در این تحقیق در مورد ماهیت پدیده پخش آوا و روش انتشار آن ، پدیده های فیزیکی مولد آن در ماشین آلات، روش های اندازه گیری و ثبت این پدیده، روشهای پردازش داده ها، روش های عیب یابی بیرینگ ها و در خصوص شبکه عصبی مطالعه می شود. پس از آن نوبت مطالعات عملی این تحقیق می شود. برای انجام این موضوع، ابتدا آزمون ها را بر روی یک ماشین آزمایشگاهی انجام داده و سپس دو ماشین آهسته گرد موجود در مجتمع فولاد مبارکه مورد تست و تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. در این تحقیق این موضوع مشخص می شود که اگر یک ماشین آهسته گرد به صورت دوره ای مورد تست پخش آوا قرارگیرد و داده های آن توسط تبدیل موجک مناسب پردازش شوند، با محاسبه پارامترهای آماری خصوصاً کورتوسیس و بررسی روند تغییرات آن، می توان از پیشرفت خرابی در آن ماشین مطلع شد و با استفاده از تابع انولوپ از نوع عیب نیز آگاهی یافت. همچنین در صورتی که یک شبکه عصبی مناسب برای عیب یابی ماشین طراحی شود، با استفاده از داده های آزمون پخش آوا، به عنوان ورودی شبکه عصبی، می توان از شدت خرابی در آن ماشین نیز آگاهی یافت. علاوه بر آن، موضوع پدیده های اصطکاک و ضربه در بیرینگ های آهسته گرد معیوب مورد تحقیق قرار می گیرد. در تحقیقات قبلی که با استفاده از ماشین های آزمایشگاهی انجام شده اصطکاک در محدوده فرکانسی 50 تا 100 کیلوهرتز اندازه گیری شده است. در این تحقیق این موضوع برای ماشین صنعتی با شرایط کارکرد واقعی تأیید می شود. در مورد پدیده ضربه در این مطالعه مشخص می شود که ضربه توانایی تحریک فرکانس طبیعی حسگر را دارد و از نظر فرکانسی در محدوده فرکانس طبیعی حسگر اتفاق می افتد.

پدیده سایش به عنوان یکی از مکانیزم های مخرب در کارکرد بسیاری از سیستم های صنعتی اختلال ایجاد می کند و باعث محدود شدن عمر سازه می شود. در مواد نانوساختار به علت بالا بودن نسبت سطح به حجم و اثر زیاد پارامترهایی مثل اندازه دانه، مرز دانه، نابه جایی ها و ... سایش و خسارت ناشی از آن از اهمیت بیشتری برخوردار است. ترکیبات بین فلزی نیکل- آلومینیم (ni-al)به دلیل خواص منحصر به فرد خود، در سال های اخیر مورد توجه مهندسین و طراحان صنعتی قرارگرفته اند. از کاربرد مهم این ترکیبات می توان به استفاده از آنها برای پوشش دادن قطعات و اجزای ماشین آلات برای افزایش مقاومت سایشی، خوردگی و اکسیداسیون اشاره کرد. این پوشش ها در کنار خواص منحصر به فرد خود، در دماهای پایین ترد و شکننده هستند. در این راستا سعی بر آن بوده که با ریز کردن اندازه دانه ها تا حد نانومتری، انعطاف پذیری این آلیاژها بهبود بخشیده شود. چنانچه این پوشش ها نانوساختار باشند، می توان انتظار داشت که خواص مکانیکی آنها به طور قابل ملاحظه ای افزایش یابد که سبب بهبود کارایی، کاهش وزن و افزایش عمر قطعات می شود. در پژوهش حاضر، ابتدا پودر نانو ساختار nial با استفاده از روش آسیاب کاری مکانیکی تولید، مورد بررسی و مشخصه یابی قرار گرفت. سپس پودر نانو ساختار تولیدی بر روی زیر لایه فولادی با روش پاشش حرارتی سوخت اکسیژن با سرعت بالا پاشیده شد. در ادامه هم راستا با هدف پروژه، آزمون های نانوفروبرش و سایش بر روی پوشش حاصل صورت گرفت. با استفاده از نتایج آزمون ها می توان به میزان سختی، ضریب الاستیک، عمق سایش و ضریب اصطکاک ماده دست پیداکرد. گرچه آزمون های آزمایشگاهی به نحو مطلوبی می تواند برای بررسی پدیده سایش و تعیین مکانیزم آن بر روی پوشش نانو ساختار مورد نظر به کار رود، اما از آنجایی که ساخت قطعه کاری با هندسه اصلی و انجام آزمایش تحت بارگذاری واقعی کاری زمان بر و گران است، بین آنچه در واقعیت رخ می دهد و آنچه در آزمایشگاه بررسی می شود، اختلاف زیادی وجود دارد. به همین منظور، استفاده از روش های محاسباتی و مدل سازی برای محاسبه سایش نانوساختارها می تواند بسیار موثر باشد. در این پژوهش برای دست یابی به ابزار مدل سازی در کنار روش های آزمایشگاهی، به شبیه سازی آزمون سایش در پوشش نانوساختار تولیدی با دو روش مدل سازی گام به گام عمومی سایش و روش اجزای محدود به همراه پردازشگر سایش در نرم افزار abaqus پرداخته شده است. در روش مدل سازی عمومی سایش از فشار میانگین در هر مرحله استفاده شده است که روشی تقریبی بوده و در مورد ماده نانوساختار با ضریب سایش اندک اعتبار مناسبی دارد. شبیه سازی به همراه پردازشگر سایش به دو صورت دو بعدی و سه بعدی صورت گرفته است. این روش دقت مناسبی در شبیه سازی از خود نشان می دهد. مقایسه نتایج شبیه سازی با نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که شبیه سازی می تواند ابزاری مناسب برای بررسی میزان عمق سایش ماده نانوساختار در اختیار ما قرار دهد.

