آئروالاستیسیته علمی است که به بررسی اندر کنش بین نیروهای آئرودینامیکی و اینرسی وارد بر یک سازه الاستیک و تأثیر این تداخل بر روند طراحی می پردازد. تغییر شکل های سازه های الاستیک سبب ایجاد نیروهای آئرودینامیکی جدیدی می شوند که این وابستگی بین نیروهای الاستیک و آئرودینامیکی باعث پیدایش پدیده های آئروالاستیک می شود. یکی از مهم-ترین مسائلی که در آئروالاستیسیته مطرح شده و اهمیت بالایی دارد پدیده فلاتر می باشد. اگر سازه اجسام پرنده (هواپیما، موشک،...) کاملاً صلب بودند، مسائل آئروالاستیک هرگز مطرح نمی-شند اما واضح است که در واقعیت جسم کاملاً صلبی وجود ندارد مخصوصاً سازه هواپیماهای مدرن امروزی به عنوان مثال بال هواپیما، بنا به مسائل مهندسی بسیار انعطاف پذیر می باشند. به همین علت در آئروالاستیسیته به بال هواپیما توجه خاصی می شود. در این پایان نامه، تحلیل آیروالاستیک دینامیکی بال هواپیما که موتوری به آن متصل شده و توسط آن نیروی پیرو به بال اعمال می شود درحالی که هواپیما در حال انجام مانورهای مختلف می باشد، مورد مطالعه و بررسی قرارگرفته شده است. مدل انتخابی برای بال یک تیر یکسرگیردار انعطاف پذیر با زاویه عقب گرد می باشد که موتور به صورت صلب به آن متصل شده و نیروی پیرو موتور در راستای عرضی بال و به مرکز ثقل موتور اعمال می شود. معادلات حاکم بر حرکت بال توسط اصل همیلتون استخراج شده و از توابع دلتای دیراک و هویساید برای مشخص کردن نقطه نصب و اعمال نیروی پیرو استفاده شده است. نیروی های آئرودینامیکی بر اساس مدل آئرودینامیکی پیترز تعمیم یافته که برای بال با زاویه عقب گرد ارائه شده در نظر گرفته شده اند. با استفاده از روش گالرکین، معادلات حرکت که به صورت مشتقات جزئی بوده اند به دسته ای از معادلات دیفرانسیل عادی تبدیل شده اند. نتایج حاصل از این مدل سازی در این پایا ن نامه، تأثیرات سرعت زاویه ای مانورهای مختلف، زاویه عقب گرد بال، نیروی پیرو، وزن موتور و مکان نصب موتور را بر روی سرعت و فرکانس فلاتر و ناحیه پایداری دینامیکی بال را ارائه می دهد

چکیده: مهمترین اولویت سازندگان در تحلیل ارتعاشات پره¬ها و دیسک در وسایل دوار با سرعت دورانی بالا جلوگیری از بروز پدیده تشدید و اثرات مخرب آن می¬باشد. پدیده تشدید باعث افزایش دامنه ارتعاشات و در نتیجه افزایش ماکزیمم تنش و گذشتن آن از حد مجاز می¬گردد. این تنش¬های دینامیکی ناشی از ارتعاش پره¬ها باعث بروز پدیده خستگی نیز می¬گردند که از عوامل اصلی خرابی پره ها می باشد. دراین تحقیق رفتار دینامیکی و پایداری در سیستم شافت، دیسک و پره تحت تاثیر پارامترهایی مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. دراین سیستم دوار، شافت انعطاف پذیر و قابلیت تغییر شکل پیچشی وعرضی دارد و پره¬ها نیز انعطاف پذیر و در راستای خمش تغییر شکل می¬دهد و مانند تیر یک سر گیر دار رایلی شبیه سازی شده ¬است. با استفاده از روش انرژی و معادلات لاگرانژ، معادلات حرکت استخراج می¬شود. معادلات حاکم بر مسئله که بصورت معادلات دیفرانسیل پاره ای می باشند، با استفاده از روش حل ریتز و در نظر گرفتن مود شیپ های مربوطه به معادلات دیفرانسیل معمولی تبدیل می¬شود، سپس با تنظیم معادلات به فرم استاندارد (معادله حالت) و با استفاده از ماتریس ضرایب ، تاثیر پارامترهای طراحی بر روی فرکانس ها¬ی طبیعی سیستم مورد بررسی قرار می¬گیرد و در نتیجه تغییر فرکانس¬ها¬ی طبیعی سیستم دوار شافت، دیسک و پره تحت تاثیر پارامترهایی مختلف نظیر سختی خمشی شافت و پره، سختی پیچشی شافت، ابعاد و جرم قطعه، مورد بررسی قرار می¬گیرد و با نتایج بدست آمده از گزارش های چاپ شده قبلی مقایسه می شود.

