بعلت پیشرفت جرایم مجازی و همچنین ماهیت جرایم سایبر و ویژگی غیر مادی ادله دیجیتالی مشکلات زیادی را در عرصه کشف و تعقییب جرایم بوجود آورده است

این پایان نامه به کاربرد روش المان مرزی در حل عددی مسائل الاستوپلاستیک می پردازد. ابتدا مباحث و روابط مربوط به کاربرد روش المان مرزی در مسائل الاستیک دوبعدی و سه بعدی ارائه می شود و سپس مباحث برای مسائل الاستوپلاستیک بسط داده می شوند. تابع تسلیم فون مایز و تئوری جریان illyushin به کار گرفته شده اند و قابلیت مدل کردن سخت شوندگی سینماتیک و همگن و ترکیب آنها در نظر گرفته شده است. جزئیات مربوط به حل تکراری مسئله به روش نیوتن-رافسون و مرحله بازگشت تنش ارائه شده است. در نهایت الگوریتم کلی حل ارائه شده و کد ارائه شده به زبان فرترن برای اجرای تئوری های مربوط به کار گرفته شده است.و بدین وسیله چند مسئله معیار به کمک روش المان مرزی حل شده است.

آلیاژهای حافظه دار گروه جدیدی از مواد می باشند که قابلیت های منحصر به فردشان همچون توانایی بازگشت به شکل از پیش تعریف شده، پس از تغییر شکل پلاستیک، که در اثر تغییر فاز ناشی از حرارت دادن صورت می گیرد، اهمیت خاصی را در صنایع نوین مخصوصاً هوافضا به آن ها داده است. با توجه به کاربرد گسترده و قیمت بالای این آلیاژها، مدل سازی و کنترل آن از اهمیت زیادی برخوردار است. هدف این پروژه مدل سازی موقعیت آلیاژ حافظه دار و کنترل موقعیت آن به کمک کنترلر فازی می باشد. وجود رفتار پیچیده ی غیر خطی، خاصیت هیسترزیس و تأخیر در سیستم، مدل سازی این عملگر را بسیار پیچیده می کند، بنابراین استفاده از روش هایی به شکل جعبه ی سیاه و جعبه ی خاکستری، به دلیل عدم نیاز به روابط پیچیده ی ریاضی اهمیت پیدا می کند. در این تحقیق به کمک نتایج حاصله از آزمایش روی عملگر آلیاژ حافظه دار واقعی که توسط برنامه ی نوشته شده با لب-ویوو بدست آمده است، به مدل سازی موقعیت عملگر آلیاژ حافظه دار توسط دو روش همرشتین- وینر به صورت جعبه ی خاکستری و شبکه ی عصبی دینامیک بازگشتی که به صورت یک جعبه ی سیاه استفاده می شود، پرداخته و نتایج بدست آمده از آن با نتایج برخی روش های دیگر مقایسه شد. در ادامه به منظور استفاده از دانش فرد خبره و نیز طراحی یک کنترلر مقاوم، یک کنترلر فازی برای سیستم طراحی می شود. یافتن ضرایب بهینه توابع عضویت و تنظیم کنترلر، آخرین و از مهم ترین مراحل این طراحی می باشد که پس از اعمال قیود و در نظر گرفتن تدابیری برای کاهش پارامترهای مجهول به کمک روش نوین الگوریتم بهینه سازی انبوه ذرات با اجتماع منفعل این ضرایب بدست آمده و کنترلر بر روی سیستم واقعی پیاده سازی می شود.

در این پایان نامه، پوشش شیشه زیست سازگار بر روی نمونه هایی از جنس فولاد زنگ نزن توسط تابش لیزر co2 مورد مطالعه قرار گرفته است. شیشه های زیست سازگار کاربردهای گسترده ای در پزشکی به عنوان ایمپلنت های استخوانی پیدا کرده است. بسیاری از مطالعات نشان داده است که پوشش شیشه زیست سازگار می تواند باعث تقویت اتصال میان ایمپلنت و استخوان گردد. در این تحقیق پوشش شیشه زیست سازگار بر پایه سیستم sio2-cao-p2o5 توسط روش سل- ژل تولید گردید. فرآیند سل- ژل اجازه تولید یک لایه نازک روی سطح زیرلایه توسط فرآیند غوطه وری سطوح فلزی درون محلول رقیق ژل شیشه را می دهد و توسط نازل لیزر اسکن می گردد. با یک انتخاب از متغیرهای فرآیند لیزر، پوشش شیشه ای نازک با کیفیت سطحی خوب به دست می آید. تعدادی از آزمایشات برای یافتن بهینه توان تابشی لیزر اجرا گردید. ما تغییرات پوشش شیشه زیست سازگار ایجاد شده توسط فرآیند لیزر را به کمک آزمایشات میکروسکوپ نوری، xrd، ftir، sem و afm مورد بررسی قرار دادیم. با انجام این آزمایشات مشاهده گردید که پوشش ایجاد شده روی سطح، همواره به صورت آمورف ( بی شکل ) باقی می ماند. با افزایش توان لیزر به علت ذوب شدگی سطحی بیشتر، اتصال نهایی بهتری بین زیر لایه و پوشش ایجاد می شود ولی تخریب سطحی نیز رخ داده و افزایش می یابد. زبری سطح ابتدا کاهش یافته و در ادامه افزایش می یابد که به اتصال بهتر ایمپلنت به استخوان کمک خواهد نمود. با در نظر گرفتن حالت بهینه میان این موارد می توان به این نتیجه رسید که بهترین پوشش در توان 5/7 وات بدست آمده است.

