وبلاگ تخصصی مهندسی مکانیک
وبلاگ تخصصی مهندسی مکانیک کتاب،مقالات،نرم افزار،آموزش نرم افزار،حلال،جزوات،فیلم،کاتالوگ،پروژه،مجلات،سایت،اخبار،استاندارد،هندبوک، مهندسی مکانیک ،مهندسی مکانیک،کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک،دکترا مهندسی مکانیک،مهندسی مکانیک، تلگرام ، تلگرام
وبلاگ تخصصی مهندسی مکانیک
وبلاگ تخصصی مهندسی مکانیک کتاب،مقالات،نرم افزار،آموزش نرم افزار،حلال،جزوات،فیلم،کاتالوگ،پروژه،مجلات،سایت،اخبار،استاندارد،هندبوک، مهندسی مکانیک ،مهندسی مکانیک،کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک،دکترا مهندسی مکانیک،مهندسی مکانیک، تلگرام ، تلگرامدرباره من
با سلام
در این وبلاگ قرار است اطلاعات مهندسی مکانیک توسط اینجانب محمد شکیبایی نسب در اختیار شما قرار گیرد .
ادامه...
نرم افزار catt2
نرم افزار catt2
در مقدمه کتاب ترمودینامیک ون وایلن اسمی از نرم افزار catt2 آمده است.
این هم لینک دانلود نرم افزار catt2.
در این نرم افزار می توانید با مقدار دادن دو خاصیت فاز ماده را بفهمید.
دانلود کتاب مرجع مکانیزم ها وتجهیزات مکانیکی Mechanisms And Mech
MOTION CONTROL SYSTEMS
ROBOT MECHANISMS
PARTS-HANDLING MECHANISMS
RECIPROCATING AND GENERAL-PURPOSE MECHANISM
SPRING, BELLOW, FLEXURE, SCREW, AND BALL DEVICES
CAM,TOGGLE, CHAIN, AND BELT MECHANISMS
COUPLING, CLUTCHING, AND BRAKING DEVICES
TORQUE-LIMITING,TENSIONING, AND GOVERNING DEVICES
PNEUMATIC AND HYDRAULIC MACHINE AND MECHANISM CONTROL
FASTENING, LATCHING, CLAMPING, AND CHUCKING DEVICES
KEY EQUATIONS AND CHARTS FOR DESIGNING MECHANISMS
NEW DIRECTIONS IN MACHINE DESIGN
کتاب مرجع مکانیزم ها وتجهیزات مکانیکی را ازلینک زیر دانلود نمایید
دانلود
نگاهی گذار به موضوع آنالیز خستگی
آنالیز خستگی
مقدمه:
گاهی اوقات در اثر اعمال بار تناوبی (مثلاً یک بار کشش فشار) بر روی سازه، با اینکه تنش ماکزیمم ایجاد شده بر روی سازه کمتر از تنش نهایی آن است ، اما پس از اعمال تعدادی سیکل ، بر روی سازه ترک هایی ایجاد شده که در نهایت منجر به شکست می شود. این پدیده را خستگی در اثر اعمال بار تناوبی می نامند.
در مبحث خستگی با دیاگرام دامنه تنش بر حسب تعداد سیکل (دیاگرام S-N) آشنا شده اید. مثلاً می دانید که در حالت High Cycle Fatigue ماده غالباً در ناحیه الاستیک قرار دارد. اما در حالت Low Cycle Fatigue ماده وارد محدوده پلاستیک شده است.
در نرم افزار ANSYS برای انجام یک تحلیل خستگی تحت بار متناوب ابتدا باید تنش های ایجاد شده در سازه را تحت بارهای تناوبی تعیین کرد. بنابراین قبل از انجام هر آنالیز خستگی باید یک آنالیز استاتیکی که شامل حداقل دو بارگذاری (Load Step) میباشد را انجام دهید سپس با توجه به کانتورهای تنش (در هر بار اعمال شده) ، گره های بحرانی را ، تشخیص داده و سپس به محاسبه خستگی بر روی این گره های بحرانی بپردازید. برای انجام تحلیل خستگی پس از انجام تحلیل استاتیکی با مفاهیم زیر باید آشنا بود.
EVENT: تعداد سیکلهایی است که بر روی سازه اتفاق می افتد.
LOADING: بارهای اعمالی در آنالیز است که جزئی از EVENT میباشد.
Location: گره های بحرانی سازه است که محاسبات خستگی بر روی آنها انجام میشود و این گره ها توسط کاربر پس از محاسبه تنش و کرنش در هر بار گذاری بر روی مدل باید شناسایی شود.
دیاگرام S-N : نمودار دامنه تنش بر حسب تعداد سیکل خستگی است که در صفحه قبل توضیح داده شد و همچنین برای فلزات مختلف از کدهای ASME قابل دستیابی است.
دیاگرام Sn-T : در مواردی که سازه وارد ناحیه پلاستیک میشود تعریف این دیاگرام و پارامترهای الاستو – پلاستیک ضروری است.
نرم افزار ANSYS بر اساس کد ASME Boiler & Pressure Vessel (Section III) محاسبات خستگی را انجام می دهد و حال آنکه به کاربر توصیه کرده است در صورت تمایل به استفاده از روشهای دیگر ، محاسبه عمر خستگی را بر اساس معیار مورد نظر انجام دهد. در این راستا زبان پارامتری نرم افزار و نوشتن برنامه مناسب می تواند این نیاز کاربر را به سادگی بر آورده سازد.
محاسبه خستگی بر اساس روش ANSYS به صورت زیر انجام می شود.
1.مدلسازی و حل مساله با توجه به بارگذاری موجود در حل خستگی
2.فراخوانی مدل در POST1
3.تعیین تعداد نقاط ، Eventو Loading برای نرم افزار
4.تعیین خواص خستگی ماده موجود.
5.تعیین فاکتور تمرکز تنش در صورتی که کاربر نسبت به حل اجزاء محدود و نتایج آن به علت عدم امکان ایجاد شبکه بندی مناسب اطمینان کافی ندارد.
6.بازیابی تنش های مربوط به نقاط تعیین شده.
7.محاسبه خستگی بر اساس روش نرم افزار و مشاهده عمر به دست آمده.
