فرآیند هیدروفرمینگ لوله یکی از فرآیند های شکل دهی می باشد که در آن از اعمال همزمان فشار داخلی و تغذیه ی محوری ماده ی لوله برای تبدیل یک لوله به شکل حفره قالب استفاده می شود. این فرآیند مزیت هایی چون کاهش وزن، استحکام بیشتر و یکپارچگی بهتر قطعات تولیدی را دارا می باشد. در این تحقیق فرآیند هیدروفرمینگ سه راهی t شکل که یکی از قطعات مورد استفاده در صنایع گاز و اگزوز اتومبیل می باشد، به صورت تجربی و با استفاده از روش اجزاء محدود مورد تحلیل قرار گرفته است. در روش تجربی ساخت سه راهی t شکل هدف کار بوده است. در همین راستا قالب و پانچ های جابجایی محوری طراحی و ساخته شده اند؛ برای ایجاد نیروی محوری از سیلندرهای هیدرولیکی استفاده گردیده است و فشار داخلی به وسیله ی پمپ دستی تامین شده است. با مونتا ژ تجهیزات آزمایشی و پس از اصلاح آب بندی دو انتهای لوله، سه راهی t شکل با ارتفاع برآمدگی خوب و فاقد عیوب ساخته شد. در ساخت سه راهی t شکل از نوسانات فشار استفاده گردید؛ به طوری که با اعمال جابجایی محوری فشار داخلی افزایش یافته و قبل از رسیدن به فشار ترکیدگی جابجایی محوری متوقف و فشار داخلی کاهش می یابد و این مراحل مجددا تکرار می شود. در روش آزمایشی، تاثیر پارامترهای جابجایی محوری پانچ?ها بر روی تقارن قطعه و ارتفاع برآمدگی بررسی گردید. همچنین توزیع ضخامت و ارتفاع برآمدگی قطعات سه?راهی تولیدی اندازه?گیری شدند. در روش اجزاء محدود به وسیله ی خواص مواد لوله که از آزمون کشش حاصل شد، شبیه?سازی فرآیند هیدروفرمینگ سه?راهی t شکل صورت گرفت. در نهایت نتایج حاصل از شبیه سازی (شامل توزیع ضخامت و ارتفاع برآمدگی) با نتایج تجربی مقایسه گردید.

نتایج بررسی های تجربی نشان می دهد که با افزودن مقدار اندکی نانولوله کربن به پلیمرها به عنوان فاز تقویت کننده، خواص مکانیکی آن ها به مقدار قابل توجهی بهبود می یابد. با توجه به کاربردهای بنیادین و فراوانی که پلیمرهای تقویت شده با نانوله کربن، nanotube-reinforced polymer (nrp) دارند، ایجاد مدل هایی که خواص موثر این مواد را پیش بینی کند لازم به نظر می رسد. مححققان زیادی با استفاده از روش هایی که برای کامپوزیت های سنتی ایجاد شده اند به توصیف رفتار مکانیکی nrpها پرداخته اند. با توجه به مفید بودن این روش ها، در کار پیش رو با توسعه ی روش های سنتی موجود، مدلی نزدیکتر به واقعیت برای بررسی تعامل در ابعاد نانومتر بین فازهای nrp ارائه شده است. تصاویری که توسط میکروسکوپ های الکترونی و تجهیزات نظیر آن تهیه شده اند، نانولوله های محاط داخل ماتریس پلیمر را موج دار نشان می دهند ترکیبی که معمولا در کامپوزیت های سنتی تقویت شده با الیاف میکرومتری دیده نمی شود. در این پایان نامه یک مدل ترکیبیِ المان محدود-میکرومکانیک ایجاد شده است تا ویژگی موجی شدن نانولوله ها را با پیش بینی های میکرومکانیک برای مدول موثر nrp ترکیب کند. نتایج حاصل از این مدل نشان می دهد که موجی بودن نانولوله، مدول موثر کامپوزیت را به میزان چشمگیری کاهش می دهد.

مسائل طراحی محفظه های تابشی، در کاربردهای مختلف صنعتی از قبیل تولید نیمه هادی ها، فرآیندهای عملیات حرارتی سریع، پخت غذا و رنگ، خشک کردن روکش ها و بسیاری صنایع دیگر مورد استفاده قرار می گیرند. در هر یک از این کاربرد ها، هدف از مسئله طراحی یافتن هندسه محفظه و شرایط گرمکن ها به گونه ای است که دما و توزیع شار حرارتی مطلوب روی محصولات را ایجاد نماید. بطور سنتی، این کار با روش مستقیم سعی و خطا که یک روش وقت گیر و با کیفیت محدود است انجام می گرفت. اخیراً روش های طراحی معکوس گسترش یافته که نیاز به زمان کمتر داشته و جواب نهایی نیز از کیفیت بالاتری برخوردار است. در این تحقیق دو هدف را دنبال می کنیم: 1) تعیین هندسه بهینه محفظه 2) تعیین تعداد و موقعیت بهینه گرمکن ها در این تحقیق معادلات تابش را برای محفظه تابشی دو بعدی با دیوار های پخشی- خاکستری و محیط شفاف از دو روش مختلف حل می کنیم. روش تابش خالص برای محفظه های با سطوح صاف و روش سطوح بی نهایت کوچک برای محفظه های با سطوح منحنی استفاده می شوند. سطوح منحنی را با استفاده از منحنی های بزیر توصیف می کنیم که از انعطاف پذیری بالایی برخوردارند. از الگوریتم تکامل تدریجی جهت کمینه کردن تابع هدف که به صورت مجموع مربعات تفاضل شار حرارتی محاسبه شده و شار حرارتی مطلوب روی سطح طراحی بیان گردیده است، استفاده می کنیم. دقت و کارایی این روش را در چند مثال مختلف بررسی خواهیم نمود.

