یکی از فرآیندهای شکل دهی که سابقه ای طولانی داشته و در آن قابلیت تولید قطعات توخالی بدون درز با محور تقارن مرکزی در اثر اعمال نیروی نقطه ای و چرخشی وجود دارد را شکل دهی چرخشی یا چرخکاری می نامند که در آن برای فرم دهی، ترکیبی از نیروی موضعی و چرخشی استفاده می شود. در این روش قطعاتی توخالی به شکل مخروط، نیم کره، بیضوی، لوله، استوانه و یا ترکیبی از اینها در اندازه های متنوع ساخته می شود. در مواردی که جهت تولید یک قطعه از نظر اندازه یا ساختار پیچیده و یا هزینه زیاد ابزار و قالب نتوان از فرآیند کشش عمیق استفاده کرد شکل دهی چرخشی روش جایگزین مناسبی محسوب می شود. دما یکی از پارامترهای بسیار مهم در فرآیندهای صنعتی است. در حقیقت کمتر فرآیند کنترلی بدون کنترل دما را می توان در نظر گرفت. در خصوص تحلیل همزمان مکانیکی و حرارتی فرآیند چرخکاری، تاکنون فعالیتی صورت نگرفته و تنها در خصوص تحلیل صرفا مکانیکی مطالعاتی انجام شده است. در این تحقیق فرآیند چرخکاری برای صفحه ی آلومینیومی به صورت عددی شبیه سازی گردیده که برای این کار از روش اجزای محدود و نرم افزار آباکوس استفاده شده است. قطعه انتخابی به شکل نیمکره و مخروط ناقص در نظر گرفته شده است. برای رسیدن به نتایج واقعی تر، فرآیند چرخکاری با تحلیل همزمان مکانیکی و حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج حاصل از این نوع تحلیل با نتایج حاصل از تحلیل صرفا مکانیکی و آزمایشگاهی انجام گرفته مقایسه شده است. با توجه به اینکه تست های مربوط به محاسبه کرنش در تغییر شکل های به وجود آمده در فرآیند چرخکاری قبلا توسط محققین انجام شده است، در ادامه تحقیق، تست های آزمایشگاهی بر روی دمای ایجاد شده در فرآیند انجام گرفته است تا بتوان نتایج تحلیل عددی ترمومکانیکی فرآیند چرخکاری را از نظر کرنش، تنش و دما صحت سنجی نمود. با مقایسه نتایج تحلیل عددی و آزمایشگاهی مشاهده می گردد که نتایج به دست آمده همگرایی مناسبی دارا می باشند.

با پیشرفت تکنولوژی، انواع فرآورده های فلزی، به ویژه فرآورده های فولادی را به روش نورد تولید می کنند. مهم ترین ویژگی فرآیندهای نورد، سرعت تولید آنهاست. به گونه ای که بیش از هشتاد درصد از فرآورده های فلزی در سطح جهان به این روش تولید می شود. نرخ و راندمان بالای تولید محصولات نورد، همچنین دقت زیاد محصولات آن باعث شده است که این صنعت از جایگاه و اهمیت خاصی در بین دیگر فرآیندهای شکل دهی برخوردار شود. در عمل در بیشتر فرآیندهای نورد سرد، به ویژه نورد سرد ورق در قفسه های پیاپی در فاصله های بین قفسه ها، تنش های کششی عقب و جلو در نوار ورق ایجاد می شود. در قفسه های نورد پشت سر هم، تنش های کششی عقب و جلو به وسیله ی تغییر در سرعت غلتک های کاری قفسه ها ایجاد می شوند. کشش بین قفسه ای یکی از پارامترهای مهم در فرآیند نورد پیوسته می باشد. این پارامتر بر روی بخش های مختلف فرآیند نورد نظیر فشار غلتک ها، نیروی نورد، لغزش جلویی و عقبی و همچنین زاویه ی خنثی تأثیرگذار است. از این رو محاسبه ی آن یکی از مراحل مهم در طراحی خطوط نورد پیوسته می باشد. در حال حاضر هیچ گونه فرمول تحلیلی برای محاسبه ی کشش بین قفسه ای وجود ندارد و بیشتر اطلاعات موجود در این زمینه بر مبنای مشاهدات تجربی است. در تحقیق حاضر بر اساس روابط تحلیلی موجود در تئوری نورد، تأثیر کشش بین قفسه ای بر وروی پارامترهای مختلف نورد و همچنین تأثیر اختلاف سرعت غلتک ها در ایجاد کشش بین قفسه ای دو دسته روابط تحلیلی برای محاسبه ی تنش کششی بین قفسه ای ارائه شده است. همچنین شبیه سازی خط نورد پیوسته در نرم افزار abaqus صورت گرفته و کشش بین قفسه ای از طریق نرم افزار نیز محاسبه شده است. صحت نتایج به دست آمده از روابط تحلیلی از مقایسه با نتایج تجربی گرفته شده از خط نورد سرد مجتمع فولاد مبارکه ی اصفهان تأیید می شود.

