نشریه دانشکده فنی دانشگاه تهران
سال سی و هفتم شماره 1 (پیاپی 79، خرداد 1382)

تحلیل خستگی یکی از مراحل مهم در طراحی سازه های دریایی است که در آن از ضریب تمرکز تنش به عنوان شاخص هندسی و کنترل کننده مقاومت اتصالات استفاده میشود. آیین نامه ها برای تعیین ضرایب تمرکز تنش در اتصالات تک صفحه سکوهای دریایی روابط متعددی را پیشنهاد میکنند که محدوده اعتبار آنها به مقدار زیادی نامعلوم است. در مورد اتصالات چندصفحه، با تفکیک این اتصالات به اتصالات تک صفحه معادل،از همان روابط استفاده می کنند و بزرگترین مقدار حاصل را به عنوان ضریب تمرکز تنش اتصال در نظر می گیرند.در این مقاله مدل اجزاء محدود در فضای سه بعدی برای اتصالات K در حالات تک صفحه و چندصفحه توسط نرم افزارANSYS-5.4 معرفی و مقادیر ضرایب تمرکز تنش آنها محاسبه وبا روش های متداول در آیین نامه ها مقایسه میشوند. در مدل اجزاء محدود مورد استفاده اثر جوش با استفاده از المان پوسته با تعریف خاص لحاظ میشود. مقایسه نتایج نشان میدهد که روش آیین نامه ای تعیین ضریب تمرکز تنش اتصالات چندصفحه بر مبنای تک صفحه بمقدار قابل توجهی محافظه کارانه است. با توجه به مطالعات پارامتری انجام شده رابطه ای برای برآورد ضرایب تمرکز تنش اتصالات K و K K برحسب پارامترهای هندسی آنها ارائه شده است. محدوده های هندسی مناسب کاربرد اتصالات K و K K برای نیل به طرح اقتصادی نیز پیشنهاد شده اند.

برای ارزیابی مقاومت باقی مانده پل راه آهن اکبرآباد،آزمایشهای دینامیک و استاتیک بر روی پل انجام شد. پل مزبور پنج دهانه 6 متری داشته و بصورت قوسی و از بتن غیرمسلح ساخته شده است. در آزمایش دینامیک،دیزل6محوره120تنی با سرعتهای مختلف از روی پل عبور داده شد و ارتعاشات دهانه میانی اندازه گیری شد. در آزمایش استاتیک500تن بار گسترده بر دهانه میانی پل وارد شد و تغییر مکانها اندازه گیری گردید. رفتار پل در تمام مراحل بارگذاری،خطی والاستیک باقی ماند. رفتار دینامیک پل حاکی از میرایی زیاد بود چنانچه نوسان پل پس از عبور قطار به سرعت زایل گردید. جهت مدلسازی،از اجزای محدود دو بعدی استفاده شد و مدل با نتایج آزمایشهای استاتیک و دینامیک بهنگام گردید. با پردازش سیگنالهای دینامیک،فرکانس طبیعی برابر 6/14 هرتز و ضریب ضربه معادل 35/1 محاسبه شد. مطالعات نشان داد با وجود گذشت بیش از 60 سال از ساخت پل،و وجود ترک های عمیق در مقاطع حساس،پل هنوز دارای مقاومت چند برابر بار استاندارد می باشد.با عنایت به نادر بودن آزمایشهای میدانی بر روی قوسی بتنی،نتایج آزمایش حاضر،اطلاعات ارزشمندی در مورد اینگونه پلها ارائه می کند.

