میراکننده های mr ابزارهایی برای کاهش اثرات ارتعاشات هستند که به علت پاسخگویی سریع، مصرف انرژی کم، نیروی تولیدی زیاد و از همه مهم تر قابلیت کنترل پذیری، به طور گسترده ای مورد توجه قرار گرفته اند. سیستم های تعلیق خودرو و سیستم های کنترل ارتعاشات سازه ای از جمله موارد پرکاربرد در استفاده از آنهاست و تحقیقات خوبی نیز در این زمینه انجام شده است. از دیگر موارد کاربرد آنها در تجهیزات نظامی و جاذب های ضربه است. اما مطالعاتی که در این زمینه انجام شده، محدود به کارهای آزمایشگاهی است. لذا در این پژوهش به بررسی عملکرد آنها در برابر ضربه پرداخته می شود. ابتدا پاسخ میراکننده ی mr در برابر بارهای استاندارد با استفاده از مدل پارامتری بوک-ون و به روش عددی به دست می آید و با هم مقایسه می شوند، سپس وابستگی بیشینه ی پاسخ میراکننده به ولتاژ ورودی در شرایط ضربه بررسی می شود. با توجه به مدت زمان بسیار کوتاه برای پاسخ میراکننده در حالت ضربه و پارامترهای مورد نظر برای کنترل، شیوه ای برای کنترل آن پیشنهاد می شود و راهکارهایی برای عملکرد بهتر میراکننده در برابر ضربه ارائه می گردد. در ادامه کارایی میراکننده ی mr در سپر خودرو از طریق شبیه سازی مدل نیمه ی خودرو بررسی و طرح جدیدی برای سپر خودرو ارائه می شود. نتایج این بررسی ها نشان می دهد هر چه بارگذاری به ضربه نزدیک تر می شود میراکننده ی mr عملکرد مطلوب تری دارد ولی وابستگی نیروی تولید شده توسط آن به تغییر ولتاژ کم می شود. همچنین با به کارگیری آن با یک فنر به صورت سری قادر به میراکردن نیروهای بزرگتری است. با توجه به اینکه چالش اصلی پیش رو در گسترش کاربرد این نوع میراکننده، ارائه ی مدلی است که بتواند رفتار هیسترزیس غیرخطی پیچیده ی آن را به خوبی شبیه سازی کند، در ادامه دو مدل برای شبیه سازی رفتار آن ارائه می شود. مدل اول از طریق محاسبه ی انرژی تلف شده توسط میراکننده و به صورت یک فنر و یک میراکننده ی ویسکوز معادل است. این مدل در فرکانس های پایین دقت مناسبی ندارد ولی در فرکانس های بالا عملکرد مطلوبی دارد. مدل دوم با استفاده از نمودار نیرو- سرعت آن و به شکل یک چندجمله ای تابع سرعت پیستون و ولتاژ به دست می آید و و با استفاده از دو مثال نشان داده می شود که رفتار میراکننده را به خوبی توصیف می کند.

حمل و نقل ریلی سهم بزرگی در دنیای امروز به خود اختصاص داده است. استفاده از حمل و نقل ریلی همواره با مشکلات متعددی همراه بوده است. از جمله این مشکلات می توان ایجاد ارتعاشات و انتقال آن به اطراف خطوط ریلی را نام برد. این ارتعاشات می تواند اثرات نامطلوبی بر محیط، مانند ساختمان های اطراف بگذارد. اگر چند خط ریلی در کنار هم باشند، ارتعاشات دو خودروی ریلی می توانند بر همدیگر اثر بگذارند و پدیده هایی همچون خروج از خط، راحتی سفر و غیره را تحت تأثیر قرار دهند. در این پروژه سعی شده با مدل کوپل شده ی ریل و خودروی ریلی، برای دو خط ریلی موازی مجاور، اثرات ارتعاشات خودروی عبوری بر ریل و خودروی ساکن مجاور، بررسی شود. ابتدا تاریخچه ای از مدل هایی را که تاکنون ارائه شده اند، بیان و سپس به معرفی مدل کوپل و مزایای آن پرداخته می شود. در ادامه با به کارگیری روش انرژی، معادلات حاکم بر سیستم استخراج شده است. برای حل معادلات به دست آمده ی حاکم بر سیستم از روش عددی رانگ-کوتا در نرم افزار matlab استفاده شده است. مدلسازی نیروی عمودی تماس چرخ و ریل نیز با استفاده تئوری غیرخطی هرتز انجام شده است. نتایج به دست آمده برای دو دسته ناهمواری درجه 1 و 5 به دست آمده اند. با افزایش سرعت خودروی ریلی شتاب قائم و زاویه ای واگن ساکن مجاور نیز به صورت غیر خطی افزایش پیدا می کنند. تأثیرات بر روی شتاب زاویه ای حول محور طولی، خیلی بزرگتر از شتاب قائم مرکز جرم واگن است. همچنین میزان تأثیرات شتاب بر روی خودروی ساکن با افزایش سختی بین دو ریل به صورت غیرخطی افزایش پیدا می کند.

