یکی از مهمترین اهداف در طراحی ایرفویل، تعیین هندسه ایرفویل براساس یک توزیع فشار مشخص در راستای دیواره ها می باشد، که طراحی معکوس شناخته می شود. در این روش، با توجه به توزیع سرعت یا توزیع فشار داده شده (هدف)، هندسه ایرفویلی مشخص می گردد که از لحاظ عملکرد آیرودینامیکی بهینه می باشد. هدف از این پژوهش، ارائه و توسعه یک روش نوین طراحی معکوس به نام پوسته الاستیک برای طراحی ایرفویل در رژیم های جریان مادون صوت و گذر صوت می باشد. همچنین، در این پایان نامه روش طراحی معکوس غشای انعطاف پذیر نیز ارائه شده است. در واقع هدف مشخص نمودن تفاوت روش غشای انعطاف پذیر با روش الگوریتم پوسته الاستیک می باشد. الگوریتم پوسته الاستیک یک روش تکراری با مبنای فیزیکی می باشد، که از ترکیب حلگر جریان و کد المان محدود تیر دوبعدی به عنوان الگوریتم اصلاح هندسه تشکیل شده است. در این پایان نامه از دو حلگر جریان استفاده شده است که عبارتند از: 1- کد غیرلزج دوبعدی، که در آن برای تحلیل میدان جریان معادلات اویلری به روش ausm حل شده اند. 2- نرم افزار فلوئنت. در روش ارائه شده، دیواره ایرفویل به صورت یک تیر خمیده انعطاف پذیر مدل شده است، که اختلاف توزیع فشار هدف و توزیع فشار موجود در هر مرحله از محاسبات، عامل تغییر شکل دیواره های ایرفویل می باشد که با نزدیک شدن به توزیع فشار هدف، این اختلاف فشار به صفر نزدیک شده و باعث توقف حرکت دیواره ها می شود. برای همگرائی به هندسه مورد نظر، در هر مرحله تغییر شکل دیواره لازم است تنش های داخلی تیر صفر شوند. در این پژوهش، عملکرد روش طراحی معکوس پوسته الاستیک با بررسی ایرفویل های مختلف در رژیم های جریان مادون صوت و گذر صوت مورد ارزیابی قرار می گیرد، که توانمندی روش در حضور جدایش جریان و شوک عمودی اثبات می شود. سپس مثال های طراحی متنوعی در رژیم جریان لزج و غیرلزج ارائه شده است که انعطاف پذیری وکارایی روش را نشان می دهد. همچنین، روش ارائه شده باید قابل رقابت یا ارزانتر از روش های موجود تکراری از دیدگاه هزینه محاسباتی و هزینه پیاده سازی باشد، بدین منظور نرخ همگرایی روش ارائه شده با نرخ همگرایی روش های غشای انعطاف پذیر و گلوله-اسپاین مقایسه شده است. نتایج نشان داد که روش ارائه شده نرخ همگرایی بالایی در رژیم جریان گذرصوت دارد. بنابراین، الگوریتم پوسته الاستیک ابزاری کارآمد در رژیم جریان گذر صوت می باشد. از دیگر مزایای روش توسعه یافته ابداعی در این پژوهش، می توان به فیزیکی بودن الگوریتم، نرخ همگرایی بالا و ترکیب سریع و آسان آن با یک کد تحلیلی جامع و بهینه اشاره کرد.

