در این پایان نامه روش مکانیک محیط های پیوسته با استفاده از المان حجمی نماینده سه بعدی برای توصیف خواص مکانیکی کامپوزیت های تقویت شده با نانوتیوب های کربنی به کار برده می شود و مدول و ضریب پوآسون معادل این مواد تخمین زده می شود. جهت تعیین خواص مکانیکی معادل کامپوزیت های تقویت شده با نانوتیوب های کربنی از المان حجمی نماینده مربعی استفاده می شود. در این المان حجمی نماینده مربعی چندین نانوتیوب کربنی کوتاه به صورت همراستا در جهت محور طولی، با زاویه های مختلف نسبت به محور طولی کامپوزیت و همچنین به صورت تصادفی درون ماتریس پلیمری قرار می گیرند. نانوتیوب کربنی و ماتریس پلیمری به صورت پیوسته در نظر گرفته می شوند و چسبندگی کامل میان نانوتیوب و ماتریس پلیمری در نظر گرفته می شود. مدل های ایجاد شده با استفاده از روش اجزا محدود توسط نرم افزاز تجاری آباکوس (abaqus) و روش میکرومکانیکی موری تاناکا مورد تحلیل قرار می گیرند و نتایج آن ها با یکدیگر و همچنین نتایج تجربی مقایسه می شود. مقایسه نتایج موری تاناکا و نتایج اجزا محدود نشان دهنده نزدیک بودن نتایج این روش ها به یکدیگر می باشد. اعتبار سنجی نتایج اجزا محدود و موری تاناکا نشان دهنده اعتبار این روش ها در تخمین خواص کامپوزیت های تقویت شده با نانوتیوب های کربنی می باشد. نتایج بدست آمده در این پایان نامه نشان می دهد که جهت قرارگیری نانو تیوب های کربنی درون ماتریس یک پارامتر مهم و تاثیر گذار بر روی خواص مکانیکی نانو کامپوزیت می باشد و چنانچه نانو تیوب ها با جهت مناسب درون ماتریس قرار گیرند قادر خواهند بود توانایی های بالقوه خود در افزایش سختی نانو کامپوزیت ها را نشان دهد.

امروزه به دلیل کاهش منابع انرژی فسیلی و بحران انرژی، استفاده از سوخت های جایگزین در خودروها مورد توجه قرار گرفته است. یکی از این سوخت های جدید برای خودروها، گاز هیدروژن می باشد که به دلیل مقدار کم انرژی بر واحد حجم، باید در فشارهای بالا ذخیره شود تا استفاده از آن مقرون به صرفه باشد. به همین دلیل از مخازن با قابلیت تحمل فشارهای بالا در خودروها استفاده می شود که از مهمترین آن ها، مخازن تحت فشار کامپوزیتی است. این دسته از مخازن معمولاً از الیاف بلند و پیوسته به روش پیچش الیاف ساخته می شوند. مخازنی از این دست، دارای انواع مختلفی می باشد که از مهمترین آن ها می توان به مخازن دارای یک لایه ی آستری فلزی اشاره کرد. در این پایان نامه، ابتدا به بررسی روش تولید مخازن تحت فشار کامپوزیتی پرداخته می شود؛ سپس تئوری حاکم بر آن ها شرح داده شده و روابط مربوط به تحلیل تنش و کرنش در آستر آلومینیومی و لایه های کامپوزیتی بدست آورده می شود. پس از تحلیل تنش در لایه های مخزن که به دلیل فشار داخلی آن ایجاد شده است، به بررسی استحکام و فشار ترکیدن مخزن پرداخته می شود. در این هنگام اثر برخی از پارامترهای مهم و تأثیرگذار در فشار ترکیدن، مانند زاویه ی پیچش الیاف و نوع لایه چینی بررسی می شود. تمامی این مراحل به دو روش تحلیلی و با کدنویسی در نرم افزار matlab و به روش عددی توسط نرم افزار abaqus انجام می شود. صحت انجام کار نیز با مقایسه ی نتایج بدست آمده با نتایج ارائه شده در مراجع، تأیید شده است.

