کشف دینامیک اصطکاک با استفاده از ذرات هیدروژل به عنوان بلبرینگ نرم

خلاصه

بلبرینگ نورد به طور گسترده ای شناخته شده و برای کاهش اصطکاک بین دو سطح استفاده می شود. اخیراً، سه جفت هیدروژل-هیدروژل نیز خواص روانکاری خوب اما نسبتاً پیچیده ای را نشان داده اند. در اینجا، ما از هیدروژل‌ها به عنوان یاتاقان‌های توپ استفاده می‌کنیم تا مشخص کنیم که ذرات کروی نرم رفتار روان‌کاری وابسته به نرخ غیرمعمولی دارند. بر خلاف روانکاری نیوتنی یا اصطکاک جامد خشک، ذرات هیدروژل در حالت تعلیق به عنوان تابعی از سرعت لغزش از طریق چهار رژیم اصطکاکی عبور می کنند. ما رژیم‌های مختلف را به تغییر شکل ذرات در اندازه‌های شکاف مختلف مرتبط می‌کنیم، که منطقه تماس موثر بین سطوح لغزش را تغییر می‌دهد. با تغییر سیستماتیک ویژگی‌های ذرات و ویژگی‌های سطح سطوح لغزنده، مکانیسم‌های بالقوه را برای هر یک از رژیم‌های روانکاری مختلف به عنوان تابعی از سرعت تعیین می‌کنیم: (I) اصطکاک نسبتاً زیاد به دلیل مسطح شدن ذرات و تماس مستقیم بین اجسام متقابل (II) ) کاهش اصطکاک به دلیل وجود ذرات غلتشی (III) جریان بزرگ ذرات در یک فضای محدود که منجر به ذرات فشرده می شود و (IV) تشکیل یک لایه روان کننده ضخیم. با استفاده از این سوسپانسیون ها با ذرات نرم و قابل تغییر شکل به عنوان یک سیستم بلبرینگ، ما بینش جدیدی در مورد اصطکاک مواد نرم با کاربرد در امولسیون ها، پودرها، خمیرها یا سایر مواد دانه ای ارائه می دهیم.

معرفی

اصطکاک برای عملکرد بسیاری از سیستم‌های مکانیکی مختلف مانند لاستیک‌های خودرو، یاتاقان‌های فولادی، ایمپلنت‌های زیست‌پزشکی و حتی مفاصل انسان اهمیت دارد. ضریب اصطکاک بیانگر سهولت لغزش دو سطح در کنار یکدیگر است و از نیروی اصطکاک (FF) و نیروی نرمال (FN) به صورت μ = FF/FN محاسبه می شود. پارامترهای متعددی وجود دارد که بر اصطکاک بین دو سطح تأثیر می گذارد. به این ترتیب، μ می تواند به سرعت، نیروی نرمال، چسبندگی، زبری و غیره بستگی داشته باشد. یک استراتژی ساده برای به دست آوردن اصطکاک کم این است که سطوح لغزنده را از تماس فیزیکی با یکدیگر دور نگه دارید. لازم به ذکر است که در صورت تماس سطوح با یکدیگر، اصطکاک کم نیز حاصل می شود. در مورد هیدروژل ها، نشان داده شده است که کاهش اصطکاک را می توان با افزایش سطح تماس به دست آورد. 1،2 برای کاهش مقادیر بالای اصطکاک ناشی از افزایش تماس، سطح تماس بین سطوح در حال حرکت را می توان به طرق مختلف به حداقل رساند. . وجود ساده یک لایه مایع روان کننده نازک یا پوشش پلیمری می تواند با جلوگیری از تماس مستقیم سطوح، ضریب اصطکاک را تا حد زیادی کاهش دهد.

علاوه بر این، کره های جامد قادر به کاهش اصطکاک هستند (شکل 1a). گوی های جامد بین دو سطح لغزنده توانایی کاهش اصطکاک را با جداسازی سطوح لغزنده دارند. اگرچه خود کره ها در تماس مستقیم با هر دو سطح هستند، توانایی غلتش آنها مکانیزم روانکاری را فراهم می کند. این مکانیسم به عنوان مکانیسم یاتاقان توپ 5-7 یا اصطکاک بدنه سوم شناخته می شود و این مکانیسم نقش مهمی در اکثر ماشین آلات با قطعات چرخان ایفا می کند و می توان آن را در کاربردهایی از لوازم آشپزخانه 9 تا صنایع فضایی یافت.10 به دلیل صاف بودن سطح کره، وجود بلبرینگ های غلتشی می تواند ضریب اصطکاک را در مقایسه با سطوح لغزشی در تماس مستقیم کاهش دهد.11 با استفاده از بلبرینگ هایی که به خودی خود اصطکاک بسیار کم (وابسته به سرعت) را ایجاد می کنند، می توان پرسید که اصطکاک تماس یاتاقان چگونه بر توپ تأثیر می گذارد. مکانیزم بلبرینگ علاوه بر این، یاتاقان‌های توپ یا تغییر شکل زیرلایه اغلب در مکانیسم‌های بلبرینگ در نظر گرفته نمی‌شوند، زیرا یاتاقان‌های توپ معمولاً بسیار کمتر از مقاومت داخلی خود تحت فشار قرار می‌گیرند. تغییر شکل بلبرینگ ها ممکن است به طور قابل توجهی بر نواحی تماس درگیر و با آن رفتار روانکاری بلبرینگ ها تأثیر بگذارد. بنابراین، برای یاتاقان‌های ساچمه‌ای نرم و لغزنده، می‌توانیم انتظار رفتار روانکاری غیر ضروری را داشته باشیم.

روش های ساخت انواع بلبرینگ

تغییر شکل ذرات ما چهار رژیم وابسته به سرعت را معرفی می کند. ما مکانیسم های احتمالی اساسی برای رژیم های مختلف را مورد بحث قرار می دهیم. به طور کلی، سیستم تعلیق کره‌ای نرم ما نشان می‌دهد که تماس محدود بین سطوح لغزنده باعث لغزش آسان و ضرایب اصطکاک کم می‌شود. این مورد برای سوسپانسیون های با حجم بالا، ذرات سخت و ذرات بزرگ است، زیرا این نمونه ها به خوبی قادر به جداسازی سطوح لغزنده هستند. سوسپانسیون ذرات کروی نرم که معرفی کردیم می تواند به عنوان یک سیستم مدل برای درک کامل رفتار اصطکاکی پودرها، خمیرها و سوسپانسیون هایی که معمولاً در کشاورزی، داروسازی و غذا استفاده می شوند، عمل کند.

 

2 تجربی

2.1 آماده سازی ریز ذرات ژلاتین

ما از ریز ذرات ژلاتین (شکل 2) به عنوان بلبرینگ هیدروژل نرم خود استفاده می کنیم. برای به دست آوردن ریزذرات ژلاتین ابتدا محلول های ژلاتینی با درصد وزنی مربوطه (وزنی/وزنی درصد) درست می کنیم.

