در این پایان نامه برای شبیه سازی رفتار مواد تحت تغییر شکل های بزرگ همراه با ورود ماده به محیط پلاستیک مدل جدیدی که در سال های اخیر معرفی شده تحت عنوان مدل هایپرالاستیک-پلاستیک همراه با مدل قدیمی تری با عنوان مدل هایپو الاستیک-پلاستیک مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته و با استفاده از روش المان محدود، در زبان فرترن به صورت برنامه در آمده است. یکی از حالت های متداول در صنعت شکل دهی فلزات، ایجاد تغییر شکلهای بزرگ همراه با ورود ماده به محیط پلاستیک است. در کد هایی که برای شبیه سازی رفتار مواد برای حالت تغییر شکل ها و کرنش های بزرگ در نرم افزار های المان محدود نوشته شده، رفتار ماده هایپو الاستیک-پلاستیک در نظر گرفته شده که این رفتار حتی در ناحیه الاستیک هم کرنش باقی مانده به جا می گذارد. جهت رفع این مشکل، از مدل هایپر الاستیک-پلاستیک استفاده شده که این مدل هنوز در نرم افزارهای المان محدود مانند ansys ارائه نشده است. اساس تشکیل معادلات در قسمت الاستیک بر پایه استفاده از تنش دوم پیولا-کریشهف و کرنش گرین است. این تنش و کرنش مزدوج هم بوده و کرنش گرین چرخش را در خود حذف می کند. سپس با تولید تابع انرژی کرنشی مرتبط با مدل خاصی از مدل های ارائه شده برای مواد هایپرالاستیک به نام مدل ogden، تنش و کرنش با مشتق گیری از این تابع به دست می آید. در قسمت پلاستیک، اساس تشکیل معادلات بر متد جدیدی استوار است که در آن با معرفی حالت تغییر شکل مجازی میانی، گرادیان تغییر شکل به صورت حاصل ضرب دو قسمت الاستیک و پلاستیک تفکیک شده و معادلات اساسی پلاستیسیته، بر اساس قسمت پلاستیک آن بازنویسی می شود. برای مواد نزدیک به تراکم نا پذیر نیز گرادیان تغییر شکل به صورت جدیدی باز نویسی شده که روش f-bar نام دارد. استفاده از این متد خاص به شدت حجم محاسبات را پایین می آورد، چرا که بر روی المان هایی از درجه پایین اعمال می شود و برای دستیابی به یک دقت خاص در آنالیز المان محدود تحت شرایط نزدیک به تراکم ناپذیری و تغییر شکل های بزرگ، نیاز به استفاده از المان از درجه بالا را از بین می برد. در انتها یک نمونه مطالعاتی به صورت تیر یک سر گیر دار از جنس مس انتخاب شده و تحت بارگذاری خمشی قرار می گیرد. مقایسه نتایج عددی با نتایج تجربی نشان می دهد که حالت تغییر شکل نهایی و مقدار کرنش های به دست آماده از مدل هایپر الاستیک-پلاستیک با واقعیت تطابق بسیار خوبی دارد. این واقعیت بیانگر قابلیت و دقت بالای این مدل برای شبیه سازی رفتار فلزت تحت شرایط تغییر شکل و کرنش های بزرگ می باشد.