فرآیند نورد، یکی از مهمترین روش های تولید فرآورده های فلزی بویژه فولادهاست که به دلیل نرخ بالای تولید و دقت زیاد محصولات،از جایگاه خاصی در صنعت برخوردار می باشد. با پیوسته سازی خطوط نورد سرد، گام مهمی در زمینه ی افزایش سرعت تولید برداشته شده است. یکی از مشکلات حائز اهمیت در نورد پیوسته ورق، پارگی ورق در حین فرآیند نورد می باشد که تأثیر بسزایی در بالا رفتن هزینه و کاهش نرخ تولید دارد. از این رو، پرداختن به مبحث پارگی ورق و عوامل حاکم بر آن از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. به طور کلی پارگی ورق می تواند ناشی از عوامل مختلفی باشد که برخی از آنها مربوط به عیوب موجود در کویل ورودی، و دسته ای مربوط به مشکلات سیستم های کنترلی و تجهیزات مکانیکی خط نورد می باشند. در تحقیق حاضر، پارگی ورق در فرآیند نورد سرد پیوسته پنج قفسه ای، با بهره گیری از مکانیک آسیب و از طریق شبیه سازی فرآیند به روش اجزای محدود، بررسی می گردد. شبیه سازی فرآیند به وسیله ی نرم افزار اجزای محدود abaqus انجام می گیرد و صحت نتایج شبیه سازی با استفاده از اطلاعات به دست آمده از یک واحد نورد صنعتی و همچنین از طریق مقایسه با نتایج تحلیلی، تأیید می گردد. در ادامه، تأثیر عواملی همچون اتصال دو ورق با ضخامت های مختلف، تغییرات سرعت زاویه ای غلتک ها، تغییرات ضریب اصطکاک و الگوی کاهش ضخامت ورق، بر رشد آسیب در ورق بررسی می گردد. در پایان با بکارگیری روش الگوریتم ژنتیک، بهترین الگوی کاهش ضخامت جهت کمینه کردن آسیب در ورق تحت فرآیند نورد سرد پیوسته ارائه می شود. نتایج حاصل نشان می دهد که مدل آسیب نرم (ductile) برای پیش بینی رشد آسیب در مسأله حاضر مدل مناسبی بوده، نسبت به مدل آسیب fld پیش بینی صحیح تری از الگوی رشد آسیب و پارگی در ورق تحت نورد ارائه می دهد. رشد آسیب در ورق، عمدتاً زیر غلتک های کاری اتفاق می افتد و در نتیجه عامل اصلی رشد آسیب در طول فرآیند، کرنش های پلاستیک می باشند و نه کشش بین قفسه ای. بعلاوه مشاهده می شود که اتصال دو ورق با ضخامت های مختلف، که می توان در حالت کلی آن را به عدم یکنواختی ورق ورودی تعمیم داد، تأثیر بسزایی در رشد آسیب در ورق تحت نورد دارد و اگرچه در عمل اجتناب ناپذیر می باشد، لازم است به منظور کاهش احتمال پارگی ورق، این ناهمگونی در ورق ورودی تا حد ممکن کاهش داده و کنترل شود. تغییرات سرعت زاویه ای غلتک ها، تأثیر محسوسی بر رشد آسیب در ورق ندارد. تغییرات ضریب اصطکاک در سطح تماس بین ورق و غلتک ها تأثیر مهمی بر رشد آسیب در ورق داشته، با افزایش ضریب اصطکاک، پارامتر آسیب نیز افزایش می یابد. بنابراین لازم است جهت کاهش احتمال پارگی ورق، با روان سازی مناسب و تعویض بموقع غلتک های کاری، اصطکاک در پایین ترین حد ممکن نگه داشته شود. الگوی کاهش ضخامت ورق مهم ترین عامل تحت کنترل اپراتور جهت کنترل چگونگی رشد آسیب در ورق بحساب می آید. بنابراین ارائه یک الگوی بهینه جهت کمینه کردن پارامتر آسیب در کل فرآیند از اهمیت زیادی برخوردار است. به منظور کمینه کردن پارامتر آسیب در کل فرآیند، لازم است مجموع درصد کاهش ضخامت ها در پنج قفسه، مینیمم باشد. با در نظر گرفتن شرط مینیمم بودن حاصل جمع درصد کاهش ضخامت پنج قفسه و با اعمال قیود و محدودیت های حاکم در صنعت، با استفاده از یک الگوریتم ژنتیک، بهترین الگوی کاهش ضخامت برای کمینه شدن آسیب در فرآیند به دست می آید. طبق الگوی بهینه به دست آمده، بیشترین کاهش ضخامت در قفسه دوم و سوم اعمال می گردد و از قفسه ی سوم تا پنجم، درصد کاهش ضخامت ورق سیر نزولی دارد.

صنعت نورد، یکی از متداول ترین و پر رونق ترین روش های تولید فرآورده های فلزی، به ویژه فولادهاست. 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 میان سایر روش های فرآیند نورد، در حال حاضر واحد نورد گرم با مشکلات فراوانی در ارتباط با پیش بینی دقیق کراون اولیه غلتک های کاری جهت رسیدن به پروفیل مورد نظر ورق روبرو است. پیش بینی دقیق پروفیل محصول با توجه به کراون اولیه غلتک های کاری و همچنین لحاظ کردن اثرات انتقال حرارت، سایش و نیروهای نورد روی این غلتک ها امکان پذیر است. انجام این امر مهم در بالا بردن کیفیت محصول و ارتقای میزان تولید و کاهش ضایعات موثر خواهد بود. کاهش تعداد و زمان توقف خط تولید خود به تنهایی مشکلات بسیاری را از کارشناسان نورد گرم کاهش خواهد داد. در پروژه حاضر با در نظر گرفتن کلیه پارامترهای تاثیر گذار روی پروفیل محصول نهایی، امکان طراحی کراون اولیه غلتک های کاری فراهم گردیده و به دنبال آن این امکان را فراهم می سازد تا کارشناسان خط نورد گرم پیشاپیش از وضعیت کیفیت ابعادی محصول مطلع شوند. این امر مهم به کارشناسان خط نورد گرم این امکان را می دهد تا اصلاحات لازم روی غلتک را اجرا نموده و همچنین در صورت امکان منشاء این معایب را شناسایی و بر طرف کنند. از جمله این موارد می توان به سایش غلتک، تغییر شکل ناشی از بارگذاری و همچنین تغییر ابعادی غلتک در اثر انتقال حرارت نام برد. کاهش ضایعات و کاهش تعداد سعی و خطا تا رسیدن به کیفیت ابعادی مطلوب مشتری از مهمترین محسنات پیش بینی درست کراون اولیه غلتک های کاری خط نورد گرم توسط محاسبات فنی استفاده شده در این پایان-نامه خواهد بود.