تلاش های زیادی برای مطالعه نانو لوله های کربنی با روش های متفاوت صورت گرفته است. به صورت کلی دو شیوه برای تحلیل خواص نانو لوله های کربنی وجود دارد؛ روش دینامیک مولکولی و مکانیک محیط پیوسته. با وجود اینکه روش دینامیک مولکولی می تواند به هر مسئله ای در رابطه با حرکت اتمی یا مولکولی بپردازد، محاسبات سنگین آنها کاربردشان را برای مسائل با تعداد کم مولکول یا اتم محدود می کند. بنابراین به کاربری این روش برای نانو لوله های کربنی تنها برای نانو لوله های تک دیواره با تعداد کم اتم عملی می باشد. با استفاده از روش مکانیک محیط پیوسته می توان این نقیصه را رفع نمود، اما ساده سازی های به کار رفته در این شیوه به طریقی در نتایج تأثیر می گذارد. در این پایان نامه یک مدل اجزاء محدود سه بعدی برای نانو لوله های کربنی تک دیواره ی آرمچیر و زیگ زاگ پیشنهاد شده است. با در نظر گرفتن نانو لوله های کربنی به عنوان ساختار قاب فضایی، رفتار مکانیکی آنها با استفاده از روش مکانیک ساختاری کلاسیک قابل تحلیل می باشد. پیوند های بین اتم های کربن به عنوان عضو حامل نیرو و اتم های کربن به عنوان مفاصل عضو ها در نظر گرفته می شوند. برای ایجاد مدل المان محدود، گره ها در مکان اتم های کربن قرار می گیرند و پیوند های بین آنها با استفاده از المان های تیر الاستیک سه بعدی مدل می شوند. مدول الاستیک المان تیر با ایجاد پیوندی بین ساختار مولکولی و محیط پیوسته مشخص می شود. ثوابت نیرویی تحت دماهای مختلف محیطی تغییر می کنند و باعث رفتار الاستیک و ابعاد هندسی جدیدی برای المان تیر می شوند. مدل سه بعدی اجزاء محدود نانو لوله کربنی به کمک برنامه نوشته شده در محیط fortran در نرم افزار ansys ایجاد می شود. برای شبیه سازی پیوند ها از المان سه بعدی beam 4 در نرم افزار استفاده شده است. بعضی پارامتر ها مانند قطر نانو لوله، ضخامت دیواره، نوع لوله و دمای محیط بر رفتار نانو لوله های کربنی تأثیر می گذارند. در این تحقیق به بررسی رفتار نانو لوله ها با تغییرات این پارامتر ها پرداخته شده است. منحنی خیز نانو لوله های کربنی نیز تحت خمش بررسی و با تیر اولر برنولی مقایسه شده است. همچنین کمانش نانو لوله کربنی تحت بار فشاری محوری مورد بررسی قرار گرفته است.

تحلیل ارتعاشی نانولوله های کربنی به دلیل کاربردهای آن دارای اهمیت می باشد. روش اجزا محدود یکی از روش های تحلیل نانولوله ها می باشد، که با در نظر گرفتن قاب سه بعدی این تحلیل انجام می شود. در این قاب سه بعدی پیوند بین اتم های کربن به عنوان اعضایی نیرویی مدل شده و اتم های کربن مفاصل بین این اعضا است. برای تولید مدل اجزا محدود گره ها در محل اتم های کربن قرار می گیرند و پیوند بین اتم ها به وسیله ی المان های سه بعدی الاستیک تیر مدل می شوند. مدول الاستیک المان های تیر با استفاده از پیوند مکانیک مولکولی و محیط پیوسته ارائه شده در مقالات معرفی شده است. در این مدل نیروهای واندروالس بین لایه های نانولوله دو جداره در نظر گرفته شده است. خواص نانولوله های تک جداره و دوجداره در بعضی موارد با هم متفاوت است. با استفاده از نرم افزار انسیس خواص مکانیکی نانولوله ها تحلیل شده است. المان تیر 4 که المانی سه بعدی با قابلیت های خمش، کشش، پیچش و فشار ، استفاده شده است. عکس العمل بین دو لایه از نانولوله های چند جداره، عکس العمل واندروالس، در محاسبه ی پارامترهای مکانیکی در نظر گرفته شده است. برای شبیه سازی نیروی واندروالس از المان فنر لینک11 استفاده شده است. نتایج به دست آمده برای نانولوله های تک جداره و چندجداره نشان دهنده کاهش فرکانس با افزایش طول است در صورتی که با افزایش قطر نانولوله فرکانس طبیعی نانولوله افزایش می یابد. شکل مد فرکانس طبیعی نانولوله های تک جداره و چندجداره به دست آمده است. نتایج به دست آمده برای مد اول فرکانس طبیعی با نتایج تحلیلی تیر هماهنگی خوبی دارد. نتایج ارائه شده نشان دهنده این است که مدل اجزا محدود پیشنهادی ابزار ارزشمندی برای مطالعه ی رفتار مکانیکی نانولوله های کربنی است. کلید واژه ها: اجزا محدود، شکل مد، فرکانس طبیعی، مدل قاب سه بعدی، نانولوله کربنی

مواد هدفمند مواد کامپوزیتی ناهمگن می باشند که خواصشان با مختصات فضایی به صورت تابع پیوسته یا تکه تکه پیوسته تغییر می کند. این مواد معمولاً شامل دو جزء سرامیک و فلز می باشند، جزء سرامیک باعث مقاومت حرارتی بالا می شود و جزء فلزی استحکام مکانیکی را افزایش می دهد. مواد هدفمند کاربردهای زیادی از جمله سپر حرارتی، پوسته مخازن رآکتورها، توربین ها، تجهیزات هسته ای و دیگر کاربردها دارند. در این پروژه ضرایب شدت تنش با مود ترکیبی برای ماده هدفمند دو بعدی دارای ترک با روش تحلیلی و روش اجزاء محدود محاسبه شده است. نشان داده شده است که رفتار تنش ها و جابجایی نزدیک نوک ترک برای مواد هدفمند مشابه مواد همگن می باشد، بنابراین المان یک چهارم را می توان برای مواد هدفمند استفاده نمود. روش معادلات انتگرالی برای حل ماده هدفمند با ترک مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج عددی تطابق خوبی با نتایج تحلیلی دارند. در روش اجزای محدود ضرایب شدت تنش با استفاده از روش همبستگی جابجایی و روش تنظیم گره ها ی مجاور نوک ترک در حالت کرنش صفحه ای محاسبه شده اند. تغییرات مدول یانگ به صورت تابع نمایی در جهت x فرض شده است. در صفحه با ترک مرکزی تحت کرنش ثابت و کرنش متغیر مشاهده شده است با افزایش توان تابع نمایی مدول یانگ، ضرایب شدت تنش مود اول افزایش می یابد، همچنین ضرایب شدت تنش مود دوم با افزایش زاویه نسبت به محور x از صفر درجه تا 45 درجه، افزایش و بعد از آن کاهش می یابد. برای یک تابع نمایی اختیاری با افزایش نسبت پهنا به طول ترک ( a/w) در ماده هدفمند با یک ترک لبه ای و با دو ترک لبه ای تحت کشش یکنواخت ضرایب شدت تنش مود اول افزایش می یابند. همچنین ضرایب شدت تنش مود اول برای صفحه با ترک و سوراخ دایروی تحت کشش یکنواخت و برای صفحه پله ای با ترک تحت کشش و برش یکنواخت محاسبه شده است. برای صفحه با ترک و سوراخ با افزایش نسبت طول ترک به شعاع (a/r) ضرایب شدت تنش مود اول کاهش می یابد. ضرایب شدت تنش مود اول برای صفحه پله دار در حالت برش یکنواخت بزرگتر از حالت کشش یکنواخت می باشند.