امروزه با توسعه استفاده پلیمرها در مصارف روزانه روش های جدیدی برای تولید محصولات پلاستیکی ابداع شده است. در این میان ترموفرمینگ به عنوان فرآیندی که در آن ورق های ترموپلاستیکی گرم شده دوباره تحت تغییر شکل قرار می گیرند تا محصول مطلوب تولید شود، جایگاه وسیعی در صنعت بسته بندی و تولید ظروف یکبار مصرف یافته است. مشکل اصلی در این فرآیند پیش بینی توزیع ضخامت محصول نهایی بدون استفاده از روش های مبتنی بر سعی و خطا که معمولاً هزینه بر و زمان بر می باشند، است. از این رو در این پژوهش به بررسی اثر پارامترهای مختلف این فرآیند شامل نوع قالب، جنس مواد اولیه، ضخامت اولیه ورق و قدرت مکش بر توزیع ضخامت محصول نهایی پرداخته شد. برای دست یابی به این منظور یک دستگاه ترموفرمینگ در مقیاس آزمایشگاهی و یک جفت قالب نری و مادگی که به ترتیب برای فرآیند ترموفرمینگ مکشی و پوششی استفاده می شوند، ساخته شدند. مواد اولیه مصرف شده دو نوع ورق پلیمری معروف؛ پلی استایرن مقاوم به ضربه و پی وی سی شفاف با دو ضخامت 0/25 و 0/5 میلیمتر بودند. همچنین در این پژوهش با شبیه سازی کامپیوتری این فرآیند و معتبر سازی آن با نتایج تست تجربی با استفاده از مدل هایپر- ویسکوالاستیک در نرم افزار آباکوس برای ورق های پلی استایرن مقاوم به ضربه، مدلی صحیح و در عین حال ساده برای شبیه سازی این فرآیند ارائه شده است. نتایج تحقیق نشان می دهد که قدرت مکش هرچند که اثر معنی داری بر توزیع ضخامت نداشته اما قدرت مکش بالاتر منجر به کامل تر شدن قطعات شده است، به عبارت دیگر قطعات تولید شده با قدرت مکش بیشتر دارای مشخصات واضح تری هستند. مشاهدات تجربی نشان می دهند که در قطعات تولید شده با قالب نری دارای دیواره نازک تر از کف ظرف هستند در حالی که این موضوع کاملاً برای قالب مادگی عکس است. نکته جالب دیگری که در حین آزمایش های تجربی کشف شد این بود که با گرم کردن دوباره ی ظرف شکل داده شده، تغییر شکل ها کاملاً برگشته و قطعه به حالت اولیه خود که به-صورت ورق بود برمی گردد. این جمله بیانگر غالب بودن رفتار هایپرالاستیک ماده است که برای هر دو جنس ورق دیده شده است. همچنین توزیع ضخامت مدل شبیه سازی شده با نتایج تجربی تطابق خوبی دارد که حاکی از انتخاب مدل خوب ماده و مدل سازی صحیح فرآیند دارد.

جعبه‏های تراکمی متداولترین وسیله جهت اعوجاج بخشیدن به الیاف مصنوعی در صنعت نساجی (تکسچرایزینگ) می‏باشد. موج‏دار ساختن الیاف موجب بهبود خواص عایق‏بندی و راحتی آن‏ها می‏شود. اساس کار جعبه‏های تراکمی فشرده‏سازی توده الیاف در محفظه این جعبه می‏باشد. در این پایان‏نامه رفتار کمانشی الیاف در جعبه تراکمی نساجی بررسی شده است. مسئله یک‏بار الاستیک و یک‏بار الاستو-پلاستیک به ترتیب به دو روش گالرکین و اجزای محدود آباکوس حل شده است. یک مدل تحلیلی از لیف در ناحیه گوه‏ای شکل میان غلتک‏ها ارائه شده است. معادله غیرخطی حاکم بر این لیف استخراج شده است و مسئله با روش المان محدود گالرکین برای دو مدل از لیف الاستیک (دو سر مفصل و دو سرگیردار) حل شده است. ابعاد تجعدهای لیف به صورت تجربی در آزمایشگاه به‏ تعداد زیاد اندازه‏گیری شد تا میانگین مناسبی از شکل تجعد اولیه لیف با حل عددی مقایسه شود. در نهایت با در نظر گرفتن لیف به‏صورت الاستو-پلاستیک و شبیه‏سازی فرآیند در نرم‏افزار اجزای محدود آباکوس فرم زیگ-زاگ ثانویه لیف پس از عبور از میان جفت غلتک‏های جعبه تراکمی پیش بینی شده و نتایج آن با مشاهدات تجربی مقایسه شده است.