این کار با افزودن پودر ژلاتین (نوع A، سیگما آلدریچ) به آب Milli-Q انجام می شود. مخلوط تکان داده شد و در دمای اتاق رها شد تا پودر ژلاتین هیدراته شود قبل از اینکه مخلوط تا دمای 60 درجه سانتیگراد گرم شود تا ژلاتین حل شود. سپس محلول ژلاتین با نسبت 1: 4 به مخلوطی از روغن آفتابگردان و 2.5 درصد وزنی امولسیفایر پلی گلیسرول پلی ریسینولئات (PGPR) در دمای 60 درجه سانتی گراد اضافه شد. یک امولسیون محلول ژلاتین در روغن با پیش مخلوط کردن محلول ژلاتین با مخلوط روغن/PGPR به مدت 15 دقیقه با استفاده از یک نوار همزن مغناطیسی ایجاد شد. امولسیون از پیش مخلوط شده بیشتر با استفاده از همگن سازی استاتور روتور (IKA Ultra Turrax) همگن شد و پس از آن امولسیون بلافاصله در یک حمام یخ خنک شد تا ژلاتین ژلاتین ایجاد شود و ذرات هیدروژل جامد مانند ایجاد شود. زمان اختلاط و سرعت اختلاط برای تغییر اندازه قطرات متفاوت بود. یک نمای کلی از زمان‌ها و سرعت‌های اختلاط مورد استفاده برای هر نمونه را می‌توان در جدول 1 یافت. برای جمع‌آوری ذرات هیدروژل ژلاتین، مقدار عمده روغن با سانتریفیوژ کردن به مدت یک سیکل 30 دقیقه‌ای در 16000 دور در دقیقه در دمای 4 درجه سانتی‌گراد حذف شد. . روغن باقیمانده با پخش کردن ریزذرات ژلاتین در استون در طول شب حذف شد. استون با روغن محلول با فیلتراسیون حذف شد و خشک شدن بیشتر توسط هوا منجر به یک پودر خشک شد. برای تهیه سوسپانسیون ذرات هیدروژل، پودر ذرات خشک شده به آب اضافی اضافه شد تا ذرات دوباره هیدراته شوند. آبرسانی مجدد ذرات را به شکل کروی اولیه خود باز می گرداند و می توان آن را به طور مکرر انجام داد.

برای جلوگیری از تجمع ذرات هیدروژل، ما سوسپانسیون را به مدت 1 دقیقه با استفاده از یک IKA Ultra Turrax و سپس برای چهار چرخه (یک چرخه در 40 بار و سپس سه چرخه در 80 بار) با استفاده از یک هموژنایزر LAB (Delta Instruments) همگن کردیم. ما تأیید می کنیم که ذرات پس از درمان، کروی باقی مانده اند، با استفاده از میکروسکوپ روشن فیلد (شکل 2b). برای افزایش بیشتر سختی ذرات میکروژل خاص، ما ژلاتین را با استفاده از روشی که در کار قبلی منتشر شده بود به صورت شیمیایی به هم متصل کردیم. پس از فیلتراسیون، یک سوسپانسیون ذرات هیدروژل متراکم به دست آوردیم که برای اندازه‌گیری‌های رئولوژیکی و تریبولوژیکی استفاده می‌شد. ما به این تعلیق با بسته بندی متراکم به عنوان "100٪" اشاره می کنیم که در اینجا به حداکثر بسته بندی اشاره دارد. کسر حجمی واقعی ذرات بسیار کمتر است، زیرا حداکثر بسته بندی ذرات کروی و تک پراکنده از نظر تئوری بین 64 تا 74 درصد است. از این رو از ادعای ارزش خاص کسر بسته بندی خودداری می کنیم و آن را "100٪" می دانیم. این سوسپانسیون 100٪ با بسته بندی متراکم با آب Milli-Q رقیق می شود تا 50٪،

مدل سازی بلبرینگ عناصر غلتشی: بررسی

قطر عیب روی سطح عنصر نورد یاتاقان آزمایشی 1.2 میلی متر است و در شکل 9 (الف) نشان داده شده است. عرض و عمق عیب در سطح بیرونی راه آهن بلبرینگ آزمایشی به ترتیب 1.2 میلی متر و 0.25 میلی متر است که در شکل 9 (b) نشان داده شده است. عیوب در بلبرینگ آزمایشی با مدل شبیه سازی شده مطابقت دارد.

 

پاسخ ارتعاش یاتاقان آزمایشی با خطای مرکب در هر دو حوزه زمانی و طیف فرکانس از آزمایش در شکل 13 نشان داده شده است. سیگنال های آزمایشی بزرگ شده در حوزه زمان از 1.56 اینچ به 1.66 اینچ در شکل 13 (b) آورده شده است. از نمودار تقویت‌شده در حوزه زمان می‌توان مشاهده کرد که هنگامی که عنصر نورد بر روی عیب راهرو بیرونی می‌چرخد، تکانه‌های A3 و A4 ایجاد می‌شوند، و هنگامی که نقص عنصر نورد با مسیر داخلی یا بیرونی تماس پیدا می‌کند، تکانه‌های B3 و B4 ایجاد می‌شوند. در همین حال، فواصل زمانی بین ضربه تقریباً 9.3 اینچ و 7.38 اینچ است که به ترتیب برابر با 1/fBPFO و 1/fBPB است. از ارقام حوزه زمان به وضوح نشان داده می شود که سیگنال های شبیه سازی شده و تجربی باربری با خطای مرکب دارای پدیده ضربه دوره ای در حوزه زمان هستند.

از شکل 12(c) و شکل 13(c) می توان دید که fBPFO، fBPB و فرکانس هارمونیک آنها به وضوح قابل مشاهده است. فرکانس مشخصه خطای fBPFO و fBPB به ترتیب 104.7 هرتز و 139.6 هرتز است. خطاهای نسبی fBPFO و fBPB بین نتایج تجربی و شبیه سازی شده به ترتیب 0.29٪ و 3.02٪ است. بنابراین، مدل شبیه سازی با نتایج تجربی مطابقت دارد. خطاهای نسبی مربوط به پیش بارگذاری، لغزش عنصر غلتشی و عوامل دیگر است.

 

با مقایسه شکل 10(c) با شکل 12(c)، می توان به وضوح مشاهده کرد که وقتی بلبرینگ عنصر غلتشی دارای خطای مرکب است، دامنه فرکانس مشخصه خطا بزرگتر از آنهایی است که دارای نقص واحد هستند. پاسخ ارتعاشی یاتاقان با خطای مرکب، نتیجه جفت شدن سیگنال‌های ارتعاشی از یک خطای واحد بر روی سطوح عنصر نورد و مسیر بیرونی است.

ویژگی ارتعاش یاتاقان غلتکی خطای منفرد یا مرکب

5.1. تأثیر بار بر پاسخ ارتعاش یاتاقان خطای منفرد یا مرکب

هنگامی که عرض عیب در راهرو بیرونی 1.2 میلی متر و قطر عیب روی سطح عنصر نورد 1.2 میلی متر و سرعت شفت 1750 اینچ در دقیقه باشد، بار اعمال شده بر یاتاقان از 10 N به 150 N افزایش می یابد. دامنه های fBPFO، fBPB و فرکانس های هارمونیک آنها را می توان در شکل 14 تحت سه حالت خطای بلبرینگ المنت غلتشی نشان داد.

از شکل 14، نشان داده شده است که فرکانس های مشخصه خطا و فرکانس های هارمونیک آنها تغییر نمی کند، اما دامنه سیگنال ارتعاش آنها با افزایش بار اعمال شده افزایش می یابد. هنگامی که بار اعمال شده بر روی یاتاقان زیاد باشد، بار ضربه ای ناشی از غلتش عنصر در سراسر عیب بزرگ خواهد بود، که پاسخ ارتعاش یاتاقان را افزایش می دهد.

 

5.2. تأثیر اندازه نقص بر پاسخ ارتعاش یاتاقان خطای منفرد یا مرکب

عیوب یاتاقان ها مانند ترک، حفره، گودال و سایر عیوب موضعی در حین کار رخ می دهد و اندازه این عیوب به تدریج افزایش می یابد.

 

هنگامی که سرعت بلبرینگ 1750r/min و بار اعمال شده 50 N باشد، عرض عیب در مسیر بیرونی و قطر عیب روی سطح عنصر نورد به ترتیب 0.6، 0.9، 1.2 و 1.5 میلی متر است. دامنه فرکانس های مشخصه خطا و فرکانس های هارمونیک آنها در شکل 15 نشان داده شده است.