در این کار ابتدا یک مدل مکانیک محیط پیوسته برای بررسی خواص مکانیکی صفحات گرافن ارائه می شود. پایه ی مفهوم پیشنهادی این تصور است که صفحه ی گرافن یک سازه ی قاب-فضایی است، به این صورت که در نرم افزار انسیس مکان اتم های کربن در صفحه ی گرافن به عنوان گره و پیوند کوالانسی بین اتم های کربن با المان های beam23 تعریف شده است. خواص المان ها با برقراری یک ارتباط بین مدل مکانیک محیط پیوسته و ساختار اتمی مسئله پیدا می شود. ایجاد مدل در محیط نرم افزار انسیس با استفاده از قابلیت برنامه نویسی apdl نرم افزار انجام شده است. در قسمت های اولیه، تأثیر زاویه کایرال روی مدول کششی صفحه ی گرافن بررسی شده است. در تمامی مراحل کار از فرض تغییر شکل های بزرگ در نرم افزار استفاده گردیده است. محاسبات تغییر شکل الاستیک صفحات گرافن معلوم می کند که مدول کششی این صفحات مستقل از اندازه ی صفحه و تا حدودی وابسته به نوع صفحه و اندازه ی زاویه ی کایرالشان می باشد. مدول برشی صفحات گرافن وابسته به ابعادشان یافت شد. در ادامه تأثیر نقایص stone-wales (sw) و جای خالی بر خواص الاستیک گرافن بررسی شده است. نتایج اثرگذاری این نقایص بر تنش و کرنش شکست صفحات را نشان می دهد. در انتها، یک مدل شکست پیشرونده برای مدل سازی رشد ترک در صفحه ی گرافن ارائه شده است. ایجاد و شروع ترک در صفحه به دلیل وجود نقایص اتفاق می افتد. وجود نقایصی از قبیل نقص sw و نقص جای خالی در صفحات گرافن به اثبات رسیده است. بنابراین، این نقایص به عنوان نقایص اولیه در صفحه ی گرافن مدل شده، تا در حین بارگذاری ترک ایجاد گردد. مسیر پارگی و ترتیب شکست المان های صفحات گرافن مختلف در شکل هایی نشان داده شده است. نتایج توافق خوبی با کارهای پیشین نشان می دهند.

در پایان نامه حاضر مسئله تماس چرخ و ریل با وجود ترک سطحی در ریل بررسی شده است. دلیل بررسی این مسئله تأثیر قابل توجه تماس چرخ و ریل بر ضرایب شدت تنش و به طور متقابل تأثیر ترک بر توزیع فشار تماسی می باشد. در این تحقیق با استفاده از روش اجزاء محدود و به کمک یک نرم افزار تجاری چرخ و ریل ترکدار تحت شرایط غلتش همراه با لغزش جزئی مدل سازی شده است. برای مدل کردن اثر متقابل بین چرخ و ریل و همچنین سطوح ترک از المان های تماسی استفاده شده است. ضرایب شدت تنش با روش عددی برونیابی جابجایی محاسبه گردیده است. تأثیر فاکتورهایی همچون زاویه استقرار ترک، طول ترک و موقعیت چرخ نسبت به ترک روی ضرایب شدت تنش و فشارهای تماسی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان داد ضریب kii دارای مقداری بزرگتر از ki میباشد. از این رو به نظر میرسد در مسئله تماس چرخ و ریل، مد برشی بر رفتار نوک ترک غالب است. تغییر شکل پیچیده لبه ترک هنگام عبور چرخ، جهت تنش برشی را در سطوح ترک تغییر میدهد و این باعث نوسان در مقادیر kii میشود. نوسان در مقادیر kii مهم ترین عامل رشد ترک خستگی در مسئله تماس چرخ و ریل است. هنگامی که ترک در محدوده تماس چرخ و ریل قرار میگیرد توزیع فشار تماسی حالت تکین دارد. از این رو فرضیات فشار تماسی هرتز هنگام بررسی تماس چرخ و ریل در مجاورت ترک نامعتبر به نظر میرسد.

در این پژوهش از روش اجزاء محدود بر پایه مکانیک مولکولی برای مدل‏سازی نانولوله کربنی استفاده شده است. بر پایه مکانیک محیط پیوسته نانولوله به عنوان یک قاب فضایی در نظر گرفته می‏شود که شامل اتم‏های کربن و پیوند کوالانسی بین آنها می‏باشد. در روش اجزاء محدود اتم‏های کربن به عنوان گره و پیوندهای کربن – کربن بین آنها مانند یک المان مقاوم در برابر کشش، فشار و پیچش عمل می‏کنند. برای انجام فرآیند مدل‏سازی از نرم افزار ansys استفاده شده است. ابتدا یک برنامه رایانه‏ای برای تولید شبکه هندسی و مش‏بندی نانولوله به زبان fortran نوشته شده و سپس از شبک? تولید شده بوسیل? این برنامه در ansys استفاده شده است. در مدل اجزاء محدود از المان تیر سه‏بعدی beam188 استفاده شده است که قابلیت استفاده از نمودار تنش- کرنش غیرخطی و مدل‏ تیر تیموشنکو را دارد. برای افزایش دقت، قابلیت تغییرشکل‏ بزرگ نرم‏افزار، فعال شده است. بارگذاری به صورت جابجایی، بر روی نانولوله‏های بدون عیب و دارای عیب استون – ولز و عیب ‏جای خالی اتمی اعمال شده است. مدول الاستیک، تنش و کرنش نهایی و مکانیزم شکست نانولوله مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‏دهند که دو نوع عیب هندسی ذکر شده، تأثیر چندانی روی مدول الاستیک ندارند. عیب استون- ولز در نانولول? آرمچیر، تنش نهایی و کرنش نهایی را به ترتیب30% و 25% کاهش داده است، ولی برای نانولوله کایرال و زیگزاگ، مقدار کاهش ناچیز است. عیب ‏جای خالی اتمی در نانولول? آرمچیر، تنش و کرنش نهایی را به ترتیب 20% و 25% و در نانولول? زیگزاگ 10% و 25% کاهش داده است. در عین حال در این پژوهش مسیر رشد ترک در انواع مختلف نانولول? آرمچیر، زیگزاگ و کایرال بررسی شده است. نتایج این تحقیق توافق بالایی با کارهای آزمایشگاهی و روش دینامیک مولکولی دارد.