چکیده مجتمع فولاد مبارکه در سال 79 اقدام به توسعه خطوط خود برای افزایش تولید نمود. در بسیاری از خطوط، سیستم های جدید با سیستم های قدیمی تطبیق داده شد. ولی در بعضی از خطوط، هماهنگ کردن سیستم های جدید با سیستم های قدیمی مشکلاتی دربرداشت که با تدابیر انجام شده در طول راه اندازی و بهره برداری از میان برداشته شد.با این وجود بعضی از ماشین ها دارای مشکلاتی بودند که با گذشت زمان بیشتر نمایان می شد. یکی از این ماشین ها ، ماشینی به نام " ماشین چرخش ورق " در واحد نورد 5 قفسه است که وظیفه چرخش 90 درجه ورق را به عهده دارد. این ماشین به علت درگیری دائم با ورق دارای استهلاک زیادی می باشد که این امر سبب مصرف بالای غلتک های ماشین و افزایش هزینه نگهداری آن شده است ولی مشکل مهمتر آن، ایجاد راههای( نوارهای ) پلاستیک در ورق عبوری از آن است. که این امر سبب پایین آمدن کیفیت سطح ورق خروجی از نورد می شود. در این پروژه ابتدا به بررسی عیوب ماشین و تاثیرات آن بر محصول پرداخته سپس با توجه به اینکه یکی از عیوب ماشین مصرف بالای غلتک های پلی اتیلنی آن در اثر سایش با ورق عبوری از روی ماشین است. توسط آزمایش سایش پین بر روی دیسک به بررسی نرخ سایش و ضریب اصطکاک جنس این غلتک ها با ورق st12 پرداخته و تاثیرات تغییر نیرو و سرعت تماس دو قطعه را در نرخ سایش و ضریب اصطکاک این مواد مورد ارزیابی قرار می گیرد. در همین راستا با انجام آزمایش سایش بر روی غلتک های خارجی اولیه ماشین به مقایسه نتایج بدست آمده از آن با نتایج غلتک های فعلی ماشین پرداخته می شود. در ادامه با مدل کردن ماشین در نرم افزار catia به بررسی چگونگی تماس بین اجزای ماشین پرداخته و به رفع عیوب هندسی ماشین پرداخته می شود. به منظور تحلیل نیروها و تنش های وارده بر ورق عبوری از روی ماشین و جلوگیری از ایجاد خطوط نوار شکل، به شبیه سازی ماشین در نرم افزار abaqus پرداخته می شود. پس ازشبیه سازی ماشین و بررسی نتایج بدست آمده از نرم افزار و مقایسه این نتایج با مقادیر واقعی به اصلاح کشش های ماشین پرداخته می شود. در ادامه با اندازه گیری عملی قطر غلتک ها و آگاهی از چگونگی سایش آنها به مقایسه این نتایج با نتایج آزمایش های سایش، تحت تاثیر نیروهای بدست آمده از تحلیل abaqus ماشین چرخش ورق پرداخته می شود. پس از مطالعه و بررسی تمام راهکارها با توجه به تحلیل های انجام شده به ارائه یک چیدمان جدید برای کاهش عیوب ماشین پرداخته و با بررسی این چیدمان در نرم افزار abaqus از نتایج آن اطمینان حاصل می شود. در پایان با توجه به مطالب مورد بررسی قرار گرفته به ارائه راهکارهای عملی جهت بهبود شرایط ماشین و رفع عیب آن در غالب یک جدول پرداخته می شود. کلمات کلیدی: 1- ماشین چرخش ورق 2- سایش 3- غلتک 4-نورد سرد پیوسته

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. از طرف دیگر نانولوله ها به ندرت به صورت صاف در ماتریس قرار می گیرند و اغلب دارای خمیدگی هستند. خمیدگی نانولوله ها می تواند به گونه ای باشد که نانولوله در صفحه قرار گیرد و یا حتی دارای پیچ خارج از صفحه باشد. از همین رو در این پایان نامه به بررسی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت های تقویت شده با نانولوله مارپیچ و طنابی پرداخته می شود. برای رسیدن به این هدف از نرم افزارهای abaqus و catia و تئوری الاستیسیته برای مواد ناهمسان گرد بهره گرفته شده است. به منظور بررسی اثر خمیدگی بر میزان استحکام بخشی ماتریس از المان های حجمی نماینده ی مربعی سه بعدی استفاده می شود که با نانولوله های صاف، مارپیچ و طنابی تقویت شده اند. سپس تاثیر تغییر ضخامت جداره ی نانولوله صاف بر مدول یانگ محوری نانوکامپوزیت تقویت شده با نانولوله صاف و تاثیر درصد حجمی و زاویه ی پیچش نانولوله مارپیچ بر مدول یانگ محوری نانوکامپوزیت تقویت شده با نانولوله مارپیچ بررسی می شود. نتایج نشان می دهند که با افزایش درصد حجمی، مدول یانگ محوری نانوکامپوزیت افزایش می یابد و با افزایش زاویه ی پیچش، مدول یانگ محوری نانوکامپوزیت کاهش می یابد. علاوه براین برای بهره گیری از خواص فوق العاده ی نانولوله ها نیاز به درک مکانیزم انتقال تنش بین نانولوله و ماتریس است. برای رسیدن به این هدف یک لایه ی میانی ( سطح تماس ) بین نانولوله مارپیچ و ماتریس در نظر گرفته می شود که در ابتدا جنس ماتریس و لایه ی میانی یکسان است و به تدریج مدول یانگ لایه ی میانی افزایش یافته و تاثیر این افزایش مدول یانگ سطح تماس بر خواص مکانیکی نانوکامپوزیت بررسی می شود. نتایج نشان می دهند که با افزایش مدول یانگ سطح تماس، مدول یانگ محوری نانوکامپوزیت افزایش می یابد. در نهایت خواص مکانیکی نانوکامپوزیت تقویت شده با نانوطناب محاسبه می شود.