از شکل 15 می توان دریافت که فرکانس های مشخصه خطای مربوطه و فرکانس های هارمونیک آنها تغییر نمی کنند. با این حال، دامنه سیگنال ارتعاش آنها با افزایش اندازه نقص از 0.6 میلی متر به 1.5 میلی متر افزایش می یابد. افزایش اندازه نقص یاتاقان منجر به افزایش نیروی تحریک داخلی می شود. بنابراین، دامنه پاسخ ارتعاشی ارتعاش یاتاقان به نسبت قوی تر خواهد بود. می تواند رابطه بین اندازه نقص و پاسخ ضربه تحریک را تا حد معینی توضیح دهد.

 

5.3. تأثیر سرعت چرخش بر پاسخ ارتعاش یاتاقان خطای منفرد یا مرکب

در حین کارکرد تجهیزات، سرعت چرخش تأثیر زیادی بر پایداری سیستم بلبرینگ دارد، بنابراین بررسی پاسخ ارتعاشی یاتاقان خطای مرکب با سرعت های مختلف ضروری است.

 

عرض عیب در مسیر بیرونی یاتاقان 1.2 میلی متر، قطر عیب در سطح عنصر نورد 1.2 میلی متر و بار اعمال شده 50 اینچ است. دامنه فرکانس های مشخصه خطا و فرکانس های هارمونیک آنها را می توان در زیر نشان داد. شکل 16 به ترتیب تحت سرعت 1550، 1650، 1750 و 1850 r/min است.

مدل پیش‌بینی دقت دورانی غلتک‌های استوانه‌ای

در حالی که مطالعاتی در مورد عملکرد غیر تکراری و پویا انجام شده است، تحقیقات نسبتا کمی در مورد دقت چرخشی یاتاقان‌های غلتشی وجود دارد. تحقیقات در مورد دقت دورانی عمدتاً بر خطای حرکت یاتاقان‌ها ناشی از عملکرد ترکیبی تعداد غلتک و خطای گرد بودن اجزا در فرآیند چرخش متمرکز شده است. خطای حرکت بلبرینگ شامل خارج شدن حلقه چرخان در جهت افقی و عمودی صفحه شعاعی است.

 

در تحقیقات فعلی در مورد دقت دورانی، بسیاری از مطالعات تأثیر خطای هندسی مؤلفه را بر روی خروج عمودی حلقه چرخان بررسی کرده‌اند. با این حال، خروج عمودی حلقه دوار، خروجی حلقه چرخان را در صفحه شعاعی به طور دقیق منعکس نمی‌کند، زیرا خروجی افقی حلقه چرخان را نادیده می‌گیرد. ما با مطالعه تأثیر جفت شدن شماره غلتک و تأثیر خطاهای گرد بودن مؤلفه بر روی از بین رفتن حلقه چرخان در صفحه شعاعی، به دنبال شناسایی عوامل کلیدی مؤثر در خطای حرکت بلبرینگ‌های غلتیدیم. یک مدل پیش‌بینی خطای حرکت برای یاتاقان‌های غلتکی استوانه‌ای در مقاله قبلی این سری پیشنهاد شده است و به طور خلاصه در بخش «مدل پیش‌بینی دقت دورانی غلتک‌های استوانه‌ای» توضیح داده شده است. مطالعه حاضر به طور تجربی مدل پیشنهادی قبلی را تأیید می‌کند.

خطای دورانی بلبرینگ های غلتشی در شرایط بدون بار و سرعت کم، میزان دقت دورانی را تعیین می کند. با کاهش خطای چرخشی، سطح دقت چرخش افزایش می یابد. دقت دورانی بلبرینگ های غلتشی به عنوان خطای بین موقعیت صفحه تنظیم و موقعیت ایده آل حلقه چرخان در شرایط بدون بار و سرعت کم تعریف می شود.

 

در حین اندازه گیری ها هیچ بار کاری به یاتاقان وارد نمی شود، اما برای حفظ پایداری عملیاتی یاتاقان (تماس کامل بین عناصر نورد و مسیر مسابقه)، لازم است بار اندازه گیری کوچکی به بلبرینگ اعمال شود. این بار باید به اندازه کافی کوچک باشد تا باعث ایجاد تغییر شکل الاستیک قابل مشاهده بین اجزای یاتاقان نشود. سرعت های پایین از ضربه بین قطعات جلوگیری می کند و لرزش یاتاقان را کاهش می دهد، اطمینان حاصل می شود که خطای حرکتی اندازه گیری شده یاتاقان غلتکی تنها به دلیل خطاهای گردی در اجزای یاتاقان ایجاد می شود.

شکل 1 نمودار یک بلبرینگ نورد را نشان می دهد که حلقه داخلی آن در امتداد جهت های افقی و عمودی صفحه شعاعی حرکت می کند. خطای حرکت زمانی رخ می‌دهد که حلقه داخلی حول محور خود می‌چرخد، زیرا به دلیل خطاهای هندسی در مسیرهای مسابقه و غلطک‌ها وجود دارد. در مورد تصویر، راهروی داخلی با قسمت پایین غلتک ها تماس می گیرد قبل از اینکه حلقه داخلی به موقعیت تعادل (Xi، Yi) حرکت کند. مختصات مرکز حلقه داخلی با چرخش متفاوت است. مدل پیش‌بینی توسعه‌یافته قبلی از یک مدل محدودیت هندسی استوانه‌ای غلتکی مشتق شد. مدل محدودیت هم خطاهای هندسی راهروها و غلتک ها و هم تغییر در موقعیت های تماس واقعی بین راهروها و غلتک ها را ترکیب می کند. محاسبات مدل پیش بینی به شرح زیر تکرار می شود:

 

1.

مختصات مرکزی غلتک های پایینی که با راهرو بیرونی تماس می گیرند، زمانی محاسبه می شود که حلقه داخلی یک زاویه پله معین بچرخد.

 

2.

حلقه داخلی در صفحه شعاعی حرکت می کند و وضعیت های تماس (تماس، جداسازی و تداخل) بین راهرو داخلی و غلتک ها برای هر موقعیت مشخص تعیین می شود.

 

3.

موقعیت حلقه داخلی در صفحه شعاعی از طریق معیار پایدار بر اساس اصل تعادل نیرو از سایر موقعیت ها متمایز می شود.

4.

فاصله بین مراکز حلقه داخلی و حلقه بیرونی زمانی محاسبه می شود که حلقه داخلی یک زاویه مشخص را بچرخاند.

هر بار که حلقه داخلی می چرخد، با تکرار محاسبات بالا در زوایای چرخش مختلف، فاصله بین مراکز حلقه داخلی و حلقه بیرونی محاسبه می شود. تفاوت بین حداکثر فاصله و حداقل فاصله به دست آمده از این فرآیند، تغییر خروجی حلقه داخلی است این سایت که بازتابی از محدوده خروجی حلقه داخلی است.

 

رویکردهای مبتنی بر مدل فیزیکی و داده محور برای تشخیص نشت

سایر مطالعات در  نیکاپایان زمینه تشخیص نشت از روش های داده محور به طور مشترک با مدل های تحلیلی و فیزیکی استفاده می کنند. ژانگ و همکاران [28] یک روش تجزیه و تحلیل گذرا هیدرولیکی و ترمودینامیکی معکوس و یک الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات (PSO) بهبود یافته برای تشخیص نشت پیشنهاد می‌کند. ابتدا یک مدل گذرا هیدرولیکی و ترمودینامیکی با استفاده از نرخ جریان و فشار معرفی می‌کنند. در مرحله بعد، داده های مورد نیاز برای تشخیص نشت از سنسورهای مبدا و پایانه خطوط لوله استخراج می شود. انحراف بین داده های محاسبه شده و داده های تجربی برای تشخیص نشت استفاده می شود. دلگادو-آگویناگا و همکاران. [29] از سنسورهای فشار و جریان قرار داده شده در انتهای خطوط لوله و یک مدل غیر خطی برای تخمین ضرایب نشت با استفاده از معادلات واتر-همر و فیلترهای توسعه یافته کالمن مربوطه استفاده می‌کنند. با این حال، این روش قادر به تشخیص چندین نشت همزمان از خطوط لوله در موقعیت های مختلف نیست.

