موقعیتهای فراوانی در صنعت وجود داردکه درعین وجود تماس، امکان روغنکاری وجود ندارد، به علاوه اجزایی با توجه به محل مورد استفاده، بایستی در محیط خلأ کار کنند. در این نوع از کاربردها و حتی زمانی که امکان روغنکاری وجود دارد استفاده از پوشش ها می تواند اثر بسیار مثبتی بر کارکرد اجزاء داشته باشند. از این رو تعیین خواص مکانیکی پوشش ها مورد توجه و بررسی فراوان بوده است. این خواص به شکلی جدی به روش پوشش دهی بستگی داشته و برای یک ماده خاص می تواند محدوده بسیار وسیعی را شامل شود. در این پژوهش از آزمون خراش به عنوان یک روش کاربردی برای بررسی خواص مکانیکی پوششهای نازک استفاده شده است، که روشهای متداول نظیر تست کشش برای تعیین خواص مکانیکی آنها کارآمد نمی باشد. انجام آزمایش های تجربی در این زمینه نیازمند تجهیزات، مواد، سیستم های اندازه گیری دقیق و آزمایشگاه های مجهز می باشد که هزینه بسیار گزافی دارد. در این راستا در بسیاری از تحقیقات اخیر روش المان محدود به عنوان روشی قابل اعتماد و کم هزینه جایگاه ویژه ای پیدا کرده است. در این مطالعه به بررسی توسعه جمع شدگی ماده پوشش در حین خراش یک پوشش الاستیک-پلاستیک توسط یک ابزار صلب پرداخته شده است. بدین منظور یک مدل سه بعدی المان محدود برای بررسی رفتار الاستیک-پلاستیک و محاسبه تنش و کرنش توسعه یافته است. شرایط تماس در دستگاه آزمون خراش در حالتی که یک ابزار الماسه با یک بار افزایشی بر روی یک پوشش با رفتار الاستیک-پلاستیک غیر خطی می لغزد بررسی شده است. علاوه بر آن تاثیر تغییر شکل الاستیک بر روی جمع شدگی ماده پوشش و وابستگی جمع شدگی ماده پوشش بر عمق فرورفتگی، اصطکاک تماس و کرنش سختی نیز مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور دامنه وسیعی از مواد با مدول های الاستیک، تنش های تسلیم، اجزای کرنش سختی و ضرایب اصطکاک مختلف به کار گرفته شد. نتایج نشان می دهد که نخستین تنش کششی اصلی در دنباله ناحیه تماس ایجاد می شود. در حالت بار در حال افزایش یک میدان تنش به شکل ستاره چهار پر در ناحیه تماس بوجود می آید. با ایجاد تغییر شکل اولیه و حرکت ابزار به جلو میزان جمع شدگی ماده نیز افزایش یافته و در نهایت منجر به جدایش و گسیختگی پوشش می شود. مدل طراحی شده قابلیت استفاده برای انواع پوشش ها و مواد ازقبیل سرامیکی و پلیمری را نیز دارا بوده و امکان تغییر شکل ابزار و بررسی تاثیر ابزارهای دیگر نیز وجود دارد. با توجه به اهمیت استفاده از پوشش ها در صنعت، مدل ارائه شده می تواند در بررسی میزان دوام و کارکرد پوشش ها و طراحی سیتم-های پوشش دار بهینه با هزینه کم و کارکرد بهتر راهگشا باشد.

امروزه مواد ترموپلاستیک در طیف گسترده ای از کاربردهای مهندسی مورد استفاده قرار می گیرد. علی رغم قابلیت شکل پذیری و فرایند پذیری بالای این مواد، برای تولید قطعات بزرگ و یا پیچیده معمولا ناگزیر از استفاده از روش های اتصال قطعات نظیر جوشکاری هستیم. در سال های اخیر تلاش های زیادی برای بهبود روش های موجود جوشکاری و ایجاد روش های نوین صورت گرفته است. جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای یکی از انواع روش های جوشکاری اصطکاکی چرخشی می باشد که از روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی fsw)) مشتق شده است. فرایند fsw در بسیاری از آلیاژهای فلزی استفاده شده است و مستندات و اطلاعات خوبی در این مورد برای آنها وجود دارد. البته این اطلاعات برای مواد ترموپلاستیک بسیار ناچیز می باشد. تحقیقات نشان می دهد که سه منبع اصلی تولید حرارت در این فرآیند وجود دارد. اصطکاک شانه ابزار با قطعه کار، اصطکاک پین ابزار با قطعه کار و کار پلاستیک وجود دارد. در مدل سازی های حرارتی که برای مواد فلزی صورت می گیرد از حرارت تولیدی ناشی از اصطکاک پین با ابزار و کار پلاستیک صرف نظر می شود. علی رغم اینکه بررسی تجربی پارامتری اطلاعات مفیدی در مورد خواص مختلف مکانیکی و ساختاری جوش می دهد، ولی بررسی رفتار فرآیند و داده هایی نظیر توزیع دما و نقش حرارتی ابزار و ناحیه تحت تاثیر حرارت با آن دشوار و بسیار پر هزینه می باشد. در حالی که با استفاده از یک مدل حرارتی مناسب می توان این داده ها را استخراج کرده و حتی اطلاعات مناسبی در مورد توزیع تنش، تنش های اصلی و تنش های پسماند بدست آورد. علاوه بر آن با در دست داشتن یک مدل مناسب می توان داده های مناسبی از فرآیند قبل از انجام آزمایش به دست آورد و جوشکاری مواد دیگر را تنها با تغییر خواص و رفتار مود بررسی قرار داد. در این پژوهش جوشکاری دو پلیمر pmma و abs با روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای و پارامترهای موثر بر آن به منظور بررسی شده و یک مدل سازی حرارتی از آن در شرایط بهترین استحکام جوش به دست آمده انجام شد. بدین منظور یک مدل سازی حرارتی اولیه با صرف نظر از نقش حرارتی پین انجام شد. نتایج نشان داد که ماکزیمم دمای قطعه کار در حین فرآیند زیر دمای شیشه ای شدن ماده می باشد که نشان می دهد این مدل برای جوشکاری مواد ترموپلاستیک کارامد نمی باشد. در ادامه با استفاده از یک رابطه جداگانه حرارت ناشی از پین ابزار نیز به مدل اضافه شد. نتایج توزیع حرارتی و بررسی نفوذ حرارت در قطعه نشان دهنده یک توزیع حرارتی مناسب برای انجام جوشکاری بود. در ادامه اثر پارامتر های زمان نگهداری، سرعت دورانی ابزار و نرخ نفوذ ابزار بر روی خواص مکانیکی جوش pmma با abs بررسی شد. برای انجام این کار یک ابزار بهبود یافته مجهز به یک صفحه کمکی عایق طراحی و ساخته شد. سپس برای هرکدام از پارامتر ها در سه سطح نمونه هایی تهیه شد. برای بررسی اثر پارامتر ها بر روی استحکام جوش نمونه ها تحت آزمایش برش روی هم قرار گرفتند. نتایج تست برش روی هم نشان داد که افزایش زمان نگهداری استحکام جوش را افزایش می دهد. همچنین با افزایش نرخ نفوذ ابزار استحکام جوش کاهش یافت