شکل دهی غلتکی سرد فرایندی است که در آن نوار ورق در حالت سرد، با عبور پیوسته از بین مجموعه غلتک های دوار و بدون تغییر محسوس در ضخامت، به یک پروفیل با مقطع دلخواه شکل داده می شود. شکل دهی در چند مرحله و با ایجاد خم های طولی در نوار ورق انجام می شود. شکل دهی در ورق بر ایجاد ناحیه ی پلاستیک در محل خم استوار است. تغییر شکل بیشتر در محل خم بازگشت فنری را کاهش می دهد. اما امکان بروز ترک در محل خم نیز افزایش می یابد. بنابراین بررسی و تعیین پارامترهای موثر بر شکل دهی به صورت بهینه می تواند در این فرایند قابل توجه باشد. شبیه سازی اجزای محدود می تواند راه حل مناسبی برای بررسی پارامترهای شکل دهی در این فرایند باشد. شبیه سازی اجزای محدود ضمن این که هزینه ی آزمایش ها را کاهش دهد، می تواند در شناخت و بهینه کردن پارامترهای موثر کارآمد باشد. در این پژوهش در قدم اول پارامترهای موثر در ایجاد ترک روی سطح بیرونی ورق در فرایند شکل دهی غلتکی سرد با استفاده از شبیه سازی اجزای محدود بررسی می شوند. بدین منظور از معیارهای آسیب نرم و برشی ارئه شده در نرم افزار abaqus استفاده می شود. ماده ی انتخاب شده یک نوع سوپرآلیاژ آلومینیوم می باشد که خواص آسیب نرم و برشی آن در دست است. نتایج آسیب اولیه مطابقت خوبی با محل های مورد انتظار برای شروع ترک دارد. همچنین با فرض بروز ترک انتظار داریم گشتاور شکل دهی غلتک ها و انرژی کرنشی در ورق کاهش یابند که با نتایج به دست آمده هم خوانی خوبی دارد. با در نظر گرفتن ویژگی تمرکز محلی آسیب که متشابه با بروز ترک در ماده میباشد، شبیه سازی ها با استفاده از معیار برشی نتایج بهتری ارائه می دهد. در قدم دوم به بررسی میزان تاثیر کمی پارامتر های موثر در بروز ترک پرداخته شده است. با توجه به این که نسبت شعاع خم به ضخامت در خمش ساده یک پارامتر موثر در سطوح تنش روی سطح ورق می باشد و همچنین اثر زاویه ی خم و ضخامت ورق در این فرایند ملموس می باشد. از این رو این پارامترها به عنوان پارامترهای اساسی در بروز ترک در نظر گرفته شده اند و به بررسی میزان رشد آسیب در تغییرات این پارامترها پرداخته شده است. نتایج در قالب نمودارهایی ارائه شده است. نتایج نشان می دهد احتمال بروز ترک و پارگی در ابتدای ورق بیشتر است. در روی خط خم بعد از حدود 10 برابر ضخامت ورق، نمودار آسیب تقریبا به شکل یک نمودار نوسانی حول یک عدد ثابت با دامنه ی نزولی در می آید. شاید بتوان گفت آسیب در یک المان نه تنها بر سطوح تنش در آن المان بلکه در سطوح تنش در المان های مجاور و میزان آسیب در آن ها تاثیرگذار می باشد. در قدم سوم با هدف کاهش هزینه های شبیه سازی و بسط نتایج و همچنین بررسی بهتر تاثیر پارامترها، از شبکه های فازی-عصبی استفاده شده است. با استفاده از شبکه ی فازی-عصبی انطباقی anfis در نرم افزار matlab و داده های خروجی حاصل از شبیه سازی ها یک شبکه آموزش داده شده تا به منظور بسط نتایج مورد استفاده قرار گیرد. با استفاده از این سیستم علاوه بر بسط نتایج می توان رویه های آسیب را بر حسب هر دو پارامتر از پارامترهای ورودی ترسیم نمود. شایان ذکر است روند طی شده در این پژوهش را می توان به عنوان یک روند مناسب در جهت طراحی دقیق تر خطوط تولید و بهینه سازی فرایندهای شکل دهی مشابه و افزایش کیفیت محصولات پیشنهاد نمود.

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.

