این رساله به تحلیل تغییر شکل، ارتعاشات و پایداری میکروتیر پلیمری تقویت شده با نانولوله های کربنی تک جداره، swcnt، تحت تحریکات همزمان پیزوالکتریک و الکتریکی می پردازد. میکروتیر به صورت یک تیر اولر برنولی با شرایط مرزی دو سر درگیر فرض شده که در سمت مقابل آن صفحه الکترود قرار می گیرد و بر روی آن لایه پیزوالکتریک به صورت متقارن لایه نشانی می شود. تحریک الکتریکی از طریق اعمال ولتاژ بین میکروتیر و الکترود و تحریک پیزوالکتریک از طریق اعمال ولتاژ بین سطوح بالا و پایین لایه پیزوالکتریک به میکروتیر اعمال می شود. معادلات حرکت به روش نیوتن استخراج شده و اعتبار آنها به کمک روش هامیلتون بررسی می شود. در استخراج معادلات حرکت، اثر میرایی ویسکو الاستیک ، نیروی محوری و کشش تار خنثی خمشی در نظر گرفته می شوند. در این مدلسازی مدل ویسکوالاستیک به صورت مدل کلوین-ویت در نظر گرفته می شود. معادلات در حالت کلی و با اعمال ولتاژ ac-dc بین سطوح بالا و پایین لایه پیزوالکتریک و ولتاژ ac-dc بین میکروتیر و الکترود استخراج می شوند. حل استاتیکی ناشی از ولتاژهای dc، فرکانس های طبیعی ارتعاش آزاد حول این موقعیت و ولتاژی که باعث پولین در سیستم می شود، از روش گلرکین بدست آورده می شود. ولتاژ پولین ولتاژی است که میکروتیر تحت آن ولتاژ، پایداری خود را از دست داده و به الکترود مقابلش می چسبد. پاسخ دینامیکی سیستم حول موقعیت استاتیکی ناشی از ولتاژهای ac در حالت تشدید اولیه و دو حالت ثانویه مافوق تشدید و مادون تشدید با استفاده از روش مستقیم مقیاس های چندگانه در تئوری اغتشاشات و روش گلرکین بدست آورده می شود. اثر پارامترهای مختلف سیستم مانند مقادیر ولتاژهای dc و ac، فاصله میکروتیر تا الکترود مقابلش، موقعیت و ضخامت لایه پیزوالکتریک، درصد حجمی نانولوله کربنی، مقدار میرایی و دیگر پارامترهای سیستم بر روی مقدار تغییر شکل استاتیکی، فرکانس طبیعی حول موقعیت استاتیکی، دامنه حل نوسانی در حالت پایدار و مقدار جابجایی در فرکانس تشدید سیستم نسبت به حالت خطی، مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. پایداری حل های تعادلی سیستم و حل های هارمونیک سیستم و همچنین وقوع یا عدم وقوع حرکت آشوبناک در سیستم به کمک تئوری خطی سازی، معیاربندیکسون ، قضیه هاتمن-گروبمن، تئوری منیفولد مرکزی، معیارملنیکو و نگاشت پوانکاره بررسی شده است. در این رساله یک تئوری کامل برای محاسبه میرایی ترموالاستیک ناشی از کوپل بین میدان تنش و دما در سطح مقطع جسم برای سیستم مورد بررسی ارائه می شود. فاکتور کیفیت با حل معادلات ارتعاش آزاد سیستم به روش لیندستد پوانکاره در تئوری اغتشاشات و محاسبه نسبت قسمت موهومی فرکانس ارتعاشات آزاد سیستم به قسمت حقیقی آن محاسبه می شود. اگر لایه پیزوالکتریک به عنوان یک ماده غیر پیزوالکتریک در نظر گرفته شود، آنگاه این تحقیق رفتار میکروتیرهای دولایه را بدون این فرض که لایه دوم بر روی همه طول میکروتیر لایه نشانی شده باشد بررسی می شود. نتایج نشان می دهد که موقعیت تعادلی سیستم دارای دو شاخه پایدار و ناپایدار می باشد. این شاخه ها با افزایش مقدار تحریک الکتروستاتیک به عنوان پارامتر کنترلی در نقطه انشعاب از نوع گرهی- زینی به هم می رسند. با استفاده از پلیمر های تقویت شده با swcnt می توان میکروسوئیچی با تغییر شکل برابر ولی با فرکانس طبیعی چندین برابر فرکانس طبیعی میکروتیر های فعلی ساخت. نتایج نشان می دهد که با ترکیب تحریکات پیزوالکتریک و الکتریکی می توان یک سیستم سنسور-عملگر جدید بدست آورد. همچنین با این ترکیب بندی می توان حساسیت و رفتار ارتعاشی میکرورزوناتورهای با تحریک الکتریک یا پیزوالکتریک را تنظیم کرد. نتایج نشان می دهد که صرف نظر از کشش تار خنثی خمشی در محاسبه مقدار فاکتور کیفیت میرایی ترموالاستیک باعث خطایی می شود که برای ولتاژهای بالاتر از سی درصد ولتاژ پولین قابل چشمپوشی نیست.

در این تحقیق ارتعاشات غیرخطی کوپل شده بخش پایینی رشته حفاری که به مته متصل است مورد بررسی قرار می گیرد. مدل پیوسته برای تحلیل ارتعاشات تهیه شده و حل معادلات حرکت به روش تئوری اغتشاشات انجام می شود. در این تحقیق، رشته حفاری به عنوان یک روتور فرض شده که بر روی تکیه گاههای ساده (پایدارکننده ها) قرار دارد و دارای حرکت محوری بوده و در درون یک سیال قرار گرفته است. برای مدلسازی رشته حفاری موارد زیر در نظر گرفته می شود: ارتعاش سیستم در سه بعد، سرعت محوری، اثر جرم افزوده، نامیزانی جرمی، اثر ژیروسکپی، اینرسی جرمی دورانی، سختی خمشی، کرنش محوری غیرخطی، نیروی درگ سیال، نیروی محوری هارمونیک، سرعت محوری هارمونیک، اثر نیروی جاذبه وزن، مایل بودن رشته حفاری. رشته حفاری در حین دوران خود، زمین را حفر نموده و در عمق چاه پیشروی می کند. از اینرو رشته حفاری را می توان بصورت یک سیستم دارای حرکت محوری فرض نمود. در تحقیق حاضر برای اولین بار سیستم های دوار دارای حرکت محوری مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین تغییرات هارمونیک نیروی فشاری در راستای محوری و تغییرات سرعت محوری روتور تاکنون بصورت همزمان مدّنظر نبوده که به عنوان یک فعالیت جدید، هر دو این موارد بصورت همزمان در نظر گرفته شده است. دو حالت بزرگ بودن مرتبه سرعت محوری رشته حفاری و کوچک بودن مرتبه سرعت محوری رشته حفاری بصورت مجزا بررسی شده است. در حالتی که سرعت محوری کوچک (از مرتبه ) باشد، حالتهای بروز رزونانس کاهش می یابد. رزونانس سیستم به دو صورت رزونانس پارامتریک و رزونانس ترکیبی بوجود می آید که هرکدام بصورت جداگانه بررسی شده اند. اثر نیروی فشاری (وزن بر روی مته)، سرعت محوری، اینرسی دورانی و ... بر مقدار فرکانس طبیعی سیستم بررسی شده است. فرکانس طبیعی با افزایش سرعت رشته حفاری، افزایش نیروی محوری، افزایش طول و کاهش سختی خمشی، کاهش می یابد. نمودار فرکانس ـ پاسخ به ازای مقادیر مختلف نیروی نامیزانی جرمی و پارامترهای دیگر سیستم، ارایه می شود که در آن محدوده های پایداری و ناپایداری پاسخ حالت دائم به تفصیل بیان شده است. سپس بطور همزمان حرکت محوری رشته حفاری و حرکت سیال در نظر گرفته می شود. همچنین تغییرات سرعت محوری لوله، سرعت سیال داخل لوله و نیروی محوری وارد بر لوله، هر سه بصورت هارمونیک متغیر با زمان فرض می شود. سپس تمام مراحل روش مقیاس های چندگانه اعمال شده و نتایج ارایه می شود. فرکانس طبیعی با افزایش سرعت سیال، افزایش سرعت رشته حفاری، افزایش نیروی محوری، افزایش طول و کاهش سختی خمشی، کاهش می یابد.