 

Ostapkowicz [23] از روش های NPW و گرادیان برای تشخیص نشت استفاده می کند. در روش گرادیان فشار، فرض اصلی این است که تغییرات فشار در طول خط لوله خطی است. با این حال، این فرض نمی تواند تمام دینامیک جریان را مدل کند [9]. Sun و Chang [7] روش NPW را با استفاده از پردازش سیگنال و ترکیبی از سیگنال‌های جریان و فشار برای تشخیص نشت گسترش می‌دهند. هنگامی که تضعیف سیگنال یکپارچه بیشتر از تغییرات سیگنال تک فشار باشد، نشت و موقعیت آن قابل تشخیص است. با این حال، دقت این روش به شدت به نوع و عملکرد دینامیکی دبی سنج های نصب شده در هر دو انتهای خطوط لوله بستگی دارد. علاوه بر این، این روش برای یک محیط پر سر و صدا یا برای خطوط لوله کوتاه مناسب نیست [6].

3.3. رویکردهای صرفا مبتنی بر داده برای تشخیص نشت

در میان رویکردهای مختلف برای تشخیص نشت،  این سایت برخی تنها از روش‌های مبتنی بر داده برای تشخیص نشت استفاده می‌کنند. کو و همکاران [30] از حسگرهای فیبر نوری به موازات خطوط لوله برای درک ارتعاش لوله ها استفاده کنید. آنها یک طبقه‌بندی کننده ماشین بردار پشتیبان را برای طبقه‌بندی ارتعاشات عادی و غیرعادی ناشی از نشت در خطوط لوله اعمال می‌کنند. محل نشتی با استفاده از سنسورهای فیبر نوری توزیع شده تشخیص داده می شود. با این حال، این روش برای لوله های با فاصله کوتاه قابل اجرا نیست. داسیلوا و همکاران [31] از یک طبقه‌بندی فازی برای طبقه‌بندی حالت عملیاتی و گذراهای فرآیند استفاده می‌کند. همبستگی بین انحرافات نرخ جریان و گذراهای عملیاتی برای تشخیص نشت استفاده می شود. واچلا و همکاران [32] این روش را برای استفاده از طبقه‌بندی‌کننده عصبی فازی برای تشخیص نشت گسترش می‌دهد. در روش آنها، مساحت خطوط لوله به زیر ناحیه ها تقسیم می شود و محل نشتی توسط مجموعه ای از طبقه بندی کننده های عصبی فازی تعیین می شود. برای شناسایی و محلی سازی نشتی، باقیمانده های بین جریان اندازه گیری شده و جریان پیش بینی شده در نظر گرفته می شود. اگر باقیمانده ها از حد معینی تجاوز کنند، نشت تشخیص داده می شود. با این حال، این روش نمی تواند نشت های کوچک را تشخیص دهد، زیرا باقی مانده ها نمی توانند تغییرات خاصی را در جریان در این مورد نشان دهند.

در میان روش‌های مبتنی بر داده دستگاه بسته بندی، برخی از داده‌های تصویری مایع نشت‌کننده و روش‌های پردازش تصویر برای تشخیص نشت استفاده می‌کنند. آنها از دوربین های IR به عنوان سیستم های بازرسی دید بیرونی برای نظارت بر خطوط لوله استفاده می کنند. این مفهوم برای اولین بار توسط نلیس [33] به عنوان راهی برای نظارت بر کانال های آب ارائه شد. نلیس [33] روش را ارزیابی می کند و نشان می دهد که یک مدل اقتصادی و مناسب برای تشخیص نشت است. با این حال، او از پردازش تصویر برای نشت خودکار استفاده نمی کند. یکی دیگر از کاربردهای دوربین های IR در تشخیص نشتی را می توان در کار آدفیلا و همکاران یافت. [34]. آنها نشت گاز از خطوط لوله را در نظر می گیرند و حساسیت دوربین های IR را در ثبت تغییرات دما در گاز نشت کننده ارزیابی می کنند. با این حال، آنها هیچ روش پردازش تصویری برای تشخیص نشت گاز پیشنهاد نمی کنند. عاطف و همکاران [35] یک مکانیسم تشخیص نشت خودکار با استفاده از تجزیه و تحلیل تصویر در تصاویر IR برای لوله‌های انتقال آب پیشنهاد می‌کند. آنها یک روش خوشه بندی را برای تشخیص نشت روی تصاویر اعمال می کنند. برای محلی سازی نشت، آنها یک روش تقسیم بندی را بر اساس روش رشد منطقه پیشنهاد می کنند. روش دیگری مبتنی بر دوربین های IR و پردازش تصویر توسط دای و همکاران ارائه شده است. [36] برای تشخیص نشت گاز. پس از کاهش نویز با فیلتر وینر تطبیقی، مناطق متحرک با اعمال الگوریتم بهبود یافته Surendra پی

این خانه مزرعه ای در بالای ایالت الهام بخش یک کتاب جدید است

لیزا پرزیستوپ در مورد خانه بسیار فکر کرده است. خانه او، بله، اما همچنین "خانه" به معنای گسترده تر کلمه. در واقع، او کتابی در مورد فضای داخلی در بالای ایالت نوشت که امروز منتشر شد.

 

او می‌گوید: «جستجوی دکوراسیون  خانه بسیار احساسی است. "این همان نوع سابقه ساختگی است، مانند شب سال نو یا خرید لباس عروس." لیزا و همسرش، نوازنده جاناتون لینابری، قبل از یافتن خانه مزرعه 1893 خود در دهلی، نیویورک، 18 ملک را دیدند. او می‌گوید: «زمانی که وابستگی واقعاً شروع شد، در طول فرآیند مذاکره بود».

لیزا می‌گوید چهار سال بعد، «ما در یک رابطه واقعی با این خانه هستیم». اگرچه خانه شاهد بازسازی‌های متعددی توسط مالکان قبلی بود، اما هنوز کارهایی برای انجام دادن آن وجود داشت تا آن را متعلق به زوجین کند. لیزا و جاناتون که از یک آپارتمان کوچک به سبک راه‌آهن در بروکلین آمده بودند، هوس سادگی و فضایی برای نفس کشیدن داشتند - هم ذهنی و هم جسمی. آنها با رنگ آمیزی کف و دیوارها به رنگ سفید (یک عنصر طراحی که لیزا بیش از 10 سال در مورد آن آرزو داشت) شروع کردند، یک انتخاب اولیه که حال و هوای بقیه خانه را ایجاد کرد. او این پالت را به‌عنوان «تن‌های زمینی با رنگ‌های دیگر زمینی نقطه‌گذاری شده» توصیف می‌کند.

اگرچه این زوج در اولین دکور کاملاً مینیمالیسم را پیش گرفتند، اما با گذشت زمان، گرمای بیشتری را از طریق لایه ها و بافت ها اضافه کردند. لیزا می‌گوید: «این هیپی-دیپی به نظر می‌رسد، اما شما باید خانه خود را بشناسید. پس از آموختن اینکه چگونه دوست دارند در این فضا زندگی کنند، این زوج چندین بار ترتیب مبلمان را تغییر دادند و هنوز هم از انجام پروژه های بهبود خانه لذت می برند (در تابستان گذشته، جاناتون مجموعه ای از پله ها، یک حصار ساخت و یک باغ جدید کاشت). برای لیزا و جاناتون، یک فرآیند طراحی که به طور مداوم در کنار ساکنانش در حال تکامل است، راهی برای ایجاد یک خانه واقعی و واقعی است.

 

لیزا، یک طرفدار طبیعی شکار قدیمی، می‌داند که تهیه اقلام دست دوم نیاز به طراحی دکوراسیون داخلی صبر دارد. لیزا، یک کاربر باتجربه Craigslist، Facebook Marketplace و eBay به شوخی می‌گوید: «من در تلاشی سه ساله برای یافتن یک قاب تختخواب Shaker فوق‌العاده خاص بودم که توان خرید آن را ندارم. "این هنوز مرا پیدا نکرده است، اما من رویا را زنده نگه می دارم." این رویکرد قابل توجه است. هنر داشتن یک خانه قدیمی شامل مراقبت از جزئیات است - عقب نشینی در برابر وسواس سرمایه داری در مورد جدید بودن و راحتی، ترجیح دادن کیفیت و معنا به راه حل های سریع.

