سیستم های تنسگریتی که به طور گسترده در طبیعت یافت می شوند، مزایای چشم گیری دارند. مزایای فوق العاده سیستم های تنسگریتی توجه مهندسین را به خود جلب کرده است و سیستم های مهندسی فراوانی با الگو گرفتن از سیستم های تنسگریتی طراحی شده و مورد تحلیل قرار گرفته است. به طور کلی، تا کنون از الگوی سیستم های تنسگریتی در طراحی سازه ها استفاده شده است. در این اواخر سیستم های تنسگریتی مورد توجه محققین در زمینه علوم رباتیک و مکانیزم ها قرار گرفته است و نمونه هایی از مکانیزم های تنسگریتی معرفی شده است. تحقیقات انجام شده در زمینه مکانیزم های تنسگریتی بسیار اندک و مبهم می باشد. هدف از انجام این تحقیق نظام مند ساختن آنالیز مکانیزم های تنسگریتی می باشد. ابتدا مشخص می شود که در صورتی که وزن اجزاء مکانیزم در نظر گرفته شود، مکانیزم از لحاظ استاتیکی متوازن می باشد و این موضوع یکی از محورهای اصلی تحقیق حاضر می باشد. همچنین، این تحقیق پیشنهاد می دهد مکانیزم های تنسگریتی را بر اساس منفعل یا فعال بودن عضوهای انعطاف پذیر به کار رفته در آن به دو دسته اصلی تقسیم کرد. بر این اساس، دو نمونه از مکانیزم های تنسگریتی فضایی موازی ارائه می شوند که عضوهای انعطاف پذیر به کار رفته در یکی به صورت منفعل و در دیگری به صورت فعال می باشد. به خاطر حضور نیروهای داخلی ناشی از عضوهای انعطاف پذیر آنالیز مکانیزم های تنسگریتی متفاوت با سایر مکانیزم ها می باشد. به طور کلی آنالیز سینماتیک و استاتیک در مکانیزم های تنسگریتی باید به صورت همزمان در نظر گرفت. در مکانیزم اول ـ با عضوهای انعطاف پذیر منفعل ـ آنالیز سینماتیک، استاتیک، سفتی و دینامیک انجام گرفته شده است و در خلال آن به اصول کلی در نحوه آنالیز مکانیزم های تنسگریتی پرداخته شده است. در تحلیل صورت گرفته در این مکانیزم مشخص می شود که مسائل سینماتیک و استاتیک را می توان به صورت مستقل از هم حل کرد. در مکانیزم دوم ـ با عضوهای انعطاف پذیر منفعل ـ آنالیز استاتیک و سینماتیک به صورت جامع انجام شده است. در این حالت مسائل سینماتیک و استاتیک را باید به صورت همزمان در نظر گرفت. با توجه به این موضوع، دو نمونه مسئله سینماتیک ارائه شده و مورد تحلیل قرار گرفته است.

در این پایان نامه به بررسی ربات های مدولی شکل پذیر می پردازیم. با بررسی خرپا های با هندسه ی متغیر و ربات های مدولی، مدول های مثلثی شکلی طراحی می کنیم که مزیت های هر دو دسته را دارا باشند. در ادامه دینامیک این مدول ها بررسی خواهد شد و معادلات حاکم استخراج می شوند. با تغییر فرم مدول ها و تغییر در اتصالات بین آنها می توان این مجموعه مدول ها را شکل دهی کرد. نحوه ی ایجاد این تغییرات برای رسیدن به شکل مطلوب به وسیله ی دینامیک مجازی تولید شکل انجام می گیرد.در ابتدا روش میدان نیرو برای تولید شکل روی این دینامیک مجازی اعمال می شود. در گام بعد از روش پیچیده تر تعقیب انحنا برای تولید شکل استفاده می شود.تعقیب انحنا روشی حاصل از ترکیب الگوریتم های تصمیم گیری و اعمال کنترلر های مجازی بر روی دینامیک مجازی تولید شکل است. در این روش به کارگیری همزمان دو فرآیند موجب ایجاد شکل مطلوب می شود. فرآیند اول مرز شکل مطلوب را با به کار بردن معیار تطبیق انحنا ایجاد می کند. فرآیند دوم موسوم به هموارسازی،وظیفه ی پر کردن مساحت درونی شکل توسط مدول ها را بر عهده دارد. برای هموارسازی، با توجه به نحوه اتصال مدول ها به هم، گراف اتصالات را تعریف می کنیم و با در نظر گرفتن میدان اسکالری بر روی این گراف به کمینه کردن مقادیر میدان بر روی مرز می پردازیم. حاصل کمینه سازی مرزی هموار شدن مرز و قرار گیری مدول ها درون سطح شکل مطلوب است. حفظ همبندی مجموعه و سازگاری دینامیک مجازی با فیزیک مدول ها از مهمترین معیار ها برای طراحی دینایک مجازی تولید شکل است.

گوش انسان به سه جزء، گوش خارجی، گوش میانی و گوش درونی تقسیم می شود. گوش خارجی شامل لاله گوش و کانال گوش می باشد. گوش میانی شامل پرده گوش و سه استخوان به نام های استخوان چکشی، استخوان سندانی و استخوان رکابی است. پرده گوش مخروطی شکل بوده و ارتعاشات آن بکمک این سه استخوان به گوش درونی منتقل میشود. گوش درونی حلزونی شکل بوده که درون آن را مایعی پر کرده است. اگر استخوانچه های گوش میانی خراب شود این انتقال انرژی از بین رفته و باعث می شود شنوایی به درستی صورت نگیرد. و فرد دچار کاهش شنوایی انتقالی یا هدایتی شود. به کمک استخوانچه های مصنوعی( پروتز) می توان شنوایی را تا حد قابل قبولی برگرداند. پروتزها دو نوع هستند 1- آنهایی که فقط بجای برخی از استخوان های خراب شده بکار می روند.(porp) 2- آنهایی که بجای هر سه استخوان خراب شده بکار می روند (torp) و پرده گوش را مستقیما به سر استخوان رکابی وصل می کنند. طراحی های زیادی برای پروتز (torp) انجام گرفته است اما اینکه این طرح هاچه تفاوت هایی دارند، و کدام یک از آنها بهتر است سوالی است که در این مقاله به آن پرداخته شده است. در این راستا پرده گوش را با پوسته ای با تقارن محوری و نیروی مقاوم مایع گوش درونی را با فنر و میرایی مدل می کنیم. در فاصله بین پرده و دریچه بیضی شکل، پروتز قرار می گیرد.در این تحقیق آنالیز ارتعاشی سیستم بکمک روش اجراء محدود انجام خواهد شد و سعی در ارائه طرح بهینه ای از نظر جنس و هندسه برای پروتز با استفاده از بهینه یابی عددی ارائه شده است.

