تحلیل واماندگی قطعاتی که دچار شکست شده اند، اطلاعاتی در مورد دلایل و شرایط شکست در اختیار قرار می دهد. فراکتوگرافی بخشی ضروری از تحلیل واماندگی است و در بسیاری از مواقع، تنها راه شناخت مکانیزم شکست است. با استفاده از فراکتوگرافی، می توان اطلاعاتی در مورد عمر قطعه و مقادیر ضریب شدت تنش و مقدار تنش وارده به دست آورد. در این پژوهش، ضمن معرفی ویژگی های انواع مختلف شکست در مقیاس میکروسکوپی، نتایج بررسی های فراکتوگرافی و آنالیز شیمیایی پره ی متحرک کمپرسور در یک دستگاه توربین ge frame 6 ارائه شده است. نتایج بررسی ها نشان می دهند که منشأ ترک، حفرات خوردگی روی سطح پره بوده است و مکانیزم شکست خستگی با دور بالاست. با استفاده از فاصله ی خطوط مواج و با استفاده از چهار روش مختلف، عمر قطعه محاسبه و با حل عددی مقایسه شده است. تحلیل های فراکتوگرافی و نتایج عددی تطابق قابل قبولی با هم دارند. روشی که بهترین تطابق با واقعیت را داراست، استفاده از فاصله ی خطوط مواج برای اندازه گیری ضریب شدت تنش و سپس استفاده از فرمول پاریس برای تخمین عمر می باشد.

خوردگی تنشی خرابی یک ماده بدلیل تاثیر همزمان خوردگی و تنش کششی کمتر از تنش نامی ماده است. افزایش تنش پسماند کششی، آلیاژی شدن، قرارگیری پتانسیل خوردگی در آغاز رویینگی(ایجاد لایه نگهدارنده) و پایان رویینگی (نابودی لایه نگهدارنده) احتمال این گونه خوردگی را افزایش می دهند. در این پژوهش با مطالعه بر روی روش آکوستیک امیشن و کاربردهای مختلف آن، بر کاربردهای این روش در تعیین میزان خوردگی بحث خواهد شد. در مرحله بعد نمونه هایی با وجود تنش پسماند تحت محیط خورنده مشخصی قرار گرفته و تاثیر میزان تنش بر خوردگی با روش آکوستیک امیشن بررسی خواهد شد. در تحلیلهای دیتاهای روش مذکور از الگوریتمهای مختلف شناسایی الگو استفاده خواهد شد. در مرحله نهایی با روش sem نتایج اخذ شده صحه گذاری خواهد گردید.

در میان انواع شرایط بارگذاری ممکن بر روی سازه¬های تهیه شده از مواد مرکب، بارگذاری خستگی یکی از مهمترین آنها¬ست. اگرچه خستگی مواد مرکب مدتها¬ست که مورد بررسی قرار دارد، اما هنوز این تحقیقات برای ارزیابی عمر خستگی و رفتار خستگی در تمام شرایط کافی نمی¬باشد و به بررسی بیشتر فرایندها و عوامل موثر در آنها نیازمند است. در اکثر روش¬های معرفی شده برای بررسی رفتار خستگی مواد کامپوزیت، لازم ا¬ست آزمایش¬های فراوانی انجام شود و روش¬های عددی و تحلیلی کمتر مورد استفاده قرار گرفته است. رایج¬ترین نوع آزمایش¬ها، آزمایش¬های خستگی کشش-کشش و کشش-فشار می¬باشند که در آن، لایه¬های ماده مرکب در معرض ایجاد و رشد یکسان آسیب قرار دارند. وضعیتی که در نوع بارگذاری خستگی خمشی کاملا" متفاوت است و درآن هر لایه شرایط خاص خود را بنا به موقعیت خود در لایه¬چینی، خواهد داشت حتی اگر لایه¬های ماده مرکب هم¬جنس و هم¬جهت باشند. در این وضعیت بارگذاری، تنش در راستای ضخامت لایه¬چینی متغیر ا¬ست. بنابراین لایه¬ها با تقدم و تاخر خاصی نسبت به هم دچار شکست و واماندگی می¬شوند. همچنین ترتیب چینش لایه¬ها در یک نمونه موجب خواهد شد تا یک ورق کامپوزیتی با زوایا و شرایط اولیه مشخص اما با چینش متفاوت، نسبت به یکدیگر دارای عمر خستگی متفاوتی باشند. در این پایان¬نامه ورق کامپوزیتی تحت بار خستگی ناشی از بار خمشی، با استفاده از تئوری کاهش استحکام مدل ¬سازی شده و اثر زاویه¬ی الیاف و چینش لایه¬ها در عمر خستگی آن مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا خیز ورق تحت بار خمشی با استفاده از تئوری ناویر برای شرط مرزی تکیه¬گاه ساده بدست آمده و توزیع تنش در لایه ¬های کامپوزیت با استفاده از این حل استخراج شده است. سپس با استفاده از تئوری کاهش استحکام بروتمن و ساها، میزان کاهش استحکام و سفتی برای هر لایه در هر مرحله از بارگذاری، بدست آمده و مقادیر جدید بدست آمده برای استحکام و مدول هر لایه، در سیکل بعدی بارگذاری مورد استفاده قرار گرفته است. این مراحل تکرار شده است تا سرانجام تک¬تک لایه¬ها در راستای الیاف و ماتریس شروع به خستگی و شکست ¬نمایند. در این مرحله از تئوری قاعده¬ی کاهش ناگهانی برای مدل کردن شکست یک لایه از لایه¬های کامپوزیت استفاده شده است. در حل مساله، فرآیند شکست لایه ¬ها تا زمان شکست ناگهانی کل ورق کامپوزیتی ادامه می ¬یابد. با استفاده از این مدل میزان عمر خستگی تک¬تک لایه¬ها و اثرات شکست یک لایه بر رفتار لایه ¬های دیگر تا رسیدن به شکست نهایی کل سازه مورد بررسی قرار گرفته است. در قسمت نتایج عددی با کدنویسی در نرم افزار مطلب، عمر خستگی برای ورق کامپوزیتی از جنس گرافیت-اپوکسی با زوایای مختلف و چینش متفاوت لایه ¬ها مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج حاصله با یکدیگر مقایسه شده است.