سازه های دوپایا، به سازه هایی گفته می شود که دو حالت پایداری برای آن ها وجود دارد. رفتار دوپایایی برای سازه هایی که از مواد ناهمسان گرد ساخته شده باشند، امکان پذیر است. با وجود امکان رفتار دوپایایی برای فلزات و دیگر مواد، بیشتر این سازه ها از مواد مرکب ساخته می شوند. سازه های مرکب تقویت شده با الیاف پیوسته تک جهته، اصلی ترین گروه مواد مرکب هستند که در ساخت این سازه ها مورد استفاده قرار می گیرند. رایج ترین شکل این سازه ها، صفحه های مستطیلی، مربعی، مثلثی و دایره ای هستند. امروزه در بسیاری از پژوهش ها، طراحی سازه های انعطاف پذیر که توانایی سازگاری با تغییرات محیط را داشته باشند بسیار مورد توجه قرار گرفته است. استفاده از چندلایه های نامتقارن نیز ازجمله این موارد است. چندلایه های نامتقارن دارای دو ویژگی اساسی هستند: اولین ویژگی مربوط به ایجاد تغییرشکل های برون صفحه ای بزرگ در سازه است، به طوری که گاهی میزان آن به بیش از 100 برابر ضخامت چندلایه می رسد. دومین ویژگی مربوط به رفتار دوپایایی منحصربه فرد آن ها است. به طور کلی چندلایه های نامتقارن به علت انحنای ذاتی شان پتانسیل قابل توجهی برای استفاده در سازه های مختلف دارند. هدف از انجام این پایان نامه نیز پیش بینی شکل پس از عمل آوری صفحه های مرکب، در شکل های مختلف است. به همین منظور این پایان نامه به بررسی شکل های مربع، مستطیل، دایره، بیضی و مثلث پرداخته است. روش به کار گرفته شده براساس توسعه ی هندسه غیرخطی در نظریه کلاسیک چندلایه ها، بیان گردیده و با توابع کرنش برشی مخالف صفر، تقریب زده شده است. تئوری حاضر به جای استفاده از تقریب جابه جایی، همان گونه که سایر محققان از این روش استفاده کرده اند، از تقریب کرنش های صفحه ی میانی در دستگاه مختصات چندلایه استفاده کرده است. مولفه های کرنش صفحه ی میانی به صورت چندجمله ای های کامل درجه ی سوم در نظر گرفته شده اند. محاسبات بر پایه ی کمینه سازی انرژی پتانسیل و به کارگیری روش ریلی-ریتز در تخمین میدان تغییرشکل و کرنش استوار است. برای حل دستگاه معادلات غیرخطی، یک برنامه در محیط نرم افزار matlab و بر پایه ی روش نیوتن-رافسون تدوین شده است. بررسی های انجام شده به دو صورت طول ضلع ثابت و مساحت ثابت ارائه می گردند. بررسی طول ضلع ثابت با ثابت نگه داشتن یک بعد و تغییر در اندازه ی بعد دیگر انجام می شود. بررسی مساحت ثابت نیز با ثابت نگه داشتن اندازه مساحت صورت می گیرد و اثر تغییر پارامترهای هندسی بر انحنا بررسی می شود. بررسی های انجام شده از اثرگذاری پارامترهای هندسی نظیر اندازه ی مساحت و نسبت طول به عرض صفحه به خصوص در چندلایه هایی با تعداد لایه های بالاتر، اطلاع می دهد. همچنین مطابق بررسی های صورت گرفته روند مشابهی در تغییرات انحنا در صفحه هایی با مساحت یکسان و شکل های هندسی متفاوت، قابل مشاهده است.

سازه های مورف به سازه هایی با قابلیت تغییر در شکل یا تغییر در حالت گفته می شود. این تغییرات پاسخی به تغییر در شرایط محیطی و یا جهت تغییر در خصوصیات رفتاری سازه است. سازه های دوپایا یا چندپایا به دلیل توانایی رسیدن به وضعیت تعادل طبیعی پایدار بعد از وقوع یک تغییرشکل، می توانند کاندیدای خوبی برای سازه های مورف باشند. به طور کلی سازه های دوپایا به سازه هایی گفته می شود که دو حالت پایداری برای آن ها وجود دارد. سازه های دوپایا از پتانسیل کاربردی بالایی برای استفاده در صنایع مختلف از جمله صنعت هوافضا برخوردار هستند. هدف از این پژوهش، آشنایی با رفتار حرارتی و مکانیکی سازه های دوپایا تحت بارگذاری حرارتی فرایند پخت و بارگذاری مکانیکی است. به همین دلیل در این پایان نامه سعی بر آن شده است که عوامل تاثیرگذار بر انحنای دمای اتاق (انحنای نهایی) چندلایه ی مرکب و بار پرش ناگهانی بررسی شوند. به همین منظور شبیه سازی های گوناگونی با اعمال تغییر در پارامترهایی مانند طول ضلع، لایه چینی، شرایط مرزی، شبکه بندی، عیوب هندسی و مانند آن به کمک نرم-افزار اجزای محدود abaqus انجام شده است. به منظور سنجش صحت نتایج شبیه سازی، نمونه هایی از سازه های دوپایا تولید و با نتایج شبیه سازی مقایسه شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که افزایش تعداد لایه باعث کاهش میزان انحنای نهایی چندلایه می شود. همچنین با افزایش طول ضلع صفحه تا رسیدن به مقدار بحرانی از میزان انحنای چندلایه کاسته می شود و پس از آن انحنا افزایش می یابد. شبیه سازی رفتار مکانیکی سازه نشان می دهد که با افزایش تعداد لایه ها، نیروی پرش ناگهانی و نیروی پرش ناگهانی معکوس افزایش می یابد. همچنین افزایش طول ضلع صفحه ی مرکب، موجب افزایش میزان نیروی لازم برای ایجاد پدیده ی پرش ناگهانی می شود.