نکته 1: به طور پیش فرض ارزیابی خستگی در نرم افزار بر اساس تعداد نقاط 5 ، تعداد Event برابر 10 و تعداد Loading در هر Event برابر 3 می باشد. کاربر می تواند در صورت نیاز مقادیر فوق را تغییر دهد.
نکته 2: دیاگرام Sn-T ، منحنی مقادیر شدت تنش بر حسب دما می باشد. این منحنی در مواردیکه کاربر بخواهد نرم افزار بررسی کند که آیا تنش های نامی در محدوده پلاستیک می باشند یا خیر ، بایستی تعیین شود. پارامترهای مادی الاستیک – پلاستیک نیز (Strain Hardening Exponent) M , N در صورت نیاز به انجام محاسبات ساده کد برای محدوده پلاستیک نیز بایستی تعیین شوند. این پارامترها از کد ASME برای مواد در دسترس می باشد.
نکته 3: سازه ها عموماً تحت تنش های ماکزیمم و مینیمم متعدد قرار دارند که معمولاً توزیع تنشی تصادفی داشته و کاربر از نحوه توزیع آنها اطلاع صحیح ندارد. در این راستا کاربر بایستی در تعیین تعداد تکرار تمامی محدوده های تنش دقت کند. نرم افزار ANSYS در محاسبه محدوده تنش ها و تعداد رخدادهای هر کدام از روش Rain Flow استفاده می کند. این روش به همراه امکان ایجاد خطای محاسباتی در آن و روش جلوگیری از ایجاد خطا در آن در فرم مثال زیر توضیح داده شده است
تست خستگی بوژی:
این تست برای مشخص نمودن عمر وسیله نقلیه بایستی انجام شود. از دیگر خروجی های این آنالیز می توان به محدوده ضریب ایمنی و یا یافتن نقاط بحرانی که در آنالیز های استاتیکی پیشین قابل استخراج نمی باشند اشاره نمود. بنابراین این آنالیز بایستی بعد از آنالیز های استاتیکی انجام شود.در صورت وجود ادوات با دقت مناسب پیشنهاد می گردد این تست بر روی بوژی انجام شود.
آنالیز خستگی در Ansys :
دراین آنالیز نیز مانند سایر آنالیز ها بایستی قید ها، به صورت قید های ساده اعمال شوند. علاوه بر این طبق معادلات اشاره شده در فصل تست بوژی بایستی یک نیروی سیکلیک نیز بر روی این وسیله اعمال شود. نتایج این آنالیز به صورت زیر ارائه می شود.
کتاب محبوب ارتعاشات ستو
این کتاب حاوی نکات درسی و حل بیش از 250 تمرین در رابطه با سیستم های 1 درجه آزادی ، سیستم های 2 درجه آزادی ، سیستم های چند درجه آزادی و ارتعاش پیچشی می باشد.
فصل اول:سیستم های 1 درجه آزادی
فصل دوم: سیستم های 2 درجه آزادی
روشهای تولید پیچ
این موضوع را خیلی از دوستان پرسیده اند . امروز یک مقاله درباره رشهای تولید پیچ برای دانلود قرار می دهم .
به طور خلاصه درباره روشهای تولید پیچ می توان گفت :
1- تولید پیچ توسط روش غلطک کاری ( نورد کاری )
در این روش براده ای از قطعه برداشته نمی شود و با فشردن الیاف پیچ ایجاد می شود.
استحکام پیچ ایجاد شده خوب است ولی ماده اولیه باید حدود 8 درصد قابلیت انبساط داشته باشد
___مناسب برای تولید انبوه از لحاظ اقتصادی___
2- حدیده و قلاویز که انواع زیادی دارد
3- سنگ زنی : پیچ با گام 0.2 تا 0.3 را فقط باید با سنگ زنی می توان ایجاد نمود.
4- ماشین های پیچ بری : مثل ماشین خارج از مرکز که سرعت زیادی در ساخت دارد
5- فورج سرد
6-cnc که اگه تعداد کار تا 1000000(منبع کتاب cnc اقای محسن لطفی ) عدد باشد کار برد دارد.
اما
روش تولید پیچ عموماً ، cold forg با ابعاد دقیق تولید می کنه .
علل خوردگی در سیکل آب و بخار ( بخش ۲ )
به صورت ذرات کلوییدی و درشت پراکنده درداخل آب قرار دارند، با روندهای کریستالیزه شدن مواد محلول واقعی و نظر بهکاهش قابلیت حل شوندگی آنها، با رشددرجه حرارت تفاوت دارد.
معلوم شده است که ذرات کلوئیدی ومیکروسکوپی، ناخالصیهای پراکنده بر رویسطح لولههای تحت گرما ایجاد میکنند وچسبیدن آنها به این سطوح بستگی بهشارژهای الکتریکی مختلف دارد. ذراتاکسید آهن در محیط قلیایی به طور کاملشارژ میشوند.
به وجود آمدن غلظت بسیار زیادالکترونها، یعنی قسمتهای شارژ شده منفیسطح فلز، بستگی به انتقال حرارت دارد.
با توجه به این که تناسب بین فرمهایمحلول واقعی، کلوییدی و درشت پراکنده اکسیدهای آهن در انواع مولدهای بخار،متفاوت است، شکلگیری رسوبات اکسید آهن به تغییرات درجه حرارت وفشارماده سیال و تغییرات کیفیت آب بستگی دارد.
شکلگیری جرمهای اکسید آهن در هر نوع بار حرارتی، جریان دارد، ولی سرعتاین روند با رشد بار حرارتی به شدت افزایش مییابد. در صورتی که مقداراکسیدهای آهن در ماده سیال، بیشتر از میزانقابلیت حلالیت آنها باشد، سرعت شکلگیریرسوبات اکسید آهن به غلظت آهن بستگیپیدا میکند. لذا خرابی لولههای واترول داخلمولدهای بخار درامدار نظر به تشکیلجرمهای اکسید آهن قاعدتٹ در قسمتهایی کهدارای بیشترین بارهای حرارتی موضعی است(پایینترین و بالاترین کمربند مشعلها) حاصل میشود. هر قدر که غلظت مواد ناشی از خوردگی داخل آب تغذیه بیشتر باشد وبخصوص هر قدر که نامساوی بودنجریانهای حرارتی در سطوح تشعشعیحرارت بیشتر باشد، صدمات وارده بیشترخواهد بود.
