تحقیق مقاله کالیبراسیون و تعادل قطعات مکانیکی

کالیبراسیون مطابقت با استاندارد را تعیین می‌کند. کالیبراسیون اندازه‌گیری و تعیین صحت وسیله اندازه‌گیری در مطابقت با مرجع تایید شده می‌باشد.

هدف کالیبراسیون ایجاد نظامی موثر به منظور کنترل صحت و دقت پارامترهای مترولوژیکی دستگاه‌های آزمون و وسایل اندازه‌گیری و کلیه تجهیزاتی است که عملکرد آنها بر کیفیت فرایند تاثیرگذار می‌باشد. این کار به منظور اطمینان از تطابق اندازه گیری‌های انجام شده با استانداردهای جهانی مورد استفاده قرار میگیرد.

تعریف دقیق کالیبراسیون در استاندارد ملی ایران به شماره ۴۷۲۳ آمده است.

کالیبراسیون و تعادل قطعات مکانیکی

1-ارزیابی استحکام استاتیکی و صحه‌گذاری یک سازه به کمک تحلیل‌های تئوری-تجربی تنش و کرنش

 برای انجام این پروژه، موارد ذیل انجام گردیده است :

1- طرح‏ریزی (طراحی) آزمایش         

 2- اخذ اطلاعات موردنیاز ثبت‏ داده ‏ها، انجام تصحیحات مورد لزوم

3- انجام تحلیل نرم ‏افزاری

4- انتخاب دستگاهها، نصب گیج‏ها، انجام آزمایشات،           

 5- پردازش و تفسیر نتایج 

6- نتیجه‏ گیری نهایی

هدف نهایی از انجام این پروژه، تعیین تنش‏ها و کرنش‏های ناشی از اعمال بارهای وارده به سازه مذکور، در مقاطع بحرانی با دقت قابل قبول می‏باشد.با توجه به حساسیت این پروژه و نبود تجربه قبلی در این خصوص، نهایت سعی در جمع‏آوری اطلاعات موردنیاز از منابع مختلف، مخصوصاً اینترنت گردیده که فهرست آنها در بخش مراجع گزارش موید این گفتار می‏باشد. مدت  زمان زیادی از انجام پروژه صرف یافتن دلایل اختلاف نتایج نرم‏افزار و آزمایشات گردید. خوشبختانه پس از تلاش بسیار، این دلایل مشخص گردید و با انجام تغییرات مربوطه، توافق بسیار خوبی از نتایج هر دو روش به دست آمده است. نهایتاً با توجه به مقدار کرنش‌ها و تنشهای استخراج شده از هر دو روش، استحکام استاتیکی این سازه در حد قابل قبولی تأیید گردید.

با توجه به توضیحات قبل، گل کرنش‏سنج   FRA-5-17-3LT از نوع انباشته  با مشخصات ذیل از شرکت ژاپنی TML   انتخاب و خریداری گردید :

 الف) ابعاد : 1- طول گیج 5 mm 2- عرض گیج 1.9 mm  -3- قطر نگهدارنده 12 mm

ب) مشخصات الکتریکی:

1- مقاومت گیج 119.5 ?.5Ω         

2- ضریب گیج‏ها 1,2,3=2.12 ?1%       

 3- نسبت حساسیت عرضی0.1% 

   ج) مشخصات سیمها : سه سیم از نوع PVC با سطح مقطع .08 mm2 و مقاومت طول واحد 0.44 Ω/m  و طول کل 3m برای هر سیم

شکل: شماره گذاری شبکه‏های گیج

د) شماره گذاری شبکه گیج‏ها : طبق شکل فوق

ه) شرایط آزمایش گیج:  دمای 25 oC     و رطوبت      50% RH

جهت نصب گل کرنش‏سنج‏های مذکور، چسب سازگار با آن، یعنی چسب  CN با دمای پخت، دمای اتاق و محدوده دمایی ?20 ~ +80 oC ، انتخاب و خریداری گردیده است.