سلول ها کوچک ترین واحد سازنده موجودات زنده می باشند و شناخت رفتار فیزیکی آن ها سبب درک بهتر فرآیند های بیولوژیک می شود. خواص مکانیکی سلول تا حد زیادی توسط سیتوپلاسم تعیین می شود که از سه بخش اصلی میکروتوبول پروتئینی، الیاف متوسط و رشته های اکتین تشکیل شده است. میکروتوبول پروتئینی دارای نقش اساسی در بسیاری از اعمال سلولی می باشد از این رو شناخت رفتار مکانیکی آن اهمیت خواهد داشت. با توجه به ابعاد میکروتوبول باید اثر مقیاس کوچک را در این سازه مورد بررسی قرار داد و این امر به کمک تئوری های مرتبه بالای محیط پیوسته انجام می پذیرد، زیرا نمی توان با استفاده از تئوری کلاسیک الاستیسیته این اثرات را مشاهده نمود. یکی از رفتارهای مکانیکی مهم میکروتوبول ها ارتعاشات مکانیکی آن ها می باشد. در این پایان نامه هدف اصلی بدست آوردن فرکانس ارتعاشی میکروتوبول پروتئینی با استفاده از تئوری های مرتبه بالای محیط پیوسته می باشد که برای این منظور میکروتوبول پروتئینی با مدل تیر اویلر- برنولی و مدل پوسته ی استوانه ای مدل شده است. به منظور تحلیل ارتعاش میکروتوبول مدل شده با تیر اویلر-برنولی از معادلات ارتعاشی مربوط به تئوری مرتبه بالای گرادیان کرنش اصلاح شده استفاده شده است. همچنین برای تحلیل میکروتوبول مدل شده با پوسته استوانه ای معادلات ارتعاشی بر اساس تئوری مرتبه بالای تنش کوپل اصلاح شده تدوین شده است. با استفاده از روش های تحلیلی هر یک از معادلات ارتعاشی برای شرایط تکیه گاهی ساده حل شده است و با مقایسه ی نتایج مشخص شد که پارامترهای اثر اندازه و محیط سیتوپلاسم فرکانس ارتعاشی میکروتوبول را افزایش داده اند. علاوه بر این مشخص شد که فرکانس میکروتوبول های خارج از سیتوپلاسم به شدت به پارامترهای اثر اندازه وابسته می باشد. همچنین مشخص شد که افزایش طول و شعاع سبب کاهش فرکانس می شود.

سیستمهای نانو الکترومکانیکی یکی از پرکاربردترین زمینههای علم نانو است. به منظور طراحی و استفاده بهینه از این سیستمها، ناگزیر به مطالعه خواص مکانیکی آنها هستیم. از جمله خواص مکانیکی این سیستمها میتوان به ناپایداری کششی، جابجایی استاتیکی، خواص ارتعاشی و کمانش آنها اشاره نمود. در این پژوهش، کمانش دو نوع سیستم نانو الکترومکانیکی تیر شکل دارای دو الکترود ساکن متقارن و نیز سیستمهای دارای یک الکترود ساکن، بر اثر نیروهای غیر خطی کازمیر و الکترواستاتیک و تحت اثر دما بررسی شده است. نیروهای الکترواستاتیک و کازمیر دو نیروی وابسته به جابجایی هستند که تاثیرات آنها بر خواص مکانیکی سیستمهای میکرو و نانو الکترومکانیکی از جمله ناپایداری کششی، ارتعاشات و کمانش قابل بررسی است. به منظور بیان معادلات حاکم بر کمانش سیستمهای نانو الکترومکانیکی، از تئوری تیر اویلر- برنولی و تئوری تنش کوپل اصلاح شده که یک تئوری مکانیک محیط پیوسته مرتبه بالا میباشد، استفاده شده است. تئوری تنش کوپل اصلاح شده به منظور تفسیر و مدلسازی مقیاس نانو، دارای یک پارامتر اندازه مادی اضافی علاوه بر دو ثابت لامه میباشد. به منظور استخراج معادلات حاکم، پس از محاسبه انرژی کرنش پتانسیل و کار ناشی از نیروهای خارجی، از اصل همیلتون و روش حساب تغییرات، استفاده شده است. از روش حل مربعات تفاضلی برای حل معادلات کمانش می شود. به منظور حل معادلات غیر خطی، به خصوص برای سیستمهای دارای یک الکترود ساکن، از روش dqm مبتنی بر تکرار استفاده شده است. در پایان اثرات پارامتر اثر اندازه مادی، نیروهایی الکترواستاتیک و کازمیر و همچنین اثر فاصله جدایی اولیه بین تیر و الکترودهای ساکن بر مقدار نیروی کمانش مطالعه شده است. نتایج نشان می دهند که افزایش نیروهای وابسته به جابه جایی کازمیر و الکترواستاتیک سبب کاهش و افزایش پارامتر اندازه مادی باعث افزایش میزان نیروی کمانش خواهد شد اما فاصله جدایی اولیه تاثیر چندانی بر مقدار نیروی بحرانی ندارد. همچنین افزایش دما باعث کاهش نیروی کمانش بحرانی میگردد. با افزایش نسبت طول به ضخامت مقدار نیروی کمانش و دمای کمانش بحرانی کاهش می یابد. افزایش نیروی کازمیر و الکترواستاتیک باعث کاهش دمای بحرانی خواهد شد. همچنین وجود پارامتر اندازه مادی مقدار دمای بحرانی را زیاد می کند.