فناوری خلأ بالا امروزه کاربرد بسیاری در صنعت داشته و در اکثر زمینه ها نقش موثری را ایفا می-نماید. دستیابی به دانش ساخت تجهیزات خلأ بالا امروزه یکی از دستاوردهای تکنولوژی هر کشور بشمار می آید. وظیفه اصلی در ایجاد محیط خلأ بر عهده انواع پمپ های تولیدکننده خلأ می باشد. در این پایان نامه نیز هدف دستیابی به گوشه ای از دنیای وسیع تکنولوژی ساخت تجهیزات خلأ می باشد. پمپ های توربومولکولی در تکنولوژی خلأ بالا بسیار حائز اهمیت بوده و کشور ما هنوز به دانش فنی ساخت این پمپ ها دسترسی کامل پیدا نکرده است. در این تحقیق هدف دسترسی به یکی از مشکلات ساخت بدنه این نوع پمپ ها بوده است. مشکل عمده ساخت این نوع پمپ ها رعایت دقت بسیار بالا به هنگام ساخت، رعایت تلرانس های دقیق، و دستیابی به دانش فنی ساخت قطعات آن ها می باشد. تعیین تلرانس های دقیق ساخت قطعات این پمپ ها نیازمند بررسی علمی فرآیند ساخت و درنظر گرفتن درست شرایط کاری کل مجموعه ی پمپ می باشد. بنابراین لازم است ضمن بهره بردن از روش های جدید محاسبه تلرانس در ماشین آلات، به روش اجزاء محدود در تحلیل و مقایسه تلرانس های بدست آمده پرداخته شود. هر یک از مجموعه های مونتاژی تولید شده در صنعت جهت انجام کار مشخصی طراحی می شوند. بدین ترتیب با هماهنگ کردن قطعات یک مجموعه مونتاژی می توان عمل خاصی را توسط یک مجموعه انجام داد. قطعاتی که در این مجموعه ها استفاده می شوند، از لحاظ ابعاد باید به گونه ای طراحی گردند تا در زمان مونتاژ آن ها، مجموعه عملکرد مناسب را ایجاد کند. بعلت خطاهای موجود در فرآیند تولید (مانند سایش ابزارهای ماشینکاری، سایش و تغییر شکل قالبها و غیره)، تمامی قطعات تولیدی دارای یک اندازه مشخص نمی باشند. در واقع در فرآیند تولید دو قطعه پشت سرهم از یک دستگاه، اختلاف ابعاد و اندازه وجود خواهد داشت. از آنجائیکه طراح نمی-تواند فرآیندهای تولید را تحت کنترل داشته باشد، بنابراین محدوده تغییرات قطعات مجموعه مورد نظر را به گونه ای تعیین می کند که با وجود ایجاد خطاهای فرآیندهای تولیدی، بازهم مجموعه مونتاژی، عملکرد مطلوب را داشته باشد. تعیین محدوده تغییرات قطعات یک مجموعه مونتاژی، مستقیماً برروی هزینه تولید مجموعه تاثیرگذار است. بدین ترتیب طراحان، تلرانس های قطعات را به گونه ای تعیین می کنند که از طرفی هزینه تولید را کاهش دهند و از طرف دیگر، مجموعه دارای عملکردی مطلوب باشد. تعیین تلرانس های قطعات براساس نوع فرآیند تولیدی آن ها، نیازمند شناخت کافی از تمامی فرآیندهای تولیدی است. حال سوال این است که چه محدوده ای برای چه قطعه ای باید انتخاب گردد؟ برای پاسخ به این سئوال روش های متعددی ابداع شده اند که براساس شبیه سازی تولید و یا با استفاده از روش های جبری قبل از تولید قطعات، مقادیر تلرانس های آن ها را مشخص می کنند. از میان روش های مختلف شبیه سازی، روش شبیه سازی مونت کارلو و از میان روش های جبری، روش خطی سازی مستقیم ، بیشترین کاربرد را در تعیین تلرانس های قطعات دارند. در این پایان نامه، ابعادی از مجموعه که با استفاده از فرآیندهای تولیدی ایجاد می شوند، متغیرهای تولیدی، و ابعادی که در اثر مونتاژ قطعات ایجاد می شوند، متغیرهای مونتاژی نامیده می شوند. همچنین متغیر مونتاژی مجموعه که هدف اصلی طراح است به نام بعد بحرانی یا مشخصه مونتاژی نامیده می شود. روش های شبیه سازی عمدتاً در تحلیل تلرانس متغیرهای تولیدی مجموعه ها نقش دارند، به این معنی که برای کاهش درصد ضایعات در تولید انبوه به این روش ها بیشتر مراجعه می گردد. اما روش-های جبری معمولاً برای تعیین تلرانس های یک مجموعه در زمان طراحی مجموعه بکار می-روند.همانطور که ذکر شد از میان روش های جبری، روش خطی سازی مستقیم بیشترین کاربرد را در طراحی مجموعه ها دارد. به منظور در نظر گرفتن تاثیر اندازه های اسمی، تغییرات شکل و تغییرات سینماتیکی ایجاد شده در مجموعه مونتاژی، مدل های روش خطی سازی مستقیم، روز به روز پیشرفته-تر شده اند. اولین روش سیستماتیک تحلیل تلرانسی توسط مارلر در سال 1988 در حالت دو بعدی، به نام روش خطی سازی مستقیم ایجاد گردید. chase و parkinson در دو حالت استاتیکی و سینماتیکی، بررسی هایی را انجام دادند. gaoدر سال 1993 تغییرات هندسی متغیرهای تولیدی را در تحلیل تلرانسی به روش خطی سازی مستقیم وارد کردند[ ]. روش های ایشان مبنایی برای تحلیل تلرانسی مجموعه های سینماتیکی سه بعدی شد. امروزه با پیشرفت نرم افزارهای cad، روش های تحلیل تلرانسی در این نرم افزارها پیاده شده است. در مجموعه های بررسی شده فوق، قطعات مجموعه به صورت صلب در نظر گرفته می شدند، بدین ترتیب تغییرات شکل و ابعاد قطعات در اثر بارگذاری مجموعه، در تغییرات مشخصه مونتاژی لحاظ نمی گردید. از سال 1994 به تدریج تلاش هایی جهت واردکردن تاثیر تغییرات ناشی از بارگذاری قطعات مجموعه، در محدوده مشخصه مونتاژی انجام شده است. اولین بررسی در این زمینه به وسیله gordis و flannely انجام گریده است[ ]. آنها بررسی های خود را به تحلیل تغییرات ایجاد شده در موقعیت سوراخ های یک مجموعه بارگذاری شده معطوف کردند. merkley در سال 1998 روش جدیدی را برای تحلیل تلرانسی مونتاژ با قطعات غیرصلب ارائه داده است. او از فرضیات francavilla و zienkiewicz برای مساله تماس الاستیکی بین قطعات غیرصلب یک مجموعه مونتاژی استفاده کرد. بدین ترتیب merkley روشی برای پیشگویی واریانس و متوسط تغییرات شکل، ناشی از مونتاژ دو قطعه غیرصلب را ایجاد کرد. پیشتاز بعدی در زمینه تحلیل تلرانسی مجموعه های غیرصلب hu از دانشگاه میشیگان است. او از مدل اجزای محدود ساده ای برای پیشگویی تغییرات مونتاژی در مونتاژ ورق های نازک غیرصلب استفاده کرد. پس از آن bryan وf.bihlmaier به تحلیل تلرانسی ورق های ترکیبی پرداختند]2[. هدف کلی این تحقیق، تحلیل تلرانسی ابعاد مهم یک پمپ توربومولکولار می باشد. بدین منظور با استفاده از مدل اجزاء محدود مجموعه، تغییرات ابعادی و تلرانسی ایجاد شده در متغیرهای تولیدی در اثر بارگذاری مجموعه تعیین گردیده و در نهایت، محدوده تغییرات جدید مشخصه مونتاژی مشخص می شود. درادامه ابتدا مقدماتی درمورد انواع روش های تحلیل تلرانسی ارائه می شود و سپس تحلیل تلرانسی پمپ مورد نظر با یکی از روش ها مورد بررسی قرار می گیرد. تعریف شرایط خاص کارکرد پمپ های توربومولکولار و نیز تبدیل این شرایط به مدل طراحی نیز تشریح می گردد. برای بدست آوردن تغییر شکل در اثر بارگذاری نیز از نرم افزار abaqus کمک گرفته شده است.

