پژوهشگران با بکارگیری مواد جدید fg، سعی در رفع محدودیت های پوسته های از جنس مواد همگن و همسانگرد داشته اند. پوسته های از جنس مواد همگن و همسانگرد، به دلیل یکنواختی خواص ماده، دارای مشکلاتی برای استفاده در صنایع مختلف می باشند. در این رساله، ابتدائاً، در فصل اول و در یک مرور کلی، پوسته های جدار ضخیم fg، و پیشینه تاریخی آنها مورد بررسی قرار گرفته اند. در این فصل بطور اجمالی، نحوه تولید مواد fg، و همچنین ریاضیات مرسوم حاکم بر آنها، آورده شده است. در فصل دوم، معادلات میدانی حاکم بر پوسته های جدار ضخیم با انحنای دلخواه و ضخامت متغیر از مواد ناهمگن fg در حالت کلی و همچنین در حالت متقارن محوری در دستگاه منحنی الخط بدست آمده است. معادلات میدانی حاکمه برای حالت های خاص استوانه و کره جدار ثابت که تحت فشار ثابت قرار دارند، بدست آمده و در یک مطالعه موردی، توزیع تنش ها و جابجایی ها، با حل عددی ansys مقایسه گردیده است. در فصل سوم به تحلیل الاستیک پوسته مخروطی جدار ضخیم همگن پرداخته شده است. در این فصل ابتدا به بررسی انتخاب روش مناسب برای تحلیل پرداخته شده و سپس به کمک تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول که به عنوان روش مناسب، تحلیل انتخاب گردیده و معادلات حاکم بر مخروط همگن بدست آمده است. سپس با استفاده از تئوری اغتشاشات که یک تئوری ریاضیاتی می باشد معادلات حاکمه حل گردیده اند. در ادامه، در یک مطالعه موردی جابجایی ها و تنش ها را برای مخروط همگن بدست آورده شده و نتایج با حل عددی مقایسه گردیده است. در فصل چهارم، با روندی مشابه، تحلیل الاستیک مخروط fg با استفاده از تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول و تئوری اغتشاشات انجام گردیده است. سپس در یک مطالعه موردی، به بررسی اثر ناهمگنی بر روی جابجایی ها و تنش ها پرداخته شده و نتایج با حل عددی مقایسه گردیده است. در فصل پنجم، به بحث و نتیجه گیری در ارتباط با نتایج بدست آمده در فصل های قبلی پرداخته شده است. در انتهای این فصل پیشنهاداتی برای کارهای آتی آمده است.

در این پایان نامه به بررسی رفتار چین خوردگی ستون های جدار نازک دایروی ساده و شیاردار و ستون های جدار نازک با سطح مقطع مربعی و مستطیلی در دو حالت توخالی و پر شده از فوم پلی اورتان تحت بارگذاری فشار محوری پرداخته می شود. روابطی تئوری بر اساس روش انرژی و قانون پایستگی انرژی برای پیش بینی نیروی متوسط چین خوردگی، کل انرژی جذب شده بر واحد طول لوله, کل انرژی جذب شده بر واحد جرم لوله (جذب انرژی مخصوص), نیروی چین خوردگی و جذب انرژی بصورت لحظه ای در لوله های شیاردار توخالی و پر شده از فوم ارائه می شود. همچنین روابطی تئوری برای نیروی چین خوردگی و جذب انرژی بصورت لحظه ای و نیروی بیشینه لازم برای آغاز کمانش موضعی در ستون های چهارگوش توخالی و پرشده ار فوم پیش بینی می شود. در تمام ستون های جدارنازک پرشده از فوم با سطح مقطع دایروی و چهارگوش تحت بارگذاری محوری اثر متقابل بین فوم و جداره داخلی ستون در نظر گرفته می شود. طی فرآیند چین خوردگی، مدل تئوری جدیدی برای تغییر شکل فوم پلی اورتان پرکننده درون لوله شیاردار ارائه می شود. همچنین در روابط تئوری طول موج چین خوردگی در ستون های چهارگوش توخالی و پر شده از فوم حین فرآیند چین خوردگی ثابت در نظر گرفته می شود. لوله های ساده و شیاردار دایروی و ستون های چهارگوش در دو حالت توخالی و پر شده از فوم آماده شدند و تحت بارگذاری محوری شبه استاتیکی قرار گرفتند و نمودار آزمایشگاهی نیروی چین خوردگی و انرژی جذب شده بر حسب تغییر مکان محوری بدست آمد. مقایسه بین پیش بینی های تئوری و نتایج آزمایشگاهی دقت قابل قبول و مطابقت خوبی را نشان می دهد. همچنین جذب انرژی و نیروی چین خوردگی لوله های ساده و شیاردار دایروی در دو حالت توخالی و پر شده از فوم مورد بررسی آزمایشگاهی قرار می گیرد و مشخص می شود که لوله های شیاردار توخالی و توپر در فاصله بین شیار بحرانی کمترین جذب انرژی را دارند و در طراحی یک جاذب انرژی توسط لوله های شیاردار, فاصله بین شیار برای دستیابی به ظرفیت جذب انرژی بالا باید به اندازه کافی دور از فاصله بین شیار بحرانی انتخاب شود.