در این تحقیق ضمن تهیه یک برنامه کامپیوتری به روش اجزاءمجزا از این روش بدست آوردن فشار جانبی خاک وارد بر دیوار حایل در حالات محرک و مقاوم و در شرایط استاتیکی و دینامیکی(شبه استاتیکی) استفاده شده است. در این روش خاک به صورت بلوک هایی که بوسیله فنرهای الاستو-پلاستیک وینکلر در ارتباطند مدل میشود. فنرهای وینکلر شامل فنرهای قائم(فشاری-کششی)و فنرهای برشی هستند. معیار تسلیم فنرهای قائم،ظرفیت کششی و معیار تسلیم فنرهای برشی،معیار موهر-کولمب میباشد. از برتری های این روش بر روش تعادل حدی معمول میتوان توانایی بدست آوردن توزیع فشار در ارتفاع دیوار،عدم نیاز به فرضهای اضافی در مورد نیروی بین قطعات و تنشها روی سطح گسیختگی(تنش بر روی نقاط مختلف سطح گسیختگی یکسان فرض نمیشود)وارضاء کلیه شرایط تعادل و سازگاری،امکان اعمال تدریجی نیرو و جابجایی و مشاهده گسیختگی پیش رونده،توانایی در نظر گرفتن شرایط غیرهمگنی خاک و سربارهای مختلف،امکان در نظر گرفتن شتابهای زلزله متفاوت در ارتفاع دیوار،امکان مدلسازی دیوارهای خاک مسلح ونیز قابلیت تعمیم آن به حالت سه بعدی را نام برد.

در این مقاله تابع امپدانس یک پی دایره ای صلب تحت بار قائم هارمونیک و روی یک محیط همسان جانبی در حوزه فرکانسی بدست آمده و مقدار آن با تابع امپدانس مربوط به محیط همسان مقایسه شده است. برای بدست آوردن تابع امپدانس،توزیع تنش زیر پی با یک سری توابع تقریب زده شده است که نشان داده می شود که از دقت بالایی برخوردار است. از نمونه های ارائه شده معلوم می شود که ناهمسانی اثر قابل توجهی بر تابع امپدانس دینامیکی میگذارد.

یکی از عوامل اصلی در طراحی و ساخت ایمن دیوارهای حائل، شناخت کمی و کیفی رانش های وارد به این دیوارها میباشد. مدلهای آزمایشی و تحلیلی بسیاری جهت تخمین رانش خاک تحت شرایط استاتیکی ارائه شده است. گرچه هنوز اختلافاتی میان نتایج رانش خاک بر مبنای اندازه گیری مستقیم روی مدل های فیزیکی بزرگ و مدل های تحلیلی،حتی در شرایط استاتیکی،وجود دارد. لیکن نحوه توزیع رانش خاک ونقطه اثر آن در این شرایط،توسط روش ها و آئین نامه های مختلف نسبتا به روشنی تعریف شده است. مشکل اساسی در این زمینه هنگامی پیش می آید که رانش دینامیکی مورد نظر باشد. نظرات و توصیه های مختلفی در خصوص نحوه توزیع و نقطه اثر رانش خاک در این شرایط وجود دارد. اما استفاده از آنها نیازمند بررسی و ارزیابی شرایط خاصی که این توصیه ها بر مبنای آنها بدست آمده،می باشد. در این مقاله ساخت یک مدل آزمایشی جهت مطالعه رانش خاک تحت اثر سربارهای استاتیکی و سیکلی تشریح شده است. به کمک این مدل، آزمایش های وسیعی در شرایط مختلف روی یک مدل دیوار حائل انجام گرفته ونتایج قابل ملاحظه ای پیرامون کم و کیف رانش خاک بر دیوارهای حائل بدست آمده که بخشی از نتایج مربوط به تعیین رانش خاک تحت اثر سربارهای استاتیکی و سیکلی در این مقاله ارائه شده اند.

تحلیل دو بعدی دره های V شکل پر از رسوب نیاز به محاسبات عددی پیچیده ای دارد که معمولا هر مورد خاص توسط برنامه هایی با امکانات احتساب اثر اندرکنش تحلیل می گردد.در این تحقیق روشی برای ترکیب سیستم نوروفازی و برنامه تحلیل اندرکنش به منظور تعیین پاسخ این دره ها و نیز قوانین حاکم بر رابطه بین مشخصات دره و پاسخ آن به تحریک به صورت قوانین فازی ارائه شده است. با استفاده از برنامه تحلیلی مجموعه ای از داده های طیف پاسخ دره های متفاوت بدست آمده و با تعلیم سیستم نوروفازی بوسیله این داده ها پاسخ برای موارد جدید بدون نیاز به مدل عددی محاسبه شده است. همچنین سعی شده است از قوانین فازی بدست آمده برای شناخت کلی از سیستم وتحصیل پاسخ در مواردی که اطلاعات قطعی در دست نیست استفاده شود.

