شکل دادن قطعات از جنس مواد خاص بدون چروکیدگی، پارگی و برگشت فنری هدف نهایی صنایع در شکل دهی فلزات می باشد. این پایان نامه به بحث در مورد نتایج برگشت فنری در یک فرآیند شکل دهی کششی پرداخته است.با وجود دستور کارهای جامع در خصوص روند شکل دهی قطعات مهندسی ، طراحی و انتخاب ماده و شکل هندسی ابزار کار برای کمینه نمودن پدیده برگشت فنری هنوز بر اساس روند سعی و خطا میباشد لذا هدف از این پایان نامه اجتناب از روش های سعی و خطا بوسیله آنالیز کردن روند شکل دهی به روش اجزا محدود می باشد. در این پایان نامه به سه جنبه این مساله رسیدگی میگردد. ابتدا به بحث در خصوص ارائه یک مدل اجزاء محدود از روند شکل دهی کششی به کمک نرم افزار abaqus می پردازیم. دومین جنبه کار در این پایان نامه مربوط به پدیده برگشت فنری در ورق شکل یافته پس از جدایی سمبه میباشد.چندین تکنیک برای تعریف و بدست آوردن میزان برگشت فنری در این پایان نامه معرفی میگردد لذا جهت این منظور از نرم افزار matlab استفاده گردیده است. سومین جنبه و آخرین آن در این پایان نامه مربوط به اعتبار سنجی مدل های اجزا محدود میباشد. معیار آزمون ldh جهت اعتبار سنجی مدل های این پایان نامه بکار رفته است و نتایج بدست آمده از این آزمون و پیش بینیهای برگشت فنری و نمودارهای تغییر شکل که بروش اجزا محدود میباشند دارای نتایج نزدیک بهم هستند.

توربین های گازی کاربرد فراوانی در صنعت نیروگاهی، برق، گاز و صنایع هوایی دارند. امروزه، روشهای اقتصادی برای تعمیر پره های توربینهای گازی بر مبنای جوشکاری دو جنسی ابداع شده است. در این پایان نامه، روشی برای تعیین عمر خزشی یک قطعه تعمیر شده از دو جنس مختلف بر مبنای تحلیل اجزای محدود گذرا پیشنهاد شده است. هر دو جنس از سوپر آلیاژ پایه نیکل اند بطوریکه ماده پایه از gh4049 و ماده فیلر از inconel718 بوده است. این کار به کمک زبان طراحی پارامتری (apdl) در نرم افزار ansys انجام گرفت. خزش، تغییر شکل آهسته پلاستیک مواد در دماهای بالای 40 درصد دمای مطلق ذوب آنها است و در طراحی ادواتی که در دمای بالا انجام وظیفه می نمایند اهمیت یافته و یکی از ملاک های طراحی است که باید در نظر گرفته شود. خزش به عنوان آسیب شناخته شده و منجر به ایجاد ترک و کاستن مقاومت مکانیکی مواد در مقابل بارگذاری های حتی زیر حد تسلیم آنها می شود. پره های توربین در دمای قریب به 70% دمای مطلق ذوب آنها انجام وظیفه می کنند، از اینرو مهمترین آسیب مورد توجه آنها پدیده خزش می باشد. پس از آنکه یک مدل مناسب از این مدل طبق الگوهای پیشنهاد شده در مراجع ساخته شد، یک تحلیل گذرا با زمان انجام شده و در هرکدام از مواد، معیار کرنش 5/0 درصد با عمر گسیختگی هر کدام از اجزای تعمیر شدگی، چک شد. مدل دیگری بر اساس پیشبینی عمر تنش گسیختگی، با پارامتر لارسن میلر، انجام شد و عمر ماده تعمیر شده -که دارای جنس نرمتری نسبت به ماده پایه بود- همواره عمر کمتری را با هندسه فرضی، داشت. اما با توجه به افزایش تنشها در ماده پایه بر اساس خزش بیشترِ ماده فیلر، یک تحلیل تلفیقی انجام گرفت و عمرهای جدید و مبتنی بر در نظر داشتن افزایش تنش با گذشت زمان صورت گرفت. بر این اساس عمری به مراتب کمتر از آنچه بدون حالت گذرا محاسبه شده بود (برخی موارد در حدود 50%) پیشبینی شد. در نتایج اخذ شده مکان تنش حداکثری در ماده پایه بوده و با گذشت زمان، محل آن از ریشه پره به کنار ناحیه تعمیر شده منتقل گشته و اندازه آن پس از زمان محاسبه شده، مقدار زیادی (نزدیک 2 برابر در اثر خزش) افزایش پیدا کرد و از مقدار آن در ریشه که در ابتدای بارگذاری حداکثر است، بیشتر گشت. این پدیده وقتی دما و دور گردش توربین بیشتر باشد، بیشتر و سریعتر نمود پیدا میکند. این حالت مشابه ایجاد تمرکز تنش در صفحه ای با سوراخ کوچک تحت تنش تک محوره است. اساس این روش استفاده از قانون کسری جمع آسیب است. برای اطمینان از صحت و قابلیت اعتماد به این روش، مدلی از المانهای بحرانی در مجاورت هم با جنس سرب به عنوان جنس نرمتر و قلع70%-سرب 30% بعنوان جنس سخت تر ساخته شد و توسط آزمایش رفتار خزش آنها زیر بار مناسبی مطالعه شد. زمان گسیختگی ماده با کد مشابه نوشته شده برای سوپر آلیاژها مطابقت خوبی داشت، بطوریکه ماده سریعتر گسیخته شده به درستی پیشبینی شده و خطای پیشبینی عمر آن با مقدار آزمایش شده تنها 6 درصد اختلاف داشت. روش سنتی پیشبینی عمر در این مورد خطای 20 درصدی داشت.

درحال حاضر ترکیب شناخته شده فلز و سرامیک، کاربردهای صنعتی فراوانی دارد و در تکنولوژی امروز اتصال های آنها هر روز اهمیت بیشتری پیدا می کنند. شکست در سطح اتصال یا نزدیکی آن، قابلیت اطمینان این گونه اتصال ها را محدود کرده است. در اکثر موارد، بهبود یافتن خواص بین سطحی از طریق آزمایش و خطا انجام می گیردکه روشی پرهزینه و زمان بر است. با این حال روش های محاسباتی، دامنه وسیعی را برای بررسی رفتار بین سطحی فلز- سرامیک فراهم کرده اند. محققین نشان داده اند که انرژی شکست بین سطحی این مواد به شدت به ترکیب شیمیایی سطح تماس، جهت گیری سیستم های لغزش نسبت به صفحه و جهت شکست بستگی دارد. در این پایان نامه به بررسی اثر جهت گیری های قسمت فلز در مواد مرکب فلز- سرامیک بر روی انرژی شروع ترک پرداخته شده است. بدین منظور برای به دست آوردن جهتی از فلز که بیشترین انرژی شکست را ارائه کند، مدلی دوبلوری از آلومینا و فلز تک بلوری ارائه شده است. این مدل در سطح اتصال فلز و سرامیک دارای ترک است و تحت کشش تک محوری قرار دارد. برای شبیه سازی ها از نرم افزار آباکوس استفاده گردیده است. به منظور بررسی جهت های مختلف فلز تک بلوری، یک سری آزمایش با استفاده از روش طراحی آزمایش تاگوچی، طراحی گردیده است. در نهایت با به دست آمدن انرژی شکست هر آزمایش، از روش بهینه سازی تاگوچی برای یافتن جهتی که بیشترین انرژی شکست را ارائه می کند، استفاده شده است.

عیب یابی اتصالات با استفاده از امواج التراسنیک روز به روز در حال پیشرفت است و ثابت شده است که روشی قوی می باشد. در این پروژه سعی می شود روش شناخت این آسیب توسط امواج التراسنیک در اتصال بین لایه کامپوزیت و آلومنیم یافت شود. در واقع استفاده از پراب های موج عمودی و موج زاویه ای در ورق ها معمول می باشد. در اینجا روش استفاده از موج زاویه ای مورد بررسی قرار می گیرد. یکی از کاربردهای آزمون غیر مخرب التراسنیک در صنایع هوا فضا ، آسیب یابی در اتصالات کامپوزیت و آلومنیوم است. در صنایع هوا فضا اتصالات ورق های کامپوزیتی و آلومنیومی کاربرد زیادی دارند. به منظور بررسی آزمون با پراب موج زاویه ای، ابتدا معادلات انتشار امواج لمب برای صفحات چند لایه محاسبه می شود. نمونه ای که در این معادلات در نظر گرفته شد ورق سه لایه است که لایه اول ورق آلومنیوم به ضخامت 2 mm است و لایه کامپوزیت به ضخامت 6/1به آن متصل شده است. خواص کامپوزیت از نمونه ای که برای استخراج خواص مکانیکی تهیه شد به دست آمد. با اعمال شرایط مرزی برای سطوح لایه ها نمودار تغییرات عدد موج با تغییر فرکانس رسم می شود. نمودار حاصل نمودار پخشی است که با استفاده از روش ماتریس مرجع برای بیان مد های ممکن بدست می آید. با در نظر گرفتن فرکانس 2 mhz مدهایی که می توان رخ دهد مشخص می شود. از بین این مدها مد مناسب با استفاده از توزیع تنش در راستای ضخامت انتخاب می شود. با توجه به توزیع تنش در لایه چسب، به نظر می رسد که مد اول حساسیت بیشتری نسبت به لایه چسب داشته باشد. نمودار پخشی از طریق مدل المان محدود که توسط نرم افزار abaqus تهیه می شود، نیز به دست می آید. سیگنالهای خروجی بدست آمده از این مدل با تبدیل فوریه دوبعدی به حوزه فرکانس-عدد موج منتقل می شود. از این طریق منحنی پخشی بدست می آید. با استفاده از نتایج بدست آمده به نظر می رسد که مد اول قدرت انتشار بیشتری دارد. چنین نتیجه ای از محاسبات نیز بدست آمد. نمونه ای برای انجام آزمایش تهیه شد.به منظور ایجاد آسیب مساحتی در میان لایه اتصال دهنده عدم اتصال ایجاد شد. نمونه توسط دستگاه آزمایش تست غیر مخرب با پراب موج زاویه ای 2 mhz عیب یابی شد. نتایج نشان داد که مد اول حساسیت بیشتری نسبت به آسیب ایجاد شده دارد.

مکانیک آسیب پیوسته، به عنوان یکی از شاخه های نوپا در علم مکانیک، متممی قدرتمند برای مکانیک شکست محسوب می گردد. تمامی مواد به صورت ذاتی دارای نقص هایی بصورت ترک، حفره و عیوب دیگر می باشند. این عیوب می توانند در خلال تولید ماده یا حین بارگذاری شکل گیرند. هدف اصلی مکانیک آسیب، بررسی رشد تمامی عیوب و تأثیر آنها بر روی استحکام مکانیکی ماده است. وجه مشترک موجود در تمامی مدل های آسیب پیوسته، بیان عیوب ریز ساختاری توسط یک متغیر میدانی پیوسته است. با توجه به میدان آسیب پیوسته، معادلات ساختاری موجود به گونه ای فرمول بندی و پیاده سازی می گردند که اثر آسیب پیشرونده در ماده به صورت افت خواص مکانیکی از قبیل استحکام یا سختی در نظر گرفته شود. تعیین حد شکل دهی و پیش بینی مود های شکست در فرآیندهای شکل دهی یکی از چالش های مهم در این زمینه محسوب می گردد. فرآیندهای کشش عمیق ظروف مستطیلی و شکل دهی بدنه خودرو به دلیل مسیرهای کرنش غیر خطی از اهمیت خاصی برخوردار هستند. در این پایان نامه با استفاده از دو مدل آسیب نرم fld و لمتر به پیش بینی شروع آسیب و رشد آن در فرایندهای مذکور پرداخته شده و حد شکل پذیری ورق نیز تعیین می گردد. معیار آسیب لمتر بر مبنای تئوری تنش صفحه ای الاستیک- پلاستیک و تئوری کرنش های محدود جهت پیش بینی رشد آسیب در ورق های نازک فلزی به صورت یک زیربرنامه پیاده سازی شده است. با استفاده از زیربرنامه فوق در نرم افزار اجزاء محدود abaqus/explicit ، نتایج پیش بینی شروع و رشد آسیب مدل های آسیب نرم لمتر و fld در فرایندها ی فوق با مسیر کرنش غیر خطی تعیین شده و با یکدیگر مقایسه گردیدند. در مورد فرایند کشش عمیق ظرف مستطیلی، هر دو مدل شروع و رشد ترک را در گوشه ها و لبه های ظرف پیش بینی نمودند. با مقایسه این نتایج با نتایج حاصل از نمونه عملی می توان دید که مدل آسیب fld به خوبی حد شکل دهی را تخمین نمی زند. اما مدل آسیب لمتر به خوبی حد شکل دهی را در این فرایند پیش بینی می کند. در فرایند شکل دهی بدنه خودرو هر دو مدل شروع ترک را در لبه های ورق پیش بینی نمودند. با این تفاوت که مدل آسیب fld در عمق کمتری از ورق شکل داده شده، وقوع شکست را پیش بینی کرد. در فرایندهای شکل دهی ورق که در آنها مسیرهای پیچیده کرنش وجود دارد، ورق تحت تغییر شکلدهای بزرگ قرار می گیرد. این عامل باعث می شود که مناطقی با کرنش های پلاستیک زیاد بوجود آید و به دنبال تجمع آنها، ریز عیوب سطحی و داخلی (آسیب نرم) تشکیل شود. این آسیب باعث بروز مشکلات کیفی مانند شکست می گردد. در نتیجه نیاز اساسی برای تخمین مناسبی از شروع آسیب و رشد آن احساس می شود. مقایسه نتایج شکست در این پایان نامه با نتایج مقالات علمی و آزمایش های عملی نشان داد که مدل آسیب لمتر می تواند با دقت بهتری نسبت به مدل fld شروع آسیب، رشد آن و وقوع شکست را در فرایند های شکل دهی ورق که در آنها مسیر های پیچیده کرنش وجود دارد، پیش بینی کند.

