افرادی که بطور روزانه و برای مدت طولانی با ابزارهای مرتعش سر و کار دارند در معرض ابتلا به طیف گسترده ای از صدمات و اختلالات در سیستم گردش خون، اعصاب، مفاصل و استخوانها و ماهیچه ها، و در اعضای مختلفی از بدن انسان مانند انگشتان دست، مچ، آرنج، شانه و سر و گردن قرار دارند. به همین علت تاکنون تحقیقات زیادی برای شناخت بهتر مکانیزم های ایجاد و توسعه اینگونه آسیب ها از طریق انجام آزمایشات گوناگون، مدلسازی دست انسان و بررسی فاکتورهای مختلف دخیل در این پدیده صورت گرفته است. هدف از انجام این پایان نامه ارایه مدل های جدیدی از دست و بدن انسان برای تجزیه و تحلیل پاسخ دینامیکی آن به ارتعاشات وارده از سوی ابزارهای مرتعش و همچنین تخمین میزان جذب انرژی ارتعاشی در بخش های مختلف بدن و بویژه زیرساختارهای دست انسان می باشد. در مجموعه این کار مدل های دینامیکی مختلفی از دست و بدن انسان پیشنهاد شده است که در هر بار سعی شده است تا به تکمیل مدلهای قبلی پرداخته شود تا دقت مدلسازی افزایش یابد و نتایج قابل اعتمادتری از آن حاصل شود. همچنین، در این تحقیق برای اولین بار یک مدل تمام بدن برای بررسی جذب توان ارتعاشی در قسمتهای فراتر از دست طراحی و مورد بررسی قرار گرفت. همین مدل در ادامه با اندکی تغییر برای مدلسازی دست و بدن کاربر یک ابزار ارتعاشی در حالی که دستکش ضد ارتعاش در دست دارد، مورد استفاده قرار گرفت تا میزان تاثیر گذاری این دستکش ها مورد مطالعه قرار گیرد. در پایان کار نیز با توجه به اینکه هنوز مقیاس مناسبی برای تعیین شدت آسیب رسانی و مضر بودن ابزارهای مرتعش شناخته نشده است، سعی شده است تا با تعریف دو کمیت جدید که به نوعی با میزان شیوع یکی از مهمترین صدمات وارده به دست انسان در تناسب هستند، معیارهای جدیدی برای تخمین پتانسیل ابتلا به این صدمات در کاربران اینگونه ابزارها یافته شود.

با پیشرفت تکنولوژی مواد هوشمند زیادی ایجاد شده اند که بسیاری از آنها برای کنترل ارتعاشات سازه ای قابل استفاده اند. از جمله این مواد می توان به تحریک کننده های پیزوالکتریکی و آلیاژهای حافظ شکل اشاره نمود. استفاده از این مواد در کنترل ارتعاشات پانل ها سازه ای، مدل مختلف بال و پره های هلی کوپتر مورد نظر قرار گرفته است. در این بررسی کنترل رفتار ایروالاستیک یک مدل بال مستقیم یکسرگیردار در جریان آیرودینامیک تراکم ناپذیر مورد بررسی قرار گرفته است. مدل بال با مقطع ایروفویل دارای محورهای الاستیک و مرکز ثقل جدای از هم است که دارای ارتعاشات خمشی، پیچشی کوپل به همراه ارتعاشات درون صفحه ای می باشد. هدف کار حاضر کنترل رفتارهای ایروالاستیک این مدل و پایدارسازی آن با اعمال نیروهای کنترلی از طریق تحریک کننده های پیزوالکتریک است. برای کنترل این ارتعاشات از دو دسته از تحریک کننده پیزوالکتریک استفاده می شود. روش کنترلی lqr برای کنترل ارتعاشات و جلوگیری از بروز پدیده های مخرب ایروالاستیکی مورد بررسی قرار می گیرد. از این بررسی مشخص می گردد که با آرایش و چینش متفاوت تحریک کننده های پیزوالکتریک می توان به کنترل ارتعاشات و رفتار ایروالاستیک مدل های مختلف بال دسترسی پیدا نمود.

پره های هلی کوپتر و برخی از مدل های هواپیما دارای بال های بلندی هستند که در آنها انعطاف پذیری و تغییر شکل های غیرخطی نقش بسزایی خواهند داشت. در این نوع از سازه ها که دارای نسبت طول به عرض (نسبت منظری) بالایی هستند، بدلیل انعطاف پذیری زیاد سازه، خیز و تغییر شکل های بزرگ ایجاد می شوند. خیز بزرگ این ساختارها را می توان توسط مدلسازی غیرخطی توصیف نمود. حضور عوامل غیرخطی سازه ای موجب ایجاد رفتارهای بسیار پیچیده ای شده که در ترکیب با نیروهای آیرودینامیکی منجر به پدیده های آیروالاستیک نامناسبی می گردند. هدف این پژوهش شناخت این رفتارهای غیرخطی و سپس کنترل رفتار غیرخطی یک مدل بال با نسبت منظری بالا با قابلیت خمش دوطرفه و پیچشی، توسط تحریک کننده پیزوالکتریک می باشد. مدل بال مورد بررسی یک بال یکسر گیردار با ارتعاشات خمشی دوطرفه و پیچشی و با قابلیت خیز بزرگ می باشد. ارتعاشات خمشی دوطرفه در راستای برون صفحه ای و ارتعاشات پیچشی در راستای دهانه است. این مدل بال برای تیرهای ایزوتروپیک بلند، مستقیم و نازک اعتبار دارند. در این بررسی سطح مقطع بال را بدون تاب و پیچش اولیه و به صورت ایرفویل در نظر گرفته که در آن محورهای الاستیک و مرکز ثقل بر هم منطبق نمی باشند. مدلسازی آیرودینامیکی بر اساس مدل آیرودینامیک شبه پایا می باشد که برای جریان های آیرودینامیک در سرعت پایین و بدون دخالت دادن اثرات دنباله و تراکم ناپذیری اعتبار دارد. این مدل در ترکیب با معادلات غیرخطی سازه ای منجر به پدیده های فلاتر و نوسانات سیکل حدی می گردد. نتایج نشان می دهد که با اعمال نیروهای کنترلی توسط تحریک کننده های پیزوالکتریک، از وقوع ارتعاشات غیرخطی پیچیده جلوگیری شده و محدوده عملکردی ایمن ساختار گسترش می یابد.

تمامی اجزای هواپیماها، موشک ها و به طور کلی تمامی وسایل پرنده با سرعت بالا که در جریان هوا حرکت می کنند، ممکن است مشکلات ساختاری شدیدی مانند فلاتر پانل را تجربه کنند. تغییر شکل های بزرگ ایجاد شده به دلیل وجود غیرخطی های سازه ای در ترکیب با نیروهای آیرودینامیکی منجر به پدیده های ایروالاستیک پیچیده ای می گردند. همچنین در ساخت این اجزا و یا بدلیل نیروهای آیرودینامیکی امکان پیدایش عیوب هندسی دور از ذهن نیست. این عیوب تاثیر مخربی بر روی رفتارهای ایروالاستیک ایجاد می نمایند که شناسایی آن می تواند در پیش بینی صحیح تر سرعت بحرانی مفید باشد. هدف این پژوهش بررسی تاثیر این عیوب بر روی رفتار ایروالاستیک مدل بال مستطیلی واقع در جریان آیرودینامیکی با سرعت بالا می باشد. مدل بال مورد بررسی یک ورق یکسر گیردار می باشد. در این بررسی برای بدست آوردن معادلات ورق از تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول و برای بررسی تاثیر غیرخطی های سازه ای از روابط کرنش-جابجایی ون-کارمن استفاده شده است. عیوب هندسی بصورت انرژی کرنشی که موجب کاهش در سفتی ساختار می شود مدل شده است. مدل سازی جریان آیرودینامیکی بر طبق تئوری شبه پایای مرتبه اول پیستون صورت پذیرفته است.رفتار ایروالاستیک ساختار غیرخطی شامل سیکل حدی و فلاتر مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته شده است. در ادامه معادلات را برای یک ورق مدرج تابعی ساخته شده از سرامیک و فلز که دارای خصوصیات متفاوت در راستای ضخامت می باشد بدست آورده شده است. همچنین تاثیرات عیوب هندسی، توزیع کسر حجمی، تغییرات دماییو تغییر نسبت منظری بر روی سرعت فلاتر و دامنه نوسانات سیکل حدی مورد مطالعه قرار گرفته است.

در این تحقیق، موقعیت و عمق ترک با استفاده از رفتار ارتعاشی به کمک شبکه عصبی تعیین می شود. همچنین، تحلیل ارتعاشات آزاد یک تیر ترک دار fgm دو مخروطی دوار توسط روش تبدیل دیفرانسیلی انجام می گردد. در قسمت اول، برای تعیین موقعیت و عمق ترک، ابتدا تحلیل ارتعاشات آزاد تیر ترک دار با معلوم بودن موقعیت و عمق ترک، توسط تئوری تیموشنکو جهت تعیین فرکانس های طبیعی صورت می گیرد. ترک بصورت یک فنر پیچشی بین دو بخش تیر فرض می شود که سختی آن وابسته به عمق نسبی ترک خواهد بود. برای حل مساله ارتعاش آزاد از روش نگاشت ماتریسی برای بدست آوردن معادلات نهایی بهره گرفته شده است. سپس به طور معکوس، باتعیین فرکانس های طبیعی به عنوان ورودی و موقعیت و عمق ترک به صورت خروجی، شبکه عصبی آموزش می بیند. شبکه عصبی پس انتشار خطا جهت تعیین موقعیت و عمق ترک استفاده شده است. بدین ترتیب، با معلوم بودن فرکانس های طبیعی یک تیر ترک دار می توان موقعیت و عمق ترک را به دست آورد. در قسمت دوم، جهت تحلیل ارتعاشی تیر ترک دار fgm دو مخرطی دوار، ابتدا معادلات حرکت این تیر، با استفاده از تئوری تیموشنکو توسط قاعده همیلتون به دست آورده می شود. سپس این معادلات توسط روش تبدیل دیفرانسیلی جهت تعیین فرکانس های طبیعی حل می شود و در نهایت، اثرات پارامترهای مختلف از جمله ضریب رعنایی، سرعت دورانی، شعاع توپی، نرخ های مخروطی و همچنین پارامتر fgm در فرکانس های طبیعی بررسی می شود.

پدیده های ایروالاستیک نقش مهمی را در طول تاریخ پرواز داشته اند. از آنجا که برای یک جسم الاستیک با شکل معین، نیروی ایرودینامیکی با افزایش سرعت باد سریعا افزایش می یابد در حالی که سختی الاستیک مستقل از باد است، ممکن است یک سرعت باد بحرانی وجود داشته باشد که در آن سازه ناپایدار شود. همینطور ناپایداری ممکن است بر اثر یک بارگذاری خارجی اتفاق افتد. این ناپایداری ها ممکن است باعث تغییرشکل بیش از حد شده، منجر به تخریب سازه گردند. به منظور پایداری سیستمهای ایروالاستیک از کنترل فعال یا غیرفعال استفاده می شود. کنترل فعال ارتعاشات سازه های هوشمند به منظور کاهش ارتعاشات سیستم با استفاده از تصحیح خودکار پاسخ سیستم صورت می گیرد. برای طراحی یک سیستم کنترلی، نیاز است ابتدا مدلی از سیستم کنترل شونده بدست آوریم. در این تحقیق از روش شناسایی سیستم ها برای بدست آوردن مدلی مناسب و سپس طراحی سیستم کنترلی فعال به منظور کنترل ارتعاشات یک مدل بال مستطیلی یکسر گیردار استفاده شده است. بعنوان ساختار مدل شناسایی، روشهای فضا- حالت، arx خطی و غیر خطی و نیز روش greybox خطی بکار گرفته شده اند. نتایج نشان می دهد شناسایی با این روشها توانسته است سیستم را بخوبی شناسایی نموده و کنترلر بدست آمده از آن بخوبی سیستم اصلی را پایدار نموده است.

تحلیل تغییر شکل و تنش لوله ها تحت بارگذاری های متفاوت در این پروژه مورد بررسی قرار گرفته است. در بیشتر کارهای قبلی، تحقیقات با استفاده از نظریه های با فرض تغییر شکل های کوچک، با حذف دیفرانسیل های مراتب بالا و ساده سازی صورت گرفته است که این موضوع دقت نتایج به دست آمده را محدود می کند. در تحقیق حاضر با استفاده از نظریه تغییر شکلهای بزرگ به بررسی تغییر شکلها و تنش های ایجاد شده در مدلهای مورد بررسی پرداخته می شود. مسائل مطرح شده در این پروژه در حالت کرنش صفحه ای بررسی می شوند. سطح مقطع لوله با رینگ تقریب زده شده و از شرایط تقارن برای تحلیل مدل های مورد نظر استفاده می شود. مدل ریاضی بدست آمده، مجموعه ای از معادلات دیفرانسیلی پیوسته غیرخطی هستند. این معادلات شامل تغییرمکان ها، شیب و ممان ایحاد شده در مدل پس از بارگذاری و نیروهای داخلی مدل هستند. به منظور انجام این پروژه از روش های حل دقیق، عددی و اجزاء محدود برای تحلیل مسائل استفاده می شود. روش های عددی به کار رفته عبارتند از: روش تفاضلات محدود و روش پرتابی چندگانه. سه مسأله با شرایط گوناگون در این تحقیق بررسی می شوند و نتایج به دست آمده از آنها با یکدیگر مقایسه و بررسی های انجام شده ارائه می گردد. نتایج بدست آمده تفاوت های دو نظریه تغییر شکل های کوچک و بزرگ در سیستم های با سختی پایین را نمایان می کند. همچنین، نتایج حاصله تأثیر نوع بارگذاری ها بر تغییرشکل ها و بار تسلیم لوله را بررسی می کند. اضافه بر این نتایج بدست آمده از روش های حل ارائه شده نشان می دهد روش عددی پرتابی چندگانه، با توجه به عدم نیاز به تعداد المان های زیاد، زمان حل کوتاه، دقت قابل قبول و عدم حساسیت به حدس اولیه روشی مناسبی برای تحلیل معادلات است.