در این رساله مسئله ی آنالیز پایداری دینامیکی سیستم تیر تحت اثر جسم متحرک مورد مطالعه قرار گرفته است. مبتنی بر تئوری فلاکه (floquet theory) که یک روش مناسب برای آنالیز پایداری سیستم های متغیر با زمان خطی است، شرایط بروز ناپایداری در این سیستم مطالعه شده است. اثر شیوه ی مدل سازی شامل اثر ترم های اینرسی خطی و غیرخطی اینرسی جرم متحرک، مدل سازی جسم متحرک به صورت جرم نوسان کننده دارای سیستم تعلیق و جسم صلب نوسان کننده ی دارای سیستم تعلیق، اثر میرایی و نیروی محوری و تغییر در خصوصیات هندسی و فیزیکی در تیر بر روی نتایج آنالیز پایداری مورد مطالعه قرار گرفته شده است. مجموعه ی نتایج به صورت نقشه های پایداری در صفحه ی جرم- سرعت جسم متحرک ارائه شده و سعی شده است با این بررسی ها مطالعات انجام شده ی قبلی تکمیل شود. در ادامه برای اولین بار روش آنالیز هموتوپی (homotopy analysis method) و روش اختلالی هموتوپی(homotopy perturbation method) به منظور تعیین شرایط پایداری دینامیکی و تشدید یک سیستم دینامیکی معرفی شده اند. مقایسه ی نتایج بکارگیری این روش ها در آنالیز پایداری سیستم تیر- جرم متحرک با نتایج آنالیز انجام شده به روش تئوری فلاکه نشان دهنده ی آن است که ضمن اینکه به خوبی شرایط پایداری توسط این روش ها تعیین می شود، برای اولین بار ضابطه ی ریاضی مرز بین نواحی پایدار و ناپایدار در صفحه ی تیر- جسم متحرک تعیین می شود. همچنین شرایط بروز تشدید جدیدی که تاکنون گزارشی از وجود آنها براساس بهترین دانش نگارنده وجود ندارد و نیز روش تئوری فلاکه قادر به تعیین آنها نیست توسط این روش ها از طریق تعیین ضابطه ی مرز بین نواحی پایدار و ناپایدار تعیین می شود. مقایسه ی بین نتایج آنالیز هموتوپی و اختلالی هموتوپی نشان می دهد که اگرچه هر دو روش نتایج خوب و قابل قبولی را ارائه می دهند ولی دقت نتایج حاصل شده بوسیله ی روش آنالیز هموتوپی دقیق تر از نتایج حاصل شده توسط روش اختلالی هموتوپی است. یکی دیگر از جنبه هایی که بر اساس بهترین دانش نگارنده مورد توجه محققین در بررسی رفتار دینامیکی سیستم تیر- جرم متحرک قرار نگرفته است بررسی اثر لحاظ اصطکاک بین تیر و جسم متحرک بر روی نتایج آنالیز پایداری دینامیکی این سیستم است. لحاظ این اثر سبب پیچیده تر شدن معادله ی دینامیک حاکم بر مسئله و تغییر آن از نوع متغیر با زمان خطی به متغیر با زمان غیرخطی می شود. در این پایان نامه آنالیز پایداری این سیستم با استفاده از روش اختلالی هموتوپی انجام شده است. در انتها نیز جهت فرونشاندن ارتعاشات تیر تحت اثر جرم متحرک اقدام شده است. برای این منظور از روش های تنظیم کننده ی خطی (lqr)، فازی (fuzzy) و فازی وفقی (adaptive fuzzy) استفاده شده است. نشان داده شده است که روش فازی وفقی در برابر نامعینی های سیستمی عملکرد مناسبی دارد.