لیزا می گوید: «من کمی رمانتیک هستم. او از یک تلفن چرخشی که متعلق به مادربزرگش بود و یک پیانوی بزرگ نوزادی که برای چهار نسل در خانواده جاناتون بوده است به عنوان اقلام بسیار مهم یاد می کند. احساس می شود که یک دایره کامل وجود دارد، داشتن قطعاتی که بخشی از بافت همبند زندگی شما هستند. به روشی مشابه، لیزا و جاناتون عمداً برای ایجاد تجربیات ویژه با عزیزان خود در خانه تلاش کرده‌اند. او می‌گوید: «ما همیشه می‌خواستیم برای دوستان و خانواده‌مان همان سطح فرار و پناهگاهی را که اینجا احساس می‌کنیم فراهم کنیم. یک منطقه ناهار خوری در فضای باز مشخص شده (چراغ های رشته ای و همه!) شب های تابستانی پر از خنده و موسیقی را به خود دیده است.

لیزا می‌گوید: «من با تغییرات خوب عمل نمی‌کنم، اما قرنطینه بهانه‌ای خوش‌آمد برای در نهایت تبدیل به زندگی تمام‌وقت در شمال ایالت فراهم کرده است. این زوج از گذراندن زمان بیشتری در مکان مورد علاقه خود لذت برده اند. این یک پیشرفت طبیعی بود، همانطور که آخرین پروژه لیزا است. Upstate: Living Spaces With Space to Live، با عکاسی فوق‌العاده توسط سارا الیوت، ادامه‌ای از شیفتگی مادام‌العمر لیزا به فضای داخلی، سبک زندگی و مفهوم احساسی «خانه» است.

 

برای اطلاعات بیشتر در مورد خانه مزرعه لیزا و جاناتون دهلی، به علاوه 11 فضای زیباتر، کتاب را اینجا ببینید.

خودتان آن را انجام دهید

وقت خود را صرف کنید در برابر مفهوم "آماده انتقال" مقاومت کنید. مسابقه دادن برای تجهیز یک خانه به طور اجتناب ناپذیری شما را با چند قطعه کم زرق و برق رها می کند. لیزا توضیح می‌دهد: «اگر مجبور شوید وقت خود را صرف کنید، قطعاتی که در نهایت به دست می‌آورید مناسب‌تر خواهند بود و طول عمر بیشتری خواهند داشت.»

 

ترول بازار فروش مجدد لیزا توصیه می‌کند طراحی دکوراسیون هاب استدیو در یافتن دزدی‌های دست دوم پشتکار داشته باشید. او می‌گوید هنگام جستجوی اقلام قدیمی خاص به صورت آنلاین، "تقریباً مانند یک اصطلاحنامه است" - مترادف چیزی را که به دنبالش هستید جستجو کنید. وقتی به دنبال صندلی های غذاخوری خمیده اش می گشت، اغلب «صندلی های چوبی منحنی» را جستجو می کرد. سعی کنید نام یک طراح را اشتباه املایی کنید و "بیشتر از آنچه فکر می کنید لازم است بررسی کنید."

 

یوتیوب دوست شماست، جاناتون از زمانی که به بالای ایالت نقل مکان کرد، نجاری و ساخت مبلمان را به خود آموخت. لیزا می‌گوید: «هر کاری که او ساخته است، از طریق یک سیاه‌چاله آموزش یوتیوب انجام داده است. او توصیه می کند که با چوب ارزان شروع کنید و به تدریج به سمت چیزهای زیباتر کار کنید. "شما باید با اشتباه کردن مشکلی نداشته باشید."

درک قالب برش

برش قالب یک فرآیند ساخت است که از ماشین‌ها و ماشین‌آلات تخصصی برای تبدیل مواد موجود با برش، شکل‌دهی و برش دادن آن به اشکال و طرح‌های سفارشی استفاده می‌کند. فرآیند برش قالب هم همه کاره و هم قابل تنظیم، برای طیف وسیعی از مواد از جمله فلز، پلاستیک، چوب و کامپوزیت ها مناسب است. همچنین کاربردهای تولیدی در صنایع مختلفی دارد، از جمله نئوپرن برش قالب، واشر، کاغذ برش قالب، بسته بندی، پارچه برش قالب و تولید فوم برش قالب.

 

امروزه انواع مختلفی از فرآیندهای برش قالب وجود دارد، از جمله برش قالب مسطح، برش قالب چرخشی و برش قالب دیجیتال، که هر یک از انواع فرآیند مزایا و معایب خود را دارد. الزامات و مشخصات مورد نیاز توسط یک برنامه برش قالب خاص - به عنوان مثال، مواد در حال تبدیل، اندازه قطعه، تحمل های مورد نظر، هزینه های اولیه و بلند مدت، زمان های تولید و غیره - به تعیین نوع فرآیند برش قالب برای استفاده در بهترین روش کمک می کند. یک وضعیت داده شده

 

این مقاله به طور کلی بر فرآیند قالب‌گیری تمرکز دارد و انواع مختلف قالب‌گیری و ماشین‌آلات و اجزای مورد نیاز آن‌ها را تشریح می‌کند. علاوه بر این، این مقاله قابلیت های مختلف برش قالب و ملاحظات مواد را بررسی می کند و جایگزین هایی برای فرآیند برش قالب ارائه می دهد.

بررسی اجمالی برش قالب و قابلیت ها

برش قالب یک فرآیند ساخت همه کاره است که معمولاً از قالب های طراحی شده سفارشی که به ماشین آلات تخصصی چسبانده شده اند برای تبدیل مواد موجود استفاده می کند. برای طیف وسیعی از مواد و کاربردها و صنایع مختلف مناسب است. علاوه بر این، فرآیند برش قالب چندین قابلیت عملیات برش متفاوت را ارائه می دهد، از جمله:

 

از طریق برش

برش بوسه

سوراخ کردن

گلزنی

چین دار شدن

از طریق برش:  نیکا پیکی همچنین به عنوان برش فلز به فلز یا از طریق برش نامیده می شود، از طریق برش طرح سفارشی را از طریق کل مواد برش می دهد. به عنوان مثال، هنگام برش قالب پلاستیکی با لایه پشتی چسب، قالب از لایه های لایه پلاستیکی، چسب و مواد پشتی عبور می کند. طرح دای کات به طور کامل از مواد استوک جدا شده است.

 

برش بوسه: برای مواد چسبنده، برش بوسه طرح سفارشی را از روی صورت و لایه‌های چسب برش می‌دهد، اما نه لایه مواد پشتیبان. طرح دای برش به طور کامل از مواد استوک جدا نشده است، اما می توان به راحتی از لایه پشتی دست نخورده جدا شد.

 

سوراخ کردن: سوراخ کردن مجموعه ای از سوراخ های پانچ شده را ایجاد می کند که طرح قالب را بر روی مواد استوک ثابت نگه می دارد. طرح به طور کامل از مواد استوک جدا نشده است، اما به راحتی می توان آن را در امتداد خطوط سوراخ شده جدا کرد.

امتیاز دهی: به جای برش کامل از مواد استوک، نمره گذاری در یک نقطه تنش یک قالب، تورفتگی یا برش جزئی به جا می گذارد. نمره تولید شده معمولاً فقط از طریق ≤50٪ از مواد نفوذ می کند یا برش می دهد که ضخامت را در نقطه تنش کاهش می دهد و امکان چین های پروفیل مربعی را فراهم می کند.