در این پایان نامه، آنالیز دینامیکی پوسته ی استوانه ای پوشیده شده با لایه های پیزوالکتریک در حالت الاستیسیته ی سه بعدی و تحت تاثیر بارهای مکانیکی، گرمایی و الکتریکی انجام شده است. پوسته ی مرکزی همسانگرد بوده و خواص مواد آن، به غیر از ضریب پوآسون که ثابت است، در جهت شعاعی مدرج تابعی فرض می شوند. هم چنین لایه های پیزوالکتریک دارای خواص ارتوتروپیک و ثابت هستند. به منظور محاسبه ی نتایج عددی میدان های تنش، جابجایی، الکتریکی و گرمایی، معادلات جزیی حاکم در دامنه های فضایی و زمانی با استفاده از دو روش کوادریچر تفاضلی، یعنی روش های کوادریچر تفاضلی چندجمله ای و فوریه و روش تفاضل محدود گسسته سازی می شوند. جواب های به دست آمده به کمک روش ارایه شده در حالت های استاتیکی و دینامیکی با حل دقیق و حل روش اجزای محدود مقایسه شده اند که سازگاری مناسبی را نشان داده اند. در این پایان نامه تاثیرات شاخص مدرج تابعی، گرادیان دمایی، شرایط مرزی، ضخامت لایه های پیزوالکتریک و تحریک الکتریکی بر میدان های تنش، جابجایی، الکتریکی و گرمایی ارایه می شود. با استفاده از ماده ی مدرج تابعی می توان پاسخ های سیستم کوپل پیزوالکتریک را بهینه نمود. به دلیل استفاده از ماده با خواص مدرج تابعی، منحنی دمایی در راستای ضخامت توزیع غیرخطی دارد. میدان های تنش، جابجایی و الکتریکی وابستگی شدیدی به بار حرارتی داشته و مقادیر آن ها از نظر اندازه با افزایش گرادیان حرارتی افزایش می یابند. هم چنین به ازای بارهای حرارتی مختلف، پوسته در نقطه ی مشخصی در راستای شعاعی مقادیر یکسانی را برای تنش های محیطی و محوری متحمل می شود. نوع تکیه گاه پوسته در دو انتها تاثیر بسزایی روی توزیع خروجی ها دارد و می توان بسته به کاربرد پوسته با انتخاب تکیه گاه مناسب مقادیر جابجایی یا تنش را کمینه نمود یا پتانسیل الکتریکی مورد نظر را تولید نمود. لایه های پیزوالکتریک نقش مهمی در سیستم های کوپل مکانیکی-الکتریکی داشته و با تغییر ضخامت یا تحریک الکتریکی اعمالی بر آن ها می توان پاسخ ها را کنترل نمود.

تمامی اجزای هواپیماها، موشک ها و به طور کلی تمامی وسایل پرنده با سرعت بالا که در جریان هوا حرکت می کنند، ممکن است دچار مشکلات ساختاری شدیدی مانند فلاتر شوند. تغییر شکل های بزرگ ایجاد شده به دلیل وجود غیرخطی های سازه ای در ترکیب با نیروهای آیرودینامیکی منجر به پدیده های آیروالاستیک پیچیده ای می گردند. استفاده از مواد هوشمندی از قبیل آلیاژهای حافظه دار و پیزوالکتریک ها در کنترل فعال و یا غیر فعال خصوصیات آیروالاستیک سیستم بسیار مفید می باشد. هدف از این پژوهش، بررسی و کنترل رفتار آیروالاستیک مدل بال مستطیلی به کمک سیم های آلیاژهای حافظه دار و تحریک کننده های پیزوالکتریک تحت جریان مافوق صوت می باشد. مدل بال مورد بررسی یک ورق یک سر گیردار می باشد. در این بررسی، برای بدست آوردن معادلات ورق از تئوری کلاسیک و تغییرشکل برشی مرتبه اول، و برای بررسی تاثیر غیرخطی های سازه ای از روابط کرنش-جابجایی ون-کارمن استفاده شده است. به دلیل نسبت زیاد طول به دیگر ابعاد سیم های آلیاژ حافظه دار، این سیم ها به صورت تیر مدل گردیده اند. معادلات حرکت تیر از تئوری اویلر-برنولی و تیموشنکو استخراج شده اند. مدل سازی جریان آیرودینامیکی بر طبق تئوری شبه پایای مرتبه اول پیستون صورت پذیرفته است. در ادامه، از آلیاژهای حافظه دار به عنوان کنترلرهای غیرفعال و از عملگرهای پیزوالکتریک به عنوان کنترلرهای فعال به صورت همزمان استفاده شده است. کنترل فعال سیستم آیروالاستیک بر اساس روش کنترلی معادله ی ریکاتی وابسته به متغیر حالت می باشد. همچنین، تاثیرات تعداد، دما، پیش کرنش و چیدمان سیم های آلیاژ حافظه دار، نسبت منظری بال و روش کنترلی ذکرشده بر روی سرعت فلاتر و دامنه ی نوسانات سیکل حدی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاکی از آن بود که سیم های آلیاژ حافظه دار تاثیر بسیار خوبی در افزایش محدوده ی پایداری و کاهش دامنه ی سیکل حدی داشته است.

در این تحقیق، تحلیل ناپایداری دینامیکی، کمانش و پس کمانش نانولوله های کربنی تک جداره و دو جداره حامل جریان سیال براساس تئوری الاستیسیته ی غیر موضعی مورد بررسی قرار گرفته است. نخست رفتار دینامیکی نانولوله ها مطالعه شد، که در آن نانو لوله ها به صورت تیر اویلر-برنولی، تیر تیموشنکو و تیر ردی با در نظر گرفتن روابط کرنش-جابجایی خطی و روابط تنش-کرنش غیر موضعی ارینجن، مدل شده اند. سیال داخل نانو لوله ها، به صورت پیوسته، با سرعت ثابت و بدون لزجت فرض شده است. نیروی واندروالسی بین جدارهای نانولوله ها به صورت فنر گسترده مدلسازی شده است. معادلات حاکم بر حرکت وشرایط مرزی با به کار بستن اصل همیلتون و در نظر گرفتن انرژی پتانسیل سازه ای، جنبشی، کار نیروهای وارده از سیال به سیستم و نیروی واندروالسی بین دو لایه بدست آمده است. این معادلات با روش عددی گالرکین برای حالت هایی با تکیه گاه های پین-پین، پین-گیردار و گیردار-آزاد حل گردید تا فرکانس های سیستم بر حسب تغییرات سرعت سیال بدست آید، و سپس ناپایداری های از نوع واگرایی و از نوع فلاتر مشخص شود. در نانولوله ها با دو سر ثابت، ناپایداری از نوع کمانش (واگرایی) نیز رخ خواهد داد؛ لذا تحلیل کمانش و پس کمانش در این موارد مفید می باشد. بدین منظور ، معادلات غیر خطی حاکم بر سیستم و شرایط مرزی با در نظر گرفتن روابط کرنش-جابجایی غیرخطی ون-کارمن، کار نیرو های استاتیکی وارد بر سیستم و استفاده از تئوری های تیر غیرموضعی اویلر-برنولی و تیموشنکو بدست آورده شده است. معادلات بدست آمده به صورت تحلیلی برای حالت هایی با تکیه گاه های پین-پین و پین-گیردار حل گردید تا سرعت های کمانشی و جابجایی پس کمانشی با افزایش سرعت، بعد از سرعت کمانش بدست آید. در تحلیل نتایج، اثرات پارامتر غیرموضعی، تغییر شکل برشی و شرایط مرزی بر روی مقدار فرکانس سیستم، ناپایداری های کمانشی، فلاتر، سرعت کمانش و جابجایی پس کمانش مورد بررسی قرار گرفت.

همزمان با افزایش کاربرد ربات ها در صنعت، مسئله قابلیت اطمینان ربات ها نیز روز به روز اهمیت بیشتری پیدا می کند. آنچه این قابلیت اطمینان را کاهش می دهد وقوع خطا های مختلف در ربات ها می باشد. بنابراین طراحی سیستم های تشخیص خطا، در افزایش کارایی سیستم های رباتیک تاثیر بسزایی دارد. در این پایان نامه به تشخیص و جداسازی (مکان یابی) خطا در ربات ها پرداخته می شود. خطای مورد بررسی، خطا در عملگرهای ربات می باشد. به منظور تشخیص و جداسازی خطاها از شبکه های عصبی استفاده می شود. طرح مورد استفاده، تولید و ارزیابی مانده مبتنی بر شبکه های عصبی می باشد. به منظور تخمین دینامیک ربات از شبکه عصبی پرسپترون چند لایه استفاده می شود. از مقایسه بین خروجی شبکه و مقادیر واقعی اندازه گیری شده توسط سنسورها، مانده تولید می شود. مانده ها در صورت عدم وقوع خطا رفتاری نزدیک به صفر و در صورت وقوع خطا از صفر انحراف پیدا می کنند. به منظور تشخیص خطا از آستانه سازی ساده استفاده می شود. همچنین به منظور جداسازی خطا از شبکه عصبی پرسپترون چند لایه دیگری استفاده می شود.

صفحات و غشاءهای جاسازی شده با مواد آلیاژ حافظه دار امروزه کاربرد بسیار زیادی در طراحی و ساخت سازه-های هوشمند دارند. با چیدمان های مختلف این مواد هوشمند به صورت موازی و مشبک در ساختار صفحات و یا غشاء ها می توان خصوصیات رفتاری مورد نظر را ایجاد نمود. در این کار پژوهشی مطالعه و تحلیل یک غشاء جاسازی شده با مواد هوشمند که قابلیت تولید شکل حروف را به صورت اشکال مختلف، مورد بررسی قرار خواهد گرفت. با جاسازی و تغییر دما در این غشاءها به دلیل مدول الاستیسیته ی متغیر آلیاژ حافظه دار به سفتی های متفاوتی دست پیدا خواهیم کرد. در این پژوهش تحلیل استاتیکی نوار آلیاژ حافظه دار و غشاء قبل و بعد از فعال شدن گرمایی آلیاژ حافظه دار مورد بررسی قرار خواهد گرفت. همچنین با تحلیل دینامیکی این سیستم، فرکانس طبیعی و شکل مد در حالات مختلف اعمال بار به نقاط مختلف بدست خواهد آمد. با ایجاد دماهای متفاوت قادر به تولید پروفیل های متنوع با استفاده از تغییر شکل های آلیاژ حافظه دار موجود در یک غشاء تحت بارهای ثابت عمودی می شویم که تعداد و مکان استقرار این بارها بسته به نوع الگوی مورد نظر تعیین می شود. با استفاده از این پروفیل ها می توان به افراد نابینا در تشخیص حروف کمک کرد.

در این کار ما به بررسی استاتیکی مسئله مگنتوترموالاستیک پوسته مخروطی ناقص ساخته شده از مواد مدرج تابعی می-پردازیم. ثوابت و روابط حاکم در میدان الکترومغناطیسی بازگو شده و معادلات ماکسول مورد مطالعه قرار می گیرد و با استفاده از روابط حاکم در میدان مغناطیسی، نیروهای وارده از جانب میدان مغناطیسی بر روی حجم محاسبه خواهند شد. روابط اولیه و بنیادی با استفاده از تئوری لاگرانژ-گرین درمختصات کلی خمیده استخراج شده و با روابط موجود تنش و کرنش ماده همسانگرد، تنش ها برحسب مولفه های جابه جایی و دمایی بدست آمده و با در دست داشتن معادلات تعادل در مختصات مخروطی و روابط پایه استخراج شده، معادلات ناویر بدست خواهند آمد. با معرفی کوادریچر تفاضلی، معادلات میدانی، مرزی و حرارتی به یک سری از معادلات به فرم سری تبدیل خواهند شد که باید حل شوند. با تعیین تابع ماده مدرج تابعی برای خواص مکانیکی، حرارتی و مغناطیسی ماده مورد نظر که از تابع توانی تبعیت می کنند، معادلات توسط روش کوادریچر حل شده و نتایج عددی برای توزیع های جابه جایی، تنش ها، میدان مغناطیسی القایی و دما برحسب مقادیر مختلف شاخص توانی ماده مدرج و دماهای مختلف پوسته داخلی مخزن به فرم نموداری ارائه خواهند شد.

