انگیزه اصلی این پایان نامه، بررسی اثر نقص هندسی بر روی تقابل مودها (modal interaction) و وقوع نقاط دوشاخه ای شدن (bifurcation) در ارتعاشات غیر خطی و غیر صفحه ای تیرهای بدون کشیدگی صفحه وسط به عنوان مدل کلی بسیاری از زیر سیستمهای مکانیکی است. در راستای انجام این پروژه ابتدا معادلات و شرایط مرزی حاکم بر ارتعاشات غیر خطی و غیر صفحه ای (خمشی - خمشی - پیچشی) تیرهای ایزوتروپیک دارای نقص هندسی (geometrically imperfect) کوچک و بدون کشیدگی صفحه وسط با استفاده از اصل همیلتن استخراج شده است. منظور از نقص هندسی کوچک، انحناء و پیچش کوچک اولیه در حد مرتبه اندازه دامنه ارتعاشات تیر است که ممکن است بواسطه تلرانسهای ساخت یا در اثر تغییر شکل ماندگار در تیر ایجاد شده باشد. عدم کشیدگی صفحه وسط (no mid-plane stretching) در مورد تیرهائی با شرایط مرزی آزاد-آزاد، درگیر-آزاد، درگیر-درگیر/لغزنده، درگیر-لولا/لغزنده که تحت تاثیر نیروی محوری قابل توجهی نباشند صادق است. در مقایسه با معادلات استخراج شده حاکم بر ارتعاشات غیر خطی- غیر صفحه ای تیرهای فاقد نقص هندسی (perfect) و بدون کشیدگی صفحه وسط در کارهای قبلی که تنها در بردارنده عوامل غیرخطی مرتبه سه بوده و بطور خطی غیر کوپله می باشند، معادلات استخراج شده در این پایان نامه دربردارنده عوامل خطی و غیر خطی مرتبه دو و مرتبه سه بوده بطوریکه عوامل خطی و غیر خطی مرتبه دو با اثر نقص هندسی کوپله هستند ضمن آنکه معادلات مذکور بطور خطی کوپله می باشند. همچنین برای تیرهای با مقطع مربعی و دایره ای، در معادلات استخراج شده کارهای قبلی بین ارتعاشات عرضی و پیچشی کوپلینگ وجود ندارد در حالیکه معادلات بدست آمده در این پایان نامه دارای ترمهائی ناشی از کوپلینگ مذکور است که منشأ آن نقص هندسی می باشد. هنگامی که تحریک بصورت بار پیچشی یا محوری گسترده است، برای تیر دارای نقص هندسی مساله از نوع ترکیب تحریک پارامتریک و خارجی است در حالیکه در مورد تیر فاقد نقص هندسی، مساله از نوع تحریک پارامتریک خالص می باشد. به منظور ارزیابی درستی مدل ارائه شده، از نتایج تجربی آزمایشی که در آن تقابل مودها در ارتعاشات غیر خطی- غیر صفحه ای حالت دائم (steady state) تیر یکسر گیردار تحت تحریک رزونانسی اولیه و عرضی پایه در حضور رزونانس داخلی یک به یک بررسی شده، استفاده گردیده است. در این پایان نامه، با در نظر گرفتن مدلسازی انعطاف پذیری پایه و نقص هندسی جزئی موجود در تیر، تنظیم همزمان پارمترهای انعطاف پذیری پایه و شکل نقص هندسی جزئی عدم انطباقات بین نتایج تجربی و پیش بینی مدل ارائه شده مذکور حذف و تطابق بهتری بین آنها حاصل شده است. تاثیر عمده در نظر گرفتن نقص هندسی جزئی، عدم پیش بینی وقوع نقطه دوشاخه ای شدن از نوع pitch-fork و پیش بینی تقابل مودهای ارتعاشی در تمام بازه فرکانس تحریک است که انطباق کاملی با نتایج آزمایش دارد. بعد از ارزیابی درستی مدل ارائه شده، دیاگرامهای دوشاخه ای شدن استاتیکی تیر یکسر گیردار تحت تحریک رزونانسی اولیه و عرضی پایه در حضور رزونانس داخلی یک به یک به ازای شکلهای مختلف نقص هندسی و سایر پارامترهای مساله با استفاده از روش امتداد طول قوس (arch-length continuation) محاسبه و با دیاگرامهای مشابه برای تیر فاقد نقص هندسی مقایسه شده است. اثرات نقص هندسی بر دیاگرامهای مذکور عبارتند از: حذف نقاط دو شاخه ای شدن از نوع pitchfork به ازای برخی از شکلهای نقص هندسی و یا تبدیل آنها از نوع تحت بحرانی (subcritical) به فوق بحرانی (supercritical)، بروز پدیده تولید جزیره فرکانس (frequency island generation)، انتقال منحنی های دامنه- فرکانس به سمت چپ، کاهش و یا افزایش بازه های اشباع شدن پاسخ و پیش بینی دامنه ارتعاشات بیشتر برای مود تحریک شده توسط رزونانس داخلی یک به یک (تقابل بیشتر مودهای شرکت کننده در رزونانس داخلی). در ادامه، اثر نقص هندسی جزئی بر پاسخ دینامیکی تیر یکسرگیردار تحت تحریک رزونانسی اولیه و عرضی پایه در حضور رزونانس داخلی یک به یک بررسی شده است. در این راستا، ابتدا سیکلهای حد تیر فاقد نقص هندسی با استفاده از روش brute force محاسبه شده است. سپس با تعریف دو شکل نقص هندسی مختلف، سیکلهای حد محاسبه شده با استفاده از روش امتداد طول قوس مجازی (pseudo arch length continuation) بر حسب پارامتر شکل نقص هندسی امتداد داده شده و حساسیت هر یک از سیکلهای حد مورد اشاره نسبت به نقص هندسی جزئی با شکلهای تعریف شده مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. نتیجه این بررسی نشان می دهد بسته به پارامتر خروج از تنظیم فرکانس تحریک نظیر هر سیکل حد، میزان حساسیت آن نسبت به نقص هندسی جزئی می تواند بسیار زیاد باشد بطوریکه پاسخ ارتعاشی واقعی تیر به جای سیکل حد مذکور سیکل های حد با شکلهای دیگر، پاسخ آشوبناک (chaotic) و یا پاسخ حالت دائم است. به منظور مقایسه پیش بینی پاسخ دینامیکی مدلهای تیر دارا و فاقد نقص هندسی و نقاط دوشاخه ای شدن دینامیکی در پاسخ ارتعاشی، یک شکل نقص هندسی نمونه تعریف و سیکلهای حد تیر دارای نقص هندسی محاسبه شده است. سپس سیکلهای حد تیرهای دارا و فاقد نقص هندسی با استفاده از روش امتداد طول قوس مجازی بر حسب پارامتر خروج از تنظیم فرکانس تحریک امتداد داده شده و شاخه های پاسخ دینامیکی و باندهای آشوبناک پاسخ محاسبه شده است. مقایسه شاخه های پاسخ دینامیکی و باندهای آشوبناک در یک محدوده معین از فرکانس تحریک نشان می دهد شاخه های مذکور نسبت به یکدیگر دارای انتقال بوده و از نظر نوع نقاط دوشاخه ای شدن انطباق کاملی با یکدیگر ندارند. به عنوان مثال در محدوده ای که مدل تیر فاقد نقص هندسی پاسخ پریودیک، آشوبناک و یا حالت دائم پیش بینی می کند، مدل تیر دارای نقص هندسی به ترتیب پاسخ حالت دائم صفحه ای، حالت دائم غیر صفحه ای و پریودیک پیش بینی می کند. عکس این حالات نیز امکان پذیر است. در مجموع بررسی های انجام شده نشان می دهد در نظر نگرفتن نقص هندسی جزئی در تیر و استفاده از مدل تیر فاقد نقص هندسی می تواند منجر به پیش بینی نتایج نادرست و نامنطبق با واقعیت گردد.

هدف از این تحقیق طراحی بهینه شکل حدیده اکستروژن متقارن می‏باشد. در این پروسه، تابع هدف می‏تواند سرعت شارش، تنش، کرنش، انرژی، نیروی اعمالی و... باشد. در این تحقیق دو تابع هدف برای بهینه‏سازی در نظر گرفته شده است که عبارتند از انحراف معیار نرخ کرنش برای همگن‏سازی نرخ کرنش در فرآیند و نرخ انرژی مصرفی در فرآیند. ناحیه پلاستیک به روش المان محدود و با فرمول‏بندی شارش در دستگاه اویلری تحلیل می‏شود و شکل منحنی حدیده با استفاده از منحنی‏های بزییر تولید می‏رود که قادر است تمامی حالات شکل حدیده را برای نسبت کاهش اکستروژن و شعاع اولیه داده شده تولید کند. به منظور بدست آوردن شکل بهینه حدیده از روش بهینه سازی fps استفاده شده است. از ترکیب روش عددی المان محدود و روش بهینه سازی fps شکل بهینه حدیده برای چند مثال و برای پارامترهای مختلف بدست آمده است. نتایج بهینه‏سازی با نتایج حدیده غیربهینه مخروطی مقایسه شده است. نتایج نشان می‏دهد که در مورد کنترل نرخ کرنش، مقادیر کرنش نسبت به حالت مخروطی (غیر بهینه) کمتر شده و همچنین توزیع نرخ کرنش همگن‏تر شده است. در مورد نرخ مصرف انرژی نتایج نشان می‏دهد برای طول ثابت حدیده و یا طول متغیر با اصطکاک پایین، شکل حدیده به سمت خط جریانی شدن پیش می‏رود. در حالی که، در حدیده با طول متغیر و با اصطکاک بالا، اثر اصطکاک بیشتر بوده و حدیده به سمت طول کم پیش رفته است. در نهایت، نتایج این تحقیق با نتایج حل تحلیلی بدست آمده در مقالات مقایسه شده و همخوانی خوبی بین نتایج مشاهده گردیده است.