موارد ذیل برای  نصب کرنش ‏سنج  و اتصال سیم‏های رابط استفاده گردیده است

کرنش‏سنج چسب مربوطه ترمینالهای رابط قطعه مورد آزمایش محلولهای چربی‏زدا و خنثی کننده دستمال برای مصارف صنعتی[1] هویه لحیم کاغذ سمباده (  120 ? 320 ) قلم علامت‏گذاری خط‏کش[2] موچین سیم‏های رابط ‌ برگه پلی‏اتیلنی منگنه‏کش[3] 

علاوه بر موارد فوق، وسایل و لوازم ذکر شده در مراجع دیگر که فهرست آنها در ذیل تصویر ( 1‌ ) ارائه گردیده نیز، مورد استفاده قرار گرفته است.

 تصویر (1) : بخشی از وسایل و لوازم استفاده شده برای آماده سازی و نصب گیج‏ها

 1-‏ خط‏کش‏های ساخته شده از جنس پلاستیک فشرده برای سطوح خمیده لوله‏های سازه

2- دستکش پلاستیکی ( جراحی ) برای حفاظت دست از تماس مستقیم با چسب نصب

3- ذره بین و یا عینک ذره‏بینی برای بازبینی کیفیت نصب گیج‏ها

 2-تحلیل سازه شاسی خودروی مینی‌بوس

در خودروهای سنگین و نیمه سنگین وجود شاسی الزامی است. این امر به دلیل وزن سنگین و نیروهای وارد شده به سیستم تعلیق است. عمدتاً در چنین خودروهایی از شاسی های نردبانی استفاده می شود. شاسی عموماً از دو جهت در رفتار خودرو تأثیر می گذارد: اول اینکه در صورت طراحی نامناسب اعضای عرضی شاسی ارتعاشات اجزاء نصب شده روی شاسی از جمله اتاق خودرو به صورت مناسب میرا نمی شود. دوم آنکه انعطاف پذیری شاسی باعث انتقال مناسب و پخش تنشهای ناشی از تغییر شکل های اجباری شاسی است.

هدف پروژه: انجام تحلیل اجزلء محدود برای تعیین محل و نوع اعضای عرضی و طراحی انعطاف لازم برای یک شاسی نمونه خودروی نیمه سنگین.

در این پروژه ضمن بررسی شاسی خودروی موجود از نظر دیدگاههای طراحی از جمله ارتعاشات شاسی، ... عیوب آن تعیین و پیشنهادهایی برای بهتر شدن رفتار آن ارائه گردید.

3- تحلیل کمانش پوسته‌های مدور ( مخروطی-استوانه‌ای-کروی ) تحت فشار هیدرواستاتیک

  در این تحقیق برای حل مساله فروریزش[1] درپوسته های جدار نازک متقارن محوری تقویت شده که به صورت کمانش الاستیک[2] رخ میدهد، بر اساس روشهای کلاسیک, معادلات غیر خطی تعادل و معادلات خطی پایداری استخراج شده و برای حالات خاص‌تر پوسته‌های استوانه‌ای, مخروطی و نیم کروی استفاده گردیده‌اند. تمامی این معادلات برای پوسته‌های کامل[3]  بوده و تاثیر عیوب اولیه[4]  در نظر گرفته نشده است. با استفاده از فرمول بندی‌های بدست آمده از روش اجزاء محدود, برنامه‌های رایانه‌ای برای محاسبه بار کمانش پوسته‌های مختلف نوشته شده است. توانایی این برنامه‌ها با راه حلهای ارائه شده در مراجع مختلف و نرم افزار مقایسه گردیده و مزیت نسبی آنها تایید شده است.

