با پیشرفت سریع الکترومکانیک در دهه های اخیر، حوزه جدیدی در علم مکانیک ایجاد شده است که به بررسی اثر متقابل بین میدانهای الکترومغناطیس، دما و کرنش می پردازد. این حوزه جدید مگنتوترموالاستیسیته نامیده می شود. تئوری مگنتوترموالاستیک که با اثر متقابل بین تنش، کرنش، دما و میدانهای مغناطیسی و الکتریکی سروکار دارد، دارای کاربردهای گسترده ای در زمینه های گوناگون چون شاتلهای فضایی، هواپیماهای مافوق صوت، رآکتورهای هسته ای، اجزای ذخیره مغناطیسی و... می باشد و این کاربردها روزبه روز افزایش می یابد. همچنین مواد هدفمند، مواد مرکب غیر همگنی هستند که از دو یا چند ماده مختلف تشکیل یافته اند بنحوی که ساختار آنها بطور پیوسته تغییر میکند. این مواد در بارگذاریها و شوکهای حرارتی و مکانیکی بطور همزمان مقاومت خوبی نشان میدهند، لذا از این مواد در بارگذاریهای مگنتوترموالاستیک بخوبی میتوان استفاده کرد. در این پایان نامه آنالیز تحلیلی مسئله مگنتوترموالاستیک در یک مخزن استوانه ای جدار ضخیم از جنس ماده هدفمند که در یک میدان مغناطیسی یکنواخت و گرادیان دمایی ثابت و تحت فشار داخلی و خارجی قرار دارد، با استفاده از روش تحلیلی و حل مستقیم معادله تعادل انجام پذیرفته است. برای این تحلیل از مدل توانی جهت معرفی ماده هدفمند استفاده شده و نمودار تنشهای شعاعی و محیطی، بردار جابجایی و آشفتگی بردار میدان مغناطیسی القایی بدست آمده است و اثر هرکدام از پارامترهای مغناطیس، دما، فشار، ضخامت استوانه و ثابت ناهمگونی ماده هدفمند بر نمودارها بررسی میگردد. در پایان جهت اثبات صحت محاسبات، نتایج بدست آمده در حالتی خاص با نتایج یکی از مقالات موجود مقایسه گردیده که دقت خوبی را نشان میدهد. کلمات کلیدی: مگنتوترموالاستیک، مخزن استوانه ای جدار ضخیم، مواد هدفمند، تنشهای شعاعی و محیطی، آشفتگی بردار میدان مغناطیسی القایی

بعضی مواقع ضخامت ورقی که برای تحمل فشار سیال از روابط طراحی به دست می آید، به اندازه ای نیست که در برابر این تنش ها که عموماً در ناحیه کمی از پوسته توزیع می شوند، مقاومت کند. در این مواقع طراح ناچار است راه حل هایی مثل افزایش ضخامت پوسته، استفاده از پد تقویتی و تغییر شکل و اندازه اتصال شونده را جهت جبران ناتوانی پوسته به کار برد. علاوه بر افزایش هزینه ها، اثرات محدود این روش ها طراح را با مشکل مواجه می کند. بنابر ایده ی استفاده از تقویت های محلی مثل قطاعی از یک رینگ محیطی که تحقیقات پیشین نشان داده اند تا حد مطلوبی از اثرات انواع بارهای محلی منفرد می کاهد، سعی شده است تا با تعیین چیدمان مناسب از آن ها برای نسبت های مختلف از مخزن، تنش های محلی ناشی از ترکیب بارگذاری های هم نوع کاهش یابند. در مدل المان محدود مقادیر بارگذاری برای سایز های مختلف تقویت تا حد پیدایش مقادیر مجاز تنش در پوسته، بالا می روند و با حالت بدون تقویت مقایسه می شوند. در نهایت به منظور بررسی نتایج، با شبیه سازی شرایط مدل تئوری تست های عملی برای اعمال گشتاورهای خمشی به پوسته برنامه ریزی می شوند. نتایج تئوری برای نیروهای مماسی و گشتاورهای خمشی روی سطح پوسته، به صورت نمودارهای کاربردی که پیش بینی می کنند در صورت استفاده از هر سایز تقویت با چیدمان مشخص و بهینه شده، پوسته تا چه میزان بارگذاری را تحمل می کند، ارائه می شوند. مقدار کاهش بارگذاری مجاز روی پوسته پس از حذف تقویت با مقدار کاهش تنش پس از افزودن تقویت برابر است. با معرفی پارامتری به نام فاکتور تصحیح نتایج به مواد مختلف تحت دماهای کاری گسترده تعمیم داده می شوند. اثر مجموعه تقویت بهینه شده برای بارگذاری های مختلف در هر جهتی متفاوت است و نتایج تحلیل نشان می دهند که به طور متوسط کمترین اثر مربوط به نیروهای طولی حدود 20 درصد و بیشترین اثر مربوط به گشتاور خمشی طولی در حدود 50 درصد است. گزارشات تست عملی نیز تقریباً با 10 درصد اختلاف و کمتر نتایج تئوری را تصدیق می کنند.