بررسی خواص ترمومکانیکی شیشه های اپتیکیbk7 در دمای بالا موضوع این تحقیق می باشد. در این ماده، در دماهای نزدیک به دمای گذار (دمای شیشه ای) رفتار شیشه به صورت ویسکوالاستیک می باشد. در این تحقیق خواص ویسکوالاستیک از طریق تست فشار تعیین گردیده است. در این روش یک دیسک شیشه ای بین دو صفحه فلزی قرار گرفته است و به کمک دستگاه تست فشار در دمای بالا، صفحه بالایی با سرعت مشخص به شیشه فشار وارد می کند. همچنین با استفاده از مدل کلی کلوین و داده های بدست آمده از تست فشار ضرایب سری پرونی، مدول الاستیسیته، مدول بالک و مدول برشی بدست آمده است. در انتها، تست فشار در نرم افزار آباکوس شبیه سازی شده و نتایج با داده های آزمایش مقایسه گردیده است. از مقایسه نتایج بدست آمده از آزمایش های تجربی و شبیه سازی در نرم افزار آباکوس در دو سرعت 0.008 و 0.01 میلیمتر بر دقیقه تطابق خوبی بین نتایج وجود داشت که این تطابق بیانگر آن است که مدل انتخاب شده رفتار ماده را به درستی بیان می کند. همچنین از مقایسه نتایج مشاهده گردید که در اثر افزایش نرخ بارگذاری مقاومت ماده در مقابل تغییر شکل بیشتر می شود و نیروی عمودی افزایش می یابد. در قسمت دوم این پژوهش به بررسی رفتار اصطکاکی ایستایی- لغزشی در مواد ویسکوالاستیک پرداخته شده است. برای نشان دادن این رفتار اصطکاکی از مدل های فنر و دمپر استفاده می شود. سپس با توجه به معادلات حاکم بر این رفتار و همچنین با استفاده از زیربرنامه فریک، رفتار اصطکاکی ایستایی- لغزشی شبیه سازی شده است. این زیربرنامه برای مدل سازی رفتار اصطکاکی مواد در نرم افزار اجزا محدود آباکوس به کار می رود و به زبان برنامه نویسی فورترن می باشد. در انتها با انجام تست پین روی دیسک ،که برای بررسی خواص اصطکاکی و سایشی مواد به کار می رود، این تست در نرم افزار آباکوس شبیه سازی شده و نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج حاصل از تست مقایسه گردیده است. از مقایسه نتایج بدست آمده از آزمایش های تجربی و شبیه سازی در نرم-افزار آباکوس مشاهده گردید که نیروی اصطکاک تابع سرعت بارگذاری و فشار عمودی سطح می باشد و همچنین در این تحقیق به بررسی ضرایب فنر و دمپر پردخته شده است.

در این تحقیق به شبیه سازی فرایند ذوب انتخابی پودر به کمک لیزر پرداخته شده است. به طور کلی این تحقیق را می توان به دو بخش تقسیم نمود. در بخش اول، تمرکز بر روی بدست آوردن توزیع دمایی به دو روش تجربی و شبیه سازی المان محدود است. جهت دسترسی به این هدف، آزمایش های مربوطه طراحی و موارد مورد نیاز فراهم گردید. طی آزمایش های صورت گرفته از سیستم اندازه گیری دما از نوع تماسی (ترموکوپل) استفاده گردیده و در عمق های مختلفی از سطح پودر، توزیع دمایی ثبت شده و با استفاده از آن و همچنین روابط تعیین شده برای خواص حرارتی پودر- ضریب هدایت حرارتی و ضریب جذب پودر- این خواص حرارتی برای سه نوع فولاد تعیین شده است. در این قسمت از پژوهش، توان لیزر به قسمی تنظیم می گردد که پودر ذوب نگردد. پس از بدست آوردن توزیع دمایی از روش تجربی، به شبیه سازی فرایند انجام شده توسط نرم افزار تجاری آباکوس پرداخته و نتایج شبیه سازی با نتایج آزمایشگاهی مورد قیاس قرار گرفته است. لازم به ذکر است که ضریب هدایت حرارتی پودر، به سبب وجود تخلخل در بستر پودر، تابع تخلخل است. لذا عموما به همین روش ضریب هدایت حرارتی تعیین می گردد. در قسمت دوم این پژوهش، از آن جا که فرایند ذوب انتخابی پودر به کمک لیزر با پدیده ی تغییر فاز مواجه است، فرض می گردد که دما تا حدی بالا رود که پودر به صورت موضعی ذوب گردد. وقوع پدیده ی ذوب شدن، باعث تغییر میزان تخلخل پودر و در نتیجه تغییر ضریب هدایت حرارتی خواهد شد. لذا در این بخش، با استفاده از روش حجم محدود و استفاده از نرم افزار تجاری فلوئنت، پدیده ی دوفازی فرایند مورد توجه قرار گرفته و تغییرات هدایت حرارتی بررسی شده است. نکته ای که در این پژوهش حائز اهمیت است، آن است که در مدل پیشنهاد شده، ذرات پودر به صورت مجزا در نظر گرفته شده تا بتوان بدین طریق مدل را به حالت واقعی نزدیک تر نمود. در نهایت تاثیر پارامترهای مختلف فرایند از قبیل سرعت حرکت لیزر، شار ورودی و ... بررسی شده است.