یکی از زیر مجموعه های نانوساختارهای تک بعدی نانولوله های کربنی هستند که به دلیل کامل بودن هندسه ی ساختاری، اندازه ی کوچک، چگالی کم، مقاومت بالا، خواص عالی الکترونیکی، مغناطیسی و حرارتی کاربردهای زیادی در بسیاری از صنایع و حوزه های علوم مختلف پیدا کرده اند. ازجمله این کاربردها استفاده به عنوان سنسورها و عملگرهای هیدرولیکی می باشد. همچنین نانوله های حامل سیال می توانند برای رساندن دارو به صورت مداوم به جریان خون یک انسان و یا به یک محل خیلی خاص در بدن استفاده شوند. باتوجه به حساسیت انتقال سیال توسط نانولوله های کربنی نسبت به مودهای ارتعاشی و فرکانس های بحرانی، بررسی خصوصیات دینامیکی نانولوله های کربنی بسیار مهم می باشد. در بسیاری از مطالعاتی که تاکنون درمورد نانولوله های کربنی انجام شده است، نانولوله ها را به صورت تیر مستقیم درنظر گرفته اند، حال آن که عکس های جدیدی که توسط میکروسکوپ های الکترونی گرفته شده است، نشان می دهند که درحقیقت نانولوله ها مستقیم نیستند و درطول خود دارای انحنا می باشند. در این تحقیق برای نخستین بار به بررسی ارتعاشات درون صفحه ای نانولوله های کربنی حاوی سیال با درنظر گرفتن الاستیسیته ی غیرموضعی پرداخته شده است. سیال به صورت لزج درنظر گرفته شده است. ابتدا معادلات حاکم بر مساله استخراج شده اند و سپس به حل عددی آن ها پرداخته ایم. اثر لزجت سیال، اندازه ی پارامتر غیرموضعی، نوع انحنای هندسه ی نانولوله و میزان آن، و همچنین اثر فشار سیال داخلی و کشش های وارد بر نانوله که ناشی از وجود سیال در یک لوله ی انحنادار هستند و نیز شرایط مرزی مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج نشان می دهند که وجود انحنا سبب می شود که نانولوله در سرعت های پایین تری دچار ناپایداری شود. نوع انحنا (هندسه ی نیم دایره ای یا موجی) نیز بر رفتار فرکانسی تاثیر می گذارد. هم چنین افزایش پارامتر غیرموضعی نیز سبب کاهش فرکانس طبیعی می شود. افزایش لزجت سیال نیز موجب افزایش فرکانس طبیعی و سرعت بحرانی می گردد.

سیستم های تنسگریتی که به صورت گسترده در طبیعت یافت می شوند، مزایای چشم گیری همچون سبکی، انعطاف پذیری و قابلیت سازگاری با انواع محیط ها را دارند، که همین امر باعث شده که مورد توجه مهندسین قرار بگیرند. به طور کلی تا کنون از الگوی سیستم های تنسگریتی در طراحی سازه ها استفاده شده است. در این اواخر سیستم های تنسگریتی مورد توجه محققین در زمینه علوم رباتیک و مکانیزم ها قرار گرفته است. تحقیقات صورت گرفته در زمینه سیستم های تنسگریتی بسیار اندک و پراکنده است. هدف از این تحقیق بررسی نظام مند سیستم های فوق است. ابتدا آنالیز استاتیکی و تعادل سیستم های تنسگریتی بررسی خواهد شد. سپس به مبحث دینامیک آنها می پردازیم. این کار را برای یک میله صلب تنها و سپس میله صلب دارای جزء متحرک انجام می دهیم و آنگاه معادلات را به سیستم های تنسگریتی نوع یک تعمیم داده و معادلات حاکم را استخراج می نماییم. یک نمونه مسئله نیز ارائه شده و شبیه سازی می شود. این بخش را با بیان معادلات برای سیستم های مقید به پایان می بریم. در بخش پایانی تحقیق، روشی برای کنترل سیستم های تنسگریتی با استفاده از تابع لیاپانوف ارائه خواهیم کرد. روش کنترلی ارائه شده یک سیستم های تنسگریتی را از یک حالت اولیه به موقعیت از پیش تعیین شده می برد. در انتها یک مثال مطرح و حل خواهد شد.

در این پایان نامه مشتق ها و انتگرال های کسری، مدل های مرتبه-کسری مواد ویسکوالاستیک و کنترل مرتبه-کسری آنها بررسی شده است. سه تعریف برای مشتق- انتگرال کسری که اغلب مورد استفاده قرار می گیرند، بیان شده است. سپس مبانی ویسکوالاستیسیته خطی و مدل های مرتبه-کسری ویسکوالاستیک معرفی شده اند. همچنین پاسخ زمانی تیر چند لایه، تحت یک بار ضربه ای مثلثی در انتهای آن و جابجایی بزرگ تیر ویسکوالاستیک غیرخطی با مدل مرتبه کسری تحت بار گسترده و متمرکز، با استفاده از روش المان محدود بدست آمده است. برای هسته ی تیر ویسکوالاستیک از مدل مشتق کسری برای بیان رفتار ویسکوالاستیک استفاده شده است. در پایان ارتعاشات تیر چند لایه با هسته ویسکوالاستیک و لایه های پیزوالکتریک، بوسیله ی کنترلر مرتبه-صحیح و مرتبه-کسری میرا شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که کنترل مرتبه-کسری برای میرا کردن ارتعاشات نسبت به نوع صحیح آن موثرتر می باشد.

