در این تحقیق امکان استفاده از انرژی زمین گرمایی به منظور گرمایش فضاها در یک منطقه از شهر اردبیل در قالب یک مطالعه ی تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور در بخش نخست، در یک منطقه از این شهر که پتانسیل زمین گرمایی خوبی می تواند داشته باشد کانالی به طول m 8، عمق m 4 و عرض m 65/0 حفر گردیده و مقدار حدود m 100 لوله از نوع پنج لایه و با آرایش حلقوی منظم در داخل آن مدفون شده است. جریان آب با درجه حرارت پایین برای استخراج انرژی از زمین و به کمک یک دستگاه پمپ سیرکولاتور به داخل این لوله فرستاده شده است. آب برگشتی تا حدود دمای اولیه خنک شده و مجددا به درون لوله ها ارسال شده است. برای اندازه گیری دمای آب ورودی و خروجی این سیستم و همچنین دمای زمین در عمق های مختلف از چند رشته سیم ترموکوپل و یک دستگاه دیتالاگر استفاده شده و داده ها توسط یک دستگاه کامپیوتر ثبت شده است. با استفاده از داده های بدست آمده از آزمایش و روابط موجود، مقدار انرژی قابل حصول از زمین تحت شرایط این آزمایش محاسبه شده است. بر اساس نتایج این مطالعه می توان اظهار نمود که درجه حرارت زمین در محل آزمایش در عمق 4 متری در حدود c?12ثابت باقی می ماند و تحت شرایط آزمایش توان حرارتی در حدود 1700 وات از یک قطعه زمین کوچک با ابعاد ذکر شده و تحت شرایط پایا قابل حصول می باشد. به دلیل پایین بودن درجه حرارت آب گرم تهیه شده مسلما بایستی از سیستم پمپ حرارتی برای استفاده از این توان در گرمایش فضاها استفاده نمود. در بخش دوم تحقیق با مدلسازی ضمن استفاده از انرژی کسب شده طراحی یک سیستم پمپ حرارتی با سیکل کاری تبرید تراکمی بخار برای گرمایش یک فضای فرضی به کمک نرم افزار ees انجام گرفته است.

قرار گرفتن یک ورقه نازک فلزی بین دو منبع حرارتی گرم و سرد که به طریق تابش تبادل حرارت می کنند (سپر تابشی) به میزان قابل توجهی باعث کاهش انتقال حرارت می شود. به منظور پاسخ به این سوال که پوشش بیرونی یک دستگاه بخاری گازسوز دودکش دار تا چه اندازه می تواند مانند یک سپر تابشی، انتقال حرارت از جداره های داغ محفظه احتراق به محیط اطراف را کاهش دهد تحقیق حاضر انجام گردید. یک دستگاه بخاری گاز سوز معمولی در دو حالت با پوشش بیرونی و بدون آن تحت شرایط پایدار مورد تست قرار گرفت. درجه حرارت میانگین محصولات احتراق خروجی از بخاری در یک مقطع مشخص تعیین گردید. برای اندازه گیری دمای گازهای خروجی از 5 عدد سیم ترموکوپل نوعk و یک دیتالاگر با مدل 5201-usb برای ثبت دما استفاده شد. در این تحقیق با برداشتن پوشش بیرونی بخاری، دمای گازهای خروجی کاهش و بازده حدود 5/1% افزایش نشان داد. در ادامه به منظور افزایش مجدد راندمان از طریق افزایش انتقال حرارت جابجایی، از تعدادی پره حرارتی نصب شده به اطراف محفظه احتراق استفاده گردید. نتایج نشان داد که با این عمل مجددا می توان تقریبا 5/2% راندمان بخاری را اصلاح نمود. لذا براساس مطالعه انجام شده، در صورتی که در طراحی پوشش بیرونی بخاری های گازسوز، شکل این پوشش با لحاظ انتقال حرارت تابشی و جابجایی بهینه ساخته شود تا حدود قابل توجهی می توان در راندمان این وسایل گرمایشی افزایش ایجاد نمود و با توجه به حجم انبوه این وسیله ساده گرمایشی که در سراسر مناطق سردسیر در فصل سرما مورد استفاده قرار می گیرد، میزان قابل توجهی صرفه جویی در مصرف انرژی ایجاد خواهد شد.

