بررسی اثر وجود ترک بر روی ظرفیت تحمل بار و رفتار کمانش پوسته های استوانه ای دارای اهمیت بوده و در طراحی اینگونه سازه ها باید در نظر گرفته شود. در این پایان نامه پوسته های استوانه ای جدار نازک با طولها و قطرهای مختلف حاوی ترک به کمک روش عددی و تجربی مورد تحلیل قرار گرفته و اثر موقعیت ترک، نسبت طول ترک به محیط آن، زاویه ترک و نسبت طول به قطر پوسته بر روی رفتار کمانش و پس کمانش پوسته های استوانه ای ترک دار مورد تحلیل قرار گرفته است. برای چندین نمونه، تست تجربی کمانش به کمک دستگاه سرو هیدرولیکinstron 8802 انجام شد و نتایج حاصل با نتایج عددی مقایسه گردید. تطابق بسیار خوبی بین نتایج حاصل از تحلیل عددی و نتایج تجربی وجود دارد. در پایان به کمک نتایج تجربی و عددی بدست آمده، تاثیر هر کدام از پارامترهای ذکر شده بر روی رفتار کمانش و پس کمانش پوسته های استوانه ای ترک دار بررسی شده است.

بررسی اثر وجود ترک بر روی ظرفیت تحمل بار و رفتار کمانش پانلهای استوانه ای دارای اهمیت بوده و در طراحی اینگونه سازه ها باید در نظر گرفته شود. در این پایان نامه پانلهای استوانه ای جدار نازک با طولهای مختلف حاوی ترک به کمک روش المان محدود و تجربی مورد تحلیل قرار گرفته و اثر موقعیت ترک، نسبت طول ترک به محیط آن، زاویه ترک و نسبت طول به قطر پانل بر روی رفتار کمانش و پس کمانش پانلهای استوانه ای ترک دار مورد تحلیل قرار گرفته است. برای چندین نمونه، تست تجربی کمانش به کمک دستگاه سرو هیدرولیکinstron 8802 انجام شد و نتایج حاصل با نتایج عددی مقایسه گردید. تطابق بسیار خوبی بین نتایج حاصل از تحلیل عددی و نتایج تجربی وجود دارد. در پایان به کمک نتایج تجربی و عددی بدست آمده، تأثیر هر کدام از پارامترهای ذکر شده بر روی رفتار کمانش و پس کمانش پانلهای استوانه ای ترک دار بررسی شده است.

با توجه به اهمیت پدیده ی خستگی در طراحی های مهندسی و ناشناخته بودن خستگی کم تکرار و از طرفی کاربرد روزافزون مواد پلیمری و محدود بودن اطلاعات خستگی این نوع مواد، در این پایان نامه به بررسی تجربی رفتار خستگی و رچتینگ ماده پلیمری پلی استال(pom) پرداخته شده است. در ابتدا به منظور به دست آوردن خواص مکانیکی پلی استال آزمایش های کشش ساده و فشار انجام گرفت. سپس پلی استال تحت بارگذاری های متناوب تنش-کنترل تک محوره قرار داده شد. اطلاعات نیرو و جابجایی همه سیکل ها ثبت و با استفاده از آنها تنش ها و کرنش ها محاسبه شدند. مشخص شد که بزرگی کرنش رچتینگ و نرخ آن، به تنش میانگین و دامنه تنش اعمال شده حساس است. یعنی به طور کلی با کاهش دامنه تنش، نرخ کرنش رچتینگ کاهش و مقدار آن افزایش می یابد. در نهایت نیز ماده مذکور تحت بارگذاری های متناوب کرنش-کنترل تک محوره قرار گرفت. همچنین مشخص شد که پلی استال تحت بارگذاری متناوب رفتار نرم شوندگی از خود نشان می دهد. با استفاده از نتایج آزمایش های تنش-کنترل و بهره گیری از سه دیدگاه خستگی تنش، کرنش و انرژی به تحلیل عمر خستگی این ماده پرداخته شد و مشخص شد که دیدگاه های تنش و انرژی توفیق بیشتری در پیش بینی عمر خستگی پلی استال دارند

