فورج دقیق یکی از پیشرفت های جدید در زمینه آهنگری است که به خاطر مزایایی که دارد از سایر فرایند های آهنگری متمایز شده است. هدف از این فرایند تولید قطعات با شکل نهایی یا حداقل نزدیک به شکل نهایی در شرایط فورج معمولی است. چرخدنده های ساده از قطعاتی هستند که در صنعت کاربرد زیادی دارند. دو گروه از روش های ساخت یعنی روش برشی و روش غیر برشی برای تولید چرخدنده ها مورد استفاده قرار می گیرند. آهنگری چرخدنده های ساده یکی از روش های غیر برشی است که با توجه به تقاضای گسترده از طرف صنعت برای تولید چرخنده های با استحکام بالا به کار می رود. از جمله مزایای فورج دقیق چرخدنده ها در مقایسه با روش ماشینکاری می توان به به خواص مکانیکی یهتر و استحکام بیشتر به دلیل بهبود ریز ساختار در اثر کار مکانیکی، مصرف ماده خام کمتر، نرخ تولید بالا و از همه مهمتر حذف عملیات ماشینکاری و برشکاری بعدی و در نتیجه کاهش زمان و هزینه تولید اشاره کرد.در این تحقیق فورج دقیق چرخدنده های ساده با روش تحلیل عددی با استفاده از المان محدود مورد بررسی قرار گرفته و تاثیر پارامتر های هندسی چرخدنده نظیر تعداد دندانه، مدول و ارتفاع و همچنین قطر بیلت اولیه و شرایط تماسی بین قالب ها و قطعه کار مطالعه شده است. با توجه به اینکه بیشتر چرخدنده ها بعد از تولید با روش های گوناگون به محور اتصال می یابند لذا به منظور حذف این عمل در ادامه، فرایند فورج چرخدنده های متصل به محور و یا همان کله زنی چرخدنده های ساده مورد مطالعه قرار گرفته و تاثیر پارامتر های ذکر شده بر این فرایند نیز بررسی شده است. برای انجام شبیه سازی های المان محدود از نرم افزار deform 3d استفاده شده است. در قسمت انتهایی به منظور معتبرسازی نتایج حاصل از شبیه سازی المان محدود، آزمایشات تجربی برای ساخت یک چرخدنده صنعتی که در تراکتور 285-4wd مورد استفاده قرار می گیرد، انجام گرفته است. برای انجام آزمایش های تجربی از ماده سرب استفاده شده است. نتایج بررسی های عددی و تجربی نشان می دهند که در فورج دقیق چرخدنده های ساده باید قطر بیلت اولیه همواره نزدیکترین مقدار به ریشه چرخدنده باشد تا هم باعث کاهش نیروی شکل دهی شود و هم شکل گیری گوشه های چرخدنده با مشکل مواجه نشود. بررسی تاثیر تعداد دندانه ها بیانگر این است که با افزایش تعداد دندانه ها مقدار نیروی لازم افزایش پیدا می کند و با توجه به مقادیر فشار ویژه تعداد دندانه های بهینه چرخدنده برای شکل دهی به روش فورج دقیق 10 تا 20 دندانه می باشد. همچنین به منظور دستیابی به سیلان مواد یکنواخت تر با نیروی کمتر باید ضریب اصطکاک مابین سطوح در کمترین مقدار ممکن باشد. همچنین بررسی مقادیر تنش و کرنش موثر نشان می دهد که بیشترین مقدار تنش و کرنش در ریشه چرخدنده اتفاق می افتد که در فورج چرخدنده های ساده متصل به محور سطح زیرین گوشه پایینی نیز به این مناطق اضافه می شود. همچنین مقایسه نتایج بدست آمده از روش المان محدود با نتایج تجربی نشان دهنده قابل اعتماد بودن نتایج بدست آمده از تحلیل عددی در فرایند فورج دقیق می باشد.

هدف از اجرای این پروژه ارائه رهیافتی بر مبنای تستهای تجربی می باشد. نیروهای وارد از طرف ماسه بر مدل ساده فومی اندازه گیری خواهد شد و تاثیرات فرکانس و شتاب و محل قرار گیری قالب در درجه بر نیروی وارد بر مدل فومی به صورت تجربی بررسی می شود. سپس این نیروها بر مدل المان محدود قالب اعمال و تغییر شکل آن استخراج می شود. در پایان با استفاده از روش آنالیز ابعادی و شبکه عصبی سعی شده است نیرو های وارد بر مدل برای شرایطی متفاوت از شرایط تست آزمایشگاهی پیش ببینی شود. به منظور انجام این پژوهش نیاز به طراحی و ساخت ظرفی می باشد که آزمایشات در درون آن انجام شود. این ظرف بر روی ویبراتور نصب شده و مدل درون آن قرارمی گیرد و ماسه درون آن ریخته می شود. برای اندازه گیری نیروی وارد بر مدل از طرف ماسه، مکانیزمی طراحی ودرون مدل تعبیه شد. همچنین به منظور اندازه گیری شتاب ظرف و شتاب انتقالی به مدل شتاب سنجی درون مدل و روی ظرف نصب می شوند. آزمایشات در چند شتاب مختلف و موقعیت مختلف انجام می شود و نتایج حاصل از آزمایشات مورد تحلیل قرار می گیرد.

موضوع بررسی احتمال فوران در جو شکاری حین کار و روش های کاهش آن و همچنین تنش پسماند ناشی از جوشکاری به علت تاثیر قابل ملاحظه آن در رفتار مکانیکی (خزش، خستگی و خوردگی) محل اتصال از اهمیت ویژه ای در صنایع نفت و پتروشیمی برخوردار است. به خصوص با افزایش میزان کاربرد جوشکاری حین کار در صنایع، اخیرا به این مطلب توجه ویژه ای در ادبیات فن شده است. به دلیل پیچیدگی فرایند جوشکاری از نظر شرایط اولیه و مرزی و نیاز به بررسی حرارتی- مکانیکی، امکان حل تحلیلی جهت مدلسازی فرایند وجود ندارد. از طرفی به دلیل تنوع و پیچیدگی شرایط از قبیل هندسه قطعات و غیره بررسی تجربی این فرایند نیز بسیار پرهزینه می باشد که غالبا منجر به تخریب محل اتصال نیز می گردد. به همین دلیل بررسی عددی فرایند جوشکاری و محاسبه تنش های پسماند ناشی از آن امروزه یکی از زمینه های تحقیقاتی مهم در شاخه مهندسی مکانیک می باشد. موضوع اصلی این پایاننامه مدلسازی و تحلیل عددی فرایند اتصال جوش در یک سه راهی مشخص به کمک روش المان محدود می باشد. ویژه گی های خاص این پایاننامه را می توان به شرح ذیل خلاصه نمود. 1-در مدل مورد نظر در حین جوشکاری از داخل یکی از لوله ها سیال داغ یا سرد جریان داشته و این امر بر توزیع درجه حرارت و تنش در حین جوشکاری در محل جوش و در نهایت تنش های پسماند تاثیر خواهد گذاشت. 2-تاثیر دبی سیال عبوری، سرعت الکترود، ولتاژ و آمپراژ، پاس های جوشکاری در افزایش و کاهش خطر فوران بررسی خواهد شد. 3-سرعت حرکت الکترود با استفاده از روش تولد و مرگ المان ها مدلسازی خواهد شد. 4-تاثیر ولتاژ و آمپراژ جوشکاری به کمک روابط موجود مثلا مدل rosenthal در مقدار حرارت داده شده به محل جوش مورد بررسی قرار خواهد گرفت. لازم به ذکر است در انجام این پایاننامه از نرم افزار ansys استفاده شده و هدف اصلی محاسبه تنش های باقیمانده، تاثیر عوامل ذکر شده بر آن و مقایسه نتایج حاصل با داده های موجود در ادبیات فن می باشد.