در این پژوهش دو روش عددی برای بررسی ارتعاشات آزاد نانو لوله های مارپیچ تک جداره و دو جداره با در نظر گرفتن اثرات غیرموضعی در معادلات حاکم بر آنها ارائه شده است. پژوهش های بسیاری بر ارتعاشات تیرهای مارپیچ و فنر ها و هم چنین بر نانو لوله های کربنی انجام شده است اما با وجود اهمیت و کاربرد زیاد نانو لوله های مارپیچ در موارد مختلف، مطالعات عددی بر این ریز سازه انجام نگرفته است. برای بررسی رفتار دینامیکی و ارتعاشی نانو لوله ها معمولا از تئوری غیرموضعی ارینگن استفاده می شود. در این پژوهش نیز سعی شده است که این تئوری به معادلات حاکم بر ارتعاشات نانو لوله مارپیچ اعمال شود. در روش اول مارپیچ به المان های بسیار کوچکی تقسیم می شود به طوریکه می توان از انحنای هر المان صرف نظر کرد و معادلات حاکم بر تیر مستقیم را بر آن ها اعمال کرد. سپس، این المان ها به صورت المان های یک قاب سه بعدی در مختصات اصلی چرخانده شده و در کنار هم قرار می گیرند تا مارپیچ ساخته شود. معادلات حاکم همان معادلات حاکم بر المان قاب سه بعدی می باشند که تئوری غیر موضعی به آنها اعمال شده است. تئوری غیر موضعی مشتمل بر اثرات مقیاس نانوی مارپیچ می باشد. معادلات حاکم بر جابجایی های محوری، خمشی و پیچشی با روش اجزای محدود مدل شده و ماتریس های جرم و سختی المان بدست آمده اند. ماتریس های فوق به کمک یک ماتریس تبدیل به فضای مختصات اصلی انتقال می یابند و در کنار هم قرار می گیرند تا ماتریس جرم و سختی مارپیچ بدست آید. پس از اعمال شرایط مرزی میتوان مسئله ارتعاشی را حل کرد و فرکانس های طبیعی نانو لوله کربنی مارپیچ را بدست آورد. نتایج بدست آمده از این روش با صرف نظر کردن از اثرات غیرموضعی با نتایج مدلسازی با نرم افزار ansys مقایسه شده است. روش مذکور برای هر دو نانو لوله های کربنی مارپیچ تک جداره و دو جداره استفاده شده است. برای بررسی نانو لوله های کربنی مارپیچ تک جداره از المان های دارای شش درجه آزادی شامل سه جابجایی و سه پیچش استفاده شده است و برای نانو لوله های کربنی مارپیچ دو جداره هر المان دارای 12 درجه آزادی شامل 6 جابجایی و 6 چرخش در هر گره می باشد. هم چنین، نیروی وان در والس بین جداره های نانو لوله ی دو جداره در معادلات حاکم بر جابجایی خمشی المان در نظر گرفته شده است. در این پژوهش نانو لوله دو جداره با مدل دو تیر مدلسازی شده است و در نهایت نتایج آن با نتایج مدل یک تیر دارای سطح مقطع معادل نانو لوله دو جداره مقایسه شده است. در روش دوم تئوری ارینگن برای تیر های منحنی شکل سه بعدی بدون اعوجاج تعمیم داده شده و سعی شده است که به معادلات حاکم بر ارتعاشات آزاد تیرهای مارپیچ اعمال شوند. با توجه به اینکه معادلات حاکم 6 معادله کوپل با یکدیگر هستند و در تئوری ارینگن نیروها و ممان ها تابع مستقیمی از کرنش تیر نیستند بلکه هر نیرو یا ممان تابعی از مشتق دوم خود می باشد، روند اعمال تئوری غیرموضعی به معادلات حاکم یک فرایند تکراری و تقریبا غیرممکن است زیرا هر مرتبه که نیرو یا ممانی بر اساس تئوری غیرموضعی در معادلات حاکم جایگذاری می شود تابعی از مشتق دوم خود است؛ از این رو این روند جایگذاری مرتبا تکرار می شود. با توجه به این مطلب و اینکه ضریب غیرموضعی بسیار کوچک است و تاثیر کمی بر جواب مسئله خواهد داشت، روابط تئوری غیرموضعی تنها یک بار در معادلات حاکم جایگذاری شده است تا در انتها میزان خطای این تقریب مورد بررسی قرار گیرد. در نهایت 6 معادله کوپله حاصل شده است که از روش اجزای محدود برای حل آنها استفاده شده است. المان 3 گرهی با 6 درجه آزادی در هر گره در نظر گرفته شده است. بنابراین، ماتریس های 18×18 جرم و سختی المان تشکیل شده و با توجه به اینکه از ابتدا انتگرال گیری در دستگاه مختصات اصلی انجام شده است، نیازی به تبدیل دستگاه مختصات نمی باشد. با کنار هم قرار دادن ماتریس های المان ها، ماتریس جرم و سختی کل مارپیچ تشکیل می شود. پس از اعمال شرایط مرزی می توان مسئله ارتعاشی سیستم را حل کرد و فرکانس های طبیعی آن را بدست آورد. در انتها نتایج بدست آمده از این روش با نتایج روش اول و مدل سازی ansys مقایسه شده است. نتایج روش دوم میزان خطای کمتری نسبت به روش اول در مقایسه با مدل سازی ansys دارند. این امر را می توان به دلیل در نظر گرفتن انحنای نانو لوله در المان تیر منحنی شکل دانست.