در این نوشتار سعی شد ساختارهای حسگری سنسورهای میکرو - نانو الکترو مکانیکال سیستم را از لحاظ رفتار های ارتعاشی غیر خطی مورد بررسی قرار دهیم. از مهمترین ساختارهای حسگری، نانولوله های کربنی تک دیواره می باشند. بدین جهت?رفتار ارتعاشی غیر خطی یک نانو_تیوپ کربنی را که در بالای صفحات گرافیتی قرار گرفته، با هدف کاربرد در حسگرهای میکرو - نانو شتاب سنج های خازنی مدل نموده ایم. با ایجاد مقدار کافی نیروی جاذبه، نانو لوله کربنی به طرف صفحات گرافیتی جذب می شود. اما با توجه به الاستیک بودن نانو لوله های کربنی و وجود نیروهای الکترو استاتیکی و واندروالس در فاصله های کوچک بین نانو لوله کربنی وصفحات گرافیتی رفتار نانو لوله-کربنی باید مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد. ما رفتار استاتیکی و دینامیکی نانو لوله کربنی تک دیواره را با استفاده از روشهای تئوری اغتشاشات، عددی و تحلیلی - عددی مورد بررسی قرار داده ایم. نتایج بدست آمده را با نتایج دینامیک مولکولی و روش حل پیوسته مقایسه کرده ایم. در این بررسی روشهای حل تئوری اغتشاشات و عددی را بر روی نانو لوله کربنی تک دیواره دو سر گیر دار، و روش های حل تلفیقی تحلیلی - عددی، مانند روش گلرکین را، بر روی نانو لوله های کربنی تک دیواره یک سر گیر دار اعمال کرده ایم. با توجه به نتایج روش های حل، رفتار استاتیکی و دینامیکی نانو لوله های کربنی همچون ولتاژ پول این و پول اوت را تحلیل نموده ایم. این نتایج را، هم در حضور ضریب میرایی ایرودینامیکی و هم در عدم حضور این ضریب، مقایسه نموده ایم. کلید واژه: نانو لوله کربنی، شتاب سنج، ارتعاشات غیر خطی، تئوری اغتشاشات، گلرکین، محاسبات عددی، دینامیک مولکولی، رفتار استاتیکی، رفتار دینامیکی، ضریب میرایی ایرودینامیکی، صفحات گرافیکی، نیروی الکترواستاتیکی، نیروی واندروالس.

چکیده در این پایان نامه طراحی و شبیه سازی نانو سوییچ های حساس به شوک بر پایه نانو لوله های کربنی ارائه شده است. مدل ارائه شده برای سوییچ ها شامل یک نانو کربنی است که برروی یک بستر گرافیتی ( الکترود زمین ) قرار می گیرد . برای مدل سازی معادلات حاکم بر تیر، از مدل پیوسته غیر خطی تیرها استفاده شده است و پاسخ نانو لوله تحت شرایط مختلف توسط روش حل تحلیلی-تقریبی گلرکین بدست آمده است و نتایج حاصله برای محاسبه ولتاژ پولین(ریزش) با روشهای دیگر مانند دینامیک مولکولی مقایسه و صحت آنها بررسی شده است. روش عملکرد سویچ بدین گونه است که توسط اعمال ولتاژ نانو لوله را بسیار به حالت ناپایدار پولین نزدیک میکنند در این حالت یک اغتشاش خارجی مانند شوک مکانیکی می تواند سویچ را روشن نماید. با توجه به این که نانو لوله های کربنی بخاطر سفتی بالا نمی توانند با روشهای معمولی(یک مرحله اعمال ولتاژ) در شوک های رایج ( g 1000-g 10 ) به وضعیت پولین رسیده و سوییچ را در حالت روشن قرار دهند اعمال ولتاژ با ارائه روش اعمال ولتاژ مرحله به مرحله اصلاح شده است که باعث بهبود بخشیدن روند فعال شدن سوییچ می شود. با توجه به نتایج بدست امده از شبیه سازی این ولتاژ ها برای حالت های مختلف محاسبه شده اند. با استفاده از این روش می توان نانوسویچ را طوری تنظیم کرد که در بازه گسترده ای از شوک های با دامنه های مختلف ( g 1000-g 10 ) فعال شوند. کلمات کلیدی: نانو سوییچ - نانو لوله های کربنی- ضربه و شوک مکانیکی- پولین- ولتاژ مرحله به مرحله

سیستم های میکرو/نانو الکترومکانیکی به دلیل قابلیت تولید در مقیاس بالا، کوچک بودن، سبک بودن و مصرف انرژی پایین دارای کاربردهای وسیعی در بسیاری از زمینه های مهندسی هستند. به دلیل کاربرد بسیار بالا دانستن مکانیزم های اتلاف انرژی این سیستم ها بسیار مهم می باشد. مکانیزم های اتلاف انرژی متفاوتی در این سیستم ها وجود دارد. میرایی ترموالاستیک یکی از این مکانیزم های اتلاف انرژی است. در این تحقیق یک عبارت تحلیلی برای ضریب میرایی ترموالاستیک برای صفحات دایروی جدار نازک بدست آورده شده است. در ابتدا ارتعاشات تقارن محوری و تحت بارهای خارج از صفحه است. معادلات موجود همانند دیگر محققین به صورت خطی در نظر گرفته شده است. اثرات دمای محیط، ضخامت صفحه، شعاع صفحه و شرایط مرزی مختلف بر ضریب میرایی ترموالاستیک مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت از یک تحلیل غیرخطی به جای خطی در بدست آوردن معادلات استفاده شده است. در این جا از تئوری ون کارمن استفاده شده است. میرایی ترموالاستیک با استفاده از روش پوانکاره در تئوری اغتشاشات بدست آورده می-شود. نتایج نشان می دهد عبارت تحلیلی بدست آمده برای میرایی ترموالاستیک به زمان وابسته است. در این-جا علاوه بر اثرات دمای محیط و ابعاد صفحه، گذشت زمان و مواد مختلف نیز روی میرایی ترموالاستیک بررسی می شود. در این تحقیق ضخامت و شعاع بحرانی بدست آورده می شود یعنی حالتی که ضریب میرایی بیشترین مقدار را دارا می باشد و بدترین حالت در طراحی می باشد. و همچنین بهترین ماده برای طراحی براساس میرایی ترموالاستیک کمتر نیز انتخاب می شود.

در این تحقیق ارتعاشات و میرایی ترموالاستیک نانولوله های تک و دوجداره با در نظر گرفتن نیروی بین مولکولی واندروالس و همچنین نیروی محوری اولیه، مورد مطالعه قرار گرفته است. نانولوله های کربن به صورت پوسته های نازک الاستیک مجزا مدل شده اند. معادله ی هدایت حرارتی کوپل شده با میدان کرنش در مختصات استوانه ای ارائه گردیده و با توجه به فرضیات مسئله ساده سازی شده است. حل معادلات و نتایج عددی نشان می دهد که فرکانس های ناهم محور در ارتعاشات نانولوله های دوجداره نسبت به نیروهای محوری اولیه حساس نمی باشند، درحالیکه فرکانس های هم محور نسبت به نیروی محوری اولیه حساسند. از طرف دیگر در نظر گرفتن اثرات گرمایی تغییر محسوسی در فرکانس های طبیعی ایجاد نمی کند. مقایسه میرایی ترموالاستیک در ارتعاشات نانولوله های تک و دوجداره نشان می دهد که نیروی واندروالس و شرایط مرزی تاثیر بسزایی بر روی میرایی ترموالاستیک دارا می باشد، به نحوی که با در نظر گرفتن شرایط مرزی دو سر مفصل میرایی ترموالاستیک در نانولوله های دوجداره کمتر از مقدارآن برای نانولوله ی تک جداره با شرایط هندسی مشابه می باشد، درحالی که برای شرایط مرزی دوسرگیردار میرایی در ارتعاشات نانولوله ی دوجداره بیشتر از تک جداره می باشد. به علاوه در نظر گرفتن نیروی محوری اولیه کششی سبب افزایش میرایی در حالت دو سر مفصل و کاهش میرایی در حالت دوسرگیردار می گردد.

در این تحقیق که شامل بخش های تحلیلی و عددی است، کاربرد چاه غیرخطی انرژی دارای دمپر غیرخطی در کاهش ارتعاشات دو سیستم مکانیکی مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. بطورکلی چاه غیرخطی انرژی قادر است انرژی را از زیرسیستم اولیه تحت بارگذاری خارجی به صورت یکطرفه ، غیرفعال و در گستره وسیعی از فرکانسهای تحریک جذب نماید. لازم به ذکر است که تاکنون در اکثر مطالعات انجام گرفته توسط محققان، از چاه غیرخطی انرژی دارای دمپر خطی استفاده شده است. از طرف دیگر، مشخصه های غیرخطی چاه غیرخطی انرژی، ناپایداریهایی را نیز در سیستم ایجاد می کند. بنابراین، توسعه روشهای تحلیلی کامل بمنظور طراحی کارآمد جاذبهای غیرخطی ضروری می باشد که علاوه بر پیش بینی پاسخهای حالت پایا به تحلیل مشخصه های پایداری سیستم نیز کمک کند. نمونه ای از این ناپایداریها را می توان در سیستمی شامل اسیلاتورهای ساده مشاهده نمود. در واقع وجود شاخه های اضافی در پاسخهای پریودیک این سیستم، ممکن است برای فرآیند جذب ارتعاشات در این سیستم بسیار مضر باشد. وجود این رژیمها در پاسخ های سیستم ممکن است به ارتعاشاتی با دامنه های بسیار بالاتر از ارتعاشات موجود در این سیستم بدون اتصال چاه غیرخطی انرژی منجرشوند. از این رو در این تحقیق از چاه غیرخطی انرژی دارای یک دمپر غیرخطی به منظور حذف رژیم های پریودیک خطرناک در سیستمی شامل اسیلاتورهای ساده استفاده شده است. در واقع پارامترهای چاه غیرخطی انرژی به گونه ای تنظیم شده اند که بطور همزمان و به کمک چاه غیرخطی انرژی، حذف کامل رژیم های پریودیک خطرناک و همچنین حفظ ناحیه وجود پاسخهای مدوله قوی (که عامل اصلی در جذب انرژی توسط چاه غیرخطی انرژی هستند) در همسایگی هر دو مود تحریک شده در این سیستم امکان پذیر شود. همچنین بررسی پاسخ ها و انشعابات سیستم، در مواردی که چاه غیرخطی انرژی به سیستم اولیه غیرخطی متصل باشد نیز نتایج قابل توجهی بهمراه خواهد داشت. در این راه، استفاده از دمپر غیرخطی در اتصال چاه غیرخطی انرژی نیز موجب حذف بیشتر ارتعاشات و کاهش دامنه نوسانات در این سیستمها می شود. از این رو در تحقیق حاضر به بررسی پاسخ ها و انشعابات سیستمی شامل اسیلاتور غیرخطی وندرپل متصل به چاه غیرخطی انرژی دارای دمپر غیرخطی پرداخته می شود. همچنین میزان انرژی، دامنه نوسانات و بطورکلی پاسخ های سیستم مورد بررسی(سیستم شامل اسیلاتور غیرخطی وندرپل متصل به چاه غیرخطی انرژی دارای دمپر غیرخطی) با حالتی که سیستم شامل اسیلاتور غیرخطی وندرپل متصل به چاه غیرخطی انرژی دارای دمپرخطی باشد، مقایسه می شوند. این مقایسه نشان داد که با استفاده از دمپر غیرخطی در ساختار چاه غیرخطی انرژی، میزان ارتعاشات اتلاف شده بطرز قابل توجهی افزایش می یابد.

