https://jsfm.shahroodut.ac.ir/ مکانیک سازه ها و شاره ها fa daily 1 Tue, 06 Jun 2017 00:00:00 +0430 Tue, 06 Jun 2017 00:00:00 +0430 https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_944.html در پژوهش حاضر ابتدا رفتار برج های خنک کننده نیروگاه رامین اهواز در حالت فعلی و سپس کارکرد آن پس از تغییر پکینگ به کمک مدل سازی ریاضی فرآیند انتقال جرم و حرارت با استفاده از فرضیات ساده کننده مرکل شبیه سازی شده است. معادلات دیفرانسیل حاکم بر رفتار دو سیال آب و هوا در ناحیه ی پکینگ های برج استخراج گردید. سپس معادلات به روش عددی حل شده و پس از محاسبه مشخصه عملکرد برج خنک کن نیروگاه، رفتار برج در شرایط مختلف آب و هوایی پیش بینی شد و با داده های موجود در نیروگاه مقایسه گردید. پس از تغییر پکینگ نیز، نقاط کارکرد تازه ای برای برج بدست آمد و عملکرد برج در این حالات نیز شبیه سازی و با نتایج عملکرد فعلی مقایسه گردید. نتایج بدست آمده نشان می دهند که دامنه ی برج خنک کن پس از تغییر پکینگ بطور نسبی oC 5/5 افزایش یافته و از oC 10 در شرایط کنونی به oC 5/15 در شرایط جدید ارتقاء می یابد. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_3773.html آلودگی صوتی یکی از چالش‌های مهم محیط زیست است که می‌تواند سلامت انسان و پایداری اکوسیستم را تهدید کند. استفاده از نانوساختارهای کربنی به‌دلیل استحکام مکانیکی بالا و ویژگی‌های منحصربه‌فرد هندسی، رویکردی نوین برای جذب صوت در مقیاس نانو متر به‌شمار می‌آید. در این پژوهش، انتشار و جذب امواج صوتی در محیط گازی آرگون با بهره‌گیری از شبیه‌سازی دینامیک مولکولی بررسی شد. مدل ابتدا در غیاب جاذب اعتبارسنجی گردید و سپس اثر قطر، تعداد، آرایش و فرکانس بر پارامترهای آکوستیکی شامل ضریب میرایی، عدد موج و ضریب جذب تحلیل شد. نتایج نشان داد افزایش قطر نانولوله‌ها سطح تماس مؤثر را گسترش داده و افزایش تعداد آن‌ها با کاهش مسیر آزاد مؤثر مولکول‌ها، کارایی جذب را بهبود می‌دهد. آرایش مثلثی با محدودسازی فضا و افزایش برخوردهای گاز– دیواره، بالاترین ضریب جذب را ایجاد کرد. همچنین بررسی وابستگی فرکانس نشان داد میان فرکانس، ضریب میرایی و ضریب جذب همبستگی مستقیم برقرار است که تطابق آن با مطالعات پیشین، اعتبار شبیه‌سازی حاضر را تأیید می‌کند. محدودیت اصلی مطالعه، تمرکز بر محیط گازی آرگون و استفاده از نانولوله‌های تک‌جداره با ابعاد محدود است. با این وجود، یافته‌ها بر اهمیت بهینه‌سازی هندسه و پارامترهای ساختاری نانوجاذب‌ها برای طراحی سامانه‌های کارآمد کنترل نویز در فرکانس‌های بالا تأکید دارند. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_3770.html در این مقاله یک چارچوب چندفیزیکی برای تحلیل و کاهش پیچش در عملگرهای کامپوزیت پلیمر یونی-فلزی (IPMC) ارائه گردید که در آن هم‌زمان اثرات ویسکوالاستیک و الکتروفعال ماده در نظر گرفته شده است. معادلات حاکم ابتدا بر اساس نظریه تیر اویلر–برنولی و بر اساس اصل کمینه‌سازی انرژی استخراج شده و سپس با اتصال به روابط الکتروشیمیایی نرنست–پلانک–پواسون، ممان پیچشی ناشی از انتقال یون‌ها تحت میدان الکتریکی تعیین گردید. به‌منظور لحاظ‌کردن نرم‌شدگی ماده، مدول‌های مکانیکی به صورت مدل‌های ترکیبی وابسته به زمان و میدان الکتریکی تعریف شدند. شبیه‌سازی عددی نشان می‌دهد که در ولتاژ ۵ ولت و ضخامت ۱ میلی‌متر، مدول برشی در حدود ۱۰ ثانیه تقریبا تا ۸۵% افت می‌کند؛ اما با لایه‌های سخت عرضی و تحریک طولی متقارن، ممان پیچشی به کمتر از ۵ % مقدار اولیه