میکروسکوپ نیروی اتمی ابزاری قدرتمند در زمینه تصویربرداری و شناسایی مواد در ابعاد نانو است. عملکرد این وسیله در محیط مایع دارای مزیت¬های فراوانی است که می¬توان به قابلیت تصویربرداری از نمونه¬های بیولوژیکی، کاهش نیروی واندروالس و حذف نیروهای مویینگی اشاره کرد. با توجه به اینکه شناخت رفتار دینامیکی این وسیله در محیط مایع در شرایط مختلف ضروری است در این پایان¬نامه به صورت تحلیلی با استفاده از روش مقیاس¬های چندگانه رفتار دینامیکی آن به صورت یک میکروتیر یک¬سر گیردار بررسی شده است. به این منظور معادله حرکت میکروتیر با ¬استفاده از مدل تیر پیوسته به¬دست آمده¬ و نیروی هیدرودینامیکی ناشی از سیال به صورت جرم و میرایی افزوده وارد معادله شده است. با استفاده از روش جداسازی متغیرها و استفاده از روش تقریبی گالرکین معادله دیفرانسیل با مشتقات جزئی حاکم بر حرکت تیر به یک معادله دیفرانسیل معمولی تبدیل شده است و در نهایت با استفاده از روش مقیاس های چندگانه معادله پاسخ فرکانسی میکرو تیر در نزدیکی فرکانس¬های تشدید آن به دست آمده است. همچنین تأثیر گرانروی سیال، فاصله بین سوزن و سطح نمونه، پهنای تیر و نیروی محوری، روی پاسخ فرکانسی تیر مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به¬دست آمده نشان می¬دهد افزایش پهنای تیر، کاهش فاصله بین سوزن و سطح نمونه، افزایش گرانروی سیال و نیروی محوری باعث کاهش دامنه پایدار نوسانات میکروتیر می¬شود.

منظور از شبیه سازی یک سلول تحت میکروتزریق، بدست آوردن نیروی مناسب تزریق، پیش بینی تغییر شکل آن در هر لحظه از عملیات و نیز محاسبه ی میزان نفوذ سوزن تزریق کننده در سلول به منظور یک تزریق سالم است. در پژوهش حاضر به منظور مدل سازی سلول ها و حل معادلات از روش عددی اجزاء محدود استفاده شده است. مدل سازی در دو حالت دو بعدی و سه بعدی برای سلول صورت گرفته است. حل معادلات، ترسیم نمودارها و شکل ها در نرم افزار متلب انجام شده است. از آنجا که برخی از سلول ها مانند پلاکت های خونی را می توان با ساختاری دو بعدی تقریب زد، مدل دو بعدی از شبیه سازی رفتار مکانیکی در این پژوهش ارائه شده است. به دلیل نبودن اطلاعات فیزیکی و مکانیکی لازم از این نوع سلول ها از مدل سلول تخمک انسان به منظور بررسی نتایج و عملکرد برنامه استفاده شده است. با توجه به اینکه سلول تخمک انسان تقریباً کروی شکل است؛ بنابراین در این حالت تنها به بررسی کیفی نتایج پرداخته شده است. در حالت سه بعدی سلول تخمک انسان، سلول رویان ماهی زبرا و ماهی مداکا برای مدل سازی انتخاب شده اند. این سه مدل را با تقریب مناسبی می توان به صورت یک کره کامل در نظر گرفت که در ابعاد، تقسیم بندی لایه ها و بخش های تشکیل دهنده با هم تفاوت دارند. در سلول های مورد نظر، هدف از تزریق، رسیدن سوزن تزریق کننده به داخلی ترین بخش سلول است. اطراف این بخش با توجه به نوع سلول، چندین لایه وجود دارد. با توجه به اینکه ضخامت لایه های اطراف بخش مرکزی سلول قابل ملاحظه اند برای اولین بار در این پژوهش ضخامت این لایه ها در نظر گرفته شده و نفوذ سوزن در لایه های اطراف بخش مرکزی نیز شبیه سازی شده است. برای اعتبارسنجی مدل ارائه شده در این پایان نامه نیروی لازم برای تزریق در سلول های رویان ماهی زبرا و مداکا حاصل از شبیه سازی با نتایج تجربی مقایسه شده اند. نتایج خروجی از برنامه نشان از این دارد که در نظر گرفتن ضخامت لایه های اطراف بخش مرکزی سلول و نفوذ سوزن در این لایه ها، باعث افزایش دقت در محاسبه ی نیرو و محل مناسب برای تزریق می شود.