در این پایان نامه ابتدا، به معرفی کلی تکنولوژی سیستم های میکروالکترومکانیکی (mems) پرداخته شده و پیش زمینه ای از آن ارائه گردیده و در خصوص مواد مورد استفاده و روشهای تحریک این گونه سیستم ها توضیحاتی داده شده است. در ادامه، مطالعات انجام شده توسط روش های نیمه تحلیلی در زمینه سیستمهای میکرو الکترومکانیکی مرور شده است سپس، چند روش حل نیمه تحلیلی پرکاربرد معادلات مانند: pm،vim و hpm بطور کامل معرفی شده و با مثال های متعدد این روشها مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه، مدل مورد مطالعه با جزئیات کامل توصیف گردیده و معادله استاتیکی و دینامیکی حاکم بر میکروتیر استخراج شده است.معادله استاتیکی غیرخطی سیستم با استفاده از روش sslm خطی سازی شده ، همچنین معادله دینامیکی به دست آمده با روش های نیمه تحلیلی مذکور حل شده است. در پایان نتایج حاصل از روش های نیمه تحلیلی و عددی ارائه شده است و به جمع بندی و نتیجه گیری کلی پرداخته شده است.

جوشکاری رایج ترین فرآیند در اتصالات فلزی بوده و در واقع پرکاربردترین روش ساخت و تولید محصولات صنعتی است، به گونه ای که نقشی کلیدی در کلیه صنایع و زیر ساخت ها ایفا می نماید. در دنیای مدرن امروز روشهای مختلفی برای ایجاد اتصال جوشی در فلزات وجود دارد. این تکنیک ها از جهات مختلف طبقه بندی می شوند که یکی از متداول ترین آن ها تقسیم بندی به دو حالت جوش های ذوبی و جوش های حالت جامد است. فرآیند جوشکاری اصطکاکی نقطه ای (sfw) یک فرآیند حا لت جامد می باشد که در واقع روش ارتقاء یافته ی جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی (fsw) و ترکیب این روش با جوشکاری مقاومتی نقطه ای (rsw) است. در این روش یک ابزار چرخان با حرکت در راستای ضخامت دو ورق که روی هم قرار گرفته اند حرارتی ایجاد کرده و مواد اطراف ابزار را به حالت خمیری در آورده و در نهایت اتصال نقطه ای ایجاد می شود. هدف اصلی در این تحقیق پیش بینی عمر خستگی با استفاده از روش المان محدود در اتصالات جوش اصطکاکی نقطه ای براساس توزیع سختی و به کارگیری معادلات کرنش ـ عمر می باشد. نرم افزار المان محدود ansys با حل غیر خطی الاستیک ـ پلاستیک جهت شبیه سازی اتصالات و به دست آوردن مقادیر تنش و کرنش موضعی در اطراف ریشه جوش به کارگرفته شده است. نزدیکی نتایج پیش بینی شده با روش حل عددی و تست های تجربی نشان دهنده ی صحت و قابل قبول بودن مدل ارائه شده در این تحقیق می باشد. جهت بررسی اثر چیدمان و تعیین بهترین حالت از لحاظ بالا بودن عمر خستگی پنچ آرایش مختلف پرکاربرد و رایج در صنعت که عبارتند از: چهار اتصال موازی با جهت اعمال بار، دو ردیف دو اتصالی، چهار اتصال عمود بر راستای اعمال بار، سه ردیف که وسط شامل دو اتصال و سه ردیفی که ردیف وسط شامل سه اتصال می باشد که به ترتیب چیدمان های نوع a، b، c، d و e پیشنهاد داده شده اند. با بررسی نتایج حاصل از حل المان محدود و تست های تجربی چیدمان سوم بهترین عملکرد را نسبت به بقیه داشته است و بالاترین مقاومت خستگی را دارا می باشد.