امروزه آیروالاستیسیته یکی از مسائل مهم در علوم هوا فضا محسوب می شود. این علم به بررسی عوامل مهم و موثر در پدیده هایی همچون گسیختگی بال و شکسته شدن اتصالات موتور که باعث ناکارآمد شدن هواپیما و به مخاطره افتادن جان مسافران می شود، می پردازد. یکی از علت هایی که باعث گسیختگی در بال می شود، وجود سطوح کنترلی می باشد. بنابراین بررسی اثرات وجود سطح کنترلی بر روی بال می تواند باعث شناخت بیشتر مرز های ناپایداری و همچنین یافتن روش هایی برای اجتناب از آن شود. در این پروژه، معادلات حرکت یک بال به همراه سطح کنترلی متصل به آن با استفاده از اصل هامیلتون و حذف ترم های غیر خطی مرتبه بالا بدست آمده است. بال بعنوان یک تیر اویلر-برنولی در نظر گرفته شده است. تیر دارای خاصیت الاستیک و همگن می باشد. همچنین تیر با سه سرعت زاویه ای متفاوت در سه جهت اصلی در حال دوران است. سطح کنترلی توسط دو فنر پیچشی به بال متصل شده است. جریان سیال نیز به صورت ناپایا فرض می شود. نیروهای آیروالاستیک شامل نیروی برآ و گشتاور پیچشی، به صورت نیرو های گسترده به سطح بال و سطح کنترلی وارد می شوند. سپس برای تبدیل معادلات بدست آمده از معادلات جزئی به معادلات دیفرانسیل معمولی از روش گالرکین استفاده شده است. در نهایت با تحلیل آیروالاستیک، سرعت فلاتر بال و سطح کنترلی به دست آمده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که پارامترهای فیزیکی سطح کنترلی بر سرعت فلاتر تاثیر محسوسی دارند.

استفاده روز افزون از مواد سبک در ساخت سازه های هوایی بمنظور کاهش وزن، باعث افزایش انعطاف پذیری و در نتیجه زیاد شدن تغییر فرم بال ها شده است. از طرف دیگر امروزه انواع بسیار متنوعی از جرم های خارجی از قبیل روتورهای سنگین با نیروی رانش بسیار زیاد تا موشک ها، بمب ها و تانکرهای سنگین ذخیره سوخت بر روی بال هواپیماها نصب می شوند. خصوصیات هندسی و فیزیکی این جرم ها خصوصاً در مورد روتورها به علت داشتن پره های بزرگ و انعطاف پذیر و همچنین نیروی رانش بسیار زیاد، اثرات قابل توجهی را بر محدوده های پایداری استاتیکی و دینامیکی بال هواپیما می گذارند. در این پروژه، معادلات حرکت خطی برای یک تیر انعطاف پذیر به همراه روتور عرضی نصب شده بر روی آن تحت اثر نیروهای رانش با استفاده از معادله لاگرانژ استخراج گردیده است و با روش تقریبی ریتز به حل معادلات پرداخته شده است. تیر دارای خاصیت کشسانی و همگن است. همچنین بال با سه سرعت زاویه ای متفاوت در سه جهت اصلی در حال دوران است. محل اتصال روتور به بال صلب در نظر گرفته شده است. پره?های روتور نیز خاصیت الاستیک دارند و به عنوان یک تیر الاستیک یکسرگیردار در نظر گرفته شده اند که دارای سرعت دورانی هستند. جریان سیال ناپایا فرض می?