تمامی اجزای هواپیماها، موشک ها و به طور کلی تمامی وسایل پرنده با سرعت بالا که در جریان هوا حرکت می کنند، ممکن است دچار مشکلات ساختاری شدیدی مانند فلاتر شوند. تغییر شکل های بزرگ ایجاد شده به دلیل وجود غیرخطی های سازه ای در ترکیب با نیروهای آیرودینامیکی منجر به پدیده های آیروالاستیک پیچیده ای می گردند. استفاده از مواد هوشمندی از قبیل آلیاژهای حافظه دار و پیزوالکتریک ها در کنترل فعال و یا غیر فعال خصوصیات آیروالاستیک سیستم بسیار مفید می باشد. هدف از این پژوهش، بررسی و کنترل رفتار آیروالاستیک مدل بال مستطیلی به کمک سیم های آلیاژهای حافظه دار و تحریک کننده های پیزوالکتریک تحت جریان مافوق صوت می باشد. مدل بال مورد بررسی یک ورق یک سر گیردار می باشد. در این بررسی، برای بدست آوردن معادلات ورق از تئوری کلاسیک و تغییرشکل برشی مرتبه اول، و برای بررسی تاثیر غیرخطی های سازه ای از روابط کرنش-جابجایی ون-کارمن استفاده شده است. به دلیل نسبت زیاد طول به دیگر ابعاد سیم های آلیاژ حافظه دار، این سیم ها به صورت تیر مدل گردیده اند. معادلات حرکت تیر از تئوری اویلر-برنولی و تیموشنکو استخراج شده اند. مدل سازی جریان آیرودینامیکی بر طبق تئوری شبه پایای مرتبه اول پیستون صورت پذیرفته است. در ادامه، از آلیاژهای حافظه دار به عنوان کنترلرهای غیرفعال و از عملگرهای پیزوالکتریک به عنوان کنترلرهای فعال به صورت همزمان استفاده شده است. کنترل فعال سیستم آیروالاستیک بر اساس روش کنترلی معادله ی ریکاتی وابسته به متغیر حالت می باشد. همچنین، تاثیرات تعداد، دما، پیش کرنش و چیدمان سیم های آلیاژ حافظه دار، نسبت منظری بال و روش کنترلی ذکرشده بر روی سرعت فلاتر و دامنه ی نوسانات سیکل حدی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاکی از آن بود که سیم های آلیاژ حافظه دار تاثیر بسیار خوبی در افزایش محدوده ی پایداری و کاهش دامنه ی سیکل حدی داشته است.

آلیاژهای حافظه دار گروهی ازب مواد با ترکیب شیمیایی مشخص هستند که اگر تحت عملیات حرارتی مناسبی قرار گیرند می توانند در دماهای پایین تر تغییر شکل پلاستیک داده و هنگام رسیدن به دماهای بالا به شکل و اندازه اولیه خود برگردند. در این کار پژوهشی مدل سازی و کنترل عملگرهای ساخته شده از آلیاژ حافظه دار مورد بررسی قرار می گیرد. برای مدل سازی رفتار این عملگر از مدل همرشتین-وینر که یکی از مدل های سیستم با رفتار غیر خطی است و شامل بلوک هایی بر پایه معادلات دیفرانسیل حاکم بر سیستم و رفتار هیسترزیس منی باشد استفاده شده است. در این پایان نامه به منظور شناسایی ضرایب مورد استفاده، چندین ازمایش انجام شد . در نهایت پارامترهای مدل شناسایی شدند. با توجه به محدود بودن جریان اعمالی به سیستم و لذا اعمال تابع اشباع در خروجی کنترلر از روش تابع توصیف کننده جهت پیش بینی چرخه حدی و رفتار نوسانی سیستم حلقه بسته استفاده شد. سپس با روش های تئوری و تجربی، محدوده ضرایب کنترلر تناسبی-انتگرالی را برای سیستم مذکور بدست آورده و در نهایت نیز با افزودن یک مسیر پیشرو و افزودن خروجی آن به خروجی کنترلر، عملکرد آن بهبود داده شد. نمودارهای نشان داده شده در متن، گواهی بر مناسب بودن مدل بدست آمده و همچنین عملکرد خوب کنترلر می باشد.

به منظور بررسی تاثیر محلول پاشی اکسید آهن و اکسید روی بر واکنش ارقام گندم (تجن و کویر به ترتیب حساس و متحمل به شوری) و ذرت (سینگل کراس704 و توده بذری به ترتیب حساس و متحمل به شوری) به سطوح شوری صفر، 75 و 150 میلی مولار کلرید سدیم آزمایشی گلدانی بصورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در چهار تکرار انجام شد. تیمارهای محلول پاشی شامل اکسید آهن، نانو ذرات اکسید آهن، اکسید روی، نانو ذرات اکسید روی، مخلوط فرم نانو ذرات اکسید آهن و روی و شاهد عدم محلول پاشی بود. در اثر شوری در گندم و ذرت ارتفاع، سطح برگ، وزن خشک اندام هوایی و ریشه، محتوای کلروفیل، سرعت فتوسنتز، هدایت روزنه ای، راندمان فتوشیمیایی (fv/fm)، غلظت عناصر پتاسیم، آهن و روی در اندام هوایی کاهش و فعالیت آنزیم های کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز، گلوتاتیون ردوکتاز، سوپراکسید دسموتاز، پراکسیداز، غلظت مالون د آلدئید، محتوای پرولین و کربوهیدرات های محلول در برگ و غلظت سدیم در اندام هوایی افزایش یافت. در اثر محلول پاشی در هر دو گیاه ارتفاع، سطح برگ، وزن خشک اندام هوایی و ریشه، نسبت کلروفیل a به b، راندمان فتوشیمیایی، غلظت آهن و روی افزایش و غلظت سدیم در اندام هوایی کاهش و فعالیت سوپراکسید دسموتاز و کاتالاز در گندم و فعالیت کاتالاز در ذرت افزایش یافت. اثر محلول پاشی بر غلظت پرولین، کربوهیدرات های محلول و مالون د آلدئید در گندم و ذرت و بر فعالیت آسکوربات پراکسیداز، پراکسیداز و گلوتاتیون ردوکتاز در گندم و بر فعالیت سوپراکسید دسموتاز، آسکوربات پراکسیداز، پراکسیداز و گلوتاتیون ردوکتاز در ذرت معنی دار نبود. میزان تاثیر محلول پاشی اکسیدآهن به فرم نانو ذرات نسبت به فرم معمول آن بر ارتفاع، راندمان فتوشیمیایی و غلظت آهن در اندام هوایی در گندم بارزتر بود. اثر متقابل شوری و رقم در گندم بر ارتفاع، سطح برگ، وزن خشک اندام هوایی و ریشه، محتوای کلروفیل، پرولین و کربوهیدرات های محلول، فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانی، غلظت مالون د آلدئید، غلظت پتاسیم و نسبت سدیم به پتاسیم و در ذرت بر کلیه صفات فوق به استثنای محتوای کلروفیل و فعالیت آنزیم گلوتاتیون ردوکتاز و غلظت مالون د آلدئید معنی دار بود. در این آزمایش در گندم رقم تجن نسیت به رقم کویر و در ذرت رقم سینگل کراس 704 نسبت به لاین توده بذری نسبت به به شوری متحمل تر بودند. میزان افزایش محتوای پرولین، کربوهیدرات های محلول و فعالیت آنزیم سوپراکسید دسموتاز و غلظت پتاسیم و نسبت پتاسیم به سدیم در شرایط شور در ارقام متحمل نسبت به ارقام حساس بیشتر بود. بر اساس نتایج بدست آمده از این آزمایش محلول پاشی اکسید آهن و روی به فرم نانو ذرات در مقایسه با فرم معمول آنها دارای تاثیر مثبتی بر برخی از خصوصیات رشدی گندم و ذرت بود، با این حال به نظر می رسد که در شرایط این آزمایش کاربرد فرم نانو ذرات این عناصر مزیتی از نظر تعدیل اثرات شوری نسبت به فرم معمول آنها نداشت.