در این پایان نامه، به حل ریاضی معادلات حاکم بر ارتعاشات وب ویسکوالاستیک متحرک محوری نازک تحت فشار عرضی ثابت پرداخته شده است. وب مورد بررسی که تحت کشش یکنواخت در دو انتها می باشد، بین دو جفت غلتک دو ردیفه با سرعت ثابت حرکت می کند. معادلات حاکم بر سیستم که یک دستگاه معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزیی می باشند، با استفاده از اصل هامیلتون و بر اساس تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول استخراج شده اند. رفتار وب ویسکوالاستیک، بصورت مدل زنر در برش و الاستیک در بالک در نظر گرفته شده است. پس از لاپلاس گیری از معادلات، با استفاده از روش لایه مرزی، حل تحلیلی مسئله در فضای لاپلاس تعیین شده است. برای انتقال پاسخ ها به حوزه زمان، از قضیه مانده ها کمک گرفته شده است. بر اساس روش نیمه تحلیلی ارائه شده پاسخ کلی مسئله، سرعت بحرانی و فرکانس های طبیعی، به ازای مقادیر اولیه مفروض تعیین شدند. اثر پارامترهای مختلفی چون ضخامت، خواص ویسکوالاستیک، چگالی و سرعت انتقال وب بر پاسخ سیستم نیز بررسی شده است.

در این پایان نامه بار کمانش برای یک پوسته استوانه ای همگن تحت بار محوری در حالت الاستیک به دست آمده است. معادلات تعادل و پایداری به کمک تئوری مرتبه اول تغییر شکل برشی و روش انرژی تعیین شده است. روابط کرنش جابجایی بر اساس معادلات فن-کارمن بوده و مساله متقارن محوری است. در نهایت معادلات بی بعد شده تعادل، با کمک تئوری اغتشاشات حل گردیده است، پس از آن معادلات پایداری حل شده و بار کمانش به دست آمده است. علاوه بر آن، حل به دست آمده از معادلات تعادل و پایداری با روش عددی به کمک نرم افزار انسیس مقایسه شده است. در نهایت تاثیر پارامترهای هندسی بر بار کمانش مطالعه شده است. همچنین مقایسه ای بین نتایج حل بر اساس تئوری کلاسیک و تئوری تغییر شکل برشی صورت گرفته است.

در این تحقیق ارتعاشات عرضی یک تیرتیموشنکو ویسکوالاستیک تحت حرکت محوری با روش اغتشاشات، مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای توصیف رفتار ویسکوالاستیک از مدل استاندارد جامد خطی که در آن از مشتق مادی زمانی استفاده شده است، کمک گرفته شده است. جنس تیر در برش از مدل ویسکوالاستیک پیروی می کند و در فشار تراکم ناپذیر است. سرعت محوری به صورت متوسط ثابت با تغییرات هارمونیک کوچک مشخص شده است و معادلات حاکم بر تیر از قانون دوم نیوتن استخراج شده است. روش مقیاس های چندگانه و تعیین شرایط حل پذیری در حالت مودال و رزونانس پارامتریک برای حل معادلات به کار برده شده است.تاثیر اعمال تئوری تیموشنکو بر تیرهای ویسکوالاستیک، تأثیر پارامترهای ویسکو بر رفتار سازه، تاثیر سرعت بر پاسخ تیر، محاسبه سرعت بحرانی، تفاوت خیز سازه در حالت ویسکوالاستیک با حالت الاستیک از جمله نتایج ارائه شده در این تحقیق است. نتایج نشان می دهد، خیز تیر در حالت ویسکوالاستیک کمتر از حالت الاستیک است.