رینگهای استحکام به عنوان راه حل خوبی جهت افزایش استحکام و مقاومت پوسته های استوانه ای و کلگی ها به کار گرفته می شود. امکان، محل و ابعاد بهینه رینگ تقویت وکاهش ضخامت به ازای رینگ بر روی کلگی مخازن در این موارد از هدف های اصلی این نوع تحقیقات می باشد. با استفاده از رینگ استحکام می توان با کاهش ضخامت هد، در هزینه مواد اولیه و نیز هزینه های فرمینگ صرفه جوئی قابل توجهی کرد. تاکنون هیچ کار گسترده و منسجمی در این زمینه صورت نگرفته است و با توجه به آسانتر شدن عمل شکل دهی و افزایش دقت و سرعت پروسه فرم دهی و در نتیجه کاهش هزینه ها، لزوم وجود چنین تحقیقاتی در ساخت کلگی مخازن تحت فشار کاملا احساس می گردد. با توجه به استفاده فراوان از مخازن تحت فشار در پالایشگاهها و یا مخازن نگهداری در صنعت این پروژه می تواند راهگشائی در جهت صرفه جوئی بیشتر در پروسه ساخت این مخازن گردد. یکی از اجزای مخازن تحت فشار،کلگی آنهاست که ضخامت آنها با استفاده از تئوریهای موجود محاسبه میگردد. این ضخامت بستگی به قطر مخازن و فشار آنها داشته که طول مخازن نیز در هنگامیکه فشار از خارج به مخزن وارد میشود در این ضخامت موثر میباشد. کلگیهای متنوعی بسته به کاربرد آنها در مخازن استفاده میشود که شامل کلگیهای بیضوی، توروسفریکال، تخت، مخروطی و کروی میباشد. در این تحقیق هدف، بررسی اثر رینگ تقویت در کاهش ضخامت کلگیهای توروسفریکال تحت فشار خارج است. برای این منظور ابعاد رینگ مناسب با استفاده از روش اجزا محدود تعیین و نتایج محاسبات با ساخت مدل و آزمایش برروی یک دسته از کلگیها صحه گذاری میگردد. از آنجاییکه روشی تئوریکی برای تحقیق وجود ندارد لازم است که با استفاده از روش اجزا محدود این تحقیق انجام گردد و ابعاد رینگ تعیین گردد و نتایج کار با استفاده از آزمایش و اندازه گیری کرنش حاصل از بارگذاری صحه گذاری شود. با توجه به اینکه در پوسته های تحت فشار خارج، احتمال یروز کمانش وجود دارد در اینجا سعی شده است تا حد امکان، ارتباط منطقی مابین کاهش ضخامت و مقدار بار مجاز برای جلوگیری از پدیده کمانش ایجاد شود. بهترین حالت برای کاهش تنش و همچنین به ازای آن، کاهش وزن هد، در رینگ مربعی خارجی با ضخامت 2 برابر ضخامت کلگی بدست آمد که در بهترین حالت ها تنش ماکزیمم را تا 40 درصد و ضخامت هد را تا 30 درصد کاهش می دهد. صحت این نتایج عددی با آزمایش تجربی بر روی نمونه هدها تحت فشار خارج تایید گردید

یکی از روش های فرم دهی ورق که امروزه از اهمیت ویژه ای برخوردار است و در صنایعی چون صنایع خودروسازی و صنایع فضایی و نیز مصارف پزشکی و غیره کاربرد دارد، فرم دهی نموی می باشد. در این روش که برای فرم دهی قطعات پیچیده استفاده می شود، نیازی به قالب و هزینه های بالای آن نیست بلکه از دستگاه cnc و ابزار مخصوص آن برای فرم دهی استفاده می شود. از این روش بیشتر برای ساخت نمونه های اولیه و قطعات با تعداد کم استفاده می شود زیرا زمان لازم برای این فرم دهی بیشتر از روش های معمول است. از مزایای این روش عدم نیاز به قالب، انعطاف پذیری بالا، قابلیت فرم دهی بالا، نیروی کم لازم برای فرم دهی و بی صدا بودن آن است. از معایب این روش می توان به زمان زیاد برای فرم دهی، مناسب بودن برای تولید با تعداد کم، چند مرحله ای بودن برای جداره با شیب زیاد و حالت فنری موجود در این روش اشاره کرد. در این مطالعه به معرفی قسمت های مختلف از جمله اجزای دستگاه فرم دهی نموی، انواع فرم دهی نموی، قابلیت فرم دهی در فرم دهی نموی، مسیر ابزار، زبری سطح، دقت، پایداری پروسهی فرم دهی، انتخاب استراتژی فرم دهی و برخی از کاربرد های دیگر فرم دهی نموی ، روش مدل کردن فرم دهی نموی در نرم افزار abaqus و نحوه ی آنالیز و بررسی فرایند و نتایج عددی حاصل از نرم افزار، توضیح قسمت عملی و نحوه ی انجام عملی فرایند مدل شده در نرم افزار بحث شده و نمودارهای کاربردی با توجه به محدودیت هایی مانند قطر مخروط و زاویه ی فرم دهی برای تعیین عمق فرم دهی ورق های فولاد ضدزنگ از جنس فولاد 304 با لبه های گیردار که کاربرد زیادی در مصارف تجاری و صنعتی دارند، استخراج گردیده است. بر اساس نتایج حاصله میزان عمق فرم دهی ورق های فولاد ضد زنگ 304 با افزایش ضخامت و قطر به صورت غیر خطی تغییر می کند