در این تحقیق یک میکروصفحه ویسکوالاستیک نانوکامپوزیتی با تکیه گاه ساده در چهارطرف که با لایه پیزوالکتریک بصورت موضعی پوشش داده شده است، تحت ولتاژ الکتروستاتیک و پیزوالکتریک بصورت توامان مورد بررسی قرار گرفته است. سپس تحلیل های استاتیکی، فرکانس طبیعی و دینامیکی بر روی آن انجام شده و پایداری حل های تعادلی و حل های هارمونیک سیستم با استفاده از تئوری خطی سازی و روش منیفولد مرکزی بررسی شده است. در تحلیل ها از تئوری اغتشاشات و نیز روش عددی گالرکین بهره گرفته شده و مساله بصورت مستقیم حل شده است. همچنین فاکتور کیفیت میرایی سیستم به ازای میرایی ترموالاستیک و نیز میرایی ویسکوالاستیک استخراج شده است. نتایج تحقیق نشان می دهد استفاده از نانوکامپوزیت ها می توان درتغییر شکلی معادل با تغییر شکل مواد رایج، فرکانس طبیعی سیستم را به میزان 45 درصد افزایش داد. همچنین نشان داده شده است که میرایی ویسکوالاستیک کامپوزیت های پایه پلیمری تقریباً 100 برابر مواد رایج مورد استفاده در ساخت میکروادوات می باشد. در نتیجه استفاده از نانوکامپوزیت ها در ساخت میکروادوات با محدودیت هایی همراه خواهد بود. همچنین نشان داده شده است که تغییرات ابعاد درون صفحه ای لایه پیزوالکتریک و نیز ضخامت آن، رفتاری کاملاً غیر خطی و غیر قابل صرفنظر در سیستم ایجاد نموده و می بایست مورد توجه قرار گیرد. بر اساس نتایج تحقیق تاثیر ضخامت لایه پیزوالکتریک به مراتب بیشتر از تاثیر ابعاد درون صفحه ای آن می باشد. بر اساس نتایج این تحقیق، دامنه ارتعاشات غیرخطی سیستم و نیز فاصله بین فرکانس خطی و غیرخطی سیستم، متاثر از میرایی غیرخطی سیستم می باشد. نشان داده شده است که میرایی غیرخطی سیستم با افزایش ابعاد لایه پیزوالکتریک افزایش و با افزایش ولتاژ الکتروستاتیک و یا افزایش درصد حجمی نانوتیوب کربن کاهش می یابد. همچنین بر اساس نتایج این تحقیق ولتاژ الکتروستاتیک منجر به نرم شدن سیستم و ولتاژ پیزوالکتریک منجر به سخت شدن آن می شود و تقابل آنها با یکدیگر تحلیل سیستم را با دشواریهایی همراه می سازد. همچنین نشان داده شده است که در پاسخ فرکانسی سیستم، بسته به پارامترهای سیستم می تواند پرش وجود داشته باشد. بعلاوه نشان داده شد که موقعیت تعادلی سیستم دارای دو شاخه پایدار و ناپایدار می باشد که این شاخه ها با افزایش مقدار تحریک الکتروستاتیک به عنوان پارامتر کنترلی در نقطه انشعاب از نوع گرهی-زینی به همدیگر می رسند که به ولتاژ مربوط به این موقعیت ولتاژ پولین گفته می شود. بعلاوه نشان داده شده است که میزان ناپایداری سیستم به ازای افزایش میزان غیرخطی بودن سیستم افزایش می یابد. بر اساس نتایج تحقیق میزان میرایی ترموالاستیک میکروصفحه نانوکامپوزیتی به ازای پارامترهای سیستم متغیر بوده و با افزایش درصد نانوتیوب کربن و نیز افزایش دمای اولیه سیستم افزایش می یابد.

فنر‏های نیوماتیکی دو محفظه کاربرد وسیعی در ایزولاسیون ارتعاشات تجهیزات حساس و دقیق مانند تجهیزات در آزمایشگاه‏های نانوتکنولوژی، پزشکی و همچنین وسایل نوری دارند. این فنرها به عنوان ایزولاتور در پایه میز‏های ایزولاسیون ارتعاشات نصب می‏شوند. فنرهای نیوماتیکی دو محفظه دارای فرکانس طبیعی پایین نسبت به فنرهای دیگر می‏باشند و برای ایزولاسیون تجهیزاتی که در محیط‏های آزمایشگاهی با فرکانس تحریک پایین قرار دارند بسیار مفید وکارآمد هستند. سختی فنر نیوماتیکی دو محفظه عدد مختلط بوده و تابعی از فرکانس و دامنه حرکت پیستون می‏باشد که با استفاده از قانون اول ترمودینامیک، معادله مومنتوم جریان سیال در لوله و قانون دوم ترمودینامیک، مدل ریاضی برای آن استخراج شد. در این مدل رابطه جدید برای ضریب اصطکاک جریان در لوله در نظر گرفته شد که شامل هر سه ناحیه آرام، گذار و درهم می‏باشد. با استفاده از همین مدل قابلیت انتقال به عنوان فاکتور طراحی محاسبه و بررسی شد. همچنین نقش دیافراگم، به عنوان یکی از اجزای اصلی فنر، بر قابلیت انتقال بررسی شد. میز ایزولاسیون ارتعاشات به همراه فنر و رویه برای اولین بار در ایران طراحی و ساخته شد و رفتار وابسته به فرکانس و دامنه فنر با طراحی دو آزمایش بدست آمد. نتایج آزمایش‏ها وابستگی غیرخطی سختی به فرکانس و دامنه را نشان داد. مدل ریاضی ارائه شده نیز این وابستگی را به خوبی منعکس می‏کند و همخوانی خوبی با نتایج تجربی دارد. همچنین میزان ایزولاسیون میز در آزمایش قابلیت انتقال بدست آمد که نشان داد میز شرایط مناسبی برای تجهیزات فراهم می‏کند.

مقاوم‏سازی سازه‏ها در برابر بارهای دینامیکی (از جمله بار زلزله‏ای) وارد به آن بسیار حائز اهمیت می‏باشد. یکی از راه‏های مقاوم‏سازی سازه‏ها، اتلاف انرژی ورودی به سازه است که برای این منظور از میراگرها استفاده می‏شود. میراگر اصطکاکی دورانی نیز به عنوان یک میراگر جدید عملکرد بسیار مطلوبی در اتلاف انرژی ورودی به سازه دارد، لذا در این پروژه مدلسازی، طراحی ، ساخت و آزمایش این میراگرها انجام شده است، به این ترتیب که با مدلسازی این میراگر در نرم‏افزار perform-3d برای یک قاب هفت طبقه و سه دهانه عملکرد آن در اتلاف انرژی ورودی به سازه مورد بررسی و تایید قرار گرفته و همچنین با یافتن نقاط بحرانی سازه، بهترین محل‏ها برای نصب میراگر در سازه شناسایی شده‏ است. در ادامه پس از طراحی میراگر اصطکاکی دورانی، اقدام به ساخت و انجام آزمایش‏های لازم جهت بررسی عملکرد میراگر در اتلاف انرژی ورودی به سازه برای مدل‏های مختلف ساده و چندتایی شده است و نتایج این مدل‏های مختلف با هم مورد مقایسه قرار گرفته‏اند. نتایج بدست آمده عملکرد میراگر در اتلاف انرژی ورودی به سازه را تصدیق می‏کند و همچنین نشان می‏دهد که با افزایش تعداد صفحات میراگر، اتلاف انرژی بیشتری نیز اتفاق می‏افتد که البته این افزایش خطی نمی‏باشد. ضمن اینکه در این پروژه علاوه بر میراگر اصطکاکی دورانی پیشین، یک نوع جدید از این میراگر نیز ساخته شده و مورد آزمایش قرار گرفته است که علاوه بر اتلاف انرژی بوسیله اصطکاک از اتلاف انرژی داخلی و حرارتی بوسیله ماده ویسکوالاستیک نیز استفاده می‏کند. عملکرد این نوع میراگر اصطکاکی دورانی جدید و میراگر پیشین در فرکانس‏های نیروی اعمالی مختلف مورد مقایسه قرار گرفته‏اند و نتایج نشان می‏دهد که در فرکانس‏های پایین، نوع جدید میراگر اصطکاکی دورانی عملکرد بهتری دارد و در فرکانس‏های متوسط و بالاتر، میراگر پیشین عملکرد مناسب‏تری را داراست.

