مجله مهندسی مکانیک

مجله مهندسی مکانیک

بهینه ‌سازی سازه محفظه دمش لیزر یاگ-نئودینیم تحت بار حرارتی و مکانیکی جهت آب‌ بندی سطوح لپن کاری شده

نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان
1 دانشیار، مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر
2 کارشناسی ارشد، مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر
چکیده
محفظه دمش لیزر یاگ-نئودینیم در اثر عبور پرتو لیزر داغ شده و استحکام آن نیازمند غلبه بر تنشهای حرارتی و حفظ خواص مکانیکی ماده می ‌باشد. برای جلوگیری از انباشت حرارت، محفظه توسط کانال آب خنک ‌کاری می ‌شود. در این تحقیق ‌آب ‌بندی کانال با توجه به شرایط خاص و لزوم عدم مزاحمت برای عبور پرتو، به صورت اعمال نیرو در دو فک واقع در دو انتهای یاگ انجام می ‌شود. با افزایش نیروی اعمالی، کیفیت آب ‌بندی افزایش می ‌یابد ولی لزوم جلوگیری از شکست قطعات، این افزایش نیرو را محدود می‌ سازد. محاسبه آرایش بهینه اعمال نیروها برای بیشینه نیرویی‌ های اعمالی به سیستم با لحاظ قیود هندسی و رفتاری جهت بیشینه کردن عملکرد آب بندی جنبه نوآوری این تحقیق است. مدل پارامتری یاگ استخراج شد و با تحلیل‌ های هدفمند، مدلی با توزیع یکنواخت تنش به دست آمد که منجر به طراحی مدل با ماکزیمم نیروی قابل اعمال گردید. بیشینه نیروی مورد اعمال برای آب ‌بندی ۴۰۱ نیوتن محاسبه شد. نسبت نیرویی بهینه در پیچ های فک برابر 60 درصد بدست آمد. روش ارائه شده، با کاهش احتمال شکست، کاهش هزینه و افزایش عملکرد آب ‌بندی را در پی داشته و قابلیت استفاده در موارد مشابه را دارد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] W. Bäumler, , H. Ulrich, A. Hartl, M. Landthaler, and G. Shafirstein. "Optimal parameters for the treatment of leg veins using Nd: YAG lasers at 1064 nm," British Journal of Dermatology, vol. 155, no. 2, pp. 364-371, 2006, https://doi.org/10.1111/j.1365-2133.2006.07314.x
 
[2] R. F. Barron and B. R. Barron, "Design for Thermal Stresses," John Wiley & Sons, 2011, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/9781118093184.   
 
[3] P. Orlov, "Fundamentals Of Machine Design," Mir Publication, 1980,
 
[4] M. Shafiei Alavijeh and H. Amirabadi, "Investigation and Optimization Flat Lapping Process Using Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm II," Amirkabir J. Mech. Eng., vol. 52, no. 3, pp. 669-686, 2020, [In Persian], https://doi.org/10.22060/mej.2018.14421.5853.
 
[5] O. Sunanta, "Flat Surface Lapping: Process Modeling in an Intelligent Environment, "Ph. D. dissertation, School of Engineering, University of Pittsburgh, 2002, http://d-scholarship.pitt.edu/id/eprint/7886
[6] M. R. Darmiani and H. Amirabadi, "Lapping of ceramic balls, "Journal of Mechanical Engineering, vol. 26, no. 1, pp.48-56, 2016, [In Persian], https://mmep.isme.ir/article_25338.html.
 
 [7] I. D. Marinescu, E. Uhlmann, and T. Doi, "Handbook of lapping and polishing," Taylor & Francis, London, 2007, https://doi.org/10.1201/9781420017632.
 
[8] F. Klocke, and A. Kuchle, "Manufacturing Processes (vol. 2): Grinding, Honing, Lapping, "Berlin: Springer, 2009, https://doi.org/10.1007/978-3-540-92259-9.   
 
[9] C. Tong, Y. J. Chao, and J. W. Van Zee, "Sealing force prediction of elastomeric seal material for PEM fuel cell under temperature cycling," International journal of hydrogen energy, vol. 39, no. 3, pp.1430-1438, 2014, https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2013.10.086.
 
[10] Y. Zhuang, G. Lian-Xin, and Y. Peng-Bin, "Force analysis and tightening optimization of gas sealing drill pipe joints," Engineering Failure Analysis, vol. 58, pp. 173-183, 2015, https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2015.08.032.
 
[11] S. Ramesh, R. Handal, M. J. Jensen, and R. Rusovici, "Topology optimization and finite element analysis of a jet dragster engine mount," Cogent Engineering, vol. 7, no. 1, p. 1723821, 2020, https://doi.org/10.1080/23311916.2020.1723821.  
 
[12] R. Gatzi, M. Uebersax, and O. Konig, "Structural optimization tool using genetic algorithms and ansys," in Proc. 18. CAD-FEM User’s Meeting, Internationale FEM-Technologietage, Graf-Zeppelin-Haus, Friedrichshafen, June. 2000, https://www.powerpac.ethz.ch/pub-pat/Optimierung_mittels_Genetischen_Algorythmen.pdf
 
[13] G. Liu, D. Hou, X. Zhao, D. Yuan, L. Li, and Y. Sun, "Power transformer’s electrostatic ring optimization based on ANSYS parametric design language and response surface methodology, "Applied Sciences, vol. 9, no. 20, p. 4286, 2019, https://doi.org/10.3390/app9204286.
 
[14] F. Tan, B. Yang, L. Huang, J. Ding, and Z. Li, "Study on the Structure Optimization of Shield Tunneling Machine’s Main Drive Seal, "Lubr. Eng., vol. 47, pp.116-123, 2022, doi:10.3969/j.issn.0254-0150.2022.04.015.
 
[15] Q. Liu, Y. Yin, H. Xu, and Z. Chen, "Finite Element Analysis of Triangular Groove Sealing Performance for Large Cabin on Submersible, " Lubr. Eng, 2021, vol. 46, pp. 163–170, 2021, doi: 10.3969/j.issn.0254-0150.2021.12.024.
 
[16] Y. Ma, Z. Y. Yuan, Y. Ni, X. K. MengX. D. Peng, "Performance prediction and multi-objective optimization of metal seals in roller cone bits," J. Petrol. Sci. Eng., 2022, vol. 208, p.109316, 2022.
 
[17] X. Liu, S. He, and  J. Zheng, "Analysis of Sealing Characteristics of Lip Seal Rings for Deep-Sea Separable Pressure Vessels, " Applied Sciences, vol. 13, no. 11, p.6843, 2023,  https://doi.org/10.3390/app13116843.
 
[18] N. Rino Nelson, N Siva Prasad and A.S. Sekhar, "Structural integrity and sealing behaviour of bolted flange joint: A state of art review, " International Journal of Pressure Vessels and Piping, Vol. 204, 2023, https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2023.104975.
 
[19] Y. Liu, W. Li and C. Xia, "Research on sealing mechanism and structural improvement of metal sealing structures for high speed drill bits, " International Journal of Pressure Vessels and Piping ,vol. 207, 2024, https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2023.105104.
دوره 34، شماره 1 - شماره پیاپی 160
فروردین و اردیبهشت 1404
صفحه 14-23

  • تاریخ دریافت 12 فروردین 1403
  • تاریخ بازنگری 06 مهر 1403
  • تاریخ پذیرش 27 آذر 1403