تکنیک(SFS)،از جمله روش هایی است که جهت تولید DTM از مناطق با Texture ضعیف،مطرح میباشد که با در نظر گرفتن ارتباط درجات خاکستری تصویر،توپوگرافی سطح زمین و جهت تابش نور،امکان بازسازی DTMاز یک تصویر را امکان پذیر میسازد. در این تحقیق،جهت پیاده سازی این الگوریتم براساس مدل لامبرتین از دو نوع داده،شبیه سازی شده و واقعی،استفاده شده است. مدل رقومی زمین برای تصویر شبیه سازی شده از یک سطحBilinear با دقت حدود3سانتی متر و برای تصویر واقعی از یک منطقه تپه ماهوری،بادقت حدود4متر،بازسازی شد. تفاوت نتایج فوق ناشی از آن است که درجات خاکستری تصویر علاوه بر توپوگرافی منطقه و جهت تابش خورشید،متاثر از عواملی است که در این تکنیک مدنظر قرار نگرفته است. همچنین با توجه به اینکه از اثر مخرب نویز بر روی نتایج حاصل از بازسازی DTM نمیتوان صرفنظر نمود،در این تحقیق یک مرحله پیش پردازش رادیومتریکی جهت تقلیل این نوع از خطاها بر روی تصویر واقعی،صورت گرفت.

فرایند ساخت مواد مرکب به گونه ای است که احتمال وجود ترک در این مواد را افزایش میدهد.اثرات منفی ترکها در رفتار مکانیکی مواد،اهمیت تحلیل و بررسی آنها را در مواد مرکب روشن میسازد. در این مقاله سعی شده است انواع ترکها در مواد مرکب معرفی شده و انتگرال J در حالتهای مختلف ترک با شرایط بارگذاری متفاوت محاسبه شود. در مواد مرکب ترکها را میتوان به دو نوع کلی درون لایه ای و بین لایه ای تقسیم بندی نمود که هر یک از انواع ترکها میتواند به دو صورت لبه ای یا میانی وجود داشته باشند. برای ترکهای صفحه ای درون لایه ای با توجه به نسبت E1/E2 انتگرال J به دست آمده و برای ترکهای بین لایه ای در فضای سه بعدی با توجه به ثابت بودن خواص موادی هر لایه تاثیر زاویه لایه چینی در چیدمانهای متفاوت در شرایط بارگذاری مختلف بررسی شده و بحرانی ترین زاویه در لایه چینی به دست آمده است.

در این تحقیق فرآیند شکلدهی انفجاری از سه منظر تحلیلی،عددی و تجربی مورد بررسی قرار گرفته که از دو منظر نخست و برخی آزمایشهای تجربی در بردارنده جنبه های نوآوری می باشد. در مدل تحلیلی ارائه شده فرض شده است که پروفیل تغییر شکل ورق در اثناء فرآیند شکلدهی انفجاری بصورت یک مخروط ناقص میباشد که با گذشت زمان در صورت اعمال فشار مناسب به سمت یک مخروط کامل میل میکند. همچنین از تغییرات ضخامت ورق در اثناء فرآیند صرفنظر گردیده است. از اهم نتایج این مدل تحلیلی ارائه معادلاتی جهت تعیین ابعاد هندسی مخروط،توزیع سرعت و جابجایی مرکز ورق برحسب زمان میباشد. در شبیه سازی عددی از نرم افزار اجزاء محدود ABAQUS-Explicit استفاده گردید. نتایج حاصل از این شبیه سازی به اضافه برخی نتایج تجربی انطباق مطلوبی با یکدیگر و با نتایج تحلیلی داشته اند.