آیروالاستیسیته مفهومی است که نشان دهنده ی تراکنش بین تغییر شکل های یک سازه ی الاستیک در جریان هوا و نیروی آیرودینامیک ایجاد شده بدلیل وجود جریان هوا می باشد. آیروالاستیسیته به بررسی پدیده های فیزیکی شامل تعامل مابین نیروهای اینرسی، الاستیک و آیرودینامیک می پردازد. تمامی اجزای هواپیماها، موشک ها و به طور کلی تمامی وسایل پرنده با سرعت بالا که در جریان هوا حرکت می کنند، ممکن است مشکلات ساختاری شدیدی مانند فلاتر پانل را تجربه کنند. تغییر شکل های بزرگ ایجاد شده به دلیل وجود غیرخطی های سازه ای در ترکیب با نیروهای آیرودینامیکی منجر به پدیده های ایروالاستیک پیچیده ای می گردند. همچنین در ساخت این اجزا و یا بدلیل نیروهای آیرودینامیکی امکان پیدایش ترک دور از ذهن نیست. ترک در ورق، با تغییر سفتی سیستم به واسطه جریان آیرودینامیک باعث بروز رفتارهای پیچیده ای در آن می گردد در نتیجه در جریان آیرودینامیک مشابه، ورق با موقعیت ترک و عمق نسبی مختلف رفتاری متفاوت نسبت به ورق سالم خواهد داشت. ترک در بعضی موقعیت ها باعث زودتر و در باقی موقعیت ها باعث دیرتر رخ دادن فلاتر از فلاتر بال سالم می شود، درنتیجه بررسی آن می تواند در پیش بینی صحیح تر سرعت بحرانی مفید باشد. بنابراین هدف این پژوهش بررسی تاثیر ترک بر روی رفتار ایروالاستیک مدل بال مستطیلی واقع در جریان آیرودینامیکی با سرعت بالا می باشد. مدل بال مورد بررسی یک ورق یکسر گیردار می باشد. برای بدست آوردن معادلات ورق از تئوری های ورق کلاسیک و تغییر شکل برشی مرتبه اول و برای بررسی تاثیر غیرخطی های سازه ای از روابط کرنش-جابجایی ون-کارمن استفاده شده است. همچنین ترک بصورت فنر پیچشی در ساختار مدل می گردد که در کل سیستم موجب کاهش در سفتی ساختار می شود. مدل سازی جریان آیرودینامیکی بر طبق تئوری شبه پایای مرتبه اول پیستون صورت پذیرفته است. درنهایت رفتار ایروالاستیک ساختار غیرخطی ورق سالم و ترک دار شامل سیکل حدی و فلاتر مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته شده است.

در این پایان نامه، تحلیل استاتیکی، کمانش، پس کمانش و نمودار نیرو- جابجایی تیرهای با حالات پایدار دو تایی با یک یا چند گیر میانی با تکیه گاه های مختلف بر اساس مدل تیر های اویلر- برنولی با خیزهای بزرگ مطابق با تئوری ون- کارمن مورد بررسی قرار گرفته است. گیر میانی بصورت یک تیر در نظر گرفته شده است. معادلات استاتیکی بر پایه ی روابط کرنش- جابجایی غیرخطی ون-کارمن استخراج گردید و با روش تحلیلی و عددی گالرکین برای شرایط مرزی متفاوت حل شد. نمودارهای نیرو- جابجایی و سفتی منفی این ساختارها بر اساس تحریک نیرویی متمرکز و گشتاوری تحریک پیزوالکتریکی بدست آمده اند. در کار حاضر برای محاسبه نمودار نیرو-جابجایی ابتدا یک تیر با یک یا چند گیر میانی در نظر گرفته شده است. سپس برای ایجاد تغییر شکل در تیر به آن یک نیروی محوری بزرگتر از نیروی بحرانی کمانش اعمال شده است تا در تیر تغییر شکل ایجاد شود. پس از آن با ایجاد شدن شکل منحنی درتیر به مرکز آن یک نیروی عمودی وارد شده تا آن را از حالت پایدار اول خارج کرده و وارد حالت پایدار دوم کند که نتیجه آن به صورت نمودار نیرو-جابجایی نمود پیدا کرده است و تاثیر تغییر پارامتر مختلف بر روی آن مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بررسی های انجام شده در کار حاضر نشان می دهند که استفاده از تحریک کننده تکه ای پیزوالکتریک می تواند جایگزین مناسبی برای تحریک متمرکز خارجی باشد. به دلیل اینکه تحریک تیرهای mems با یک نیروی متمرکز خارجی، به دلیل ابعاد کمی که این سیستم ها دارند و آستانه تحمل پایین کار مشکلی می باشد. همچنین بدلیل اینکه با نصب شدن تحریک کننده پیزوالکتریک بر روی تیر، این تحریک کننده ها جای کمتری می گیرند در نتیجه برای استفاده در mems بسیار مناسب می باشند. همچنین در نتایج کار حاضر میزان تاثیر تغییر پارامترهای مختلف بر روی نمودارهای نیرو-جابجایی بدست آمده است. علاوه بر این ها تمامی نتایج بدست آمده در کار حاضر به صورت بی بعد می باشند که قابل استفاده برای شرایط ابعادی مختلف می باشد.

در این پایان نامه تحلیل کمانش پوسته های استوانه ای جدار ضخیم بر اساس تئوری تغییر شکل برشی مرتبه سوم انجام شده است. معادلات حاکم بر کمانش پوسته جدار ضخیم، با استفاده از تانسور تنش مرتبه دوم پیولا-کیرشهف و حل الاستیسیته سه بعدی استاندارد به دست می آیند. معادلات حاکم با استفاده از دو روش عددی و تحلیلی حل شده اند. به منظور در نظر گرفتن شرایط واقعی و قابل استفاده کردن تحقیقات انجام شده برای گستره وسیعی از سازه های مهندسی، تاثیر عوامل مختلفی از جمله وجود عیوب هندسی، دامنه تغییرات ضخامت، شرایط مرزی، زاویه پانل، شرایط بارگذاری و پارامترهای هندسی روی رفتار کمانشی پوسته های جدار ضخیم مورد بررسی قرار می گیرند. جواب های به دست آمده از روش های ارائه شده، با نتایج المان محدود به دست آمده از نرم افزار انسیس و نتایج گزارش شده توسط دیگر محققان مقایسه شده اند که سازگاری مناسبی را نشان داده اند. می توان اظهار داشت تئوری تغییر شکل برشی مرتبه سوم در پیش بینی بار کمانشی پوسته های جدار ضخیم دقیقتر از دیگر تئوری های ارائه شده برای پوسته ها می باشد. در این تحقیق برای حالت های خاصی از پوسته ها خواص ماده به غیر از ضریب پوآسون، در راستای شعاعی مدرج تابعی فرض می-شود. با بررسی تغییرات شاخص مدرج تابعی مشخص گردید، افزایش کسر حجمی سرامیک در ساختار پوسته منجر به افزایش بار کمانشی می گردد. وجود عیوب می توانند به میزان قابل توجهی ظرفیت تحمل بار نهایی در سازه های پوسته ای را کاهش دهند که این کاهش بار در حالت بارگذاری فشار جانبی خالص بیشتر بوده و در برابر نسبت های طول به شعاع میانی و شعاع خارجی به داخلی، رابطه خطی با ضریب عیب دارد. همچنین شرایط تکیه گاهی پانل تاثیر قابل توجهی در بارکمانشی آن دارند و تاثیر عیوب برای شرایط مرزی مختلف متفاوت است که با در نظر گرفتن شرایط تکیه گاهی متناسب با کاربرد پوسته، می توان شرایط بهینه ای در طراحی سازه ایجاد نمود.

در بسیاری از کاربرد ها به مفصل های یونیورسال با نسبت سرعت زاویه ای واحد نیاز است. تا علیرغم تغییر زاویه مابین محور های ورودی و خروجی، سرعت زاویه ای مقداری ثابت باقی بماند. در این تحقیق، سینماتیک دو نمونه از مفصل های یونیورسال سرعت ثابت مورد بررسی قرار می گیرد. این دو مفصل، مفصل تامسون و مفصل پرشین می باشند، که به تازگی ارائه شده اند و تا به حال هیچ گونه تحلیل تئوری برای بررسی سینماتیک این مفصلها ارائه نشده است. در ابتدا با استفاده از تئوری پیچه درجه آزادی مکانیزم مفصل تامسون مورد بررسی قرار می گیرد. مکانیزم مفصل تامسون دارای زنجیره سینماتیکی مرکب می باشد و از طرفی فرمولاسیونی که برای محاسبه درجه آزادی مکانیزم ها با استفاده از روش پیچه ارائه شده، این دسته از مکانیزم ها را در بر نمی گیرد. در نتیجه فرمولاسیون مربوط به محاسبه درجه آزادی این دسته از مکانیزم ها گسترش می یابد. سپس معادلات مربوط به سینماتیک موقعیت مفصل تامسون فرموله و به حل سینماتیک مستقیم آن پرداخته می شود و نشان داده می شود که سرعت زاویه ای در این مفصل یونیورسال به صورت دقیق ثابت باقی می ماند. ویژ گی های این مفصل بیان می گردد و پارامتر موثر برای افزایش زاویه انحراف مورد بررسی قرار می گیرد. در ادامه با استفاده از تئوری پیچه درجه آزادی مفصل پرشین محاسبه و نواقص آن بیان می گردد. سپس برای اصلاح این مفصل یونیورسال یک مکانیزم شش میله ای فضایی 6r مقید افزونه پیشنهاد می شود. در ادامه یک سنتز نوع برروی مکانیزم پیشنهاد شده ارائه می شود. سپس سینماتیک موقعیت مفصل پرشین اصلاح شده بررسی می شود و حل سینماتیک مستقیم ارائه می گردد. در نهایت ویژگی های مربوط به این مفصل یونیورسال مورد بررسی قرار می گیرد.

تعیین ضرایب هیدرودینامیکی برای یک سازه دریایی، جهت یافتن معادله پاسخ حرکت سازه به امواج ورودی برخورد کننده به آن، از اهمیت بالایی برخوردار است. این ضرایب در طراحی و ساخت بهینه یک شناور دریایی نقشی مهم و اساسی ایفا می کنند. به خصوص در زمینه سامانه های مبدل انرژی موج که شکل بدنه شناور تأثیر زیادی در توان خروجی بهینه این سامانه ها دارد. هدف از این مطالعه شبیه سازی عددی یک هندسه شماتیک از این سامانه سه درجه آزادی به کمک روش المان مرزی و روش مرسوم اویلری-لاگرانژی در استخر موج عددی است. برای حل مسئله از کد عددی نوشته شده به زبان متلب استفاده گردیده است. بررسی پروفیل موج در سطح آزاد، تعیین فشار، نیروها و گشتاورهای وارد بر سامانه، و درنهایت تعیین ضرایب هیدرودینامیکی از اهداف این پایان نامه به شمار می روند. برای اعتبارسنجی کد عددی نوشته شده، مسائل پیستون موج ساز و امواج پیش رونده اِیری به طور جداگانه بررسی شده اند. نتایج عددی حاصل، با نتایج حل تحلیلی برای هر یک از مسائل اعتبارسنجی گردیده اند. روش المان مرزی، مبتنی بر گسسته سازی یک معادله انتگرالی می باشدکه این معادله انتگرالی، از لحاظ ریاضی، معادل با معادله دیفرانسیل پاره ای حاکم بر مساله است. علت استفاده از روش عددی المان مرزی، مزیت هایی است که این روش، به خصوص در حل مسائل مقدار مرزی و سطح آزاد نسبت به سایر روش های عددی، مانند روش المان محدود، روش تفاضل محدود و ... دارا می باشد. به عنوان یکی از مزایای اصلی روش المان مرزی، می توان به این نکته اشاره کرد که در این روش، به جای اینکه کل فضا یا ناحیه حل مش بندی شود، فقط مرزهای ناحیه حل مش بندی می شوند که در این حالت، تعداد مش ها بسیار کمتر خواهد بود و همین موضوع، باعث افزایش چشمگیر سرعت حل و کاهش هزینه محاسبات خواهد شد.

