فضای در دسترس عمودی فاکتور مهمی در توزیع تنش در پروتز های متکی بر ایمپلنت می باشد. هدف این مطالعه بررسی تاثیر ارتفاع های مختلف فضای عمودی در اتصال های مختلف بر توزیع تنش استخوان اطراف ایمپلنت بود. در این مطالعه غیر آزمایشگاهی، مدل اوردنچر متکی بر دو ایمپلنت با چهار اتصال متفاوت بر روی مدل فک پایین بدون دندان مورد استفاده قرار می گیرد. این اتصال ها باروکلیپ، بال، لوکیتور و بار-بال هستند. در مدل های با اتصال باروکلیپ، بال و لوکیتور سه ارتفاع مختلف پلن اکلوزال (9، 12 و 15 mm) مورد استفاده قرار می گیرد و در مدل بار-بال از اوردنچر با ارتفاع پلن اکلوزال ثابت 15 mm استفاده خواهد شد. نیروی عمودی 150 نیوتنی استاتیکی و به صورت یکطرفه و دوطرفه بر روی دندان مولر اول اعمال می شود و تنش اطراف استخوان ایمپلنت ها به روش المان محدود مورد بررسی قرار خواهد گرفت. با افزایش ارتفاع پلن اکلوزال، مقادیر ماکزیمم تنش اطراف ایمپلنت ها در حالت بار یکطرفه کاهش یافت و در حالت بار دوطرفه تغییرات خیلی کمی داشت. در مدل با اتصال بار و کلیپ با افزایش ارتفاع بار در حالت بار یکطرفه ماکزیمم تنش افزایش یافت و در حالت بار دوطرفه کاهش ناچیزی یافت. با کاهش ارتفاع بازوی اهرم اول(فاصله سطح استخوان تا نیم-پایه) در اتصالات مجزا تنش ایجاد شده در استخوان کاهش یافت و با افزایش بازوی اهرم دوم(فاصله پلن اکلوزال تا نیم-پایه) تنش در استخوان کاهش یافت. اتصال لوکیتور بیشترین تنش را بین تمام اتصالات ایجاد کرد و اتصال بال کمترین تنش را در ارتفاع ثابت پلن اکلوزال داشت. نتایج نشان داد که برای بیماران استفاده از اوردنچر با ضخامت رزین بیشتر از نظر بیومکانیک مطلوب است که پیامد آن کاهش تنش ایجاد شده در استخوان اطراف ایمپلنت و در نتیجه کاهش تحلیل استخوان می باشد.

در این رساله به تحلیل پایداری حرارتی نانوصفحات گرافنی تک لایه و چند لایه تحت فشار دومحوره با خواص ارتوتروپیک پرداخته شده است. از جمله ویژگی های منحصر به فرد گرافن می توان به اندازه نانومتری ، سختی و استحکام مکانیکی بسیار زیاد ، قدرت رسانایی الکتریکی و حرارتی بسیار بالا ، انعطاف پذیری و خاصیت مغناطیسی اشاره کرد. این ویژگی های منحصر به فرد باعث شده تا این ماده مورد توجه دانشمندان در حوزه های مختلف قرار گیرد. به دلیل اهمیت موضوع کمانش در این صفحات، در این پروژه کمانش حرارتی روی صفحات گرافن مورد بررسی قرار گرفته است . برای بررسی اثرات مقیاس کوچک از تئوری غیر محلی ارینگن در استخراج معادلات