 

چین زدن: مشابه فرآیند امتیاز دهی، چین دادن یک خط چین بر روی مواد استوک ایجاد می کند. با این حال، بر خلاف امتیاز دهی، چین و چروک باعث تغییر شکل ماده می شود تا یک برآمدگی خمشی به سمت داخل بین دو نقطه تنش موازی داشته باشد. داشتن دو نقطه تنش باعث افزایش انعطاف‌پذیری مواد در چین شده و در هر نقطه از تا شدن ماده، از میزان تنش وارده به آن می‌کاهد.

انواع ابزار و خدمات قالب تراشکاری

انواع مختلفی از خدمات برش قالب وجود دارد، از جمله برش قالب تخت، برش قالب چرخشی و برش قالب دیجیتال. هر تغییر فرآیند مزایایی را در رابطه با کاربردهای تولید و همچنین محدودیت هایی در رابطه با قابلیت های مواد، تحمل ها، خروجی تولید، هزینه ها و غیره ایجاد می کند.

 

قالب برش تخت، که به آن برش قالب فولادی نیز گفته می شود، یک فرآیند ساخت است که از یک پرس قالب برش تخت و قالب های فولادی سفارشی برای تبدیل مواد به اشکال و طرح های سفارشی استفاده می کند. این فرآیند برای پردازش مواد ضخیم تر، تولید قطعات بزرگتر و تکمیل سفارشات کوچک یا دوره های کوتاه تولید مناسب است.

 

برش دای دوار ساختی است که از قالب های استوانه ای متصل به پرس دوار برای تبدیل مواد انعطاف پذیر - یعنی تار - استفاده می کند. این فرآیند برای کاربردهایی که نیاز به طراحی های با دقت و دقت بالا و دوره های تولید با حجم بالا دارند مناسب است.

 

برشکاری قالب دیجیتال یک فرآیند ساخت است که مواد را بدون استفاده از قالب تبدیل می کند. در عوض، ارائه‌دهندگان خدمات برش قالب دیجیتال از لیزرها، تیغه‌ها و بیت‌های ابزار کنترل‌شده توسط کامپیوتر برای ایجاد برش، امتیاز و چین استفاده می‌کنند. این فرآیند برای کاربردهای تبدیل مواد با برش کم که نیاز به زمان سرب سریع و هزینه کم دارند و در عین حال دقت بالا را حفظ می کند، مناسب است.

 

برش مکانیکی در مقابل برش لیزری در مقابل فرز

هم برش مکانیکی و هم برش لیزری فرآیندهای رایج ساخت هستند که در صنایع تولیدی امروزی مورد استفاده قرار می گیرند. هر روش از تجهیزات متمایز خود استفاده می کند و مزایا و معایب خاص خود را دارد. ترجیح در بین این دو معمولاً به طیف وسیعی از عوامل مانند الزامات برنامه، مقرون به صرفه بودن و قابلیت های تولید بستگی دارد.

برش مکانیکی، که شامل ابزار و ماشینکاری می‌شود، فرآیندی است که از تجهیزات نیرومحور برای شکل‌دهی و شکل دادن مواد به یک طرح از پیش تعیین‌شده استفاده می‌کند. برخی از ماشین‌های متداول مورد استفاده در برش مکانیکی عبارتند از: ماشین‌های تراش، فرز و پرس مته که به ترتیب با فرآیندهای تراشکاری، فرزکاری و حفاری مطابقت دارند.

 

ماشین تراش

تراش یک ماشین فلزکاری است که مواد را معمولاً با یک موتور کنترل‌شده توسط کامپیوتر می‌چرخاند، در حالی که یک تیغه برش سخت شده، ذخایر اضافی را برای ایجاد شکل دلخواه جدا می‌کند. سیال برش را می توان برای کمک به حفظ کنترل دما، روغن کاری قطعات متحرک، و حذف زباله ها یا "جوش ها" از قطعه کار استفاده کرد.

 

آسیاب

یک دستگاه فرز دارای یک ابزار برش ثابت و یک میز متحرک است که قطعه کار روی آن محکم می شود. جهت های دستی یا کامپیوتری میز را در اطراف تیغه چرخان حرکت می دهد تا برش های مورد نظر را ایجاد کند. ماشین های فرز قادر به ایجاد اشکال پیچیده یا متقارن در سراسر محورها هستند. چهار دسته اصلی دستگاه فرز عبارتند از: فرز دستی، فرز ساده، یونیورسال و مدل های همه جانبه.

 

مته فشاری

دریل پرس یک مته ثابت است که روی میز نصب می شود یا به کف پیچ می شود و توسط یک موتور القایی هدایت می شود. از یک پایه، یک ستون، یک میز، یک دوک و یک سر مته تشکیل شده است. یک دسته سه شاخه، مته را بالا یا پایین می‌آورد تا سوراخ‌های استوانه‌ای در قطعه کار ایجاد شود. همانطور که بیت می‌چرخد و فلز را برش می‌دهد، فلوت روی مته، خرده‌ها یا ضایعات را به سمت بالا و خارج از سوراخ می‌برد.

تجهیزات و روش های برش لیزری

برش لیزری از یک دستگاه انتشار انرژی استفاده می‌کند تا جریان بسیار متمرکزی از فوتون‌ها را روی ناحیه کوچکی از قطعه کار متمرکز کند و طرح‌های دقیق را از مواد جدا کند. لیزرها معمولاً با رایانه کنترل می شوند و می توانند برش های بسیار دقیقی را با پرداخت با کیفیت انجام دهند. رایج ترین برش های لیزری از نوع گازی CO2 یا Nd:YAG هستند.

 

لیزرهای CO2

لیزر دی اکسید کربن (CO2) تخلیه گازی را منتشر می کند که به عنوان تراشکاری صنعتی  واسطه ای برای پرتو نور عمل می کند. این لیزر یکی از پرقدرت ترین لیزرهای موج پیوسته است که امروزه مورد استفاده قرار می گیرد، که عمدتاً به دلیل نسبت توان خروجی به پمپ بالا است. پرتوهای مبتنی بر دی اکسید کربن در سمت مادون قرمز طیف نور با باندهای طول موجی بین 9.4 تا 10.6 میکرومتر قرار می گیرند. آنها معمولاً برای جوشکاری، برش و حکاکی فلزات و همچنین لایه برداری مجدد بافت بیولوژیکی استفاده می شوند.

 

لیزرهای Nd:YAG

بر خلاف لیزرهای CO2، گارنت آلومینیوم ایتریوم دوپ شده با نئودیمیم یا Nd:YAG، لیزرها دستگاه های حالت جامد هستند که از کریستال به عنوان یک محیط نور استفاده می کنند. آنها همچنین دارای دیودهای لیزری یا لامپ های فلاش هستند که به صورت نوری پرتوهای خود را پمپ می کنند که طول موج مادون قرمز 1064 نانومتر را ساطع می کنند. مدل های Nd:YAG برخی از رایج ترین لیزرهای مورد استفاده در ساخت هستند که در جوشکاری، برش، حکاکی، علامت گذاری و اچ کردن انواع مواد کاربرد دارند. علاوه بر این، این لیزرها کاربردهای پزشکی متعددی نیز دارند.

برش مکانیکی در مقابل برش لیزری

از آنجایی که برش لیزری نه تنها می‌تواند مواد را برش دهد، بلکه می‌تواند به یک محصول پرداخت کند، می‌تواند فرآیندی ساده‌تر از جایگزین‌های مکانیکی آن باشد، که اغلب به درمان‌های پس از ماشینکاری نیاز دارند. علاوه بر این، هیچ تماس مستقیمی بین دستگاه لیزر و مواد وجود ندارد و احتمال آلودگی یا علامت گذاری تصادفی را کاهش می دهد. لیزرها همچنین ناحیه تحت تأثیر حرارت کوچکتری ایجاد می کنند که خطر تاب برداشتن یا تغییر شکل مواد در محل برش را کاهش می دهد.