نانولوله های کربنی دارای خواص فیزیکی و مکانیکی منحصر به فردی هستند که باعث می شود آن ها را به عنوان تقویت-کننده های ایده آل برای تقویت مواد پلیمری به کار برند. با افزودن مقدار بسیار کمی از نانولوله های کربنی به پلیمر ها خواص مکانیکی آن ها به میزان قابل توجهی بهبود می یابد. با این وجود، به منظور استفاده کامل از خواص منحصر به فرد نانولوله های کربنی، هنوز موضوعات زیادی وجود دارد که باید مورد بررسی قرار گیرد. در این پایان نامه، اثر توزیع نانوله های کربنی بر خواص مکانیکی نانوکامپوزیت ها مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین، اثر استحکام فاز مشترک پلیمر و نانولوله ی کربنی در حالت توزیع یکنواخت و تصادفی نانولوله های کربنی بر روی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت، مورد بررسی قرار می گیرد. به منظور تعیین ثوابت مکانیکی نانوکامپوزیت از تئوری الاستیسیته برای مواد ناهمسان گرد و روش المان محدود بهره گرفته شده است. به منظور تعیین خواص مکانیکی نانوکامپوزیت یک المان حجمی نمونه سه بعدی در مقیاس نانو مورد استفاده قرار گرفته است. مدل هایی شامل نانولوله های کربنی که در جهات مختلف توزیع شده اند جهت تعیین اثر توزیع نانولوله های کربنی بر خواص مکانیکی نانوکامپوزیت ها، در نظر گرفته شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که مدول الاستیک نانو کامپوزیت به شدت وابسطه به جهت گیری نانولوله های کربنی می باشد. همچنین نتایج حاصل از این پژوهش در حالت توزیع یکنواخت و تصادفی نانولوله های کربنی با نتایج ارائه شده در پژوهش هایی که قبلا انجام شده است مقایسه گردید و تطابق خوبی مشاهده شد.

در دو دهه ی اخیر خواص جالب و منحصر به فرد نانولوله های کربن باعث شده که از این نانو ساختارها برای ساخت دستگاه ها در مقیاس نانو مانند نانو حسگرها، نانو محرک ها و نانو نوسان گرها استفاده شود، از طرفی عبور جریان مایع در نانولوله ها ولتاژ ایجاد می کنند و از این روش برای ساخت حسگرهای جریان مایع استفاده می شود؛ و همچنین از نانولوله ها برای تزریق دارو در سلول های سرطانی استفاده می کنند. بنابراین عملکرد صحیح و مناسب نانولوله های حامل جریان سیال ضروری بوده و نیازمند بررسی و شناخت کامل رفتار مکانیکی آن ها می باشد. در سال های اخیر بررسی رفتار دینامیکی نانولوله های کربن حامل جریان سیال توجه محققان زیادی را به خود جلب نموده است. با توجه به این که رفتار دینامیکی نانولوله حامل جریان سیال در مقیاس نانو بررسی می شود، تئوری کلاسیک الاستیسیته قادر به پیش بینی رفتار دینامیکی این نانو ساختارها نمی باشد؛ و همچنین روش های آزمایشگاهی و دینامیک مولکولی پر هزینه و پیچیده می باشد، برای این منظور باید از تئوری های مرتبه بالای محیط پیوسته که در آن اثر اندازه نانولوله در نظر گرفته می شود، استفاده نمود. تئوری گرادیان کرنش اصلاح شده از جمله تئوری های مرتبه بالای محیط پیوسته می باشد، که در آن تغییرات کرنش در محاسبه انرژی کرنشی در نظر گرفته شده و همچنین یک پارامتر جدید به نام اثر اندازه وارد معادلات ساختاری جسم می شود. در این پایان نامه ارتعاشات نانولوله دوجداره حامل جریان سیال با استفاده از تئوری گرادیان کرنش اصلاح شده به ازای پارامترهای مختلف بررسی می شود. ابتدا انرژی کرنشی نانولوله با استفاده از تئوری گرادیان کرنش به دست می آید، با محاسبه انرژی جنبشی و کار نیروهای ناشی از بستر ویسکو پسترناک و سیال و با استفاده از اصل همیلتون معادلات نانولوله برای دو حالت تئوری تیر تیموشنکو و تئوری پوسته دانل استخراج می شود. معادلات نانولوله و شرایط مرزی با استفاده از روش های حداقل مربعات دیفرانسیلی و ناویر گسسته سازی شده و مسئله مقدار ویژه به ازای پارامتر های مختلف حل می شود. نتایج نشان می دهد تأثیر پارامتر اثر اندازه، مقیاس طول، سختی و میرایی بستر و ویسکوزیته سیال بر فرکانس ارتعاشی نانولوله دوجداره حامل جریان سیال قابل توجه می باشد.

در سال های اخیر تحقیق در مورد رفتار مکانیکی نانو تیرهای موجود در وسایل با مقیاس نانو یکی از زمینه های مورد علاقه محققان علوم نانو و تکنولوژی نانو گردیده است. ترک در مکانیک جامدات همچنان بعنوان یک مسئله اساسی هم در روابط تئوری و هم در تجهیزات مکانیکی مطرح می شود. وجود ترک در وسایل نانویی بر ایمنی و قابلیت اعتماد سیستم اثر گذاشته و بخصوص با تغییرفرکانس طبیعی سیستم از عمر مفید آن می کاهد. در این پژوهش ارتعاشات عرضی و طولی نانوتیر ترک دار با استفاده از تئوری های مرتبه بالای تنش کوپل اصلاح شده و گرادیان کرنش اصلاح شده مورد مطالعه قرار گرفته است. در اینجا ترک توسط دو فنر پیچشی و خطی مدل شده است که یک ناپیوستگی در تیر ایجاد می کند. ابتدا معادله فرکانسی نانوتیر ترک دار استخراج شده است و سپس پارامترهای فرکانس آن برای محل های مختلف ترک، طول های مختلف تیر، پارامتر اثر اندازه مختلف، مشخصات متفاوت ترک در شرایط مرزی مختلف محاسبه گردیده است. با توجه به نتایج می توان گفت تاثیر سختی ترک و محل قرارگیری ترک بر مقادیر فرکانس ها کاملا قابل توجه است و فرکانس ها با افزایش سختی ترک کاهش می یابند. در ضمن اثر اندازه یکی از پارامترهای مهم در مقیاس نانو می باشد که مورد توجه قرار گرفته شده است. نیروی درونی طولی ایجاد شده در نانوتیر نیز بر روی فرکانس سیستم تاثیر گذار است و با افزایش آن فرکانس عرضی نیز افزایش می یابد. در این پژوهش به رابطه ی بین شکل مود ارتعاشی تیرها و تغییرات فرکانس عرضی نانو تیر ترک دار نیز پرداخته شده است. با توجه به مقایسات انجام شده مشاهده شد که اگر ترکی در محل نود ارتعاشی قرار گیرد فرکانس عرضی تیر نسبت به سختی ترک غیر حساس می شود. همچنین اگر ترکی بر روی نقاط اکسترمم نسبی و یا عطف شکل مود نانو تیر قرار گیرد فرکانس عرضی سیستم بشدت تغییر می کند و به مقدار ماکزیمم یا مینیمم نسبی خود می رسد. همچنین نتایج بدست آمده از این پژوهش با نتایج کارهای مشابه در تئوریهای کلاسیک و غیر موضعی موجود در مراجع مقایسه شده است که تطابق خوبی را نشان می دهد.

رانندگی با تراکتور سبب ایجاد تنش های زیاد روحی و جسمی به راننده می شود. اگر صندلی راننده راحت نباشد عملکرد کاری او نامناسب خواهد بود و احتمال وقوع تصادفات بیشتر می شود. از آنجا که طراحی استاندارد صندلی نه تنها باعث افزایش راحتی برای کاربران شده بلکه می تواند به کاهش مشکلات جسمی در رانندگان تراکتور نیز کمک کند. مطالعه حاضر، جهت تعیین زوایای مناسب صندلی تراکتور برای دست یابی به پوسچر مناسب راننده به روش اجزای محدود انجام گرفت. هدف از این پژوهش مقایسه زوایای مختلف صندلی راننده و انتخاب بهترین زوایای صندلی است که راحتی و ایمنی راننده کشاورز در نشستن را بهبود و موجب افزایش بازده کاری او گردد. در این مطالعه صندلی تراکتور مسی فرگوسن مدل (285) در نرم افزار اجزا محدود abaqus با زوایای مختلفی برای نشستگاه و تکیه گاه شبیه سازی شد. داده های شتاب خروجی از صندلی شبیه سازی شده حاصل از چهار شتاب تحریک 5/0، 1، 5/1 و 2 متر بر مجذور ثانیه در محدوده فرکانسی 3 تا 66 هرتز و با سه آنتروپومتری متفاوت رانندگان کشاورز ایرانی از نرم افزار استخراج و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت، همچنین داده های شتاب خروجی حاصل از صندلی آزمایشی تحت شتاب های تحریک مذکور با داده های شتاب خروجی حاصل از صندلی شبیه سازی شده مورد ارزیابی قرار گرفت. بررسی نتایج تجزیه واریانس شتاب خروجی در نواحی تماسی بدن راننده با صندلی نشان داد که میانگین های اثرات زاویه تکیه گاه و شتاب تحریک بر مقادیر شتاب خروجی در تمام نواحی تماسی تکیه گاه و میانگین های اثرات زاویه نشستگاه، وزن راننده و فرکانس بر مقادیر شتاب خروجی در تمام نواحی تماسی نشستگاه در سطح 5% معنی دار بوده است. بررسی شتاب نواحی تماسی بدن راننده با تکیه گاه صندلی در محدوده زوایای 90 تا 120 درجه نشان داد که محدوده زوایای 100 تا 115 درجه، محدوده مناسبی برای انتخاب زوایای تکیه گاه صندلی تراکتور است، همچنین در این محدوده، زاویه بهینه مشترک در تمامی نواحی تماسی بدن با تکیه گاه، زاویه 110 درجه بوده است. در نتیجه این زاویه برای صندلی تراکتور مسی فرگوسن می تواند بهترین انتخاب باشد. با تحلیل نتایج نمودارهای شتاب نواحی تماسی بدن راننده با نشستگاه صندلی در محدوده زوایای 0 تا 20 درجه مشخص شد که شتاب در محدوده 5 تا 15 درجه تقریبا ثابت و در سطح استانداردی قرار داشته است. به این ترتیب این محدوده زوایا ممکن است محدوده مناسبی برای انتخاب زوایای نشستگاه صندلی باشد.