صفحات و غشاءهای جاسازی شده با مواد آلیاژ حافظه دار امروزه کاربرد بسیار زیادی در طراحی و ساخت سازه-های هوشمند دارند. با چیدمان های مختلف این مواد هوشمند به صورت موازی و مشبک در ساختار صفحات و یا غشاء ها می توان خصوصیات رفتاری مورد نظر را ایجاد نمود. در این کار پژوهشی مطالعه و تحلیل یک غشاء جاسازی شده با مواد هوشمند که قابلیت تولید شکل حروف را به صورت اشکال مختلف، مورد بررسی قرار خواهد گرفت. با جاسازی و تغییر دما در این غشاءها به دلیل مدول الاستیسیته ی متغیر آلیاژ حافظه دار به سفتی های متفاوتی دست پیدا خواهیم کرد. در این پژوهش تحلیل استاتیکی نوار آلیاژ حافظه دار و غشاء قبل و بعد از فعال شدن گرمایی آلیاژ حافظه دار مورد بررسی قرار خواهد گرفت. همچنین با تحلیل دینامیکی این سیستم، فرکانس طبیعی و شکل مد در حالات مختلف اعمال بار به نقاط مختلف بدست خواهد آمد. با ایجاد دماهای متفاوت قادر به تولید پروفیل های متنوع با استفاده از تغییر شکل های آلیاژ حافظه دار موجود در یک غشاء تحت بارهای ثابت عمودی می شویم که تعداد و مکان استقرار این بارها بسته به نوع الگوی مورد نظر تعیین می شود. با استفاده از این پروفیل ها می توان به افراد نابینا در تشخیص حروف کمک کرد.

یکی از روش های درمان و بازسازی استخوان های معیوب و از دست رفته استفاده از داربست های استخوانی است. داربست ها امکان مهاجرت، رشد و تکثیر سلول های استخوانی را برای تشکیل بافت جدید استخوانی فراهم می کنند. تا بدین وسیله منطقه معیوب یا از دست رفته استخوان از نو بازسازی شود. داربست باید از لحاظ ساختار و ویژگی های مکانیکی مانند استحکام مشابه بافت استخوان باشد تا بتواند نقش خود را به درستی ایفا کند. هدف از این کار ارایه روش نوینی برای ساخت داربست استخوانی سه بعدی ازجنس پلی متیل متااکریلات (pmma) با استفاده از فرآیند سوراخ کاری با لیزر دی اکسید کربن می باشد. برای دست یافتن به این هدف آرایه ای ازسوراخ های راه به در توسط لیزری که با کامپیوتر کنترل می شد درپلیمر مکعبی شکل از جنس pmma ایجاد شد. بدین روش سه گروه داربست با درصد تخلخل %43 ، %53 و %60 با قطر سوراخ حدود µm 500 ایجاد شدند، سپس استحکام مکانیکی این قطعات مورد ارزیابی قرار گرفت. پس از این مرحله، یک لایه کامپوزیت کایتوسان-بتا تری کلسیم فسفات که یک کامپوزیت زیست فعال است، بر روی نمونه ها پوشش داده شد تا داربست از لحاظ زیستی فعال شود، به این معنا که سلول ها بتوانند درون و بیرون آن رشد کنند و تکثیر شوند. مورفولوژی سطح داربست و داربست پوشش داده شده باکامپوزیت با استفاده ازمیکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مورد ارزیابی قرارگرفت. همچنین میزان زیست فعالی پوشش کامپوزیتی داربست توسط آزمایش کشت سلولی ارزیابی شد. نتایج حاکی ازآن بود که این روش امکان ساخت داربست های استخوانی با درصد پروزیتی کنترل شده، قطرسوراخ دلخواه و میزان تداخل داخلی بالا را فراهم می کند. ازطرف دیگر تست سلولی نشان دادکه کامپوزیت پوشش داده شده، تعامل بین سلول های استخوانی و داربست را بهبود می دهد که این امر موجب رشد هرچه سریع تر بافت جدید استخوانی می شود.

