طراحی در مهندسی مکانیک - طراحی مهندسی به صورت علمی
طراحی در مهندسی مکانیک - طراحی مهندسی به صورت علمی در این بخش توضیح داده شده است. برای اینکه یک دانشجو یا فارغ التحصیل مهندسی مکانیک بتواند به درستی قطعه ای را طراحی نماید باید از درس های مختلف اطلاعاتی را داشته باشد. برای انجام طراحی مهندسی اطلاعات پایه ای زیادی لازم است. به عنوان مثال اگر قطعه ای تحت بارگذاری تکرار شونده ارتعاشی قرار دارد ممکن است طراحی آن به گونه ای باشد که باعث شود تشدید یا رزونانس رخ دهد و در نهایت قطعه وامانده گردد. بنابراین برای طراحی چنین قطعه ای طراح باید اطلاعات کافی در رابطه با ارتعاشات داشته باشد. یا اگر قطعه ای که قرار است طراحی شود در معرض برخورد با یک سیال قرار دارد نیروهای وارد بر آن از طرف سیال ممکن است قابل توجه باشد و در چنین حالتی داشتن دانش و اطلاعات در رابطه با درس مکانیک سیالات بسیار لازم و ضروری است. در طراحی قطعات واقعی ممکن است به دلیل پیچیده بودن هندسه و یا بارگذاری و یا هر دوی این موارد، لازم باشد از نرم افزارهای مختلف مانند اتوکد، سالیدورکس، کتیا، انسیس، آباکوس و ..... استفاده نمود.
نحوه استفاده از معیارهای طراحی استاتیکی مواد ترد: اولین معیاری که برای مواد ترد می توان معرفی کرد معیار تنش عمودی بیشینه است. معیار تنش عمودی بیشینه بیان می کند که شکست وقتی اتفاق می افتد که بزرگترین تنش اصلی از استحکام قطعه بیشتر شود. همانطور که می دانید برای مواد ترد نقطه تسلیم مشخصی وجود ندارد و در طراحی های که انجام می شود مبنای کار اتفاق نیفتادن شکست برای این مواد است. یعنی در روابط مربوط به این مواد از تنش نهایی استفاده می شود و مانند مواد نرم از تنش تسلیم استفاده نمی کنیم. معیار تنش عمودی بیشینه مگر در حالت کشش و یا فشار خالص، به صورت کلی جواب دقیق و منطبق بر نتایج تجربی را نمی دهد. یعنی در حالتی که ترکیبی از تنش های کششی و فشاری را داشته باشیم استفاده از این معیار خیلی مفید نخواهد بود. معیار کولمب مور را برای مواد ترد هم می توان استفاده کرد ولی به هر حال در روابط آن باید به جای استحکام تسلیم از استحکام نهایی استفاده نمود. دقیق ترین معیار برای مواد ترد معیار مور اصلاح شده است. خصوصا در نواحی 2 و 4 صفحه تنش که ترکیبی از تنش های کششی و فشاری را داریم معیار مور اصلاح شده بیشترین و بهترین تطابق را با نتایج تجربی دارد. در نواحی 1 و 3 صفحه تنش معیارهای مختلف تفاوتی با هم ندارند و از هر معیاری استفاده شود خیلی متفاوت نخواهد بود. - رایگان دانلود کنید: خلاصه جزوه طراحی اجزاء - مبحث معیارهای استاتیکی
درس طراحی اجزا جزو دروس کاربردی و مهم مهندسی مکانیک است. دانشجویانی که به مباحث طراحی علاقه دارند می تواند از این درس مطالب بسیار خوبی را یاد بگیرند. برای خوب یاد گرفتن درس طراحی اجزاء باید درس هایی مانند مقاومت مصالح و استاتیک را خوب آموزش دیده باشید. در واقع در بسیاری از طراحی های مهندسی مکانیک مطالبی که در این دو درس ارائه شده اند مورد نیاز می باشد. در حالتی که بارهای اعمالی به قطعه تغییر نمی کند اصطلاحا گفته می شود که بارهای اعمالی حالت استاتیکی دارد. در این مقاله معیارهای طراحی ای که در حالت بارگذاری استاتیکی مورد استفاده قرار می گیرد معرفی می شود. نکته مهمی که باید در نظر داشت این است که طراحی استاتیکی برای مواد نرم یا داکتیل متفاوت از مواد ترد یا بریتل است و در نتیجه معیارهای مختلفی برای این دو دسته از مواد وجود دارد. مواد نرم نقطه تسلیم مشخصی دارند و به برش حساس هستند. در حالیکه مواد ترد نقطه تسلیم مشخصی ندارند و به بارها و تنش های عمودی حساس می باشند. بنابراین برای هر دسته از این مواد معیارهای متفاوتی باید در نظر گرفته شود. در ادامه معیارهای طراحی استاتیکی معرفی می شود.
پیشنهاد ویژه سایت ایران مدرس: خلاصه جزوه مقاومت مصالح - مبحث تبدیل تنش
مطالعه مقاله دانلود رایگان نمونه سوال امتحانی طراحی اجزاء 1 رشته مهندسی مکانیک مقطع کارشناسی هم مفید است.
