فهرست مطالب
نشریه علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک
سال بیست و چهارم شماره 1 (پاییز و زمستان 1391)
- تاریخ انتشار: 1391/11/11
- تعداد عناوین: 9
-
-
صفحه 1در مقاله ی حاضر، الگوریتمی برای تحلیل تیر تحت خمش با ویژگی های مواد اتفاقی تحت بارگذاری استاتیکی اتفاقی وابسته به مکان ارائه شده است. اتفاقی بودن خواص مواد که ناشی از سطوح مختلف فرآیند ساخت و تولید است سبب می شود که خواص مواد ساختارهای مختلف اتفاقی داشته باشند. به دلیل اتفاقی بودن خواص مواد، ماتریس سفتی سازه ای نیز اتفاقی می باشد و متعاقبا پاسخ را تحت تاثیر قرار می دهد. از سوی دیگر بارهای وارد بر بسیاری از سازه های مختلف مانند اجزای خودرو، بال هواپیما و... ماهیتی اتفاقی دارند که در تحلیل های معمول سازه ای به صورت معین فرض می گردند؛ لذا طراحی سازه ای بر پایه ی روش های متعارف با قابلیت اطمینان بالا، همراه نمی باشد. طبق روش ارائه شده در این مقاله، پاسخ تغییر پذیری بر اساس معیار جابه جایی برای تیر با فرض خواص مواد و بارگذاری اتفاقی محاسبه شده و توسط مثال های عددی مورد بررسی قرار گرفته است. هم چنین الگوریتم مذکور با انجام تغییرات لازم به روشی برای محاسبه ی پاسخ تغییرپذیری تیر بر اساس معیار تنش، گسترش داده شده و پس از به کارگیری در مثال های مربوط، قابلیت اطمینان تیر در شرایط عدم قطعیت خواص مواد و بارگذاری، بر اساس معیار جابه جایی مجاز محاسبه شده است.
کلیدواژگان: تحلیل استاتیکی خمش تیر، خواص مواد اتفاقی، بارگذاری استاتیکی اتفاقی، تابع چگالی طیفی، تابع خود همبستگی، تغییرپذیری پاسخ -
صفحه 19تعیین طول تغییر شکل از نخستین مراحل طراحی فرآیند شکل دهی غلتکی به شمار می رود. دست رسی به روابطی ساده و صریح که بدون نیاز به سعی و خطای کارگاهی یا شبیه سازی های زمان بر اجزای محدود طول تغییر شکل را پیش بینی کنند بسیار مورد توجه صنایع می باشد. در این مقاله سعی شد تا با در نظر گرفتن خواص ارتجاعی و رفتار کارسختی ورق در کنار مشخصات هندسی یک مقطع کانالی، تغییر شکل ورق مورد مطالعه قرار گیرد. در این راستا، با استفاده از مدل ماده ارتجاعی-خمیری با کارسختی خطی، رابطه هایی برای کار مصرفی در تغییر شکل های کشیدگی طولی بال و خمش عرضی در خط خم ارائه شد و در نهایت، رابطه ای برای طول تغییر شکل توسعه یافت. نتایج نشان داد که زاویه ی شکل دهی، طول بال و مدول یانگ طول تغییر شکل را افزایش می دهند و ضخامت ورق، استحکام تسلیم اولیه و مدول مماسی ارتجاعی-خمیری طول تغییر شکل را کاهش می دهند. نسبت پواسون اثری روی طول تغییر شکل ندارد و افزایش نسبت شعاع خم به ضخامت ورق، طول تغییر شکل را افزایش می دهد. در نظر گرفتن خواص ارتجاعی و رفتار کارسختی باعث می شود تا طول تغییر شکل از طول تغییر شکل صلب-خمیری پیشنهادی توسط باتاچاریا، کوچک تر باشد.