زلزله هیچگاه به طور مستقیم باعث کشته شدن فرد نمی شود بلکه بسیاری از جراحتها و مرگ و میرها ناشی از سقوط اجسام و پدیده ویرانی سقف است[1]. به همین دلیل سعی شده است که تمهیداتی در مقابله با حوادث ناشی از بلایای طبیعی همانند زلزله اندیشیده شود. یکی از این ابزارها در جهت حفاظت از فرد در مقابل آوار ناشی از زلزله استفاده از تخت ایمن در برابر زلزله است کما اینکه حتی در بسیاری از کشورهای پیشرفته آسیایی و آمریکایی هر چند که از لحاظ اصول مهندسی زلزله ساختمان به درستی برای دفع بار زلزله طراحی شده، اما باز این نوع طرحها مورد استفاده قرار می گیرد. در بخش اول تحقیق، لزوم استفاده ، تاریخچه کارهای قبلی در ارتباط با این موضوع مورد بحث قرار گرفته است آنگاه در بخش های دوم و سوم روابط ریاضی لازم و قانون های تماس در بین اجزای سازه ی بنایی به صورت مدلسازی گسسته ارائه شده و شیوه کمینه کردن توابع چند هدفی در قالب معیار بهینگی پارتو به تفصیل شرح داده شده و روش هایی که جهت بهینه سازی توپولوژی (یافتن هندسه ای از سازه که خطوط نیرو در آن مشخص بوده و در عین حال تحت این بارگذاری کمترین نرمی (minimum compliance) را داشته باشد) از دید نظری به تفضیل شرح داده می شوند. در فصل چهارم سعی می شود که ساختمان را با اجزایش (آجرها و اتصالات) به کمک نرم افزاری جدید در زمینه ژئوتکنیک، تحت بار واقعی زلزله مدل نموده و بار ناشی از آوار را بر روی هندسه ی اولیه ی ساده تخمینی از تخت، به صورت یک مکعب ساده که ابعاد کلی آن برگرفته از یک طرح اولیه تخت ایمن در برابر زلزله است تعیین می شود و سپس پروسه بهینه سازی توپولوژی با المان shell93 در کاهش حجم های مختلف با اعمال ضرایب وزنی مختلف به هر یک از شرایط بارگذاری انجام گرفته و نقطه بهینه را از دید معیار بهینگی پارتو تعیین می کنیم و هندسه کلی سازه، معین می شود. در فصل پنجم براساس هندسه تعیین شده اجزاء سازه را با المان beam3 در هر وجه مکعب مدل نموده و تحت پروسه بهینه سازی طراحی ابعادی ابتدا با قید تنش تسلیم و سپس با قید کمانش قرار می دهیم که ضخامت بهینه و زوایای اجزا نسبت به هم، اندازه های المان را در حالت بهینه تعیین کنیم. در نهایت پیشنهاداتی در مورد طرح و نتایجی که از روند و پروسه بهینه سازی حاصل شده است، ارائه خواهند شد.

سیستم دیسک پره دار در کلیه توربوماشین ها از جمله توربین ها، کمپرسور های بخار و گاز در نیروگاه ها، به عنوان اصلی ترین سازه محسوب می شود. همچنین در موتور جت، هواپیما، کشتی و کلیه تجهیزات مشابه کاربرد دارد. در حالت ایده آل تمام پره های سیستم یکسان هستند. ولی در واقعیت بین پره ها تفاوت هایی وجود دارد، که باعث بوجودآمدن نامیزانی می شود. نامیزانی در سیستم دیسک پره دار، پدیده ای بسیار خطرناک و غیر قابل اجتناب است. نامیزانی در اثر از بین رفتن تقارن دایره ای در سیستم ایجاد می شود. عوامل بوجود آورنده نامیزانی تولرانس های ساخت، اجزای استهلاکی، نیروهای آیرودینامیکی و استهلاک هستند. در اثر این نامیزانی ها در سیستم تقارن دایره ای، تفاوت های بسیار آشکار بین پاسخ سیستم میزان و نامیزان پدیدار می گردد که برای سیستم نامطلوب است. در این پایان نامه ابتدا مفاهیم کلی مسئله برای درک تاثیرات نامیزانی بر ارتعاشات سیستم دیسک پره دار بیان می شود. نحوه فرمولاسیون مدل دینامیکی سه بعدی دیسک پره دار واقعی با استفاده از روش اجزاء محدود و برای المان هشت گره ای، شش وجهی و ایزوپارامتریک بیان می گردد. سپس برای یک مدل سه بعدی پاسخ اجباری و آزاد سیستم بررسی شده و خواص سیستم های دارای تقارن دایره ای بیان می شود. در ادامه برای تحلیل دینامیکی سیستم دیسک پره دار تحت تاثیر نامیزانی، مسئله یافتن ماکزیمم پاسخ برای سیستم معرفی شده به صورت یک مسئله بهینه سازی فرموله می شود. از الگوریتم ژنتیک برای حل مسئله بهینه استفاده می گردد. برای این منظور، برای بدست آوردن ماکزیمم پاسخ سیستم برای پارامترهای مختلف همچون وجود نامیزانی در طول پره ها یا مدول الاستیسیته پره ها، ابتدا 200 آزمایش با پارامترهایی که از یک بازه مشخص انتخاب می شوند در نرم افزار انجام می شود. ماکزیمم پاسخ فرکانسی سیستم برای هر حالت بدست می آید. شبکه عصبی با داده های بدست آمده آموزش داده می شود. در ادامه برای یافتن بدترین الگو از شبکه عصبی آموزش داده شده و الگوریتم ژنتیک استفاده می گردد و ماکزیمم پاسخ فرکانسی سیستم نامیزان بدست می آید. در نهایت با استفاده از پارامترهای بدست آمده از الگوریتم ژنتیک، مدل در نرم افزار ایجادشده و پاسخ فرکانسی آن محاسبه می گردد. این مراحل برای دو حالت وجود نامیزانی در طول پره ها و همچنین وجود نامیزانی در مدول الاستیسیته پره ها تکرار می شود. همچنین اثر وجود غلاف بر روی پاسخ فرکانسی سیستم بررسی می گردد. در ادامه به بررسی اثرات غیرخطی برروی رفتار ارتعاشی سیستم دیسک پره دار همراه با وجود نامیزانی پرداخته می شود. نوآوری این قسمت در نظرگرفتن پارامترهای غیر خطی در بدست آوردن پاسخ فرکانسی سیستم می باشد. بدین منظور، اثرات وجود ترم غیرخطی برای حالت کلی از سیستم های تقارن دایره ای با فرض وجود نامیزانی بررسی می گردد. ابتدا مدل غیرخطی ارائه شده و معادلات حرکت آن نوشته می شود. سپس معادلات از روش اختلالات کوچک و مقیاس چندگانه حل می شوند. در ادامه پاسخ حالت دائم سیستم های نامیزان مورد بررسی قرارگرفته و پاسخ حالت دائم سیستم های میزان و نامیزان مقایسه می گردد. در پایان، به منظور بررسی اثرات استهلاک داخلی پره ها بر روی پاسخ سیستم یک مدل معرفی می گردد. فرمولاسیون بدست آوردن پاسخ برای آن استخراج می شود. نامیزانی سیستم در دو پارامتر ضریب استهلاک و سختی هر پره در نظر گرفته می شود. برای بدست آوردن ماکزیمم پاسخ از روش بهینه سازی الگوریتم ژنتیک استفاده شده و بدترین الگو بدست می آید. سپس پاسخ سیستم در حالت میزان و نامیزان با یکدیگر مقایسه و بدترین پره معرفی می گردد. این مراحل برای چندین سیستم با تعداد پره های متفاوت انجام می شود. در ضمن برای سیستم های بیست و چهار و سی وشش درجه آزادی ابتدا سیستم در حالت وجود نامیزانی در ضریب سختی پره ها بررسی می گردد. سپس در حالت وجود نامیزانی در ضریب استهلاک پره ها و در نهایت در حالت وجود همزمان نامیزانی در هر دو ضریب مورد بررسی قرار می گیرد.