سوراخکاری به کمک ارتعاشات مافوق صوت برای غلبه بر مشکلات و بهبود هر چه بهتر فرآیند سوراخکاری ایجاد گردیده است. بهبود و توسعه هر چه بیشتر این فرآیند در سالهای گذشته بویژه در مورد سوراخکاری برخی مواد و آلیاژهای خاص با پیشرفت خوبی همراه بوده است. در این تکنولوژی، ارتعاشاتی با دامنه پائین و فرکانس بالا در راستای محور طولی، به ابزار برشی اعمال می گردد. در این تحقیق به دلیل اضافه نمودن قابلیت چرخشی به ابزار، علاوه بر دارا بودن تمامی مزایای سوراخکاری به کمک ارتعاشات مافوق صوت، شاهد ایجاد تغییر در فرآیند برش، تغییر در شکل و اندازه براده و مهم تر از آن سهولت خروج براده از قطعه کار خواهیم بود. برای رسیدن به این هدف با طراحی و پیاده سازی مکانیزمی، ترانسدیوسر تولید کننده ارتعاشات و به همراه آن مته ابزار برشی، قابلیت چرخشی پیدا نمودند. این امکان علاوه بر کاهش اتلاف انرژی و سهولت در سوراخکاری قطعات بزرگ، باعث تغییر و بهبود در پارامترهای خروجی فرآیند سوراخکاری همچون گردی سوراخ، استوانه ای بودن آن و صافی سطح سوراخ نسبت به روشهای قبلی گردید. علاوه بر آن در این پژوهش با استفاده از طراحی آزمایش تاثیر فاکتورهای ورودی بر عملکرد فرآیند سوراخکاری مورد بررسی قرار گرفت. با بهره گیری از آنالیز واریانس میزان اهمیت و تاثیرگذاری این فاکتورها، همچون سرعت برشی، نرخ پیشروی ابزار و دامنه ارتعاشات تعیین گردید. نتایج تجربی حاصل از آزمایشات علاوه بر بهبود کیفیت فرآیند سوراخکاری به کمک ارتعاشات مافوق صوت در حالت چرخشی، نسبت به روشهای قبلی، نشان می دهد که هر سه فاکتور ورودی در نظر گرفته شده بر نتایج حاصل از پارامترهای خروجی تاثیرگذار بوده اند.

در سال های اخیر با افزایش تقاضای انتقال انرژی، تکنولوژی طراحی و ساخت لوله های فولادی درزدار توسعه ی چشمگیری یافته است. لوله های درزجوش مستقیم و اسپیرال دو روش عمده در تولید لوله های درزدار محسوب می شوند. حین عملیات احداث خطوط لوله قطور انتقال نفت،گاز یا آب ، توپوگرافی مسیر ایجاب می نماید که درصدی از لوله ها نیاز به خمکاری داشته باشند. این خمکاری عمدتاً در محل نصب خطوط لوله و توسط ماشین آلات مخصوصی تحت عنوان ماشین خمکاری و به روش سرد و بر مبنای روش خمکاری سه غلتکی انجام می شود. حین خمکاری لوله های قطور عیوبی مانند بیضی شدگی مقطع، کاهش ضخامت جداره زیرین لوله، صاف شدگی پشت خم وچروکیدگی ایجاد می شوند که میزان زاویه خمکاری را محدود می کنند. سازندگان ماشین خمکاری سرد برای پیشگیری از وقوع چنین عیوبی استفاده از مندرل را پیشنهاد می دهند که درون لوله و در ناحیه خم قرار می گیرد و با مهار جداره لوله شکل گیری عیوب هندسی را تا حد قابل قبولی کاهش می دهد. در ایران شرکت های نصاب از بکارگیری مندرل برای خمکاری لوله های قطور امتناع می ورزند. عدم استفاده از مندرل در خمکاری لوله های اسپیرال نمود بیشتری دارد و عیوب هندسی رخ داده در آن چشمگیرتر است. بنابراین شرکت های نصاب لوله در ایران لوله های درزجوش مستقیم را برای خمکاری انتخاب می کنند و البته میزان خمکاری را برای پیشگیری از رخ دادن عیوب هندسی کاهش می دهند. این مورد عاملی محدود کننده در استفاده از لوله های اسپیرال است. هدف اصلی در این پایان نامه شبیه سازی فرآیند خمکاری سرد لوله های قطور درزجوش مستقیم و اسپیرال به منظور پیش بینی وقوع عیوب هندسی در این لوله ها است. در این پژوهش خمکاری لوله های درزجوش مستقیم و اسپیرال به طول 12 متر، قطر 48 اینچ و ضخامت 6/20 میلیمتردر نرم افزار اجزاء محدود انسیس مدل شده است. لوله های مورد استفاده در این پژوهش از جنس فولاد x65 بوده و برای در نظر گرفتن اثر باشینچر از مدل کارسختی سینماتیک استفاده شده است. با مدلسازی اجزاء محدود خمکاری لوله، اثر پارامتر هایی همچون شعاع انحنا و طول die ، تفاوت جنس لوله ، سختی جوش، تفاوت ضخامت و قطر لوله و همچنین ناهمسانگردی بر عیوب هندسی بحث و بررسی شده است. همچنین با پیشنهاد مدلی برای شبیه سازی مندرل، میزان اثرگذاری آن بر عیوب هندسی تشریح گردیده است. در مدل پیشنهادی، مندرل با المان های میله مدل شده است و مدول کشسانی آن به گونه ای محاسبه شده که سختی آن معادل سختی مندرل باشد. همچنین در این پایان نامه با مدلسازی فرآیند شکل دهی ورق برای تولید لوله اسپیرال، تنش های پسماند شکل دهی در جداره لوله محاسبه شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که افزایش شعاع خمکاری موجب بهبود کیفیت خم می شود. همچنین در نظر گرفتن سختی جوش در شبیه سازی خمکاری لوله های درز جوش مستقیم، موجب کاهش بیضی شدگی و نازک شدگی جداره لوله می شود. اما افزایش سختی جوش در لوله های اسپیرال برعکس لوله درزجوش مستقیم بیضی شدگی مقطع را افزایش داده و عیوب هندسی را در این لوله ها تشدید می کند. شبیه سازی ها نشان می دهد اعمال ناهمسانگردی ورق بر روی لوله درزجوش مستقیم و اسپیرال تاثیر چشمگیری بر میزان بیضی شدگی مقطع نداشته، در حالیکه اعمال ناهمسانگردی بر روی لوله اسپیرال تقارن تنش های پسماند طولی در جداره لوله را بر هم زده است. بکارگیری مندرل درون لوله میزان بیضی شدگی مقطع را به شدت کاهش داده است، به طوریکه می توان از آن صرف نظر نمود. عیوب چروکیدگی و صاف شدگی با بکار گیری مندرل به کلی حذف شده و یک خم بدون عیب شکل گرفته است.

با گسترش استفاده از اجزای محدود و توسعه مفاهیم مربوطه استفاده از نرم افزارهای آنالیز اجزای محدود به علت پیچیدگی های ذاتی در فرایندهای هیدروفرمینگ لوله به عنوان یک ضرورت مطرح گردیده است و روز به روز بر تعداد مقالات مرتبط افزوده می شود .هدف از معرفی ارتعاشات التراسونیک در فرایند هیدروفرمینگ لوله افزایش شکل پذیری ایجاد شرایط روانکاری بهتر درمرز لوله و قالب است. شکل دهی لوله با ابعاد مختلف و اشکال پیچیده به طور وسیعی در صنایع مختلف کاربرد دارند تولید بعضی از این قطعات با روش های معمول نیازمند فشاربالا ونیروی شکل دهی بالا و احتمال پارگی بیشتر می باشد. از این رو در این پایان نامه روش جدیدی برای شکل دهی لوله ها با استفاده از ارتعاشات التراسونیک مورد بررسی قرار داده شده است در این پروژه روش اجزای محدود برای طراحی سیستم هیدروفرمینگ لوله با ارتعاشات التراسونیک و شرایط مرزی مناسب که حداکثر اثرات مفید را از ارتعاشات التراسونیک بدهد مورد استفاده قرار می گیرد.روش اجزای محدود برای طراحی سیستم هیدروفرمینگ لوله با ارتعاشات التراسونیک جهت ایجاد شرایط مرزی مناسب که حداکثر اثرات مفید را از ارتعاشات التراسونیک بدهد مورد استفاده قرار گرفت.در شبیه سازی های صورت گرفته در زمینه اضافه کردن ارتعاشات به ابزار، آقای داد و همکاران اثر ارتعاشات التراسونیک را روی آزمایش کشش و فشار آلومینیوم بررسی کردند برای این منظور با اعمال جا به جایی به ابزار در نرم افزار آباکوس مدل سازی کردند.آقای داد و همکاران بار دیگر در سال 2007 ارتعاشات را روی فرایند اکستروژن به کار بردند. محققان ارتعاشات را به صورت جا به جایی به قالب شبیه سازی کرده بودند.آقای چونگ و همکاران فرآیند کشش سیم را به همین صورت شبیه سازی نمودند. در نتیجه به منظور شبیه سازی ارتعاشات التراسونیک در فرآیند هیدروفرمینگ لوله، ارتعاشات به صورت جا به جایی درشبیه سازی ها منظور می گردد. در این پژوهش لوله به صورت دو بعدی و قالب به صورت صلب در نظر گرفته شده است و تاثیر ارتعاشات التراسونیک بر روی شکل دهی لوله مورد بحث و مطالعه قرار گرفته است .از نتایج به دست آمده از مدل متقارن محوری مشاهده شد که استفاده از ارتعاشات التراسونیک نیروی شکل دهی را کاهش داده و باعث افزایش قطر شکل دهی می شود .همچنین از نتایج به دست آمده از مدل دو بعدی مشاهده شد که ارتعاشات التراسونیک کاهش شعاع گوشه را به دنبال دارد

فرایند فورجینگ به علت قابلیت های مطلوب از جمله دور ریز کم مواد اولیه و افزایش مشخصات مکانیکی قطعه به عنوان یکی از پرکاربرد ترین روش های شکل دهی فلزات است و به همین علت روش های مختلفی در راستای تحلیل فرایندهای شکل دهی از جمله فورجینگ ارائه شده است. در این پایان نامه با استفاده از توابع دوتایی جریان از مکانیک سیالات و قضیه کران بالایی از تئوری های شکل دهی فلزات روشی در تحلیل فرایند فورجینگ قالب باز بلوک های چندضلعی ارائه شده است. از جمله مزایای این روش می توان به فرمول بندی ساده تر و سرعت محاسباتی بسیار بالا در مقایسه با دیگر روش های تحلیلی از جمله روش المان محدود نام برد. در این روش ابتدا برای ناحیه مورد نظر در تحلیل کران بالایی، با توجه به شرایط مرزی ناحیه دو تابع جریان پیشنهاد می شود. میدان سرعت سینماتیکی و میدان نرخ کرنش در هر نقطه از جسم با استفاده از توابع جریان پیشنهادی معین می شود که شامل ثابت های مجهولی خواهد بود و می توان این مجهولات را با روش مینیمم سازی تابع نرخ انرژی مصرفی تعیین نمود. در نتیجه میدان سرعت و میدان نرخ کرنش به صورت کامل در هر مرحله از فرایند در دسترس خواهد بود.از قابلیت های توابع جریان پیشنهادی در این پایان نامه پیش بینی میزان پدیده بشکه ای شدن سطوح آزاد بلوک در راستای ضخامت می باشد. هم چنین اثر پارامترهایی مانند ثابت اصطکاک و درصد کاهش ارتفاع بلوک بر فشار نسبی و نیروی فورج و میزان تحدب اضلاع بلوک بررسی شده است. در پایان نتایج تحلیل فورجینگ بلوک های مثلثی، مربعی و شش ضلعی حاصل از این روش با نتایج شبیه سازی در نرم افزار المان محدود آباکوس6.10 و نتایج تجربی دیگران مقایسه شده اند که یکدیگر را به خوبی تایید می نمایند.

