مجله اینترنتی دیتاسرا
امروز یکشنبه ۴ تیر ۱۳۹۶

بررسی تجـربی اثر گشتاور اتصالات بر خواص ارتعاشاتی فیکسچر

چکیده



برای انجام تست های ارتعاشی یک سازه توسط شیکر، نمونه تست توسط یک فیکسچر به سازه متصل می گردد. از آنجا که فیکسچر کاملا صلب نمی باشد، بر دینامیک نمونه تست تاثیر گذار بوده و طراحی بهینه آن از اهمیت بالایی برخوردار است. همچنین عدم قطعیت خصوصیات مکانیکی نظیر اتصالات در فرایند اسمبل نمودن ممکن است سبب بوجود آمدن ارتعاشات ناخواسته یا تشدید گردد. یکی از موارد اجتناب ناپذیر در انجام تستهای ارتعاشی با شیکر، اتصال نمونه تست بوسیله فیکسچر می باشد. در این مقاله، مدل ریاضی شیکر به همراه فیکسچر به صورت یک مدل دو درجه آزادی در نظر گرفته شده و یک شکل بهینه برای فیکسچر استخراج می شود. فرکانس ها و مودهای فیکسچر طراحی شده به صورت عددی و تجربی آنالیز شده و مقایسه می گردد. تاثیر میزان سفتی پیچهای اتصال فیکسچر به شیکر با جزئیات زیاد مورد تست قرار گرفته و تاثیر آن بر فرکانس مودهای مختلف و نسبت انتقال آنالیز می شود. با آزمایشات انجام شده مشخص می شود که افزایش میزان سفتی گشتاور پیچ‌ها، فرکانس همه مودها را افزایش می دهد. همچنین افزایش سفتی باعث افزایش نسبت انتقال نیز می‌گردد. علاوه بر آن، نشان داده می‌شود که با افزایش بیشتر سفتی پیچ‌ها تقریبا به 50 درصد سفتی بیشینه مجاز، تغییر خاصی در فرکانس‌های مودها و نسبت انتقال مشاهده نمی‌شود.با آنالیز نتایج تجربی صورت گرفته، مقدار بهینه برای گشتاور سفتی پیچها ارائه می گردد که روند انجام شده می تواند در طراحی و تست موارد مشابه نیز استفاده گردد.


مشخصات

مشخصات

توسط: سیدحسین منوری1 ؛ احسان معانی2 ؛ حسین نجات پیشکناری2 ؛ مهدی الوندی مجله: مجله علمی پژوهشی مهندسی مکانیک مدرس سال انتشار: 1395 شمسی تعداد صفحات: 7 درج در دیتاسرا: ۱۳۹۵/۹/۲۳ منبع: دیتاسرا

خرید محصول

خرید محصول

عنوان: بررسی تجـربی اثر گشتاور اتصالات بر خواص ارتعاشاتی فیکسچر حجم: 3.29 مگابایت فرمت فایل: pdf قیمت: 1200 تومان رمز فایل (در صورت نیاز): www.datasara.com

فرمت ایمیل صحیح نمی باشد.