هدف از این تحقیق، مطالعه و بررسی پدیده تغییرشکل های پیش رونده در مخازن تحت فشار استوانه ای با نسبت های قطر به ضخامت مختلف و با دو جنس فولاد mild steel و stainless steel به همراه ممان های سیکلیک ناشی از اثرات زلزله، مورد استفاده در نیروگاه های اتمی می باشد.این پدیده بر اساس انتخاب مدل سخت شوندگی سینماتیکی غیرخطی و بسط آن به مدل ترکیبی مورد بررسی نظری قرار گرفته است. با استفاده از سیکل های پایدار شده به دست آمده از آزمون تجربی، مدل پلاستیسیته با داده های تجربی کالیبره شده و رفتار ماده تحت اثر بارگذاری سیکلی بهبود یافته است. تحلیل عددی و مقایسه نتایج به دست آمده از این طرح با نتایج تجربی موجود در ادبیات فن، پیش بینی پدیده تغییرشکل های پیش رونده محیطی می باشد. نتایج نشان می‎دهند که ابتدا در روشهای عددی و تجربی نرخ افزایش تغییرشکل های پیش رونده زیاد بوده و سپس با افزایش تعداد سیکل ها کاهش می‎یابند. نرخ کرنش های پیش رونده در ارتباط با اندازه فشار داخلی، ممان تناوبی و ثابت های مواد در مدل سختی می باشد. در دامنه تنش میانگین غیر صفر کم، نتایج به دست آمده از روش عددی به نتایج حاصل از مقادیر تجربی نزدیک می باشد در این حالت ابتدا پدیده تغییرشکل های پیش رونده گذرا و پس از چندین سیکل حالت پایدار ایجاد می شود. در دامنه تنش میانگین غیرصفر بزرگ، نتایج حاصل از روش عددی در مقایسه با نتایج تجربی فراتخمین می باشند که در این حالت تغییرشکل های پیش رونده قابل توجهی پیش بینی می شود. در بررسی این پدیده به علت عدم وجود تنش های حرارتی، اثرات خزش مورد نظر نبوده و ضمنا اثر فرکانس بارهای اعمالی در پدیده تغییرشکل های پیش رونده مورد نظر می باشد. به طوری که با دور شدن از فرکانس تشدید، تغییرشکل های پیش رونده کاهش می یابند. مقایسه نتایج به دست آمده با معادله 9 در کدasme نشان می دهد که ضریب ایمنی 4.5 برای شدت تنش مجاز طراحی در این معادله برای نسبت ممان های پایین مناسب و برای نسبت ممان های بالا می تواند محافظه کارانه ‎باشد.

امروزه در شکل دهی ورق های فلزی افزایش نیاز و تقاضا برای کشش عمیق قطعات و اجزاء سبک وزن با ضخامت بسیار کم و اشکال پیچیده دیده می شود، این در حالی است که آلیاژهای سبک فلزی مانند آلومینیوم و منیزیم که علیرغم سبک وزن بودن و استحکام بالا دارای قابلیت ضعیف شکل دهی هستند، مشکلاتی را در استفاده از فرآیند کشش عمیق در جهت شکل دهی این دسته از مواد بوجود می آورند. تحقیقات انجام یافته در این پایان نامه نشان می دهد که استفاده از مکانیزم ورقگیر ارتعاشی که باعث ایجاد حرکت رفت و برگشتی ورقگیر در حین فرآیند کشش عمیق می شود، می تواند در افزایش قابلیت شکل پذیری ورق آلومینیومی نوع 1050 مفید باشد. بوسیله این ورقگیر، در هر سیکل ابتدا نیروی ورقگیر با بلند شدن ورقگیر از روی ورق حذف می شود که اجازه ی سیلان راحت ماده به داخل حفره را می دهد. سپس با اعمال نیروی فنرها و پایین آمدن ورقگیر و اعمال دوباره نیروی ورقگیر، از سیلان بیش از حد ورق به داخل حفره ی قالب و چروکیدگی قطعه جلوگیری می کند. در این پایان نامه به بررسی تأثیر استفاده از مکانیزم ورقگیر ارتعاشی برروی قابلیت شکل پذیری ورق آلومینیومی به ضخامت یک میلی متر با کمک روش اجزاء محدود و با استفاده از کدabaqus پرداخته شده است. برای معتبر سازی نتایج حاصل از شبیه سازی المان محدود، آزمایشات تجربی فرآیند کشش عمیق، نیز صورت گرفته است. تحقیقات انجام شده در این راستا نشان می دهد که با استفاده از یک چنین سیستمی می توان عمق و حد نسبت کشش را افزایش داد، که نقش پارامترهایی چون دامنه نوسان و فرکانس نوسانی در نتایج حاصله انکار ناپذیر است. بررسی های انجام یافته، نشان دهنده تطابق خوب نتایج حاصل از شبیه سازی المان محدود فرآیند کشش عمیق و آزمایشات تجربی است.

تاول هیدروژنی در اثر تجمع هیدروژن در حفره ها و حبابهای داخل فلز در بدنه ظروفی که سیال آن h2s مرطوب است، رخ می دهد. عیوبی که در بدنه ظرف به وجود می آید موجب کاهش استحکام آن شده و می تواند باعث گسیختگی آن و خسارت های جبران ناپذیر شود. در این تحقیق، عیب تاول هیدروژنی بدون ترک و برآمدگی بیشتر از یکدهم سایز عیب بر روی بدنه ظرف تحت فشار را با استفاده از آنالیز عددی به روش المان محدود بررسی کرده ایم. در مدلسازی هندسی از نرم افزارsolidworks و برای تحلیل عددی از نرم افزار abaqus استفاده شده است. نتایج بدست آمده از تحلیل عددی در دو نمودار تنش در برابر سایز و فشار تسلیم در برابر سایز با توجه به ضخامت باقی مانده از ظرف جمع بندی شده است. سپس عیوب با استفاده از معیارهای استاندارد api 579 ارزیابی و با نتایج بدست آمده از روش المان محدود مقایسه شده است. روش ارائه شده برای مدلسازی هندسی و عددی عیوب، در سطح سوم ارزیابی طبق استاندارد api برای بازرسان فنی شرکت پالایش نفت تبریز قابل استفاده است. در استاندار api در صورتی که فرمولهای ارزیابی سطح اول و دوم جواب ندهد یا بازرس تشخیص دهد عیب بر اساس سطح سوم به روش المان محدود مدلسازی و بررسی می شود. نمودارهای بدست آمده را می توان در ارزیابی تاولهای موارد مشابه، بدون نیاز به استفاده از ارزیابی های استاندارد به کار برد. نتایج نشان می دهد که ضریب اطمینان و معیارهای استاندارد محافظه کارانه بوده و با استفاده از روش المان محدود می توان بررسی و تصمیم گیری دقیقتر و بهتری انجام داد. نتایج کاربردی بوده و قابلیت بکارگیری از آنها در سایت پالایشگاه وجود دارد.

هدف از انجام این تحقیق بررسی رفتار غیرخطی و آشوبناک در سیستم تعلیق می باشد. بدین منظور مروری بر ادبیات فن انجام شد. مشاهده شد که برای شناسایی تاثیر بکارگیری دمپرهای الکترومغناطیسی بر پاسخ دینامیکی سیستم تعلیق تا به امروز فقط از مدل یک چهارم یک درجه آزادی خودرو استفاده شده است. در این تحقیقات همچنین تنها از روش های عددی معمول در شناسایی پاسخ آشوبناک استفاده شده است. در نتیجه بررسی تاثیر سایر درجات آزادی خودرو بر پاسخ سیستم تعلیق مجهز به دمپر الکترومغناطیسی به عنوان هدف اصلی از انجام این پایان نامه انتخاب گردید. مسئله ای که قبل از پرداختن به هدف اصلی پایان نامه در این تحقیق مورد توجه قرار گرفته است بررسی امکان حل معادلات حاکم بر سیستم تعلیق مجهز به دمپر الکترومغناطیسی با استفاده از روش های اغتشاشات است. هدف از انجام این بررسی که در فصل دوم پایان نامه به آن پرداخته شده است توان سنجی روش های اغتشاشات در نمایش پاسخ آشوبناک برای سیستم تعلیق مجهز به دمپر الکترومغناطیسی می باشد. این امکان سنجی تنها برای سیستم تعلیق هیدرولیکی در مراجع انجام شده است. حل انجام شده توسط روش مقیاس های چندگانه نشان داد که پارامترهای دمپر الکترومغناطیسی تاثیر اصلی را در تعیین نوع پاسخ سیستم دارند. سپس هدف اصلی پایان نامه مورد توجه قرار گرفت اما با توجه به افزایش پیچیدگی معادلات با افزایش درجات آزادی، این بار روش های عددی معمول در ادبیات فن مورد استفاده قرار گرفت. ابتدا با در نظر گرفتن جرم فنربندی نشده مدل یک چهارم دو درجه آزادی خودرو مورد بررسی قرار گرفت و رفتار غیرخطی و آشوبناک در پاسخ سیستم شناسایی شد. قابل ذکر است که مدل یک چهارم و سایر مدل ها پیش از این نیز برای شبیه سازی دینامیک خودرو مجهز به سیستم تعلیق هیدرولیکی استفاده شده اند اما سیستم های تعلیق مجهز به دمپر الکترومغناطیسی دارای رفتار غیرخطی و هیستریستیک هستند که با مدل های خطی و تکه ای خطی ارائه شده برای دمپرهای هیدرولیکی قابل شناسایی نیست. نشان داده شد که بکارگیری دمپر الکترومغناطیسی در سیستم تعلیق خودرو سبب تغییرات عمده در پاسخ فرکانسی آن می شود همچنین در مقایسه با مدل یک چهارم یک درجه موجود در مراجع برای این نوع از سیستم های تعلیق نواحی ناپایدار جدیدی در پاسخ دیده شد. در نهایت مدل نصف خودرو برای سیستم تعلیق مجهز به دمپر الکترومغناطیسی مورد بازنگری قرار گرفت. در مدل مورد استفاده با در نظر گرفتن اثرات غیرخطی سیستم تعلیق، پاسخ فرکانسی سیستم و عوامل تاثیرگذار بر رفتار سیستم مورد بررسی قرار گرفت و از نمودارهای پاسخ فرکانسی، دوشاخگی و پوآنکاره برای شناسایی نواحی آشوبناک در پاسخ استفاده شد. در مدل یک چهارم امکان شناسایی رفتار کله زنی خودرو وجود نداشت. نشان داده شد که در مدل نصف خودرو در اثر نزدیکی رزونانس حرکت عمودی و کله زنی خودرو پاسخ سیستم در این ناحیه دچار تحول می شود که این مسئله بایستی در طراحی سیستم تعلیق در این ناحیه مدنظر قرار داده شود.