فرآیندهای ماشین کاری، در تولید انبوه با مقدار براده برداری زیاد و در ایجاد سطوح با کیفیت بالا در سرعت های زیاد با مشکلی بزرگ به نام چتر روبرو هستند. کاهش عمر دستگاه ماشین ابزار و کاهش ایمنی کار از دیگر مشکلات ناشی از این پدیده است. چتر یک نوع ارتعاش خودتحریک ناپایدار است که در اثر عوامل متعددی ممکن است رخ دهد. امروزه مهمترین عامل به وجود آورنده ارتعاشات چتر ایجاد موج احیا شونده روی سطح قطعه است که علت آن تقابل مشخصه های پاسخ فرکانسی سیستم با شرایط ماشین کاری معرفی شده است. با مطالعه ی تئوری چتر در فرآیند سوراخ کاری و تحلیل پارامترهای موثر در پایداری سیستم، همچنین مدل سازی این ارتعاشات و کنار هم قرار دادن سیستم ساده شده ی آنها، می توان مدلی جهت کنترل ارتعاشات چتر در عملیات های سوراخ کاری پیشنهاد نمود. یکی از معتبرترین روش ها و معیارهای ارزیابی چتر استفاده از نمودارهای پایداری است که مرز شرایط ماشین کاری پایدار و ناپایدار را نمایان می سازد. در پایان نامه پیش رو، قصد بر این است که با بهره گیری از نرم افزار مطلب ارتعاشات چتر در فرآیند سوراخ کاری شبیه سازی شده و با توجه به مدل سازی صورت گرفته، نمودارهای پایداری رسم شوند. جهت تعیین محدوده های پایداری و شرایطی که در آن ارتعاش ابزار پایدار است روش های متعددی وجود دارد، که یکی از این روش ها شبیه سازی ارتعاشات در بازه زمان است. برای شبیه سازی در بازه زمان، برآورد نیروهای برشی در سوراخ کاری اهمیت بسیاری دارد و هر چه مدل نیرویی دقیق تر باشد، دقت شبیه سازی بیشتر می شود. در این راستا مدل نیرویی ارائه گردید که در مقایسه با سایر مدل های نیرویی ارائه شده دارای محدوده کاربرد بیشتری است. عامل مهم دیگر در شبیه سازی ارتعاش ابزار، مدل ارتعاشی است. در فرآیند سوراخ کاری، تعیین مدل ارتعاشی به دقت بالایی نیاز دارد، چون در این فرآیند درگیری بین ابزار و قطعه کار بسیار زیاد بوده و برای جنس و شرایط مختلف مته و قطعه کار، مدل ارتعاشی تغییر می کند. در این پایان نامه از مدل ارتعاشی بایلی استفاده شده است که در این مدل تغییر شکل های محوری و پیچشی با توجه به فرم هندسی مته به صورت کوپل در نظر گرفته شده اند.

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.

تیر ها و ستون ها ابزاری هستند که در سازه ها برای تحمل بار استفاده می شوند که این بار می تواند ثابت یا متغیر باشد. وجود ترک در یک سازه باعث کاهش عملکرد آن سازه و در نتیجه منجر به خرابی آن سازه می شود. ترکها دارای مشخصاتی هستند که این هرکدام از آن ها تاثیر خود را بر رفتار ارتعاشی سازه ها و همچنین نیروی کمانش در ستونها دارند از این رو تعیین ترک و مشخصات آن یکی از مسائل مهم در مهندسی برای تعیین ضریب اطمینان سازها به حساب می آید. ترک مایل (ترک زاویه دار) یکی از انواع مختلف ترک است که بر رفتار پیچشی تیر یا شافت تاثیر می گذارد. اهمیت این نوع ترک وقتی مشخص می شود که تیر یا شافت دارای ترک مایل تحت تاثیر نیروی پیچشی حول محور اصلی خود قرار گیرد. در این پایان نامه برای اولین بار پارامتر زاویه به عنوان یک پارامتر مهم از ترک در تیر و ستون بررسی و تعیین می شود. همچنین تاثیر این پارامتر بر روی فرکانس های طبیعی تیر و نیروی کمانش ستون نشان داده می شود. این پایان نامه از دو قسمت اصلی تشکیل شده است. درقسمت اول محل، عمق و زاویه یک ترک مایل در یک تیر یک سر در گیر با استفاده از ترکیب شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک بدست می آیند. در قسمت دوم نیز با استفاده از یک طرح پیشنهادی که ورودی های آن فرکانس های طبیعی ستون ترکدار و خروجی آن نیروی کمانش است، نیروی کمانش ستون ترکدار محاسبه می شود.

این رساله به بررسی و تحلیل ارتعاشات آشوبناک در یک سیستم شافت طویل انعطاف پذیر چرخان و دیسک صلب با تماس بین دیسک و پوسته ثابت می پردازد. چهار موضوع اساسی در این رساله مورد بررسی قرار گرفته است که عبارت اند از: 1- بررسی وقوع ارتعاشات آشوبناک در سیستم با درنظر گرفتن پارامترهای کنترلی مختلف. 2- بررسی موقعیت دیسک روی شافت وتاثیر کوپل ژیروسکوپی و عوامل غیرخطی ناشی از آن برای حالت یک و سه دیسکی. 3- بررسی پدیده آشوب با در نظر گرفتن توام ارتعاشات عرضی و پیچشی. 4- بررسی تاثیر شرایط تکیه گاهی بر وقوع پدیده آشوب در سیستم. وقوع تماس بین روتور و استاتور در ماشین آلات دوار یکی از عیوب عمده به شمار می رود که تشخیص به موقع آن می تواند از خسارت های بعدی جلوگیری کرده و موجب افزایش عمر ماشین گردد. بررسی رفتار دینامیکی سیستم با مدل های گسسته با توجه به سادگی مدل در چند سال اخیر مورد توجه محققین بوده است. در این تحقیق با در نظر گرفتن مدل پیوسته که مدلی کاملتری می باشد، به بررسی رفتار آشوبناک پرداخته می شود. در تمامی موارد، معادلات دیفرانسیل بر اساس تئوری شافت پیوسته با دیسک صلب بر روی آن مدل و از روش مودهای فرضی برای گسسته سازی معادلات پاره ای حاصل استفاده شده است. معادلات گسسته با روش های عددی و با استفاده از نرم افزار matlab حل و از پاسخ زمانی، تصویر صفحه فاز، طیف توان(فوریه)، مقطع پوانکاره، نمودارهای دوشاخه ای شدن و ماکزیمم نماهای لیاپانوف که از مهم ترین ابزارهای شناسایی رفتارهای غیرخطی هستند، استفاده می شود. نتایج نشان می دهند که اثرات ناشی از انعطاف پذیری شافت مانند نیروهای گریز از مرکز و کریولیس تاثیر قابل توجهی در رفتار دینامیکی سیستم دارند. هم چنین بدون در نظر گرفتن تماس بین دیسک و استاتور، موقعیت دیسک و عوامل غیرخطی ناشی از آن منجر به آشوب می شوند، در حالی که در حضور تماس، تاثیر آنها ناچیز است. نیروهای مماسی ناشی از تماس بین دیسک و استاتور، منجر به کوپل پیچشی می شود که تاثیر در خور توجهی در رفتار سیستم دارد. هم چنین شرایط تکیه گاهی و پارامترهای آن مانند ضرایب سختی و استهلاک می توانند موجب بهبود یا حتی بدتر شدن رفتار دینامیکی سیستم شده و سبب افزایش یا کاهش کارایی سیستم و عمر مفید آن شوند.

در این تحقیق از روش تحلیلی برای بررسی ارتعاشات آزاد پوسته ی استوانه ای ساخته شده از مواد با خواص تابعی(fg) تحت فشار داخلی و اثرات حرارتی استفاده شده است. برای حل مسئله از کدنویسی در نرم افزار maple11 استفاده شده است. ماده ی fg استفاده شده در این پایان نامه از فولاد ضد زنگ و سرامیک ساخته شده است. سطح داخلی کاملا از فولاد و سطح خارجی کاملا از سرامیک می باشدتابتواند دمای بالای خارجی را تحمل کند. خواص ریز ماده ها هر کدام تابع دما می باشد، برای حل مسئله ابتدا خواص فلز و سرامیک به صورت تابعی از دما تعریف شده است. سپس حل دمایی مسئله به صورت حل یک بعدی هدایت حرارتی در طول ضخامت برای ماده با استفاده از سری ها صورت گرفته است. با استفاده از تئوری پوسته لاو بین جابه جایی ها،کرنش ها و تنش ها رابطه ی موجود نوشته شده است. و تنش های ناشی از فشار داخلی و تنش حرارتی به دست آمده است. برای حل استاتیکی از حل دقیق معادله دیفرانسیل استفاده شده است. جابه جایی های محوری و شعاعی ناشی از تنش حرارتی به صورت حل استاتیکی بررسی شده اند. پاسخ مسئله به صورت مجموع حل استاتیکی و دینامیکی بررسی شده است. اثرات تنش ها و جابه جایی های استاتیکی در حل دینامیکی بررسی شده است.چهار نوع تکیه گاه ساده در این کار بررسی شده است.برای این تکیه گاه ها فرکانس های شعاعی،محیطی و طولی همراه با مود شیپ های مربوطه به دست آمده است.با افزایش تعداد جملات فرکانس های طبیعی بالاتر بررسی شده است. در ادامه با افزایش دما،تغیرات فرکانس های طبیعی و مود شیپ ها بررسی شده ، در انتها برای اعتبار سنجی، برای تکیه گاه ساده کلاسیک تنش محوری افزایش داده شده است و بار محوری را برای فرکانس طبیعی صفر، معادل کمانش یافته شده و دقت کار به دست آمده است.