گروه نرم افزاری دیتاسرا www.datasara.com

نمای مطلب

بررسی تجربی اثر گشتاور اتصالات بر خواص ارتعاشاتی فیکسچر

مقدمه

پدیده ارتعاشات یکی از پدیده‌های کلاسیک بسیار مهم می‌باشد که از زمان نیوتن تاکنون توجه بسیاری از محققان در سرتاسر دنیا را جلب کرده است‌ ارتعاشات مکانیکی برای مطالعه تاثیر ارتعاشات در مواد و سازه‌ها در گسترده وسیعی از کاربردهای مهندسی مورد استفاده قرار می‌گیرد تست‌های ارتعاشی با انجام ارتعاشات با دامنه و فرکانس مشخص بر سازه صورت می‌گیرد بسیاری از صنایع مانند صنایع دفاعی‌ هوافضا خودروسازی‌ راه آهن و صنایع نیروگاهی‌ در مرحله تست قطعات و محصولات خود نیاز به انجام تست‌های ارتعابثنی مختلف دارند که معمولا مهمترین و ضروری‌ترین این تست‌ها انجام تست‌های !رتعابثبی می‌بابثبد ‌ ‌ ‌ تست‌های !رتعابثبی همچنین در تشخص و رفع عیب کاربرد فراوان دارد ‌ ‌ ‌ تست‌های ارتعاشی معمولا به صورت تست‌های اتفاقی و یا تست‌های سینوسی با فرکانس‌های مختلف صورت می‌گیرد که در تشخیص عمر قطعه و همچنین دوره شکست آن کاربرد فراوان دارد ‌ انجام این‌گونه تست‌های ارتعاشی معمولا توسط شیکر صورت می‌گیرد که به‌صورت کلی یک آرمیچر می‌باشد که توبعط یک کویل مغناطیسی به حرکت در می‌آید ‌ ‌ و بسیاری از مطالعات تجربی با استفاده از این ابزارها صورت می‌گیرد که می‌توان به استخراج منحنی شکست فولاد ‌و ‌ استخراجج پاسخ فرکانسی صفحه یک سر گیردار تعداد بسیار بالایی از مطالعات در این زمینه اشاره کرد ‌‌ ‌ استخراج تجربی مودهای سازه برای اعتبارسنجی مدل ریاضی یک سازه بسیار حائز اهمیت است‌ه به‌عنوان نمونه یک ماهواره که قرار است توسط یک حامل در مدار خاصی قرار گیرد در حین انتقال‌ ارتعاشات با دامنه و فرکانس‌های مختلف را تجربه می‌کند اگر ماهواره به‌خوبی آنالیز مودال نشده باشد و رفتار ارتعاشی و دینامیک آن مورد بررسی قرار نگرفته شده باشد ممکن است به‌خاطر تداخل فرکانس طبیعی آنا با فرکانس‌ها تحریک حامل یا حتی ارتعاشات‌های دیگر مانند ارتعاشات پنل‌های خورشیدی دچار صدمه و شکست شوده به همین خاطر تست‌های مودال ماهواره شامل ارتعاشات با دامنه و فرکانس پایین برای استخراج پارامترهای مودال و همچنین انجام تست‌های مختلف با شیکر در دامنه و فرکانس بالا برای ارزیابی قابلیت اطمینان سیستم می‌باشد پارامترهای مودال استخراجی از آنالیز مودال برای مدل‌سازی اجزا محدود و در نتیجه پیش‌بینی عمر سازه در شرایط محیطی خاص به‌کار می‌رود تست‌های شیکر نیز یک روش اعتبارسنجی مدل می‌باشد در مرجع ‌و بسیاری از جزئیات مربوط به استخراج پارامترهای مودال محموله‌های فضایی بحث شده است‌ استفاده از شیکر دارای ملاحظات بسیار زیادیی بوده و نیاز به دقت و آنالیز زیاد دارد بسیاری از اغتشاشات و پدیده‌های ناخواسته ممکن است پاسخ فرکانسی سیستم در تست مودال را تحت تاثیر قرار داده و در نتیجه منجر به آنالیزهای اشتباه شوده به‌عنوان نمونه‌ سنسورهای نصب شده مختلف بر روی سازه باعث به وجود آمدن جرم اضافه و در نتیجه تغییر پاسخ فرکانسی سیستم می‌شود و مطالعات بسیار زیادی تاکنون برای رفع این مورد و حذف اثر جرم سنسورها انجام شده است ‌ ‌ ‌ البته با گسترش تکنولوژی و ساخته شدن سنسورهایی با جرم‌های بسیار کم‌ این مشکل به مرور از بین می روده معمولا قطعه نمونه که باید تست شود به یک فیکسچر متصلل می‌شود هیج فیکسچری نمی‌تواند به‌صورت کاملا صلب ساخته شود و در برخی فرکانس‌ها نیروی بین سازه و فیکسچر اهمیت پیدا کرده و باعث می شود مودهای نمونه تست متفاوت از نتایج اجزا محدود شوده نحوه استخراج مودها و فرکانس ارتعاشی قطعه تست بر روی یک بستر صلب با داده‌های خروجی آن از تست‌هایی که بر روی فیکسچر غیرصلب انجام گرفته است یکی از زمینه‌هایی است که توجه محققان را جلب کرده است ‌ ‌ ‌ فیکسچر توسط یک‌سری اتصالات مانند پیج به میز شیکر متصل می‌گردد با این‌که انتظار می‌رود میزان گشتاور سفتی اتصالات دینامیک مجموعه را دچار تغییر کند تاکنون هیچ مطالعه‌ای به بررسی این موض نپرداخته است‌ این کمبود انگیزه اصلی مقاله حاضر می‌باشد که در آن تاثیر میزان سفتی پیچ‌های اتصال فیکسچر به سر انبساطی شیکر با جزئیات بررسی می‌شود در این مقاله با