در این پایان نامه تحلیل ریاضی و عددی تیر با خیز نسبتاً زیاد، تحت بار دینامیکی عرضی و بار محوری ارائه شده است. تیر همگن و همسانگرد است و شرایط مرزی به صورت تکیه گاه ساده در نظر گرفته شده است. در استخراج معادلات، میدان جابه جایی به کمک تئوری تغییر شکل برشی مرتبه ی اول تخمین زده می شود. سینماتیک مسأله بر اساس روابط کرنش- جابه جایی فن-کارمن و رابطه ی بنیادین، رابطه هوک است. معادلات حاکم برحرکت تیر، یک دستگاه معادلات دیفرانسیل غیر خطی با مشتقات جزئی و با ضرایب ثابت هستند که به یکدیگر کوپل بوده و به کمک اصل همیلتون تعیین شده اند. برای تعیین پاسخ تیر، پس از لاپلاس گیری از معادلات، حل مسأله در فضای لاپلاس با استفاده از روش لایه مرزی تعیین و برای انتقال پاسخ ها به حوزه زمان، از قضیه باقی مانده ها کمک گرفته شده است. علاوه بر آن حل تحلیلی به کمک بسط مدهای نرمال نیز تعیین شده است. همچنین مسأله به کمک نرم افزار انسیس نیز تحلیل شده است. مواردی که در این تحلیل در نظر گرفته شده است عبارتند از: تعیین پاسخ بر حسب مکان و زمان، تعیین فرکانس های طبیعی تیر، بررسی تأثیر پارامترهای هندسی بر پاسخ و فرکانس، بررسی دقت تئوری مرتبه اول در تعیین فرکانس و مقایسه نتایج با حل عددی.

در این تحقیق، به مطالعه ی تجربی و عددی رفتار کمانش و رچتینگ پوسته های استوانه ای فولادی تحت بارگذاری مرکب و محوری پرداخته شده است. در تحلیل رچتینگ، پوسته های استوانه ای به دو صورت عمودی و مایل تحت زاویه °20 قرار گرفته و بار تناوبی با نیروی میانگین غیرصفر در شرایط نیرو-کنترل به انتهای آنها اعمال می شود و در نتیجه انباشتگی کرنش پلاستیک یا پدیده ی رچتینگ مشاهده شد. آزمایش های تجربی توسط دستگاه سرو هیدرولیک اینسترون 8802 انجام شد. تحلیل عددی توسط نرم افزار آباکوس و با استفاده از مدل پیشرفته سخت شوندگی غیرخطی ایزوتروپیک/سینماتیک انجام شده و با نتایج تجربی مقایسه شده است. در این تحقیق اثر طول پوسته استوانه ای مایل، زاویه پوسته استوانه ای و تاریخچه ی بارگذاری بر رفتار رچتینگ مورد تحلیل قرار گرفته است. با توجه به نتایج، گشتاور خمشی تأثیر قابل ملاحظه ای در انرژی اتلافی و افزایش تغییرشکل های پلاستیک دارد. مشاهده شد که در پوسته استوانه ای مایل در مقایسه با پوسته استوانه ای عمودی به دلیل وجود گشتاور خمشی در مقاطع مختلف پوسته استوانه ای مایل، تغییرشکل پلاستیک و انباشتگی آن بیشتر است. در بارگذاری تک مرحله ای، رابطه ی خطی بین انرژی پلاستیک و نرخ تغییر شکل پلاستیک مشاهده شد. در بررسی تاریخچه ی بارگذاری پوسته استوانه ای تحت بارگذاری مرکب، پیش بار های اعمالی در بارگذاری چند مرحله ای باعث مهار رفتار رچتینگ و توقف انباشتگی تغییرشکل پلاستیک در بارگذاری های سیکلی با دامنه ی نیروی کمتر می شوند. همچنین تأثیر گشودگی دایروی بر پوسته های استوانه ای تحت این نوع بارگذاری ها مورد تحلیل قرار گرفته و مشاهده شد که ایجاد گشودگی باعث افزایش تغییرشکل پلاستیک و نرخ آن می شود. بررسی کمانش پوسته ها به صورت عددی انجام شد و مشاهده شد که برای پوسته های استوانه ای مایل با گشودگی بیضوی، با افزایش عرض گشودگی بیضوی، بار کمانش کاهش می یابد. همچنین با افزایش طول پوسته استوانه ای مایل، بار کمانش کاهش می یابد.

