در این پایان نامه مسئله معکوس انتقال حرارت گذرای دو بعدی به منظور تخمین ضریب انتقال حرارت جابجایی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور از ترکیب دو روش المانهای مرزی برای حل مسئله مستقیم و الگوریتم ژنتیک برای حل مسئله معکوس استفاده شده است. در روش مستقیم شرایط اولیه، خواص فیزیکی جسم، هندسه مسئله و شرایط مرزی معلوم هستند و هدف محاسبه ی توزیع دما در جسم است. در روش معکوس پارامتر h (ضریب انتقال حرارت جابجایی) در شرایط مرزی جابجایی مجهول است ولی توزیع دما روی مرزها اندازه گیری شده و به عنوان اطلاعات اضافی در حل مسئله معکوس استفاده میشود. روش المانهای مرزی تنها با شبکه بندی مرزهای جسم امتیازاتی از قبیل کاهش زمان حل و کاهش حافظه مورد استفاده در رایانه برخوردار است. در این روش به علت شبکه بندی مرزها، مسائل سه بعدی و دو بعدی به ترتیب به مسائل دو بعدی و یک بعدی تبدیل میشوند. به علت گذرا بودن مسئله، معادلات انتگرال مرزی در حل مسئله مستقیم به دو بخش انتگرالهای زمانی و انتگرالهای مکانی تقسیم شده اند. مسئله معکوس بر مبنای استفاده از دماهای اندازه گیری شده در بعضی از نقاط روی مرز، به عنوان اطلاعات اضافی تعریف شده است. این دماها به عنوان ورودی مسئله معکوس برای تخمین ضریب انتقال حرارت جابجایی به کار میرود. افزایش تعداد دماهای اندازه گیری شده احتمال همگرایی به جواب صحیح را افزایش میدهد. روش حل مسئله معکوس بر مبنای مینیمم سازی تابع هدفی است که بصورت مجموع مربعات تفاضل دمای محاسبه شده از حل مستقیم و دمای اندازه گیری شده روی مرز تعریف می گردد. این مینیمم سازی با استفاده از الگوریتم ژنتیک صورت میگیرد. الگوریتم ژنتیک به عنوان یک روش بهینه سازی همگانی، امتیازاتی از قبیل امکان گیرنیفتادن در مینیمم محلی را دارد.

دستیابی به درون زمین، شامل مراحلی است که بی‏شک مرحله نفوذ یکی از ابتدایی‏ترین و مهم‏ترین آنها‏ست. وارد شدن ابزار برش در سنگ و ایجاد خرده‏هایی ازسنگ در ابعاد کوچک و بزرگ و نیز ایجاد ترک‏های داخلی در آن به عنوان فرآیند نفوذ شناخته شده است. در تحلیل مسائل ترک، استفاده از علم مکانیک شکست خطی سنگ، کاربرد وسیعی دارد. در این پایان‏نامه، برای مدل‏سازی انتشار ترک‏ها تحت نفوذ ابزار کند از روش ناپیوستگی جابجایی که زیرمجموعه‏ای از روش المان مرزی است، استفاده شده است. در مدل‏سازی انجام شده، به منظور بالابردن دقت و کاهش مقدار خطا در محاسبه ناپیوستگی جابجایی‏‏ها، در تمامی المان‏‏های مرزی از المان‏های مرتبه بالا (المان‏های کوادراتیک) کمک گرفته شده است، همچنین برای جلوگیری ازخطای ناشی از سینگولاریتی تنش و جابجایی در نزدیکی نوک ترک از المان مخصوص نوک ترک برای محاسبه فاکتورهای شدت تنش و استفاده شده است. در این مدل‏سازی، تأثیر اندازه طول ترک و زاویه انحراف ترک روی فاکتور‏های شدت تنش بررسی شده و نتایج حاصل از روش عددی بدست آمده با نتایج تحلیلی و نتایج موجود در مقالات دیگر مقایسه شده است که صحت و دقت محاسبات عددی فوق را نشان می‏دهد. در حقیقت نتایج مدل‏سازی شده، گامی در جهت ارتقاءِ بازدهی معدنکاری و حفاری، با بهبود طراحی ابزار و تجهیزات نفوذی خواهد بود.

در تئوری میکروپلار علاوه بر اثر نیرو بر واحد سطح، اثر گشتاور بر واحد سطح که روی یک سطح با حجم مادی و یا روی مرزها اعمال می شود نیز در نظر گرفته می شود. در مسائل تمرکز تنش تئوری میکروپلار جواب دقیق تری نسبت به الاستیسیته کلاسیک می دهد، بنابراین در این رساله حل مسئله نابجایی بر پایه الاستیسیته میکروپلار انجام می شود. ابتدا شرح مختصری از تئوری میکروپلار و مروری بر کارهای گذشته بیان گردیده سپس معادلات حاکم در این تئوری آورده شده است. در ادامه باریکه ای از جنس ماده میکروپلار حاوی نابجایی پادصفحه ای که دارای بعد بینهایت در راستای محور x و بعد محدود در راستای محور y است، مورد بررسی قرار می گیرد. با استفاده از تبدیلات انتگرالی فوریه و معادلات ناویر و سازگاری مسئله حل می گردد و میدان تنش و کوپل تنش بدست می آید و تکینگی میدان تنش و کوپل تنش مورد بررسی قرار می گیرد. با حل عددی انتگرال ها برای مسئله نابجایی پادصفحه ای، تاثیر تغییر فاصله نابجایی از محور x بررسی می گردد. همچنین با تغییر مقادیر ثابت های میکروپلار، پارامتر کوپـل برای یک نمونه تنش، تـفاوت میان الاستیسیته کلاسیک و مـیکروپلار نشان داده مـی شود. در پـایـان نیز مـجموعـه نتـایج و پیشنهادات در ایـن خصـوص مـطرح شـده اسـت.

