جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی یا به اختـصار (fsw) یکی از روش های اتصال فلزات ناهمـجنس می باشد. این روش مبتنی بر جوش در حالت جـامد بوده و از جدیدترین روش های جوشـکاری می باشد. بحث اصلی در این نوع جوشکاری مدل سازی ناحیه جوش می باشد که در آن دو عنصر با درصدهای حجمی متفاوت و تقریباً نامشخص با هم ترکیب شده و ناحیه جوش را پدید می آورند. در مدل سازی این بخش از تعاریف مواد تابعی مدرج استفاده خواهد شد. مواد تابعی مدرج یا (fgm) موادی مهندسی می باشند که از ترکیب چندگانه و معین مواد مختلف با همدیگر حاصل می شوند. هدف از تولید این مواد در مهندسی، مورد استفاده قرار گرفتن هر ماده از ترکیب در موقعیت خاصی می باشد. در این پژوهش سعی می شود با استفاده از روش های تخمین عمر ترک خستگی در اتصالات جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، تأثیر ترک در قسمت های مختلف از ناحیه جوش دو فلز غیر همجنس مس و آلومینیم آلیاژ 7075-t6 بررسی شده و نتایج حاصل از مدل سازی این اتصال با نتایج تجربی آن مقایسه شود. همچنین سعی می شود با استفاده از تست خمش چهار نقطه ای جهت انتشار ترک برای ترک های در راستای عمود بر گرادیان خصوصیات مواد، پیش بینی و صحت آن با انجام تست تجربی خمش چهار نقطه ای مورد بررسی قرار گیرد. در نهایـت عمر خستگی اتصال ناچ دار جوش اصطکاکی اغتشاشی مس و آلـــومینیم با استفاده از رابطه پاریس – والکر تعیین می شود. در این حالت ناچ تنها در مرکز ناحیه جوش ایجاد شده و عمر خستگی اتصال تحت بارگذاری های مختلف تعیین می شود. در نهایت این نتایج نیز با استفاده از تست تجربی مقایسه می شود.

جوشکاری رایج ترین فرآیند در اتصالات فلزی بوده و در واقع پرکاربردترین روش ساخت و تولید محصولات صنعتی است، به گونه ای که نقشی کلیدی در کلیه صنایع و زیر ساخت ها ایفا می نماید. در دنیای مدرن امروز روشهای مختلفی برای ایجاد اتصال جوشی در فلزات وجود دارد. این تکنیک ها از جهات مختلف طبقه بندی می شوند که یکی از متداول ترین آن ها تقسیم بندی به دو حالت جوش های ذوبی و جوش های حالت جامد است. فرآیند جوشکاری اصطکاکی نقطه ای (sfw) یک فرآیند حا لت جامد می باشد که در واقع روش ارتقاء یافته ی جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی (fsw) و ترکیب این روش با جوشکاری مقاومتی نقطه ای (rsw) است. در این روش یک ابزار چرخان با حرکت در راستای ضخامت دو ورق که روی هم قرار گرفته اند حرارتی ایجاد کرده و مواد اطراف ابزار را به حالت خمیری در آورده و در نهایت اتصال نقطه ای ایجاد می شود. هدف اصلی در این تحقیق پیش بینی عمر خستگی با استفاده از روش المان محدود در اتصالات جوش اصطکاکی نقطه ای براساس توزیع سختی و به کارگیری معادلات کرنش ـ عمر می باشد. نرم افزار المان محدود ansys با حل غیر خطی الاستیک ـ پلاستیک جهت شبیه سازی اتصالات و به دست آوردن مقادیر تنش و کرنش موضعی در اطراف ریشه جوش به کارگرفته شده است. نزدیکی نتایج پیش بینی شده با روش حل عددی و تست های تجربی نشان دهنده ی صحت و قابل قبول بودن مدل ارائه شده در این تحقیق می باشد. جهت بررسی اثر چیدمان و تعیین بهترین حالت از لحاظ بالا بودن عمر خستگی پنچ آرایش مختلف پرکاربرد و رایج در صنعت که عبارتند از: چهار اتصال موازی با جهت اعمال بار، دو ردیف دو اتصالی، چهار اتصال عمود بر راستای اعمال بار، سه ردیف که وسط شامل دو اتصال و سه ردیفی که ردیف وسط شامل سه اتصال می باشد که به ترتیب چیدمان های نوع a، b، c، d و e پیشنهاد داده شده اند. با بررسی نتایج حاصل از حل المان محدود و تست های تجربی چیدمان سوم بهترین عملکرد را نسبت به بقیه داشته است و بالاترین مقاومت خستگی را دارا می باشد.