کلیدواژگان: شکل دهی غلتکی، طول تغییر شکل، ماده ی ارتجاعی، خمیری، کارسختی خطی -
صفحه 33هدف این مقاله توسعه ی یک روش اصولی برای مطالعه و تحلیل تاثیر پارامترهای شکل دهی روی کیفیت شکل پذیری قطعات و تخمین ترکیب بهینه ی این پارامترها در فرآیند هیدروفرمینگ ورق می باشد. در این مقاله، تاثیر پارامترهای کلیدی شکل دهی هم چون فشار سیال محفظه ی شکل-دهی، ضریب اصطکاک سطح تماس سنبه و ورق، فاصله ی بین سطح لبه محیطی قالب با سطح ورق گیر و شعاع ورودی قالب در فرآیند کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی مورد بحث قرار گرفته است. ابتدا مدل اجزای محدود برای شبیه سازی فرآیند ایجاد گردید و نشان داده شد که مدل توسعه داده شده مطابقت خوبی با نتایج تجربی دارد. سپس، با استفاده از ترکیب روش اجزای محدود و تکنیک تاگوچی به همراه تحلیل واریانس تاثیر پارامترهای نام برده شده بر قطعات شکل داده شده از دو جنس مس خالص و فولاد St14 مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که برای هر دو حالت بیش ترین نازک شدگی در یک عمق کشش ثابت و بیش ترین عمق کشش قابل دست یابی، فشار سیال بیش ترین تاثیر را بر شکل پذیری قطعه کار در فرآیند هیدروفرمینگ ورق دارد. هم چنین با استفاده از سنبه ی خشن تر، فاصله ی بین سطح لبه ی محیطی قالب با سطح ورق گیر کم تر و شعاع ورودی بزرگ تر شرایط شکل دهی به تر خواهد شد.
کلیدواژگان: کشش عمیق هیدرودینامیکی، روش اجزای محدود، تکنیک تاگوچی، تحلیل واریانس -
صفحه 53با توسعه ی سیستم های تعلیق و استفاده از دمپرهای الکترومغناطیسی، مطالعه ی رفتار غیرخطی و آشوبناک سیستم تعلیق تحت تحریک جاده اهمیت ویژه ای پیدا کرده است. در عمده ی تحقیقات انجام شده در زمینه مطالعه ی رفتار آشوبناک خودرو، از مدل یک چهارم خودرو با یک یا دو درجه آزادی استفاده شده است که در این مدل ها صرفا حرکت عمودی جرم های فنربندی شده و فنربندی نشده لحاظ می شود و از مد ارتعاشی حرکت کله زنی خودرو صرف نظر می شود. در تحقیق حاضر برای دست یابی به مدل واقع بینانه تر با در نظر گرفتن اثرات غیرخطی برای سیستم تعلیق خودرو، رفتار دینامیکی خودرو با استفاده از مدل نصف خودرو با چهار درجه آزادی مورد مطالعه قرار گرفته است و از نمودارهای پاسخ فرکانسی، چندگانگی و پوآنکاره برای شناسایی نواحی آشوبناک در پاسخ استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که در اثر نزدیکی دو رزونانس اصلی حرکت عمودی و کله زنی خودرو، پاسخ اجباری سیستم دچار تغییرات عمده ای می شود. نواحی ناپایدار جدیدی در مقایسه با مدل یک چهارم در پاسخ فرکانسی سیستم مشاهده می شود. هم چنین نتایج نشان می دهد که تشدید حاصل از رزونانس اصلی حرکت کله زنی، سبب تغییر محل گذار سیستم از پاسخ آرام به پاسخ آشوبناک می شود.
