هدف از این تحقیق، مطالعه و بررسی پدیده تغییرشکل های پیش رونده در مخازن تحت فشار استوانه ای با نسبت های قطر به ضخامت مختلف و با دو جنس فولاد mild steel و stainless steel به همراه ممان های سیکلیک ناشی از اثرات زلزله، مورد استفاده در نیروگاه های اتمی می باشد.این پدیده بر اساس انتخاب مدل سخت شوندگی سینماتیکی غیرخطی و بسط آن به مدل ترکیبی مورد بررسی نظری قرار گرفته است. با استفاده از سیکل های پایدار شده به دست آمده از آزمون تجربی، مدل پلاستیسیته با داده های تجربی کالیبره شده و رفتار ماده تحت اثر بارگذاری سیکلی بهبود یافته است. تحلیل عددی و مقایسه نتایج به دست آمده از این طرح با نتایج تجربی موجود در ادبیات فن، پیش بینی پدیده تغییرشکل های پیش رونده محیطی می باشد. نتایج نشان می‎دهند که ابتدا در روشهای عددی و تجربی نرخ افزایش تغییرشکل های پیش رونده زیاد بوده و سپس با افزایش تعداد سیکل ها کاهش می‎یابند. نرخ کرنش های پیش رونده در ارتباط با اندازه فشار داخلی، ممان تناوبی و ثابت های مواد در مدل سختی می باشد. در دامنه تنش میانگین غیر صفر کم، نتایج به دست آمده از روش عددی به نتایج حاصل از مقادیر تجربی نزدیک می باشد در این حالت ابتدا پدیده تغییرشکل های پیش رونده گذرا و پس از چندین سیکل حالت پایدار ایجاد می شود. در دامنه تنش میانگین غیرصفر بزرگ، نتایج حاصل از روش عددی در مقایسه با نتایج تجربی فراتخمین می باشند که در این حالت تغییرشکل های پیش رونده قابل توجهی پیش بینی می شود. در بررسی این پدیده به علت عدم وجود تنش های حرارتی، اثرات خزش مورد نظر نبوده و ضمنا اثر فرکانس بارهای اعمالی در پدیده تغییرشکل های پیش رونده مورد نظر می باشد. به طوری که با دور شدن از فرکانس تشدید، تغییرشکل های پیش رونده کاهش می یابند. مقایسه نتایج به دست آمده با معادله 9 در کدasme نشان می دهد که ضریب ایمنی 4.5 برای شدت تنش مجاز طراحی در این معادله برای نسبت ممان های پایین مناسب و برای نسبت ممان های بالا می تواند محافظه کارانه ‎باشد.

در این تحقیق با استفاده از روش عددی و با در نظر گرفتن مدل سخت شوندگی سینماتیکی غیرخطی به کمک کد کامپیوتری آباکوس، مدل سازی سه راهی از جنس فولاد کربنی ساده تحت فشار داخلی و ممان های دینامیکی مورد ارزیابی قرار گرفته است. تحلیل و نتایج حاصل از روش عددی با نتایج حاصل از روش تجربی در دسترس مقایسه شده اند. مدل سخت شوندگی سینماتیکی غیرخطی برای بررسی رفتار پلاستیک لوله سه راهی بکار برده شده است. پارامترهای ثابت مدل سخت شوندگی از روی سیکل های پایدار شده منحنی های تنش-کرنش تحت کنترل تغییر شکل¬های مختلف بدست آمده اند. نتایج نشان می دهد که حداکثر مقدار کرنش پیش رونده در نزدیکی محل اتصال سه راهی در جهت محیطی اتفاق می افتد و همچنین از نتایج تجربی و عددی بدست آمده مشخص است که در ممان های پایین انتقال تغییر شکل های پیش رونده دارای مقدار بسیار پایین و نزدیک به صفر است، در حالی که با افزایش تنش میانگین و بالا رفتن مقدار ممان های اعمال شده، با فرض ثابت بودن سایر پارامترها میزان انتقال تغییر شکل-های پیش رونده نیز بیشتر می شود. نرخ تغییر شکل های پیش رونده پیش بینی شده توسط روش عددی در مقایسه با نتایج تجربی فراتخمین می باشد.