اساس این طرح، مطالعه و بررسی پدیده تغییرشکل های پیش رونده در لوله های زانویی تحت فشار از جنس فولاد stainless steel-304lمورد استفاده در نیروگاه ها، تاسیسات شیمیایی، صنایع پتروشیمی و ... می باشد. این پدیده بر اساس انتخاب مدل سخت شوندگی سینماتیکی غیرخطی و در حضور ممان های تناوبی مشابه اثرات زلزله مورد بررسی قرار گرفته است. ضرایب مدل سختی و داده های تنش- کرنش با استفاده از سیکل های پایدار شده نمونه های تحت آزمون کرنش متقارن به دست آمده و تحلیل عددی با استفاده از کد کامپیوتری abaqusانجام گرفته است. مقایسه نتایج به دست آمده از این طرح با نتایج تجربی موجود در ادبیات فن، پیش بینی تغییرشکل های پیش رونده محیطی می باشد. نتایج در دو حالت تجربی و عددی نشان می دهد که با افزایش میزان بارگذاری ها نرخ تغییرشکلهای پیشرونده افزایش مییابد. با افزایش تنش میانگین و بالا رفتن دامنه تنش، میزان کرنش های پیش رونده بیشتر می شود. در ابتدای بارگذاری ها نرخ کرنش های پیش رونده بیشتر بوده و با افزایش تعداد سیکل ها نرخ کرنش های پیش رونده کاهش مییابد. به صورتی که طبق نتایج بدست آمده حداکثر میزان کرنشهای پیش رونده در قسمت پهلویی زانویی مشاهده شده است. نرخ تغییرشکل های پیش رونده پیش بینی شده توسط روش عددی در محدوده ممان های دینامیکی 1>m/ml ، توافق خوب و قابل توجهی را با نتایج تجربی نشان می دهد، ولی در نسبت ممان های دینامیکی بالا نتایج بدست آمده از روش عددی فرا تخمین می باشد. در بررسی پدیده تغییر شکلهای پیشرونده به علت عدم وجود تنشهای حرارتی، اثرات خزش مورد نظر نمی باشد.

در این پایان نامه، با استفاده از مدل سخت شوندگی سینماتیکی غیرخطی رفتار تغییرشکل های پیش رونده در لوله های زانویی تحت فشار و تحت اثر ممان های تناوبی مشابه اثرات زلزله از جنس فولاد carbon steel مورد بررسی قرار گرفته است. تحلیل عددی با استفاده از کد کامپیوتری abaqus انجام گرفته و داده های تنش–کرنش و پارامترهای ماده و ضرایب مدل سختی با استفاده از سیکل های پایدار شده نمونه های تحت آزمون کرنش متقارن به دست آمده است. مقایسه نتایج در دو حالت تجربی و عددی نشان می دهد که با افزایش تنش میانگین و بالا رفتن دامنه تنش، میزان کرنش های پیش رونده بیشتر می شود. در ابتدای بارگذاری ها نرخ کرنش های پیش رونده بیشتر بوده و با افزایش تعداد سیکل ها نرخ کرنش های پیش رونده کاهش پیدا می کند. با افزایش میزان بارگذاری ها نرخ تغییرشکل های پیش رونده افزایش می یابد. به صورتی که طبق نتایج به دست آمده حداکثر میزان کرنش های پیش رونده در قسمت پهلویی زانویی مشاهده شده است. در روش عددی نرخ تغییرشکل های پیش رونده در نسبت ممان های دینامیکی کم، توافق خوبی با نتایج تجربی دارد، ولی در نسبت ممان های دینامیکی بالا بیشتر از حالت تجربی می باشند.

در این تحقیق، رفتار تغییرشکل های پیش رونده در یک لوله سه راهی از جنس فولاد ضدزنگ ss304 تحت فشار داخلی و ممان های دینامیکی مورد بررسی قرار گرفته است. مدل سخت شوندگی سینماتیکی غیرخطی برای بررسی رفتار پلاستیک لوله سه راهی بکار برده شده است. پارامترهای ثابت مدل سخت شوندگی از روی سیکل های پایدار شده منحنی های تنش-کرنش تحت کنترل کرنش های مختلف بدست آمده اند. نتایج نشان می دهد که حداکثر مقدار کرنش پیش رونده در محل اتصال سه راهی و تحت زاویه صفر درجه اتفاق می افتد. نرخ کرنش های پیش رونده با افزایش مقدار گشتاورها و مقدار فشار داخلی لوله، افزایش می یابند. نتایج نشان می دهد که نرخ رشد اولیه کرنش پیش رونده زیاد بوده و با افزایش تعداد سیکل ها این مقدار کاهش می یابد. نرخ تغییرشکل های پیش رونده با افزایش سطح بارگذاری خمشی در فشار داخلی ثابت افزایش می یابدکه نتایج عددی نیز همین مورد را به وضوح نشان می دهد. نرخ تغییرشکل-های پیش رونده پیش بینی شده توسط روش عددی در محدوده ممان های دینامیکی توافق خوب و قابل توجهی را با نتایج تجربی نشان می دهد، در ممانهای دینامیکی بالا 1 > ( m)/( m_l ) اختلاف در نتایج تجربی و عددی بیشتر دیده می شود.