کشف نانولوله های کربنی (cnts) و خواص فوق العاده آنها، پنجره ای جدید در زمینه مواد و نانوتکنولوژی باز کرده است. یکی از جاذبه های جهانی در استفاده از cntها، بکارگیری آنها در ساخت کامپوزیتها است. در تحقیق حاضر، نانوکامپوزیتهای مس تقویت شده با cnt، با درصدها و انواع مختلف cntهای چند دیواره اصلاح شده، ساخته و خواص مکانیکی و الکتریکی آنها بررسی شده است. در مرحله ی اول، خواص سطحی cntهای اولیه به دو صورت عامل دار و پوشش دار کردن الکترولس، اصلاح شد. در مرحله ی بعد با ترکیب امواج التراسونیک و آسیاب کاری مکانیکی، پودر کامپوزیتی مس و cnt آماده شد. لازم به ذکر است پارامترهای انتخابی آسیاب کاری، با طراحی آزمایش به روش تاگوچی بررسی و مناسب ترین حالت برای آسیاب نمونه ها انتخاب شد. در نهایت، نمونه ها با استفاده از دستگاه پرس گرم سینتر شدند. مشخصه یابی نمونه ها نشان داد افزایش زمان آسیابکاری منجر به بهبود خواص مکانیکی می شود، اما چگالی آسیب های وارد شده به cntها افزایش یافته که این امر خصوصاً برای خواص الکتریکی نامطلوب است. بررسی نتایج استفاده از نانولوله های عامل دار نشان داد عامل دار کردن و شدت گروه های عاملی تاثیر بسزایی در بهبود خواص مکانیکی نانوکامپوزیت دارد. به گونه ای که به ازای افزودن 1% وزنی cnt عامل دار، میکروسختی به ترتیب 116% و 58% نسبت به مس خالص اولیه و مس خالص آسیاب شده بهبود یافته است. با این حال، بهترین نتایج میکروسختی، با استفاده از cntهای پوشش داده شده به دست آمد. اضافه کردن 1% وزنی cnt پوشش داده شده، بهبود 150 درصدی میکروسختی نسبت به نمونه ساخته شده با مس خالص اولیه به وجود آورده است. شدت گروه های عاملی بر خواص الکتریکی نانوکامپوزیت نیز تاثیرگذار می باشد. برقراری تعادل بین شدت گروه های عاملی و تخریب cntها از مواردی است که باید در نظر گرفته شود. به علت حضور مقدار اکسیژن بیشتر در cntهای پوشش داده شده (که نقش اساسی در بهبود خواص مکانیکی نانوکامپوزیت است)، مقاومت الکتریکی نمونه های ساخته شده با cntهای پوشش دار بهبود نیافته است. نتایج این تحقیق نشان می دهد کلید اصلی برای رسیدن به خواص اصلاح شده، بهبود توامان واکنش سطحی cnt و مس و یکنواختی پخش می باشد.

بهینه سازی یکی از گام های مهم در مهندسی محسوب می شود. در این پایان نامه به طراحی بهینه ی یک ربات پرداخته می شود. ربات موردنظر یک ربات موازی شش درجه آزادی است که شش پا دارد. هر یک از پاها زنجیره ای سینماتیکی، متشکل از سه مفصل لغزنده، یونیورسال و کروی هستند. هدف بدست آوردن بازه ای از داده ها برای چند شاخص بهینگی، بر اساس مولفه های طراحی موردنظر است تا قابلیت بررسی ربات برای هر کاربرد خاص مهیا باشد. در اینجا سه طول از ابعاد ربات به عنوان مولفه های طراحی در نظر گرفته شده اند. شاخص های حجم فضای کاری، حجم فضای کاری با هندسه ی منظم و شاخص شرط نرم2 به عنوان معیارهایی برای بهینه بودن مورد بررسی قرار گرفتند. بازه هایی از نسبت بین ابعاد ربات در موقعیت های بهینه ی معیارهای مختلف مورد نظر از نتایج داده های بدست آمده است.

رفتار خاص این آلیاژها از تغییر فاز جامد- جامد مابین دو فاز آستنیت و مارتنزیت ناشی می شود که این تغییر فاز، در اثر بارگذاری های ترمومکانیکی ایجاد می شود. در این پایان نامه با تمرکز بر روی اثر حافظه شکلی این مواد به بررسی رفتار عملگرهایی از جنس آلیاژ حافظ شکل پرداخته شده است که می توانند جایگزین مناسبی برای عملگرهای موجود در صنایع باشند. تحلیل المان محدود عملگر پیشنهادی با استفاده از معادلات ساختاری ارائه شده توسط مدل ساختاری لاگوداس، با سخت شوندگی چند جمله ای، انجام شده است. نتایج عددی با استفاده از داده های تجربی بدست آمده از عملگر واقعی ساخته شده، مقایسه شده است. مقایسه نتایج تجربی و عددی نشان می دهد که مدل المان محدود، جابجایی عملگر را با دقت بالایی پیش بینی می کند. همچنین با توجه به اینکه عملگر پیشنهادی در ساختار خود دارای فنر می باشد، تاثیر سفتی فنر در عملکرد عملگر مطالعه شده است و طراحی بهینه عملگر نیز، پیشنهاد شده است.

آلومینا یکی از معروفترین سرامیک های اکسیدی است، که کاربرد فراوانی در صنایع مختلف دارد. سرامیک های آلومینایی خواص منحصر به فردی مانند دانسیته پایین، سفتی بالا، استحکام مناسب، پایداری دمایی، مقاومت به خوردگی و مقاومت به سایش مناسب دارند. بهبود خواص سطحی در آلومینا به دلیل افزایش روز افزون در مصارف الکترونیک و پزشکی، بسیار مورد توجه قرار گرفته است، زیرا عملکرد آنها اساسا وابسته به خواص سطحی است. فرایند های مختلفی نظیر عملیات های مکانیکی (پولیش کردن، سایش، ماشین کاری التراسونیک و غیره)، فرایندهای حکاکی و استفاده از پرتوهای پرانرژی (لیزر) به عنوان ابزاری جهت اصلاح سطوح بکار می رود. در سال های اخیر عملیات های اصلاح سطح به کمک لیزر به عنوان تکنولوژی جدیدی برای بهبود خواص سطحی مواد معرفی شده اند. لیزرها می توانند به عنوان وسیله ای جهت اصلاح سطح آلومینا در تحولات ساختاری، میکروساختاری و شیمیایی به کار روند. در این تحقیق اثر توان های مختلف لیزر co2 روی براکت های ارتودنسی از جنس آلومینا سرامیک پلی کریستال بررسی شد. در ارتودنسی فاکتورهایی سطحی مانند زبری سطح اهمیت بسیاری دارد، زبری سطح می تواند بر میزان اصطکاک بین براکت و سیم ارتودنسی اثر گذاشته و طول درمان ارتودنسی را افزایش دهد. تغییرات ریز ساختاری و خواص سطحی نمونه های اصلاح سطح شده با انرژی های مختلف لیزر co2 با کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و میکروسکوپ نیروی اتمی (afm) بررسی شد. همچنین اصطکاک بین براکت و سیم ارتودنسی با استفاده از دستگاه تست یونیورسال اندازه گیری شد. نتایج sem و آنالیز واریانس یک طرفه نشان داد که اصلاح سطح با استفاده از لیزر co2 تاثیری بر اندازه دانه براکت ها نداشته است. میانگین اندازه دانه قبل و بعد از اصلاح سطح با لیزر co2 برابر µm22/0±15/6 بوده است. نیروی اصطکاک نمونه های اصلاح شده با انرژی 12 و j/cm229 لیزر co2 هیچ اختلاف معنی داری با نیروی اصطکاک نمونه شاهد ندارد. نیروی اصطکاک در براکت هایی که با انرژی 67، 86 و j/cm2110 لیزر co2 اصلاح شدند، با نمونه شاهد اختلاف معنی داری دارند. نتایج afm حاکی از آن است که افزایش انرژی لیزر ابتدا سبب افزایش و سپس کاهش زبری سطح شده است. در رابطه با اصطکاک نیز نمونه هایی که زبری کمتری دارند اصطکاک بیشتر و نمونه ها با زبری بیشتر اصطکاک کمتری دارند.

