عنوان پایان‌نامه
پایان نامه
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک طراحی کاربردی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2979;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 69207
- تاریخ دفاع
- ۱۲ مرداد ۱۳۹۴
- دانشجو
- فاطمه عقیقی
- استاد راهنما
- عقیل یوسفی کماء, مراد کریم پور
- چکیده
- تحلیل موج نشر آوایی یک روش تشخیص مؤثر در حوزه ی تریبولوژی مدرن است. در سال های اخیر تحقیقات تجربی زیادی در خصوص رابطه ی بین پارامترهای نشر آوایی و اصطکاک انجام شده است. درحالیکه، با وجود پیشرفت های فراوان در زمینه ی امواج ورقی و استفاده از آن‌ها در کاربردهای مختلف، تاکنون گزارشی از ارزیابی اصطکاک به کمک این امواج و تحلیل مودهای تولید شده، مشاهده نشده است. هدف از انجام تحقیق حاضر، یافتن رابطه ای بین پارامترهای سرش اصطکاکی با شکل موج نشر آوایی و یافتن ویژگی های حساس به پارامتر های سرش است. یافتن ویژگی‌های مناسب به کمک روش های پردازش سیگنال و استفاده از روش های شناسایی الگو و رگرسیون می تواند به تخمین خواص تریبولوژیکی سرش کمک کند. این تحقیق، پدیده ی سرش را با اجرای تحلیل‌های المان محدود به کمک نرم‌افزار آباکوس در دو مقیاس میکروسکوپیک و ماکروسکوپیک بررسی می کند. در بررسی سرش در مقیاس میکروسکوپیک، تماس دو ناهمواری در نرم افزار المان محدود مدل‌سازی شده و سه پارامتر تریبولوژیکی بار نرمال، ضریب اصطکاک و مدت زمان تماس مطالعه شده و سه ویژگی SA، RMS و مرکز فرکانس برای سه پارامتر ذکر شده انتخاب می گردند. جهت مطالعه ی سرش از دیدگاه ماکروسکوپیک، سرش اصطکاکی با توجه به بستر آزمایشگاهی موجود در تحقیقات گذشته، مدل‌سازی شده است تا بتوان نتایج عددی را با نتایج تجربی موجود مقایسه کرد. پس از اطمینان از صحت شبیه سازی های انجام شده، موج نشر آوایی ناشی از اصطکاک ثبت شده و با استفاده از منحنی های دیسپرژن و تبدیل موجک، امواج ورقی متقارن و نامتقارن تولید شده شناسایی و تفکیک شده اند. پس از بررسی چندین حالت تماسی متفاوت مشاهده شد که تغییرات ضریب اصطکاک دو سطح موجب افزایش انرژی مود S سیگنال نشر آوایی می‌گردد. در حالی‌که، با افزایش سرعت سرش انرژی کل سیگنال به صورت خطی افزایش می یابد. همچنین به منظور صحه گذاری دقیق‌تر داده های عددی، یک بستر آزمایشگاهی طراحی و ساخته شد و با به کارگیری از حسگرهای پیزوالکتریک، سیگنال نشر آوایی خروجی ثبت گردید. رابطه ی به دست آمده بین سرعت سرش و موج نشر آوایی در شبیه سازی با رابطه ی حاصل از آزمون های تجربی سازگاری داشته است. درنهایت، با استفاده از ویژگی های مناسب SAA و SAB که رابطه‌ی مستقیم با ضریب اصطکاک داشتند و با استفاده از ماشین بردار پشتیبان ضریب اصطکاک سرش بین دو ورق برآورد شده است. کلمات کلیدی: امواج نشر آوایی، اصطکاک، روش المان محدود، تبدیل موجک، امواج ورقی
- Abstract
- Acoustic Emission (AE) is a structural health monitoring technique used to detect stress waves produced by a number of phenomena in the structure. These stress waves can be recognized and monitored by AE sensors mounted on the structure. Sliding friction is one of the well-known sources of AE waves that may occur in various structures or machineries and thus it is necessary to differentiate and investigate the friction-related acoustic emission characteristics. The main aim of this work is to characterize the acoustic emission signals excited by different tribological conditions. Sliding has been studied in two scales: microscopic and macroscopic. In the microscopic level, asperity contact and the resulting AE waves are simulated and using signal processing techniques and dispersion curves, three AE feature appropriate to estimate friction coefficient, normal load and contact duration was introduced. The numerical results in this part was verified by the pencil lead break experiment. In the macroscopic level, the sliding impact was modeled according to the experimental setup of previous works in FE software and the results was validated by the available experimental data. After validating the numerical model of sliding, the model is extended to record the AE lamb waves excited by friction. The lamb wave modes induced by frictional sources of acoustic emission were explored to discriminate the AE behavior due to different friction coefficients and sliding velocities via modal acoustic emission. An experimental setup is also designed and fabricated to investigate the AE behavior resulting from different sliding velocities. A linear relationship between the RMS of the AE signal and the sliding velocity is observed in both experimental and numerical results. Finally, two AE feature suitable for evaluating friction coefficient are extracted from wavelet transforms and support vector machine is used to classify and evaluate the coefficient of friction. Keywords: Modal Acoustic Emission, Finite Element Method, Tribology, Sliding Frictin, Lamb Waves