در این تحقیق کمانش یک ماده دولایه، با پوششی از جنس ماده با عملکرد درجه بندی شده که شامل یک ترک در لایه حایل می باشد، بررسی شده است. برای بررسی این پدیده که یکی از موارد مورد علاقه جهت مطالعه مهندسی سطح می باشد، تنشها بر اثر بارگذاری لغزشی یک استوانه بدست آمده اند. تنشها با استفاده از روش تبدیل فوریه حل شده اند. میدانهای تنش ناشی از این بارگذاری قویاً تحت تاثیر پارامترهای مختلف مانند ضریب اصطکاک، شعاع نوک فرورونده، ضخامت پوشش و ... می باشد. بنابراین برای تشخیص قابلیت اطمینان استحکام پوشش، میدانهای تنش مکانیکی بوسیله ترکیب فشارهای عمودی و مماسی سطح، با در نظرگرفتن پارامترهای موثر تحلیل شده اند. خواص مکانیکی پوشش درجه بندی شده بصورت نمایی در طی ضخامت پوشش متغیر در نظر گرفته شده اند. بر اساس این تحلیل تنش یک چهارچوب رضایتبخش برای مطالعه کمانش پوشش درجه بندی شده توسعه داده شده است. یک ترک بین لایه ای برای مدل کردن یک عیب واقعی، که در این گونه سیستمها رخ می دهند، در نظر گرفته شده است و تنش بحرانی کمانش بدست آمده است.

فرایند ماشینکاری با تخلیه الکتریکی یکی از پرکاربردترین روش های ماشینکاری غیر سنتی می باشد که امروزه در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. با توجه به اینکه این روش برای براده برداری، از انرژی ترمو الکتریک استفاده می کند، می توان قطعات با سختی بالا را به راحتی به وسیله ی آن ماشینکاری کرد. در مقابل این روش دارای محدودیت های مهمی از قبیل، نرخ براده برداری پایین، فرسایش بالای ابزار وکیفیت پایین سطح ماشینکاری شده می باشد، که همواره تحقیقات زیادی جهت بهبود آن ها صورت گرفته است. این پژوهش با ارائه یک مدل حرارتی، به شبیه سازی فرایند ماشینکاری با تخلیه الکتریکی (edm) می پردازد. شبیه سازی فرایند برای یک تخلیه الکتریکی واحد و برروی یک مدل متقارن محوری انجام شده و فرض های صحیح تری نسبت به مطالعات پیشین در نظر گرفته شده است. مدل پیشنهادی به روش المان محدود و توسط نرم افزار ansys 11 حل شده و توزیع دمای ناشی از یک تخلیه الکتریکی واحد بر روی قطعه کار به دست آمده است. به کمک خطوط ایزوترم به دست آمده، نرخ براده برداری (mrr) از قطعه کار کاتدی محاسبه گشته و به منظور اعتبار سنجی، با مقادیر حاصل از آزمایشات مقایسه شده است. مقایسه ی انجام شده بین داده های تئوری و عملی نشان می دهد که تنها 5 درصد از کل انرژی تخلیه شده در کانال پلاسما جذب قطعه کار کاتدی از جنس aisi h13 گشته و بقیه صرف یونیزه کردن ابزار یا دی الکتریک می گردد. پس از اعتبار سنجی نتایج، از تکنیک طراحی آزمایشات و روش پاسخ سطح (rsm)برای بهینه سازی نرخ براده برداری استفاده شده و اثرات اصلی و متقابل پارامترهای موثر در فرایند تعیین گردیده اند. نتایج حاکی از آن است که با افزایش جریان، ولتاژ و سیکل وظیفه نرخ براده برداری افزایش یافته ولی افزایش زمان روشنی پالس ابتدا نرخ براده برداری را افزایش داده، و سپس شیب تغییرات تغییر کرده و نرخ براده برداری کاهش می یابد. در نهایت مدل های رگرسیونی مختلفی برای نرخ براده برداری پیشنهاد گردیده و صحت مدل های پیشنهادی به کمک آنالیز باقی مانده ها و آنالیز واریانس مورد بررسی قرار گرفته است و مدل چندجمله ای درجه دوم به عنوان مدل رگرسیونی مناسب معرفی شده است. سپس با معرفی یک مقدار هدف برای نرخ براده برداری بهینه سازی فرایند انجام شده و سطوح بهینه برای ماکزیمم کردن نرخ براده برداری به دست آمده اند.

پیشرفتهای روزبه روز بوجود آمده و نیازهای خاص به منظور رسیدن به کیفیت خوب، مهندسین و محققین را ملزم می سازد تا پا به عرصه تازه ای از بکارگیری روشهای جوشکاری بگذارند.وجود روشهای جوشکاری متنوع در پلاستیک ها، از جمله استفاده از حرارت به صورت مستقیم یا غیر مستقیم به دلیل مشکلات زیاد، همچون اختلاط ضعیف، ایجاد دوده و کیفیت ضعیف در محل جوش، باعث از بین رفتن کیفیت درز جوش می شود. در جوشکاری های مهندسی، وجود عیب ریشه از جمله مشکلات اساسی به شمار می رود که ما را ملزم به استفاده از روش نوین جوشکاری می نماید. جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی از جمله این روش ها می باشد که جز دسته جوشکاری های نوین و مهندسی به شمار می رود. در انجام این فرآیند به ابزار بسیار ساده ای احتیاج داریم که بتواند عمل جوشکاری را به نحو شایسته و مطمئن انجام دهد. در این تحقیق از یک ابزار طراحی شده جدید به منظور انجام جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی بر روی صفحاتی از جنس abs استفاده شده است. ابتکار بوجود آمده دراین ابزار، احاطه پین و صفحات تحت جوش توسط دو شانه- یکی در بالا و یکی در پایین پین برای جوشکاری- قابل توجه است. با استفاده از این ابزار به راحتی عیب ریشه در فرآیند جوشکاری که در اکثر تحقیقات انجام شده قبلی مشاهده می شود، حذف می شود. در این تحقیق همچنین سرعت چرخش و سرعت پیشروی پین (هر کدام در سه سطح)و همچنین شکل پین در سه فرم(ساده، محدب و مقعر)، به عنوان پارامترهای متغییر فرایند، به منظور مطالعه اثرآنها بر روی خصوصیات مکانیکی قطعات جوشکاری شده انتخاب شدند. برای نتایج استحکام کششی نمونه ها از تست کشش استاندارد-d637 astm استفاده می شود. نتایج به دست آمده یک رابطه قابل توجهی را بین خصوصیات در نظر گرفته شده و پارامترهای فرآیند نشان دادند، به طوری که با افزایش سرعت چرخش ابزار از میزان استحکام کششی نمونه ها کاسته می شود . همچنین نتایج نشان داد که با افزایش سرعت پیشروی اسحکام کششی نمونه ها ابتدا افزایش و در ادامه کاهش می یابد. در خصوص اثر شکل پین نیز نتایج نشان داد که با تغییر شکل پین از فرم ساده به محدب میزان استحکام در همه نمونه ها افزایش می یابد. در انتها از روش بهینه یابی برای بررسی اثر هر یک از متغیر های ورودی بر روی فرآیند استفاده شد.