 

با این حال، برش لیزری می‌تواند یک روش ساخت پرهزینه و از نظر فنی چالش برانگیز باشد، در حالی که فرآیندهای برش مکانیکی برش CNC مته ارزان‌تر و آسان‌تر برای ادغام در خدمات تولیدی هستند. تجهیزات لیزر معمولاً به یک منبع انرژی قدرتمند نیاز دارند و انرژی را با سرعت بالایی مصرف می کنند. این معمولاً به یک مغازه نیاز دارد که علاوه بر منابع برق استاندارد، باتری یا خازن های وسیعی را نیز نگهداری کند. دستگاه‌های لیزر اغلب گران هستند و تجهیزات جانبی مانند آینه‌های طلایی یا پنجره‌ها و لنزهای سلنید روی می‌توانند هزینه‌های اضافی را به همراه داشته باشند.

 

هنگام انتخاب بین برش لیزری و مکانیکی، ممکن است به یاد داشته باشید که این فرآیندها منحصر به یکدیگر نیستند و بسیاری از ماشین‌فروشی‌ها ترکیبی از این دو خدمات برش را ارائه می‌دهند. سازندگانی که مزایای یک نوع برش را در مقابل نوع دیگر ارزیابی می‌کنند، اساساً دقت و قابلیت اطمینان برش لیزر را در مقابل هزینه‌ها و مصرف انرژی، و سهولت استفاده و کارآمدی برش مکانیکی را در برابر خطر آسیب یا تغییر شکل یک ماده معین متعادل می‌کنند.

 

پشتیبانی نویسندگی در مقالات داربست

از آنجایی که فرض کلی اکوسیستم ALMA-Yactul این است که مطالب آموزشی در سطح فراداده آن به صورت معنایی حاشیه نویسی می شود، باید پشتیبانی از حاشیه نویسی مناسب برای نویسندگان ارائه شود. این پشتیبانی نه نیاز به مهارت‌های فنی قابل‌توجهی دارد و نه نویسندگان منابع یادگیری را مجبور به استفاده از ابزارهایی متفاوت از ابزارهایی که قبلاً به آن‌ها عادت کرده‌اند، داشته باشد. این اکوسیستم شامل پشتیبانی از حاشیه نویسی برای ابزارهای مختلف است، مانند یک پلاگین برای Adobe Acrobat یا ماکروها برای اسناد مبتنی بر LATE X. هنگام ایجاد فعالیت‌های Yactul، نویسندگان همچنین باید مفاهیمی را اضافه کنند تا مطالب آموزشی را به آنها مرتبط کنند و همچنین آنها را به عنوان یک منبع یادگیری فعال قابل ارتباط کنند.

 

برای جلوگیری  نصب داربست در کردان از افزایش قابل توجه زمان لازم برای نوشتن یک منبع ناشی از فرآیند حاشیه نویسی، معلم باید یک پشتیبانی حاشیه نویسی نیمه خودکار ارائه کند. در حالی که حاشیه نویسی معنایی کاملاً خودکار می تواند ناقص یا نادرست باشد، پشتیبانی نیمه خودکار مجموعه ای از مفاهیم اولیه را پیشنهاد می کند که معلم می تواند انتخاب کند تا اضافه کند، در حالی که همچنان به او امکان می دهد هر موردی را که گم شده اضافه کند. بنابراین، SoLeMiO، یک افزونه برای Office 365 (Grévisse et al. 2018a) را توسعه دادیم. این مجموعه محبوب در بسیاری از مؤسسات آموزشی به صورت رایگان در دسترس است، و معماری مدرن افزودنی آن امکان استفاده از آنها را در هر پلتفرمی که مجموعه برای آن در دسترس است، می دهد. SoLeMiO را می توان در Word و PowerPoint استفاده کرد. مشابه برنامه sketchnoting، از ابزارهای تشخیص مفهوم و پیوند نهاد برای یافتن و پیشنهاد مفاهیم برای حاشیه نویسی منبع استفاده می کند. از مفاهیم شناخته شده، یک نمایش معنایی با استفاده از اطلاعات اضافی از نمودارهای دانش باز از طریق استراتژی های بسط و فیلتر ساخته می شود. شرح مفصلی از این فرآیند در Grévisse و همکاران ارائه شده است. (2018a). حاشیه نویسی می تواند در سطح سند اتفاق بیفتد، یا به روشی دقیق، به انتخاب متن در یک سند Word یا یک اسلاید در پاورپوینت اختصاص داده شود. ارزیابی عملکرد اولیه توصیه‌های برچسب و منبع نتایج امیدوارکننده‌ای را به همراه داشت. به طور متوسط، مفاهیم مرتبط و همچنین منابع را می توان در 3 پیشنهاد اول یافت.

جدا از عملکرد حاشیه نویسی، SoLeMiO همچنین امکان ادغام مطالب آموزشی مرتبط را در یک محصول Office فراهم می کند. با پرس و جو از مخزن ALMA با مفاهیم مشروح شده در سند، یک مقاله پایگاه دانش مرتبط، یک نقشه، یک ویدیو، یا حتی یک فعالیت Yactul (شکل 7) را می توان در پنجره وظیفه در کنار سند نشان داد. مشابه برنامه sketchnoting، این به دانش‌آموزان امکان می‌دهد اطلاعات بیشتری یا توضیح متفاوتی در مورد محتوای منبع اصلی دریافت کنند. بحث گسترده ای در مورد موارد استفاده احتمالی برای SoLeMiO در حوزه های مختلف در Grévisse و همکاران توضیح داده شده است. (2018b).

 

ارزیابی

داده های استفاده شده در داربست آلفا

در طول سال تحصیلی 2018/2019، داده‌های مربوط به استفاده از اکوسیستم ALMA-Yactul جمع‌آوری شد. دانشجویان دانشگاه از ابزارهای مختلفی برای بازیابی مطالب آموزشی در زمینه مطالعه فعلی خود استفاده می کردند. به عنوان مثال، هنگام تلاش برای حل تمرین های برنامه نویسی، می توانند به پلاگین Eclipse یا هشتگ های ارائه شده در برگه های آزمایشگاهی تکیه کنند. علاوه بر این، آن‌ها می‌توانند آزمون‌هایی را که در کلاس در برنامه Yactul پخش می‌شوند، دوباره پخش کنند، که همچنین به کاربران امکان می‌دهد منابع مربوط به موضوع(های) مطرح شده در یک سؤال مسابقه را بازیابی کنند. محبوب ترین منابع اسناد PDF در برنامه نویسی پایه جاوا، در مورد خروجی کنسول، شرایط و حلقه ها بودند. در مجموع، 1460 بازدید از منابع انجام شده است، از جمله برنامه Yactul. به طور متوسط، یک منبع 7 بار بازدید شده است. همانطور که در شکل 8 مشاهده می شود، پلاگین Eclipse به طور قابل توجهی کمتر از هشتگ های روی برگه های آزمایشگاهی یا برنامه Yactul استفاده شده است. این را می توان با این واقعیت توضیح داد که پلاگین Eclipse برای کدهای قبلاً نوشته شده پشتیبانی از داربست فراهم می کند، در حالی که نیاز به مطالب یادگیری در واقع ممکن است در هنگام مواجهه با تمرینی که باید از ابتدا نوشته شود بسیار بیشتر باشد. می توان مشخص کرد که تمرینی که باعث بیشتر بازیابی (152) مطالب آموزشی می شود، در اولین تمرین که مفاهیم اولیه OOP، مانند کلاس ها، روش ها و ویژگی ها را در جاوا معرفی می کند، انجام شده است. اجاره داربست در کرج   داده‌های جمع‌آوری‌شده می‌تواند به معلمان این درک را بدهد که مفاهیمی که نیاز به توجه بیشتری از دانش‌آموزان دارند یا اینکه کدام تمرین‌ها برای آنها چالش‌برانگیز است. برنامه Yactul توسط حدود 150 دانش آموز نصب شده است. از هر 5 کاربر، 3 کاربر مطالب آموزشی را از داخل این برنامه بازیابی کرده اند، با میانگین 7 منبع برای هر کاربر. از آنجایی که در هر بازدید از منبع یک مهر زمانی جمع‌آوری می‌شود، می‌توانیم اوج فعالیت‌های محلی را قبل از هر دوره امتحانی ببینیم.

