امروزه کاربرد ابزارهای التراسونیک در فرآیند های مختلف از جمله ماشینکاری، جوشکاری، همگن ساز و غیره، گسترده گردیده است. یکی از اجزای مهم و کلیدی در انتقال انرژی اکوستیکی در کاربردهای همگن سازی امولسیون، هورن التراسونیک می باشد. این قطعه از دیدگاه انرژی پایستار می باشد ولی می توان با تغییرات شکل و جنس، میزان دامنه ارتعاشی را تغییر داد. هدف از این مقاله، تحلیل هورن التراسونیک چند پله ای برای دستیابی به دامنه ارتعاش مورد نظر در کاربردهای گوناگون می-باشد. طراحی بهینه هورن با هدف افزایش دامنه ارتعاش، افزایش و توزیع سطح انتقال امواج و در نظر گرفتن استحکام هورن، نسبت طول به قطر مناسب برای دستیابی به یکنواختی کاویتاسیون در امولسیون انجام شده است. هدف دستیابی به هورن با ضریب تقویت کنندگی بالا و مساحت انتشار بزرگتر و گسترده تر در انتها و طول هورن می باشد. بالا بودن دامنه ارتعاش وگستردگی مساحت انتشار امواج در نوک و طول هورن موجب افزایش میزان کاویتاسیون در فرآیند امولسیون می گردد و هرچقدر بتوان نواحی انتشار موج را گسترده تر نمود، راندمان فرآیند همگن سازی افزایش خواهد یافت.

دستیابی به دقت مورد نیاز ابعادی و هندسی و همچنین کیفیت ظاهری و عملکردی در ماشینکاری قطعات صنعتی و میسر شدن تعویض پذیری در مونتاژ و تامین لوازم یدکی محصولات، یکی از چالش های مهم صنعت بوده است. در این پژوهش تاثیر افزودن ارتعاش اولتراسونیک محوری به ابزار، روی دقت هندسی قطعه کاری از جنس Al 6061-T6 در فرآیند فرزکاری مورد بررسی قرار گرفت. با تحلیل نتایج مشخص شد که حضور ارتعاش اولتراسونیک محوری توازی و تختی دیواره و صافی سطح کف و همچنین تعامد دیواره با کف را بهبود میدهد. سرعت پیشروی بیشتر، انحرافات هندسی و زبری سطح را افزایش می­دهد در حالی که سرعت برشی بیشتر، باعث کاهش آنها می­شود. با مقایسه نمودار­ها مشخص شد که اثر مثبت ارتعاشات اولتراسونیک بر کیفیت سطح و دقت هندسی قطعه کار، در شرایط سرعت برشی کمتر و پیشروی بیشتر، محسوس­تر است؛ یعنی شرایطی که با وجود آن در فرزکاری متداول، با بدترین کیفیت سطح و کمترین دقت هندسی روبرو می­شویم.

از زمان ابداع فرآیند تراشکاری به کمک ارتعاشات التراسونیک، این فرآیند به صورت گسترده مورد توجه و بررسی قرار گرفته است. دلیل این توجه ویژگی های منحصر به فرد این فرآیند شامل کاهش نیروهای ماشین کاری، کاهش سایش و اصطکاک، افزایش عمر ابزار، ایجاد شرایط برشی متناوب، افزایش قابلیت ماشین کاری مواد سخت برش، افزایش کیفیت سطح، ایجاد ساختار سلسله مراتبی (میکرونی-نانویی) روی سطوح و غیره است. تاکنون روش های مختلفی برای اعمال ارتعاشات التراسونیک به نوک ابزار حین فرآیند تراشکاری به کار گرفته شده است. در این پژوهش یک هورن منحصر به فرد به منظور تبدیل ارتعاش خطی پیزوالکتریک ها به ارتعاش سه بعدی (ارتعاش طولی در راستای محور z، ارتعاش خمشی حول محور x و ارتعاش خمشی حول محور y) طراحی و ساخته شده است. امتیاز این ابزار ماشین کاری التراسونیک نسبت به ابزارهای مشابه، آن است که در اکثر ابزارهای دیگر تنها امکان اعمال ارتعاشات یک بعدی (خطی) و دوبعدی (بیضوی) وجود دارد؛ در حالی که در این ابزار ارتعاشات سه بُعدی تولید می شود. به علاوه از آنجا که ماهیت منحصر به فرد هورن طراحی شده باعث ایجاد ارتعاشات سه بعدی می شود، دیگر نیازی به نیم حلقه های پیزوالکتریک (که با اختلاف فاز 180 تحریک می شوند)، برای ایجاد ارتعاشات خمشی حول محورهای x و y نیست. کاهش هزینه ها و همچنین سادگی اعمال ارتعاشات سه بعدی در این روش جدید می تواند نقش مهمی را در جهت صنعتی شدن فرآیند تراشکاری به کمک ارتعاشات التراسونیک سه بعدی ایفا کند.