جوشکاری اصطکاکی تلاطمی شیوه نوینی از روش جوشکاری اصطکاکی است که علاوه بر مزیت های بسیار در زمینه متالوژی، انرژی، محیط زیست و غیره محدودیت های دیگر روش های جوشکاری برای آلیاژهای آلومینیم و منیزیم را ندارد. جوشکاری اصطکاکی نقطه ای یک فرایند جوشکاری حالت جامد می باشد که در آن یک ابزار دوار مصرف نشدنی شامل یک پین متصل به یک شولدر درون دو صفحه ای که قرار است به یکدیگر جوش داده شوند فرو می رود. حرکت دورانی ابزار و اصطکاک ایجاد شده بین ابزار و صفحات باعث گرم شدن و شارش پلاستیکی فلز شده و نقطه جوش اصطکاکی شکل می گیرد. پارامترهای مهم فرایند جوشکاری، سرعت دورانی ابزار، نیروی فشاری ابزار، عمق نفوذ ابزار و مدت زمان جوشکاری می باشد. این روش جوشکاری برای آلیاژهای آلومینیم، منیزیم و اخیراً فولاد توسعه یافته است. ویژگی هایی هم چون جوشکاری صفحات با ضخامت و جنس های متفاوت، استحکام و کیفیت بالای جوش از مزایای این روش جوشکاری می باشد. با توجه به این که پدیده خستگی یکی از مهم ترین حالت های شکست می باشد، توسعه مدل های مناسب برای طراحی در زمینه استحکام خستگی جوش های اصطکاکی تحت شرایط بارگذاری پیچیده، به منظور افزایش کارایی و دوام قطعات ضروری است. بسیاری از مطالعاتی که در زمینه جوش های اصطکاکی تلاطمی انجام شده است، بر اساس مشاهدات تجربی و نتایج آزمون های تجربی بوده است. در این تحقیق عمر خستگی در اتصالات جوش اصطکاکی تلاطمی نقطه ای شامل عمر آغاز و انتشار ترک خستگی، برای آلیاژ آلومینیم 6t-7075 از دو روش تجربی و عددی بررسی شده است. در روش عددی تخمین عمر خستگی با بهره گیری از تحلیل های دوبعدی و سه بعدی اجزا محدود و مدل های تخمین عمر خستگی انجام شده است. برای اعتبارسنجی نتایج عددی به دست آمده، از آزمون های تجربی و مقایسه نتایج دو روش عددی و روش تجربی استفاده شده است. مشاهدات تجربی در نمونه های کشش-برش جوش اصطکاکی تلاطمی نقطه ای قبل و بعد از آزمون های کشش استاتیکی و خستگی نشان دادند مودهای شکست تحت بارگذاری استاتیکی و متناوب کاملاً متفاوت از یکدیگر است. تحت شرایط بارگذاری استاتیکی، ترک ها از لبه های ترک اصلی جوش پدیدار می شوند و انتشار ترک های خستگی در امتداد پیرامون دکمه جوش باعث جدا شدن صفحه فوقانی می شود، که این حالت در شرایط بارگذاری متناوب کم چرخه نیز روی می دهد. تحت شرایط بارگذاری پرچرخه، انتشار ترک های خستگی در عرض قطعه نهایتاً باعث شکستگی قطعه می-گردد. نتایج عددی به دست آمده از تحلیل اجزای محدود به همراه رهیافت کرنش-عمر و مکانیک شکست به ترتیب برای تخمین عمر آغاز و انتشار ترک خستگی سازگاری خوبی را با نتایج تجربی به دست آمده از آزمون های تجربی خستگی نشان دادند. نتایج تخمین عمر آغاز ترک خستگی در اتصالات جوش اصطکاکی نقطه ای تلاطمی با استفاده از دو روش swt و morrowتقریباً مشابه یکدیگر است.

مواد مرکب به دلیل مزایای زیادی که دارند، کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف پیدا کرده اند. یکی از پرکاربردترین شکل های مورد استفاده این مواد، صفحات کامپوزیتی است. از طرفی لزوم بررسی و بهینه سازی کارکردهای این مواد نیز همواره مطرح است. یکی از حوزه های جالب و قابل بررسی در مورد صفحات کامپوزیتی، عملکرد آن ها تحت اتصال های مختلف است که البته این اتصال می تواند جداشدنی یا جدانشدنی باشد. در این پایان نامه اتصال جداشدنی پیچ و مهره ای یک صفحه کامپوزیتی با یک صفحه فلزی- آلومینیومی- از نظر استحکام مورد بررسی قرار گرفته است. پارامترهای متغیر در این اتصال، یکی چیدمان پیچ ها شامل چهار نوع مربعی، لوزی، طولی و عرضی بوده و دیگری آرایش فیبرهای صفحه کامپوزیتی می باشد. جنس صفحه کامپوزیتی رزین اپوکسی تقویت شده با فیبر شیشه به صورت 12لایه بوده و صفحه آلومینیومی از جنس آلیاژ 7075-t6 می باشد. ابتدا این موضوع به روش اجزا محدود و به وسیله نرم افزار ansys مورد بررسی قرار گرفته و سپس اعتبار نتایج با انجام تست کشش استاتیکی روی نمونه های آزمایشگاهی سنجیده شده است.

