موضوع این پایان نامه تخمین عمر شافت روتور اصلی بالگرد است. از آنجایی که به دلایل عملی مانند محدودیت های بازرسی کاربرد روش تحمل آسیب برای شافت موردنظر غیر ممکن است، بر اساس مقررات باید از روش عمر ایمن برای تخمین عمر استفاده کرد. با توجه به اینکه که بارگذاری شافت مورد نظر غیر تناسبی است و جنس شافت مورد نظر دارای نرمی کمی است از یک معیار صفحه بحرانی که ترکیبی از دامنه تنش برشی و حداکثر تنش عمودی روی صفحه بحرانی را به عنوان پارامتر آسیب در نظر می گیرد استفاده شد.به منظور تخمین عمر، معیار صفحه بحرانی فیندلی استفاده شد. بارگذاری های وارد بر شافت مورد نظر، اثر قطعات مختلف چون صفحه دم، روتور دم و هاب بر بارگذاری این شافت بررسی شد. چون تغییرات گشتاور پیچشی و نیروی تراست در اثر دوران پره ها متفاوت است دو تحلیل جداگانه اجزا محدود برای هر یک از این دو بارگذاری انجام شد. به دلیل تقارن شافت مورد نظر، یک سی ام این شافت شامل یک دندانه هزارخار تحلیل شد. برای تخمین عمر با معیار صفحه بحرانی فیندلی یک کد به زبان apdl در نرم افزار انسیس نوشته شد. با توجه به رفتار خطی ماده، این کد با استفاده از اصل جمع آثار و نتایج دو تحلیل اجزا محدود بارگذاری های گشتاور پیچشی و نیروی تراست، تغییرات تانسور تنش در هر گره را در اثر دوران پره ها بدست می آورد. این کد ضریب بار 5/2 را برای در نظر گرفتن بدترین مانور بالگرد اعمال می کند. کد فوق دامنه تنش برشی را بر اساس روش کوچکترین دایره محیطی محاسبه می کند. این کد، صفحه بحرانی را بر اساس معیار فیندلی تعیین می کند و با مقایسه پارامتر آسیب با خصوصیات ماده، عمر را پیش بینی می کند. خروجی این کد کانتور عمر روی المان های مربوط به گره های انتخابی است. عمر روی گره هایی که حداکثر و حداقل مولفه های تانسور تنش روی آنها رخ می دهد محاسبه و از بین آنها محل بحرانی تعیین شد. محل بحرانی گرهی در ریشه دندانه هزارخار 1 است. عمر شافت در این گره برای بحرانی ترین مانور 4389542 معادل حدود 250 ساعت پرواز محاسبه شد. کانتور عمر روی المان های اطراف این گره(یک دندانه هزارخار) ترسیم شد. با تغییر بارهای اعمالی با ضریب 5/0 تا 5/1، تغییرات نتایج خستگی در محل بحرانی مشاهده و نمودار حساسیت خستگی ترسیم شد. نمودار حساسیت خستگی نشان داد که اگر تنش های اعمالی به نصف کاهش یابند عمر شافت بی نهایت خواهد شد و افزایش 50 درصدی تنش های اعمالی 66 درصد کاهش عمر را منجر می شود. استفاده از فولاد 4340 که دارای تنش تسلیم ksi 125 است 99 درصد کاهش عمر و استفاده از فولاد 4130، 55 درصد کاهش عمر را به همراه دارد.

زلزله هیچگاه به طور مستقیم باعث کشته شدن فرد نمی شود بلکه بسیاری از جراحتها و مرگ و میرها ناشی از سقوط اجسام و پدیده ویرانی سقف است[1]. به همین دلیل سعی شده است که تمهیداتی در مقابله با حوادث ناشی از بلایای طبیعی همانند زلزله اندیشیده شود. یکی از این ابزارها در جهت حفاظت از فرد در مقابل آوار ناشی از زلزله استفاده از تخت ایمن در برابر زلزله است کما اینکه حتی در بسیاری از کشورهای پیشرفته آسیایی و آمریکایی هر چند که از لحاظ اصول مهندسی زلزله ساختمان به درستی برای دفع بار زلزله طراحی شده، اما باز این نوع طرحها مورد استفاده قرار می گیرد. در بخش اول تحقیق، لزوم استفاده ، تاریخچه کارهای قبلی در ارتباط با این موضوع مورد بحث قرار گرفته است آنگاه در بخش های دوم و سوم روابط ریاضی لازم و قانون های تماس در بین اجزای سازه ی بنایی به صورت مدلسازی گسسته ارائه شده و شیوه کمینه کردن توابع چند هدفی در قالب معیار بهینگی پارتو به تفصیل شرح داده شده و روش هایی که جهت بهینه سازی توپولوژی (یافتن هندسه ای از سازه که خطوط نیرو در آن مشخص بوده و در عین حال تحت این بارگذاری کمترین نرمی (minimum compliance) را داشته باشد) از دید نظری به تفضیل شرح داده می شوند. در فصل چهارم سعی می شود که ساختمان را با اجزایش (آجرها و اتصالات) به کمک نرم افزاری جدید در زمینه ژئوتکنیک، تحت بار واقعی زلزله مدل نموده و بار ناشی از آوار را بر روی هندسه ی اولیه ی ساده تخمینی از تخت، به صورت یک مکعب ساده که ابعاد کلی آن برگرفته از یک طرح اولیه تخت ایمن در برابر زلزله است تعیین می شود و سپس پروسه بهینه سازی توپولوژی با المان shell93 در کاهش حجم های مختلف با اعمال ضرایب وزنی مختلف به هر یک از شرایط بارگذاری انجام گرفته و نقطه بهینه را از دید معیار بهینگی پارتو تعیین می کنیم و هندسه کلی سازه، معین می شود. در فصل پنجم براساس هندسه تعیین شده اجزاء سازه را با المان beam3 در هر وجه مکعب مدل نموده و تحت پروسه بهینه سازی طراحی ابعادی ابتدا با قید تنش تسلیم و سپس با قید کمانش قرار می دهیم که ضخامت بهینه و زوایای اجزا نسبت به هم، اندازه های المان را در حالت بهینه تعیین کنیم. در نهایت پیشنهاداتی در مورد طرح و نتایجی که از روند و پروسه بهینه سازی حاصل شده است، ارائه خواهند شد.

چکیده در این پروژه ضمن معرفی فرایند نورد حلقه و انواع ماشین الات آن به بررسی چگونگی تولید فلنج های گردن دار (weld-neck ) به این روش پرداخته شده است. در این تحقیق ابتدا پژوهش های موجود در این زمینه مورد بررسی قرار گرفته است. متاسفانه بدلایل متعدد نتایج عملی شرکت های صنعتی در دسترس نمی باشد. پس از کسب اطلاعاتی درزمینه فرآیند نورد حلقه، شبیه سازی نورد حلقه های با مقطع مستطیلی که از بسیاری جهات ساده ترند، در نرم افزار abaqusdynamic expelicit انجام شده است. ماده ی خام در نظر گرفته شده آلیاژسرب- تلوریوم می باشد که فولاد داغ را در دمای اتاق به خوبی شبیه سازی می کند.در مدلسازی غلتک های راهنما از میله های ارتباطی محوری استفاده شده وبرای بررسی صحت نتایج بدست آمده از جمله نیرو و گشتاور نورد ، با نتایج تحقیقات دیگر در این زمینه مقایسه شده است. پس از آن به شبیه سازی فرآیند نورد حلقه جهت طراحی غلتک و پیش فرم بلانک(pre-form) که مهمترین مرحله درتولید این نوع فلنج می باشد، پرداخته شده است. با انجام شبیه سازی های متعدد به روش آزمون و خطا پیش شکل بهینه برای بلانک بدست آمد. همچنین نتایج دیگری از جمله تاثیرسرعت دورانی غلتک اصلی در شکل گیری حلقه ومقایسه نیرووگشتاور نورد،بدست آمده اند. هدف از انجام شبیه سازیهای متعدد کاهش هزینه و زمان نسبت به انجام آزمایشات عملی می باشد. در نهایت با طراحی و ساخت غلتک های نوردتولید فلنج گردن دار برای دستگاه نورد حلقه دانشگاه صنعتی اصفهان و راه اندازی دستگاه، آزمایشات عملی انجام شده وبا نتایج حاصل از شبیه سازیها مقایسه شده است. مقایسه نتایج تاییدی بر شبیه سازیهای انجام شده می باشد. کلمات کلیدی: نورد حلقه، فلنج گردن دار، حل اجزا محدود، طراحی پیش شکل، آزمایشات عملی

پوشش های محافظ حرارتی (thermal barrier coatings) به دلیل مزایای منحصر به فردشان در جهت افزایش دمای کاری و راندمان توربین گاز به طور گسترده ای در اجزای مختلف توربین مورد استفاده قرار می گیرند. این پوشش ها علیرغم داشتن مزایای فراوان، در هنگام کارکرد و مواجهه با دمای بالا، مکانیزم های تخریب متعددی در آنها فعال گشته که هر کدام به گونه ای عملکرد پوشش را تحت تاثیر قرار داده و باعث افت عملکرد آن و در بعضی از موارد منجر به تخریب جزئی یا کلی آن می گردند. در طی این تحقیق، مکانیزم تخریب شکست و جدایی پوشش از روی فلز پایه مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا، مدلی بر اساس مشخصات ریزساختاری پوشش سرامیک تازه پاشش داده شده حاصل از فرایند پاشش حرارتی و پوشش تف جوش شده در دمای بالا ارائه شده است تا رفتار غیر خطی پوشش های سرامیک پاشش حرارتی شده تحت بارگذاری فشاری و تغییر رفتار تنش- کرنش پوشش ناشی از فرایند تف جوشی در دمای بالا را شبیه سازی نماید. نتایج حاصل از مدل به کمک نتایج تجربی راستی آزمایی شده است. نتایج آنالیز حساسیت نشان می دهد که عمده تغییرات خواص مکانیکی و رفتار پوشش در طی فرایند تف جوشی، ناشی از فرایند نفوذ سطحی بوده که در طی آن از میزان ریزترک های موجود در پوشش کاسته می شود. در ادامه مدلی برای بررسی عملکرد پوشش محافظ حرارتی تحت بارگذاری دمایی ارائه شده است که در آن تحولات متالورژیکی که در پوشش در حین کارکرد اتفاق می افتد، لحاظ شده است. به کمک نتایج حاصل از مدل ارائه شده، ضمن توجیه فرایندهای فیزیکی شکست که در لایه های مختلف پوشش و در فصول مشترک آنها اتفاق می افتد، تاثیر پارامترهای ریزساختاری لایه سرامیک بیرونی بر روی تنش های موثر در شکست پوشش نیز بررسی گردیده است. رشد لایه اکسید و تف جوشی لایه سرامیک بیرونی از عوامل مهم در تخریب پوشش تشخیص داده شده اند. با استفاده از تکنیک modified crack closure integral (mcci)، رفتار ترک در نواحی مختلف لایه سرامیک بیرونی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که بارگذاری ترک ها با رشد لایه اکسید تغییر می یابد و فرایند رشد ترک جدایی تنها می تواند در نواحی نزدیک به فصل مشترک لایه های اکسید و سرامیک بیرونی اتفاق بیافتد. همچنین زبری سطوح در هنگام فرایند پاشش تاثیر زیادی بر روی بارگذاری ترک دارد. بنابراین از نقطه نظر مکانیک شکست بهتر است که دامنه ناهمواری تا حد امکان کمتر شود هر چند که از نقطه نظر فرایند پوشش دهی، بایستی حداقل زبری سطح موجود باشد تا چسبندگی لایه سرامیک بیرونی به لایه واسطه به خوبی صورت پذیرد. بنابراین زبری بهینه ای وجود دارد که در آن دو معیار شکست و چسبندگی به طور همزمان و به طور نسبی ارضاء می شوند.

یکی از فرآیند‎های بسیار مهم در صنعت، نورد فولاد در دماهای بالا می‎باشد. ابزار کلیدی در این فرآیند، غلتک‎ها می‎باشند. غلتک‎ها باید توانایی تحمل نیروها و دماهای بالا را داشته باشند. سایش غلتک‎های کاری و پشتیبان تاثیر اساسی در هندسه و تختی ورق‎های تولیدی دارد. شرایط مکانیکی نورد گرم به وسیله متغیرهای متفاوتی مانند گشتاور، سرعت، ضخامت ورق، نسبت کاهش و قطر غلتک محاسبه می‎شود. این اطلاعات به همراه شرایط متالورژیکی، اطلاعات پایه روی شرایط ایجاد کننده سایش را فراهم ساخته است. هدف اصلی در این تحقیق، بیان ارتباط بین برنامه نورد و برنامه ریزی پاس‎ها با پروفیل سایشی غلتک‎ها می‎باشد که توسط شبکه‎های عصبی ارائه گردیده است. در انتها، نتایج منتج از شبکه، برای بهینه‎سازی برنامه نورد و تعیین برنامه جابه‎جایی محوری مورد استفاده قرار گرفت. در این تحقیق ضمن بررسی اجمالی انواع سایش، سایش‎ در غلتک‎های نورد گرم شرح داده شده و سپس به پیش‎بینی پروفیل سایشی بر مبنای روش شبکه‎های عصبی مصنوعی و بهینه‎سازی و ارائه‎ی برنامه نورد به کمک الگوریتم ژنتیک پرداخته شده است. بدین منظور طول غلتک به تعداد مشخصی فاصله تقسیم و برای هر فاصله یک شبکه مجزا تعریف شد. برای تبدیل کلیه شبکه‎های تعریف شده در هر قسمت از طول غلتک به یک شبکه واحد با پارامتر‎های ورودی یکسان و پارامتر خروجی متفاوت، از شبکه عصبی سفارشی استفاده شد. این کار موجب کاهش قابل توجهی در زمان مدلسازی می‎شود. در انتها از این شبکه، مدل ریاضی بر اساس پارامتر‎های موثر استخراج شده و برای بهینه‎سازی برنامه نورد توسط الگوریتم ژنتیک، مورد استفاده قرار گرفت. کلیه عملیات ریاضی در نرم‎افزار matlab 7.8 صورت پذیرفت. استخراج برنامه نورد مناسب برای کمینه نمودن سایش و ایجاد سایش یکنواخت باعث جلوگیری از ایجاد عیوب ابعادی و هندسی شده که این امر در اقتصاد تولید اهمیت بسزایی دارد.تحقیق حاضر بر مبنای داده‎های عملی خطوط نورد گرم کارخانه فولاد سبا انجام شده است. شبکه عصبی به خوبی توانست پروفیل سایشی غلتک‎های جدید را طبق برنامه ارائه شده به آن، پیش‎بینی نماید. الگوریتم ژنتیک نیز برنامه‎های متناسب با درخواست مشتری برای دوره‎ای خاص با قیود مینیمم سازی و یکنواخت سازی سایش ارائه نمود.

این رساله به بررسی تغییرمکان های بزرگ در صفحات دایره ای و حلقوی ساخته شده از مواد مدرج هدفمند تحت بارگذاری ترمومکانیکی می پردازد. چهار موضوع اساسی در این رساله مورد بررسی قرار گرفته است که عبارتند از: 1- بررسی تغییرمکان های بزرگ در صفحات حلقوی مدرج شده در راستای ضخامت، 2- بررسی کمانش و پس کمانش حرارتی در صفحات حلقوی مدرج شده در راستای شعاعی، 3- بررسی تغییرمکان های بزرگ در قطاع حلقوی مدرج شده در راستای ضخامت و 4- همگن سازی صفحات مدرج هدفمند به روش المان محدود. درتمامی موارد، معادلات دیفرانسیل تعادل بر اساس تئوری مرتبه اول صفحات استخراج و به کمک روش سنجش وزنی مشتقات، حل شده اند. تاثیر بستر الاستیک غیرخطی بر رفتار صفحه و همچنین تاثیر وابستگی خواص مواد به دما مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که در محیط های حرارتی برای دستیابی به نتایج دقیق لازم است تا وابستگی خواص مواد به دما لحاظ گردد. همچنین به دلیل تغییرات خواص در راستای ضخامت در تحلیل پایداری این صفحات لازم است انحنای حاصله صفحه خنثی مورد توجه قرار گیرد و این صفحات بجای ناپایداری از نوع دوشاخگی ممکن است دچار ناپایداری از نوع برگشت سریع شوند. عموما خواص موثر در مواد مدرج هدفمند با استفاده از اصل ترکیب تخمین زده می شود، یعنی خواص موثر ماده، بصورت ترکیبی از خواص اجزای تشکیل دهنده آن درنظر گرفته می شود. به منظور بررسی دقت نتایج حاصل از اصل ترکیب در تخمین خواص موثر در مواد مدرج هدفمند، این خواص با همگن سازی به روش المان محدود بدست آمده و مقایسه شده است.

تحقیقات نهایی در زمینه ماشینکاری سوپر آلیاژ اینکونل 718 به بهینه کردن شرایط ماشینکاری و بنابراین کاهش هزینه‏ها و افزایش کیفیت تولید منجر شده است. قابلیت ماشینکاری اصطلاحی است که بیان کننده میزان سهولت تراش یک ماده در جهت رسیدن به شکل مورد نظر با توجه به ابزار و فرآیند ماشینکاری است. در فرآیند ماشینکاری طول عمر ابزار، نرخ براده برداری، نیروهای ماشینکاری، انرژی مصرف شده، سطح تمام شده و صافی سطح و حتی شکل براده در اندازه‏گیری قابلیت ماشینکاری یک ماده موثر است. بنابرین ماشینکاری بسیار متأثر از خصوصیات جنس قطعه کار، خصوصیات و هندسه ابزار، شرایط ماشینکاری و عوامل دیگری نظیر صلبیت ماشین تراش و محیط ماشینکاری است. با انتخاب صحیح هر کدام از عوامل فوق و ترکیب درست و بهینه آنها پیشرفت فراوانی در تولید حاصل خواهد گشت. بنابراین در ماشینکاری مواد سخت تراش سوپر آلیاژی بسیار اهمیت دارد که عوامل فوق در نظر گرفته شده و به پارامترهای بهینه ورودی ممکن نائل شد. امروزه توسعه و بهینه سازی روش های تولیدی که همان استفاده بهینه از متغیرهای ماشین کاری است مورد بررسی می باشد. در این راستا به کمک طراحی آزمایش ( ایجاد تغییرات در پارامترهای ماشین کاری)، انجام آزمایشات مربوطه و تحلیل نتایج می توانیم مدل مناسبی را برای فرآیند ماشین کاری سوپرآلیاژاینکونل 718 به کمک شبکه های عصبی بدست آورده و سپس پارامترهای بهینه را به منظور بهبود فرآیند توسط الگوریتم ژنتیک تعیین کنیم. دستیابی به این پارامترهای بهینه از سه دیدگاه مورد بحث قرار گرفته می شوند: الف- بدست آوردن پارامتر های بهینه جهت داشتن کمترین حد آستانه فرسایش و کمترین زبری سطح. ب- بدست آوردن پارامتر های بهینه جهت داشتن کمترین حد آستانه فرسایش. ج- بدست آوردن پارامتر های بهینه جهت داشتن کمترین زبری سطح. با توجه به نمودارها و تحلیل‎های صورت گرفته توسط شبکه‎های عصبی و الگوریتم ژنتیک مشخص گردید که در شرایط مورد آزمایش برای اینسرت های کاربیدی، مقدار بهینه سرعت برشی در حد 45 متر بر دقیقه خواهد بود و با افزایش سرعت برشی میزان سایش سطح جانبی ابزار افزایش پیدا خواهد کرد به خصوص در سرعت های برشی بالاتر، نرخ افزایش سایش سطح جانبی رشد قابل توجهی پیدا خواهد کرد. پارامتر نرخ پیشروی در مقدار 2/0 میلیمتر بر دور دارای بهترین حالت و عمق برشی در کمترین مقدار خود یعنی 5/0 میلیمتر بهترین شرایط را مهیا می کند. همچنین شعاع نوک ابزار در حالت 6/1 میلیمتر و زاویه تنظیم در حدود 60 درجه بهترین عمر ابزار و بهترین صافی سطح را بهمراه دارد. همچنین مشخص گردید از میان ابزارهای انتخاب شده، ابزار gc1105 که دارای پوششtialn به روش pvd است، نسبت به ابزار s05f که دارای پوشش ticn به روش cvd است، مقاومت به سایش بسیار بالاتری دارد.

در این پژوهش عمر جعبه دنده اصلی دستگاه همترازساز خط اصلاح یک مجتمع فولاد مبارکه تعیین شده است. در این تحقیق دو نوع شکست متداول در چرخدنده ها، یکی شکست در ریشه دندانه و دیگری شکست ناشی از حفره شدن سطح دندانه، مورد بررسی قرار گرفته اند. در این تحقیق، ابتدا دستگاه همترازساز و مجموعه انتقال قدرت آن که شامل هفت جعبه دنده می باشد، مورد تحلیل سینماتیکی و نیرویی قرار گرفته و چرخدنده بحرانی و نیروی وارد بر آن تعیین شده است. پس از تعیین گشتاور وارد بر چرخدنده بحرانی با انجام یک تحلیل تماسی، توزیع دقیق بار روی دندانه های این چرخدنده، مشخص شده است. در این تحقیق از روش اجزاء محدود توسعه یافته برای شبیه سازی رشد ترک در چرخدنده استفاده شده است. پژوهش حاضر از معدود کارهایی است که در زمینه رشد ترک خستگی سه بعدی در چرخدنده ها صورت پذیرفته است. اکثر کارهای قبلی صورت گرفته در این زمینه محدود به مسائل دوبعدی بوده اند. دو نوع شکست فوق الذکر در چرخدنده، با استفاده نرم افزار آباکوس و به کمک برنامه تهیه شده شبیه سازی شده اند و عمر جعبه دنده اصلی دستگاه همترازساز تعیین شده است.

در سال های اخیر با افزایش تقاضای انتقال انرژی، تکنولوژی طراحی و ساخت لوله های فولادی درزدار توسعه ی چشمگیری یافته است. لوله های درزجوش مستقیم و اسپیرال دو روش عمده در تولید لوله های درزدار محسوب می شوند. حین عملیات احداث خطوط لوله قطور انتقال نفت،گاز یا آب ، توپوگرافی مسیر ایجاب می نماید که درصدی از لوله ها نیاز به خمکاری داشته باشند. این خمکاری عمدتاً در محل نصب خطوط لوله و توسط ماشین آلات مخصوصی تحت عنوان ماشین خمکاری و به روش سرد و بر مبنای روش خمکاری سه غلتکی انجام می شود. حین خمکاری لوله های قطور عیوبی مانند بیضی شدگی مقطع، کاهش ضخامت جداره زیرین لوله، صاف شدگی پشت خم وچروکیدگی ایجاد می شوند که میزان زاویه خمکاری را محدود می کنند. سازندگان ماشین خمکاری سرد برای پیشگیری از وقوع چنین عیوبی استفاده از مندرل را پیشنهاد می دهند که درون لوله و در ناحیه خم قرار می گیرد و با مهار جداره لوله شکل گیری عیوب هندسی را تا حد قابل قبولی کاهش می دهد. در ایران شرکت های نصاب از بکارگیری مندرل برای خمکاری لوله های قطور امتناع می ورزند. عدم استفاده از مندرل در خمکاری لوله های اسپیرال نمود بیشتری دارد و عیوب هندسی رخ داده در آن چشمگیرتر است. بنابراین شرکت های نصاب لوله در ایران لوله های درزجوش مستقیم را برای خمکاری انتخاب می کنند و البته میزان خمکاری را برای پیشگیری از رخ دادن عیوب هندسی کاهش می دهند. این مورد عاملی محدود کننده در استفاده از لوله های اسپیرال است. هدف اصلی در این پایان نامه شبیه سازی فرآیند خمکاری سرد لوله های قطور درزجوش مستقیم و اسپیرال به منظور پیش بینی وقوع عیوب هندسی در این لوله ها است. در این پژوهش خمکاری لوله های درزجوش مستقیم و اسپیرال به طول 12 متر، قطر 48 اینچ و ضخامت 6/20 میلیمتردر نرم افزار اجزاء محدود انسیس مدل شده است. لوله های مورد استفاده در این پژوهش از جنس فولاد x65 بوده و برای در نظر گرفتن اثر باشینچر از مدل کارسختی سینماتیک استفاده شده است. با مدلسازی اجزاء محدود خمکاری لوله، اثر پارامتر هایی همچون شعاع انحنا و طول die ، تفاوت جنس لوله ، سختی جوش، تفاوت ضخامت و قطر لوله و همچنین ناهمسانگردی بر عیوب هندسی بحث و بررسی شده است. همچنین با پیشنهاد مدلی برای شبیه سازی مندرل، میزان اثرگذاری آن بر عیوب هندسی تشریح گردیده است. در مدل پیشنهادی، مندرل با المان های میله مدل شده است و مدول کشسانی آن به گونه ای محاسبه شده که سختی آن معادل سختی مندرل باشد. همچنین در این پایان نامه با مدلسازی فرآیند شکل دهی ورق برای تولید لوله اسپیرال، تنش های پسماند شکل دهی در جداره لوله محاسبه شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که افزایش شعاع خمکاری موجب بهبود کیفیت خم می شود. همچنین در نظر گرفتن سختی جوش در شبیه سازی خمکاری لوله های درز جوش مستقیم، موجب کاهش بیضی شدگی و نازک شدگی جداره لوله می شود. اما افزایش سختی جوش در لوله های اسپیرال برعکس لوله درزجوش مستقیم بیضی شدگی مقطع را افزایش داده و عیوب هندسی را در این لوله ها تشدید می کند. شبیه سازی ها نشان می دهد اعمال ناهمسانگردی ورق بر روی لوله درزجوش مستقیم و اسپیرال تاثیر چشمگیری بر میزان بیضی شدگی مقطع نداشته، در حالیکه اعمال ناهمسانگردی بر روی لوله اسپیرال تقارن تنش های پسماند طولی در جداره لوله را بر هم زده است. بکارگیری مندرل درون لوله میزان بیضی شدگی مقطع را به شدت کاهش داده است، به طوریکه می توان از آن صرف نظر نمود. عیوب چروکیدگی و صاف شدگی با بکار گیری مندرل به کلی حذف شده و یک خم بدون عیب شکل گرفته است.

در این تحقیق طراحی یک مخزن وکیوم مکعبی مورد بحث قرارگرفته است. مخازن وکیوم کاربردهای گسترده ای در صنایع مختلف داشته که از آن جمله می توان به صنایع پوشش دهی و مهندسی سطح اشاره کرد. طراحی صحیح مخازن وکیوم از دوجنبه مورد اهمیت است. نخست آنکه در صورت طراحی ضعیف، با توجه به شکست ناگهانی که می تواند در مخزن رخ دهد، خسارات جبران ناپذیری به بار آمده و همچنین در صورت عدم طراحی صحیح، مخزن می تواند بسیار بزرگ و پرهزینه گردد. در این تحقیق ابتدا معادله جابجایی مخزن بدست آمده که با توجه به این معادله بیشترین جابجایی مخزن 6/0 متر بوده و بنابراین قابل قبول نیست و مخزن باید مورد تقویت گذاری قرار گیرد. با این تقویت گذاری هندسه مخزن پیچیده شده و حل تحلیلی آن بسیار مشکل خواهد شد. لذا از روش حل المان محدود برای این مسئله استفاده شده است. اما با توجه به پارامترهای زیادی مثل نوع مش بندی، سایز مش و نوع حل، نتایج حل می تواند بسیار متنوع باشد. لذا برای استفاده از این نوع حل نیاز به بررسی صحت نتایج وجود دارد که می تواند توسط آزمایش تایید شود. برای بررسی صحت نتایج در این تحقیق، از یک مخزن وکیوم مکعبی که در شرکت اپتیک اصفهان قرار دارد استفاده شده و این مخزن مورد آزمایش قرار گرفته است. در 15 نقطه از این مخزن، جابجایی اندازه گیری شده و سپس این مخزن در نرم افزار abaqus 6.9 مدل و مورد شبیه سازی قرار گرفت که نتایج حاصل از آن تطابق بسیار خوبی را با نتایج تجربی نشان داد.در پایان، مخازن پیشنهادی با پارامترهای شبیه سازی که در بخش قبل استفاده شد، مورد شبیه سازی قرار گرفته و نتایج حاصل از تغییر در ضخامت بدنه اصلی، ارتفاع تقویت ها و تعداد آن مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به اینکه در طراحی این مخزن سه عامل وزن کمینه، خیز مجاز و جابجایی مجاز در نظر گرفته شده بود و همچنین با توجه به اینکه ضریب ایمنی در این طراحی، برای تنش ها 3 در نظر گرفته شده بود و همچنین میزان خیز مجاز 1 میلی متر بود بهترین مخزن با توجه به موارد فوق انتخاب شد. همچنین نتایج این تحقیق نشان می دهد که کاهش ضخامت بدنه اصلی اگرچه منجر به افزایش تنش ها و جابجایی ها می شود اما تاثیر بسیار زیادی در کاهش وزن سازه دارد همچنین افزایش در ارتفاع و تعداد تقویت ها تاثیر چشمگیری در کاهش تنش ها و جابجایی های مخزن دارد.

مخازن با ظرفیت بالا بطور گسترده ای در بسیاری از صنایع به خصوص در فرآیندهایی مثل پالایش نفت خام و صنایع پتروشیمی مورد استفاده قرار می گیرند. علاوه بر این از این مخازن برای ذخیره سازی محصولات خام و نهایی مختلفی استفاده می شود. پیش بینی تنش های پسماند یکی از مهمترین مسائل در ساخت این مخازن است. یکی از مهمترین اثرات تنش های پسماند تسریع بخشیدن و یا در برخی از موارد کند ساختن رشد ترک در سازه های تحت بارگذاری متناوب است. در این پایان نامه به مطالعه جوشکاری چند عبوری و رفتار آزادسازی تنش حرارتی یک مقطع صفحه ای از یک مخزن ذخیره سازی نفت خام می-پردازیم. فاز جوشکاری شامل دو بخش گرمایش حرارتی و خنک کاری می-باشد. در بخش نخست ماده تا دمای ذوبش حرارت داده می شود. در بخش خنک کاری دمای ماده تا دمای محیط کاهش می یابد. این دو فرآیند باعث ایجاد تنش های پسماند بالا در ناحیه جوشکاری یعنی ناحیه ذوب و نیز ناحیه مجاور آن می شوند. در فاز آزادسازی تنش حرارتی، برای یک بازه زمانی محدود ناحیه جوشکاری تا یک دمای بالا حرارت داده می شود که این خود باعث فعال شدن مکانیزم خزش در ماده خواهد شد. این فرآیند یکی از مهمترین روش های موثر در آزاد سازی تنش های پسماند جوشکاری است. روش اجزاء محدود برای مدلسازی و تحلیل جوشکاری و فرآیندهای آزادسازی تنش حرارتی یک قطعه صفحه ای از مخزن ذخیره سازی نفت به کار گرفته می شود. جنس قطعه از فولاد کم کربن aisi 304 تحت جوش چند عبوری سر به سر می باشد. در این پایان نامه هدف اصلی بررسی اثرات پارامترهای جوشکاری ماننده گرمای ورودی، سرعت جوشکاری، ضخامت دیواره و پیش گرمایش است. علاوه بر این در قسمت دوم اثر پارامترهای آزادسازی تنش حرارتی شامل زمان و دمای نگهداری بر روی توزیع تنش های پسماند جوشکاری مورد بررسی قرار می گیرد. در این شبیه سازی مدل مکانیکی- حرارتی ترتیبی برای جوشکاری و پیش بینی رفتار آزادسازی تنش حرارتی ماده به کار گرفته می شود. در این شبیه سازی خصوصیات مکانیکی، فیزیکی و حرارتی ماده به صورت وابسته به دما در نظر گرفته شده است. در تحلیل حرارتی فاز جوشکاری، از یک منبع حرارتی بر اساس مدل توزیع چگالی بیضوی گولداک استفاده شده است. پس از تحلیل حرارتی، تحلیل مکانیکی انجام می شود. سپس در تحلیل دوم، توزیع تنش قطعه مذکور برای تحلیل و مدلسازی آزادسازی تنش به کار گرفته می شود. در انتها از اصل نورتون برای بررسی پدیده خزش در فرآیند آزادسازی تنش استفاده خواهد شد.

از آنجایی که انجام مطالعات تجربی در زمینه عملیات براده برداری امری هزینه بر، وقت گیر و دارای محدودیت می باشد. امروزه محققین از روش های اجزا محدود به عنوان ابزاری کارآمد جهت انجام مطالعات خود بهره برده اند. سایش ابزار یک موضوع مهم در صنعت ساخت و تولید است زیرا روی کیفیت قطعات تولیدی، عمر ابزار و هزینه های ماشینکاری تاثیر می گذارد. بیشتر کارهای انجام شده بر اساس روشهای تجربی و یا بررسی های آزمایشی هستند در حالیکه فقط تعداد کمی به شبیه سازی عددی سایش ابزار توجه کرده اند. بعلاوه، تاکنون توجه بیشتر روی شبیه سازی دوبعدی در شرایط متعامد برش متمرکز شده است. ولی امروزه افزایش راندمان سخت افزارها و نرم افزارها مدلهای سه بعدی موثری را برای شبیه سازی فرآیندهای ماشینکاری واقعی فراهم می سازد. در این تحقیق ابتدا به کمک روش المان محدود توسط نرم افزار deform-3d به پیش بینی سایش ابزار توسط سه مدل سایش پرداخته می شود و نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج آزمایش مقایسه شده و مدل سایش ترکیبی به عنوان بهترین مدل سایش ابزار معرفی می-گردد. برای پیاده سازی مدل سایش ابزار از یک زیر برنامه به زبان فرترن استفاده شده است. در ادامه تحقیق با توجه به اینکه یک شبیه سازی سه بعدی از فرآیند ماشینکاری انجام می شود، علاوه بر بررسی تاثیر پارامترهای سرعت برشی ، نرخ پیشروی و زاویه براده، امکان بررسی تاثیر پارامترهایی همچون عمق برش، شعاع نوک قلم و زاویه تنظیم که در شبیه سازی دوبعدی بر سایش ابزار امکان پذیر نبود، فراهم می شود. بعد از پیش بینی سایش ابزار با مدل ترکیبی سایش ابزار یوسویی و تاکایاما برای آزمایش های طراحی شده برای پارامترهای مختلف ماشینکاری، به کمک آنالیز واریانس تاثیر پارامترهای ماشینکاری و هندسی ابزار بر روی سایش ابزار بررسی می گردد. آنالیز واریانس انجام شده نشان می دهد که سرعت برشی بیشترین تاثیر را روی سایش ابزار دارد که با رابطه تجربی تیلور هم خوانی دارد. بعد از سرعت برشی به ترتیب نرخ پیشروی، شعاع نوک قلم و عمق برش بیشترین تاثیر را دارند. اثرات زاویه براده و زاویه تنظیم بر روی سایش ابزار کم می باشد.

فلزات متخلخل گازار یا نیلوفرگون گونه ای جدید از مواد متخلخل می باشند که به واسطه حفره های کشیده شده و تقریبا استوانه ای شکل، علاوه بر خواص فیزیکی تمام فلزات متخلخل معمول از استحکام بسیار خوبی برخوردارند. برای این که بتوان از این مواد در طراحی های جدید استفاده کرد، شناخت کامل از رفتار فیزیکی آن ها امری غیر قابل اجتناب می باشد. بدین منظور با استفاده از شبیه سازی اجزاء محدود رفتار این مواد می تواند اطلاعات بسیار مفیدی را در اختیار ما قرار دهد. در این تحقیق با استفاده از داده های آماری ریز ساختار این مواد، ریز ساختاری برای نمونه های اجزاء محدود ارائه شد. به منظور همگن سازی رفتار الاستیک فلزات متخلخل گازار و یافتن ثوابت الاستیک موثر، المان های حجمی با این ریز ساختار ودر اندازه های مختلف تولید شدند و تحت شرایط مرزی مختلف قرار گرفتند تا بتوان ابعاد المان حجمی نماینده مناسب را یافت. سپس ثوابت الاستیک حاصل از پاسخ این المان حجمی نماینده با ریز ساختار ارائه شده، با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شدند که مشاهده شد برای تخلخل های کم و متوسط می توان با استفاده از المان حجمی نماینده ای با ابعاد تعیین شده و با ریز ساختار ارائه شده ثوابت الاستیک را با دقت خوبی پیش بینی کرد.

نتایج این تحقیق نشان داد استفاده از معیار کرنش ماکزیمم هم برای پیش بینی ایجاد ترک گرم و هم برای بررسی رشد آن معیار مناسبی است. برای رفتار ساختاری فلز اصلی مدل ترموویسکوپلاستیک با کارسختی سینماتیکی و برای فلز جوش مدل الاستوپلاستیک کامل مدلهای مناسبی هستند. صرف?نظر کردن از اثر ویسکوزیته در رفتار ماده سبب می شود طول ترک بیشتر از مقدار واقعی آن بدست آید. استفاده از مدل کارسختی ایزوتروپیک نیز سبب شد طول ترک بیشتر از مقدار واقعی آن بدست آید. پارامترهایی که برروی شکل حوضچه جوش تأثیر گذار هستند بیشترین تأثیر را برروی ترک گرم داشتند. اندک افزایشی در گرمای ورودی مانند کاهش سرعت جوشکاری سبب افزایش قابل توجه طول ترک گرم گردید. یکی از مهمترین پارامترها در بررسی ترک گرم درنظر گرفتن اثر آزادسازی کرنشها توسط حوضچه جوش است. این اثر سبب می شود فلز جوش در پشت حوضچه از وضعیت بدون تنش-کرنش شروع به سرد شدن نماید و درحین انجماد در آن تنش-کرنش های کششی که عامل ترک هستند توسعه یابند. پارامتر تأثیرگذار دیگر اثر آنیل حوضچه بود. آنیل را می توان به صورت تابع خطی از دما درنظر گرفت که از نصف دمای ذوب شروع و تا دمای ذوب تکمیل می گردد.

پیشرفت های مداوم در روش های ریخته گری در نیمه نخست قرن بیستم باعث ابداع روش ریخته گری گریز از مرکز افقی برای تولید لوله گردید که به مرور جایگزین روش ریخته گری در ماسه شد. لوله های چدن نشکن که سال هاست در شبکه های مدرن آب آشامیدنی و فاضلاب به عنوان لوله ی استاندارد مورد استفاده قرار می گیرد، توسط همین روش در ماشین های لوله ریزی موسوم به ماشین دی لاوود ریخته گری می شوند. هدف این پروژه استفاده از روش اجزا محدود برای شبیه سازی حرارتی فرآیند ریخته گری گریز از مرکز افقی لوله های چدن نشکن در ماشین های لوله ریزی می باشد. در شبیه سازی انجام شده از کد (ماکرو) تهیه شده در نرم افزار ansys استفاده شده و با ارائه یک مدل عددی تقارن محوری شامل لوله و قالب، تاریخچه ی توزیع دما در لوله و قالب طی فرآیند انجماد مذاب و سیکل های دمایی مختلف لوله ریزی بدست آمده است. در این تحلیل تغییر فاز ناشی از انجماد، مقاومت حرارتی در مرز مشترک مذاب و قالب ناشی از پوشش قالب و فاصله ی هوایی، شرایط مرزی و اولیه ی متناسب با شرایط عملی و همچنین تابعیت خواص ترموفیزیکی مواد با دما در نظر گرفته شده است. نتایج حل حرارتی فرآیند ریخته گری با نتایج آزمایشگاهی انجام شده در این تحقیق و تحلیل های عددی ارائه شده توسط محققان دیگر مقایسه شده که تطابق خوبی را نشان می دهد. این نتایج می تواند به عنوان ورودی برای مدلی که عمر خستگی حرارتی قالب های لوله ریزی را تخمین می زند، بکار رود. شبیه سازی انجام گرفته نشان می دهد که مقاومت حرارتی ناشی از فاصله ی هوایی و پوشش قالب نقش موثری در توزیع دما در قالب و لوله دارد. همچنین فرآیند ریختن مذاب علاوه بر ایجاد گرادیان های دمایی در جهت شعاعی در قالب و لوله، باعث تشکیل گرادیان های دمایی در جهت محوری نیز می گردد.

مواد مرکب از سالیان پیش به دلیل دارا بودن ویژگی های برجسته ای از جمله نسبت استحکام به چگالی بالا و مقاومت بالا در برابر خوردگی، به عنوان جایگزینی برای برخی از فلزات مانند فولاد و آلومینیوم در بسیاری از صنایع انتخاب شده اند. تیرهای ساخته شده از جنس مواد مرکب از جمله محصولاتی از کامپوزیت ها هستند که در ساخت سازه های ساختمانی، راه سازی، پل ها و ... کاربرد دارند. موضوع ضربه در مواد مرکب از اهمیت ویژه ای برخوردار است. زیرا در اثر ضربه در ماده مرکب آسیب ایجاد شده و در نتیجه مقاومت آن کاهش می یابد. یکی از انواع ضربه هایی که به تیرهای کامپوزیتی ممکن است اعمال شود، ضربه ی محوری می باشد که کمتر توسط محققان دیگر به آن پرداخته شده است. بررسی استحکام پسماند محوری- کمانشی تیر پس از ضربه از اهمیت ویژه ای برخوردار است. زیرا در اثر کمانش و ناپایداری ناگهانی تیر، ممکن است کل سازه دچار ناپایداری و فرو ریزش شود. در این تحقیق، تیرهای با مقطع ناودانی از جنس شیشه- پلی-استر و ساخته شده به روش پالتروژن ابتدا تحت ضربه محوری قرار داده شده و سپس مقاومت پسماند محوری- کمانشی آنها پس از اعمال بار ضربه ای اندازه گیری شده است. به جهت بررسی تأثیر ضربه و آسیب ناشی از آن بر مقاومت محوری- کمانشی این تیرها، مقاومت تیرهای سالم مشابه نیز، مورد بررسی قرار گرفته است. مدل سازی مسئله در نرم افزار اجزاء محدود آباکوس و توسط حل گر صریح انجام و برای بررسی شروع آسیب به مقایسه ی چهار معیار ماکزیمم تنش، ماکزیمم کرنش، هاشین و هو پرداخته شده است. در کنار این معیارها که از جمله معیارهای ساده و مشهور برای بررسی شروع آسیب در مواد مرکب هستند، از روش رشد آسیب آنی استفاده شده است. برای اعمال مدل آسیب و تعریف رفتار ماده به صورت اورتوتروپیک، از زیربرنامهvumat بهره گرفته شده است. به جهت اعتبارسنجی داده های حاصل از مدل سازی به انجام تست های آزمایشگاهی پرداخته شده، ضمن آنکه مدل سازی و تست های مربوطه برای شرایط مختلفی مورد بررسی قرار گرفته اند. به این ترتیب که تأثیر وزن و ارتفاع ضربه زن و نیز طول تیر در این بررسی ها مورد توجه بوده است. با مقایسه ی نتایج حاصل از مدل-سازی و آزمایش، این نتیجه بدست آمده است که معیارهای ماکزیمم تنش، ماکزیمم کرنش و هاشین برای فشار بر تیر سالم، بهترین پیش بینی را از نظر منحنی نیرو- جابه جایی و مود کمانش کرده اند. در حالی که معیار هو با احتیاط بیش از حد، رفتار خوبی برای تیر در فشار پیش بینی نکرده و آسیب را بسیار زیاد در تیر نشان داده است. در مورد فشار پس از ضربه در تیر، معیارهای ماکزیمم تنش و هاشین، رفتارهای نسبتاً مشابه و مطابق با آزمایش را پیش بینی نموده اند. هچنین به کمک تحقیق انجام گرفته در این پایان نامه این دست آورد حاصل شده است که بسته به نوع بارگذاری و ماده ی مورد استفاده باید از معیار مناسب برای مدل کردن آسیب استفاده کرد و سپس به کمک مدل سازی با این معیار مناسب قادر به دستیابی به نتایجی بود که رسیدن به آن ها از طریق آزمایش آسان نباشد. برای نمونه می توان به دستیابی به مود کمانش و شکل مودهای آسیب اشاره نمود.

در عملیات ازدیاد برداشت، محل چاه ها, عمق چاه ها, نرخ تزریق و نرخ برداشت, زمان برداشت و تعداد چاههای تزریق و برداشت, به عنوان مهمترین پارامترهای تصمیم گیری طوری انتخاب می شوند که در نهایت بیشینه مقدار نفت ممکن با کمترین هزینه در زمان مشخصی استحصال گردد. این امر موجب کاهش هدر رفت آب تزریق شده به مخزن و افزایش برداشت از آن می شود. شبیه سازی مناسب مخازن نفتی مهم ترین موضوع در زمینه ی یافتن نقطه ی بهینه برداشت می باشد. در پروسه ی بهینه سازی به کمک شبیه سازی عددی, به دلیل فراخوانی مکرر این شبیه ساز که با دستگاه معادلات مشتقات پاره ای غیرخطی کوپل است, یافتن پارامترهای بهینه سازی به کمک آن بسیار وقت گیر و مستلزم صرف هزینه است. لذا برای شبیه سازی مخازن نفتی و تهیه ی تابع هدف مورد نیاز برای بهینه سازی از روش شبکه های عصبی مصنوعی استفاده شده است. شبکه های عصبی با الهام از سیستم عصبی بدن انسان ایجاد شده که پس از آموزش مناسب آن به کمک داده های شبیه ساز عددی، می توان از آن برای تقریب تابع هدف (تابعی که باید نقطه ی بهینه را از آن تابع بدست آورد) استفاده کرد. روش بهینه سازی به کار گرفته شده نیز با الهام گرفتن از طبیعت، روش بهینه سازی الگوریتم ژنتیک است که یک روش تصادفی بوده و قابلیت فراوان برای یافتن نقطه ی بهینه اصلی و فرار از تله های محلی(نقاط بهینه ی محلی) را دارا می باشد. بنابراین، این یک روش سریع و مطمئن و با قابلیت های فراوان جهت یافتن نقطه ی بهینه می باشد. در این مطالعه اثر پارامترهای مختلف مخزن در امر بهینه سازی برداشت از مخازن نفتی مورد بررسی قرار گرفته است. پارامترهای موثر در بهینه سازی مانند تعداد چاهها و محل چاههای تزریق و برداشت و نیز دبی تزریق مورد توجه قرار گرفته است. همچنین پارمترهای موثر بر الگوریتم ژنتیک نظیر تعداد جمعیت اولیه، نرخ جهش و نرخ پیوند نیز بررسی گردیده است. این روش نشان می دهد که قابلیت یافتن نقطه ی بهینه ی اصلی را با سرعت زیاد دارا می باشد. این روش می تواند در برنامه های کاربردی وشبیه سازی میدانهای نفتی به دلیل انعطاف پذیری فراوان آن نسبت به تغییر شرایط مخزن مورد استفاده قرار بگیرد و بهینه سازی مخزن در زمان واقعی , موثر واقع شود. مطالعات نشان داد که استفاده از دبی تزریق زیاد در زمان اولیه و افزایش نه چندان زیاد آن در ادامه فرآیند تزریق می تواند بر افزایش عملکرد برداشت از چاه ها کمک شایانی نماید. همچنین نتایج نشان داد که افزایش تعداد چاه های برداشت بر روند برداشت از مخزن تاثیر مثبتی نمی گذارد و گاهی نیز باعث کاهش برداشت از مخزن می شود .البته در مورد افزایش چاه های تزریق باید اشاره کرد که با افزایش تعداد آن ها هر چند تا حدی افزایش در برداشت از مخزن مشاهده می شود, با این وجود با افزایش هر چه بیشتر آن ها ممکن است برداشت از مخزن کاهش یابد. در مورد دبی تزریق و برداشت نیز به این نکته می توان اشاره کرد که در ابتدا باید زیاد بوده تا برداشت از مخزن در بیشترین مقدار خود باشد و در ادامه نیز افزایش چندانی نیافته تا ضریب بازیابی بیشینه گردد.

چکیده: فرآیند برش یکی از مهم ترین فرآیندهای شکل دهی فلزات است. استفاده از عمل گیوتین برای برش، باعث کاهش نیروی فرآیند و در نتیجه کار مکانیکی مورد نیاز است. مدل سازی فرآیندهای برش نیاز به یک مدل پیشرفته ماده هم چون مکانیک آسیب و مکانیک شکست دارد. امروزه مکانیک آسیب به عنوان ابزاری کارآ در شبیه سازی شکست نرم بوده و به خوبی رفتار شکست در مواد نرم را ارزیابی می کنند. مدل های مکانیک آسیب می توانند فرآیند جوانه زنی، رشد و به هم پیوستن حفره ها را با استفاده از معادلات مکانیک محیط های پیوسته شبیه سازی کنند. استفاده از مکانیک آسیب در تحلیل فرآیند های شکل دهی تخمین دقیق تری از نیروهای بحرانی فرآیند، پیش بینی نقاط شروع ترک و نقاط شکست در ماده در اختیار طراح قرار می دهد. یکی از مدل های آسیب پرکاربرد که در نرم افزار abaqus نیز وجود دارد، مدل آسیب جانسون-کوک (johnson-cook) می باشد. این مدل یک مدل از مدل های آسیب نرم است و توانایی پیش بینی شکست نرم را نیز دارا می باشد. در این مدل کرنش شکست ماده به صورت تابعی از تنش سه محوره، نرخ کرنش و دما در نظر گرفته می شود. مدل های وابسته به نرخ، برای پروسه های با سرعت نسبتاً بالا، نظیر پدیده های دینامیکی یا شبیه سازی پروسه های شکل دهی فلزات استفاده می شود. از آنجایی که هدف از تحقیق حاظر، شبیه سازی فرآیند برش قیچی هالدن موجود در قسمت نورد سرد مجتمع فولاد مبارکه است، لذا با توجه به سرعت برش نسبتاً بالای آن از این مدل به منظور تخمین نیروی فرآیند استفاده شده است. در این تحقیق ابتدا مطالعاتی در مورد مکانیک آسیب و کاربرد های آن و مدل های آسیب معتبر صورت گرفته سپس مدل آسیب جانسون-کوک مورد بررسی قرار می گیرد و پارامترهای ورودی لازم برای انجام شبیه سازی برش ورق به کمک این مدل مشخص گردیده است. در ادامه به منظور تعیین پارامترهای لازم، آزمایش های خاصی طراحی و انجام شده و اطلاعات مورد نیاز برای شبیه سازی آسیب جانسون-کوک بر روی فولاد st12 تعیین گردیده است. در ادامه به شبیه سازی فرآیند برش توسط قیچی گیوتینی پرداخته شده و پس از محاسبه ی نیروی فرآیند، تأثیر هر یک از پارامترها از جمله ضخامت ورق، اثر زاویه ی تیغه و شعاع راکورد آن بر روی نیروی فرآیند بررسی شده است. مقایسه ی نتایج آزمون کشش استاندارد حاصل از تست آزمایشگاهی و شبیه سازی به وسیله ضرایب تعیین شده نشان از دقت ضرایب استخراج شده و صحت روش به کار رفته دارد. تعیین گشتاور اعمالی بر روی هریک از چرخ دنده های قیچی هالدن بر اساس تعیین نیروی برش در شرایط بحرانی و بررسی کمانش ورق حین فرآیند برش در اثر اختلاف سرعت مندرل و تیغه ها در دستگاه هالدن که یکی از چالش های عمده ی دستگاه است از دیگر اقدامات انجام شده در این پژوهش است. کلید واژگان: مکانیک آسیب، گیوتین، مدل آسیب جانسون-کوک، کرنش شکست، تنش سه محوره، پارامتر های آسیب، کمانش

برای شناخت دقیقتر فرآیند نورد گرم پایانی در خطوط تولید ورق لازم است همه ی زیربخش های موجود در آن به درستی شناخته شوند. علاوه برآن لازم است نحوه تعامل این زیربخش ها با یکدیگر و با قفسه های نورد به درستی شناخته شوند. لوپر یکی از سامانه های مهم موجود در قسمت نورد گرم پایانی خط تولید ورق در صنایع تولید ورق های فولادی است. در این پژوهش تلاش شده است تا با شناخت دقیقتر سامانه لوپر و وظیفه آن، اثرپذیری و اثرگذاری آن را بر دیگر بخش ها و پارامترها مورد تحلیل قرار گیرد.