پوسته هااز جمله سازه های پرکاربرد مهندسی در صنایع نظامی، فضایی، دریایی،خودروسازی، هسته ای، نفت، آب و عمده صنایع تولیدی هستند. از انواع مختلف پوسته های پر کاربرد در صنعت می توان به مخازن تحت فشار ، بال و بدنه هواپیما، لوله ها، بدنه راکت ها، لاستیک ها و بدنه اتومبیل، کلاهک ها، سقف های گنبدی، پرتابه ها، مخازن رآکتور های اتمی، سیلو ها، سد های قوسی، چتر هواپیما و هزاران نوع دیگر اشاره نمود. مواد هدفمند fg موادی هستند که از دو یا چند جزء تشکیل شده و خواص آن به طور پیوسته و تدریجی با مکان تغییر می کند و خواص منحصر به فردی را در آن ایجاد می کند. یکی از مهم ترین کاربرد این مواد استفاده از آن ها به عنوان سد های حرارتی در محیط هایی با دمای بسیار بالا مانند سازه های فضایی، راکتور های هسته ای، پره های توربین، توربین های گازی پیشرفته و سیستم های احتراقی است. باتوجه به کاربرد و اهمیت پوسته ها در صنایع و فراوانی فرایند های حرارتی و گذرا، در این پژوهش حل عمومی برای تحلیل ترموالاستیک گذرا در پوسته های استوانه ای جدار ضخیم و دیسک های ساخته شده از ماده همگن و ماده ناهمگن fg، برای انواع بارگذاری های حرارتی بدست آورده شد. در فصل 1 اطلاعاتی کلی در مورد اهمیت، کابرد، ویژگی ها، نحوه مدل سازی وتولید مواد هدفمند fg و نیز تاریخچه مختصری از پیدایش ایده مواد هدفمند fg بیان شده است. در فصل 2 به بررسی برخی از مقالات موجود در زمینه ترموالاستیک در پوسته های استوانه ای و دیسک های ساخته شده از مادهfg پرداخته می شود. در فصل 3 به حل معادله گرمای یک بعدی و گذرا برای مواد همگن و مواد هدفمند fg در دستگاه مختصات استوانه ای پرداخته می شود و توزیع دما را برای شش شرط مرزی حرارتی متفاوت بدست آورده شده است. فرض می شود که توزیع دما گذرا و تنها در جهت شعاعی باشد. در فصل 4 به تحلیل ترموالاستیک گذرا برای پوسته استوانه ای ساخته شده از مواد همگن و مواد هدفمند fg، در دو حالت تنش صفحه ای و کرنش صفحه ای پرداخته می شود. فرض می شود ماده همسانگرد بوده و از قانون هوک برای مواد الاستیک پیروی می کند آنگاه با استفاده از تئوری تغییر شکل های کوچک و با فرض تقارن هندسی و بارگذاری، معادله حرکت را حل کرده و از آن مقادیر جابجایی، کرنش و تنش را بدست خواهیم آورد. در فصل 5 نتایج حاصل از تحلیل ترموالاستیک گذرا برای ماده همگن و ماده ناهمگن fg در مختصات استوانه ای، برای برخی از حالت های بارگذاری حرارتی بیان شده در فصل 3 طی چند مطالعه موردی آورده شده است. در ضمن مقایسه ای نیز بین حل تحلیلی و روش المان محدود انجام شده است که نتایج روش المان محدود با استفاده از مدل سازی سیستم در محیط نرم افزار ansys بدست آورده شده است. در فصل 6 نتایج بدست آمده در فصل 5 را بررسی کرده و در نهایت پیشنهاد هایی برای کارهای آینده؛ در راستای پروژه حاضر ارائه می شود.