ساختاری استفاده شده است. این تئوری به دلیل تطابق خوب نتایج آن با نتایج شبیه سازی های اتمی انتخاب شده است. برای استخراج معادلات کمانش نانوصفحات ارتوتروپیک از تئوری کلاسیک صفحات و برای حل معادلات استخراج شده از روش گالرکین استفاده شد. از نقاط قوت روش گالرکین در حل عددی می توان به مسائل مقدار ویژه نظیر مسئله کمانش که در این تحقیق مورد مطالعه قرار گرفته است، اشاره کرد. حل معادلات جبری حاصل در یک مرحله و نیز دو مرحله در قالب آنالیز یک مرحله ای و دو مرحله ای ارائه شده که مطالعه شرایط مرزی متنوع را میسر می کند. توابع شکل لاگرانژی و توابع شکل هارمونیک به ترتیب در آنالیز های یک و دو مرحله ای اتخاذ شده است. در ادامه توسط یک برنامه در محیط نرم افزار matlab اقدام به حل مسئله شد و تاثیر پارامترهای مختلف بر بار بحرانی مطالعه گردید. از روش حل ناویر برای اعتبارسنجی نتایج بهره گرفته شد. برای نتیجه گیری بهتر از پارامتر جدیدی به نام نسبت بار حرارتی استفاده شد و همچنین بار بحرانی کمانش در راستای x بدون بعد شد . در مورد نانوصفحات تک لایه اثرات حرارتی بر بار کمانش با لحاظ هندسه های لوزی و ذوزنقه بررسی، تغییرات نسبت ارتوتروپیک و نیز تنوع تکیه گاه اعم از ساده و گیردار در تحلیل پایداری حرارتی لحاظ و میزان تاثیر آن بر بار حرارتی مطالعه شد. همچنین تاثیر ضریب مقیاس کوچک به ازای مودهای مختلف و نیز تاثیر پارامترهای هندسی تاثیر گذار بر بار حرارتی مطالعه گردید. اثر پارامترهای هندسی مطالعه شده شامل زاویه لوزی، نسبت ابعاد ذوزنقه، زاویه اریب متوازی الاضلاع، نسبت منظر مستطیل بر بار کمانش در نمودارهای مجزا به ازای ضرایب مقیاس مختلف رسم شد. در نوع دیگری از تحلیل، اثر تغییر ابعاد صفحه با انتخاب نوع خاصی از تکیه گاه در هر مرحله منجر به ارائه محدوده ابعادی مجاز برای استفاده از تئوری غیر محلی ارینگن گردید. در مورد نانوصفحات چند لایه از مدل وینکلر- پسترناک برای شبیه سازی تراکنش بین لایه ای واندروالس و بستر الاستیک بهره گرفته شد. در مورد نانوصفحات چند لایه نیز اثرات مجزای هر یک از پارامترهای سختی وینکلر، پسترناک و تراکنش بین لایه ای بر تغییرات بار حرارتی مطالعه گردید. نتایج حاکی از آن است که هر یک از پارامترهای مذکور نسبت مستقیم با تغییرات بار کمانش دارند. در نهایت بررسی اثر افزایش تعداد لایه ها در نانوصفحات چند لایه نیز مطالعه شد. این مطالعه نشان می دهد با افزایش تعداد لایه ها محدوده پایداری به طور چشمگیری افزایش می یابد.