در این رساله، در ابتدا، رفتار یک نانوتیوب تک لایه، تحت تأثیر تحریک الکتریکی، نیروی واندروالس و تحت نیروی محوری، تحلیل و مقادیر ولتاژ ناپایداری آن بدست آمده است. نانوتیوب با استفاده از مدل تیر اویلر- برنولی و با فرض کشش لایه میانی، مدل گردیده است. در پایان این قسمت، یک رابطه تحلیلی برحسب پارامترهای مختلف سیستم برای ارتعاشات سیستم در نزدیکی فرکانس طبیعی اول آن بدست آمده است. مشاهده شد که تغییرات ولتاژ استاتیکی، نیروی محوری و فاصله نانوتیوب تک لایه تا الکترود مقابل، می تواند بر روی رفتار ارتعاشی آن تأثیر چشمگیری گذاشته و آن را از سخت شوندگی به نرم شوندگی و بالعکس تغییر دهد. در ادامه، ارتعاشات آزاد یک نانوتیوب دولایه دو سر گیردار، با در نظرگرفتن نیروی واندروالس غیرخطی بین دو لایه نانوتیوب و تحت نیروی محوری بررسی شده و مقادیر فرکانس های طبیعی و نسبت دامنه های خطی وغیر خطی آن بدست آمده است. هر کدام از لایه های نانوتیوب دولایه دو سرگیردار، با استفاده از تئوری تیر اویلر- برنولی و با فرض کشش لایه میانی مدل شده است. معادلات بدست آمده با استفاده از تئوری اغتشاشات و روش گلرکین حل شده و با یکدیگر مقایسه شده اند که تطابق خوبی بین آنها مشاهده شد. در ادامه، ارتعاشات اجباری نانوتیوب دولایه فوق تحت ولتاژ ترکیبی ac و dc بررسی شده است. در این حالت نیز از روش گلرکین برای بدست آوردن حل استاتیکی و از تئوری اغتشاشات برای حل دینامیکی استفاده شده و معادله پاسخ فرکانسی سیستم برای حالت تحریک با فرکانس نزدیک به فرکانس طبیعی سیستم و همچنین دوبرابر فرکانس طبیعی آن، برحسب برخی از پارامترهای سیستم استخراج شده است. نقاط پایداری و ناپایداری و همچنین نقاط دوشاخگی، بررسی و در پاسخ سیستم، نمایش داده شد. پس از آن، مطالعات مشابهی بر روی ارتعاشات اجباری با تحریک پایه نیز برای نانوتیوب دولایه انجام شده است. در ادامه، با استفاده از یک مدل پیوسته برای نانوتیوب دولایه تحت نیروی الکترواستاتیک، مقدار ضریب کیفیت ترموالاستیک برای نانوتیوب دولایه بدست می آید. در انتها، ضریب کیفیت نانوتیوب مرتعش درون سیال، با استفاده از تئوریهای موجود، محاسبه و بررسی شده است. همچنین رفتار آشوبناک و ورود یا عدم ورود سیستم به این رفتار نیز مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که نانوتیوب دولایه، دارای مقادیر فرکانس های رزونانس بالاتری نسبت به نانوتیوب تک لایه می باشد. این رزونانس ها، مودهای ارتعاشی متناظری نیز بهمراه دارند. همچنین مشاهده شد که در حالت تحریک رزونانس اولیه و یا ثانویه، یکی از فرکانسهای طبیعی هم محور یا مخالف در ارتعاشات آزاد غیرخطی سیستم، ظاهر می شوند. افزایش ولتاژ dc نیز، باعث تغییر رفتار ارتعاشی نانوتیوب از نرم شوندگی به سخت شوندگی می گردد. از دیگر نتایج بدست آمده می توان به این مسأله اشاره کرد که میرایی ترموالاستیک نسبت به میرایی های دیگر در رزوناتورهای بر پایه نانوتیوب دولایه، قابل ملاحظه نمی باشد و در این نوع میرایی، مود ارتعاشی غیر هم محور دارای ضریب کیفیت بالاتری نسبت به ارتعاشات مود ارتعاشی هم محور، می باشد. همچنین، مودهای ارتعاشی پایین، دارای ضریب کیفیت ترموالاستیک بالاتری بوده و با افزایش طول نانوتیوب، ضرایب کیفیت، افزایش می یابند. همچنین، افزایش ولتاژ، باعث کاهش ضریب کیفیت ترموالاستیک می گردد. در حالت ارتعاش نانوتیوب در گازها، فاکتور کیفیت در فشارهای پایین کاهش می یابد. اما این کاهش تا فشار مشخصی ادامه می یابد. در ارتعاشات نانوتیوب در مایعات، علاوه بر کاهش فاکتور کیفیت، بعلت قابل توجه بودن جرم اضافه شده، فرکانس طبیعی سیستم نیز کاهش می یابد. همچنین، با افزایش فرکانس نوسانات، مقدار این فاکتور کاهش می یابد. با بررسی توانهای لیاپانوف سیستم، مشاهده شد که تغییرات میرایی سیستم می تواند رفتار سیستم را تغییر دهد بطوریکه سیستم، رفتار آشوبناک از خود نشان دهد. ولی امکان این نوع تغییر رفتار در سیستم با تغییر ولتاژ، وجود ندارد.

در این نوشتار از روش شکل مد فرضی برای گسسته سازی معادلات پوسته خطی و غیر خطی با هدف مدل سازی جریان سنج کریولیسی استفاده شده است. از چهار تئوری مختلف دانل، ساندرز، فلوگه، نووز برای مدل سازی جریان سنج استفاده شده است. روش گسسته سازی انتخاب شده این مزیت را داراست که امکان مدل کردن واقعی تر شرایط مرزی را دارد. همچنین استخراج معادلات حرکت با استفاده از رابطه لاگرانژ سریع تر می تواند انجام شود. از نرم افزار میپل برای کد نویسی استفاده شده است. در ادامه مجموعه آزمایش بطور کامل از ابتدا طراحی و ساخته شد. جنس لوله بکاربرده شده برای ساخت این نوع جریان سنج از جنس نمونه های تجاری موجود، استیل، انتخاب شد. ابعاد نمونه آزمایشگاهی ساخته شده چهار اینچ می باشد. در نتایج حاصله در مورد جریان سنجی، در تست انجام شده در روی خط لوله با قطر چهار اینچ جدار نازک تئوری ساندرز با 5/68درصد خطا از دقت بالاتری برخوردار بود. در تست انجام شده روی خط لوله با قطر سه اینچ با حضور جریان سنج مرجع تئوری فلوگه با 42درصد خطا از دقت بالاتری برخوردار بود.

در این رساله، انتشار امواج صوتی در نانولوله های کربنی چندلایه ی متناهیِ حاوی سیال چسبناک که در بستری ویسکو-الاستیک قرار دارند، تحلیل شده است. نانولوله ها به صورت پوسته های استوانه ای چندتایی هم-محور کشسان غیرموضعی متناهی در نظر گرفته شده اند که هر دو لایه مجاور با پتانسیل لِنارد-جونز به هم جفت شده اند. اثر مقیاس-کوچک با استفاده از نظریه کشسانی غیرموضعی اِرینگِن در محاسبات وارد شده است. بستر احاطه کننده با المان های وُیت که بطور شعاعی در اطراف خارجی ترین لایه قرار دارند مدل سازی شده است و فشار حاصل از حضور میدان آکوستیکی در سیالِ موجود در داخلی ترین لایه نیز در معادلات وارد شده است. حل تحلیلیِ معادلات، برای بسامدهای مُد تنفسی شعاعی ارائه شده که با دقت بالایی با نتایج تجربیِ موجود سازگار است. اثر تغییر مشخصات هندسی و مکانیکی، مشخصات سیال و بستر بر بسامدهای بحرانی، قطع و نیز سرعت فاز انتشار امواج در نانولوله کربنی چندلایه بررسی شده است. نمونه هایی از نانوکامپوزیت های پُلی یورتان با درصدهای وزنی مختلف از نانولوله کربنی چندلایه نیز ساخته شده است. نانولوله های کربنی هم بر فرایند ساخت و هم بر مشخصات صوتی فوم ها اثر گذاشتند. اثر نانولوله ها بر مشخصات فوم های مذکور با استفاده از میکروگراف های fesem، میکروگراف های نوری، طیف سنجی های رامان و ftir، اندازه گیری چگالی های ظاهری و حقیقی، تخلخل های کُل و باز، اندازه گیری ضریب جذب صوتی نمونه ها بررسی شده که توافق بسیار خوبی با نتایج مقالات موجود در این زمینه دارند. ضمناً نتیجه مهمی که از طیف سنجی ها بدست آمد، این بود که به منظور بهبود بخشیدن به مشخصات فوم، به هر میزانی نمی توان نانولوله کربنی به آن افزود و انتقال تنش بین نانولوله و پُلیمر محدود است.