امروزه تقاضا برای ساخت قطعات فلزی سبک وزن توام با خواص مکانیکی بالاتر بیشتر مورد توجه می باشد. در این ارتباط کامپوزیت تیتانیم– آلومینیم به عنوان یکی از مواد مهم در ساخت قطعات پیشرفته می باشند. این نوع مواد ضمن سبک وزن بودن دارای خواص عالی در کاربردهای دمایی بالا نیز می باشند. لذا در تحقیق حاضر هدف بررسی امکان ساخت کامپوزیتهای چند لایه ای تیتانیم–آلومینیم با استفاده از فرآیند نورد بوده است. در این ارتباط ابتدا نمونه های ساندویچ اولیه متشکل از لایه های متناوب آلومینیم و تیتانیم بر روی هم گذاشته شد. سپس این نمونه ها پس از آماده سازی اولیه جهت انجام نورد به مدت 5 دقیقه در دمای 500 درجه سانتیگراد پیش گرم شدند. برای ایجاد اتصال بین لایه ها، کامپوزیت اولیه در مراحل مختلف نورد شدند. بعد از هر مرحله نورد جهت بررسی ریز ساختار نمونه ها از میکروسکوپ نوری استفاده شده است و همچنین خواص مکانیکی نمونه های تولید شده در این مطالعه توسط آزمون ریز سختی و آزمایش کشش مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از متالوگرافی نمونه ها در دو جهت نورد و مقطع عرضی نشان می دهد که با افزایش کاهش ضخامت اتصال بین لایه ای خوبی بین لایه ها به وجود می آید. و همچنین افزایش استحکام و سختی کامپوزیت ها با افزایش تعداد مراحل نورد قابل توجه می باشد. کامپوزیت های تولید شده با ساختار کاملاً لایه ای در درجه حرارت محیط دارای انعطاف پذیری کم می باشند.

خستگی تماس غلتشی (rcf) یکی از مهم ترین مکانیزم های آسیب در ریل های فولادی می باشد. امروزه افزایش بار محوری، افزایش ترافیک عبوری و افزایش سرعت قطارها عامل تشدید rcf شده است. در این مطالعه تخمین عمر ریل فولادی با وجود ترک سطحی بررسی می شود. بدین منظور مشخصات چرخ و ریل نزدیک به راه آهن جمهوری اسلامی ایران انتخاب شد. شبیه سازی دو بعدی با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود abaqus 6.10 انجام شده است. در بارگذاری چرخ و ریل، بار عمودی مربوط به وزن واگن و نیروی کششی برای حرکت قطار با سرعت ثابت به مرکز چرخ اعمال شده اند. در ابتدا با توجه به آمارها و داده های موجود در مقالات معتبر، ترکی سطحی به طول 5 میلی متر با زاویه 25 درجه نسبت به سطح ریل مدل گردیده است. سپس با توجه به مسیر رشد ترک در مسیرهای مستقیم، ترک مرحله به مرحله رشد داده شده است. در هر مرحله، پس از استخراج تاریخچه ضرایب شدت تنش در نوک ترک، و بر اساس مدل های تاناکا، ریچارد و نرخ انرژی آزاد شده، ضریب شدت تنش معادل محاسبه شده است. سپس به کمک رابطه والکر نرخ رشد ترک خستگی تخمین زده شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی تطابق خوبی را با تئوری تماسی هرتز (hct) نشان می دهد، و تنش های حداکثر در زیر سطح ریل بوجود می آیند. با توجه به کوچک بودن ناحیه پلاستیک نوک ترک می توان جهت تخمین عمر ریل از رهیافت مکانیک شکست الاستیک خطی استفاده نمود.

در کار حاضر پنج ناحیه پیل سوختی پلیمری شامل الکترود آند، کاتالیست آند، غشاء مبادله کننده پروتون، کاتالیست کاتد و الکترود کاتد به صورت یک بعدی مورد بررسی قرار گرفت و معادلات حاکم بر انتقال گونه ها و معادله انرژی برای هر ناحیه بدست آمده است. همچنین تاثیر تعدادی از پارامترهای عملکردی و ساختاری پیل سوختی مانند: جرم کربن و پلاتین، مساحت سطح فعال واکنش، ضریب نفوذ اکسیژن در لایه کاتالیست، کسر جرمی پلاتین مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که تغییر در جرم کربن در مقایسه با تغییر جرم پلاتین تاثیر بیشتری بر منحنی عملکرد می گذارد. همچنین بررسی تاثیر کسر جرمی پلاتین (f) نشان داد که افزایش مقدار آن در بازه 10%-30% سبب بهبود عملکرد پیل سوختی می شود و کمترین تلفات فعال سازی به ازای f=30% است.