در این پایان نامه ابتدا دستگاه تست خزش موجود در آزمایشگاه مقاومت مصالح دانشکده فنی و مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز با طراحی سیستم جدید، تکمیل شده و امکان بررسی رفتار توام خزش و خستگی فراهم خواهد شد. سپس نمونه هایی از فولاد ضد زنگ304 تهیه و رفتار خزشی – خستگی آنها در رنج low cycle و تنش بالای تنش تسلیم و در درجه حرارت بالای نصف درجه حرارت ذوب بررسی شده و نتایج با ادبیات فنی و نیز داده های تجربی برای این ماده در حالت خزش وخستگی به تنهایی مقایسه خواهد شد.

در این پایان نامه به منظور تحلیل رفتار تغییرشکلهای بزرگ مواد، یک مدل ساختاری با استفاده از تابع تسلیم اعوجاجی و مفهوم تانسور نرخ چرخش پلاستیک ارائه شده است. در این مدل پارامترهای مربوط به سخت شوندگی های همسانگرد، سینماتیک و اعوجاجی در تابع تسلیم لحاظ شده اند و سپس با کاربرد قانون جریان وابسته بر روی تابع تسلیم، رابطهی ماکروسکوپیک مربوط به تانسور نرخ چرخش پلاستیک اصلاح شده است. همچنین از رابطهی نمایی قانون سخت شوندگی همسانگرد و معادله ی غیرخطی آرمسترانگ- فردریک برای سخت شوندگی سینماتیک، در مدل سازی استفاده شده است. لازم به ذکر است که به منظور رعایت شرط عینیت (شرط استقلال رفتار ماده از انتخاب سیستم مختصات) از مفهوم نرخ های همگرد به جای نرخ مادی در مدل سازی استفاده شده است. در ادامه مولفه های تانسور سخت شوندگی اعوجاجی بدست آمده و با کاربرد رابطه مربوط به تانسور نرخ چرخش پلاستیک، از نرخ همگرد با چرخش زیر ساختارهای ماده برای تعیین تانسورهای تنش کوشی و زمینه در فرآیند تغییرشکل های بزرگ استفاده شده است. به منظور مقایسه نرخ های همگرد مختلف، معادلات مدل به طور مجزا برای نرخ های همگرد جاومن، گرین-نقدی، اویلری و لگاریتمی نیز مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت مدل ارائه شده در دو مسأله پیچش میله استوانه ای با دو انتهای ثابت و دو انتهای آزاد مورد حل قرار گرفته و نتایج حاصله با داده های آزمایشگاهی موجود در ادبیات فن مقایسه شده است. همچنین برای بررسی بیشتر صحت مدل سازی، به پیش بینی پدیده اثر محوری (تغییرات نیروی محوری در پیچش انتها ثابت یا پیشرفت کرنش محوری در پیچش انتها آزاد) پرداخته شده است.

در این پایان نامه رفتار مکانیکی تیرهای کامپوزیتی fgm ارتوتروپیک متصل به مواد پیزوالکتریکی بررسی شده است. لایه های مختلف تیر fgm از مواد کامپوزیتی تقویت شده فیبری بوده که در آن زاویه و کسر حجمی فیبرها به صورت پیوسته و با استفاده از قانون توانی در راستای ضخامت تغییر می کنند. معادلات حاکم سه بعدی پیزوالاستیسیته با استفاده از یک مدل تیر تغییر شکل برشی مرتبه بالا، به معادلات حاکم یک بعدی برای تیرهای cross-ply و angle-ply تقلیل یافته و پتانسیل الکتریکی با استفاده از چند جمله ای های لژاندر مرتبه دو در راستای ضخامت بیان شده است. از مدل میکرومکانیکی mori-tanaka برای همگن سازی خواص مواد استفاده شده و معادلات حاکم با روش المان محدود حل شده اند. نتایج به دست آمده با استفاده از مدل ارائه شده با نتایج موجود در ادبیات فن مقایسه و دقت آن ها بررسی شده است. تیرهای fgm متقارن و غیر متقارن برای ارائه نتایج عددی در نظر گرفته شده اند. اثر پارامترهای مختلف، به خصوص پارامترهای تغییرات تدریجی خواص، در رفتار استاتیکی، دینامیکی و پاسخ ارتعاشی گذرای کنترل شده با روش closed-loop تیرهای مذکور، برای شرایط مرزی و بارگذاری های مکانیکی و الکتریکی مختلف مورد مطالعه قرار گرفته و رفتار آن ها با رفتار تیرهای غیر fgm معمول مقایسه گردیده است. نتایج به دست آمده حاکی از بهبود رفتار تیرهای fgm هستند و نشان می دهند که بر خلاف تیرهای لایه لایه معمول، تنش عمودی به صورت پیوسته در راستای ضخامت آن ها تغییر می کند و از مقدار تنش برشی کاسته می شود. همچنین نتایج نشان می دهند که رفتار این تیرها در مقایسه با تیرهای لایه لایه معمول، بسته به نوع کاربرد لایه پیزوالکتریکی (محرک یا سنسور) و نحوه چینش لایه ها (متقارن یا غیر متقارن) متفاوت است. در مسائل بهینه سازی تیرهای کامپوزیتی fgm ارتوتروپیک با لایه های پیزوالکتریکی می توان از مدل ارائه شده و نتایج به دست آمده استفاده کرد.

با توجه به رشد جمعیت و نیاز به انتقال سریع و پیشرفته ،مساله ایمنی و افزایش سرعت قطار از اهمیت خاصی برخوردار است .بدین منظوردر سیستم حمل و نقل ریلی باید ضریب اطمینان به اندازه کافی در نظر گرفته شود.از جمله خطراتی که در این سیستم می تواند رخ دهد می توان به پدیده خروج از خط و شکست محور و ... اشاره نمود. با توجه به اینکه چرخ و محور جزو اساسی ترین اجزای یک وسیله ریلی می باشد بنابراین تجزیه و تحلیل تنش ها و کرنش ها در این قطعات تحت بارهای مختلف دارای اهمیت زیادی می باشد.لذا در این تحقیق با توجه به اهمیت موضوع ابتدا به عنوان مثال ،چرخ یک نوع قطار باری که متعلق به بوژی y25 می باشد و ریل متداول در راه آهن ایران u33 انتخاب و نیروهای وارده در حالات مختلف مانند (تغییر بار محوری و شتاب گیری و ...) بدست آمده و سپس عمر خستگی چرخ قطار محاسبه می شود در محاسبه عمر خستگی چرخ موارد زیر مورد نظر است: 1- اثر سرعت قطار در عمر خستگی 2- اثر بار محوری درعمر خستگی ضمنا موارد فوق به صورت عددی و با استفاده از نرم افزار آباکوس محاسبه و سپس نتایج بدست آمده با نتایج موجود در ادبیات فن مقایسه و نتیجه گیری می شوند.

مطالعه اجزاء خطوط لوله تحت تاثیر فشار داخلی و ممان های سیکلیک ناشی از اثرات زلزله در صنایع پتروشیمی ، صنایع گاز و در نیروگاه های اتمی دارای اهمیت است. طراحی خطوط لوله و تجهیزات مربوط به آن ها بر اساس استاندارد asme انجام می شود که شامل تنش های اولیه و ثانویه و حداکثر می باشد. بار گذاری تناوبی منجر به رفتار shakedown یا تغییر شکل های پیشرونده (ratchetting) می گردد. داشتن اطلاعات کافی از پدیده shakedown و شروع پدیده تغییر شکل های پیشرونده و روند آن بسیار مهم است. در این پایان نامه هدف تجزیه و تحلیل پدیده shakedown و تغییر شکل های پیشرونده در اتصالات زانویی تحت تاثیر ممان های خمشی در صفحه (in-plane) می باشد. زانو های با نسبت قطر به ضخامت های مختلف و با دو جنس فولاد کربن دار و ضد زنگ مورد استفاده در نیروگاه های اتمی مورد بررسی قرار گرفته است. در تجزیه و تحلیل از روش های عددی استفاده شده است و آزمایش بارهای دوره ای به منظور به دست آوردن ضرایب لازم برای مشخصات قطعات در انواع سخت شدن ها انجام گرفت. نتایج عددی به دست آمده با نتایج تغییر شکل های پیشرونده موجود در ادبیات فن مقایسه و نتیجه گیری شد. نتایج نشان دهنده آن است که در ممان های دینامیکی کم تطابق خوبی بین نتایج تجربی و نتایج عددی برقرار می باشد و هر چه اندازه ممان دینامیکی افزایش می یابد اختلاف نتایج عددی و تجربی بیشتر می شود.

جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی یا به اختـصار (fsw) یکی از روش های اتصال فلزات ناهمـجنس می باشد. این روش مبتنی بر جوش در حالت جـامد بوده و از جدیدترین روش های جوشـکاری می باشد. بحث اصلی در این نوع جوشکاری مدل سازی ناحیه جوش می باشد که در آن دو عنصر با درصدهای حجمی متفاوت و تقریباً نامشخص با هم ترکیب شده و ناحیه جوش را پدید می آورند. در مدل سازی این بخش از تعاریف مواد تابعی مدرج استفاده خواهد شد. مواد تابعی مدرج یا (fgm) موادی مهندسی می باشند که از ترکیب چندگانه و معین مواد مختلف با همدیگر حاصل می شوند. هدف از تولید این مواد در مهندسی، مورد استفاده قرار گرفتن هر ماده از ترکیب در موقعیت خاصی می باشد. در این پژوهش سعی می شود با استفاده از روش های تخمین عمر ترک خستگی در اتصالات جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، تأثیر ترک در قسمت های مختلف از ناحیه جوش دو فلز غیر همجنس مس و آلومینیم آلیاژ 7075-t6 بررسی شده و نتایج حاصل از مدل سازی این اتصال با نتایج تجربی آن مقایسه شود. همچنین سعی می شود با استفاده از تست خمش چهار نقطه ای جهت انتشار ترک برای ترک های در راستای عمود بر گرادیان خصوصیات مواد، پیش بینی و صحت آن با انجام تست تجربی خمش چهار نقطه ای مورد بررسی قرار گیرد. در نهایـت عمر خستگی اتصال ناچ دار جوش اصطکاکی اغتشاشی مس و آلـــومینیم با استفاده از رابطه پاریس – والکر تعیین می شود. در این حالت ناچ تنها در مرکز ناحیه جوش ایجاد شده و عمر خستگی اتصال تحت بارگذاری های مختلف تعیین می شود. در نهایت این نتایج نیز با استفاده از تست تجربی مقایسه می شود.

در دو دهه اخیر روند رو به رشد صنعت آب و احداث سدهای مختلف، طراحی و تولید سیستم های مکانیکی متناسب با این نیاز به ضرورتی استراتژیک تبدیل نموده است. از جمله این سیستم های مکانیکی شیرهای پروانه ای قطر بالا می باشند که به دلیل مزایای مختلف آنها از جمله سادگی، هزینه پایین، ایجاد افت فشار پایین در حالت کاملا باز، و فضای مورد نیاز کم مورد توجه زیادی هستند. برای راه اندازی شیرهای پروانه ای قطر بالا، محرک شیر می تواند بسیار گران باشد، بنابراین ضروری است که به خوبی نیروهای سیال و گشتاورهای اعمال شده بر دیسک شیر را بشناسیم. در این تحقیق، تحلیل شیر پروانه ای(dn1200-pn64) در سه مرحله انجام شد: مرحله اول:در مرحله اول با استفاده از روش عددی المان محدود ، استحکام قطعات اصلی شیر پروانه ای در حالت کاملا بسته تحت فشار هیدرواستاتیکی طبق استاندارد iso 5208 بررسی شد و قطعات بحرانی مشخص شد. همچنین برای تایید روش عددی و آب بندی آزمایش هیدرواستاتیکی انجام گرفت. مرحله دوم: شیر تحت جریان سیال قرار گرفت و گشتاور هیدرودینامیکی وارد به دیسک شیر در زوایای مختلف دیسک تحت شرایط مرزی مختلف طبق استاندارد awwa با استفاده از روش عددی fsi(fluid-structure interface) بدست آمد. در این مرحله، چون امکان انجام آزمایش بر روی شیر پروانه ای مورد نظر به دلیل هد مورد نیاز بالا در محیط آزماشیگاهی وجود نداشت. آزمایش هیدرودینامیکی برای تعیین گشتاورهیدرودینامیکی بر روی شیر پروانه ای قطر پایین (dn250) با همان مشخصات شیر پروانه ای (dn1200) انجام گرفت و با نتایج عددی مقایسه شد. مرحله سوم: فرکانس طبیعی شیر در زوایای مختلف دیسک با استفاده از روش عددی المان محدود بدست آمد و زاویه بحرانی و قطعه بحرانی مشخص شد.

جوشکاری اصطکاکی تلاطمی شیوه نوینی از روش جوشکاری اصطکاکی است که علاوه بر مزیت های بسیار در زمینه متالوژی، انرژی، محیط زیست و غیره محدودیت های دیگر روش های جوشکاری برای آلیاژهای آلومینیم و منیزیم را ندارد. جوشکاری اصطکاکی نقطه ای یک فرایند جوشکاری حالت جامد می باشد که در آن یک ابزار دوار مصرف نشدنی شامل یک پین متصل به یک شولدر درون دو صفحه ای که قرار است به یکدیگر جوش داده شوند فرو می رود. حرکت دورانی ابزار و اصطکاک ایجاد شده بین ابزار و صفحات باعث گرم شدن و شارش پلاستیکی فلز شده و نقطه جوش اصطکاکی شکل می گیرد. پارامترهای مهم فرایند جوشکاری، سرعت دورانی ابزار، نیروی فشاری ابزار، عمق نفوذ ابزار و مدت زمان جوشکاری می باشد. این روش جوشکاری برای آلیاژهای آلومینیم، منیزیم و اخیراً فولاد توسعه یافته است. ویژگی هایی هم چون جوشکاری صفحات با ضخامت و جنس های متفاوت، استحکام و کیفیت بالای جوش از مزایای این روش جوشکاری می باشد. با توجه به این که پدیده خستگی یکی از مهم ترین حالت های شکست می باشد، توسعه مدل های مناسب برای طراحی در زمینه استحکام خستگی جوش های اصطکاکی تحت شرایط بارگذاری پیچیده، به منظور افزایش کارایی و دوام قطعات ضروری است. بسیاری از مطالعاتی که در زمینه جوش های اصطکاکی تلاطمی انجام شده است، بر اساس مشاهدات تجربی و نتایج آزمون های تجربی بوده است. در این تحقیق عمر خستگی در اتصالات جوش اصطکاکی تلاطمی نقطه ای شامل عمر آغاز و انتشار ترک خستگی، برای آلیاژ آلومینیم 6t-7075 از دو روش تجربی و عددی بررسی شده است. در روش عددی تخمین عمر خستگی با بهره گیری از تحلیل های دوبعدی و سه بعدی اجزا محدود و مدل های تخمین عمر خستگی انجام شده است. برای اعتبارسنجی نتایج عددی به دست آمده، از آزمون های تجربی و مقایسه نتایج دو روش عددی و روش تجربی استفاده شده است. مشاهدات تجربی در نمونه های کشش-برش جوش اصطکاکی تلاطمی نقطه ای قبل و بعد از آزمون های کشش استاتیکی و خستگی نشان دادند مودهای شکست تحت بارگذاری استاتیکی و متناوب کاملاً متفاوت از یکدیگر است. تحت شرایط بارگذاری استاتیکی، ترک ها از لبه های ترک اصلی جوش پدیدار می شوند و انتشار ترک های خستگی در امتداد پیرامون دکمه جوش باعث جدا شدن صفحه فوقانی می شود، که این حالت در شرایط بارگذاری متناوب کم چرخه نیز روی می دهد. تحت شرایط بارگذاری پرچرخه، انتشار ترک های خستگی در عرض قطعه نهایتاً باعث شکستگی قطعه می-گردد. نتایج عددی به دست آمده از تحلیل اجزای محدود به همراه رهیافت کرنش-عمر و مکانیک شکست به ترتیب برای تخمین عمر آغاز و انتشار ترک خستگی سازگاری خوبی را با نتایج تجربی به دست آمده از آزمون های تجربی خستگی نشان دادند. نتایج تخمین عمر آغاز ترک خستگی در اتصالات جوش اصطکاکی نقطه ای تلاطمی با استفاده از دو روش swt و morrowتقریباً مشابه یکدیگر است.

برای بررسی و آنالیز تنش کرنش و خستگی محور قطار در شرایط مختلف کارکرد، ابتداً به بررسی تطابق و یا عدم تطابق معیارهای مختلف خستگی با نتایج تجربی پرداخته می شود و نتایج حاصل از مدلسازی با نتایج حاصل از تست های تجربی مقایسه و نتیجه گیری می شوند. سپس به بررسی تاثیر پارامترهای مختلف تماس بر روی مقاومت خستگی سایشی محور پرداخته شده و در نهایت تاثیر نیروهای حاصل از حرکت قطار در سرعت های مختلف بر روی عمر خستگی محور قطار به روش عددی محاسبه می شود.