ارتعاشات انتقالی از ملخ هلی کوپتر به بدنه از دلایل اصلی ایجاد مشکلاتی از قبیل کاهش عمر مفید قطعات می باشد. ارائه راه حل برای کاهش این ارتعاشات از اهمیت ویژه ای برخوردار است. این ارتعاشات دلایل مختلفی از قبیل نابالانسی اینرسی و آئرودینامیکی می تواند داشته باشند. راه حل –هایی که تا کنون برای کاهش ارتعاشات ارائه شده است کارآیی خود را در شرایط مختلف از دست می دهند. بنابر این ارائه روشی مناسب برای کاهش ارتعاشات انتقالی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. برای این منظور ابتدا باید پدیده ی ارتعاشات پره، نیروهای آئرودینامیکی و تأثیر این دو بر یکدیگر مورد بررسی قرار بگیرد و سپس توابع کنترلی مناسب برای کاهش ارتعاشات انتقالی معرفی شوند. برای بررسی توانایی کنترل مقاوم جهت کاهش ارتعاشات انتقالی از پره هلی کوپتر باید ارتعاشات پره ی دوار و نیروهای آئرودینامیکی به صورت یک مدل ریاضی بیان گردند. مدل ریاضی ارتعاشات کوپل خمشی،خمشی و پیچشی پره ی دوار با در نظر گرفتن خمش نامتقارن و خارج از مرکزی سطح مقطع با روش مایکل استاد استخراج شده است. علاوه بر این، مدل ریاضی توزیع نیروهای آئرودینامیکی در پرواز عمودی و رو به جلو ارائه شده است. در نهایت با کوپل مدل ارتعاشی و مدل آئرو دینامیکی و استفاده از ورودی دلخواه ارتباط بین ورودی های کنترلی و نیروهای ارتعاشی انتقالی بدست آمده است. با معرفی عدم قطعیت در پارامترهای شناسایی شده و همچنین اضافه کردن نویز اندازه گیری در مدل بدست آمده، کنترل مقاوم با روش طراحی شده است. نوآوری های ارائه شده شامل ایجاد یک مدل کامل کوپل از یک تیر چرخان و بسط روش مایکل استاد برای حل این ارتعاشات می باشد. علاوه بر این، توانایی کنترل مقاوم برای مقابله با تغییرات تابع تبدیل سیستم در شرایط مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته است.

چکیده در این پژوهش انواع مختلف روش های تحلیل مخازن سوخت بررسی شده است و پس از مقایسه مزایا و معایب هر یک از آنها، مخزن سوخت لکوموتیو er 24 به عنوان یک مدل واقعی مورد بررسی قرار گرفته است. مدل هندسی این مخزن بر اساس نقشه های موجود در شرکت لکوموتیو سازی مپنا به کمک نرم افزار solidworks ایجاد شده است تا در ادامه به کمک نرم افزار ansys تحلیل های اجزاء محدود مورد نظر روی آن صورت گیرد. این مخزن به دو روش مورد تحلیل اجزاء محدود قرار گرفته است. در روش اول برای بارگذاری مخزن از منحنی سرعت-زمان استاندارد لکوموتیو در زمان توقف استفاده شده است. همچنین در این حالت مخزن سوخت شامل 80% سوخت و 20% هوا در نظر گرفته شده است. در ادامه پس از حل معادلات سیالاتی حاکم بر جریان های دوفاز، فشار بیشینه بر روی دیواره های مخزن سوخت حاصل شده است. در روش دوم نیز برای بارگذاری مخرن، از بارگذاری توصیه شده در استانداردهای ایمنی مثل din en 12663 استفاده شده است. با مقایسه نتایج حاصل از هر دو روش، مشاهده شده است که بارگذاری های توصیه شده در استانداردهای ایمنی، تنش های بزرگتری را در بدنه مخزن ایجاد می کنند. در ادامه پس از شناسایی نواحی بحرانی مخزن از نظر میزان تنش، بهینه سازی آن مورد نظر قرار گرفته است. برای این منظور با توجه به پیچیدگی هندسه و همچنین بزرگی ابعاد مخزن، متغیرهای بهینه سازی به ویژگی های هندسی صفحات جاذب داخلی آن محدود شده اند. یعنی با تغییر چیدمان داخلی مخزن، به کمک تغییر ضخامت، زاویه خم، شعاع سوراخ و همچنین تعداد صفحات جاذب؛ آرایش بهینه صفحات جاذب به منظور کاهش وزن و همچنین کاهش هزینه ساخت صفحات جاذب مورد جستجو قرار گرفته است. به دلیل گستردگی فضای حل و همچنین عدم دسترسی به یک رابطه تحلیلی برای محاسبه تنش در مخزن، استفاده از الگوریتم های تکاملی در فرآیند بهینه سازی مورد توجه قرار گرفته است. برای این منظور از الگوریتم ژنتیک چند هدفه غیر مغلوب (nsga-ii) در کنار شبکه های عصبی مصنوعی (anns) به عنوان ابزاری قدرتمند در تقریب توابع هدف و قیود استفاده شده است. در نهایت پس از انتخاب یکی از اعضای مجموعه جواب نهایی و مقایسه آن با طرح اولیه مخزن سوخت، مشاهده شده است که مخزن بهینه علاوه بر اینکه تمامی شرایط مورد نظر در استانداردهای ایمنی را برآورده می سازد، حدود 39% وزن کمتر و همچنین 73% هزینه ساخت کمتری نیز دارد. واژگان کلیدی: مخزن سوخت، صفحات جاذب، تلاطم، تحلیل اجزاء محدود، شبکه های عصبی، بهینه سازی و ... .