جوشکاری اصطکاکی تلاطمی نقطه ای یک فرایند جدید است که اخیراً توجه صنعت های خودروسازی، هوافضا، کشتی سازی و غیره را به خود جلب کرده است. این روش جوشکاری یک روش جوشکاری حالت جامد می باشد که در آن یک ابزار دوار مصرف نشدنی شامل یک پین متصل به یک شولدر درون دو صفحه ای که قرار است به یکدیگر جوش داده شوند فرو می رود. حرکت دورانی ابزار و اصطکاک ایجاد شده بین ابزار و صفحات باعث گرم شدن و شارش پلاستیکی فلز شده و نقطه جوش اصطکاکی شکل می گیرد. این روش جوشکاری برای آلیاژهای آلومینیم، منیزیم و اخیراً فولاد توسعه یافته است. ویژگی هایی هم چون جوشکاری صفحات با ضخامت و جنس های متفاوت، استحکام و کیفیت بالای جوش از مزایای این روش جوشکاری می باشد. در این تحقیق با شبیه سازی فرایند جوشکاری اصطکاکی تلاطمی نقطه ای در نرم افزار abaqus برای آلیاژ آلومینیم 6t- 7075 توزیع درجه حرارت و تنش پسماند به دست می آید. برای اطمینان از نتایج حاصل از شبیه سازی، تنش پسماند برای یک نمونه با روش آلتراسونیک و هم-چنین دما نیز برای یک نمونه توسط یک ترموکوپل اندازه گیری شده و با نتایج عددی مقایسه شد. برای تخمین عمر خستگی، لازم است مقادیر بیشینه و کمینه، تنش و کرنش تعیین شوند. برای این منظور از تحلیل اجزای محدود استفاده شده است. مدل اجزای محدود برای تخمین عمر خستگی شامل یک مدل سه بعدی از نمونه آزمون تجربی است که برای جلوگیری از افزایش حجم و زمان محاسبات، با استفاده از مزیت تقارن طولی نمونه، تنها یک نیمه متقارن از نمونه آزمون مدل سازی شده ادامه چکیده: است. نتایج عددی به دست آمده از تحلیل اجزای محدود برای عمر خستگی به همراه رهیافت کرنش-عمر اسمیت، واتسون و تاپر (swt ) یک بار با احتساب اثرات تنش پسماند و یک بار بدون در نظر گرفتن این اثرات، با هم مقایسه شد و تطابق خوبی با نتایج تجربی را نشان می دهند. مشاهده شد که با افزایش سرعت دورانی و عمق نفوذ عمر خستگی افزایش پیدا می کند زیرا با افزایش سرعت دورانی و عمق نفوذ دما بالا رفته و ناحیه خمیری شکل بیشتر شده و در نتیجه ناحیه اتصال بیشتر می شود. با افزایش سرعت پیشروی چون زمان کم می شود، زمان کمتری برای افزایش دما و ناحیه خمیری وجود دارد در نتیجه ناحیه اتصال کمتر شده و عمر خستگی کاهش می یابد. همچنین با توجه به این که مقدار تنش پسماند در اطرف نقطه جوش به صورت کششی می باشد، مشاهده شد که عمر خستگی با تاثیر تنش پسماند کاهش می یابد.

امروزه صنایع اتومبیل سازی و هوافضا به منظور کاهش وزن سازه های خود از آلیاژهای آلومینیوم بصورت گسترده استفاده میکنند.یکی از روشهای پرکاربرد و در حال پیشرفت برای اتصال صفحات آلومینیومی روش جوش اصطکاکی اغتشاشی می باشد. در راستای بهینه کردن و افزایش مقاومت خستگی این روش جوشکاری تحقیقاتی در مورد اثر افزایش تنش پسماند فشاری در محل جوش، انتخاب نحوه چیدمان مناسب در مورد جوش اصطکاکی نقطه ای و ... انجام شده است. هدف از انجام این پایان نامه بررسی اثر اختلاط نانو ذرات در محل جوش اصطکاکی نقطه ای و مطالعه اثرات آن روی عمر خستگی اتصال با روشهای تجربی و عددی می باشد. در این تحقیق خصوصیات مکانیکی و پارامتر های خستگی در ناحیه جوش از توزیع سختی در این ناحیه بدست آمده و با توجه به تفاوت توزیع سختی نمونه های با نانو ذرات وبدون آن انتظار می رود که عمر خستگی متفاوتی حاصل گردد. این تخمین عمر به روش کرنش-عمر انجام خواهد شد و نتایج بدست آمده با نتایج تست تجربی مقایسه می گردند.