در مواقعی ضخامت ورقی که برای تحمل فشار سیال از روابط طراحی به دست می آید، به اندازه ای نیست که در برابر تنش های محلی که عموماً در ناحیه کمی از پوسته توزیع میشوند، مقاومت کند. در چنین مواردی به ناچار طراح از راه حل هایی مانند افزایش ضخامت پوسته، استفاده از صفحه تقویتی و تغییر شکل و اندازه آویزه (اتصال شونده) جهت جبران ناتوانی پوسته استفاده می نماید، که این کار علاوه بر افزایش هزینه ها، به علت اثرات محدود این روشها، طراح را با مشکل مواجه می کند. در این تحقیق با استفاده از روش تقویت محلی مانند نصب رینگ تقویت، که در تحقیقات گذشته نتیجه مطلوب آن در کاهش اثرات انواع بارهای محلی منفرد نشان داده شده، سعی شده است تا با تعیین هندسه مناسب و کارآمد رینگ های تقویت برای نسبتهای مختلف t/d از کلگی، تنشهای محلی ناشی از ترکیب بارگذاریهای هم نوع کاهش یابد. در مدل اجزاءمحدود ابتدا موقعیت های بحرانی نصب صفحه تقویت روی کلگی پیدا و مقادیر مجاز بارگذاری برای کلگی تقویت شده در دو موقعیت با شکل ها و اندازه های مختلف رینگ تقویت، برای نسبت های مختلف t/d کلگی محاسبه می شود. با مقایسه نتایج و رفتار مشابه رینگ های تقویت در دو نسبت t/d کلگی به قاعده ی مهم و کاربردی امکان تعمیم نتایج به دست آمده به سایر نسبت های کلگی دست یافته میشود. نتایج تحلیل های تئوری اعمال نیروهای مماسی و گشتاورهای خمشی روی سطح پوسته کلگی، به صورت نمودارهای کاربردی با قابلیت امکان پیش بینی میزان کاهش تنش های محلی و افزایش ظرفیت بارپذیری کلگی در صورت استفاده از هر رینگ تقویت ارائه می شوند. با معرفی شاخص های کمّی وزن، بار، استحکام، هزینه و انتخاب، این شاخص ها برای کلیه ی رینگ های تقویت محاسبه می شوند. بر این اساس بهترین رینگ تقویت از لحاظ اقتصادی مشخص و به منظور بررسی نتایج، با شبیه سازی شرایط مدل تئوری، آزمایشات عملی اعمال گشتاورهای خمشی خالص به کلگی بیضی گون2:1 طرح ریزی و اجرا می شود. اثر رینگ های تقویت برای بارگذاریهای مختلف به ابعاد و هندسه رینگ بستگی دارد. نتایج تحلیل های تئوری نشان میدهد، که کمترین اثر مربوط به نیروهای طولی تا حدود 15 درصد و بیشترین اثر مربوط به گشتاور خمشی طولی تا حدود 35 درصد است. گزارشات آزمایش عملی نیز تقریباً با 10 درصد اختلاف نتایج تئوری را تصدیق میکنند.

بعضی مواقع ضخامت ورقی که برای تحمل فشار سیال از روابط طراحی به دست می آید، به اندازه ای نیست که در برابر این تنش ها که عموماً در ناحیه کمی از پوسته توزیع می شوند، مقاومت کند. در این مواقع طراح ناچار است راه حل هایی مثل افزایش ضخامت پوسته، استفاده از پد تقویتی و تغییر شکل و اندازه اتصال شونده را جهت جبران ناتوانی پوسته به کار برد. علاوه بر افزایش هزینه ها، اثرات محدود این روش ها طراح را با مشکل مواجه می کند. بنابراین ایده ی استفاده از تقویت های محلی قطاعی از یک رینگ محیطی که تحقیقات پیشین نشان داده اند تا حد مطلوبی از اثرات انواع بارهای محلی منفرد می کاهد، سعی شده است تا با تعیین چیدمان مناسب از آنها برای نسبت های مختلف قطر به ضخامت از مخزن مخروطی، تنش های محلی ناشی از ترکیب بارگذاری های هم نوع کاهش یابند. در مدل المان محدود مقادیر بارگذاری برای اندازه های مختلف تقویت تا حد پیدایش مقادیر مجاز تنش در پوسته، بالا می روند و با حالت بدون تقویت مقایسه می شوند. در نهایت به منظور بررسی نتایج، با شبیه سازی شرایط مدل تئوری آزمایش های عملی برای اعمال گشتاورهای خمشی به پوسته برنامه ریزی می شوند. نتایج تئوری برای نیروهای مماسی و گشتاورهای خمشی روی سطح پوسته، به صورت نمودارهای کاربردی ارائه خواهد شد که پیش بینی می کنند در صورت استفاده از هر اندازه تقویت با چیدمان مشخص و بهینه شده، پوسته تا چه میزان بارگذاری را تحمل می کند، ارائه می شوند. مقدار کاهش بارگذاری مجاز روی پوسته پس از حذف تقویت با مقدار کاهش تنش پس از افزودن تقویت برابر است. با معرفی پارامتری به نام فاکتور تصحیح نتایج به مواد مختلف تحت دماهای کاری گسترده تعمیم داده می شوند. اثر مجموعه تقویت بهینه شده برای بارگذاری های مختلف در هر جهتی متفاوت است و نتایج تحلیل نشان می دهند که به طور متوسط بیشترین اثر مربوط به نیروی مماسی عرضی در حدود 35 درصد است. گزارشات آزمایش عملی نیز حداکثر با 15 درصد اختلاف نتایج تئوری را تصدیق می کند.

گاهاً ضخامت مخازن تحت فشار از روابطی که در مراجع مربوطه طراحی به دست می آید؛ به اندازه ای نیستند که بتوانند در برابر بارهای محلی مقاومت کنند. تنش های ناشی از این بارها عموماَ در ناحیه ی کمی از پوسته توزیع می شوند. در این گونه موارد طراح ناچار است برای جبران ناتوانی پوسته راه حل هایی مثل استفاده از پد تقویتی، افزایش ضخامت پوسته، تغییر شکل، جنس و اندازه اتصال شونده را به کار برد که علاوه بر افزایش هزینه ها، اثرات محدود این روش ها طراح را با مشکل مواجه می کند. در تحقیقات پیشین نشان داده می شود که چگونه می توان با استفاده از تقویت های محلی مثل قطاعی از یک رینگ محیطی، تا حد مطلوبی اثرات انواع بارهای محلی منفرد را کاهش داد. اما کار قابل ملاحظه ای برای کاهش تنش های ناشی از بارهای محلی به وسیله ی تقویت کننده های پوسته در مخازن کامپوزیت که علی رغم وزن کم استحکام بالایی نیز دارند نشده است. در این تحقیق پس از تعیین حدود ضخامت، قطر و زاویه ی لایه، مدل سازی مخزن کامپوزیتی استوانه ای در نرم افزار آباکوس صورت می گیرد. برای رسم نمودارهای محدوده امن نیروی برشی و گشتاور خمشی، در مدل المان محدود مقادیر بارگذاری تا حدی بالا می روند که مقادیر ضریب اطمینان در پوسته به 1 برسند، این تحلیل پس از انجام تقویت نیز انجام شده و با حالت بدون تقویت مقایسه گردیده اند. این نمودارها پیش بینی می کنند در صورت استفاده از هر اندازه تقویت با چیدمان مشخص و بهینه شده، پوسته تا چه میزان بارگذاری را تحمل می کند. برای تایید نتایج تئوری، مدل آزمایشگاهی ساخته و نتایج تئوری با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده اند. در پایان نشان داده شده، که میزان کاهش کرنش بعد از اعمال تقویت حداکثر به 28 درصد می رسد. گزارشات تست عملی نیز تقریباً با 15 درصد اختلاف نتایج تئوری را تصدیق می کنند.