آلیاژهای تیتانیوم در مقایسه با سایر مواد آلیاژی از قبیل فولادها و آلیاژهای آلومینیوم، مواد سازه ای جدیدتری هستند که به دلیل وجود ویژگی های منحصربه فرد، کاربرد این مواد در صنایع مختلف، بخصوص صنایع هوافضا بطور گسترده‎ای روزبه روز در حال افزایش است. از آن جائی که قابلیت فرم‏‎دهی آلیاژهای تیتانیوم در دمای محیط بسیار پایین بوده و برگشت فنری آن به شدت زیاد است، بنابراین برای فرم‏‎دهی این آلیاژها باید از فرم‏‎دهی گرم استفاده کرد. نتایج آزمایش های کشش انجام شده بر روی آلیاژti-6al-4v در دماهای بالا نشان می‎دهد که این آلیاژ در دماهای بیش از c ?900 )در محدوده ی استحاله فازی این ماده(دارای فرم‏-پذیری خوبی است و برگشت فنری این آلیاژ نیز بهبود مناسبی می یابد. سوپرپلاستیک ها، دسته ی خاصی از جامدهای پلی کریستالی هستند که قابلیت دستیابی به افزایش طول یکنواخت و بسیار زیاد ( قبل از شکست نهایی) را دارا می‎باشند. این ازدیاد طول در بسیاری از سوپرپلاستیک‎ها معمولاً بالغ بر 200% و در مواردی بیش از 1000% اندازه گیری شده است. تنش تسلیم کم (البته در مقایسه با تنش ایجاد شده در سایر مواد دارای رفتار پلاستیک)و حساسیت بسیار زیاد مقدار تنش به نرخ کرنش، اصلی ترین ویژگی های تغییرشکل این نوع مواد می‎باشد. دانه بندی ریز و هم محور، انتخاب دمای فرم‎دهی مناسب (به گونه‎ای که حداقل بزرگ تر از نصف دمای ذوب ماده باشد)و کنترل دقیق اعمال نرخ کرنش، از حیاتی ترین و ضروری-ترین ملزومات برای فرم‎دهی سوپرپلاستیک‎ها محسوب می شوند. مقدار بهینه نرخ کرنش بسته به نوع ماده، تغییر می‎کند، اما به طور کلی این مقدار کم و در حدودs-1 1.0e-2 تا 1.0e-5 s-1 می‎باشد. کشش عمیق به روش گرم، یکی از روش هایی است که می توان به کمک آن و با استفاده از خواص مواد سوپرپلاستیک به تولید محصولات مختلفی دست یافت که از طریق بسیاری از روش های دیگر قابل تولید نیست. معمولاً دما در این روش بالاست و به همین سبب روش گرم نامیده می شود. امروزه به کمک نرم افزارهای شبیه سازی، علاوه بر زمان، از طریق کاهش دورریز و ضایعات در هزینه نیز صرفه جویی چشمگیری می شود. از اهداف این پایان نامه شبیه سازی فرایند فرم‏ دهی کشش عمیق به روش گرم ورق آلیاژی ti-6al-4v و بررسی عوامل تأثیرگذار بر نحوه ی انجام فرایند می باشد. در این پژوهش، ابتدا مقدمه ای از روش انجام فرایند، معرفی ماده، بررسی معادلات حاکم پیشنهادی و در نهایت انتخاب معادله متشکله مناسب منطبق با شرایط فرم‏ دهی انجام می پذیرد و سپس به انجام شبیه سازی فرایند کشش عمیق گرم ورق ti-6al-4v و ایجاد یک قطعه ای فنجانی شکل پرداخته شده است و در پایان نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج تجربی سایر محققین بررسی می شوند.

فضای در دسترس عمودی فاکتور مهمی در توزیع تنش در پروتز های متکی بر ایمپلنت می باشد. هدف این مطالعه بررسی تاثیر ارتفاع های مختلف فضای عمودی در اتصال های مختلف بر توزیع تنش استخوان اطراف ایمپلنت بود. در این مطالعه غیر آزمایشگاهی، مدل اوردنچر متکی بر دو ایمپلنت با چهار اتصال متفاوت بر روی مدل فک پایین بدون دندان مورد استفاده قرار می گیرد. این اتصال ها باروکلیپ، بال، لوکیتور و بار-بال هستند. در مدل های با اتصال باروکلیپ، بال و لوکیتور سه ارتفاع مختلف پلن اکلوزال (9، 12 و 15 mm) مورد استفاده قرار می گیرد و در مدل بار-بال از اوردنچر با ارتفاع پلن اکلوزال ثابت 15 mm استفاده خواهد شد. نیروی عمودی 150 نیوتنی استاتیکی و به صورت یکطرفه و دوطرفه بر روی دندان مولر اول اعمال می شود و تنش اطراف استخوان ایمپلنت ها به روش المان محدود مورد بررسی قرار خواهد گرفت. با افزایش ارتفاع پلن اکلوزال، مقادیر ماکزیمم تنش اطراف ایمپلنت ها در حالت بار یکطرفه کاهش یافت و در حالت بار دوطرفه تغییرات خیلی کمی داشت. در مدل با اتصال بار و کلیپ با افزایش ارتفاع بار در حالت بار یکطرفه ماکزیمم تنش افزایش یافت و در حالت بار دوطرفه کاهش ناچیزی یافت. با کاهش ارتفاع بازوی اهرم اول(فاصله سطح استخوان تا نیم-پایه) در اتصالات مجزا تنش ایجاد شده در استخوان کاهش یافت و با افزایش بازوی اهرم دوم(فاصله پلن اکلوزال تا نیم-پایه) تنش در استخوان کاهش یافت. اتصال لوکیتور بیشترین تنش را بین تمام اتصالات ایجاد کرد و اتصال بال کمترین تنش را در ارتفاع ثابت پلن اکلوزال داشت. نتایج نشان داد که برای بیماران استفاده از اوردنچر با ضخامت رزین بیشتر از نظر بیومکانیک مطلوب است که پیامد آن کاهش تنش ایجاد شده در استخوان اطراف ایمپلنت و در نتیجه کاهش تحلیل استخوان می باشد.

روشهای زیادی جهت شکل دهی ورق تکنیکهای بسیاری در تولید قطعات تکی پوسته ای بدون نیاز به قالب شکل دهی با استفاده از روشهای چرخشی و شکل دهی تدریجی ورق ابداع گردیده اند. شکل 1-1 روش چرخشی در تولید قطعات را نشان میدهد. همانگونه که مشخص است در این روش ماهیچه دوران داشته و ابزار شکل دهنده فقط حرکت انتقالی بر روی سطحی با اختلاف فاصله ای ( همانند شکل 2-1) برابر با ضخامت ورق بر روی سطح ماهیچه حرکت مینماید. در حالتی که سطح ماهیچه یک سطح پیچیده متقارن باشد میتوان ابزار شکل دهی را با استفاده از فرمانهای حرکتی ماشین کنترل عددی کامپیوتری بر روی آن حرکت داد . لازم به ذکر است که در این روش تولید , قطعه حتما میبایستی متقارن باشد. در روش پرداخت با به کار گیر ی یک میدان مغناطیسی ، از دوران ذرات ساینده مغناطیسی در یک میدان مغناطیسی و کشیده شدن این ذرات ساینده بر روی سطح جسم استفاده میشود. و در این حالت عمل پرداخت و شکل دهی به طور همزمان انجام خواهد گرفت. در این حالت قطعاتی تولید و ساخته میشوند که به طور همزمان فرم یافته اند و پرداخت نیز گردیده اند. این روش ترکیبی میتواند به عنوان یکی از جدیدترین و موثرترین روشها در تولید و پرداخت همزمان قطعات پوسته ای معرفی گردد. انجام آزمایشهای متعدد در این رساله کارآیی این روش ترکیبی را به اثبات رسانده است . همچنین اضافه نمودن تجهیزات جانبی به فرآیندهای پرداخت و شکل دهی میتواند باعث افزایش کارآیی این روش نیز گردد. در زمینه افزایش کارایی این سیستم ، تجهیزات جانبی نظیر منبع گرمایشی القایی فرکانس بالا و نیز نوسانساز مافوق صوت به سیستم ابداعی اضافه گردیده اند و بررسی نتایج حاکی از آن است که این نتایج تاثیر چشمکیری در بهبود فرآیندها داشته است. همچنین تجزیه و تحلیل المان محدود انجام گرفته تطابق مناسب داده های حاصل از انجام آزمایشها با نتایج تئوریک کسب شده از نرم افزار رانشان میدهد. در روش شکل دهی تدریجی ورق ، ابزار شکل دهی ابزاری دورانی میباشد و بر خلاف روش چرخشی، این ابزار است که حرکت دورانی دارد . از آنجا که در این روش سمبه شکل دهنده ( ماهیچه ) نیازی به دوران ندارد لازم نیست که جسم حتما متقارن باشد و لذا با استفاده از تکنولوژی فرز ماشین کنترل عددی کامپیوتری میتوان بااین روش قطعات پوسته ای نامتقارن و مجسمه ای نیز تولید نمود. شکل 3-1 نشان دهنده روش شکل دهی تدریجی ورق توسط سیستم فرز cnc به طور ساده میباشد. همانگونه که در این شکل نشان داده شده است در این روش سمبه بر روی میز مستقر بوده و ورق با اتکاء به میل راهنماهای سمبه و نیز با استفاده از وزن خود بر روی سطح سمبه تکیه دارد. (البته این روش مربوط به شکل دهی تدریجی ورق به روش مثبت میباشد.) در این روش دوران و انتقال همزمان ابزار شکل دهی و حرکت تدریجی کوچک آن در هر مرحله با استفاده از کدهای طراحی و ساخت با کامپیوتر و استخراج برنامه ماشین کنترل عددی کامپیوتری جهت حرکت ابزار باعث شکل گرفتن ورق بر روی سطح سمبه میگردد. با استفاده از این روش و تلفیق آن با روشهای طراحی و ساخت با کامپیوتر میتوان قطعات نامتقارن را نیز به راحتی تولید نمود

بیلوزهای فلزی یکی از اساسی ترین اجزای مورد استفاده در صنایع مختلف از جمله نیروگاه ها، پتروشیمی ها و صنایع هوا فضا میباشند که برای جذب جابجاییهای مکانیکی و دمایی سیستم به کار برده میشوند. کارهای انجام شده در گذشته اغلب متمرکز بر روی موارد کاربرد و عملکرد این قطعات میباشند وکارهای انجام شده در مورد بررسی فرآیندهای شکلدهی این قطعات بسیار اندک میباشند. بیلوزها به روشهای مختلفی ساخته میشوند که یکی از روشهای ساخت بیلوزهای فلزی استفاده از روش شکل دهی غلتکی می باشد. لذا با استفاده از روش اجزا محدود، به بررسی پارامترهای مختلف بر روی شکلدهی غلتکی بیلوز پرداخته شده است. برای این منظور تولید یک نمونه بیلوز به صورت تجربی انجام شده است. همچنین شبیه سازی اجزا محدود این فرآیند با استفاده از نسخه 10/6 نرم افزار abaqus انجام گردیده است. سپس تغییرات ضخامت کنگره بیلوز که از روش اجزا محدود بدست آمده، با نتایج تجربی این فرآیند مقایسه شده است و اعتبار نتایج اجزا محدود نشان داده شده است. سپس به بررسی عوامل موثر بر فرآیند شکلدهی غلتکی بیلوز مانند تغییرات ضخامت، گام کنگره بیلوز، تغذیه محوری، برگشت فنری و... با استفاده از روش اجزاء محدود پرداخته شده است و راهکارهایی برای بهبود کیفیت بیلوز و کاهش چروکیدگیهای ناشی از شکلدهی غلتکی ارائه شده است. از عوامل موثر در شکلدهی میتوان به ضریب اصکاک اشاره نمود که با افزایش آن میزان حداقل ضخامت افزایش مییابد. تغذیه محوری در هنگام شکلدهی باعث افزایش ضخامت دیواره کنگره میگردد. افزایش قطر بیلوز موجب افزایش ناپایداری در فرآیند شکلدهی غلتکی بیلوز میگردد. کاهش بارگذاری در هر دور گردش بیلوز در هنگام شکلدهی باعث کاهش ناپایداری در فرایند شکلدهی میگردد. در پایان روشهای مختلف، برای تولید بیلوز با بیش از یک کنگره ارائه شده است.