هدف این تحقیق به دست آوردن گشتاور زانو و محاسبه ی تنش در رباط متقاطع قدامی (acl) در شرایط متفاوت فرود ایست-پرش است که در حیطه ی بیومکانیک آسیب های ورزشی قرار می گیرد. آسیب های زانو، مخصوصاً آسیب غیر تماسی acl در فعالیت های ورزشی بسیار معمول است و اغلب در فعالیت های با کاهش سریع سرعت و نیز فرود اتفاق می افتد. تحلیل بیومکانیکی مفصل زانو برای فهم بهتر مکانیزم آسیب مفصل، تشخیص ریسک فاکتورها و توسعه استراتژی های پیشگیری ضروری است. با شبیه سازی فعالیت های ورزشی قادر به پیش بینی شرایط آسیب رسان در ورزشکاران خواهیم بود. در این مطالعه فرود ایست-پرش با استفاده از مدل سازی دینامیکی و اجزای محدود، شبیه سازی شد. برای این منظور مدلی دینامیکی با استفاده از داده های آنتروپومتریک ایجاد شد که در آن بدن به صورت یک مجموعه ی سه لینکی در صفحه ی ساجیتال در نظر گرفته شد. در این مدل بخش ها و مفاصل بدن به ترتیب به صورت لینک های مکانیکی صلب و مفاصل ساده ی لولایی مدل شدند. داده های سینماتیک شامل زوایا ی مفاصل هیپ، زانو و مچ پا و همچنین میزان جابجایی زاویه ای این مفاصل به عنوان ورودی به مدل داده شد. با استفاده از روش دینامیک معکوس، گشتاور مفصل زانو در شرایط متفاوت فرود به دست آمد. این شرایط شامل تغییر در زاویه ی فلکشن زانو در لحظه ی تماس اولیه ی پا با زمین، تغییر در میزان جابجایی زاویه ای مفصل زانو و تغییر در میزان جابجایی زاویه ای مفصل هیپ در طول فرود بود. نتایج نشان داد که نسبت گشتاور مفصل زانوی زنان به مردان 42/1 است. این بدان معنا است که احتمال آسیب زانو در زنان 42% بیشتر از مردان بوده که مشابه با نتایج مطالعات تجربی پیشین است. با افزایش زاویه ی فلکشن زانو در لحظه ی تماس اولیه ی پا با زمین، ماکزیمم گشتاور زانو کاهش یافت. این نتیجه نشان می دهد که زاویه ی فلکشن زانو در لحظه ی تماس اولیه ی پا با زمین، فاکتور سهیم در آسیب های زانو است. با افزایش میزان جابجایی زاویه ای زانو، ماکزیمم گشتاور زانو ابتدا کاهش و پس از رسیدن به یک مقدار بهینه، دوباره افزایش یافت. در استراتژی سوم نیز با افزایش جابجایی زاویه ای هیپ، نتیجه ای مشابه به دست آمد. بنابراین برای کاهش گشتاور مفصل زانو و افزایش جذب شوک ناشی از فرود، افزایش جابجایی زاویه ای مفاصل زانو و هیپ در طول فرود توصیه می شود. البته نتایج نشان داد که برای میزان جابجایی زاویه ای مفاصل در حین فرود، حد بهینه ای وجود دارد. در مرحله ی دوم تحقیق، گشتاور به دست آمده از مدل دینامیکی در شرایط متفاوت فرود، به عنوان ورودی به مدل اجزای محدود داده شد. این مدل به وسیله ی تصاویر ct و mri و پس از گذشتن از چندین نرم-افزار مکانیکی ایجاد شد. نتایج نشان داد که نسبت تنش acl زنان به مردان 4/1 می باشد که این نتیجه بیانگر احتمال بیشتر آسیب acl در زنان است. دیگر نتایج مدل نشان داد که با افزایش زاویه ی فلکشن زانو در لحظه ی تماس اولیه ی پا با زمین، تنش در acl کاهش یافت. در استراتژی دوم و سوم نیز با افزایش میزان جابجایی مفاصل زانو و هیپ در طول فرود، تنش در acl کاهش یافت. تمامی این نتایج با نتایج مطالعات پیشین سازگار بود. مقایسه ی نتایج حاصل از هر دو مدل و مطالعات تجربی در زمینه ی آسیب های ورزشی نشان می دهد که مدل سازی روشی مفید برای پیش بینی موقعیت های آسیب رسان در ورزش است. مزیت این روش، توانایی شبیه سازی هرگونه موقعیت ورزشی برای هر شخصی می باشد و این در حالی است که مطالعات تجربی قادر به انجام آن نمی باشند.

رول فورجینگ یکی از فرآیندهای شکل دهی فلزات است که با عبور بیلت داغ از بین قالب های دوار، برای تولید قطعات بلند یا باریک استفاده می شود. در این تحقیق، با استفاده از روش اجزای محدود، روش های آماری و هوش مصنوعی طول نهایی بیلت در فرآیند رول فورجینگ چند مرحله ای پیش بینی می شود. در ابتدا فرآیند رول فورجینگ، توسط نرم افزار اجزای محدود آباکوس به صورت سه بعدی شبیه سازی می شود، جهت تایید صحت شبیه سازی، هندسه قطعه در انتهای هر مرحله، با نتایج تجربی مقایسه می گردد. در این تحقیق تأثیر چهار پارامتر ضریب اصطکاک، فاصله بین قالب ها، فشار پشت بیلت و سرعت زاویه ای قالب ها بر روی طول نهایی بیلت بررسی می شود. برای این منظور، یک طرح عاملی کسری سه سطحی با 27 اجرا استفاده می شود. آنالیز داده ها با استفاده از روش رگرسیون گام به گام انجام می شود. پس از آن با استفاده از نتایج اجزای محدود و روش طرح آزمایش، دو سیستم پیش بینی هوشمند، یعنی شبکه عصبی مصنوعی و شبکه عصبی-فازی تطبیقی (انفیس) طراحی می شود. در نهایت با استفاده از آنالیز حساسیت، تأثیر پارامترهای ورودی روی طول نهایی بیلت بررسی می شود. با توجه به نتایج، به ترتیب سرعت زاویه ای قالب ها و فشار پشت بیلت بیشترین تأثیر را روی طول نهایی بیلت دارند.