سیستم های عایق سازی ارتعاش که در آن ها از فنر هوایی استفاده می شود، دارای سه قسمت می باشند: فنر هوایی، مخزن ذخیره هوا و لوله رابط بین فنر هوایی و مخزن ذخیره. به منظور بررسی رفتار ارتعاشی و میرایی سیستم عایق سازی ارتعاش در برگیرنده فنر هوایی، در تحقیق حاضر مدل تحلیلی غیر خطی بر مبنای روابط ترمودینامیک و مکانیک سیالات، استخراج می گردد. معادلات دیفرانسیل غیرخطی بدست آمده توسط نرم افزار mathematica به صورت عددی حل می شوند. نتایج بدست آمده از مدل غیر خطی مطابقت قابل قبولی با نتایج موجود در برگه مشخصات فنی فنر هوایی از خود نشان می دهند. سپس بر اساس مدل ارائه شده قابلیت انتقال، سفتی و میرایی سیستم مورد بررسی قرار می گیرد. در ادامه از بسط سری تیلور به منظور خطی سازی معادلات غیر خطی استفاده خواهد شد و نتایج حاصل از خطی سازی بوسیله معادلات غیر خطی تایید می شود. در ادامه با تعریف پارامتر های بدون بعد مناسب معادلات خطی بدست آمده بر اساس نسبت فرکانس تحریک به فرکانس طبیعی فنر هوایی بی بعد می شوند تا بتوان از نتایج حاصل برای انواع فنر های هوایی استفاده کرد. فنر هوایی شامل بالشتک لاستیکی تقویت شده توسط الیاف می باشد. بررسی اثر الیاف به دلیل غیر خطی بودن رفتار فنر هوایی به صورت تحلیلی امکان پذیر نمی باشد. بدین جهت در بخش دوم مدل سازی به منظور بررسی اثر جنس و زاویه الیاف بر روی ظرفیت بارپذیری، سفتی و فرکانس طبیعی فنر هوایی از نرم افزار المان محدود غیر خطی abaqus استفاده می شود. عمر خستگی فنر هوایی اغلب وابسته به عمر خستگی بالشتک کامپوزیتی آن می باشد. شکست ناشی از خستگی معمولا از لایه لاستیکی داخلی فنر هوایی شروع می شود. در راستای افزایش عمر خستگی در این تحقیق با استفاده از نانو خاک رس، آمیزه های نانو کامپوزیتی بر پایه لاستیک nr/br تهیه می شود و خواص مکانیکی و عمر خستگی آن ها مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج حاصل از آزمون خواص کششی نشان می دهند که با افزایش نانو رس ضریب ارتجاعی افزایش و استحکام کششی و کشش در نقطه پارگی کاهش می یابند. عمر خستگی آمیزه حاوی 3 phr نانو رس به میزان 37/33 درصد و آمیزه حاوی 5 phr نانو رس به میزان 34/57 درصد نسبت به آمیزه فاقد نانو رس افزایش یافته است در حالی که عمر خستگی آمیزه حاوی 7 phr نانو رس به میزان 33/14 درصد کاهش داشته است.

در این تحقیق به مطالعه نظری کاربرد «انتقال هدفمند انرژی» با استفاده از «چاه غیر خطی انرژی» در ایزولاسیون ارتعاشی سازه ها در برابر تحریکات زلزله، پرداخته شده است. پس از مروری جامع بر انواع ایزولاسیون در مقالات و مقایسه بین هر یک، انواع ایزولاسیون غیر فعال اعم از نسلهای پیشین آن و همچنین ایزولاتور های غیر فعال جدید با قابلیت ارتقاء عملکردی، همچون «چاه غیر خطی انرژی»، مورد مطالعه قرار گرفتند. همین طور، با تشریح مبانی و مکانیزم های انتقال هدفمند انرژی، پیش بینی گردید که با اتصال «چاه غیر خطی انرژی» به سیستم اصلی (سازه)، علاوه بر پوشش وسیع باند فرکانسی، انرژی القایی زلزله به سیستم سریعاً و به صورت یک سویه و برگشت ناپذیر توسط ایزولاتور، جذب و خنثی گردیده؛ به طوری که این نوع ایزولاسیون توانایی تطبیق پذیری و کارایی خوبی در برابر شرایط خارجی از خود نشان داده و دارای مزایای فراوانی نسبت به ایزولاتور های متناظر خود می باشد. در ادامه، سازه مورد بررسی به صورت یک سیستم سه درجه آزادی و ورودی آن سیگنال زلزله در نظر گرفته شد؛ سپس ایزولاسیون ارتعاشی، به واسطه اتصال ایزولاتور های چاه غیر خطی انرژی هموار چند درجه آزادی با میرایی خطی و غیر خطی به سیستم اصلی اعمال گردید؛ همین طور جهت افزایش بیشتر کارایی ایزولاسیون، ایزولاتور ارتعاشی- ضربه ای به طرح های قبلی اضافه گردید. در ابتدا، با استفاده از روش cx-a، آنالیز مودهای متعامد غیر خطی به منظور درک مفاهیم غیر خطی ذکر شده و همچنین پاره ای صحت سنجی انجام گردید. سپس، دستگاه معادلات رندوم غیر خطی حاکم بر سیستم با دقت بالایی حل شده و درستی انجام کار از طریق مقایسه با نتایج موجود در مقالات مرجع مورد تأیید قرار گرفت. در این حین، پروسه بهینه سازی مسئله با هدف رسیدن به بهترین و کارآمدترین جواب های ممکن انجام شد؛ و عملکرد و کارایی هر یک از طرحهای جدید مطرح شده، در مقایسه با ایزولاسیون خطی و همچنین ایزولاسیون چاه غیر خطی انرژی به کار گرفته شده در مقالات مرجع، بر مبنای یک سری شاخص های عملکردی، مورد بررسی قرار گرفتند. همین طور به منظور بررسی عمیق تر رفتار دینامیکی مجموعه، منحنی های دامنه- فرکانس، تبدیل موجک، آنالیز های اتفاقی و انرژی استهلاک، استخراج و مورد مطالعه قرار گرفتند. طی بررسی تحلیل های صورت گرفته، مشخص گردید که در سیستم کنترل شده در مقایسه با سیستم کنترل نشده، ضمن «تطبیق رزونانسی گذرا»، انتقال و استهلاک حجم زیادی از انرژی القایی در مستهلک کننده، غالب مودهای متعامد غیر خطی سیستم موضعی گردیده که خود کاهش دامنه ها را به همراه خواهند داشت. همچنین طی انجام پروسه بهینه سازی مشخص گردید که مقادیر تابع هدف و شاخص ها در مقایسه با انواع ایزولاسیون پیشنهادی توسط مراجع و مقالات پیشین، کاهش چشمگیری داشته اند. همین طور با مقایسه پاسخ های هر یک از سیستم ها در حوزه زمان، کاهش مطلوب دامنه های ارتعاشی و پایداری سریع سیستم مشهود می باشند. از سوی دیگر با مطالع? منحنی های چگالی طیفی توان سیستم در حوزه فرکانس، ضمن ایجاد پدید? «پراکندگی فرکانسی» در تمام مودهای سازه، پاسخ سیستم از فرکانس های پایین تر با دامن? ارتعاشی بیشتر به فرکانس های بالاتر با دامن? کمتر پراکنده شده، در نتیجه با پراکندگی انرژی القایی به سیستم در بین تمام مودهای ارتعاشی کاهش چشمگیری در سطوح تمام دامنه ها برای سیستم کنترل شده رخ می دهد. همچنین ، حجم انرژی استهلاکی و سرعت تأثیر آن در سیستم کنترل شده در مقایسه نسبت به حالت کنترل نشده، به خوبی افزایش یافته است. نتیجتاً، تمام مطالعات و تحلیل های صورت گرفته حاکی از ایزولاسیون ارتعاشی مطلوب و کارایی به مراتب بهتر طرحهای پیشنهادی، نسبت به انواع پیشین می باشد.

جریان سنج های التراسونیک یکی از تکنولوژی های با رشد سریع درزمینه عمومی دستگاه های بکاررفته در مونیتورینگ، اندازه گیری و کنترل فرآیندها می باشد. امروزه، جریان سنج های التراسونیک از ترانسدیوسرهای غیرتماسی و تماسی، یک مسیره و چند مسیره، وابسته و مستقل از قطر لوله، فعال و غیرفعال، ارسال زمان عبوری، انعکاس(دوپلر)، پدیده جریان گردابی، اندازه گیری سطح مایع در جریان کانال باز، و سایر موارد کمک می گیرد. جریان سنج های التراسونیک برای مایعات، گازها، و مخلوط های چند فازی قابل استفاده است. جریان سنج های التراسونیک عموماً شامل مدل دوپلر و زمان عبوری می باشند. این پایان نامه شامل دوقسمت می باشد: مدلسازی فیزیک مسئله و طراحی و ساخت جریان سنج. مدلسازی عبور موج التراسونیک درون سیال متحرک به روش پرتوی گوسین حل شده است.از حل معادلات پرتوی گوسین برای قطرهای متفاوت لوله دقت 1% بدست آمد. در قدم بعدی، جریان سنج التراسونیک زمان عبوری با ترانسدیوسر غیرتماسی نیز طراحی و ساخته شد. جریان سنج ساخته شده در خط لوله طراحی شده با قطر لوله 4 اینچ و خط لوله دیگری با قطر لوله 3 اینچ آزمایش شد. نتایج به دست آمده نشان دهنده دقت بهتر از 10% برای این جریان سنج می باشد.