آلیاژهای حافظه شکل گروهی از مواد هوشمند هستند که امروزه در زمینه های مختلف تحقیقاتی و صنعتی مورد توجه بسیار زیادی قرار گرفته و تحقیقات گسترده ای در مورد آن ها در حال انجام می باشد. این مواد که می توان ردپایی از هوشمندی در آن ها پیدا نمود، گزینه ی مناسبی برای طراحی و ساخت سازه ها و یا عملگرهای هوشمند می باشند. مواد حافظه شکل بسته به دمای اعمالی دارای دو رفتار شاخص "شبه الاستیک" و "اثر حافظه شکلی" می باشند که در هر کاربرد خاص از یکی از این دو رفتار استفاده می گردد. در این پژوهش از رفتار اثر حافظه شکلی برای طراحی و ساخت یک عملگر موقعیت دهی از جنس آلیاژ حافظه شکل استفاده می شود. هدفی که در این پایان نامه دنبال می گردد مدل سازی و کنترل بهینه ی عملگر فوق الذکر، با استفاده از یک کنترلر pid است. وجود رفتار غیرخطی هیسترزیس چالش های گوناگونی را بر سر راه مدل سازی و کنترل این عملگرها قرار داده است.کنترل این سیستم نیاز به مدل دقیقی که قادر به پیش بینی رفتار پیچیده ی عملگر باشد می باشد. در این تحقیق از یک مدل تجربی با ساختار مدل واینر و همچنین داده های تجربی جهت مدلسازی عملگر استفاده می شود. توابع پایه استفاده شده در مدل واینر از حل عددی معادلات حاکم نظیر معادلات تغییر فاز، معادله تعادل و معادله تنش-کرنش به دست آمده است. بر اساس مدل شناسایی شده، ضرایب بهینه کنترلر پیشنهادی با استفاده از الگوریتم جدیدی که در آن از ترکیب روش های برنامه ریزی دینامیکی و الگوریتم بهینه سازی اجتماع ذرات بهره گرفته می شود، محاسبه شد. سپس نتایج حاصله بر روی سیستم واقعی پیاده سازی شد. عملکرد بهینه ی عملگر گواهی بر مناسب بودن مدل به دست آمده و همچنین عملکرد مطلوب کنترلر می باشد. همچنین نتایج عددی نشان داد که روش پیشنهادی برای محاسبه حالت بهینه سیستم های دینامیکی بسیار سریعتر بوده و زمان محاسبه بسیار کمتری نیاز دارد.

کنترل فشار در فرآیند هیدروفرمینگ از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است چرا که در طول فرآیند، ممکن است فشار کم باعث چروکیدگی ورق شده و فشار بیش از حد منجر به پارگی آن شود. در این پایان نامه از یک سیستم هیدرولیکی جهت تأمین فشار مورد نیاز برای فرآیند هیدروفرمینگ استفاده شده است. مدار هیدرولیکی مورد استفاده شامل یک شیر کنترل فشار تناسبی جهت تنظیم فشار می باشد. نظر به وجود رفتار غیرخطی هیسترزیس در شیر کنترل فشار و از طرفی وجود عدم قطعیت و اغتشاشات بسیار زیاد سیستم، طراحی و اجرای یک کنترلر مناسب بسیار ضروری می باشد. در این پژوهش از مدل اصلاح شده پرنتل - ایشلینسکی برای شناسایی مدل هیسترزیس و معکوس آن استفاده می شود. در عمل، معکوس مدل هیسترزیس نمی تواند به طور کامل اثرات غیرخطی هیسترزیس را از بین ببرد، از این رو به منظور از بین بردن خطای حالت پایدار و افزایش دقت و توانایی سیستم کنترلی، معکوس مدل با یک کنترلر خطی pid حلقه بسته ترکیب می شود. سه ساختار کنترلی متفاوت مورد ارزیابی قرار می گیرد. در سیستم اول تنها از کنترلر pid استفاده می شود. سیستم کنترلی دوم یک کنترلر pid به همراه یک کنترلر پیشرو می باشد که در آن از معکوس مدل هیسترزیس به عنوان جبران کننده پیشرو استفاده می شود. سیستم سوم شامل یک کنترلر pid و معکوس مدل، به عنوان حذف کننده عامل غیرخطی می باشد. به منظور شبیه سازی سیستم و تعیین ضرایب بهینه کنترلر pid، از ساختار مدل همرشین برای مدل سازی سیستم هیدرولیکی استفاده می شود. نتایج حاصل از شبیه سازی و ارزیابی تجربی نشان می دهند که کنترلر pid با کنترلر پیشرو بهترین عملکرد را نسبت به دو کنترلر دیگر دارد. همچنین کنترلر pid با حذف عامل غیرخطی بهتر از زمانی که تنها از کنترلر pid استفاده می شود، در سیستم عمل می نماید.