در این پایان نامه، با استفاده از مدل سخت شوندگی سینماتیکی غیرخطی رفتار تغییر شکل های پیش رونده در لوله های زانویی تحت فشار داخلی ثابت و ممان دینامیکی سیکلی خارج از صفحه خمش در فرکانس های مشابه اثرات زلزله توصیف می شود. زانویی دارای قطر خارجی 3/60 میلی متر و ضخامت های 91/3 و 54/5 میلی متر و برای هر ضخامت دو شعاع خم هندسی (بلند و کوتاه) مطرح است. اثر ممان خمشی خارج از صفحه در انتهای زانویی 90 درجه بوسیله یک ممان پیچشی در انتهای دیگر آن اعمال می شود. تجزیه و تحلیل سه بعدی رفتار پلاستیک با استفاده از کد abaqus و با استفاده از مدل سخت شوندگی سینماتیکی آرمسترانگ-فردریک انجام شده است. نرخ کرنش¬های پیش رونده در سیکل¬های اولیه خیلی بیشتر بوده و با افزایش زمان کاهش می یابد. حداکثر کرنش اصلی تحت خمش خارج از صفحه در موقعیت زاویه ای 45 درجه بین جهات محیطی و محوری رخ می دهد. اگر چه کرنش های جمع شونده در جهت محوری مشاهده نمی شود لکن کرنش پیش رونده در هر دو جهت حداکثر کرنش اصلی و جهت محیطی در حدود همان سطح از ممان ورودی آغاز می شود. حداکثر کرنش های پیش رونده در امتداد محیطی بیشتر از سایر جهات می باشد. همچنین مدل آرمسترانگ-فردریک در یش¬بینی کرنش¬های پیش¬رونده در ممان¬های پایین به نتایج تجربی نزدیک و در ممان¬های بالا نتایج بدست آمده فراتخمین می باشد.

در این پژوهش به تحلیل فرکانسی و دینامیکی پوسته¬های استوانه¬ای جدار ضخیم از ماده با تابع هدفمند و همچنین ماده با تابع هدفمند پیزوالکتریک تحت شرایط مختلف مرزی پرداخته شده است. ماده با تابع هدفمند، نوع خاصی از کامپوزیت¬ها می¬باشد که متشکل از چند فاز (اکثراً فلز و سرامیک) است و با توجه به خاصیت بسیار مهم مقاومت در برابر حرارت نسبت به مواد مرسوم در صنعت، شناخت رفتار آن (دینامیکی و استاتیکی) از اهمیت ویژه¬ای برخوردار است که در این کار به تاثیرات خواص این مواد بر روی رفتار دینامیکی و فرکانسی پوسته¬های ذکر شده، پرداخته شده است. مواد هوشمند پیزوالکتریک به موادی اطلاق می¬شود که دارای خاصیت تبدیل انرژی مکانیکی به الکتریکی و بالعکس را دارا می¬باشند که با توجه به این خاصیت، به کنترل فعال و تحلیل دینامیکی پوسته¬های استوانه¬ای پرداخته شده است. معادلات حاکم بر پوسته¬ی استوانه¬ای با استفاده از تئوری سه بعدی الاستیسیته و اصل همیلتون استخراج شده است و با روش عددی بدون المان، با استفاده از میانیابی نقطه¬ای شعاعی و فقط توزیع یک سری نقاط در ناحیه مساله مورد نظر و با انجام میانیابی توسط آنها بدون استفاده از المان¬ها حل شده است. در تحلیل فرکانسی ارتعاشات پوسته مورد نظر، رفتار آن¬ها با بررسی شرایط مختلف مرزی، تاثیر مواد هوشمند پیزوالکتریک و توان¬های کسر حجمی ماده با تابع هدفمند، مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج بدست آمده شامل فرکانس¬ها و شکل مودها می¬باشد و در تحلیل دینامیکی پوسته ذکر شده، تاثیر شرایط مرزی و اثر زمان و کنترل ارتعاشات آن¬ها با استفاده از روش کنترل فعال مورد بررسی قرار گرفته است. در ضمن قابل ذکر است که جهت نوشتن کدهای مورد نظر از نرم افزار متلب استفاده شده است.