هدف از این مطالعه بررسی همزمان دو عامل زاویه اباتمنت ها و مواد به کاررفته در ساختار پروتز و اثر آن ها بر توزیع تنش های وارده به ایمپلنت ها و استخوان اطراف آن هابود. مدل کامپیوتری شامل سه بریج دارای دو ایمپلنت در نواحی 5و7 به صورت موازی یکدیگر که اباتمنت های مستقیم روی آن ها بسته شده بود، در حالتی دیگر سه بریج دارای دو ایمپلنت در نواحی 5و 7 که ایمپلنت قدامی مستقیم و ایمپلنت پشتی یک بار با زاویه 15 درجه مزیالی نسبت به ایمپلنت قدامی و اباتمنت زاویه دار 15 درجه روی آن بسته شده بود،بار دیگر به جای زاویه ی 15 از زاویه ی 20 درجه مزیالی نسبت به ایمپلنت قدامی و اباتمنت زاویه دار 20 درجه روی آن مدل گردید. از پنج نوع ماده تمام زیرکونیا، کوپینگ زیرکونیا ونیر-شونده با سرامیک لیتیم دی سیلیکات، کوپینگ زیر کونیا ونیر شونده با گلاس سرامیک، کوپنیگ آلیاژ بیس متال ونیر شونده با پرسلن و کوپینگ آلیاژ نابل متال ونیر شونده با پرسلنجهت بررسی تأثیر ترکیب مواد به کار رفته در پروتزها بر توزیع تنش های وارده بر استخوان آلوئولاستفاده گردید.نیرویی استاتیک به میزان 450 نیوتن به صورت عمودی و در امتداد محور طولی ایمپلنت قدامی به 3 ناحیه از بریج به صورت تریپاد وارد و توزیع تنش دراستخوان آلوئول به تفکیک جنس رستوریشن و زاویه اباتمنت با استفاده از نرم افزارabaqus 6.13 مورد بررسی قرار گرفت.میزان تنش وارد بر استخوان کورتیکال ، اسفنجی و ایمپلنت در هر 5 ماده مورد استفاده یکسان بود. همچنین نتایج نشان داد که در بریج هایی که دارای ایمپلنت و اباتمنت زاویه دار در ناحیه پشتی بودند میزان تنش بیشتری بر استخوان و دیگر ایمپلنت ها وارد می شود اما میزان تنش وارد بر خود ایمپلنت زاویه دار کمتر است.

در این پروژه ایجاد حفره ها و یا شیارهایی با ابعاد زیر یک میلیمتر می تواند مزایای بسیار زیادی داشته باشد.از جمله کاهش اصطکاک، روانکاری بهتر، افزایش عمر قطعات و خنک کاری بهتر.

در این رساله هدف کلی، ارائه روشی مناسب برای مدلسازی ساختاری آلیاژهای حافظه دار مشبک، که حالتی خاص از یک ماده سلولی می باشد، است. برای رسیدن به این هدف سه گام اصلی در نظر گرفته می شود. در گام نخست به مدلسازی مواد مشبک با رفتار ماده بالک الاستیک-پلاستیک عادی پرداخته شده و اثرات ماده بالک سازنده و وجود بی نظمی ها و عیوب هندسی بر رفتار مکانیکی این مواد مورد ارزیابی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد که هرچند لحاظ کردن عیوب هندسی به رسیدن به پاسخ های دقیق تر کمک می کند اما به شدت بر حجم محاسبات مورد نیاز می افزاید. برای غلبه بر این مشکل یک مدل محاسباتی کارآمد جهت مدلسازی مواد مشبک ارائه شده و با استفاده از داده های تجربی صحت سنجی می گردد. در گام دوم یک معادله ساختاری سه بعدی متقارن برای بیان رفتار ترمومکانیکی آلیاژهای حافظه دار چگال بر مبنای روش میکروصفحه ارائه می گردد. سپس این مدل ساختاری به گونه ای تعمیم داده می شود که بتواند عدم تقارن مادی در کشش و فشار را نیز مدل کند. در گام سوم این مدل ساختاری در کنار مدل های سلول واحد و مدل چندسلولی برای مدلسازی ساختاری آلیاژهای حافظه دار مشبک مورد استفاده قرار می گیرد.