شود که از مدل سیال تئودرسن برای شبیه سازی نیروهای آیرودینامیکی استفاده شده است. نیروی تراست وارد شده به روتور به صورت یک بار متمرکز در مرکز جرم آن تصور می‏شود. سرعت فلاتر مجموعه تیر و روتور عرضی با افزایش فاصله روتور از ریشه بال کاهش می یابد. افزایش طول پره‏ها، کاهش سرعت فلاتر را به دنبال دارد. با زیاد کردن سرعت پره‏ها، سرعت فلاتر با شیبی نمایی کاهش می‏یابد که موجب می‏شود مجموعه تیر و روتور در سرعت‏های پایین تری به ناپایداری برسند. همچنین افزایش نیروی تراست روتور، پایداری سیستم را بصورت نمایی کاهش می دهد.ر

بال هواپیما یکی از مهمترین سازه های آئروالاستیک است که تحت اثر نیروهای متنوعی نظیر نیروهای آئروالاستیک، نیروهای رانش، اثرات مانور و جرم های خارجی قرار می گیرد. استفاده روز افزون از مواد سبک در ساخت سازه های هوایی به منظور کاهش وزن، باعث افزایش انعطاف پذیری و در نتیجه زیاد شدن تغییر فرم بال ها گشته است. از طرف دیگر امروزه انواع بسیار متنوعی از جرم های خارجی بر روی بال هواپیما نصب می شود. از موتورهای سنگین با نیروی رانش بسیار زیاد بر روی بال هواپیماهای مسافربری تا موشک ها، بمب ها و تانکرهای سنگین ذخیره سوخت بر روی بال هواپیماهای جنگنده، در طرح های امروزی مورد استفاده قرار می گیرد. خصوصیات هندسی و فیزیکی این جرم ها خصوصا در مورد موتورها تاثیرات بسیار قابل توجهی را بر محدوده های پایداری دینامیکی و استاتیکی بال هواپیما می گذارد. در واقع برهم کنش ترم های الاستیک و اینرسی جرم های خارجی با بال می تواند منجر به فلاتر یا واگرایی گردد. در این پایان نامه، تحلیل آئروالاستیک دینامیکی یک بال انعطاف پذیر با جرم خارجی متصل شده به آن به صورت الاستیک انجام شده است. جرم خارجی بوسیله فنر و میراگر به بال متصل شده است. معادلات حاکم با استفاده از اصل تغییرات هامیلتون استخراج گردیده است و برای شبیه سازی جریان سیال بر روی بال از مدل سیال ناپایای پیترز استفاده شده است. بال دارای دو درجه آزادی پیچشی و خمشی می باشد. معادلات حاکم بر مساله که به صورت معادلات دیفرانسیل جزئی می باشند، با استفاده از روش مودهای فرضی به معادلات دیفرانسیل معمولی تبدیل شده اند. سپس رفتار آئروالاستیک بال تحت شرایط مختلف و برای دو حالت میراگر ساده و میراگر مغناطیسی در محل اتصال مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حل نشان می دهد با افزایش فاصله جرم خارجی از ریشه بال سرعت فلاتر کاهش می یابد و همچنین افزایش جرم خارجی و ثابت فنر اتصال باعث کاهش سرعت فلاتر مجموعه می گردد. در تمامی حالت ها با افزایش زاویه عقبگرد بال سرعت فلاتر افزایش و در نتیجه پایداری سیستم افزایش می یابد. همچنین استفاده از میراگر مغناطیسی به علت کنترل بیشتر بر روی مرز پایداری سیستم مناسب تر می باشد.