در چندین دهه گذشته، ارتعاشات سیستم های مکانیکی مورد توجه بسیاری از مهندسان و دانشمندان قرار گرفته است، به طوری که در حال حاضر طراحی هر وسیله مکانیکی نیازمند بررسی آن از نظر ارتعاشی و دینامیکی می باشد. در وسایل مختلف مکانیکی منابع بسیاری وجود دارند که موجب ارتعاش می گردند. هر چند ارتعاشات مکانیکی در برخی موارد مفید است، هدف معمول طراحی؛ حذف و یا ایزوله کردن ارتعاش از محیط و بطور خاص کاهش منابع ارتعاشات؛ با فرکانس هایی برابر با فرکانس های طبیعی سیستم های مرتبط با وسیله و یا طراحی وسیله با فرکانس های طبیعی ناهمسان با فرکانس منابع ارتعاشی می باشد. با توجه به افزایش روز افزون انواع وسایل نقلیه کشاورزی و صنعتی و همچنین تقاضا برای وسایل مناسب و راحت، تحقیقات بسیاری در راستای کاهش ارتعاشات وسایل نقلیه صورت گرفته است و به طور ویژه ارتعاشات این وسایل در اثر ناهمواری های مسیر و اجزای انتقال قدرت یکی از مهمترین زمینه های تحقیق می تواند باشد. بعد از طراحی محصول و هنگام نمونه سازی های اولیه، تست های ارتعاشی برای رسیدن به سه هدف روی آن انجام می گیرد: 1- ارزیابی راحتی سفر بوسیله اندازه گیری سطح شتاب در نقاط مخصوصی از وسیله مثل محور چرخ ها، صندلی، فرمان و غیره که با آزمایش وسیله نقلیه روی مسیر مشخص انجام می گیرد. امروزه در مواردی از بسترهای هیدرولیکی و اتوماتیک نیز برای انجام تست استفاده شده است که در این موارد وسیله روی سطح بصورت ثابت قرار می گیرد و سطح زیر آن توسط نیروی هیدرولیکی نوسان کرده و شرایط محیطی را شبیه سازی می کند. استفاده از بسترهای هیدرولیکی دارای مزایایی چون قابلیت تکرار در شرایط یکسان، زمان مورد نیاز کمتر و عدم نیاز به راننده برای تست می باشد، ولی بدلیل هزینه اولیه بسیار بالا معمولاً کمتر مورد توجه قرار گرفته است (وس و همکاران، 2007) . 2- تست دوام، که تحمل وسیله یا یکی از اجزای آن در طی زمان طولانی بارگذاری های تکراری را بررسی می کند. 3- آنالیز ارتعاشات انتقال یافته، به بررسی ارتعاشات در نقاط ثانویه مثلاً انتقال ارتعاش به سر راننده، انتهای بال هواپیما و یا بوم سم پاش در تراکتور می پردازد. برای آنالیز سازه باید ابتدا سازه را تحریک نمود و سپس به پردازش مقادیر سیگنال های پاسخ پرداخت که معمولاً نتایج حاصل از شتاب سنج ها هستند. سیگنال های قطعی که توسط تحریک سازه بوسیله پیزوالکتریک بدست می آیند، می توانند به صورت دقیق توسط معادلات و یا مقادیر عددی توصیف گردند. در صورت انجام تست میدانی، مسیر حرکت وسیله، موجب اعمال ارتعاشات تصادفی به آن می گردد. در نتیجه مقادیر سیگنال های غیر قطعی حاصل باید به صورت آماری بیان گردند؛ که یک شیوه مناسب برای بیان آنها استفاده از مربع میانگین یک سیگنال تصادفی در بازه های متفاوت فرکانسی بوسیله نمودارهای چگالی طیفی توان (power spectral density) است . ارتعاشات تصادفی در حوزه فرکانس بوسیله تابع چگالی انرژی طیفی (power spectral density function ( بیان می گردد. برای این منظور می توان مقادیر حاصل از آزمایشات میدانی، که در حوزه زمان می باشند را بوسیله آنالیز فوریه به حوزه فرکانس منتقل نمایئم و سپس به بررسی و آنالیز اطلاعات بپردازیم (تمبولی ، 1999). از نتایج حاصل در حوزه فرکانس برای بیان مقادیر قابل قبول ارتعاش در استاندارها هم استفاده می گردد (بی نام،1985). کیفیت حرکت وسیله به طور مشخص تحت تاثیر سیستم تعلیق آن، ویژگی سطوح حرکت و سرعت وسیله قرار دارد. از آنجا که ویژگی سطوح حرکتی از دسترس طراح وسیله خارج است، طراحی خوب سیستم تعلیق با عملکرد ارتعاشی بهینه تحت شرایط مختلف جاده و سرعت های مختلف می تواند این کمبود را جبران نماید. اندازه گیری عمکرد اولیه سیستم تعلیق معمولاً به صورت کیفیت سفر بیان می گردد. در هر پروژه پس از آنالیزهای اولیه و تجزیه و تحلیل نتایج سعی درکاهش ارتعاشات وسیله برطبق استاندارهای موجود می نمایند. استانداردهای موجود در زمینه ارتعاشات، معمولاً بر اساس کمترین آسیب کوتاه مدت و بلند مدت بر بدن انسان و همچنین ویژگی های دینامیکی وسیله ایجاد شده اند. هر چند با پیشرفت روز افزون علم آرگونومی، استانداردهای موجود تغییر یافته و دقت آنها افزایش می یابد، از استاندارهای کنونی مورد استفاده در زمینه ارتعاشات و دینامیک حرکت می توان به استاندارد شماره 2631 از موسسه بین اللملی استانداردها اشاره نمود (بی نام، 1998). علاوه بر موارد ذکر گردیده، باید به مرزهای طراحی نیز در طی آنالیز توجه ویژه داشت. دو مرز اولیه و اصلی برای طراحی و ارزیابی سیستم تعلیق، یکی وزن غیرمعلق که مشخص کننده راحتی سفر بوده و دیگری میزان انحراف سیستم تعلیق می باشد؛ که مشخص کننده محدوده حرکت وسیله نقلیه است. از آنجا که نیروی وارده بر سرنشین، بر طبق قانون دوم نیوتن، متناسب با شتاب وارده بر سرنشین می باشد، اغلب میانگین مربعات شتاب عمودی وزن معلق، به عنوان تابع هدف برای اندازه گیری و بهینه سازی معرفی شده است. امروزه نرم افزارهای بسیاری برای آنالیز دینامیک و ارتعاشات به بازار عرضه گشته اند، اما هنوز آنالیز طیفی به صورت چگالی طیفی توان (power spectral density) انجام گرفته و نتایج حاصل از آنالیز psd را به عنوان ورودی سیستم مکانیکی در نظر می گیرند. برای بررسی هر وسیله مکانیکی و یا دینامیکی باید ابتدا به مدل سازی دقیق آن پرداخت. مدل سیستم ارتعاشی شامل وزنه، فنر، دمپر و غیره می باشد که بر حسب مورد ممکن است شامل چندین درجه آزادی باشند. پس از مدل سازی اولیه با توجه به روابط ریاضی فرمول بندی ارتعاشات مدل را بدست می آوریم (تمبولی ، 1999). این فرمول شامل تمام اجزای ارتعاشی، تغییر مکان ها، شتاب ها و سرعت های خطی و زاویه ای برحسب نیاز است. با تبدیل لاپلاس از معادلات حاصل نیز می توان علاوه بر ساده نمودن، آنها را به حوزه فرکانس منتقل نمود. پارامترهای بهینه در صورت کمینه کردن معادلات کنونی حاصل می گردند. هر چند معروف ترین و باسابقه ترین روش کمینه نمودن درمسائل معمولی، روش مشتق گیری است، در دهه های اخیر روش های ریاضی کارآمدی برای بهینه سازی، ابداع و گسترش یافته اند که از آن جمله می توان به الگوریتم سرد شدن فلزات، الگوریتم مورچه گان و الگوریتم ژنتیک، در کنار روش هایی مثل شبکه های عصبی و روش های فازی اشاره نمود. در میان الگوریتم های عددی بهینه سازی؛ روش گرادیان (روشی بر اساس مشتقگیری توابع) بیشترین کاربرد را داشته است؛ ولی در این روش حدود تابع باید تشخیص پذیر و منحنی شکل باشد، که در عمل اثبات این موضوع برای تابع مشکل است. همچنین منطقی است که برای بدست آوردن جواب قطعی در مورد توابع پیچیده و غیر یکنواخت تعدادی نقطه ابتدایی بررسی گردد تا از قابل قبول بودن جواب اطمینان حاصل آید، که این موضوع در روش گرادیان رعایت نمی گردد، ولی الگوریتم ژنتیک در این مورد قوی عمل می نماید و در سال های اخیر کاربرد گسترده ای یافته است. نکته کلیدی در الگوریتم ژنتیک این است که جستجوی خود را بجای یک نقطه، از گروهی از نقطه ها آغاز می کند و بعلاوه از اطلاعات تابع هدف بجای اطلاعات حاصل از مشتقات یا سایر توابع کمکی استفاده می نماید (واندر پلات، 1984). الگوریتم ژنتیک یک شیوه آموزش برای برنامه های کامپیوتری می باشد، که بر اساس اصول رقابت در انتخاب طبیعی (نظریه داروین) برای گسترش گونه ها بنا نهاده شده است و اصول آن برای استفاده در پردازش اطلاعات بهینه شده است. الگوریتم های ژنتیکی در آغاز در سال 1967توسط هلند در دانشگاه میشیگان و با تبدیل اصول انتخاب طبیعی برای مقاصد غیر طبیعی گسترش یافتند. این الگوریتم ها جامعه ای از جواب های ممکن را با بکارگیری از استراتژی بقاء برترین گونه، برای یافتن بهترین جواب بررسی می کنند. هر عضو جامعه نمایانگر یک جواب ممکن برای مسئله مورد بحث است. یک جواب ممکن، بوسیله تابع ارزیابی تست می گردد و خروجی تابع ارزیابی که با عنوان شایستگی (fittnes) شناخته می شود، بیان کننده میزان قابل قبول بودن جواب مورد نظر است. هدف از انجام تحقیق حاضر، بررسی امکان بهبود سیستم تعلیق و کاهش ارتعاشات منتقل شده به کابین، و درنتیجه به سرنشینان واگن خودکششی (درزین) می باشد. برای این منظور پس از انجام آزمایشات میدانی، مدلی ریاضی از درزین ایجاد شده است و مدل ایجاد شده؛ بوسیله الگوریتم ژنتیک، در راستای کاهش ارتعاشات، بهینه شده است. برای اعتبار سنجی نتایج بدست آمده، از روش اجزای محدود، با استفاده از نرم افزار آباکوس استفاده شده است. در فصل اول با عنوان مقدمه، به صورت مختصر، مهمترین دلایل برای تست و آنالیز ارتعاشات بیان شده و روش ها و استانداردهای معمول برای آنالیز، معرفی شده اند. در فصل دوم با عنوان پیشینه طرح و بررسی منابع، به بررسی کارهای مشابه انجام شده برای کاهش ارتعاشات در وسایل نقلیه مختلف پرداخته شده است. هر چند هنوز روش آزمایش و خطا، روشی مرسوم و معمول برای انتخاب پارامترهای سیستم تعلیق، مخصوصاً برای وسایل نقلیه، مخصوصاً با تعداد تولید پایین می باشد، کارهای فراوانی نیز در راستای استفاده از شیوه های ریاضی، و همچنین استفاده از الگوریتم های تکراری، برای کاهش هزینه نمونه سازی های اولیه، انجام شده است. در فصل سوم با عنوان مواد و روش ها، مدلی ریاضی از درزین ایجاد شده است. سپس الگوریتم ژنتیک باینری مناسب، برای مدل ارتعاشی، در برنامه متلب، کدنویسی شده است. با اجرای الگوریتم ژنتیک، مقادیر مناسب پارامترهای سیستم تعلیق، در بازه های فرکانسی مختلف بدست آمده و سپس مقادیر بدست آمده در مدل تولید شده بوسیله نرم افزار آباکوس جایگزین شده اند و ارتعاشات کابین، درنتیجه استفاده از پارامترهای جدید بدست آورده شده است. در فصل چهارم با عنوان بحث و بررسی، نتایج حاصل از آنالیزهای صورت گرفته در فصل سوم، به صورت نمودار بیان شده و مورد بحث قرارگرفته اند. در فصل پنجم با عنوان نتیجه گیری و پیشنهادات، به بررسی و تحلیل نتایج حاصله پرداخته شده و پیشنهاداتی جهت کارهای بعدی نیز ارائه شده است

در این پایان نامه به بررسی و تحلیل ارتعاشات غیرخطی و پایداری تیر ویسکوالاستیک متحرک در راستای طولی پرداخته می شود. معادلات حاکم بر ارتعاشات عرضی تیر با در نظر گرفتن تئوری تیر ریلی با تکیه بر قانون دوم نیوتن و اصل همیلتون استخراج و برای مدل سازی رفتار مواد ویسکوالاستیک از مدل کلوین که یک مدل رئولوژیک دو پارامتری است، استفاده گردید. برای حل معادله ارتعاشات غیرخطی عرضی تیر، روش مقیاس زمانی چندگانه مستقیم، که یکی از روش های اغتشاشی در حل معادلات دیفرانسیل پاره ای است، به کار برده شد. در روش مقیاس زمانی چندگانه مستقیم بر خلاف روش مقیاس زمانی چندگانه تابعی که شرایط مرزی را ارضاء کند، برای شکل مود مسئله حدس زده نمی شود، بلکه حل دقیقی برای شکل مود ارائه می شود. با استفاده از روش مقیاس زمانی چندگانه مستقیم مسئله ارتعاشات آزاد حل و فرکانس طبیعی خطی، غیرخطی و پاسخ ارتعاشات آزاد تیر به دست آمد. سپس به بررسی تأثیر پارامترهای مختلف نظیر سرعت حرکت تیر، سختی خمشی، پارامتر ویسکوالاستیک و پارامتر اینرسی دورانی بر روی نتایج پرداخته شد. نتایج نشان داد که بر خلاف تیر الاستیک در تیر ویسکوالاستیک دامنه نوسان غیرخطی ثابت نبوده و تابع زمان است. در ادامه به حل ارتعاشات اجباری در دو حالت تحریک قوی و ضعیف پرداخته شد و پاسخ حالت دائم برای شرایط مختلف تشدید اصلی، زیر هارمونیک و بالاهارمونیک به دست آمده و تأثیر پارامترهای مختلف بر حل حالت دائم بررسی شده است. سپس پایداری و دو شاخه ای شدن پاسخ حالت دائم در حالات مختلف تشدید بررسی شده است.