امروزه استفاده از نرم افزارهای مهندسی در زمینه طراحی، جزء لاینفک تمام رشته های مهندسی است. یکی از کاربردهای مهم این نرم افزارها مدل سازی کامپیوتری می باشد. با توجه به گسترش علم تربیت بدنی و علوم ورزشی و شکل گیری رشته بیومکانیک ورزشی که به مطالعه و بررسی اثرات علم مکانیک در بدن انسان می پردازد، به نظر می رسد، بتوان از نرم افزارهای رشته مهندسی نیز برای توسعه رشته بیومکانیک استفاده نمود. از جمله کاربردهای مدل سازی در ورزش می توان به مطالعه و طراحی تجهیزات و دستگاه های ورزشی، تجزیه و تحلیل سینماتیکی و سینتیکی حرکات انسان، تجزیه و تحلیل مکانیزم های آسیب در مفاصل و همچنین بررسی راهکارهای افزایش کارایی در مهارت های ورزشی را نام برد. بررسی اجمالی پیشینه تحقیق نشان می دهد که مدل سازی نرم افزاری حرکات انسان بندرت انجام شده و در پاره ای از اوقات با سایر روش های متداول تجزیه و تحلیل (تصویربرداری، الکترومیوگرافی و تحقیقات تجربی) تفاوت چشمگیری را دارا می باشد. از جمله خصوصیات منحصر به فرد مدل سازی کامپیوتری این تحقیق، صرفه جویی در وقت و هزینه و دقت بالای یافته های تحقیق و همچنین قابلیت استفاده در محیط های طبیعی می باشد. در این تحقیق مفصل آرنج که جزء یکی از مهمترین مفاصل بدن می باشد، توسط نرم افزار adams که از نرم افزارهای قدرتمند تجزیه و تحلیل دینامیکی است، مدل سازی شده است. مدل سازی نرم افزاری مشتمل بر 5 مرحله است 1-ساخت اعضای مدل 2- مقید کردن و مفصل گذاری3- اعمال نیروها و گشتاورها 4- تعیین خروجی محاسبات مورد نیاز 5- در نهایت اجرای حرکت مدل که متعاقب آن نتایج محاسبات به صورت نمودار ارائه می گردد. از مهمترین نتایج بدست آمده از مدل سازی و تجزیه و تحلیل حرکت فلکشن آرنج در این تحقیق می توان به بررسی دقیق عملکرد عضلات فلکشن آرنج در دامنه حرکت، مقایسه نیروی وارد بر مفصل و گشتاور اعمالی در دوحالت ایزوتونیک و ایزوکینتیک را نام برد که مقایسه این دو نشان دهنده برتری انقباضات ایزوکینتیک نسبت ایزوتونیک می باشد. ضمناً گشتاورمتغیر بهینه برای بدنسازی که می تواند در طراحی و ساخت دستگاه بدنسازی جدید مورد استفاده قرار گیرد، نیز بدست آمد. تحقیق نشان داد که عضلات فلکشن ساعد در زاویه 96 درجه بیشترین گشتاور را تولید نموده و در ابتدا و انتهای حرکت از مقدار کمتری برخوردار می باشد. ضمن اینکه نیروی عکس العمل وارد بر مفصل آرنج نیز در میانه حرکت در مینیمم خود قرار داشت، که مجموع این دو نشان دهنده کارائی حرکت فلکشن ساعد در زاویه بین 58 تا 140 درجه می باشد.

نتایج بررسی های تجربی نشان می دهد که با افزودن مقدار اندکی نانو لوله کربن به پلیمرها به عنوان فاز تقویت کننده، خواص مکانیکی آنها به مقدار قابل توجهی بهبود می یابد. شبیه سازی دینامیک مولکولی در توصیف نانو کامپوزیت ها روش خوبی است، ولی در مقیاس نانو به سبب هزینه زیاد محاسبات محدودیتی ایجاد شده است که همین موضوع استفاده از روشهای گوناگون دیگری برای بررسی کامپوزیت های تقویت شده با cnt در مقیاس نانو مطرح و گسترش داده است . در این تحقیق یکی از روشهای دیگر، روش مکانیک محیط پیوسته با استفاده از روش اجزاء محدود برای ارزیابی مدول موثر کامپوزیت های تقویت شده با cnt و تایید خوب استفاده از این روش با دیگر روش های تحلیلی قانون مخلوط و روش دینامیک ملکولی بررسی شده است و همچنین مشاهده می شود که کامپوزیت های تقویت شده با cnt های بلند به نسبت cnt های کوتاه مدول موثر خیلی بالاتری دارند.

لوله های دولایه مقاوم به خوردگی، برای بدست آوردن طول عمر بیشتر و قابلیت اطمینان در زمان استفاده، به طور وسیعی در خطوط انتقال صنعت نفت و گاز، پتروشیمی، انرژی اتمی و . . . استفاده می شود. در سالهای اخیر به طور ویژه ای این نوع لوله ها به روش هیدروفرمینگ تولید می شوند. در این فرآیند تولید، دو لوله با استفاده از فشار داخلی که تغییر شکل پلاستیک لوله داخلی را به دنبال دارد، با یکدیگر یکپارچه می شوند. هدف از پژوهش حاضر مورد مطالعه قرار دادن جنبه مکانیکی فرآیند هیدروفرمینگ لوله دو لایه و پیشنهاد دادن پارامترهای مناسب فرآیندی می باشد. لوله داخلی از جنس آلیاژهای مقاوم به خوردگی می باشد. لوله بیرونی از جنس فولاد کربنی انتخاب می شود. با فشار داخلی ایجاد شده در داخل لوله داخلی و افزایش فشار تا مقدار مشخص، لوله داخلی در جهت شعاعی منبسط شده و بعد از تماس با لوله بیرونی موجب منبسط شدن آن خواهد شد. اگر فشار داخلی که بر مبنای تئوری استوانه های جدار ضخیم محاسبه می گردد، از مقدار مشخصی فراتر رود، بعد از حذف فشار داخلی تنش تماسی پسماند در سطح تماس لوله ها باقی می ماند و موجب پیوند فلزی لوله ها می گردد.