آلیاژهای حافظه دار به دلیل دو ویژگی حافظه داری و شبه الاستیکی که از خود بروز می دهند بسیار مورد توجه هستند. این آلیاژها اغلب به صورت سیم مورد استفاده قرار می گیرند و در برخی کاربردها تحت بار چرخه ای قرار می گیرند. از این جمله موارد می توان به فرآیند تربیت برای ایجاد خاصیت حافظه داری دوطرفه اشاره کرد. تربیت عموماً به صورت اعمال بارهای چرخه ای تا زمان حصول پاسخ تثبیت شده و در نتیجه تثبیت کرنش های غیرالاستیک درون یک آلیاژ حافظه دار به عنوان یکی از موثرترین روش های اکتساب خاصیت حافظه داری دوطرفه است. همچنین استفاده از این آلیاژها به عنوان میراگر جهت کنترل ارتعاشات مکانیکی به دلیل ظرفیت بالای میرایی که از خود بروز می دهند نمونه دیگری از موارد قرارگیری آلیاژهای حافظه دار تحت بار چرخه ای است. لذا اهمیت مطالعه و شناخت دقیق رفتار این آلیاژها در بارگذاری چرخه ای بیش از پیش مورد توجه قرار می گیرد. وابستگی حرارتی- مکانیکی موجود در آلیاژهای حافظه دار و تاثیر آن در نرخ کرنش های بالا عامل اصلی ایجاد تغییرات دما در آلیاژهای حافظه دار هنگام بارگذاری چرخه ای است. تغییرات دمایی آلیاژدر هر چرخه یکی از اصلی ترین دلایل وابستگی پاسخ های چرخه ای آلیاژهای حافظه دار در هر چرخه به چرخه های قبلی است. از این رو در بررسی پاسخ های چرخه ای، چه در حالت گذرا و چه در حالت ماندگار نیاز به حل کامل تمام چرخه های ماقبل است که اغلب منجر به حل معادلات پیچیده و وقت گیر می گردد. اگر چه در بیشتر مطالعات انجام شده روی این آلیاژها شرایط بارگذاری شبه استاتیک فرض شده، اما در بحث بررسی رفتار چرخه ای توجه به مدل های وابسته به نرخ اجتناب ناپذیر است. در قسمت نخست این تحقیق با استفاده از مدل کدخدایی و همکاران معادلات حرارتی- مکانیکی در چارچوب مکانیک محیط های پیوسته برای دو حالت تنش-کنترل و کرنش-کنترل تحلیل شده است. با نوشتن برنامه ای به زبان متلب، مساله مقدار مرزی به صورت عددی حل و پاسخ های چرخه ای استخراج شده با نتایج کدخدایی و همکاران مقایسه گردیده است. با انجام آزمون آزمایشگاهی روی سیم نایتینولی در شرایط بارگذاری تنش-کنترل و کرنش-کنترل اعتبار روابط و نتایج استخراج شده سنجیده شده است. با مقایسه ی نتایج بدست آمده تطابق خوبی بین نتایج تجربی و شبیه سازی شده مشاهده گردید. در قسمت دوم برای حل مشکل وابستگی پاسخ ها به دما و همچنین حدس تعداد چرخه های لازم برای رسیدن به پاسخ تثبیت شده، بدون حل معادلات، ایده ای به این صورت ارائه گردیده که در آن فرض شده در بارگذاری چرخه ای دما تغییر نمی کند و اثرات تغییر دما برروی سایر خصوصیات فیزیکی آلیاژ لحاظ شده است. به عبارت دیگر در تحلیل رفتار چرخه ای سیم حافظه دار به جای لحاظ کردن تغییرات دما، با ثابت فرض کردن درجه حرارت سیم با مساله بار گذاری غیراستاتیکی همانند حالت شبه استاتیک رفتار شده، با این تفاوت که ثابت های ماده به گونه ای تغییر داده می شوند تا پاسخ غیراستاتیک در هر لحظه برآورده شود. در ادامه الگویی برای تغییرات خواص یادشده با رویکرد ارتباط آن ها با تعدادچرخه ها و نرخ کرنش اعمالی بیان گردیده و تعداد چرخه های بارگذاری تا رسیدن به حالت پایدار در نرخ کرنش های مختلف و شرایط بارگذاری متفاوت محاسبه گردیده است. در ادامه روابط مربوط به نحوه ی تغییرات خواص مذکور و محاسبه میزان حساسیت ضرائب روابط به شرایط بارگذاری نیز مطالعه گردیده است. در انتها تاثیر ویژگی های ساختاری و ابعادی سیم نایتینولی اعم از دماهای تغییر فاز و قطر سیم بر پارامترهای مورد بحث بررسی شده است.