به منظور ساخت قطعات پیچیده از موادی با خواص مکانیکی مطلوب و وزن کم که کاربرد زیادی در صنایع خودروسازی و هوافضا دارند از فرآیندهای شکل دهی در دماهای بالا استفاده می شود. در شکل دهی در دمای بالا، رفتار مواد، وابستگی زیادی به نرخ تغییرشکل و اندازه دانه دارد. رفتار موادی با دانه بندی کوچک تر از جمله نانوکریستال ها، در دمای محیط نیز به نرخ تغییرشکل و اندازه دانه وابستگی زیادی دارد. استفاده از این مواد در سال های اخیر به دلیل خواص منحصر به فرد آن ها مورد توجه قرار گرفته است. علاوه بر وابستگی رفتار به نرخ تغییرشکل و اندازه دانه شباهت های میکروساختاری نیز در تغییرشکل مواد گرم و نانوکریستال ها مشاهده شده است. در این دو گروه از ماده مکانیزم های متعددی همچون تغییرشکل داخل کریستال ها ناشی از حرکت نابجایی ها، لغزش در مرزدانه ها و پدیده پخش اتم ها در مرزدانه ها تغییرشکل ماده را بوجود می آورند و این تغییرشکل با تغییراتی در اندازه دانه-ها نیز همراه است. در رساله حاضر به بررسی هر یک از این مکانیزم ها در این دو گروه از ماده پرداخته می شود. با بررسی این مکانیزم ها و معادلات حاکم بر آن ها روابط متشکله ای که در برگیرنده اثرات نرخ کرنش ماکروسکوپیک و اندازه دانه بر تنش جریان ماکروسکوپیک باشد برای هر یک از این مکانیزم ها ارائه می گردد. در نهایت اثر مکانیزم های غالب در یک معادله متشکله جدید با رویکرد میکروساختار که توانایی تحلیل مسائل ماکرو را دارد ارائه می گردد. علاوه بر اینکه از این مدل انتظار می رود که با در نظر گرفتن مکانیزم های ریزساختار ماده فهم بهتر رفتار ماده را میسر سازد این مدل باید پاسخگوی تمامی پدیده های تاثیرگذار ماکرو مشاهده شده در مواد وابسته به نرخ کرنش مانند وابستگی به نرخ کرنش، اندازه دانه و سخت شوندگی ماده باشد و بتواند رفتار ماده در گستره وسیعی از این پارامترها و همچنین در حالت های سه بعدی تنش را با حجم محاسبات کم پیش بینی کند. معادلات متشکله ارائه شده در موادی که در دماهای بالاتر از نصف دمای ذوب تغییرشکل می دهند و در مواد نانوساختار مورد استفاده و راستی آزمایی قرار می گیرد و توانایی های این معادلات در پیش بینی صحیح رفتار هر یک از این مواد در شرایط مختلف بررسی می-شود. همچنین این معادلات رفتار های مختلف مکانیکی مشاهده شده در نانوکریستال ها مثل اثر معکوس هال-پچ، وابستگی شدید به نرخ کرنش و افزایش این وابستگی با کاهش نرخ کرنش و تفاوت رفتار در کشش و فشار را پیش بینی می کنند. همچنین با استفاده از مزیت این معادلات در پیش بینی سهم مکانیزم های میکروساختاری در تغییرشکل مدلی به منظور پیش بینی شروع حفره در شکل دهی سوپرپلاستیک ارائه می گردد.

هیدروفرمینگ یکی از فرآیندهای شکل دهی فلزات است که در آن نیروی شکل دهی به وسیله سیالی که فشار هیدروستاتیکی بالایی دارد تأمین می شود. در کشورعزیزمان ایران هیدروفرم ورق و هیدروفرم لوله که برای شکل دهی قطعاتی با مقاطع بسته است، کم تر در صنعت شناخته شده است. همین نیاز باعث شد هیدروفرم محور عقب خودرو موضوع این تحقیق قرار گیرد. ابتدا درباره مزیت های هیدروفرم نسبت به روش های سنتی شکل دهی قابل استفاده بحث شده است. سپس درباره انواع روش های هیدروفرم لوله به صورت کلی بحث شده و مزایا و معایب آن ها مطرح گردیده است. در ادامه در مورد شبیه سازی رایانه ای هیدروفرمینگ لوله توضیح داده شده است و جزئیات آن تا حد امکان بیان شده است. سپس روش های مرحله ای و غیرمرحله ای با هم مقایسه شده و برتری های روش مرحله ای برای تولید این قطعه اثبات گردیده است؛ نشان داده شده است که توزیع ضخامت در لوله تولیدی به روش مرحله ای، بسیار مناسب تر است و تغییرات ضخامت در آن کم تر است و در نتیجه احتمال پارگی قطعه کمتراست و خواص مکانیکی آن نسبت به لوله های تولیدی به روش های کم فشار و پرفشار مناسب تر است. در گام بعد درباره قطر مناسب لوله اولیه برای شکل دهی بحث شده است و تلاش شده تا با تلفیق روش مرحله ای و کم فشار، قطر مطلوب لوله اولیه و هم چنین توزیع فشار مناسب حین شکل دهی پیش نهاد شده و نیروی فشاری قالب تخمین زده شود. سپس و جهت سنجش دقت نتایج، توزیع ضخامت نتایج حاصل از شبیه سازی و نتایج واقعی، با یکدیگر مقایسه شده است. در پایان نیز درباره سازوکار آب بندی لوله توضیحاتی ارائه شده است. ابتدا روش های مختلف آب بندی لوله ها توضیح داده شده است و تعدادی از مزایا و معایب هر کدام بیان شده است و ساز و کار آب بندی مورد استفاده در دستگاه ساخته شده برای هیدروفرم محور خودرو توضیح داده شده است و نیروی لازم برای آب بندی محاسبه گردیده است.

یکی از مسائل مهم در شکل دهی به روش هیدروفرمینگ پیش بینی و جلوگیری از عیوب احتمالی از جمله چروکیدگی و پارگی می باشد.این عیوب مستقیما به فشار اولیه، فشار نهایی و همچنین تغذیه محوری در طول فرآیند بستگی دارد.لذا انتخاب یک مسیر اعمال فشار مناسب و متناسب با تغذیه محوری دارای اهمیت بالایی می باشد.از مسائل مهم دیگر در فرآیند هیدروفرمینگ لوله، تولید قطعه کار با گوشه های پر شده کامل همراه با توزیع ضخامت یکنواخت می باشد. در قالب های متداول هیدروفرمینگ لوله، برای ایجاد قطعه کار سالم با گوشه پر شده نیاز به افزایش فشار بوده است که باعث پارگی در ناحیه گوشه های قطعه کار می شود. قالب جدید ارائه شده برای تولید قطعات دو پله ای جعبه ای شکل کاربرد دارد. از جمله مزایای این قالب نسبت به قالب های متداول هیدروفرمینگ، داشتن چهار بوش متحرک در درون قالب برای ایجاد پله های پر شده کامل می باشد. حرکت بوش های متحرک باعث می شود که قطعه کار در هنگام تغذیه با حرکت همزمان بوش ها حرکت کند که باعث از بین رفتن اصطکاک بین قالب و قطعه کار در محل قرار گیری بوش ها می شود.همچنین فاصله حرکتی بین قطعه کار و قالب صفر می شود و در نهایت قطعه کار تولید شده دارای گوشه های کناری پر شده و کامل می باشد.مراحل شکل دهی لوله در مجموعه قالب جدید بدین ترتیب است که ابتدا لوله درون قالب قرار گرفته و توسط اورینگ های نصب شده در انتهای سنبه ها، از دو طرف آب بندی می شود. سپس روغن پرفشار از واحد هیدرولیک و از طریق سوراخ مرکزی سنبه بالایی به داخل لوله اعمال می گردد. پس از افزایش فشار و بشکه ای شدن لوله، سنبه بالایی توسط دستگاه پرس به سنبه پایینی نزدیک می شود. در اثر این حرکت، دو بوش بالایی و پایینی کوچک (مرکزی) نیز به طور همزمان به یکدیگر نزدیک شده و پله اول شکل گرفته می شود.در مرحله بعد فشار را تا مقدار صفر کاهش داده و دو بوش جعبه ای بزرگ را به اندازه تغذیه نهایی به سمت بیرون حرکت داده و بعد از این مرحله فشار سیستم تا مقدار نهایی بالا برده و همزمان با حرکت سنبه بالایی به سمت سنبه پایین، چهار بوش در نظر گرفته به سمت هم حرکت کرده و پله دوم شکل میگیرد. از دیگر مزایای این قالب ،داشتن فشار شکل دهی پایین،ساختارساده قالب و کاهش هزینه ماشین کاری نسبت به قالب های متداول هیدروفرمینگ لوله می باشد.

یکی از محدودیت های فرایند که تاکنون در منابع انتشار یافته در مورد آن مطلبی ذکر نشده، شکل دادن به قطعات نامتقارن دارای دیواره هایی با زوایه بیشتر از قائم (نواحی منفی )، با استفاده از شکل دهی تدریجی بوده است. چنین قطعاتی به دلیل هندسه ی ویژه ای که دارند، با روش های سنتی قابل ساخت نیستند. بنابراین ضرورت داشت تا در مورد ساختن این گونه قطعات، تحقیقاتی صورت گیرد و امکان سنجی انجام فرایند مذکور، عملاً مورد بررسی قرار گیرد. با این کار راه برای انجام بررسی های بیشتر روی این مورد خاص به صورت تجربی و تحلیلی هموار خواهد شد . به این منظور در این تحقیق بعد از طراحی آزمایشات (روش کامل) و ساخت ابزارهای لازم شامل: ابزار شکل دهی، ابزار پشتیبان و مجموعه ورق گیر، با استفاده از ماشین فرز cnc شکل دهی به یک قطعه با شیب دیواره منفی انجام شد. در این آزمایشات اثر پارامترهای فرایند مانند نرخ پیشروی، قطر ابزار، نوع مسیر و روانکار بر عمق شکل دهی قابل دستیابی که یکی از مهمترین پارامترهای فرایند است، بررسی شد. همچنین قبل از انجام آزمایشات اثر قطر ابزار بر نیروی لازم برای شکل دهی از طریق شبیه سازی اجزاء محدود فرایند بررسی شد تا تخمینی از نیروهای وارد بر ابزار به دست آید . نتایج نشان می دهد شکل دادن به قطعات دارای شیب دیواره منفی با استفاده از روش شکل دهی تدریجی دونقطه ای امکان پذیر است. در مورد اثر پارامترهای فرایند، با استفاده از یک ابزار با قطر معین و نرخ پیشروی کم شکل پذیری بهبود می یابد و نوع مسیر تاثیر بسیار ناچیزی بر مقدار مذکور دارد. نتایج تحلیل اجزاء محدود نشان می دهد که با کاهش قطر ابزار نیروی شکل دهی افزایش پیدا می کند.

در این رساله به تحلیل قابلیت های دو روش بدون شبکه در تحلیل مسائل مکانیک جامدات با استفاده از روند انتگرال گیری صریح زمانی پرداخته می شود. در روش اول ابتدا بر مبنای روش ارضای نقطه ای استفاده از معادلات فرم قوی تعادل دینامیکی، فرمولاسیون جدیدی معرفی شده که امکان افزودن ترم میرایی را به صورت مستقیم در معادلات تعادل دینامیکی فراهم می آورد. در این روش، معادلات دینامیکی تعادل دینامیکی در مسائل مکانیک جامدات با در نظر گرفتن ترم میرایی بررسی گردیده و قابلیت های آن نشان داده شده است. از آنجا که در روند صریح بحث پایداری حل یکی از معضلات اساسی به شمار می رود، ترم میرایی باعث می شود که تحلیل در مواجه با خطای ناشی از ارضای شرایط مرزی و خطاهای ناشی از پایین بودن درجه سازگاری توابع پایه بهتر عمل کند. این روش در مسائل الاستودینامیک و الاستوپلاستیک برای حوزه های ساده بررسی گردیده و نتایج قابل قبولی از آن حاصل شده است. در ادامه برای رسیدن به پاسخ های دقیق تر، روش های مختلف مشتق گیری از میدان و بخصوص در نواحی مرزی بررسی شده و با ترفند جدیدی مشتق گیری دقیق تری از میدان فراهم آمد. از آنجا که در هندسه های پیچیده استفاده از ترفند جدید با مشکلاتی همراه بود از این روش نتایج قابل قبولی در اینگونه مسائل بدست نیامد. برای ادامه کار روش دیگری به کار گرفته شد و آن بالا بردن درجه توابع پایه بود که مساله صفحه تخت تحت بار خطی به کمک این ترفند تحلیل و نتایج آن ارائه شد. در ادامه و در روش دوم، برای حصول همگرایی بهتر و برای وارد شدن به مسائل پیچیده از فرم ضعیف گالرکین استفاده شد. اساس روش بر مبنای روشی کاملا جدید بوده که در محاسبه مقادیر وزن نقاط انتگرال گیری در تمام دامنه بکار می رود. در این روش با استفاده از میان یابی کریجینگ، وزن های نقاط انتگرال گیری به صورت کلی در تمام دامنه و بدون توجه به نقاط گره ای محاسبه می شود. سپس، انتگرال گیری فرم ضعیف بر روی تمام دامنه بدون استفاده از هرگونه شبکه بندی انجام می شود. در این روش نقاط انتگرال گیری بدون نیاز به نظم خاصی در دامنه پخش می شود. تعداد نقاط انتگرال گیری در این روش می تواند کمتر از سایر روش ها و حتی در حد تعداد نقاط گره ای باشد. دقت جواب نمونه های مختلفی از توزیع نقاط انتگرال گیری در مثال هایی مقایسه شده اند. به علت عدم ارضای شرط دلتای کرونکر در برخی توابع میان یاب در روش های بدون شبکه، وارد کردن شرایط مرزی ضروری به سادگی روش اجزا محدود صورت نمی گیرد. در این روش از توابع میان یاب کریجینگ برای بیان توابع شکل استفاده می شود. با استفاده از توابع میان یاب کریجینگ که شرط دلتای کرونکر را ارضا می کنند وارد کردن شرایط مرزی ضروری به سادگی امکان پذیر است. جوابهای عددی کارایی و موفقیت این فن انتگرال گیری را در فرمول بندی فرم ضعیف در مسائل مکانیک جامدات نظیر مسائل الاستیک دو بعدی، تحلیل فرکانسهای آزاد مسائل دو بعدی و تغییر شکل بزرگ فلزات در مسائل متقارن محوری را نشان می دهد. این تحلیل در مسائل مکانیک جامدات بسیار مناسب بوده و دقت پاسخهایی که ارائه می کند در برخی موارد از دقت پاسخهای اجزا محدود نیز بالاتر است.