ضرورت تحقیق: تنوع وگستردگی استفاده ازپوسته‌ها در زمینه‌های مختلف مهندسی نیاز به مطالعه دقیقتر رفتار آنها را سبب میشود. در میان رفتارهای مختلف پوسته‌ها, پدیده کمانش از مهمترین آنها میباشد.شکل(1) انواع مهم خرابیها, برای پوسته یک زیردریایی را نشان میدهد.

بررسی پدیده کمانش :اگر به پوسته نیروی فشاری اندکی وارد شود,پوسته تغییر شکل غیر محسوسی می‏یابد. در صورت افزایش مقدار نیرو نیز, این  تغییر شکلها  غیر محسوس هستند.  لحظه‏ای فرا میرسد که به ازاء اندکی افزایش نیرو, تغییر شکل قابل ملاحظه‌ای در پوسته رخ میدهد. این حالت را کمانش پوسته می‌نامند. در تحلیل استاتیکی پوسته‌های کامل دو پدیده‌ای که عمدتأ کمانش نامیده میشوند عبارتند از, فروریزش در نقطه حداکثر نمودار بار-تغییرمکان انتهای پوسته و کمانش دوگانگی[5] . این دو ناپایداری در شکل(2) نشان داده شده است.

تاریخچه: تحقیق بر روی مساله پایداری پوسته های استوانه‌ای با آزمایشات فایربیرن (W.Fairbeirn) در سال 1858 برروی ناپایداری لوله‌های تحت فشار   خارجی یکنواخت آغاز گردید. روش اجزاء محدود به عنوان یک راه حل عددی برای تحلیل کمانش پوسته‌های تقویت شده و تقویت نشده اولین بار توسط ناوارانتا (Navaranta  ) , پین  (Pain  ) و ویتمر  ( Witmer ) بکار گرفته شد. بعدها مشخص گردید که برای فشار هیدرواستاتیک، روش اجزاء‌ ‌‌‌محدود با در نظر گرفتن تحلیل دقیق تنش‌‌‌های پیش‌کمانش, فشار کمانش بزرگتری نسبت به استفاده از تنش‌های پیش‌کمانش حاصل از تحلیل غشایی بدست می‌دهد. در مطالعات جدیدتر, سوبیا (Subbiah) و ناتارجان (Natarajan) پایداری و مشخصه‌های غیر خطی پوسته‌های استوانه‌ای تقویت شده را بررسی کرده‌اند.