فولاد 12st به علت قابلیت بالای شکل پذیری کاربرد زیادی در صنایع خودروسازی و همچنین سایر صنایع مرتبط با شکل دهی ورق ها دارد. در تحقیق پیش رو مدل آسیب هوپوترا برای فولاد 12st مورد بررسی قرار گرفت و با استفاده از آزمایش های کشش بر روی نمونه های استاندارد و نمونه های طراحی شده، پارامترهای این مدل استخراج شد. در این مدل آسیب، تنش سه محوره و کرنش شکست از اصلی ترین عواملی هستند که شروع و رشد آسیب را کنترل می کند. پارامترهای آسیب با انجام آزمایش کشش بر روی نمونه های شیاردار(flat-grooved) و نمونه های انتقالی، برشی و پروانه ای و به موازات آن ها انجام شبیه سازی عددی با استفاده از نرم افزار اجزای محدود abaqus استخراج می شود. در پایان این تحقیق با انجام آزمایش بر روی نمونه های شکاف دار(single & double notched) مدل بدست آمده اعتبارسنجی شده و با مقایسه ی نتایج شبیه سازی با گزارش آزمایش های انجام شده مدل مناسبی جهت پیش بینی آسیب در فرآیندهای شکل دهی بدست آمده است. از نتایج دیگری که از این پژوهش استخراج شد تعیین پارامتر آسیب بحرانی برای این نوع فولاد تعیین شد.

در این پژوهش روشی برای حل مسأله شکل بهینه در فرآیند آهنگری، توسط ترکیب روش اجزاء محدود در نرم افزار abaqus، بهینه سازی به کمک الگوریتم های ژنتیک، مورچگان و الگوریتم ترکیبی ژنتیک- مورچگان ارایه شده است. در اولین مرحله یک فایل پایتون مربوط به شبیه سازی فرآیند آهنگری داغ به فرم همدما در نرم افزارabaqus نوشته شده که این نرم افزار تجاری را به کدهای بهینه سازی مذکور متصل می کند. رفتار ماده در این شبیه سازی الاستیک- ویسکوپلاستیک درنظر گرفته شده است. پس توابع هدف، قیود و متغیرهای طراحی در این بهینه سازی معرفی می شوند و پارامترهایی نظیر شکل ماده ی اولیه و قالب های پیش فرم، دمای ماده اولیه و قالب ها، سرعت پرس، انرژی شکل دهی و نوع روانکاری به عنوان پارامترهای طراحی معرفی می شوند. ارتباط روش اجزای محدود و برنامه های بهینه سازی توسط توابع میانیاب اسپیلاین صورت می پذیرد. با مشخص شدن توابع هدف، قیود، متغیرهای طراحی و در دست داشتن فایل شبیه سازی فرآیند آهنگری در نرم افزار abaqus، نیاز به روشی جهت بهینه سازی مسأله می باشد. در این تحقیق سه برنامه متفاوت بر مبنای الگوریتم مورچگان در محیط پیوسته، الگوریتم ژنتیک در محیط پیوسته و الگوریتم ترکیبی مورچگان- ژنتیک در این محیط توسعه یافته است که مسأله بهینه سازی را پوشش می-دهند. به کمک ترکیب مجزای هر کدام از این سه کد بهینه سازی با نرم افزا abaqus، دو مسأله کله زنی استوانه ی توپر بررسی شده است در این مسأله شکل ماده ی اولیه به عنوان متغیر طراحی تعریف شده است. نتایج به دست آمده حاصل از هرسه الگوریتم بهینه سازی با یکدیگر مقایسه شده و علاوه برآن برای تأیید صحت این نتایج، آنها را با نتایج به دست آمده با دو شیوه ی دیگر مقایسه کرده و مشاهده می شود که روش های استفاده شده در این پژوهش از دقت بالا و قابل قبولی برخوردار هستند.

در این پژوهش روشی برای حل مسأله شکل بهینه در فرآیند آهنگری، توسط ترکیب روش اجزاء محدود در نرم افزار آباکوس و بهینه سازی به کمک الگوریتم ژنتیک در نرم افزار متلب ارایه شده است. در اولین مرحله فایل پایتون مربوط به شبیه سازی فرآیند آهنگری داغ در نرم افزار آباکوس نوشته شده که این نرم افزار تجاری را به کدهای بهینه سازی مذکور متصل می کند. رفتار ماده در این شبیه سازی الاستیک- ویسکوپلاستیک درنظر گرفته شده است. سپس توابع هدف، قیود و متغیرهای طراحی در این بهینه سازی معرفی می شوند و پارامترهایی نظیر شکل ماده ی اولیه و قالب های پیش فرم، دمای ماده اولیه و قالب ها، سرعت پرس، انرژی شکل دهی و نوع روانکاری به عنوان پارامترهای طراحی معرفی می شوند. ارتباط روش اجزای محدود و برنامه های بهینه سازی توسط توابع میانیاب اسپیلاین صورت می پذیرد. با مشخص شدن توابع هدف، قیود، متغیرهای طراحی و در دست داشتن فایل شبیه سازی فرآیند آهنگری در نرم افزار abaqus، نیاز به روشی جهت بهینه سازی مسأله می باشد. که برای این منظور از الگوریتم ژنتیک در نرم افزار متلب استفاده شده است. به کمک ترکیب کدهای بهینه سازی با نرم افزار آباکوس ، سه مثال حل شده است. تابع هدف در این سه مثال هندسه قالب پیش فرم می باشد. در مثال اول پدیده چروکیدگی در سطح داخلی، در آهنگری سرد یک استوانه توخالی از جنس آلومینیم رفع شده است. در مثال دوم پلیسه تولیدی در آهنگری داغ یک قطعه متقارن محوری رفع می شود. در مثال سوم آهنگری داغ دنده متحرک 3 و 4 جعبه دنده ی خودروی پژو 405 انجام شده و میزان پلیسه تولیدی از 13 درصد به 5/2 درصد کاهش یافته و برای تایید صحت نتایج، قطعه توسط قالب های جدید در شرکت آهنگری خودرو، آهنگری شده است.