در یک مسأله مستقیم انجماد، شرایط مرزی مشخص هستند و هدف، پیدا کردن موقعیت زمانمند مرز متحرک جامد – مایع است. اما در یک مسأله معکوس انجماد، شرایط مرزی حداقل در قسمت هایی از مرز، نا معین هستند. مسائل معکوس انجماد را معمولاً بعنوان مسائل طراحی در نظر می گیرند، به این علت که هدف، پیدا کردن شرایط مرزی نامعین بنحوی است که یک الگوی خاص برای حرکت جبهه انجماد بدست آید. کنترل کردن سرعت و الگوی جبهه انجماد می تواند تأثیر فراوانی بر روی خواص مکانیکی و متالورژیکی فلز منجمد شده داشته باشد. بعلت پیچیدگی فرآیند انجماد، در بیشتر موارد از روش های عددی برای تحلیل این مسائل استفاده می شود. روش های بدون المان، بعلت عدم وابستگی به یک مش بندی از پیش تعیین شده، برای تحلیل مسائل با مرز متحرک بسیار مناسب هستند. در این تحقیق، یک روش انتگرال گیری بدون المان، به نام روش تبدیل کارتزین (ctm)، برای محاسبه با صرفه انتگرال های دامنه ای در روش های بدون المان ارائه می شود. نشان داده می شود که استفاده از این روش، به صورت موثری هزینه محاسبات را کاهش می دهد. بنابراین، یک روش حقیقتاً بدون المان، برای تحلیل دقیق مسائل انتقال حرارت همراه با تغییر فاز حاصل می شود . در رساله حاضر، دو فرمول بندی متفاوت برای طراحی معکوس فرآیند انجماد در مواد خالص و آلیاژی ارائه می شود. در الگوریتم های طراحی، بدنبال توزیع زمانی خاصی برای شار حرارتی هستیم، بنحوی که یک مدل از پیش تعیین شده برای حرکت کردن جبهه انجماد بدست آید. برای مواد خالص، کنترل کردن مرز جامد – مایع مد نظر است، در حالیکه برای مواد آلیاژی، کنترل کردن همزمان خطوط سالیدوس (مرز ناحیه خمیری و جامد) و لیکوئیدوس (مرز ناحیه خمیری و مایع) بعنوان هدف طراحی در نظر گرفته می شود. این برای نخستین بار است که یک روش عمومی برای کنترل سرعت و موقعیت خطوط سالیدوس و لیکوئیدوس، بصورت همزمان، در انجماد جهتدار آلیاژها ارائه می شود. این موضوع دارای دو اهمیت است. اولاً، مورفولوژی رشد کریستال ها و نیز ابعاد ریز ساختارها توسط الگوی حرکت این دو خط تعیین می شود. ثانیاً، حرکت نسبی خطوط سالیدوس و لیکوئیدوس، تعیین کننده ضخامت ناحیه خمیری است، که این موضوع به نوبه خود یک پارامتر اساسی در ایجاد فِرِکل ها می باشد. در نتیجه، با کنترل همزمان خطوط سالیدوس و لیکوئیدوس می توان از شکل گیری فرکل ها جلوگیری کرد. در این رساله، تأثیر چندین پارامتر، از جمله سرعت جبهه انجماد، مدت زمان انجماد، تفاوت دماهای سالیدوس و لیکوئیدوس و ضخامت ناحیه خمیری، بر شار حرارتی مجهول، مورد بررسی قرار گرفته و چندین نتیجه گیری جدید ارائه می شود.

در طی دو دهه گذشته سیستم های ریز الکترومکانیکی (mems) کاربرد بسیار در زمینه های مختلف مهندسی پیدا کرده اند. از جمله فرآیند های مربوط به این سیستم ها، بررسی های زیستی-شیمیایی بر روی آزمایشگاهایی در مقیاس میکرو هستند ( ( mtasکه نیازمند بسیاری از عملیات در اندازه میکرون می باشند. پدیده اختلاط از جمله این پدیده ها می باشد که به دلایلی از جمله اندازه بزرگ مولکول ها و پایین بودن عدد رینولدز جریان حاکم ( جریان لایه ای) درمیکروکانال ها وقوع آن به طور کامل صورت نمی گیرد و در نتیجه نیاز به کاربرد ریزمخلوط کن ها در این سیستم ها را در پی دارد. تا کنون در مورد ریزمخلوط کن ها تحقیقات فراوانی صورت گرفته است و انواع مختلفی از این نوع وسایل نیز طراحی و ساخته شده است؛ اما در مورد کنترل پدیده اختلاط درون میکروکانال ها و ریزمخلوط کن ها کمتر مطالعاتی صورت گرفته است. لذا در این پایان نامه قصد داریم در ابتدا به بررسی بهینه سازی یک نوع میکروکانال با ساختار موجی ( به عنوان ریز مخلوط کن) بپردازیم. در این قسمت با در نظر گیری پارامتر های هندسی مربوط به ریزمخلوط کن و تعریف کردن یک تابع هزینه برای بازده اختلاط و مقاومت هیدرولیکی سیال، میدان سرعت و غلظت توسط نرم افزار comsol بدست می آید. سپس میزان تابع هزینه مخلوط کن در حالت های مختلف بررسی می شود و بر اساس نتایج بدست آمده حالت بهینه ریزمخلوط کن تعیین می شود. در قسمت بعدی از این پایان نامه با به کارگیری یک کنترلر پسخورد-پیشخورد هوشمند(فازی) در یک ریزمخلوط کن به کنترل میزان اختلاط درون کانال پرداخته می شود. ریزمخلوط کن استفاده شده در این قسمت دارای ساختاری متشکل از چندین الکترود و همچنین صفحات رسانا با توانایی تغییر میزان زتاپتانسیل (zeta potential) روی دیواره ها به منظور کنترل سرعت سیال روی آن ها است. نتایج بدست آمده از کنترلر فازی با نتایج مربوط به حل عددی توسط نرم افزار comsol مقایسه شده است. در قسمت آخر از این پایان نامه به کمک روش پایدار سازی مرزی بر مبنای تئوری لیاپانف و روش گام به عقب، پایداری میدان غلظت بررسی شده است و نیز کنترلر مرزی مناسب برای کنترل پدیده اختلاط درون یک میکروکانال با هندسه ساده طراحی گردیده است.