رسوبات مسی نیز با وجود قابلیت خوبهدایت حرارتی مس به علت ساختار
خاص خود و همراهی با اکسیدهای آهن وترکیبات کلسیم و منیزیم از هدایت حرارتیکمی برخوردارند. عامل مهم در شکلگیریرسوبات مسی، تغییرات بار حرارتی است و غلظت مس در شکلگیری، تاثیر چندانیندارد.
به منظور کاهش تشکیل جرمهای اکسید آهن، مقدار مواد حاصل از
خوردگی آهن در داخل آب تغذیه مولدهایبخار، تحت محدودیت بسیار شدیدی قرار میگیرد. برای اجرای موازین مربوط بهکیفیت آب تغذیه از حیث مواد ناشی ازخوردگی، باید کار دستگاههای هوازدایی راکنترل و تنظیم و کیفیت آب تغذیه را باآمونیاک و هیدرازین در حد مناسبی کنترل کرد. همچنین فضای بخار هیترها راگاز زدایی کرد و با ایجاد لایههای
ضد زنگ، مخازن، *****ها و لولهها ودیایتورها راتحت حفاظت قرار داد، اکسیدهای آهن را توسط *****های یونی جداو تخلیه و میزان اکسیژن محلول را در حداقل ممکن، کنترل کرد.
اکسیدهای آهنی که در آب تغذیه وسیکل وجود دارند تحت تاثیر درجه حرارت، PH آب و پتانسیل اکسید و احیا کنندههایسیستم قرار دارند. در آب تغذیه و آب بویلرمولدهای بخار درام دار، غلظت اکسیدهای آهن معمولا از میزان قابلیتحلالیت این ترکیبات سخت حل شونده،بیشتر میشود به همین دلیل قسمت اعظماکسیدهای آهن به صورت فاز جامد درمیزانهای مختلف پراکندگی قرار دارند. ذراتمگنتیت نسبت به ذرات هماتیت راحتتر بر روی سطوح حرارتی چسبیده و باقی میمانند. با توجه به تاثیر متقابلهیدرازین با اکسیدهای آهن و مس و احیای
اکسیدهای آهن تا حد آهن فلزی که ذرات آنبه صورت لجن در حجم آب باقی میماند وقابل دفع توسط سیستم تخلیه مداوم یامتناوب (Blow Down) در بویلرهای درام دارهستند میتوان با در نظر گرفتن میزان هیدرازین مورد نیاز برای حذف اکسیژن،مقداری هیدرازین مازاد برای انجام واکنشهای احیای اکسید آهن و مس بهسیستم افزود.
علاوه بر درجه حرارت، PH ماده سیالنیز تاثیر زیادی بر سرعت واکنشهای فوقدارد. گاز نیتروژن همراه با ناخالصیهای فرار،هنگام تخلیه کندانسور و دی اریتور و هیترهااز گاز، خارج میشود. با در نظر گرفتن غلظتمواد موجود در آب تغذیه بر حسب میلی گرم در کیلوگرم طبق فرمول زیر میزان هیدرازین درورودی به اکونامایزر را بین 50 تا 100میکروگرم در لیتر کنترل میکنند:
CN2H4 = 2Co2 + 0.5CFe+ 0.5CNo2 + 0.5Ccu
هیدرازین نه تنها بر روی آن قسمت ازمواد ناشی از خوردگی آهن که در حالت معلقدر آب دیگ قرار دارند موثر است، بلکه بر روی اکسیدهایی که روی سطوح تجهیزاتمسیر تغذیه و سطوح حرارتی مولد بخار نیز وجود دارند، تاثیر میگذارد. هر قدر کهاکسیدهای آهن بر روی این سطوح بیشترباشند به همان نسبت تزریق هیدرازین نیز باید بیشتر باشد. در موقع تزریق هیدرازین بهداخل آب تغذیه در صورت وجود اکسیدهایآهن، خروج اکسیدهای آهن از مسیر لولههایتغذیه به مولد بخار، افزایش مییابد. لذا برایکاهش غلظت ناخالصیهای حاصل باید ازتخلیه آب درام (Blow Down) استفاده کرد.تخلیه آب بلودان به دو صورت انجام میشود:
1- تخلیه مداوم، که از طریق تعویض قسمتیاز آب داخل مدار به طور دایم انجام میشود.
2- تخلیه متناوب، که با تخلیه قسمتی از آببا فواصل زمانی صورت میگیرد.
برای زدودن لجن همراه با آب تخلیه(بلودان) از مولد بخار، علاوه بر استفاده از روشمداوم، روش متناوب نیز توسط کلکتورهایزیرین واتروالها انجام میشود. تعداد دفعاتبلودان متناوب بستگی به غلظت مواد ناشی ازخوردگی دارد. زدودن ناخالصیهای غیر فرارموجود در سیکل آب و بخار از طریق بلودانپیوسته انجام میشود. برای خارج کردن ذراتدرشتتر و بهبود عمل تخلیه ناخالصیها، بهتراست بلودان پیوسته و متناوب به طور تلفیقیانجام شود.
در صورت افزایش تعداد دفعات ذوب شدنلولههای واتروال با نمونهبرداری و اندازهگیریمیزان رسوب، تصمیم به شستوشویشیمیایی مولد بخار میگیرند. روش معمولشستوشوی شیمیایی به صورت واحد
در حال توقف است. ولی روشهای جدیدشستوشوی شیمیایی برای واحدهای در حال کار نیز تهیه شده و در حال تکمیل شدن است.
نیمی از موارد حوادث بویلر که منجر بهخروج آن از مدار میشود مربوط به خوردگیسمت آب است و رسوب گذاری از سمت داخلعلاوه بر کاهش بازده بویلر باعث فعال شدنمکانیزمهای مختلف خوردگی میشود. تنهاعاملی که سبب محافظت لولههای واتروال ازسمت آب میشود تشکیل لایه نازک مگنتیتاست.
توانایی استفاده از فولادهای کربنی و کم آلیاژ در تماس با آب در دما و فشار بالا، به دلیل تشکیل لایه محافظ اکسید آهناست.
