web disks instead of single disks in turbine rotor is the new idea, which provides the necessary space for cooling and thus reducing the temperature level and the resulting stresses. The disk is subject to mechanical and thermal loading. Mechanical loading involves the effect of the disk rotation and the centrifugal load caused by the blade rotation at the external surface. Thermal loading is applied due to thermal changes between the internal and external surfaces on the disk. Disk boundary conditions are considered as dual-cantilever. Using the analytical solution method, the theory of elasticity of the plate is derived from the relations that govern the thickness of a rotating disk in a plane stress state. In the following, the disk was analysed under consideration the actual thickness profile using the TimoshenkoGrameel’s numerical method. In order to reach a twin web disk with a proper profile, this disk is studied with stepped holes in 400 different geometrical modes, and the state with the lowest possible mass and acceptable reliability coefficient is obtained. The results of the analysis show the reduction of mass, reduction of stress levels and improvement of the coefficient of confidence through the use of an optimal twin web disk.

    Keywords: Turbine, Cooled rotor, Twin Web Disk, Mechanical, thermal loads, StressAnalysis
  • Mahdiye Khosravi Khezri, Seyyed. Yousef Ahmadi Brooghan*, Yadollah Yaghoubinezhad Pages 54-84

    Today, global demand for energy has increased due to economic and population growth. Turbines play an important role in generating power in order to generate electricity. This industry is one of the important factors in the global economy and has experienced continuous growth from the early years. To achieve higher thermodynamic efficiency in turbines from higher inlet temperature and pressure, advanced aerodynamics, efficient blade cooling systems, advanced alloys with higher temperature tolerance, heat treatment and metal and thermal barrier ceramic coatings is used. Under turbine operating conditions, some damage may occur that will decrease its life. In present study, mechanical and metallurgical aspects of turbine blade destruction and the development of materials to overcome it have been analyzed. Failure mechanisms must be identified to estimate blade life. The combination of different variables causes stress and complex damage mechanisms such as creep and fatigue are created by changing mechanical and heat stresses. In addition to the above, the importance of coating on gas turbine blades is mentioned. After investigation of various aspects of damage to clarify the issue, some case studies of failure during operation are briefly described.

    Keywords: Turbine blades, Gas turbine, Fatigue, Hot corrosion, Nickel based superalloy
  • Ali Rizehvandi, Sajad HayatI*, Mohammad MehdiKazemi Pages 84-96

    Suspension system is undoubtedly one of the most important and basic subsystems of a vehicle. In this research, in order to fully analyze the vibrations of the car body and chassis movements that enter the occupants, a complete car model with 10 degrees of freedom has been used. After simulating the car suspension system and designing an active suspension system to eliminate disturbances, a comparison between the two types of PID controllers and an adaptation for the mentioned suspension systems will be made and the differences in vibration control will be studied. Due to the constant gains of the PID controller and also the uncertainty in the vehicle suspension, the PID controller is not able to control and decrease the vibrations on the car body, so in this work of the adaptive controller with non-fixed interest to control and reduce vibrations applied by road surface roughness to the car body. The innovation of this research is the design of two types of PID and adaptive controllers to reduce the vibrations of the car in three feedback of displacement, speed and acceleration for the model of 10 degrees of freedom (complete) of the vehicle.

    Keywords: Vehicle suspension system, PID controller, active suspension, adaptivecontroller, vehicle 10 degree of freedom model