برنامه درسی

الاستیسیته

منابع:

1- Creep Analysis, H. Kraus, 1980, John Wiley & Sons Inc, USA.

2- Stress Analysis for Creep, J.T. Boyle, J. Spence, 1st Edition, 2013, Butterworth-Heinemann, USA

3- The Use of the Reference Stress Concept in Creep Crack Growth Studies, Applied Stress Analysis, T. H. Hyde, E. Ollerton, 2012, Springer Dordrecht,

4- Mechanical Behavior of Materials, N.E.  Dowling, 5th Edition, 2021, International Edition, Pearson, Boston, USA

5- Fracture Mechanics: Fundamentals and Applications, T.L. Anderson 2017, 4d ed., CRC Press, Boca Raton, FL, USA.

6- Modern Metal Fatigue Analysis, J. Draper, 2008, Engineering Materials Advisory Services,Cradley Heath, West Midlands, England.

7- Mechanical Metallurgy, G.E. Dieter, 3 rd. Ed, 1987 Mc Graw Hill.
8- Fatigue of Metallic Materials, M. Klesnil and P.Lucas, 2nd Ed., 1992, Elsevier.
9- ASM Handbook, Vol. 19, Fatigue and Fracture.
10- Metal Fatigue in Engineering, 2 nd Ed., R. 1. Stephens, A. Fatemi, R. R. Stephens, H. O.
Fuchs, 2001, John Wiley.

سرفصل:

1. مبحث خزش: مفهوم خزش، عوامل خزش و راهکار های افزایش عمر خزشی سازه ها و قطعات مکانیکی،  آزمایش خزش، رفتار تجربی خزشی و ارائه نتایج، مکانیزم خزش، منحنی خزش و مراحل آن،  توصیف رها شدن یا توزیع مجدد تنش، آسیب خزشی و گسیختگی، معادلات اساسی یک بعدی و دو بعدی، مفهوم واهلش یا  Relaxationو معادلات اساسی آن، مفهوم تنش مرجع و استفاده از آن در تعیین رفتار خزشی سازه ها.
2. مبحث خستگی: مفهوم خستگی، عوامل بروز خستگی، رفتار مواد و قطعات مختلف در خستگی، نمودار S-Nخستگی و عوامل موثر در آن،حد دوام، اثر تنش متوسط،  راهکارهای افزایش عمر خستگی، مدل های پیش بینی عمر خستگی قطعات مکانیکی، روش های بررسی تجمع اسیب و استفاده از روش های شمارش امواج مثل ریزش باران (Rain Flow)
3. مبحث شکست: مفهوم شکست ترد و نرم، مفهوم شکست الاستیک خطی، توزیع تنش اطراف ترک، تحلیل شکست با استفاده از مکانیک شکست خطی، تئوری گریفیث، مد های مختلف گسترش ترک، مقاومت شکست و چقرمگی، روش های تجربی تعیین چقرمگی شکست، اثر عوامل مختلف در مقدار چقرمگی،  اثر ناحیه پلاستیک نوک ترک، تعمیم مکانیک شکست با لحاظ نمودن ناحیه پلاستیک نوک ترک، طراحی و بررسی رفتار قطعات ترک دار و کاربرد آن با تاکید بر مخازن تحت فشار

آشنایی با مبانی شکست قطعات مکانیکی ناشی از خزش، خستگی و شکست

استاتیک و مقاومت مصالح یک

1-Shigley's Mechanical Engineering Design (McGraw-Hill Series in Mechanical Engineering) 10th Edition, by Richard Budynas (Author), Keith Nisbett (Author) , McGraw-Hill Series in Mechanical Engineering

2-Machine Design: An Integrated Approach 6th Editionby Robert Norton (Author)

3- Juvinall R.C., Marchek K.M. Fundamentals of Machine Component Design, John Wiley & Sons, Inc., 2011. — 928 p. 5th Edition.

4- Design of Machine Elements 8th Edition,by Merhyle Spotts (Author), Terry Shoup (Author), Lee Hornberger (Author), Pearson

سرفصل:

1. مقدمه طراحی: مفهوم طراحی، طراحی در مهندسی مکانیک، رابطه بین مراحل مختلف طراحی، ایمنی و مسئولیت پذیری در قبال محصول، ضریب طراحی و ضریب اطمینان،  قابلیت اعتماد 
2. تنش های  (موهر):  مولفه های تنش، دایره موهر، روابط تنش-کرنش، تنشهای ناشی از بارگذاری طولی خمشی، پیچشی و برشی
3. تغییر شکل و سفتی: یافتن تغییر مکان به روش انتگرال گیری،  انرژی کرنشی،  قضیه کاستیگلیانو
4. شکست و خرابی در بارگذاری استاتیکی: تئوریهای مختلف شکست و تسلیم در مواد مختلف،  معیار تسلیم حداکثر برشی (ترسکا) در مواد نرم، معیار تسلیم فون مایزز در مواد نرم،  معیار کولمب- مور در مواد نرم،  معیار حداکثر تنش عمودی در مواد ترد، معیار کولمب - موهر در مواد ترد
5. مقدمه­ای بر مکانیک شکست الاستیک خطی تدریس شود. مفهوم شکست ترد و نرم، مفهوم شکست الاستیک خطی، توزیع تنش اطراف ترک، تحلیل شکست با استفاده از مکانیک شکست خطی، تئوری گریفیث، مد های مختلف گسترش ترک، مقاومت شکست و چقرمگی، روش های تجربی تعیین چقرمگی شکست، طراحی و بررسی رفتار قطعات ترک دار تحت بار استاتیک
6. شکست در بارگذاری دینامیکی (خستگی): روابط کرنش – عمر، روابط تنش-  عمر، حد دوام،  استحکام خستگی، ضرایب تصحیح حد دوام، تمرکز تنش و حساسیت به شیار،  تنشهای نوسانی، معیارهای خستگی، آسیب ناشی از خستگی انباشتگی، تنش های تماسی (Hertz) و خستگی ناشی از تنش های تماسی.
7. پیچ و مهره ها و طراحی اتصالات غیردائم: تعاریف و استانداردهای دنده پیچ، پیچ های قدرت، سفتی پیچ و مهره ها سفتی عضوها، استحکام پیچ، اتصالات تحت بارهای کششی خارجی، رابطه گشتاور وارد بر پیچ با پیش بار آن، پیش بار در اتصالات بارگذاری دینامیکی در اتصالات، بارهای برشی وارد بر اتصالات
8. جوشکاری، لحیم کاری، طراحی اتصالات دائم: نمادهای جوشکاری، جوشهای لب به لب و گلویی، تنشهای پیچشی در جوشها، تنشهای خمشی در جوشها، استحکام اتصالات جوشکاری، بارگذاری استاتیکی، بارگذاری خستگی

هدف اصلی این درس آشنایی دانشجویان به مبانی و اصول طراحی اجزای ماشین از جمله انواع شفت، پیچ، اتصالات جوشی، چرخ‌دنده، یاتاقان، فنرها،  و موارد بسیار دیگر در این حوزه است. همچنین مفهوم انتقال حرارت و نیروهای غلتشی و لغزشی به‌صورت جامع در اجزای مختلف موردبررسی قرار می‌گیرد. رویکرد اصلی در مباحث طراحی، بحث خستگی تحت تاثیر بار متناوب می باشد.

الاستیسیته

-Theory of elasticity and thermal stresses, M. Reza Eslami, Richard B. Hetnarski, Jozef Ignaczak, Naotake Noda, Naobumi Sumi, Yoshinobu Tanigawa , Solid mechanics and Its application (SMIA,wolume 197), 2013, springer

-Thrmal stresses-Advanced Theory and applications, Richard B. Hetnarski, M. Reza Eslami, part of the book series:  Solid mechanics and Its application (SMIA , volume 158), 2019, springer

سرفصل:

1. مفاهیم پایه در ترموالاسیتیسیته: تنسور تنش و روابط حاکم بر آن،روابط تبدیل تنشی در میدان سه بعدی، معادلات حرکت بر حسب مولفه های تنش، تنشهای اصلی و نامتغیرهای تنشی،  جابجایی و تنسور کرنش، شرط سازگاری برای نواحی همبند ساده و مرکب، فرم روابط ترموالاستیسته کلاسیک بر حسب مولفه های جابه جایی،  فرم تنشی روابط ترموالاستیسته،  شرایط Cersarro  و Michel
2. ترمودینامیک اجسام الاستیک: مفاهیم ترمودینامیکی و قوانین اول و دوم ترمودینامیک، فرم تغییراتی ترمودینامیک،ت ئوری عمومی ترموالاستیسیته، انرژی آزاد و Gibbs،  قانون فوریه، اثر صوت دوم (انتشار موجی گرما)، تئوریهای ترموالاستیسیته کوپل،  مدل های Lord–Shulman and Green–Lindsay روابط جامع، شرایط مرزی و اولیه
3. مسائل پایه در ترموالاستیسیته: توزیع دمای منتهی بر تنشهای صفر،  آنالوژی تغییرات دما و نیروی جرمی و سطحی، حل عمومی مسائل ترموالاستیسیته (در مختصات دکارتی، استوانه ای و کروی)
4. تنش های حرارتی در تیرها: تنشهای حرارتی و خیز تیرهای تحت بارهای ترمومکانیکی، شرایط مرزی،  اثر تنشهای برشی عرضی، تنشها در تیرهای با مقطع چهارگوش (تنشهای گذرا، اثر تولید گرمای داخلی و غیره)
5. تنشهای حرارتی در استوانه ها، کره ها، دیسکهای دوار:تنش های ترموالاستیک در استوانه ها و کره ها جدار ضخیم یا توپر و دیسکهای دوار با توزیع دمای شعاعی، اثر توزیع دمای غیر متقارن
6. تنشهای ترموالاستیک در استوانه ها و کره های با مواد مدرج تابعی (Functionally Graded Materials) تنشهای پایا و گذرا
7. مسائل ترموالاستیک کوپل: تحلیل ترموالاستیک کوپل نیم فضا و استوانه ها و کره های ضخیم
8. روشهای عددی در تحلیل مسائل ترموالاستیک کوپل: روشهای اجزاء محدود برای بررسی ترموالاستیک کوپل مشخص مانند نیم فضا و استوانه جدار ضخیم، بررسی اثر وابستگی ویژگی های مواد با دما

هدف اصلی از این درس آشنایی دانشجویان مهندسی مکانیک با مفاهیم پایه در ترموالاسیتیسیته و روابط حاکم بر آن،وابط تبدیل تنشی در میدان سه بعدی، معادلات حرکت بر حسب مولفه های تنش، فرم روابط ترموالاستیسته کلاسیک بر حسب مولفه های جابه جایی،  فرم تنشی روابط ترموالاستیسته،

همچنین آشنایی با ارتباط اصول ترمودینامیک پایه با مفاهیم طراحی جامدات می باشد.

دانشجویان با مبانی طراحی و تحلیل سیستم های مکانیکی تحت بارهای حرارتی آشنا می شوند. 

دروس کارشناسی مهندس مکانیک و مهندسی خودرو

1. Introduction to Internal Combustion Engines, R. Stone, Second ed The Macmillan Press 1992. 2. J. B, Heywood, Internal Combustion Engine Fundamentals, MGraw Hill Int Editions, 1989 3. D. Crolla, B. Mashhadi, Vehicle Powertrain Systems, Wiley 2012

2- Automotive Transmissions, Harald Naunheimer, Bernd Bertsche, Joachim Ryborz, Wolfgang Novak, Secon Eddition, 2011, Springer Heidelberg Dordrecht London New York

1. مقدمه

مفاهیم سیستمهای انتقال قدرت،اجرای سیستمهای انتقال قدرت

2. مبانی تولید توان موتورهای احتراقی

مدلسازی موتور احتراقی،موتور های چند سیلندر، نقشه تور ک موتور، فرمول تورک موتور، توان خالص خروجی موتور

3. دینامیک حرکت طولانی خودرو

تولید کنندگان تورک، نیروی محرک، نیروی های مقاوم، حرکت توان ثابت خودرو، تورک ثابت خودرو، حرکت پدال گاز ثابت خودرو

حرکت کلی پدال متغیر خودرو، نقش اجرام گردنده، نقش لغزش تایر، حرکت یا دنده خلاص، تلفات سیستم انتقال قدرت

4. جعبه دنده ها

نیاز به جعبه دنده، طراحی نسبتهای جعبه دنده ، سینماتیک جعبه دنده ،گ جعبه دنده های دستی، جعبه دنده های اتوماتیک،گ جعبه دنده های پیوسته

5. مصرف سوخت

مصرف سوخت موتور، سیکلهای حرکتی، مصرف سوخت خودرو، تاثیر تعویض دنده، تعویض دنده خودکار، نرم افزار محاسبه مصرف سوخت، سایر راههای کاهش مصرف سوخت

6. سیستم های جدید جعبه دنده

جعبه دنده های دوکلاچه و جعبه دنده های پیوسته (CVT)

7. سیستم انتقال قدرت خودرو های هیبرید

سیستم سری، سیستم موازی، سیستم ترکیبی (Power Split)

آشنایی دانشجویان با مبانی و اصول کارکرد سیستم های انتقال قدرت بکار رفته در خودروها (بخصوص خودرو های سواری) می باشد. همچنین اصول طراحی این سیستم ها نیز از نظر هماهنگی با مشخصات خودرو و موتور محرک آن می باشد.