رسیده و زاویه پیچش عملاً حذف می‌شود. تحلیل پایداری با معرفی یک شاخص انجام شد که اثر زمان، شدت میدان و قید مرزی را هم‌زمان بر پایداری نشان می‌دهد. نتایج عددی بیانگر آن است که کاهش مدول‌ها در گذر زمان و با افزایش ولتاژ، مقاومت برشی و خمشی ماده را کاهش داده و انرژی ویسکوز افزایش می‌یابد؛ با این حال، اعمال شرط مرزی در لبه‌ها موجب سرکوب پیچش حتی در شرایط نرم‌شدگی شدید می‌شود. تحلیل حساسیت هندسه نیز نشان داد تغییر طول و عرض اثر محدودی بر انرژی ویسکوز دارد، اما نقش شرط مرزی در کنترل پیچش بسیار تعیین‌کننده است. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_3775.html در این پژوهش، پولیش‌کاری به کمک الیاف به عنوان روشی برای رفع عوارض ناخواسته ناشی از ساینده‌ها بر روی سطوح قطعات حساسی مانند پروتزها، عدسی‌ها و پره‌های توربین ارائه شده است. برای این منظور، ابتدا یک ابزار پولیش‌کاری مبتنی بر الیاف سیسال زبر ساخته شد. سپس عملکرد این ابزار بر روی نسبت زبری سطح و نرخ پولیش‌کاری سر فمورال مصنوعی ساخته‌شده از فولاد زنگ نزن 316L مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد که ابزار پولیش‌کاری مبتنی بر الیاف سیسال زبر در پرداخت سطح سر فمورال مصنوعی مؤثر و کارآمد عمل می‌کند. مشاهدات میکروسکوپی نشان داد که مکانیسم اصلی پرداخت، شکست تدریجی الیاف سیسال و تشکیل ریزرشته‌هایی خودسازگار است که به عنوان ساینده‌ای نرم عمل می‌کنند. این فرآیند در مدت 5/2 ساعت، با عبور از فاز خشن‌کاری به نانوپرداخت‌کاری، سطحی با میانگین زبری 96/36 نانومتر و بازتاب آینه‌ای بر روی سر فمورال ایجاد نمود. در نتیجه، ابزار پولیش‌کاری مبتنی بر الیاف سیسال به‌عنوان روشی کارآمد برای اصلاح سطح قطعات با هندسه پیچیده در صنایع پزشکی، هوافضا و خودروسازی پیشنهاد می‌شود. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_3772.html در این پژوهش، مدل‌سازی نیروی بحرانی منیپولیشن ذرات در فضای سه‌بعدی با استفاده از روش طراحی آزمایش‌ها موردبررسی قرار گرفته است. هدف اصلی، تحلیل تأثیر عوامل هندسی و کنترلی بر نیروی بحرانی لازم جهت منیپولیشن ذره با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) بود. پنج پارامتر کلیدی شامل شعاع ذره، ضخامت تیرک، طول تیرک، عرض تیرک و ارتفاع سوزن به‌عنوان متغیرهای ورودی انتخاب شدند و نیروهای بحرانی در راستاهای X و Y به‌عنوان پاسخ‌های خروجی مورد مدل‌سازی و تحلیل قرار گرفتند. با اجرای ۲۷ آزمایش طراحی‌شده و تحلیل آماری نتایج حاصل از مدل‌ رگرسیونی استخراج شده، مشخص شد که پارامترهای ضخامت تیرک و شعاع ذره بیشترین تأثیر را در افزایش نیروی بحرانی منیپولیشن دارند، درحالی‌که افزایش طول تیرک و ارتفاع سوزن منجر به کاهش این نیرو می‌شود. بررسی نمودارهای سه‌بعدی نشان داد که تأثیر متقابل پارامترها بر نیروی بحرانی قابل‌توجه بوده و عملکرد نهایی منیپولیشن به ترکیب مناسب ویژگی‌های هندسی و فیزیکی وابسته است. همچنین، تحلیل باقیمانده‌ها، توزیع نرمال خطا و دقت بالای مدل (R² > 99%) را تأیید کرد. نتایج این تحقیق می‌تواند به‌عنوان مبنایی برای طراحی و توسعه بهینه ابزارهای منیپولیشن مورداستفاده قرار گیرد. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_3776.html اثر زاویه پس‌گرایی و سرعت جریان بر مشخصه‌های آیرودینامیکی بال‌زن با بال انعطاف‌پذیر در زوایای حمله مختلف با استفاده از آزمون تجربی در تونل باد مادون صوت، در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش‌ها در اعداد رینولدز 42000 تا 170000 که محدوده پرواز برای پرندگان طبیعی با ابعاد نزدیک به کبوتر است انجام شده است. مدل آزمون از دو بخش صلب (در ریشه) و انعطاف‌پذیر (در نوک) تشکیل شده و حرکت نوسانی بال‌زدن در آن توسط سامانه الکترومکانیکی تامین شده است. نتایج نشان می‌دهد افزایش سرعت در بسامد‌های بی‌بعد شده کم‌تر از 2/0، سبب کاهش نیروی برآی بال شده است. رفتار نمودار ضریب پیشران برحسب سرعت در زوایای حمله صفر تا 6 درجه کاملاً متفاوت از زوایای حمله بیش از 6 درجه است؛ به طوری که در زاویه حمله 3 درجه تغییرات بر حسب سرعت کمتر از 10 درصد بوده اما در زاویه حمله 18 درجه ضریب پیشران با افزایش سرعت از 5 به 20 متر برثانیه، 50 درصد کاهش داشته است. همچنین انعطاف‎پذیری بال سبب شده است تا با افزایش سرعت اختلاف فشار دینامیکی جریان سبب تغییر شکل بال و در نهایت کاهش ضریب برآی بال شود. نیز ساختار جریان از زاویه حمله 9 درجه به بعد به گونه‌ای است که توانایی تولید نیروی پیشران نداشته است. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_3774.html این مقاله به شبیه سازی و تحلیل عددی انتقال گرمای همرفت واداشته نانوسیال پارافین-آلومینا در یک کانال متخلخل تحت میدان مغناطیسی خارجی می پردازد. برای این منظور، از معادلات بی بعد دارسی–برینکمن-فورچهیمر در شرایط عدم تعادل گرمایی محلی استفاده می شود. شبیه سازی به روش شبکه بولتزمن گرمایی با زمان آسایش منفرد و توابع توزیع سرعت، دمای نانوسیال و دمای محیط متخلخل در حالت ناپایا انجام می شود. در این مقاله، اثر متغیرهایی از قبیل زاویه میدان مغناطیسی، عدد دارسی، ضریب تخلخل، کسرحجمی نانوذرات و عدد هارتمن بر روی عدد ناسلت میانگین، میزان عدم تعادل گرمایی محلی و درصد ذوب در بازه‌های زمانی مختلف مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهند که بهترین عملکرد فرایند ذوب در حالت استفاده از زاویه میدان مغناطیسی 90 درجه، عدد دارسی 001/0، ضریب تخلخل 5/0، عدد هارتمن 30، کسر حجمی نانوذرات 4 درصد و عدد رینولدز 200 به دست می آید؛ که در آن، با گذشت زمانی به میزان کمتر از یک ساعت می توان به کسرذوب 91/88 درصد رسید. در مقابل، ضعیف ترین عملکرد مربوط به عدد هارتمن 50 می باشد؛ که زمان لازم برای رسیدن به کسرذوب 85 درصد را به 83/198 دقیقه افزایش می دهد. همچنین، مشخص می شود که افزایش عدد ناسلت میانگین با افزایش میزان عدم تعادل گرمایی محلی همراه است. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_2579.html در مقاله حاضر ساختار جدایش و بازگشت جریان محوری حول استوانه‌ای با لبه تیز در حالت آشفته به صورت عددی بررسی شده است. با توجه به پیچیدگی‌هایی که در مدل‌سازی مسائل شامل جدایش وجود دارد، به منظور دستیابی به یک روش عددی مناسب برای حل، برخی تکنیک‌های عددی مانند روش گسسته سازی و الگوریتم حل میدان فشار-سرعت مورد مقایسه قرار گرفته است. به علاوه عملکرد دو مدل k-ε استاندارد و Shear Stress Transport (SST) برای اعمال اثرات آشفتگی مورد بررسی قرار گرفته است. از نظر زمانی، عملکرد عددیِ استفاده از معادلات به صورت پایدار و شبه-گذرا بحث شده است. همچنین از یک روش چند-شبکه‌ای برای سرعت بخشیدن به همگرایی استفاده شده است. تکنیک‌های عددی مورد استفاده برای نیل به جواب مسئله در یک برنامه کامپیوتری به زبان فرترن ۹۰ نوشته و اجرا شده است. برای تایید روش عددی و کد نوشته شده نتایج عددی با نتایج تجربی مقایسه شده و انطباق خوبی بین آن‌ها مشاهده شد. با استفاده از روش عددی به دست آمده ساختار جدایش و بازگشت جریان مورد نظر، بررسی شده است. ویژگی‌های این جریان مانند طول بازگشت، پروفایل‌های سرعت، انرژی جنبشی آشفتگی و میدان فشار مورد بحث قرار گرفته است. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_3795.html چکیده آلیاژ آلومینیوم 7075 جزء با استحکام بالاترین نوع آلیاژهای سری 7000 محسوب شده و کاربرد گسترده ایی در صنایع هوافضایی دارد.دراین تحقیق حد شکل پذیری ورق های آلومینیومی حاوی رسوبات نامحلول از جنس 7075 باتمپر آنیل در ضخامت 2/5 میلی متر مورد ارزیابی دقیق و جامعی قرارگرفت. بررسی های مختلفی از جنبه های رویکردهای مکانیک آسیب، حد شکل پذیری وتحلیل های عددی انجام شد. از جنبه مکانیک آسیب، رسوبات نامحلول درساختار متالورژیکی ورق های مورد مطالعه، توسط میکروسکوپ الکترونی وروش تعیین فازهای شیمیایی به شیوه پراش اشعه X، بررسی شد و وجودرسوبات نامحلول اثبات گردید. دررویکرد تعیین حدشکل پذیری دو آزمون تجربی کشش تک محوری وکشش دومحوری ناکازیما روی ورق های مورد مطالعه انجام شد.به دلیل حضور رسوبات نامحلول و عدم توزیع یکنواخت آنها در ورق های مورد مطالعه، با افزایش تعداد نمونه های آزمون ناکازیما، اثرات عیوب روی نمودارحدشکل پذیری مشخص تر شد، لذا سطح این منحنی را نسبت به منحنی حاصل از ورق های بدون عیب تغییرداد. دررویکرد عددی، آزمون تجربی تعیین حد شکل پذیری (آزمون ناکازیما) توسط دو نرم افزار آباکوس ورژن 2021 واتوفرم ورژن 11 شبیه سازی شد، محل ترک و پارگی به خوبی در تحلیل عددی با نتایج تجربی مطابقت داده شد، در نهایت نمودارهای حد شکل پذیری تحلیل عددی با نتایج تجربی مقایسه شد. تحلیل نتایج استخراج شده با استفاده ازرویکردهای مذکور علاوه بر اثبات رسوبات نامحلول بصورت پراکنده در ورق های مورد مطالعه، نشان داد که، حد شکل پذیری ورق ها به دلیل وجود رسوبات نامحلول تا 25 درصد کاهش یافته است. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_3796.html در این مقاله، یک کنترل‌کننده پسگام تطبیقی برای کلاس خاصی از سیستم‌های غیرخطی با ساختار آفین در ورودی و دینامیک معلوم طراحی شده است. روش پیشنهادی با بهره‌گیری از شرایط ضعیف‌تر نسبت به روش مرسوم کنترل پسگام که براساس قضیه لیاپانوف می‌باشد، پایداری مجانبی سراسری سیستم حلقه‌بسته را تضمین می‌کند. مزیت اصلی این روش، استفاده از قانون کنترلی ساده‌تر و حذف برخی جملات ذاتی موجود در روش مرسوم پسگام است که موجب می‌شود پیاده‌سازی عملی روش ارائه‌شده ساده‌تر شود و پاسخ زمانی سیستم بهبود یابد. این روش برای طراحی کنترل‌کننده پسگام تطبیقی بر روی یک ربات دو درجه آزادی پیاده‌سازی شده است. کنترل‌کننده پیشنهادی به‌گونه‌ای طراحی شده که ضمن تضمین پایداری مجانبی سراسری، توانایی ردیابی مسیر مطلوب را داشته باشد. با فرض ناشناخته بودن پارامترهای دینامیکی سیستم تحت‌مطالعه، قانون تطبیق بر پایه مکانیزم پسگام توسعه یافته است. در نهایت، برای ارزیابی عملکرد روش پیشنهادی، شبیه‌سازی در دو بخش بدون اعمال اغتشاش و با اعمال اغتشاش برای ردیابی مسیر مطلوب ارائه شده‌است و مقایسه بین کنترل پسگام مرسوم، کنترل پسگام با قانون کنترل ساده‌شده و همچنین کنترل پسگام تطبیقی مرسوم و کنترل پسگام تطبیقی با قانون کنترل ساده‌شده انجام شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد روش ارائه‌شده در این مقاله، افزون بر ارائه قانون کنترل ساده‌تر، منجر به پاسخ زمانی هموارتر شده و همگرایی بهتری دارد. همچنین، نسبت به افزودن اغتشاش مقاوم بوده و حالت‌های سیستم در حضور اغتشاش کراندار باقی می‌مانند.