فلوفرمینگ یکی از روشهای نوین و کارا برای تولید قطعاتی نظیر لوله ها و مخازن بدون درز است. این فرایند یک روش شکلدهی سرد محسوب می گردد. با این روش می توان قطعاتی با دقت ابعادی بالا تولید نمود. فلوفرمینگ دارای مزایای بسیاری است نظیر اینکه فرایند بدون براده برداری و دور ریز است و میتوان با این روش قطعات بدون درز با مقاومت مکانیکی و دقت ابعادی بسیار بالا تولید نمود. همچنین به دلیل انجام کار سرد، خواص مکانیکی ماده مثل مقاومت تسلیم و مقاومت خستگی بهبود می یابد و به دلیل کیفیت بالای سطح، نیاز به انجام فرایندهای پرداخت ثانویه مثل سنگ زنی نمی باشد. این مطالعه به منظور بررسی و بهینه سازی اثر هندسه غلتک و پارامترهای فرایند بر کیفیت سطح و دقت ابعادی قطعات فلوفرم شده صورت پذیرفت. برای انجام این مطالعه، از یک دستگاه فلوفرمینگ مجهز به یک غلتک، با هدایت طولی و عرضی اتوماتیک استفاده گردید. این دستگاه در واقع یک ماشین تراش مدلc11mt ، ساخت ماشین سازی تبریز بود که تجهیزات لازم برای تبدیل آن به ماشین فلوفرمینگ معکوس، اعم از غلتکها و مندرل ساخته شده و بر روی آن سوار گردید. پارامترهای هندسی غلتک شامل: زاویه حمله، شعاع نوک غلتک، زاویه پرداخت و پارامترهای فرایند شامل: درصد کاهش ضخامت، نرخ پیشروی و سرعت چرخشی به عنوان متغیر در نظر گرفته شدند. این شش متغیر در سه سطح کم، متوسط و زیاد بکار برده شدند. آرایه عمودی l27 روش تاگوچی به عنوان طرح آزمایش انتخاب شد. 27 غلتک متفاوت برای اجرای طرح آزمایش ساخته شد و آزمایشها انجام شد. زبری سطح با دستگاه زبری سنج دیجیتال و خطای گردی با دستگاه cmm اندازه گیری شد. تجزیه و تحلیل واریانس نشان داد که شعاع نوک غلتک تاثیرگذارترین پارامتر بر زبری سطح است. پارامترهای درصد کاهش ضخامت و نرخ پیشروی در رده های بعدی قرار گرفتند. انتخاب سطوح بهینه پارامترها براساس تحلیل "مقادیر متوسط" صورت پذیرفت. ترکیب سطوح بهینه باعث بهبود معنی دار در زبری سطح گردید. همچنین تجزیه و تحلیل واریانس برای نتایج خطای گردی نشان داد که نرخ پیشروی تاثیرگذارترین پارامتر بر خطای گردی است. پارامترهای درصد کاهش ضخامت و شعاع نوک غلتک در رده های بعدی قرار گرفتند. ترکیب سطوح بهینه برای پارامترهای متغیر، منجر به بهبود معنی دار در خطای گردی گردید.

تجهیزات دوار به عنوان یکی از اجزای اصلی صنایع مختلف نقش ایفا می کنند. صنعت تجهیزات دوار با توجه به نقش راهبردیش در صنایع مختلف و همچنین پارامترهای فراوانی که بر عملکرد و بهره وری صنعت موجود اثر گذارند، نیازمند انجام پژوهش و بررسی در حوزه های مختلف صنعت می باشد. از جمله اجزا دواری که در صنعت کاربرد فراوانی دارند و نقش مهمی ایفا می کنند می توان به دیسک دوار اشاره نمود.کاربرد روز افزون این جزء دوار در صنایع گوناگون ازجمله صنایع هوافضا، صنایع خودروسازی، صنایع دریایی و ... حاکی از اهمیت وجایگاه مهم این جزء دوار در صنعت می باشد. با توجه به نقش دیسک دوار در صنایع مختلف، تجزیه و تحلیل دیسک ها در شرایط متفاوت بارگذاری از اهمیت و جایگاه خاصی برخوردار است. برای بهبود کارایی دیسک ها در صنعت و ارتقاء بهره وری از مواد fgm استفاده می شود. در این راستا، در این پژوهش تلاش شده تا تحلیل مناسبی جهت بررسی مطالعه رفتار دیسک fgm استخراج گردد. در این راستا با توجه به استخراج معادلات حاکم، به کمک روش المان محدود به حل معادله پرداخته شده است. با توجه به روابط موجود، به دوحالت دیسک بدون خروج از مرکز و دیسک با خروج از مرکز خواهیم پرداخت. روش-های گوناگونی برای تولید قطعات دوار از جمله دیسک دوار وجود دارد. با این وجود امکان بوجود آمدن خطایی هر چند چزیی در فرایند ساخت این اجزاء دور از ذهن نیست. یکی از این خطاها جابجا شدن مرکز دیسک در حین فرایند ساخت دیسک می تواند باشد. یعنی مرکز اصلی دیسک در همان راستا خط مرکزی دیسک کمی بالاتر یا پایین تر از نقطه مد نظر ایجاد گردد. بررسی و تحلیل رفتاری چنین دیسکی می تواند کمک شایانی به تولید و صنعت نماید. در این پژوهش دیسک دوار تحت بار ترمومکانیکی بررسی می شود. نیروهای اعمالی بر دیسک دوار در این مسئله ناشی از دوران دیسک دوار وتوزیع دمایی در راستای دیسک و تغییر دمای سطح داخل و خارج می باشد. با کنترل این پارامترها، می توان تغییرات در دیسک را کنترل کرد. با تغییر پارامترهایی چون سرعت زاویه ای، نسبت شعاعی دیسک، دمای سطح داخل دیسک و دمای سطح خارج دیسک تغییرات رفتاری دیسک نشان داده خواهد شد. برای حل مسئله با در نظر گرفتن دیسک تحت شرایط بارگذاری مکانیکی و حرارتی مختلف، تحلیلی از رفتار حاکم بر دیسک ارائه شده است.

در سال های اخیر با توسعه موتورهای پرقدرت صنایع هوافضا، توربین ها و رآکتورها و دیگر ماشین ها نیاز به موادی با مقاومت حرارتی بالا و مقاوم تر از لحاظ مکانیکی احساس شده است. پیش تر در صنایع هوافضا از مواد سرامیکی خالص جهت پوشش و روکش قطعات با درجه کارکرد بالا استفاده می شد. این مواد عایق های بسیار خوبی بودند ولی مقاومت زیادی در برابر تنش های پس ماند نداشتند. تنش های پس ماند در این مواد مشکلات زیادی از جمله ایجاد حفره و ترک می نمود. بعدها برای رفع این مشکل از مواد کامپوزیت لایه ای استفاده شد. تنش های حرارتی در این مواد نیز موجب پدیده لایه شدن می گردید. با توجه به این مشکلات طرح ماده ای مرکب که هم مقاومت حرارتی و مکانیکی بالا داشته وهم مشکل لایه لایه شدن نداشته باشد، ضرورت پیدا کرد. بنا بر مشکلاتی که در صنایع مختلف برای مواد تحت تنش های حرارتی بالا وجود داشت، محققان علم-مواد در 1984 در منطقه سندای ژاپن برای اولین بار مواد fgm را به عنوان مواد با تحمل حرارتی بالا پیشنهاد نمودند. پس از ابداع این مواد و استفاده از آن ها مخصوصاً در سپرهای حرارتی، اگرچه بسیاری از مشکلاتی که در پوشش های دیگر وجود داشت برطرف شد اما هنوز عواملی چون شکست باعث آسیب پذیری این پوشش ها است لذا در سال های اخیر توجه پژوهشگران به این مقوله جلب شده و باعث شده پوشش هایی از جنس fgm را تحت بارهای کاربردی قرار داده و پدیده شکست را بررسی کنند. در این پژوهش با قراردادن یک پوشش بسیار کاربردی از fgm و یک زیرلایه ایزوتروپ مقابل تنش های بسیار کاربردی مکانیکی و گرمایی به تحلیل تنش و بررسی شکست وبیان پارامترهای موثر در شکست این پوشش ها پرداخته شده است

در این مطالعه تئوری الاستیسیته ی غیرموضعی برای بررسی رفتار کمانشی نانوصفحات و نانو صفحات fgm که به پی الاستیک وصل شده اند به کار برده شده است. این تئوری برای تخمین اثرات مقیاس کوچک بر روی رفتار مکانیکی نانو صفحات بکار می رود. در این پژوهش ابتدا معادله ی حاکم بر کمانش نانو صفحه که تحت فشار دومحوری است بوسیله ی تئوری الاستیسیته ی غیر موضعی بدست آمده و سپس این معادلات برای نانو صفحه ی fgm، نانوصفحه ی دایره ای و برای کمانش حرارتی نانوصفحات بسط داده شده است. در هر یک از معادلات فرض شده است که نانوصفحه ی مورد نظر بوسیله ی پی الاستیک به زمین متصل شده است که این پی الاستیک با استفاده از فنرهایی با سختی فنر یکسان شبیه سازی شده اند. هم مدل وینکلر و هم مدل پسترناک را می توان برای شبیه سازی تراکنش بین نانوصفحه و پی الاستیک بکار برد. یک روش تحلیلی برای تعیین بار کمانشی نانوصفحات که تحت فشار دومحوری است بکار برده شده است. تفاوت بین کمانش تحت فشار تک محوری و کمانش تحت فشار دومحوری در کمانش نانوصفحه ی fgm و کمانش حرارتی نانوصفحات بررسی شده است. این مطالعه نشان می دهد که بار کمانشی تحت فشار دو محوری و تک محوری با افزایش پارامتر غیرموضعی یا پارامتر اثر اندازه کاهش می یابد. به علاوه با افزایش سختی فنرها کمانش تحت فشار تک محوری و کمانش تحت فشار دومحوری به هم نزدیک می شوند در حالی که این دو مقدار با افزایش نسبت اضلاع نانوصفحه از هم دور می شوند. نتایج عددی نشان می دهد که بارگذاری کمانشی روی نانوصفحه و نانوصفحه ی fgm شدیدا به پارامتر غیرموضعی و سختی فنرها بستگی دارد. همچنین تغییرات بار کمانشی با تغییرات سختی فنرها ، نرخ اضلاع نانوصفحه و نرخ فشار بررسی شده است. همچنین رفتار کمانشی نانوصفحه ی دایره ای متصل به پی الاستیک و بدون پی الاستیک با استفاده از همین تئوری بررسی شده است. در نانوصفحه ی دایرهای هم رفتار بار کمانشی با تغییرات شعاع و تغییرات پارامتر غیرموضعی بررسی و مقایسه شده است.