امروزه با پیشرفت علم ارتعاشات، بهبود کیفیت عملکرد تجهیزات حساس مورد توجه بسیاری از مهندسان و محققان قرار گرفته است. هدف از این پژوهش کاهش ارتعاشات یک سازه الکترواپتیکی به منظور افزایش کیفیت و کارایی آن است. در این مطالعه، میراگرهای کابلی بدلیل سازگاری بسیار خوب با محیط های مختلف و استحکام و طول عمر بالا و همچنین قابلیت میرایی در جهات مختلف جهت ایزوله سازی وسیله الکترواپتیکی انتخاب شده است. این میراگرها از نوع میراگرهای اصطکاکی غیر خطی می-باشند و با بهره گیری از خاصیت اصطکاک بین رشته های به هم پیچیده کابل و نیز خاصیت الاستیک آن ها به اتلاف انرژی ارتعاشی کمک می کنند. رفتار این میراگرها با توجه به آزمایشات انجام شده بر روی آن ها در جهت کشش و فشار بیان کننده رفتار پسماندی غیرخطی و نامتقارن می باشد. مدل بوک-ون یکی از مدل های متداول غیر خطی است و به دلیل سازگاری با گستره وسیعی از سیستم های پسماندی کاربرد فراوان دارد. این مدل دارای چهار پارامتر ثابت می باشد که شکل و رفتار حلقه پسماندی حاصل از آن به شدت تحت تأثیر این پارامترها می باشد. در این پزوهش تأثیر هر کدام از این پارامترها بر حلقه پسماندی و پاسخ دینامیکی سیستم تحت تحریک سینوسی با فرکانس افزاینده بررسی شده است. نتایج نشان دادند که تنها پنج ترکیب از این پارامترها به حلقه پسماندی پایدار منتج می شود. با توجه به رفتار نامتقارن میراگر کابلی در کشش و فشار برای مدلسازی آن-ها ، نسخه اصلاح شده ای از مدل بوک-ون ارائه شده است. به دلیل پیچیدگی این مدل و تعداد زیاد پارامترهای مدل اصلاحی فرایند شناسایی پارامترها طی دو مرحله انجام شده است. آزمایش شبه استاتیکی در مود کشش-فشار بر روی فنر کابلی انجام شده است و از منحنی هیسترزیس آزمایشگاهی جهت تعیین و بهینه سازی پارامترها استفاده شده است. در مرحله اول فرایند تعیین پارامترها از الگوریتم سیمپلکس و در مرحله دوم از الگوریتم ژنتیک که یکی از روش های بهینه سازی فراابیکاری می باشد، استفاده شده است. نتایج رضایت بخش است و منحنی های هیسترزیس شبیه سازی حاصل بخوبی رفتار این میراگرها را نشان می-دهد که این بیان کننده کارایی روش بکار گرفته شده در این پژوهش است. آزمایش های دینامیکی بر روی یک سیستم ارتعاشی شبیه سازی شده در آزمایشگاه تحت تحریک سیسنوسی انجام شده و برای صحت سنجی مدل بدست آمده، نتایج شبیه سازی با نتایج حاصل از آزمایش دینامیکی مقایسه شده اند. نتایج مقایسه نمودارهای شبیه سازی و آزمایشگاهی بیان کننده صحت مدل ارائه شده می باشد. در پایان پاسخ یک سیستم ارتعاشی شامل یک سازه الکترواپتیکی و یک سیستم جداساز متشکل از شش میراگر کابلی در فرکانس های مختلف شبیه سازی شده است. نتایج نشان می دهد سیستم مورد نظر در محدوده فرکانس 10 تا 15 هرتز دارای رزونانس است و دامنه ارتعاشات در فرکانس های بالاتر از 20 هرتز به میزان مطلوبی میرا می شود.

کنترل نورد سرد پیوسته فرآیندی پیچیده است. هدف اصلی سیستم¬های کنترلی نورد سرد پیوسته، تعیین نیروهای دقیق نورد برای تولید ورق با ضخامت مطلوب می¬باشد. ضریب¬های اصطکاک پنج قفسه نورد و ثابت-های معادله¬ی ساختاری، فاکتورهای مهمی در تعیین نیروی نورد می¬باشند. تحقیقات نشان می¬دهد این پارامترها به صورت لحظه¬ای در طول فرآیند نورد یک کویل تغییر می¬کنند. این درحالی است که در مدل ¬فعلی به¬کار رفته در سیستم¬های کنترلی نورد سرد پیوسته کارخانه فولاد مبارکه اصفهان، این پارامترها در طول فرآیند نورد ثابت فرض می شوند. به همین دلیل اختلاف نیروی محاسباتی و نیروی اعمالی زیاد شده که منجر به اشباع کنترلرها می¬شود. در این شرایط یک نوسان کوچک در خط نورد سبب افزایش احتمال پارگی ورق در حین نورد می¬شود. در این تحقیق برنامه¬ای برای پیش¬بینی ضرایب اصطکاک و ثابت¬های معادله ساختاری ورق به صورت لحظه¬ای، در خط نورد سرد پیوسته تهیه شده است. بسته به شرایط سنسورهای خط نورد سرد پیوسته، این برنامه در سه حالت متفاوت قابل اجرا است. روش اصلی مورد استفاده در این برنامه، محاسبات معکوس بر اساس روابط تحلیلی حاکم بر نورد سرد، همراه با سعی و خطاست. برنامه مورد نظر به زبان متلب توسعه داده شده است و به صورت لحظه¬ای قادر به تعیین ثابت¬های معادله¬ی ساختاری و ضریب¬های اصطکاک پنج قفسه است. جهت صحت¬سنجی نتایج این برنامه، تست کشش بر روی چند نمونه از ورق¬های مجتمع فولاد مبارکه قبل و بعد از فرآیند نورد سرد انجام می¬شود. همچنین مقادیر ضریب¬های اصطکاک پنج قفسه با برخی از داده¬های آزمایشگاهی اعتبارسنجی می¬شود.