یکی از عوامل اصلی واماندگی کمپرسور توربین¬های گازی مورد استفاده در نیروگاه¬ها، صنایع پتروشیمی و صنایع هوایی، شکست پره¬های کمپرسور ناشی از فرآیند خستگی پرچرخه می¬باشد. عوامل گوناگونی نظیر آسیب اشیای خارجی، سایش ناشی از برخورد ذرات ساینده، خوردگی شیمیایی ناشی از وجود محیط خورنده روی سطح پره و عوامل دیگر نیز در ایجاد ترک اولیه در این پره¬ها نقش دارند. در پایان نامه حاضر به بررسی اثر پوشش دهی در کاهش سایش و خوردگی با روش pvd با ایجاد چند لایه‎ی tin/ticn/tialn و tin/ticn/tin/ti بر روی زیرلایه که از جنس پره‎ی کمپرسورgtd 450 می باشد، پرداخته است. آزمایش‎های انجام شده بر روی قطعات پوشش داده شده و پوشش داده نشده به دو بخش سایش و خوردگی تقسیم شده است. در بخش آزمایش¬های سایش، دستگاهی جهت انجام آزمایش¬ها ساخته شده و آزمون¬های متعددی در سرعت¬های مختلف، زوایای گوناگون در شرایط شبیه¬سازی شده کارکرد پره، توسط پودر ساینده با اندازه‎های مشخص، انجام شده است. در بخش خوردگی نیز، نمونه پره پوشش داده شده در محلول خورنده شبیه¬سازی شده از شرایط کاری پره، قرار داده شد و مطالعات متنوعی روی سطح نمونه خورده شده صورت گرفت. در پایان پس از انجام آزمایشات نتایج از این قرار است، که با عمل پوشش دهی هم در آزمایش سایش و هم در آزمایش خوردگی بهبود حاصل شد. در آزمایش سایش آسیب‎هایی که در سرعت‎ها و زوایای مختلف در قطعه بدون پوشش ایجاد شده در قطعات پوشش داده شده کمتر دیده شده و از دست دادن جرم از سطح ماده در حالت با پوشش نسبت به حالت بدون پوشش بسیار کاهش یافته است. همچنین در خوردگی نیز با اینکه قطعه پوشش داده شده مدت زمان بیشتری در محلول خورنده قرار گرفته است هیچ‎گونه خوردگی برروی آن رخ نداده است. مقایسه ای میان دو پوشش با استفاده از تست شیب تافل نیز انجام شد تا مقادیری برای چگالی جریان خوردگی و نرخ خوردگی بدست آید. واژگان کلیدی: پره کمپرسور، پوشش، سایش، خوردگی

