engineering_mechanical_3042380_cropped3

برنامه های کاربردی متلب در طراحی مهندسی مکانیک

در این پست بنا داریم برای دانشجویان، مهندسان، طراحان و صنعتگران در رشته مهندسی مکانیک، طراحی اجزا ماشین با استفاده از متلب را در قالب برنامه های کاربردی ارائه دهیم.

اجزایی که قرار است به صورت قسمت به قسمت کد برنامه طراحی آنها ارائه شود به طور مختصر به صورت زیر خواهند بود:

  • طراحی محورهای تحت پیچش
  • طراحی میله – ستون های تحت کشش و فشار
  • طراحی تیرها تحت خمش و نیروی برشی
  • طراحی یاتاقان های سایشی، ساچمه ای و غلتکی
  • طراحی چرخدنده های ساده، مارپیچ و سیاره ای
  • طراحی تسمه و پولی
  • طراحی زنجیر و چرخ زنجیر
  • طراحی ترمز و کلاچ
  • طراحی پیچ ها، پرچ ها و واشرها
  • طراحی جوش و اتصالات دائم
  • طراحی فنرهای مکانیکی
  • طراحی کوپلینگ و فلایویل و …

همچنین برنامه های کاربردی دیگر که در مهندسی مکانیک مورد استفاده است. مانند برنامه های:

  1. ریشه یابی توابع
    • به روش دو بخشی
    • به روش نیوتن رافسون
  2. محاسبه انتگرال معین توابع پیچیده
  3. بهینه سازی به روش الگوریتم ژنتیک
  4. استخراج مقادیر نمودارها با استفاده از فایل عکس آنها
  5. حل دینامیکی سیستم های یک یا چند درجه آزادی
  6. حل دینامیکی تیر تحت بار متحرک (مثال: پل ها حین عبور وسایل نقلیه) و …

نکات کلیدی:

  • اگر اطلاعات کافی در مورد زبان برنامه نویسی متلب ندارید از دست بردن در کد برنامه ها پرهیز کنید.
  • هنگام وارد کردن اطلاعات خواسته شده، در صورت بروز اشتباه ناخواسته در ورود اطلاعات از کلید Ctrl+C برای پایان دادن به اجرای برنامه استفاده کرده و از ابتدا برنامه را اجرا کنید.
  • از راهنمایی های شما در مورد برنامه ها و فایل های توضیحات، انتقادات و ایرادات مورد نظرتان و پیشنهادات برای ارتقای برنامه ها استقبال می کنیم.
  • ویرایش های جدید هر برنامه برای کسانی که ویرایش های قبلی آن را خریداری نموده اند رایگان خواهد بود.

برنامه اول : طراحی محورهای تحت پیچش

مورد استفاده: مهندسی مکانیک

d2222در این برنامه کد طراحی محورها با جنس های مختلف و مقاطع متنوع تحت بار یکنواخت ارائه می گردد.

شکل این مقاطع و اطلاعات مورد نیاز به صورت زیر است:

 sect1  sect2  sect3  sect4
(۱) دایره تو پر (۲) دایره تو خالی (۳) جدار نازک بسته (۴) جدار نازک باز

نتایجی که این برنامه ارائه خواهد داد:

  • مساحت سطح مقطع شافت
  • حجم شافت
  • جرم شافت
  • ممان اینرسی جرمی شافت
  • تنش برشی ماکزیمم
  • تنش برشی مینیمم
  • سفتی پیچشی (فنریت) شافت
  • زاویه پیچش ماکزیمم
  • فرکانس طبیعی شافت
  • ضریب ایمنی
  • وضعیت نهایی : ایمن یا شکست
  • رسم نمودار تنش برشی در تمام نقاط مقطع
  • رسم نمودار زاویه پیچش در راستای طول شافت

نمونه نمودارهای رسم شده برای تنش برشی در مقطع و زاویه پیچش در طول شافت:

untitleduntitled2


برنامه دوم : طراحی میله های تحت کشش و فشار و ستون های تحت کمانش

مورد استفاده: مهندسی مکانیک – مهندسی عمران – مهندسی معماری

ex9_1_column

در این برنامه کد طراحی میله-ستون ها با جنس های مختلف و مقاطع متنوع تحت بار یکنواخت ارائه می گردد.