این پایان نامه نخستین گام از یک پژوهش برنامه ریزی شده برای ارائه یک روش طراحی کاربردی بر مبنای سطح عملکرد است به گونه ای که سازه ی طراحی شده تحت اثر زلزله طرح به حالت مشخصی از آسیب از پیش تعریف شده برسد. بر اساس روش های آیین نامه های فعلی، سازه ها برای نیروهایی طراحی می شوند که بدون توجه به میزان ریسک آسیب دیدگی یا گسیختگی، توسط آیین نامه مشخص می گردند؛ که در بهترین حالت، سازه ی طراحی شده معیار کنترل آسیب را برآورده می سازد اما با میزان ریسک بسیار متغیر و در حالت بد، سطح ایمنی سازه ی طراحی شده، نامشخص است. از طرف دیگر طراحی لرزه ای براساس سطح عملکرد به صورت احتمالاتی (probabilistic) که به عنوان یک روش ایده آل مطرح است، در حال حاضر به علت اینکه یک ابزار پیچیده و حتی گاهی غیر ممکن برای طراحی سازه های جدید است، غیر کاربردی است. در مقابل روش های طرحی به صورت قطعی (deterministic) بسیار مناسب و کاربردی برای طراحی های روزمره می باشند. این پایان نامه شکاف بین روش های فعلی طراحی و روش طراحی لرزه ای براساس سطح عملکرد به صورت احتمالاتی را پر می نماید. ابتدا بر اساس بهترین اطلاعات موجود در زمینه خواص و رفتار مصالح، یک مدل مناسب برای پیش بینی رفتار قاب های بتن آرمه ساخته شده و با استفاده از نتایج تست های آزمایشگاهی موجود تایید می گردد. سپس با انتخاب یک شاخص آسیب مناسب، یک ارتباط قابل اعتماد بین این شاخص آسیب و سطوح عملکرد سازه ای برای اعضای قاب های بتن آرمه از یک مطالعه پارامتریک بدست می آید. بعد از آن، عملکرد لرزه ای قاب های بتن آرمه ی طراحی شده بر اساس آیین نامه های موجود، مورد ارزیابی قرار می گیرد. در نهایت رابطه ی بین شاخص آسیب، پاسخ و پارامترهای طراحی مورد بررسی قرار گرفته، رفتار قاب های طراحی شده براساس آیین نامه های فعلی بهبود داده شده و یک روش طراحی بر اساس معیار آسیب پیشنهاد داده می شود.

ساختارهای تنسگریتی شامل مجموعهای از عضوهای تحت فشار و مجموعهای از عضوهای کششی- اند که یک حجم پایداری را در فضا بوجود میآورند. برای سالیان متمادی، تنسگریتی یک ایده جهت طراحی سازهها در معماری و هنر بوده است. در سالهای اخیر، حرکتهایی جهت استفاده از مفهوم تنسگریتی در رباتیک انجام گرفته است. با تغییر کشش در کابلها و تغییر طول میلهها، این ساختارها قادر به حرکت میباشند و اگر بصورت مناسب، محرکهای سیستم کنترل شوند تغییر شکل و حرکت مورد نظر امکان پذیر میباشد. در این پایان نامه، از سازهی تنسگریتی منشوری جهت طراحی یک سری مکانیزم تنسگریتی استفاده شده است. سه مکانیزم موازی با ساختار تنسگریتی معرفی شده و سینماتیک، استاتیک و دینامیک آنها مطالعه گردیده است. همچنین، یک نمونه از این مکانیزمها طراحی و ساخته شده است.

در دو دهه اخیر پس از کشف نانولوله ها، تحقیقات گسترده ای بر روی آن ها صورت گرفته و این تحقیقات روز به روز در حال افزایش است. از لحاظ خواص فیزیکی نانولوله های برون- نیترید و نانولوله های کربنی، خواص فوق العاده ای دارند. به خاطر همین خواص وکاربردهای وسیع در وسایل نانومکانیکی، بررسی ارتعاشات نانولوله ها از اهمیت قابل ملاحظه ای برخوردار است. علاوه بر این کاربردها، در فرایند های تولیدی مانند تولید نانوکامپوزیت ها و همچنین فرایندهای ارزیابی غیرتخریبی نیز ارتعاشات نانولوله ها موردتوجه قرارمی گیرد. در پایان نامه حاضر ارتعاشات نانولوله های کربنی و همچنین نانولوله های برون- نیترید تک جداره و دوجداره حاوی سیال مورد بررسی قرار گرفته و تغییر در فرکانس طبیعی ارتعاشات و سرعت بحرانی جریان سیال درون نانولوله، ناشی از تغییر در دمای محیط، ثابت الاستیک محیط اطراف، پارامتر غیرموضعی و دیگر عوامل موثر مطالعه شده است. همچنین به منظور در نظر گرفتن اثرات مقیاس کوچک ، از تئوری الاستیسیته غیرموضعی ارینگن استفاده شده است. نتایج بدست آمده به تفصیل ارائه، بررسی و تحلیل شده است.