بهینه سازی جعبه دنده ها از گذشته های دور مورد نظر بوده و علی رغم کارهای بسیار زیادی که در این زمینه انجام شده کماکان با توجه به توسعه و بهبود روشهای نوین بهینه سازی موضوع پژوهشی بسیاری از پژوهشگران بوده و آنان از جنبه های متفاوت به بررسی این موضوع با روشهای نوین بهینه سازی پرداخته اند. ولیکن نتایج این تحقیقات تا به حال به صورت کاربردی و نسبتا جامع ارائه نشده و در عمده کارهای گذشته فقط یکی از موضوعات بهینه سازی مورد بررسی قرار گرفته و راهکاری جامع و کاربردی برای انتخاب مشخصات یک جعبه دنده کاهنده بهینه تا به حال ارائه نگردیده است. تحقیق جامعی برای تعیین مشخصات کامل یک جعبه دنده کاهنده با وزن بهینه در این پروژه صورت گرفته که در آن با توجه به نسبت دور و توان منتقله، کلیه مشخصات چرخدنده بهینه قابل استخراج است. کلیه قیدهای طراحی بر اساس استاندارد در تعیین مشخصات گیربکس بهینه از جمله قیدهای هندسی منظور گردیده و با تعیین سختی مورد نظر برای چرخدنده ها، از نتایج تحقیق بدست آمده می توان کلیه مشخصات چرخدنده ها مانند مدول، پهنا، تعداد دندانه ها همینطور مشخصات محورهای مورد نظر و ابعاد پوسته گیربکس را استخراج کرد. یکی از مهمترین دستاوردهای این پروژه تعیین این مشخصات با توجه به تعداد دفعات کاهش دور است. کلیه این نتایج به صورت نمودارهای کاربردی ارائه گردیده و نتایج کار با کارهای دیگران نیز مقایسه گردیده و صحت نتایج و قدرت تحلیل مورد بررسی و تایید قرار گرفته است.

جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی fsw یک روش نسبتا جدید است که از یک ابزار چرخشی مصرف نشدنی برای تولید گرمای اصطکاکی و تغییر شکل پلاستیکی در موقعیت جوشکاری بهره می گیرد. ابزار با شانه ای استوانه ای و یک پین در نوک ابزار در حالت چرخش، با سرعت ثابت و نرخ پیشروی ثابت در مرز مشترک بین دو قطعه از ورق حرکت می کند، قطعات توسط گیره هایی بروی ورق پشتیبان محکم می شود تا در حین جوشکاری از هم جدا نشود. طول پین کمتر از ضخامت محل مورد نیاز جوشکاری است و شانه ابزار باید با سطح قطعه کار در تماس باشد. حرارت اصطکاکی بین پین و شانه ابزار جوشکاری مقاوم در برابر ساییدگی و مواد قطعه کارها ایجاد می شود. این حرارت باعث به جنبش در آوردن و نرم کردن مواد بدون رسیدن به نقطه ذوب می شود. هدف از این تحقیق به منظور توسعه جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی به کمک التراسونیک uafsw است که باعث بهبود در فرایند جوشکاری و افزایش کیفیت جوش داده شده می باشد. با پیوستن فرایند های ارتعاشی به فرایند های مختلف ساخت کمک بسزایی در بالا بردن عملکرد فرایند ها می کند. موضوع بررسی شده سیستم پیوندی جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی به کمک (ارتعاش) التراسونیک uafswاست که بر روی آلومینیوم 6061-t6 انجام شده است که در حین انجام فرایند نیرو و درجه حرارت منطقه اتصال اندازه گیری و آزمون های مکانیکی بر روی قطعه کار بررسی گردید. در بررسی دیگر، پارامتر شکل و موقعیت پین ابزار تغییر داده شده و آزمایش اتصال انجام گردید. با خارج از محور قرار دادن محور پین ابزار نسبت به محور شانه ابزار بر روی آلومینیوم 5083 انجام داده شد و نتایج نیرو های جوشکاری و دمای ابزار و ویژگی های مکانیکی مورد بررسی قرار گرفت.

لیزر فرمینگ یکی از تکنیکهای نوین شکل دهی به کمک لیزر است که با اعمال تنش های حرارتی به قطعه کار، تحقق می یابد. یکی از فرایندهای پرکاربرد در صنعت، خمکاری تیوب هاست. خمکاری تیوب ها توسط لیزر نسبت به خمکاری مکانیکی دارای مزایایی است. از جمله آنکه در آن به یک ابزار سخت و همچنین نیروی خارجی جهت خمکاری نیاز نیست. هزینه خمکاری تیوب برای حجم تولید پایین و نمونه سازی کاهش می یابد. با انعطاف پذیری اشعه لیزر و سیستمهای کنترل عددی، خودکار کردن فرایند خمکاری تیوب ها نیز آسان تر می شود. در این پروژه هدف آن است که نخست، تاثیر پارامترهای فرایندی لیزر فرمینگ بر روی تغییرشکل های حاصله در روند خمکاری مقطعی تیوب ها مورد بررسی قرار گیرد. این کار به کمک شبیه سازی المان محدود فرایند لیزر فرمینگ و با مدیریت روش طراحی آزمایش تاگوچی انجام گرفته است. در ادامه به منظور دسترسی سریع تر و با انعطاف بالاتر به اطلاعات فرایندی لیزر فرمینگ تیوب ها، اقدام به تربیت شبکه های عصبی شده است که بدین ترتیب بتوان اطلاعات مورد نیاز از فرایند لیزر فرمینگ را پیش بینی نمود. در پایان نیز به کمک الگوریتم ژنتیک و با رویکرد بهینه یابی چند هدفه، شرایط مورد نیاز لیزر فرمینگ با این هدف پیشنهاد شده اند که در کنار فراهم شدن بیشترین میزان خمیدگی در هر مقطع از تیوب، کمترین میزان از نامتقارنی های شکل دهی ایجاد شود و میزان مصرف انرژی دستگاه لیزر نیز پایین بیاید. یک کاربر به کمک شرایط لیزر فرمینگِ پیشنهاد شده در این پروژه می تواند تیوبی را به صورت دلخواه با زاویه خم مشخص و شعاع انحنای معلوم، خم نماید.