سوراخکاری استخوان در جراحی های ارتوپدی برای ثابت سازی داخلی یا خارجی استخوان شکسته شده، عملی شناخته شده است. در سوراخکاری به کمک ار تعاشات التراسونیک، ابزار علاوه بر حرکت چرخشی متداول خود، با فرکانس 16 تا 40 کیلوهرتز و دامنه 1 تا 30 میکرون در راستای محور دوران ارتعاش می کند. در این مقاله، سوراخکاری استخوان به کمک ارتعاشات التراسونیک با سوراخکاری به روش متداول، بررسی و مقایسه شده است. برای انجام آزمایشات، مجموعه تجهیزات لازم، طراحی و ساخته شده است. سپس مقادیر نیرو و حداکثر دمای ایجاد شده در استخوان، با نرخ پیشروی 50، 75 و 125 میلیمتر بر ثانیه و سرعت دورانی 500، 710 و 1000 دور در دقیقه در سوراخکاری به روش معمولی و سوراخکاری به کمک ارتعاشات التراسونیک اندازه گیری شده است. با توجه به نتایج، ارتعاشات التراسونیک سبب کاهش نیروی سوراخکاری تا 58 درصد می شود. همچنین در دورهای کم، بدست آمده از ارتعاشات التراسونیک، دمای ایجاد شده را کاهش می دهد.

بنزآلدئید یک ترکیب سمی برای انسان و محیط زیست به شمار می آید. تخریب سونوشیمیایی بنزآلدئید در محلول آبی به وسیله یک سونیکیت آزمایشگاهی انجام شد. اثر پارامترهای مهم مثل pH محلول، زمان، فرکانس و دامنه ارتعاش دستگاه التراسونیک روی تخریب سونوشیمیایی بنزآلدئید مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که تخریب بنزآلدئید با افزایش pH محلول کاهش و با افزایش زمان، فرکانس و دامنه ارتعاش التراسونیک افزایش می یابد.

جین شویی یک فرایند پرداخت هنری به حساب می آید که هدف از آن افزایش جذابیت و استحکام پارچه های جین است. با توجه به اینکه لباس جین پرکاربردترین لباس در تجارت پوشاک و به عنوان پرمصرف ترین پوشش در گروه سنی مختلف در صنعت نساجی شناخته می شود. لذا در این تحقیق، به منظور جین شویی یا کثیف شویی از تأثیر هم زمان امواج التراسونیک، آنزیم و هیدروسولفیت سدیم با هدف افزایش سرعت تولید محصول، استفاده گردید. پر واضح است که خاصیت مکانیکی امواج فراصوت باعث سرعت بخشیدن و جایگزینی ذرات می شود. ارزیابی نتایج نمونه های جین شویی با میکروسکوپ پروژکتینا[i] و اسکن از نمونه ها صورت گرفت، نتایج مشاهده چشمی حاصل از نمونه ها و ارزیابی وزنی آنها اثربخشی امواج التراسونیک را تأیید کرد.

در این تحقیق به استفاده از فناوری کوبش التراسونیک بر فولاد گرافیتی (GSH48) غلتک های نورد جهت بهبود برخی خواص مکانیکی سطح پرداخته شد. فناوری کوبش التراسونیک، یکی از فناوری های جدید تغییر شکل پلاستیک شدید است که در آن ابزار ارتعاشی با حرکات رفت و برگشتی مداوم خود به سطح قطعه کار ضربه می زند و موجب تغییر شکل پلاستیک شدید در سطح می گردد. این روش خواص مکانیکی از جمله سختی، صافی سطح، طول عمر خستگی، استحکام کششی را بهبود می دهد. با شبیه سازی و ساخت ابزار ارتعاشی التراسونیک، آماده سازی فرآیند شامل نصب ابزار ارتعاشی التراسونیک بر روی دستگاه تراش انجام گرفت. بررسی آزمایش های سختی، صافی سطح، خستگی و استحکام کششی بر روی قطعات در حالت های مختلف بدون عملیات کوبش التراسونیک و بعد از عملیات کوبش التراسونیک با یک، دو و سه پاس انجام گرفت. نتایج حاکی از افزایش سختی به میزان 36 درصد تا عمق 0.2 میلی متر از سطح و افزایش صافی سطح از 1.376 میکرومتر به 0.545 میکرومتر بر روی سطح می باشد. بیشترین افزایش صافی سطح و عمر خستگی در قطعات با سه پاس کوبش التراسونیک مشاهده شد.