در طی سال های اخیر استفاده از مواد کامپوزیتی به خصوص در صنایع خودرو سازی، هوافضا و صنایع مرتبط با وسایل ورزشی، بسیار رواج یافته است. به طور معمول مواد کامپوزیتی از دو فاز تشکیل شده است که به طور فیزیکی، مجزا از یکدیگر می¬باشند. از جمله انواع کامپوزیت¬ها، کامپوزیت¬های طبیعی هستند. این دسته از کامپوزیت¬ها کامپوزیت¬هایی هستند که بر خلاف کامپوزیت¬های معمول که با الیاف مصنوعی تقویت می¬شوند، با الیافی تقویت شده¬اند که در طبیعت یافت می¬شوند و تجدیدپذیر می¬باشند. کامپوزیت های چوب پلاستیک (wood plastic composites, wpc)، از جمله مواد کامپوزیتی طبیعی هستند که برای تقویت آن¬ها از الیلاف چوب استفاده شده است. استفاده از کامپوزیت¬های چوب پلاستیک به علت مزایای بسیار آن، مانند هزینه کم ساخت، استحکام و سفتی ویژه مناسب و دسترسی آسان به مواد اولیه الیاف آن، بسیار به صرفه می باشد. در این پایان¬نامه کامپوزیت¬های چوب پلاستیکی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است که الیاف آن از چوب درخت زیتون و راش گرفته شده وبه دو گونه ذره¬ای و الیاف کوتاه مورد تجزیه تحلیل قرار گرفته اند. یک سلول واحد (unit cell, representative volume element, rve) از این کامپوزیت با نرم¬افزار abaqus در مقیاس میکرو شبیه¬سازی شده است و از روش همگن¬سازی میانگین¬گیری جهات الیاف (orientation averaging homogenization ) ، تنسور سفتی کامپوزیت با درصد الیاف بالا، در مقیاس ماکرو با دقت بسیار خوبی در قیاس با نتایج آزمایشگاهی پیش¬بینی شده است.

در این پایان نامه تنش های برون صفحهای در پوسته استوانهای کامپوزیتی با استفاده از تئوری لایه ای ردی مورد بررسی قرار گرفته است. بار گذاری اعمالی به صورت نیروی گریز از مرکز ناشی از دوران می باشد. شرایط مرزی به دو صورت تکیه گاه آزاد و تکیه گاه گیر دار مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات مربوط به تئوری لایه ای ردی برای صفحه کامپوزیتی و پوسته استوانه ای دوار ارائه شده است. میدان جابجایی با استفاده از روابط الاستیسیته در نظر گرفته شده و با استفاده از اصل همیلتون روابط حاکم بر مسئله به دست آمده است. برای حل مسئله تبدیل متغیر خاصی در نظر گرفته شده است که با استفاده از آن دستگاه معادلات دیفرانسیل به دو دستگاه معادلات دیفرانسیلی به فرم ماتریسی تبدیل شده است. با جداسازی معادلات، حل تحلیلی برای معادلات حاکم ارائه شده است. با اعمال شرایط مرزی حل مسئله کامل شده است. سپس تنش های میان لایه ای در پوسته کامپوزیتی استوانه ای دوار با دو روش استفاده از قانون هوک و انتگرالگیری از معادلات حاکم محاسبه شده است. برای صحه گذاری نتایج ابتدا تنش های میان لایه ای در صفحه کامپوزیتی مورد بررسی قرار گرفته است و سپس این نتایج برای پوسته استوانه ای دوار با نتایج المان محدود مقایسه شده است. مقایسه نتایج بیانگر دقت تئوری لایه ای در محاسبه تنش های میان لایه ای است. اثرات هندسه پوسته استوانه ای کامپوزیتی، سرعت دوران آن و نوع لایه گذاری بر تنش های میان لایه ای مورد بررسی قرار گرفته است. با استفاده از تئوری تسای- هیل احتمال ورقه ورقه شدن لایه ها مورد بررسی قرار گرفته است. بدین صورت می توان جدایش لایه های کامپوزیت را پیشبینی کرده و از وقوع آن جلوگیری نمود.

هدف از این مطالعه شناسایی اثرات استفاده از نانو الیاف برروی خصوصیات کامپوزیت¬های تقویت شده با فیبر تکی کربن و همچنین تاثیر استفاده از نانو الیاف برروی پارامترهای آکوستیک امیشن تحت آزمایش جدایش لایه¬ای با الگوریتم های کی مینز،کی مینز به همراه روش بهینه سازی الگوریتم ژنتیک، کی مینز به همراه روش بهینه سازی رقابت استعماری وفازی می باشد. یکی از اصلی ترین مشکلات شناسایی مکانیزم های خرابی کامپوزیت¬ها به وسیله سیگنال¬های آکوستیک امیشن جدا سازی مکانیزم¬های خرابی به علت اتفاق افتادن چندین نوع خرابی در طول بارگذاری مواد کامپوزیتی است. این الگوریتم¬ها ابزار مورد استفاده برای جداسازی رخدادهای آکوستیکی در این مطالعه می باشند. نتایج نشان داده که این روش¬های خوشه بندی ارتباط مناسبی بین سیگنال های آکوستیکی با مکانیزم های خرابی و زمان تشخیص انها ایجاد می کند. در این مطالعه برای شناسایی اثرات استفاده از نانوالیاف از چندین توصیف گر سیگنال¬های آکوستیکی مانند دامنه ، زمان استمرار، کانت، انرژی آکوستیک امیشن،rms و زمان خیز استفاده گردیده است. با مقایسه داده¬های آکوستیکی بدست آمده از کامپوزیت کربن / اپوکسی و نتایج حاصله از کامپوزیت کربن / اپوکسی تقویت شده با نانو الیاف، بازه آکوستیکی دامنه مکانیزم های خرابی در این نمونه¬ها تغییری¬نمی کند