فرایند شکل دهی چرخشی لوله که گونه ای از فرایندهای شکل دهی چرخشی است، یکی از روشهای ساخت لوله های مدور بدون درز در صنایع پیشرفته می باشد. ماهیت اساسی فرایند مذکور، داشتن نیروهای زیاد شکل دهی و اثر محدود پارامترهای فرایند بر افزایش کیفیت سطح و بدنه قطعه کار است. کاهش نیروها و بهبود خصوصیات فیزیکی سطح قطعه کار از دیر باز مورد نظر بوده است. در این تحقیق نیروی شکل دهی و خصوصیات قطعه کار در اثر ارتعاشات طولی فراصوتی در راستای محوری قطعه کار مورد بررسی قرار می گیرد. در شکل-دهی چرخشی، ارتعاشات فراصوتی را می توان به مندرل و قطعه کار در حال چرخش، یا به ابزار ثابت یا چرخشی و یا هر دو اعمال نمود. در هر صورت چرخشی بودن ترانسدیوسر ایجاب می نماید تا طراحی ویژه ای برای آن و اتصالات برقی مربوطه انجام شود. در این پروژه طراحی سیستم آزمون به کمک شبیه سازی توسط نرم افزار ansys و آنالیز مودال ارتعاشات طولی محوری اعمال شده بر قطعه کار و اجزاء ارتعاشی سیستم انجام می شود. ساخت اجزاء سیستم آزمون، مونتاژ و آماده سازی آنها و انجام آزمونها از مجموعه فعالیتهای بعدی است. مطالعه عملی فرایند شکل دهی چرخشی نشان می دهد زاویه ابزار مهمترین پارامتر در کنترل توسعه عیوب در فرایند است و حداکثر قابلیت اسپینینگ لوله های آلومینیومی در زاویه ابزار 15 درجه بدست می آید. آزمونهای شکل دهی در حضور ارتعاشات فراصوتی نشان می دهد که ارتعاشات با توان کم در بهبود کیفیت سطح موثر است و ارتعاشات توان بالا موجب تغییر در نیروهای فرایند می شود. تحلیل نحوه تغییرات نیرو دلالت بر این دارد که این تغییرات به دلیل تغییر در تنش سیلان در ماده تحت تغییر شکل نیست.

نفوذگرهای انفجاری برای نفوذ در اهداف سخت مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از مهمترین این نفوذگرها خرج گود است. در خرج گود نسبت به سایر نفوذگرهای انفجاری از جمله پرتابه های شکل یافته انفجاری ، به واسطه سرعت بسیار بالای المانهای آستری و تلاقی آنها در محور و ایجاد یک جت پرسرعت و متمرکز، نفوذ بسیار بالاتر است. تا کنون چند مدل برای توصیف عملکرد این نفوذگرها پیشنهاد شده است. در بیشتر این مدلها شرایط عدم تقارن در نظر گرفته نمی شود. بررسی ها نشان می دهد دقت ساخت اجزاء یک نفوذگر در عملکرد آن بسیار موثر است. چرا که کوچکترین عدم تقارن در پارامترهای اولیه باعث تغییر شکل جت و حرکت جانبی آن و در نتیجه کاهش چشمگیر نفوذ می شود. لذا در این تحقیق برای توصیف تاثیر عدم تقارن درشکل جت، شرایط عدم تقارن به صورت کامل لحاظ می شود. می توان در حالات کلی مانند توزیع سرعت متفاوت برای المانهای آستری، عدم تقارن جبهه موج و. . . مدلهای کاملتری نسبت به مدلهای موجود ارائه نمود. در این رساله برای تحلیل خرج گودهای نامتقارن، در ابتدا به عنوان یک راهبرد مطمئن از دیدگاه سینماتیکی مربوط به حرکت جریان ذرات آستری پس از برخورد جبهه موج استفاده شده است، که در آن کلیه حالات ممکن در حرکت جریان المانها قابل بررسی است. این کار از آنجا که کاملاً کلی توصیف شده است، به عنوان روشی همه جانبه نگر برای اشراف بر مدلهایی که هنوز به صورت کاملاً فرم بسته توصیف نشده اند استفاده می گردد. این مرحله از پایان نامه به مدل جدیدی برای بررسی رفتار خرج گودهای نامتقارن صفحه ای (مستوی) با توصیف فرم بسته می انجامد. مقایسه نتایج این مدل با مدل های قبلی که برای حالات خاص پیشنهاد شده اند نشان از توانایی آن می دهد. برای اطمینان بیشتر، نتایج نیز با نتایج نرم افزارهای عددی مقایسه شده اند. در ادامه با تکمیل مدلهای موجود برای خرج گودهای با آستری مخروطی نامتقارن ، مدل تعمیم یافته ای نیز برای این نوع خرج گودها ارائه می شود. پس از پیشنهاد مدلهای مربوط به خرج گودهای نامتقارن، مهمترین کاری که در این رساله انجام می شود، استخراج روابط طراحی خرج گودهایی است که با عنوان "خرج گودهای w شکل با جت متمرکز" نام گذاری می شوند و برای اولین بار معرفی می گردند. در این نوع خرج گودها که از دو خرج گود نامتقارن و موازی تشکیل شده اند، جتی تشکیل می شود که حاصل برخورد دو جت گسیل شده از دو خرج گود نامتقارن است. این نوع خرج گودها را می توان در یکی از شکلهای صفحه ای (مستوی) یا مخروطی طراحی نمود. در نوع صفحه ای دو هسته اولیه و یک هسته ثانویه خطی تشکیل می شود و در نوع مخروطی (متقارن محوری) نیز یک هسته اولیه حلقوی و یک هسته ثانویه نقطه ای به چشم می خورد. این نوع خرج گودها برای اولین بار پیشنهاد و توصیف می شوند و کلیه روابط حاکم بر آنها به صورت مدون استخراج می گردد. در نهایت در این رساله با استفاده از نتایج حاصل از مدلهای پیشنهادی تعمیم یافته برای توصیف عملکرد خرج گود نامتقارن، همبستگی جت در خرج گودهای w شکل با جت متمرکز پیشنهاد می شود که در آنها کمیتهای بیشتری قابل کنترل است. در این نوع خرج گودها جت نهایی از گسیل و برخورد ذرات حاصل از جتهای اولیه که یک یا دو هسته متحرک به سمت محور تقارن حرکت می کنند، تشکیل می شود.

در این پروژه سیستم انتقال دهی قطعات بین قالبهای متوالی مورد بحث قرار گرفته، و در مورد طراحی اجزا مختلف این سیستم و طراحی قالبهای مربوطه نکاتی بیان گردیده است. سیستم انتقال مورد بحث شامل گرفتن و رها کردن و جابجاکردن قطعات میباشد که توسط مکانیزمی متشکل از انگشتها، تسمه و پولی و موتور پله ای انجام میگیرد. علاوه بر مطالب فوق انواع مختلف سیستم های انتقال در زیرپرسها، مورد بحث و مقایسه قرار گرفته اند. این پروژه همچنین شیوه ای ساده ولی کارا در ساخت سیستمهای انتقال سرو، با حذف قسمتهای غیر لازم و پیچیده درایورها، ارائه کرده است. با توجه به اطلاعات نگارنده این اولین تلاش در زمینه طراحی سیستم انتقال سرو در ایران میباشد.

یکی از مهمترین مسائل در سازه های جوشکاری شده وجود تنش پسماند و اعوجاج حاصل از جوش میباشد. هدف اصلی از این پروژه بررسی اثر جوشکاری زیر پودری توسط چند الکترود به صورت همزمان می باشد که تکنیک ذکر شده معمولا در صنایعی مانند کشتی سازی و لوله سازی برای جوشکاری های طولانی بر روی ورقهایی با ضخامت 6 تا 45 میلیمتر استفاده میگردد. در این تحقیق فرایند جوشکاری زیر پودری توسط چند الکترود به کمک روش اجزا محدود به صورت دو بعدی شبیه سازی شده است. هدف اصلی این شبیه سازی بررسی تنشهای پسماند حاصل از جوشکاری و تغییر شکل زاویه ای ورق و همجنین اثرات پیش گرم کردن ورق به منظور بررسی تغییرات این تنشها و تغییر شکلها میباشد. در شبیه سازی انجام شده از کد تهیه شده در نرم افزار abaqus استفاده شده است. در این کد دو مرحله حل غیر کوپله حرارتی و مکانیکی لحاظ شده است. از حل حرارتی تاریخچه دمایی و از حل مکانیکی، توزیع تنش بدست می آید. مقایسه نتایج بدست آمده در این تحقیق با نتایج آزمایشگاهی و تحلیل های عددی ارائه شده توسط دیگر محققان تطابق خوبی را نشان میدهد.

در فرآیند شکل دهی غلتکی سرد، ورق با عبور از بین غلتک ها در ایستگاه های شکل دهی پشت سرهم، پس از ایجاد خم هایی طولی به محصول نهایی تبدیل می شود. مهم ترین گام در طراحی فرآیند شکل دهی غلتکی سرد طراحی الگوی گل است که امروزه بیش تر بر سعی وخطا و تجربه طراح استوار است. بر اساس یک الگوی گل بهینه می توان، در کم ترین تعداد ایستگاه، محصول را در محدوده تولرانس های ابعادی و هندسی موردنظر تولید کرد. شناخت سازوکار بروز چین خوردگی در لبه محصول و آگاهی از تأثیر کمیت های اثرگذار روی آن می تواند راهی برای طراحی یک الگوی گل بهینه باشد که از یک سو، بیش ترین شکل دهی ممکن را در هر ایستگاه ایجاد کند و از سوی دیگر، مانع از بروز عیب چین خوردگی لبه شود. در این رساله، ضمن بررسی شرایط پیدایش چین خوردگی لبه در شکل دهی غلتکی سرد مقاطع کانالی ، رابطه ای ساده برای پیش بینی بروز یا عدم بروز چین خوردگی لبه ارائه شده که برای صنعت قابل استفاده بوده و مبنایی علمی را برای پژوهش های آتی پایه گذاشته است. همچنین، مدل اجزای محدودی با قابلیت پیش بینی چین خوردگی لبه ایجاد شد. برای ارزیابی اعتبار نتایج تحلیل اجزای محدود، آزمایش هایی تجربی انجام شد و رابطه ای تجربی و ساده برای طول موج چین خوردگی لبه ارائه گردید. انحنای طولی و چین خوردگی لبه دو عیب رایج در شکل دهی غلتکی سرد مقاطع کانالی هستند که کیفیت ظاهری و عملکردی محصول را به مخاطره انداخته و متأثر از شدت شکل دهی هستند که کرنش طولی در لبه ورق می تواند معرف آن باشد. بنابراین، روشی ترکیبی از تحلیل اجزای محدود و روش آماری پاسخ سطح برای بررسی اثر کمیت های هندسی مقطع کانالی و استحکام تسلیم ورق روی کرنش و انحنای طولی استفاده شد. نتایج رساله نشان داد که کاهش انحنای طولی احتمال چین خوردگی لبه را زیاد می کند و صلبیت های خمشی محصول و لبه بال به ترتیب رابطه ای مستقیم و غیرمستقیم با احتمال بروز چین خوردگی لبه دارند.