در طول چند دهه گذشته، استفاده از خودروهای مفصلی به دلیل مانورپذیری بالای آن افزایش یافته و پایداری و مسائل حرکتی مربوط به این خودروها نیز اهمیت یافته است. یکی از عوامل موثر در پایداری این خودروها، نیروها و گشتاورهای وارد بر تایر است. به دلیل وابستگی این نیروها و گشتاورها به شرایط مختلف جاده ای و تفاوت مدل های توصیف کننده آن، مقدار برخی ضرایب در این روابط نامعین است و تحلیل پایداری باید در حضور این نامعینی ها انجام شود. در این پژوهش، مدل هفت درجه آزادی خودروی مفصلی که در صفحه حرکت افقی دچار اغتشاش است، در نظر گرفته شده است. با فرض سرعت طولی ثابت، مدل این خودرو حول نقطه تعادل خود خطی سازی شده است. برای پایدارسازی و تأمین عملکرد مطلوب خودرو در حضور اغتشاشات و در شرایطی که پارامترهای نامعین سیستم در مقدار نامی خود قرار دارند، کنترل کننده پسخور خروجی که متغیرهای قابل اندازه گیری سیستم را بازخورد می کند، طراحی شده است. محدوده پایداری مقاوم پارامترهای نامعین سیستم خودرو، به روش چندجمله ای ها و روش نامساوی های خطی ماتریسی (lmi) محاسبه شده است. با مقایسه نتایج حاصل از دو روش، محافظه کارانه بودن محدوده معرفی شده توسط روش نامساوی های خطی ماتریسی نشان داده شده است. در ادامه، برای پایداری سیستم در کل فضای نامعینی، کنترل کننده پسخور خروجی مقاومی طراحی شده است. این کنترل کننده ضمن تأمین ویژگی های مطلوب کنترل-کننده نامی، شعاع پایداری سیستم را افزایش می دهد. نتایج حاصل از این تحلیل پایداری، در یک مدل شبیه سازی شده در نرم افزار adams، مورد سنجش قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد، روش چندجمله ای ها با تقریب خوبی محدوده مقاوم را شناسایی کرده است. همچنین کنترل کننده مقاوم توانایی ایجاد پایداری برای سیستم در کل فضای نامعینی را داشته است.

تحلیل مسایل با مرزهای دارای تغییر شکل مداوم در طول حل مسأله به خصوص در مسایل تعامل بین سازه و سیال که تغییر شکل ها در سمت سیال زیاد است، اغلب با افزایش زمان حل و کاهش دقت مواجه هستند. این مشکل بسته به سرعت بارگذاری می تواند تشدید شود. در سیال عموماً میدان سرعت و فشار ذرات اهمیت دارند، اما در جسم جامد تنش ها حائز اهمیت و معیار طراحی هستند. این تفاوت، دو دیدگاه متفاوت حل را برای بررسی دقیق مسأله طلب می کند. استفاده از روش های بدون شبکه زیادی در این زمینه مرسوم هستند که هیدرودینامیک ذرات هموار یکی از آن ها است. این روش ضمن سرعت بالا، توانایی ترکیب با سایر روش های مبتنی بر شبکه نظیر اجزای محدود را نیز دارد. در این پروژه برخورد یک جسم جامد مربع شکل با آب در زوایا و سرعت های مختلف، با استفاده از روش هیدرودینامیک ذرات هموار در قسمت سیال و اجزا محدود در جسم جامد، بررسی شده است. این بررسی نشان می دهد که ترکیب این دو روش علاوه بر افزایش سرعت حل تا حدود دو برابر، پراکندگی ذرات سیال را بهتر از سایر روش های ترکیبی نظیر روش لاگرانژی- اویلری شبیه سازی می کند. با ارائه این روش در قالب یک برنامه کامپیوتری و تغییر متغیرهای مربوطه نظیر سرعت، زاویه چگالی؛ پدیده های فیزیکی مشابه، مانند لغزش سنگ بر روی آب و رابطه تعداد برخورد و همچنین نیروهای وارد بر آن بررسی شده اند. این بررسی نشان می دهد زاویه برخورد 20 درجه با آب بیشترین تعداد برخورد را سبب می شود.