در این پژوهش سعی می شود با تعریف فاکتور مناسب، تاثیر فاز دو تکیه گاهی در رفتار حرکتی ربات دو پا بررسی شود. اثر محدودیت گشتاور مفاصل و پارامترهای حرکتی ربات در درصد مشارکت فاز دو تکیه گاهی که مسیر حداقل زمان ربات را برآورده می کند، مورد بررسی قرار می گیرد.سپس مسیر بهینه حداقل زمان ربات توسط الگوریتم بهینه سازی پرندگان طراحی می شود. بدین منظور ابتدا مسیر حرکت ربات با استفاده از قیود سینماتیکی به صورت پارامتری طراحی می شود. با تعریف معیار پایداری ممان صفر، توسط روش بهینه سازی اجتماع پرندگان پایدارترین مسیر حرکت ربات تعیین می شود. نتایج با کارهای پیشین مورد مقایسه می گیرد و صحت الگوریتم استفاده شده جهت تعیین مسیر با حداکثر پایداری تایید می شود. سپس اثر فاز دو تکیه گاهی بر توان مصرفی پایدارترین مسیر ربات به صورت پارامتری مورد بررسی قرار داده می شود و با استفاده از الگوریتم بهینه سازی مناسب درصد مشارکت فاز دو تکیه گاهی، برای مسیر با حداکثر پایداری و حداقل توان مصرفی تعیین می شود. در این تحقیق از الگوریتم پرندگان جهت تعیین مسیر حداقل زمان استفاده شده است. جهت بررسی صحت الگوریتم ارائه شده، مسیر حداقل زمان ربات با حداکثر پایداری برای مقدار معین درصد مشارکت فاز دو تکیه گاهی تعیین می شود و نتایج با کارهای پیشین مقایسه می شود. پس از صحت الگوریتم ارائه شده، مسیر حداقل زمان برای مقدار معین درصد مشارکت فاز دو تکیه گاهی و محدودیت گشتاور مفاصل بدست می آید. سپس اثر فاز دو تکیه گاهی در تعیین مسیر پایدار حداقل زمان ربات مورد بررسی قرار می گیرد و مقدار درصد مشارکت فاز دو تکیه گاهی که مسیر پایدار با کمترین زمان حرکت برای ربات را برآورده می کند، تعیین می شود. اثر محدودیت گشتاور اعمال شده بر مفاصل ربات و پارامترهای حرکتی ربات در تعیین مقدار درصد مشارکت فاز دو تکیه گاهی که مسیر با کمترین زمان حرکت برای ربات را برآورده می کند، مورد بررسی قرار می گیرد. در انتها توسط روش بهینه سازی اجتماع پرندگان پارامترهای حرکتی و درصد مشارکت فازهای حرکتی به نحوی تعیین می شوند که مسیر حداقل زمان با محدودیت گشتاور مفاصل مطلوب ربات را برآورده کنند.

در این پروژه سعی بر آن بوده تا با بررسی و تحلیل مکانیزم چهارمیله ای و چهار نوع از مکانیزم های شش میله ای، یک زانوی مصنوعی مناسب طراحی شود. بدین ترتیب، ابتدا طراحی سینماتیکی مکانیزم های زانوی فعال، با هدف رسیدن به حداکثر شباهت مسیر مچ پای نرمال انجام گرفته، سپس به طراحی دینامیکی مکانیزم های فوق با مفاصل صلب و با هدف تمرکز بر حصول حداقل گشتاور موتور پرداخته می شود. در ادامه و جهت تقلیل انرژی مصرفی مفاصل انعطاف پذیر جایگزین مفاصل صلب در مکانیزم ها شده و مجدداً عملکرد دینامیکی زانو ها مورد بررسی قرار می گیرد. سرانجام با مقایسه عملکرد سینماتیکی و دینامیکی پنج مکانیزم مذکور، مکانیزمی که بهترین عملکرد سینماتیکی و دینامیکی را به طور همزمان ارائه می دهد، به عنوان مکانیزم مطلوب انتخاب می شود. همچنین طراحی مکانیزم زانو ی پسیو (غیر فعال) که در آن مکانیزم زانو فاقد گشتاور موتور است، و تولید حرکت تنها از طریق نیرو و گشتاور مفصل ران در فرد معلول صورت می گیرد، نیز مورد بررسی و مطالعه قرار می گیرد. در اینجا نیز مکانیزمی که دارای عملکرد سینماتیکی مناسب، توام با حداقل گشتاور مفصل ران باشد، به عنوان مکانیزم زانوی بهینه تعیین می شود.

چکیده استفاده از مواد هوشمند در سازه ها کاربرد های مختلفی پیدا کرده است. عملگری و حسگری عملکرد هایی از این گونه اند که به عنوان ابزار هایی برای کنترل ارتعاشات سازه استفاده می شود. اخیرا کاربرد دیگری نیز مورد توجه قرار گرفته و آن هم بحث برداشت انرژی از ارتعاشات سازه می اشد. سازه در رفتار ارتعاشی خود دارای انرژی می شود و می توان به وسیله مبدل های الکترومکانیکی از حرکت مکانیکی سازه بعنوان یک منبع انرژی بهره برد و به وسیله مبدل ها آن را به انرژی الکتریکی تبدیل کرده و محصول این تبدیل را در سیستمی دیگر به مصرف رسانده یا ذخیره کرد. در این پژوهش سعی داریم خصوصیات کامپوزیت های پلیمر یونی-فلزی را معرفی می کنیم و معادلات عملگری و حسگری را برای براساس سبک فرمول نویسی متعارف استخراج خواهیم کرد. سپس معادلات حاکم بر برداشت انرژی از ارتعاشات تیر اویلر برنولی به وسیله نوار های کامپوزیت بدست می آوریم. در مرحله بعد بر اساس تئوری کلاسیک غیر خطی معادلات بال را که انرژی توسط یک ورق خطی از جنس کامپوزیت ، از آن برداشت می شود، بدست می آوریم. در آخرین مرحله بال را تحت بارگذاری نیروهای آیرودینامیک مادون صوت قرار می دهیم و اثرات برداشت انرژی را بر محدوده پایداری و دامنه سیکل حدی مطالعه می کنیم. همچنین ولتاژ و توان تولیدی را زمانی که نوسانات در سیکل حدی واقع می شود ، بدست می آوریم.

در این تحقیق، به مدلسازی و بررسی پایداری خطی و غیرخطی لوله حامل سیال با در نظر گرفتن دوران پرداخته خواهد شد. به طور خاص رفتارهای دینامیک یک لوله یکسرگیردار به صورت تئوری با میدان غیرخطی جدید مورد بررسی قرار گرفته می شود. در مدل¬سازی، توابع جابجایی 3 بعدی که شامل جابجایی عرضی دو خمش و جابجایی درون صفحه¬ای می¬باشد انتخاب شده و همچنین با توجه به غیرخطی بودن ذاتی سیستم از روابط کرنش-جابجایی غیرخطی استفاده می شود. معادلات غیرخطی حاکم بر حرکت برای لوله یکسرگیردار با استفاده از اصل لاگرانژ استخراج شده است. در استخراج معادلات، به علت حرکت سه بعدی میدان حرکت به صورت دو خمش مدل گردیده است. معادله دیفرانسیل حاکم با استفاده از روش گالرکین به معادلات دیفرانسیل معمولی تبدیل شده ، ابتدا تحلیل خطی معادلات انجام گرفته و پارامترهای بحرانی، نوع انشقاق ها و ناپایداری ها تعیین گردیده است. این بررسی ها برای شرایط مرزی های گیردار-گیردار، لولا-لولا هم انجام شده و ناپایداری هایی نظیر واگرایی و کمانش، فلاتر و فلاتر کوپل شده مشاهده شده است. پس از آن معادلات غیرخطی حل شده و رفتارهای تناوبی به صورت سیکل حدی، پریود دوبل و آشوب به کمک نگاشت پوانکاره و دیاگرام دوشاخه-شدگی مشاهده شده است. همچنین اثر پارامترهای طراحی بر رفتار سیستم ارائه شده است.

ساخت و کنترل ربات های راه رونده دو پا می تواند به درک چگونگی راه رفتن انسان به ما کمک کند. هدف ازمطالعه وضع راه رفتن انسان، بدست آوردن آگاهی بیشتر در احتمال وجود راه رفتن مستقل راه رونده های دو پا است. برای مشخص کردن این وضع و رفتار، یک مدل مناسب باید ساخته شود که حرکت راه رفتنانسان را تقلید می کند.بااین حال این مدل نباید بیش از حد پیچیده باشد زیر ا بسیاری از پارامترها، تحت تاثیر راه رفتن می توانند تغییر یابند. اگر چه راه رفتن انسان واقعی،در یک محیط سه بعدی انجام شده است، یک مدل دو بعدی نیز قادر به نشان دادن رفتار مشابه است و برای تحقیق نیز بسیار ساده تر است.در این پروژه پایداری ربات راه رونده دوپای غیرفعال با ساختارهای مختلف شکل کف پا( کف پای سوزنی، کف پای تخت و کف پای منحنی شکل) بررسی خواهد شد. این پروژه شامل بخش های مختلف مدل سازی ریاضی، مدل نرم افزاری و شبیه سازی های عددی می باشد. در فصل اول مقدمه ای درباره ربات های انسان نما و تعاریف و اصطلاحاتی درباره ربات های دوپا آورده شده است. در فصل دوم معادلات حرکت حاکم بر سیستم استخراج شده و شبیه سازی های لازم شامل نمودارهای تغییر مکان، زوایا و سرعت انجام می گیرد. در فصل سوم به چند نمونه از نتایج در این زمینه پرداخته می شود و نهایتا نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات برای ادامه پژوهش در فصل چهارم بیان خواهد شد.

در پایان نامه ی حاضر به مدل سازی دینامیکی و کنترل تطبیقی یک ربات موازی همکار پرداخته می شود. ربات موازی مورد نظر از دو شاخه ی اصلی و یک جسم میانی تشکیل شده است، که هر شاخه شامل یک ربات بازوی ماهر سه-عضوی است. این دو شاخه به صورت مشارکتی به مهار و تغییر موقعیت جسم میانی می پردازند. در این پروژه، برای مدل سازی دینامیکی از روش معادلات لاگرانژ استفاده می شود، که روشی کارآمد در استخراج معادلات حرکت سیستم های مقید است. در استخراج روابط دینامیکی حاکم بر سیستم، از اصطکاک ها ی موجود در اتصالات و همچنین از انعطاف پذیری عضوها صرف نظر می شود. هدف اصلی از طراحی کنترلر، این است که با وجود عدم قطعیت در برخی از پارامترهای ربات نظیر جرم و ممان اینرسی جسم میانی، بتوان موقعیت ربات را کنترل نمود. برای رسیدن به این هدف، از کنترل تطبیقی مدل مرجع استفاده می شود. در این پایان نامه، یک روش کلی برای طراحی سیستم کنترل تطبیقی که قابلیت پیاده سازی بر انواع ربات های موازی را داشته باشد، ارایه می شود. روش مورد نظر، به صورت تلفیقی از روش کنترل خطی سازی پسخوراند و روش پایداری لیاپانوف می باشد و در دسته ی کنترلرهای تطبیقی مدل مرجع قرار می گیرد. قانون کنترل به روش خطی سازی پسخوراند و قانون تطبیق (تنظیم پارامترها) با استفاده از تئوری پایداری لیاپانوف طراحی می گردد. به منظور صحه گذاری و بررسی عملکرد سیستم کنترلی طراحی شده، مدل نرم افزاری سیستم حلقه بسته با استفاده از ابزار سیمولینک در نرم افزار متلب شبیه سازی می شود. نتایج حاصل از شبیه سازی حاکی از آن است که با اعمال کنترلر طراحی شده می توان ربات را در یک موقعیت مطلوب قرار داده و در آن پایدار نمود. همچنین مشاهده می شود که سیستم کنترلی طراحی شده مقاومت قابل قبولی در برابر عوامل مدل نشده در سیستم، نظیر نویز و اغتشاش دارد.

بررسی مطالعات صورت گرفته در زمینه تئوری کوپل تنش نشان می دهد که سه تئوری کوپل تنش مختلف به نام های تئوری کوپل تنش کلاسیک، تئوری کوپل تنش حاج اسفندیاری و تئوری کوپل تنش بهبودیافته ارائه شده که در این پایان نامه از تئوری کوپل تنش حاج اسفندیاری استفاده شده است. این تئوری کوپل تنش در معادلات خود دارای یک پارامتر مقیاس طولی می باشد. دارا بودن پارامتر مقیاس طولی این تئوری را قادر می سازد که اثر اندازه را در بررسی رفتار های مکانیکی ماده در نظر بگیرد. در این پایان نامه تحلیل غیر خطی خمش ورق های مستطیلی مدرج تابعی با استفاده از تئوری مرتبه اول برشی و بر پایه تئوری کوپل تنش انجام شده است. برای استخراج معادلات حاکم و شرایط مرزی از روش وردشی و اصل همیلتون استفاده شده است. معادلات حاکم توسط روش های تحلیلی ناویر و گالرکین و روش های عددی کوادریچر تفاضلی و اجزا محدود حل شده اند. برای بررسی بهتر موضوع تأثیر عوامل مختلفی مانند تغییرات پارامتر مقیاس طولی، تغییرات شاخص مدرج تابعی و تغییرات ضخامت بر خمش ورق در نظر گرفته شده است. نتایج بدست آمده از حل معادلات حاکم با نتایج گزارش شده توسط دیگر محققان و همچنین نتایج بدست آمده از نرم افزار انسیس مقایسه شده اند. این نتایج نشان می دهند که مقادیر پیش بینی شده توسط تئوری کوپل تنش حاضر با نتایج متناظر در تئوری کوپل تنش بهبود یافته کاملا مطابق است اما با تئوری کلاسیک ورق متفاوت می باشد و این تفاوت زمانی زیاد می شود که ضخامت ورق نزدیک به پارامتر مقیاس طولی ماده باشد.