آهنگری شعاعی داغ یک فرایند آهنگری قالب باز محسوب می شود که برای تبدیل لقمه های فولادی بزرگ به سیلندرهای توپر و توخالی مورد استفاده قرار می گیرد. تغییر شکل در این روش حاصل تعداد زیادی عمل رفت و برگشت چهار قالب می باشد که با فاصله کوتاه و به صورت شعاعی در محیط قطعه قرار گرفته اند. در این تحقیق فرآیند آهنگری شعاعی توضیح داده شده و مورد بررسی قرار می گیرد و به بخشی از تحقیقات صورت گرفته در این خصوص پرداخته شده است. در ادامه فرآیند آهنگری شعاعی داغ تک مرحله ای برای قطعات استوانه ای توخالی به روش اجزای محدود سه بعدی و به کمک نرم افزار آباکوس شبیه سازی شده است. از آنجاییکه داشتن مقدار نیروی وارد بر قالب می تواند از آسیب رسیدن به دستگاه و هدر رفتن ماده جلوگیری به عمل آورد، لذا حالت های مختلف فرایند براساس تغییرات چهار پارامتر زاویه ورودی قالب, درجه حرارت اولیه قطعه کار, ضریب اصطکاک و میزان کاهش سطح مقطع قطعه کار در نظر گرفته شده و ماکزیمم نیروی آهنگری وارد بر قالب بدست آمده است. با توجه به اینکه شناسایی نیروی آهنگری شعاعی به روش سعی و خطا نیاز به صرف زمان و هزینه زیاد دارد، لذا با استفاده از بانک اطلاعاتی حاصل از شبیه سازی مدل به روش اجزای محدود و با استفاده از دو روش شبکه عصبی و رگرسیون مقدار بهینه نیروی آهنگری شعاعی بدست آمده است.

در تئوریهای مربوط به مسائل روانکاری، سطوح یاتاقان را صاف و بدون زبری و ناهمواری در نظر می گیرند، در حالی که چنین فرضی در عمل صحت ندارد. همواره نشان داده شده در حالاتی که زبری هم مرتبه با ضخامت فیلم سیال باشد، تأثیر قابل توجهی بر پارامترهای عملکرد خواهد داشت. برای یافتن پارامترهای عملکرد یاتاقانها نیاز به حل معادلات روانکاری می باشد. حل تحلیلی این معادلات بدون ساده سازی های مورد نیاز، اغلب بسیار دشوار است. با اضافه شدن زبری به مسأله، نیاز به استفاده از روشهای عددی بیشتر آشکار می شود. بررسی کارهای انجام شده در زمینه زبری سطح نشان می دهد که برخی از آنها مربوط به تخمین پروفیل مناسب برای زبری و برخی دیگر مربوط به ارائه تئوری های مختلف برای بررسی این پدیده می باشد. هندسه سطح آنچنان نامنظم است که گاه ناگزیر به استفاده از مدلهای آماری خواهیم بود. از روشهای عددی قابل استفاده در مسائل میدانی، روش المان محدود است. در این پروژه با استفاده از روش المان محدود و تشکیل فرم ضعیف معادلات حاکم و ایجاد ماتریسهای سختی مربوطه، به بررسی تأثیر زبری سطح بر پارامترهای عملکرد از جمله فشار، ظرفیت تحمل بار عمودی و مماسی و نیروی برشی در یاتاقانهای لغزشی پله ای پرداخته می شود. در این نوع یاتاقانها در صورتی که زبری نداشته باشیم، با استفاده از ساده سازی، حل تحلیلی معادلات، ممکن است. در این حالت، پروفیل فشار، خطی می باشد. پس از یافتن پروفیل فشار حاصل از اثر زبری، تغییر در پارامترهای عملکرد، بر حسب تغییر ارتفاع و طول موج زبری به ازای ضخامت های مختلف فیلم سیال به دست خواهد آمد. ابتدا برنامه کامپیوتری برای حالت بدون زبری ایجاد شده و سپس برنامه برای حالت یاتاقان دارای سطح زبر، تعمیم داده خواهد شد. افزایش تعداد المانها در برنامه ها، امکان افزایش دقت جواب را فراهم می آورد. مسأله به ازای دو پروفیل زبری مختلف، بررسی و نتایج با هم مقایسه می شود. نتایج به دست آمده با تحقیقات انتشار یافته تطابق خوبی نشان می دهد.