در این پایان نامه بار کمانش یک پوسته استوانه ای نازک و همگن تحت بار محوری و فشار خارجی در حالت الاستیک، به صورت جداگانه و از روش های تحلیلی و عددی به دست آمده است. در روش تحلیلی ابتدا معادلات تعادل و پایداری به کمک تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول و اصل کار مجازی و با استفاده از روابط هوک تعیین گردیده است. روابط کرنش جابجایی استفاده شده بر اساس معادلات فن-کارمن بوده و مساله متقارن محوری می باشد. نهایتاً معادلات بی بعد شده تعادل به کمک تئوری اغتشاشات، در دو حالت بار محوری و فشار خارجی حل شده و سپس با استفاده از نتایج آن، معادلات پایداری برای به دست آوردن بارهای کمانش حل گردیده است. در مسئله فوق بارهای کمانش تحت بارگذاری های مجزا توسط نرم افزار انسیس به صورت عددی نیز به دست آمده و با حل تحلیلی مقایسه شده اند. همچنین استوانه مذکور تحت بارهای ترکیبی فوق به صورت عددی تحلیل شده است. در نهایت اثر تغییر پارامترهای هندسی بر روی بار کمانش مورد بررسی قرار گرفته است.

در این پایان نامه حل عددی ارتعاش یک ورق متحرک ویسکوالاستیک تحت بار عرضی جهت به دست آوردن جابجایی ها و فرکانس های آن بر پایه تئوری برشی مرتبه اول ارائه می شود. برای این منظور معادلات حاکم بر سیستم با فرض مدل استاندارد خطی زنر نوع دوم برای جنس ماده به کمک اصل هامیلتون استخراج شده و با روش گالرکین، بخش های زمانی و مکانی آن جدا می شود. جهت حل معادلات حاکم بر رفتار سیستم که یک دستگاه معادلات دیفرانسیل بر حسب زمان است از روش تفاضلات محدود استفاده می شود. پاسخ ورق در حین زمان حل و نیز حساسیت این مقادیر به پارامترهای هندسی ورق و نیز خواص ویسکوالاستیک بررسی می شود. همچنین فرکانس طبیعی سیستم و وابستگی آن به هندسه و جنس ورق بررسی می گردد.

در این پایان نامه تحلیل ریاضی و عددی تیر ویسکوالاستیک با خیز نسبتاً زیاد، تحت بار دینامیکی عرضی و بار محوری ارائه شده است. در استخراج معادلات، میدان جابه جایی به کمک تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول تخمین زده می شود. روابط تنش-کرنش از رابطه ی هوک و کرنش- جابه جایی از رابطه ی فن-کارمن تبعیت می کنند. معادلات حاکم بر حرکت تیر، یک دستگاه معادلات دیفرانسیل غیر خطی با مشتقات جزئی و با ضرایب ثابت هستند که به یکدیگر کوپل بوده و به کمک اصل همیلتون تعیین شده-اند. حل تحلیلی به کمک تئوری اغتشاشات و بسط مدهای نرمال تعیین شده است. همچنین مسأله به کمک نرم افزار انسیس نیز تحلیل شده است.موارد بررسی شده در این تحلیل عبارتند از: تعیین فرکانس های طبیعی تیر، تعیین پاسخ برحسب مکان و زمان، تعیین بار کمانش، بررسی تأثیر پارامترهای هندسی و ماده ی ویسکوالاستیک بر روی فرکانس و پاسخ و بار کمانش، بررسی دقت تئوری مرتبه اول در تعیین پاسخ و مقایسه نتایج با حل عددی.