شکل مقاطع مورد استفاده به صورت زیر است:

 sect1  sect2  sect3  sect4
(۱) دایره تو پر
(۲) دایره تو خالی
(۳) مستطیل توپر
(۴) مستطیل توخالی
 sect5  sect6  sect7  sect8
(۵) نبشی
(۶) ناودانی
(۷) تی
(۸) آی

شکل تکیه گاه های مورد استفاده برای ستون نیز به صورت زیر است:

d9221نتایجی که این برنامه ارائه خواهد داد:

  • مرکز سطح مقطع میله-ستون
  • مساحت سطح مقطع میله-ستون
  • ممان اینرسی مقطع میله-ستون
  • حجم میله-ستون
  • جرم میله-ستون
  • طول موثر ستون
  • شعاع ژیراسیون مقطع ستون
  • ضریب رعنایی (لاغری) ستون
  • نیروی بحرانی کمانش ستون
  • تنش نرمال
  • سفتی (فنریت) میله-ستون
  • تغییر طول ماکزیمم
  • فرکانس طبیعی میله-ستون
  • ضریب ایمنی
  • وضعیت نهایی : ایمن یا شکست
  • تعیین رخ دادن کمانش و جهت آن

برنامه سوم : محاسبه سفتی درگیری چرخدنده های ساده

این برنامه که می تواند مورد استفاده دانشجویان، مهندسان، طراحان و صنعتگران در رشته های مرتبط با مهندسی مکانیک واقع شود، سفتی درگیری چرخدنده های ساده را در اختیار آنها قرار می دهد.

سفتی درگیری چرخدنده های ساده یکی از منابع ارتعاشی این سیستم ها حین کار است. چرا که سفتی درگیری دو چرخدنده ثابت نبوده و در حین چرخش چرخدنده ها مقدار آن به طور نوسانی تغییر میکند.

از این رو دانستن مقادیر دقیق سفتی درگیری دو چرخدنده حین چرخش برای بررسی دینامیکی این سیستم ها کاملا ضروری و مفید است. لازم به ذکر است که در ادامه، برنامه شبیه سازی دینامیکی سیستم چرخدنده ای ساده نیز افزوده خواهد شد.

در شکل زیر یک جفت چرخدنده ساده در وضعیت درگیری نشان داده شده است.

indexنحوه درگیری دو چرخدنده و دندانه های آنها در حین چرخش و تغییر نقطه تماس آنها در شکل متحرک زیر کاملا مشخص شده است. برای مشاهده روی آن کلیک کنید.

gearAnimationمقاله سال ۲۰۱۴ مرتبط با محاسبه سفتی درگیری چرخدنده های ساده در پیوست موجود است.

مقادیر مورد نیاز برای محاسبه سفتی درگیری به ترتیب مدول چرخدنده، تعداد دندانه های پینیون و چرخدنده، زاویه فشار، مدول الاستیسیته و نسبت پواسون جنس چرخدنده ها، پهنای چرخدنده و شعاع شافت پینیون و چرخدنده هستند.

نمونه نمودارهای رسم شده برای یک جفت چرخدنده:

untitled2untitled

نتایج:

  • محاسبه شعاع دوایر ته دنده، آزادی، مبنا، گام و سردنده
  • محاسبه نسبت تماس چرخدنده ها
  • محاسبه انواع سفتی محوری، برشی، خمشی دندانه ها و بدنه چرخدنده
  • محاسبه و رسم سفتی درگیری یک جفت دندانه تنها
  • محاسبه و رسم سفتی درگیری جفت چرخدنده ساده

برنامه چهارم: محاسبه سفتی درگیری چرخدنده های مارپیچ

این برنامه سفتی درگیری چرخدنده های مارپیچ را محاسبه کرده و برای استفاده در تحلیل دینامیکی سیستم چرخدنده ای مارپیچ ارائه می دهد.

لازم به ذکر است که در ادامه، برنامه شبیه سازی دینامیکی سیستم چرخدنده ای مارپیچ نیز افزوده خواهد شد.

در شکل زیر یک جفت چرخدنده مارپیچ در وضعیت درگیری نشان داده شده است.gear-helical1

مقاله سال ۲۰۱۵ مرتبط با محاسبه سفتی درگیری چرخدنده های مارپیچ در پیوست موجود است.

مقادیر مورد نیاز برای محاسبه سفتی درگیری به ترتیب مدول نرمال چرخدنده، تعداد دندانه پینیون و چرخدنده، زاویه فشار نرمال، زاویه مارپیچ، پهنای چرخدنده، شعاع شافت پینیون و چرخدنده، مدول الاستیسیته و نسبت پواسون جنس چرخدنده ها هستند.