در این پژوهش با مطالعه مفاهیم مکانیک شکست و ملاحظه تخمین رشد ترک در ساختار مواد نرم از طریق بار حد مجاز، نرخ رشد ترک در یک لوله زانویی استاندارد از جنس فولاد کربنی تحت اثر گشتاور خمشی باز و بسته مورد بررسی قرار می گیرد، این تحقیق به رشد ترک در لوله های زانویی با هندسه های مختلف به روش المان محدود می پردازد. زانویی های که در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته اند از لحاظ هندسی به سه دسته تقسیم می شوند. نوع اول این زانویی ها، زانویی با ترک محیطی بر روی قوس داخلی آن می باشد که این نوع زانویی تحت بارگذاری خمش صفحه ای باز قرار می گیرد. نوع دوم، زانویی با ترک محیطی بر روی قوس خارجی آن می باشد که این نوع زانویی تحت بارگذاری خمش صفحه ای بسته قرار می گیرد. نوع سوم، زانویی با ترک محوری بر روی سطح پهلویی زانویی می باشد که این نوع زانویی تحت هر دو بارگذاری خمش صفحه ای بسته و باز قرار می گیرد. در ادامه با فرض یک پیش ترک اولیه بر روی قوسی درونی، بیرونی یا شعاع محوری، لوله های زانویی از جنس فولاد کربن تحت بارگذاری گشتاور خمشی باز و بسته قرار می گیرد. در نهایت نرخ رشد ترک در لوله های زانویی محاسبه و حداکثر گشتاور ترک مجاز و همچنین حداکثر گشتاور ترک شکست اندازه گیری می شود. نتایج حاصل از شبیه سازی رشد ترک به روش عددی، با نتایج تجربی مقایسه می شود. همانطور که انتظار می رفت یک سختی و استحکام بیشتر درست قبل از وقوع بار بیشینه رخ می دهد که به دلیل ثابت فرض شدن نوک یا ترک ساکن بدون در نظر گرفتن رشد ترک می باشد. مشاهده می شود که نتایج تجربی و تحلیل عددی بسیار به هم نزدیک بوده و در زانویی های تحت گشتاور خمشی بسته مقادیر جابجایی برای رسیدن به بار شکست کمتر از مقادیر لازم برای زانویی ها تحت گشتاور خمشی باز لازم می باشد. در نهایت یک نمونه زانویی را در نرم افزار تحلیل تنش آباکوس تحت بارگذاری سیکل کم چرخه قرار می دهیم. در روش تحلیل المان محدود با انتخاب تعداد بیشتر و المان های کوچکتر در اطراف ترک و همچنین انتخاب مش های اطراف ترک با شکل های دایروی یا بیضوی، نتایج بدست آمده تطابق بیشتری با نتایج تجربی ارائه داد.

برای بررسی پدیده کرنش های پیش رونده به روش عددی مدل های مختلف سخت شوندگی وجود دارد که می تواند برای تخمین انباشتگی کرنش مورد استفاده قرار گیرند. در این پایان نامه با در نظر گرفتن معیار سخت شوندگی سینماتیک غیرخطی چابوشی این پدیده مورد بررسی قرار گرفته است. مقایسه نتایج به دست آمده از روش عددی با تجربی در دسترس، حاکی از آن است که با افزایش ممان اعمالی (بارگذاری سیکلیک) نرخ کرنش های پیش رونده افزایش پیدا می کنند. همچنین نرخ این کرنش ها در سیکل های ابتدایی زیاد بوده که با افزایش سیکل های بارگذاری نرخ کرنش های پیش رونده کاهش می یابد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که حداکثر میزان کرنش های پیش رونده برای ممان های پایین در قسمت پهلویی زانو و برای ممان های بالا در جهت محیطی بین قسمت پهلویی و شعاع داخلی زانو رخ داده است. مقایسه نتایج به دست آمده از روش عددی با نتایج تجربی در دسترس برای نمونه ها، مشخص می شود که نتایج به دست آمده برای کرنش های پیش رونده با روش عددی برای ممان های کم و متوسط با نتایج تجربی تطابق خوبی داشته ولی برای ممان های بالا، نتایج به دست آمده از روش عددی فرا تخمین می باشد. با این وجود، نتایج به دست آمده از معیار سخت شوندگی سینماتیکی چابوشی در مقایسه با نتایج به دست آمده از معیار سخت شوندگی سینماتیک آرمسترانگ-فردریک به نتایج تجربی نزدیک تر است.