بی شک یکی از مهمترین پیشرفت های قرن اخیر ساخت و تولید سیستم های میکرو الکترو مکانیکی بوده است که با پیشرفت های زیادی در زمینه های تولید و ساخت همراه بوده است.یکی از مهمترین آن ها سنسورهای میکروتیری هستند.این حسگرها از یک میکرو کانتیلور جهت تشخیص برخی از گازها استفاده میکنند. اصول کار به این شکل است که با عملیاتی بر روی سطح یک میکرو تیر یک سر گیردار این تیر نسبت به گاز خاص موجود در هوا حساس میشود و آن را جذب مینماید.با اندازه گیری میزان خمش یا تغییرات فرکانس این تیر میتوان در خصوص غلظت گاز موجود در هوای اطراف و محیط اظهار نظر کرد. روش های اندازه گیری میزان خیز یا فرکانس دارای مشکلات زیادی بوده اند بنابرابن در این مطالعه پیشنهاد شده است که با ارائه یک خازن صفحه موازی متغیر و اعمال ولتاژ حساسیت سیستم افزایش یابد لذا رفتار الکترو استاتیکی و دینامیکی تیر مورد بررسی قرارا گرفته است و با کاهش ثابت فنر حساسیت سنسور نسبت به حضور گاز افزایش یافته است.همچنین آنالیز فرکانسی جهت تشخیص میزان گاز جذب شده انجام گرفته است.در ضمن نشان داده شده است که افزایش ولتاژ اولیه فرکانس ها را بیشتر قابل حس میکند.هرچند تاثیر مهمی در تغییرات فرکانس ندارد اما دامنه نوسان ارتعاش را افزایش می دهد.با تغییر ماده جاذب روی سطح میکرو تیر میتوان سنسور را به گاز خاص دیگری حساس نمود.سنسورهای میکرو الکترو مکانیکی دارای یک بخش الکتریکی نیز هستند که داده های سنسور را بخواند.معمولا یک مدار cmos طراحی و تعبیه می شود. در این پایان نامه در مجموع در فصل اول به معرفی سیستم های میکرو الکترو مکانیکی حسگرها و نانو حسگرها و در فصل دوم میکرو سنسورها معرفی شده اند در فصل سوم مروری بر کارهای گذشته انجام گرفته است.در فصل چهارم به تشریح مدل پرداخته شده است و در فصل پنجم به حل معادلات حاکم و ارائه مدار الکتریکی روی سنسور و تشخیص پارامترهای موثر بر روی حساسیت انجام گرفته است. واژکان کلیدی: میکرو سنسور?اندازه گیری خازنی،حساسیت،آنالیز فرکانسی

فرایند جوشکاری لیزر با توجه به ویژگی های منحصربه فرد خود از جمله نفوذ عمیق جوش، سرعت بالای جوشکاری و تغییر شکل کم در سال های اخیر توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. جوشکاری لیزر فرایند پیشرفته اتصال ذوبی است که با تبدیل انرژی اشعه لیزر به مذاب باعث اتصال قطعات فلز به همدیگر می شود. تنش پسماند در سازه های جوشکاری شده به دلیل تنش گرمایی ناشی از توزیع غیریکنواخت دما به وجود می آید که باعث ایجاد تغییر شکل پلاستیک نیز می شود. تنش های پسماند ناشی از جوشکاری نه تنها باعث اعوجاج می شوند بلکه تأثیرات مهمی بر قطعات جوشکاری شده دارند. این تنش ها ممکن است بلافاصله یا مدتی بعد از اتمام فرایند جوشکاری باعث ایجاد ترک شوند. بنابراین پیش بینی تنش های پسماند در قطعات جوشکاری شده یکی از جالب ترین و پیچیده ترین مسائل در مکانیک سازه ها است. علی رغم تحقیقات گسترده آزمایشگاهی و عددی، تاکنون هیچ مدل تحلیلی برای به دست آوردن تنش پسماند ایجادشده در فرآیند جوشکاری لیزر ارائه نشده است. در این پایان نامه یک مدل تحلیلی الاستیک-پلاستیک جدید برای تخمین تنش پسماند عرضی در راستای ضخامت قطعات جوشکاری شده با اشعه لیزر ارائه شده است. توزیع تنش به دست آمده از روش تحلیلی با نتایج عددی مقایسه شده و مطابقت خوبی با آن مشاهده شده است. مدل ارائه شده می تواند برای به دست آوردن تنش پسماند عرضی در فرآیند جوشکاری لیزر استفاده شود. نتایج تحلیل نشان می دهد که تنش پسماند عرضی در سطح بالایی قطعه کار به صورت تنش فشاری است. همچنین مشخص شده است که با افزایش عمق نفوذ پلاستیک تنش پسماند در سطح بالایی با افزایش همراه است.