          شکل1- انواع مهم خرابیها برای بدنه یک زیردریایی

  SLA

 این روش اولین باردرسال 1998 توسط شرکت 3D معرفی شد. سیستم مربوطه دارای یک برنامه نرم افزاری به نام Slicer می باشد که لایه هایی به ضخامت 127, 0 تا 0,005 میلیمتررا تولید می کند. دستگاه SLA شامل یک حمام photo Polymer   پلیمرحساس به نور شدید است که هنگام برخورد لیزرجامد می شود, سیستم های مکانیکی دراین دستگاه حرکت لیزردرصفحه y ,x و محور Z را برای ساخت لایه ها امکان پذیر می کند.در این فرآیند از طریق تابانیدن پرتو لیزری به سطح مقطع ترسیم شده قطعه در حال ساخت(سطح پلیمر مایع), آن لایه نازک از پلیمر مایع به حالت جامد درمی آید هرلایه توسط لیزرجامد می شود تا در نهایت قطعه مورد نظر ایجاد شود حسن این روش اینست که قطعات توخالی و دارای هندسه بسیار پیچیده را می توان با آن تولید کرد. یکی از معایب این دستگاه این است که مدل ایجاد شده ترد و شکننده است و تحمل نیروی زیاد را ندارد و اینکه قطعه نمونه ایجاد شده از مواد اصلی قطعه نهایی نمی باشد. قیمت دستگاه بسته به ابعاد مدل $100-$450است. از طرف دیگرمدل ایجاد شده به دلیل اینکه لایه به لایه ایجاد می شود سطوح صاف ایجاد نمی کند بلکه پله پله می شود که درمرحله بعد عملیات پرداخت کاری باید روی آ ن انجام گیرد. مدل ایجاد شده را می توان به عنوان مدل اصلی در قالب های پلاستیکی سیلیکونی بکاربرد تا قطعه ای با سطح صاف و جنس اصلی داشته باشیم.به عبارتی در این سیستم , با بکارگیری تابش پرتوی از لیزر برروی پلیمر مذاب اولین لایه مدل فیزیکی سه بعدی از جنس مواد پلیمری ساخته می شود . مدل های ساخته شده در مراحل بعد قابلیت چسب کاری, سنگ زنی, سوهان کاری, پولیش کاری و پوشش های رزینی را دارند به همین دلیل احساس واقعی از حجم و شکل هندسی قطعه به طراح می دهند.علاوه بر این مدل فوق را می توان در مجموعه مونتاﮋی مورد بررسی و آزمون و ارزیابی قرار داد.یک دستگاه استریولیتوگرافی از داده های مدلCAD که به سطو ح مقطع خیلی باریک قاچ بندی شده اند استفاده می کند . منبع لیزرانرﮋی پایین هلیوم- کادمیوم تولید می کند که در بالای سطح یک پاتیل رزین فتوپلیمر به وسیله یک سیستم نوری که دارای آینه های دینامیک می باشد و یه وسیله کامپیوترکنترل می شود حرکت داده می شود وبه نقاط مورد نظرتابانده می شود ولیزرمایع فتوپلیمررا به حالت جامد در می آورد. بدین ترتیب سطح مقطع چاپ شده با دقت بالائی سخت می گردد وسپس یک سیستم بالا بر عمودی,لایه شکل گرفته جدید را پایین می آورد به طوری که به ضخامت یک لایه پایین ترازسطح رزین قراربگیرد سطوح مقطع هر کدام به صورت مسلسل وار تولید شده و به لایه پایین ترازخود می چسبد وجسم لایه به لایه تولید می شود لذا دراین روش شکل قطعه از پایین به بالا ساخته می شود. پس ازاینکه آخرین لابه ساخته شد, قطعه از دستگاهSLA برداشته می شود و برای کامل شدن فرآیند پلیمریزاسیون, تحت نور ماوراء بنفش (UV )با شدت بالا قرارمی گیرد. وسپس مراحل کار روی قطعه به وسیله روش هایی مانند سمباده زدن,ماسه زنی, نقاشی یا رنگ زنی پرداخت انجام خواهند شد.

مراحل فرآیند استریولیتو گرافی SLA

تهیه مدل

همانطور که مشاهده می شود اولین قدم طراحی و آماده سازی مدل توپرقطعه (Solid Model )با استفاده از یک نرم افزار CADمی باشد. البته مدل مورد نیاز می توانه در بعضی موارد مدل سطح هم باشد, اما به دلیل نیاز قطعات پیچیده به مختصات دقیق سه بعدی ,مدل توپر ترجیح داده می شود . چون برای سیستم SLAباید مفاهیم و اضحی از مرزها وسطوح جسم ارائه گردد بنابراین مدل باید داخل, خارج, و مرزهای جسم را مشخص نماید واضح است که هر چه دقت ساخت مدل کامپیوتری بالاترباشدSLA نمونه ای با دقت ترارائه خواهد داد.دراین راستا نرم افزارهای زیادی ساخت و طراحی مدل های توپرراانجام می دهند.همانطور که می دانیم درسیستمCADسطوح منحنی به وسیله تعداد زیادی ازچند ضلعی ها ویا پخ ها جهت کاهش زمان تقریب زده می شوند و هرچه تعداد چند ضلعی ها زیاد ترباشد سطح تقریبا صاف ترخواهد بود ولی زمان ساخت آن افزایش می یابد. در این مرحله,با تهیه مدل رایانه ای , اطلاعات موجودبه داده هایی از مقاطع منفرد,تفکیک کی گردد با استفاده ازهمین داده ها در تکنیک نمونه سازی سریع مدل به صورت لایه لایه ساخته می شود از طرفی داده های فوق را می توان از هر نوع نرم افزارCADاستخراج نمود .