نمونه نمودارهای رسم شده برای یک جفت چرخدنده مارپیچ:

untitleduntitled2

نتایج:

  • محاسبه شعاع دوایر ته دنده، آزادی، مبنا، گام و سردنده
  • محاسبه نسبت تماس چرخدنده ها
  • محاسبه انواع سفتی محوری، برشی و خمشی دندانه ها و سفتی بدنه چرخدنده
  • محاسبه و رسم سفتی درگیری یک جفت دندانه تنها
  • محاسبه و رسم سفتی درگیری جفت چرخدنده مارپیچ

برنامه پنجم : شبیه سازی دینامیکی چرخدنده های ساده

این برنامه به شبیه سازی دینامیکی چرخدنده های ساده می پردازد.

بدین منظور، ابتدا سفتی درگیری چرخدنده های ساده که یکی از منابع ارتعاشی این سیستم ها حین کار است. محاسبه شده و سپس پاسخ دینامیکی سیستم به دست می آید.

مقاله سال ۲۰۱۴ و مقاله کنفرانس بین المللی چرخدنده فرانسه ۲۰۱۸ اینجانب مرتبط با شبیه سازی دینامیکی چرخدنده های ساده در پیوست موجود است.

مقادیر مورد نیاز برای شبیه سازی دینامیکی چرخدنده های ساده به ترتیب مدول چرخدنده، تعداد دندانه های پینیون و چرخدنده، زاویه فشار، پهنای چرخدنده، شعاع شافت پینیون و چرخدنده، مدول الاستیسیته، نسبت پواسون و چگالی جنس چرخدنده ها، نسبت میرایی درگیری، توان ورودی پینیون و سرعت دورانی پینیون هستند.

نتایج:

  • محاسبه شعاع دوایر ته دنده، آزادی، مبنا، گام و سردنده
  • محاسبه نسبت تماس چرخدنده ها
  • محاسبه و رسم سفتی درگیری جفت چرخدنده ساده در یک دور کامل پینیون
  • محاسبه و رسم خطای انتقال در یک دور کامل پینیون
  • محاسبه و رسم سرعت خطای انتقال در یک دور کامل پینیون
  • محاسبه و رسم شتاب خطای انتقال در یک دور کامل پینیون
  • محاسبه و رسم دیاگرام فاز خطای انتقال

نمونه نمودارهای رسم شده برای یک جفت چرخدنده:

K

TE

Ph


برنامه ششم : تحلیل استاتیکی تیر تحت بار متمرکز

این برنامه نمودارهای جسم آزاد، نیروی برشی و گشتاور خمشی تیرهای تحت بار عرضی را رسم می­کند.

مورد استفاده: دانشجویان رشته های مرتبط با مهندسی مکانیک و عمران

شکل تکیه گاه های تیر و اطلاعات مورد نیاز آنها به صورت زیر است:

 Beam1_SS  Beam2_CF

(۱) تکیه گاه های مفصل-مفصل

(۲) تکیه گاه های گیردار-آزاد

نتایج:

  • رسم نمودار جسم آزاد تیر
  • رسم نمودار نیروی برشی تیر
  • رسم نمودار گشتاور خمشی تیر

نمونه نمودارهای رسم شده برای یک تیر دو سر مفصل:

1

2

3


برنامه هفتم: محاسبه ریشه توابع با استفاده از روش دوبخشی (تنصیف) Bisection

bisection02a

در این برنامه ابتدا تابع f(x) برحسب x از کاربر گرفته می شود.

سپس مقادیر کران پایین و کران بالای دامنه ای که فکر می کنید یک ریشه تابع در آن وجود دارد را وارد کنید.

نهایتا میزان دقتی که میخواهید پاسخ نهایی داشته باشد را وارد کنید.

در زیر نمونه پاسخ برنامه طی محاسبه مرحله به مرحله جواب را مشاهده می کنید:

Untitled


برنامه هشتم: محاسبه دنباله فیبوناچی (روش بازگشتی و روش سریع)

1 32QmDBSjVMdChC7pM58oEg

در این برنامه به محاسبه دنباله فیبوناچی به دو روش بازگشتی و روش سریع پرداخته شده و زمان حل آنها با یکدیگر مقایسه میگردد.