در این مقاله روابطی برای محاسبه مقاومت و تریم کاتامارانهایPlaning در آب آرام ارائه میشود.این کار با استفاده از روابط تجربی Savitsky برای شناورهای Planing و اصلاح آنها برای شناورهای دو بدنه ای Planing صورت میگیرد. براساس روش ارائه شده،نرم افزاری تهیه شده است که با استفاده از این نرم افزار منحنی های مقاومت و تریم یک کاتاماران در سرعتهای مختلف قابل محاسبه است. همچنین با کمک نرم افزار مورد نظر،تاثیر برخی پارامترهای مهم(از قبیل وزن جابجایی،موقعیت طولی مرکز ثقل،زاویه Deadrise،نسبت طول به عرض شناور و فاصله نیم بدنه ها از یکدیگر روی عملکرد شناور بررسی گردیده است. این ارزیابی میتواند برای طراحان و پیش بینی های اولیه اینگونه شناورها در مرحله طراحی مقدماتی بسیار مفید باشد.

در این مقاله،اثر خواص الاستیک یک سیال(غیرنیوتنی)بر روی خصوصیات لایه مرزی آن بطور نظری مورد بررسی قرار گرفته است.برای این منظور، جریان آرام سیال ویسکوالاستیکی از نوع مرتبه 2 را در بالای یک صفحه ساکن در نظر گرفته و تاثیر الاستیسیته سیال را بر روی ضریب اصطکاک پوسته ای آن بررسی نموده ایم. برای بدست آوردن معادلات حرکت،با توجه به بالا بودن عدد رینولدز، از تقریب لایه مرزی استفاده شده است. در مرحله بعد با استفاده از مفهوم تابع جریان و نیز معرفی نمودن یک متغیر تشابه ای،معادلات لایه مرزی برای سیال مورد نظر از فرمPED به یک تک معادله دیفرانسیل غیرخطی مرتبه 4 از نوع ODE تبدیل شدند. با توجه به ظاهر شدن مولفه مکانی X در این معادله، نتیجه گرفته شد که پروفیلهای سرعت غیرمتشابه هستند. با دسته بندی X در یک گروه بدون بعد(که عدد دبورا یا عدد الاستیک نامیده میشود)سعی شد که برای این جریان خاص حلهای متشابه بطور موضعی پیدا شود. برای حل این معادله از ترکیبی از روش پرتابه ای و روش تفاضل محدود استفاده شد. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که اگر الاستیسته سیال به اندازه کافی بالا باشد، سرعت سیال در داخل لایه مرزی ممکن است از سرعت سیال در خارج از این لایه بیشتر گردد. محاسبات انجام شده همچنین نشان میدهد که در مورد سیالات ویسکوالاستیک، تنش برشی در دیواره بیش از مقدار آن برای یک سیال نیوتنی است و هرچقدر الاستیسته سیال یشتر باشد این اختلافات نیز بیشتر می گردد. در مورد ضخامت لایه مرزی نیز محاسبات انجام شده حاکی از آن است که الاستیسته سیال موجب کاهش در ضخامت لایه مرزی می گردد.

در این پروژه تحقیقاتی،اعتبار شرط عدم لغزش در مورد گلهای حفاری پایه آبی(بنتونیتی)با استفاده از روش های ویسکومتریک بطور تجربی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور،ویسکوزیته یک گل نمونه(غلظت بنتونیت=10درصد)با استفاده از یک ویسکومتر دورانی از نوع استوانه های هم مرکز اندازه گیری شد.نتایج بدست آمده با استفاده از دو استوانه داخلی با قطرهای مختلف حاکی از آن است که برای این گل خاص ویسکوزیته سیال تابعی از فاصله بین دو استوانه است و این به معنای بروز پدیده لغزش در مورد این سیال خاص می باشد. در این مقاله،روشی ساده و کاربردی برای حذف خطای ناشی از پدیده لغزش و اصلاح منحنی جریان(رابطه بین نرخ برش و تنش برشی)به منظور دستیابی به ویسکوزیته واقعی سیال ارائه میشود. در ضمن،نشان داده می شود که چگونه میتوان با استفاده از منحنی های اصلاح نشده جریان رابطه ساده ای بین سرعت لغزش و تنش برشی بدست آورد.نتایج بدست آمده نشان میدهد که برای این گل خاص،سرعت لغزش متناسب با تنش برشی است و این بدان معناست که در مقایسه با سایر سیالات غیرنیوتنی،در گلهای حفاری پدیده لغزش از شدت کمتری برخوردار است.