فرایند اکستروژن در کانال های هم مقطع زاویه دار به عنوان یک فرایند بسیار قوی جهت بهره مندی و ایجاد خواص مختلف در هنگام اکستروژن مواد در سال های اخیر مورد توجه دانشمندان و مهندسان قرار گرفته است. فرایند مذکور در واقع نوع خاصی از عملیات اکستروژن بوده و اصطلاحاً از جمله فرایندهای تغییرشکل پلاستیک شدید می باشد که برای تحقق آن نیاز به اعمال نیروهای بسیار بزرگ می باشد. این فرایند یکی از روش های تولید مواد ریزساختار و نانوساختار است. از سوی دیگر یکی از مزایای اثبات شده ارتعاشات التراسونیک کمک به فرایندهای شکل دهی در قالب کاهش نیروی مورد نیاز فرایند، کاهش تنش سیلان، کاهش و حذف روانکارها و .... می باشد. در این پایان نامه سعی شده است تلفیقی از دو موضوع فوق به منظور بهره گیری از مجموعه امتیازات هر دو فرایند در کنار یکدیگر مورد ارزیابی قرار گیرد. در فرایند اکستروژن در کانال های هم مقطع زاویه دار همراه با نوسانات التراسونیک، بیلت تحت تاثیر نیروی فشاری، از دو کانال با مقاطع یکسان که با یکدیگر زاویه می سازند عبور داده می شود و این در حالی است که هم زمان قالب تحت ارتعاشات التراسونیک قرارمی گیرد. تاکنون تلاش های فراوانی به منظور تحلیل اثرات این گونه ارتعاشات در فرایندهای شکل دهی نظیر کشش عمیق، کشش سیم، فورج و اکستروژن انجام گرفته است. از آن جایی که پدیده نوسانات التراسونیک در سرعت های بالایی رخ می دهد، تجزیه و تحلیل دقیق و درک چگونگی مکانیزم اعمال آن ها در فرایندهای شکل دهی بر اساس یافته ها و مشاهدات تجربی بسیار مشکل می باشد. به همین دلیل روش های اجزای محدود در این زمینه به کار گرفته شده اند. در این پژوهش از نرم افزار تجاری abaqus به منظور تحلیل مساله استفاده شده است. در ابتدا مدلسازی فرایند معمولی انجام و صحت آن در قیاس با مراجع موجود مورد ارزیابی قرار گرفت. کاهش نیروی متوسط اکستروژن به دلیل ارتعاشات التراسونیک در سرعت های اکستروژن کمتر از سرعت بحرانی از جمله نتایج به دست آمده است. افزایش دامنه ارتعاشات بر کاهش بیشتر این نیرو موثر است. همچنین کاهش تنش سیلان ماده مشاهده گردید.

با توجه به استفاده روز افزون از نانو کامپوزیتهادر صنعت و نیز اثرات مخرب سایش روی این مواد، در این پایان نامه به مدلسازی تست پین روی دیسک روی بالک نانو کامپوزیت al6061-al2o3 پرداخته ایم و در ادامه به شبیه سازی تست فرورفتگی روی بالک نانو کامپوزیت پرداخته ایم

بیومکانیک یکی از علوم نوینی است که در سال های اخیر و با کاربردی شدن مهندسی مکانیک در علوم زیستی شکل گرفته است. در این پایان نامه با بررسی ارتعاشات یکی از مهم ترین المان های درون سلولی به نام میکروتوبول پروتئینی یکی از کاربرد های مشترک فناوری نانو، فناوری زیستی و علم مکانیک بررسی شده است. میکروتوبول پروتئینی یا ریز لوله سلولی مستحکم ترین جزء اسکلت سلولی می باشد و بر اساس مطالعات آزمایشگاهی در حدود 100 مرتبه از دیگر اجزای اسکلت سلولی مستحکم تر می باشد و با توجه به نقش حیاتی میکروتوبول در بسیاری از فعالیت های بیولوژیک مطالعه ی رفتار مکانیکی آن حائز اهمیت می باشد. در این پایان نامه هدف اصلی بدست آوردن فرکانس ارتعاشی میکروتوبول پروتئینی با استفاده از مدل مناسب و تئوری های مرتبه بالای محیط پیوسته می باشد که برای این منظور در این پایان نامه ارتعاشات آزاد میکروتوبول پروتئینی با مدل پوسته ارتوتروپیک و تئوری گرادیان تنش و کرنش مورد بررسی قرار گرفته و معادلات برای شرایط تکیه گاهی ساده استخراج شده است. سپس با حل معادلات به روش تحلیلی تاثیر پارامترهای مختلف از جمله هندسه و خواص مکانیکی میکروتوبول بر فرکانس طبیعی به صورت نمودار ارائه و نشان داده شده است که افزایش ابعاد میکروتوبول سبب کاهش فرکانس و افزایش مدول های الاستیسیته باعث افزایش فرکانس می شود. در ضمن تاثیر پارامترهای اندازه که یکی از پارامترهای مهم در مقیاس نانو می باشد، مورد مطالعه قرار گرفته شده است که با مقایسه نتایج کاهش برآورد فرکانس ها با افزایش ld و افزایش برآورد فرکانس ها با افزایش ls مشهود است . همچنین نتایج بدست آمده از این پژوهش با نتایج کارهای مشابه در تئوریهای کلاسیک و غیر موضعی موجود در مراجع مقایسه شده است که تطابق خوبی را نشان می دهد.