کابل ها محرک ربات های کابلی، به دلیل دارا بودن جرم و الاستیسیته و در نتیجه اثر وزن و شتاب حرکت آنها، به صورت خط راست کشیده نشده(اصطلاحاً شکم کرده) و بر حسب خصوصیات فیزیکی کابل، تغییر فرم میدهند. این امر، موجب پدید آمدن اختلاف در میزان کشش و طول کابل ها شده و سبب بروز خطا در مکان قرارگیری بخش متحرک، نسبت به مکان ایده آل ( در حالت عدم وجود شکم در کابل) میگردد. در این پایان نامه، به بررسی اثرات خصوصیات فیزیکی کابل بر میزان اختلاف در نیرو و طول کابل و خطای قرارگیری ربات در مکان دلخواه، پرداخته میشود. معادلات ارتعاشات محوری و عرضی کابل، به دست آمده و با استفاده از روش های اجزاء محدود و نیومارک، به صورت عددی حل شده وارتعاشات ناشی از حرکت ربات مورد مطالعه قرار میگیرد. سپس دو کنترلر برای ربات کابلی پیشنهاد میشود: یک کنترلر دو حلقه ای برای از بین بردن ارتعاشات کابل ها و نیز جبران سازی اثرات وزن کابل ها؛ و کنترلر دیگری که بدون از بین بردن ارتعاشات، صرفا اثرات وزن کابل را خنثی میکند. سپس نتایج این دو کنترلر، با هم مقایسه شده و مشخص میگردد که ارتعاشات کابل ها ناشی از حرکت ربات در مقایسه با شکم متاثر از وزن کابل ها، تاثیر بسیار کمی در مسیر ربات دارند.

استفاده روز افزون از میکروتیرهای یک سر گیردار در سیستم های میکرو الکترومکانیکی، تحلیل های وسیع روی رفتار دینامیکی آن ها را ضروری می سازد. به عنوان مثال این میکروتیرها در میکروسکوپ های نیروی اتمی به عنوان کاوشگر بکار می روند. دیگر کاربرد میکروتیرها به عنوان حسگر نانو ذرات می باشد. از جمله مسائلی که در استفاده از میکروسازه هایی مانند میکروتیرها مشکل ایجاد می کند، ارتعاشات ناخواسته آن ها است که با توجه به ابعاد کوچک میکروسازه ها اهمیت زیادی پیدا می کنند. این ارتعاشات در عملکرد سیستم اختلال ایجاد کرده و دقت عملکرد میکروتیرها را کاهش می دهند. بنابراین کنترل این ارتعاشات گامی بسیار مهم در استفاده بهینه از سازه های میکرو است. در تحقیقات اخیر ثابت شده است که محرک های پیزوالکتریک وسیله کنترلی موثری برای کنترل فعال ارتعاشات ساختاری هستند. بنابراین می توان از این مواد جهت کنترل ارتعاشات میکروتیرها نیز استفاده نمود. در این پایان نامه، در ابتدا مدلسازی میکروتیریک سرگیردار پیزوالکتریک با تکیه گاه متحرک و بدست آوردن معادلات حاکم بر آن انجام می گیرد. به منظور در نظر گرفتن اثرات مقیاس کوچک از تئوری تنش مزدوج اصلاح شده، و جهت گسسته سازی معادلات از روش ریلی ریتز استفاده شده-است. در ادامه اثر جرم گسترده و متمرکز بر روی ارتعاشات تیر مورد مطالعه قرار می گیرد. همچنین اثر تغییر پارامتر جنس تیر بررسی خواهد شد. هدف نهایی کنترل ارتعاشات تیر در حالت های مختلف یاد شده می باشد. به این منظور، کنترلرهای تناسبی-مشتقی و عصبی-تطبیقی بکار گرفته می شوند.

None

در تحقیق حاضر ارتعاشات آزاد نانو تیر غیریکنواخت مورد بررسی قرار گرفته است.مدل-سازی دینامیکی نانو تیر مذکور به کمک یک ممان موثر غیرموضعی و تئوری تیر تیموشینکو فرمول بندی و رفتار سیستم با استفاده از روش اجزا محدود به کمک نرم افزار متلب پیش بینی شده است. اثرات پارامترهای مختلف مانند سرعت زاویه ای، اثر غیرموضعی، تغییر سطح مقطع و فاصله از محور چرخش بر فرکانس های طبیعی نانو تیر چرخان بررسی شده اند.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

مواد پیزوالکتریک به دلیل کوپل بودن خواصّ مکانیکی و الکتریکی در آنها، در آینده بهترین انتخاب برای استفاده در سازه های مکانیکی هوشمند هستند. این امر به این دلیل است که مابین خواص مکانیکی و خواص الکتریکی مواد پیزوالکتریک جفت شدگی وجود دارد. مواد پیزوالکتریک موادی هستند با خواصّی منحصر به فرد، که علاوه بر مورد ذکر شده، سبک وزنی و شکل پذیری را نیز می توان به آن افزود. مواد پیزوالکتریک به طور جانبی متقارن در نظر گرفته میشوند. سازه های سیلندری پیزوالکتریک توپر و توخالی دارای کاربردهای فراوانی هستند. بررسی و استفاده مواد پیزوالکتریک می تواند از جمله مسائل پرکاربرد علمی و عملی در حوزه علوم مهندسی مکانیک، مهندسی مواد(الکتروسرامیک) و مهندسی الکترونیک مدنظر قرارگیرد. به دلیل پتانسیلی که دراستفاده از مواد پیزوالکتریک وجود دارد، در دهه های اخیرتلاشهای وسیعی در رابطه با موادی به نام مواد هوشمند انجام گرفته شده است. تفاوت چنین موادی با مواد معمولی در وجود خاصیّتی است که امکان حس کردن و تحریک کردن توسط خود مادّه را فراهم می کند. در کاربردهائی به عنوان حسگر، به طور مکانیکی پتانسیل الکتریکی در آنها القاء می شود (اثر مستقیم پیزوالکتریک) و در کاربردهائی به عنوان محرک، تغییر شکلها را می توان به کمک پتانسیل الکتریکی مقتضی (اثر معکوس پیزوالکتریک) کنترل نمود. کار حاضر تحقیقی است بر روی پوسته استوانه ای مرکب پیزوالکتریک. پوسته فوق با طول محدود و در مرحله اول تحت فشار ثابت و در مرحله بعد تحت فشار متحرک قرار می گیرد. جهت مدل کردن این پوسته از روش اجزاء محدود در فضا استفاده شده و روش نیومارک برای تقریب زمانی مسئله بکار برده شده است. رفتار استاتیکی و فرکانسهای طبیعی پوسته فوق مورد بررسی قرار گرفته است و همچنین رفتار دینامیکی پوسته در برابر بارهای ثابت و متناوب متحرک با سرعت ثابت و بارهای ثابت متحرک با شتاب ثابت مورد مطالعه قرار گرفته است. تاثیراتی را که نوع ماده پیزوالکتریک، نسبت ضخامت ماده پیزوالکتریک به ضخامت کل سیلندر استوانه ای، شعاع، ضخامت و طول پوسته استوانه ای مرکب پیزوالکتریک می تواند بر رفتار استاتیکی و دینامیکی و همچنین فرکانسهای طبیعی بگذارد مورد مطالعه قرار گرفته است.