نورد، یکی از متداول ترین و پرکاربردترین روش های تولید فرآورده های فلزی، به ویژه فولادهاست. نرخ و راندمان بالای تولید محصولات نورد، هم چنین نیاز به دقت زیاد برای تولید محصولات آن، باعث شده است که این صنعت از جایگاه و اهمیت خاصی در بین دیگر فرآیندهای شکل دهی برخوردار شود. در این میان، کوچک ترین بهبود در برنامه ریزی می تواند تأثیرات چشم-گیری در کاهش هزینه ها، زمان تولید، زمان تحویل و افزایش رضایت مشتریان داشته باشد. در این تحقیق، طراحی بهینه ی یکی از مسائل مهم برنامه ریزی در این صنعت، یعنی مسئله ی زمان بندی نورد گرم مورد بررسی قرار گرفته است. مسئله ی زمان بندی نورد گرم به طور ساده عبارت است از ساخت یک برنامه. این کار شامل انتخاب تعدادی تختال از انبار نگه داری و تعیین بهترین توالی آن ها برای ارسال به خط نورد گرم می باشد. از آن جایی که مسئله ی زمان بندی بر مبنای بررسی تمام جایگشت های ممکن انتخاب تختال ها است، پیچیدگی فضای مسئله بسیار زیاد است. از این رو حل مسئله ی بهینه سازی آن با پیچیدگی های زیادی همراه است. مسئله بر اساس شرایط تولید در بزرگ ترین تولید کننده ی محصولات فولادی تخت در ایران، یعنی مجتمع فولاد مبارکه طراحی شده است. در این تحقیق برخلاف تحقیقات قبلی که در حوزه ی زمان بندی نورد گرم انجام شده است، ملاحظات مکانیکی حاکم بر فرآیند هم در نظر گرفته شده است. بدین منظور پارامتر سایش به عنوان عامل اصلی پایان یافتن هر برنامه در مسئله ی بهینه سازی لحاظ شده است. فرمول بندی ریاضی مسئله با استفاده از داده های عملی خط در نرم افزار متلب به چهار روش مختلف صورت گرفته است. این چهار روش عبارت اند از: فرمول بندی با استفاده از ایده ی مسئله ی پایه ی فروشنده دوره گرد وسه کد پویا که توسط محقق نوشته شده است. برای حل مسئله ی بهینه سازی از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. روند حل روش اول بر مبنای استفاده از متغیرهای صفر و یک، بوده است. در روش دوم متغیرها به صورت اعداد صحیح تعریف شده است. در روش سوم تختال ها به دسته بندی های کوچک تری تبدیل شده و مورد بررسی قرار گرفته است. در روش چهارم تمام جایگشت های ممکن با استفاده از تکنیک های ممکن مورد بررسی قرار گرفته است. در حین حل مسائل بهینه سازی تکنیک های مختلفی به کار گرفته شده است. به عنوان مثال نسبت کاهش زمان حل مسئله و قیود مسئله با استفاده از تابع جریمه در تابع هدف لحاظ گردیده است. در مسئله ی بهینه-سازی یک بار، افزایش طول برنامه و یک بار کاهش تاج سایشی به عنوان تابع هدف مورد استفاده قرار گرفته است همچنین کاهش پرش عرضی و ضحامتی به عنوان قید در نظر گرفته شده است. در پایان، صحت و کارایی برنامه ارائه شده در قیاس با برنامه ی در حال استفاده در مجتمع فولاد مبارکه مقایسه گردید. نتیجه ی این مقایسه نشان داد که مدل ایجاد شده نسبت به مدل قبلی باعث کاهش سایش و در نتیجه کاهش هزینه و افزایش راندمان تولید می شود.

فرایند فورج همدما قابلیت تولید قطعات پیچیده صنعتی را از آلیاژهایی که دارای مقاومت خاصی در برابر تغییور شوکل پلاسوتیک هسوتند مانند آلیاژهای تیتانیوم و آلومینیوم را دارا میباشد. در این روش از بین بردن اختلاف دمایی بین قطعه و قالب، باعث از بوین بوردن مشوکل سرد شدن قطعه در اثر انتقال حرارت به قالبها شدهاست. در این روش از سرعت شکلدهی کمتر و نرخکرنش کمتر بوه منظوور کواهش تنش تسلیم و در نتیجه آسانتر شدن فرایند شکلدهی،استفاده میشود. همچنین در نرخ کرنشهای کوم مواده وابسوتگی بوه نورخ کورنش بیشتری از خود نشان داده و شکلپذیری بهتری از خود نشان میدهد. فرایند فورج همدما برای تولید انبوه قطعات فلزی بوا کیفیوت سوط عالی و همچنین نداشتن تقریبا محدودیت ابعادی و هندسی و همچنین جنس قطعات تولیدی میباشد. این مزایا باعث شده کوه ایون روش مناسب برای تولید قطعات ایمپلنت استخوانی باجنس آلیاژ تیتانیوم بدون نیواز بوه ماشوین کواری مجودد بورای بهبوود هندسوه و ابعواد قطعوه تولیدی، باشد. در این پایاننامه هدف طراحی فرآیند و تولید قطعه ایمپلنت دندان بوسیله فرآیند فورج ایزوترمال بودهاست. به ایون منظوور در ابتدا مدلسازی فرآیند به منظور محاسبه پارامترهای مناسب و بررسی عملی بودن فرآیند در نرمافزار deform 3d انجام میشود.

درفرآیند جوش القائی لوله های فولادی به دلیل عدم حضور ماده پر کننده مقداری از مواد اولیه فلز ذوب گردیده و در واقع می بایست مقداری را به عنوان اضافه گسترده ورق در برش اولیه ورق تخت در نظر گرفت. این مقدار اضافات به صورت گرده جوش در محل اتصال باقی می ماند .به دلیل ضرورت استاندارد ابعادی لوله می بایست این مقدار اضافه در نظر گرفته شده کاملا کنترل شده بوده تا بتوان لوله ای با ابعاد استاندارد تولید نمود. دراین پایان نامه میزان ماده مصرف شونده در خلال تغییر شرائط جابجائی افقی غلتکهای جوش و در صورت ثابت ماندن سایر پارامترهای موثر بررسی قرار گرفته است. جهت تعریف حد بالا و حد پائین تغییر شکل ایجاد شده در شبیه سازی ازآزمایشهای تجربی در حین تولید لوله و انجام تغییرات در فاصله غلتکهای افقی جوش( تغییر در شرائط مرزی) بهره گرفته شده است .