در کار حاضر تحلیل فرکانسی و دینامیکی صفحه¬ی مستطیلی نسبتا ضخیم با استفاده از تئوری سه¬بعدی الاستیسیته و روش حل عددی بدون المان با میانیابی شعاعی نقطه¬ای، ارائه شده¬است. با استفاده از این روش عددی، میانیابی متغیر میدان با استفاده از فقط گره¬های توزیع شده در حجم صفحه انجام می¬گیرد. به¬طوریکه به دلیل نبود ارتباط میان گره¬ها، توزیع مورد نظر به هر صورت دلخواه انجام پذیر می¬باشد. جنس صفحه، ماده با تابع هدفمند، متشکل از دو فاز فلز و سرامیک می¬باشد. به¬طوریکه خواص مکانیکی آن در هر سه جهت طول، عرض و ضخامت صفحه، به¬طور مستقل از هم و با استفاده از مدل موری- تاناکا تغییر می¬کند. تاثیر شعاع سوراخ، توان¬های مختلف کسر حجمی در هر سه جهت طول، عرض و ضخامت صفحه و همچنین تاثیر شرایط مختلف مرزی روی فرکانس¬های طبیعی صفحه با استفاده از برنامه نوشته شده در نرم¬افزار متلب و شبیه سازی صورت گرفته در نرم¬افزار آباکوس مورد بررسی قرار گرفته¬است. نتایج حاصل با نتایج مقالات موجود مقایسه شده و نشان از دقت بالای روش مورد استفاده در کار حاضر دارد. مشاهده شد نحوه¬ی تغییرات فرکانس با افزایش شعاع سوراخ، به شرط مرزی و نسبت ابعادی صفحه بستگی دارد. همچنین نحوه¬ی تغییرات فرکانس طبیعی با افزایش توان کسر حجمی در هر جهت دلخواه، به شرط مرزی صفحه و نیز اندازه¬ی توان¬های کسر حجمی در دو جهت دیگر وابسته است. در کار حاضر برای اولین بار تحلیل فرکانسی صفحه¬ی پیزوالکتریک با تابع هدفمند، با استفاده از روش بدون المان با میانیابی شعاعی نقطه¬ای ارائه شده است. با اعتباربخشی نتایج حاصل، از طریق مقایسه¬ی آن با نتایج مقالات موجود، نشان داده شد روش حاضر برای تحلیل صفحات پیزوالکتریک با تابع هدفمند مناسب است. همچنین تحلیل دینامیکی صفحات مستطیلی نسبتا ضخیم با تابع هدفمند، در دو حالت حضور و عدم حضور استهلاک، با روش حاضر و با به¬کارگیری الگوریتم انتگرال¬گیری نیومارک ارائه شده است. تاثیر شرایط مرزی و توان¬های کسر حجمی مختلف روی پاسخ دینامیکی صفحه بررسی و با نتایج مقالات موجود مقایسه شده است.

در کار حاضر تحلیل رفتار کمانش خطی صفحات مربعی نازک با استفاده از تئوری کلاسیک و روش حل عددی المان محدود، ارائه شده است. در این روش عددی، متغیر میدان با استفاده از المان محدود با درون یاب هرمیتی استفاده شده است. جنس صفحه، ماده با تابع هدفمند در راستای طول، متشکل از دو فاز فلز و سرامیک می باشد. تاثیر توان کسر حجمی در جهت طول و ابعاد سوراخ های مربعی شکل در صفحه و همچنین تاثیر شرایط مختلف مرزی روی بار کمانش صفحه، با استفاده از برنامه نوشته شده در نرم افزار متلب مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل با نتایج مقالات موجود و نرم افزار المان محدود آباکوس مقایسه شده و نشان از دقت بالای روش مورد استفاده در کار حاضر دارد. مشاهده شد نحوه ی تغییرات بار کمانش با افزایش ابعاد سوراخ، به نحوه بارگذاری شرایط مرزی بستگی دارد. همچنین نحوه ی تغییرات بار کمانش با تغییر توان کسر حجمی همواره بین بار کمانش سرامیک و فلز قرار دارد. در کار حاضر همچنین به بررسی کمانش حرارتی صفحات مربعی با شرایط مرزی گوناگون پرداخته شده است و نتایج کار با نتایج موجود در مقالات بررسی شده است. در این کار به بررسی کمانش صفحه با محرک پیزوالکتریک با تابع هدفمند، تحت بارگذاری های تک محوره و دومحوره مکانیکی با استفاده از روش المان محدود پرداخته شده است. با اعتباربخشی نتایج حاصل، از طریق مقایسه ی آن با نتایج مقالات موجود، نشان داده شد روش حاضر برای تحلیل صفحات پیزوالکتریک با تابع هدفمند مناسب است.

در این پایان نامه، با استفاده از مدل سخت شوندگی سینماتیکی غیرخطی، رفتار تغییرشکل های پیش رونده حرارتی در لوله های فولادی ضدزنگ، تحت بار استاتیکی پایدار اولیه و بارگذاری چرخه ای حرارتی بررسی می شود. با توجه به موانعی که در انجام آزمایشات تجربی روی لوله ها وجود دارد، آزمایش های تجربی بر روی یک نمونه آزمایشی سه میله ای انجام گردیده و از نتایج حاصل، جهت بررسی رفتار لوله ها استفاده می شود. این نمونه آزمایشی از سه میله ی مدل با مقطع مستطیلی شکل تشکیل شده است که بین میله ها فاصله ی هوایی وجود دارد. طی بارگذاری حرارتی، میله های بیرونی به عنوان المان گرم و میله ی میانی به عنوان المان سرد عمل می نمایند.تجزیه و تحلیل سه بعدی رفتار پلاستیک با ا ستفاده از نرم افزار آباکوس انجام شده است.