در این پایان نامه به بررسی رفتار ورقهای تک لایه و چند لایه مرکب تحت بار ضربه پرداخته شده است. معادله حاکم بر مسئله یک معادله غیر خطی و زمان مند می باشد که برای حل آن از روش عددی بدون شبکه پتروف گالرکین محلی (mlpg) استفاده شده است. حل در بازه زمان نیز به کمک روش نیومارک انجام گرفته است. پس از حل چند مسئله استاتیکی ساده و اطمینان از صحت برنامه، به بررسی رفتار دینامیکی ورقهای مرکب پرداخته شده است. نتایج بدست آمده حاکی از دقت خوب این روش در تخمین و پیش بینی رفتار ورقهای مرکب تحت اثر بار ضربه می باشد. همچنین تاثیر پارامترهای مختلفی نظیر ضخامت کلی ورق، تعداد و چیدمان لایه های بکار رفته در ورق بر روی رفتار دینامیکی آن مورد بررسی قرار گرفته است. قابل ذکر است که روش بدون شبکه بکار رفته دارای انعطاف پذیری بیشتری نسبت به روش اجزاء محدود مرسوم می باشد، به نحویکه در صورت نیاز به سادگی می توان گره هایی را به مسئله اضافه و یا کم کرد، در حالیکه این کار در روش اجزاء محدود نیازمند شبکه بندی مجدد کل یا بخش زیادی از جسم می باشد. البته در روش بدون شبکه حجم محاسبات بیشتر و پیچیدگی برنامه نویسی بیشتری وجود دارد، که این موارد را می توان به عنوان معایب این روش نام برد.

امروزه استفاده ی از سیستم های ریز سیال در صنایع مختلف مانند سیستم های خنک کن قطعات ریز الکترونیکی و علوم زیستی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. عملکرد این سیستم ها متاثر از جریان سیال درون میکرو / نانو کانالهایشان می باشد. جریان های الکترواسمتیک و ناشی از گرادیان فشار را می توان بعنوان رایج ترین جریان های درون میکرو/ نانو کانال ها نام برد. در این پایان نامه، آنالیز و کنترل دو نوع جریان الکترواسمتیک و جریان ناشی از اثر همزمان گرادیان فشار و الکترواسمزیس در میکرو/ نانوکانال های صفحه ای و میکرو/ نانوکانال های با سطح مقطع مستطیلی مورد توجه می باشد. بدین منظور در ابتدا و به کمک روش تابع گرین، روشی تحلیلی برای پیدا کردن سرعت در جریان الکترواسمتیک و جریان ناشی از اثر همزمان گرادیان فشار و الکترواسمزیس در میکرو/ نانوکانال های با سطح مقطع مستطیلی پیشنهاد شده و در ادامه فرمول های تحلیلی برای پیدا کردن دما برای این دو نوع جریان و در میکرو/ نانوکانال های صفحه ای ارائه شده است. در مرحله ی بعد کنترل جریان الکترواسمتیک هدف قرار گرفت. بدین منظور در ابتدا به کمک روش کنترل مرزی و بر مبنای تبدیل ولترا (روش گام به عقب)، پایدار سازی این نوع جریان در میکرو/ نانوکانال های صفحه ای انجام شد. ابتدا به کمک تبدیل ولترا اثر عوامل ناپایدارساز درون دامنه ی جریان حذف شد و سپس با استفاده از قضیه ی پایداری لیاپانف، جریان سیال از طریق مرز کنترل شد. سپس کنترل مدار بسته ی جریان سیال الکترواسمتیک در شبکه ی میکرو/ نانوکانال های t-شکل انجام شد. بدین منظور از ترکیبی از دو روش سیستم استنتاج تطبیقی فازی-عصبی(anfis) و کنترل فازی- ممدانی استفاده شد و صحت کنترلر طراحی شده به کمک شبیه سازی عددی مورد تایید قرار گرفت.

از دیرباز انسان در آرزوی ساخت ماشینی مشابه خود و با توانایی هایی برابر با خود و یا بیشتر از آن بوده است. این آرزوی دیرینه ی بشری در دهه های آخر قرن بیستم مبدل به واقعیت شده و ربات های انسان نمای مختلف با قابلیت های متفاوت طراحی و ساخته شدند. اما تا کنون راه رفتن این ربات ها با راه رفتن طبیعی انسان فاصله ی زیادی داشته و نیاز به بهبود این فرآیند در ربات های انسان نما احساس می شود. عوامل بسیاری در نزدیک تر کردن این فرآیند به فرآیند مشابه در انسان نقش دارند، از جمله نحوه ی طراحی لینک های مختلف ربات، چگونگی مفصل بندی ها، استراتژی کنترل مناسب و مسیر مطلوب. زمانی می توان این فرآیند را مشابه فرآیند راه رفتن در انسان نمود که در زمینه ی عملکرد بدن انسان به خصوص پا مطالعه و تحقیق کافی به عمل آید. در واقع این مطالعات بیومکانیکی پیش زمینه ای برای ارایه ی مدل مناسب رباتیکی به حساب می آیند. در این پایان نامه، ابتدا پای انسان و عملکرد آن در راه رفتن مورد بررسی و مطالعه قرار می گیرد، سپس معادلات سینماتیکی و دینامیکی ربات های دو پا استخراج می گردند، پس از آن یک مدل نمونه انتخاب و مدلی بهبود یافته برای پای ربات (ساق به پایین) بر اساس مطالعات بیومکانیکی پا و پس از انجام چند مورد تغییر در مدل نمونه ارایه می-گردد. کنترل اعمالی برای ربات، تطبیقی-مقاوم در نظر گرفته شده و در نهایت شبیه سازی سیستم کنترلی مدار بسته ی ربات دوپا انجام می گیرد. نتایج این شبیه سازی که در نرم افزار رایانه ای انجام گردیده در قالب شکل ها و نمودارهایی نشان داده شده اند. نتایج نشان می دهند که ربات قابلیت راه رفتن را در عین حفظ تقریبی پایداری و مصرف انرژی مناسب برای یک نیم گام دارد. همچنین مدل بهبود یافته ربات از پایداری بهتر و بیشتری نسبت به مدل نمونه برخوردار است و مصرف انرژی آن نیز کاهش می یابد.