هانی کمب ها به دلیل برخورداری از ویژگی های منحصر بفرد در صنایع مختلف کاربرد وسیعی یافته اند. خاصیت جذب انرژی زیاد یکی از این موارد است. در این مقاله با توجه به این جنبه مهم«المان زاویه ای معرفی و مکانیزم های اتلاف انرژی آن در اثر بارگذاری شبه استاتیکی بررسی شده است. با استفاده از اصل بقای انرژی نیروی خرد شدن یک هانی کمب محاسبه شده و ضمن توضیح مدل»ویرزبیکی«برای محاسبه»استحکام متوسط خرد شدن«و»طول موج چین خوردگی«مدل جدیدی نیز معرفی شده است که در مقایسه با مدل»ویرزبیکی نتایج بهتری پیش بینی مینماید. براساس تحلیل انجام شده هندسه سلول های هانی کمب نقش بسیار مهمی در رفتار مکانیکی سازه دارد بطوریکه با کاهش اندازه سلولها استحکام متوسط خرد شدن افزایش و طول موج چین خوردگی کاهش می یابد. از طرف دیگر افزایش ضخامت دیواره سلولها باعث افزایش هر دو کمیت یاد شده می گردد. با توجه به نتایج حاصل از تئوری این مقاله و همخوانی آن با نتایج تجربی میتوان آنرا جایگزین مناسبی برای مدل ویرزبیکی دانست.

هدف سیستم تعلیق خودرو،کنترل و کاهش اعتشاشات وارده از طرف جاده بر بدنه خودرو است. در بهینه سازی سیستم تعلیق باید بین خواسته های متضاد را حتی سفر و فرمانپذیری سازشی برقرار کرد. در سالهای اخیر،Jerk نیز بعنوان یکی از شاخصهای راحتی سفر در نظر گرفته شده است که به این روش،کنترل بهینه جرک JOC گفته میشود. هدف این مقاله بررسی تاثیر جرک در طراحی سیستم تعلیق فرمان بهینه برای مدل 4/1 خودرو با دو درجه آزادی و مقایسه آن با روش کنترل بهینه نیروFOC و سیستم تعلیق غیرفعال است. در بررسی انجام گرفته، عبارات شتاب و جرک بدنه به طور مستقیم در مشخصه عملکرد روش JOCلحاظ شده است. همچنین برخلاف موارد پیشین که برای محاسبه ضرایب پسخورد از حل معادله جبری ریکاتی استفاده میشد،این بار مستقیما(با استفاده از همیلتونین)،معادلات کنترل بهینه بدست آمده است. نکته دیگر آنکه در هر دو روش JOC و FOC از عملگر نیرو بعنوان عامل کنترل کننده نیرو جرک استفاده شده است. نتیجه بدست آمده نشان دهنده آن است که در مقابل افزایش تغییر شکل دینامیکی تایر و جابجایی نسبی سیستم تعلیق میتوان شتاب و جرک وارد بر بدنه را کاهش داد. میزان این تغییرات با توجه به ضرایب وزنی مختلف در مشخصه عملکرد تعیین می گردد.

در این مقاله روشPAM به عنوان یک روش کارا در ماشینکاری و تولید سطوحی با صافی سطح بالا و یکنواخت که در ماشینهای پنج محوره به خوبی قابل اجراست معرفی میشود. در این روش انحناء اصلی حداقل ابزار بر انحناء اصلی حداکثر سطح منطبق میگردد که این عمل بوسیله دوران ابزار در دو جهت و در هر نقطه ماشینکاری صورت میگیرد. برای اثبات مزایای استفاده از روشPAM در فرز کاری سطوح پیچیده، صافی سطح به وجود آمده در فرزکاری با استفاده از ابزار توروئیدی با دو نوع ابزار دیگر،سرگرد و سرتخت، مقایسه میگردد. این مقایسه در دو جهت پیشروی ابزار و عمود بر آن و به صورت تحلیلی انجام شده است. در انتها برای ارزیابی دقیق تر صافی سطح به وجود آمده توسط سه ابزار مذکور،نتایج یک تحقیق تجربی با محاسبات مربوطه مقایسه گردیده است.