در این پایان نامه تحلیل پایداری مکانیکی نانوصفحات مدنظر است. مهمترین نانوصفحه ای که تاکنون شناخته شده گرافن می باشد. گرافن در واقع قسم دوبعدی گرافیت است. از جمله ویژگی های گرافن می توان به اندازه نانومتری، سختی و استحکام مکانیکی بسیار زیاد، قدرت رسانایی الکتریکی و حرارتی بسیار بالا، انعطاف پذیری و خاصیت مغناطیسی اشاره کرد. این ویژگی های منحصربه فرد باعث شده تا این ماده مورد توجه دانشمندان در حوزه های مختلف قرار گیرد. از طرفی کمانش یکی از مهم ترین موضوعات در تحلیل مکانیکی صفحات است. بنابراین در این پایان نامه موضوع کمانش در نانوصفحات و به ویژه نانوصفحه گرافن مورد بررسی قرارگرفته است. یکی از شکل های کمانش، کمانش در اثر افزایش دما است که به کمانش حرارتی شناخته می شود. افزایش دما چالشی اساسی در ساخت قطعات جدید الکترونیکی است. الکترونیک امروزه بر پایه ماده ی سیلیکون بوده و البته یکی از امیدهای کاربرد گرافن استفاده ی آن به جای سیلیکون در قطعات الکترونیکی می باشد. به همین دلیل در این پایان نامه مسئله کمانش حرارتی نیز مورد توجه قرار گرفته است. برای اعمال اثرات مقیاس کوچک یا همان نانوساختار بودن از تئوری غیرمحلی ارینگن در استخراج معادلات ساختاری استفاده شده که این تئوری به دلیل تطابق خوب نتایج آن با نتایج شبیه سازی های اتمی انتخاب شده است. همچنین برای استخراج معادلات کمانش نانوصفحه ارتوتروپیک از تئوری دومتغیره اصلاح شده صفحات استفاده شده است. این تئوری در مقایسه با تئوری کلاسیک اثر برش را در جابه جایی عرضی لحاظ و توزیع کرنش برشی در ضخامت را به صورت سهمی شکل در نظر می گیرد. بنابراین نسبت به تئوری کلاسیک دقت بهتری دارد. برای حل معادلات حاکم از روش سنجش وزنی مشتق استفاده شده است. در این روش عددی معادله دیفرانسیل تبدیل به یک مجموعه معادله ی جبری در نقاط دامنه می شود. استفاده از این روش در مقایسه با روش های حل تحلیلی به این سبب است که این روش امکان تغییر هندسه به چهارضلعی دلخواه و همچنین امکان بررسی شرایط مرزی متفاوت را فراهم می کند. در این پایان نامه نیز مسئله کمانش برای هر چهارضلعی دلخواه مستقیم الخط و شرایط مرزی مختلط ساده و گیردار بررسی شده است. برای اعمال شرایط مرزی روش مستقیمِ شو استفاده شده، همچنین برای عمومیت و سادگی جواب ها معادلات بی بعدسازی شدند. برای حل مسئله یک کد در محیط نرم افزار متلب نوشته و تاثیر پارامترهای مختلف بر بار کمانش مطالعه شد. برای اعتبارسنجی نتایج حل عددی از روش حل ناویر(حل دقیق) برای مقایسه استفاده شد. تاثیر ضریب مقیاس کوچک به ازای مودهای مختلف و نیز تاثیر پارامترهای هندسی تاثیرگذار بر بار حرارتی مطالعه گردید. اثر پارامترهای هندسی مطالعه شده شامل نسبت ابعاد ذوزنقه، زاویه متوازی الاضلاع، ضریب رعنایی مستطیل بر بار کمانش در نمودارهای مجزا به ازای ضرایب مقیاس مختلف رسم شد. نتیجه شد که روش سنجش وزنی، روش مناسبی برای بررسی نانوساختارها به لحاظ دقت و همگرایی می باشد. همچنین مشخص شد که نسبت بار بحرانی ونسبت دمای بحرانی در شرایط مشابه مقادیر برابری دارند. ثابت شد که بار کمانش بدون بعد برای ماده ی ایزوتروپیک مستقل از مدول الاستیسیته است همچنین نشان داده شده در مواد ارتوتروپیک وابستگی به نسبت ارتوتروپیکی(e2/e1) است، نه مقادیر مدول.