حال اگر به دلیل رشد بیش از حد و لایه لایه شدن و بروز پدیده SCC یا عواملشیمیایی خارج از کنترل، نظیر تغییرات PHدر خارج از محدوده مجاز، پوسته محافظ، صدمه ببیند همراه با جریان آب تغذیه، واردمسیر سیکل آب و بخار میشود. رشد بیش ازحد لایه میتواند سبب کاهش انتقال حرارتشده و دمای جداره لوله را بالا ببرد، اما مشکلجدیتری که ایجاد میشود افزایش سایشذرات جامد در تجهیزات بخصوص توربیناست. زیرا وقتی که اکسید محافظ، لایه لایهمیشود از سطح لوله، کنده شده و به داخلتوربین حمل میشود. لایه لایه شدن اکسیدها به تنشهایی که به دلیل اختلاف درانبساط حرارتی بین اکسید و فلز وجود داردنسبت داده میشود. هر چه تغییرات دمایی سیستم به ویژه روشن و خاموش کردنهای آنبیشتر باشد، این تنش بیشتر شده و لایه لایه شدن اکسیدها نیز افزایش مییابد.
لذا با توجه به حوادث رخ داده و امکاناتموجود، نمونه هایی از لولههای واتروال، ری هیتر و سوپر هیتر برای آنالیز، انتخاب وارسال شد. این نمونهها به روشهایمتالوگرافی با میکروسکوپ نوری و الکترونی(SEM) و آنالیز EDAX، سختی سنجی،ضخامت سنجی، کوانتومتری و آنالیز شیمیترمورد بررسی قرار گرفتند. بعضی از نتایج برایتحلیل شرایط لولههای بویلر و منشا احتمالیاکسیدهای آهن استفاده شد. با توجه به نتایجآزمایشها و میزان رسوب در واحد سطح کهmg/Cm2 60/58 اندازهگیری شده بود وتکرار حوادث لولههای واتروال در بویلر واحد یک، تصمیم به اسید شویی بویلر اینواحد گرفته شد.
با استناد به سابقه مشکل در هیترهایفشار قوی و با بررسی لاگ شیتهای مربوط بهدرجه حرارت آب ورودی و خروجی هیترها،ثابت بودن دمای نقاط مزبور در بعضی ازهیترها، احتمال جدا شدن و صدمه دیدن صفحه مجزا کننده ورودی و خروجی را تقویت میکرد. لذا طی بررسی و بازدید ازتمام هیترها مشخص شد که در بیشتر آنهاصفحات جداکننده یا افتاده و یا پیچهاینگهدارنده آنها دچار خوردگی بسیار شدید شده است.
با در نظر گرفتن شرایط کاری هیترهای فشار قوی و متفاوت بودن جنس اجزایتشکیل دهنده آنها، مشخصات طراحیهیترها مورد توجه قرار گرفت و لازم بود دراین میان اثر عوامل حایز اهمیتی چون دما،فشار، سرعت سیال، جنس تجهیزات، موادشیمیایی تزریقی، کیفیت شیمیایی آبتغذیه، منابع احتمالی ورود و تشکیل اکسید آهن به آب تغذیه و... به طور مفصلمورد بررسی و مطالعه قرار گیرد. افت فشار
آب تغذیه در گرمکنها به دلیل اصطکاکجریان در لولههای طویل و کم قطر، معمولابالاست. برای طراحی پمپهای چگالش و آبتغذیه باید چنین افت فشارهایی را محاسبه کرد.
گیره ی رباتیک جدید بر اساس تراکم مواد دانه ریز
Universal robotic gripper based on the jamming of granular material
robot hand made of coffee grounds and a balloon picks up almost anything
گروهی از دانشمندان دانشگاههای شیکاگو و کرنل با حمایت "آی ربات" و دارپا گیره ی ساده ای را ساخته اند که می تواند تقریبا همه چیز را بگیرد. این گیره از یک کیسه پر از قهوه تشکیل شده است که در حالت عادی با فشار ربات دور شی ای که می خواهد بلند شود قرار می گیرد و سپس با عمل تخلیه هوای بین قهوه ها ، شی را محکم می گیرد. عکس ها به خوبی بیانگر کاربری های جالب این طراحی هوشمندانه گیره می باشد.
یادداشتی در باب مقاومت مصالح
یادداشتی در باب مقاومت مصالح
ابتدا با اشاره به وابستگی تنش ها به سطح بیان می دارد که هرگونه سطح یا مرز زمینه مناسبی برای ایجاد و تمرکز تنش روی آن است. [ بر این اساس از دیدگاه اصل بقای اندازه حرکت خطی و دورانی می توان نوشت: این رابطه بیانگر آن است که می توان انتگرال هر کمیتی را از حالت حجمی به سطح و در نهایت روی مرز تبدیل کرد.
این موضوع اهمیت مرز خارجی هر پدیده مادی را به خوبی نشان می دهد و در حقیقت در عالم مادی, شخصیت هندسی هر جسم در نحوه و شکل اشغال فضا خلاصه می شود و نکته مهمتر آنکه لازمه ایجاد هرگونه تنش در ماده, وجود سطح و مرز(Boundry) میباشد.
از آنجاییکه تنش ها در نهایت باعث متلاشی شدن شخصیت هندسی جسم می گردد این ﺴﺆال مطرح میگردد که سمت و سوی این تلاشی به کدام جهت است و از دیدگاه فلسفی مقصد نهایی این تنشها و تمایل آنها به کدام سو است؟]
از دیدگاه دکتر مسعود دهقانی در کتاب ـ جهان در انبساط ـ اگر ذرات مادی به سمت درجات آزادی بالاتر میل کنند و از تراکم حجمی آنها کاسته گردد سطح و مرز گسترش یافته و برای یک مقدار نیروی مشخص تنش ها کاهش می یابند. و در نهایت زمانی که مرز یا سطح به سوی بی نهایت میل می کند تنش ها نیز به صفر خواهند رسید. در اینصورت هم مطابق تعریف تنش و هم بر اساس روابط دیورژنس و استوکس, تنش ها به سمت صفر رفته و حصول این امر به معنای انبساط جهان مادی است.
در رابطه مذکور مقدار انتگرال روی مرز یا سطح وابسته بردار n می باشد. در صورت میل کردن سطح یا مرز یک مقدار مشخص جرم m به سمت بینهایت در این صورت سطح یا مرز محو شده و بعبارتی بردار n جای تعریف ندارد . از این رو مقدار تنش ها وابسته به سطح و باندری جسم هستند و به عبارتی تنش های حجمی (Body force) نیز وابسته به حجم و قابل تبدیل روی مرز نهایی جسم می باشد.
