تیرها کاربردهای متنوعی دارند و بررسی رفتار ارتعاشی آنها از اهمیت زیادی در بسیاری از کاربردهای مهندسی همچون طراحی ماشینها و سازه ها برخوردار است. یکی از مهمترین و قدیمی ترین مسائل دینامیک سازه که در این رابطه مطرح است تحلیل رفتار دینامیکی پلها تحت عبور بار متحرک است. در این رساله ابتدا فرمولاسیون تکنیک المان مجزا برای عبور جرم نقطه ای از روی تیر به مسأله عبور جرم گسترده از روی تیر تیموشنکو توسعه می یابد. جهت نزدیکی هر چه بیشتر مدل به مسائل واقعی ، این روش برای تعیین پاسخ دینامیکی تیر تیموشنکو براثر عبور سیستم جرم گسترده همراه با فنر و مستهلک کننده مورد استفاده قرار می گیرد. جهت تأیید صحت نتایج از روش المان محدود استفاده می شود. نیروهای کوریولیس و گریز از مرکز نیز که در تکنیک المان مجزا نادیده گرفته می شد با اصلاح فرمولاسیون مزبور در نظر گرفته می شود. این نیروها به خصوص برای اجرام بزرگ و سرعتهای زیاد می توانند بسیار مهم باشند. موضوع دیگری که در این رابطه مطرح است ارتعاشات شدید تیرها تحت عبور بار با سرعت زیاد است. بررسیها نشان می دهد که تشدید به وجود آمده به دلیل تکرار در عبور بار از روی پل است. بنابراین در گذشته، بررسیهایی برای تعیین سرعتهای بحرانی که منجر به تشدید می شوند انجام شده و این سرعتها معرفی گردیده اند. اما در این رساله به صورت تحلیلی نشان داده می شود که برخی از این سرعتها نقشی در بروز تشدید ندارند و در طرف مقابل سرعتهای بحرانی دیگری هستند که نادیده گرفته شده اند. یکی از نقایص معمول در سازه ها ترک است که می تواند تأثیر خطرناکی بر رفتار سازه داشته باشد تا جایی که ممکن است منجر به تخریب آن شود. به طور کلی ترک سختی سازه و فرکانسهای طبیعی آن را کاهش می دهد. در طی دو دهه گذشته مطالعات زیادی در مورد دینامیک سازه های ترک دار انجام شده است ولی تاکنون تحقیقات کمی در رابطه با تأثیر ترک بر مسأله عبور بار از روی تیر گزارش شده است. بخش دیگر رساله حاضر بدین موضوع اختصاص یافته است. در این بخش اختلاف بین دو مدل ترک کاملا باز و باز و بسته شونده بررسی و نشان داده می شود که مدل ترک باز و بسته شونده افزایش جابجایی و کاهش فرکانس طبیعی کمتری را در مقایسه با مدل ترک کاملا باز از خود نشان می دهد. در مدل ترک باز و بسته شونده، ترک بین دو حالت کاملا باز و کاملا بسته، به انحنای تیر در محل ترک وابسته است و تغییر می کند. به دلیل سختی کمتر، تیر تیموشنکو جابجایی بیشتری را نسبت به اویلر- برنولی نشان می دهد که این می تواند منجر به بروز خطا در پیش بینی رفتار واقعی در صورت کاربرد تئوری اویلر برنولی شود. در این رساله پاسخ دینامیکی تیر تیموشنکوی دارای چندین ترک تحت عبور جرم متحرک مورد بررسی قرار می گیرد که قبلا با کاربرد تئوری اویلر برنولی به دست آمده بود. همچنین رفتار دینامیکی تیر دارای ترک و قیود میانی مورد بررسی قرار می گیرد. در سالهای اخیر استفاده از پیزوالکتریکها به عنوان سنسور و عملگر به دلیل قابلیتهایی همچون وزن کم مورد توجه بوده است. در اینجا نیز برای تعمیر ترک و حذف اثرات سوء آن بر افزایش جابجایی و کاهش فرکانسهای طبیعی تیر تیموشنکو مورد استفاده قرار می گیرند که بدین منظور از روش ماتریس انتقال استفاده می شود. پاسخ دینامیکی مجموعه ای از تیرهای تیموشنکو که به صورت الاستیک به هم متصل شده اند بر اثر عبور بار از روی یکی و یا تعدادی از آنها به دست می آید. بدین منظور n تیر موازی که با تعداد محدودی فنر به هم متصل شده اند در نظر گرفته می شود. در روشی که مورد استفاده قرار می گیرد از تغییر متغیر خاصی جهت جدا کردن معادلات کوپل استفاده می شود. در کارهای گذشته تنها دو تیر که از مدل اویلر- برنولی تبعیت می کردند در نظر گرفته می شد که فنرها نه به صورت جدا از هم بلکه به شکل بستری الاستیک بین آنها قرار گرفته بودند. در اینجا ضمن در نظر گرفتن تئوری تیر تیموشنکو جهت مدل کردن مسأله، تعداد آنها و نیز تعداد فنرهای متصل کننده آنها دلخواه خواهد بود. همچنین وقوع پدیده آشوب در سیستمهای دینامیکی غیر خطی به خصوص در یک دهه اخیر مورد توجه بوده است. بیشتر بررسیها در این رابطه روی روتورها و یا گاورنرهای گریز از مرکز متمرکز شده است. در این رساله وقوع پدیده آشوب در عبور متوالی جرم از روی تیر تیموشنکوی دارای تکیه گاه غیر ایده آل میانی مورد بحث قرار می گیرد که در آن یک لقی ناخواسته برای تکیه گاه در نظر گرفته می شود.

تیر های کامپوزیتی مصارف زیادی در صنعت به خصوص در صنایع هوایی دارند. از آنجا که ارتعاشات این تیر ها اثرات مخربی مانند شکست یا خوردگی می تواند داشته باشد، تحلیل ارتعاشی آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. به صورت خاص، تیرهای کامپوزیتی باریک شونده غیر چرخان مدلی از بال هواپیما و تیرهای باریک شونده چرخان مدلی از پره بالگرد و یا توربین های بادی می باشند. در این تحقیق به تحلیل ارتعاشات تیر کامپوزیتی باریک شونده پرداخته می شود. در ابتدا خواص و روابط الاستیکی تیر کامپوزیتی چند لایه باریک شونده مورد بررسی قرار می گیرند. این روابط بسته به چیدمان تیرهای کامپوزیتی باریک شونده متفاوت می باشند. سپس معادلات ارتعاشی این تیرها بدست آورده می شود. در ادامه ارتعاشات تیرهای کامپوزیتی باریک شونده چرخان در حالت بال زدن (flap) مورد توجه قرار می گیرد. در این قسمت برای مدل کردن تیر کامپوزیتی اثر برش و اینرسی دورانی بر اساس تئوری تیر تیموشنکو مد نظر قرار می گیرند. در انتها ارتعاشات تیر های باریک شونده در حالت بال زدن- لنگ زدن (flap-lag) بررسی می شوند. در این بررسی پیچش اولیه، عرض و ارتفاع به صورت خطی تابعی از طول تیر در نظر گرفته می شوند و در این حالت، اثر تغییر شکل برشی و اینرسی دورانی را در نظرگرفته می شود. در تحلیل ارتعاشات و بدست آوردن فرکانسهای طبیعی و شکل مودها در همه حالتهای ذکر شده از روش hfem استفاده شده است. نتایج با جوابهای حاصل از روش ریتز یا روشهای رایج اجزاء محدود و یا مقالات دیگر مقایسه شده اند و صحت آنها مورد تایید قرار گرفته است. روش hfem در همه موارد سرعت همگرایی بالاتر و دقت بیشتری نسبت به سایر روشها دارد.

سیستم انتقال قدرت دم بالگرد از چندین شفت تو خالی تشکیل شده که بوسیله کوپلینگهای انعطاف پذیر به هم متصل شده اند. قدرت ورودی این سیستم از گیربکس اصلی بالگرد منتقل میشود و در انتهای دم بالگرد، قدرت سیستم به گیربکس 42 درجه منتقل میشود. طول این سیستم برابر 5/6 متر است و در دور کاری 4200 دور بر دقیقه کار میکند. این سیستم از چهار شفت تشکیل شده که سه عدد از آنها دارای طول مساوی هستند. این چهار شفت توسط سه کوپلینگ منعطف به هم متصل شده اند. این کوپلینگها هم در جهات عرضی و هم در جهات محوری انعطاف پذیر هستند. تعیین رفتار ارتعاشی سیستم، یافتن مدل اجزاء محدود جایگزین کوپلینگ منعطف و بهینه سازی ساختار شفت های چند تکه اهداف اصلی انجام پروژه میباشند. مدلسازی سیستم، مستلزم مدلسازی شفتها و کوپلینگهای منعطف در نرم افزار میباشد. مدلسازی شفتهای چند تکه در نرم افزار ساده و امکانپذیر میباشد اما مدلسازی کوپلینگها با جزئیات کامل در نرم افزار امکانپذیر نیست. زیرا این نوع کوپلینگ منعطف، از حدود 20 قطعه تشکیل شده است که مدلسازی آن پیچیده و غیر قابل اعتماد است. برای حل این مشکل باید مدل کوپلینگ انعطافپذیر را توسط مدل دیگر در نرم افزار اجزاء محدود جایگزین نمود. این نوع جایگزینی باید طوری انجام شود که تمامی خواص کوپلینگهای منعطف را دارا باشد و در عین حال به سادگی قابل مدل کردن در نرم افزار اجزاء محدود باشد. پس از بررسی مدلهای مختلف، با استفاده از فنر و دمپر مدل جایگزین کوپلینگ منعطف ایجاد شده است. این مدل فنر و دمپر در جهات شعاعی و محوری شفتها بکار گرفته شده اند. با انتخاب مدل جایگزین کوپلینگهای منعطف، کل سیستم درایو شفتهای چند تکه با کوپلینگهای منعطف در نرم افزار مدل میشود. پس از اتمام مدلسازی سیستم در نرم افزار، باید مقدار ضرایب مدل جایگزین شده را مشخص نمود. برای مشخص نمودن مقدار این ضرایب، نیاز به شناسایی سیستم میباشد، که یکی از راههای شناسایی، آنالیز مودال تجربی سیستم میباشد. با انجام تست مودال تجربی بر روی کل سیستم درایو شفتهای چند تکه با کوپلینگهای منعطف، مشخصات دینامیکی آن معلوم می شود. این مشخصات شامل فرکانسهای طبیعی، مود شیپها و ضرایب میرایی میباشند. با تحلیل نتایج به دست آمده ماتریسهای سختی، میرایی و جرم سیستم بدست می آید و بدین ترتیب سیستم از لحاظ تجربی کاملا شناسایی شده است. با استفاده از نتایج تست مودال تجربی، مدل بکار رفته شناسایی و تصحیح میگردد. این تصحیح با تغییر ضرایب مدل جایگزین شده انجام میگیرد تا پس از انجام آنالیز مودال سیستم در نرم افزار، نتایج آنالیز مودال انجام شده در نرم افزار بر نتایج آنالیز مودال تجربی مطابقت کند. این تطبیق از طریق مقایسه بین مود شیپها و فرکانسهای طبیعی ناشی از تست مودال تجربی و آنالیز مودال انجام شده در نرم افزار، بر طبق معیارهای استاندارد میباشد. در نهایت تمامی نتایج حاصل از تحلیل مودال نرم افزاری بر نتایج تست مودال تجربی مطابقت یافت بجز یک مود شیپ طولی که به دلیل عدم تحریک سیستم در جهت طولی در تست تجربی، این مود شیپ بدست نیامد. با انطباق نتایج، مدل نرم افزاری سیستم تایید میگردد. در راستای تایید روش مدلسازی اتخاذ شده، شرایط مرزی که در حین تست بر سیستم حاکم بوده، اعمال شده است. در صورتی که این شرایط با شرایط واقعی که سیستم روی بالگرد قرار دارد، متفاوت است. با اعمال شرایط مرزی واقعی سیستم، بر روی مدل تایید شده در نرم افزار، بار دیگر آنالیز مودال سیستم در نرم افزار انجام میگیرد. از تحلیل نتایج بدست آمده، رفتار ارتعاشی سیستم کاملا مشخص می شود. نتایج حاصل از تحلیل نرم افزاری سیستم بر طبق شرایط واقعی کاری بر روی بالگرد، نشان دهنده وجود پنج فرکانس طبیعی میباشد. با استفاده از تئوری اجزاء محدود، مدل ریاضی سیستم استخراج میشود و با استفاده از این مدل میتوان آنالیز مودال سیستم را بصورت تئوری انجام داد. برای بهینه سازی ساختار درایو شفتهای چند تکه با کوپلینگهای منعطف، تعدادی از مشخصه های سیستم به عنوان پارامترهای طراحی در نظر گرفته میشوند و با توجه به فضای کاری سیستم روی بالگرد، قیود بهینه سازی مشخص میگردند. همچنین تابع هدف بهینه سازی طوری تعیین میشود که فرکانسهای طبیعی سیستم از فرکانسهای تحریک دور شوند. فرکانسهای تحریک میتوانند ناشی از عواملی همچون دور کاری سیستم، فرکانس ایجاد شده توسط بیرینگها و ... باشند. با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک بهینه سازی انجام می گیرد و فرکانس طبیعی اول سیستم افزایش می یابد و سایر فرکانسها نیز با افزایش مقدار، از فرکانسهای تحریک ناشی از دور کاری سیستم و همچنین ناشی از بیرینگها، فاصله گرفتند.

در این تحقیق روشی برای طراحی مسیر یک سیستم موبایل ربات فضایی شامل پایه غیرهلونومیک و بازوی سه لینکی در حضور موانع ارائه شده است. در اینجا از توابع پیوسته و هموار مانند توابع چندجمله ای به منظور مسیریابی ربات استفاده شده است. روش ارائه شده شامل به دست آوردن تاریخچه زمانی حرکت محرک های ربات می شود که تحت رفتار این محرک ها، ربات به پیکربندی نهایی خود می رسد. به منظور ساده سازی، فرض می شود که موانع موجود در مسیر دارای اشکال هندسی منظم باشند همچنین پایه به کار رفته در این تحقیق، پایه با رانش دیفرانسیلی است که از انواع پرکاربرد پایه ها ست. بازوی مکانیکی واقع بر پایه نیز بازوی سه درجه آزادی فضایی می باشد. ترکیب بازو و پایه باعث می شود که ربات در فضای کاری وسیع تری عمل کند. هر چند بررسی این نوع سیستم ها شامل بررسی مساله ای به نام افزونگی درجات آزادی می شود که به پیچیدگی مساله می افزاید، ولی افزونگی درجات آزادی در ربات، قابلیت های ویژه ای از نظر کاربردی برای آنها ایجاد می کند. در ربات های دارای افزونگی درجات آزادی در یک فضای کاری مشخص، مسیرهای متعددی برای ربات وجود دارد. یک راه برای انتخاب یک مسیر مناسب از بین مسیرهای ممکن، انتخاب یک اندیس مناسب و بهینه کردن آن می باشد. این اندیس می تواند شامل اندیس های سینماتیکی و دینامیکی با توجه به اهمیت هر یک و یا ترکیبی از چند اندیس با ضرایب وزنی مطلوب باشد. نتایج عددی و نمودارها جهت طراحی مسیر بهینه برای یک موبایل ربات در حضور موانع با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک آورده شده است. موانع بکار رفته در مساله نیز فضایی بوده و موانع ثابت و متحرک را شامل می گردد. مسیر به دست آمده و تاریخچه حرکت پایه و بازو نیز به دلیل استفاده از توابع چند جمله ای، پیوسته و یکنواخت است. تاریخچه مقدار گشتاور پایه و بازو بر حسب زمان به روش ارائه شده رسم و ملاحظه گردید که این روش منجر به جواب های مطلوب، معقول، هموار و بهینه می گردد. همچنین تاریخچه حرکت زاویه ای هر یک از عضوها و پایه بر حسب زمان رسم شد و ملاحظه گردید که تاریخچه حرکت به صورت توابع پیوسته و هموار از زمان است.

نفوذ پرتابه در هدف، یک فرایند پیچیده مکانیکی است که با توجه به کاربردهای نظامی و غیرنظامی آن همواره مورد توجه محققان و دانشمندان بوده است. کاربرد های نظامی مانند طراحی سازه های مقاوم در مقابل نفوذ پرتابه، جلیقه های ضد گلوله، طراحی سیستم های زره سبک (زره شخصی) به منظور حفاظت از افسران پلیس، عوامل حکومت و افراد نظامی، طراحی راکت ها، موشک ها و کاربردهای غیرنظامی مانند ساخت وسایل حمل و نقل مواد خطرناک، مقاوم سازی بدنه هلیکوپترها و هواپیماها، طراحی بدنه کشتی ها، حفاظت سفینه های فضایی، ایمن سازی مراکز حساس، طراحی پوشش های محافظ رآکتورهای هسته ای که بارهای ضربه ای ناشی از عوامل خارجی نظیر برخورد موشک و راکت یا عوامل داخلی نظیر افزایش بیش از حد فشار وارده به آن ها از جمله مهمترین کاربردهای این بحث می باشند. بررسی پدیده برخورد و نفوذ به دلیل درگیر بودن با موارد مختلفی از قبیل انتقال حرارت و جرم، کارسختی، اصطکاک، جریان هیدرودینامیک، شیوه های مختلف شکست، تأثیر هندسه اجسام برخوردکننده، مقاومت و چگالی مواد برخوردکننده و موارد بسیار دیگر، پیچیده و بغرنج بوده و مسائل و مشکلات فراوانی را به همراه دارد. دانشمندان فراوانی در بیش از پنجاه سال اخیر بطور جدی در این زمینه گام برداشته و با روش های متعدد تجربی و تحلیلی و یا شبیه سازی های عددی این موضوع پیچیده را جهت فهم بیشتر بررسی کرده اند. بنابراین، اهمیت این موضوع موجب شده تا در این پژوهش نیز فرآیند نفوذ به صورت تجربی و عددی مورد بررسی قرار گیرد. در این پایان نامه، نفوذ پرتابه سر نیم کروی در اهداف سه لایه مجاور هم (بدون فاصله هوایی) با جنس های متفاوت و چیدمان های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور بررسی پارامترهای مذکور یک سری آزمایش های بالستیکی ترتیب داده شده و موارد آزمایش شده توسط کد صریح ls-dyna شبیه سازی شده و با نتایج تجربی مقایسه گردیده است. به طوریکه خطای ناشی از شبیه سازی عددی، در مقایسه با نتایج تجربی، در اکثر موارد، کمتر از 10 درصد مشاهده گردیده است. اهداف، از سه لایه با ضخامت هرکدام 1 میلی متر و به صورت ورق های دایره ای با قطر 240 میلی متر و از جنس مس خالص و آلومینیوم 1100 انتخاب شده اند، پرتابه نیز از فولاد نقره ای که تا 50 راکول سخت کاری شده، انتخاب گردیده است و دارای وزن 30/11 گرم می باشد. برای انجام آزمایشات از یک تفنگ گازی یک مرحله ای استفاده شده است. ضمن تعیین سرعت حد بالستیک برای این سیستم پرتابه- هدف، اثر ترتیب چینش لایه ها، بر عملکرد بالستیکی آن ها و میزان جذب انرژی هدف نیز مورد بررسی قرار گرفته است. در این آزمایشات مشخص گردید، که ترکیب آلومینیوم و مس به شرطی که دو لایه اول، آلومینیوم (جنس سخت تر) و لایه انتهایی نیز مس (جنس نرم تر) باشد، مقاومت به نفوذ در این حالت (از مجموع هشت چینش مختلف) بیشتر خواهد بود.

ربات های کابلی گونه ای از ربات های موازی هستند که در آنها به جای عضو های صلب از کابل استفاده گردیده است. این امر باعث کاهش هزینه و زمان ساخت، نصب، راه اندازی و نگهداری ربات می گردد. اما به علت ناتوانی کابل در تحمل فشار، کنترل ربات های کابلی همواره چالشی را برای محققین به وجود آورده است. در این پایان نامه، سینماتیک، دینامیک و کنترل یک ربات کابلی سه درجه آزادی با ساختار جدید (غلتش، گردش و خیز) مورد بررسی قرار گرفته شده است. برای این کار ابتدا به توسعه معادلات سینماتیک ربات پرداخته شد. سپس با استفاده از روش نیوتن-اویلر معادلات حرکت سیستم استخراج گردید. پس از آن با استفاده از روش کنترل مودهای لغزشی قانون کنترل مقاوم غیر خطی برای کابل ها بدست آمد و اثبات گردید که به شرط مثبت بودن کشش در کابل ها، ربات پایدار خواهد بود. مسئله دیگری که اولین بار در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفت، تاثیر بوم میانی در کاهش نیرو های تحریک، بهبود پاسخ و توسعه فضای کاری است. در واقع نشان داده شدکه می توان با استفاده از قانون های کنترل متفاوت در ربات های کابلی ضمن تضمین کشش کابل ها و افزایش فضای کاری، نیروی محرک ها را به طور قابل ملاحظه ای کاهش داد. در نهایت با استفاده از نرم افزار matlab رفتار ربات در شرایط مختلف شبیه سازی و صحت روابط در مورد عملکرد ربات از جمله تاثیر مثبت بوم میانی در توسعه فضای کاری، پاسخ مناسب در برابر اغتشاشات و طی مسیر از قبل طراحی شده، تایید گردید. نتایج حاصل از این پایان نامه می تواند به عنوان یک روش در طراحی ربات های کابلی مورد استفاده قرار گیرد.

مساله ی تعیین ترک در محورها قبل از وقوع حادثه از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این پایان نامه دینامیک محورهای دوار(حرکت چرخشی، شکل مود، مسیر دوران ، فرکانس های طبیعی و پدیده تشدید) مورد بررسی قرار گرفته است. محور ترک دار در نرم افزار مدل سازی شده است در محل ترک از یک فنر پیچشی بدون جرم استفاده شده و نرمی آن با استفاده از مکانیک شکست محاسبه شده است. وجود دیسک بر روی محور و سرعت زاویه ای باعث کاهش فرکانس های طبیعی می شود.ترک باعث کاهش سختی محور و در نتیجه کاهش فرکانس های طبیعی می شود در محوردو سر مفصل هرچه ترک به ماکزیمم نقطه ی شکل مود نزدیک تر شود در کاهش فرکانس ها موثرتر است و اگر ترک در مکان گره ها قرار گیرد بر روی فرکانس ها اثری ندارد. نمودارهای جابجایی و نمودارهای چرخش گره ها در مودهای اول تا سوم برای محور ترک دار و بدون ترک رسم شده است.نمودارهای تفاضل جابجایی محور ترک دار و بدون ترک در محل ترک دارای پیک و نمودارهای تفاضل چرخش گره های محور ترک دار و بدون ترک دارای پرش می باشند که هر کدام بیان کننده ی وجود ترک در محور است. نمودار کمپبل برای دو محور با طول های مختلف رسم شد، مشاهده شد که با افزایش طول محور و افزایش سرعت زاویه ای حرکت چرخشی پیشرو و پسرو بیشتر نمایان می شود. معادله ی ارتعاش عرضی محور ترک دار و بدون ترک نوشته شد و با اعمال شرایط مرزی و شرایط پیوستگی در محل ترک معادلات مذکور حل شد . در پایان بر روی هفت نمونه محور فولادی ترک دار تست آنالیز مودال انجام شد. محورها کاملا با یکدیگر یکسان بود و تنها تفاوت شان در مکان و عمق ترک ها بود. ترک ها با استفاده از دستگاه وایر کات بر روی محورها ایجاد شد عر ض هر کدم از ترک ها نیم میلی متر و عمق آنها سه یا پنج میلی متر بود. سیگنال های خروجی دستگاه آنالیزور با استفاده از تبدیل موجک به چهار سیگنال تجزیه شد و فرکانس های اول تا سوم با دقت زیاد بدست آمد. با استفاده از فرکانس های بدست آمده و معادله ی ارتعاش عرضی عمق و مکان ترک ها تعیین شد و با عمق و مکان واقعی و نتایج اجزا محدود مقایسه شد و صحت نتایج مورد تایید قرار گرفت.

در این پایان نامه رفتار دینامیکی روتورهای دارای ترک اریب مورد بررسی قرار گرفته است. بطورکلی در زمینه ی بررسی سیستم روتور دارای ترک توجه بسیاری از محققین، صرفاً معطوف به دینامیک روتور دارای ترک عرضی بوده و این امر سبب شده است تا دینامیک روتور دارای ترک اریب کمتر مورد توجه قرار گیرد. این مهم انگیزه ی بررسی دینامیک روتورهای دارای ترک اریب را در این تحقیق فراهم آورد. در این پایان نامه رفتار دینامیکی و ارتعاشی روتور دارای ترک اریب (تحت زوایای دلخواه) بررسی شده است. با لحاظ کردن تاثیر حضور ترک بر ماتریس سختی سیستم، معادلات حرکت غیر خطی حاکم بر سیستم که در مختصات ساکن و در حضور عواملی چون نیروی جاذبه، تحریک پیچشی خارجی و نابالانسی جرمی نوشته شده است. جهت حل معادلات مذکور از روش های عددی استفاده می شود. محتوی فرکانسی پاسخ ها، بررسی و خصوصیات بارز آن ها تشریح گردیده است. تاثیر عوامل مختلفی همچون عمق ترک و دامنه ی تحریک پیچشی روی فرکانس پاسخ ها نیز مد نظر قرار گرفته است. مقایسه ی مقادیر ماتریس نرمی برای زوایای مختلف ترک نیز از جمله مطالعات صورت گرفته در این تحقیق می باشد. مقادیر المان های ماتریس نرمی و سختی، برای سیستم دارای ترک اریب تحت زاویه ی مایل کمتر از 90 درجه (ترک عرضی)، ارائه شده است. اگرچه مقادیر المان های ماتریس مذکور پیش از این توسط سایر محققین انجام شده است ولی در این تحقیق روش تعیین آن ها اصلاح شده است. سپس بر اساس مقادیر اصلاح شده پاسخ (و همین طور طیف فرکانسی) سیستم دارای ترک مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین در این تحقیق برای اولین بار ترک های اریب با زوایای تمایل بیشتر از 90 درجه مطرح شده اند. سپس مقادیر المان های ماتریس نرمی برای زوایای مذکور تعیین شده است. براساس چگونگی تغییر المان های ماتریس های نرمی و سختی، روشی جدید جهت کشف ترک در سیستم دوار مطرح و بسط داده شده است .ارائه ی روش مذکور یکی از مهم ترین نوآوری های صورت گرفته در این پایان نامه است که از جمله مزایای آن می توان به سادگی انجام و در عین حال عملی بودن آن اشاره نمود. از دیگر اقدمات مهم صورت گرفته در این تحقیق بهبود یکی از مدل های موجود جهت شبیه سازی پدیده ی تنفس در ترک هاست که براساس آن می توان پدیده ی مذکور را با دقت بیشتری توصیف نمود. ارائه ی مدل مذکور نیز از جمله نوآوری های صورت گرفته در این تحقیق می باشد.

واگن بسته بردار اتوماتیک ، ماشینی است که برای مکانیزه کردن جمع آوری و انتقال بسته های یونجه و کاه استفاده شد. در این تحقیق مکانیزم های به ثبت رسیده در زمینه جمع آوری اتوماتیک بسته ها مورد بررسی وتحلیل قرار گرفت و در نهایت مناسب ترین طرح به منظور طراحی، ساخت و ارزیابی یک سیستم بسته بردار اتوماتیک انتخاب گردید. در طراحی واگن بسته بردار و اجزای آن، ابتدا برخی خصوصیات فیزیکی و مکانیکی بسته های یونجه و کاه مورد بررسی قرار گرفت. طراحی تمامی قسمت های واگن بسته بردار در محیط نرم افزار مهندسی solid works مدل سازی گردید. شاسی بردارنده طوری طراحی شد که شامل یک جفت دیواره عمودی که برای تشکیل یک شاسی u شکل از دو پهلو به یک دیواره عقبی متصل می شوند، می گردد. این شاسی از سمت جلو برای ورود بسته های خوابیده بر روی زمین، باز است و همچنین در قسمت جلو و پایین دو دیواره کناری، به صفحه های منحرف کننده واگرا برای راهنمایی بسته ها به داخل شاسی مجهز شد. روی دیواره عقبی شاسی دستگاه، یک زنجیرنقاله بی انتها پیرامون دو چرخ زنجیر بالایی و پایینی گسترده شد. به منظور درگیری بهتر بسته ها با زنجیر نقاله و انتقال بهتر آن ها به سمت بالا یک سری آج ها یا انگشتی ها بر روی زنجیر نقاله قرار داده شدند. زنجیرنقاله با زاویه تقریبی 15 درجه به سمت عقب شیبدار است که این زاویه شیب به نگهداری بسته در فرآیند بالا آمدن کمک می کند. همچنین یک کفشک بسته (نگهدارنده) به طور لولایی در قسمت جلو و بالای شاسی مورد نظر نصب شد تا از افتادن بسته ها در فرآیند بالاآمدن آن ها جلوگیری کند. نیروهای خمشی و فشاری ناشی از تغییر شکل بسته ها در زمان بالا کشیدن آن ها بوسیله زنجیر نقاله، توسط این کفشک راهنما و همچنین فنرهای خود تنظیم و بر مبنای اندازه هر بسته تصحیح شد. ضرایب اصطکاک مواد، روی سه سطح (آهن، بتن و چوب)، در سه سطح نیروی عمودی، دو نوع محصول و در سه تکرار تعیین شد. آزمون خمش نیز در دو سطح رطوبتی تر و خشک، برای دو محصول کاه و یونجه و در سه تکرار انجام شد. نتایج حاصل از آزمون اصطکاک نشان داد که تأثیر نوع محصول، سطوح اصطکاکی، بار عمودی و اثرات متقابل آن ها بر ضریب اصطکاک خارجی، معنی دار بودند (p<0.05). نتایج حاصل از آزمون خمش نیز نشان داد که اثر متقابل نوع محصول و سطح رطوبتی بر مقادیر نیروی خمشی معنی دار می باشد (p<0.05). پس از طراحی اجزای مختلف بر پایه اصول طراحی اجزای ماشین و با در نظر گرفتن مواردی چون ضریب اطمینان مناسب و قطعات استاندارد موجود در بازار، ساخت قسمت بردارنده دستگاه در کارگاه ساخت و تولید گروه مکانیک ماشین های کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان انجام شد. پس از اتمام ساخت دستگاه، برای ارزیابی آزمایشگاهی بردارنده بر روی تست ریگ، بسته ها با فاصله معین روی آن قرار گرفته و به سمت بردارنده حرکت داده شدند تا توسط دوران زنجیر نقاله از روی تست ریگ برداشته شوند. به منظور تغییر سرعت حرکت مواد روی تست ریگ و همچنین سرعت دورانی زنجیر بردارنده، از دو عدد اینورتر الکتریکی در تماس با دو موتور الکتریکی (یکی برای تست ریگ و دیگری برای زنجیر نقاله) استفاده شد. به منظور بررسی درصد ریزش و کیفیت ظاهری بسته ها تأثیر فراسنجه های مورد نظر، شامل سرعت پیشروی یا همان سرعت تست ریگ (در سه سطح 3، 4 و 5 کیلومتر بر ساعت)، نوع محصول (در دو سطح یونجه و کاه) و طول بسته های مورد استفاده (در دو سطح بلند و کوتاه) در سه تکرار با استفاده از آزمایش کرت خرد شده در قالب طرح کاملاً تصادفی بررسی گردید. تجزیه و تحلیل داده ها به وسیله نرم افزار آماری sas انجام شد. بر اساس نتایج آماری بدست آمده با افزایش سرعت تست ریگ و تغییر نوع محصول و افزایش یا کاهش طول بسته ها تأثیر معنی داری بر فراسنجه های مورد ارزیابی، شامل درصد ریزش و کیفیت ظاهری بسته وجود نداشت. نتایج آزمایشات نشان داد که مکانیزم انتخابی با میانگین درصد ریزش برابر با 87/2% در بلند نمودن بسته ها و انتقال آن ها، از مطلوبیت لازم برخوردار می باشد.

مطالعه در مورد ربات های الاستیک در سال های اخیر روند رو به رشدی داشته است. با توجه به پیشرفت های اخیر در امر استفاده از ربات و نیاز انسان به ربات هایی با سرعت بالا و کیفیت عالی استفاده از ربات های انعطاف پذیر (الاستیک) مرسوم شده است. از طرفی بدست آوردن حل دقیق و کنترل بهتر ربات ها از دیگر علت های در نظر گرفتن مدل الاستیک برای ربات ها است. ربات های صلب برای حصول به سختی بالا اغلب سنگین و حجیم ساخته می شوند و دارای نسبت وزن به بار قابل تحمل بالا، سرعت پایین و مصرف انرژی زیادی هستند. هدف از طراحی ربات های انعطاف پذیر رسیدن به حرکت سریع و قدرت مانور بالا در مقایسه با حرکت آرام و کند ربات های صنعتی صلب است. از مهم ترین فواید بازوهای انعطاف پذیر می توان به داشتن جرم کم، حرکت سریع، نسبت وزن به گشتاور بالا که به صورت مستقیم باعث کاهش مصرف انرژی می شود، تولید وبهره بالا و ظرفیت حمل بار بیشتر اشاره کرد. در این پایان نامه ابتدا معادلات حرکت برای ربات با مفاصل دورانی الاستیک و سپس معادلات حرکت ربات با عضوهای الاستیک با مفاصل دورانی استخراج می شوند. برای ربات با مفاصل دورانی الاستیک انعطاف پذیری هر مفصل به صورت یک فنر پیچشی الاستیک خطی در نظر گرفته می شود و سینماتیک ربات بر اساس شیوه دناویت- هارتنبرگ بدست می آید. برای استخراج معادلات حرکت ربات با مفاصل دورانی الاستیک و همچنین ربات با عضوهای انعطاف پذیر نیز از روش لاگرانژ استفاده می شود. در ربات با عضوهای انعطافپذیر عضوها به صورت تیر اویلر- برنولی با شرایط مرزی یک سر گیردار- یک سر بار در نظر گرفته می شوند. برای گسسته سازی سیستم از روش مدهای فرضی استفاده می شود و از یک تابع مد برای هر عضو جهت استخراج مدل دینامیکی استفاده می شود. برای بررسی سینماتیک ربات با عضوهای الاستیک از روش بوک استفاده میشود. در ادامه برخورد ربات الاستیک با محیط کاریش بررسی می شود تا مدل دقیقی از دینامیک ربات الاستیک در زمان برخورد بدست آید. با استفاده از تئوری برخورد نیروی ضربه وارد به ربات در حین برخورد مدل می شود و به صورت تابعی از مشخصات سیستم بدست میآید و تأثیر آن بر سیستم ربات الاستیک وارتعاشات ربات بررسی می شود. برای تأیید نتایج تئوری چند شبیه سازی از برخورد ربات انجام می شود. در بدست آوردن معادلات حرکت ربات از نرم افزار میپل و برای شبیه سازی و حل معادلات از نرم افزار متلب استفاده خواهد شد.

ورق های دایره ای سوراخ دار چرخان و غیرچرخان یکی از سازه های مهندسی پرکاربرد هستند و تحقیقات فراوانی در تحلیل رفتارهای آن ها صورت گرفته است. تحلیل ارتعاشات یکی از موارد مهم در تحلیل رفتار این سازه هاست. امروزه به منظور بهبود رفتار و خواص این ورق ها از جدیدترین مواد در ساخت آن ها استفاده می شود. یکی از جدیدترین مواد که به علت قابلیت های فراوانش در ساخت ورق ها استفاده می شود ماده با عملکرد درجه بندی شده است. ماده با عملکرد درجه بندی شده ماده ای است غیرهمگن که خواص مکانیکی آن به صورت پیوسته تغییر می کند. در این پایان نامه ورق دایره ای سوراخ دار در دو حالت چرخان و غیر چرخان بررسی می شود. معادلات ارتعاشی ورق دایره ای ساخته شده از ماده با عملکرد درجه بندی شده ی چند-جهته ی ناچرخان با استفاده از معادلات حرکت سه بعدی بدست می آیند. خواص این ورق در دو راستای ضخامت و شعاع متغیر در نظر گرفته می شوند. برای حل معادلات سه بعدی بدست آمده از روش نیمه-تحلیلی فضای حالت بر مبنای انتگرال گیری دیفرانسیلی استفاده می شود. در این روش، معادلات در راستای ضخامت به صورت تحلیلی و با استفاده از روش فضای حالت و در راستای شعاعی معادلات به صورت عددی و با کمک روش انتگرال گیری دیفرانسیلی یک بعدی حل می شود. فرکانس های طبیعی و شکل مودهای متناظرشان با این روش برای ورق دایره ای سوراخ دار با چند شرط مرزی در لبه ها بدست می آید و با کارهای موجود مقایسه می شود. نتایج، سرعت و دقت بالای روش انتخاب شده را نشان می دهد. هم چنین با ذکر چند مثال تأثیر عواملی مانند نسبت ضخامت به شعاع بیرونی، نسبت شعاع درونی به شعاع بیرونی و مقادیر اندیس های درجه بندی بر فرکانس-های طبیعی تحقیق می شود. در حالتی که ورق دایره ای سوراخ دار چرخان است روابط حاکم با استفاده از تئوری کلاسیک ورق بدست می آیند و این معادلات نیز با استفاده از روش عددی انتگرال گیری دیفرانسیلی گسسته شده و حل می شوند تا فرکانس های طبیعی ورق های دایره ای سوراخ دار ساخته شده از ماده با عملکرد درجه بندی شده ی چرخان بدست آید. در این قسمت خواص ورق فقط در راستای ضخامت، متغیر در نظر گرفته می شوند. در نهایت با ذکر مثال های عددی تأثیر عوامل گوناگون از جمله سرعت چرخش و اندیس درجه-بندی بر فرکانس های طبیعی ورق دایره ای نشان داده می شود.

چکیده نانو تکنولوژی توانائی بدست گرفتن کنترل ماده در ابعاد نانومتری (مولکولی) و بهره برداری از خواص و پدیده های این بعد در مواد، ابزارها و سیستم های نوین است.این فناوری در حوزه های مختلف زندگی بشری از جمله در صنایع پزشکی، کشاورزی، حمل و نقل، تصفیه آب و هوا،الکترونیک و...مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از مهمترین تولیدات نانوتکنولوژی، صفحات گرافینی هستند. این صفحات در وسایل الکترونیکی به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. امروزه سه روش برای تحلیل مکانیکی این صفحات وجود دارد این روشها شامل آزمایشات در ابعاد نانو ، شبیه سازی نانوصفحات با استفاده از رایانه و تحلیل نانوصفحات به صورت تئوری است. در این تحقیق با استفاده از تئوری الاستیسیته غیر محلی ارینگن ابتدا به تحلیل ارتعاشات نانوصفحات مستطیلی تحت شرایط مرزی مختلف با استفاده از تئوری کلاسیک صفحات و با استفاده از روش مربعات دیفرانسیلی پرداخته می شود. در ادامه فرکانس های طبیعی نانوصفحه مستطیلی روی بستر الاستیک دو پارامتری با استفاده از روش مربعات دیفرانسیلی مورد بررسی قرار می گیرد. تاثیر ضرایب الاستیک وینکلر و برشی روی فرکانس های طبیعی این نوع از نانوصفحات مورد مطالعه قرار خواهد گرفت. با استفاده از تئوری مرتبه سوم برشی و فرضیات آن روابط مربوط به جابجایی ها و کرنش هااستخراج می شوند و با استفاده از آنها معادله دیفرانسیل نانوصفحات مستطیلی با استفاده از تئوری مرتبه سوم برشی بدست می آید. برای حل این معادله دیفرانسیل ازروش ناویر استفاده می شود وبا استفاده از آن فرکانس های طبیعی نانو صفحه مستطیلی با استفاده از تئوری مرتبه سوم برشی بدست می آید. در ادامه تئوری اصلاح شده صفحات را برای نانو صفحه مستطیلی بسط گسترش داده می شود و توسط این تئوری فرکانس های طبیعی نانو صفحه مستطیلی را با خواص ایزوتروپیک و ارتوتروپیک بدست آورده شده است. سپس ارتعاشات عرضی نانوصفحه مستطیلی تحت بار محوری ثابت ورد بررسی قرار خواهد گرفت. در ادامه با استفاده از تئوری کلاسیک صفحات و تئوری الاستیسیته غیر محلی ارینگن ، معادله ارتعاشی نانوصفحه دایره ای استخراج می شود و برای شرط مرزی گیردار از آن حل دقیقی ارائه می گردد. در پایان معادله فرکانسی یک نانو حلقه دایره ای را با شرط مرزی گیردار بر روی لبه درونی و بیرونی به دست آورده و فرکانس های آن محاسبه می گردند.

در این پژوهش، یک مدل پیش بینی نویز ضربه ای در طبقات ساختمانی بر مبنای روش المان محدود ارائه شده است. مدل های پیش بینی که به مرور جایگزین روش های پرهزینه تجربی خواهند شد، از سه بخش تحریک، سیستم و پاسخ تشکیل می شوند. منبع تحریک، ماشین ضربه زن استاندارد ایزو است. در این تحقیق، روش های مختلف محاسبه نیروی وارد از طرف ماشین ضربه زن به طبقه ساختمانی بررسی شده و از میان این روش ها، یک روش مناسب برای محاسبه نیروی وارد به طبقه ساختمانی سبک وزن مورد بررسی در این رساله، انتخاب شده است. در روش انتخاب شده، نیرو با استفاده از موبیلیتی نقطه تحریک به دست می آید. نیروی به دست آمده در حوزه زمان را می توان با استفاده از تبدیل فوریه به حوزه فرکانس انتقال داد. در این مدل پیش بینی، سیستم، طبقه ساختمانی و هوای درون اتاق ها و مرزهای اتاق است که با استفاده از المان های سازه ای و آکوستیکی نرم افزار انسیس شبیه سازی شده است. در مدل سازی سیستم، سعی بر آن بوده که تا حد امکان از خصوصیات مکانیکی و ابعاد هندسی یک نمونه تست واقعی استفاده شود. با مشخص شدن تحریک و سیستم، بخش سوم یک مدل پیش بینی یعنی پاسخ سیستم به منبع تحریک باید مشخص شود. پاسخ مورد نظر در این تحقیق، سطح فشار صوتی متوسط درون اتاق تست، پس از اعمال ضربه به طبقه ساختمانی است. برای رسیدن به این پاسخ از آنالیزهای هارمونیک و گذرا استفاده شده است. از مقادیر حوزه فرکانس و زمان نیروی به دست آمده از مرحله قبل، به ترتیب به عنوان منبع تحریک در آنالیز هارمونیک و گذرا استفاده می شود. با توجه به حجم بالای محاسبات در این شبیه سازی ها، یک الگوریتم بهینه برای آنالیز مساله ارائه شده است. برای رسیدن به پاسخ مورد نظر، سطح فشار صوتی درون اتاق در هر کدام از آنالیزهای هارمونیک و گذرا به دو روش مختلف محاسبه شده است. در روش اول، از توان تابیده شده به اتاق گیرنده نویز و در روش دوم از متوسط زمانی و مکانی فشار در نقاط مختلف درون اتاق برای رسیدن به پاسخ مورد نظر استفاده شده است. نتایج دو روش با هم مقایسه شده و اختلاف پاسخ آنها توجیه شده است. برای تایید صحت شبیه سازی، باید نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج یک آزمایش واقعی مقایسه شود. برای این منظور از نتایج یک نمونه آزمایشی واقعی در آزمایشگاهی در کشور سوئد استفاده شده است. پس از مقایسه نتایج به دست آمده از شبیه سازی در نرم افزار با نتایج واقعی مشاهده می شود، در بخش بزرگی از بازه فرکانسی مورد بررسی، انطباق مناسبی بین این نتایج برقرار است و خطای محاسبات در این بازه کمتر از سه درصد است. در بازه های فرکانسی که نتایج شبیه سازی با نتایج نمونه واقعی سازگاری ندارد، دلایل عدم انطباق بررسی و تحلیل شده است.

در این پایان نامه سه سیستم ارتعاشی جرم متصل به زمین معرفی شده و به بررسی ارتعاشات غیرخطی آن ها در دو حالت آزاد و اجباری، با روش های معدل گیری و مقیاس متعدد زمانی پرداخته می شود. در حالت ارتعاش آزاد حل تحلیلی با حل عددی مقایسه شده و در حالت ارتعاش اجباری معادلات فرکانسی سیستم ها برای حالات مختلف تشدیدهای اولیه و ثانویه با روش اغتشاشی استخراج شده و تاثیر پارامترهای مختلف بر رفتار این سیستم ها بررسی می شود. در بخش دوم پایاین نامه پدیده دوشاخه ای شدن دز سه سیستم معرفی شده پرداخته می شود. برای این بررسی از نمودارهای دوشاخه ای شدن، فازی، پاسخ زمانی و نگاشت پوانکاره استفاده می شود.

اصولاً پس از انجام تمام فرآیندهای ساخت، یکسری تنشهای پسماند در محصول ایجاد میشود، که با توجّه به فرآیند ساخت انجام شده، این تنش های پسماند، توزیع خاص خود را خواهند داشت. جهت رسیدن به دقّت و کیفیت ابعادی مطلوب، در محصول، نیاز است که تنشهای پسماند، تا حد قابل توجّهی حذف شوند. از جمله فرآیندهای تنش زدایی، که پس از انجام فرآیند ساخت، در قطعه انجام میشود، میتوان به تنش زدایی حرارتی و ارتعاشی اشاره کرد. اساس عملکرد هر دوی این روشها، از این جهت که بخشی از قطعه، یا کل آنرا وارد فاز پلاستیک کرده، با بروز تغییرشکلهای محلّی پلاستیک، کسری از تنشهای پسماند را آزاد میکنند، مشابه است. روند کار به این صورت است که تنش ناشی از بارهای حرارتی یا ارتعاشی، با تنشهای پسماند جمع شده، از حد تنش تسلیم می گذرد. هدف این پروژه، که بر روی تنش گیری ارتعاشی متمرکز شده است، بررسی پارامترهای اصلی روش تنش زدایی ارتعاشی، که شامل دامنه یا میزان بار، فرکانس اعمال بار، و تعداد سیکل است، می باشد. روند کلّی مسئله به این صورت است که قطعه ایکه دارای تنش پسماند است، تحت فرآیند تنش گیری ارتعاشی ، قرار گرفته، تأثیر پارامترهای مذکور، در میزان کاهش تنشهای پسماند آن، مورد بررسی قرار میگیرد. بررسی و تحلیل مسئله مذکور، بر روی یک تیر یکسرگیردار انجام میشود. اینکار در سه فاز تحلیلی، شبیه سازی، و عملی صورت می گیرد. برای بخش تحلیل تئوری، ابتدا یک ممان خمشی، تنشهای پسماند را در تیر ایجاد کرده، توزیع تنش و کرنش بدست می آید. سپس سیکل اوّل بارگذاری، به کمک اعمال یک بار خمشی معکوس، بر روی تیر، اعمال شده، از طریق روابط مربوط، مقدار کاهش تنش پسماند پس از اعمال اولین سیکل فرآیند تنش زدایی، برای تیر یکسرگیردار، از جنسهای مورد نظر، بدست می آید. آنگاه اثر پارامترهای بارگذاری ارتعاشی، بر میزان کاهش تنش پسماند، بررسی میشود. برای شبیه سازی با نرم افزار آباکوس، پارامترهای فرآیند تنش زدایی ارتعاشی ، برای هر سه پارامتر زمان، بار، و فرکانس، بصورت کامل (48 آزمایش)، برای تیر یکسرگیردار از جنسهای مورد نظر مورد ارزیابی قرار میگیرد، و مقادیر بهینه پارامترها بدست می آید. سپس نتایج این شبیه سازی، بصورت غیر مستقیم، با نتایج آزمایش عملی انجام شده برای تیر یکسر گیردار، که ابتدا ماشینکاری شده، سپس تحت بارگذاری نوسانی قرار گرفته است، مورد بررسی قرار میگیرد. در این مقایسه از خواص سختی و ضریب الاستیسیته جسم، که توسّط دستگاه نفوذ نانو بدست می آید، استفاده شده است. نتایج هر سه بخش تقریباً مطالب مشابهی را در مورد پارامترهای اصلی مشخّص می کنند، و آن اینست که مدّت زمان کمتر، و فرکانسهای پائینتر از تشدید، به همراه بار متوسّط نتایج مطلوبتری از نظر کاهش تنش پسماند، ارائه می دهند.

بازرسی غیرمخرب سازه ها یکی از قدیمی ترین مسائل مطرح در مهندسی مکانیک، عمران و هوافضا به شمارمی رود. روش های بسیار متنوعی مانند اندازه گیری های فراصوتی، رادیوگرافی، مواد نافذ و روش های مغناطیسی به منظور عیب یابی سازه ها ارائه و مورد استفاده قرار گرفته اند. فصل مشترک این روش ها، ماهیت موضعی این روش ها و همچنین نیاز به اطلاعاتی در خصوص طراحی، بارگذاری و شرایط کاری سازه می باشد. طی دهه اخیر روش های جدیدی مبتنی بر خواص ارتعاشی سازه ارائه شده است که علاوه بر فراگیر بودن، نیاز به وجود اطلاعات کارکردی را حذف نموده اند. این روش های بر اساس تغییر مشخصات مدل دینامیک سازه ناشی از ایجاد عیب در آن استوارند. در این رساله چندین روش کاربردی به منظور عیب یابی سازه بر اساس نتایج آزمون های ارتعاشی سازه ارائه گردیده است. در روش مبتنی بر ماتریس نرمی سازه، فرکانس های طبیعی و شکل مودهای سازه های سالم و معیوب با استفاده از نتایج آزمون مودال استخراج شده و ماتریس های نرمی متناظر با سازه های سالم و معیوب محاسبه می شوند. ستون های ماتریس نرمی که بیانگر الگوی تغییر شکل سازه به ازای اعمال نیروی واحد در درجه آزادی متناظر سازه می باشند، در حالت های سالم و معیوب به منظور عیب یابی استفاده و مقایسه می گردند. به طور کلی وجود عیوب سازه ای، که همراه با کاهش موضعی سختی سازه در محل عیب می باشند، باعث ایجاد ناپیوستگی در انحنای تغییر شکل سازه می شوند. در روش ماتریس نرمی، تفاضل ستون های متناظر ماتریس نرمی سازه های سالم و معیوب بعنوان ورودی روش به کار گرفته می شود. نقاط ناپیوستگی در انحنای این بردار به دو روش محاسبه عددی مشتق دوم به روش dq در نقاط اندازه گیری و همچنین روشی موسوم به gsm تعیین می شوند. در ادامه نشان داده می شود که ماتریس پاسخ فرکانسی سازه تعمیمی از ماتریس نرمی می باشد. در واقع، ماتریس پاسخ فرکانسی سازه در فرکانس صفر معادل ماتریس نرمی سازه می باشد. مشابه روش ماتریس نرمی، از تغییر شکل کاری سازه در فرکانس های مختلف به منظور عیب یابی سازه استفاده می شود. یکی از بهترین روش های عیب یابی گزارش شده، روش اندیس عیب می باشد. این روش بر اساس محاسبه اندیسی مبتنی بر انرژی کرنشی مودال سازه در المان های سازه می باشد. در این تحقیق، استفاده از اندیس های عیب به تمام فرکانس های کاری سازه تعمیم داده شده است. به عبارت دیگر، به جای استفاده از شکل مودهای سازه، که همان تغییر شکل های کاری در فرکانس های تشدید می باشند، تمام تغییر شکل های کاری سازه در فرکانس های مختلف به منظور عیب یابی مورد استفاده قرار گرفته اند. در بخش بعدی تحقیق، اطلاعات پاسخ فرکانسی سازه توسط تحلیل اجزای اصلی به یک یا چند بردار غیر همبسته کاهش داده شده و از آن ها بعنوان ابزار عیب یابی استفاده شده است. کاهش اطلاعات در حوزه های زمان و فرکانس انجام شده و نتایج مربوط به مطالعات موردی عددی و تجربی رضایت بخش بوده است. مزیت استفاده از بردارهای کاهش یافته نسبت به روش های مبتنی بر شکل مودهای سازه ای آن است که اولاً پاسخ زمانی سازه در هر فرکانس کاری توسط یک بردار کاهش یافته به طور کامل قابل توصیف است. ثانیاً خطای ناشی از اجرای الگوریتم های استخراج پارامترهای مودال از اطلاعات پاسخ فرکانسی در این روش حذف می گردد. در بخش بعدی تحقیق از تحلیل اجزای مستقل به منظور کاهش ابعاد اطلاعات پاسخ فرکانسی استفاده شده است. مزیت این روش نسبت به تحلیل اجزای اصلی آن است که اطلاعات کاهش یافته حاصله علاوه بر غیر همبستگی از نظر آماری مستقل نیز می باشند. در این تحلیل فرض می شود که اطلاعات خروجی آزمون ترکیب خطی از چندین منبع مستقل می باشد. هدف از اجرای این الگوریتم، استخراج منابع مستقل و ماتریس ضرایب ترکیب خطی آن ها به صورت آماری می باشد. حل مساله به یک رویه بهینه سازی به منظور رسیدن به حداکثر میزان غیرگاوسی بودن داده ها منجر می گردد. تحلیل اجزای مستقل نیز بر روی مطالعات موردی عددی و تجربی پیاده شده و نتایج رضایت بخش بوده است. در نهایت، روش های ارائه شده مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفته اند. کلمات کلیدی: عِیوب سازه ای- تحلیل مودال- تابع پاسخ فرکانسی- تحلیل اجزای اصلی- تحلیل اجزای مستقل

چکیده انگیزه اصلی این پایان نامه، بررسی اثر جاذب ارتعاشی متشکل از جرم وفنر، در موقعیتهای مختلف عمود بر سازه و در امتداد آن بر روی کاهش ارتعاشات در محدوده غیر خطی می باشد. سازه مورد مطالعه یک تیر کامپوزیت است که بر اساس تداخل مودال انرژی ورودی را به سمت جاذب هدایت می کند. حل معادله فرکانس تیر کامپوزیت، با استفاده از روش نوین الگوریتم تکاملی هدایت شده توسط تنوع جمعیت انجام شده است. معادله فرکانس در بیشتر سیستمهای مکانیکی و عمرانی برای محاسبه فرکانسهای طبیعی ظاهر می شود. در روشهای قبلی از روش ماتریس اساسی و روش نیوتن-رافسون برای حل این معادله استفاده می شده است. به علت وجود مشکل پیدا کردن عبارتی صریح برای معادله فرکانس، حل این معادله به راحتی امکان پذیر نیست. برای رفع این مشکل، معادله فرکانس به صورت مسئله بهینه سازی چند وجهی تعریف می شود. مقدار قدر مطلق معادله به عنوان تابع هدف انتخاب می شود و در صورتی که نسبت خاصی بین فرکانس طبیعی مودهای تیر برقرار باشد به عنوان قید بیان می شود. الگوریتم تکاملی هدایت شده توسط تنوع جمعیت به صورت عددی و بدون نیاز به داشتن عبارت صریح، با جستجو در فضای داده شده می تواند مقدار فرکانسها را به راحتی محاسبه کند. صحت این الگوریتم با مسائلی که با روشهای نیوتن-رافسون و ماتریس اساسی حل شده، مقایسه شده و نتایج در تطابق خوبی می باشند. از جمله مزایای این الگوریتم نسبت به روشهای قبلی سادگی و راحتی آن است. در راستای انجام این پایان نامه، ابتدا معادلات و شرایط مرزی حاکم بر تیر کامپوزیت به همراه جرم متمرکز در انتهای تیر به همراه جریان هوا بر روی تیر استخراج شده اند. برای بررسی اثر جرم متمرکز در انتهای تیر، دیاگرامهای دو شاخه ای شدن استاتیکی تحت تحریک تشدید اولیه و در حضور تشدید داخلی دو به یک به ازای مقادیر متفاوت جرم رسم شده است. اثر جریان هوا با سرعت یکنواخت، در دیاگرامهای دو شاخه ای شدن نشان داده شده است. سپس معادلات و شرایط مرزی تیر به همراه نوسانگر در انتهای تیر، در میانه و در امتداد تیر با استفاده از اصل همیلتون استخراج شده است. معادلات دارنده عوامل خطی کوپله و عوامل غیر خطی مرتبه دو و سه می باشد. اثر جریان هوا به صورت یکنواخت بر روی تیر به معادلات اضافه شده است. تیر تحت تشدید خارجی پایه قرار دارد و شرایط تشدید داخلی دو به یک و یک به یک بین فرکانس طبیعی مودهای تیر با استفاده از جاذب واقع در انتهای تیر، بین فرکانس طبیعی مودهای تیر و فرکانس جاذب برای نوسانگر واقع در میانه و یا در امتداد تیر ایجاد شده است . برای جاذب قرار گرفته در انتهای تیر، می توان با تنظیم مقادیر جرم و فنر، پدیده تشدید داخلی و تداخل مودال را بین مودهای تیر ایجاد کرد. در صورتی که تیر بدون نوسانگر دارای شرایط تشدید داخلی نباشد می توان با اضافه کردن جرم و فنر کوچک در انتهای تیر این شرایط را ایجاد کرد. تشدید داخلی در سیستمهای غیر خطی با نسبتهای متفاوت اتفاق می افتد و این نسبت وابسته به درجه غیرخطی سیستم است. مهمترین اثر در تشدید داخلی و تداخل مودال انتقال انرژی بین مودها می باشد. در صورت وجود نداشتن تداخل مودال تمامی انرژی تحریک صرفا به مودی که مستقیم تحریک شده منتقل می شود. یکی از موارد خاص تداخل مودال، پدیده اشباع می باشد که معمولا در سیستمهایی اتفاق می افتد که درجه غیر خطی مربعی، تشدید داخلی با نسبت دو به یک و تشدید خارجی نزدیک به فرکانس بزرگتر داشته باشند. البته ایجاد اشباع در حالت کلی بستگی به درجه غیر خطی سیستم دارد و در صورت ایجاد این پدیده، دامنه یکی از مودها ثابت شده و دامنه مود دیگر افزایش می یابد که خود نیز به عنوان جاذب ارتعاشات معرفی می شود. دیاگرامهای استاتیکی ارتعاشات حالت دائم تیر به همراه نوسانگر نشان می دهد که در حالتهایی که جرم و فنر انتهایی در راستای طولی و عرضی سطح مقطع تیر قرار دارد تداخل مودال بین مودهای تیر صورت می گیرد. بروز اشباع در نمودارهای پاسخ-نیرو، بر اساس جهت قرارگیری جاذب و پارامترهای آن نشان دهنده کارایی و عملکرد خوب آن است. جاذبهای ارتعاشی متصل شده به بدنه تیر و در امتداد تیر در حالت اتوپارامتریک طراحی شده اند. در این جاذبها معمولا با ایجاد تشدید داخلی بین سیستم اولیه و سیستم ثانویه متصل به آن، انرژی از سیستم اولیه به سیستم ثانویه ای منتقل می شود. دیاگرامهای دوشاخه ای نقاط تعادل نشان می دهدکه برای نوسانگر متصل به بدنه تیر، رفتار ناپایداری در کل بازه فرکانس و نیرو وجود دارد. برای جاذب اتوپارامتریک طراحی شده در امتداد طول تیر، در تمامی حالات تحریک جانبی و عرضی تحت تشدید خارجی و تشدید داخلی دو به یک و یک به یک، اشباع در مود مستقیم تحریک شده وجود دارد. در این جاذب، موقعیتی که نوسانگر حول آن نوسان می کند و شرایط تشدید داخلی اثر قابل توجهی در حذف نقاط دو شاخه ای هوف، نقاط زینی در نمودارهای پاسخ- نیرو دارد. مجموع بررسی های انجام شده نشان می دهد که جرم و فنر موجود در انتهای تیر می تواند موجب انحراف جهت سیر انرژی خارجی از یک مود به مود دیگر باشد. نوسانگر طراحی شده در امتداد تیر، علاوه بر اشغال نکردن فضای اطراف تیر باعث انتقال انرژی خارجی از مود تحریک شده به نوسانگر می شود به گونه ای که می توان از این انرژی در جهت مفید بهره ببریم.

تغذیه کننده ارتعاشی کاسه ای یکی از تجهیزات اصلی در خطوط مونتاژ اتوماتیک است که وظیفه آن قرار دادن قطعات با جهت گیری صحیح در ابتدای خط می باشد. قطعات در تغذیه کننده ارتعاشی کاسه ای با مکانیزم لغزیدن و یا پرش به سمت جلو حرکت می کنند. در تغذیه کننده ارتعاشی کاسه ای دو پارامتر در کارکرد و بازدهی آن تاثیر مهمی دارد. پارامتر اول زاویه بین خط ارتعاش مسیر و مسیر است که با عنوان زاویه ارتعاش شناخته می شود. پارامتر دوم فرکانس های طبیعی تغذیه کننده ارتعاشی کاسه ای و شکل مودهای مربوطه آنهاست. این دو پارامتر بر سرعت تغذیه قطعات و میزان انرژی که تغذیه کننده ارتعاشی مصرف می کند اثر مستقیم داشته و به این ترتیب بر بازدهی نهایی آن تاثیر گذار هستند. در قسمت اول این تحقیق از روش المان محدود برای آنالیز مودال و آنالیز ارتعاشی یک تغذیه کننده ارتعاشی کاسه ای که با آهنربا تحریک می شود استفاده شد. همچنین برای ارزیابی صحت نتایج به دست آمده از این شبیه سازی، آنالیز مودال و ارتعاشی یک تغذیه کننده ارتعاشی به صورت تجربی نیز انجام گرفت و تطابق خوبی بین نتایج یافت شد. در این قسمت اثبات شد که زاویه ارتعاش لزوما با مکمل زاویه فنرهای تخت با صفحه افقی برابر نیست و اثر پارامترهای مختلف از جمله ضخامت فنر تخت، سختی لاستیک ها و جرم کاسه بر زاویه ارتعاش و فرکانس طبیعی کاری سیستم بررسی شد. قسمت دوم این پایان نامه به بررسی دینامیک قطعات تغذیه شونده در تغذیه کننده ارتعاشی کاسه ای می پردازد. قطعات در تغذیه کننده ارتعاشی کاسه ای برخوردهای پشت سر هم با اصطکاک دارند. برای مدل کردن حرکت قطعات از یک روش عددی بر پایه فرمول بندی روش المان های گسسته و زبان برنامه نویسی c استفاده شد. برخلاف تحقیقات گذشته در این مدل فرض شد که قطعه تغذیه شونده جرم ذره ای نیست بلکه مستطیل شکل بوده و سه درجه آزادی دارد. این شبیه سازی هر دو رفتار پریودیک و بی نظم (آشوب) قطعه را توانست نشان دهد و با انجام محاسبات برای دامنه های ارتعاش مختلف تطابق خوبی با نتایج تجربی به دست آمد. اثر زاویه ارتعاش، ابعاد قطعه، ضریب اصطکاک و زاویه مسیر نیز بر سرعت متوسط تغذیه بررسی شد و نتایج حاصل ارائه شده اند. همچنین بر خلاف کلیه مدل های پیشنهاد شده قبلی این روش می تواند برخورد بین قطعات را نیز مدل کند. بنابراین با استفاده از این مدل اثر برخورد قطعات بر سرعت تغذیه بررسی شد و نتایج نشان دادکه برخورد قطعات موجب افزایش سرعت بالا رفتن قطعات از مسیر شده که در نهایت موجب افزایش سرعت متوسط تغذیه می شود. با وجود آنکه این مدل دوبعدی روشی مناسب برای شبیه سازی قطعات می باشد و نتایج آن نیز تطابق نسبتا خوبی با نتایج تجربی دارد، اما قادر به بیان اثر شتاب کوریولیس و برخوردها با دیواره کاسه، بر رفتار قطعه و سرعت متوسط تغذیه نیست. به همین دلیل در فصل آخر این تحقیق از یک مدل سه بعدی بر پایه فرمول بندی روش المان های گسسته استفاده شد تا رفتار یک قطعه مکعب شکل با شش درجه آزادی که روی مسیر تغذیه کننده ارتعاشی حرکت می کند، بررسی گردد. در فصل چهارم نشان داده شده است که این مدل سه بعدی نیز می تواند هر دو رفتار پریودیک و بی نظم قطعه را نمایش دهد و با انجام محاسبات برای دامنه های ارتعاشی مختلف تطابق خوبی بین نتایج این مدل سه بعدی و نتایج تجربی یافت شد. با استفاده از این مدل سه بعدی نشان داده شد که قطعه در حین حرکت به سمت جلو می چرخد. همچنین نشان داده شد که موقعیت شعاعی قطعه ثابت نیست و شتاب کوریولیس بر آن اثر می گذارد. این مدل سه بعدی همچنین می تواند دلیل وجود دو ماکزیمم در نمودار تجربی سرعت متوسط تغذیه بر حسب دامنه ارتعاش را تفسیر کند و این مهمترین ویژگی این مدل محسوب می شود.

در این تحقیق قصد داریم تا با استفاده از رزونانس چنجر ارتعاشات مضر طولی سیستم رانش را بر طرف کنیم. رزونانس چنجر در حقیقت یک جاذب ارتعاشی هیدرولیکی است که با جرم و فنر ومستهلک کننده مدل سازی می شود. کاربرد آن در کشتی ها به علت آسیب رسیدن به اجزای سیستم رانش بر اثر تشدید حاصل از نیروی فرکانسی محوری وارد به پروانه است. در زیر در یایی ها علاوه بر این، احتمال خطر شناسایی توسط سونارها به وسیله امواج منتشر شده در آب ناشی از نوسانات بدنه ی زیر در یایی وجود دارد. برای طراحی و بهینه سازی رزونانس چنجر ابتدا معادلات حاکم بر سیستم را بر اساس معادلات نیوتن نوشته می شود و پارامترهای رزونانس چنجر شامل جرم و فنر ومستهلک کننده بی بعد می شوند. برای بهینه سازی این پارامترها حدود آن ها را مشخص نموده و از الگوریتم ژنتیک پیوسته استفاده می شود. تابع هدف در کشتی ها ماکزیمم دامنه ی نیروی وارد به تراستمتر در فرکانس های محدوده ی عمل است. نیروی وارد بر تراستمتر در انتهای سیستم رانش اندازه گیری می شود. دامنه ی این نیرو در هر فرکانس با استفاده از تابع ضربه و تبدیل فوریه سریع به دست می آید و ماکزیمم آن در محدوده ی فرکانس عمل مشخص می شود. تابع هدف در زیر در یایی ماکزیمم قدرت متوسط زمانی صوت منتشر شده است که از ضرب نیروی وارد به بدنه در سرعت نوسانی بدنه ی زیر در یایی به دست می آید. هم چنین تابع هدف دیگری به عنوان ماکزیمم دامنه ی نیروی وارد به بدنه نیز در نظر گرفته می شود. بر اثر استفاده از رزونانس چنجر توابع هدف بیش از 90 در صد کاهش می یابند. برای بر رسی تاثیر رزونانس چنجر بر روی سایر قطعات سیستم رانش نمودار هر کدام از آن ها به طور جداگانه رسم شده اند.

منابع و صنایع دریایی نقش و تاثطر مهمی در زندگی انسان ها دارند. به همین علت مطالعه و بررسی بسیاری از مسائل مهندسی، زیست شناسی، تجاری و نظامی مرتبط با دریا، همواره مورد توجه محققان بوده است. امروزه استفاده از وسایل خود گردان زیر سطحی(auv)، در سطح وسطع و در کاربردهای مختلفی همچون جستجو و گشت زنی، جمع آوری اطلاعات (تجسس)، مین یابی، تهیه نقشه های استراتژیک از منطقه عملیاتی، جنگ زیردریایی ها و انجام عملیاتی نظیر مین گذاری مورد توجه مراکز مختلف پژوهشی، نظامی و صنعتی قرار گرفته است. یکی از بخش ها و مراحل اجتناب ناپذیر در طراحی هر وسیله خودکار، طراحی کنترل کننده برای آن وسیـله می باشد. در این میان طراحی کنترل کننده برای ربات های زیر آبی و مخصوصا auvها از ظرافت و پیچیدگی زیادی برخوردار است. عوامل اصلی که موجب دشواری طراحی کنترل کننده برای این گونه ربات ها شده است عبارتند از: غیر خطی بودن معادلات وسیله، وجود نامعینی ها که شامل دینامیک های مدل نشده و نامعینی در ضرایب هیدرودینامیکی می باشد، رفتار دینامیکی متغیر با زمان وسیله، وجود نیروهای مزاحم مانند جریان های زیر آبی و نیروی کابل برای rov ها، تغییر مراکز ثقل و شناوری وسیله به واسطه حرکت بازو و وجود نویزهای اندازه گیری می باشند. طبق بررسی های صورت گرفته پیرامون روش های کنترلی گوناگون بر روی شناورهای زیر سطحی خودگردان و نیز طبق تعاریفی که برای دینامیک این گونه وسایل ارائه شده است، در این پژوهش هدف ارائه یک سیستم کنترل جدید برای شناورهای زیر سطحی خودگردان می باشد. این سیستم ترکیبی از دو مکانیزم تخمین گر اغتشاشات و دیگری سیستم کنترل وفقی غیر مبتنی بر بردار رگرسور می باشد. در واقع وظیفه مکانیزم مربوط به تخمین گر اغتشاشات، حذف اثرات ناشی از اغتشاشات خارجی وارد بر شناور و نیز ارائه خطای مدل می باشد. در حالی که وظیفه سیستم کنترل وفقی غیر مبتنی بر بردار رگرسور دریافت خطای تخمین اغتشاشی و نزدیک کردن عملکرد سیستم کنترلی به حالت مطلوب خود می باشد. برای این منظور در این پایان نامه ابتدا به مدل دینامیکی شناور پرداخته شده سپس سیستم کنترلی مطلوب بررسی شده و پایداری آن از طریق تابع لیاپانوف به اثبات رسیده است. در این راستا شبیه سازی های صورت گرفته در این پژوهش شامل دو بخش می باشد. در بخش اول که مربوط به کنترل حرکت شناور زیر سطحی در صفحه شیرجه زنی می باشد، کنترل حرکت شناور به واسطه سیستم کنترل وفقی و نیز روش ارائه شده در این پژوهش صورت گرفته و میزان اعتبار نتایج این روش در مقایسه با نتایج سیستم کنترل وفقی مورد بررسی قرار گرفته است. در بخش دوم، شبیه سازی ها با استفاده از روش ارائه شده در این پژوهش و به منظور کنترل کامل حرکت شناور زیر سطحی صورت گرفته است. در پایان باید اظهار داشت که مهم ترین ویژگی این سیستم کنترلی با توجه به نتایج شبیه سازی های به دست آمده، عملکرد مقاوم آن در برابر اغتشاشات خارجی، نویز ناشی از سنسورها و نیز تغییرات مربوط به پارامترهای مدل نامی می باشد.

در این پایان نامه ارتعاش آزاد ورق گرافینی تک لایه در اندازه نانو تحت گذر جریان یک سویه سیال مورد بررسی قرار می-گیرد، به صورتی که سیال از یک یا دو طرف ورق می گذرد. گذر سیال، فشار دینامیکی به ورق وارد می کند و ورق بر اثر این فشار به ارتعاش درمی آید، با افزایش سرعت سیال این فشار دینامیکی افزایش می یابد تا آنجا که ورق ناپایدار می گردد. دو گونه ناپایداری دیورژانس و فلاتر ناشی از درهم گیری مودها برای چهار مود نخست ورق مورد بررسی قرار می گیرد. از آنجا که ورق در اندازه نانو می باشد از تئوری ناموضعی ارینگن بر پایه تئوری ورق کلاسیک (کیرشهف-لاو) بهره گرفته شد تا اثر اندازه کوچک را در ارتعاشات ورق بتوان بررسی کرد. برای حل عددی از روش گالرکین و تابع های آزمون هارمونیک استفاده شد . مدل سازی اندرکنش سیال-سازه از تابع پتانسیل (با چشم پوشی از گرانروی سیال) و معادله ناویر-استوکس (با در نظر گرفتن گرانروی سیال) استخراج می شود و برای در نظر گرفتن اثر اندازه در سیال، عدد نودسن برای شرط مرزی لغزشی به کار برده شد. سرانجام تاثیر پارامتر ناموضعی، جریان یک طرفه و دو طرفه، وجود دیوار صلب با فاصله ای از ورق (هم چنین تاثیر این فاصله)، وجود ورق الاستیک با فاصله ای از ورق، عدد نودسن (برای سیال مایع و هوا )، نسبت طول به عرض ورق، چگالی سیال، در نظر گرفتن ترم های لزجت مورد بررسی قرار می گیرد. بسامدهای طبیعی بدست آمده در کار کنونی برای نانو-ورق با نتیجه های دینامیک مولکولی انجام شده در کارهای پیشین مقایسه شد و نزدیکی پاسخ ها به نتیجه ها اعتبار بخشیده است.

در این پایان نامه با معرفی یک مدل آیروالاستیک برای میکروتیر های برانگیخته شده توسط نیروی الکترواستاتیک، اثر گذر سیال خارجی بر ولتاژ اتصال کوتاه و ناپایداری دینامیکی آنها مورد بحث قرار می گیرد. این مدل هم برای میکروتیر دو سر گیردار و هم یک سر گیردار بررسی می شود. هم چنین ناپایداری دیورژانس و فلاتر ناشی از گذر سیال خارجی نیز مورد توجه قرار می گیرد. در تمامی بخش های این پایان نامه، از روش رانژ-کوتا مرتبه چهار برای محاسبه ی پاسخ دینامیکی سیستم ها استفاده می شود. در هر قسمت نیز با اعتبار سنجی مدل های ساده شده ی ارایه شده، صحت روش های حل مساله مشخص می شود. در ادامه ارتعاش ناخطی نانولوله های کربنی سیال بر، با در نظر گرفتن اثر اندازه برای مقیاس کوچک هم برای سیال و هم برای نانولوله و نیز اثر کرنش فون کارمن، مورد بررسی قرار می گیرد و سرعت های بحرانی سیال که موجب بروز ناپایداری دیورژانس می شوند، به کمک روش تحلیلی هوموتوپی، محاسبه می شوند. هم چنین مقایسه ای میان نتیجه های بدست آمده ی کنونی با آنچه که در بررسی های پیشین محاسبه شده است، صورت می گیرد که نشان دهنده ی اعتبار این روش در حل مساله های ناخطی است. برای پی بردن به اثر تحریک خارجی الکترواستاتیک بر پایداری نانولوله، با ارایه ی مدلی که شامل اعمال تحریک یک طرفه و دوطرفه ی الکترواستاتیک و نیروی واندروالس بر نانولوله ی سیال بر است، تاثیر ولتاژ اعمال شده بر ناپایداری دیورژانس و نیز ناپایداری مربوط به ولتاژ اتصال کوتاه نانولوله بررسی می شود. هم چنین تاثیر در نظر گرفتن کنترل هایی بر اعمال ولتاژ بر مبنای جا به جایی و سرعت عرضی نانولوله، بر پیش-گیری از ناپایداری و افزایش دامنه ی ارتعاش آن بررسی می گردد.

در سالهای اخیر رباتهای متحرک به صورت گسترده ای برای امور متنوعی گسترش داده شدهاند که اعم آنها بازرسی ساختمانها، تحقیقات نظامی و کاوشهای سیارهای می باشند و اخیرا در طراحی ویلچر برای افرادی که دچار ناتوانی های جسمی و حرکتی می باشند استفاده شده است. هدف از این تحقیق طراحی مکانیزم چرخ دار حرکتی، جهت عبور از پله و نیز ارائه یک الگوریتم بر مبنای اصطکاک بین چرخ و مسیر است که بتواند بدون استفاده از سنسور های پیچیده و نیز وسایل جانبی دیگر که عملا هزینه اجرا را بالا خواهند برد مسیر های پله دار، مسیر های متقارن، مسیرهای نامتقارن و... را طی نمایند. ربات چرخ دار به دلیل سبک بودن، الگوریتم کنترلی ساده، بازدهی بالای انرژی و همینطور کم سروصدا بودن از جمله ربات هایی است که همواره مورد توجه قرار گرفته است. ارائه یک ربات چرخ دار با مکانیزم عضوی، امکان تحلیل ساده تر این ربات را می دهد. در ربات انتخاب شده پارامترهای موثری همچون طول عضو ها، فاصله مرکز ثقل ربات تا زمین و همینطور جرم چرخ ها وجود دارد که بهینه سازی این مقادیر موجب بهبود وضعیت بالا رفتن ربات از پله می شود. در ابتدا به تحلیل شبه استاتیکی ربات در چند وضعیت خاص پرداخته و نیروهای ترکشن و عکس-العمل در نقاط تماس چرخ های ربات و پله بدست آورده می شود. سپس به منظور بالا بردن توانایی ربات در گذر از پله به بهینه سازی ابعاد ربات پرداخته می شود. در نهایت الگوریتم کنترل ترکشن مبتنی بر پدیده ی چسبش-لغزش روی چرخ پیاده می شود. در این الگوریتم گشتاور وارد بر چرخ همواره بین حداکثر گشتاور ایجاد شده توسط نیروی اصطکاک ایستایی و اصطکاک جنبشی خواهد بود. الگوریتم توسط دو نرم افزار adams و matlab روی ربات پیاده می شود. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که ربات توانایی گذر از مسیر مسطح، سطوح با موانع متقارن و نامتقارن و همچنین پله با ابعاد مشخص شده و متناسب با ربات را دارد و گشتاور وارد بر چرخ همواره بین دو مقدار گشتاور ایجاد شده توسط نیروهای اصطکاک ایستایی و جنبشی خواهد بود.

در ربات های دارای عضوهای انعطاف پذیر، عدم امکان اندازه گیری دقیق درجات آزادی الاستیک و نرخ زمانی آنها و همچنین بالا بودن هزینه های ابزار دقیق برای اندازه گیری کمیت های مزبور از مشکلات اساسی به شمار میرود. از سوی دیگر بدلیل کم عملگر بودن بازوی ربات یاد شده و عدم امکان استخراج یک مدل دقیق دینامیکی و ارتعاش عضوهای بازو در حین حرکت نیز کنترل حرکت پنجه ربات دشوار است. سهم اصلی این تحقیق، برطرف نمودن مشکل اندازه گیری کمیات ذکر شده است که در این راستا استفاده از مشاهده گر به منظور تخمین متغیرهای حالت الاستیک بازو پیشنهاد می شود. برای تخمین متغیرهای مزبور، بررسی مشاهده پذیر بودن سیستم اولویت اصلی به شمار می آید. بدین منظور ابتدا روش تعیین مشاهده پذیری سیستم ارائه و پس از آن مشاهده گر غیرخطی با بهره بالا طراحی می شود. اثبات همگرائی دینامیک خطای مشاهده گر طراحی شده به سمت صفر، مسئله دیگری است که در این تحقیق به آن پرداخته می شود. روش خطی سازی ورودی -خروجی به عنوان روش کنترلی برای تعقیب مسیر پنجه ربات، انتخاب می شود که در آن به فیدبک کلیه متغیرهای حالت سیستم نیاز است اما فیدبک نظیر متغیرهای حالت الاستیک که غیرقابل اندازه گیری است، از تخمین آنها در مشاهده گر تامین می شود. علاوه برآن پایداری دینامیک داخلی سیستم نیز از اهمیت ویژه ای برخوردار است که برای پایدار نمودن آن، متغیر خروجی سیستم به شکلی مناسب تعریف می شود. وجود نامعینی های پارامتری و نامعینی در جرم باری که بازو حمل می کند، بکارگیری یک روش کنترلی مقاوم را طلب می نماید. در این رساله روش معمول کنترل مود لغزشی که برای ربات های فاقد کم عملگری استفاده می شود، بکار گرفته شده و پیشنهادی برای رفع مشکل کم عملگری آن ارائه می گردد . به منظور صحت سنجی نتایج شبیه سازی و بررسی عملکرد کنترل کننده و مشاهده گر طراحی شده، یک بازوی تک عضوی انعطاف پذیر، طراحی و ساخته شده است. با انجام آزمایش مربوط به بررسی همگرائی مشاهده گر و آزمایش مربوط به روش خطی سازی ورودی-خروجی همراه با تخمین متغیرهای حالت الاستیک در مشاهده گر، نتایج آنها با نتایج شبیه سازی های نظیر مورد مقایسه قرار می گیرد و کارآمدی مشاهده گر غیرخطی با بهره بالای طراحی شده و پایداری دینامیک صفر سیستم به همراه کارآئی روش کنترلی خطی سازی ورودی-خروجی نشان داده می شود.

نفوذگرهای انفجاری برای نفوذ در اهداف سخت مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از مهمترین این نفوذگرها خرج گود است. در خرج گود نسبت به سایر نفوذگرهای انفجاری از جمله پرتابه های شکل یافته انفجاری ، به واسطه سرعت بسیار بالای المانهای آستری و تلاقی آنها در محور و ایجاد یک جت پرسرعت و متمرکز، نفوذ بسیار بالاتر است. تا کنون چند مدل برای توصیف عملکرد این نفوذگرها پیشنهاد شده است. در بیشتر این مدلها شرایط عدم تقارن در نظر گرفته نمی شود. بررسی ها نشان می دهد دقت ساخت اجزاء یک نفوذگر در عملکرد آن بسیار موثر است. چرا که کوچکترین عدم تقارن در پارامترهای اولیه باعث تغییر شکل جت و حرکت جانبی آن و در نتیجه کاهش چشمگیر نفوذ می شود. لذا در این تحقیق برای توصیف تاثیر عدم تقارن درشکل جت، شرایط عدم تقارن به صورت کامل لحاظ می شود. می توان در حالات کلی مانند توزیع سرعت متفاوت برای المانهای آستری، عدم تقارن جبهه موج و. . . مدلهای کاملتری نسبت به مدلهای موجود ارائه نمود. در این رساله برای تحلیل خرج گودهای نامتقارن، در ابتدا به عنوان یک راهبرد مطمئن از دیدگاه سینماتیکی مربوط به حرکت جریان ذرات آستری پس از برخورد جبهه موج استفاده شده است، که در آن کلیه حالات ممکن در حرکت جریان المانها قابل بررسی است. این کار از آنجا که کاملاً کلی توصیف شده است، به عنوان روشی همه جانبه نگر برای اشراف بر مدلهایی که هنوز به صورت کاملاً فرم بسته توصیف نشده اند استفاده می گردد. این مرحله از پایان نامه به مدل جدیدی برای بررسی رفتار خرج گودهای نامتقارن صفحه ای (مستوی) با توصیف فرم بسته می انجامد. مقایسه نتایج این مدل با مدل های قبلی که برای حالات خاص پیشنهاد شده اند نشان از توانایی آن می دهد. برای اطمینان بیشتر، نتایج نیز با نتایج نرم افزارهای عددی مقایسه شده اند. در ادامه با تکمیل مدلهای موجود برای خرج گودهای با آستری مخروطی نامتقارن ، مدل تعمیم یافته ای نیز برای این نوع خرج گودها ارائه می شود. پس از پیشنهاد مدلهای مربوط به خرج گودهای نامتقارن، مهمترین کاری که در این رساله انجام می شود، استخراج روابط طراحی خرج گودهایی است که با عنوان "خرج گودهای w شکل با جت متمرکز" نام گذاری می شوند و برای اولین بار معرفی می گردند. در این نوع خرج گودها که از دو خرج گود نامتقارن و موازی تشکیل شده اند، جتی تشکیل می شود که حاصل برخورد دو جت گسیل شده از دو خرج گود نامتقارن است. این نوع خرج گودها را می توان در یکی از شکلهای صفحه ای (مستوی) یا مخروطی طراحی نمود. در نوع صفحه ای دو هسته اولیه و یک هسته ثانویه خطی تشکیل می شود و در نوع مخروطی (متقارن محوری) نیز یک هسته اولیه حلقوی و یک هسته ثانویه نقطه ای به چشم می خورد. این نوع خرج گودها برای اولین بار پیشنهاد و توصیف می شوند و کلیه روابط حاکم بر آنها به صورت مدون استخراج می گردد. در نهایت در این رساله با استفاده از نتایج حاصل از مدلهای پیشنهادی تعمیم یافته برای توصیف عملکرد خرج گود نامتقارن، همبستگی جت در خرج گودهای w شکل با جت متمرکز پیشنهاد می شود که در آنها کمیتهای بیشتری قابل کنترل است. در این نوع خرج گودها جت نهایی از گسیل و برخورد ذرات حاصل از جتهای اولیه که یک یا دو هسته متحرک به سمت محور تقارن حرکت می کنند، تشکیل می شود.

در سال های اخیر نانولوله های کربنی حامل سیال با توجه به کاربرد فراوانشان به عنوان مجراهای انتقال سیال در پزشکی و بیومکانیک توجه پژوهشگران زیادی را به سوی خود کشیده است. از این رو بررسی رفتار دینامیکی و انواع ناپایداری های ایجاد شده در نانولوله های کربنی که توسط جریان سیال درون آن برانگیخته می شوند، موضوع اصلی بیشتر این پژوهش ها بوده است. برای محاسبه ی سرعت های متوسط بحرانی سیال عبوری (سرعت هایی که در آن نانو لوله پایداری خود را از دست می دهد) به مدل سازی نانولوله ها با تئوری های مختلف از قبیل تیر اویلر-برنولی، تیر تیموشنکو و مدل پوسته الاستیک با شرایط مرزی گوناگون پرداخته شده است. در این پایان نامه از دو مدل تیر و پوسته برای مدل سازی نانو لوله استفاده می گردد. همچنین برای حل عددی و گسسته سازی معادله ی اندرکنش سیال-سازه نیز از روش گالرکین استفاده می گردد. با توجه به اندازه ی کوچک نانولوله ها، برای تحلیل مکانیکی نیاز به در نظرگرفتن تئوری های ویژه ای است که در این محدوده از اندازه های هندسی حکم فرما باشند. از این رو برای در نظر گرفتن اثرات اندازه برای سازه از تئوری های نا موضعی ارینگن و گرادیان کرنش-اینرسی استفاده می شود. تئوری نا موضعی ارینگن کاهش بسامد ها و سرعت های بحرانی را پیش بینی می نماید، درحالیکه تئوری گرادیان کرنش افزایش مقدار سرعت بحرانی و بسامد های آزاد را گزارش می کند. اثرات مقیاس کوچک سیال عبوری نیز با در نظر گرفتن رژیم لغزشی سیال به کمک عدد نودسن و تئوری خطی لغزش در معادلات حرکت حاکم دیده خواهد شد. در این پژوهش برای در نظر گرفتن رژیم لغزشی سیال دو مدل متفاوت اندرکنش سیال-سازه برای تیر و پوسته مورد استفاده ارائه می گردد. در مدل اول که براساس تعریف ضریب اصلاحی سرعت به دست می آید، با افزایش مقدار عدد نودسن سرعت های بحرانی و بسامد های ویژه ی نانو لوله کاهش می یابند. با توجه به مقادیر مجاز عدد نودسن برای سیال مایع و گاز، ملاحظه می گردد که بر اساس این مدل، رژیم لغزشی اثر چندانی بر رفتار ارتعاشی و پایداری نانو لوله ی حامی سیال مایع نمی گذارد. این درحالیست که برای جریان گاز، این مدل، کاهش 95 درصدی سرعت را نشان می دهد. در مدل دیگر که با لحاظ کردن سرعت لغزشی سیال بر روی دیواره ی نانو لوله به دست آمده است، رژیم لغزشی باعث افزایش پایداری نانو لوله شده و با افزایش عدد نودسن، مقدار سرعت لغزشی سیال بر روی دیواره بزرگ تر شده و پروفیل سرعت در داخل لوله یکنواخت تر می گردد. بنابراین به نتایج حاصل از مدل استاندارد اندرکنش سیال-سازه یرای تیر و پوسته نزدیک تر می شویم. در بخش دیگری از این پژوهش سعی شده تا اثر گرانروی سیال بر رفتار پایداری تیر و پوسته ی حامل سیال به دقت مورد بررسی قرار گرفته و معادلات اندرکنش سیال-سازه تحت گذر سیال گرانرو به طور صحیح استخراج می شوند. از این رو معادله ی اندرکنش سیال-سازه برای تیر اویلر-برنولی حامل جریان گرانرو اصلاح می گردد. مدل اصلاح شده به خوبی نشان می دهد که پارامتر گرانروی سیال به طور صریح در معادله حرکت دیده نخواهد شد. علاوه بر آن معادله ی اندرکنش سیال-سازه ی جدیدی برای پوسته ی دانل حامل جریان غیر چرخشی و نا گرانرو استخراج می گردد. در پایان نتیجه های دو روش گالرکین و موج متحرک با یکدیگر مقایسه می شوند.

ورق های دایره ای سوراخ دار چرخان در بخش های مختلف صنعت کاربردهای فراوان و مهمی دارند. تحلیل ارتعاشی ورق های دایره ای سوراخ دار چرخان می تواند در ساخت هرچه کارآمدتر آن ها به ما کمک کند. با ساخت این ورق ها از جنس مواد با عملکرد درجه-بندی شده، ما قابلیت های بیشتری از آن ها می توانیم استخراج کنیم. مواد درجه بندی شده، نوعی از مواد مرکب هستند که ساختار مواد در آن ها به صورت پیوسته از سطحی به سطح دیگر تغییر می کند. این ویژگی، توانمندی ها و انعطاف پذیری زیادی به طراحان و سازندگان در زمینه ساخت قطعاتی که باید شرایط سخت محیطی یا اعمالی را تحمل کنند، به ما ارائه می دهد. در این پایان نامه ورق دایره ای سوراخ دار از جنس ماده با عملکرد درجه بندی شده در حالات حرکت شتاب دار مورد تحلیل ارتعاشی قرار می گیرد. روابط حاکم از تئوری کلاسیک ورق به دست می آید. معادلات حرکت ورق در دستگاه استوانه ای با استفاده از دیاگرام آزاد نیرویی آن به دست می آید. معادلات حرکت در راستای شعاعی و مماسی از روش انتگرال گیری دیفرانسیلی حل می شوند و نتایج آن به عنوان ضرایب در معادله حرکت در راستای ضخامت بکار گرفته می شود. معادله حرکت در راستای ضخامت از روش انتگرال گیری دیفرانسیلی گسسته سازی و سپس حل می گردد. فرکانس های طبیعی بی بعد به دست آمده مختلط هستند که نشان گر تغییر در دامنه نوسان علاوه بر تغییر فرکانس می باشند. نتایج عددی برای ترکیب هایی از دو شرط مرزی تکیه گاه ساده و گیردار به دست آمده اند. تأثیر تغییر تابع شتاب زاویه ای، اندیس درجه بندی، تعداد امواج محیطی، ضخامت و نسبت شعاع داخلی به بیرونی ورق بر تغییر دامنه و فرکانس نشان داده شده است.

اخیرا توجه زیادی به رباتهای متحرک با توجه به محدوده وسیع کاربردهای آنها شده است. با توجه به اینکه رباتهای متحرک محدوده کاری وسیعی را پوشش می دهند بسیار مورد توجه هستند. به دلیل اینکه مصرف انرژی موتورها نسبت مستقیم با جرم و اندازه رباتها دارند به همین سبب از رباتهایی با اعضای بلند و سبک استفاده می شود. در این صورت عضو دارای تغییر شکل می باشد که نمی توان از آن صرفنظر کرد. ربات صلب، سنگین، حجیم، سرعت پایین و مصرف انرژی بالایی دارد در حالی که ربات الاستیک با توجه به قابلیت اطمینان بیشتر، اندازه و حجم کوچکتر، کارایی بیشتر، هزینه های تولیدی کمتر، تحرک و سرعت عمل بیشتر ، مزایای بیشتری نسبت به ربات صلب دارد. ربات متحرکی که در این تحقیق استفاده شده شامل یک بازوی دوعضوی الاستیک است که شامل مفاصل چرخشی می باشد. هر دو عضو این بازو به صورت الاستیک در نظر گرفته شده و ربات در صفحه افقی انتقال داده می شود. در این پایان نامه، روش کنترل بهینه حلقه باز برای بهینه سازی مسیر حرکت نقطه به نقطه ربات متحرک الاستیک با توجه به نقاط ابتدایی و انتهایی مشخص فضای کاری استفاده شده است. معادلات حرکت ربات متحرک توسط روش لاگرانژ بدست می آید و سپس با استفاده از روش مدهای فرضی برای بدست آوردن مدلی با درجات آزادی محدود استفاده می شود. مدل سینماتیکی بر اساس چارچوب گذاری ماتریسهای انتقال استاندارد که هم چرخشهای صلب و هم جابجایی های الاستیک را با فرض کوچک بودن آنها در نظر می گیرد ، بدست می آید. روش اصلاح شده بوک برای بدست آوردن سینماتیک اعضای الاستیک استفاده شده است. عضوهای بازوی انعطاف پذیر بصورت تیر اویلر- برنولی با شرایط مرزی یک طرف گیردار-یک طرف جرم دار مدل می شود. قید غیر هولونومیک و قیدهای سینماتیکی اضافی به منظور حرکت مشخص برای پایه در نظر گرفته می شود. تابع معیار که شامل مجذور سرعت زاویه ای مفاصل و گشتاور وارد بر مفاصل می باشد، تعریف می شود. گشتاور و سرعت زاویه ای را به گونه ای محاسبه می کنیم تا این تابع معیار مینیمم شود. سپس با استفاده از اصل حساب تغییرات و تعریف تابع هامیلتونین با استفاده از اصل مینیمم پونتریاگین و شرایط بهینه، مسئله کنترل بهینه به یک مسئله مقدار مرزی تبدیل می شود. با در نظر گرفتن ضرایب وزن متفاوت برای سرعت زاویهای مفاصل و همچنین گشتاور وارد بر مفاصل بازوی ربات متحرک در تابع معیار، اثر این ضرایب بر جوابها بررسی می شود. در نهایت بازوی انعطاف پذیر با پایه متحرک شبیه سازی می شود تا توانایی این روش را نشان دهد. برای حل معادلات بدست آمده از نرم افزار متلب استفاده شده است. نتایج حاصل از سایر مقالات با نتایج گرفته شده مقایسه شده تا اعتبار استخراج مدل دینامیکی و شبیه سازی اثبات شود. نتایج نشان می دهند با افزایش ضریب وزن سرعت زاویه ای مفاصل نسبت به گشتاور موتورها، تغییر موقعیت زاویهای مفاصل اول و دوم به سمت خطی شدن میل میکند، محدوده سرعت زاویه ای مفاصل کاهش و گشتاور ابتدایی و انتهایی افزایش می یابد.

علم دینامیک روتورها شاخه ای از دینامیک است که به تحلیل دینامیکی سیستم هایی می پردازد که در آن ها حداقل یک قسمت تحت عنوان روتور حرکت دورانی قابل توجهی دارد. بررسی رفتار دینامیکی موتورهای توربوماشینی، به دلیل سرعت بالای روتورهای آن ها و وقوع ارتعاشات زیاد در این سرعت ها، یکی از قسمت های مهم و اساسی علم دینامیک روتورهاست. روتور توربوجت به دلیل سرعت بسیار بالایی که در حین عمکرد خود دارد می تواند باعث ارتعاشات زیادی شود که به آسیب رساندن به قطعات دوار موتور توربوجت و یا حتی از کار افتادگی کل موتور منجر می شود. بنابراین، آنالیز مودال روتور در مراحل طراحی و ساخت روتور، به منظور جلوگیری از و قوع پدیده ی تشدید از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. همچنین بررسی دینامیکی روتور در شرایط کاری از ضروریات طراحی و نگهداری پیش گیرانه یک روتور است تا رفتار روتور در وضعیت دورانی مورد بررسی دقیق قرار گیرد و از وقوع ارتعاشات زیاد قبل و بعد ازساخت روتور جلوگیری شود. به این منظور، روش های قدرتمندی مانند روش اجزاء محدود که در این پایان نامه استفاده شده است به کار گرفته می شوند. در این پایان نامه، بررسی دینامیکی و آنالیز مودال دو روتور توربوجت مورد مطالعه قرارگرفته است. تحلیل روتور توربوجت کوچک به دو بخش آنالیز مودال در حالت ایستا و بررسی دینامیکی روتور در حالت دورانی تقسیم شده است. آنالیز مودال روتور در حالت آزاد وگیردار (با در نظر گرفتن بیرینگ ها) توسط مدل المان محدود تیر یک بعدی تیموشنکو، مدل المان محدود سه بعدی با نرم افزار ansys و همچنین تست های مودال کلاسیک و محیطی با استفاده از دستگاه لیزر داپلر و سنسور های شتاب سنج صورت گرفته است. بررسی دینامیکی روتور در حالت دوار توسط مدل المان محدود تیر و مدل سه بعدی انجام گرفته است. دیاگرام کمبل و سرعت های بحرانی توسط هر دو مدل المان محدود و پاسخ به نابالانسی و وضعیت تغییر شکل روتور در سرعت های بحرانی توسط مدل المان محدود تیر محاسبه شده اند تا وضعیت روتور در حالت دورانی به طور کامل بررسی شده باشد. در نهایت، نتایج بدست آمده برای روتور کوچک با یکدیگر مقایسه شده اند. تحلیل نتایج تئوری و تجربی نشان می دهد که مدل های المان محدود دقت مناسبی به منظور آنالیز مودال و بررسی دینامیکی روتور دارند. روتور توربوجت بزرگ تر نیز توسط مدل المان محدود تیر مورد تحلیل کامل دینامیکی قرارگرفته است. فرکانس های طبیعی در حالات ایستا و دورانی، دیاگرام کمبل، پاسخ به نابالانسی و وضعیت تغییر شکل روتور در سرعت های بحرانی از نتایج بدست آمده از تحلیل روتور بزرگ با استفاده از المان های تیر هستند. از نتایج بدست آمده برای روتور بزرگ به منظور بهینه سازی در طراحی انجام شده برای آن می توان استفاده کرد تا ملزومات طراحی مربوط به ارتعاشات آن رعایت شده باشد و از وقوع مشکلات مربوط به ارتعاشات قبل از ساخت جلوگیری شود.

پوسته های استوانه ای دوار در بسیاری از کاربردهای صنعتی از قبیل: روتور توربین گاز، سیستمهای جداساز گریز از مرکز، کوره های پخت سیمان و سیستمهای دوار استفاده می شود. برای بالا بردن سختی پوسته از تقویت کننده استفاده می‎شود. پوسته های استوانه ای و مخروطی که با المانهایی از نوع تیر تقویت شده‎اند به صورت گسترده‎ای در سازه‎های مکانیکی از قبیل: موشک، زیردریایی، خشک‎کننده های دوار و مخازن سوخت هواپیما استفاده می شوند. در اکثر این موارد پوسته تحت بارهای دینامیکی قرار دارد و ممکن است دچار ارتعاش و کمانش و خستگی شود. بنابراین شناخت خصوصیات این سازه‎ها از جمله فرکانس طبیعی و بار کمانش ضرورتا مورد نیاز است. از طرفی با توجه به نیاز روزافزون طراحی سازه‎های سبک وزن با استحکام بالا، لازم است که نسبت استحکام به وزن این سازه‎ها تا حد امکان بالا باشد تا سازه طراحی شده از نظر مصرف مواد، انرژی و هزینه بهینه باشد. از جمله راههای رسیدن به این هدف، تقویت بهینه پوسته با المانهای تقویت کننده محیطی و طولی و همچنین استفاده از مواد مرکب می باشد. در این پایان نامه تحلیل ارتعاشات آزاد، سرعت بحرانی و کمانش پوسته‎های استوانه ای تقویت شده و ارتعاشات آزاد پوسته های مخروطی کامپوزیتی تقویت شده به روش تحلیلی انجام پذیرفته است. در روابط تحلیلی، تیوری لاو و روش ریتز به کار برده شده و از روشهای المان جداگانه و متوسط گیری خواص تقویت‎کننده ها روی پوسته استوانه‎ای برای در نظر گرفتن اثر تقویت‎کننده‎ها استفاده شده است و مقایسه‎ای بین نتایج بدست آمده از این دو روش انجام شده است، همچنین در تحلیل پوسته مخروطی تنها از روش المان جداگانه برای مدل کردن اثر تقویت‎کننده‎ها استفاده شده است. اثرات نیروهای کریولیس و گریز از مرکز که در اثر دوران پوسته به وجود می آید، در معادلات حاکم آورده شده است. برای بدست آوردن معادلات حرکت ابتدا تابع انرژی را بدست آورده و سپس با اعمال اصل همیلتون معادلات حرکت حاصل می شوند. همچنین توابع تغییر مکان برای شرایط مرزی دو سر تکیه‎گاه ساده به صورت مثلثاتی در نظر گرفته شده‎اند. به علت اینکه حل دقیق برای پوسته کامپوزیتی دوار با شرایط مرزی متفاوت (مانند:گیردار-گیردار یا گیردار-تکیه‎گاه ساده) وجود ندارد، از روش gdq برای بررسی این نوع از شرایط مرزی بر روی پوسته استوانه ای استفاده شده است. روش مذکور، تکنیک عددی کارآمدی است که با استفاده از تعداد کم نقاط شبکه برای رسیدن به پاسخ قابل قبول می باشد. با استفاده از این روش، معادلات حرکت با مشتقات جزیی به طور تقریبی تبدیل به یک سری معادلات جبری خطی می شوند. لازم به ذکر است در این پایان نامه برای اولین بار به بررسی ارتعاشات پوسته های مخروطی تقویت‎شده دوار پرداخته شده است، همچنین تاکنون معادلات حرکت پوسته های مخروطی کامپوزیتی دوار از روش انرژی بدست نیامده است. معرفی پدیده سرعت بحرانی و بررسی اثرات بار محوری و فشار داخلی بر روی پوسته استوانه ای تقویت شده نیز از تازه های این پایان نامه می باشد. تاثیر پارامترهای مختلف نظیر هندسه پوسته و تعداد تقویت کننده ها، زاویه الیاف، جنس پوسته و چیدمان الیاف روی فرکانسهای طبیعی، سرعت بحرانی و بار کمانش پوسته استوانه ای تقویت شده مورد مطالعه قرار گرفته است. به علاوه اثر بارگذاری استاتیکی محوری، شعاعی بر روی پوسته استوانه‎ای و سرعت دورانی پوسته استوانه‎ای و مخروطی تقویت‎شده بر روی تغییرات فرکانس طبیعی مطالعه شده‎اند. در بررسی صحت نتایج تحلیل برای پوسته استوانه‎ای با نتایج موجود در مقالات مقایسه‎ای انجام شده است، همچنین در بررسی صحت نتایج حاصل از تحلیل پوسته مخروطی، مقایسه نتایج با پوسته استوانه ای در شرایطی که زاویه راس مخروط صفر باشد انجام شده است.

هدف اصلی این پایان نامه، بالانس گرانشی پای انسان به کمک یک ارتز خارجی و به منظور کاهش توان ماهیچه ای لازم (گشتاور مورد نیاز در مفاصل) برای حرکت شخص کاربر می باشد. بالانس گرانشی غالباً برای کاهش توان مورد نیاز عملگرهای مولد حرکت (گشتاور موتورها) در ماشین های صنعتی مورد استفاده قرار می گرفته است. در طرح ارایه شده در این پایان نامه، ساختاری مکانیکی موسوم به ارتز خارجی از یک سو توسط یک مفصل مناسب به ساق پای شخص کاربر متصل می گردد و از طرف دیگر به یک چهارچوب حرکتی متصل می شود. بدین ترتیب پا به همراه ارتز خارجی متصل به آن یک حلقه بسته سینماتیکی تشکیل می دهد. طول مناسب برای عضوهای ارتز خارجی به گونه ای انتخاب می شود که این حلقه همواره در طول زمان حرکت بسته باقی بماند. بالانس گرانشی پای انسان در عمل بدین معنی است که انرژی پتانسیل سیستم متشکل از پا و ارتز خارجی، در تمام طول حرکت، مستقل از پیکربندی عضوهای پا (تغییر در زوایای مفاصل پا در حین حرکت) باشد. چنین حالتی با انتخاب مناسب پارامترهای اینرسی اعضای ارتز خارجی (جرم و موقعیت مرکز جرم عضوهای) و نیز افزودن فنر با انتخاب نقطه اثر مناسب آن و ضریب سختی مناسب به سیستم میسر خواهد شد. با توجه به حالات ممکن برای حرکت پا در صفحات حرکتی مختلف (درجات آزادی مختلف در حرکت پا)، طرح های مناسبی برای بالانس گرانشی پا و پشتیبانی حرکت در هر یک از حالات حرکتی ارایه شده است. به منظور محاسبه گشتاورهای مورد نیاز برای حرکت در مفاصل پا، دینامیک مجموعه پا و ارتز خارجی تحلیل می شود و در نهایت، نتایج به دست آمده به منظور بررسی تأثیر بالانس گرانشی پا به وسیله ارتز خارجی طراحی شده در حالات مختلف حرکت، با یکدیگر و نیز با نتایج مربوط به حرکت پا بدون اتصال ارتز خارجی به آن مقایسه می شوند و چگونگی تسهیل حرکت درهنگام اتصال ارتز خارجی به پا مورد مطالعه قرار می گیرد. به طور کلی نتایج بیان گر آن هستند که بالانس گرانشی در سرعت های حرکت نسبتاً کم باعث کاهش گشتاورهای مفصلی شده و حرکت فرد را تسهیل می کند. با زیاد شدن سرعت حرکت و افزایش تأثیر اینرسی سیستم از این مزیت کاسته می شود.

در این تحقیق روشی برای طراحی مسیریک سیستم موبایل ربات صفحه ای شامل پایه غیرهلونومیک وبازوی سه لینکی در حضور موانع ارایه شده است. در اینجا از توابع پیوسته و هموار مانند توابع چندجمله ای به منظور مسیریابی ربات استفاده شده است. روش ارایه شده شامل به دست آوردن تاریخچه زمانی حرکت محرکهای ربات می شود که تحت رفتار این محرکها، ربات به پیکربندی نهایی خود می رسد. به منظور ساده سازی، فرض می شود که موانع موجود در مسیردارای اشکال هندسی منظم مانند دایره یا بیضی باشند. پایه به کار رفته در این تحقیق پایه با رانش دیفرانسیلی است که از انواع پرکاربرد پایه هاست.متغیرهای حرکت در فضایی تصویر می شوند که باعث ارضای قید غیرهلونومیک پایه در هر لحظه از حرکت می شود. موانع موجود در مسیر نیز به این فضا تصویر می شوند. ترکیب بازو وپایه باعث می شود که ربات در فضای کاری وسیع تری عمل کند. هر چند بررسی این نوع سیستمها شامل بررسی مسأله ای به نام افزونگی درجات آزادی می شود که به پیچیدگی مسأله می افزاید، ولی افزونگی درجات آزادی در ربات، قابلیتهای ویژه ای از نظر کاربردی برای آنها ایجاد می کند. به دلیل اینکه در رباتهای دارای افزونگی درجات آزادی در یک فضای کاری مشخص، مسیرهای متعددی برای ربات وجود دارد. یک راه برای انتخاب یک مسیر مناسب از بین مسیرهای ممکن، انتخاب یک اندیس مناسب و بهینه کردن آن می باشد. در این تحقیق مسأله طراحی مسیر بهینه،با بهینه سازی روی اندیس دینامیکی با استفاده از دو روش الگوریتم ژنتیک و جستجوی مستقیم صورت گرفته است. وجود مانع در مسیراز لحاظ سینماتیکی قیدهایی به مسأله اضافه می کند که به پیچیدگی مسأله می افزاید. یک راه حل برای در نظر گرفتن این قیود حل مستقیم معادلات سینماتیکی ربات است. با این کار بعد فضای مجهولات مسأله کاهش یافته و مسأله بهینه سازی مقید به مسأله بهینه سازی نامقید تبدیل می شود. درروش مورد استفاده دراین تحقیق با در نظر گرفتن کلیه درجات آزادی ربات دارای افزونگی،قیود سینماتیکی بااستفاده از ضرایب لاگرانژ و توابع پنالتی به اندیس مورد نظر اضافه می گردند. نتایج عددی و نمودارها جهت طراحی مسیر بهینه برای یک مجموعه موبایل ربات در حضور موانع با استفاده از دو روش الگوریتم ژنتیک و جستجوی مستقیم آورده شده است. جهت نشان دادن کارایی روش استفاده شده، نتایج به دست آمده با نتایج به دست آمده به روش حل مستقیم معادلات سینماتیکی که در یکی از مراجع بررسی شده است، مقایسه شده است. نتایج به دست آمده کارایی روش ارایه شده را نشان می دهد.

امروزه خودروهای کلاس a در راستای بهبود مصرف انرژی و کاهش آلودگی هوا به طور گسترده ای مورد توجه قرار گرفته اند. بر همین اساس با بررسی بازار خودروی کشور و نیازهای جامعه، لزوم تولید و ارائه ی یک خودرو با پلتفرم ملی در رده ی a کاملاً روشن خواهد شد. در این تحقیق برای پاسخگویی به این نیاز، مراحل تدوین پلتفرم اولیه خودروی کلاس a ملی برای توسعه ی محصول نهایی در قالب یک پروژه ی طراحی گسترده در بخش های مختلف، انجام شده است. در واقع طرح پلتفرم پایه مبنایی برای پیشرفت روند طراحی در حوزه های مختلف خواهد بود. در تحقیق حاضر، طراحی، تحلیل و بهبود زیرسیستم های دینامیکی این خودرو بر اساس پلتفرم پایه ی تدوین شده برای خودرو، به طور تخصصی دنبال شده است. سیستم های تعلیق جلو و عقب خودرو و نیز سیستم فرمان از دیدگاه مکانیزمی طراحی و تحلیل شده اند. در مورد سیستم تعلیق خودرو باید خاطر نشان کرد که با بررسی های صورت گرفته سیستم تعلیق از نوع ستون مک فرسون برای جلو و نوع تیر پیچشی برای عقب خودرو برگزیده شده است. در این قسمت علاوه بر طراحی در بخش های ارتعاشی و مکانیزمی سیستم تعلیق، پس از تحلیل طرح، بهینه سازی آن در حوزه های کیفیت سواری و هندسه ی مکانیزم (شامل ارتفاع مرکز غلت و پارامترهای کلیدی مربوط به هندسه ی استقرار چرخ و محور فرمان) انجام شده است. همچنین در مورد سیستم فرمان خودرو که از نوع دنده-شانه برگزیده شده است، طراحی بهینه ای در زمینه ی هندسه ی فرمان دهی چرخ ها، رفتار مکانیزم فرمان در قالب پدیده ی غلت فرمان و سایر جزئیات دیگر صورت گرفته است. شایان ذکر است برای تیپ الکتریکی خودرو که طراحی آن با افزایش قابل توجه وزن و تغییر در موقعیت مرکز جرم نسبت به تیپ احتراقی خودرو همراه بوده، تدابیر لازم برای تصحیح رفتار دینامیکی خودرو با حداقل تغییر در ساختار زیرسیستم های دینامیکی و با رویکرد حفظ پلتفرم مشترک اتخاذ گردیده است. در این پروژه به طور گسترده ای از نرم افزارهای catia، adams/car و adams/insight استفاده شده است. از نرم افزار catia در حوزه ی cad بهره گرفته شده است. همچنین مدل سازی دینامیکی خودرو در adams/car انجام شده و پروسه ی طراحی، اجرا و تحلیل آزمایش، مدل سازی توابع هدف و بهینه سازی به کمک adams/insight انجام شده است. در adams/car از شبیه سازی های مختلف نظیر حرکت تعلیق، فرمان دهی، فورپست با جاده ی اتفاقی، گردش شعاع ثابت، تغییر مسیر و... استفاده شده است. همچنین در adams/insight به کمک طراحی آزمایش کامل و تشکیل رویه ی پاسخ به کمک برقراری ارتباط با adams/car بهینه سازی طرح با رویکردهای مختلفی نظیر کیفیت سواری و هندلینگ انجام شده است. کنار هم قرارگیری سه فرآیند طراحی، تحلیل و بهینه سازی در حوزه ی دینامیک خودرو تنها یکی از نوآوری های تحقیق حاضر است. در بازار خودروی داخلی هیچ یک از سه برند ملی دارای پلتفرم مستقل نیستند و خودروی کلاس a ملی در سبد محصول خودروسازان وجود ندارد. لذا تحقیق حاضر و اجرای آن، به لحاظ ارائه یک پلتفرم کلاس a به بازار داخلی از اهمیت زیادی برخوردار است. همچنین به طور خاص در حوزه ی دینامیک خودرو، گردآوری دانش فنی مرتبط با طراحی زیرسیستم های دینامیکی خودروهای کلاس a قطعاً ارزشمند خواهد بود. همچنین مدل دینامیکی ساخته شده برای خودرو در این تحقیق، برای ادامه مراحل طراحی این پلتفرم به راحتی قابل استفاده خواهد بود.

آثار مخربی که پدیده تشدید می تواند به دنبال داشته باشد، اهمیت بررسی و تحلیل ارتعاشات آزاد را به ویژه در هندسه ها و مواد پرکاربرد به خوبی نشان می دهد. هدف اصلی در این پایان نامه بررسی و تحلیل سه بعدی ارتعاشات آزاد پوسته های استوانه های با خواص درج هبندی شده همراه با لایه های پیزوالکتریک می باشد. در این کار اثر اعمال محیط حرارتی و ایجاد اختلاف دما در جسم، بر فرکانس طبیعی سیستم نیز مورد بررسی قرار گرفته است. ویژگی های لایه با خواص درجه بندی شده، علاوه بر مختصات (در راستای شعاع)، به دما نیز وابسته در نظر گرفته شده، همچنین اثر دما بر لایه های پیزوالکتریک مورد بررسی قرار گرفته است. اعمال شرایط حرارتی با توجه به شرایط مرز ی در تکیه گاه ها منجر به اعمال تنشهای حرارتی اولیه در پوسته می گردد که این تنش ها بر مشخصه های ارتعاشی پوسته موثر می باشند. نخست با استفاده از معادله انتقال حرارت پایای یک بعدی در پوسته استوانه های، میدان توزیع دما تعیین شده است. سپس به منظور محاسبه ی تنش و کرنش های حرارتی اولیه، به استخراج و حل معادلات تعادل ترموالاستیک پرداخته شده و پس از آن با استفاده از اصل هامیلتون، معادلات حرکت پوسته استوان های با خواص درج هبندی شده همراه با لایه های پیزوالکتریک محاسبه شده است. به منظور گسست هسازی و حل معادلات، از روش انتگرال دیفرانسیلی توسعه یافته استفاده شد. شرایط مرزی دو سر گیردار و یک سر گیردار یک سر آزاد برای این پوسته در نظر گرفته شده و اثر دما، توان نسبت حجمی و نسبت پارامترهای هندسی بر نتایج نیز بررسی شد. به طور کلی می توان گفت که در این تحقیق فرکانس طبیعی سیستم با افزایش اختلاف دما، افزایش توان نسبت حجمی لایه با خواص درج هبندی شده و افزایش نسبت طول به شعاع، کاهش یافته و افزایش نسبت ضخامت لایه با خواص درج هبندی شده به ضخامت لایه های پیزوالکتریک، افزایش فرکانس طبیعی را به دنبال دارد.

در این تحقیق در مورد ماهیت پدیده پخش آوا و روش انتشار آن ، پدیده های فیزیکی مولد آن در ماشین آلات، روش های اندازه گیری و ثبت این پدیده، روشهای پردازش داده ها، روش های عیب یابی بیرینگ ها و در خصوص شبکه عصبی مطالعه می شود. پس از آن نوبت مطالعات عملی این تحقیق می شود. برای انجام این موضوع، ابتدا آزمون ها را بر روی یک ماشین آزمایشگاهی انجام داده و سپس دو ماشین آهسته گرد موجود در مجتمع فولاد مبارکه مورد تست و تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. در این تحقیق این موضوع مشخص می شود که اگر یک ماشین آهسته گرد به صورت دوره ای مورد تست پخش آوا قرارگیرد و داده های آن توسط تبدیل موجک مناسب پردازش شوند، با محاسبه پارامترهای آماری خصوصاً کورتوسیس و بررسی روند تغییرات آن، می توان از پیشرفت خرابی در آن ماشین مطلع شد و با استفاده از تابع انولوپ از نوع عیب نیز آگاهی یافت. همچنین در صورتی که یک شبکه عصبی مناسب برای عیب یابی ماشین طراحی شود، با استفاده از داده های آزمون پخش آوا، به عنوان ورودی شبکه عصبی، می توان از شدت خرابی در آن ماشین نیز آگاهی یافت. علاوه بر آن، موضوع پدیده های اصطکاک و ضربه در بیرینگ های آهسته گرد معیوب مورد تحقیق قرار می گیرد. در تحقیقات قبلی که با استفاده از ماشین های آزمایشگاهی انجام شده اصطکاک در محدوده فرکانسی 50 تا 100 کیلوهرتز اندازه گیری شده است. در این تحقیق این موضوع برای ماشین صنعتی با شرایط کارکرد واقعی تأیید می شود. در مورد پدیده ضربه در این مطالعه مشخص می شود که ضربه توانایی تحریک فرکانس طبیعی حسگر را دارد و از نظر فرکانسی در محدوده فرکانس طبیعی حسگر اتفاق می افتد.

چکیده پیشرفت صنایع مختلف کاربردهای جدیدی برای ربات ها ایجاد کرده است که در آن هم مهارت بازو و هم بزرگی ابعاد فضای کاری بطور همزمان نیاز است. از این رو دسته جدیدی از ربات های مار شکل ساخته شده اند. از مشخصات اکثر ربات های مار شکل داشتن افزونگی درجات آزادی است که این افزونگی درجات آزادی را می توان برای انجام وظایف جانبی و یا برای بهینه کردن شاخص هایی به کار برد. از آنجا که اکثر کاربردهای ربات های مار شکل در محیط های ناشناخته و بعضا پیچیده است، لزوم ایجاد روش های کنترلی متفاوت با کنترل زمان مبنا برای کنترل آنها احساس می شود. در تحقیق حاضر ابتدا سینماتیک ربات های مار شکل صفحه ای بررسی می شود. در ادامه روشی برای بدست آوردن معادلات دینامیکی ربات های مار شکل ارائه و با استفاده از آن معادلات دینامیکی حاکم بر سه نوع ربات های مار شکل بدست آورده می شود. در قسمت بهینه سازی دو نوع معیار کلی اکسترموم انرژی جنبشی لحظه ای و اکسترموم انتگرال انرژی جنبشی ارائه می گردد. از طرف دیگر دو نوع معیار دیگر اکسترموم کار انجام شده در طی مسیر و اکسترموم زمان طی مسیر ارائه می گردد و بیان می شود که بر حسب شرایط کاری کدام یک از روش ها مناسب تر است. در بخش کنترل ابتدا روش کنترل زمان مبنا1 بررسی می شود که در آن با استفاده از کنترل pid و با تغییر در یکی از پارامتر های حرکت سرپنوئیدی و با هدف کاهش خطا که از مقایسه موقعیت ربات با یک خط دلخواه بدست می آید سعی می شود سر ربات خط دلخواه را تعقیب کند. در انتها با مقایسه نتایج مشاهده می شود که کنترل رویداد مبنا2 برای ربات های مار شکل در تعامل با محیط های پیچیده و در سازگاری با حوادث پیش بینی نشده و نامعینی های سیستم بسیار موفق تر از کنترل زمان مبنا عمل می کند. پس از آن یک ربات مار شکل پانزده درجه آزادی در تعقیب به منظور رسیدن به یک هدف متحرک شبیه سازی شده و نتایج حاصل از چهار معیار مختلف اکسترمم سازی (انرژی جنبشی لحظه ای ، انتگرال انرژی ، کار انجام شده در مسیر و زمان طی مسیر) با کنترل رویداد مبنا ارائه و مقایسه گردیده و معایب و محاسن هر یک از آنها مقایسه می گردد.

در این تحقیق طراحی ناوبری یک ربات متحرک صفحه ای برای تولید مسیرهای عاری از مانع بوسیله دو نگرش سنسوری بنام های الگوریتم هدف گرای فازی والگوریتم فازی-ژنتیک با شرط عدم برخورد با موانع استاتیکی دینامیکی بکار رفته است. مزیت اصلی نگرش های سنسوری این است که ربات می تواند با ایمنی کافی در یک محیط دینامیکی حرکت کرده و از برخورد با موانع اجتناب کند. اما عیب اصلی این نگرش به محدودیت سنسورها برمی گردد که این امر موجب گم شدن ربات و نرسیدن آن به هدف، حتی با وجود مسیری آزاد، می شود. در الگوریتم هدف گرای فازی بکار رفته، هدف یابی به عنوان عاملی هدایتی جهت گم نشدن ربات، مورد استفاده قرار گرفته است و الگوریتم حاضر هیچ گونه تضمینی جهت طی شدن کوتاه ترین مسیر به ما نمی دهد. در این روش از سنسورهای با برد کوتاه نظیر سنسورهای نوری مادون قرمزو یا سنسورهای حسی استفاده می شود. همچنین در این روش قوانین فازی صریح برای طراحی حرکت وجود ندارد، به این معنی که اطلاعات درباره موانع از نوع محلی می باشد. در روش فازی-ژنتیک از الگوریتم ژنتیک به منظور بهینه سازی پایگاه قوانین فازی برای تولید مسیری که پارامترهای مورد نظر مسئله را ارضا کند استفاده می شود. در این روش قوانین فازی به صورت صریح تعیین می شوند که شامل دو ورودی و یک خروجی می باشند. ورودی اول از جنس فاصله و ورودی دوم و خروجی از جنس زاویه می باشند. نتایج شبیه سازی در محیط گرافیکی نرم افزار متلب پیاده سازی شده، و صحت نتایج بدست آمده از دو روش ذکر شده در فصل نتایج قابل مشاهده می باشد.

بررسی رفتار دینامیکی خطوط لوله¬های طویل به علت کاربردهای گسترده¬ای که در نیروگاه¬ها، پالایشگاه¬ها، مجتمع¬های پتروشیمی، سازه¬های دریایی و سکوهای نفتی دارند جایگاه ویژه¬ای را به خود اختصاص داده ¬است. یکی از نقایص معمول در سازه¬ها ترک است که می¬تواند تاثیر خطرناکی بر رفتار سازه داشته باشد تا جایی که ممکن است باعث تخریب آن شود. بسیاری از محققین در تحقیقات خود بر روی ارتعاشات تیر ترک¬دار از مدل¬های ترک باز استفاده کرده¬اند. در این مدل¬ها فرض بر این است که ترک در هنگام ارتعاش تیر همواره باز می¬ماند. در نتیجه سختی سازه اگرچه در اثر حضور ترک کاهش می¬یابد اما در طول زمان ارتعاش ثابت مانده و تغییری نمی¬کند. در این پایان نامه رفتار ارتعاشات آزاد لوله ترک¬دار با ترک باز و بسته شونده با استفاده از روش اغتشاشی بررسی می¬شود. به همین منظور، در ابتدا ارتعاشات عرضی تیر با سطح مقطع پر و توخالی با شرایط مرزی مختلف و سپس لوله دو سر مفصل در مود اول خود به صورت سیستم یک درجه آزادی با جرم، میرایی و سختی معادل مدل¬سازی شده است. در این مدل، فرض می¬شود که در اثر باز و بسته شدن ترک، سختی معادل به صورت یک تابع هارمونیک زمانی بین مقادیر سختی معادل مربوط به حالت های کاملاًََََ باز و کاملاًَََ بسته ترک تغییر ¬کند. ابتدا سختی مربوط به فنری که به جای ترک مدل شده است به صورت تحلیلی به¬دست آمده و با مقادیر آزمایشگاهی مقایسه می¬شود. سپس معادلات با روش اغتشاشی روش لیندستد- پوانکاره حل می¬شود و برای صحت سنجی نتایج با روش عددی رانگ-کوتای مرتبه چهارم مقایسه می¬شود. همچنین اثرات عمق ترک و موقعیت ترک بر فرکانس طبیعی و جابه¬جایی لوله بررسی می¬شود. با بررسی نمودارها نتایج بدین صورت بود که نسبت میرایی را نمی¬توان ثابت گرفت و این مقدار با افزایش عمق ترک افزایش پیدا می¬کند و موقعیت ترک نیز بر این مقدار بی¬تاثیر نیست. ثابت شد که مدل ترک باز برای ترک، عمق ترک را به درستی نشان نمی¬دهد و عمق ترک را کمتر از مقدار واقعی پیش بینی می¬کند: در نتیجه مدل ترک باز نمی¬تواند مدل قابل اطمینانی برای ترک در نظر گرفت. نتیجه دیگر حضور اجزای هارمونیک در پاسخ سیستم بود که با افزایش نسبت میرایی دامنه¬ی قله¬هایی که مربوط به اجزای هارمونیک بود افزایش پیدا می¬کرد این دلیلی بر افزایش آثار غیر خطی در پاسخ سیستم است.

این تحقیق به بررسی ارتعاشات آشوبناک در سیستم مدل کامل غیرخطی خودرو با حضور سرنشین در مواجهه با ناهمواری سطح جاده می پردازد. در سال های اخیر بررسی رفتار دینامیکی غیرخطی خودرو بیشتر با در نظر گرفتن مدل های ساده تر یک چهارم و نصف توسط محققین صورت گرفته و از مدل کامل کمتر استفاده شده است. این در حالی است که مدل های یک چهارم و نصف بازتاب کاملی از رفتارهای سینماتیکی و دینامیکی خودرو نداشته و پاسخ های آنها نسبت به مدل کامل از دقت کمتری برخوردار است. از آنجایی که حضور سرنشین هنگام حرکت خودرو اجتناب ناپذیر است، درنظر گرفتن مدل مناسبی که بتواند اثرات متقابل حرکت خودرو و سرنشین بر یکدیگر را به خوبی توجیه کند ضروری است. در این تحقیق با در نظر گرفتن مدل کامل خودرو با حضور تعداد سرنشین متفاوت به بررسی رفتارهای آشوبناک خودرو در مواجهه با ناهمواری های سطح جاده پرداخته و اثر حضور سرنشین بر ارتعاشات آشوبناک خودرو مورد مطالعه قرار می گیرد. هم چنین اثر ناهمواری های مختلف بر رفتارهای دینامیکی غیرخطی خودرو بررسی شده و محدوده های مناسبی از پارامترهای فیزیکی خودرو به منظور خارج کردن خودرو از رفتارهای آشوبناک به وجود آمده در آن ارائه می گردد. در کلیه موارد معادلات دیفرانسیل حاکم بر حرکت سیستم بر اساس قوانین نیوتن- اویلر استخراج شده و به روش های عددی با استفاده از نرم افزار matlab حل می گردند. برای بررسی رفتارهای دینامیکی غیرخطی خودرو از ابزارهای شناسایی این گونه رفتارها یعنی: نمودارهای پاسخ زمانی، منحنی صفحه فاز، طیف توان، مقطع پوانکاره، نمودارهای دوشاخه ای شدن و ماکزیمم نماهای لیاپانوف استفاده می شود. نتایج نشان می دهد اثر سرنشین بر رفتارهای آشوبناک خودرو بسیار مهم بوده و محدوده های نامنظم رفتار دینامیکی خودرو و تبدیل حرکات چند پریودی به آشوبناک و بالعکس را کاهش می دهد. هم چنین نوع مدل سازی ناهمواری سطح جاده بر رفتارهای دینامیکی خودرو بسیار مهم بوده به طوریکه پاسخ های آشوبناک آن در مواجهه با مدل های مختلف ناهمواری، متفاوت است. هم چنین تغییر در مقدار پارامترهایی مثل ضریب سختی فنر سیستم تعلیق، ضرایب سختی فنر و استهلاک صندلی سرنشین و ضریب سختی لاستیک ها می تواند رفتارهای آشوبناک به وقوع پیوسته در خودرو در مواجهه با ناهمواری جاده را کنترل کرده و خودرو را از آشوب خارج نماید.

کاشت قلمه نیشکر با استفاده از قلمه کار های موجود در کشور به دلیل ریزشی بودن موزع آنها، مصرف بی رویه قلمه و عدم دقت و کنترل در کاشت را به همراه دارد. به منظور اصلاح موزع آنها از طریق جایگزینی موزع ریزشی شان با یک موزع تک قلمه کار، خانی(1385) نمونه ای آزمایشگاهی شبیه به موزع تک قلمه کار ابداعی پاپولین و همکاران (1976) را ساخته و ارزیابی نمود. نتایج ارزیابی آن نشان داد که تغذیه درهم برهم قلمه ها به مخزن ثانویه موزع بازتاب نامطلوبی در عملکرد موزع دارد و لازم است قلمه ها به صورت مرتب شده به مخزن ثانویه موزع تغذیه شوند. لذا در این تحقیق ابتدا یک طرح اولیه برای سامانه مرتب ساز قلمه ها ارائه و سپس یک نمونه از آن ساخته و ارزیابی گردید. در ارزیابی سامانه ساخته شده اثر تیمار های سرعت تغذیه قلمه به سامانه، زاویه قسمت ابتدایی و موقعیت دهانه خروجی سطح شیبدار نسبت به مخزن ثانویه، هرکدام در سه سطح روی برخی پارامتر های معرف کیفیت مرتب سازی قلمه ها مورد بررسی قرار گرفت. سپس به منظور صرفه جویی در وقت و هزینه در اصلاح و توسعه طرح ارائه شده، شبیه سازی المان گسسته آن به کمک نرم افزار ویژوال نسترن (visual nastran) مورد هدف قرار گرفت. به دلیل نیاز به دو ویژگی مهم فیزیکی قلمه ها یعنی ضریب اصطکاک جنبشی (µk) و ضریب جهش (e) در شبیه سازی، اقدام به طراحی، ساخت و واسنجی دو ابزار برای تعیین هریک از این دو ویژگی گردید. اساس طراحی ابزار اندازه گیر µk محاسبه شتاب حرکت یک جسم روی سطح شیبدار از طریق معادلات حرکت آن بود. لذا در آن از سه چشم الکترونیکی جهت تشخیص حرکت جسم و یک پردازنده الکترونیکی جهت پردازش پیام های دریافتی از چشم ها و انجام محاسبات لازم استفاده گردید. در ساخت دستگاه اندازه گیر e از یک آونگ چوبی که در انتهای وجه جلوی آن قطعه ای از میانگره قلمه نصب می گردید و روی یک قلمه یا سطح فولادیِ نصب شده روی یک سندان بتونی برخورد می کرد، استفاده شد. µs و µk به دو روش استفاده از قلمه تکی و استفاده از مجموعه قلمه در دو حالت سطوح تر و سطوح خشک و e قلمه ها هم در این دو حالت اندازه گیری شدند. در مرحله دیگری از تحقیق، سامانه ساخته شده تحت یک طرح آزمایشی دیگری مورد ارزیابی قرارگرفت تا معیاری برای اعتبارسنجی مدل ساخته شده بدست آید. همراه با نتایج حاصل از این مرحله، چگالی، مرکزجرم و تعدادگره های 180 قلمه حدود 50 سانتی متری بدست آمدند. در پایان مدلی از سامانه ساخته شد و نتایج آن با نتایج مرحله دوم از ارزیابی سامانه مقایسه گردید. سپس مدل مذکور جهت اصلاح و توسعه طرح اولیه ارائه شده برای سامانه مورد استفاده قرار گرفت. نتایج حاصل از ارزیابی سامانه ساخته شده حاکی از عملکرد خوب و رضایت بخش سامانه بود؛ به طوری که بیش از %90 قلمه ها به صورت مرتب شده وارد مخزن های ثانویه شدند. مهم تر اینکه درصد خطای کل در سرعت تغذیه 2/2 قلمه درثانیه بیشترین و در موقعیت نزدیک به دیواره کنار برای دهانه خروجی سطح شیبدار کمترین بود. همچنین قریب به همه قلمه های عمودی دارای طولی کمتر از عرض مخزن ثانویه بودند. چگالی های محاسبه شده از اندازه گیری جرم و ابعاد قلمه ها نشان داد که با افزایش تعداد گره های یک قلمه چگالی آن افزایش می یابد. از آزمایشات اندازه گیری µk، رابطه ای خطی برای µkی قلمه ها روی سطح فولادی برحسب سرعت لغزش، و در اندازه گیری های e مقادیر میانگین e برای قلمه روی قلمه و قلمه روی فولاد بدست آمده و در شبیه سازی استفاده گردیدند. ضمن همخوانی نتایج شبیه سازی با نتایج حاصل از مرحله دوم ارزیابی، تغییر موقعیت دهانه خروجی سطوح شیبدار در مدل موازی با نتایج ارزیابی سامانه، باعث بهبود بیشتر مرتب شدن قلمه ها گردید. واژه های کلیدی: ، .

با پیشرفت روزافزون دانش بشری همواره ابزاری نو برای ساده سازی کارکردهای صنعتی پدید می آید. امروزه در کلیه صنایع بزرگ و متوسط و همچنین در بنادر کارخانه های تولید فولاد، نیروگاه های برق و ... از انواع مختلف جرثقیلها جهت جابجایی سریع و آسان اجسام سنگین استفاده می شود. در چند دهه اخیر تحقیقات گسترده ای جهت حل مشکلات و بهینه سازی عملکرد جرثقیلها انجام گرفته است. از جمله مشکلاتی که در کاربرد جرثقیل با آن روبرو هستیم مشکل نوسان بار آویزان در زمان جابجایی آن و هنگام قرارگیری در نقطه هدف می باشد این امر باعث بروز اختلالاتی مانند نبود ایمنی کارکنان در محیط کار، فرسایش سازه های مکانیکی و همچنین ایجاد اختلال در مواردی که بارگذاری با دقت بالا مورد نیاز است، می گردد. بنابراین لازم است تا این نوسانات بار در محدوده معین و با ایمنی مناسب کنترل گردد از پژوهشهای انجام گرفته در زمینه کاهش نوسانات بار می توان به روشهایی اشاره کرد که با استفاده از سیستم دیداری، زاویه نوسان را در هر لحظه سنجیده سپس با استفاده از پردازشگر تحلیل نموده و بر اساس الگوریتم کنترلی مورد نیاز سیگنال فرمان مناسب را به موتورها می فرستند. این روشها به دلیل نیاز به سیستم دیداری و پردازشگر گران هستند و در کاربرد های صنعتی کوچک و متوسط توجیه اقتصادی ندارند در این پایان نامه نخست مدلی مناسب که در برگیرنده شرایط واقعی کاری است ارائه می گردد سپس با استفاده از حسگر سرعت و سلول بار سه روش برای تخمین زاویه بار پیشنهاد می گردد که روشهای نسبتا ارزان هستند در نهایت از کنترل فیدبکی برای میرا کردن نوسانات بار و از کنترل برداری برای کنترل درایوهای ترولی استفاده شده است.

اصولاً پس از انجام تمام فرآیندهای ساخت، یکسری تنشهای پسماند در محصول ایجاد میشود، که با توجّه به فرآیند ساخت انجام شده، این تنش های پسماند، توزیع خاص خود را خواهند داشت. جهت رسیدن به دقّت و کیفیت ابعادی مطلوب، در محصول، نیاز است که تنشهای پسماند، تا حد قابل توجّهی حذف شوند. از جمله فرآیندهای تنش زدایی، که پس از انجام فرآیند ساخت، در قطعه انجام میشود، میتوان به تنش زدایی حرارتی و ارتعاشی اشاره کرد. اساس عملکرد هر دوی این روشها، از این جهت که بخشی از قطعه، یا کل آنرا وارد فاز پلاستیک کرده، با بروز تغییرشکلهای محلّی پلاستیک، کسری از تنشهای پسماند را آزاد میکنند، مشابه است. روند کار به این صورت است که تنش ناشی از بارهای حرارتی یا ارتعاشی، با تنشهای پسماند جمع شده، از حد تنش تسلیم می گذرد. هدف این پروژه، که بر روی تنش گیری ارتعاشی متمرکز شده است، بررسی پارامترهای اصلی روش تنش زدایی ارتعاشی، که شامل دامنه یا میزان بار، فرکانس اعمال بار، و تعداد سیکل است، می باشد. روند کلّی مسئله به این صورت است که قطعه ایکه دارای تنش پسماند است، تحت فرآیند تنش گیری ارتعاشی ، قرار گرفته، تأثیر پارامترهای مذکور، در میزان کاهش تنشهای پسماند آن، مورد بررسی قرار میگیرد.