ژیروسکوپ پیشنهادی با بهره مندی از مدهای ارتعاشی همسان در تیرها در شرایط مودهای تطبیقی کار می کند. روش تحریک مبتنی بر تحریک الکترواستاتیک و برای خوانش از خواص خازنی استفاده می شود. با افزایش فرکانس کاری به حدود مگاهرتز، سازه ای سخت تر خواهیم داشت که این امر منجر مقاوم تر بودن حسگر نسبت به شتاب های خطی خارجی و اثرات جاذبه خواهد شد. همچنین با افزایش فرکانس کاری سطح نویز های براونی کاهش یافته که این امر باعث بهبود یافتن قدرت تفکیک پذیری حسگر خواهد شد. شایان ذکر است که در طرح پیشنهادی به واسط? پایین تر بودن نسبت استهلاک ترموالاستیکی، سامانه از فاکتور کیفیت بالاتری نسبت به ژیروسکوپ های تجاری برخوردار خواهد بود که این امر باعث افزایش پهنای باند با حفظ دقت حسگر خواهد شد. برای شناخت شرایط بهینه در مود تحریک به تحلیل ارتعاشات غیرخطی پرداخته شده است. برای استخراج معادلات حرکت از اصول وردشی استفاده شده و منشاء غیرخطی های درنظر گرفته شده نیروهای الکترواستاتیک و دامنه ارتعاشات بزرگ تیر فرض شده است. این معادلات شامل معادلات ارتعاشی خمشی در دو راستای عرضی، ارتعاشات طولی و پیچشی هستند که با فرضیات ساده کننده ای معادلات حرکت تیرهای الاستیک کشایی و غیرکشایی در حضور سرعت زاویه ای پایه حاصل می گردد. برای بدست آوردن پاسخ تحلیلی-تقریبی از تئوری اغتشاشات و روش مقیاس های چندگانه استفاده شده است. بمنظور شناخت شرایط بهینه برای تحریک سامانه ارتعاشات آزاد، ارتعاشات غیرخطی تحت میدان الکترواستاتیک و اثرات ژیروسکوپی، تشدید اصلی ، تحلیل نقاط انشعاب و بررسی شرایط وقوع پرش در پاسخ سامانه نیز انجام گرفته. در نهایت با طراحی و شبیه سازی دینامیکی یک ژیروسکوپ مبتنی بر تیر مرتعش، حساسیت حسگر، قدرت تفکیک پذیری، پهنای باند، بازه دینامیکی و بازه عملکرد، سرعت پاسخ، حساسیت به شتاب جاذبه و حساسیت به شوک خارجی بررسی گردیده است و مشخصات عملکردی بدست آمده با مشخصه های برخی از ژیروسکوپ های تجاری mems مقایسه شده است. از نتایج بدست آمده در ارتعاشات آزاد و ارتعاشات تحت میدان الکترواستاتیک تحریک هر دو مود پیش گشت و پس گشت است درحالیکه در تشدید اصلی تنها مود پیش گشت تحریک می گردد. همچنین پاسخ ارتعاشات آزاد متاثر از هر دو نوع غیرخطی اینرسی و انحنا است. در تشدید اصلی نشان داده شد که در تحریک مود اول ارتعاشی، سامانه پدید? سخت شوندگی و در تحریک مود دوم و سوم، سامانه پدید? نرم شوندگی را تجربه می کند که در مود اول ارتعاشات، پاسخ سامانه بیشتر متأثر از اثرات غیرخطی انحنا است در حالیکه در مودهای دوم و سوم غیرخطی غالب در سامانه غیرخطی های اینرسی هستند. در تشدید اصلی افزایش سرعت زاویه ای ورودی تاثیر سخت شونده روی پاسخ فرکانسی دارد و باعث افزایش دامنه ارتعاشات می گردد و همچنین نشان داده شد که دستیابی به دامنه نوسانات بزرگتر و پایدارتر، بعد از وقوع پرش امکان پذیر است. در نهایت، در فرایند شبیه سازی ژیروسکوپ، پهنای باند حدود 40 هرتز، سرعت پاسخ دهی کمتر از 025/0 ثانیه، قدرت تفکیک پذیری 0073/0، گستره عملکرد خطی 400 و بازه دینامیکی 100 دسی بل به عنوان مشخصات عملکردی حاصل گردید.

در این تحقیق به بررسی انتقال هدفمند غیرخطی انرژی به وسیل? تقابل رزونانسی بین یک مدل مقطع بال صلب دو درج? آزادی و انواع مختلف چاه های غیرخطی انرژی (nes) پرداخته می شود. در حقیقت نشان داده می شود که این امکان وجود دارد که ناپایداری های نوسان دور حدی ایجاد شده توسط انرژی ورودی توسط جریان سیال به سیستم، به صورت جزئی یا کلی، بوسیل? انتقال انرژی یکطرفه از مقطع بال به nes حذف شود. مطالعات پارامتریک عددی برای تحلیل اثر تغییر پارامترهای مختلف بر کاهش ناپایداری آیروالاستیک صورت گرفته و مکانیزم کاهش ناپایداری و تقابل غیرخطی مودال با تحلیل فرکانس های لحظه ای توسط تبدیل موجک، نمودارهای انرژی زمان و حل تحلیلی به کمک روش میانگین گیری مختلط شده رسم می شود. تحلیل انشعاب و کاهش توان میانگین برای بررسی مقاوم بودن کاهش ناپایداری در سیستم با اتصال nes در برابر اغتشاش وارد شده انجام می شود. در مرحل? بعد برای افزایش مقاوم بودن کاهش ناپایداری از nes چند درج? آزادی (mdof nes) با اتصال سری استفاده گردیده و نشان داده شده است که این نوع از nes در برابر ایجاد اغتشاش در سیستم مقاوم است. در نهایت انواع دیگر اتصال mdof nes به مقطع بال برای بررسی اثر آنها بر کاهش ناپایداری مورد مطالعه قرار گرفته و نشان داده می شود که اثر متمرکز بودن جرم mdof nes تأثیر زیادی در عملکرد آن دارد.

در این تحقیق به بررسی ارتعاشات غیرخطی، پایداری و دینامیک آشوبناک روتورهای نامتقارن پرداخته شده است. برای استخراج معادلات حرکت از اصل هامیلتون توسعه یافته استفاده شده است. معادلات بدست آمده بر پایه‏ی غیرخطی‏های اینرسی و هندسی سیستم هستند. معادلات با استفاده از فرضیات کش ناپذیری شفت، کشیدگی شفت و وجود نوسانات سرعت در سیستم بدست آورده شده است. در این رساله برای تحلیل سیستم از دو روش مقیاس‏های چندگانه و روش توازن هماهنگ ( هارمونیک بالانس) که از روش‏های قدرتمند تئوری اغتشاشات هستند، استفاده می‏شود. از جمله تحلیل هایی که بر روی این سیستم انجام گرفته است عبارتند از: تحلیل رزونانس‏های اولیه ، پارامتریک، رزونانس‏های ترکیبی، رزونانس‏های زیر هارمونیک و رزونانس داخلی. در هر کدام از تحلیل‏های انجام شده تاثیرپارامترهایی مانند اختلاف بین نابالانسی‏ها، میرایی، اختلاف بین ممان‏های اینرسی جرمی و سفتی‏های متناظر با محورهای اصلی و ... بر روی پاسخ‏های حالت ماندگار و انشعابات یک روتور متقارن و نامتقارن بررسی شده است. علاوه بر این نوع نقاط تعادل پایدار و مکان هندسی نقاط انشعاب بر حسب ضریب میرایی بدست آورده شده است. همچنین تاثیر نوسانات سرعت بر روی پدیده های غیرخطی سیستم مطالعه شده است. شایان ذکر است که تحلیل‏های حاضر روتورهای متقارن را نیز پوشش می‏دهد بنابراین نتایج هم برای روتورهای متقارن و هم برای روتورهای نامتقارن بدست آورده شده است. همچنین در این تحقیق معادلات یک روتور نامتقارن ویسکو الاستیک با استفاده از اصل هامیلتون توسعه یافته بدست آمده است.برای مدل کردن خاصیت ویسکو الاستیک شفت از مدل کلوین- ویت استفاده شده است. بدلیل وجود میرایی داخلی پدیده‏های غیرخطی ایجاد می‏شوند که برای تحلیل پایداری آنها باید از روش‏های غیرخطی استفاده کرد. از جمله‏ی این پدیده‏های غیرخطی انشعاب هوپف و هوپف دو گانه می‏باشد که در این اثر، این انشعابات برای روتورهای نامتقارن ومتقارن بررسی شده است. برای این منظور از نظریه منیفلد مرکزی استفاده شده است. همچنین با استفاده از روش فرم نرمال، فرم نرمال استاندارد انشعابات ذکر شده برای روتور نامتقارن بدست آورده شده است. علاوه بر این رفتار آشوبناک روتورهای نامتقارن مطالعه شده است. برای این منظور از ابزارهای تشخیص آشوب مانند نگاشت پونکاره، دیاگرام انشعابی، طیف فرکانسی و... استفاده شده است. همچنین تاثیر پارامترهای گوناگون بر روی رفتار آشوبناک سیستم مطالعه شده است.