در این پروژه از نوعی جدیدی از مفاصل تحت عنوان مفاصل انعطاف پذیر(کامپلینت) استفاده خواهد شد که شامل یک یا چند عضو انعطاف پذیر می باشند. به دلیل پیشرفته تر بودن این مفاصل، کاربردهای آنها روز به روز در حال گسترش است. در بسیاری از موارد، استفاده از این مفاصل مزیت های بسیاری مانند راحتی ساخت، کاهش قیمت ساخت، و دقت عملکرد بالا در پی دارد. یکی از مهم ترین کاربرد های این مفاصل که هدف اصلی این پروژه است، از بین بردن و یا کاهش لقی و اثرات مخرب آن می باشد. به دلیل اینکه مفاصل کاملاً کامپلینت دارای محدودیت های فراوانی هستند، در این رساله با ایده گرفتن از نحوه عملکرد این مفاصل، به معرفی یک مفصل جدید کامپلینت می پردازیم که اثرات لقی را کاهش می دهد و همچنین دارای محدودیت های کمتری نسبت به مفاصل کاملاً کامپلینت می باشد. برای درک مزیت های این مفصل پیشنهادی، آن را با مفصل معمولی مقایسه خواهیم کرد و نشان می دهیم مکانیزمی که از این مفصل استفاده می کند، نسبت به مکانیزمی با مفصل معمولی، رفتاری نزدیک تر به یک مکانیزم ایده آل دارد. در تحلیل این مفصل از روش المان محدود و بطور خاص از نرم افزار abaqus استفاده می شود.

بررسی میدانی مطالعات صورت گرفته در زمینه خودروهای فرمان مفصلی نشان می دهد که در این نوع از خودروها احتمال بوجود آمدن حرکات انحرافی و مارپیچ و در نتیجه ناپایداری خودرو در سرعت های زیاد وجود دارد. در این پایان نامه مساله تحلیل ناپایداری و کنترل بهینه بمنظور پایدار سازی این خودروها در سرعت های بالا مطالعه شده است. بدین منظور معادلات غیرخطی دینامیکی این خودروها در سه حالت مختلف 4 ، 6 و 8 درجه آزادی با استفاده از روش نیوتنی استخراج شده و سپس با استفاده از روش غیرمستقیم ( خطی سازی) لیاپانوف، مساله پایداری این نوع خودروها بررسی شده و در نهایت سرعت بحرانی خودرو که در آن خودرو ناپایدار می گردد محاسبه شده است. نتایج شبیه سازی شده بدست آمده برای حالت پایدار و ناپایدار تایید کننده وجود سرعت بحرانی می باشد. در گام بعدی مساله کنترل بهینه این خودروها در دو حالت کنترل از طریق سیستم فرمان و کنترل از طریق اعمال گشتاور بر چرخ ها مورد بررسی قرار گرفت. کنترلر بهینه پیشنهادی نیز یک بار بر اساس مدل خطی سازی شده ( رگولاتور بهینه خطی lqr) و بار دیگر بر اساس مدل غیر خطی ( روش پنتریاگین) طراحی گردید. نتایج شبیه سازی اعمال کنترلر بهینه روی سیستم غیرخطی نشان داد که کنترل پیشنهادی قادر است که سیستم را پایدار نموده و در عین حال اثرات اغتشاش و نویز را حذف نماید. در پایان بعلت محدود بودن انرژی کنترلی، مساله محدود بودن انرژی نیز در طراحی کنترلر بهینه لحاظ شده است.

یکی از اصلی¬ترین روش ها برای درمان بیماری انسداد شریان¬های کرونری قلب، استفاده از وسیله¬ای به نام استنت می¬باشد. به علت سادگی و کارآیی این روش درمانی، در سال¬های اخیر استفاده از استت های کرونری در اعمال جراحی داخلی افزایش چشمگیری یافته و مدل های متنوعی از آن به بازار عرضه شده است که استنت های خود منبسط شونده از جنس آلیاژهای حافظه دار بخشی از آنها است. برای انتخاب بهترین مدل استنت از میان مدل های موجود، باید عملکرد آنها به دقت تحلیل شده و رفتار مکانیکی مدل های مختلف آن مورد مقایسه قرار گیرد. در تحقیق حاضر، عملکرد یک استنت خود منبسط شونده از جنس آلیاژهای حافظه دار در هنگام جاگذاری در داخل یک رگ مسدود شده به روش اجزای محدود مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، از مدلی شامل سه بخش مشتمل بر استنت، رگ و پلاک مسدود¬کننده استفاده شده و در آن استنت خود منبسط شونده با استفاده از مدل بوید-لاگوداس مربوط به آلیاژهای حافظه دار مدل شده است. همچنین در این مدل سازی، رگ و پلاک مسدود¬کننده نیز با استفاده از مدل غیر¬خطی هایپرالاستیک مدل شده¬اند. ضمناً فشارخون نیز در مدل سازی در نظر گرفته شده است. در این تحقیق ضمن معرفی معادلات ساختاری حاکم بر رفتارهای آلیاژهای حافظه دار، به حل تحلیلی مسائلی از رفتارهای حافظ شکلی و شبه الاستیک آلیاژهای حافظه¬دار، تحت کشش تک محوره و رفتار خمش شبه الاستیک تیرهای یکسر گیردار از جنس آلیاژهای حافظه دار پرداخته شده و در خلال این بررسی تحلیلی، مدل جدیدی برای حل این نوع مسائل با عنوان تئوری خطی سازی تنش ارائه گردیده است. در فصل پنجم از این تحقیق، تأثیر هندسه و جنس استنت بر عملکرد آن بررسی شده است. بدین منظور استنت های پالماز- اسچاتز و اس‎سون مدل سازی شده و عملکرد آنها در هنگام جاگذاری مورد مقایسه قرار گرفته است. همچنین در مدل سازی های انجام گرفته از دو نوع آلیاژ حافظه دار متداول در ساخت تجهیزات پزشکی بهره جسته ایم. نتایج ارائه شده در هر مورد شامل توزیع تنش بر روی استنت و رگ، تغییرات قطر خارجی استنت، خمش ایجاد شده در لبه¬های استنت و درصد کاهش طول استنت می¬باشد. همچنین با مقایسه مقدار تنش ایجاد شده بر روی رگ، تأثیر هندسه و جنس استنت بر گرفتگی مجدد پس از استنت گذاری مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس یافته¬های این تحقیق، از بین استنت های بررسی شده، احتمال گرفتگی مجدد پس از استفاده از استنت اس‎سون کمتر از بقیه مدل¬هاست. همچنین از بین مواد بررسی شده نیز، نمونه آلیاژ حافظه داری که حداکثر کرنش تغییر فازی بیشتری داشته باشد مناسب¬ترین ماده برای ساخت استنت می باشد. نتایج به دست آمده از این تحقیق، مطابقت خوبی با نتایج گزارش شده در کارهای تحقیقاتی مختلف نیز دارد