در روش نوین طراحی برای ساخت و محیط زیست (dfme)، کارایی یک محصول مستقیما به نوع مواد به کار رفته برای ساخت آن محصول وابسته است. در هنگام طراحی، قطعا هر ماده ای نمی تواند انتخاب کاملی برای عملکرد مدنظر باشد و بر همین اساس نیاز به روشی سیستماتیک برای انتخاب بهینه مواد وجود دارد. در بحث انتخاب مواد روش های زیادی ارائه شده است که روش «شاخص جنس» از بهترین این روش ها محسوب می شود. علاوه بر جنس، شکل نیز در تعیین کارایی قطعات مهندسی و بخصوص تیرها موثر است. یک ماده مشخص با مدول و استحکام و سختی مشخص، در اشکال مختلف سطح مقطع، کارایی های متفاوتی از یک تیر را ارائه می دهد. در تکمیل روش شاخص جنس، در دهه اخیر کارهای جالب توجهی انجام گرفته که به عنوان آخرین کار، شاخص شکل نیز در کنار شاخص جنس به کار گرفته شده است. ابزارهای به کار گرفته شده در پژوهش های گذشته، به نوعی همگی ابزاری برای مقایسه بین انتخاب های انگشت شمار محسوب می شوند. این ابزارها عموماً در مورد انتخاب بهینه سراسری سخنی به میان نیاورده و راهکاری جامع و البته کاربردی برای انتخاب بهترین گزینه از بین نامزدهای نامحدود جنس/شکل ارائه نداده اند؛ لذا یک «شاخص کارایی جنس/شکل» نیاز است که به طراحان قدرت لازم را برای گزینش یکپارچه بهترین ترکیب جنس/شکل در فرایند طراحی بدهد. در این پژوهش، روش جدیدی تحت نام «روش ماتریس شکل»، برای بیان ریاضی شکل مقطع معرفی شده است. با این کار، علاوه بر امکان تحلیل هر مقطع دلخواه نسبت به مقطع مرجع، یک گام اساسی عملیاتی بر تشکیل یک منطق نرم افزاری برای تحلیل سیستماتیک شکل مقطع برداشته شده است. بر این مبنا برنامه حل بهینه شکل مقطع تیر تحت هر تابع هدف دلخواه، به روش «بهینه سازی توده ذرات (pso)» نوشته شده است. در نهایت نیز توسط برنامه نوشته شده، نمودارهای کاربردی شاخص کارایی جامع انتخاب هم زمان جنس/شکل تیر تحت بار طراحی و ترسیم شده است که به عنوان یک ابزار کاربردی dfme در اختیار طراحان قرار داده خواهد شد.

فرایند شکل دهی با لیزر ورق ها یکی از تکنیک های نوین شکل دهی است که در سال های اخیر مورد توجه بسیاری از محققین و صنعتگران قرار گرفته است. از جمله مزیت-های شکل دهی ورق با لیزر آنکه خاصیت برگشت فنری ندارد؛ برای خمکاری به ابزار سخت و نیروی خارجی نیازی نیست؛ همچنین هندسه های مختلف را می توان با همان تجهیزات و تنها تغییر پارامترهای فرایند تولید کرد و امکان ایجاد اتوماسیون متحد با تکنیک های ساخت با لیزر، مثل برش با لیزر وجود دارد. در تحقیقات فرایند شکل دهی با لیزر عموماً با داشتن پارامترهای فرایند مثل سرعت اسکن، توان لیزر، قطر پرتو و مسیر لیزر، تغییرشکل را بدست می آورند؛ اما به طراحی فرایند و بدست آوردن پارامترهای لیزر با توجه به نحوه شکل دهی مورد نیاز پرداخته نشده است. با توجه به خلا موجود گرفتن تصمیم صحیح در خصوص پارامترهای قابل کنترل فرایند، مشکل اصلی است که یک طراح فرایند با آن روبرو می شود. هدف این پروژه رسیدن به یک ساز و کار هوشمند برای ایجاد شکل توابع مختلف روی نوار فلزی است؛ بدین منظور ابتدا به کمک شبیه سازی المان محدود، تاثیر پارامترهای مختلف فرایند شکل دهی با لیزر در خم حاصله روی نوار فلزی مورد بررسی قرار گرفته است. سپس برای دسترسی به اطلاعات و پیش بینی نتیجه شکل دهی با پارامترهای مختلف لیزر، شبکه عصبی مناسبی آموزش داده شده است. در نهایت به کمک الگوریتم ژنتیک برنامه ای برای بهینه سازی توابع مختلف نوشته شده که پارامترهای شکل دهی با لیزر را به گونه ای می دهد که بتوان تابع مورد نظر را با دقت مناسب و مصرف کمتر انرژی توسط لیزر شکل داد. برنامه نوشته شده پارامترهای ورودی لیزر و فاصله ی بین مسیرهای اسکن را به صورت هوشمند مشخص می کند. تاثیر تعداد مسیر اسکن و محدودیت توان و قطر پرتو لیزر روی دقت شکل دهی و انرژی مصرفی لیزر بررسی شده است. در پایان چند تابع مختلف تحلیل شده و با تست تجربی اعتبار محاسبات و داده های خروجی مورد تایید قرار گرفته است. کلمات کلیدی: شکل دهی با لیزر، خمکاری، نوار فلزی، المان محدود، شبکه عصبی مصنوعی، الگوریتم ژنتیک، بهینه سازی، شکل دهی براساس توابع و آزمایش تجربی.

مخازن تحت فشار وسایلی هستند که برای حفظ و نگهداری سیالات در فشاری متفاوت با فشار اتمسفر طراحی می شوند. به سبب حساسیت کاری بالا، برای طراحی ، تولید و نصب این وسایل استانداردهایی تهیه شده است. محتاطانه بودن این استانداردها طراحان را به سوی بهینه سازی مخازن سوق داده است. جایگاه قرارگیری تکیه گاه زینی در مخازن تحت فشار افقی، تاثیر قابل توجهی بر تنش های القایی موسوم به تنش های زیک در پو سته ی مخزن می گذارد. هدف از بهینه سازی دست یابی به ابعاد و نسبت هایی بهینه است که در عین ایمن بودن، به کاهش مقدار مواد اولیه و وزن مخزن بیانجامد. برای نیل به این هدف، ابتدا مدلسازی ریاضی مسئله ی بهینه سازی انجام شده است. تابع هدف مسئله براساس وزن کل مخزن نوشته شده است. الگوریتم ژنتیک از پرکاربردترین و قوی ترین روش های مدرن بهینه سازی ریاضی، برگرفته از طبیعت و بر مبنای سیستم انتخاب تصادفی به شمار می رود. پیچیده شدن مسائل بهینه سازی مهندسی و فضاهای حل پیش رو، لزوم ارتقای توان بهینه سازی این الگوریتم را روز به روز آشکارتر می سازد. در این مطالعه برای ارتقای توان جستجوی محلی الگوریتم ژنتیک، روش شبیه ساز تبرید فلزات را به شیوه ای جدید با آن همراه کرده ایم. پس از اثبات اینکه که الگوریتم هیبریدی پیشنهادی از قدرت بالایی، چه در جستجوی سراسری و چه در جستجوی محلی برخوردار است، از آن برای بهینه سازی مخازن تحت فشار افقی استفاده شده است. در فصل آخر نمودارهایی بهینه جهت استخراج نسبت ها و ابعاد بهینه ی یک مخزن افقی ارائه شده است. پس از آن نتایج نهایی بهینه سازی برای حالات مختلف فشار و حجم مخزن افزوده شده است. در پایان صحت و ایمنی طراحی های الگوریتم با استفاده از تحلیل نرم افزاری نیز نشان داده شده است.

طراحی بهینه¬ی مجموعه¬های روتوری یکی از فاکتور¬های مهم در نحوه¬ی عملکرد و راندمان اقتصادی تجهیزات دوار می¬باشد. فرکانس نیروهای ارتعاش زا که معمولا ناشی از عواملی همچون نامیزانی استاتیکی و کوپلی، نا¬همراستایی، سایش اجزاء و قطعات متحرک و . . . می-باشند. فرکانس این نیروهای ارتعاش¬زا، معمولا برابر فرکانس دور کاری تجهیز می¬باشند، بنابراین هرچه سرعت¬های بحرانی از سرعت دور کاری دور¬تر باشند، تجهیز در محدوده¬ی امن¬تری کار می¬کند. هدف از این پروژه دستیابی به یک نرم افزار کاربردی است که بتواند با پیاده سازی یک مدل ارتعاشی برای محور¬های انتقال قدرت کشتی¬ها، تمامی محاسبات لنگ زنی از جمله ارتعاشات خمشی و پیچشی را انجام دهد، و در فاز دوم، نرم افزار بتواند با بهینه سازی محل و تعداد یاتاقان¬ها، سرعت های بحرانی محور را از محدوده دور کاری دور نمایید. در این پروژه به دلیل تقارن محور در راستا¬های افقی و عمودی از مدل روتور چهار درجه آزادی در دستگاه مختلط استفاده شده است. روتور¬های چهار درجه آزادی به وسیله المان¬های تیر تیموشنکو به یکدیگر متصل شده¬اند و نهایتا با تشکیل المان¬های مرکب از نود و ایستگاه، به وسیله روش مایل اشتاد و ماتریس انتقال، فرکانس¬ها در هر دور مشخصی محاسبه می¬شوند. در این پروژه تنها ارتعاشات آزاد مطالعه شده است و فرض شده که المان¬ها از لحاظ جرمی و کوپلی کاملا بالانس می_باشند و نامیزانی در محور وجود ندارد. عمل بهینه سازی با استفاده از الگوریتم بهینه سازی تکاملی ژنتیک برای یافتن بهترین محل یاتاقان¬ها انجام می¬شود به طوریکه فرکانس¬های بحرانی را از محدوده¬ی دور کاری دور کند و هزینه¬ی مربوط به یاتاقان¬ها را بر اساس نوع تابع هزینه کاهش داد. نتایج مربوط به محاسبات لنگ زنی با دو روش المان محدود در فضای حل ماتریس انتقال و روش مربعات دیفرانسیل و نتایج بهینه سازی نرم افزار با روش الگوریتم مورچه¬ها برای بررسی تفاوت¬ها مقایسه شده¬اند.