در چارچوب این پایان نامه مواد خام مورد نیاز از طرف شرکت فولاد آلیاژی اصفهان تهیه شده و با انجام ماشین کاری بر روی آن، نمونه های مورد آزمایش تولید می گردد. به دلیل محدودیت تهیه مواد و کارایی سیستم دستگاه خزش طراحی جدیدی برای فکهای اتصالی آن برای نمونه های با قطر کم 5 میلی متر انجام شده است. بنابراین تعیین رفتار خزشی تحت بارهای استاتیک دراولویت اول و بارهای متناوب در رنجlow cycle و تنش کمتر از تسلیم و در درجه حرارت بالای0.5tm بررسی شده و نتایج با ادبیات فن و نیز داده های تجربی برای این ماده در حالت خزش وخستگی به تنهایی مقایسه می شود. نتایجی که بدست آمده اند نشان میدهد که • خصوصیات مکانیکی از جمله حد استحکام، تنش تسلیم و مدول یانگ نمونه ها در درجه حرارت محیط و همچنین در درجه حرارت بالا در مقایسه با مقدایر استاندارد مقدار بسیار مطلوبی دارند. • ضرایب معادلات اساسی خزشی این سوپر آلیاژ بدست آمده و با مقادیر موجود در ادبیات فن مقایسه شده است. • عمر خزشی نمونه ها در درجه حرارت و تنش های بالا مطلوب و قابل مقایسه با مقادیر استاندارد می باشد. این امر امکان استفاده از این آلیاژ را در ساخت قطعاتی مثل پره توربین های بخار و غیره را توجیه می کند. • نتایج این آزمایشات همچنین با استفاده از پارامتر لارسون میلر با عمرهای خزشی ارائه شده در مقالات استاندارد مقایسه شده است. • عمر خزشی نمونه ها در بار تناوبی نیز بررسی گردیده است. نتایج نشان از قابلیت خوب این سوپرآلیاژ تولیدی در ساخت قطعات با شرایط کار مشابه دارند. • در آزمایش های تحت بار متناوب، عمر خزشی نمونه های آزمایش کوتاهتر از نمونه هائی هستند که تحت تنش میانگین قرار دارند. • به منظور نشان دادن کاربرد نتایج، رفتار خزشی یک پره توربین گازی ساخته شده از این آلیاژ با آلیاژ in 738lc مقایسه شده است. • در نهایت می توان نتیجه گرفت که سوپر آلیاژ in 718 تولیدی مجتمع آلیاژی اصفهان از کیفیت بسیار خوبی برخوردار بوده که قابل مقایسه با مشخصات استاندارد بین المللی است.

در صنایع مختلف و به خصوص در صنایع پتروشیمی، صنایع گاز و در نیروگاه های اتمی، ایمنی مخازن تحت فشار و همینطور خطوط لوله گذاری از اهمیت ویژه ای برخوردار است، به ویژه هنگامی که آن ها در معرض بار های حرارتی چرخه ای به همراه بار ثابت قرار بگیرند. طراحی مخازن و یا خطوط لوله و تجهیزات مربوط به آن ها بر اساس استاندارد asme انجام می شود که شامل تنش های اولیه و ثانویه و حداکثر است. بارگذاری تناوبی منجر به رفتار shakedown یا تغییر شکل های پیشرونده (ratchetting) می گردد. داشتن اطلاعات کافی از پدیده shakedown و شروع پدیده تغییر شکل های پیشرونده و روند آن بسیار مهم است. در این پایان نامه تأثیر بار حرارتی سیکلیک در تغییر شکل های ایجاد شده در مخازن تحت فشار یا لوله های مورد استفاده در نیروگاه های اتمی با دو جنس فولاد ضد زنگ و فولاد کربن دار با نسبت ضخامت های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. در تجزیه و تحلیل از روش های عددی استفاده شده است و آزمایش بارهای دوره ای به منظور به دست آوردن ضرایب لازم برای مشخصات قطعات در انواع سخت شدن ها در دماهای مختلف در دانشگاه صنعتی امیرکبیر انجام گرفت. برای ارزیابی میزان صحت مدل سخت شوندگی مورد نظر، سازه ی سه میله ای استفاده شده توسط یوگا، به روش المان محدود با استفاده از کد نرم افزاری آباکوس مدل سازی شده و نتایج به دست آمده، با نتایج تجربی مقایسه شده است. نتایج حاصله نشانگر تطابق خوب رفتار پیش بینی برای مواد، با نتایج تجربی می باشند. در ادامه مخازن با جنس فولاد ضد زنگ و فولاد نرم در 6 گروه، تحت فشار داخلی نسبت قطر به ضخامت های 28 8 و در حضور بارگذاری حرارتی چرخه ای تحت بررسی قرار گرفته است. نتایج، حاکی از رشد کرنش های پیشرونده در جهت حلقوی مخازن بودند. تأثیر افزایش قطر نسبت به ضخامت در مخازن به گونه ای است که با افزایش این نسبت کرنش های پیش رونده ایجاد شده در سطوح کرنش بالاتری به پایداری می ر سند.

جوشکاری اصطکاکی تلاطمی نقطه ای یک فرایند جدید است که اخیراً توجه صنعت های خودروسازی، هوافضا، کشتی سازی و غیره را به خود جلب کرده است. این روش جوشکاری یک روش جوشکاری حالت جامد می باشد که در آن یک ابزار دوار مصرف نشدنی شامل یک پین متصل به یک شولدر درون دو صفحه ای که قرار است به یکدیگر جوش داده شوند فرو می رود. حرکت دورانی ابزار و اصطکاک ایجاد شده بین ابزار و صفحات باعث گرم شدن و شارش پلاستیکی فلز شده و نقطه جوش اصطکاکی شکل می گیرد. این روش جوشکاری برای آلیاژهای آلومینیم، منیزیم و اخیراً فولاد توسعه یافته است. ویژگی هایی هم چون جوشکاری صفحات با ضخامت و جنس های متفاوت، استحکام و کیفیت بالای جوش از مزایای این روش جوشکاری می باشد. در این تحقیق با شبیه سازی فرایند جوشکاری اصطکاکی تلاطمی نقطه ای در نرم افزار abaqus برای آلیاژ آلومینیم 6t- 7075 توزیع درجه حرارت و تنش پسماند به دست می آید. برای اطمینان از نتایج حاصل از شبیه سازی، تنش پسماند برای یک نمونه با روش آلتراسونیک و هم-چنین دما نیز برای یک نمونه توسط یک ترموکوپل اندازه گیری شده و با نتایج عددی مقایسه شد. برای تخمین عمر خستگی، لازم است مقادیر بیشینه و کمینه، تنش و کرنش تعیین شوند. برای این منظور از تحلیل اجزای محدود استفاده شده است. مدل اجزای محدود برای تخمین عمر خستگی شامل یک مدل سه بعدی از نمونه آزمون تجربی است که برای جلوگیری از افزایش حجم و زمان محاسبات، با استفاده از مزیت تقارن طولی نمونه، تنها یک نیمه متقارن از نمونه آزمون مدل سازی شده ادامه چکیده: است. نتایج عددی به دست آمده از تحلیل اجزای محدود برای عمر خستگی به همراه رهیافت کرنش-عمر اسمیت، واتسون و تاپر (swt ) یک بار با احتساب اثرات تنش پسماند و یک بار بدون در نظر گرفتن این اثرات، با هم مقایسه شد و تطابق خوبی با نتایج تجربی را نشان می دهند. مشاهده شد که با افزایش سرعت دورانی و عمق نفوذ عمر خستگی افزایش پیدا می کند زیرا با افزایش سرعت دورانی و عمق نفوذ دما بالا رفته و ناحیه خمیری شکل بیشتر شده و در نتیجه ناحیه اتصال بیشتر می شود. با افزایش سرعت پیشروی چون زمان کم می شود، زمان کمتری برای افزایش دما و ناحیه خمیری وجود دارد در نتیجه ناحیه اتصال کمتر شده و عمر خستگی کاهش می یابد. همچنین با توجه به این که مقدار تنش پسماند در اطرف نقطه جوش به صورت کششی می باشد، مشاهده شد که عمر خستگی با تاثیر تنش پسماند کاهش می یابد.

امروزه صنایع اتومبیل سازی و هوافضا به منظور کاهش وزن سازه های خود از آلیاژهای آلومینیوم بصورت گسترده استفاده میکنند.یکی از روشهای پرکاربرد و در حال پیشرفت برای اتصال صفحات آلومینیومی روش جوش اصطکاکی اغتشاشی می باشد. در راستای بهینه کردن و افزایش مقاومت خستگی این روش جوشکاری تحقیقاتی در مورد اثر افزایش تنش پسماند فشاری در محل جوش، انتخاب نحوه چیدمان مناسب در مورد جوش اصطکاکی نقطه ای و ... انجام شده است. هدف از انجام این پایان نامه بررسی اثر اختلاط نانو ذرات در محل جوش اصطکاکی نقطه ای و مطالعه اثرات آن روی عمر خستگی اتصال با روشهای تجربی و عددی می باشد. در این تحقیق خصوصیات مکانیکی و پارامتر های خستگی در ناحیه جوش از توزیع سختی در این ناحیه بدست آمده و با توجه به تفاوت توزیع سختی نمونه های با نانو ذرات وبدون آن انتظار می رود که عمر خستگی متفاوتی حاصل گردد. این تخمین عمر به روش کرنش-عمر انجام خواهد شد و نتایج بدست آمده با نتایج تست تجربی مقایسه می گردند.