در این پروژه ارتعاشات خطی یک نانولوله ی کربنی تک جداره مورد بررسی قرار گرفته است. مدل سازی نانولوله توسط مکانیک محیط های پیوسته صورت گرفته است. این شبیه سازی توسط مدل تیر تیموشنکو انجام شده است. دلیل استفاده از این مدل، لحاظ کردن اثرات برش و اینرسی دورانی در معادلات متشکله است. استفاده از مدل تیر تیموشنکو در نانولوله هایی که نسبت طول به قطر آن ها کم است از اهمیت بسیاری برخوردار خواهد بود. برای استخراج معادلات حرکت و همچنین شرایط مرزی مسأله از اصل همیلتون استفاده شده است. این اصل در واقع تعمیم اصل تغییر مکانهای مجازی به سیستم دینامیک ذرات است. نانولوله بر روی یک بستر پسترناک (بستر دو پارامتری) قرار گرفته است که در آن اثر برش نیز لحاظ شده است. اثرات حرارت به دلیل بالا بودن ضریب هدایت حرارتی نانولوله ها به صورت ثابت درنظر گرفته می شود. در این پروژه فرض برآن است که تکیه گاه های تیر به صورت مفصلی هستند. در استخراج معادلات متشکله نیز از تئوری الاستیسیته ی غیر محلی استفاده شده است. در این تئوری اثر ابعاد کوچک در مسأله اعمال می شود. برای حل مسأله نیز از روش اجزاء محدود استفاده می شود. پارامتر های خروجی مسأله شامل به دست آوردن فرکانس طبیعی سیستم، اثر نسبت ابعادی بر فرکانس طبیعی، اثر دما و تغییرات آن بر نسبت ابعادی و فرکانس سیستم و همچنین بررسی همزمان اثر دما، نسبت ابعادی و بستر دو پارامتری در رفتار یک نانولوله خواهد بود. نتایج نشان می دهد که بر خلاف اثر پسترناک، اثر بستر وینکلر بر روی فرکانس طبیعی در درجه حرارت های پایین بسیار ناچیز است. علاوه بر آن، فرکانس طبیعی حالت محلی بسیار بالاتر از حالت غیر محلی خواهد بود و همچنین در مدول های برشی بسیار بالا با افزایش نسبت ابعادی، فرکانس های طبیعی کاهش پیدا می کنند.

بررسی رفتار ارتعاشی تیرها 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 جرم متحرک است. در این رساله ابتدا معادلات حرکت تیر اویلر- برنولی تحت عبور جرم متمرکز یا ذره ای با دو روش نیوتن و انرژی بدست می اید. سپس این معادلات برای مسئله مشابه تحت عبور تیر الاستیک توسعه می یابد. در ادامه معادلات با روش تحلیلی هوموتوپی حل و جهت تأیید روش مزبور، نتایج حاصله با نتایج بدست آمده از روش عددی مقایسه می شود. روش های اغتشاشی از جمله روش های قدرتمند و پر طرفدار در میان مهندسین مکانیک است که به عنوان یک حلگر نیمه تحلیلی برای انواع معادلات غیرخطی یا معادلات با ضرایب متغیر مورد استفاده قرار می گیرد و قابلیت بررسی پایداری پاسخ، تحلیل چند شاخه ای شدن جواب و دیگر خواص معادلات غیرخطی را دارا هستند. در بخش دیگر از رساله، روش مقیاس های زمانی چندگانه از خانواده روش های اغتشاشی برای بررسی ارتعاشات تیر غیرخطی اویلر- برنولی متأثر از جابه جایی ها یا کرنش های بزرگ تحت عبور جرم متمرکز ارائه می گردد. یکی از مواردی که در طی این سال ها کمتر مورد توجه محققین قرار گرفته و معمولاً با ساده سازی همراه بوده، سرعت جرم متحرک بر روی تیر است. در اکثر مطالعات فرض سرعت ثابت برای جرم در حال حرکت در نظر گرفته می شود که همواره این فرض قابل پذیرفتن نیست. به کرات می توان مواردی را عنوان کرد که در آن سرعت جرم متحرک متغیر است. بنابراین در ادامه اثر نیروهای جلو برنده، ترمز و اصطکاک سطح تماس به دلیل لغزش پس از ترمز را بر پاسخ دینامیکی تیر اویلر- برنولی تحت عبور جرم متمرکز مورد بررسی قرار می گیرد. یکی از نقایص معمول در سازه ها غیر ایده آل بودن تکیه گاه هاییست که سازه به آن متصل شده است. به این معنی که در عمل جابه جایی یا ممان جزئی در تکیه گاه های یک تیر دو سر مفصل مشاهده و گزارش می شود در حالی که هنگام حل معادلات دیفرانسیل این تیر مقادیر مذکور تحت عنوان شرایط مرزی صفر در نظر گرفته می شوند. بنابراین شرایط مرزی غیر ایده آل مقادیری است که در اکثر موارد از آن صرف نظر می-گردد. در این رساله معادلات دیفرانسیل بدست آمده در قسمت های قبل را با شرایط مرزی غیر ایده آل حل کرده و اثر آن را بر پاسخ دینامیکی تیر بررسی می کنیم. جابه جایی های سطوح خارجی زمین ناشی از رانش صفحات داخلی از عواملی است که معمولاً باعث به وجود آمدن خسارات جبران ناپذیری در سازه های مختلف می شود. آزمایشات نشان داده است که جابه جایی های در راستای سطح زمین بیشترین سهم را در تخریب سازه ها به عهده دارند. از این رو بررسی رفتار دینامیکی تیرها تحت عبور جرم تحت تأثیر حرکت افقی تکیه گاه ها می تواند پیش بینی های لازم هنگام طراحی چنین سازه ای را در اختیار مهندسین مربوطه قرار دهد.

در بررسی ارتعاشات سازه¬ها، مدل¬سازی خطی ممکن است غیردقیق و یا گمراه¬کننده باشد. وجود خصوصیات غیرخطی در یک سیستم موجب بروز رفتارهایی در پاسخ آن می¬شود که مدل¬سازی خطی، به دلیل نادیده گرفتن رفتارهای غیرخطی مختلف، توانایی پیش بینی و توجیه آن را ندارد. در این پایان¬نامه به بررسی و تحلیل ارتعاشات غیرخطی و پایداری یک سیستم دو درجه آزادی شامل سیستم اصلی و جاذب، در حالت تشدید هم¬زمان ثانویه و داخلی و همچنین تشدید هم¬زمان اولیه و داخلی، تحت تحریک خارجی، پرداخته می¬شود. سیستم مورد بررسی با جرم، فنر و دمپر مدل¬سازی شده است که فنرها و دمپرهای آن به صورت غیرخطی و از مرتبه سه درنظر گرفته شده¬اند. نیروی تحریک خارجی به سیستم اصلی وارد می¬شود. معادلات حرکت حاکم بر سیستم با تکیه بر قانون دوم نیوتون استخراج و برای حل این معادلات از روش مقیاس زمانی متعدد، که یکی از روش¬های اغتشاشی در حل معادلات دیفرانسیل غیرخطی است، استفاده شده است. پس از حل معادلات و استخراج ترم¬های سکولار در تشدید هم¬زمان مورد بررسی، معادلات پاسخ فرکانسی با توجه به مقادیر دامنه سیستم اصلی و جاذب در سه حالت به¬ دست آمده و در ادامه تاثیر پارامترهای سیستم روی دامنه سیستم اصلی و همچنین پایداری پاسخ حالت دائم و انشعابات گره-زینی بررسی شده است. از آنجایی که در سیستم¬های غیرخطی با افزایش دامنه امکان پدیده پرش وجود دارد، محدوده پایداری و پارامتر تنظیم که منجر به ایجاد سه¬پاسخ برای دامنه سیستم اصلی می¬شود، در دو حالت با جاذب و بدون جاذب، تعیین گردیده است. در ادامه، به بررسی امکان به وجود آمدن پدیده دو شاخه¬شدگی در سیستم پرداخته شده است. با تعریف متغیرهای حالت، معادلات سیستم در فضای حالت بیان می¬شوند. حل این معادلات به روش رانگ¬کوتا مرتبه چهار در نرم¬افزار matlab انجام شده است. در بررسی و به دست آوردن نمودار دوشاخه شدگی، نیاز به مشخص کردن پارامتر دوشاخه شدگی (پارامتر کنترل) می باشد. با انتخاب فرکانس تحریک بدون بعد به عنوان پارامتر کنترلی، نمودار دو شاخه¬شدگی ترسیم می¬گردد. سپس از نمودارهای نگاشت پوانکاره، صفحه فاز و پاسخ زمانی به¬ازای مقادیر مختلف پارامتر کنترلی، به منظور بررسی حرکت¬های پریودیک، شبه پریودیک و آشوب استفاده می¬شود. طراحی سیستم با توجه با این نمودارها برای اجتناب از قرارگرفتن در مناطق آشوبناک، صورت می پذیرد.