( از جمله نرم افزارهایCADمی توان...,SOLDWORKS.CATIAاشاره کرد)این مدل کامپیوتری معمولا به یکی از فرمت هایIGES ,VDAFS , STLتهیه می شود . این داده ها به تنها برای نمونه سازی سریع وقالب سازی سریع به کار می رود بلکه درساخت قالب وابزارنهایی برای تولید نیزقابل استفاده هستند.

تبدیل مدل  CADبه فرمت SLA

دراین مرحله به کمک مدل کامپیوتری, اطلاعات هندسی به داده هایی ازمقاطع یالایه های منفرد,تفکیک می گردد با استفاده از همین داده ها جسم به صورت لایه لایه های به ترتیب روی هم قرارگرفته ساخته می شوند.داده های فوق را می توان از هر نوع نرم افزارCADاستخراج نمود تنها با این فرض که برای انتقال داده های مقاطع استفاده شود. معمولا یک فایلCADباید جهت تبدیل به فرمت SLAاز مترجمCADبهRPMعبور داده شود.این مرحله موجبات وارد شدن داده هایCADرا به ماشینSLA به شکل یک فایل با فرمتSTLفراهم می سازد که این فایل به عنوان یک فایل استاندارد برای نمونه سازی سریع معرفی شده است.در نتیجه این عمل سطوح مرزی جسم به صورت مثلث های نازک بسیار زیادی درمی آید. البته پسوندSTLمی تواند درمیان تبدیل های(Interface )مختلف متفاوت باشد.

طراحی تکیه گاهها

قدم بعدی به وجود آوردن تکیه گاه ها در یک فایلCADبه طورجداگانه می باشد. طراحان ممکن است این کار مهم را به طورمستقیم یا با استفاده از نرم افزار های مخصوص مانندBridgeworkانجام دهند. به چهار دلیل در یک فرآیند نمونه سازی سریع از تکیه گاه استفاده می شود.
1-به منظورحصول اطمینان از اینکه پرده تسطیح کننده رزین مایع به پایه ای که در حال ساخته شدن روی آن است به خصوص در مراحل اولیه شروع ساخت قطعه, برخورد ننماید.2-به منظور حصول اطمینان از اینکه هر لرزش کوچکی در سکو و دستگاه ,مشکلاتی را ضمن ساختن قطعه به وجود نخواهد آورد.3-به منظور مهیا ساختن روش ساده ای جهت برداشتن قطعه کاری از روی سکو بعد از اتمام کار. قبل از اتمام این مرحله قطعه و تکیه گاه ها نسبت به یکدیگرتنظیم می شوند به طوری که قطعه کاملا در یک چهارم مثبت سیستم مختصاتیz ,y ,xازفضایCADقراربگیرد.
4- به منظور حفظ تعادل قطعات پیچیده ای که در حین ساخت, احتمال افتادن آنها از سکو وجود دارد.

قاچ بندی قطعه کار

در این مرحله, قطعه و تکیه گاه باید در مقطع متعدد برش داده شوند.قطعه توسط کامپیوتر به یک سری لایه های موازی افقی مانند طبقات یک ساختمان بلند مقطع زده می شود. به طوری خلاصه اینکه قطعه از پایین به بالا به چندین مقطع قاچ می شود. همچنین در این مرحله کلفتی لایه ها,روش ساخت مورد نظر, فواصل بین هاشورها , عمیق پخته شدن, مقدار جبران پهنای خط و فاکتور جبران انقیاض(shrinkage ) وجبران قطر اشعه لیزر توسط طراح انتخاب می گردند.

ادغام مدل CADقطعه و تکیه گاه ها