نام پژوهشگر: شاهـین فردحاجیان

کاربرد روش الکترواسمزی در کاهش اصطکاک منفی شمعها
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه بوعلی سینا - دانشکده مهندسی 1388
  شاهـین فردحاجیان   مسعود مکارچیان

تحکیم و نشست خاک اطراف شمعها باعث ایجاد پدیده اصطکاک منفی و نیروی فروکش در آنها می شود. یکی از روشهای کاهش اصطکاک منفی در شمعهای فلزی، الکترواسمزی است. در این روش جریان الکتریکی مستقیم در میان شمع، که نقش کاتد را دارند، و آند برقرار می شود. جریان الکتریکی باعث تجمع آب حفره ای خاک در اطراف دیواره شمعها شده و تنش برشی بین شمع و خاک کاهش پیدا می کند؛ در نتیجه اصطکاک منفی نیز کاهش پیدا می کند. در این تحقیق آزمایشگاهی، دستگاهی ساخته شده که مدل شمع و خاک در داخل محفظه این دستگاه قرار داده می شوند و اصطکاک منفی با اعمال تحکیم خاک به مدل شمع القاء می شود. سپس با استفاده از روش الکترواسمزی اصطکاک منفی کاهش داده می شود. در این آزمایشها مدل شمع، نقش کاتد و دیواره دستگاه نقش آند را دارند. آزمایشها در دو دسته کلی انجام می شوند. در دسته اول فشار تحکیمی 100 کیلو پاسکال و در دسته دوم 150 کیلوپاسکال بر سیستم اعمال می شود؛ سپس تأثیر مقدار اختلاف پتانسیل و مدت زمان برقراری جریان در حین فرآیند الکترواسمزی، مورد آزمایش و بررسی قرار می گیرد. اختلاف پتانسیلهای آزمایش شده 5/2، 5، 7 و 32 ولت و مدت زمان برقراری جریان 45 و 90 دقیقه هستند. با افزایش مقدار اختلاف پتانسیل، نیروی فروکش به میزان بیشتری کاهش پیدا می کند؛ ولی افزایش زمان برقراری جریان، تأثیر چندانی بر کاهش نیروی فروکش ندارد. بعد از انجام آزمایشها، مقدار نیروی فروکش ایجاد شده بر شمع با استفاده از چند رابطه نظری محاسبه شده و با مقادیر آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفت. از این مقایسه مشخص شد که مقادیر اندازه گیری شده، به مقادیر محاسبه شده نزدیک است. در قسمت آخر پایان نامه، میزان کاهش نیروی فروکش در هنگام اعمال الکترواسمزی با استفاده از رابطه نظری محاسبه شد و با مقادیر به دست آمده از آزمایش مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد که در برخی از آزمایشها مقادیر نظری و آزمایشگاهی نزدیک به هم هستند و در برخی دیگر اختلاف قابل ملاحظه ای دارند. به طور کلی، روش الکترواسمزی تأثیر قابل ملاحظه ای بر کاهش نیروی فروکش و اصطکاک منفی در شمها دارد.