1.1 نقش تکیه گاهها و درجات آزادی در ایجاد تنش
از دیدگاه روابط فیزیکی درجات آزادی برای اجسام مادی هم در سطح مولکولی تعریف می شود و هم در سطح ماکروسکوپیک. [ کاملاً روشن است که یک سازه یا جسم مادی هرچه دارای تکیه گاههای بیشتر در امتدادهای مختلف باشد از درجه آزادی آن کاسته می شود و کاسته شدن از درجات آزادی به مفهوم ایجاد نیروها و تنش های بیشتر در نقاط تکیه گاهی است و از طرفی افزایش نیروها وتنش ها سبب کاهش عمر و دوام سازه ها می گردد.
این مفهوم به خوبی نشان می دهد که کاهش درجات آزادی باعث افزایش تنش ها شده در ثانی برای حفظ موقعیت هر جسم یا هر سازه در درجات آزادی کم باید انرژی زیادی مصرف شود لذا بخوبی پیداست که ماده به سمتی میل می کند که هر چه بیشتر درجات آزادی ذاتی میکروسکوپی و ماکروسکوپی را افزایش دهد و حد نهایی این درجه آزادی با ایجاد تناظر یک به یک بین نقاط فضا و جسم حاصل می گردد و این به معنای انبساط جهان است].
شاید اینگونه تصور شود که نگرش دکتر دهقانی به مبحث مکانیک مصالح, جهت تبیین تئوری انبساط جهان, نحوه رفتار اشیاء را به گونه ای تشریح می نماید که به نوعی با دیدگاههای جاندارانگارانه(animistic) از طبیعت چیزها مشابهت پیدا می کند . اما باید گفت در اینجا اشیاء و چیزها واجد یک روح درونی نیستند. آنچه سبب ایجاد تنش در سازه ها می گردد نه یک تعیین درونی که سنتز جدال میان ماده(Material) و ابعاد فضا است.
بنابراین به وضوح می توان نوعی پس زمینه فلسفی هگلی را در این مبحث مشاهده نمود. در نهایت این نوع نگرش به خوبی از پس توضیح و تبیین سمت و سوی پدیده ها بر می آید. در بحث تکیه گاهها(supports) با بررسی انواع تکیه گاهها نظیر تکیه گاههای غلتکی و میله ای(roller and link supports) , تکیه گاههای مفصلی (pinned supports) , و تکیه گاههای گیر دار و ثابت (fixed supports) به نتایج مشابهی می رسیم. افزایش تکیه گاهها سبب کاهش درجه آزادی شده و به تبع آن تنش ها نیز افزایش می یابند. و همچنین مطابق با این دیدگاه [ تا زمانی که ذرات بنیادین ماده به بالاترین درجه آزادی نرسند حرکت و جنبش و تنش در جهان مادی وجود خواهد داشت. و فقط زمانی جهان مادی از قید تنش رها خواهد شد که ماده به صورت انرژی در آید. صورتهایی از ماده که متراکم تر هستند مانند جامدات بیشتر تحت اثر اسارت مکان و فضا دچار تنش می شوند و به همین دلیل رو به استهلاک و تحلیل می روند و به صورتهایی از ماده که دارای درجات آزادی بیشتری هستند میل می کنند.]
در بخشهای دیگری از کتاب انبساط جهان در توضیح ماهیت تنش آمده است:
[اصولاً در اسارت فضا و مکان بودن که از خصلتهای ماده است به معنی تحمل تنش ها و نیروهاست. و این تنش ها ماده را به سمت تسلیم شدن و افزایش کرنش ها و در نهایت افزایش درجات آزادی می کشاند. به همین دلیل صورتهایی از ماده که درجات آزادی و انعطاف پذیری (flexibility) بیشتری دارند دوام و پایداریشان بیشتر است و مرز Boundry)) و شخصیت هندسی آنها دارای بقاء بیشتری است. حفاظت از شخصیت هندسی اجسام و بویژه اجسام جامد توسط کمیتهای فیزیکی مانند مدول الاستیسیته حفاظت از شخصیت هندسی اجسام و بویژه اجسام جامد توسط کمیتهای فیزیکی مانند مدول الاستیسیته (modulus of elasticity) و مدول برشی E وG و ضریب پواسون υ صورت می گیرد که در صورت غیر ایزوتروپ و غیر همگن بوده اجسام این مدول ها افزایش می یابند و در هر امتداد و جهت, مقدار خاص خود را دارند.
در حالت نیروهای دینامیکی ضرایب مادی دیگری مانند ضریب استهلاک اضافه می گردد که برای اجسام مادی با اشکال هندسی مختلف و تحت نیروهای دینامیکی و استاتیکی این ضرایب در قالب ماتریسهای چند بعدی مانند سختی و جرم و ... ارائه می گردند. اما همه این مقاومت های درونی مادی بالضروره و با گذشت زمان و تحت اثر تنش ها و خستگی ها رو به کاهش گذاشته و اجسام با تراکم حجمی بالاتر به سمت انبساط و تلاشی جرمی حرکت می کنند.
در بعد سازه ای نیز هرچه انعطاف پذیری و درجات آزادی سازه ها بیشتر باشد دوام و پایداریشان بیشتر است و سطح و مرز و شخصیت هندسی آنها دارای بقای بیشتری است. به هم فشردگی ماده به این علت که تراکم حجمی بالا می رود و درجات آزادی ذرات بنیادین کاهش می یابد به شدت تنش زاست. و لذا این به هم فشردگی به اجبار و به طور طبیعی دارای حد و مرز خواهد بود.
در حالیکه در بعد افزایش حجم و کشش در ماده هرگونه افزایش حجم و بزرگ شدن جسم دارای حدود مشخص نیست و به دلیل سازگاری و انطباق این حالت کششی با افزایش درجات آزادی باندری جسم به سرعت گسترش می یابد. به همین علت بسیاری از مصالح در مقابل کشش (Tensional stress)ضعیف بوده و مقاومت چندان نشان نمی دهند در حالیکه در مقابل فشار(Compressional stress) ایستادگی می کنند.] در ادامه فرسودگی و استهلاک صورتهای مادی بر اساس درجات آزادی و تنشهایی که هر صورت مادی متحمل می شود توجیه می گردد. بنابراین مشاهده نمودیم که تبیین فلسفی تئوری انبساط جهان با براهین دقیق ,مستدل و حساب شده چگونه قادر است رفتار مکانیکی مصالح را به خوبی توجیه نماید.