جهت اجرای برنامه از فایل Main_Code.m استفاده نمایید.

این فایل از دو فایل دیگر به صورت فانکشن استفاده میکند

فایل فیبوناچی تابع محاسبه دنباله فیبوناچی به روش بازگشتی است که برای اعداد بالاتر از ۳۰ بسیار زمانبر می شود.

اما فایل فیبوناچی ۲ دنباله فیبوناچی را به روشی بسیار سریع محاسبه میکند که برای هر عدد دلخواه بزرگ نیز به سرعت پاسخ را ارائه میدهد.

در فایل کد اصلی زمان حل دو روش مقایسه شده است.

در زیر پاسخ برنامه برای عدد ۳۰ و زمان حل هر کدام آمده است:

Untitled


برنامه نهم: محاسبه عددی انتگرال توابع با دو روش مستطیلی و ذوزنقه ای

در این برنامه انتگرال توابع مختلف به صورت عددی با دو روش مستطیلی و ذوزنقه ای محاسبه می گردد و نتایج دو روش مقایسه می شوند.

ابتدا تابع مورد نظر از کاربر دریاف شده و دامنه انتگرال گیری با دو مقدار مشخص، معین می شود.

سپس تعیین تعداد المان های انتگرال گیری مورد نظر درخواست می شود. هر چه تعداد المان ها بیشتر باشد دقت بالاتر می رود، اما سرعت حل پایین تر می آید.

در انتها برنامه نتایج انتگرال تابع با دو روش مستطیلی و ذوزنقه ای را به کاربر ارائه می دهد.

یک نمونه از حل برنامه در زیر آمده است:

Untitled2

untitled


 برنامه دهم: محاسبه عددی انتگرال حجم زیر رویه توابع دو متغیره

untitled3

در این برنامه انتگرال توابع دو متغیره به صورت عددی محاسبه می گردد.

ابتدا تابع مورد نظر برحسب x و y از کاربر دریاف شده و دامنه انتگرال گیری با دو مقدار در راستای x و دو مقدار در راستای y مشخص می شود.

سپس تعداد المان های انتگرال گیری در دو راستا تعیین می شود. هر چه تعداد المان ها بیشتر باشد دقت بالاتر می رود، اما سرعت حل پایین تر می آید.

در انتها برنامه نتایج انتگرال حجم زیر رویه تابع در ناحیه مورد نظر را به کاربر ارائه می دهد.

یک نمونه از حل برنامه در زیر آمده است:

2-ans


برنامه یازدهم: تبدیل همه واحد های دمایی به یکدیگر

Beamex-temperature-units_v1-1

این برنامه قادر است تنها با وارد کردن مقدار دما در هر یک از واحدهای سانتیگراد، فارنهایت، کلوین یا رانکین، مقادیر دمایی در دیگر واحدها را ارائه دهد.

نمونه پاسخ این برنامه در زیر آمده است:

Untitled


برنامه دوازدهم: بررسی تاثیر تعداد المان در محاسبه فرکانس طبیعی ارتعاشات محوری میله مخروطی به روش اجزاء محدود

fig 9در این برنامه یک میله مخروطی با طول و قطر بزرگ و کوچک دلخواه که توسط کاربر وارد می شود، و همچنین جنس دلخواه مدل سازی شده و سپس با تعیین کمترین و بیشترین تعداد المان، تاثیر تعداد المان بر فرکانس طبیعی ارتعاشات محوری میله مخروطی محاسبه و رسم می گردد.

نحوه المان بنده قطعه به صورت زیر است:

Untitled3

نمونه ای از اطلاعات وارد شده توسط کاربر و نمودار رسم شده توسط این برنامه در زیر آمده اند:

Untitled2

untitled


اضافه‌کردن به سبدخرید

توجه توجه!! در صورتیکه مایل به پرداخت از طریق کارت می باشید هزینه را به شماره کارت زیر (بنام موسی پور) واریز فرموده و سپس اطلاعات زیر رو به شماره زیر پیامک کنید. بعد از پرداخت و پیامک نمودن اطلاعات زیر لینک دانلود رو به ایمیلتون می فرستیم.

شماره پرداخت

محصول و جلسات خریداری شده

ایمیل

شماره کارت: ۶۰۳۷۹۹۷۳۸۲۹۱۱۳۵۳

شماره موبایل: ۰۹۱۶۲۹۶۳۸۷۰

یک پاسخ بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *