نانو بعنوان رویکردی نوین در علم امروز ، یک فناوری به شدت میان رشته ای بوده که در علوم مختلف از محیط زیست و زمین شناسی تا مهندسی مکانیک و هوافضا کاربرد دارد. در سالهای اخیر با توجه به جایگاه فناوری نانو در سند جامع علمی کشور ، تحقیقات در این زمینه رشد روزافزونی داشته است. توسعه مدلهای جدید عددی برای توصیف پدیده ها در مقیاس نانو همواره از دغدغه های محققین در این زمینه بوده است. از طرفی استفاده از مدل مکانیک محیط پیوسته کلاسیک بدلیل ضعف این روش در بیان پدیده ها در مقیاس ریز کارایی لازم را ندارد و از طرفی دیگر شبیه سازی های انجام شده توسط مدلهای مولکولی بسیار پر هزینه می باشد. از این رو در چند سال اخیر با استفاده از مدلهای چند مقیاسی و با تبادل اطلاعات بین دو یا چند مقیاس ، روشهای در مقیاس مختلف با یکدیگر مرتبط می شود و به صورت همزمان از چند مقیاس استفاده می گردد. در پایان نامه حاضر به بررسی تاثیر ناخالصی در توزیع تنش صفحات فلزی در ابعاد نانو با استفاده از یک روش چند مقیاسی ابداعی بر مبنای قاعده کوشی-بورن پرداخته می شود. در روش چند مقیاسی ارائه شده برای مدل کردن ناخالصی از روش اجزای محدود بسط یافته که خود بعنوان یک روش نوپا برای مدلسازی ناپیوستگی ها در مواد بدون شبکه بندی مجدد است استفاده گردیده است. همچنین با استفاده از روش چند مقیاسی ارائه شده، به علت استفاده از روش اجرای محدود بسط یافته در بررسی ناپیوستگی ها و همچنین سلسله مراتبی بودن این مدل، هزینه های محاسباتی نسبت به دیگر روش های چندمقیاسی به شدت کاهش می یابد.

نانو بعنوان رویکردی نوین در علم امروز ، یک فناوری به شدت میان رشته ای بوده که در علوم مختلف از محیط زیست و زمین شناسی تا مهندسی مکانیک و هوافضا کاربرد دارد. در سالهای اخیر با توجه به جایگاه فناوری نانو در سند جامع علمی کشور ، تحقیقات در این زمینه رشد روزافزونی داشته است.توسعه مدلهای جدید عددی برای توصیف پدیده ها در مقیاس نانو همواره از دغدغه های محققین در این زمینه بوده است. از طرفی استفاده از مدل مکانیک محیط پیوسته کلاسیک بدلیل ضعف این روش در بیان پدیده ها در مقیاس ریز کارایی لازم را ندارد و از طرفی دیگر شبیه سازی های انجام شده توسط مدلهای مولکولی بسیار پر هزینه می باشد. از این رو در چند سال اخیر با استفاده از مدلهای چند مقیاسی و با تبادل اطلاعات بین دو یا چند مقیاس ، روشهای در مقیاس مختلف با یکدیگر مرتبط می شود و به صورت همزمان از چند مقیاس استفاده می گردد.در این پایان نامه به بررسی و مدل کردن ترک ها در شبکه های اتمی با استفاده از یک روش چند مقیاسی ابداعی بر مبنای قاعده کوشی-بورن پرداخته می شود. در روش چند مقیاسی ارائه شده برای مدل کردن ترک از روش اجزای محدود بسط یافته که خود بعنوان یک روش نوپا برای مدلسازی ناپیوستگی ها در مواد بدون شبکه بندی مجدد است استفاده گردیده است. استفاده از این مدل ارائه شده در این پایان نامه هزینه های محاسباتی را به شدت کاهش می دهد.

مکانیک شکست از مباحث مهم در علم مکانیک است .مشخص بودن پارامترهای نوک ترک حائز اهمیت می باشد. در این پایان نامه با استفاده از کد apdl در نرم افزار ansys، نمونه خمشی چهارنقطه ای مدلسازی می شود و در ادامه ضرایب شدت تنش محاسبه می گردد. این محاسبات برای 450 حالت هندسی و فواصل بارگذاری انجام خواهد شد و تاثیر ابعاد نمونه و فاصله بارگذاری نشان داده می شود. تنش t ترم ثابت میدان تنش است که مقدار آن مستقل از فاصله نقاط از نوک ترک بوده و بطور یکنواخت در تمام قطعه اعمال می گردد.این ترم بر روی پارامترهای شکست تاثیر می گذارد در ضمن در این تحقیق تاثیر این ترم مشخص شده است و نحوه تغییر تنش t با هندسه و بارگذاری در نمونه خمشی چهار نقطه ای نشان داده شده است.

هدف از ارائه پژوهش حاضر توسعه مدل چنددقتی به منظور استفاده در بهینه سازی طراحی چندموضوعی (mdo) می باشد. اکثر مسائل واقعی بهینه سازی طراحی مهندسی را می توان با ویژگی های خاصی توصیف کرد که مهمترین آنها عبارتند از: (1) قیود، توابع ضمنی از متغیرهای طراحی هستندکه محاسبه آنها نیازمند اجرای مدل های پر هزینه از نظر محاسباتی (مانند المان محدود و دینامیک سیال محاسباتی) می باشد.(2) مقادیر این توابع شامل اغتشاشات عددی می باشد که استفاده مستقیم آنها را در پروسه های بهینه سازی با مشکل همراه می کند. علاوه براین ، کوپلینگ موجود درmdo موجب افزایش مشکلات محاسباتی، افزون بر آنچه که در بهینه سازی تک موضوعی با آن روبرو هستیم، می شود. محدودیت های موجود، استفاده از مدل های شبیه سازی بسیار دقیق اما پرهزینه را در پروسه mdo سخت و در بسیاری موارد غیرممکن می کند. برای فائق آمدن بر این مشکلات بکارگیری مدل چنددقتی ، که تشکیل شده از استفاده هم زمان ِ مدل های با دقت پایین و کم هزینه از نظر محاسباتی و مدل های با دقت بالا و پرهزینه در پروسه بهینه سازی، توسعه داده شده است. در این روش، مدل با دقت پایین برای رسیدن به سطح صحت مدل با دقت بالا، با حفظ ویژگی زمان بری کم آن، به منظور استفاده در پروسه تکرارشونده بهینه سازی تنظیم می شود. روش توسعه یافته در چارچوب بهینه سازی مشارکتی (co) بر روی مسائل طراحی پیاده سازی شده است. دراین مسائل، بهینه سازی سطح موضوعیِ co بر مبنای مدل های چنددقتی می باشد. در بهینه سازی سطح سیستمی این چارچوب، وجود قیود تساوی که مقدار آنها به وسیله انجام پروسه بهینه سازی سطح موضوعی حاصل و دارای رفتار نامنظم نوسانی میان صفر و غیرصفر می باشند، موجب نرخ همگرایی آهسته و مشکلات عددی می شود. برای فائق آمدن بر این مشکلات، یک شبه مدل در سطح سیستمی بااستفاده از روش حداقل مربعات متحرک و استراتژی ناحیه قابل اطمینان توسعه یافته است نتیجه حاصل شده در این پژوهش نشان می دهد، روش توسعه یافته می تواند کاربرد قابل توجهی در بهینه سازی چند موضوعی طراحی های هوافضایی با مدل های بادقت بالا داشته باشد.

با توجه به پیشرفت های چشم گیری که در صنایع هوافضا در دهه های اخیر حاصل شده است، لزوم به کارگیری موادی با خواص ویژه و خاص را دو چندان می نماید. یک نمونه از این گونه مواد، موادی با خواص تابعی در یک جهت خاص است که برای نخستین با توسط دانشمندان مواد ژاپن ساخته شده اند. از همین رو، با توجه به محیط های دینامیکی سازه های هوافضایی تحلیل ارتعاشی به خصوص ارتعاشات آزاد و لزوم کنترل و بررسی اثرات کنترل سازه در چنین محیط هایی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. برای کنترل ارتعاشات روش های زیادی وجود دارد، که یکی از آن ها به کارگیری مواد پیزوالکتریک است. با توجه به آنچه که در بالا مطرح شد، هدف این پروژه بر روی بررسی ارتعاشات آزاد (فرکانس های طبیعی) یک ورق مستطیلی دارای لایه های پیزوالکتریک به عنوان سنسور و عملگر و همچنین تاثیر عوامل کنترلی بر روی چنین رفتاری متمرکز شده است. علاوه بر این، با توجه به اینکه ورق مستطیلی کاربردها و شرایط مرزی مختلفی را در صنعت دارد، برخی از شرایط مرزی لوی برای حل این مسئله در نظر گرفته شده است. لازم به ذکر است، بارهای درون صفحه ای خطی، یکی از حالت های متدوال بارگذاری هستند که اثرات آن ها بر روی فرکانس های طبیعی در این پایان نامه مد نظر بوده است. از همین رو، برای استخراج معادلات از میدان جابجایی ون کارمن استفاده شده است، و در نهایت معادله خطی شده برای چهار شرط مرزی مورد نظر با روش سری های توانی به صورت دقیق حل شده است. در ادامه پس از بررسی همگرایی روش حل، اثرات هوشمند سازی، ضخامت مختلف لایه های پیزوالکتریک و همچنین عامل کنترلی که بر دو مبنای تناسب مستقیم مثبت و منفی پتانسیل دو سر الکترود سنسور و عملگر در نظر گرفته شده اند، در شرایط مرزی مختلف تجزیه و تحلیل شده اند.

چکیده در این پایان نامه ناپایداری کمانش پانل های ساندویچی مستطیلی با هسته ای از جنس مواد هدفمند و رویه های چند لایه کامپوزیتی بررسی شده است. مواد هدفمند دارای تغییر تدریجی در ساختار میکروسکوپی می باشند که این تغییر دارای مزایای گوناگون از جمله استحکام بیشتر بین فازهای مختلف مانند فلز و سرامیک می باشد. پانل تحت بارگذاری درصفحه روی لبه های رویه ها می باشد. شرایط مرزی تکیه گاهی پانل مفصلی است و روی رویه ها اعمال می گردد. از روش انـرژی و اصل همـیلتون جهت استخراج معادلات تعادل و شرایط مرزی مورد نیاز استفاده گردیـده است. فرمولاسیون ریاضی در ادامه مراحل تئوری بهبود یافته مرتبه بالای ورق ساندویچی (ihsapt) می باشد. تئوری بکار رفته در رویه ها، تئوری برشی مرتبه اول (fsdt) است. جابـجایی های هسته در جهات مختلف با چندجـمله ای هایی با ضرایب نامشخص مدل سازی گردیـده است. فرض گردیده که هسته قابلیت تحمل تنش های برشی و نرمال صفحه ای را دارا می باشد و اثرات آنها در استخراج سیستم معادلات پانل لحاظ گردیده است. تحلیل در منطقه الاستیک می باشد و از اثرات درجه حرارت و رطوبت صـرف نظر می شود. بار بحرانی کمانش در مودهای مختلف و در شرایط هندسی گوناگون، مانند انواع ضریب منظری و نسبت های ضخامت بدست می آید. سیستم معادلات حاکم بر مساله با استفاده از روش ناویر حل گردیده است، بنابراین شرایط مساله نسبت به صفحه میانی، متقارن مدل گردیده است. این تقارن شامل تقارن در هندسه، مواد هدفمند، رویه ها و شرایط مرزی می باشد. با توجه به اینکه هدف اصلی کاربرد پانل ساندویچی در این پایان نامه، استفاده های سازه ای می باشد، اعمال این تقارن برخی ابهامات استفاده از مواد هدفمند بعنوان هسته پانل های ساندویچی را رفع می نماید. اما نظر به اینکه این سازه ها کاربردهای سازه ای-حرارتی نیز دارند، جهت تکمیل تر شدن این تحقیق پانل در نرم افزار ansys بصورت نامتقارن مدل سازی گردیده است. کد بکار رفته در این نرم افزار قابلیت مدل سازی نامتقارن مواد هدفمند، تغییر در ابعاد هندسی و خصوصیات مواد بکار رفته را دارا می باشد.

هدف از ارائه این کار بررسی ناپایداری و دو شاخه ای شدن بال کامپوزیتی، تحت نیروی پیشران و جرم موتور، با توجه به غیر خطی سازه ای، از نوع سفتی سازه ای غیر خطی، می باشد. برای وارد شدن به بحث دوشاخه ای شدن، ابتدا دوشاخه ای شدن یک مقطع سه درجه آزادی به طور مختصر، مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات حاکم بر سیستم توسط روابط لاگرانژ به دست آمده است. به منظور در نظر گرفتن مکان قرارگیری موتور، از تئوری تعمیم یافته استفاده شده است. برای مدل کردن نیروهای آیرودینامیکی مورد استفاده در این تحقیق از تئوری آیرودینامیکی تئودرسون در حوزه زمان استفاده شده است. برای مدل کردن بال کامپوزیتی از تئوری عمومی لایه ای استفاده شده است. معادلات دیفرانسیل جزئی حاصل توسط روش جداسازی متغیرها و روش ریتز به معادلات با مشتقات معمولی تبدیل شده است. برای حل معادلات سیستم از روش مدهای فرضی استفاده شده است. برای به دست آوردن پاسخ سیستم در حالت غیر خطی، از روش رانجه-کوتا برای حل معادلات استفاده شده است. در نهایت نمودارهای ناپایداری و دوشاخه ای شدن فوق بحرانی در برابر پارامترهای مختلف تاثیر گذار رسم شده است. نتایج عددی به دست آمده با نتایج به دست آمده در مقالات چاپ شده مقایسه شده است و تطابق عالی مشاهده شده است. شبیه سازی عددی نشان می دهد که، پارامترهای مختلفی از قبیل میزان نیروی رانش و موقعیت قرارگیری آن، میزان جرم متمرکز و موقعیت قرارگیری آن، زاویه الیاف لایه های کامپوزیتی و ...... بر روی مرز ناپایداری و رفتار سیستم غیر خطی پس از ناپایداری بسیار تاثیر گذار می باشند.

با توجه به نیاز به کاهش وزن و افزایش روز افزون نیروی پیشران در سازه های هوافضایی، انعطاف و ارتعاشات این وسایل اهمیت پیدا می کند. از این رو تحقیقات وسیعی در راستای مدل سازی و تحلیل ارتعاشات انواع سازه های فضایی انجام شده است. در این تحقیقات با فرض سازه ها به عنوان تیر دو سر آزاد، پایداری استاتیکی و دینامیکی تحت اثر نیروی پیشران مورد بررسی قرار گرفته اند. در این پایان نامه با استفاده مدل تیر دو سر آزاد تحت اثر نیروی تعقیب کننده، ارتعاشات، ناپایداری استاتیکی و دینامیکی سازه های هوافضایی مورد مطالعه قرار گرفته اند. برای استخراج روابط مولد از اصل همیلتون بهره گرفته و از روابط انرژی تیر تیموشنکو استفاده شده است. این مدل سازی با فرض تیر با خواص دلخواه در مقاطع مختلف انجام شده و اثر تغییر در این پارامتر ها در نتایج بررسی شده است. همچنین مدل، دارای تعداد دلخواه، جرم های متمرکز برروی نقاط مورد نظر می باشد. این جرم ها علاوه بر اینرسی جابجایی دارای اینرسی دورانی نیز می باشند. اتصالات بین قسمتهای مختلف تیر، با فرض اتصال غیر صلب مدل شده است. برای این منظور از دو فنر با سختی جابجایی و دورانی در هر اتصال استفاده شده است. همچنین سیستم کنترل راستای اعمال نیروی برای تیر در نظر گرفته شده است. تغییر در خواص مقاطع مختلف تیر، علی رغم اینکه بسیاری از مراجع از فرض تیر یکنواخت استفاده نموده اند، باعث تغییر در نیروی بحرانی و نوع ناپایداری می شود. در نتایج مشاهده شده است، با تغییر کمی در نسبت قطر مراحل تیر به قطر مرحله اول، ناپایداری استاتیکی و دینامیکی تیر تغییرات قابل توجهی پیدا می کند. مدل تیر تیموشنکو با سه جرم متمرکز مطالعه شده و مشاهده می شود اثر پارامتر اینرسی دورانی تیر و اینرسی دورانی جرم های متمرکز رفتار و نوع ناپایداری را در ترکیب های مختلف تغییر می دهند. تاثیر سختی اتصالات و کاهش سوخت در مدل سوخت جامد بررسی شده و محدوده پایداری استاتیکی و دینامیکی با توجه به این متغیرها نشان داده شده است.

هدف از انجام پایان نامه، تدوین نرم افزار طراحی مفهومی ماهواره بر سوخت مایع rlvcd می باشد. برای این منظور ضمن استخراج الگوریتم طراحی مفهومی ماهواره بر سوخت مایع، کد نویسی الگوریتم مذکور انجام گرفته است. برای این منظور، در تحقیق حاضر روش های مختلف مدل سازی قابلیت اطمینان، طراحی مفهومی ماهواره بر، تخصیص قابلیت اطمینان و تحلیل قابلیت اطمینان مورد مطالعه قرار گرفته است و روش های کاربردی و بهینه مورد بهره برداری قرار گرفته است که با توجه به شرایط کاری و پیچیدگی های ساختاری ماهواره بر از روش تحلیل سلسله مراتبی برای تخصیص قابلیت اطمینان به زیرسیستم های ماهواره بر و از روش مونت کارلو برای تحلیل قابلیت اطمینان آن استفاده شده است. در بحث تخصیص بودجه قابلیت اطمینان زیرسیستم های ماهواره بر براساس روش تحلیل سلسله مراتبی، با در نظر گرفتن معیارهای هزینه، تکنولوژی، پیچیدگی و زمان عملکرد زیرسیستم، بهینه سازی انجام شده است. بنابراین در الگوریتم حاضر با استفاده از پردازش آماری، بازه های جرمی-انرژتیک و نوع تکنولوژی انتخابی برای زیرسیستم های مختلف ماهواره بر از بودجه قابلیت اطمینان تخصیص داده شده تاثیر می پذیرد. در زیر حلقه های طراحی مفهومی ماهواره بر بر مبنای قابلیت اطمینان تکرارهایی صورت می گیرد. این تکرارها در شرایطی انجام می شود که 1- مقادیر محاسبه شده ضرایب جرمی-انرژتیک زیرسیستم ها در داخل الگوریتم با مقادیر آماری ورودی الگوریتم اختلاف داشته باشد 2- در شبیه سازی پروازی، ماهواره بر به مدار نهایی دست پیدا نکند 3- در صورتیکه قابلیت اطمینان الزام شده در تحلیل قابلیت اطمینان ماهواره بر ارضا نگردد. در نهایت الگوریتم فوق کد نویسی و به صورت نرم افزاری که قابلیت تعامل آسان با کاربر را فراهم می آورد، در آمده است. با بررسی های انجام شده تاکنون در هیچ رساله داخلی موضوع قابلیت اطمینان به فرآیند طراحی مفهومی ماهواره بر وارد نشده است. همچنین در رساله های خارجی نیز بهینه سازی بودجه قابلیت اطمینان تخصیصی به زیرسیستم های ماهواره بر با در نظر گرفتن معیارهای مرتبط صورت نپذیرفته است. بنابراین الگوریتم حاضر از جهت سرعت همگرایی الگوریتم و کمترین تعداد پارامترهای ورودی به نوبه خود روش منحصر بفردی در طراحی مفهومی بر مبنای قابلیت اطمینان محسوب می گردد. کدهای محاسباتی نرم-افزار حاضر به زبان فرترن نوشته شده و در محیط دلفی یکپارچه سازی و منوسازی شده است. نرم افزار اولیه در دسترس rlvcd v1.0 نام دارد.

در این پایان نامه ابتدا به معرفی ارتعاشات اتفاقی پرداخته و سپس پاسخ سیستم یک درجه آزادی، چند درجه آزادی و سیستم پیوسته خطی به تحریک اتفاقی بررسی می گردد. در ادامه به عنوان یک سیستم چند درجه آزادی از مدل بالواره ای که تحت اثر نیروی برآ، ممان آیرودینامیکی و تحریک اتفاقی و در حال پرواز با سرعتی معین است، استفاده کرده و خواص آماری پاسخ آن، به-دست می آید. برای بررسی ارتعاشات اتفاقی سیستم های پیوسته تحلیل آماری بر تیر اولر برنولی با شرایط مرزی متفاوت اعمال و در مرحله بعد از مدل یک بال تحت ارتعاشات پیچشی و خمشی استفاده می گردد. متعاقباً یک روش جدید مبتنی بر واریانس پاسخ برای بررسی نقطه ناپایداری (سرعت ناپایداری) سیستم معرفی می شود. در گام بعدی پس از معرفی روش خطی سازی آماری، به بررسی رفتار ارتعاشی بالواره ای که دارای عامل غیرخطی سختی پیچشی می باشد و تحت اثر تحریک های آیرودینامیکی و اتفاقی قرار می گیرد، پرداخته می شود. با تحلیل این رفتار و بدست آوردن واریانس پاسخ به ازای سرعت های مختلف جریان، پدیده آشوب در واریانس سیستم اتفاقی مشاهده می شود که برای حالت فنر سخت شونده پیچشی از مسیر دوبرابر شدن پریود و برای حالت فنر نرم شونده از مسیر هروله می باشد. نهایتاً با استفاده از تحلیل آشوب نقطه پرش در منحنی واریانس بر حسب سرعت محاسبه شده و از روی آن پارامترهای آماری پاسخ بدست می آید.

در سالهای اخیر با گسترش فناوری نانو و ورود آن به علوم مختلف بویژه علم مکانیک، روند تحقیقات و پژوهشها وارد مرحله جدیدی شده است . خواص ویژه نانو مواد باعث شده است تا تحقیقات گسترده ای در زمینه قابلیتهای مفید و کاربردی نانو ساختارها در صنایع گوناگون صورت گیرد. هدف از انجام پروژه حاضر، بررسی خواص مکانیکی ماده ی کامپوزیت است که از مخلوط کردن پودر نانو لوله در یک ماده زمینه (ماتریس) ایجاد می شود. برای این منظور یک سلول واحد شامل یک نانو ساختار و ماتریس اطراف آن، در نظر گرفته شده و با روش اجزاء محدود مدل سازی خواهد شد. برای شبیه سازی نانو ساختار از روش مکانیک مولکولی و ماتریس از الگوی محیط پیوسته استفاده می شود. پیوند میان نانوساختار و ماتریس به صورت یک بستر الاستیک (فاز میانی) الگوسازی می شود. در ادامه مدل اجزاء محدود ساخته شده ، تحت بارگذاری های مختلف (کششی) تحلیل شده و خواص مکانیکی ماده کامپوزیت بر حسب مشخصات و ابعاد سلول واحد، استخراج می شود و سپس همین مدل را برای نانولوله دوجداره در همان ماتریس زمینه بررسی خواهیم کرد

اولین و مهمترین عنصر پایه، نانو ذره است. منظور از نانو ذره، ذراتی با ابعاد نانومتری در هر سه بعد می باشد. طی چندین سال اخیر تکنولوژی نانو در عرصه های مختلف پیشرفت چشمگیری داشته است. المان محدود یک روش کاملاً توسعه یافته و قوی می باشد و به طور گسترده در زمینه های مهندسی استفاده می شود. زیرا برای هندسه های مختلف تطبیق پذیر است و برای انواع بسیاری از مسائل خطی و غیرخطی انعطاف پذیر است. برخی از معایب این روش، از جمله هزینه های زیاد محاسبات، محدودیت در تحلیل برخی مسائل مانند ترک و هندسه-های پیچیده و ... محققان را بر آن داشت تا به نحوی مرحله ی ایجاد شبکه بندی را در فرآیند محاسبات حذف کنند. این تحقیقات منجر به ابداع روش المان محدود توسعه یافته و مهم تر از آن روش قدرتمند ذرات بدون مش گردید. در پایان نامه حاضر سعی شده تا با استفاده از این روش المان محدود نوپا، مدلی از ترک را در یک صفحه ی محدود در ابعاد نانو ارائه نموده و تأثیرات آن را بررسی نماییم. برای این کار طی فرآیند هماهنگ سازی مدل نانو ذره و مدل محیط پیوسته از قاعده ی کوشی بورن استفاده گردیده است. جهت بررسی دقت و صحت محاسبات، نتایج بدست آمده با نتایج حاصل از مکانیک ملکولی مقایسه گردیده است.

در این پایان نامه، با استفاده از روش های عددی به بررسی پدیده ارتعاشات القا شده توسط گردابه های جدا شده از جسم استوانه ای شکل متصل به فنر پرداخته شده است. برای انجام این تحقیقات از نرم افزار تجاری fluent برای انجام محاسبات میدان سیال استفاده گردیده است و برای حل معادلات سازه ای ارتعاش، یک برنامه در قالب udf در زبان برنامه نویسی c توسعه یافته و به نرم افزار fluent اضافه شده است. تحلیل ها برای سه هندسه مختلف با یک استوانه و دو استوانه با فواصل مختلف در اعداد رینولدز 100 و 200 انجام پذیرفته است. نمودار های ضریب برآ و پسا و جابجایی برای هر کدام از حالات استخراج گردید. مشاهده گردید که با اضافه شدن استوانه پایین دست به میدان حل دامنه ارتعاشات استوانه بالادست افزایش می یابد و با افزایش فاصله دو استوانه دامنه ارتعاشات کاسته می شود.

هدف از ارائه این کار پیش بینی مودهای موثر ارتعاشی یک ماهواره ی مکعبی به منظور محاسبه ی بارهای معادلِ استاتیکیِ ناشی از پرتاب می باشد. برای وارد شدن به بحث محاسبه ی بارهای معادل استاتیکی، ابتدا مدل المان محدود یک ماهواره ی مکعبی ساخته شده و تحلیل های چک جهت تأیید مدل اجزای محدود صورت پذیرفته است. در ادامه تحلیل مودال مدل ماهواره ی نمونه انجام گرفته است. مقادیر فرکانس طبیعی ها و مودهای موثر ارتعاشی از حل مدل و تحلیل مودال از طریق نرم افزار المان محدود برای سازه ی ماهواره و کل ماهواره با در نظرگیری تمام زیرسیستمها به دست آمده است و نتایج به صورت شکل مودهای ارتعاشی و منحنی جرم موثر انباشته ارائه شده و با هم مقایسه شده اند. در ادامه نحوه ی معادل سازی استاتیکی بارهای دینامیکی بیان شده است. سپس با معرفی بارهای دینامیکی وارد بر ماهواره که از دفترچه راهنمای دو نمونه پرتابگر مختلف که محصول دو کشور متفاوت می باشند عمل معادل سازی استاتیکی بارها برای ماهواره در دو حالت محموله ی اصلی و محموله ی ثانویه انجام شده است. نتایج به دست آمده با یکدیگر مقایسه شده اند. نتایج مبین آن است که قرارگیری ماهواره در پرتابگر به عنوان محموله ی ثانویه، ماهواره را متحمل بارهای استاتیکی بیشتری می نماید و همچنین از آنجا که در زمان پرتاب بارهای مختلف به صورت ترکیبی به ماهواره وارد می شوند نمی توان صرفاً با مقایسه ی نمودارهای متناظر در دفترچه راهنمای پرتابگرهای مختلف آنها را از نظر بارگذاری با یکدیگر مقایسه کرد.

هدف از ارائه این پایان نامه بررسی مدل های مختلف بال تحت شرایط اتفاقی می باشد. ابتدا پاسخ سیستم های گسسته و پیوسته خطی به تحریک های تصادفی آورده شده است؛ سپس یک بال به صورت پیوسته خطی در نظر گرفته شده و پاسخ اتفاقی آن به نیروهای برآ و ممان اتفاقی بررسی گردیده است. بعد از آن تابع چگالی طیفی و واریانس پاسخ یک سیستم سه درجه آزادی خطی با فرض جریان ناپایا تحلیل شده است. در بخش غیرخطی، ابتدا پاسخ اتفاقی یک بالواره دو درجه آزادی با درنظر گرفتن لقی برای فنر پیچشی تحت تحریک اتفاقی و با فرض جریان شبه پایا بدست آمده و با پاسخ نمونه خطی آن مقایسه گردیده است. در انتها، بالواره ای سه درجه آزادی یک بار با در نظر گرفتن غیرخطی فنر درجه سه سخت شونده و نرم شونده و بار دیگر با در نظر گرفتن غیرخطی لقی بر روی فنر پیچشی فلپ، تحت تحریک اتفاقی نویز سفید و با فرض جریان ناپایا مدل گردیده و پاسخ های آماری با استفاده از روش خطی سازی بدست آمده است.

کنترل ارتعاشات در علم مکانیک و هوافضا امری بسیار مهم تلقی می شود زیرا ارتعاشات و نواسانات مزاحم باعث فرسایش زودرس تجهیزات و قطعات شده و همچنین در اثر بروز پدیده های مخربی مانند فلاتر خرابی شدید ی در سازه به وجود می آید. بدین منظور برای کاهش و میراسازی ارتعاشات ناخواسته، سامانه ای برای جذب یا خنثی کردن آن بایستی طراحی شود. این سامانه شامل مدل دینامیکی یا آیرودینامیکی بال، حسگرها و عملگرهایی جهت تعیین وضعیت و اعمال نیروی کنترل و سیستم کنترل است. نظر به این که طول بال در مقایسه با ضخامت آن بسیار بزرگتر است می توان از تئوری تیر اویلر-برنولی برای مدل سازی استفاده نمود. همچنین برای مدل سازی دینامیکی بال، تیری با مقطع متغییر در نظر گرفته می شود تا به بال شبیه تر باشد. در این پروژه از دو مدل بال با مقطع متغییر نمایی و خطی (بصورت گوه شکل) استفاده شده و سپس به هر مدل سنسور و عملگر پیزوالکتریک اضافه شده است تا اثر نیروی عملگر (کنترل فعّال) بروی تیر بررسی شود. لازم بذکر است که هر دو مدل بصورت تحلیلی حل شده اند و با استفاده از آنالیز مودال و جداسازی متغییرها و تئوری سری های فروبینوس مدل دینامیکی سیستم ها بصورت معادلات فضای حالت نوشته شده و سپس نتایج فرکانس طبیعی و مد آن ها تعیین شده و با هم مقایسه شده اند. سپس با اعمال سیستم کنترل پسخوراند و کنترل بهینه نتایج سیستم حلقه بسته ارئه شده است. و پاسخ زمانی سیستم به کنترل فعال ارتعاشات توسط عملگرهای پیزوالکتریک ارائه شده است.

در این پژوهش، تحلیل رفتار ایروالاستیک بازوی ربات عروس دریایی (ایرجِلی) مورد مطالعه قرار گرفته است. معادلات حرکت حاکم بر مکانیزم بازوی ربات اِیرجِلی نوشته شده و پس از محاسبه و جایگذاری کلیه ی جملات بکار رفته در معادله ی همیلتون و رسیدن به معادله ی انتگرالی حرکت بازو، معادلات در فضای حالت بیان شده و تحت تحلیل قرار گرفته اند. بنابراین در ابتدا سازه ی مورد نظر به شکل یک مکانیزم چهارمیله ای که میلهی چهارم در حقیقت تیر الاستیک با تکیه گاه ساده است مدل شده و پس از بدست آمدن معادله ی همیلتون، با استفاده از روش گلرکین به حاصل ضرب توابع زمانی و مکانی تبدیل شده اند. شکل مودهای مورد نیاز برای حل معادله ی انتگرالی از روش اجزای محدود و با استفاده از نرم افزار تحلیلی nastran-patran بدست می آیند. براساس نتایج بدست آمده نیروی برآی مورد نیاز برای حرکت مکانیزم مورد نظر قابل تعیین است. به منظور اطمینان از صحت مراحل انجام شده، برنامه ی مورد نظر برای یک مسئله ی نمونه اجرا شده است. این بررسی برای مکانیزم های متفاوت از نظر مدول الاستیسیته، چگالی، فرکانس تحریک و سطح مقطع مختلف انجام شده و عملکرد آن ها به منظور بهینه سازی نیروی برآی متوسط مورد مطالعه قرار گرفته است.

در این پایان نامه روشی برای طراحی یک مکانیزم لغزنده-لنگ جایگزین برای یک مکانیزم چهارمیله ای صفحه ای دوفازی تنظیم شونده ارائه شده است. این کار دو مزیت عمده دارد: اولا مسیر نقاطِ کاپلر از پیش تعریف شده در دو فاز، توسط مکانیزمی با تعداد اهرم های کمتر قابل دست یابی خواهدبود و ثانیا مکانیزم لغزنده-لنگ طراحی شده قادر خواهد بود بدون هیچ گونه تنظیم و تغییر طول اتوماتیک یا دستیِ اهرم های آن، مسیر تعریف شده در هر دو فاز را طی کند. مسیر لغزنده ی مورد نظر که مکانیزم را قادر می سازد بدون تغییر طول هر دو فاز حرکت را طی کند، با بهره گیری از یک چند جمله ای مرتبه 7 که مسیر مفصل متحرک اهرم خروجی را از انتهای فاز اول به ابتدای فاز دوم حرکت متصل می کند به دست می آید. ضرایب این چندجمله ای را با اعمال هشت شرط مرزی به دست آوردیم. این شرایط مرزی عبارت اند از: جابجایی، سرعت، شتاب و جرکِ در مفصل متحرک اهرم خروجی در انتهای فاز اول و در ابتدای فاز دوم حرکت مکانیزم.

در این پایان نامه به تحلیل ارتعاشی یک سامانه فضایی که با استفاده از صفحات ساندویچی ساخته شده است، پرداخته می شود. این تحلیل شامل آنالیز مودال، ارتعاشات سینوسی و ارتعاشات اتفاقی می باشد. برای این منظور از نرم افزار المان محدود آباکوس استفاده شده است. به دلیل عدم وجود نمونه مشابه و عدم امکان انجام تست های آزمایشگاهی، جهت صحت سنجی نتایج، از مقایسه فعالیت های انجام شده با نتایج نرم افزار بر روی نمونه های ساده مانند پانل ساندویچی استفاده شده است. مدل المان محدود یک میکروماهواره که تحت عنوان یک پروژه دانشجویی طراحی مفهومی آن صورت گرفته است، ایجاد گرده است. پس از لایه چینی و آنالیز استاتیکی، مدهای ارتعاشی سازه استخراج گردید. سپس سازه تحت بارهای ارتعاشی اتفاقی قرار گرفته است.