1.2 انرژی کرنشی , پایداری سازه و تنش های پس ماند
و برای هر سه محور خواهیم داشت: این رابطه انرژی کرنشی قابل بازیابی یا ذخیره کردن برای یک جزء تحت بار محوری را نشان می دهد. بر اساس این رابطه ضریب فنریت و (modules of resilence) و طاقت مصالح (toughness) که نقش موثری در دوام و پایداری جسم جامد دارند بدست می آید. بحث انرژی کرنشی را همچنین می توان برای خمشهای خالص (pure bending) و تنشهای برشی نیز بیان کرد که همگی پیام فلسفی واحدی دارند.
برای تنش های برشی: بااستفاده از قانون هوک :
بنابراین انرژی ذخیره شده یا قابل بازیابی در اجسام جامد خطی ارتجاعی با توان دوم تنش و عکس مدول الاستیسیته رابطه مستقیم دارد. برای یک مقدار مشخص جرم با کاهش جرم حجمی و انبساط مصالح سطح و مرز جسم افزایش یافته و حتی مقدار سختی جسم در برابر تغییرات شکلE و G نیز به شدت کاهش می یابد. لذا انبساط جسم برای مقدار مشخص جرم تنش را به شدت کاهش می دهد. این امر به دلیل وابستگی انرژی به توان دوم تنش باعث کاهش شدید سطح تراز انرژی کرنش شده و حالت پایدارتری را ایجاد می نماید.
در ادامه این پرسش را طرح می نماید که زایش تنش ها تا کجا ادامه می یابد و مقصد نهایی جهان مادی کجاست؟ . ] زایش تنش ها حداقل تا انبساط کامل و قابل تصور ماده و ایجاد تناظر یک به یک بین ذرات مادی و نقاط فضا ادامه می یابد...
هدف, رسیدن به صورتی از ماده در قالب نوعی از انرژی است که صورت اشغال کننده فضا در قالب جامد و مانع نباشد... نزدیکترین تصور به حالت نهایی ماده برای فرار از تنش ها انرژی نورانی است.[ جهان مادی بر اساس ضرورت به سمتی میل میکند که هر حجم اختیاری از فضا منطبق بر حداقل سطح تراز انرژی گردد و یا به سمتی میل می کند تا به حداکثر سطح دوام و ثبات و پایداری با حفظ اصل بقای ماده و انرژی و حذف تنش ها برسد یا بعبارتی ذرات مادی دارای بی نهایت درجه آزادی شوند و این به معنی انبساط جهان است. تبیین تئوری انبساط جهان با قانون نسبیت اینشتین نیز شایسته توجه است. ]
از آنجایی که مطابق با قانون E = mc² پایداری و دوام بیشتر ماده در سطوح تراز انرژی پایین تر اتفاق می افتد هر مقدار از جرم m با توان دوم سرعت نور وابستگی دارد لذا هرچه جرم حجمی کمتر باشد سطح تراز انرژی جرم اختیاری m کمتر بوده و پایدارتر است[ بنابراین می توان گفت معادلهء E = mc² نیز ﻤهر ﺘﺄیید دیگری بر تئوری انبساط جهان میکوبد.
در ادامه اینطور تحلیل می گردد که غایت انبساط ماده صرفاً شکل انرژی نورانی ندارد. و این مساله بدرستی با نتایج آزمایشگاهی و انحراف نور در اطراف میدان گرانشی هماهنگی دارد. بنابراین حد نهایی انبساط جهان فراغت و رهایی کامل از تنش ها خواهد بود.
کلمات تخصصی مهندسی مکانیک
کتاب مکانیزم دناویت و هارتنبرگ
Kinematic Synthesis of Linkages
by R. Hartenberg J. Denavit
کتاب مکانیزم دناویت و هارتنبرگ
علل خوردگی در سیکل آب و بخار ( بخش ۱ )
در حقیقت خوردگی پدیدهای است که به طور طبیعی انجام میشود و در نهایت باتغییرات انرژی ماده مورد نظر، همراه است. نیروی محرکه لازم برای انجام واکنشهایخوردگی، ناشی از انرژی شیمیایی است.
مهمترین عواملی که در واکنشهای خوردگی دخالت مؤثر دارند عبارتند از درجهحرارت، فشار، سرعت، اختلاف پتانسیل، زمان، عملیات حرارتی، تنش، تشعشع، خواصفلزی، شرایط سطحی، ناخالصی محیطی و عواملی نظیر اختلاف دمیدگی (هوادهی) درسطوح مجاور با الکترولیتها و اختلاف غلظت و PH در نقاط مختلف از سطح فلزی که در محیط خورنده قرار گرفته که این عوامل سبب ایجاد مناطق آندی و کاتدی میشوند.همچنین اثرات بیولوژیکی ماکرو ارگانیزمها یا میکرو ارگانیزمها در خوردگی و صدمات وخطرات آنها آشکار شده است. خوردگی موجب زیانهای مستقیم و غیرمستقیم نظیر تغییردر طراحی، کاهش بازده، آلودگی و اتلاف محصولات، توقف دستگاهها و واحدهای عملیاتیو هزینههای بیشتر تعمیرات و نگهداری میشود.
مهمترین و معمولترین روشهای کنترل خوردگی عبارتند از حفاظت کاتدی و آندی،مواد کندکننده، پوششها، انتخاب مواد و طراحی مناسب دستگاهها، که با توجه به نیاز ازروشهای مناسب استفاده میشود.
در نیروگاههای بخاری، آب تغذیه، قبل از ورود به دیگ بخار باید گرم شود. استفاده ازسوخت یا بخاری که به قیمت بالا تهیه شده است برای گرم کردن آب تغذیه، مقرون به صرفه نیست، زیرا در توربین از این بخار کار مفیدتری میتوان گرفت. لذا پس از انجام کار مفید بخار در توربین، مقداری بخار از طبقات میانی توربین گرفته شده وبرای گرم کردن آب سیکل استفاده میشود. تغییر اندکی در بازده نیروگاه به ویژه نیروگاه فسیلی میتواند اختلاف قابل توجهی در هزینههای سالانه سوخت به وجود آورد.
