هدف از این پایان نامه، بررسی اثر برخورد یک صفحه صلب با یک محفظه ی کشسان حاوی گاز (مانند بالن یا بادکنک یا تیوپ) می باشد. در بسیاری از مواقع لازم است که نیروی حاصل از برخورد و یا سقوط یک وسیله ی حساس همانند یک فضاپیما به هنگام فرود بر سطح یک سیاره به طریقی گرفته شود و یا لازم است که رفتار یک جسم کشسان حاوی گاز همانند یک بادکنک یا یک بالن و یا یک تیوپ، تحت اثر ضربه بررسی شود. این رفتار می تواند شامل تغییر شکل محفظه و یا تغییر فشار آن باشد. برای بررسی و محاسبه ی نیروهای وارده به جسم برخورد کننده و محفظه ی کشسان در اثر برخورد و یا پاسخ دینامیکی جسم کشسان، لازم است علاوه بر بررسی از دیدگاه دینامیکی، موضوع تماس(contact problem) و فرض بزرگ بودن تغییر شکل های محفظه ی الاستیک نیز مد نظر قرار گیرد و در نتیجه این مسئله از نوع غیر خطی هندسی nonlinearity) (geometric خواهد بود. فرض های استفاده شده در این مسئله به شرح زیر خواهند بود: 1- تغییر شکل ها بزرگ فرض می شوند. 2- رابطه ی تنش کرنش محفظه ی الاستیک، خطی فرض خواهد شد. پوسته ی محفظه را بصورت یک غشای(membrane) کشسان که تنها تنش کششی تحمل می کند در نظر گرفته می شود. 3- از اثر استهلاک سازه ای و سیالاتی صرف نظر می شود. 4- گاز داخل محفظه یک گاز کامل فرض می شود که بسته به نوع برخورد، میتواند یک فرآیند همدما و یا یک فرآیند برگشت پذیر را طی کند. همچنین توزیع فشار در داخل محفظه را قبل و بعداز برخورد، بصورت یکنواخت فرض خواهیم کرد. برای بررسی مسئله و بدست آوردن تغییر شکل و در نتیجه فشار داخلی گاز، در هر گام، از روش المان محدود غیر خطی(nonlinear finite element) استفاده خواهد شد و در صورت امکان مسئله را با روش المان مرزی (boundary element) نیز بررسی گردیده و نتایج به دست آمده با هم مقایسه خواهند شد. همچنین در صورت امکان یک نمونه ی عملی در آزمایشگاه ساخته و تحت بررسی قرار خواهد گرفت و نتایج حاصله به-صورت کیفی با نتایج تئوریک بدست آمده مقایسه خواهد شد.

با توجه به اثرات مخرب نابالانسی در سیستمهای دوار بالانس کردن شفتهای ئوار از مباحث مهم وکاربردی در مهندسی مکانیک می باشد.یکی از روش های مورد استفائه برای کنترل و رفع نابالانسی استفاده از بالانسر دینامیکی اتوماتیک ساچمه ای است.بالانسر دینامیکی ساچمه ای ئسیله ساده ای است که از یک دیسک دوار دارای شیاری روی آن جهت حرکت آزادانه ساچمه ها و ساچمه هایی که درون آن تعبیه شده اند تشکیل شده است.تحت شرایطی این ساچمه ها نهایتاً در وضعیتی قرار میگیرند که نابالانسی سیستم را جبران کرده و نهایتاً ان را به حالت بالانس در می آورند. در این پایان نامه ابتدا به استخراج معادلات دیفرانسیل حاکم در دو دستگاه دکارتی و قطبی پرداخته شده است.برای این منظور پس از محاسبه انرژی پتانسیل و جنبشی سیستم و همچنین تابع اتلاف ریلی ، با استفاده از معادلات لاگرانژ به استخراج معادلات غیر خطی حرکت اقدام گردیده است. مرحله بعدی به دست آوردن نقاط تعادل سیستم و بی بعد سازی معادلات است. سپس برای بررسی پایداری سیستم بر اساس تئوریهای مختلف پایداری از جمله لیاپانوف، مقادیر ویژه ماتریس ژاکوبی، راوث- هرویتز و فلوکوئت مورد توجه قرار گرفت. نهایتاً پاسخ زمانی سیستم برای حالات مختلف پایدار و ناپایدار مورد بررسی قرار گرفت. برای بررسی تجربی بالانسر هم اقدام به تکمیل و مونتاژ یک دستگاه بالانسر گردید و سیستم مورد نظر تحت آزمایش قرار گرفت. معادلات استنتاج شده برای هر چهار حالت به دو معادله برای به دست آوردن نقاط تعادل منجر شد. با وجودی که معادلات حرکتی ناخودگردان بودند ولی معادلات استخراج شده در دستکاه قطبی برای هر دو مدل روتور جفکات و استودلا- گرین را می توان با یک تغییر متغیر خودگردان نمود، اما این موضوع در مورد معادلات دستگاه دکارتی صدق نمی کند. سپس نشان داده شد که استفاده از دو تئوری مقادیر ویژه ماتریس ژاکوبی و لیاپانوف برای این مسئله مناسب نیست و منجر به تعیین نواحی پایدار و ناپایدار نمی گردد. بررسی پایداری با استفاده از دو تئوری فلوکوئت و راوث- هرویتز موضوع بعدی بود که نهایتاض هر دو تئوری منجر به نتایج یکسانی برای تعیین نواحی پایدار گردیدند. آزمایش های انجام شده نیز نشان دادند که در سرعت های بالاتر از سرعت بحرانی بالانسر به خوبی از عهده بالانس سیستم بر آمده و نتایج به دست آمده از بررسی عملی با اختلاف ناچیزی با نتایج تئوری مطابقت می کند.

با توجه به کاربرد روز افزون روش های عیب یاب در زمینه های مختلف بدلیل تاثیر بسزای آن بر افزایش کارایی سیستم های صنعتی، مدیریتی و پزشکی، طراحی روش های توانمند در عیب یابی اهمیت فراوان یافته است. سیستم های مکانیکی مانند ماشین آلات دوار، انواع سازه ها و سیستم های حرارتی و غیره در زمینه های مختلفی بکار برده می شوند. گستره کاربرد و تاثیر غیر قابل انکار این سیستم ها در زندگی روزمره اهمیت پایش وضعیت این سیستم ها را دو چندان کرده است. تحلیل ارتعاشی به علت بوجود آوردن طیف وسیعی از اطلاعات ارزشمند با سرمایه گذاری کم برای بررسی وضعیت کارکرد این سازه ها مورد استفاده قرار می گیرد. قابل ذکر است در بعضی از موارد نیز محقق با ترکیب روش های دیگر کار عیب یابی را انجام می دهد، به عنوان مثال، پی. جی. دمپسی ]3[ با ترکیب تحلیل وضعیت روغن با تحلیل ارتعاشی موفق به تشخیص عیب گردیده است. امروزه با پیشرفت روز افزون تکنولوژی ریزپردازنده ها و ظهور تجهیزات سریع ، دقیق و روان، امکان اندازه گیری، ثبت و انجام عملیات آماری بر روی اطلاعات وضعیت سازه به سهولت امکان پذیر شده است. با این روش این امکان برای ما فراهم می گردد تا به جای توقف و بازکردن هر سازه، با انجام اندازه گیری پارامترهای مشخص، در زمان کنترل کیفی و یا در دوره های زمانی خاص، اطلاعات کاملی از وضعیت سازه دریافت و عملکرد آینده آن سازه را پیش بینی نماییم و سپس تنها سازه هایی که واقعاً نیاز به تعمیرات و یا تعویض قطعات دارند، تشخیص داده شود. به سبب در دسترس بودن نوع اطلاعات متفاوت از سیستم ها، روش های عیب یابی مربوط به هر یک از بخش های اشاره شده با هم متفاوت بوده، ولی اساس این روش ها با هم یکسانند. در تحقیق حاضر به بررسی توانایی یکی از این روش ها در عیب یابی سیستم های دینامیکی پرداخته شده است. روش هوشمند ارائه شده از سیستم ایمنی بدن الهام گرفته و با عنوان سیستم ایمنی مصنوعی شناخته می شود. این روش با استفاده از اطلاعات دینامیکی سیستم در حالت های مختلف می تواند وجود و یا عدم وجود عیب را تشخیص داده و نوع آن را شناسایی کند. توانایی این روش در عیب یابی سیستم دینامیکی ساده سه درجه آزادی و سازه هایی مانند تیر ترک دار و سازه پیچیده تر عمرانی مورد بررسی قرار گرفته است. در فصل سوم نتایج مربوطه ارائه شده است.

در خطوط فشار قوی، عوامل محیطی به دلیل ایجاد ارتعاشات عرضی کابل انتقال قدرت، اثرات مخربی روی تجهیزات خطوط انتقال بر جای می گذارد. برای کاهش نرخ خرابی ها، انرژی مکانیکی انتقال یافته بایستی به طریقی جذب شود. به این منظور از جاذب های دینامیکی در سیستم انتقال قدرت استفاده می شود. یکی از متداول ترین جاذب های دینامیکی، stockbridge damper است که در فاصله مناسبی از دو سر مقرّه، و بر روی کابل نصب می شود. با توجه به صنعتی بودن این موضوع و عدم امکان دسترسی همگانی به نتایج حاصله، تعداد مقالات اندکی در این زمینه قابل دسترسی است که همین امر ضرورت تحقیق و بررسی موضوع در داخل کشور را دو چندان می کند. همچنین تحقیقات انجام شده، بیشتر بر روی تأثیر مستهلک کننده ها در کاهش نوسانات خطوط انتقال نیرو و نیز فواصل نصب آن معطوف بوده و بررسی دینامیک مستهلک کننده ها چندان مورد توجه محققان قرار نگرفته است. در این پایان نامه قصد داریم ضمن پر کردن خلأ مذکور، خود دمپرِstockbridge را از دیدگاه ارتعاشی مورد بررسی، و تجزیه و تحلیل قرار دهیم. این امر علاوه بر کمک به رشد علمی کشور، زمینه ای مناسب برای تلفیق نتایج به دست آمده از این تحقیق با نتایج تحقیقات دیگر فراهم می آورد، تا بتوان به رویکرد دقیق تر و کامل تری در خصوص تأثیر این نوع دمپرها در کاهش نوسانات کابل انتقال قدرت دست یافت. هدف از این پایان نامه: 1- مدل سازی ریاضی چهار درجه آزادی دمپرِstockbridge ، 2- مدل سازی عددی جهت بررسی پاسخ به تغییر مکان هارمونیک دمپر با استفاده از یک نرم افزار عددی، و 3- بررسی تأثیر پارامترهای کابلِ دمپر در رفتار ارتعاشی سیستم با استفاده از روش آنالیز مودال تجربی است. در انتها، به منظور صحّه سنجی، نتایج آزمایشگاهی با نتایج تحلیلی مقایسه خواهند شد. لازم به ذکر است که تمرکز این پایان نامه، بر روی هدف سوم می باشد.

در صنعت از چرخدنده ها بطور گسترده به منظور انتقال قدرت و یا تغییر جهت و امتداد آن استفاده می شود و این حجم وسیع کاربری، اهمیت طراحی دقیق و محافظت و نگهداری بعدی از این اجزاء مکانیکی را بیش از پیش آشکارتر می کند. طراحی هر سازه ای نیازمند شناخت دقیق آن سازه است و شناخت سیستم ها را می توان با استفاده از مدل کردن و بررسی رفتار آنها و مقایسه با رفتار واقعی آنها بدست آورد. برای مدت های طولانی مدل سازی ارتعاشی سیستم های چرخدنده ای بر اساس تئوری ارتعاشات خطی انجام می گرفته است ولی در دو دهه اخیر اهمیت منظور کردن فاکتورهای غیرخطی مانند لقی، سفتی متغیر با زمان دنده ها، اصطکاک، خطای انتقال و عیوب دیگر بیش از پیش خود نمایی می کنند. از مهمترین این عیوب می توان به ترک ریشه دندانه اشاره کرد، از آن جا که ترک می تواند منجر به شکست کامل دندانه شده و در نتیجه موجب کاهش توان انتقالی و افزایش سروصدا به علت برخوردهای ناگهانی گردد، اهمیت بررسی آن بسیار بیشتر از عیوبی چون کندگی سطح است که تنها موجب افزایش سر و صدا و خطای انتقال می گردد. ترک می تواند در نتیجه بارگذاری اضافی، شرایط نامناسب روغنکاری، نصب نامناسب و یا از عیوبی که در مراحل تولید در چرخدنده پدید می آید، ایجاد گردد و از آنجا که تمرکز تنش در ریشه دندانه بیشتر از بقیه جاها است، احتمال ایجاد ترک در ریشه دندانه بالاتر است. مهمترین اثر ترک کاهش سفتی دندانه و متعاقباً افزایش تغییرشکل ها و خطای انتقال است. یکی دیگر از این عیوب، عامل شدیداً غیرخطی لقی است که در سیستم های چرخدنده ای وجود مقداری لقی برای جلوگیری از گیرکردن سیستم الزامی است. هدف از انجام این تحقیق بررسی ارتعاشات غیرخطی با حضور ترک و لقی است. بدین منظور پس از مروری بر تحقیقات انجام شده ابتدا به محاسبه سفتی درگیری متغیر با زمان دنده های سالم خواهیم پرداخته خواهد شد. سپس تاثیر ترک بر کاهش سفتی مورد بررسی قرار می گیرد. بعد از مدل کردن لقی سیستم انتقال قدرت تک مرحله ای، سفتی متغیر با زمان محاسبه شده، در مدل دخالت داده خواهد شد. سپس معادلات حاکم با یک روش تحلیلی خطی سازی تکه ای یا روش حل هارمونیک بالانس و یا با استفاده از روش های عددی حل خواهد شد. و در نهایت در صورت امکان با انجام تست تجربی نتایج مورد تحلیل قرار خواهد گرفت.

در نانو کامپوزیت های پلیمری افزودن مقدار کمی از خاک رس سبب تغییر خواص مکانیکی، حرارتی و تریبولوژیکی می شود که این به دلیل پخش در مقیاس نانو ذرات خاک رس می باشد. در این تحقیق رفتار سایشی چرخ دنده های نانوکامپوزیتی پلی استال/خاک رس و پلی آمید 6/ خاک رس مورد بررسی قرار گرفته است. ترکیب هایی با در صد های وزنی مختلفی از خاک رس به روش ذوبی تهیه شدند. ریز ساختار ومورفولوژی ترکیب ها با دستگاه پراش پرتو ایکس (xrd) و میکروسکوب الکترونی روبشی (sem)مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج آنها، ورقه ای شدن و پخش تقریباً یکنواخت صفحات سیلیکاتی رس را در بین پلیمر های زمینه در تمام کامپوزیت ها نشان داد. برای تمام مواد آزمون شاخص سیالیت انجام شد. نتایج حاصل از آن، حاکی از افزایش mfi درتمام ترکیب هایی پلی استال -نانورس کمتر(1%) می باشد. پلیمر های خالص و ترکیب ها توسط یک دستگاه پیشرفته تزریق و قالب چرخ دنده به شکل نمونه های چرخ دنده ای قالب گیری شدند. در مرحله بعد، اثر افزودن نانو ذرات روی خواص سایشی چرخ دنده های تزریقی با استفاده از دستگاه تست سایش چرخ دنده (test rig) مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج آزمایش سایش نشان داد که مقاومت به سایش چرخ دنده های نانوکامپوزیتی در مقایسه با چرخ دنده های پلیمری خالص بیشتر می باشد و چرخ دنده های نانو کامپوزیتی با در صد پایین نانو رس دارای میزان سایش کمتری می باشند. دلیل این امر، توزیع مناسب نانو رس و اتصال شیمیایی و فیزیکی بین لایه های سیلیکاتی و زنجیره های پلیمر زمینه ارزیابی می گردد. همچنین بافت سطحی دندانه های سایش یافته نمونه های چرخ دنده با استفاده از دستگاه میکروسکوپ نوری مورد بررسی قرار گرفت. به دلیل رفتار سایشی متفاوت نمونه های خالص و ترکیب ها، بافت سطحی متفاوتی را در سطح دندانه چرخ دنده ها مشاهده گردید. سایش خراشی و چسبان در تمام ترکیب ها مشاهده شد. اما اندازه سایش خراشی در نانوکامپوزیت هایی با درصد بالای رس به دلیل آگلومره شدن نانو رس بیشتر بود.

وجود هرگونه ترک و خرابی در سازه باعث اختلال در عملکرد یکپارچه سیستم می شود. به منظور پیش گیری از این گونه خرابی، محققان بسیاری تحقیقات جامعی را به منظور توسعه روش های تست غیرمخرب جهت تشخیص به موقع این عیوب انجام داده اند. یکی از قابل اطمینان ترین این روش ها مطالعه و استفاده از مشخصه های ارتعاشی سیستم می باشد که به دلیل مزایایی چون سرعت و دقت بالا در کنار هزینه کم مورد توجه قرار گرفته است. مطالعات نشان می دهد که پاسخ دینامیکی سازه با بوجود آمدن هرگونه عیب در آن از پاسخ سازه سالم منحرف می شود. در واقع وجود ترک در سازه منجر به تمرکز انرژی کرنشی در نزدیکی محل ترک می شود که این تمرکز انرژی سبب افزایش انعطاف پذیری موضعی در سازه تحت بار می گردد و در نهایت سبب تغییر در رفتار دینامیکی سازه می شود. از این تفاوت بر اساس مدلی از سازه معیوب می توان برای تشخیص پارامترهای عیب (عمق و موقعیت ترک) استفاده کرد. بنابراین برای شناسایی هر چه دقیقتر عیب در سازه نیازمند مدلی از سازه هستیم که بتواند مشخصه های کلیدی سیستم و یا به طور دقیق تر توزیع تنش و کرنش در اطراف نوک ترک را بیان نماید. تاکنون مدل های بسیاری برای ناحیه ترک ارائه شده است که هر کدام از آن ها دارای معایب و مزایایی می باشند. اما ضعف عمده این مدل ها درصرفنظر کردن از اتلافات انرژی در سازه و در محل ترک می باشد. بگونه ای که در این مدل ها تنها کاهش موضعی سفتی در محل ترک بر مبنای مدل های ترک باز و یا ترک باز و بسته شونده مدل شده است. اما نتایج حاصل از تست های تجربی نشان می دهد که وجود ترک علاوه بر کاهش سفتی موضعی سازه، باعث افزایش میرایی نیز می شود که در عمده مطالعات انجام شده، اثر میرایی نادیده گرفته شده است. این نتایج به دلیل دور بودن از شرایط واقعی و فیزیک مسئله، با عدم دقت کافی مواجه هستند. هدف از انجام این تحقیق بررسی رفتار ارتعاشی تیر ترک دار با در نظر گرفتن اتلافات انرژی در محل ترک است. در مدل به کار رفته برای ترک در این تحقیق برخلاف مدل های در نظر گرفته شده پیشین که تنها تغییرات سفتی سازه در محل ترک را شامل می شدند، هر دو اثر کاهش سفتی سازه و افزایش میرایی ناشی از وجود ترک منظور خواهد شد. بر این مبنا تاثیر اتلاف انرژی در محل ترک بر رفتار ارتعاشی تیر مورد بررسی قرار خواهد گرفت. یکی از اهداف این تحقیق ارائه رابطه تحلیلی برای میرایی محل ترک بر مبنای مشخصه های ترک می باشد. با دقت در رفتار سیستم، در می یابیم که دو مکانیزم عمده باعث اتلاف انرژی در محل ترک می باشد. یکی اتلاف انرژی ناشی از پلاستیک شدن ناحیه نوک ترک و دیگری انرژی اتلافی ناشی از اصطکاک بین دو سطح ترک می باشد. تحقیقات انجام شده در این زمینه حاکی از آن است که در ارتعاشات عرضی تیر ترک دار عمده اتلاف انرژی ناشی از ناحیه پلاستیک نوک ترک می باشد. بنابراین در تحقیق حاضر رابطه تحلیلی ارائه شده، اتلافات انرژی ناشی از ناحیه پلاستیک نوک ترک را به پارامترهای ترک مرتبط می سازد. با در دست داشتن این رابطه، می توان پاسخ دینامیکی سیستم را در هر حالت ارتعاشی بدست آورد. با حل دقیق معادله ارتعاشی سیستم و بدست آوردن مقادیر فرکانس های طبیعی و شکل مودهای نرمال، در می یابیم که میرایی در محل ترک تاثیر خود را به صورت مقادیر ویژه مختلط نشان می دهد. در ادامه به تحلیل و بررسی مقادیر ویژه مختلط پرداخته و تاثیر میرایی ناشی از ترک و میرایی سازه ای بر پاسخ ارتعاشی سیستم را بدست می آوریم. برای اطمینان از دقت مدل ریاضی، نتایج تحلیلی استخراجی با نتایج تجربی آزمایشگاهی مقایسه شده است. نتایج حاکی از این است که مدل جدید ارائه شده در این تحقیق قادر به توصیف و دقیقتر رفتار ارتعاشی سیستم نسبت به مدل های ارائه شده پیشین می باشد.

برای بررسی حرکت مجموعه ای از مواد دانه ای، علاوه بر آزمایشات تجربی، به یک مبنای تئوری نیاز است. مبنای بررسی این گونه مسائل، روشی جدید به نام dem (روش اجزاء گسسته) می باشد. اساس این روش بر این است که هر ذره بطور مجزا در مسیری که حرکت می کند مدل سازی می شود و با محاسبه کلیه نیروها و گشتاورهای اعمالی به آن، حرکت این ذره در پله های زمانی بعدی پیش بینی می شود. تحلیل سیستم های گسسته با استفاده از روش dem همواره زمانبر بوده و به علت حجم زیاد محاسبات، عموما حل دستی آن غیر ممکن می باشد. به همین علت، برای سهولت در تحلیل این نوع سیستم ها از زبان های برنامه نویسی و یا نرم افزارهای شبیه سازی استفاده می شود. در پایان نامه حاضر نیز از کدنویسی در محیط نرم افزار matlab جهت تحلیل سیستم استفاده شده است. همچنین جهت شبیه سازی سیستم مرتعش از نرم افزار wm4d استفاده شده است. در بخش انتهایی پایان نامه ابتدا از طریق مقایسه مدل تئوری با مدل تجربی، صحت مدل ارائه شده تایید می شود. سپس با مقایسه نتایج آزمایش های تجربی و نیز نتایج حاصل از شبیه سازی عددی، به بررسی عوامل موثر بر نحوه جریان مواد دانه ای تحت ارتعاش پرداخته می شود. هندسه ظرف، فیزیک مواد دانه ای و دامنه و فرکانس ارتعاش ظرف از جمله این عوامل می باشند.

روش تجزیه متعامد هموار(sod) یکی از روش های آنالیز مودال بر مبنای خروجی سیستم های ارتعاشی محسوب می شود که در حوزه زمان کاربرد دارد و عمدتاً برای آنالیز مودال سیستم های ارتعاشی نامیرا توصیه شده است. یکی از محدودیت های عمده در روش sod استفاده از آن در استخراج پارامتر های مودال سیستم های ارتعاشی میرا است. در پژوهش حاضر دلایل ایجاد خطا در اعمال روش sodبه سیستم های ارتعاشی میرا بررسی شده است. برای رفع کاستی روش sod، روشی جدید تحت عنوان روش تجزیه متعامد هموار اصلاح شده(msod) معرفی شده است. اساس این روش بر مبنای اصلاح عملگر مربوط به روش sod است که در آن از مشتق عددی دو نقطه ای پیشرواستفاده می شود. مبنای عملگر اصلاح شده که در روش msod به کار رفته است، استفاده از مشتق عددی 8 نقطه ای مرکزی با مرتبه دقت بالاتر است. به منظور مقایسه، پارامترهای مودال یک سیستم 8 درجه آزادی توسط هر دو روش sod و msod استخراج شده و با پارامتر های مودال حاصل از حل تحلیلی مساله مقدار ویژه متعارف مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج حاصل حاکی از بهبود دقت در روش msodاست. همچنین تاثیر شرایط تحریک سیستم ارتعاشی میرا بر دقت پارامترهای مودال نیز مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج موید آن است که انتخاب نوع صحیح تحریک و استفاده از روش msod در سیستم های ارتعاشی میرا، منجر به دست یابی به پارامتر های مودال با دقت بالاتر می شود. هم چنین امکان تعمیم و مقایسه روش های مذکور به سیستم های ارتعاشی پیوسته بررسی شده است. در بخش پایانی، ضمن معرفی روش آنالیز مودال بر مبنای پاسخ آزاد سیستم های ارتعاشی(mafvro)، و اعمال آن به سیستم ارتعاشی مذکور، امکان کاربرد آن برای آنالیز مودال سیستم های ارتعاشی تحت تحریک اتفاقی نیز بررسی شده است.

وجود ترک درسازه ها و در نتیجه شکست این سازه های ترک دارتحت بارهای دینامیکی ازعمده ترین مسائل مورد بحث وبررسی محققین می باشد. به منظورمطالعه دقیق رفتار دینامیکی سیستم های ترک دار،مدل سازی ناحیه ترک ازاهمیت ویژه ای برخوردار است. در این پایاننامه سیستم های متغیر با زمان خطی که رفتار دینامیکی آنها با معادلات دیفرانسیل مرتبه دوم با ضرایب ثابت توصیف می گردد، مورد بررسی قرار گرفته اند. ماتریس ژیروسکوپی بصورت نامتقارن در نظر گرفته شده و ترک بصورت فنر پیچشی مدل شده و از کلیه ترم هایی که سبب غیرخطی شدن سیستم می شود صرفنظر شده است. اهمیت اصلی این پایاننامه در قسمت تجربی و تجزیه و تحلیل داده های تجربی و بدست آوردن فیچر های اصلی سیستم نهفته است. در این پایاننامه برای اولین بار سیستمی برای تحریک شفت حین دوران ابداع شده است که سبب تحریک فرکانس های طبیعی سیستم و همچنین کاستن اثرات نویز های خارجی بر روی پاسخ ارتعاشی سیستم می شود. هدف تعیین میزان تاثیر عمق ترک و مکان ترک بر روی مشخصات مودال شفت می‏باشد. به همین منظور برای تحلیل تئوری با استفاده از متد المان محدود شفت به 10 گره و 9 المان خطی تقسیم شد و ماتریس‏های فضایی سیستم بدست آمد سپس با استفاده از روش هیلبرت نیومارک در محیط نرم افزار متلب رفتار سیستم شبیه‏سازی گردید. جهت ایجاد ترک در عمق و محل‏های مختلف 5 عدد شفت همسان و هم اندازه به قطر10میلی‏متر و طول 800 میلیمتر، از جنس فولاد1030 aisi carbon انتخاب شد. مشاهده شد که با افزایش عمق ترک، مقدار فرکانس طبیعی کاسته ‏می‏شود. وقتی عمق ترک بتدریج افزایش می یابد، دامنه فرکانس ها تمایل به رشد نشان می دهند. هرچه ترک به وسط شفت نزدیکتر می‏شود سفتی سامانه کاهش می‏یابد و مقدار فرکانس‏های طبیعی کاهش می‏یابند. این تحقیق کاربرد نیروی تحریک خارجی بر روی سیستم روتور دوار برای تشخیص ترک را آشکار می کند. داده های آماری گسترده ای حین آزمایش تجربی جمع آوری شد وضعیت های متفاوت ترک در شفت آنالیز و مقایسه شد. داده های عملی در مورد شفت، بیانگر این بود که وقتی سیستم تحت نیروی لرزاننده چه در حین دوران و چه ساکن تحریک می‏شود، فرکانس های طبیعی قابل وضوح تر بدست می آیند.

روش کار به این صورت است که ابتدا معادلات شتاب پیستون با دو روش حل هارمونیک و حل دقیق استخراج شده و کل نیروی اینرسی وارد بر موتور تک سیلندر استخراج می گردد. سپس این معادلات برای یک موتور چهار سیلندر خطی توسعه داده شد. در ادامه مشخصات جرمی قطعات دینامیکی پس از مدلسازی کامل در محیط solidworks استخراج می گردد و معادلات نیرو و ممان در محیط matlab حل می شود. جهت حذف نیروها از نیروی وزنه های نابالانس که بالانسر لانچستر نامیده می شود، استفاده شده و پارامترهای بالانسر طراحی می گردد. در ادامه مدل های سه بعدی در محیط adams وارد شده و نتایج نیرو و ممان استخراج می شود. نتایج به دست آمده در matlab نشان می دهند روش دقیق حل مسأله باعث بهبود قابل توجه پارامترهای بالانسر و نیز نیرو و ممان باقیمانده در بلوک سیلندر شده است. ادامه ی حل با روش دقیق انجام یافته و این نتایج با نتایج adams مقایسه شده است. همچنین رویکرد وب دار کردن میل لنگ به عنوان روشی برای بهبود وضعیت بالانس مورد بررسی قرار گرفته است.

ایمنی سازه ها ، یکی از اصلی ترین مسائلی است که در سازه هایی مثل پل ها، ساختمان ها، هواپیماها، آنتن های مخابراتی و ... در نظر گرفته می شود. از همین رو امروزه، روش های پایش وضعیت سازه ها (shm ) به یکی از سرفصل های مهم تحقیقاتی-صنعتی تبدیل شده است. این روش ها، روش هایی هستند که برای نظارت مداوم بر وضعیت سلامتی سازه ها به کار گرفته می شوند. در این روش ها با استفاده از پارامتر های سیستم عیوب سازه ارزیابی می گردد. ارزیابی عیوب سازه به چهار مرحله تشخیص وجود عیب، یافتن محل عیب، اندازه عیب و پیش بینی طول عمر باقیمانده سازه تقسیم می شود که علی رغم روش ها و تحقیقات گسترده ای که در هر کدام از این مراحل انجام پذیرفته، همچنان مسائل حل نشده زیادی در هر مرحله وجود دارد. روش های متنوعی برای ارزیابی عیوب سازه ها با استفاده از پارامتر های ارتعاشی آنها وجود دارد. از جمله این روش ها، روش های غیر مخربی هستند که با استفاده از اندازه گیری پارامترهای ارتعاشی و بر اساس تغییری که تغییر مشخصات سازه مثل جرم یا سفتی یا ... در مشخصه های دینامیکی سازه مثل فرکانس های طبیعی، شکل مود ها و ... ایجاد می کنند عیب را تشخیص می دهند. وقتی صحبت از تست های ارتعاشی روی سازه های مکانیکی و عمرانی باشد، استفاده از محرک های مصنوعی مثل لرزاننده ها، رها کردن وزنه ها و ... در اکثر موارد، غیر عملی یا پر هزینه می باشد. محرک های محیطی مثل باد، موج های دریا، صدای ترافیک خیابان ها و ... می توانند جایگزین مناسبی برای آنها باشند. از طرف دیگر ترکیب روشهای محیطی، با روشهای مبتنی بر پارامتر های مودال، تشخیص مناسبی از عیوب برخی سازه ها خواهند داشت. هدف از انجام این پایان نامه مقایسه دو روش آنالیز مودال کلاسیک (cma ) و آنالیز مودال بر مبنای فقط خروجی (oma ) در عیب یابی سازه ها می باشد. برای نیل به این هدف ابتدا یک دکل سه بعدی در مقیاس آزمایشگاهی در محیط نرم افزاری به صورت المان محدود، مدل سازی می شود. سپس یک عیب سازه ایِ تغییرات سفتیِ عضو های برشی در مدل المان محدود وارد می شوند و با انجام آنالیز مودال عددی، تغییرات فرکانس های طبیعی و شکل مودهای ارتعاشی بررسی می گردند. سپس عیب مزبور، به صورت تجربی در مدل واقعی دکل در مقیاس آزمایشگاهی، اعمال شده و مودهای ارتعاشی و فرکانس های طبیعی از دو روش cma و oma محاسبه شده و نتایج با هم و همچنین با مدل عددی بررسی و مقایسه خواهند شد.

مسئله ارتعاشات کابل آویخته بدلیل اثر تخریبی این نوع نوسان بر خطوط انتقال قدرت در دهههای اخیر مورد توجه مهندسان مکانیک قرار گرفته است. معادلات حاکم بر این نوسانات توسط محققین با در نظر گرفتن فرضیات متفاوت استخراج شده است. در این پایاننامه معادلات ارتعاشی حاکم بر نوسانات کابل انتقال قدرت توسط روش عددی نسبتا جدیدی مشهور به روش عددی تاو حل و تحلیل گردیده است. روش عددی تاو از جمله روشهای عددی طیفی جهت بدست آوردن پاسخ تقریبی معادلات دیفرانسیل با شرایط تکمیلی (شرط مرزی، شرط اولیه و غیره) میباشد. این روش حالت بهبود یافته روش عددی گالرکین است که در آن لازم نیست چندجملهای در نظر گرفته شده به عنوان پاسخ شرایط مرزی را ارضا کند و شرایط مرزی بصورت جداگانه در فرمولبندی مسئله در نظر گرفته میشوند. در این پژوهش فرکانسهای طبیعی و شکل مودهای ارتعاشی کابل انتقال قدرت با در نظر گرفتن مدل خطی برای این نوع نوسان، با استفاده از روش عملگر تاو استخراج شده است. دقت بسیار بالای روش عددی تاو و همچنین فرمولبندی نسبتا ساده روش عددی مذکور در حل مسئله مقدار ویژه ارتعاشات کابل از نتایج قابل توجه این پایاننامه میباشد. در حوزه معادلات غیرخطی با توجه به محدودیتهای روش عددی تاو در حل معادلات جزئی وابسته به زمان، با ترکیب روش عددی تاو و روش عددی تفاضلات محدود، روش عددی جدیدی معرفی کردهایم. روش مزبور در حل یک معادله غیرخطی انتقال گرما که از نوع معادلات جزئی وابسته به زمان میباشد، اعمال گردیده و با نتیجه حاصل از حل تحلیلی آن مقایسه شده است. مقایسه نتایح نشاندهنده دقت بسیار بالای روش پیشنهاد شده در حل معادلات غیرخطی جزئی وابسته به زمان میباشد. سپس روش مذکور در حل معادلات غیرخطی ارتعاشات کابل بکار گرفته شده و فرکانس طبیعی اصلی این نوسان استخراج گردیده است. همچنین با در نظر گرفتن اثرات نیروی خارجی و میراکننده پاسخ واداشته ارتعاشات کابل انتقال قدرت بدست آمده است.

هدف از انجام این پایان نامه ارائه روابط جدید به عنوان تابع اغتشاش ترک به منظور بررسی رفتار ارتعاشی عرضی تیر ترک دار با ترک خستگی می باشد به طوریکه بتواند با دقت مناسب رفتار ارتعاشی تیر ترک دار را برحسب پارامتر های ترک پیش بینی کند. در مدل مورد نظر اثر ترک به صورت یک اغتشاش پیوسته در میدان جابجایی در نظر گرفته می شود. با مد نظر قرار دادن تاثیر ترک بر توزیع تنش در تیر و با استفاده از تئوری مکانیک شکست میدان تنش در حضور ترک محاسبه می شود. سپس معادله دیفرانسیل غیر خطی حاکم بر ارتعاش عرضی تیر ترک دار با ترک خستگی از روش انرژی استخراج خواهد شد. بعد از حل معادلات حاکم، به بررسی تاثیر پارامتر های ترک بر رفتار ارتعاشات غیر خطی ناشی از وجود ترک خستگی پرداخته می شود.در نهایت نتایج حاصل از مدل تئوری ارائه شده با نتایج بدست آمده از تست های تجربی مورد مقایسه قرار گرفته و دقت مدل مورد بررسی قرار می گیرد. آنالیز رفتار ارتعاشی ترک دار در مود های خمشی از طریق مدل سازی تحلیلی موضوع این پایان نامه است. مطالعه رفتار ترک، نحوه تغییرات تنش، رشد ترک و یا ارائه روش ها و الگوریتم های عیب یابی هدف این پژوهش نمی باشد.

نیاز به تامین انرژی مدار های کم مصرف الکترونیکی نظیر سیستم ها و سنسور های بی سیم در وسایل پرنده طی سال های اخیر مورد توجه محققان زیادی قرار گرفته است. نیاز به حمل کمتر سوخت توسط پرنده، وزن زیاد و عمر محدود باتری ها و همچنین مشکل تعویض آنها، دلایل اصلی برای برداشت انرژی الکتریکی از منابع محیطی می باشد. استفاده از مواد پیزوالکتریک به دلیل داشتن تاثیرات مساعد کوپل الکتریکی- مکانیکی، از روش های خوب برداشت انرژی می باشد، مخصوصا در مواردی که دسترسی به منابع نوری و گرمایی محدودیت داشته باشد. ناپایداری های آیروالاستیک، نظیر فلاتر، برای وسایل پرنده سرنشین دار خطرناک بوده و با طراحی سازه ای مناسب از آنها اجتناب می شود، که این امر باعث سنگین شدن سازه وسیله پرنده می شود. ولی در وسایل پرنده بدون سرنشین کوچک از آنجاییکه خطر جانی وجود ندارد، لذا جهت کم کردن وزن، طراحی سازه ای بگونه ای انجام می شود که پرنده بتواند تا مرز فلاتر پرواز کند. فلاتر یک ناپایداری دینامیکی بوده که در اثر آن ارتعاشات با دامنه زیادی در مرز فلاتر به بال پرنده اعمال می شود که می توان از این ارتعاشات بوسیله مواد پیزوالکتریک انرژی الکتریکی تولید کرده و در مدار خود هواپیما و باتری های آن استفاده کرد که این امر منجر به افزایش طول پرواز پرنده خواهد شد. در این پژوهش، برداشت انرژی الکتریکی بوسیله مواد پیزوالکتریک از ارتعاشات ناشی از پدیده فلاتر در بال یک هواپیمای بدون سرنشین کوچک مدل سازی شده و مورد بررسی قرار می گیرد. شکل بال در نظر گرفته شده ذوزنقه ای بوده و بصورت ثابت (گیردار) به بدنه متصل می باشد. با در نظر گرفتن کوپل الکترومکانیکی و یک مصرف کننده الکتریکی (مقاومت الکتریکی) ، همچنین با استفاده از معادلات لاگرانژ، معادلات حرکت سیستم استخراج شده و با در نظر گرفتن تعداد محدودی از مودهای ارتعاشی، این معادلات حل شده و میزان توان و ولتاژ قابل استحصال مورد تجزیه و تحلیل قرار خواهد گرفت.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

بحث در مورد ارتعاش مجموعه های دینامیکی و تعیین اثرات آن در کارکرد و ایمنی ، یکی از مباحثی است که در بررسی و طراحی مجموعه ها مورد توجه قرار می گیرد. ارتعاشات دراغلب موارد اثرات نامطلوبی داشته و موجب تلفات زیادی می گردد. از جمله سازه هایی که امروز با توجه به کاربرد بسیار وسیع، از نظر ارتعاشات مورد مطالعه و بررسی قرار می گیرند، باله ها و پره ها و در حالت کلی اجسام آیرودینامیک می باشند. باله ها و پره ها در ساختمان توربین ها، کمپرسورها و اکثر وسایل نقلیه در حالتها و انواع مختلف عمدتا به منظور تامین نیروی مناسب بکار گرفته می شوند. عملکرد این سازه ها با توجه به این مورد که اغلب در مجاور شاره ها بوده و تحت تاثیر نیروهای مختلف شاره قرار دارند، از نظر دینامیک شاره ها در بررسی ارتعاشات حایز اهمیت می باشند. این نوع ارتعاشات که تحت اثرات شاره در سازه بوجود می آیند، ارتعاشات القائی نامیده می شوند. در این تحقیق علاوه بر مطالعه ارتعاشات القائی ، سعی شده مدل باله ‏‎naca0015‎‏ به صورت تجربی و تحلیل عددی تحت اثرات شاره از نظر ارتعاشی مورد بررسی قرار گرفته و جزئیات ارتعاشی از جمله فرکانسها و دامنه های القائی سازه از طرف شاره و همچنین فرکانس پرتاب گردابه ها در زاویه های حمله مختلف باله مشخص گردد.

در رساله حاضر پدیده جدا شدن لایه ها در مد ترکیبی ‏‎i+ii‎‏ شکست، در یک صفحه مرکب چند لایه ای تک امتدادی از جنس فیبر شیشه -رزین اپوکسی تحت بارگذاری استاتیکی مورد بررسی قرار گرفته است. این بررسی براساس روش اجزا محدود صورت گرفته و از نتایج آن، با بکارگیری تئوری اروین-کیس، تئوری های معمول الاستیسیته و روش بستن مجازی ترک، آهنگ رهایی انرژی در مد‏‎i‎‏ ، مد‏‎ii‎‏ و چهار نسبت مد محاسبه گردیده است. نتایج عددی بدست آمده با نتایج عملی و تئوری موجود مقایسه می شود و با اعمال اثرات موضعی مانند اثر سه بعدی بودن در عرض نمونه اجزا محدود ، که از نوع ‏‎mmb‎‏ بوده اختلاف بین نتایج عملی و تئوری مورد ارزیابی قرار می گیرد. در پایان به منظور بررسی تاثیر نامتقارن بودن هندسه نمونه بر روابط آهنگ رهایی انرژی و نسبت مولفه های آن ، نتایج محاسبات سه روش مختلف با یکدیگر مقایسه می شود. تحلیل اجزا محدود نمونه توسط نرم افزار ‏‎ansys‎‏ انجام شده است.