تیرها ابزاری هستند که در سازه ها برای تحمل بار استفاده می شوند که این بار می تواند ثابت یا متغیر باشد. وجود ترک در یک سازه باعث کاهش عملکرد آن سازه و در نتیجه منجر به خرابی آن سازه می شود. ترک ها دارای مشخصاتی هستند که هرکدام از آن ها تأثیر خود را بر رفتار ارتعاشی سازه ها دارند. از این رو تعیین ترک و مشخصات آن مانند عمق و محل ترک یکی از مسائل مهم در مهندسی برای تعیین ضریب اطمینان سازه ها به حساب می آید. از سوی دیگر بسیاری از تیرهای بکاررفته در سازه ها با مقطع غیر یکنواخت هستند. در این پایان نامه برای اولین بار به بررسی رفتار ارتعاشی یک تیر مخروطی یک سردرگیر که یک ترک عمودی بر روی آن قراردارد پرداخته می شود و از آنجایی که فرکانس های طبیعی یک جسم به شکل آن جسم نیز وابسته است، رفتار ارتعاشی تیر به کمک فرکانسهای طبیعی آن بررسی می شود. در این پایان نامه تلاش می شود با کمک روش طراحی آزمایش و شبکه عصبی عمق و محل ترک بر روی یک تیر مخروطی را از روی فرکانسهای طبیعی آن تعیین کرد.

موضوع ارتعاش تیر با جسم عبوری متحرک تقریباً بیش از یک قرن موضوع مورد تحقیق پژو هشگران بوده و از جهات مختلف مورد بررسی قرارگرفته است. اغلب تحلیل های ارائه شده عمدتاً بدون در نظر گرفتن جرم جسم متحرک و/یا کنار گذاشتن سایر اثرات اینرسی آن، فقط با لحاظ جملات خطی و صرف¬نظر نمودن از عوامل غیرخطی و به ویژه، با عدم توجه به ماهیت متغیر با زمان معادله¬ی دیفرانسیل حاکم بر مسأله انجام گرفته است. با لحاظ کردن ضرایب متغیر با زمان معادله¬ی حاکم بر مسأله، ویژگی¬های جدیدی از سیستم آشکار می¬شود که عدم توجه به آنها در طراحی بسیاری از مسایل مهندسی مرتبط می¬تواند منجر به شکست طرح شود. از مهمترین مشخصه¬های تازه آشکار شده در این تحقیق برای مسأله¬ی مورد نظر، می¬توان به ظهور نواحی ناپایداری متعدد در صفحه¬ی پارامترهای مسأله اشاره کرد که قبلا گزارش نشده است. هم چنین یافته-ی دیگر این مسأله، وقوع پدیده¬ی پاسخ همزمان برای سیستم تیر-جرم متحرک است. با وقوع این پدیده، برخی از زبانه¬های ناپایداری در صفحه¬ی پارامترها ناپدید می¬شوند. این پدیده هنگامی اتفاق می¬افتد که یک جفت از منحنی¬های مرز ناپایداری دقیقا روی یکدیگر واقع شده و در نتیجه باعث از بین رفتن زبانه¬ی ناپایداری می¬شوند. وقوع این پدیده برای سیستم تیر-جرم متحرک، با استخراج دترمینان هیل مسأله و حل آن نشان داده می¬شود. اهمیت توجه به منحنی پاسخ همزمان در صورت تغییر جزئی شرایط مسأله به خوبی هویدا می¬شود. از این قبیل می¬توان به اثر اضافه کردن نیروی جزئی محوری فشاری و یا کششی اشاره نمود که باعث می¬شود سیستم دیگر واجد شرائط وقوع پدیده¬ی انطباق پاسخ¬های همزمان نبوده و دهانه¬ای بین منحنی-های متناظر باز شده و تبدیل به یک زبانه¬ی ناپایدار می¬گردد. با اضافه کردن جملات غیرخطی ناشی از روابط کرنش-جابجایی غیرخطی به معادله دیفرانسیل حاکم بر مسأله، نشان داده می¬شود که مرزهای جداکننده¬ی نواحی پایدار و ناپایدار در صفحه¬ی پارامترهای مسأله منطبق بر مرزهای سیستم خطی می¬باشند، با این تفاوت که صرفا تمیز دهنده رفتار پایدار از ناپایدار نیست و به نحو پیچیده¬تری وابستگی پاسخ سیستم به عوامل دیگری را نیز نشان می¬دهد. در واقع، با استفاده از روش¬های مقیاس های چند گانه و توازن هارمونیک¬ها نشان داده می-شود که با تغییر پارامترهای مسأله¬ی غیرخطی و عبور از مرزهای پایداری، پاسخ سیستم به واسطه¬ی وجود جملات غیرخطی با روندی شبه نامحدود رشد می¬کند که به صورت پدیده¬هایی مانند پرش و سیکل حدی بروز می¬نماید. همچنین با استفاده از روش بسط دو متغیره نشان داده می¬شود که شرایط اولیه¬ی حرکت نیز می¬تواند در کنار پارامترهای انتخابی مسأله منجر به پیدایش الگوهای پاسخ متنوع شود.

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.

چکیده هدف از این پایان نامه بررسی پاسخ دینامیکی یک تیر با استفاده از یکی از روشهای تحلیلی مثل آنالیز مودال است. در ابتدا تیر با تکیه گاه ساده تحت تاثیر یک نیرو و جرم متحرک و سپس تحت تاثیر دونیرو و دو جرم متحرک مورد بررسی قرار می گیرد. توزیع ممان خمشی و نیروی برشی در طول تیر و تاثیرات سرعت دونیرو و دو جرم، فاصله آنها و همچنین سرعت نسبی آنها بر روی پاسخ دینامیکی مورد مطالعه قرار خواهد گرفت. برای کاملتر شدن حل تکیه گاهها را به دلخواه تغییر داده و مسئله در شرایط مرزی متفاوت تحلیل خواهد شد. به منظور دستیابی به دقت زیاد در حل مسائل مربوط به بار متحرک، از نرم افزارهای موجود مثل ansys نیز استفاده می شود که در آن روش اجزا محدود بکار می رود. مسائل مورد نظر با استفاده از این نرم افزار نیز حل شده و نتایج بدست آمده از دو روش مقایسه خواهند گردید. علاوه بر این، نتایج بدست آمده در برخی بخشها با نتایج دیگر پژوهشها، مقایسه شده است. شرایط بحرانی که در آن تیر در اثر عبور بار و یا جرم متحرک به حالت شکست در اثر تسلیم می رسد، برای شرایط مرزی مختلف مورد بررسی قرار خواهد گرفت. نتایجی که از حل اینگونه مسائل بدست می آید می تواند مقدمه ای برای مطالعات بعدی باشد.

در این پژوهش گرافن ایده آل، واقع در ماتریس پلیمری، با شرایط مرزی مختلف شامل گیردار و ساده تحت بارگذاری فشاری خارجی دومحوره و بارگذاری حرارتی مورد بررسی قرار می گیرد. مدل سازی جابه جایی ها با استفاده از تئوری تغییرشکل برشی مرتبه سوم ومدل سازی ماتریس پلیمری با استفاده از دو مدل وینکلر و پاسترناک خواهد بود. با استفاده از تئوری گرادیان کرنش-اینرسی معادلات تعادل دینامیکی به دست آمده و با استفاده از روش مربعات دیفرانسیلی بهبود یافته معادلات حل می شوند.

در این پایان نامه رفتار ارتعاشی پوسته استوانه ای مرکب تقویت شده با نانولوله های کربنی حامل سیال در محیط حرارتی که برروی یک بستر ویسکو پسترناک واقع شده است مورد بررسی قرار گرفته است. نانولوله های کربنی به عنوان تقویت کننده در راستای ضخامت پوسته، به دو صورت یکنواخت و هدفمند فرض شده اند. خواص مکانیکی پوسته در راستای ضخامت تغییر کرده و با استفاده از یک مدل میکرو مکانیکی تخمین زده شده اند. خواص مواد سازنده پوسته وابسته به دما فرض شده اند. سیال به صورت غیر چرخشی و غیر لزج فرض شده است. معادلات حاکم بر پوسته با استفاده از اصل همیلتون و براساس پوسته نازک و همچنین با در نظر گرفتن تاثیر بستر و جریان سیال استخراج شده اند.