سینترینگ پلاسمای جرقه¬ای یکی از روش¬های نوین در متالوژی پودر بوده که در یک دهه گذشته پیشرفت چشمگیری داشته است. در این روش پودرهای ترکیب شده و یا خالص به صورت همزمان تحت فشار مکانیکی و بار الکتریکی قرار گرفته تا با ایجاد حرارت ناشی از بار الکتریکی، محصولی با چگالی بالا ایجاد گردد. بار الکتریکی و مکانیکی توسط سیستم کنترل مرکزی قابل کنترل بوده و می¬تواند ثابت و یا متغیر باشد. شناخت و کنترل شرایط انجام فرآیند ما را ملزم به انجام شبیه¬سازی می نماید. شرایط حاکم بر فرایند سینترینگ پلاسمای جرقه ای کوپل میان معادلات الکتریکی – حرارتی – مکانیکی است که به-وسیله روش اجزاء محدود قابل شبیه¬سازی می¬باشد. در این پژوهش به شبیه سازی اجزای محدود کوپل الکتریکی-حرارتی- مکانیکی برای سیستم سینترینگ پلاسمای جرقه ای پرداخته شده است. برای انتخاب مدل کوپل از شبیه سازی مدل ساده¬شده استوانه گرافیتی و اعتبارسنجی نتایج با تست تجربی استفاده شده است. شبیه سازی صورت گرفته برای نمونه آلومینا و مس در ولتاژهای مختلف مطابقت خوبی را با آزمون های تجربی صورت گرفته بر روی دستگاه سینترینگ پلاسمای جرقه¬ای ساخته شده توسط محققین ایرانی نشان می¬دهد. همچنین به تحلیل پارامتریک بر روی شش پارامتر هندسی، الکتریکی و حرارتی و تأثیر آن¬ها بر عملکرد حرارتی دستگاه پرداخته شده است. علاوه بر این، در آخرین قسمت تحلیل پارامتری بر روی ابعاد قالب انجام شده و مشخص گردید ابعاد قالب در شرایط دمایی نمونة داخل قالب مؤثر است؛ بنابراین به کمک الگوریتم ژنتیک چندهدفه به منظور مینیمم نمودن تنش در قالب و ماکزیمم نمودن دمای مرکز نمونه بهینه سازی صورت گرفته است.

فرایند ماشینکاری فلزات، با مشکلی بزرگ به نام چتر در جهت ایجاد سطح با کیفیت مطلوب در تولید انبوه با مقدار براده برداری زیاد روبرو بوده است . پدیده چتر یک نوع ارتعاش خودتحریک ناپایدار است که در اثر عوامل متعددی ممکن است رخ دهد؛ در این میان چتر احیاکننده رایج ترین علت رخداد چتر می باشد. در این پایان نامه به منظور بررسی تأثیر پارامترهای مختلف براده برداری بر روی پدیده چتر، از یک مدل سه بعدی غیرخطی برای فرآیند تراشکاری متعامد استفاده شده است. قطعه کار به عنوان یک محور در حال دوران مدل سازی شده است. در ادامه معادلات حرکت برای ارتعاشات عرضی قطعه کار به صورت معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی به دست آمده اند. سپس با استفاده از روش مودهای فرضی، معادلات دیفرانسیل حاکم بر مسئله به معادلات دیفرانسیل غیرخطی معمولی تبدیل شده اند. در نهایت با استفاده از روش مقیاس های چندگانه، حل تحلیلی برای این مسئله غیرخطی ارائه شده است. با استفاده از این مدل تأثیر پارامترهای قطعه-کار همچون طول، قطر و سرعت دورانی بر ارتعاشات آزاد آن مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین با استفاده از این مدل، تأثیر قطر قطعه کار و پارامترهای براده برداری همچون موقعیت طولی ابزار براده برداری، عرض براده برداری، عمق براده برداری برای حالت های با و بدون مرغک بر ارتعاشات قطعه کار مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج نشان می دهند که افزایش پارامترهای متناظر با موقعیت طولی ابزار براده برداری، عمق براده برداری و عرض براده برداری که به هندسه ابزار براده برداری وابسته است، باعث کاهش پایداری فرآیند براده برداری و افزایش احتمال بروز پدیده چتر می گردد. با افزایش پارامتر متناظر با قطر قطعه کار، میزان پایداری فرآیند افزایش می یابد. همچنین استفاده از مرغک برای براده برداری در موقعیت نزدیک به انتهای طول قطعه کار باعث افزایش پایداری فرآیند نسبت به حالت بدون استفاده از مرغک می شود.