پشتیبانی از داربست از طریق ادغام مواد آموزشی

خلاصه

مقدار روزافزون مواد آموزشی هم برای یادگیرندگان و هم برای معلمان چالش برانگیز است. برای انجام یک کار یادگیری نصب داربست، دانش آموزان اغلب نیاز به جستجوی اطلاعات اضافی دارند. اگر آنها ندانند دقیقاً چه چیزی را جستجو کنند، ممکن است پرس و جو با مشکل مواجه شود، به خصوص اگر دانش قبلی در یک دامنه نداشته باشند. علاوه بر این، آنها ممکن است نیاز به یادآوری فرااطلاعات داشته باشند، به عنوان مثال، پیوندهای ضمنی بین منابع یادگیری یا محل توضیح در یک سند. علاوه بر این، عملکرد آنها در یک کار یادگیری ممکن است از نیاز دائمی به اطلاعات بیشتر رنج ببرد. از آنجایی که نوشتن مطالب آموزشی یک کار وقت گیر است، استفاده مجدد از منابع در زمینه های مختلف باید فعال شود. در این مقاله، ما اکوسیستم ALMA-Yactul، یک رویکرد جامع برای ادغام دانش‌آموز محور مطالب آموزشی را ارائه می‌کنیم. بر اساس حاشیه‌نویسی‌های معنایی، برای بازیابی مطالب مرتبط با کار مطالعه فعلی‌شان، به فراگیران پشتیبانی از داربست داده می‌شود. این ادغام منابع در انواع برنامه‌ها و حوزه‌ها، مانند یک پلاگین برای یک IDE یا یک برنامه طراحی پیشرفته، نمایش داده می‌شود. علاوه بر این، نشان می‌دهیم که چگونه Yactul، یک پلت‌فرم پاسخ‌گویی دانش‌آموزان، می‌تواند از حاشیه‌نویسی معنایی و ادغام مطالب آموزشی بهره‌مند شود. علاوه بر این، معلمان با پشتیبانی از حاشیه نویسی نیمه خودکار در مجموعه محبوب Office 365 برای تقویت قابلیت استفاده مجدد از محتوای خود، ارائه می شوند. علاوه بر ارائه نتایج استفاده از آن در کلاس‌های دانشگاه، نشان می‌دهیم که چگونه دانش‌آموزان دبیرستانی بدون دانش قبلی از این حمایت داربست بهره‌مند شده‌اند. عملکرد قابل توجهی بهتر در حل وظایف مربوط به برنامه نویسی را می توان در مقایسه با یک فرآیند جستجوی سنتی مشاهده کرد. در نهایت، اکوسیستم در برابر یک مدل ادغام فناوری پیشرفته ارزیابی می شود.

معرفی

سازماندهی داربست در کرج مجموعه وسیعی از مطالب آموزشی، هم برای یادگیرندگان و هم برای معلمان، یک کار چالش برانگیز و وقت گیر است. به طور سنتی، دانشجویان در حین حضور در سخنرانی ها، سخنرانی ها را دنبال می کنند و مطالب ارائه شده را یادداشت می کنند. با این حال، ممکن است اصطلاحات یا مفاهیمی ذکر شود که برای یک دانش آموز ناشناخته است، اما معلم آن را بیشتر مشخص نکرده است. به عنوان مثال، در یک کلاس تاریخ در مورد جنگ دوم پونیک، ممکن است به نبردهای Cannae و دریاچه Trasimene اشاره شود، بدون اینکه مشخص شود این مکان ها در کجا واقع شده اند. به همین ترتیب، در درس فیزیولوژی، می توان به یک ترکیب شیمیایی اشاره کرد که دانشجو می خواهد ساختار آن را بداند. برای جلوگیری از از دست دادن مسیر سخنرانی، دانش آموز به سختی می تواند این اطلاعات را در کلاس جستجو کند. در خانه، او ممکن است با مرور یادداشت های سازماندهی نشده خود و بازگشت به متن سخنرانی مبارزه کند. اگر مکان یا عبارت دقیق آن ناشناخته باشد، پیدا کردن یک یادداشت خاص مشکل است.

 

یک کار عملی، به عنوان مثال، یک تمرین، همچنین می‌تواند مفهومی را مطرح کند که قبل از اینکه بتوانید آن کار را حل کنید، نیاز به مطالعه بیشتر دارد. دانش آموزان باید مقدار زیادی از مطالب آموزشی ارائه شده توسط معلم خود را بگذرانند. این امر مستلزم شناسایی مفاهیم موجود در مطالب و حفظ ارتباط بین یک مفهوم و یک منبع خاص است. با این حال، ایده های پیچیده را می توان در سطح ریز معرفی کرد. علاوه بر این، پیوندهای ضمنی بین اسناد در دوره های مختلف نیز باید توسط زبان آموزان یادآوری شود. به عنوان مثال، در یک تمرین برنامه نویسی، می توان از دانش آموزان درخواست کرد که با inodes کار کنند، مفهومی که ممکن است در یک دوره سیستم عامل در ترم قبلی معرفی شده باشد. اگر اطلاعات لازم در منابع ارائه شده توسط معلم داده نشده باشد، دانش آموزان احتمالاً در وب جستجو می کنند و از اسناد به دست آمده به عنوان مواد آموزشی استفاده می کنند (کریگر 2015). اکنون، آنها با مجموعه ای باز از منابع ناهمگون با کیفیت متفاوت مواجه خواهند شد. مواد آموزشی با کیفیت بالا ممکن است کشف نشده باقی بماند (Sabourin et al. 2015).

دانش‌آموزان ممکن است در فرافضا احساس گم شدن کنند (ادواردز و هاردمن 1999) و تلاش ذهنی بالاتری را درک کنند، زیرا نیاز به ادغام اطلاعات از مکان‌های مختلف دارند (Hundhausen et al. 2017). علاوه بر این، این فرض که دانش‌آموزان می‌دانند چگونه جستجو را به طور مؤثر انجام دهند، اغلب برآورده نمی‌شود، زیرا ممکن است تجربه قبلی با قابلیت‌های جستجوی پیشرفته نداشته باشند (Mavridis et al. 2017; Paynter 2015). سطح تخصص و دقت جستجو اغلب همبستگی مثبت دارند (Dorn et al. 2013). از آنجایی که معمولاً هیچ ارتباط صریحی بین یک کار و مطالب آموزشی مربوطه وجود ندارد، به ویژه برای تازه کارها چالش برانگیز است که بدانند چه چیزی را جستجو کنند، همانطور که قبلاً در پارادوکس تحقیق Meno بیان شد. علاوه بر این، نیاز مداوم به جابه‌جایی بین یک کار و جستجوی منابع مرتبط می‌تواند منجر به حواس‌پرتی یا حتی رها کردن کار شود (کریگر 2015).

 

علاوه بر این، تجربه د ر داربست آلفا کلاس را می توان با استفاده از استراتژی های یادگیری فعال، مانند عناصر بازی، تقویت کرد. گیمیفیکیشن، یعنی «استفاده از عناصر طراحی بازی در زمینه‌های غیربازی» (Deterding و همکاران 2011)، می‌تواند از طریق سیستم‌های پاسخ دانش‌آموزی، مانند Kahoot!، Socrative یا Quizizz ارائه شود. با این حال، پلتفرم‌های گیمیفیکیشن موجود اغلب مجموعه‌ای محدود از انواع فعالیت‌ها را ارائه می‌کنند، پیشرفت یک یادگیرنده را در یک موضوع خاص پیگیری نمی‌کنند و بین یک فعالیت بازی و مواد آموزشی مرتبط ارت