یکی از مهم ترین موضوعات مطرح در طراحی و تولید، مسئله بهینه سازی می باشد. بهینه سازی توپولوژی یکی از پرکاربرد ترین روش های بهینه سازی است، که از مهم ترین اهداف آن رسیدن به ساختاری با خواص مدنظر نظیر استحکام، ولی حداقل وزن ممکن می باشد. این نوع بهینه سازی با کم کردن چگالی المان های موجود در مدل، سعی در رسیدن به ساختار بهینه دارد. از این رو خروجی این روش، یک مدل با المان های دارای چگالی بین صفر و یک است. با توجه به این که با روش های تولیدی کنونی امکان تولید قطعات با چگالی میانی وجود ندارد، پس نمی توان به طورکامل به خروجی بهینه سازی دست یافت. از طرفی روش های ساخت افزودنی توانایی قابل ملاحظه ای در ساخت قطعات با ساختارهای پیچیده را دارند. ولی در عین حال این روش ها نیز مانند هر روش تولیدی دیگر دارای محدودیت هایی می باشند.در این تحقیق سعی شده با بهره گیری از توانایی های این روش ها و شناخت محدودیت های آن ها، به مدلی دست یافت که با توجه به امکانات ساخت موجود، نزدیک ترین جواب به خروجی بهینه سازی توپولوژی باشد. بدین منظور ابتدا به شناخت اجمالی روش های ساخت افزودنی و همچنین روش های بهینه سازی توپولوژی پرداخته شده است. سپس به کمک نرم افزار تأثیر شکل حفره بر انرژی کرنشی بررسی گردیده است. پس از بهینه سازی یک قطعه، برنامه ای با زبان برنامه نویسی پایتون نوشته شد، که در آن از چگالی المان های استخراج شده از بهینه سازی استفاده کرده و حفره هایی را متناسب با چگالی المان ها و قابلیت ساخت روش تولیدی در محل های مناسب قرار می دهد. به منظور اجرای متدولوژی پیشنهادی روش ساخت افزودنی fdm (fused deposition modeling)مورد مطالعه قرار گرفته و قابلیت ها و محدودیت های دستگاه fdm موجود (دستگاه rapman-3.2)، شناسایی شده و با توجه به این محدودیت ها مدل بهینه سازی شده به یک مدل دارای حفره تبدیل گردید. تست های آزمایشگاهی بر روی قطعات تولیدی انجام شد، و پس از شبیه سازی آزمایش در نرم افزار، نتایج مورد تحلیل قرار گرفت. در نهایت یک چرخ دنده با توجه به سیکل درگیری با چرخ دنده مقابل خود، توسط نرم افزار بهینه سازی شده، و به کمک برنامه نوشته شده و اعمال محدودیت های تولید چرخ دنده ای دارای حفره و با وزنی کم تر ایجاد گردید و مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج حاصله نشان می دهد که علی رغم کاهش وزن در چرخ دنده ، قطعه هنوز قابلیت استفاده در محیط کاری اولیه خود را دارد. در نهایت یک دندانه از چرخ دنده برای بررسی امکان ساخت مدل به کمک روش fdm تولید شد.