در این پژوهش سازه های با حرکت محوری یک بعدی، به ویژه تیر تیموشنکوی با حرکت محوری، زیر نیروی کششی محوری ثابت با روش المان محدود طیفی بر پایه ی تبدیل موجک برای آنالیز در حوزه های زمان و بسامد فرمول بندی می گردد. دقت بالای روش المان محدود طیفی بر پایه ی تبدیل موجک با مقایسه ی با دو روش المان محدود طیفی بر پایه ی تبدیل فوریه و المان محدود کلاسیک نمایان می گردد. تاثیر اندازه ی سرعت و نیروی کششی محوری روی پارامترهای ارتعاشی، ویژگی های موج (بسامد های طبیعی و عدد موج)، و پایداری سازه ی با حرکت محوری نیز برون آوری می گردد.

در این پژوهش، بیان نیرو در حوزه ی فرکانس، استخراج ماتریس سختی دینامیکی تیر ترک دار، و ارایه ی مدل طیفی برای پدیده ی گذر جرم، از روی تیر اویلر-برنولی و تیموشنکو، ارایه می شود. برای مدل سازی پدیده ی گذر جرم از روی تیر، مدل تقریبی جرم ساکن، در تیر به کار گرفته شده است. پاسخ ها از روش المان محدود طیفی به دست آمده، و با پاسخ های تحلیلی یا تحلیلی-عددی، و هم چنین پاسخ های برآمده از روش المان محدود کلاسیک، با تعداد المان های گوناگون، سنجیده می شوند. دقت پاسخ های به دست آمده از روش المان محدود طیفی و نزدیکی آن ها با حل های تحلیلی و نیمه تحلیلی موجود، از روش المان محدود کلاسیک بیشتر است.

با توجه به افزایش آلودگی هوا و افزایش استفاده از خودروها ایده استفاده از خودروهای هیبریدی می تواند به کاهش آلودگی های زیست محیطی کمک کند. در ین پایان نامه از شاسی خودروی سمند برای سیستم هیبرید با پیشرانه باتری و پیل سوختی استفاده شده است. . سیستم کنترل توان خودرو برمبنای قواعد فازی طراحی شده است. این سیستم بر مبنای توزیع توان بین منابع تامین توان یعنی باتری و پیل سوختی در شرایط رانندگی مختلف عمل خواهد کرد. همچنین جهت نگه داشتن شارژ باتری از یک کنترل کننده فازی اصلاح کننده شارژ باتری و روش dfl به عنوان آموزش کنترلر فازی برای بهینه کردن ورودی کنترل فازی استفاده شده است. نتایج مربوطه نشان می دهد که خودروی هیبرید طراحی شده برای شاسی سمند دارای مصرف سوخت مناسب تری نسبت به خودروی سمند با موتور احتراق داخلی و یا پیشرانه پیل سوختی است و از لحاظ شرایط دینامیکی خودرو نظیر شتاب و شیب پیمایی قابل رقابت با خودروی سمند معمولی است.

در پژوهش حاضر، ارتعاشات آزاد پوسته های مخروطی شکل چرخان با عملکرد درجه بندی شده بررسی می شود. تحلیل ارتعاشات، بر مبنای ضخامت پوسته و استفاده از نظریه های دو بعدی و سه بعدی پوسته ها صورت می پذیرد. معادلات حرکت با دو روش نیوتن- اویلر و استفاده از اصل هامیلتون حاصل می شود و با روش حل انتگرال گیری دیفرانسیلی به معادلات جبری خطی تبدیل می شود. فرکانس های طبیعی با نوشتن رابطه مقدار ویژه به دست می آیند. با ذکر چند مثال، تأثیر اندیس درجه بندی، سرعت دورانی، شتاب کریولیس، هندسه پوسته، و شرایط مرزی روی فرکانس طبیعی مورد بررسی قرار می گیرد. هم چنین سرعت بحرانی که پوسته به حالت ناپایدار می رسد، به دست می آید.

با گسترش نانوفناوری، کاربرد nems/ mems روزبه‏روز افزایش یافته است. این سیستم‏ها در حسگرها، تشدید‏گرها، فیلترها و... به‏صورت گسترده مورد استفاده قرار می‏گیرد. در نانو تشدید‏گرها با افزایش ولتاژ بین دو الکترود، نیروی اعمالی افزایش یافته و باعث چسبش ناگهانی الکترود متحرک به الکترود ثابت می‏گردد. ماهیت غیر خطی نیروی اعمالی بین دو الکترود، باعث وقوع پدیده‏های غیر خطی شده و حل این سیستم را با چالش روبه‏رو کرده است. در تحلیل رفتار دینامیکی این سیستم‏ها سوال مهم این است که آیا معادلات کلاسیک حاکم بر رفتار استاتیکی و دینامیکی تیرها در ضخامت‏های حدود چند میکرونانو دارای اعتبار است؟ نتایج تجربی نشان داده است که رفتار میکرونانوتیرها در ضخامت‏های بسیار کوچک با معادلات کلاسیک قابل بیان نیست

در پژوهش حاضر هدف، ایجاد یک طراحی جدید برای قسمت عقب یک خودروی وانت است به نحوی که به عملیات بارگیری و تخلیه بار کمک نماید. طرح پیشنهادی شامل یک شاسی عقب u شکل است که در قسمت مربوط به محفطه ی بار آن، یک سازه ی کف جای می گیرد. سازه ای که توسط یک مکانیزم بالابر هیدرولیکی- مکانیکی قابلیت حرکت به سمت بالا و پایین را دارد. سازه ی کف مدنظر می تواند در یک حرکت عمودی تا سطح زمین پایین بیاید و پس از قرار گرفتن بار بر روی آن تا ارتفاع مشخصی بر روی خودرو بالا آورده شود. به این ترتیب نیازی به استفاده از تجهیزات کمکی پرهزینه و بارگیری دستی با ریسک های ایمنی بالا وجود ندارد. در راستای پیاده سازی طرح مذکور، از یک خودروی وانت دیفرانسیل جلو استفاده شده است زیرا وجود دیفرانسیل در قسمت عقب مانع از حرکت سازه ی کف به سمت بالا و پایین می شود.

رشد و پیشرفت سریع مواد مرکب در چند سال اخیر و استفاده علمی آنها در صنایع مختلف نظامی و غیرنظامی باعث شده که محققین و متخصصین جنبه های مختلفی از این مواد را مورد بررسی قرار دهند. یکی از زمینه های قابل بررسی این مواد، تعیین و محاسبه ضرایب الستیسیته آنهاست ، که از پارامترهای اصلی در طراحی بهینه سازه، کنترل و پیش بینی شکست سازه می باشند و از اهمیت ویژه ای برخوردارند. در این تحقیق پس از معرفی انواع کامپوزیت و شناسایی اجزاء مختلف آنها، به بررسی و مقایسه خواص مکانیکی اجزاء تشکیل دهنده اصلی و فرعی آنها پرداخته می شود. دسته مهمی از مواد مرکب ، مواد مرکب با رزین های پلیمری با الیاف یک جهته است که خواص الاستیسیته آنها، توسط چهار ضریب بنامهای ضریب یانگ طولی، ضریب یانگ عرضی ، مدول برشی و ضریب پواسان بیان می شوند. یکی از روشهای معمول برای تعیین این ضرایب ، روش تست کشش استاتیکی، مطابق استاندارد astm می باشد، که تستی مخرب است . اما در این تحقیق با انجام تست آنالیز مودال و تعیین فرکانس های طبیعی و شکل مودها و با بهره گیری از روابط تئوری و معادلات حاکم بر ارتعاشات صفحه، ضرایب الاستیسیته صفحه بدون اینکه آن را تخریب کرده باشیم، تعیین می شود. در پایان مقایسه ای بین نتایج بدست آمده و روشهای تئوری دیگر انجام شده است .

اصطلاح کامپوزیت به ترکیبی از دو یا چند ماده اطلاق می شود که از نظر میکروسکوپی مجزا بوده ولی از نظر ماکروسکوپی یک عضو واحد را تشکیل می دهد. در تعاریف جدید مهندسی، این اصطلاح به موادی چند لایه ساخته شده از فیبرهای تقویت کننده اطلاق می شود که توسط یک زمینه به نام ماتریس در کنار یکدیگر نگهداشته می شوند. این مواد در دو دهه اخیر استفاده گسترده ای به خصوص در صنایع هواپیمایی به صورت صفحه و پوسته داشته اند. در این تحقیق بررسی ارتعاشات طبیعی در صفحات کامپوزیتی با استفاده از روش المان محدود مورد نظر می باشد. به این منظور ابتدا طبقه بندی و روش ساخت کامپوزیتها مورد بررسی قرار می گیرد. سپس چگونگی محاسبه پارامترهای تعیین کننده خواص فیزیکی در کامپوزیتهای تک لایه و چند لایه بیان می گردد. پس از بررسی معادلات تنش - کرنش در کامپوزیتهای چندلایه ، چگونگی تخمین بارشکست در آنها بررسی می شود. در این زمینه دو برنامه کامپیوتری ارائه می گردد. در مبحث بعدی معادلات حاکم بر خمش و ارتعاشات عرضی صفحات کامپوزیتی بدست می آیند و حل این معادلات به روش المان محدود انجام می گیرد. در پایان نتایج حاصل از تئوریهای موجود با نتایج حاصل از نرم افزار nisa و همچنین آزمایشات تجربی گیبسون مقایسه و عوامل بوجود آورنده خطا در هر روش بررسی شده اند.

دراین پایان نامه ابتدا ضمن بررسی نحوه عملکرد اجزا مکانیکی جرثقیل ، عوامل مولد فرسایش مورد بحث وبررسی قرار گرفته است. سپس به ارائه معادلات حاکم بر مجموعه درایو و جرثقیل سقفی ، شامل اجزا مکانیکی و الکتریکی می پردازد. در ادامه به منظور حذف کامل فرسایش جانبی بین چرخ و ریل ، یک سیستم کنترل کننده جهت درایو پل جرثقیل پیشنهاد می گردد. در مرحله نهایی با استفاده از کنترل موتورهای القایی دو طرف پل به روش برداری ، امکان کنترل سریع گشتاور در سیستم پیشنهادی فوق الذکر فراهم شده و کارایی مجموعه درایو بهبود یافته است.

در سالهای اخیر بررسی و تحلیل دقیق دینامیک زنجیره های باز، ذهن بسیاری از محققین رباتیک را به خود مشغول داشته است، که پیامد آن تحلیل دقیق دینامیک رباتهایی بوده است که دارای اعضا الاستیک می باشند. تحقیقات بسیاری در زمینه رباتهای انعطاف پذیر که دارای مفاصل چرخشی می باشند انجام گرفته است و تحقیقات در زمینه رباتهای انعطاف پذیر با مفاصل کشویی محدود می باشد. به لحاظ اهمیت کاربرد حرکتهای انتقالی و حرکتهای انتقالی همراه با چرخش ، در بازوی رباتها ، در این تحقیق سعی شده است به طور خاص به تحلیل دینامیک رباتهای انعطاف پذیر با مفاصل کشویی پرداخته شود. ابتدا با استفاده از روش تحلیلی( لاگرانژ) و مدل مودهای فرضی با درنظرگرفتن دو مود ارتعاشی ، معادلات حرکت یک عضو الاستیک با مفاصل کشوی استخراج و با ورودیهای مختلف شبیه سازی می شود. همچنین تاثیرات افزایش تعداد مودهای بکار گرفته شده در مدل مودهای فرضی ، اضافه کردن جرم متمرکز در انتهای عضو کشویی و تغییر شرایط اولیه ارتعاش عضو الاستیک ، در نتایج بدست آمده مورد بحث و تحلیل قرار می گیرد. در ادامه پروژه با استفاده از روش نیوتون -اویلر و مدل مودهای فرضی با درنظرگرفتن دو مود ارتعاشی ، معادلات حرکت یک عضو الاستیک با مفصل کشویی ، که عضو دارای حرکت انتقالی همراه با چرخش راهنما می باشد، استخراج و با ورودیهای مختلف شبیه سازی می شود و سپس با استفاده از همین روش ( نیوتن-اویلر) معادلات حرکت یک ربات دو درجه آزادی صفحه ای با داشتن یک عضو الاستیک با مفصل کشویی استخراج وبا ورودیهای مختلف شبیه سازی می شود. در بخش دیگر از تحقیق ، با استفاده از روش تحلیلی( لاگرانژ) معادلات حرکت یک ربات سه درجه آزادی با داشتن یک عضو الاستیک با مفصل کشویی ، با درنظرگرفتن یک مود ارتعاشی در مدل مودهای فرضی، استخراج و با استفاده از نتایج شبیه سازی معادلات ، موقعیت پنجه در هر لحظه مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج برای ربات دو درجه آزادی و سه درجه آزادی با حالتی که اعضا ربات صلب در نظر گرفته شوند نیز مورد مقایسه قرار می گیرند و همچنین برای هر دو ربات ، گشتاور ها و نیروهای مورد نیاز برای حرکتهای داده شده محاسبه می شوند.

رباتهای همکار به دسته ای از بازوهای سری گفته می شود که بطور هماهنگ برای کارکرد مشترکی همکاری می نمایند. در تحقیق حاضر دینامیک معکوس بازوهای سری همکار صفحه ای در حالت صلب مورد بررسی قرار گرفته و درادامه دو روش بهینه سازی دینامیکی (حداقل نیروهای تعمیم یافته و حداقل گشتاورهای اعمالی از محرکها)ارائه گردیده است. در مرحله بعد ، پس از ارائه اصول مدلسازی تغییر شکلهای الاستیک درعضوها، اثرات انعطاف پذیری (با استفاده از گسسته سازی مودهای فرضی) در تعقیب به موقع مسیر در دو مانور افقی و عمودی در زنجیره باز و بسته بررسی می شود. دینامیک مستقیم سیستمهای دینامیکی مقید و از آن جمله بازوهای همکار مستلزم حل معادلات ترکیبی (جبری-دیفرانسیلی) است که به سادگی حل معادلات دیفرانسیل معمولی نیست. لذا سه روش برای حل عددی آنها ارائه و نتایج مورد بررسی قرار گرفته می شود.

استفاده از رباتهای موازی به علت خصوصیات مناسبی که دارند، بسیار مورد توجه محققان و صاحبان صنایع قرار گرفته است. هرجا صحبت از سختی زیاد ، تحمل بار به وزن زیاد، پایداری بالاو ... است ، رباتهای موازی جایگاه مخصوصی دارند. به همین دلیل تحقیقات فراوانی در مورد اینگونه مکانیزمها صورت گرفته است و همچنان نیز ادامه دارد. از آنجا که داشتن طرحی مناسب و بهینه هم از نظر صرفه جویی در هزینه و انرژی و هم از نظر خصوصیات یک ربات ، بسیار مقرون به صرفه است ، لذا در این پروژه به طراحی بهینه رباتهای موازی می پردازیم. در این پایان نامه ، دو روش مختلف طراحی بهینه برای رباتهای موازی مورد توجه قرار گرفته است . در روش اول، سعی شده ربات دارای بیشترین فضای کار ممکن ، بدون توجه به کیفیت و چگونگی آن فضا، باشد. برای این کار ضمن ارائه تعریفی از فضای کار که هم موقعیت و هم وضعیت ربات را در برداشته باشد، با استفاده از روش عددی مونت کارلو به محاسبه حجم این فضا پرداخته ایم. سپس با اضافه کردن خاصیت ایزوتروپی به فضای کار، در روش دوم ، کیفیت فضای کار را نیز در نظر گرفته ایم. به این منظور ضمن تعریف شاخص شرط عمومی وبا بیشینه کردن آن ، بیشترین فضایی را که درآن عدد شرط ماتریس ژاکوبین ربات به یک ایزوتروپیک ، نزدیک باشد، پیدا کرده ایم. در این روش نیز برای محاسبه شاخص شرط عمومی از روش عددی مونت کارلو استفاده کرده ایم. این دو روش برای بهینه سازی ربات ، موازی استوارت پلاتفرم و ربات موازی فضایی با سه درجه آزادی مورد استفاده قرار گرفته و در پایان ، روش مناسب برای طراحی بهینه این رباتها معرفی شده است.

در سالهای اخیر بررسی و تحلیل دقیق دینامیک زنجیره های باز ذهن بسیاری از محققین رباتیک را به خود مشغول داشته است که پیامد آن تحلیل دینامیک رباتهایی بوده است که داری اعضای الاستیک می باشند . تحقیقات بسیاری در زمینه رباتهای انعطاف پذیر که دارای مفاصل چرخشی می باشند انجام گرفته است و تحقیقات در زمینه رباتهای انعطاف پذیر با مفاصل کشویی محدود می باشد . به لحاظ اهمیت کاربرد حرکتهای انتقالی و حرکتهای انتقالی همراه با چرخش در بازوی رباتها ، در این تحقیق سعی شده است به طور خاص به تحلیل دینامیک رباتهای انعطاف پذیر با مفاصل کشویی پرداخته شود . ابتدا با استفاده از روش تحلیلی (لاگرانژ) و مدل های مودهای فرضی با در نظر گرفتن دو مود ارتعاشی معادلات حرکت یک عضو الاستیک با مفصل کشویی استخراج و با ورودیهای مختلف شبیه سازی می شود . همچنین تاثیرات افزایش تعداد مودهای بکار گرفته شده در مدل مودهای فرضی اضافه کردن جرم متمرکز در انتهای عضو کشویی و تغییر شرایط اولیه ارتعاش عضو الاستیک در نتایج بدست آمده مورد بحث و تحلیل قرار می گیرد . در ادامه پروژه با استفاده از روش نیوتون - اویلر و مدل مودهای فرضی با در نظر گرفتن دو مود ارتعاشی معادلات حرکت یک عضو الاستیک با مفصل کشویی که عضو دارای حرکت انتقالی همراه با چرخش راهنما می باشد استخراج با ورودیهای مختلف شبیه سازی می شود و سپس با استفاده از همین روش ( نیوتون - اویلر) معادلات حرکت یک ربات دو درجه آزادی صفحه ای با داشتن یک عضو الاستیک با مفصل کشویی استخراج و با ورودیهای مختلف شبیه سازی می شود در بخش دیگر از تحقیق با استفاده ار روش تحلیلی لاگرانژ معادلات حرکت یک ربات سه درجه آزادی با داشتن یک عضو الاستیک با مفصل کشویی با در نظر گرفتن یک مود ارتعاشی در مدل مودهای فرضی استخراج و با استفاده ازنتایج شبیه سازی معادلات موقعیت پنجه در هر لحظه مورد بررسی قرار گرفته می گیرند. نتایج برای ربات دو درجه آزادی و سه درجه آزادی با حالتی که اعضا ربات صلب در نظر گرفته شوند نیز مورد مقایسه قرار می گیرند و همچنین برای هر دو ربات گشتاورها و نیروهای مورد نیاز برای حرکت های داده شده محاسبه می شوند.