کلیدواژگان: مدل نصف خودرو، سیستم تعلیق، ارتعاشات غیرخطی، آشوب، دوشاخگی -
صفحه 71ربات های مارمانند نوعی از ربات ها با تعداد درجات آزادی بالا می باشند که از به هم پیوستن لینک های مشابه توسط مفاصل یک یا دو درجه آزادی تشکیل شده اند.این ربات ها نسبت به ربات های دارای پا و یا چرخ ویژگی های زیادی دارند. در این مقاله سینماتیک و دینامیک ربات مارمانند برای حرکت کرم مانند، روی سطح شیب دار، برای اولین بار بررسی شده است. حرکت کرم مانند از انواع حرکتی است که ربات مارمانند در صفحه ی عمودی انجام می دهد. در ابتدا موقعیت، سرعت، شتاب و زوایای نسبی لینک ها با استفاده از منحنی سرپنوید محاسبه و معادلات دینامیکی با توجه به سینماتیک ربات به کمک معادلات نیوتن به دست میآیند. نیروی اصطکاک به عنوان تنها نیروی پیشروی با مدل کولمب، مدل می شود. سپس به تاثیر عواملی چون ضریب اصطکاک و زاویه ی سطح شیب دار پرداخته شده و نشان داده شده است که با افزایش این دو ضریب، گشتاور مورد نیاز افزایش می یابد. برای تایید معادلات سینماتیک و دینامیک ارائه شده، از روش لاگرانژ و نرم افزار تجاری وباتس استفاده شده است. هم چنین، از معادلات سینماتیک و دینامیک ارائه شده، می توان برای تولید حرکت های دیگر ربات مارمانند که در صفحه ی عمودی اتفاق می افتند نیز استفاده کرد. از طرف دیگر اهمیت هندسه ی لینک هاروی گشتاور موتورها نیز مورد بررسی قرار گرفته است. در انتها، به جزئیات ربات مارمانند FUM- Snake 3 پرداخته شده است. آزمایش های عملی صورت گرفته با استفاده از این ربات، نتایج نرم افزار وباتس و مدل دینامیکی را تصدیق می نماید.
کلیدواژگان: ربات مارمانند، منحنی سرپنوید، سینماتیک و دینامیک، سطح شیب دار -
صفحه 87از مشکلات سنگ زنی حرارت اعمال شده به قطعات و باقی ماندن تنش پسماند روی سطح آنها است. از این رو، هدف این تحقیق بهینه سازی فرآیند است تا با در نظرگرفتن ترکیب بهینه ای از پارامترهای فرآیند، حرارت و تنش های پسماند کاهش یابد و از طرف دیگر بر استحکام و سختی سطح فولاد بیفزاید. با استفاده از روش تاگوچی، آزمایش های لازم برای گرفتن نتیجه ی قابل اطمینان طراحی شد و شرایط بهینه ی فرآیند به دست آمد. علاوه بر بهینه سازی فوق، پارامترهای فرآیند توسط روش SA بهینه سازی گردید. نتایج نشان می دهد که اختلاف پارامترهای به دست آمده از هر دو روش بسیار کم است و با اعمال پارامترهای حاصل از بهینه سازی، دمای وارد به سطح قطعه کار کاهش می یابد و سختی سطح بالا می رود. صحت این موضوع، با اندازه گیری و تحلیل ریزسختی مورد بررسی قرار گرفته است.
کلیدواژگان: سنگ زنی، طراحی آزمایش ها، بهینه سازیSA و تاگوچی، ریزسختی سطحی، ریزساختار -
صفحه 103در این مقاله اختلاط الکتروکینتیکی سه بعدی به روش عددی درون ریزمخلوط گرهای ساخته شده با ریزمجرای ناهمگن به صورت کیفی و کمی بررسی شده است. برای کاهش هزینه های محاسباتی در جریان های سه بعدی، شبیه سازی جریان الکترواسموتیک با استفاده از روش هلمهولتز- اسمولوکوفسکی (Helmholtz-Smoluchowski) انجام شده است. مطالعات قبلی برای پدیده ی اختلاط الکتروکینتیکی درون ریزمجراهای ناهمگن نشان داده است که وجود گردابه ها و نواحی دارای جریان چرخشی بسته همواره باعث بهبود راندمان اختلاط در جریان های دو بعدی می-گردد. اما بررسی های انجام شده در این مقاله برای ریزمخلوط گرهای سه بعدی نشان داد که همواره این اتفاق رخ نمی دهد و در برخی موارد وجود گردابه اثر افزایشی بر راندمان اختلاط ندارد. یافته های این مقاله نشان می دهد که میزان نامتقارنی در میدان جریان سیال عامل تعیین کننده در ایجاد اختلاط است. از آن جا که در جریان های سه بعدی امکان ایجاد نامتقارنی بیش تر وجود دارد لذا میزان راندمان اختلاط در جریان های سه بعدی در مقایسه با جریان های دوبعدی بیش تر است. مطالعه ی آرایش های متنوع سه بعدی برای ریزمخلوط گر الکترواسموتیکی نشان داد که بسته به آرایش ناهمگنی ها، راندمان اختلاط درون ریزمجرای ناهمگن در مقایسه با ریزمجرای همگن می تواند بهبود یابد و یا این که کاهش یابد. این نتایج تاکید می کند که بررسی دوبعدی اختلاط نمی تواند تمامی مزایای اختلاط درون ریزمجراهای ناهمگن را شرح دهد. یافته های این پژوهش می تواند در مدل سازی صحیح ریزمخلوط گرهای مورد استفاده در کاربردهای عملی به ویژه ریزتراشه های آزمایشگاهی (Lab-on-a-chip) مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژگان: اختلاط سه بعدی، ریزمخلوط گر، جریان الکترواسموتیک، توزیع بار ناهمگن
-
Page 1In the present paper، an algorithm is presented for reliability analysis of beams with random material properties under static spatially random loads. The randomness may be due to the employed manufacturing process that leads to components with slightly different microstructures. Since the material properties are random، the stiffness matrices and subsequently، the response will be of random natures. On the other hand، majority of the service loads of some structures، e. g. airplanes، vehicles، and machining equipments are random. Therefore، special techniques should be utilized. In the present paper، variability of the response is determined and discussed through various examples. The proposed algorithm is extended to include a stress-based analysis. Finally، reliability of the beam is evaluated in the treated examples.Keywords: Static analysis of beams, random material properties, power spectral density, correlation, variability of the response