سرعت نورد بالا و فروکاست زیاد از شرایط مطلوب برای افزایش تولید در فرایند نورد سرد ورق می باشند. ولی اغلب، این شرایط سبب به وجود آمدن چتر می شوند که باعث کاهش کیفیت محصول و صدمه زدن به دستگاه ها می گردد. با توجه به ارزش بالای دستگاه های نورد، پایین نگه داشتن میزان تولید به واسطه وقوع چتر می تواند اثر چشمگیری بر روی قیمت محصولات نورد داشته باشد. لذا انجام پژوهش هایی جهت کنترل پدیده چتر ضروری به نظر می رسد. از سوی دیگر نتایج تجربی نشان داده است که شرایط اصطکاکی نقش بسیار مهمی در چتر ایفا می کند. فعالیت های انجام شده در این تحقیق را می توان به دو قسمت اصلی تقسیم کرد. در قسمت اول این تحقیق مکانیزم های مختلف ایجاد پدیده چتر شناسایی شده و این پدیده با استفاده از مدل های ساده اصطکاکی مدل سازی شده است. برای انجام این کار از نرم افزار متلب و سیمولینک کمک گرفته شده است. همچنین با اضافه کردن موارد تکمیلی مانند حل غیرخطی مدل فرایند، در نظر گرفتن تغییر شکل الاستیک غلتک کار و کارسختی ماده ورق سعی شده تا مدل به واقعیت نزدیک تر گردد. صحت سنجی نتایج از دیدگاه چهار پارامتر خروجی برنامه یعنی سرعت بحرانی چتر، فرکانس غالب، نیرو وگشتاور نورد صورت گرفته و برای این منظور از نتایج عملی واحد نورد سرد تاندم دو قفسه ای مجتمع فولاد مبارکه اصفهان استفاده شده است. بررسی تأثیر ضرایب اصطکاک بر روی چتر بخش دیگری از فعالیت های قسمت اول تحقیق حاضر است. یکی از مهم ترین دستاورد های قسمت اول تحقیق این است که برای رسیدن به سرعت بحرانی ماکزیمم در واحد تاندم دو قفسه ای، مقدار ضریب اصطکاک قفسه دوم بایستی تا حد امکان افزایش یابد. این در حالی است که مقدار بهینه ضریب اصطکاک قفسه اول وابسته به مقدار ضریب اصطکاک قفسه دوم تغییر خواهد کرد. از طرفی ارتعاشات سازه باعث می شود روانکاری سیستم از حالت پایا خارج شود و در نتیجه اصطکاک بین ورق و غلتک تابعی از زمان و موقعیت گردد. داشتن فهمی جامع از پدیده روانکاری ناپایا می تواند به ساختن یک مدل اصطکاکی واقعی برای فرایندهای تحت ارتعاش کمک کند و همچنین می تواند راهکارهایی جهت جلوگیری از ارتعاشات ارائه دهد. لذا در قسمت دوم این تحقیق سعی شده فهم درستی از پدیده روانکاری ناپایا حاصل شود و مدل چتر بر مبنای روانکاری ناپایا تهیه گردد. همچنین در بخش تکمیلی قسمت دوم با کاستن از فرضیات، مدل سازی روانکاری ناپایا در حالت مکانیزم غالب روانکاری در فرایند نورد سرد یعنی رژیم روانکاری مخلوط صورت گرفته است. در نهایت علاوه بر صحت سنجی نتایج از دیدگاه چهار پارامتر خروجی، مقایسه ای بین نتایج حاصل شده از دو قسمت فوق با یکدیگر صورت گرفته و تأثیر پارامترهای روغن بر روی چتر بررسی شده است. از نتایج کلیدی قسمت دوم می توان به دقیق تر شدن مدل چتر با لحاظ کردن روانکاری ناپایا و همچنین مشخص شدن تنش برشی حدی روغن به عنوان یک پارامتر تأثیرگذار بر روی چتر اشاره کرد. از جمله اصلی ترین نوآوری های این تحقیق عبارتند از: تعیین نحوه تأثیرگذاری ضرایب اصطکاک بر روی پدیده چتر در واحد تاندم دوقفسه ای، مدل سازی دینامیکی فرایند نورد با لحاظ کردن روانکاری ناپایا برای کاربردهای عملی مانند بررسی پدیده چتر، نحوه تأثیرگذاری پارامترهای روغن بر روی ارتعاشات سیستم.