در این تحقیق به تأثیر مسیر حرکتی و حضور مفاصل فعال و غیر فعال در مسأله حداقل زمان حرکتی ربات همکار پرداخته می شود. بدین منظور ابتدا به بیان منطق حاکم بر الگوریتم های حداقل زمان پرداخته شده و نحوه بدست آوردن معادلات دینامیکی ربات و فرمول بندی این الگوریتم ها تشریح خواهد شد. نتایج عددی حل مسأله حداقل زمان برای یک ربات همکار ارائه خواهد شد. در ادامه به تأثیر مسیر بر روی سرعت حرکت، میزان مشارکت عملگرها و قابلیت ربات در حرکت با حداقل زمان پرداخته خواهد شد. در انتخاب مسیرها سعی گردیده است تا تنوع آن ها حفظ شود و حرکت ربات در مسیرهای متفاوت بررسی شود. دانستن این نکته که مسیر چه تأثیری می تواند در تحریک عملگرها و میزان فعالیت آن ها داشته باشد، نکته ای است که می تواند برای طراحان ربات ها مهم باشد. در پایان به بررسی تأثیر حضور عملگرهای غیر فعال در قابلیت ربات در حرکت در حداقل زمان پرداخته می شود. اینکه غیر فعال گشتن هر کدام از عملگرها به چه میزان موجب کاهش قابلیت های ربات می گردند، دلیل اصلی پرداختن به این موضوع می باشد. فرض می شود که ربات مورد تحقیق دارای سه عملگر غیرفعال می باشد. سعی می شود تا با استفاده از حداکثر قابلیت های عملگر فعال باقیمانده بتوان زمان حرکتی ربات را حداقل نمود. ربات مورد تحقیق در این پایان نامه، دو ربات همکار می باشد، که هرکدام از بازوها داری سه میله هستند. همچنین ربات دارای شش عملگر می باشد ربات مورد تحقیق یک مکانیزم صفحه ای سه درجه آزادی با سه درجه افزونگی عملگر می باشد.

در فناوری mems، ساختارهای خازنی وجود دارد که در سال های اخیر، ساختارهای خازنی با صفحه فوقانی چهار طرف ثابت مورد استفاده فراوان قرار گرفته اند. در این ساختارها، ولتاژ بحرانی بسیار اهمیت دارد. این بدان علت است که با افزایش ولتاژ ورودی، مقدار جابه جایی صفحه متحرک فوقانی بیشتر شده و درصورتی که این مقدار ولتاژ از حد مجاز افزایش یابد، ساختار دچار فروپاشی می گردد. این ولتاژ، به عنوان ولتاژ بحرانی شناخته می شود. در این تحقیق با استفاده از مدل های مکانیکی ارائه شده برای ساختار خازنی که از هر چهار طرف ثابت شده باشد، ولتاژ بحرانی و میزان جابه جایی دوصفحه خازن، مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. دو مدل مکانیکی برای ساختارهای خازنی با ضخامت های مختلف ارائه می شود؛ روش اول در ساختار مربوط به غشاء(membrane) و معادله ی حاکم بر آن است، که برای ضخامت های پایین صدق می کند. اثر کشش صفحه ای در مدل سازی لحاظ می شود. روش دوم مدل دیگری برای ساختار مربوط به ورق(plate) ارائه شده که اثر ضخامت در آن، تأثیرگذار تر از وابستگی فشار یا تنش می باشد. در نهایت، معادله اصلی به صورت تلفیقی از هر دو معادله بیان خواهد شد که هم اثر ضخامت و هم اثر کشش صفحه ای را لحاظ می‎ کند.با استفاده از این مدل مکانیکی و به کارگیری از نرم افزار matlab، میزان دقیق تری از ولتاژ بحرانی در مرز بین پایداری و ناپایداری به دست می آید. منحنی جابه جایی بر حسب ولتاژ، نشان می دهد که در این روش، سازگاری و توافق نتایج تئوری با شبیه سازی یا ابزار المان محدود(fem)، بیشتر از پژوهش های پیشین می باشد.

مهم?ترین مساله در استفاده از ربات?های راه?رونده، تلاش برای حفظ تعادل و جلوگیری از افتادن آن?ها است. برخلاف سایر ربات?های دوپای متداول که از مفاصل محرک استفاده می?کنند، راه?رونده?های غیرفعال بدون اعمال هر گونه تحریک خارجی و یا ورودی کنترلی بر روی یک شیب کوچک راه می?روند. این راه?رونده?ها به شرایط اولیه بسیار حساس هستند. از این?رو، انتخاب شرایط اولیه مناسب به قدری مهم است که می تواند موجب پایداری یا ناپایداری ربات گردد. از سوی دیگر، با افزایش شیب و ایجاد انشقاق?های حرکتی در سرعت?های بالا، گام?های ربات به سمت آشوبی شدن و ناپایداری پیش می?رود. در راستای رفع این محدودیت?ها، تعیین شرایط اولیه مناسب برای سیکل حدی مرتبه اول گام پایدار و حتی ناپایدار و ?هم?چنین کنترل ناپایداری بر شیب?های تند اهداف این پایان?نامه را تشکیل می?دهد. راه?رونده?های غیرفعال مورد بررسی با دو شکل کف پای سوزنی و منحنی انتخاب شده?اند. دو روش به ترتیب برمبنای حل معادلات دیفرانسیل غیرخطی در قالب یک مساله مقدار مرزی و تعیین تابع گام ربات به شیوه گسسته?سازی با روش تفاضل محدود برای تعیین شرایط اولیه مناسب و دستیابی به سیکل?های گام مرتبه اول پیشنهاد شده?است. پس از یافتن سیکل?های حدی به کمک شرایط اولیه حاصل از این دو روش، دو دیدگاه متداول پایداری سیکلی و تعادل براساس مفهوم نقطه گشتاور صفر در بررسی پایداری چرخه?های گام مورد استفاده قرار گرفته?است. با محاسبه موقعیت نقطه گشتاور صفر ربات?های موردنظر مشخص گردید که معیار مربوطه در تحلیل پایداری راه?رونده?های غیرفعال کارایی ندارد. در نتیجه، شیوه?های کنترلی دیگری براساس پایداری سیکلی به نام?های روش گشتاور محاسبه شده، کنترل فیدبک حالت پیوسته و لحظه?ای جهت پایدارسازی گام?های ناپایدار در شیب?های تند سطح معرفی شد. نتایج بررسی?ها نشان می?دهد که روش کنترل فیدبک حالت لحظه?ای توانسته با صرف کم?ترین میزان انرژی به کنترل گام?های ناپایدار در لحظه برخورد پا با سطح بپردازد.

در تحقیق حاضر، رفتار دینامیکی مکانیزم های لنگ-لغزنده صفحه ای صلب و انعطاف پذیر با در نظر گرفتن لقی مفاصل در حالات یک و دو مفصل لق مطالعه می شود. برای بررسی تأثیر لقی مفاصل در حالت یک لقی فرض شده است که مفصل میان لنگ و شاتون به صورت لق بوده و در حالت دو لقی علاوه بر مفصل ذکرشده، مفصل میان شاتون و لغزنده نیز به صورت لق در نظر گرفته می شود. از نظریه لنکرانی-نیک روش برای تخمین نیروی تماسی بین اعضا در مفاصل لق استفاده گردیده است. به علت در نظر گرفتن اثر پخش انرژی در کنار نیروی الاستیک، نتایج به دست آمده با استفاده از این روش از دقت بالایی برخوردار هستند. مشاهده می شود که لقی مفاصل موجب اختلالاتی در پاسخ مکانیزم گردیده که این اختلالات با افزایش تعداد مفاصل لق شدیدتر می شوند. دینامیک غیرخطی سیستم توسط ابزار مرتبط همچون مقاطع پوآنکاره و نمودار های انشقاق تحلیل می شود. اثرات اصطکاک در مفاصل نیز در این تحقیق بررسی گردیده اند. بررسی پارامتری چندین مولفه هندسی و مکانیکی موثر بر حرکت سیستم در حالت های مختلف انجام شده است. به منظور تحلیل اثر انعطاف پذیری لینک در رفتار مکانیزم های لق، لینک واسطه (شاتون) به صورت انعطاف پذیر در نظر گرفته می شود. با در نظر گرفتن لینک انعطاف پذیر به صورت یک تیر اویلر-برنولی با قابلیت ارتعاشات عرضی، سیستم به صورت دینامیکی مدل سازی می شود. در حالت انعطاف پذیر، با تفکیک معادلات با مشتق های جزئی با استفاده از روش گالرکین، دسته های معادلات دیفرانسیلی عادی با تعداد محدود به دست آمده و سیستم با استفاده از آن ها شبیه سازی می گردد. با مقایسه پاسخ های سیستم های انعطاف پذیر و صلب، مشاهده می شود که انعطاف پذیری لینک در سیستم های با مفاصل لق نقش تعلیق را داشته و موجب بهبود عملکرد به وسیله کاهش نیرو های تماسی در لقی مفاصل می گردد. تحلیل های غیرخطی و پارامتری مربوطه در این قسمت نیز انجام شده اند. به منظور مقابله با اثرات ناخواسته لقی مفاصل، روشی برای کنترل مکانیزم به وسیله نگاه داشتن ژورنال ها و بیرینگ های مرتبط با مفاصل لق در حالت تماس دائم ارائه گردیده است. همچنین پیشنهاد می شود تا به منظور کاهش بار کاری فعال ساز و کنترل دقیق تر، از یک فعال ساز اضافی نصب شده بر روی شاتون به منظور فراهم آوردن تماس دائم در مفصل لق استفاده شود. روش ذکرشده با و بدون در نظر گرفتن فعال ساز اضافی نصب شده بر روی شاتون تحلیل شده و نتیجه شده است که در مکانیزم های با مفصل لق، استفاده از یک فعال ساز اضافی می تواند در کنترل مناسب مکانیزم نقش بسیار قابل توجهی داشته باشد.

در کار حاضر ارتعاشات آزاد مکانیزم های بهم پیوسته با استفاده از روش سفتی دینامیکی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. در این راستا، ابتدا معادلات حاکم بر حرکت و شرایط مرزی برای چندین مکانیزم بهم پیوسته با استفاده از اصل همیلتن استخراج می گردد. با حل معادلات دینامیکی حاکم و استخراج ماتریس تبدیل هر عضو مکانیزم با توجه به شرایط مرزی، ماتریس سفتی دینامیکی برای هر عضو تعیین می گردد. به دلیل پیچیدگی حل با استفاده از روش سفتی دینامیکی و به منظور اعتبارسنجی نتایج حاصله، از روش تحلیلی دیگری نیز استفاده شده است. با کمک حل تحلیلی بدون نیاز به ماتریس تبدیل روش سفتی دینامیکی، امکان ارزیابی محاسباتی، دقت و پیچیدگی روش سفتی دینامیکی ممکن خواهد بود. بررسی های صورت گرفته نشان می دهد عمده ی مسائل بررسی شده در زمینه ی سفتی دینامیکی توسط بنرجی و دیگران، برای تحلیل های خطی بوده و این تحلیل ها نیز عموما بر روی مدل های یک بعدی ساده اعمال شده اند. لذا استفاده از این روش برای تحلیل های غیرخطی مناسب نمی باشد.

امروزه کنترل ارتعاشات ناخواسته در سازه های عظیم و لوازم مکانیکی با کمترین هزینه ممکن از اهمیت بالایی برخوردار است. از کارآمدترین تجهیزاتی که برای این منظور استفاده می گردد، جاذب دینامیکی نام دارد. این وسیله یک زیرسیستم دینامیکی است که به مجموعه اصلی متصل گشته و نوسانات مخرب و نامطلوب آن را در یک محدوده فرکانسی تعدیل می نماید. در این پژوهش نحوه عملکرد پاندول جاذب دینامیکی به عنوان عضوی از این گروه بزرگ، بررسی شده است. این ابزار برخلاف جاذب های معمول از نیروی جاذبه زمین بجای نیروی الاستیک برای انجام وظایف خود بهره می برد. معادلات دینامیکی غیرخطی حاکم بر مسئله به ترتیب توسط روش های لاگرانژ و توازن هارمونیک استخراج و حل می گردد. روش حل مذکور تنها برای تحلیل پاسخ حالت ماندگار قابل استفاده بوده و در مورد پاسخ گذرا کارایی نخواهد داشت. عمل بهینه سازی به صورت عددی و برای یافتن جاذب مطلوب به منظور کنترل بهتر نوسانات زیرسیستم اولیه (اصلی) صورت می پذیرد. نشان داده می شود که حل مسئله با انجام عمل خطی سازی روی معادلات حاکم، علاوه بر ناتوانی در تخمین دقیق پاسخ مجموعه در هنگام افزایش دامنه نوسانات پاندول جاذب، قادر به دست یابی به تمامی پاسخ ها نیز نخواهد بود. اما در این تحقیق، جواب مسئله به دو دسته پاسخ اولیه (دائمی) و ثانویه (مقطعی) تقسیم بندی می شود. همچنین بیان می گردد که باوجود احتمال بسیار اندک رخداد پاسخ های ثانویه، مطالعه آن ها به دلیل تأثیرگذاری بر پاسخ اولیه از اهمیت بسزایی برخوردار است. به علاوه، کیفیت کار پاندول جاذب ارتعاش با طول متغیر و میرایی غیر خطی در کنار نتایج حاصل از آزمایش عملی مورد رسیدگی قرار می گیرد.