در این رساله رفتار غیر خطی، دینامیک آشوبناک و پایداری یک میکروتیرخازنی با تحریک پارامتریک پیزوالکتریک مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. در ابتدا مقدمه‏ای بر سیستم‏های میکروالکترومکانیکی و مسیر توسعه آنها و اهمیت به روز نمودن دانش داخلی ارائه شده است. در ادامه تاریخچه موضوعات مهم و مطرح در زمینه دینامیک میکروساختارها که در ارتباط با رساله حاضر هستند، مطرح شده و سعی شده است تاریخچه مبتنی بر تحول و توسعه ارائه شود. در انتهای هر بخش از پیشینه تحقیق، جایگاه رساله در بین تحقیقات پیشین، نوآوری‏ها و لزوم انجام تحقیق مورد بحث قرار گرفته است. معادلات حاکم مدل‏های مورد بررسی شامل میکروتیر ساندویچ شده با لایه‏های پیزوالکتریک تحت تحریک همزمان الکترواستاتیک و میکروتیر با ساختار هدف‏مند پیزوالکتریک و سیلیکون با استفاده از دو روش نیوتن و همیلتن استخراج شده‏اند. دینامیک غیر خطی غیرآشوبناک مدل تیر خازنی تحت تحریک هم‏زمان پیزوالکتریک و الکترواستاتیک با استفاده از تئوری اغتشاشات و روش مقیاس‏های زمانی چندگانه در نزدیکی رزونانس‏های اولیه و ثانویه تحلیل شده است؛ با توجه به اینکه پاسخ روش اغتشاشات به ازای ضرایب کیفیت بسیار بالا و دامنه تحریک متناوب بسیار کوچک معتبرند، نتایج به ازای ولتاژهای متناوب با دامنه بالاتر و ضرایب کیفیت پایین‏تر بوسیله روش عددی پرتابه‏ای بدست آمده و در حالت خاص با نتایج روش اغتشاشات صحه‏گذاری شده‏اند. یکی از نوآوری‏های این پژوهش انتقال دو طرفه ناحیه رزونانسی و از بین بردن باند پولین در پاسخ فرکانسی با استفاده از تحریک پیزوالکتریک است. در ادامه دینامیک آشوبناک مدل ارائه شده تحت تحریک هم‏زمان دوگانه الکترواستاتیک و پیزوالکتریک مطالعه شده است. دینامیک آشوبناک سیستم با استفاده از معیار کمی آنتروپی بر اساس پاسخ سیستم کاهش داده شده در صفحه پوآنکاره، و معیار کیفی طیف فرکانسی شناسایی شده است. جهت اطمینان از کیفیت آشوبناک پاسخ، تاریخچه‏های زمانی نیز ارائه شده‏اند. در نهایت با استفاده از تحریک لایه‏های پیزوالکتریک با ولتاژ مستقیم، پاسخ آشوبناک سیستم به رفتار عادی تبدیل شده است. یکی از مهمترین ناپایداری‏ها در ساختارهای mems ناپایداری پولین است. به عنوان یکی از نوآوری‏های رساله، از تحریک پارامتریک پیزوالکتریک برای پایدارسازی ناپایداری پولین و نواحی رزونانس پارامتریک استفاده شده است. تحلیل استهلاک ترموالاستیک به عنوان یکی از مهم‏ترین منابع استهلاک داخلی در ساختارهای mems دارای اهمیت است. در این رساله استفاده از ساختار هدف‏مند پیزوالکتریک و سیلیکون برای اولین بار پیشنهاد شده و به عنوان مطالعه موردی میکروتیر با ساختار هدف‏مند پیزوالکتریک-سیلیکون با استفاده از مدل لیفشیتز تحلیل شده است. تاثیر پارامترهای مختلف شامل پارامتهای هندسی و مشخصات مکانیکی، و نحوه توزیع مواد در ضرایب کیفیت مورد بررسی قرار گرفته‏اند. نتایج نشان می‏دهند که ساختار هدف‏مند پیزوالکتریک-سیلیکون باعث افزایش ضریب کیفیت رزوناتورهای میکروالکترومکانیکی می‏شود.

حسگرها و عملگرهای صوتی شفاف نسل جدیدی از مبدل های صوتی هستند که می توانند تحولی در صنعت میکروفن ها و بلندگوها ایجاد کنند. این مبدل ها با داشتن خواصی چون شفافیت، انعطاف پذیری، مسطح بودن، وزن و ضخامت بسیار کم پتانسیل فراوانی برای کاربردهای متنوع همچون سیستم های پخش صوت برای مصارف عمومی، سیستم های فعال حذف نویز 4 ، صفحات نمایش، تلفن های همراه و میکروفن های شنود دارند. در این پژوهش هدف ساخت نمونه ای از این مبدل های شفاف و بررسی کارایی آن است. ساختار اصلی این حسگرها و عملگرها از ماده ای پیزوالکتریک که برای تولید ارتعاشات استفاده می شود و الکترودهایی برای ایجاد میدان الکتریکی لازم برای عملکرد ماده پیزوالکتریک تشکیل می شود. دست یابی به شفافیت و رسانایی به طور همزمان برای الکترودها یکی از چالش های اصلی ساخت این نوع مبدل هاست. گزینه اصلی مطرح برای ماده پیزوالکتریک شفاف و انعطاف پذیر پلیمر پلی وینیلیدن فلوراید 5 است. گزینه های مطرح برای الکترودهای شفاف عبارتند از ito8, pedot-pss4 و پوشش نانولوله های کربنی. ito توانایی تحمل ارتعاشات را ندارد و pedot-pss شفافیت و رسانایی کمی دارد لذا پوشش نانولوله های کربنی بهترین گزینه است. در این پژوهش با پوشش دادن نانولوله های کربنی چند دیواره به روی زیرلایه pvdf حسگر و عملگر صوتی شفاف ساخته و مشخصه یابی شد. محلول نانولوله های کربنی کاملا پراکنده شده تهیه شد و عملیات پوشش دادن به روش غوطه وری و با اصلاح سطح زیرلایه صورت گرفت و پوششی با مقاومت k?/sq 5/5 و شفافیت 55 درصد برای ساخت مبدل استفاده شد. سپس مبدل ساخته شده در حالت حسگر و عملگر صوتی در اتاق ناپژواک مورد بررسی قرار گرفت و نتایج با کارهای پیشین مقایسه شد. عملگر ساخته شده تحت تحریک با نویز سفید با ولتاژ v 55 صدایی با شدت db 53/5 تولید کرد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

مزیت استفاده از روشهای آنالیز سیگنال ارتعاشی در حوزه زمان به این نکته است که در حوزه زمان کلیه اطلاعات مربوط به سیگنال حفظ شده و قابلیت پردازش دارد. لذا یک سیستم موثر برای جمع آوری، آنالیز و نگهداری داده ها باید قابلیت ماشینی نمودن آنالیز سیگنال در حوزه زمان را دارا باشد. همچنین با توجه به شرایط سخت کاری و محیط آلوده محلهای نصب جعبه دنده ها در ماشین آلات یا کارگاهها باید زمان جمع آوری داده ها را بوسیله پارامتریزه نمودن شکل سیگنال ارتعاشی در حوزه زمان کمینه نموده و در حداقل زمان و با حداکثر دقت ، به ارزیابی وضعیت کارکرد جعبه دنده پرداخت . در همین راستا در این پژوهش ابتدا به معرفی روشهای آنالیز سیگنال ارتعاشی در حوزه زمان برای عیب یابی در ماشین آلات به همراه نوع کاربرد و مزایا و معایب هر روش پرداخته و سپس اقدام به طراحی یک نرم افزار پایه ای برای آنالیز سیگنال ارتعاشی در حوزه زمان می شود. پارامترهای مختلفی از روی شکل موج و از خواص آماری سیگنال ارتعاشی در حوزه زمان استخراج شده و سپس با محدوده های مجاز که بیانگر چگونگی وضعیت کارکرد جعبه دنده می باشند، مقایسه می گردند و هر گاه یک محدوده غیرمجاز مشاهده گردید، زنگ هشداردهنده به صدا درآمده و با دادن یک پیغام نوع عیب را برای کاربر مشخص می نماید.