پس از شروع بهرهبرداری از واحدهایبخار به تدریج مشکل گرفتگی کنترلوالوهای هیترهای فشارقوی، افزایش یافت وجزو برنامههای تعمیراتی منظم در آمد. کنترل والو وسیلهای است که برای کنترلفلوی سیال یا فشار آن بکار میرود.
اکسیدهای آهن موجب انسداد منافذعبور بخار کنترل والوها(Cage) و نهایتا افت فشار و فلو میشود که الزاما پس از ایزولههیترها برای تمیزکاری کنترل والوها اقدام میشود. گرمکنها به سه نوع فشار پایین (LP)، فشار متوسط (IP) و فشار بالا (HP) تقسیم میشوند. گستره فشار قسمت پوسته(فشار بخار) در گرمکن فشار پایین از خلأ نسبی تا چند صد Psia (چند هزار کیلوپاسکال) است و این فشار در گرمکنهای
فشار بالا ممکن است از(Psia 1200 8/27 MPa) هم فراتر رود.
مواد مورد استفاده در گرمکنهای فشار پایین نیروگاههای فسیلی زیر
فشار بحرانی، فولاد زنگ نزن نوع 304 و آلیاژ 90-10 مس - نیکل است. در گرمکنهایفشار بالا، بیشتر از فولاد زنگ نزن 304 و آلیاژ 70-30 مس - نیکل (مانل آب دیده) استفاده میشود. استفاده از آلیاژ 70-30
مس - نیکل که تنش آن آزاد شده باشد وفولاد کربنی، معمول است.
رسوبات روی کنترل والو، سیاه و سخت بوده و در بعضی موارد تمیزکاری بااستفاده از دستگاه تراش انجام میشود.آزمایشهای کیفی بعمل آمده نشانگررسوباتی متشکل از اکسیدهای آهن سهظرفیتی بود. با توجه به شکننده بودن لایهاکسید محافظ مگنتیت و از طرفی سخت بودن رسوبات موجود، تشخیص داده شد که ترکیب حاصل، احتمالا مخلوطیاز Fe3o4و Fe(OH)2 بوده که با توجه به افت فشار در منافذ عبورکنترل والو رسوب کرده و بر اثر دما و فشار،چسبیده و سخت شده است. طی بررسیهایبعمل آمده و آزمایشهای متعدد در ورودی و خروجی مسیر هیترهای فشارقوی و نهایتا آبمسیر تغذیه بویلر، نوسانات شدید مقدار آهندر مسیر آب تغذیه، دیده شد. این مقادیر از حدود حداکثر غلظت مجاز 10 تا 20میکروگرم تا یک میلی گرم در لیتر در زمانهایمختلف تغییر میکرد. جریان آب تغذیه بهطور دائم مواد ناشی از خوردگی در داخل مسیرلولههای همان آب تغذیه و اجزای آن حاصل میشود، وارد مولد بخار میکنند.ترکیب اصلی مواد ناشی از خوردگی که همراهآب تغذیه وارد میشوند، اکسیدهای آهن ومس است.
از جمله موارد قابل توجه، بالا بودن مقداراکسیژن در مسیر آب تغذیه خروجی ازکندانسور و وجود زنگ آهن در پساب رزینهای کاتیونی واحد پالیشینگ بود که موجب تغییررنگ شدید آب خروجی از رزینهای کاتیونی در زمان بکواش، میشد.
همچنین با توجه به حوادث بهره برداریو روش نگهداری و راه اندازی واحد، لازم بودکه عوامل ایجاد و ورود اکسید آهن در سیکلآب و بخار با دقت بیشتری بررسی شود. لذااین امر طی پروژه تحقیقاتی بررسی علل خوردگی در هیترهای فشارقوی و گرفتگیکنترل والوها با ارایه راهکارهای عملیصورت گرفت.
تشکیل رسوبات در لولههای آب و بخارنیروگاههای حرارتی، تاثیر منفی بر رویتجهیزات اصلی و کمکی، بر جای میگذارد.صرف نظر از ترکیب شیمیایی و ساختار،رسوبات مختلف دارای ضریب انتقال حرارت کمتری نسبت به فلزات هستند. در صورتآلودگی سطوح انتقال حرارت به وسیلهناخالصیها، ضریب انتقال حرارت
کاهش یافته و زبری جدارهها
افزایش مییابد و با کوچک شدن مقاطععبوری، تلفات سایشی، افزایش پیدا میکند.تمام این موارد در شرایط درجه حرارتهاینسبتا زیاد محیط کاری مثلا در گرمکنهایبازیافتی، اکونومایزرهای دیگ بخار، کندانسورهای توربین و... در بازده کاریتجهیزات، تاثیر میگذارد.
در دماهای بالا، در لولههای سوپرهیت وواتروال دیگهای بخار، تغییرات ناشی ازتشکیل رسوبات، موجب اختلال در کارتجهیزات میشود. در چنین شرایطی درلولههای سوپرهیتر، تشکیل لایه اکسید آهنشدت یافته و جداره لولههای واتروال، نرم میشود و در نتیجه تحت فشار
محیط کاری تغییرشکل مییابند و رویلولهها برجستگیهای بادکردهای،
بوجود میآید که به مرور زمان، بزرگتر شده وضخامت جدارههای لوله نازک میشود وسپس پارگی فلز (اورهیت شدن لولهها) اتفاق میافتد.
در مولدهای بخار درامدار در داخلجرمهای اکسید آهن تا پنج درصد مس فلزی، 10 درصد فسفاتها و سیلیکاتهای کلسیم ومنیزیم مشاهده میشود.
عملیات پسگرم در فولادهای سازه کونچ
A514/A517 یک گروه از فولادهای سازه کونچ و تمپر شده با ترکیبی از خواص مکانیکی مناسب هستند.
مهمترین این خواص استحکام تسلیم بالا (حداقل استحکام تسلیم 90-100 ksi )، جوشپذیری و تافنس خوب در دماهای پایین میباشد. استفاده از این فولادهای پر استحکام باعث کاهش هزینه و افزایش راندمان میگردد.
هرچند جوشپذیری این فولادها خوب است اما برای ایجاد یک اتصال موفق باید به برخی نکات مهم توجه داشت. از جمله مهمترین این نکات عملیات پسگرم میباشد. منظور از عملیات پسگرم در این نوشتار، عملیات حرارتی پس از جوشکاری در دمای بالاتر از 370ºC و کمتر از دمایی است که سازنده برای تمپر کردن این فولاد استفاده نموده است.