بدن انسان از پیچیدگی های و نقاط مبهم بسیاری برخوردار است که علم هنوز نتوانسته بر آن ها مسلط شود که در این زمینه می توان به سیستم حرکتی اشاره کرد. برای ایجاد حرکت در بدن چندین سیستم به صورت یکپارچه عمل می کنند. آگاهی از مکانیزم حرکت انسان می تواند در زمینه های گوناگونی همانند بازتوانی، تشخیص و درمان بیماری های حرکتی همچنین بهبود کارایی حرکات بدن سودمند باشد. هدف از این تحقیق افزایش درک و آگاهی از مکانیزم های پیچیده بدن در حین حرکت و تحلیل دینامیکی پرش عمودی با استفاده از مدل اسکلتی عضلانی و همچنین کنترل بهینه مدل جهت کسب بهترین الگوی حرکتی برای رسیدن به حداکثر ارتفاع در پرش عمودی می باشد. بدین منظور یک مدل چهار لینکی با مفاصلی ایده آل و لولایی برای تحلیل دینامیکی حرکت پرش عمودی به صورت دو بعدی طراحی شد. بیست عضله موثر بر حرکت نیز به عنوان مولد نیرو شبیه سازی و با توجه به نقاط اتصال عضلات به مدل اسکلتی اضافه شدند. حال نوبت به یک سیستم کنترل همانند سیستم عصبی مرکزی بود تا بتواند مدل عضلات را طوری تحریک کند که مدل، حرکت پرش عمودی را شبیه سازی کند و همچنین به حداکثر ارتفاع ممکن برسد. در این راستا از الگوریتم ژنتیک برای رسیدن به کنترل بهینه و بهترین الگوی حرکتی استفاده شد. در ضمن برای اعمال دامنه حرکتی مفاصل، لیگامنت های هر مفصل نیز شبیه سازی شد. نتایج تحقیق نشان داد که الگوریتم ژنتیک طراحی شده برای کنترل بهینه مدل قادر است عضلات را برای اجرای حرکت پرش عمودی کنترل کند. همچنین توانست پس از 533 تکرار ارتفاع مرکز ثقل را به 6791/121 سانتیمتر برساند. مقایسه پارامتر های سینماتیکی و سینتیکی مدل با نتایج گزارش شده در تحقیقات پیشین نشان داد که مدل اسکلتی عضلانی، رفتاری مشابه بدن انسان از خود به نمایش گذاشته است.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

صنعت نورد، یکی از متداول ترین و پر رونق ترین روش های تولید فرآورده های فلزی، به ویژه فولادهاست. به گونه ای که بیش از هشتاد درصد از فرآورده های فلزی در سطح جهان به این روش تولید می شود. رقابت مداوم در صنعت فولاد، تولیدکنندگان را بر آن می دارد تا بازدهی را افزایش، هزینه ی تولید و قیمت نهایی محصولات را کاهش دهند. هزینه ی تولید علاوه بر قیمت مواد اولیه، شامل هزینه ی ناشی از مصرف انرژی، هزینه ی تعمیرات و نگهداری دستگاه نورد و هزینه ناشی از توقف خط جهت انجام این تعمیرات نیز می باشد. لذا یافتن پارامترهای نورد در راستای کاهش مصرف انرژی یکی از راه های کاهش هزینه های تولید می باشد. هدف اصلی در این پایان نامه کاهش انرژی مصرفی موتورهای قفسه های نورد سرد پیوسته، به وسیله ی یافتن مقدار بهینه ی توان مصرفی با توجه به قیود حاکم بر این فرآیند است. بدین منظور از شبیه سازی اجزاء محدود جهت تعیین اطلاعات لازم استفاده می شود و این شبیه سازی توسط نرم افزار تجاری abaqus انجام می گردد. جهت تایید صحت نتایج شبیه سازی از داده های تجربی و روابط تحلیلی استفاده می شود. با مطالعه و تعیین تاثیر پارامترهای مختلف فرآیند نورد بر توان مصرفی، تابع توان مناسب انتخاب و این تابع برای خط نورد سرد پیوسته مجتمع فولاد مبارکه اصفهان تصحیح می گردد. با توجه به تعداد زیاد متغیرهای این تابع، از جمله ضریب اصطکاک، سرعت زاویه ای غلتک ها، شعاع غلتک ها، توزیع درصد کاهش ضخامت، عرض ورق و دیگر پارامترها و همچنین پیچیده بودن این تابع، از روش های مبتنی برجستجو جهت یافتن حالت بهینه استفاده می شود. بنابراین در ادامه ی این تحقیق به مطالعه بر روی روش های بهینه سازی مبتنی بر جستجو پرداخته و از این میان، روش شبیه سازی بازپخت فلزات، جهت انجام این بهینه سازی انتخاب می گردد. با مطالعه روی این روش، الگوریتم این روش توسعه داده شده و برنامه رایانه ای آن تدوین می شود. در پایان، قیود حاکم بر متغیرهای تابع توان را تعیین و به وسیله ی برنامه ی نوشته شده، نقطه ی بهینه ی آن مشخص می گردد و در نهایت مقدار بهینه ی توان و مقادیر بهینه ی پارامترهای نورد تعیین می گردند.