در این پایان نامه به مدلسازی دینامیکی و کنترل یک ربات موازی شش کابلی شش درجه آزادی پرداخته شده است. ربات-های موازی کابلی، نوع خاصی از ربات های موازی می باشند که به جای بازو های صلب از کابل و به جای استفاده از عملگر های هیدرولیکی و پنوماتیکی از کابل جمع کن هایی استفاده می شود که توسط موتور های الکتریکی تحریک می شوند. اولین گام در طراحی کنترل کننده، داشتن یک مدل مناسب و کامل از ربات می باشد. لذا در این پایان نامه ابتدا به مدلسازی سیستم مورد بررسی با استفاده از روش لاگرانژ پرداخته شده است. در استخراج معادلات حرکت، از انعطاف کابل و دینامیک عملگر ها صرف نظر شده است. در قیاس با حجم زیاد کار های انجام شده در حیطه ی کنترل ربات های سری و موازی، حجم کمتری به بحث و بررسی کنترل ربات های کابلی پرداخته شده است. هدف اصلی این پایان نامه، بهره گرفتن از یک روش کنترل مقاوم و تطبیقی به منظور کنترل موقعیت ربات موازی شش کابلی شش درجه آزادی در حضور اغتشاش و عدم قطعیت در برخی پارامتر های سیستم، همزمان با حفظ کشش مثبت کابل ها می باشد. همچنین عملکرد این کنترلر ها با روش های کنترل معمولی غیر مقاوم مقایسه شده است. تحلیل پایداری مقاوم الگوریتم کنترلی پیشنهادی با استفاده از تئوری پایداری لیاپانوف انجام شده است. کنترل ربات های کابلی به علت ویژگی منحصر به فرد کابل ها، که فقط باید در کشش باشند، چالش برانگیزتر از کنترل دیگر ربات های موازی می باشد و قوانین کنترل، مستقیماً قابل استفاده برای این ربات ها نمی باشد. این محدودیت ذاتی نه تنها باعث عملکرد بدتر می شود بلکه ممکن است باعث ناپایداری سیستم گردد. بنابراین باید الگوریتمی اعمال گردد که ورودی های سیستم از جانب کنترلر را به کشش مثبت کابل مقید سازد. الگوریتم اعمال شده در این پروژه، به گونه ای است که مقادیر کشش کابل ها، تحت مسیر مطلوب و شرایط اولیه ی مختلف، مثبت بدست آید. برای اطمینان از صحت مدل دینامیکی و کارایی کنترلر های طراحی شده شبیه سازی هایی انجام شده است و نتایج مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است.

برای ایجاد حرکت نسبی بین عضوهای متصل به هم در یک مکانیزم، وجود لقی در مفاصل امری اجتناب ناپذیر است. علاوه بر ایجاد خطا در دقت موقعیت¬یابی، وجود لقی یکی از مهم ترین عوامل ایجاد ضربه و شوک و در نتیجه تولید ارتعاشات و صدا در هنگام کارکرد مکانیزم می¬باشد. تلرانس¬ها و خطاهای ناشی از فرایند طراحی و ساخت، سائیدگی و خوردگی مفاصل بعد از یک دوره معین کاری و اثرات حرارتی به عنوان مهم¬ترین عوامل ایجاد و افزایش لقی شناخته شده¬اند. بدیهی است که در صورت وجود لقی در مفاصل لولایی، یک یا دو درجه آزادی غیرقابل کنترل به مکانیزم افزوده می¬شود که می¬¬تواند منبع ایجاد خطا باشد. در این رساله سعی شده است با استفاده از روش¬هایی، اثرات نامطلوب ناشی از لقی مفاصل لولایی کاهش یابند. بهینه¬سازی ابعادی و جرمی مکانیزم یکی از این روش¬هاست. در این روش پارامترهای ابعادی مکانیزم همانند طول عضوها برای کاهش خطای سینماتیکی، و همچنین پارامترهای جرمی همانند اندازه جرم، ممان اینرسی و مرکز جرم عضوها به منظور بهبود کارایی دینامیکی مکانیزم بهینه می¬شوند. روش دیگری که در این رساله ارائه شده استفاده از مفاصل نرم است. مفاصل نرم با توجه به شکل یکپارچه خود، مشکل لقی را برطرف کرده و در صورت استفاده، دقت مکانی مکانیزم را افزایش می¬دهند. هر چند که این مفاصل مزایا و معایب مختلفی دارند، اما می¬توانند در مواردی که محدوده تغییر زاویه¬ مفصل و نیروهای وارده بر آن زیاد نباشد، گزینه مناسبی باشند. این دو روش با استفاده از الگوریتم¬های ارائه شده، بر روی مکانیزم¬های صفحه¬ای موازی از جمله مکانیزم لنگ-لغزنده، مکانیزم چهارمیله¬ای و روبات موازی صفحه¬ای 3rrr اعمال و نتایج حاصل مورد بررسی قرار گرفته است. برای استخراج روابط دینامیکی این مکانیزم¬ها از رابطه لاگرانژ استفاده شده است. نتایج نشان می¬دهند که با استفاده از این روش¬ها، علاوه بر کاهش خطا در تولید مسیر، پارامترهای دینامیکی مکانیزم نیز بهبود یافته¬اند. بدین ترتیب که مقادیر بیشینه نیروهای مفاصل و شتاب عضو¬ها کاهش یافته و تغییرات ناگهانی این پارامترها نیز حذف شده است. در نتیجه می¬توان از کاهش ضربه و ارتعاش در مکانیزم اطمینان داشت.

با توجه به گسترش روزافزون استفاده از شناورهای تندرو در کاربردهای نظامی و غیر نظامی، حفظ تعادل و پایداری این دسته از شناورها در مقابله با تلاطم امواج، همواره یکی از مباحث مهم به شمار می رود. مهم ترین اثرات تلاطم امواج دریا بر روی این دسته از شناورها، در قالب ایجاد نوسان های اجباری در جهت رول و پیچ شناور نمایان می شود که این موضوع با حساسیت بیشتری در شناورهای نظامی، از دو دیدگاه راحتی خدمه و امکان استفاده ی بهینه از تسلیحات، قابل بیان و ارزیابی است. در این راستا انتخاب یک سامانه ی پایدارساز مناسب به منظور کنترل رول و پیچ در شناورهای نظامی که مجهز به تسلیحات گوناگون برای دفاع و حمله در شرایط اضطراری می باشند، از اهمیت به سزایی برخوردار است. در این پژوهش با در نظر گرفتن ویژگی های منحصر به فرد شناورهای تندرو اقدام به انتخاب یک سامانه ی پایدارساز بهینه برای این گروه از شناورها شده است. برای این که بتوان به انتخابی جامع دست یافت، مشخصه های اساسی از منظر شرایط دریا و شرایط شناور مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است و پس از امتیازدهی هر مشخصه (با توجه به اهمیت وزنی آن) انتخاب بهینه صورت پذیرفته است. با توجه به نتایج به دست آمده، جایروهای ضد غلتش به عنوان بهترین گزینه برای کاهش غلتش شناورهای تندرو انتخاب گردید. جایروی ضد غلتش بر مبنای مفاهیم ژیروسکوپی و با استفاده از ممان حاصل از فلایویل، گشتاوری مخالف با گشتاور موج ایجاد می کند و جلوی رول ناخواسته ی شناور را می گیرد. نخستین گام در طراحی جایروی ضد غلتش، طراحی فلایویلی است که با توجه به گشتاور حاصل از امواج دریا و سرعت زاویه ای موج، گشتاور مناسبی را برای کاهش غلتش شناور اعمال نماید. با توجه به این که گشتاور بازگرداننده ی جایرو رابطه ی مستقیمی با ممان اینرسی جرمی فلایویل دارد، برای افزایش گشتاور بازگرداننده، باید یک فلایویل با ممان اینرسی بالا برگزید؛ در مقابل، افزایش ممان اینرسی، باعث افزایش جرم فلایویل نیز می شود؛ لذا انتخاب هندسه ی بهینه ی فلایویل به شکلی که در کنار سبکی دارای ممان اینرسی بالایی نیز باشد از اهمیت به سزایی برخوردار است. از طرفی دیگر، ممان اینرسی به توزیع جرم نیز وابسته است. بر این اساس، ابتدا چند هندسه در جرم یکسان پیشنهاد می شود و بر اساس ممان اینرسی ایجاد شده، بهترین هندسه انتخاب می شود. در ادامه با در نظر گرفتن شرایط امواج خلیج فارس، از الگوریتم ژنتیک چندهدفه با مرتب سازی نامغلوب برای بهینه سازی ابعاد هندسه ی فلایویل استفاده شده است؛ به طوری که ابعاد به دست آمده برای هندسه ی فلایویل، کم ترین جرم و بیشترین ممان اینرسی را تولید کند. در انتها، نیز تاثیر جایرو بر زاویه ی هیل و شعاع دور زدن شناور مدل مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده شد که استفاده از جایروی ضد غلتش، باعث افزایش 12 درصدی زاویه ی هیل و کاهش 31 درصدی شعاع دور زدن شده است.

در سیستم های مکانیکی ارتعاشات ناخواسته می توانند توسط روش های مختلفی مانند به کارگیری جاذب های ارتعاشی کاهش یابند. جاذب ارتعاشی مرسوم یک المان یک درجه آزادی است که متشکل از جرم، فنر و میراگر بوده و بر روی یک سیستم مکانیکی ارتعاشی نصب می شود. هدف جاذب کاهش ارتعاشات سازه و جلوگیری از شکست آن در برابر عوامل خارجی و یا داخلی سیستم است. در ابتدا جاذب های خطی معرفی شده و به طور گسترده در صنایع مورد استفاده قرار گرفتند. بعدها به دلیل محدودیت هایی که این جاذب ها داشتند مانند محدود بودن پهنای باند موثر، جاذب های غیرخطی معرفی شده که به عنوان چاه انرژی غیرخطی عمل می کنند. در این پژوهش ابتدا یک تیر میرای خطی اویلر-برنولی تحت تحریک هارمونیک سینوسی متصل به یک چاه انرژی غیرخطی با سفتی غیرخطی از مرتبه سوم در نظر گرفته شده است. دینامیک حالت پایا با روش میانگین گیری مختلط تحلیل و با روش پیمایش طول کمان حل شده است. برای این سیستم اثر پارامترهای مختلف چاه انرژی غیرخطی و هم چنین جاذب خطی جرم-میراگر مرسوم در کاهش ارتعاشات سازه تیر بررسی شده و در نهایت بهترین پارامترهای ممکن به منظور کاهش دامنه ارتعاشات تیر به دست آمده است. تحلیل های پایداری نیز انجام شده است. هم چنین بهینه سازی پارامترهای جاذب برای شرایط مرزی متفاوت تیر انجام شده و سپس مقاوم بودن جاذب های خطی و غیرخطی در برابر نیروی تحریک خارجی با دامنه های متفاوت با یکدیگر مقایسه شده است و نتایج از ضعف مقاوم بودن چاه انرژی غیرخطی در برابر تغییرات تحریک خارجی خبر داد. در انتها تیر میرای غیرخطی با تکیه گاه مفصلی تحت تحریک هارمونیک و متصل به چاه انرژی غیرخطی با استفاده از دو تئوری متفاوت اویلر-برنولی و تیموشنکو مورد بررسی قرار گرفته است و فرآیند طراحی بهینه جاذب برای هر دو تئوری انجام شده است. نتایج از جواب های قابل قبولی در کاهش ارتعاشات تیر خبر داد؛ اما فرآیند بهینه سازی برای تیر تیموشنکو همگرایی بهتری نشان داد. دینامیک حالت پایا با در نظرگرفتن سایر هارمونیک های اصلی محاسبه شده و نتایج از حضور نواحی جدید و انواع پدیده های غیرخطی مانند انشقاق ها در دینامیک سیستم خبر داد. مقاوم بودن چاه انرژی غیرخطی متصل به تیر غیرخطی نیز بررسی شده است. در تمامی موارد با استفاده از شبیه سازی های عددی دقت روش تقریبی میانگین گیری مختلط بررسی شده و نتایج از توافق کامل دو روش خبر داد.