در حال حاضر پیش بینی شکل پروفیل نهایی بدون استفاده از روش های مبتنی بر سعی و خطا که معمولاً هزینه بر و زمان بر است امکان پذیر نمی باشد ازاین رو در این پژوهش به بررسی اثر پارامترهای مختلف بر شکل نهایی قطعه تولید شده به دو روش شکل دهی مکشی و شکل دهی پوششی پرداخته شد. اثر دما و ضخامت اولیه ورق و فشار خلاء بر شکل دهی مکشی و عامل های ذکر شده به علاوه سرعت خطی قالب بر شکل دهی پوششی بررسی شدند. جنس ورق بکار رفته در آزمایش ها hips یا پلی استایرن مقاوم به ضربه بود که با ضخامت های 15/0، 3/0 و 5/0 میلی متر مورداستفاده قرار گرفت. نتایج تحقیق نشان می دهد که با افزایش دما و فشار خلاء شکل پروفیل قطعه به پروفیل قالب نزدیک تر خواهد شد. مقایسه میان آزمایش های تجربی شکل دهی مکشی و پوششی نشان داد که شکل دهی مکشی برای رسیدن به شکل پروفیل دلخواه عملکرد بهتری دارد.

پیاده سازی عددی مدل ساختاری جدید در اجزا محدود برای بهبود دقت شبیه سازی فرآیند های شکل دهی ورق های فلزی با استحکام بالا، به خصوص پدیده بازگشت فنری می باشد. به منظور رسیدن به این مهم از یک مدل دو سطحی استفاده شده است. مدل مربوطه در قالب زیر برنامه یومت در نرم افزار آباکوس پیاده سازی شده است و برای فرآیند کشش-خمش شبیه سازی صورت گرفته است. این فرآیند بر روی ورقی از جنس فولاد دو فازی dp980 انجام گشته است.

فرایند شکل دهی- ماشین کاری ترکیبی از دو فرایند ماشین کاری سازه های نازک و شکل دهی تدریجی می باشد. با استفاده از این فرایند می توان قطعاتی همانند پره ها را بدون نیاز به ماشین کنترل عددی پنج محور تولید کرد. همچنین قطعات تولیدی با این روش به ماده خام کمتری نسبت به روش ماشین کاری نیاز دارند. تحقیقاتی که تاکنون بر روی این فرایند انجام شده است اندک بوده است. همچنین تاکنون هندسه ی پیچیده با سطح انحنادار با این روش تولید نشده است.در پژوهش حاضر ابتدا عوامل تأثیرگذار بر دقت ابعادی قطعات تولیدشده به این روش استخراج شده اند.سپس با انجام یک طراحی آزمایش کامل به بررسی میزان تأثیر هرکدام از این عوامل بر دقت ابعادی یک هندسه ساده تولیدشده به این روش پرداخته شده است. جنس ماده مورداستفاده در این پژوهش آلیاژ آلومینیم aa7075 است که به دلیل نسبت استحکام به وزن بالا یک آلیاژ پرمصرف در صنایع هوافضا است. هم چنین تولید یک هندسه ساده با روش شکل دهی-ماشین کاری ترکیبی در نرم افزار آباکوس شبیه سازی شده است.در مرحله آخر با استفاده از اطلاعات و تجربیات به دست آمده از طراحی آزمایش و شبیه سازی، یک پره انحنادار با هندسه پیچیده با این روش تولیدشده است.برای کاهش میزان بازگشت فنری در تولید این هندسه استفاده از قالب و گرم کردن یکنواخت ماده مورد استفاده پیشنهاد شده اند که بازگشت فنری را به میزان قابل توجهی کاهش داده اند.دقت ابعادی قطعه تولید با استفاده از یک اسکنر سه بعدی اندازه گیری شد.در نهایت مشخص شد که امکان تولید هندسه های پیچیده با روش شکل دهی-ماشین کاری ترکیبی وجود دارد.