با پیشرفت هایی که در صنعت ساخت و تولید صورت گرفته، نیاز به سازه هایی با قابلیت تحمل بارهای بالاتر مطرح شده است. سازه های پیش تنش دار که پیش از اعمال بار کاری اصلی تحت پیش تنش های اولیه فشاری قرار دارند، یکی از راه حل هایی است که در این مورد کاربرد دارند. پیش تنش ایجاد شده در چنین سازه هایی می تواند تمام تنش ناشی از بار کاری یا قسمت اعظمی از آن را تحمل کند. هدف اصلی از ایجاد این پیش تنش علاوه بر بالا بردن ظرفیت تحمل بار به نسبت سازه های یکپارچه، بهبود عمر خستگی با کاهش تنش متوسط در سیکل های بارگذاری و باربرداری نیز هست. در این تحقیق، ضمن بررسی روش های ایجاد پیش تنش در مورد مقاطع گرد (سیلندرها) و مقاطع غیرگرد، طراحی این دو دسته کلی از سازه پیش تنش دار مورد توجه قرار گرفته است. روش های مختلف ایجاد پیش تنش در سازه ها و تجهیزات لازم مورد مطالعه قرار گرفته و مقایسه شده اند. روابط تحلیلی موجود با نتایج حاصل از شبیه سازی اجزای محدود برای مقاطع گرد و غیرگرد مقایسه شده و اعتبار نتایج مورد بررسی قرار گرفته است. برای سیلندر سیم پیچی شده، به عنوان نمونه ای از مقاطع تحت پیش تنش استوانه ای شکل، فرایند سیم پیچی و وضعیت تنشی قالب در شرایط کاری، با استفاده از دو شیوه زیر شبیه سازی گردیده است. در روش اول، شبیه سازی بر اساس مدل سازی تمامی لایه های سیم پیچی است و وضعیت سیلندر در طی فرایند سیم پیچی مورد توجه قرار می گیرد. در این روش، پیش تنش ها به صورت کرنش های معادل حرارتی اعمال شدند. نتایج تطابق خوبی با روابط تحلیلی موجود در منابع داشتند. در روش دیگر، لایه ها به صورت قطعه ای یکپارچه فرض شدند و پیش تنش ها با یافتن میدان دمایی معادل و اعمال این میدان به قطعه مدل کننده لایه های سیم اعمال گردیدند. این میدان حرارتی با استفاده از روابط تحلیلی موجود محاسبه گردید. در این شیوه، تنها وضعیت نهایی سیلندر پس از اتمام فرایند سیم پیچی قابل مطالعه است. برای قاب سیم پیچی شده، به عنوان نمونه ای از مقاطع غیر گرد تحت پیش تنش، ابتدا یک روند طراحی مکانیکی اولیه مورد بررسی قرار گرفته است. با استفاده از نتایج حاصل از این طراحی، می توان شبیه سازی لازم را برای تأیید نهایی طرح اولیه انجام داد. این شبیه سازی ابتدا با استفاده از یک مدل دوبعدی و با درنظرگرفتن لایه های سیم به صورت قطعه ای یکپارچه صورت گرفت. نتایج نشان داد که این مدل به اندازه کافی دقیق نیست و سفتی اضافی لایه ها که با درنظرگرفتن آن ها به صورت یک قطعه ایجاد شده، عامل این اشکال است. برای بهبود این مدل ساده اولیه، سپس لایه ها به صورت قطعات مجزا فرض شدند و شبیه سازی دوباره انجام شد. در نهایت، مقایسه ای میان نتایج حاصل از مدل سازی لایه ها به صورت یک قطعه و مدل سازی به صورت قطعات مجزا صورت گرفت. نتایج نشان دهنده تفاوت قابل توجهی بود و مدل سازی لایه لایه سیم ها ضوری به نظرمی رسد. البته نیازی به مدل سازی تمام لایه های سیمی نیست و می توان چند لایه را به عنوان یک قطعه مدل نمود. مدل سازی اولیه لایه های سیمی با قطعات کمتر صورت گرفت و سپس تعداد این قطعات مدل کننده دو برابر بیشتر گردید تا از کافی بودن تعداد قطعات اطمینان حاصل شود. برای ارزیابی نتایج شبیه سازی دوبعدی، مدل سه بعدی قاب نیز مورد بررسی قرار گرفت. در مدل سازی سه بعدی نیز مثل مدل سازی دوبعدی، ابتدا لایه ها به صورت قطعه یکپارچه و سپس به صورت چند قطعه مجزا مدل شدند. نتایج شبیه سازی سه بعدی نشان دادند که تطابق خوبی بین مدل سازی دوبعدی و سه بعدی قاب وجود دارد. می توان نتیجه گرفت در چنین مواردی، طراحی و شبیه سازی اولیه می تواند با استفاده از مدل لایه لایه دوبعدی صورت گیرد. نتایج می تواند در نهایت می توان با استفاده از یک شبیه سازی سه بعدی لایه لایه از صحت نتایج مطمئن شد.