ورق ها اجزاء سازه ای مستقیم و مسطح و دوبعدی ای هستند که نه تنها به عنوان اجزاء سازه ای استفاده می شوند، بلکه می توانند کل سازه را شکل دهند مانند پل های صفحه ای بتنی. بیشتر سازه های ورقی با اعمال معادلات حاکم بر تئوری الاستیسیته تحلیل می شوند. تحلیل تنش دقیق یک ورق به حل معادلات دیفرانسیلی الاستیسیته سه بعدی نیاز دارد اگرچه تئوری کلاسیک کیرشهف برای ورق های نازک نتایج دقیقی را بدون نیاز به تحلیل تنش سه بعدی به دست می دهد. در این پایان نامه به تحلیل ورق های مدرج تابعی پادهمسانگرد پرداخته می شود. مواد مدرج تابعی با تغییرات درجه بندی شده پیوسته کسر حجمی مواد تشکیل دهنده، ساخته می شوند که منجر به خواص ماده پیوسته مواد مدرج تابعی می شود که فرق اساسی بین چنین ماده ای و نمونه مرکب معمول آن است. تغییرات ملایم خواص درون مواد مدرج تابعی باعث کاهش تمرکز تنش و بهبود توزیع تنش پسماند در مقایسه با مواد مرکب لایه ای مرسوم می شود. امروزه مواد مدرج تابعی به طور گسترده در کاربردهای مهندسی مختلف مانند الکترونیک، اپتیک، بیوپزشکی و هوافضا مورد استفاده قرار می گیرند. بنابراین، تحلیل شکست و آسیب مواد مدرج تابعی تحت بارگذاری های شدید گرمایی و مکانیکی اهمیت بسیار دارد. از دیگر مباحثی که در این پایان نامه به آن پرداخته می شود، پادهمسانگردی است. تغییر شکل بسیاری از مواد وابسته به جهت آن ها می باشد که واژه پادهمسانگردی برای توصیف چنین رفتاری مورد استفاده قرار می گیرد. این پایان نامه حل الاستیسیته سه بعدی را برای معادلات تعادل یک ماده الاستیک خطی ناهمگن پادهمسانگرد ارائه می کند. فرض می شود که ماده دارای ضریب پواسون ثابت بوده و مدول های یانگ و برشی با شکل تابعی یکسان و وابسته به آن مختصه که عمود بر ورق می باشد، بیان می شود. روابط الاستیسیته حاکم بر مسئله را نوشته و با بازنویسی آن ها بر اساس توابع جابجایی، معادلات حاکم بر مسئله به دست می آید. سپس با استفاده از نسخه جدیدی از روش تربیع دیفرانسیلی، معادلات به دست آمده حل می شود. در مقایسه با روش های مرسوم تفاضل محدود مرتبه پایین و المان محدود، روش تربیع دیفرانسیلی می تواند نتایج عددی بسیار دقیقی با استفاده از نقاط گره ای بسیار کم به دست آورد و بنابراین به تلاش های محاسباتی به نسبت کمتری نیاز دارد. بعد از حل معادلات و مشخص شدن جابجایی ها و تنش ها، به جهت معتبر سازی روش پیشنهادی، جواب به دست آمده با مدل المان محدود مقایسه می شود که در این راه از نرم افزار انسیس کمک گرفته شده است.

اغلب سیستم های جذب انرژی، سیستم های خطی رزونانسی می باشند که فقط در یک بازه¬ی محدود نزدیک فرکانس رزونانس دارای کارایی مناسب می¬باشند و یک انحراف کوچک از فرکانس رزونانس موجب کاهش شدید توان قابل جذب می شود. در کار حاضر جذب انرژی ارتعاشی از ورق غیرخطی یک سر گیردار تحت تحریک هارمونیک تکیه گاهی به کمک میدان مغناطیسی و افزایش توان قابل جذب در پهنه فرکانسی وسیع تر بررسی شده است. همچنین نحوه تأثیر پارامترهای مختلف میدان مغناطیسی و پارامترهای میرایی، اینرسی، سفتی خطی و غیرخطی بر روی رفتار سیستم مورد مطالعه قرار گرفته است و یک روش کنترلی برای بهبود سیستم جاذب پیشنهاد شده است. در مدل سازی از روش مد مفروض و رابطه اویلر-لاگرانژ و نیز تئوری مرتبه اول برشی ورق استفاده گردید و تغییر شکل برشی و اینرسی دورانی در نظر گرفته شده است. از آنجا که در بررسی سیستم های جذب انرژی، به دست آوردن پاسخ فرکانسی از آن جهت که بهترین محدوده جذب انرژی و عملکرد سیستم را نشان می دهد بسیار اهمیت دارد، یک روش نیمه تحلیلی برای حل سریع مساله و یافتن پاسخ فرکانسی به کار گرفته شده است. در این روش ابتدا معادلات حرکت از روش میانگین گیری مختلط حل شده و سپس برای حل دستگاه معادلات غیر خطی حاصل از اعمال این روش، از الگوریتم پیوسته شبه کمان استفاده گردید. به منظور اعتبار سنجی روش حل ارائه شده، مقایسه ای بین حل عددی و حل نیمه¬تحلیلی در حالت پایا در فرکانس های مختلف انجام شده است. همچنین سیستم جذب انرژی خطی و غیرخطی با یکدیگر مقایسه و نیز پایداری پاسخ تناوبی و انشقاق های سیستم غیرخطی بررسی شده است. علاوه بر این به منظور بررسی تأثیر افزایش تعداد مدها بر پاسخ سیستم و نیز همگرایی جواب ها، مقایسه ای بین حل با تعداد مدهای مختلف در جهت x و y صورت گرفته است.

هنگامی که یک بال هواپیما در مسیر جریان هوا قرار می گیرد به دلیل اثرات سطحی، لایه مرزی ای در نزدیکی سطوح آن ایجاد می شود که در زوایای حمله بالا نقش بسزایی دارد. پدیده لایه مرزی بر عملکرد ایرفویل نیز تأثیر گذاشته و اثرات بسیار مهمی بر ضریب لیفت و درگ آن می گذارد، به طوری که این پدیده سبب اعمال محدودیت هایی می شود که از افزایش بیشتر عملکرد بال جلوگیری می کند. لذا برای دستیابی به شرایط بهینه لازم است که لایه مرزی تشکیل شده را با تکنیک هایی کنترل کرد. با معرفی مفهوم لایه مرزی توسط پرانتل، فناوری های کنترل جریان بر اساس این تئوری پایه گذاری شدند. کنترل لایه مرزی یک تکنیک موثری است که می تواند سبب بهبود عملکرد آیرودینامیکی ایرفویل ها شود و به ازای زوایای حمله بیشتر، در واماندگی تأخیر ایجاد کند. علوم و صنایع هوایی و فضایی امروزه به عنوان یکی از شاخص های ارزیابی سطح علمی و فنی کشورها مطرح می باشد و از نظر ایمنی نیز در سرنوشت کشورها نقش مهمی را ایفا می کند. بنابراین تلاش برای ارتقاء توانایی صنعتی در این زمینه از سوی کشورهای مختلف کاملا توصیه می شود. یکی از موارد مهمی که می بایست در طراحی سازه های هوایی به خصوص بال هواپیما مد نظر قرار گیرد، تعامل بین هوا و بال الاستیک هواپیماست که بعنوان پدیده آیروالاستیک شناخته می شود. در این پایان نامه، ابتدا مطالعه عددی جریان تراکم ناپذیر آرام دو بعدی حول ایرفویل نوسانی naca0012 با استفاده از openfoam انجام شده است. انواع حرکت نوسانی شامل پیچش، فراز و فرود و بالزنی در نظر گرفته شد. عدد رینولدز برای حرکت فراز و فرود 1850 و برای پیچشی و بالزنی 12000 در نظر گرفته شد. اثر این حرکات و همچنین پارامترهای ناپایای مختلف مانند دامنه و فرکانس کاهشی بر ضرایب آیرودینامیکی بررسی شد. برای کنترل جریان روی ایرفویل محرک پلاسمای تخلیه مانع دی الکتریک در سه موقعیت روی سطح بالایی ایرفویل استفاده شد و نتایج به دست آمده از اعمال آن برای هر سه نوع حرکت نوسانی با یکدیگر مقایسه شد. مشاهده شد که اعمال پلاسما منجر به بهبود ضرایب آیرودینامیکی در دو حرکت پیچشی و فراز و فرود می شود، اما اثر مثبتی بر حرکت بالزنی ندارد. همچنین، برای دامنه و فرکانس هایی که در این مقاله بررسی شد، پلاسمای لبه فرار، بر اساس نمودارهای به دست آمده، اثر مطلوب تری نسبت به پلاسمای نواحی دیگر دارد. سپس، مطالعه عددی جریان تراکم ناپذیر آرام دو بعدی حول ایرفویل نوسانی انعطاف پذیر naca0012 انجام شد. انواع حرکات نوسانی و اعداد رینولدز مربوط به هر یک همانند حالت صلب در نظر گرفته شد. حلگر تعامل جامد-سیال توسط یک معیار شناخته شده در مسائل تعامل سیال-جامد در جریان خارجی اعتبارسنجی شد و مشاهده شد که نتایج بدست آمده از حلگر مورد استفاده توافق بسیار خوبی با نتایج عددی معیار موجود دارد. به منظور در نظر گرفتن شرایط واقعی، اثر انعطاف پذیری ایرفویل و ارتعاشات ناشی از جریان بر این حرکات و همچنین پارامترهای ناپایای مختلف مانند دامنه نوسان و فرکانس کاهشی بر ضرایب آیرودینامیکی مورد بررسی قرار گرفت و با ایرفویل صلب مقایسه شد. مشاهده شد که انعطاف پذیری در هر سه نوع حرکت باعث بهبود تراست می شود و با افزایش فرکانس، این بهبود نیز افزایش خواهد یافت. بر خلاف تراست، بهبود قابل توجه لیفت فقط در فرکانس های بالا به دست آمد. همچنین دیده شد که اثر انعطاف پذیری در حرکت بالزنی بیشتر از دیگر حرکات است. محرک پلاسمای تخلیه مانع دی الکتریک نیز همانند قبل البته فقط در لبه فرار ایرفویل انعطاف پذیر، به دلیل مفید واقع شدن پلاسمای این ناحیه بر اساس نمودارهای حالت صلب، مورد استفاده قرار گرفت و نتایج به دست آمده از اعمال آن برای هر سه نوع حرکت نوسانی با یکدیگر مقایسه شد.

نحوه عملکرد جاذب دینامیکی غیرخطی و خطی بررسی شده است. معادلات دینامیکی غیرخطی حاکم برمسئله به ترتیب توسط روش‎های لاگرانژ و میانگین گیری مختلط استخراج و حل می گردد. عمل بهینه سازی برای یافتن جاذب مطلوب به منظور کنترل بهتر نوسانات سیستم اصلی صورت می‎پذیرد و عملکرد جاذب خطی و غیرخطی بهینه شده با هم مقایسه می‎شوند. سپس به برداشت انرژی از صفحه‎ی غیرخطی با استفاده از صفحات پیزوالکتریک می پردازد. اثر یک جفت پیزوالکتریک و دو جفت پیزوالکتریک در برداشت انرژی بررسی می‎شود. همچنین برای حالت‎های مذکور، جاذب را نیز به سیستم اضافه کرده و با بهینه سازی اثر جاذب را در کاهش دامنه ارتعاش مورد مطالعه قرار می‎دهیم.

در این پژوهش برداشت انرژی به وسیله مواد پیزوالکتریک در حالت غیرخطی موردبررسی قرارگرفته است. سیستم برداشت کننده انرژی به صورت یک تیر یکسر گیردار با در نظر گرفتن کرنش فون کارمن و مطابق تئوری اویلر برنولی و تیموشنکو مدل سازیشده است. معادلات با استفاده از روش مد مفروض و معادله لاگرانژ استخراج شدند. ضرورت استفاده از یک حل تحلیلی برای به دست آوردن پاسخ سیستم بیان شد. روش نیمه تحلیلیمیانگین گیری مختلط برای به دست آوردن پاسخ سیستم پیشنهاد شد. اعمال این روش بازگو شده و پاسخ های به دست آمدهازاین روش با حل عددی مورد مقایسه قرار گرفتند و نشان داده شد که پاسخ حاصل ازاین روش برای حل پایا از دقت مناسبی برخوردار می باشد. نشان داده شد که برای تعداد مدهای بالاتر به دست آوردن پاسخ فرکانسی با مشکلاتی مواجه است و روش پیمایش طول قوس به عنوان آسانترین راه ممکن برای به دست آوردن پاسخ فرکانسیمورداستفاده قرار گرفت.پاسخ ها برای سیستم خطی برای دو تئوری مختلف موردبررسی قرار گرفت، نتایج غیرخطی با خطی مقایسه شد. اثر تغییر پارامترها بر پاسخ غیرخطی موردبررسی قرار گرفت و نشان داده شد که سیستم در حالت چند مد عملکرد بهتری نسبت به حالت تک مد دارد. همچنین نشان داده شد که در حالت غیرخطی با وجود نازک بودن تیر تفاوت محسوس و آشکاری بین پاسخ طبق تئوری اویلر برنولی و تیموشنکو وجود دارد. جذب انرژی از رفتار پس کمانشی تیر موردبررسی قرار گرفت و نتیجه گیری شد که سیستم تحت شرایط مشخصی دچار آشوب شده و این امر موجب افزایش کارایی سیستم خواهد شد.