موضوع بررسی تغییر شکل های پلاستیک ورق های فلزی ارتوتروپیک و سخت شوندگی آنها در حین تغییر شکل های بزرگ پلاستیک از اهمیت ویژه ای در صنایع خودروسازی هوا فضا و نظامی برخوردار است. به خصوص با افزایش قیمت جهانی مواد اولیه و هرچه سخت گیر انه شدن استانداردهای موجود در مورد مقاومت مواد مورد استفاده در صنایع مذکور تولید کنندگان تمایل بسیار بیشتری نسبت به هر چه دقق تر شدن تعیین رفتار ورق های فلزی جهت کاهش هزینه های تولید و استانداردسازی محصولات از خود نشان می دهند و به دلایل اقتصادی گوناگون به این مطلب توجه ویژه ای در ادبیات فن شده است. در این میان حل تحلیلی مساله چرخش محورهای ارتوتروپیک که نشان داه شده است به صورت ماکروسکوپیک نماینده چرخش سطح تسلیم و سخت شوندگی چرخشی می باشد به دلیل پیچیدگی این فرآیند کمتر مورد توجه محققین قرار گرفته است. بیشترین تمرکز در این زمینه معطوف به ارایه توابع هر چه دقیق تر تسلیم شده و تحقیات بسیاری در این زمینه انجم گرفته است. اما در سالهای اخیر با انتشار نتایج آزمایشگاهی در این زمینه و امکان ساده سازی های مختلف در این عرصه از علم مکانیک پژوهشگران تلاش های زیادی را جهت حل این موضوع به صورت تحلیل انجام داده اند. به دلیل نبود تیوری جامعی در مورد چرخش محورهای ارتوتروپیک ورق های فلزی حل عددی این فرآیند نیز چندان ساده به نظر نمی رسد. انجام آزمایش در این مورد نیز بسیار پرهزینه و زمان بر بوده و انگیزه برای انجام آن را کمتر کرده است . به دلایل فوق الذکر ارایه یک تیوری برای حل تحلیلی مساله چرخش محورهای ارتوتروپیک ورق های فلزی تحت بارگذاری کششی تک محوره خارج از محورهای ارتوتروپیک بسیار ضروری به نظر می رسد. موضوع اصلی این پایان نامه مدلسازی و حل تحلیلی فرایند چرخش محورهای ارتوتروپیک ورق های فلزی تحت بارگذاری کششی تک محوره خارج از محورهای ارتوتروپیک می باشد. ویژگی های خاص این پایان نامه را می توان به شرح ذیل خلاصه نمود. 1-حل تحلیلی و مدل کردن فرایند چرخش محورهای ارتوتروپیک ورق های فلزی تحت بارگذاری کششی تک محوره خارج از محورهای ارتوتروپیک با استفاده از یک روش شبه هندسی. 2-حل تحلیلی مدل کردن فرآیند چرخش محورهای ارتوتروپیک ورق های فلزی تحت بارگذاری کششی تک محوره خارج از محورهای ارتوتروپیک با استفاده از روش انرژی 3-تعیین زاویه تعادل یک ورق فلزی ارتوتروپیک با ارایه یک تیوری ساده، کاربردی کم هزینه و نیز استفاده از رابطه هیل (1950) که برای تعین مقادیر کمینه و بیشینه تنش در اثر بارگذاری فوق الذکر ارایه شده است. جهت یافتن زاویه تعادل. 4-مقایسه جهت و مقدار چرخش محورهای ارتوتروپیک ورق های فلزی ارتوتروپیک با مقادیر مشابه آن در جهت های اصلی نمو کرنش پلاستیک لازم به ذکر است در انجام پایان نامه از نرم افزار maple جهت حل تحلیلی برخی از دستگاه های جبری خطی و غیر خطی پیچیده نیز بهره گرفته شده است.

در این پژوهش فرآیند جوشکاری حین کار به منظور بررسی فوران بر اساس روش المان محدود مدل سازی شده است. ابتدا فرآیند جوشکاری اتصال tشکل دو ورق بصورت دوبعدی و سه بعدی مدل سازی و نتایج با داده های تجربی مقایسه شده است. سپس با روش به روزرسانی بر اساس داده های تجربی، مدل توسعه یافته ای بصورت روابط دو بیضی گون برای منبع حرارتی بدست آمده است. مزیت عمده این مدل، کاهش ضرایب معادلات منبع حرارتی می باشد که این امر با مرتبط ساختن سایر ضرایب به خصوصیات فیزیکی وهندسی در جوش حاصل شده است. نتایج پژوهش نشان می دهد که مدل دو بعدی با اصلاح تابع تولید حرارت، قادر به پیش بینی میدان حرارتی بوده، ولی منجر به خطای فاحش در حل مکانیکی شده و بنابراین، استفاده از آن توصیه نمی گردد.از این مدل توسعه یافته، در تحلیل عددی فرآیند جوشکاری اتصال tشکل دو لوله استفاده شده و نتایج با داده های تجربی مقایسه شده است. همچنین نفوذ جوش و ضخامت haz پیش-بینی شده توسط این مدل با نتایج حاصل از میکروگرافی و میکروسختی سنجی مقایسه شده که تطبیق خوبی ملاحظه شده است. این مقایسه ها نشان می دهد که مدل دوبیضی گون توسعه داده شده در این پژوهش، قادر است بخوبی فرآیند جوشکاری را هم در اتصال tشکل دو ورق وهم در اتصال tشکل دو لوله شبیه سازی کند. با استفاده از این مدل اثر سرعت پیشروی جوش، ضخامت لوله و ضریب همرفت ناشی از عبور سیال از داخل لوله اصلی مطالعه شده است. با استفاده از نتایج حل مکانیکی، توزیع تنش در ضخامت لوله اصلی در حین جوشکاری بدست آمده احتمال بروز فوران بر اساس حل حرارتی و مکانیکی در تمامی حالات مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که ضریب همرفت جریان سیال عبوری از داخل لوله و ضخامت آن، نقش اساسی در کاهش احتمال فوران را دارد. از سوی دیگر افزایش ضریب همرفت به دلیل بالا بردن سرعت خنک شدن قطعه، باعث افزایش احتمال بروز ترک گرم خواهد شد و در عین حال ممکن است کیفیت جوش و نفوذ ذوب را نیز کاهش دهد. همچنین استفاده از آب راکد در داخل لوله به دلیل تشکیل حباب بخار موضعی در دیواره که موجب افزایش موضعی درجه حرارت می شود، برای جلوگیری از وقوع فوران توصیه نمی شود. جوشکاری حین کار روی لوله های فولادی به ضخامت کمتر از 5/5 میلیمتر به دلیل بالا بودن احتمال وقوع فوران مجاز نمی باشد؛ مگر اینکه یک جریان سرد کننده با ضریب همرفت کافی در داخل لوله برقرار باشد.نتایج نشان می دهد که هر چند افزایش زیاد سرعت جوشکاری، موجب کاهش نفوذ حرارت جوشکاری به عمق شده و تا حدودی احتمال بروز فوران را کاهش می دهد، اما به دلیل اینکه موجب کاهش کیفیت اتصال جوشی می گردد، توصیه نمی شود.

امروزه در بسیاری از زمینه¬های صنعتی می¬توان مثال¬های فراوانی از کاربرد¬های اتصالات چسبی مشاهده نمود. اتصالات چسبی در دههء گذشته به طور گسترده¬ای در صنایع خودرو¬سازی، هوافضا، سازه¬های تولید انرژی و سازه¬های ساختمانی بکار گرفته شده¬اند. با توجه به اینکه همچنان طراحی اتصالات چسبی بیشتر براساس اطلاعات آزمایشگاهی و تجربی انجام می¬گیرد، لذا بایستی رفتار مکانیکی این اتصالات با انجام آزمایشات و ارائه مدلهای تئوری دقیق¬تر مورد بررسی بیشتری قرار گیرد. در این پایان¬نامه به منظور بررسی رفتار ویسکوالاستیک اتصال چسبی در دمای محیط و دمای بالا، در قدم اول نمونه¬های حجمی چسب آرالدیت 2015 تهیه شده است. برای این منظور چسب دوجزئی مذکور در قالب¬هایی که از جنس سیلیکون و به ابعاد استاندارد برش داده شده ریخته¬گری شده است. سپس این نمونه¬ها در داخل کوره باز پخت شده و جهت انجام آزمایشات به منظور استخراج خواص مکانیکی آن مورد استفاده قرار گرفته است. نمونه¬های حجمی تحت آزمایش کشش جهت بدست آوردن خواص مکانیکی همچون مدول یانگ، تنش تسلیم و تنش نهایی قرار گرفته است. به این ترتیب خواص مکانیکی بدست آمده چسب از آزمایش کشش ساده با مقادیر ارائه شده توسط سازنده مقایسه و صحت ساخت نمونه¬ها بررسی شده است. سپس این نمونه¬ها تحت آزمایش خزش کششی تک محوره با بار ثابت در دماهای ثابت مختلف قرار گرفته¬اند. نتایج حاصل از این آزمایش جهت پیش¬بینی رفتار خزشی اتصال چسب بکار رفته است. برای این منظور مدلهای سخت شوندگی مختلف مورد مطالعه قرار گرفته¬اند و مدلی بر اساس رفتار ویسکوالاستیک چسب ارائه شده است. نتایج نشان می¬دهند که مدل ویسکوالاستیک ارائه شده در این تحقیق نسبت به مدلهای موجود در نرم افزارهای المان محدود با دقت بیشتری رفتار خزشی چسب را در دماهای بالا شبیه¬سازی می کند. همچنین تاثیر هندسه اتصال بر عمر خزشی آن به روش تجربی و مدلسازی المان محدود بررسی شده است. هدف از این آزمایشات بالا بردن عمر خزشی اتصال چسب می باشد. در نهایت رفتار اتصال چسبی تحت آزمایش با بارهای متغیر مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج آن ارائه شده است.