گرمایش القایی یک روش غیر تماسی برای گرمایش قطعات رسانای برقی است که بتوانند از یک میدان مغناطیسی متناوب انرژی جذب کنند. این میدان مغناطیسی توسط کویل های القایی در پیرامون قطعات ایجاد می شود. این روش گرمایشی به خاطر سرعت، دقت و قابلیت کنترلی که دارد برای صنایع تولیدی بسیار سودمند است و راندمان بالایی را در بین روشهای دیگر به خود اختصاص داده است. از گرمایش القایی برای ذوب، سخت کاری، عملیات حرارتی و جوشکاری قطعات فلزی استفاده می شود. علت اصلی گرم شدن قطعات فلزی، بوجود آمدن جریانهای گردابی و پسماند مغناطیسی در آن ها می باشد. در این پایان نامه سعی شده است که فرایند گرمایش القایی را با دقت و صحت کافی به صورت کامپیوتری و با استفاده از نرم افزار المان محدود انسیس شبیه سازی کرد. نرم افزار انسیس از جمله نرم افزارهایی است که برای حل مسائل پیچیده از روش اجزاء محدود استفاده می کند. برای اطمینان از صحت نتایج بدست آمده از شبیه سازی های کامپیوتری، تعدادی آزمایشات عملی و تجربی بر روی قطعات طراحی شده انجام شد. بدین منظور از یک دستگاه سختکاری القایی با توان 55 کیلووات و فرکانس 66 کیلوهرتز استفاده شده است. برای گرمایش قطعات طراحی و ساخته شده، تعدادی کویل های القایی مسی طراحی و ساخته شده و بدستگاه سختکاری القایی متصل گردیدند. توسط این کویل ها میدان های مغناطیسی در اطراف قطعه کار بوجود آمده و در نهایت باعث القای جریا ن های گردابی در قطعه کار می شود. درآزمایشات عملی از یک دوربین ترموگرافی برای سنجش دمای قطعات و بدست آوردن توزیع حرارتی سطح آن ها استفاده شده است. دوربین ترموگرافی استفاده شده قابلیت اندازه گیری پیوسته دما در بازه صفر تا 1500 درجه سانتیگراد را دارا می باشد. مقایسه نتایج حاصل از آزمایشات عملی با نتایج شبیه سازی های کامپیوتری بیان کننده این نکته است که این نتایج مطابقت خوبی با یکدیگر دارند و نتایج شبیه سازی های کامپیوتری از دقت لازم برخوردار می باشد. در این پایان نامه تعدادی از عوامل مهمی که در فرایند گرمایش القایی دخیل هستند شبیه سازی شدند و تاثیر تغییرات این پارامترها بر روی توزیع حرارتی قطعه کار بررسی شدند. نتایج بدسست آمده در این پروژه بیان می کنند که سطح مقطع کویل القایی بر روی راندمان فرایند گرمایش القایی اثرگذار است، بر طبق نتایج با فرض فاصله گپ یکسان، کویل های مستطیلی و مثلثی شکل بیشترین بازده گرمایی و کویل دایره ای که اکثرا در صنعت از آن استفاده می شود کمترین بازده گرمایی را دارند. یکی از عومل ایجاد کننده گرمایش غیر یکنواخت قطعات استوانه ای شکل، وجود سوراخ هایی بر روی آن ها می باشد. طبق نتایج بدست آمده هرچه قطر سوراخ بیشتر شود، بیش گرمایش بیشتری در ناحیه محیط سوراخ بوجود می آید. هم چنین هرچه فاصله سوراخ تا لبه قطعه کار کمتر باشد، بیش گرمایش بیشتری در ناحیه بین سوراخ و لبه قطعه کار مشاهده می شود.