نانولوله¬ کربنی را می¬توان شگفت¬انگیز¬ترین ماده نانوساختار کشف شده تاکنون دانست. ویژگی¬های منحصربه فردی نظیر استحکام بالا، وزن سبک و قابلیت جذب انرژی بالا باعث شده این ماده به تازگی مورد توجه دانشمندان در ساخت جلیقه¬های ضدگلوله قرار گیرد. در این پایان¬نامه از مدلی ساختاری در محیط نرم افزار آباکوس برای تحلیل رفتار مکانیکی نانولوله کربنی تحت ضربه بالستیک استفاده شده است. در این مدل ساختاری از رابط¬های غیرخطی برای مدل کردن برهمکنش¬های پیوندی کشش و پیچش و همچنین از المان فنر غیرخطی محوری برای مدل کردن برهمکنش پیوندی تغییر زاویه استفاده شده است. از مزیت¬های این روش، اجرا شدن آن در فضای cae نرم-افزار آباکوس می¬باشد. این امر باعث می¬شود که برای تحلیل رفتار مکانیکی نانولوله¬های کربنی تحت شرایط مختلف مرزی و بارگذاری نیاز به برنامه¬نویسی نداشته باشیم و هر قابلیتی که نرم افزار در تحلیل مسائل مکانیکی داشته باشد را بتوان بر روی نانولوله اعمال کرد. در این پایان¬نامه فرایند ضربه توسط جسم صلبی با جرم مشخص به عنوان گلوله، شبیه¬سازی شده است. تأثیر پارامترهای گوناگونی مانند هندسه، نوع و شرایط مرزی نانولوله کربنی، محل اصابت گلوله به نانولوله کربنی و زاویه برخورد آن در رفتار مکانیکی نانولوله کربنی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین تأثیر عیوب مختلف در نانولوله کربنی در میزان جذب انرژی آن تحت ضربه بررسی شده است. در انتها با توجه به اینکه در بررسی پارامترهای مذکور، گلوله از لحاظ هندسی با توجه به مطالعات گذشته طراحی شده، با تغییر هندسه گلوله رفتار نانولوله تحت ضربه بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که در نانولوله کربنی دو سر ثابت انرژی جذب شده زمانی که گلوله به وسط نانولوله کربنی اصابت می کند بیشینه می شود؛ در حالی که در حالت یک سرگیردار در ارتفاع نسبی 0.6=z این مقدار بیشینه می گردد. با افزایش زاویه گلوله نسبت به افق جذب انرژی نانولوله کربنی کاهش می یابد. در نانولوله کربنی معیوب، میزان جذب انرژی کاهش یافته که این کاهش در عیب استون- والز بیشتر از عیوب تهی جای می باشد.

روز به روز بر کاربرد مواد تابعی افزوده می گردد، لازم است که خواص و رفتار آن ها بیش از پیش مورد بررسی قرار گیرد. پایان نامه پیش رو با استفاده از روش المان محدود توسعه یافته، به محاسبه ضریب شدت تنش دینامیکی در ترک های موجود در استوانه ها و مخازن پرداخته است. روش المان محدود توسعه یافته مطرح شده است و کاربرد آن در مسائل مکانیک شکست و مدل سازی ترک ها با بهره گیری از المان های ایزوپارامتریک تعمیم یافته شرح داده شده است. معادلات تعادل در مختصات استوانه ای برای حالت متقارن محوری با استفاده از روش المان محدود توسعه یافته در قلمرو مکان، گسسته سازی شده و با بکار بردن روش نیومارک معادلات در قلمرو زمان حل شده اند. در این پایان نامه از انتگرال برهمکنش برای به دست آوردن ضرایب شدت تنش استفاده گردیده است.