هدف کلی در این پایان نامه مطالعه اثر نیروی محوری پیچ بر روی عمر خستگی اتصالات مرکب(پیچ-چسب) دو لبه برشی به روش تجربی و عددی می باشد. در قسمت تجربی این تحقیق صفحات اتصالی از جنس آلیاژ آلومینیوم 2024-t3 که یکی از مواد پرمصرف در صنایع هوافضا می باشد با استفاده از پیچ و مهره فولادی و چسب مخصوص مونتاژ گردیدند. چسب مورد استفاده در این تحقیق، چسب loctite 3421 می باشد که دارای مقاومت بالایی است. سپس به منظور بدست آوردن منحنی تنش-عمر و بررسی تاثیر نیروی پیش بار پیچ بر روی عمر خستگی صفحات اتصالی، نمونه هایی که به هر کدام نیروی پیش بار مختلف ناشی از گشتاور سفت کردن پیچ اعمال شده، تهیه و در دستگاه تست خستگی برای بارهای کششی مختلف مورد آزمایش قرار گرفتند. نتایج بدست آمده از آزمایشات خستگی نشان داد که افزایش گشتاور سفت کننده باعث بهبود عمر در اتصالات ساده و مرکب می گردد، همچنین مشخص گردید که نمونه های مرکب دارای عمر خستگی بیشتری نسبت به اتصالات ساده می باشند. علاوه بر تعیین عمر به روش تجربی، به منظور تعیین نحوه توزیع تنش و کرنش ناشی از نیروی پیش بار پیچ و بارهای کششی اعمالی در اتصالات از روش عددی به کمک نرم افزارهای تحلیل المان محدود استفاده شد. پس از انجام تحلیل های المان محدود از روش حجمی برای تخمین عمر خستگی اتصالات استفاده گردید. در پایان از چندین معیار چند محوری به منظور تخمین عمر خستگی در حضور بارگذاری چند محوری برای مقایسه نتایج استفاده گردید.

امروزه طراحی دقیق سیستم های مهندسی به علت رقابت سازندگان، هزینه ی بالای مواد اولیه و نیز مسایل محیط زیست اهمیت بسیار زیادی پیدا کرده است. به همین دلیل نه تنها لزوم رعایت معیارهای طراحی مهندسی مکانیک بلکه بهینه بودن این سیستم ها ضروری به نظر می رسد. از این جهت بهینه سازی یکی از موضوعات مهم در علوم مهندسی و صنایع کاربردی می ‍ باشد و برای رقابت در عرصه طراحی و تولید، بهینه سازی در تمامی قطعات مکانیکی امری حیاتی است. از این رو می بایست در میان طرح های مهندسی به دنبال طرحی بهینه با هزینه کمتر و بازده بالاتر در عین سادگی مفهوم و ساخت آن بود. از آن جایی که سیستم های انتقال قدرت در صنایع خودرو و هوافضا وزن زیادی از خودرو را شامل می شوند، برای کاهش مصرف سوخت، افرایش شتاب، کاهش خطرات ناشی از تصادفات وهمچنین کاهش هزینه های تولید و کاهش مواد اولیه نیاز به کاهش حجم سیستم انتقال قدرت احساس می شود. در هر حال سیستم انتقال قدرت بهینه می باید قابلیت تحمل بارهای مکانیکی به خصوص از نظر شکست های ناشی از خستگی خمشی دندانه های چرخ دنده و خستگی های سطحی را داشته باشد. در این پایان نامه هدف اصلی، محاسبه ی معادلات لازم برای طراحی سیستم انتقال قدرت (گیربکس اصلی ) یک خودرو داخلی و بهینه سازی سیستم انتقال قدرت خودرو مذکور می باشد و سپس با استفاده از یکی از الگوریتم های تکاملی بهینه سازی برنامه ای تدوین خواهد شد تا به ازای افزایش عمر گیربکس حجم آن حداقل شود و یا حجم بهینه ی گیربکس، برای یک عمر خستگی مشخص محاسبه شود.

برای حل معادلات توزیع دما و جابه جایی چهار روش گسسته سازی، المان محدود، کوادراتور دیفرانسیلی و کوادراتور دیفرانسیلی هارمونیک معرفی شده است. نتایج چهار روش مذکور در جهت مقایسه ی دقت و اعتبارسنجی، در حالتی خاص با نتایج تحلیلی به دست آمده مقایسه شده است. مقایسه ی این روش ها برای انتخاب بهترین روش از نظر زمان و دقت حل صورت گرفته تا بهترین روش برای ورود به بخش بهینه سازی تعیین گردد. نتایج حاکی از دقت بالای روش گسسته سازی دارد. بهینه سازی در سه بخش تک، دو و سه هدفه انجام گرفته است. اهداف مورد مطالعه شامل افزایش ضریب اطمینان کمینه، کاهش وزن و کاهش بازه ی تغییرات ضریب اطمینان بیشینه و کمینه بوده و متغیرهای طراحی نیز شامل درصد حجمی مواد در جدار داخلی و خارجی، توان الگوی توزیع مواد و توان پروفیل ضخامت می باشند. در بخش نخست چهار روش مختلف الگوریتم ژنتیک پیوسته، ازدحام ذرات، جستجوی گرانشی و روش بهینه سازی تغییرشکل پذیر سازه ای تکاملی از نظر سرعت و دقت دستیابی به پاسخ بهینه در بهینه سازی تک هدفه ی ضریب اطمینان مورد مقایسه قرار گرفته اند. هدف دیگر در بخش بهینه سازی تک هدفه تعیین ضرایب مناسب برای تابع جریمه است. نتایج به دست آمده نشان دهنده ی دقت بالاتر الگوریتم ژنتیکی پیوسته و سرعت همگرایی بالاتر الگوریتم جستجوی گرانشی است. همچنین داده های بهینه نیاز به درصد حجمی سیلیکون کاربید بیشتر در جدار خارجی و پروفیل ضخامت نزولی را پیش بینی می کنند. سپس با توجه به دقت بالاتر الگوریتم ژنتیکی پیوسته، به انجام بهینه سازی دو و سه هدفه با روش الگوریتم ژنتیکی با مرتب سازی بر اساس داده های نامغلوب پرداخته شده است. نتایج به دست آمده نشان از تناقض اهداف مطرح دارد.

تجزیه و تحلیل تنش و کرنش برای سازه های بلند با نسبت ارتفاع به قطر بیشتر از 15، همچون مخازن تحت فشار عمودی بلند که تحت نیروی چرخه ای باد قرار می گیرند یک نیاز اصلی در طراحی تجهیزات نفت و گاز است. این مخازن، تحت تأثیر بارگذاری فوق می توانند دچار کرنش های پیش رونده شوند. با توجه به این که کد asme علی¬رغم این¬که در قسمت بارگذاری ها، نیروی باد را به عنوان یکی از بارهای مهمی که باید در نظر گرفته شود تأکید کرده است ولی روش های خاصی برای طراحی مخازن با توجه به نیروی باد ارائه نمی دهد، ازاین رو طراحی و تحلیل این مخازن تحت فشار بلند همواره برای جلوگیری از شکست مخزن در اثر نیروی باد مورد توجه قرارگرفته و مهم است. لذا در این پروژه به تجزیه و تحلیل تنش و کرنش های پیش رونده در دو نوع مخزن عمودی بلند با اشکال هندسی متفاوت، تحت فشار طراحی ثابت و همچنین بارگذاری چرخه ای ناشی از باد پرداخته شده است. تحلیل عددی توسط کد آباکوس با استفاده از مدل سخت شوندگی ایزوتروپیک/سینماتیک غیرخطی (ترکیبی) انجام شده است. درنهایت نتایج به دست آمده با نتایج حاصل از ادبیات فن مقایسه و نتیجه گیری شده است. نتایج نشان داد که مقدار کرنش های پیش رونده در مخزن با سطح مقطع یکنواخت بیشتر از مخزن با مقطع غیریکنواخت است و مقدار کرنش های پیش رونده در هر دو مخزن به اندازه ای نیست که به¬تنهایی باعث شکست مخزن شود.