برای طراحی قطعات مکانیکی فقط اینکه دانشجو درس های طراحی اجزاء 1 و 2 را پاس کند کفایت نمی کند بلکه دانشجوی مهندسی مکانیک باید بر دروس مختلف تسلط کافی داشته باشد تا تحلیل ها و استدلال هایی که انجام می دهد قابل قبول و درست باشد. در بحث طراحی مثلا اگر مبحث استحکام قطعه در برابر بارهای استاتیکی مورد نظر باشد لازم است دانشجو به اندازه کافی بر درس مقاومت مصالح و مطالب ارائه شده در آن تسلط باشد تا تحلیل درستی را انجام دهد. اگر لازم است در طرح ارائه شده تغییر شکل ها مورد بررسی قرار گیرد لازم است مبحث خیز تیر از مقاومت مصالح 2 استفاده شود و اگر در دستگاه ساخته شده تیری قرار دارد که تحت بار فشاری قرار دارد شاید لازم باشد از مبحث کمانش که در مقاومت 2 ارائه می شود برای طراحی آن استفاده کرد. چنانچه در دستگاه ساخته شده یک شفت در حال دوران قرار دارد شاید لازم باشد تنش های وارد بر آن از مباحث مقاومت مصالح 1 بررسی شود. البته باید در طراحی مهندسی مکانیک همواره به تمرکز تنش ها و تنش افزاها هم توجه کافی داشته باشیم. در مثالی دیگر، اگر قطعه ای که قرار است طراحی شود در مقابل جریان باد قرار دارد و یا در آب و یا هر سیال دیگری حرکت می کند لازم است از مبحث مکانیک سیالات 1 و 2 برای بررسی استفاده نمود.
مطالعه کنید: آموزش مبحث خستگی از درس طراحی اجزا رشته مهندسی مکانیک
در خودرو هم قطعات زیادی قرار دارد که تحت بارگذاری خستگی قرار دارند. به عنوان مثال چرخدنده ها، یاتاقان ها و .... تحت بار متغیر و دینامیکی قرار دارند و در نتیجه واماندگی خستگی می تواند برای آنها هم اتفاق بیافتد (مطالعه کنید: دانلود مقاله بررسي عوامل خستگي و انواع شكست در چرخدنده ها). اجزای ساحلی، بدنه کشتی و بسیاری از قطعات دیگر هم چنین پدیده ای را تحمل می کنند. برای بررسی پدیده خستگی دیدگاههای مختلفی وجود دارد. دیدگاه کلاسیک و دیدگاه مکانیک شکست دو دیدگاهی هستند که به مقدار زیادی مورد استفاده قرار می گیرند. در دیدگاه کلاسیک از نمودار S-N برای تخمین عمر استفاده می شود و در حالت بارگذاری چند محوره معیارهای زیادی در این دیدگاه وجود دارد. در دیدگاه مکانیک شکست فرض می شود ترکی در قطعه وجود داشته باشد و دوره های بازرسی تعریف می گردد (مطالعه کنید: وصله های تعمیراتی برای جلوگیری از رشد ترک). در دیدگاه مکانیک شکست پارامتر ضریب شدت تنش و یا انتگرال J تعریف می شود و با استفاده از قانون پاریس و یا شکل های تعمیم یافته آن عمر خستگی تخمین زده می شود. در دیدگاه خستگی کلاسیک به عنوان مثال اگر ترکی با طول 1 میلی متر در قطعه دیده شود عمر قطعه به پایان رسیده است اما در دیدگاه مکانیک شکست ممکن است به همین ترک 1 میلی متری اجازه رشد تا 10 میلی متر هم داده شود و بعد قطعه کنار گذاشته شود. مطالعه دانلود خستگی چند محوره هم مفید است. برای کسب اطلاعات بیشتر در زمینه خستگی تحت بارگذاری چند محوره بر روی لینک های زیر کلیک کنید.
معیارهای مختلف خستگی چند محوره
محاسبه عمر خستگی یک قطعه تحت بارگذاری چند محوره
در درس طراحی اجزاء 2 به طراحی قطعات پرکاربرد در دستگاهها و ماشین آلات پرداخته می شود. از جمله این قطعات می توان به یاتاقان ها، بلبرینگ و رولربرینگها، چرخدنده های ساده، مارپیچی، حلزونی و ...، تسمه، کابل، زنجیر، محورها و .... اشاره کرد. در این بخش مطالب آموزشی مرتبط با طراحی اجزاء از جمله تمرینات طراحی اجزاء، امتحان میان ترم، دانلود تست کنکور کارشناسی ارشد طراحی اجزاء - ارشد 90، تمرینات طراحی اجزاء شیگلی از فصل خستگی همراه با پاسخ تشریحی، نمونه سوال امتحانی طراحی اجزاء 1 رشته مهندسی مکانیک مقطع کارشناسی، سرفصل های درس طراحی اجزاء ماشین 2 همراه با توضیحات کامل و .... ارائه شده است.
در این وبلاگ مطالب آموزشی در زمینه درس های استاتیک، مقاومت مصالح و طراحی اجزاء ارائه می شود. - در این وبلاگ مطالب آموزشی در زمینه استاتیک، مقاومت مصالح و طراحی اجزاء 1 و 2، کاربرد این درس، فرمول ها و ورابط آن، جزوه و نمونه سوال امتحانی و .... ارائه می شود. مطالب این وبلاگ برای دانشجویان مهندسی مکانیک و علاقه مندان به طراحی مهندسی می تواند مفید باشد.