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

کاربرد نانوگیره ها در ساخت، مونتاژ و جابجایی قطعات و مجموعه ها در مقیاس نانو به سرعت رو به گسترش است. از جمله این کاربردها می توان به جداسازی نانوذرات از محیط رشد آن ها، تغییرشکل نانوساختارها و انجام انواع آزمون های مکانیکی نظیر تست کشش برروی اجزاء ساخته شده از مواد جدید در دامنه های مختلف نیرویی اشاره نمود. جابجایی قطعات و ذرات در مقیاس نانو و تولید ساختارهای پیچیده در این مقیاس، بدون دراختیار داشتن نانوگیره هایی با دقت، حساسیت وکنترل پذیری مناسب امکان پذیر نیست. وجود نیروهای سطحی از یک سو باعث سهولت گیرش و انتقال ذرات و قطعات در مقیاس نانو می گردد و از سوی دیگر رهاسازی دقیق این ذرات و قطعات را با دشواری مواجه می سازد. بر این اساس، شناخت نانوگیره ها و بررسی عملکرد آن ها، هم به عنوان یک ابزار پرکاربرد مستقل و هم به عنوان وسیله ای برای ساخت سیستم های نانویی پیچیده تر اهمیت زیادی یافته است. از همین روست که طراحی، ساخت، پیاده سازی و بهبود عملکرد نانوگیره ها و برطرف کردن مشکلات نمونه های موجودآن ها توجه پژوهشگران زیادی را به خود جلب کرده است. هدف از پژوهش حاضر، ارائه یک متدولوژی برای طراحی دهانه نانوگیره ها برای دستیابی به اهداف خاصی همچون گیرش و جدایش نانو ذرات از بستر رشد آن ها بدون آسیب دیدگی هیچ یک از دو قطعه، به کمک روش دینامیک مولکولی می باشد. فرایند پیشنهادی برای انجام این کار به گونه ای است که برای حل مسایل مشابه همچون گیرش و کشش رشته های پلیمری و پروتئینی نیز قابل استفاده خواهد بود. در فرایند پیشنهادی ابتدا استحکام کششی و پایداری جانبی نمونه نانویی مورد آزمایش (در این جا نانولوله کربنی) به همراه انواع تغییرشکل های بازگشت ناپذیر ایجاد شده بر اثر اعمال بار جانبی به آن مورد بررسی قرار می گیرد. سپس عمق نفوذ ایجاد شده در دهانه نانوگیره در فرآیند گیرش نانولوله کربنی به ازای نیروهای مختلف به کمک نمودارهای نیرو- عمق نفوذ تخمین زده شده و حد مناسبی از عمق نفوذ به جا مانده در دهانه نانوگیره که تضمین کننده عدم آسیب نانولوله در حین گیرش و جدایش نانو ذرات باشد انتخاب می گردد. نتایج بدست آمده برای محاسبه نیروی اصطکاک بین دهانه نانوگیره و نمونه مورد استفاده قرار می گیرد و مقدار نیروی اصطکاک به ازای ضخامت های متفاوت دهانه تعیین می شود. هم چنین وابستگی عددی نیروی اصطکاک به سطح تماس بررسی شده و نتایج به دست آمده از طریق مقایسه با نتایج پژوهش های قبلی اعتبار سنجی می گردد. در مرحله بعد بر اساس نتایج بدست آمده معیاری برای طراحی دهانه این دسته از نانوگیره ها ارائه می شود. در پایان نیز آسیب احتمالی قسمت فوقانی دهانه نانوگیره به روش اجزاء محدود بررسی می گردد. کلمات کلیدی: نانوگیره، نانولوله کربنی، تست کشش، روش دینامیک مولکولی

ارتعاشات در مهندسی یکی از پدیده¬هایی است که به علت اثرات مخرب آن از جمله ایجاد ناراحتی و سر و صدا و تخریب ماشین آلات و ...، بسیار مورد مطالعه قرار گرفته است و برای از بین بردن آن¬ها کارهای مختلفی از جمله طراحی جدید سازه و ابداع جاذب¬های ارتعاشی صورت گرفته است که در این میان جاذب¬های ارتعاشی به لحاظ کاربردی¬تر بودن مورد توجه قرار گرفته¬اند. جاذب¬های ارتعاشی دارای انواع گسترده¬ای هستند که یک گونه از آن¬ها جاذب¬های ارتعاشی "وفقی" می¬باشند که قابلیت تنظیم شدن با سیستم در هنگام تغییرات در سیستم را دارا می¬باشند. جاذب¬های ارتعاشی وفقی دارای انواع فعال، غیر فعال و تطبیق¬پذیر هستند که نوع تطبیق¬پذیر آن¬ها به علت خاصیت تطبیق¬پذیری با سیستم مورد توجه قرار گرفته¬است و مواد هوشمند به علت خواص ویژه¬ای که دارند برای به کار گیری در جاذب¬های ارتعاشی وفقی مناسب هستند. از میان مواد هوشمند، آلیاژهای حافظه¬دار به علت دو خاصیت حافظه¬داری و سوپر الاستیک مورد توجه قرار گرفته¬اند. در این پایان نامه تحلیل یک جاذب ارتعاشی وفقی که از آلیاژ حافظه¬دار ساخته شده باشد، مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحلیل تیری آلومینیومی با تحریک پایه و به عنوان سیستم هدف و تیر آلیاژ حافظه¬دار که به انتهای دیگر تیر آلومینیومی متصل شده است، به عنوان جاذب ارتعاشی در نظر گرفته شده¬اند. ابتدا با استفاده از معادلات ساختاری آلیاژهای حافظه¬دار، کدفایل¬هایی برای شبیه سازی رفتارهای ویژه آن¬ها نوشته شده است. همچنین کدفایلی برای شبیه سازی رفتار ارتعاشی تیر تحریک پایه با جرمی در انتها نوشته شده است. در ادامه برای شبیه سازی رفتار ارتعاشی تیر آلیاژ حافظه¬دار سعی به استفاده از نرم افزار abaqus گرفته شد. ولی به دلیل اینکه در این نرم افزار نوع المان بیم فاقد مشخصه¬های لازم برای کار بر روی سطح مقطع بود از این روش استفاده نشد. سپس در روش دیگر با نوشتن معادلات ارتعاشی و این اصل که مدول الاستیک دارای تغییرات با تنش است سعی بر حل معادلات با استفاده از روش اجزاء محدود گرفته شد که با توجه با تحلیل انجام گرفته مشخص گردید این روش واگرا می¬باشد به همین دلیل فرض بر این قرار گرفت که مدول الاستیک در ناحیه¬ای قرار دارد که فاقد تغییرات با تنش است. از نتایج به دست آمده مشخص گردید که با استفاده از تحریک آلیاژ حافظه¬دار به وسیله گرما و تغییر فاز آن از مارتنزیت به آستنیت و تغییر سختی سیستم، می¬توان فرکانس طبیعی تیر را تغییر داد تا از رزونانس جلوگیری شود. با توجه به نتایج ذکر شده کاربرد آلیاژهای حافظه¬دار در جاذب¬ها مناسب به نظر می¬رسد. در ادامه به تحلیل یک سیستم متشکل از یک تیر آلومینیومی به عنوان سیستم هدف و تیری از جنس آلیاژ حافظه¬دار با جرمی در انتها، که در انتهای تیر آلومینیومی متصل شده است به عنوان جاذب پرداخته شده است. با استفاده از نتایج به دست آمده مشخص گردید که آلیاژ حافظه¬دار به عنوان جاذب به خوبی عمل کرده و خیز تیر را به شکل موثری کاهش داده است. به علاوه با تحریک کردن سیم¬های آلیاژ حافظه¬دار و تغیییر فاز آن¬ها، سختی سیستم تغییر کرده و در نتیجه فرکانس طبیعی آن جا به جا شده است، که با استفاده از خاصیت اخیر می¬توان به تنظیم سیستم برای جلوگیری از رزونانس پرداخت.

این پایان نامه متشکل از دو بخش است بخش اول مروری است بر طراحی جاذبهای دینامیکی در قالب سه فصل مجزا، که تحت عناوین طراحی جاذب دینامیکی برای سیستمهای یک درجه آزادی، مروری بر طرحهای مختلف جاذبهای دینامیکی و طراحی جاذب دینامیکی برای سیستمهای چند درجه آزادی و پیوسته، ارائه گردیده است . در بخش دوم با استفاده از روش اجزاء محدود، طراحی جاذبهای دینامیکی برای سیستمهای پیوسته ای که تحت بارهای هارمونیک قرار می گیرند، مورد مطالعه قرار گرفته است . استفاده از این روش این امکان را فراهم می کند که بدون نیاز به روابط ریاضی پیچیده از طریق یک برنامه کامپیوتری برای انواعی از سیستمهای پیوسته، جاذبهای دینامیکی مناسبی را طراحی نمود. از ویژگیهای عمده این روش آن است که با نصب جاذب به نقطه مشخصی از سیستم، دامنه حرکت ارتعاشی در نقطه دیگری که طراح مشخص می نماید به صفر می رسد. بدین منظور یک برنامه کامپیوتری تدوین شده که محاسبات مربوط به طراحی جاذبهای دینامیکی را برای سیستمهای چند درجه آزادی و پیوسته، تحت بارهای هارمونیک ، انجام می دهد . در این پایان نامه سیستمهای پیوسته ای که متشکل از المانهای میله ای ، خرپای دوبعدی، تیر، قاب دوبعدی و سه بعدی، صفحه مستطیلی و یا ترکیبی از المانهای قاب و صفحه هستند، مورد مطالعه قرار می گیرند. مثالهایی از طراحی جاذبهای دینامیکی برای سیستمهای پیوسته در نظر گرفته شده و حل آنها ارائه گردیده 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.