نشریه صوت و ارتعاش
پیاپی 2 (پاییز و زمستان 1391)

در این مقاله اثر ارتعاشات ناشی از حرکات شناورهای تندرو بر عملکرد و سلامتی انسان مطالعه شده است. در شناورهای تندرو، ارتعاشات مکانیکی وارد بر بدن انسان از برهمکنش حرکات جسم و سیال (نظیر پدیده کوبش) و ارتعاشات هارمونیک سازه حاصل از منابع تامین انرژی مانند موتورها و سیستم رانش ناشی می گردد. نوسانات تکراری نظیر ضربات مکرر بدنه شناور در دریا علاوه بر خستگی، عامل بالقوه ای در ایجاد صدمه دیدگی، تنش های روانی و کاهش کیفیت عملکرد در خدمه و مسافران خواهد بود. علاوه بر موارد فوق، در ارتعاشات با فرکانس های بالا باید اثر ایجاد نوفه و کاهش شنوایی نیز بررسی شود. عموما در ارتعاشات با فرکانس پایین (زیر 0،5 هرتز) وقوع دریازدگی و ایجاد مشکلات عصبی محتمل است. اما در ارتعاشات با فرکانس های بالاتر از 1 هرتز معمولا دریازدگی، تهوع و بیماری های ناشی از حرکت اتفاق نمی افتد و ایجاد اختلال در وظایف و فعالیت ها به شکل هایی چون شتاب زدگی، بی نظمی و خستگی همچنین ایجاد دردهای ناحیه پشت و کمر در سرنشینان دیده خواهد شد.

امروزه در صنایع مختلف مانند خودروسازی، ساختمان، سازه و هوافضا افزایش ضریب اطمینان و کاهش ارتعاشات ناشی از نوسانات کوچک و بزرگ از قبیل نوسانات وارده به یک خودرو یا ارتعاشات شدید زمین لرزه وارده به یک سازه، توجه بسیاری از متخصصین را به خود جلب نموده است. به عنوان نمونه، پارامترهای انتخابی برای یک سیستم تعلیق خودرو باید علاوه بر ایجاد راحتی سرنشینان، رانندگی مطمئن وکنترل پایدار وسیله نقلیه را در پی داشته باشند. در سیستم های تعلیق رایج، پارامترهای سختی و میرایی مقادیر ثابتی دارند که با انتخاب بهینه این پارامترها با توجه به نوع استفاده و کاربرد، می توان در یک محدوده کاری خاص و محدود، پاسخ ارتعاشی مناسبی را دریافت نمود. ولی با تغییر شرایط کاری، سیستم از حالت بهینه خارج می شود. محققان برای رفع این کمبود به استفاده از مواد هوشمندی مانند سیال شکل پذیر مغناطیسی روی آورده اند. این سیال در حضور میدان مغناطیسی تغییر قابل توجهی در لزجت می دهد و می تواند به این طریق ثابت میراگر را در عرض چند صدم ثانیه به میزان قابل توجهی تغییر دهد. میراگرهای حاوی این ماده که میراگر های مغناطیسی کنترل پذیر نامیده می شوند، به کمک سیستم های کنترلی می توانند با بالاترین سرعت خود را با تغییرات وفق دهند. به منظور استفاده از این میراگر در سیستم های تعلیق به عنوان صافی های پایین گذر باید نحوه عملکرد آن در شرایط مختلف محیطی بررسی شود. در این پژوهش اثر تغییر فرکانس و میدان مغناطیسی به عنوان پارامترهای متغیر موثر در کنترل سیستم تعلیق بر پاسخ میراگر، مورد بررسی آزمایشگاهی قرار گرفته است. سیال شکل پذیر مغناطیسی و میراگر مغناطیسی ای که در این آزمایش ها مورد بررسی قرار گرفته برای اولین بار در ایران در دانشگاه شیراز طراحی و ساخته شده است.

سرعت پیشروی مناسب ماشین ها، برای عملیات برداشت وابسته به مقدار تراکم محصول در جلوی آنهاست. یکی از روش های تخمین سرعت پیشروی مناسب برای ماشین های برداشت، اندازه گیری تراکم محصول با استفاده از روش های غیر مخرب است. به طور کلی، می توان از امواج فراصوتی برای تعیین تراکم و تخمین سرعت پیشروی مناسب ماشین برای عملیات برداشت استفاده کرد. برای منظور، در این پژوهش ابتدا یک سیستم غیرمخرب فراصوتی براساس سیستم ارزیابی عبوری طراحی و ساخته شد. این سیستم قادر است یک پالس الکتریکی تولید و آنرا به امواج فراصوت تبدیل کند. امواج فراصوت از یک طرف به درون محصول فرستاده می شوند و انرژی منتقل شده به طرف دیگر محصول، توسط مبدل گیرنده دریافت و توسط کامپیوتر تجزیه و تحلیل می گردد. سیستم با پردازش سیگنال های ارسالی و دریافتی به صورت نیمه خودکار، شاخص های فراصوتی مانند سرعت عبور امواج، ضریب تضعیف، جذر میانگین مربع[i] و طیف بسامدی سیگنال را تعیین می کند. به منظور بررسی درستی کار سیستم ساخته شده در تعیین تراکم، آزمایش هایی با تراکم های مختلف روی محصول جو در آزمایشگاه انجام شد. شاخص های فراصوتی مطابق با تراکم محصول تحلیل شدند و یک تحلیل رگرسیون برای ارتباط تغییر شاخص های فراصوتی با تراکم محصول انجام شد. سپس با استفاده از تبدیل فوریه سریع3طیف بسامدی سیگنال دریافتی بررسی گردید. نتایج نشان داد که سیستم توانایی خوبی برای اندازه گیری شاخص های فراصوتی محصول جو دارد و بهترین شاخص فراصوتی ای که با تراکم محصول در ارتباط است بیشینه دامنه ولتاژ امواج دریافتی است. بر این اساس برنامه ای برای میکروکنترلر موجود در سیستم جمع آوری داده نوشته شد. سیگنال های دریافتی، مطابق با این برنامه پردازش و سرعت متناسب با تراکم محصول برای ماشین برداشت تخمین زده شد و بر روی یک صفحه نمایش نمایان گردید. بررسی طیف بسامدی سیگنال دریافتی نشان داد که با افزایش تراکم محصول قدرت هارمونیک های طیف بسامدی سیگنال دریافتی کاهش می یابد.