در این پایان نامه به تحلیل کمانشی ستون یک سکوی نیمه شناور، تحت تأثیر نیروی وزنی و عرضی به روش المان محدود پرداخته شده است. به دلیل پیچیدگی هندسی ستون سکوی مورد نظر، با ساده سازی آن به شکل پوسته استوانه ای جدار نازک تقویت شده با تقویت کننده محیطی و تقویت کننده طولی، به تحلیل کمانشی آن پرداخته شده است. معادلات حاکم برکمانش این پوسته های استوانه ای جدار نازک تقویت شده با تقویت کننده محیطی و تقویت کننده طولی، از جنس معادلات پایداری خطی سازی شده دانل می باشد. برای نسبتهای مختلف ابعادی از این پوسته ها اعم از نسبت طول به شعاع و ضخامت به شعاع پوسته، تأثیر نسبت نیروی محوری به فشار جانبی بر روی مقدار نیروی کمانش مورد بررسی قرار گرفت و مقایسه ای از نتایج حاصل از حل تحلیلی و حل به روش المان محدود ارائه شده است. مقایسه نتایج حاصل از حل تحلیلی و حل المان محدود نشان دهنده کارایی معادلات پایداری دانل در محدودهای از نسبتهای ابعادی میباشد. همچنین نتایج نشان می دهد که با افزایش نسبت نیروی محوری به فشار جانبی مقدار نیروی کمانش ناشی از فشار جانبی و نیروی محوری به ترتیب کاهش و افزایش می یابد که گویای اهمیت فشار جانبی در مقابل نیروی محوری می باشد. از طرفی استفاده از تقویت کننده های طولی و عرضی در پوسته استوانهای باعث ایجاد خواص اورتوتروپیک می شود. لذا معادلات پایداری فلوگه نیز برای یک پوسته استوانه ای جدار نازک اورتوتروپیک بدست آمد و با استفاده از آن به بررسی محدوده کمانش یک پوسته استوانه ای جدار نازک اورتوتروپیک تحت اثر ترکیب فشار جانبی و نیروی محوری پرداخته شد. نتایج حاصل از این بررسی در قالب نموداری ارائه شد که محدوده پایداری و ناپایداری را به ازای نیروهای وارده نشان می دهد. هندسه ستون سکوی مورد نظر دارای پیچیدگی هایی است و به همین دلیل نمی توان از معادلات پایداری بدست آمده، برای تحلیل کمانشی ستون استفاده کرد. بنابراین برای تحلیل کمانشی ستون سکوی مورد نظر، تنها از حل المان محدود به وسیله نرم افزار ansys استفاده و نتایج حاصل از آن ارائه شد. پس از انجام ساده سازی هایی در هندسه ستون، نیروهای محیطی اعم از نیروی باد، نیروی حاصل از فشار آب دریا بر روی ستون و نیز نیروی وزن عرشه سکو محاسبه شده اند. در مدلسازی ستون سکو به وسیله نرم افزار ansys ، از این نیروها به عنوان نیروهای اعمالی به ستون استفاده شد. مقادیر ویژه کمانش به عنوان نتیجه حل کمانشی ستون به روش المان محدود ارائه شده است. مود کمانشی اول به عنوان مهم ترین مود کمانشی مد نظر می باشد؛ بنابراین توزیع جابجایی، تنش و چرخش در مود اول کمانش ستون، نیز ارائه شد. پس از بررسی استانداردهای دریایی موجود در مبحث کمانش، استاندارد دریایی dnv برای بررسی کمانشی سازه، مورد ارزیابی قرار گرفت. با استفاده از قوانین این استاندارد، پایداری یک پوسته استوانه ای جدار نازک تقویت شده با تقویت کننده محیطی و تقویت کننده طولی بررسی شد. برای این کار از مشخصات پوسته هایی استفاده شد که رفتار کمانشی آنها با استفاده از معادلات پایداری دانلی بررسی شده بود. با در نظر گرفتن این پوسته ها تحت اثر نسبت های مختلف نیروی محوری به نیروی جانبی، ضخامتی که پوسته استوانه ای در آن پایدار محسوب میشود، مورد ارزیابی قرار گرفت و نتایج حاصل از بررسی تأثیر نسبتهای مختلف نیروی محوری به نیروی جانبی بر روی مقدار افزایش ضخامت پوسته برای رسیدن به حالت پایدار ارائه شد.

کامپوزیت ها در دو دهه اخیر کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف همچون کشتی سازی و هوافضا پیدا کرده اند. این مواد از ترکیب دو یا چند ماده در مقیاس ماکروسکوپی جهت به دست آوردن خواص مورد نظر به دست می آیند. این مواد به علت سبکی، مقاومت در برابر عوامل شیمیایی، مقاومت بالا به خستگی مورد استقبال زیادی قرار گرفته اند. از طرفی پیچش مقید وارد به تیر بدنه کشتی و تیرهای جدار نازک می تواند سبب ایجاد جابه جایی طولی، جابه جایی زاویه ای و گسترش تنش طولی در سازه شود. بنابراین تحلیل پیچش مقید برای تعیین استحکام سازه ای ضروری می باشد. بنابراین در این پروژه به مطالعه و تحقیق در مورد رفتار پیچشی تیر بدنه کشتی ساخته شده از مواد کامپوزیتی و ایزوتروپ پرداخته شد. همچنین از آنجایی که سازه کشتی شامل تیرهای جدار نازک می باشد، رفتار پیچشی چهار تیر جدار نازک رایج در بدنه کشتی مورد مطالعه قرار گرفت. روش های تحلیلی مختلفی در این تحقیق به کار گرفته شد. روش اول استفاده از ثوابت مهندسی موثر برای تیرهای کامپوزیتی است. فایده این روش امکان استفاده مستقیم از روابط و معادلات حاکم بر پیچش تیرهای جدار نازک ایزوتروپ خواهد بود. روش تحلیلی دوم، روش انرژی می باشد. نتایج حاصل از این روش برای دو فرض جداگانه صفر بودن تنش محیطی و یا صفر بودن کرنش محیطی استخراج شد. همچنین از روش عددی المان محدود، برای حل معادلات حاکم بر پیچش تیرهای کامپوزیتی استفاده گردیده است. برای حل به روش المان محدود ابتدا مدل المان ماکرو برای تیر بدنه کشتی ارائه خواهد شد. در نهایت تیرهای مورد تحقیق، در نرم افزار انسیس شبیه سازی شدند. شبیه سازی در نرم افزار انسیس به دو صورت انجام گرفت. در مدل سازی اول، از قیدهای پیچشی در مقاطع مختلف تیر استفاده شد. این قیود در واقع باعث می شوند که زوایای پیچش نقاط واقع بر یک مقطع از تیر با هم برابر باشند. مدل دوم بدون اعمال این قیود می باشد. در پایان نتایج حاصل از روش های تحلیلی، روش المان محدود و نتایج استخراج شده از نرم افزار انسیس با یکدیگر مقایسه شدند.

به دلیل افزایش تقاضای حمل و نقل به شکل کانتینر به جای حمل فله ا ی بارها، تعداد و ابعاد کشتی های کانتینربر ساخته شده در سال های اخیر افزایش یافته است. این نوع کشتی ها به دلیل دارا بودن بازشوهای بزرگ در عرشه دارای مقاومت پیچشی کمی هستند و بیشتر از سایر کشتی ها در معرض آسیب دیدگی در اثر بارگذاری پیچشی قرار دارند. به طوری که بازشوهای انبارهای این نوع کشتی ها در اثر بارگذاری پیچشی و وجود تمرکز تنش تابیدگی دچار اعوجاج می شوند. لذا یکی از مواردی که در بحث استحکام طولی کشتی ها باید مد نظر قرار گیرد محاسبه و تحلیل تنش ها و کرنش های بوجود آمده در اثر بارگذاری پیچشی می باشد. در این پژوهش ابتدا تئوری پیچش تیر های جدار نازک و ارائه روابط مربوط به آن استحکام پیچشی بخش میانی از تیر بدنه یک کشتی کانتیربر بر اساس معادل قرار دادن آن با یک تیر جدار نازک و استفاده از تئوری پیچشی تیرهای جدار نازک بیان شده است. و با توجه به اهمیت روابط استاندارد و جایگاه موسسات رده بندی در صنعت دریایی محاسبات مربوط به بارهای اعمالی به بدنه شناور و مقدار و نحوه توزیع ممان پیچشی در طول شناور از طریق روابط و الزامات استاندارد دریایی bv انجام شده است. مدل مورد بررسی یک کشتی کانتیربر ساخته شده و بر اساس اطلاعات دقیق و صنعتی می باشد. جهت انجام محاسبات و بدست آوردن نتایج شامل مقدار جابجایی ها و توزیع تنش های ناشی از پیچش به روی مقطع عرضی در شرایط بارگذاری تعریف شده بر اساس استاندارد از نرم افزار مارس استفاده شده است. زیرا به دلیل تخصصی بودن و پیش فرض هایی که در آن وجود دارد روند انجام مدل سازی را راحت تر و در زمان کمتری امکان پذیر می کند. تحمل بارگذاری های مختلف معیار تعیین اندازه المان های سازه ای بدنه کشتی می باشد، تاثیر سه پارامتر سازه ای شامل: تاثیر ضخامت ورق ها، وجود سلول پیچشی و تاثیر ضخامت آن، تعداد دیواره های عرضی بر رفتار پیچشی شناور با اعمال تغییراتی در مدل اصلی بررسی شده است. بر اساس نتایج بدست آمده افزایش ضخامت ورق موجب کاهش مقدار تنش های برشی می شود اما تاثیر چندانی بر تنش ها ناشی از پیچش و تابیدگی ندارد. لذا به منظور کاهش تمرکز تنش در گوشه بازشو انبارها می توان با استفاده از سلول پیچشی در این بخش سازه را تقویت نمود. دیواره های عرضی نیز تاثیر بسزایی در کاهش جابجایی های ناشی از پیچش دارند اما به دلیل وزن زیاد و سایر محدودیت ها نمی توان تعداد زیادی از آنها را مورد استفاده قرار داد.

با کاهش قیمت محصولات سخت افزاری و نرم افزاری در سال های اخیر، سیستم های رباتیکی همکار یا چند بازویی کاربردهای زیادی در صنعت پیدا کرده اند. استفاده از چند بازو به جای یک بازو، امکان انجام کارهای بسیار پیچیده تری را برای ربات فراهم می سازد، همانطور که وجود دو دست امکان انجام کارهای زیادی را به آدمی می دهد. این گونه سیستم های رباتیکی دارای کاربردهای فراوان در صنایع نظامی و پزشکی هستند. ولی به دلیل پیچیدگی زیاد این گونه سیستم ها، مدلسازی و کنترل آنها بسیار مشکل است. تاکنون تحقیقات زیادی در این زمینه انجام شده است. در این پایان نامه مسئله کنترل موقعیت جسم در حال انتقال، بررسی شده است. کنترل موقعیت جسم در حال انتقال را می توان در دو فضای متفاوت، یکی فضای مفاصل و دیگری فضای جسم، انجام داد. مشکل کنترل موقعیت در فضای جسم استخراج متغیرهای جسم بوسیله نگاشت سینماتیکی است. به همین دلیل در این پایان نامه مسئله کنترل ربات ابتدا به صورت مدلسازی سینماتیکی و دینامیکی ربات در فضای مفاصل استخراج شده است. در ادامه طرح های کنترلی گشتاور محاسبه شده فازی، گشتاور محاسبه شده فازی در ترکیب با الگوریتم بهینه سازی اجتماع ذرات و مد لغزشی فازی ارائه شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی ها نشان می دهد که روش گشتاور محاسبه شده فازی در مدل معین ربات (بدون در نظر گرفتن نامعینی و اغتشاش خارجی) و مد لغزشی فازی در مدل معین و هم چنین نامعین (با وجود نامعینی و اغتشاش خارجی) دارای کارائی مناسبی است.

آلیاژهای حافظ شکل می توانند با تبدیل انرژی گرمایی ورودی به انرژی مکانیکی، نیرو و کرنش بزرگی را ایجاد کنند که به همین دلیل، از آنها بعنوان عملگر در میکروپمپ ها استفاده می گردد. هدف از این پژوهش، بررسی اثر حافظ شکلی عملگر آلیاژ حافظ شکل در تحریک یک دیافراگم می باشد. دیافراگم متشکل از یک غشاء مستطیلی می باشد که یک و چند سیم از جنس آلیاژ حافظ شکل درون آن جاسازی شده است. معادلات حرکت حاکم با استفاده از روش لاگرانژ و براساس مدل ساختاری یک بعدی برینسون برای آلیاژ حافظ شکل بدست می آید. با استفاده از یک الگوریتم گام به گام تکراری، معادلات کوپل شبه استاتیکی حرکت و سینماتیک انتقال فاز حل گردیده و نتایج آن طی فرآیند حافظ شکلیبدست می آید. جهت ارزیابی حل نیمه تحلیلی، مدل دیافراگم در نرم افزار اجزای محدود آباکوس شبیه سازی می گردد. مقایسه نتایج بدست آمده، تطابق خوبی را بین حل نیمه تحلیلی و شبیه سازی اجزای محدود نشان می دهد.

استفاده از مفاصل کامپلینت(نرم) در ربات موازی صفحه ای 3rrr