در این پژوهش به بررسی مسئله شکل دهی لبه سوراخ در یک ورق تخت به کمک لیزر پرداخته شده است. شکل دهی با لیزر یکی از روشهای مطرح تولید است که کاربردهای مختلفی در صنایع اتومبیل سازی، کشتی سازی، هواپیما¬سازی ، میکرو الکترونیک و غیره دارد و برای تولید شکل مورد نیاز اتصال نازل ها به بدنه مخازن به کار می رود. شکل دهی با لیزر به علت زمان تولید کوتاه، هزینه کم و دقت قابل قبول در مقایسه با روشهای معمول تولید، مورد توجه قرار گرفته است. مهمترین دستاورد این پژوهش، ارائه روش ایجاد شکل یقه به کمک عیوب اولیه بارگذاری شده در فرآیند شکل دهی با لیزر می باشد. این عیوب به منظور جلوگیری از شکل ناخواسته کمانش زین اسبی، در حین جاروب مسیر مورد استفاده قرار گرفته تا ضعف پژوهش های مشابه را برطرف سازد. پس از بررسی مدل المان محدود و استخراج شرایط حاکم بر آن، نحوه شبکه بندی مدل بهینه سازی شد. سپس با کمک مدل المان محدود، مسیرهای جاروب لیزر بررسی شد و به کمک نتایج شبیه سازی و تست تجربی، فرم یقه به کمک لیزر ایجاد گردید. به منظور بهینه سازی پارامترهای شکل دهی، یک مدل تخمین زننده با زمان کم و دقت مناسب استخراج و ارزیابی گردید و در نهایت به منظور شکل دهی ورق به صورت منحنی مشخص، به کمک الگوریتم ژنتیک چند هدفی، بهترین مقدار پارامترهای شکل دهی (توان، سرعت، قطر اشعه، مسیر های بهینه و تعداد جاروب هر مسیر) برای بهینه سازی انرژی و خطا محاسبه شد. از دیگر دستاوردهای مهم این پژوهش، ایجاد مسیر تحقیقاتی برای ایجاد یقه کامل در قطعات دایره ای شکل است. با توجه به نتایج بدست آمده می توان ادعا نمود که فرم مورد نیاز برای اتصال نازل به بدنه به کمک شکل دهی با لیزر به تنهائی مناسب نمی باشد. زیرا به کمک لیزر تنها امکان ایجاد خمش در لبه ورق بوجود می آید ولیکن برای ایجاد فرم کامل ورق نیاز به فرآیند شکل دهی کشش عمیق و یا موارد مشابه آن می باشد. در واقع روش ارائه شده ایجاد کننده مسیری برای تحقیقات بیشتر در حوزه ایجاد یقه بدون نیاز به قالب می باشد. مکانیزم این روش به کمک تست های تجربی نیز مورد بررسی و تائید قرار گرفت. در روش ارائه شده با توجه به مشخصات ماده بین 2 تا 3 برابر ضخامت ورق امکان افزایش خیز لبه وجود دارد. با توجه به نتایج بهینه سازی شبکه بندی، مشخص شد که افزایش چگالی مش در راستای ضخامت و طول مسیر موجب افزایش دقت شبیه سازی می شود ولیکن افزایش چگالی مش در راستای عمود بر مسیر جاروب، موجب کاهش میزان دقت می گردد. همچنین مشخص شد که به منظور رسیدن به شکل مطلوب ایجاد یقه، جاروب های لیزر باید از شعاع های بزرگتر به سمت شعاع های کوچکتر حرکت نماید و حداکثر شعاع موثر جاروب دو برابر قطر سوراخ بدست آمده باشد. نتایج این قسمت به کمک تست های تجربی اعتبار سنجی شد. همچنین مشخص شد بمنظور دستیابی به یک شبیه سازی دقیق در مسیر دایره ای در فرآیند شکل دهی با لیزر، چگالی مش بهینه المان ها در امتداد طول مسیر لیزری 6/1 ( تعداد المان بر نسبت اندازه) ، چگالی بهینه المان ها در جهت عرض 8/0 (تعداد المان بر نسبت اندازه) و چگالی بهینه در امتداد ضخامت 2/3 ( تعداد المان بر نسبت اندازه ) بدست آمده است. میزان خطای حاصل از این بهینه سازی با نتایج تجربی در مدل المان محدود در حدود 8% و در مدل انفیس در حدود 7/5% می باشد. از دیگر نتایج بدست آمده در بحث کاربرد پژوهش، ارائه مقادیر مختلف بهینه پارامترها در شرایط مختلف جهت بدست آوردن خیز مورد نیاز می باشد. در واقع به صورت قانون کلی می توان ادعا کرد که هر تغییری که منجر به افزایش میزان جذب انرژی شود، موجب افزایش نسبی شاخص کیفیت (خیز لبه داخل) می شود و بالعکس.

در این مطالعه مخازن عمودی تحت فشار بر روی پایه دامن مورد بررسی قرار گرفته¬است. اهمیت این مطالعه از آن رو است که به سبب حساسیت کاری بالا و هزینه ساخت بالای این مخازن؛ برای طراحی، تولید و نصب آن از استانداردهای سخت¬گیرانه¬ای که توسط مراکز معتبر جهانی تهیه شده¬است، استفاده می¬شود، که محتاطانه بودن و محاسبات تکرارشونده این استانداردها، طراحان را به سوی بهینه¬سازی مخازن و استفاده از کمترین مواد مصرفی سوق داده است. در مخازن تحت فشار، پایه¬های نگهدارنده آن از تنوع زیادی برخوردار می¬باشند. می¬توان گفت، پرکاربردترین آن¬ها دامن¬ها می¬باشند. در محاسبات طراحی دامن¬ها، بسیاری از ابعاد نیاز به حدس اولیه داشته که در ادامه محاسبات این حدس با سعی و خطا تصحیح می¬شود. دیگر پارامترها نیز با این مقادیر حدس زده شده ارتباط تنگاتنگی دارند. هدف از بهینه¬سازی دستیابی به ابعاد و نسبت¬های بهینه¬ای است که در عین ایمن بودن، به کاهش مقدار مواد اولیه و وزن دامن منجر شود. برای رسیدن به این هدف، ابتدا مدل¬سازی ریاضی مسئله بهینه¬سازی انجام شده¬است و تابع هدف بر اساس وزن کلی مواد استفاده¬شده، نوشته شده است. قیود طراحی این دامن¬ها نیز در همین مدل¬سازی ریاضی اعمال می¬شود. الگوریتم ژنتیک از پرکاربردترین و قوی¬ترین روش¬های مدرن بهینه¬سازی ریاضی، برگرفته از طبیعت و بر مبنای سیستم انتخاب تصادفی به شمار می¬رود. پیچیده¬شدن مسائل بهینه¬سازی مهندسی و فضاهای حل پیش¬روی آن، لزوم استفاده از الگوریتم¬های مدرن بهینه¬سازی را روز به روز آشکارتر می¬سازد. در این مطالعه نیز با توجه به فضای حل پیچیده و تعداد زیاد پارامترها از روش الگوریتم ژنتیک به عنوان ابزاری کارآمد و قوی جهت بهینه¬سازی استفاده شده است. نتایج و نمودارهای بهینه استخراج شده در فصل انتهایی آمده است. مهمترین این نتایج شامل ضخامت پوسته دامن می¬باشد و دیگر نتایج شامل ضخامت صفحه متصل به دامن، اندازه پیچ¬ها، نوع اتصال و ... می-باشد. کارایی این جداول به گونه¬ای می¬باشد که طراح تنها با مراجعه به این جداول و نمودارها ضخامت¬های بهینه را با اطمینان خاطر انتخاب می¬نماید و نیاز به محاسبات تکراری که احتمال خطا توسط طراحی در آن زیاد می¬باشد را ندارد.