یکی از اتصالات مهم در صنایع هوافضا، اتصال از طریق پیچ و مهره می باشد. این نوع اتصال بر خلاف اتصال دایم توسط جوش و لحیم و .... ، اتصال جداشدنی بوده و اعضای اتصال در آن به راحتی می توانند با باز نمودن پیچ و مهره از هم جدا شوند. این جدایش کمکی اساسی برای تعویض وتعمیر قطعات یا اعضای اتصال می کند. علاوه بر این با توجه به نتایج خستگی ،این نوع اتصالات دارای مقاومت خستگی مناسب می باشند؛ ولی وجود سوراخ در این نوع اتصالات که باعث تمرکز تنش و کرنش می شود تا حدودی عمر خستگی را کاهش می دهد. لذا جهت جبران کاهش عمر خستگی قطعات می توان در پیچ و مهره نیروی پیش بار ایجاد نمود که باعث فشرده شدن اعضای اتصال نسبت به هم و ایجاد تنش های فشاری حول سوراخ شده و در نتیجه اثر مثبت بر روی افزایش عمر قطعات اتصال خواهد داشت. یکی از موضوعاتی که هنوز ابعاد آن مشخص نیست اثر نیروی پیش بار در گسترش ترک خستگی می باشد. لذا هدف از این پایان¬نامه، آنالیز و بررسی اثر پیش بار بر خستگی از طریق روش های عددی و مقایسه ی نتایج به دست آمده با نتایج تجربی در ادبیات فن می باشد .

مطالعه های دو دهه اخیر نشان دهنده این است که کرنش تغییر شکل پیشرونده ی عمر خستگی را کاهش می دهد و علاوه بر آسیب خستگی دوره ای معمولا منجر به آسیب بیش از حد مواد می شود. بنابراین اثر ترکیبی تغییر شکل پیشرونده - خستگی در طراحی و ارزیابی اجزاء ساختارها بسیار مهم است. در نظر گرفتن اثرات تغییر شکل پیشرونده در شکست خستگی موادی که در معرض بارگذاری دوره ای قرار دارند ضروری است.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

ترک های خستگی یک عامل اصلی از کارافتادگی سازه ها می باشند. به منظور پیش گیری از این گونه خرابی، محققان بسیاری تحقیقات جامعی را به منظور توسعه روش های تست غیرمخرب انجام داده اند. مطالعات نشان می دهد که پاسخ دینامیکی سازه سالم و سازه معیوب متفاوتند و از این تفاوت بر اساس مدلی از سازه معیوب می توان برای تشخیص پارامترهای عیب ( عمق و موقعیت ترک ) استفاده کرد. بسیاری از این مطالعات بر اساس مدل های خطی ترک انجام شده اند. در این مدل ها ترک در سازه به صورت یک شیار همیشه باز در نظر گرفته می شود. با این وجود تحقیقات مختلفی که در طول دهه های اخیر صورت گرفته است نشان می دهد که ترک خستگی واقعی در هنگام ارتعاش باز و بسته می شود که این امر موجب می شود که پاسخ دینامیکی سازه غیرخطی باشد. مشخصه اصلی چنین رفتاری حضور مولفه های سوپرهارمونیک در پاسخ دینامیکی سازه معیوب است. از سوی دیگر روش های عیب یابی خطی که بر اساس مدل های ترک باز انجام می شوند، حساسیت کمی نسبت به حضور ترک های خستگی دارند. اخیراً با توجه به این امرا تلاش های بسیاری به منظور تحلیل ارتعاش سازه های معیوب بر اساس مدل های باز و بسته شونده ترک صورت پذیرفته است. این در حالی است که به دلیل تغییر پارامترهای سیستم در هنگام ارتعاش که از رفتار غیرخطی سیستم نشأت می گیرد، عمده تحقیقات صورت گرفته در این زمینه بر اساس روش های عددی یا المان محدود انجام شده است. در این پژوهش، غیرخطی ارتعاشات آزاد یک تیر یکسرگیردار دارای ترک خستگی از یک دیدگاه تحلیلی و با استفاده از روش اغتشاشات مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور ابتدا، بر اساس هر دو مدل اصلی موجود در این زمینه، ارتعاشات عرضی تیر ترک دار در مود اول ارتعاشی به صورت یک سیستم یک درجه آزادی با جرم، میرایی و سفتی معادل مدل سازی شده است. مدل جدیدی برای سفتی دوخطی تیر با ترک باز و بسته شونده ارائه شده است. سپس با استفاده از این مدل و توسط عملیات ریاضی معادله دیفرانسیل حاکم بر هر دو مدل به شکل استاندارد قابل تحلیل به روش اغتشاشات نوشته شده است. نتایج نشان می دهد که پاسخ به دست آمده به روش اغتشاشات از دو قسمت تشکیل شده است. بخش اصلی پاسخ، پاسخ سیستمی با میانگین سفتی های معادل سیستم در حالت های کاملاً باز و کاملاً بسته ترک است. این سیستم در اصطلاح سیستم خطی متناظر نامیده می شود. بخش دیگر از جملات تصحیحی تشکیل یافته است که اثرات باز و بسته شده ترک را در پاسخ منظور می کنند. در حقیقت جملات تصحیحی شامل مولفه های سوپرهارمونیک موجود در پاسخ سازه معیوب هستند. بنابراین در تحقیق حاضر رابطه تحلیلی بین دامنه مولفه های سوپرهارمونیک از یک سو و پارامترهای ترک و مشخصه های سیستم از سوی دیگر استخراج شده است.

برای بررسی انرژی جذب شده ناشی از بارهای دینامیکی در شاسی اتومبیل نوع سبک (مزدا مدل 1600) در نظر گرفته شد. جهت تحلیل کامپیوتری ، مشخصات هندسی و جنس شاسی به نرم افزار اجزا محدود ‏‎ansys‎‏ داده شده است .در این بررسی پنجاه نوع مدل از نظر انرژی ذخیره شده و تنش حاصله مدنظر قرار گرفته و محاسبات بهینه سازی به عمل آمده است ، تا امکان تشخیص حالت بهینه فراهم گرددو نتیجه اعلام شود. ضمنا در این بررسی سه نوع نیروی دینامیکی ناشی از دست انداز، تصادم و فرمان گیری تحت آزمون قرار گرفته است.

بحث در مورد ارتعاش مجموعه های دینامیکی و تعیین اثرات آن در کارکرد و ایمنی ، یکی از مباحثی است که در بررسی و طراحی مجموعه ها مورد توجه قرار می گیرد. ارتعاشات دراغلب موارد اثرات نامطلوبی داشته و موجب تلفات زیادی می گردد. از جمله سازه هایی که امروز با توجه به کاربرد بسیار وسیع، از نظر ارتعاشات مورد مطالعه و بررسی قرار می گیرند، باله ها و پره ها و در حالت کلی اجسام آیرودینامیک می باشند. باله ها و پره ها در ساختمان توربین ها، کمپرسورها و اکثر وسایل نقلیه در حالتها و انواع مختلف عمدتا به منظور تامین نیروی مناسب بکار گرفته می شوند. عملکرد این سازه ها با توجه به این مورد که اغلب در مجاور شاره ها بوده و تحت تاثیر نیروهای مختلف شاره قرار دارند، از نظر دینامیک شاره ها در بررسی ارتعاشات حایز اهمیت می باشند. این نوع ارتعاشات که تحت اثرات شاره در سازه بوجود می آیند، ارتعاشات القائی نامیده می شوند. در این تحقیق علاوه بر مطالعه ارتعاشات القائی ، سعی شده مدل باله ‏‎naca0015‎‏ به صورت تجربی و تحلیل عددی تحت اثرات شاره از نظر ارتعاشی مورد بررسی قرار گرفته و جزئیات ارتعاشی از جمله فرکانسها و دامنه های القائی سازه از طرف شاره و همچنین فرکانس پرتاب گردابه ها در زاویه های حمله مختلف باله مشخص گردد.

یکی از کارهایی که امروزه در صنایع هوایی انجام می گیرد ، اضافه کردن تجهیزات مختلف نظامی یا غیر نظامی بر روی وسایل پرنده است . اولین قدم دراین راه مطالعه نیروهای آیرودینامیکی و جریان اطراف وسیله پرنده می باشد. بااطلاعات بدست آمده از این مطالعه تغییرات لازمه درشکل و سازه تجهیزات مورد نظر و حتی وسیله پرنده انجام می شود. بالگرد یک نوع وسیله پرنده است که در صنایع نظامی و غیر نظامی دارای کاربرد زیادی می باشد. مهمترین بخش هر بالگردی روتور آنست. چرا که نقش اصلی بالا بردن بالگرد را به عهده دارد. در این پایان نامه یک پره روتور بالگرد بااستفاده از روش عددی تحلیل گردیده است. این تحلیل شامل حل عددی جریان و تنش حاصل از نیروهای آیرودینامیکی روی پره می باشد. بررسی انجام شده در حالت پروازی ایستا است . درانتها نتایج حاصل از حل عددی با تجربی موجود مقایسه شده اند. همچنین تاثیر لحاظ نمودن شفت نیز بررسی شده است.