این رساله، روشی را برای کمک به طراحان در زمینه بهینه سازی شکل دهی ورق ارائه می دهد که در آن از مدل سطح پاسخ و تحلیل اجزاء محدود همراه با الگوریتم ژنتیک چند هدفه بر پایه جبهه پارتو، استفاده گردیده است. در طراحی سنتی فرآیند شکل دهی ورق تجربه طراح سهم زیادی دارد و روند آن به صورت آزمون و خطا می باشد. علاوه بر این برای یک مسئله پیچیده، در نظر گرفتن تعداد زیادی از پارامترها مشکل ساز می شود. همچنین استفاده از روش اجزاء محدود در مسائل شکل دهی وقت گیر است و بستگی زیادی به تجربه کاربر دارد. روش های بهینه سازی عددی در سال های اخیر به طور چشمگیری در فرآیند شکل دهی ورق به کار گرفته شده و با آنالیز اجزاء محدود یکپارچه شده اند. در پیشرفته ترین این روش ها، همیشه تعدادی از پارامتر های موثر بر این فرآیند پیچیده به عنوان متغیر های اصلی در نظر گرفته شده و بهینه سازی بر روی آنها انجام شده است. در بحث بهینه سازی معمولا یک تابع هدف کمینه می شود که وابسته به پارامترهای طراحی می باشد. به طور کلی، بسیاری از مسائل مهندسی چند هدفه می باشند، که در مقایسه با مسئله تک هدفه، این مسائل برای کمینه یا بیشینه کردن همزمان تمام توابع هدف در مواقعی که رابطه ای بین آنها وجود ندارد بسیار مشکل می-باشند. در بسیاری از پژوهش ها، برای دستیابی به پارامترهای بهینه فرآیند شکل دهی ورق، مسئله چند هدفه به یک مسئله تک هدفه تبدیل شده و سپس از آنالیز اجزا محدود و روش بهینه سازی استفاده شده است. در روش پیشنهادی این پژوهش پارامترهای موثر در فرآیند در بهینه سازی در نظر گرفته شده و چندین تابع هدف بطور همزمان بهینه سازی می شوند که برای این منظور از ترکیب چند روش استفاده خواهد شد. هدف این پژوهش کمینه کردن توابع ناسازگار گسیختگی و چروکیدگی به صورت همزمان بوده است. متغیرهای طراحی نیروی ورقگیر و پارامتر های هندسی بیدهای کششی در نظر گرفته شده اند. برای طراحی فضای آزمایش و پیدا کردن رابطه بین متغیر ها و توابع هدف، مدل سطح پاسخ به کار گرفته شده است. برای مدل سازی فضای طراحی از دو مدل فاکتورگیری کامل و واریانس بهینه استفاده و دو مدل مقایسه شده اند. توابع هدف با به کارگیری نمودار حد شکل دهی تعریف و نمودار مذکور توسط آزمایش کشش خارج از صفحه به دست آمده است. شبیه سازی فرآیند با استفاده از آنالیز اجزاء محدود و بهینه سازی با استفاده از الگوریتم ژنتیک چند هدفه با تکیه بر جبهه پارتو انجام شده است. روش پیشنهادی با طریق ترکیب آنالیز اجزا محدود، طراحی آزمایش، مدل سطح پاسخ و الگوریتم ژنتیک چند هدفه، روی سه مدل مختلف بررسی شده و نتایج به دست آمده نشان می دهد که روش معرفی شده در بهینه سازی فرآیند شکل دهی ورق بسیار موثر و کاربردی می باشد. این روش به زمان تحلیل کوتاه تری نیاز دارد و نتایج طراحی دقیق تر و مطمئن تری را ارائه می دهد.

امروزه لوله های فولادی نقش عمده ای در صنعت انتقال گاز طبیعی دارند. وجود ترک های طولی، محیطی، شعاعی و یا ترکیبی از آنها در این لوله ها می تواند مشکل آفرین باشد. جهت بررسی ایمنی این لوله ها، از نمودارهای ارزیابی آسیب استفاده می شود. این نمودارها دارای سه سطح هستند که در هر سه سطح، ناحیه زیر منحنی ارزیابی آسیب، ناحیه مورد قبول (ایمن) و ناحیه خارج آن غیر قابل قبول (غیر ایمن) می باشند. در این تحقیق، بررسی بر روی لوله انتقال گاز (نوع api x65 که در خطوط انتقال انرژی ایران کاربرد گسترده ای دارد) انجام شد. در این پژوهش برای بررسی ایمنی لوله فولادی با ترک طولی، از نرم افزار آباکوس برای شبیه سازی ترک طولی استفاده گردید. به منظور بررسی عمق بحرانی ترک، لوله ای با طول ترک ثابت 150 میلی متر و عمق های 3، 5، 7، 8، 9، و 10 میلی متر و برای به دست آوردن طول بحرانی ترک، لوله ای با عمق ترک ثابت 8 میلی متر و طول های 100، 130، 160، 190، 220، و 250 میلی متر، در نظر گرفته شد. همچنین برای به دست آوردن فشار بحرانی، لوله ای با عمق ترک ثابت 8 میلی متر و طول ترک ثابت 150 میلی متر، در فشارهای 4، 5، 6، 7، 8 و 8/5 مگاپاسکال مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت برای مقایسه تاثیر ترک طولی داخلی و خارجی بر ایمنی لوله فولادی انتقال گاز، دو نوع ترک طولی داخلی و خارجی، با طول ثابت 150 میلی متر و عمق های 7، 8، 9 و 10 میلی متر در فشار یکسان مورد تحلیل قرار گرفتند. نتایج تحقیق حاضر نشان داد، در شرایط داده شده، عمق بحرانی ترک 9 میلی متر، طول بحرانی 220 میلی متر و فشار بحرانی 8 مگاپاسکال می باشد. همچنین مشخص شد، برای هر هندسه مشخص، ترک های داخلی و خارجی، به یک اندازه خطرناک می باشند.

یکی از اهداف مهم در آزمون ضربه سقوطی بدست آوردن مقدار انرژی شکست به منظور ارزیابی بهتر خواص فولاد مورد نظر می باشد. در این تحقیق به بررسی سیگنال شتاب در آزمون ضربه سقوطی و شبیه سازی کامپیوتری این آزمون در نرم افزار آباکوس پرداخته شد. آزمون ضربه سقوطی مشابه آزمایش خمش سه نقطه ای می باشد، با این تفاوت که سرعت ضربه بسیار بالا است. نمونه مورد بررسی در این آزمایش فولاد api x65 از نوع شیاردار لبه ای با سطح مقطع مستطیلی می باشد. با استفاده از آزمون تجربی صورت گرفته بر روی این نمونه و با بکارگیری شتاب سنج (نصب شده در چکش دستگاه) مقدار ولتاژ برحسب زمان به صورت سیگنال گسسته بدست آمد. در ادامه با استفاده از تبدیل فوریه اطلاعات از حوزه زمان به حوزه فرکانس برده شد. در حوزه فرکانس با استفاده از فیلترهای مناسب و با در نظر گرفتن فرکانس طبیعی نمونه شیاردار، داده ها طوری فیلتر شدند که اطلاعات پایه ای مسئله از بین نرود. بعد از فیلترکردن، داده ها مجددا از حوزه فرکانس به حوزه زمان برگردانده شدند. در نهایت با استفاده از روش های انتگرال گیری منحنی های نیرو و تغییرمکان بر حسب زمان ترسیم گردید. با در دست داشتن این دو منحنی برحسب زمان منحنی نیرو-تغییرمکان که هدف اصلی این پایان نامه می باشد، بدست آمد. با محاسبه سطح زیر این منحنی مقدار انرژی شکست محاسبه گردید. در بخش شبیه سازی هندسه نمونه در نرم افزار آباکوس به صورت دوبعدی مدل شد. سپس با تعریف خواص مکانیکی فولاد api x65 و ضرایب مدل آسیب گرسون مسئله تحلیل گردید. در انتها با رسم منحنی نیرو-تغییرمکان مقدار انرژی شکست محاسبه و با نتایج آزمایش های مشابه مقایسه شد. مقایسه این نتایج تطابق مناسبی با آزمایش های مشابه صورت گرفته و همین طور داده های تجربی دارد.