در این پایان نامه به منظور کاهش حجم محاسبات در تحلیل الاستو پلاستیک مواد از الگوریتم بازگشت شعاعی استفاده شده است. این برنامه در زبان matlab نوشته شده است این برنامه انعطاف پذیری، توسعه پذیری و قابلیت دوباره استفاده کردن را دارد. این قابلیت ها به برنامه نویس اجازه می دهد کد را سریع تر و قابل فهم تر ایجاد کند. همچنین این برنامه از مدل های سخت شوندگی سینماتیکی جدیدی که در نرم افزارهای تجاری fe موجود نیست برای شبیه سازی رفتار الاستیک- پلاستیک مواد استفاده می کند و بنابراین در بارگذاری متناوب قادر به شبیه سازی دقیق تر رفتار تنش/کرنش ماده نسبت به ansys می باشد. با استفاده از نرم افزار نوشته شده در این پایان نامه به مدل سازی عددی برخی از روش های افزایش عمر موسوم به کار سرد و پیش تنش پرداخته شده است. ابتدا با استفاده از یک مدل دو بعدی به شبیه سازی توزیع تنش های پسماند ناشی از پروسه انبساط سرد در یک صفحه سوراخ دار و توزیع مجدد (آزاد شدن) آن ها تحت بارگذاری متناوب پرداخته شده است. برای شبیه سازی دقیق تر رفتار تنش/کرنش در بارگذاری متناوب از سه مدل سخت-شوندگی سینماتیک غیرخطی چابوکه، باری- حسن و چن- جیائو استفاده شده اند. مقایسه نتایج حاصل با نتایج تجربی نشان می دهد که مدل چن- جیائو تنش های پسماند را در نزدیکی سوراخ بهتر پیش بینی می کند و مدل های سخت شوندگی سینماتیک آزاد شدن تنش را نشان می دهند. در ادامه برای بررسی توزیع تنش و کرنش ناشی از عمل تداخل با استفاده از یک مدل دو بعدی به شبیه سازی توزیع تنش های ناشی از این روش روی نمونه دمبلی شکل و توزیع مجدد (آزاد شدن) آن ها تحت بارگذاری متناوب پرداخته شده است. نتایج نشان می دهند که پروسه تداخل بخودی خود دامنه تنش در نزدیکی سوراخ را کاهش می دهد که این باعث افزایش عمر قطعات تداخل شده می گردد. علاوه بر آن، بارگذاری سیکلی محوری باعث کاهش بیشتر دامنه تنش می گردد که این به بهبود عمر قطعه کمک می کند. البته میزان تغییرات دامنه تنش تابعی از سطح بارگذاری است. بعبارتی با افزایش حداکثر مقدار بارگذاری (از 257 به 364 مگاپاسکال) کاهش دامنه تنش چشمگیرتر است. اگرچه در یک سو درصدهای تداخل بالا دامنه تنش را نسبت به سوراخ تداخل نشده بیشتر کاهش می دهد و این موجب افزایش عمر بیشتر چنین قطعاتی می گردد ولی افزایش درصد تداخل از دو به چهار درصد تاثیر آنچنانی بر کاهش دامنه تنش بارگذاری سیکلی در لبه سوراخ و در نتیجه در افزایش عمر قطعه ندارد. برای تایید صحت کارایی مدل ها و برنامه، تست هایی روی نمونه ساده شده ای از یک اتصال پرچی (پیچی) انجام گرفته است. این نمونه ورق سوراخ داری از جنس آلیاژ آلومینیوم7075-t6 al-alloy به ابعاد کلی 38 در 300 میلیمتر و سوراخی به قطر نامی 5 میلیمتر در وسط آن می باشد. برای هر نمونه دو کرنش سنج در جهت طولی نمونه (جهت بارگذاری سیکلی) در فواصل 3/1 و3 میلی متری سوراخ نصب شده و پین ها با درصدهای تداخل یک، دو در داخل سوراخها جا زده می شوند. در نهایت نمونه دارای پین، تحت سه مورد بارسیکلی با نیروی ماکزیمم (kn 29 ،35 ،41) به ترتیب معادل تنش (mpa 256، 311 و 364 ) و نیروی مینیمم صفر قرار می گیرد و کرنش ها در سیکل های خاصی ثبت می گردد. نتایج نشان می دهد که برای 1% و 2% تداخل یک کرنش مماسی مثبت در فواصل ذکر شده ایجاد می شود که با افزایش درصد تداخل از 1% به 2% مقدار اولیه این کرنش زیادتر شده است و همچنین در سیکل های اولیه نرخ افزایش کرنش زیادتر است و با افزایش تعداد سیکل ها این نرخ کاهش یافته و به حالت اشباع می رسد. در پایان نتایج تجربی و نتایج عددی انباشتگی کرنش بر حسب تعداد سیکل ها با هم مقایسه گردیده است. نتایج تجربی نیز نتایج عددی کد نوشته شده را تایید می-کنند و هر دو روش از تطابق خوبی برخوردارند.

یکی از محدودیت های کامپوزیت های چوب-پلاستیک، پایین بودن خواص مکانیکی آنها می باشد. در این تحقیق، اثر افزودن نانوذرات کربنات کلسیم رسوبی(npcc) به زمینه ی کامپوزیت پلی پروپیلن (pp) و الیاف چوب صنوبر در حضور سازگار کننده ی مالیک آنیدرید پلی پروپیلن (mapp) بر خواص مکانیکی و همچنین شاخص جریان مذاب، میزان بلورینگی و جذب آب به طور تجربی مطالعه شد. کامپوزیت های پلی پروپیلن-الیاف چوب-نانوذرات کربنات کلسیم به روش ذوبی و با استفاده از یک دستگاه اکسترودر دوماردونه آماده و نمونه های استاندارد آزمون های مکانیکی شامل کشش، خمش و ضربه با استفاده از دستگاه قالبگیری تزریقی تولید شد. از آزمون گرماسنجی پویشی تفاضلی (dsc) برای تعیین درجه بلورینگی زمینه ی پلیمری و از آزمون طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (ftir) به منظور تشخیص پیوند عرضی مابین الیاف چوب و سازگارکننده استفاده شد. برای مطالعه ی ریز ساختار از لحاظ نحوه ی پراکندگی نانوذرات کربنات کلسیم در زمینه پلیمری از میکروسکوپ الکترونی پویشی استفاده گردید. نتایج حاصل آشکار نمودند که مدول خمشی، استحکام ضربه و ازدیادطول در نقطه شکست به ترتیت به میزان 12%، 22.5% و 9% بهبود یافتند. میزان جذب آب نمونه ها در حضور نانوذرات کربنات کلسیم به میزان قابل ملاحظه ای کاهش یافت. بر خلاف انتظار، سیالیت نمونه ها در اثر افزایش نانوذرات npcc، به شکل منظمی کاهش یافت. نتایج حاصل از آزمون dsc نشان دهنده ی افزایش دمای بلورینگی بدلیل اثر جوانه زنی نانوذرات کربنات کلسیم و کاهش درجه ی بلورینگی در اثر ممانعت نانوذرات برای پروسه ی بلورینگی پلیمر pp در درون کامپوزیت ها می باشد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی (sem) نشان دهنده ی توزیع یکنواخت نانوذرات npcc در زمینه ی pp بوده و دارای همبستگی با نتایج حاصل از آزمون استحکام ضربه می باشد.