با پیشرفت هایی که در صنعت ساخت و تولید صورت گرفته، نیاز به سازه هایی با قابلیت تحمل بارهای بالاتر مطرح شده است. سازه های پیش تنش دار که پیش از اعمال بار کاری اصلی تحت پیش تنش های اولیه فشاری قرار دارند، یکی از راه حل هایی است که در این مورد کاربرد دارند. پیش تنش ایجاد شده در چنین سازه هایی می تواند تمام تنش ناشی از بار کاری یا قسمت اعظمی از آن را تحمل کند. هدف اصلی از ایجاد این پیش تنش علاوه بر بالا بردن ظرفیت تحمل بار به نسبت سازه های یکپارچه، بهبود عمر خستگی با کاهش تنش متوسط در سیکل های بارگذاری و باربرداری نیز هست. در این تحقیق، ضمن بررسی روش های ایجاد پیش تنش در مورد مقاطع گرد (سیلندرها) و مقاطع غیرگرد، طراحی این دو دسته کلی از سازه پیش تنش دار مورد توجه قرار گرفته است. روش های مختلف ایجاد پیش تنش در سازه ها و تجهیزات لازم مورد مطالعه قرار گرفته و مقایسه شده اند. روابط تحلیلی موجود با نتایج حاصل از شبیه سازی اجزای محدود برای مقاطع گرد و غیرگرد مقایسه شده و اعتبار نتایج مورد بررسی قرار گرفته است. برای سیلندر سیم پیچی شده، به عنوان نمونه ای از مقاطع تحت پیش تنش استوانه ای شکل، فرایند سیم پیچی و وضعیت تنشی قالب در شرایط کاری، با استفاده از دو شیوه زیر شبیه سازی گردیده است. در روش اول، شبیه سازی بر اساس مدل سازی تمامی لایه های سیم پیچی است و وضعیت سیلندر در طی فرایند سیم پیچی مورد توجه قرار می گیرد. در این روش، پیش تنش ها به صورت کرنش های معادل حرارتی اعمال شدند. نتایج تطابق خوبی با روابط تحلیلی موجود در منابع داشتند. در روش دیگر، لایه ها به صورت قطعه ای یکپارچه فرض شدند و پیش تنش ها با یافتن میدان دمایی معادل و اعمال این میدان به قطعه مدل کننده لایه های سیم اعمال گردیدند. این میدان حرارتی با استفاده از روابط تحلیلی موجود محاسبه گردید. در این شیوه، تنها وضعیت نهایی سیلندر پس از اتمام فرایند سیم پیچی قابل مطالعه است. برای قاب سیم پیچی شده، به عنوان نمونه ای از مقاطع غیر گرد تحت پیش تنش، ابتدا یک روند طراحی مکانیکی اولیه مورد بررسی قرار گرفته است. با استفاده از نتایج حاصل از این طراحی، می توان شبیه سازی لازم را برای تأیید نهایی طرح اولیه انجام داد. این شبیه سازی ابتدا با استفاده از یک مدل دوبعدی و با درنظرگرفتن لایه های سیم به صورت قطعه ای یکپارچه صورت گرفت. نتایج نشان داد که این مدل به اندازه کافی دقیق نیست و سفتی اضافی لایه ها که با درنظرگرفتن آن ها به صورت یک قطعه ایجاد شده، عامل این اشکال است. برای بهبود این مدل ساده اولیه، سپس لایه ها به صورت قطعات مجزا فرض شدند و شبیه سازی دوباره انجام شد. در نهایت، مقایسه ای میان نتایج حاصل از مدل سازی لایه ها به صورت یک قطعه و مدل سازی به صورت قطعات مجزا صورت گرفت. نتایج نشان دهنده تفاوت قابل توجهی بود و مدل سازی لایه لایه سیم ها ضوری به نظرمی رسد. البته نیازی به مدل سازی تمام لایه های سیمی نیست و می توان چند لایه را به عنوان یک قطعه مدل نمود. مدل سازی اولیه لایه های سیمی با قطعات کمتر صورت گرفت و سپس تعداد این قطعات مدل کننده دو برابر بیشتر گردید تا از کافی بودن تعداد قطعات اطمینان حاصل شود. برای ارزیابی نتایج شبیه سازی دوبعدی، مدل سه بعدی قاب نیز مورد بررسی قرار گرفت. در مدل سازی سه بعدی نیز مثل مدل سازی دوبعدی، ابتدا لایه ها به صورت قطعه یکپارچه و سپس به صورت چند قطعه مجزا مدل شدند. نتایج شبیه سازی سه بعدی نشان دادند که تطابق خوبی بین مدل سازی دوبعدی و سه بعدی قاب وجود دارد. می توان نتیجه گرفت در چنین مواردی، طراحی و شبیه سازی اولیه می تواند با استفاده از مدل لایه لایه دوبعدی صورت گیرد. نتایج می تواند در نهایت می توان با استفاده از یک شبیه سازی سه بعدی لایه لایه از صحت نتایج مطمئن شد.

قطعات ساخته شده از ورق، طیف وسیعی از قطعات دنیای امروز را تشکیل می دهند. با پیشرفت ابزارها و امکانات، روش های جدید شکل دهی ورق نیز در حال ابداع و تکامل است. در این بین هیدروفرمینگ روش نسبتا جدیدی به شمار می رود که مزایایی همچون استحکام بالاتر، قیمت تمام شده کمتر و شکل پذیری بهتر را در بر دارد. در این پایان نامه یک حالت از روش هیدروفرمینگ مورد مطالعه قرار گرفته است. در این روش از فشار گاز برای اتساع ورق استفاده می شود. جنس مورد استفاده آلومینیوم بوده و اثر گرمایش بر فرایند نیز مورد مطالعه قرار گرفته است. طراحی مجموعه ساخته شده برای انجام تست ها ونیز نتایج حاصل آورده شده. در پایان پیشنهاداتی برای ادامه کار در این زمینه ارایه گردیده است.

امروزه نیاز به مواد سبک وزن و فرایندهای نوین شکل دهی آن ها، در صنایع به ویژه صنعت خوردو، به دلیل نیاز به ذخیره انرژی، محافظت محیط زیست، افزایش ایمنی خودرو و بهبود عملکرد آن و فشار قابل توجه بازار جهانی برای کاهش قیمت ها، مشاهده می شود. آلیاژهای آلومینیوم به دلیل نسبت بالای استحکام به وزن، مقاومت خوردگی بالا و قابلیت جوشکاری عالی در صنعت مورد توجه می باشند. اما شکل پذیری این آلیاژها و کیفیت سطح محصول نهایی حاصل از آن ها در دمای اتاق کم می باشد، بنابراین در دهه اخیر فرایندی جدید به عنوان جایگزینی برای فرایند قالب زنی و هیدروفرمینگ تحت عنوان شکل دهی داغ فلز توسط گاز معرفی شده است. فرایند شکل دهی داغ فلز توسط گاز، فرایندی جدید بر اساس شکل دهی در دماهای بالا می باشد که در این فرایند، فشار گاز به منظور شکل دهی فلز داغ به کار برده می شود. این پایان نامه به بررسی روش نوین شکل دهی داغ ورق آلیاژ آلومینیوم توسط گاز می پردازد. بدین منظور تست عملی فرایند طراحی شده و تجهیزات مورد نیاز فرایند شکل دهی ساخته شده است. علاوه بر تست عملی، تحلیل المان محدود فرایند به دو روش تحلیل مستقل از دما و وابسته به دما، توسط نرم افزار abaqus انجام شده است. نتایج حاصل از تست عملی و تحلیل المان محدود شامل تعیین دمای بهینه برای شکل دهی آلیاژ آلومینیوم خاص، ماکزیمم میزان شکل پذیری حاصل از این فرایند، فشار مورد نیاز شکل دهی، ضخامت مینیمم، توزیع ضخامت و دما می باشند. نتایج نشان می دهد که فرایند شکل دهی داغ توسط گاز، امکان رسیدن به بالاترین دمای شکل دهی را برای ورق آلیاژ آلومینیوم فراهم کرده و با افزایش دمای ورق تا دمای بهینه شکل دهی داغ، کاهش فشار مورد نیاز شکل دهی و بهبود قابل توجه شکل پذیری وجود خواهد داشت. تحلیل المان محدود فرایند شکل دهی داغ فلز توسط گاز در نرم افزار abaqus نشان می دهد که تطابق قابل قبول میان نتایج حاصل از تست عملی و تحلیل المان محدود منطبق بر شرایط تست عملی (تحلیل المان محدود مستقل از دما)، برقرار می باشد. بنابراین روش المان محدود، به عنوان روش قابل اعتماد برای تعیین پارامترهای موثر در فرایند شکل دهی داغ فلز توسط گاز به کار برده می شود. با مقایسه نتایج تحلیل المان محدود مستقل از دما و وابسته به دما می توان نتیجه گرفت که با توجه به شکل مورد نیاز توزیع ضخامت، تناژ پرس در دسترس و ماکزیمم میزان شکل دهی، می توان شرایط وجود و یا عدم وجود گرادیان دمایی و انتقال حرارت مابین ورق و اجزای قالب را فراهم کرد و با کنترل اختلاف دما بین اجزای مذکور به هدف مورد نظر دست یافت.

در دنیای تولید خودرو، امروزه رقابت بر تولید خودروهایی با مصرف سوخت کمتر متمرکز شده است. بنابر گزارش asme، با هر یک درصد وزن خودرو یک درصد از مصرف سوخت آن کاسته خواهد شد. به همین خاطر امروزه روشهای نوین تولید مانند هیدروفرمینگ، در صنایع خودروسازی به کار گرفته می شود، استفاده از مواد و ترکیبات جدید مانند کامپوزیتها، پلاستیکها و آلیاژهای سبک در تولید خودرو از دیگر روشهای تولید سبک تر قطعات سنگین است. منیفولد دود ریخته گری شده در خودرو ef7، یک نامزد بسیار مناسب برای کاهش وزن با بهبود روش ساخت است. با استفاده از روش خمکاری لوله که پس از امکان سنجی روشهای نوین تولید منیفولد دود برای منیفولد دود مورد نظر انتخاب شده است، تولید منیفولد دود با وزنی کمتر از نصف منیفولد دود ریخته گری شده را ممکن ساخته است. در ادامه تحلیل های لازم همانند انتقال حرارت برای بررسی میزان افزایش حرارت از دست رفته از منیفولد دود جایگزین، انجام شده است، علاوه بر آن روشهای مختلف خمکاری شبیه سازی و مورد مطالعه قرار گرفته اند. خمکاری چرخشی که مناسب برای تولید منیفولد دود شناخته شده است به صورت تحلیلی، عددی و عملی بررسی شده است. در حین انجام این پروژه ، روابط تحلیلی برای خمکاری لوله تحت فشار داخلی به دست آمده است، که روابط تحلیلی به دست آمده با نتایج به دست آمده از شبیه سازی روشهای مختلف خمکاری به خوبی مطابقت دارد. منیفولد درد پیشنهادی دارای وزن و قیمت کمتر، صافی سطح داخلی بهتر و تلرانس ابعادی بهتر نسبت به منیفولد دود ریخته گری شده است. روش تولید انبوه برای ساخت منیفولد دود جایگزین نیز در انتها آورده شده است.