در این پایان نامه به تحلیل مسائل دو بعدی و سه بعدی تشخیص شکل در انتقال حرارت هدایت ماندگار پرداخته شده است. در مسائل تشخیص شکل فرض می شود که قسمت هایی از دامنه مسئله در دسترس نبوده و نمی توان شکل و ابعاد هندسی چنین قسمت هایی از مرز مسئله را بطور مستقیم اندازه گیری کرد. به عنوان مثال حفره ای که در هنگام ریخته گری یک قطعه درون آن ایجاد می شود یا سطوح داخلی لوله ای که در معرض خوردگی قرار دارد، نواحی هستند که در دسترسی مستقیم قرار نداشته و انجام اندازه گیری های ابعادی در چنین نقاطی به سادگی امکان پذیر نیست. در مسائل تشخیص شکل، هدف این است که با انجام یک سری اندازه گیری های آزمایشگاهی روی سطوح قابل دسترس از جسم، شکل هندسی قسمت های دور از دسترس را تخمین زد. به عنوان مثال در مسائل تشخیص شکل در انتقال حرارت، این اندازه گیری ها معمولاً شامل اندازه گیری دمای سطوح در دسترس جسم توسط ترموکوپل یا سیستم های حرارت نگاری می باشد. حل مسائل تشخیص شکل معمولاً از طریق تبدیل مسئله به یک مسئله بهینه سازی و سپس حل مسئله بهینه سازی در یک فرآیند تکراری انجام می شود. البته هر مرحله تکرار خود شامل حل یک مسئله مستقیم است. بنابراین بطور کلی حل یک مسئله تشخیص شکل از طریق حل چند مسئله مستقیم در یک فرآیند تکراری امکان پذیر می شود. روش های متعددی برای حل مسائل مستقیم موجود است. یکی از فراگیرترین این روش ها روش المان های محدود می باشد که عملکرد مطلوبی در حل بسیاری از مسائل مهندسی در زمینه های مختلف داشته است. اما با این وجود، وابستگی این روش به شبکه های المانی منطبق بر مرز، استفاده از این روش را در برخی مسائل با مشکلاتی روبرو کرده است. به عنوان مثال در مسائل تشخیص شکل که هندسه دامنه مسئله در هر مرحله تکرار تغییر می کند، استفاده از روش المان های محدود پرهزینه خواهد بود. زیرا شبکه المانی باید در هر مرحله با توجه به تغییرات هندسی مسئله اصلاح شود تا انطباق شبکه بر مرز برقرار شود. در این تحقیق یک روش جدید برای حل مسئله مستقیم و تحلیل حساسیت شکلی براساس استفاده از شبکه های غیر منطبق بر مرز ارائه شده است. در شبکه های غیر منطبق بر مرز وجوه المان ها بر مرز دامنه منطبق نبوده و مرز می تواند مستقل از المان ها جابجا شود. بنابراین استفاده از شبکه های غیر منطبق بر مرز این ویژگی را دارد که در هر مرحله تکرار که هندسه مسئله تغییر می کند نیازی به اصلاح شبکه وجود ندارد. در روش پیشنهادی در این تحقیق از تکنیک هموارسازی گرادیان برای محاسبه انتگرال های دامنه ای استفاده شده است. استفاده از تکنیک هموارسازی گرادیان این امکان را فراهم می کند که انتگرال های دامنه ای مورد نیاز در محاسبه ماتریس ضرایب را به نحوی از طریق انتگرال گیری روی وجوه سلول های هموارسازی انجام داد. این ویژگی باعث ساده شدن محاسبه ماتریس های المان می گردد. سپس از روش پیشنهادی برای حل مسائل تشخیص شکل در انتقال حرارت هدایت ماندگار استفاده شده است. برای بررسی کارآیی و قابلیت های روش پیشنهادی، مثال های مختلف عددی حل شده و جواب ها با جواب های دقیق مقایسه شده است. نتایج نشان داد از روش پیشنهادی می توان در حل مسائل تشخیص شکل از طریق اندازه گیری دما در چند نقطه واقع روی قسمت های قابل دسترس مرز، استفاده کرد.

در این پایان نامه ابتدا معادلات دینامیکی یک ربات دولینکی انعطاف پذیر با مفصلهای چرخان - منشوری با استفاده از روش المانهای محدود و معادلات لاگرانژ استخراج می شوند. این معادلات تمام ترمهای غیرخطی مربوط به چرخشهای بزرگ لینکها را شامل می باشد. اعتبار مدل و رفتار دینامیکی ربات برای جرمهای متفاوت باز انتهایی و صلبیت های مختلف لینکها نشان داده شده است . در این پایان نامه، از روش لاگرانژ افزوده برای آنالیز دینامیک معکوس سیستم استفاده شده است . نتایج نشان می دهد که با اعمال بارهای محرک بدست آمده به وسیله الگوریتم پیشنهاد شده، خطاهای وارده از حالتی که بارهای محرک براساس فرض لینکهای صلب بدست آمده باشند کوچکتر هستند.