بطور کلی این فولادها نباید تحت عملیات پسگرم قرار بگیرند چرا که ممکن است در اثر این عملیات، تافنس در ناحیه جوش و HAZ کاهش یافته و یا ترک در قطعه ایجاد شود.
عناصر آلیاژی که برای دستیابی به استحکام و تافنس بالا در این فولادها بکار رفته در اثر عملیات پسگرم تاثیر عکس بر خواص خواند داشت. عملیات پسگرم برای این فولادها-مانند سایر فولادها- تنها زمانی میتواند انجام شود که از مفید بودن آن اطمینان حاصل شده و آثار مخرب احتمالی آن قابل کنترل باشد.بهرحال در برخی موارد لزوم اجرای عملیات پسگرم غیر قابل انکار است.
بخصوص در مواردی که امکان ایجاد ترک یا ترک خوردگی تنشی (SCC) در اثر تنشهای باقیمانده از جوش یا کار سرد روی قطعه وجود داشته و یا تافنس قطعه در اثر جوشکاری یا کار سرد کاهش یافته باشد. در این گونه موارد باید بررسی دقیقی صورت گیرد تا بتوان عملیات پسگرمی موفق و با کمترین احتمال آسیب اجرا کرد.
نتایج تستهای ضربه انجام شده نشان میدهد که عملیات پسگرم در محدوده دمایی 510-650ºC میتواند باعث آسیب به تافنس فلز جوش و ناحیه HAZ گردد. میزان این آسیب به ترکیب شیمیایی، دمای عملیات و مدت زمان قرار گرفتن قطعه در آن دما بستگی داشته و اثر مخرب آن با کاهش سرعت سرد کردن افزایش میابد.
همچنین هنگامی که جوش این فولادها تحت عملیات پسگرم بالاتر از 510ºC قرار میگیرد- مانند بسیاری فولادهای دیگر- ممکن است در ناحیه درشت دانه شده HAZ ترکهای بین دانه ای ایجاد شود. ترکهای بین دانه ای که در اثر تنش بالا ایجاد میشوند اغلب در مراحل اولیه عملیات پسگرم اتفاق می افتند.
امکان ایجاد این ترکها با افزایش میزان مهار جوش (Weld Restraint) و شدت تمرکز تنش بالا میرود. عناصر کرم، مولیبدن و وانادیوم عوامل اصلی در ایجاد این ترکها هستند ولی عناصر کاربیدزای دیگر نیز به این قضیه کمک میکنند.
رسوب کاربیدها در دمای بالا در خلال اجرای عملیات پسگرم تعادل بین مقاومت به لغزش مرزدانه ها و مقاومت به تغییر فرم را در دانه های درشت ناحیه HAZ بر هم میزند. این پدیده قبلا بطور کاملتر توضیح داده شده است این ترکها به نامهای ترکهای بازگرمایشی (Reheat Crack)، ترکهای آزادکننده تنش (Stress Relife Crack) و ترکهای تنشی (Stress Rapture Crack) شناخته میشوند.
برای کاهش احتمال ایجاد این ترکها در مواردی که انجام پسگرم الزامی باشد میتوان از روشهای زیر استفاده کرد:
1- رعایت دقیق میزان پیشگرم و کنترل حرارت ورودی حین جوشکاری با استفاده از تکنیکهای مناسب.
2- انتخاب طرح اتصال، محل جوشکاری و ترتیب آن بگونه ای که میزان مهار بودن جوش به حداق برسد.
3- طراحی اتصال و شکل گرده نهایی بگونه ای که حداقل تمرکز تنش ایجاد شود.
4- استفاده از فلز جوشی که استحکام آن در دمای عملیات پسگرم کمتر از استحکام ناحیه HAZ فلز پایه باشد.
5- پوشش دادن و یا لایه کشی ناحیه پنجه جوشهای گوشه توسط یک یا چند لایه جوش بصورت حلقه زنجیری. برای اینکار باید از فلز جوش با استحکام کم استفاده شود.
6- چکش زنی ناحیه جوش به منظور کاهش تنشهای پسماند در آن.
لازم به ذکر است که اجرای هیچکدام از موارد فوق به تنهایی یا بصورت ترکیبی متضمن حذف کامل احتمال ایجاد ترک در موارد عملی نمیباشد، بلکه تنها کاهش دهنده این احتمال است.
درصورت اجرای عملیات پسگرم، دمای آن نباید از دمای تمپرینگ تولید کننده فلز بالاتر باشد. پسگرم در دمایی حدود 10ºC کمتر از دمای تمپرینگ تولید کننده از کاهش استحکام فولاد جلوگیری میکند.
همچنین توصیه میشود که قطعات جهت بررسی وجود ترک قبل و بعد از عملیات پسگرم تحت تستهای غیر مخرب قرار گیرند.
آشنایی با سیستم های هیدرولیک وپنوماتیک
آشنایی با سیستم های هیدرولیک وپنوماتیک
برخی از کاربرد های صنعتی هوای فشرده به صورت زیر است:
الف) روش های انتقال مواد شامل: کرفتن وجابجا کردن قطعات، استقرار قطعات در محل خود
هدایت مواد در مسیر های مختلف.
ب) کاربرد های کلی : تجهیزات بسته بندی، دستگاه های پرکن، سیستم های اندازه گیری جریان مواد،
ابزار پنوماتیکی، کنترل دربها ودریچه ها، تجهیزات انتقال مواد.
ج) عملیات ماشین کاری: سوراخ کاری، تراشکاری، نورد، برش، پرداخت، شکل دهی وکنترل کیفیت
عنوان: ماشین تغذیه قطعات آلمینیومی
اهداف آموزشی :
برسی عملکرد سیلندر یک کاره استفاده از شیر کنترل جهت 2/3 برای کنترل حرکت سیلندر
تحریک مستقیم سیلندر یک کاره کاربرد واحد مراقبت با شیر باز وبسته
شرح عملکرد دستگاه : ماشین تزریق قطعات آلمینیومی بایستی
قطعات خام بدنه شیر را به ایستگاه ماشین کاری منتقل کند.
دراین دستگاه با تحریک کلید دستی ، میله پیستون سیلندر
یک کاره (ََA1) حرکت رفت را انجام داده وپس آزاد شدن کلید ، میله
پیستون باز می گردد.