اهمیت و ارزش نیروگاه های اتمی، نیروگاه های حرارتی و پالایشگاه ها که نبض تولید و انتقال انرژی را بر عهده دارند، بر هیچ کس پوشیده نیست. وجه مشترک آنها را می توان سیستم های لوله کشی و انتقال سیالات پر فشار دانست که نیروهای مهندسی فراوانی را برای طراحی و ساخت به خود اختصاص می دهد. یکی از حساس ترین نقاط سیستم لوله کشی، خم ها و زانو ها است. این مسیله به خصوص درمورد لوله های با قطر بالا بسیار حادتر می باشد. این پایان نامه به بررسی و شناخت روش خمش القایی برای خم لوله های با قطر بالا که کاربرد فراوانی در خطوط لوله، پالایشگاه ها، نیروگاه های حرارتی و نیروگاه های اتمی دارد پرداخته است. با بررسی و مطالعه بر روی پروسه خم کاری به این روش و مقایسه آن با دیگر روش های خم کاری لوله و تولید زانو، مزایا و معایب آن، قابلیت ها و محدودیت های این روش می توان آن را یکی از روش های برتر برای خم لوله ها دانست. برای آشنایی بیشتر از کیفیت لوله های خم شده به این روش و بهینه کردن و کنترل بیشتر برروی فرایند، یک تحلیل المان محدود بر روی این فرایند انجام گردید. جهت شبیه سازی این فرایند نیاز به داشتن توزیع حرارتی ناشی از سیستم گرمایش القایی و سرمایش بعد از آن می باشد. به این منظور از نرم افزار infolytica استفاده شده و توزیع حرارت بر روی لوله استخراج شده است. مدل ماده در نظر گرفته شده یک مدل الاستو- پلاستیک ترمو مکانیکی می باشد.گرمایش القایی موضعی، خم لوله های قطور با شعاع خم کوچک و خنک سازی سریع لوله بعد از فرایند خم دراین شبیه سازی به کمک نرم افزار abaqus انجام شده و نتایج شبیه سازی پارامترهای موثر از قبیل نازک شدگی جداره خارجی و ضخیم شدن دیواره داخلی لوله ، میزان نیروی هل دهنده مورد نیاز ، ovality سطح مقطع لوله و میزان زاویه برگشت فنری لوله در پایان خم استخراج شده است. تمام نتایج برای دوحالت با وجود اعمال ممان معکوس به بازوی خم و بدون وجود آن مقایسه شده و تصدیق شده است که برای جلوگیری از نازک شدگی بیش از اندازه دیواره خارجی لوله بایستی ممانی مناسب و معکوس به بازوی خم اعمال شود، تا با کنترل سرعت زاویه ای لوله و کم کردن آن نسبت به حالت سنتی کنترل بیشتری بر روی فرایند بوجود آید. جهت بدست آوردن میزان مناسب ممان معکوس و دیگر پارامترهای فرایند مانند نازک شدن جداره خارجی و میزان برگشت فنری لوله، یک بررسی تحلیلی نیز برای شرایط شکل گیری خم از قبیل تنش، کرنش، هندسه لوله و نیروها ارایه شده و در نهایت کلیه نتایج حاصل از المان محدود و تیوری با نتایج تجربی مقایسه گردیده که تطابق بسیار خوب بین آنها حاکی از صحت شبیه سازی انجام شده و تحلیل تیوری پیشنهاد شده می باشد. از آنجایی که لوله در منطقه ای به دمای تقریباً 1000 درجه رسیده وسریعاً سرد می شود، خواص لوله از لحاظ ساختارهای دانه بندی و نوع آنها بسیار اهمیت پیدا می کند. لذا به کمک نرم افزار ac3 مناطقی از لوله که مارتنزیتی شده نیز مورد مطالعه قرار گرفته و مشخص گردیده است که این فرایند از لحاظ ویژگی های تردی و یا شکنندگی لوله بعد از فرایند خم اصلاً بحرانی نیست و این مورد نیز مانند بقیه موارد کیفیت و قابلیت بالای این فرایند را نشان می دهد.

در این پروژه یک روش حجم محدود اویلری با معادله حالت دلخواه برای شبیه سازی عددی رفتار الاستیک ـ پلاستیک مواد جامد تراکم پذیر در هنگام برخورد شدید، ارایه شده است. معادلات حاکم شامل معادلات بقای جرم، مومنتوم و انرژی به همراه معادلات تکامل برای تنش های کاهیده هستند که در شکل بقایی اویلری حل می شوند. از آن جا که در روش اویلری محل مرزهای ماده، به طور جداگانه تعیین می شود، الگوریتم حل نیز در هر پله ی زمان به حل دو مسیله ی جداگانه می پردازد. نخست، متغیرهای وابسته با توجه به شرایط مرزی که با یک روش ابتکاری در مرز مشترک ماده بیان شده اند، به روز می شوند. برای این کار از روش مرتبه چهار «سی وینو» برای حل دستگاه معادلات هذلولوی بقایی استفاده می شود. این روش که در اصل برای تسخیر امواج ضربه ای در داخل محیط گازی و بدون هیچ شرط مرزی توسعه یافته است، در این جا برای دنبال کردن امواج الاستیک ـ پلاستیک در محیط جامد تراکم پذیر با نرخ کرنش بزرگ و تغییر شکل مرزی، تصحیح و تکمیل شده است. در این روش محاسبات بر روی یک شبکه ی نامتقابل که به اندازه ی نصف ابعاد سلولی جابجا شده است، انجام می شوند. بنابراین محاسبه ی فلاکس های عبوری از مرزهای جدید سلولی در نواحی هموار و بدون ناپیوستگی داخل سلول های قدیم انجام می شود. در نتیجه نیازی به حل مسیله ی ریمان که در صورت ثابت ماندن شبکه ناگزیر به انجام آن بودیم، وجود ندارد و قید «منفی نشدن فشار» هم برداشته می شود و این خود محدودیت استفاده از معادله ی حالت را برمی دارد. پس از حل متغیرهای وابسته نوبت به تعیین محل جدید مرز مشترک می رسد. جابجایی مرز مشترک ماده به روش ذره ـ سطح مبنا دنبال می شود. از یک روش مرتبه پنج «سی وینو» برای حل معادله ی هامیلتون ـ ژاکوبی حاکم برتوابع سطح مبنا استفاده می شود. در آخر توانایی های روش پیشنهادی در مدل سازی عددی مسیله ی برخورد تیلور و چند مثال دیگر، بررسی می شود.

از دیرباز یکی از مهمترین چالش های مهندسی مکانیک در شاخه ی شکل دهی، تولید ورق های دومنحنی بدون نیاز به قالب های پیچیده و گرانقیمت بوده است. با مطرح شدن منبع حرارتی به عنوان یک ابزار شکل دهی ورق، ایده ی تولید اشکال پیچیده بدون نیاز به قالب قوت گرفت. فرایند خمکاری ورق فلزی حول یک خط مستقیم به کمک منبع حرارتی یک فرایند ترمومکانیکال بسیار پیچیده است. بنابراین تولید ورق های پیچیده ی دو منحنی توسط منبع حرارتی، پیچیدگی این فرایند را چندین برابر می کند. با توجه به این مورد، تحقیقات انجام شده در زمینه تولید ورق فلزی دو منحنی توسط منبع حرارتی در مقایسه با سایر زمینه های شکل دهی توسط منبع حرارتی بسیار اندک بوده است. هدف این رساله بررسی شکل دهی ورق های دو منحنی و ارائه یک روش جدید جهت تولید آنها به کمک منبع حرارتی می باشد. به منظور درک بیشتر فرایند شکل دهی ورق فلزی توسط منبع حرارتی، در قسمت اول رساله بر روی فرایند خمکاری به کمک لیزر ورق فلزی حول یک خط مستقیم تمرکز شده است. به منظور پیچیده تر کردن این قسمت، بررسی ها بر روی خمکاری به کمک لیزر ورق های ترکیبی ماشینکاری شده انجام شده اند. در بخش اول این رساله، با استفاده از شبیه سازی های عددی یک الگوی تابش دهی جدید برای فرایند خمکاری با لیزر ورق های ترکیبی ماشینکاری شده پیشنهاد شده است. نتایج تجربی و عددی تایید کننده کارآیی و موفقیت این الگوی تابش دهی در فرایند خمکاری با لیزر ورق های ترکیبی ماشینکاری شده می باشند. در ادامه و پس از بررسی شکل دهی ورق های ترکیبی ماشینکاری شده به کمک لیزر و شناخت کافی از فرایند شکل دهی توسط منبع حرارتی متحرک، بررسی ها در زمینه شکل دهی ورق فلزی دو منحنی توسط منبع حرارتی متحرک انجام می شوند. موضوعات مورد بحث در این بخش شامل تولید قطعه ی بشقابی از ورق اولیه دایروی و تولید اشکال گنبدی و زین اسبی از ورق با انحنای اولیه (تولید دو مرحله ای) می باشند . نوآوری این رساله در زمینه تولید قطعه بشقابی از ورق دایروی استفاده از یک الگوی تابش دهی حلزونی می باشد که تا کنون توسط سایر محققین گزارش نشده است. تحقیقات تجربی و عددی انجام شده در این بخش نشان دهنده کارایی و موفقیت این الگو در تولید قطعه بشقابی می باشند. در موضوع تولید اشکال گنبدی و زین اسبی از ورق با انحنای اولیه، ابتدا با یک بحث تحلیلی یک الگوی تابش دهی مناسب و قوی (الگوی تابش دهی منقطع) برای تولید اشکال گنبدی و زین اسبی ارائه شده و سپس توسط نتایج تجربی و عددی اثبات می گردد. نتایج نشان دهنده ی موفقیت الگوی تابش دهی منقطع برای تولید قطعات گنبدی و زین اسبی با مقدار تغییر شکل های قابل توجه می باشند. در پایان نیز یک روش سیستماتیک برای تولید قطعات گنبدی با هر شعاع انحنای دلخواه ارائه می شود.

هدف اصلی در این پایان نامه، استخراج روشی برای شبیه سازی و بررسی پدیده برگشت فنری در فرایند شکل دهی خزشی ورقهای تیتانیوم بااستفاده از نرم افزار المان محدود abaqus می باشد. این چکیده دربرگیرنده سرفصل های مربوط به کارهای انجام شده برای رسیدن به این هدف و همچنین نتایج بدست آمده از آن است. در فصل اول ابتدا کلیاتی در رابطه با انواع فرایندهای شکل دهی و ویژگیهای آنها بیان شده و سپس فرایند شکل دهی خزشی و پدیده برگشت فنری تعریف و تشریح شده است. با بیان خصوصیات این فرایند و مقایسه آن با فرایندهای معمول دیگر، اهمیت این فرایند شکل دهی کاملاً مشخص می شود. در ادامه تاریخچه مختصری از فعالیتهای علمی و عملی صورت گرفته در رابطه با فرایند شکل دهی خزشی و پدیده برگشت فنری در این فرایند آورده شده و در پایان مواردی از کاربردهای صنعتی فرایند مذکور به ویژه در صنایع هوافضا مطرح شده است. در فصل دوم ابتدا مطالبی در رابطه با آزمایشهای استاندارد برای تعیین رفتار وابسته به زمان مواد به همراه نمودارهای آنها بیان شده و نمودار استاندارد خزش معرفی شده است. در ادامه نیز روابط تیوری حاکم بر پدیده خزش بیان می شود و معادلات مربوط به مسأله خزش یکنواخت صفحات تحت خمش استخراج خواهد شد. در فصل سوم به طورکلی در رابطه با قابلیتهای نرم افزار abaqus برای شبیه سازی پدیده خزش صحبت شده است. انواع مدلهای خزشی موجود در نرم افزار معرفی و در رابطه با ویژگیهای هریک از آنها صحبت می شود. در ادامه انواع روشهای انتگرال گیری مورداستفاده در آنالیزهای خزشی بیان و محدوده پایداری هریک از این روشها بررسی خواهد شد؛ در آخر نیز درمورد انواع آنالیزهای مورد استفاده در فرایندهای خزشی صحبت شده است. در فصل چهارم روند استخراج شده برای شبیه سازی فرایند شکل دهی خزشی و پدیده برگشت فنری در نرم افزار abaqus به طور کامل تشریح می شود و مسایلی که در رابطه با هریک از مراحل این شبیه سازی وجود دارد به تفکیک توضیح داده خواهند شد. در فصل پنجم نیز ابتدا نتایج بدست آمده از شبیه سازی انجام شده در فصل قبل بیان شده و با استفاده از نمودارهای حاصل، اثر هریک از پارامترهای موثر در مقدار برگشت فنری مشخص می شود. در رابطه با تعیین اثر پارامترهای موثر بر مقدار برگشت فنری، اثر سه پارامتر اساسی مدت زمان شکل دهی اولیه، مدت زمان ایجاد خزش و ضخامت قطعه کار بررسی شده و مطابق با مطالب و نمودارهای ارایه شده در فصل پنج مشخص شده است که مقدار برگشت فنری قطعه کار از مدت زمان شکل دهی اولیه آن مستقل می باشد ولی به دلیل رابطه مستقیم مقدار آزادسازی تنشها با پارامترهای مدت زمان ایجاد خزش و ضخامت قطعه کار، رابطه معکوسی بین دو پارامتر مذکور و مقدار برگشت فنری وجود دارد. در ادامه نیز از مقایسه نتایج و نمودارهای بدست آمده با نتایج موجود، صحت و اعتبار شبیه سازی موردنظر بررسی خواهد شد و سپس یک جمع بندی کلی از قابلیت های فرایند شکل دهی خزشی و نتایج حاصل از شبیه سازی این فرایند ارایه شده و در نهایت پیشنهاداتی برای توسعه و ادامه کار مطرح شده است.