در این پژوهش ناپایداری pull-in نانو سوئیچ یکسر درگیر و دوسر درگیر تحت تاثیر اثر اندازه و نیرو¬های درون مولکولی شامل نیروی واندروالس و نیروی کازیمیر با استفاده از روش حل تفاضلات مربعی (dqm) بررسی می¬گردد. در این نانوعملگر، نیروی الکترواستاتیک به عنوان نیروی محرک بکار رفته و برای بررسی اثرات غیرخطی هندسی از جابجایی¬های غیر خطی وون-کارمن استفاده شده است. به منظور استخراج معادله¬¬ی غیر خطی حاکم به همراه شرایط مرزی مربوطه برای نانوتیر، از روش حساب تغییرات استفاده شده است. علاوه بر آن برای مطالعه¬ی اثر اندازه از تئوری الاستیسیته غیر موضعی استفاده شده است. در پایان پارامتر¬های شاخص pull-in از جمله ولتاژpull-in، جابجایی تیر و تاثیر نیرو¬های بین مولکولی، ابعاد هندسی، اثر اندازه، میدان¬های لبه¬ای، کرنش¬های غیر خطی وون-کارمن بر رفتار ناپایداری استاتیکی نانوسوئیچ، بررسی می¬شود. نتایج حاصل نشان می¬دهد که وجود نیروهای بین مولکولی و میدان¬های لبه¬ای باعث کاهش ولتاژ pull-in می¬شوند و در بین نیروهای بین مولکولی در مقیاس نانو، نیروی کازمیر تاثیر بیشتری نسبت به نیروی واندروالس درکاهش ولتاژ pull-in دارد. در مقایسه با تحلیل خطی، وجود جابجایی¬های غیر خطی وون-کارمن باعث کاهش جابجایی تیر و افزایش ولتاژ pull-in به ویژه برای مقادیر بزرگتر مقدار(g/h) می¬شود. به عبارتی دیگر نانو سوئیچ در حالت غیر خطی رفتار سخت تری نسبت به حالت خطی از خود نشان می¬دهد. در نهایت می¬توان گفت با در نظر گفتن تئوری غیر موضعی و به عبارتی اثر اندازه در نانوسوئیچ، انحراف موجود بین نتایج تئوری کلاسیک و نتایج آزمایشگاهی از بین می¬رود و خود این مطلب می¬تواند تاییدی بر موثر بودن بکارگیری تئوری¬های غیر کلاسیک در نانوساختارها باشد. واژگان کلیدی: نانو سوئیچ، سیستم¬های نانوالکترومکانیکی، تئوری غیر موضعی، ناپایداری pull-in ، dqm، هندسه¬ی غیرخطی.

میکروتوبول¬ها رشته¬هایی سخت، توخالی و استوانه¬ای شکل از اسکلت سلولی یوکاریوتی می¬باشند. میکروتوبول¬ها¬ تا حد زیادی مسئول شکل و استحکام مکانیکی سلول می¬باشند. در داخل سلول، میکروتوبول¬ها¬ به عنوان مسیرهایی به عنوان حرکت موتورهای پروتئینی عمل می¬کنند، و نقش مهمی را در طیف وسیعی از عملکردها همانند تقسیم سلولی، تحرک سلول و حمل و نقل درون سلولی ایفا می کنند. عملکرد¬های بیولوژیک میکروتوبول¬ها¬، تا حد زیادی به خواص مکانیکی آنها بستگی دارد.. به دلیل آنکه بیشتر این نقش¬ها بر اساس خواص مکانیکی آن¬ها قابل تعریف است، لذا شناخت رفتار مکانیکی این نانو سازه¬ها حائز اهمیت می¬باشد. در طی چند دهه¬ی گذشته، تلاش های بسیاری به منظور شناخت این نانو سازه¬های زیستی صورت گرفته است. اگر چه با ظهور تکنیک¬های جدید و تجربی از قبیل تله لیزر و میکروسکوپ¬های الکترونی با وضوح بالا، شناخت ما از رفتار مکانیکی میکروتوبول¬ها بهبود یافته است، ولی همچنان میکروتوبول¬ها رفتارهای ناشناخته¬ای دارند که بایستی مورد مطالعه قرار گیرند و این مسئله تا حد زیادی به بهبود تکنیک¬ها با گذشت زمان و بینشی دقیق¬تر بستگی دارد. اخیرا، تجزیه و تحلیل رفتار دینامیکی میکروتوبول¬ها مورد توجه قرار گرفته و نشان داده شده است که یک بررسی سیستماتیک از ارتعاشات میکروتوبول¬های پروتئینی می-تواند درک درست از عملکرد¬های بیولوژیکی آن را به شدت افزایش دهد. با توجه به اینکه رفتار دینامیکی این رشته¬ها در مقیاس نانو بررسی می¬شوند، تئوری کلاسیک الاستیسیته قادر به پیش بینی رفتار دینامیکی این نانو ساختار¬ها نمی¬باشند، از طرفی روش¬های آزمایشگاهی و دینامیک مولکولی، پر هزینه و پیچیده می¬باشند. برای این منظور باید از تئوری¬های مرتبه بالای محیط پیوسته که در آن اثر اندازه¬ی نانو در نظر گرفته می¬شود، استفاده نمود. تئوری¬های تنش کوپل اصلاح شده و گرادیان کرنش اصلاح شده از جمله تئوری¬های مرتبه بالای محیط پیوسته می¬باشند، که در آن¬ها یک پارامتر جدید به نام اثر اندازه وارد معادلات ساختاری جسم می¬شود. در این پایان¬نامه ارتعاشات میکروتوبول¬های پروتئینی با استفاده از تئوری¬های مرتبه بالای محیط پیوسته، مدل پوسته استوانه¬ای به همراه خواص الاستیک همسانگرد بررسی می¬شود. معادلات حاکم بر مسئله از اصل همیلتون استخراج می¬گردند و روش حل، روش ناویر می-باشد. نتایج به دست آمده از این پژوهش، نشان می¬دهد که تاثیر پارامتر اثر اندازه، مقیاس طول، سختی بستر، مدول-های برشی، نوع مدل هندسی و مکانیکی بر فرکانس طبیعی میکروتوبول¬های پروتئینی قابل توجه می¬باشد.