نظارت بر کارکرد ماشین آلات در همه شاخه های صنعت بسرعت کاربرد پیدا کرده است . تکنیک های مختلفی در این امر وجود دارد که یکی از مهمترین آنها بررسی ارتعاشاتی یک ماشین است . نظارت ارتعاشی نقش بسیار مهمی را بعنوان یک ابزار برای نگهداری و تعمیر دستگاههای بازی می کند. سیستم های نظارت بر کارکرد ماشین جهت مشخص نمودن عیوب در حال کار دستگاهها به ما کمک می کند. عیوبی که در کار یک ماشین ایجاد می شود منحنی طبیعی سیگنال ارتعاشی را تغییر می دهد. برای بررسی وسعت و پیشرفت عیب از آنالیزهای مختلفی منجمله آنالیز زمانی و آنالیز فرکانسی و نمایشهای زمان فرکانس می توان استفاده نمود. سیگنالهای زمانی گرفته شده از ارتعاش ماشین برخی از عیوب آنرا نشان می دهد اما با کاربرد تکنیک تبدیل فوریه و رسم طبق فرکانسی سیگنال می توان فرکانسهایی را که در آن دستگاه دچار عیب است تعیین نمود. نمایشهای زمان-فرکانس نیز ابزاری قوی تر جهت بررسی سیگنال بخصوص سیگنالهای گذرا می باشد چرا که طیف فرکانسی وابسته به زمان را نشان می دهد. در این پایان نامه به بررسی آنالیز زمانی و آنالیز فرکانسی پرداخته و توزیع ویگنرا را بعنوان روشی برای آنالیز زمان-فرکانس سینگنال معرفی می کنیم و سپس روشی نیز جهت تعیین زمان خرابی ارائه می شود.

پاسخ دینامیکی یک پرتاب کننده الکترومغناطیسی ریلی با کالیبر مربعی به ضلع یک سانتی متر و طول یک متر بوسیله نرم افزار المان محدود لوساس بررسی شده و سازه مناسب برای آن طراحی شده است . برای بدست آوردن نیروی پیش باز از یک مدل دو بعدی المان محدود استاتیکی استفاده شده که از نتایج آن به عنوان شرایط اولیه آنالیز دینامیکی استفاده می شود. طراحی برای حداکثر شدت جریان 400 کیلوآمپر انجام شده که در سرعت 2 کیلومتر بر ثانیه مقدار ضریب اطمینان برابر با 1/5 در نظر گرفته شده است . بزرگترین فشردگی ریلها در این حالت 0/048 میلی متر است که در زمان 82 میکروثانیه اتفاق می افتد و در مقایسه با کارهای قبلی انجام شده در این زمینه مقدار آن مناسب است . محل تنش بحرانی بر روی بدنه فولادی قرار دارد که حداکثر مقدار آن در زمان 25 میکروثانیه برابر 300 مگاپاسکال است . آنالیزهای انجام شده نشان می دهند که افزایش سرعت پرتابه تا 2 کیلومتر بر ثانیه باعث بزرگر شدن تنش بحرانی پوسته می شود. همچنین با ازدیار سرعت پرتابه، شیب منحنی تغییر مکان - زمان ریلها افزایش چشمگیری را نشان می دهد. این موضوع نشان دهنده ازدیاد سرعت حرکات ریلها است که احتمالا با زیادشدن آن، میزان انحرافات پرتابه نیز افزایش می یابد. استفاده از مواد عایق با مدول الاستیک بزرگتر باعث کاهش تغییر مکان و تغییر فرمهای کلی سازه پرتاب کننده می شود که این موضوع کاهش تنش حداکثر پوسته و پیچها را به دنبال دارد.

فرضیه های زیادی در رابطه با علت ناپایداری مخروطی ارائه شده است که می تواند به ناپایداری به علت تلاطم سوخت در مخزن سوخت اشاره کرد، فرضیه ای که قبلا رد شده بود. جدیدترین فرضیه ای که در حال حاضر روی آن تحقیق می شود، مربوط به پدیده ای به نام تجمع لجن است . در این خصوص کارهای زیادی انجام و نتایج مطلوبی بدست آمده و شبیه سازی های زیادی انجام شده است .

در این رساله مدلی برای ربات انعطاف پذیرسه بعدی ارائه شده و با استفاده از آن، معادلات سینماتیک و دینامیک استخراج گردیده اند. ربات به گونه ای مدلسازی شده که در آن ارتعاشات طولی، عرضی در دو صفحه عمود بر هم و همچنین ارتعاشات پیچشی در نظر گرفته شود. در مدل مذکور مفاصل کشوئی نیز در ساختار ربات در نظر گرفته شده است. مدلسازی با استفاده از بازوهای مجازی صلب انجام شده است به این ترتیب که حرکت ربات ترکیبی از دو حرکت صلب و الاستیک می باشد. بازوهای مجازی صلب، حرکت خود را از مفاصل و محرکهای متصل به مفاصل گرفته و تغییر مکان، سرعت و شتاب نقطه انتهائی آنها تحت تاثیر تغییر مکان الاستیک بازوی واقعی قرار می گیرد و انی تغییرات در حرکت بازوهای دیگر موثر خواهد بود. معادلات استخراج شده رفتار دینامیکی و ارتعاشاتی رباتهای انعطاف پذیر سه بعدی را بیان می کنند. شرایط مرزی این دستگاه معادلات نیز غیر خطی بوده و تابع زمان می باشند. در صورت وجود یک بازوی متصل به مفصل کشوئی در پیکره یک ربات، نمی توان معادلات دیفرانسیل را به دو بخش زمانی و مکانی تجزیه کرد زیرا فرکانسهای طبیعی و مدهای ارتعاشی تابعی از زمان خواهند بود. در این تحقیق با استفاده از تئوری اغتشاشات روش نوینی ارائه شده که بتوان با استفاده از آن معادلات ارتعاشی را به صورت پارامتری حل نمود. در این رساله نشان داده شده است که می توان مدهای ارتعاشی بازوی متصل به مفصل کشوئی را در هر لحظه با تیر یک سرگیردار معادل مدل نموده و با دقت خوبی از آن مدلها برای حل مساله استفاده کرد. برای نشان دادن نحوه کاربرد این روش، چند ربات انعطاف پذیر سه بعدی با مفاصل لولائی و کشوئی در نظر گرفته شده و معادلات دینامیکی آن با روش تئوری اغتشاشات حل شده است. با استفاده از نتایج حاصله، رباتهای مذکور شبیه سازی شده و رفتار ارتعاشی آن توسط نمودارهائی نشان داده شده است. با استفاده از ‏‎maple‎‏ برنامه هائی نوشته شده است که جهت استخراج و حل معادلات دینامیکی و ارتعاشی رباتها بکار می رود. این برنامه ها حتی الامکان به صورت کلی نوشته شده و کافی است که پارامترهای مربوط به یک ربات در اول برنامه وارد شود. با تغییرات جزئی در برنامه می توان آنرا برای ربات دلخواه دیگر مورد استفاده قرار داد.

در این پروژه مجموعه معادلات حاکم بر حرکت یک موشک بالستیک سوخت مایع با در نظر گرفتن اثر تلاطم سوخت و اکسید کننده موجود در مخازن آن و برای حالتیکه موشک صلب باشد و تحت هدایت یک سیستم کنترلی نیز قرار داشته باشد بدست آمده است. نوع تلاطمی که به مخازن سوخت و اکسید کننده وارد می شود از نوع عرضی فرض می شود. فرض می شود نیروهای خارجی ای که به موشک وارد می شوند نیروهای آیرودینامیکی و نیروهای ناشی از تراست باشند. برای تحلیل اثر تلاطم سوخت و اکسید کننده بر حرکت موشک پدیده تلاطم بوسیله مدلهای مکانیکی ساده مدل می شود و این مدلها در محدوده اختلالات خطی معتبر و صحیح می باشند. در نهایت معادلات دینامیکی حاکم بر سیستم حل شده در هر گام زمانی مورد استفاده متغیرهای حرکت سازه خشک موشک و درجات آزادی مربوط به مدلهای تلاطمی نیز بدست می آیند.

در این پایان نامه یکی از انواع راهبردی موشک از محل شلیک تا هدف مورد بحث قرار می گیرد. روش هدایت مزبور از نوع هدایت پیش تنظیم می باشد. در پایان نامه این روش هدایت در موشکهای کروز با سکوی پرتاب متحرک مورد بررسی قرار می گیرد. بدین منظور معادلات حرکت هدف و موشک نوشته شده و چگونگی تعیین مقادیر اولیه شامل زوایای ‏‎sector turn, pitch, yaw‎‏ ارتفاع پرواز و زمان شروع جستجو توسط رادار مطرح می شود.

روش تشخیص عیوب با استفاده از آنالیز ارتعاشی با هدف افزایش قابلیت ماشینها، بطور وسیع در چند سال اخیر بعنوان یک وسیله مناسب برای تشخیص عیوب ماشینها استفاده شده است. برای مثال ، به کمک آنالیز ارتعاشی می توان عیوب ماشین را در یک مرحله ، قبل از اینکه عیب با یک شکست احتمالی توسعه یابد و فرآیند تولید را متوقف کند، مشخص نمود. به همین منظور ، در این پروژه روشهای تشخیص عیوب ماشینهای دوار (بخصوص چرخدنده ها) مختصرا توضیح داده شده است. در ادامه با مقایسه روشهای ذکر شده ، یک روش مناسب جهت تشخیص عیوب خاص چرخردنده ها استفاده خواهد شد.روش همبستگی ابعادی از روشهای نوینی است که برای مانیتورینگ وضعیت چرخدنده ها استفاده می گردد.