برای ایجاد حرکت نسبی بین عضوهای متصل به هم در یک مکانیزم، وجود لقی در مفاصل امری اجتناب ناپذیر است. علاوه بر ایجاد خطا در دقت موقعیت¬یابی، وجود لقی یکی از مهم ترین عوامل ایجاد ضربه و شوک و در نتیجه تولید ارتعاشات و صدا در هنگام کارکرد مکانیزم می¬باشد. تلرانس¬ها و خطاهای ناشی از فرایند طراحی و ساخت، سائیدگی و خوردگی مفاصل بعد از یک دوره معین کاری و اثرات حرارتی به عنوان مهم¬ترین عوامل ایجاد و افزایش لقی شناخته شده¬اند. بدیهی است که در صورت وجود لقی در مفاصل لولایی، یک یا دو درجه آزادی غیرقابل کنترل به مکانیزم افزوده می¬شود که می¬¬تواند منبع ایجاد خطا باشد. در این رساله سعی شده است با استفاده از روش¬هایی، اثرات نامطلوب ناشی از لقی مفاصل لولایی کاهش یابند. بهینه¬سازی ابعادی و جرمی مکانیزم یکی از این روش¬هاست. در این روش پارامترهای ابعادی مکانیزم همانند طول عضوها برای کاهش خطای سینماتیکی، و همچنین پارامترهای جرمی همانند اندازه جرم، ممان اینرسی و مرکز جرم عضوها به منظور بهبود کارایی دینامیکی مکانیزم بهینه می¬شوند. روش دیگری که در این رساله ارائه شده استفاده از مفاصل نرم است. مفاصل نرم با توجه به شکل یکپارچه خود، مشکل لقی را برطرف کرده و در صورت استفاده، دقت مکانی مکانیزم را افزایش می¬دهند. هر چند که این مفاصل مزایا و معایب مختلفی دارند، اما می¬توانند در مواردی که محدوده تغییر زاویه¬ مفصل و نیروهای وارده بر آن زیاد نباشد، گزینه مناسبی باشند. این دو روش با استفاده از الگوریتم¬های ارائه شده، بر روی مکانیزم¬های صفحه¬ای موازی از جمله مکانیزم لنگ-لغزنده، مکانیزم چهارمیله¬ای و روبات موازی صفحه¬ای 3rrr اعمال و نتایج حاصل مورد بررسی قرار گرفته است. برای استخراج روابط دینامیکی این مکانیزم¬ها از رابطه لاگرانژ استفاده شده است. نتایج نشان می¬دهند که با استفاده از این روش¬ها، علاوه بر کاهش خطا در تولید مسیر، پارامترهای دینامیکی مکانیزم نیز بهبود یافته¬اند. بدین ترتیب که مقادیر بیشینه نیروهای مفاصل و شتاب عضو¬ها کاهش یافته و تغییرات ناگهانی این پارامترها نیز حذف شده است. در نتیجه می¬توان از کاهش ضربه و ارتعاش در مکانیزم اطمینان داشت.

با توجه به اهمیت و کاربرد ربات هگزاگلاید، ایجاد تغییرات در ساختار ربات به منظور بهبود آن مورد توجه بسیاری از محققین می باشد. مطابق پیشنهاد یکی از کارهای تحقیقاتی، مسیر لغزنده نسبت به سکوی ثابت زاویه دار می شود. اساس کار این پایان نامه، تحقیق و بررسی این ساختار جدید می باشد تا بدین وسیله به میزان بهبود این تغییر ساختار از جنبه های میزان سفتی و حجم فضای کاری پی برد. بطور معمولبه کارگیری ماتریس ژاکوبین ربات موازی یکی از روش های محاسبه سفتی کلی ربات می باشد؛ اما در این روش تنها سفتی عملگرها در نظر گرفته می شود. این پایان نامه برای رفع این نقص،ربات موازی به ربات های سری پایه ها تقسیم بندی شده و سفتی کلی ربات به کمک محاسبه ماتریس ژاکوبین این ربات ها محاسبه می گردد. ازاین روسفتی تمام مفاصل و عضوها در نظر گرفته می شوند. در گام بعد به منظوربهینه سازی سفتی ربات، پس از محاسبه ماتریس سفتی از شاخص عدد شرط ماتریس سفتی استفاده می شود. در ادامه با توجه به اینکه فضای کاری ربات همواره در راستای z پیوستگی دارد، الگوریتمی برای محاسبه فضای کاری ارائه می شود. بهکمک این الگوریتم، ساختاری با حداکثر فضای کاری به دست آمده و مورد بهینه سازی قرار می گیرد.در ادامه با توجه به اهمیت همزمان شاخص سفتی و حجم فضای کاری، این دو مشخصه عملکردی ربات با تعریف یک تابع چندهدفه بهینه شده و درنهایت ساختاری با بیشترین مقدار سفتی و فضای کاری قابل دسترس، محاسبه می گردد. در پایان تغییرات زاویه مسیر لغزنده نسبت به سکوی ثابت به عنوان یکی از پارامتر های بهینه سازی نتایجی را به همراه داردکه بدین شرح است:افزایش این زاویه بهبود حجم فضای کاری و کاهش آن ماکزیمم شدن شاخص سفتی را به همراه دارد.افزایش این زاویه با مقدار تابع چند هدفه رابطه مستقیم دارد.