سیستم محرک تسمه ای موتور وظیفه انتقال گشتاور از پولی میل لنگ به مصرف کننده های جانبی موتور را بر عهده دارد. این سیستم در موتور خودرو استفاده می شود و امروزه فناوری های جدیدی در آن به کار می رود. در این مقاله سیستم محرک تسمه ای مدرن، اجزای مهم آن و معیارهای مهم عملکردی شامل لغزش تسمه روی پولی، دامنه حرکت تسمه سفت کن، ارتعاشات تسمه و نیروی یاتاقانی تشریح شده و روش طراحی و بهینه سازی سیستم مورد بررسی قرار گرفته است.

در این مقاله با در نظر گرفتن مودهای قطری در یک مدل ساده شده یک دیسک دوار، پاسخ آن به تحریک هارمونیک غیردوار مورد بررسی قرار می گیرد. نشان داده خواهد شد که فرکانس های تشدید دیسک در حالت های ثابت و دوار متفاوت می باشد. همچنین، فرکانس های دیسک دوار در یک مرجع ساکن متشکل از سه مولفه خواهد بود که این مقادیر با نتایج حاصل از بررسی های تجربی ارائه شده، مورد تایید قرار می گیرد.

امواج فراصوتی به صورت گسترده در حوزه های مختلف نظیر پزشکی، بازرسی غیرمخرب، رباتیک و فرایندهای تولید مورد استفاده قرار می گیرد. در یک تکنیک جدید از فراصوت به عنوان نیروی تابشی استفاده می شود که به آن ویبروآکوستوگرافی می گویند. در این روش کشسانی نگاری (الاستوگرافی)، پاسخ جسم به تنش تابشی دینامیکی با فرکانس کم تولید شده توسط پرتو فراصوتی ضبط می شود. تابش دینامیکی در اثر اندازه حرکت موج گذرا به یک جسم یا محیط انتشار ایجاد می شود. در ویبروآکوستوگرافی، این تنش توسط دو پرتو فراصوت مونوکروماتیک متمرکز با اندکی اختلاف فرکانس ایجاد می شود. در پاسخ، جسم قرارگرفته در ناحیه کانونی سیستم میدان آکوستیک ثانویه ایجاد می کند. این سیگنال های آکوستیک حاوی اطلاعاتی درباره دینامیک جسم می باشند که توسط هیدروفن ضبط می شوند. بر اساس تئوری، فشار سیگنال های آکوستیکی به وجود آمده متناسب با بزرگی شکل مودها در نقطه کانونی پرتو فراصوت می باشد. این فناوری نوین می تواند در ارزیابی شکل مودهای ارتعاشی اشیای کوچک و تصویربرداری صنعتی و پزشکی استفاده شود. در این مقاله به بیان اصول پایه ویبروآکوستوگرافی پرداخته شده و برخی از کاربردهای این روش تشریح شده است.

تحلیل دینامیکی سازه ها برای طراحی، تعمیر و نگهداری آنها بسیار حائز اهمیت است. تعیین مشخصات دینامیکی سازه بخش مهمی از این تحلیل دینامیکی می باشد و آزمایش مودال یکی از بهترین روش ها به منظور تخمین مشخصات دینامیکی شامل فرکانس های طبیعی، ضرایب میرایی و شکل مودها می باشد. با توجه به این که در مسیر انجام آزمایش مودال عواملی وجود دارد که باعث ایجاد خطا در نتایج به دست آمده می شود، شناسایی عوامل خطا و ارائه راه حل هایی در جهت کاستن از آنها، می تواند نتایج به دست آمده از آزمایش را تا حد زیادی بهبود بخشد. این موضوع در قالب دو مقاله مورد بررسی قرار گرفته است. در مقاله اول مهم ترین عوامل خطا در آزمایش مودال معرفی شدند و برخی از عوامل خطا نظیر اثر بارگذاری جرمی شتاب سنج، درگیری قطعه و لرزاننده و رفتار غیرخطی مورد بررسی قرار گرفتند و به منظور کاستن یا برطرف نمودن آنها راه حل هایی ارائه شد. در این مقاله، که مکمل مقاله اول است، سایر عوامل خطا در آزمایش مودال شامل عدم امکان اندازه گیری درجات آزادی چرخشی، عدم دقت در آزمون چکش، نویز، خطای پردازش سیگنال ها و مودهای نزدیک به هم مطرح گردیده و راه حل هایی برای کاستن یا برطرف نمودن آنها ارائه شده است. سپس در ادامه، آزمایش مودال محیطی به عنوان روشی که می تواند مشکلات مربوط به یکی از این منابع خطا یعنی تحریک را در آزمایش مودال برطرف کند مطرح شده است.