در صنایع امروزی برای توسعه فناوری های جدید نیاز شدیدی به تولید قطعات و مکانیزم های پیچیده در مقیاس میکرو وجود دارد. از این رو ایجاد سوراخ های میکرو با فرم دایروی و محوریت دقیق در مکانیزمهای میکرو الکترو مکانیکی mems، ضرورتی غیرقابل چشم پوشی دارد. ایجاد سوراخهای میکرو با روشهای معمولی سوراخکاری با مته، به سختی و تنها تحت شرایط ویژه (سرعت اسپیندل بالای 140000 rpm و ماده خنک کاری ویژه) امکان پذیر است. ماشینکاری تخلیه الکتریکی edm یکی از روشهای بسیار موثر و پیشرفته برای تولید سوراخهای ریز در مقیاس میکرو میباشد. از آن جهت که در edm سختی قطعه کار تأثیری ندارد و ماشینکاری در اثر سایش الکتریکی، میکرو انفجار و تبخیر قطعه کار صورت می گیرد؛ می توان از این روش برای سوراخکاری فلزات بسیار سخت و حساس چون کاربید تنگستن استفاده کرد. با سایش الکتریکی مقداری از الکترود ساییده شده و سرعت دی الکتریک در ته سوراخ، کاهش چشمگیری پیدا می کند، در نتیجه براده ها در آن نقاط تجمع کرده و با ایجاد اتصال کوتاه روند ماشینکاری را با مشکل مواجه می کند؛ همچنین باعث مخروطی شدن و انحراف از فرم دایروی سوراخ های ایجاد شده در این روش می شوند. در این فرآیند تحقیقاتی کاربردی تلاش شده است، که با طراحی و ساخت محور چرخان دستگاه میکرو سوراخکاری با قابلیت کنترل عددی cnc و ارتباط آن با کنترلر اصلی دستگاه، بتوان سوراخ کاری در مقیاس میکرو را با کیفیت بهتری ایجاد کرد. چرخش خارج از مرکز قطعه کار همزمان با چرخش الکترود، در عملیات پرداخت کاری، انتظار می رود سوراخ ایجاد شده از نظر دایروی بودن و عدم مخروطی شدن بهبود قابل توجهی پیدا کند و ناهمواری سوراخ های ته بسته برطرف شود. همچنین در این مطالعه ابتدا به بیان فرآیند edm و میکرو-edm پرداخته شده و سپس مروری بر تحقیقات پیشین انجام شده است. همچنین نحوه عملکرد مکانیزم محور چرخان و روش اندازه گیری سوراخ های میکرو شرح داده شده است. در آخر به تجزیه و تحلیل پارامترهایی که منجر به بهبود سوراخ کاری در فرآیند میکرو- edm می شود و دامنه تحقیقات حاضر و آینده محققان این زمینه تحقیقاتی را در برمی گیرد، پرداخته شده است.

نانو علمی است که در آن به مطالع? خواص نانومواد و نیز تولید و استفاده از آن¬ها در بهبود بخشیدن به خواص و ویژگی¬های مواد استفاده می¬شود. بسیاری از خواص ماده در ابعاد نانومتری، متفاوت از خواص آن در ابعاد ماکروسکوپی می¬باشد. در پژوهش حاضر ابتدا نانوکامپوزیت پلیمری آکریلونیتریل بوتادین استایرن (abs)-نانورس اصلاح شد? cloisite 30b با استفاده از سازگارکنند? پلی¬متیل-متاکریلات (pmma) به روش ذوبی در دستگاه اکسترودر دوپیچ? ناهمسوگرد در درصدهای وزنی 2% و 4% از نانورس ترکیب شد. سپس به منظور مطالع? تاثیر پارامترهای درصد وزنی نانورس، دمای تزریق، فشار نگهداری و زمان اعمال فشار نگهداری بر روی خواص ساختاری و مکانیکی و نیز رفتار خستگی نانوکامپوزیت¬های تولید شده، طراحی آزمایش تاگوچی بر مبنای آرای? متعامد l9 برای هر یک از پارامترها در سه سطح مختلف صورت پذیرفت. پس از آن نمونه¬هایی مطابق با استاندارد astm d638-type i در شرایط مختلف فرآیندی در دستگاه تزریق پلاستیک تولید شد. توزیع نانورس در ماتریس پلیمری به وسیله آزمایش xrd و نیز عکس¬برداری میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مورد مطالعه قرار گرفت. تاثیر هر یک از پارامترهای مورد مطالعه، بر روی استحکام کششی و سختی نمونه¬ها به عنوان خواص مکانیکی مهمِ توده¬ای و سطحی و نیز عُمر خستگی نمونه¬ها به روش تاگوچی مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی نتایج آزمایشات xrd و sem حاکی از این بود که ذرات نانورس با حضور پلیمر pmma به عنوان سازگارکننده، در ماتریس زمینه به خوبی پخش و پَرپَر شده است. نتایج حاصل از تست کشش نشان داد افزودن در حدود 2 درصد وزنی نانورس و اعمال شرایط فرآیندی مناسب، موجب افزایش قابل ملاحظه¬ای در استحکام کششی و عمر خستگی نمونه¬ها می¬گردد. این شرایط شامل دمای تزریق 200 ?c، فشار نگهداری 130 mpa و زمان اعمال فشار نگهداری 2.5 s می¬باشد که پارامتر دمای تزریق به عنوان تاثیرگذارترین پارامتر انتخاب گردید. همچنین نمونه¬هایی که دارای 4 درصد وزنی نانورس بوده و در دمای تزریق 210 ?c، فشار نگهداری 130 mpa و زمان اعمال فشار نگهداری 1 s تولید شده بودند، بالاترین سختی را از خود نشان دادند. بهترین نتایج نیز در نمونه¬هایی مشاهده شد که در آن¬ها نانورس از توزیع مناسب¬تری در زمینه پلیمری برخوردار بود.