در این کار از مزایای استفاده همزمان از رویکرد بیوریفاینری و بهینه سازی برای دست یابی به کارایی فرآیند کل مطلوب استفاده شد. ابتدا از فرآیند تغییر pH قلیایی کمک شده با التراسونیک و بهینه سازی آن به منظور کمک به بیشینه کردن درصد بازدهی استخراج و شاخص سفیدی پروتئین های عضله فانوس ماهی گونه B. pterotum استفاده شد. استراتژی بهینه انتخاب شده با مشخصات بدین شرح؛ نسبت حلال به جامد ml g-1 6، pH انحلال 5/11، توان التراسونیک W 310 ؛ و pH ترسیب 8/5 و با مطلوبیت 84/0؛ بازدهی 53 درصد و شاخص سفیدی 81/76 را ارائه کرد. از این پروتئین در ترکیب با کلاژن هیدرولیز شده در تهیه ژل های حرارتی استفاده شد. نتایج نشان داد ژل حاصل از پروتئین ایزوله نیروی شکست و تغییر شکل را به ترتیب در حدود 123 g و 12/10 میلی متر ارائه کرد. افزودن کلاژن هیدرولیز شده سبب بهبود نیروی شکست (تا سطح 2% وزنی/وزنی) و مقدار تغییر شکل (تا سطح 10% وزنی/وزنی) شد. کلاژن هیدرولیز شده همچنین تا حدودی بر ویژگی های رنگ و شاخص سفیدی و همچنین بر ظرفیت نگهداری آب در ژل ها اثر مثبت داشت. بنابراین می توان عنوان کرد با اتخاذ یک تکنیک جدید استخراج مثل التراسونیک در کنار فرآیند تغییر pH و متعاقبا بهینه سازی آن و همچنین استفاده از رویکرد بیوریفانری به منظور استفاده همزمان از پروتئین های عضله و بافت پیوندی موجود در زیست توده ماهی؛ می توان گامی مهم در جهت حرکت به سمت scale-up (صنعتی کردن مقیاس تولید)کردن فرآیند برداشت.

در این مقاله، فرکانس ارتعاش سازه عمرانی پل به دو صورت تجربی و شبیه سازی با استفاده از مکانیزم ارتعاش سنج لیزری مبتنی بر اثر دوپلری (LDV[i]) مورد مطالعه قرار گرفته است. محاسبات با استفاده از شبیه سازی سیمیولینک [ii] نرم افزار متلب [iii] و با بهره گیری از چیدمان تداخل سنجی جهت تجزیه پرتوی لیزر به دو بازوی مرجع و اندازه گیری انجام شده است. رفتار زمانی و فرکانسی سیگنال های دریافتی برای ارتعاش سازه پل با درنظر گرفتن تمام نوفه ها اعم از نوفه های اپتیکی، نوفه های مدارات الکتریکی و محیط آزمایش محاسبه شده است. همچنین در این مقاله، به منظور ساخت دستگاه ارتعاش سنج لیزری مبتنی بر اثر دوپلر، از چیدمان اپتیکی تداخل سنجی استفاده شده است. چیدمان مورد استفاده در این آزمایش از نوع چیدمان هموداین تداخل سنج مایکلسون [iv] است. لازم به ذکر است که در این چیدمان از مدار تفاضلی جهت کاهش نوفه ها در بخش الکترونیک دستگاه استفاده شده است. همچنین، با پردازش مناسب سیگنال ها و حذف کلیه نوفه های اپتیکی، الکتریکی و محیطی، فرکانس جسم مرتعش با دقت بالا بررسی شده است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان دهنده هم خوانی قابل قبولی بین نتایج حاصل از مطالعات شبیه سازی و تجربی است که این موضوع نشان دهنده دقت بالای دستگاه در اندازه گیری ها است.

در این تحقیق برای تعیین تنش پسماند غلتک های نورد از جنس فولاد گرافیتی (GSH48)، از روش غیر مخرب پراش اشعه ایکس استفاده شد. در این روش، برای تعیین تنش پسماند از تغییرات فاصله بین صفحات کریستالی به عنوان کرنش استفاده می کند. تعیین تنش پسماند بر روی نمونه ها قبل و بعد از فناوری کوبش التراسونیک (UPT) در عمق های مختلف انجام شد. در فنآوری کوبش التراسونیک با ایجاد کار سختی و فشردگی در لایه های سطحی قطعه کار باعث بهبود برخی خواص مکانیکی از جمله تنش پسماند می شود. با شبیه سازی و ساخت ابزار ارتعاشی التراسونیک و نصب آن بر روی دستگاه تراش، عملیات UPT بر روی نمونه های آماده شده از غلتک های نورد انجام گرفت. اندازه گیری تنش پسماند از سطح تا عمق 0.5 میلیمتر، قبل و بعد از فرایند کوبش التراسونیک انجام شد. با شبیه سازی عددی فنآوری کوبش التراسونیک، توزیع تنش پسماند تجربی و شبیه سازی عددی مقایسه گردید. نتایج مبین افزایش تنش پسماند فشاری در حدود 0.4 میلیمتر از سطح بعد از عملیات UPT می باشد. افزایش تنش پسماند فشاری باعث اقزایش استحکام و عمر خستگی آنها می شود و راندمان کاری آنها اقزایش می یابد. محاسبه اندازه دانه سطح بعد از عملیات کوبش التراسونیک از روی الگوی پراش پرتو ایکس با استفاده از رابطه ویلیامسون – هال انجام گرفت که اندازه دانه 60.2 نانومتر حاصل شد. این ریز دانه شدن ساختار سطح به دلیل چینش مجدد نابجایی ها در اثر ارتعاش با فرکانس بالا و تغییر شکل شدید پلاستیک بعد از عملیات UPT رخ می دهد.