توجه به الزامات موجود و روابط تحلیلی دینامیک‌ شکل کلی فیکسچر استخراج می‌شود فیکسچر موردنظر با استفاده از نرم‌افزار انسیس آنالیز مودال شده و نتایج آن با نتایج تجربی انجام شده مقایسه می‌گردد تست‌های آنالیز مودال برای مقدار گشتاورهای سفتی مختلف انجام گرفته و فرکانس مودهای مختلف مقایسه می‌شود روند این مقاله به این صورت است که بعد از معرفی الزامات طراحی فیکسچر در بخش ‌ مدل‌سازی ریاضی در بخش آورده شده و روند طراحی و ساخت در بخش تشریح می‌گردده در بخش و تحلیل نتایج تجربی همراه با نمودارها و توضیحات لازم آورده شده و آنالیز انجام می‌گیرد و مقاله نهایتا با جمع‌بندی و نتیجه‌گیری در بخش خاتمه می‌یابد ‌ الزامات طراحی فیکسچر پیش‌بینی پارامترهای مودال مانند فرکانس رزونانس و شکل مودها به‌عنوان یک مرحله اساسی در طراحی سازه‌های مختلف می‌باشد برای رسیدن به این اهداف‌ به‌طور معمول روش‌های عددی براساس مدل اجزای محدود مورد استفاده قرار می‌گیرد عدم قطعیت خصوصیات مکانیکی نظیر اتصالات و تلورانس‌ها در فرایند اسمبل نمودن قطعات‌ سبب اختلاف بین نتایج عددی و آزمایشگاهی می‌شود از طرفیاتصالات ممکن است سبب به‌وجود آمدن ارتعاشات ناخواسته یا رزونانس شود بنابراین یکی از الزامات اساسی در طراحی فیکسچر این است که فیکسچر روی رفتار دینامیکی اجزای زیر تست تاثیری نداشته باشد برای انجام دادن تست‌های ارتعاشی روی شیکرهای ا لکترودینامیکی‌ نمونه تستی باید به وسیله یکک فیکسچر به طور مناسب به شیکر وصل شود ‌ ‌شکل ‌ ‌ شماتیکی از اتصال یک قطعه تست به شیکر را نشان می‌دهد اجزای این شکل به ترتیب از بالا به پایین شامل قطعه تست‌ فیکسچر سر انبساطی وو شیکر می باشد برای این‌که فیکسچر اثر کمی در انتقال جابجایی و نیروی شیکر به قطعه تست داشته باشد پایین‌ترین فرکانس رزونانس فیکسچر باید خیلی بزرگتر از رنج فرکانسی سازه زیر تست باشد این شرط اجازه می‌دهدکه تداخل دینامیکی بین فیکسچر و نمونه تست رخ ندهد دربرخی شرایط برای تست یک قطعه با سطح ارتعاشی کم و ابعاد بزرگ از سر انبساطی مطابق ‌ ‌شکل ‌ استفاده می‌شود

فیکسچر تا حدامکان باید سبک باشده همان‌طورکه می‌دانیم صلبیت و سبکی دو موض متضاد هم هستند علاوه بر این قیود اضافه دیگری نیز باید در نظر گرفته شود برای نمونه‌ سوراخ‌های طرح روی میز ارتعاشی که برای نصب نمودن قطعه نمونه مورد استفاده قرار می‌گیرد باید روی فیکسچر تعبیه شود برای طراحی یک فیکسچر فقط اولین فرکانس طبیعی دارای اهمیت می‌باشد اولین فرکانس طبیعی دارای بیشترین میرایی است و پیدایش هر نوع رزونانسی برای استفاده فیکسچر نامناسب است‌ه هدف از طراحی فیکسچر ارتعاشی انتقال یکنواخت ارتعاشات اعمالی از شیکر به نقاط موردنظر سازه مورد تست که روی آن بسته شده است از نظر دامنه و فرکانس می‌باشده علاوه بر این در یک فیکسچر ایده‌آل نباید در جهات جانبی تحریک داشته باشیم‌ به‌طور کلی پارامترهای مهم در طراحی فیکسچر ارتعاشی عبارتند از: بازه فرکانسی قابل استفاده فیکسچر مشخصات جرمی فیکسچر ‌جرم و مرکز جرم‌ که جرم باید تا حد امکان پایین و مرکز جرم مجموعه با مرکز تحریک منطبق با بثبد سهولت در استفاده از آنن جانمایی نمونه تست روی آن و همچنین جانمایی فیکسچر روی شیکر ‌هندسه فیکسچر جنس فیکسچر ‌مقاومت در برابرخوردگی‌ سایش‌ ضربه و میرایی در فیکسچر که باید تا حد امکان بالا باشدد امکان انجام تست با شیکر موردنظر ‌توانایی اعمال دامنه تحریک موردنظر توسط شیکر علاوه بر الزامات هندسی و جرمی‌ همچنین باید شرایط تست‌هایی را که قرار است با این فیکسچرها روی بلوک‌های نمونه انجام پذیرد در نظر داشت‌ این تست‌ها شامل تست شوک‌آ تست ارتعاشات اتفاوی‌ و تست جاروب سینوسی می‌باشد مدل‌سازی ریاضی طبق قانون نیوتن‌ بیشینه شتاب اعمالی توسطط شیکر طبق رابطه ‌ ‌ قابل محاسبه می‌باشد گام و ح تعداد دندانه‌های درگیر پیچ می‌باشد طبق رابطه ‌و مشخص می‌شود که مقدار سختی اتصال دو سطح‌ با افزایش گشتاور سفتی پیچ‌های اتصال‌ افزایشش می یابد ‌ روند طراحی طرح اولیه فیکسچر براساس الزامات اولیه با در نظر گرفتن محدودیت‌های موجود نظیر محدودیت‌های هندسی و جرمی بلوک و کله‌گی شیکر ‌تغییر قطر سانتی‌متر ارتفاع سانتی‌متر نقطه اتصال پیچی براساس طرح کله گی شیکر مورد طراحی قرار می‌گیرد در طراحی فیکسچر ارتعاشی باید سعی شود تا اولین فرکانس طبیعی مجموعه از بازه فرکانسی تحریک بیشتر باشد با توجه به مطالعات صورت پذیرفته‌ بهترین جنس برای طراحی فیکسچر فلز منیزیم می‌باشد زیرا چگالی آن نسبت به سایر فلزات متعارف پایین بوده و سفتی و میرایی آن به نسبت بالا می‌باشد توان نامی شیکر ص‌ کیلونیوتن و حداکثر فرکانس کاری ه‌ه‌لاص هرتز می‌باشد در نهایت طرح‌های اولیه فیکسچر در نرم‌افزار انسیس مدل شده و پس از بهینه‌سازی ساخته شد ‌ ‌شکل ‌ نشان‌دهنده سرانبساطی مورد استفاده می‌باشد که از جنس آلیاژ منیزیم با چگالی ‌ مل و مدول الاستیسیته و جرم ساخته شده که با ح‌ عدد پیچ لا ‌ با طول و سانتی‌مترو سختی ‌وللال‌ به کله گی شیکر متصلل می‌گردد بالاترین گشتاور پیچشی قابل اعمال به این پیچ با در نظر گرفتن ضریب اطمینان تقریبا برابر ه‌ نیوتن متر می‌باشد پس از انجام تحلیل توسط نرم‌افزار انسیس‌ مشخص می‌شود که

ب و ‌تحلیل نتاچ تست برای بررسی و آنالیز اثر میزان سفتی پیچ‌ها در رفتار دینامیکی سیستم‌ تست‌های تجربی با ویژگی‌های زیر صورت می‌گیرد: تست ارتعاش اتفاقی در بازه هرتز و سطح در مدت زمان یک دقیقه تست ارتعاش سینوسی در بازه هرتز و سطح در مدت زمان یک دقیقه ‌ فیکسچر ‌سر انبساطی‌ تحت تست همراه با محل اتصال سنسورها و همچنین شیکر را نشان می‌دهد مطابق ‌ ‌شکل و ‌ ‌ در تست فیکسچر از ‌ نقطه در سه جهت و در عدد سنسور سه جهته برای اندازه‌گیری ارتعاشات استفاده شده است ساده‌ترین و دقیق‌ترین راه برای استخراج فرکانس طبیعی استفاده از تست جاروب سینوسی می‌باشد بدین منظور ابتدا یک تست جاروب سینوسی با دامنه شتاب ثابت و بازه فرکانسی و تا هرتز و با نرخ جاروب بالا زده شده و پس از شنابببایی ارلیه مکانا فرکانس‌های طبیعی‌ حول آناا فرکانس‌ها تست جاروب سینوسی با نرخ پایین زده شده تا فرکانس طبیعی شناسایی گردد با انجام این تست‌ها فرکانس‌های طبیعی مطابق جدول به‌دست ‌ ‌شکل ‌ چگالی طیف توان یکی از سنسورها برایی میزان گشتاورهای مختلف سفتی اتصال پیج‌ها را نشان می‌دهد از ‌ ‌شکل ‌ ‌ چندین نکته کاملا مشخص می‌باشد اول این‌که با افزایش گشتاور فرکانس مربوط به همه مودها افزایش می‌یابد علاوه بر این مشخص است که بین گشتاورهای نیوتن متر گشتاورهایی وجود دارند که با اعمال آن‌ها چگالی طیف توان مود سوم بسیار افزایش می‌یابد همان‌طور که از ‌ ‌شکل ‌ ‌ مشخص است‌ با افزایش گشتاورر پیچ‌ها چگالی طیف توان مود اول و چهارم که مودهای اصلی نمی‌باشند به شدت کاهش یافته است‌ این مسئله به صورت فیزیکی نیز کاملا

قابل درک است چرا که با افزایش سفتی پیچ‌ها مطمئنا ارتعاشات جانبی شیکر کاهش می‌یابده تغییرات فرکانس مودهای اول تا چهارم بببر انبساطی در ‌ ‌شکل‌های ‌ ‌ نشان داده شده است‌ برای رسم این نمودار از همه خروجی‌های سنسورها میانگین گرفته شده است‌ مشخص است که با افزایش میزان گشتاور سفتی اتصالات‌ فرکانس هر سه مود افزایش یافته است‌ افزایش فرکانس‌ها با افزایش گشتاور سفتی اتصالات کاملا قابل پیش‌بینی می‌باشد زیرا با افزایش گشتاور ضریب سفتی اتصالات طبق رابطه ‌ ‌ افزایش یافته و در نتیجه ضریب سفتی مجموعه نیز افزایش می‌یابد

باید اشاره شود که افزایش فرکانس مودهای ارتعاشی فیکسچر از نظر طراحی مناسب می‌باشد زیرا باعث فاصله بین فرکانس‌های فیکسچر و فرکانس تحریک شده و تداخل دینامیک فیکسچر را در دینامیک قطعه تست به حداقل می‌رساند علاوه بر میزان فرکانس‌های طبیعی‌ نسبت انتقال بین شیکر و نمونه تست نیز بسیار پر اهمیت می‌باشد برای این منظور میزان جابجایی عمودی سنسورهای متصل شده به سطح سر انبساطی به مقدار جابجایی سنسورهای متصل به شیکر تقسیم می‌شود اگر نسبت این دو جابجایی برابر باشد نشان‌دهنده انتقال کامل جابجایی از شیکر به نمونه تست و بی اثر بودن دینامیک سر انبساطی می‌باشد که این حالت بهترین حالت ممکن می‌باشد ‌ ‌شکل ‌ ‌ نسبت انتقال را برای سنسورهای مختلف برحسب میزان گشتاور اعمالی نشان می‌دهد از ‌ ‌شکل ‌ مشخص است که با افزایشش گشتاور تغییرات نسبت انتقال روند صعودی دارد ولی باید توجه داشت که نرخ تغییرات نسبت انتقال با افزایش بیشتر گشتاور سفتی‌ به‌شدت کاهش می‌یابد

با توجه به ‌ ‌شکل‌های مشخص است فرکانس‌های مودهای مختلف با افزایش سفتی پیچ‌ها روند افزایشی دارد علاوه بر این مشخص است که بیشترین تاثیر افزایش سفتی بر مود دوم می‌باشد که ارتعاشات آن در راستای اتصالات بوده و مود اصلی سیستم می‌باشد

‌ نتیجه‌گیری در این مقاله اش گشتاور اتصالات بر روی دینامیک شیکر به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفت‌ ابتدا با در نظر گرفتن مدل درجه آزادی برای شیکر و فیکسچر شکل بهینه فیکسچر و همچنین جنس مناسب برای آن استخراج شد علاوه‌بر این‌ پاسخ فرکانسی و نسبت انتقال فیکسچر تحت تاثیر گشتاور سفتی پیج‌های اتصال آنالیز شد نتایج اصلی این مقاله شامل موارد زیر ‌ست‌: با آنالیز مدل دو درجه آزادی فیکسچر و شیکر مشخص شد که شکل بهینه فیکسچر هرم و جنس مناسب برای آن منیزیم می‌باشد مود اول ارتعاشات و اولین فرکانس طبیعی در پاسخ فرکانسی سیستم دارای دامنه بسیار کوچک بوده و مربوط به ارتعاشات جانبی فیکسچر می‌با شد با افزایش گشتاور سفتی‌ فرکانس مربوط به هر چهار مود اول افزایش می‌یابد ولی میزان افزایش برای مود دوم که مود اصلی می‌باشد بسیار بیشتر می‌باشد فرکانس‌های مودهای مختلف با افزایش گشتاور سفتی افزایش یافته و تا اندازه‌ای ثابت می‌شود یعنی سفتی اتصال تا حدود لاو درصد میزان سفت‌شدگی پیج‌ها قابل قبول می‌باشد و بیش از آن اثر ثابتی دارد نسبت انتقال که به صورت جابجایی سر انبساطی به میز شیکر تعریف می‌شود با افزایش گشتاور افزایش می‌یابد ولی بعد از رسیدن میزان سفتی به حدود و نیوتن‌متر تغییر محسوسی در مقدار آن دیده نمی‌شود مشخص است که افزایش سفتی پیچ‌ها تاثیر مثبتی در روند آزمایشات دارد ولی با افزایش بیشتر سفتی پیچ‌ها تغییر محسوسی در فرکانس‌های طبیعی و همچنین میزان نسبت انتقال دیده نمی‌شود


مطالب پیشنهادی
متأسفانه موردی یافت نشد.
ناحیه کاربری

فرمت ایمیل صحیح نمی باشد. ایمیل خود را وارد نمایید.

رمز عبور خود را وارد نمایید.

گزیده ها
پرواز با اتومبیل پرنده: اتومبیل تی‌اف-ایکس مجوز پرواز گرفت
گزیده های پر بیننده ترین اخبار روز و هفته
جشن کریسمس در نقاط مختلف جهان (+عکس)
گزیده های وبگردی و اخبار جذاب
بازیافت ماشین های قدیمی به روشی نو!
گزیده های وبگردی و اخبار جذاب
لوکس ترین خودروهای دنیا در نمایشگاه اتومبیل لس آنجلس (+عکس)
گزیده های پر بیننده ترین اخبار روز و هفته
مجله اینترنتی دیتاسرا
کلیه حقوق مادی و معنوی این وبسایت متعلق به گروه نرم افزاری دیتاسرا می باشد.
Copyright © 2015