تغییر شکل به کمک کار سرد یکی از فرایند¬های بنیادی برای ایجاد خواص مکانیکی بالا در پلیمر هست. از شصت سال پیش، کار سرد عمدتاً برای تولید ورق های فلزی و پلیمرها به عنوان یکی از فرایند های شکل دهی کاربرد وسیعی دارد. شکلدهی سرد یک شیوه مفید برای افزایش خواص مکانیکی و دیگر خاصیت ها، با ایجـــاد جهت گیری های بین مولکولی هماهنگ در حین تغییر شکل های صلب گونه¬ی پلیمرهای نیمه کریســتالی می باشد. فلوفرمینگ یا همان اسپینینگ لوله از طریق اکسترود فلز و با روش نقطه دوار انجام می پذیرد. فلوفرمینگ از رابطه حجم ثابت مواد در طول فرآیند پیروی می کند. محدودیت اصلی در اجرای این فرآیند به میزان تحمل ماده در مقابل تغییر شکل پلاستیک در یک گذر بستگی دارد. این تحقیق به منظور بررسی و بهینه سازی اثر پارامترهای فرایند فلوفرمینگ بر روی برخی خواص مکانیکی از قبیل تنش تسلیم، تنش در نقطه شکست، درصد تغییر طول، مقاومت به ضربه و چقرمگی قطعات فلوفرم شده صورت پذیرفت. برای انجام این مطالعه، از یک دستگاه فلوفرمینگ مجهز به یک غلتک، با هدایت طولی و عرضی اتوماتیک استفاده گردید. این دستگاه در واقع یک ماشین تراش مدلc11mt، ساخت ماشین سازی تبریز می باشد که تجهیزات لازم برای تبدیل آن به ماشین فلوفرمینگ معکوس، اعم از غلتکها و مندرل و ... ساخته شده و بر روی آن سوار گردید. پارامترهای فرایند شکل¬دهی فلوفرمینگ شامل درصد کاهش ضخامت، نرخ پیشروی و سرعت چرخشی به عنوان متغیر در نظر گرفته شدند. این سه متغیر در سه سطح کم، متوسط و زیاد بکار برده شدند. آرایه عمودی l9 روش تاگوچی به عنوان طرح آزمایش انتخاب شد. از یک غلتک با هندسه مشخص برای اجرای طرح آزمایش استفاده گردید و آزمایشها انجام شد. مشخصات کششی نمونه ها مثل تنش تسلیم، تنش در نقطه شکست و درصد تغییر طول با دستگاه تست کشش و مشخصه های ضربه ای با دستگاه تست ضربه شارپی اندازه گیری شد. تجزیه و تحلیل واریانس نشان داد که سرعت پیشروی تأثیرگذارترین پارامتر بر تنش تسلیم است. پارامترهای درصد کاهش ضخامت و سرعت چرخشی در رده های بعدی قرار گرفتند. انتخاب سطوح بهینه پارامترها براساس تحلیل "مقادیر متوسط" صورت پذیرفت. ترکیب سطوح بهینه باعث بهبود معنی دار در تنش تسلیم گردید. تجزیه و تحلیل واریانس برای نتایج تنش در نقطه ی شکست نشان داد که درصد کاهش ضخامت تأثیرگذارترین پارامتر بر تنش در نقطه ی شکست است. پارامترهای سرعت پیشروی و سرعت چرخشی در رده های بعدی قرار گرفتند. ترکیب سطوح بهینه برای پارامترهای متغیر، منجر به بهبود معنی دار در تنش نقطه ی شکست گردید. هم چنین تجزیه و تحلیل واریانس نشان می دهد که سرعت چرخشی بیشترین تأثیر را بر درصد تغییر طول، مقاومت به ضربه، انرژی شکست و چقرمگی لوله های پلی اتیلن فلوفرم شده را دارد.

در این مطالعه تئوری الاستیسیته ی غیر موضعیبرای بررسی رفتار کمانشی وارتعاشی نانو صفحات که به پی الاستیک وصل شده اند وتحت تاثیر دمای یکنواخت قرار دارند به کار برده شده است. این تئوری برای تخمین اثرات مقیاس کوچک بر روی رفتار مکانیکی نانو صفحات بکار می رود. در این پژوهش ابتدا معادله ی حاکم بر کمانش نانو صفحه و ارتعاشات نانو صفحه که تحت تاثیر بار حرارتی است بوسیله ی تئوری الاستیسیته ی غیر موضعی بدست آمده است.در هر یک از معادلات فرض شده است که نانوصفحه ی مورد نظربوسیله ی پی الاستیک به زمین متصل شده است. در این معادله مساله را به صورت دقیق حل می کنیم،وبرای تحلیل مساله از روش های الاستیسته غیرموضعی کیرشهف وصفحه میانی استفاده شده است،همچنین برای حل ریاضی مساله از روش ناویر استفاده شده است. همچنین تاثیر پارامترهای مقیاس کوچک،طول و عرض نانوصفحه،نسبت ضخامت برای دمای بحرانی و فرکانس طبیعی نانوصفحه بررسی شده است. در این مطالعه مشاهده می شود که برای صفحات ضخیم تئوری الاستیسته غیرموضعی با استفاده از روش صفحه میانی نتایج مطلوب تر ودقیق تری می دهد.

یک مدل تحلیلی جامع و رضایت بخشی جهت تخمین تنش های پسماند در فرآیند جوشکاری اصطکاکی نقطه ای وجود ندارد. در پژوهش حاضر یک مدل تحلیلی برای پیش بینی نحوه توزیع دما و تنش های پسماند در فرایند جوشکاری اصطکاکی نقطه ای ارائه شده است.