ماشین افزار فورج سرد مافوق صوت ( ucf)، سیستمی است که با استفاده از فناوری مافوق صوت باعث تغییر ساختار سطح آلیاژهای فلزی از میکرو به نانو و بهبود خواص مکانیکی آن ها می شود. از آن جایی که طراحی کلگی تمامی دستگاه های ucf تا پیش از این پژوهش تنها قابلیت اجرای فرایند روی سطوح بیرونی شافت و لوله و سطوح تخت ورق های فلزی را داشت، خلا بکارگیری این قرایند روی سطوح داخلی لوله و سیلندرهای فلزی که کاربرد وسیعی دارند، به چشم می خورد. بنابراین در ادامه به اساس عملکرد اجزای انتقال دهنده ی ارتعاش و نحوه ی طراحی آن ها، جهت اجرای فرایند ucf روی سطوح داخلی سیلندر پرداخته می شود. این طراحی شامل آنالیز مودال اجزای ارتعاشی کلگی ucf یعنی تقویت کننده و متمرکزکننده و سپس آنالیز مودال، استاتیک و خستگی کلگی ucf است. سپس تحلیلی پیرامون میزان جابجایی نقاط گرهی متمرکزکننده، قبل و بعد از درگیری ابزار ucf با قطعه کار ارائه میگردد. در پایان نیز نتایج و تاثیرات مکانیکی و متالورژیکی حاصل از فرایند ucf و روش ها و دستگاه های مورد استفاده برای استخراج نتایج بیان می شود.

لیزرکوبی یک عملیات سطحی است که برای بهبود عمر خستگی قطعات انجام میشود. در این فرایند با اعمال یک پالس پرانرژی لیزر و انتشار موج ضربهای در قطعه، یک میدان تنش پسماند فشاری در قطعه فلزی ایجاد میشود. وظیفه اصلی لیزرکوبی، ایجاد تنش پسماند فشاری و سخت شدن سطح براثر کرنش است که میتواند موجب بهبود عملکرد مکانیکی قطعات فلزی مانند مقاومت به خستگی و خوردگی شود. توزیع تنش پسماند در قطعه به تولید و انتشار موج ضربهای و تعامل آن با قطعه بستگی دارد. پارامترهای فرایند لیزرکوبی عبارتاند از: اندازه حداکثر فشار پلاسمای ناشی از برخورد پالس لیزر، پهنای پالس لیزر و تعداد آن در هر نقطه برخورد. نکته مهم این است که ترکیب نامناسب این پارامترها میتواند منجر به ایجاد تنش پسماند کششی قابلملاحظهای شود که برای عملکرد مکانیکی قطعه بسیار زیانبار است. در این تحقیق سعی شده است تا با شبیهسازی اجزاء محدود تنش پسماند ناشی از فرایند لیزرکوبی و اعتبارسنجی آن با نتایج تجربی در مطالعات گذشته، ترکیب مناسبی از این پارامترها مشخص شود.

فرآیند فرآوری اصطکاکی اغتشاشی یک روش نسبتا جدید به منظور بهبود ریزساختار سطحی ورفتار تریبولوژیکی ماده می باشد. از آنجا که این فرآیند در حالت جامد انجام می گیرد، مشکلات ناشی از ذوب و انجماد سطحی فلز را ندارد. فرآوری اصطکاکی اغتشاشی با همگن کردن ریز ساختار سطحی، ریزدانه کردن و کاهش تخلخل های سطحی موجب بهبود ریز ساختار سطحی و افزایش مقاومت به سایش سطح فلز می گردد.