در این پژوهش ناپایداری کششی یک نانوتحریک کننده تیر شکل، که نانوتیر به صورت یک سرگیردار و با جنس مواد تابعی مدرج مدل شده است، با در نظر گرفتن اثر نیروهای بین مولکولی (واندروالس و کازیمیر) و تاثیر پارامتر اثر اندازه با استفاده از تئوری مرتبه بالای گرادیان کرنش اصلاح شده بررسی شده است. معادلات و شرایط مرزی کلاسیک و غیرکلاسیک حاکم بر رفتار استاتیکی نانوتیر با استفاده از روش همیلتون استخراج شده است. معادله حاکم بر نانوتیر که به علت وجود نیروهای الکترواستاتیک و بین مولکولی دارای جمله غیر خطی است، با استفاده از روش حل عددی دیفرانسیل تربیع حل شده و با حل معادله حاکم تاثیر پارامتر های اثر اندازه، نیرو های بین مولکولی و تغییرات کسرحجمی مواد مختلف بر روی ناپایداری کششی گزارش شده است. لازم به ذکر است برای تعیین چگونگی تغییرات کسر حجمی هر جزء و تغییرات خصوصیات مکانیکی ماده در راستای ضخامت نانوتیر، از دو نوع تابع نمایی و توانی استفاده شده است. در تابع توانی اثر تغییرات پارامتر اثر اندازه در نظر گرفته نمی شود اما تابع نمایی قابلیت در نظر گرفتن تغییرات این پارامتر را دارد. پس از صحت سنجی مدل و روش حل با نتایج آزمایشگاهی و پژوهش های دیگر محققین، مشخص شد که نتایج بدست آمده از این روش تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی و روش های حل عددی دیگر دارد. نتایج نشان می دهد که ولتاژ پولین به میزان بسیار زیادی وابسته به میزان تغییرات کسر حجمی و پارامتر اثر اندازه است. همچنین در استفاده از تابع نمایی ثابت می شود که در نظر گرفتن تغییرات اثر اندازه در راستای ضخامت تاثیر زیادی بر مقدار ولتاژ پولین دارد. همچنین اثر نیرو های بین مولکولی در فواصل ابتدایی کم بسیار حائز اهمیت است.

کمانش الکترومکانیکی سیستمهای نانو الکترومکانیک تیر شکل از جنس مواد تابعی مدرج، در این پژوهش بررسی شده است. برای مدلسازی سیستم از تئوری تیر اویلر-برنولی استفاده شده است. از تئوریهای مرتبه بالا از جمله تئوری گرادیان کرنش برای مدا سازی استفاده شذه است. نانو تیر مورد نظر تحت شرایط مرزی گیردار-راهنما و تحت نیروهای خارجی محوری و نیروهای عرضی بین مولکولی و میدان الکترواستاتیک و میدان لبه ای قرار دارد. پس از بدست آوردن انرژی کرنشی و کار نیروهای خارجی وارده به سیستم و استفاده از اصل مینیمم انرژی پتانسیل و حساب تغییرات، معادلات حاکم بر سیستم به همراه شرایط مرزی مربوط بدست می آیند. با ساده سازی معادلات و شرایط مرزی و استفاده از روش عددی دیفرانسیل تربیع، معادله حاکم به همراه شرایط مرزی به عنوان مساله مقدار ویژه حل می شود و مقدار وی‍ژه اول به عنوان نیروی بحرانی کمانشی الکترومکانیکی انتخاب می شود.

در این پژوهش ناپایداری کششی یک نانوآینه پیچشی تیر شکل مدل شده است. برای مدل سازی، نانوتیر به صورت دوسر گیردار و با جنس مواد تابعی مدرج مدل شده است. با در نظر گرفتن اثر نیروهای بین مولکولی (واندروالس و کازمیر) و اثر اندازه و با استفاده از تئوری مرتبه بالای تنش کوپل اصلاح شده، ناپایداری کششی مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات حاکم بر آینه با در نظر گرفتن تعادل بین گشتاور نیروهای بین مولکولی و الکترواستاتیک و گشتاور الاستیک وارد بر صفحه اصلی و گشتاور الاستیک پیچشی ناشی از مقاومت پیچشی هر کدام از نانو/تیرها به دست آمده است. با حل معادلات تأثیر پارامتر های مختلف همانند اثر اندازه، نیرو های بین مولکولی و تغییرات کسرحجمی بر روی ناپایداری کششی گزارش شده است.