در این پژوهش مقاومت چسب در مقابل انتشار ترک با استفاده از قوانین مکانیک شکست انجام می شود. برای این منظور جدا شدن پوسته از مغز یک سازه ساندویچی که یک اتصال چسب کاری شده می باشد و در صنعت هواپیمایی به وفور از آن استفاده می شود مورد بررسی است. هدف از این پژوهش برآورد آهنگ رهایی انرژی بحرانی جدا شدن پوسته از هسته سازه ساندویچی بهصورت تحلیلی، عددی و تجربی می باشد. بدین منظور چند نمونه ماده ساندویچی با هسته فومی با طول ترک های مختلف ساخته و آنها را تحت آزمایش مد اول شکست قرار می دهیم. سپس به مدلسازی نمونه در نرم افزار پرداخته و انتشار ترک را شبیه سازی می کنیم. در تحلیل های خود از مدل پایه الاستیک استفاده می کنیم، این مدل از آن جهت اهمیت دارد که با در نظر گرفتن سختی هسته، اثرات ناشی از چرخش و انعطاف پذیری نوک ترک را در محاسبات خود لحاظ می کند. مقایسه نتایج حاصل از تحلیل های مختلف با داده های تجربی نشان داد که تحلیل پایه الاستیک سازگاری خوبی با المان محدود دارد و نسبت به نتایج تجربی نیز نتایج محافظه کارانه تری ارائه می کند.

چرخهرانکینآلیبهعنوانیکچرخهکارابرایتولیدتواندردما هایپایینشناختهشدهاست. چرخهرانکینآلیتواناییبالقوهایدرتولیدتوانازدماهایپایینومتوسطرادارد . درزمینهبهینهسازیاینچرخهبهبیشینهسازیبازدهچرخه،باانتخابسیالعاملمناسبمیپردازیم. معیارانتخاب،تاثیرسیالعاملدربازدهگرماییچرخهو بازده کلی چرخه میباشد. انتخابسیالتنهابهخواصترمودینامیکیوفیزیکیسیالوابستهنبوده،بلکهایمنی،دردسترسبودن،هزینه،بازدهگرمایبالا،اثراتزیستمحیطیوسازگاریباموادتشکیلدهندهسیستممعیارهایاساسیبرایانتخابسیالمناسبمیباشد. مشخصاتسیالعاملمناسبعبارتنداز: حجممخصوصپایین،فشارمناسبدرمبدلگرمایی،پایداریگرمایی،هزینهپایین،گرماینهانوچگالیبالا،گرمایمخصوصپایینوهمچنینحداقلاثراتزیستمحیطیازجملهظرفیتپایین تخریباُزون،ظرفیتپایینگلخانهای(گرمایشکرهزمین)،عمرکوتاهمدتدر اتمسفر. سیالات r123، r141b،r245fa ، r600برای سیکل رانکین آلی انتخاب شده و سیالات r134a، r142b، r152a، r227ea، r290، r600، r717برای چرخه تبرید تراکمی انتخاب و بررسی شدند. بیشترین بازده ترمودینامیکی برای r600با r290 اتفاق افتاد که 18% می باشد. بیشترین بازده کلی برای r600 با r152aاتفاق می افتد که 37% می باشد. سیال عامل مورد استفاده در سیکل تبرید تراکمی را با توجه به تمامی پارامتر های تاثیر گذار سیستم و معیار های اساسی برای انتخاب سیال را مورد بررسی قرار داده و سیالات مناسب را انتخاب کرده سپس با ترکیب هر دو سیکل با توجه به بیشترین بازده در قوانین اول و دوم ترمودینامیک و همچنین مسائل زیست محیطی و شرایط مورد استفاده بهترین ترکیب سیالات عامل را انتخاب می کنیم همچنین به بهینه سازی و بررسی پارامتر های قابل تغییر در سیستم از قبیل فشار های ورودی توربین، دماهای نقاط مختلف چرخه و نقطه پینچ و... می پردازیم.

چکیده ندارد.