-
Page 19Determination of the deformation length is one of the first steps in roll forming design. Roll forming industries are very interested in explicit simple relationsfor prediction the deformation length without using trail-and-error methods at workshop or time consuming finite element simulations. In this paper، elastic properties and work-hardening behaviour of the strip are considered in addition to geometric specifications of a channel section in order to study the strip deformation. Some relations are introduced for the deformation work consumed during the longitudinal stretching of the flange and the transverse bending of the bend line for a linear hardening elastic-plastic strip. Finally، a relation are developed for the deformation length. Theoretical results show that the forming angle، the flange length and the Young’s modulus increase the deformation length and the strip thickness، the initial strength and the tangential modulus at the elastic-plastic range decrease the deformation length. The Poisson’s ratio has no effect on the deformation length. However، the bend radius to the strip thickness ratio increases the deformation length. The elastic properties and work-hardening behaviour result in a deformation length which is shorter than the rigid–perfectly plastic deformation length which was proposed by Bhattacharyya.Keywords: Roll forming, Deformation length, Elastic, plastic material, Linear hardening
-
Page 33The aim of this paper is to develop a systematic method to analyze the effects of forming parameters on the quality of part formability and determine the optimal combination of the forming parameters for the sheet hydroforming process. In this paper، the effects of four important process parameters namely fluid pressure، friction coefficient at blank/punch interface، gap between die rim block and blank holder and die entrance radius in the process of hydrodynamic deep drawing assisted by radial pressure (HDDRP) were determined. A Finite Element (FE) model was developed for simulating the HDDRP process. After validation of the developed FE model by experimental results، by combining FE simulation with Taguchi method and using the analysis of variance test، the effect of mentioned parameters on the formability of the hydroformed cups was investigated. The applied materials were pure copper and St14 steel sheets. The results of analysis indicated that for both cases of maximum thinning ratio at the constant value of cup draw depth and maximum accessible draw depth، fluid pressure has the greatest influence on the formability of part in sheet hydroforming process. Moreover، using rough punch، having smaller gap between die rim block and blank holder or increasing the die entrance radius، the formability of sheet will improve.Keywords: Hydrodynamic deep drawing, Finite element simulation, Taguchi technique, Analysis of variance
-
Page 53In recent years، more attention has been paid on intelligent vehicle suspension systems equipped with magneto-rheological dampers. In order to investigate nonlinear vehicle dynamics، in the majority of the researches، a quarter-car model with one or two degrees of freedom is used. In such simple models، one can only study the bounce motion of sprung and unsprung masses. In this paper، in order to consider more realistic model for vehicle suspension system، a nonlinear half car model with four degrees of freedom is employed. Frequency response diagrams of the model have been obtained. In order to identify the region of excitation frequency in which the system has chaotic behavior، the bifurcation and Poincare maps are used. Results show that near the heave and pitch natural frequencies، the system forced response has been changed considerably and new unstable region has been appeared in frequency diagrams. Moreover، results show that in comparison with quarter car model، the resonant frequency of pitch motion intensifies the chaotic response.Keywords: Half, car model, suspension system, Non, linear vibration, Chaos, Bifurcation