در این پژوهش مقاومت چسب در مقابل انتشار ترک با استفاده از قوانین مکانیک شکست انجام می شود. برای این منظور جدا شدن پوسته از مغز یک سازه ساندویچی که یک اتصال چسب کاری شده می باشد و در صنعت هواپیمایی به وفور از آن استفاده می شود مورد بررسی است. هدف از این پژوهش برآورد آهنگ رهایی انرژی بحرانی جدا شدن پوسته از هسته سازه ساندویچی بهصورت تحلیلی، عددی و تجربی می باشد. بدین منظور چند نمونه ماده ساندویچی با هسته فومی با طول ترک های مختلف ساخته و آنها را تحت آزمایش مد اول شکست قرار می دهیم. سپس به مدلسازی نمونه در نرم افزار پرداخته و انتشار ترک را شبیه سازی می کنیم. در تحلیل های خود از مدل پایه الاستیک استفاده می کنیم، این مدل از آن جهت اهمیت دارد که با در نظر گرفتن سختی هسته، اثرات ناشی از چرخش و انعطاف پذیری نوک ترک را در محاسبات خود لحاظ می کند. مقایسه نتایج حاصل از تحلیل های مختلف با داده های تجربی نشان داد که تحلیل پایه الاستیک سازگاری خوبی با المان محدود دارد و نسبت به نتایج تجربی نیز نتایج محافظه کارانه تری ارائه می کند.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

نمونه های کامپوزیتی فیبرکربن- رزین اپوکسی تک امتدادی از نوع ‏‎double cantilever beam(dcb)‎‏ تحت بارگذاری استاتیکی در مد ‏‎i‎‏قرار گرفته و جداشدن لایه ها‏‎delamination‎‏ با روش آهنگ رهایی انرژی ، بررسی و برآورد می شود. در این رساله ، بررسی عددی پدیده جدایش ، در مد شکست ‏‎i‎‏ ، با استفاده از تئوری اروین- کیس‏‎irwin-kies‎‏ و تئوریهای معمول الاستیسیته انجام می گیرد. بدین ترتیب یک مدل عددی برای تحلیل آزمایشات فوق ارائه می شود. در این تئوری براساس باربحرانی برای شروع ترک و ابعاد هندسی نمونه مورد استفاده و جنس نمونه و برمبنای تئوری اروین - کیس ، مقدار آهنگ رهایی انرژی (‏‎gic‎‏) محاسبه می شود. در این بررسی پس از مش بندیهای مناسب درکل نمونه و بویژه بررسی دقیق آن درته ترک با استفاده از نرم افزار ‏‎anasys‎‏ ، با اعمال بار و انتخاب شرایط مرزی مناسب ، آهنگ رهایی انرژی برآورد خواهد شد. سپس نتایج به دست آمده ، با نتایج عملی موجود مقایسه شده و از این طریق ، مدل عددی طراحی شده تایید می شود.

در رساله حاضر پدیده جدا شدن لایه ها در مد ترکیبی ‏‎i+ii‎‏ شکست، در یک صفحه مرکب چند لایه ای تک امتدادی از جنس فیبر شیشه -رزین اپوکسی تحت بارگذاری استاتیکی مورد بررسی قرار گرفته است. این بررسی براساس روش اجزا محدود صورت گرفته و از نتایج آن، با بکارگیری تئوری اروین-کیس، تئوری های معمول الاستیسیته و روش بستن مجازی ترک، آهنگ رهایی انرژی در مد‏‎i‎‏ ، مد‏‎ii‎‏ و چهار نسبت مد محاسبه گردیده است. نتایج عددی بدست آمده با نتایج عملی و تئوری موجود مقایسه می شود و با اعمال اثرات موضعی مانند اثر سه بعدی بودن در عرض نمونه اجزا محدود ، که از نوع ‏‎mmb‎‏ بوده اختلاف بین نتایج عملی و تئوری مورد ارزیابی قرار می گیرد. در پایان به منظور بررسی تاثیر نامتقارن بودن هندسه نمونه بر روابط آهنگ رهایی انرژی و نسبت مولفه های آن ، نتایج محاسبات سه روش مختلف با یکدیگر مقایسه می شود. تحلیل اجزا محدود نمونه توسط نرم افزار ‏‎ansys‎‏ انجام شده است.