در تمام مواد اتم های سطح آزاد، محیط پیوند متفاوتی نسبت به اتم های درون جسم دارند. در نتیجه، انرژی اتم های سطح با انرژی اتم های درون جسم متفاوت است. بنابراین، انتظار می رود که این اتم ها، خواص الاستیک متفاوتی نیز داشته باشند. این امر در مقیاس ماکرو مورد چشم پوشی قرار می گیرد، اما زمانی که نسبت سطح به حجم در سیستم چشم گیر باشد، تفاوت میان خواص الاستیک اتم های سطح و بالک اهمیت پیدا می کند. در واقع، زمانی که طول مشخصه یک سازه در مقیاس نانو باشد، دیگر نمی توان از اثر سطح چشم پوشی کرد. بنابراین پاسخ مکانیکی سازه در مقیاس نانو وابسته به اندازه خواهد بود. به همین دلیل، مواد نانویی خواص جالب و منحصر به فردی را از خود نشان می دهند. مثلاً، یک ماتریس حاوی نانوحفره، مدول بالک بالاتری نسبت به جامد بدون حفره دارد. این ماده گزینه خوبی برای استفاده در ساخت سازه های سبک وزن جدید است. ابتدا لازم است رفتار مکانیکی این ماده به خوبی شناسایی شود. در این کار از یک مدل دوفازی برای محاسبه مدول بالک موثر در یک ماتریس حاوی نانوحفره، استفاده شده است. در نخستین گام، این مدل برای محاسبه مدول بالک موثر در نانوذرات کروی به کار رفته و سپس همین رویکرد برای محاسبه مدول موثر ماتریس حاوی نانوحفره استفاده شده است. در این مدل، ماده مانند یک کامپوزیت شامل دو فاز بالک و سطح، با خواص الاستیک متفاوت در نظر گرفته می شود. سپس، مدول بالک موثر ماده با استفاده از معادلات کلاسیک الاستیسیته برای ماده بالک، کوپل شده با معادلات حاکم بر لایه سطحی، محاسبه می شود. یک رابطه تحلیلی برای محاسبه مدول بالک و برشی برای لایه سطحی، در نانو ذرات کروی مس و ماتریس آلومینیومی حاوی نانوحفره های کروی، برحسب خواص تجربی سطح برای مس و آلومینیوم، پیشنهاد شده است. نتایج نشان می دهند که مدول بالک و مدول برشی لایه سطحی، همچنین مدول موثر، در هر دو حالت با شعاع نانوذره و نانوحفره رابطه معکوس دارند. به علاوه، لایه سطحی دارای ضخامتی حدود یک تا دو لایه اتمی است. همچنین، در این کار، تغییر تدریجی خواص از سطح به بالک قابل چشم پوشی در نظر گرفته شده و فرض شده است که لایه سطحی همگن و ایزوتروپیک است.

در فرآیند هیدروفرمینگ لوله، جریان نامناسب فلزی ناشی از شرایط اصطکاکی، سبب پر نشدن گوشه-های قالب و نازک شدگی زیاد نواحی نزدیک به گوشه های قالب می گردد. تحقیق حاضر با ارائه یک راهکار نوین، با هدف بهبود فرآیند از لحاظ میزان شکل پذیری و همچنین به لحاظ یکنواختی ضخامت دیواره مقطع، به بررسی اثر اعمال ارتعاشات به بدنه قالب هیدروفرم لوله می پردازد. اعمال ارتعاشات آلتراسونیک به بدنه قالب می تواند شرایط تماسی را بهبود داده (اصطکاک را کاهش می دهد) و شکل-پذیری فلز را افزایش دهد. این امر می تواند بویژه در هیدروفرمینگ قطعات لوله ای با پیچیدگی های هندسی زیادی که شکل دهی بخش هایی از لوله در آنها با دشواری مواجه است، مفید باشد. ابتدا یک مدل عددی بر اساس روابط هندسی و حالت تنش و کرنش بنا شده است که قادر است ضخامت دیواره و شعاع گوشه لوله را محاسبه نماید. در این مدل اثر ارتعاشات آلتراسونیک به صورت تغییر در شرایط اصطکاکی اعمال می شود. با مدلسازی اجزای محدود فرآیند هیدروفرمینگ آلتراسونیک لوله (فشار داخلی همراه با اعمال ارتعاشات آلتراسونیک) و مقایسه آن با مدل اجزای محدود همین فرآیند در حالت کلاسیک (تنها با فشار داخلی) امکان بررسی میزان بهبود فرآیند با استفاده از ارتعاشات قالب فراهم شده است. علاوه بر آن، تحلیل اجزاء محدود مودال و هارمونیک برای طراحی مجموعه ی هیدروفرمینگ آلتراسونیک بکار رفته است. به کمک این تحلیل ها شکل خاصی از متمرکز کننده پیشنهاد شده است که آزمایشات تجربی هیدروفرمینگ آلتراسونیک، بر اساس آن طرح ریزی و اجرا شده است. برای هیدروفرمینگ لوله، مکانیزم ساده ای در این تحقیق معرفی شده که تولید کم هزینه قطعات را بدون نیاز به ماشین هیدروفرمینگ امکان پذیر می سازد. در این مکانیزم، تنها فشار داخلی سبب حرکت ماده به داخل حفره قالب و تغییر شکل لوله می گردد. نتایج نمونه های تئوری و آزمایشات تجربی نشان می دهد که با استفاده از ارتعاشات آلتراسونیک، میزان انبساط لوله افزایش قابل توجهی داشته و ضخامت دیواره لوله نیز یکنواخت تر خواهد بود. علاوه بر آن نتایج این تحقیق نشان می دهد ارتعاشات آلتراسونیک موجب کاهش میزان نازک شدگی دیواره و کاهش برگشت فنری می شود.