-
Page 71Snake robots are hyper-redundant robots that are connected with one or two DOF joints. They offer a number of potential advantages beyond the capabilities of most wheeled and legged robots. In this paper، kinematics and dynamics of a planar multi-link snake robot in worm-like locomotion on an inclined surface is investigated. In this locomotion، Snake robot is able to move in the vertical plane. Body shape and curvature function are used to determine the joint relative angles in accordance with the worm-like locomotion. Next، position، velocity and acceleration of each link as well as center of gravity of the snake body are calculated. Newton principle is used to derive the dynamic equations based on kinematics of the snake robot. Friction forces، as the only driving force is modeled using Coulomb friction. Effects of friction coefficient and angle of inclined surface on the joint torques are investigated. It is shown that by increasing these coefficients the motor torques also increase. Webots software and Lagrangian method are both used to verify the theoretical results. Additionally، kinematics and dynamics equation presented in this paper may be used to generate other locomotions in vertical plane. Effect of link geometrical shape on motor torques is also investigated. Finally، FUM-Snake3 robot and physical experiments are used to further validate the mathematical model.Keywords: Snake Robot, Serpenoid Curve, Kinematics, Dynamics, inclined surface
-
Page 87The major problem in material removal process specially grinding is heat generation during the process and thus residual stress on the surface of product. Therefore، optimization of High Efficiency Deep Grinding (HEDG) process is the main goal of this study in order to reduce heat and residual stress and also increase strength and surface hardness of AISI1045 steel by optimization of the process. In other words، the effects of main parameters e. g. depth of cut، wheel speed، workpiece speed and cross feed on surface hardness have been investigated in this study. Operating parameter optimizing through SA method in MATLAB''s toolbox is so that the produced tensile residual stress and temperature decrease and meanwhile surface microhardness improves. Beside this، the results are validated by measuring and analyzing surface microhardness، surface temperature and forces. The obtained results reveal a good agreement between the optimization results and experimental observations.Keywords: HED Grinding, DOE, SA, Taguchi Optimization, Microhardness, Microstructure
-
Page 103Numerical investigation of 3D electrokinetic mixing through micromixer has performed both qualitatively and quantitatively. In order to reduce numerical expenses of 3D flows، we implement the Helmholtz-Smoluchowski method for the numerical modeling of electroosmotic flows. According to the previous study of electrokinetic mixing inside the heterogeneous microchannels، existence of the vortexes within the flow field always increase the mixing performance for 2D flows. However، investigations of 3D micromixers show that this increase does not happen for all the situations and in some cases، existence of the vortexes does not enhance the mixing performance. Findings of this research indicate that the asymmetry degree of the flow field pattern is the key parameter for the mixing performance. Within the 3D flow field، there are more opportunities to increase the asymmetries. Consequently، mixing performances of the 3D flows are much larger compared to those of 2D flows. Studies of various 3D cases for electroosmotic micromixer show that mixing performance can be improved or deteriorated depending on the arrangement of the heterogeneities over the microchannel walls. These results confirmed that 2D simulation of mixing could not explain the complete benefits of passive micromixers. These results can apply to the simulation of micromixers used in Lab-on-a-chip devises.Keywords: 3DMixing, micromixer, electroosmotic flow, non, homogenous charge pattern
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.