کلاچ مورد مطالعه تشکیل شده است از دو دیسک دوار که درون یک محفظه استوانه ای بسته، پرشده با سیال مگنتورئولوژیکال، قرار می گیرند و حول محور خود می چرخند. با اعمال جریان الکتریکی، گذرنده از سیم پیچی که درون استوانه جاسازی شده است، یک میدان مغناطیسی درون استوانه ایجاد می شود وبه تبع آن ذرات فرومغناطیس معلق در سیال در راستای شار میدان آرایش می گیرند. در چنین شرایطی، سیال به حالت نیمه صلب در می آید و با افزایش لزجت نامی آن، گشتاور مقاوم سیال در برابر دوران دیسک افزایش می یابد. بزرگی گشتاور مقاوم توصیف شده نه تنها به پارامترهای طراحی کلاچ بلکه به شدت جریان گذرنده از سیم پیچ مغناطیسی آن بستگی دارد. بر این اساس برای یک کلاچ مگنتو رئولوژیک مشخص، می توان با تغییر ولتاژ دو سر سیم پیچ،گشتاور انتقالی را مدیریت نمود.

طراحی و ساخت داربست های زیستی به منظور ترمیم بافت یکی از چالش برانگیزترین روش ها در حوزه مهندسی بافت به منظور درمان و بازسازی بافت های معیوب و ازدست رفته است. داربست ها می توانند امکان مهاجرت، رشد و تکثیر سلول ها را برای تشکیل بافت جدید فراهم کنند. تا بدین وسیله منطقه معیوب یا ازدست رفته بازسازی شود. یک داربست ایده آل: 1) شبکه به هم مرتبط از کانال هاست که محیطی برای مهاجرت، تکثیر و چسبندگی سلول ها و همچنین انتقال اکسیژن، مواد غذایی و خروج پس مانده های زیستی را فراهم می کند. 2) دارای خاصیت زیست سازگاری و زیست فعال است. 3) دارای استحکام مکانیکی متناسب با بافت اطراف است. هدف از این مطالعه ارائه و بهره برداری از روش نوین و ابداعی لایه گذاری در جهت طراحی و ساخت داربست های سه بعدی زیستی استخوانی و مطالعه ساختار و ویژگی های داربست های ساخته شده با کمک این روش هست. به منظور دست یابی به شبکه ای سه بعدی از تخلخل ها، از بین طرح های پیشنهادی شش طرح انتخاب و با استفاده از فرایند برش با لیزر دی اکسید کربن کنترل شده توسط کامپیوتر بر روی لایه هایی از جنس زیست مواد پلی متیل متا اکریلات (pmma) ایجاد شد. سپس این لایه ها با کمک گرفتن از حلال های مربوطه به یکدیگر چسبانیده شدند تا ساختمان متخلخل داربست ایجاد شود. یک مدل ریاضی برای تعیین میزان تئوری تخلخل نمونه ها ایجاد گردید، ضمناً به منظور صحت سنجی مدل ها آزمون تخلخل سنجی و جهت ارزیابی استحکام مکانیکی این قطعات آزمون فشار بر روی نمونه ها انجام گرفت. شرایط مشابه آزمون فشار توسط نرم افزار المان محدود آباکوس (abaqus) شبیه سازی شد و نتایج آزمون فشار با نتایج حاصل از تحلیل به روش عددی راستی آزمایی شد. پس از این مرحله، یک لایه کامپوزیت کیتوسان- شیشه زیستی که یک کامپوزیت زیست فعال است، بر روی نمونه ها پوشش داده شد تا داربست ازلحاظ زیستی فعال شود، به این معنا که سلول ها بتوانند درون و بیرون آن رشد کنند و تکثیر شوند. همچنین میزان زیست فعالی پوشش کامپوزیتی داربست توسط آزمایش کشت سلولی ارزیابی شد. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) سلول های تکثیرشده بر روی داربست پوشش داده شده مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاکی از آن بود که این روش امکان ساخت داربست های استخوانی با درصد تخلخل کنترل شده، قطر سوراخ دلخواه و میزان تداخل داخلی بالا را فراهم می کند. از طرف دیگر آزمون کشت سلولی نشان داد که کامپوزیت پوشش داده شده، تعامل بین سلول های استخوانی و داربست را بهبود می دهد که این امر موجب رشد هرچه سریع تر بافت جدید استخوانی می شود.

: با شناخت رفتار بیومکانیکی زانو و نقش اورتز زانو در توانبخشی آن، می توان رفتار مکانیکی اورتز را با ترکیبی از المان‏های ساده مکانیکی (فنر ، دمپر و عملگر) شبیه سازی نمود. بر این پایه، می توان طرحی برای یک اورتز زانو، متشکل از المان‏های ساده مکانیکی ارائه داد، که در آن اجزائ سیستم، در طرحی حساب شده، مفصل زانو را در انجام وظایفش یاری نمایند.

آلیاژهای حافظ شکل می توانند با تبدیل انرژی گرمایی ورودی به انرژی مکانیکی، نیرو و کرنش بزرگی را ایجاد کنند که به همین دلیل، از آنها بعنوان عملگر در میکروپمپ ها استفاده می گردد. هدف از این پژوهش، بررسی اثر حافظ شکلی عملگر آلیاژ حافظ شکل در تحریک یک دیافراگم می باشد. دیافراگم متشکل از یک غشاء مستطیلی می باشد که یک و چند سیم از جنس آلیاژ حافظ شکل درون آن جاسازی شده است. معادلات حرکت حاکم با استفاده از روش لاگرانژ و براساس مدل ساختاری یک بعدی برینسون برای آلیاژ حافظ شکل بدست می آید. با استفاده از یک الگوریتم گام به گام تکراری، معادلات کوپل شبه استاتیکی حرکت و سینماتیک انتقال فاز حل گردیده و نتایج آن طی فرآیند حافظ شکلیبدست می آید. جهت ارزیابی حل نیمه تحلیلی، مدل دیافراگم در نرم افزار اجزای محدود آباکوس شبیه سازی می گردد. مقایسه نتایج بدست آمده، تطابق خوبی را بین حل نیمه تحلیلی و شبیه سازی اجزای محدود نشان می دهد.