در این تحقیق به مطالعه بهینه¬سازی اثر شکل و موقعیت پیزوالکتریک بر بازتوزیع تنش در ورق¬های سوراخ¬دار تحت کشش پرداخته می¬شود. بدین¬منظور با درنظر گرفتن حالت¬های مختلف برای نسبت سفتی عملگرهای پیزوالکتریک به ورق مبنا، دو دسته کلی از محل عملگرها روی ورق بررسی ¬گردید. در دسته¬ی اول نسبت سفتی عملگرها به ورق مبنا بیشتر از یک و در دسته¬ی دوم، کمتر از یک درنظر گرفته ¬شد. برای هر دو حالت، نسبت¬های مختلفی از سفتی درنظر گرفته شده و با استفاده از فرایند بهینه¬سازی، بهترین محل قرارگیری عملگرها برای دستیابی به توزیع هموار تنش در ورق بررسی ¬گردید. فرایند بهینه-سازی نیز به کمک الگوریتم بهینه¬سازی پرندگان انجام گرفت. نتایج حاصل از هر دو حالت سفتی نشان می¬دهد که برای توزیع یکنواخت تنش در ورق مبنا لازم است بجای کنترل مستقیم تنش در محل تنش بیشینه، جریان تنش در ورق کنترل و تغییر داده شود تا جریان همواری از تنش در ورق جاری شده و تنش به کمترین مقدار خود برسد. برای این منظور خطی با عنوان خط مرجع تعریف و پیشنهاد شد که با توجه به نتایج حاصل، الگوی خاصی از قرارگیری عملگرها دراطراف سوراخ با استفاده از این خط قابل استخراج است. نتایج نشان می¬دهد که در صورت استفاده از الگوی ارائه شده در این تحقیق می¬توان بیشینه تنش را تا مقدار 60% درصد در ورق کاهش داد بدون آنکه تنش در خود عملگرها افزایش یابد. تحلیل-های انجام گرفته در این رساله به کمک آزمون¬های تجربی صحت¬سنجی شده و حداکثر مقدار خطای موجود بین نتایج تحلیل¬ها و آزمون¬های تجربی حدود 7% بدست آمده است.

در این تحقیق به بررسی اثر پارامترهای فرم دهی شامل پارامترهای اثرات نسبت هندسی ورق مستطیلی ، درصد حجمی مواد متغیر مدرج یا هدفمند ،تنظیمات دستگاه (قدرت اشعه، سرعت اسکن) و تنظیمات مسیر اسکن بر روی ورق پرداخته خواهد شد تا بتوان اثر این پارامترها را جهت فرم دهی و زاویه خمش ورق مستطیلی از جنس مواد هدفمند بررسی نمود. در ادامه به منظور دسترسی سریع تر و با انعطاف بالاتر به اطلاعات فرایندی لیزر فرمینگ ورق هدفمند به کمک شبیه سازی المان محدود و با مدیریت روش طراحی آزمایش تاگوچی، اقدام به تربیت شبکه های عصبی شده است. در پایان نیز به کمک الگوریتم ژنتیک و با رویکرد بهینه یابی چند هدفه، شرایط مورد نیاز لیزر فرمینگ با این هدف پیشنهاد شده اند که در کنار فراهم شدن بیشترین میزان خمیدگی، میزان مصرف انرژی دستگاه لیزر نیز پایین بیاید.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

در این پایان نامه کمانش الاستیکی یک نانو لوله کربنی طویل ، احاطه شده در یک محیط کشسان با استفاده از روش انرژی ، در حالت دو جداره و تک جداره مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است و پایداری آن در معرض بارگذاری محوری ، پیچشی و خمشی به صورت جداگانه و ترکیبی بررسی شده ، بار بحرانی برای هر حالت بدست آمده و نمودارهایی که وابستگی تغییرات بارهای بحرانی نسبت به تغییرات نیم موجهای سینوسی طولی و محیطی نشان می دهد ، ترسیم شده است و سپس نتایج حاصل در حالت دو جداره و تک جداره با هم مقایسه گردیده است . این مطالعه بر اساس مدلهای پوسته-الاستیک در مقیاس نانو می باشد که اثرمقیاس کوچک و نیروهای واندروالس و محیط کشسان در کمانش در نظر گرفته شده است . در پایان فشار بحرانی که سبب کمانش نانو لوله می شود بدست آمده است و نمودارهای آن بر حسب نیم موجهای سینوسی محیطی و طولی رسم شده است و در نتیجه ملاحظه می شود که این فشار بحرانی به عواملی چون شعاع داخلی ، شعاع خارجی ، ضخامت لایه ها و خواص محیط الاستیک وابسته است .