شکل دهی با پرتو لیزر فن آوری نوینی است که با استفاده از یک پرتو لیزر غیر متمرکز و با اعمال تنش های حرارتی و بدون استفاده از نیروهای خارجی، ورق های فلزی را شکل می دهد. از جمله کاربردهای بالقوه فرایند شکل دهی لیزر ی می توان به نمونه سازی سریع، اصلاح اعوجاج ها و همراستاسازی و تنظیم اجزاء فلزی در مقیاس ماکرو و میکرو اشاره کرد. در این تحقیق ابتدا به بررسی مکانیزم های فرایند شکل دهی با پرتو لیزر و مدل های تحلیلی ارایه شده برای آن ها پرداخته شده است. سپس پارامترهای تاثیر گذار بر فرایند لیزر فرمینگ مورد بحث قرار گرفته اند. در این تحقیق فرآیند لیزر فرمینگ در یک خط مستقیم به کمک نرم افزار ansys و با استفاده از کد (ماکرو) شبیه سازی و توزیع دما، تنش و کرنش های حاصل از آن محاسبه شده است. شبیه سازی این فرآیند در قالب دو حل مجزای حرارتی و مکانیکی انجام گرفته است بدین صورت که ابتدا مدل حرارتی جسم حل شده و نتایج حل مرحله ی حرارتی به عنوان بار به مدل مکانیکی جسم اعمال گردیده و نهایتاً با حل مدل مکانیکی زاویه خم ایجاد شده محاسبه شده است. لازم به ذکر است که در این تحقیق از خواص ترموفیزیکی و مکانیکی وابسته به دما استفاده شد. علاوه بر این یک سری آزمایش بر روی ورق های فولاد زنگ نزن 304 aisi با استفاده از یک منبع لیزر co2 با موج پیوسته انجام گردید. سطح نمونه ها به منظور افزایش جذب انرژی پرتو لیزر با گرافیت پوشش داده شده بود. مقایسه ی نتایج شبیه سازی المان محدود با نتایج آزمایشگاهی تطابق خوبی را نشان می دهد.

کشش عمیق از جمله فرآیندهایی است که بطور گسترده برای تولید قطعات فلزی مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از مهمترین پارامترها در طراحی فرآیند کشش عمیق،نسبت کشش می باشد که هدف اصلی طراحی، دستیابی به بیشترین نسبت کشش با کمترین زمان تولید جهت اقتصادی بودن طرح می باشد. با توجه به پیچیدگی این فرآیند در پیش بینی تیوریک مسیله و همچنین هزینه ی زیاد تولید قالبها، شبیه سازی این فرآیند قبل از تولید امری ضروری و اجتناب ناپذیر به نظر می رسد. در این تحقیق سعی بر آن بوده تا با استفاده از قالبهای تراتریکس و طراحی بهینه آن اولاً با حذف ورق گیر در کاهش نیروی سنبه و تنشهای بوجود آمده در قطعه جلوگیری کرده و ثانیاًً امکان استفاده از فرآیند کشش عمیق گرم را برای بالا بردن هر چه بیشتر نسبت کشش را، فراهم سازد. در این تحقیق شبیه سازی فرآیند در دو فاز سرد و گرم انجام گرفته و در فاز سرد، تمام تحلیلها توسط نرم افزار abaqus/explicit با استفاده از زیر برنامه تهیه شده الاستیک پلاستیک آسیب انجام می گردد و رشد ترک توسط حذف المانهای آسیب دیده نشان داده شده و با استفاده از مقدار کرنش معادل پلاستیک در این المانها ملاکی برای فرآیند کشش عمیق گرم پیشنهاد می شود و با استفاده از این معیار فرآیند کشش عمیق گرم در نرم افزار abaqus/dynamic – temp – disp - explicit - حل شده و المانهای آسیب دیده نشان داده می شوند.

از روش های نوین برش ورق های فلزی، برش توسط لیزر است. در این روش، میزان ناحیه متأثر از حرارت و در نتیجه تغییر ساختار ماده پایه و نیز اعوجاج نسبت به سایر روشهای حرارتی بسیار کمتر بوده و کیفیت برش بهتری ارائه می دهد. از طرف دیگر توسعه علم مواد و ارائه شدن جنس های جدید با ویژگی های خاص که معمولا روش های سنتی قابلیت عملیات آنها را ندارند، گرایش به استفاده از روشهای نوین را الزامی می نماید. تیتانیوم و آلیاژهای آن، با داشتن خواصی نظیر نسبت استحکام به وزن بالا، مقاومت استثنایی در برابر خوردگی و زیست سازگاری مناسب با بدن انسان کاربردهای وسیعی در صنایع پزشکی، شیمیایی، خودرو سازی ،مبدل های حرارتی، لوله ها و اتصالات انتقال دهنده مواد شیمیایی و در ساخت وسایل ورزشی به خود اختصاص داده است. با این وجود به علت هدایت حرارتی پایین، مدول کشسانی پایین و نیز تمایل بالا به واکنش شیمیایی، انجام عملیات بر روی ورق تیتانیوم با مشکلات جدی رو به رو است. جهت استفاده از تیتانیوم و آلیاژهای آن در تولید باید بتوان عملیات های صنعتی همچون آهنگری، شکل دهی، جوشکاری و برشکاری را بر روی این ورق اعمال کرد. یکی از مهمترین این فرایندها فرایند برش ورق تیتانیوم است. فرایند برشکاری با پرتو لیزر با ذوب شدن فلز توسط پرتو لیزر آغاز می شود و با خروج این مذاب توسط گاز کمکی ادامه می یابد. رایج ترین استفاده از لیزر،کاربرد آن در برشکاری است. پارامترهای زیادی در فرایند برشکاری ورق تیتانیوم توسط لیزر co2 اثرگذار است. در این تحقیق اثرات تعدادی از مهمترین این پارامترها بر کیفیت برش مورد ارزیابی قرار گرفته است که این پارامترها شامل نوع گاز کمکی، فاصله نازل برش از ورق، سرعت برش و توان لیزر می شوند. به منظور بررسی کیفیت برش میزان ناحیه متأثر از حرارت و پهنای شکاف برش بررسی و ارزیابی شد. به منظور بهینه سازی همزمان پارامترهای موثر در فرایند برش، یک طراحی آزمایش با استفاده آرایه متعامد l16 تاگوچی انجام گرفت. تأثیر هر یک از پارامترها بر روی خروجی ها به صورت جداگانه و همزمان تحقیق و نتایج آورده شد. بهترین کیفیت برش برای انجام عملیات بر روی ورق نازک تیتانیوم خالص تجاری به دست آمد. همچنین بهترین تنظیمات برای بهینه کردن هر یک از معیارهای کیفیت به صورت جداگانه ارزیابی و ارائه شده است. برش ورق بسیار نازک تیتانیوم خالص تجاری، استفاده از لیزر پیوسته co2 ، بهینه سازی همزمان پارامترها، ارزیابی جداگانه و همزمان معیارهای کیفیت، در نظر گرفتن پارامتر فاصله نازل، استفاده از ترکیب گازها برای برش و در نهایت محدوده وسیع تغییرات پارامترها، از جمله ویژگی های برجسته تحقیق حاضر است.

در اعماق دریا به دلیل فشار هیدرواستاتیک بالا تا قبل از سال 1960 از فولاد به عنوان ماده ی سازه های مختلف استفاده می شد. برای رفع مشکلات ناشی از استفاده از فولاد مانند افزایش وزن و سختی در تولید، مواد مختلف دیگری چون آلومینیوم، تیتانیوم و کامپوزیت به عنوان مواد جایگزین پیشنهاد شدند. در این تحقیق به بررسی تحلیل تنش، شکست و کمانش پوسته ی کامپوزیتی لایه ای بدنه ی فشار پرداخته می شود. در فصل اول پس از بررسی تاریخچه ی تحلیل تنش و شکست پوسته های کامپوزیتی به صورت جداگانه تاریخچه ی تحلیل کمانش پوسته ی استوانه ای و کروی و تاریخچه روش های پیچش بیان گردیده است. در فصل دوم مواد کامپوزیتی معرفی و دسته بندی شده و ضمن بیان مزایای استفاده از این مواد نسبت به مواد دیگر، منحنی تنش کرنش این مواد تشریح و به کاربرد آن در صنایع مختلف از جمله صنایع خودروسازی، هوافضا و دریایی اشاره شده است. پس از آن، روش های ساخت مواد کامپوزیت اجمالا معرفی و در نهایت روابط تنش-کرنش مواد کامپوزیتی ارائه گردیده است. در فصل سوم با عنوان رشته پیچی به معرفی این روش در ساخت مواد کامپوزیتی پرداخته شده و انواع ماشین های رشته پیچی و فرآیند تولید معرفی گردیده اند. پس از آن الگوهای مختلف پیچش معرفی شده و معادلات الگوهای پیچش ژئودزیک، ایزوتنسوید و صفحه ای ارائه شده است. در فصل چهارم تئوری های مختلف شکست تبیین شده و تئوری شکست پاک به عنوان بهترین معیار جهت شناسایی شروع شکست معرفی و انتخاب می گردد. در ادامه معادلات این معیار استخراج شده است. در فصل پنجم بدنه های فشار رشته پیچی شده با الگوهای ژئودزیک و صفحه ای در نرم افزار المان محدود شبیه سازی شده اند. در شبیه سازی از برنامه نویسی به زبان پایتون جهت دقت بیشتر در مدل سازی تغییرات زاویه و ضخامت استفاده شده است. در این فصل تاثیر پارامتر زاویه ی پیچش و نسبت منظری بر استحکام بدنه ی فشار بررسی گردیده و پیچش ژئودزیک با نسبت منظری 1.2 و زاویه ی پیچش 45 درجه به عنوان بهترین بدنه ی فشار انتخاب گردیده است. پس از آن برنامه ی نوشته شده جهت شناسایی شروع شکست بنابر معادلات پاک مورد صحت سنجی قرار گرفته و شکست بدنه ی فشار بهینه با این معیار مورد تحلیل قرار گرفت.

با توجه به تحقیقات وسیعی که در دنیا بر روی انواع روش های شکل دهی انفجاری انجام شده است و وجود مزایا و اهمیت به سزای این روش در تولید قطعات مهندسی و امکان تولید قطعات با اشکال پیچیده و قابلیت بارگذاری آنی و لحظه ای (در زمانی در حدود کسری از ثانیه)، این روش ها از اهمیت بالایی برخوردار شده اند. کارهای انجام شده در مورد شکل دهی انفجاری در ایران بیشتر بر اساس شکل دهی با مواد منفجره شیمیایی بوده و در چند مورد، بررسی های مختصری بر روی شکل دهی با روش انفجار مخلوط گاز انجام شده است. در این تحقیق با بررسی انواع روش های شکل دهی انفجاری و در نظر گرفتن امکانات موجود، موفق به طراحی و ساخت دستگاه شکل دهی انفجاری الکتروهیدرولیکی (برای اولین بار در ایران) شده و از آن برای تولید قطعات با طرح های نسبتاً پیچیده (بدون نیاز به سنبه) بر روی ورق های نازک فلزی استفاده شده است. به دنبال تلاش های انجام شده در این تحقیق، طراحی و ساخت دستگاه شکل دهی با استفاده از فشار سیال ویسکوز (با استفاده از سیال روغن) و مقایسه ای کیفی با روش هیدروفرمینگ (با استفاده از سیال آب) انجام گرفته و طرح ها و قطعات جالب توجهی تولید شده است و تاثیر برخی از پارامترها در افزایش کیفیت قطعات تولیدی بیان شده است. در ادامه با استفاده از یک روش ابتکاری، دستگاهی جهت تخمین و تحلیل منحنی فشار سیال درون قالب با قابلیت اندازه گیری به صورت on-line و رسم منحنی فشار در طول بازه زمانی دلخواه، طراحی و ساخته شده است. این روش می تواند به سادگی در مورد آزمایشات تعیین خواص مواد و استخراج منحنی های تنش و کرنش به کار رود.

امروزه یکی ازپارامترهای تولید،کاهش قیمت همراه با کیفیت قطعه نهایی می باشد. بدین منظورصنایع برای تولید به روشهای جدیدی که بتوانند خواسته آنان را تامین کنند روی می آورند. یکی ازروشهایی که صنایع به ویژه صنایع خودروسازی برای ساخت قطعات خود به آن روی آورده اند روش تیوب هیدروفرمینگ می باشد. روش هیدروفرمینگ یکی ازروشهای هوشمندانه، ساده و دقیق در شکل دهی می باشد. با این روش تولید قطعات به صورت یکپارچه و یک مرحله ای امکان پذیر بوده و این یکی از مهمترین مزایای این روش می باشد. در این پایان نامه ابتدا پروسه تیوب هیدروفرمینگ وفاکتورهای موثر برآن مورد بررسی قرارگرفته شده است. سپس ناپایداری پلاستیک برای موارد ناپایداری کمانش و چروک خوردگی مورد بررسی قرار گرفته، و در ادامه روش تیوب هیدرو فرمینگ برای قطعه transition piece توضیح داده شده وپارامتر های اساسی برا ی تولید این قطعه به کمک نرم افزار6.7-1 abaqus/explicit استخراج شده است ومواردی جهت فرآیند تولید آن به این روش پیشنهاد شده است.

طراحی و ساخت ماشین های ابزار و اندازه گیری دقیق یکی از زمینه های استراتژیک تولید در کشورهای پیشرفته صنعتی می باشد. نتایج یک مطالعه در کشور انگلستان نشان می دهد سرمایه گذاری در زمینه اندازه گیری به میزان 38 میلیون پوند در طی یک سال تاثیری معادل پنج میلیارد پوند بر اقتصاد این کشور داشته است. در واقع تمام قطعات صنعتی که امروزه کاربرد دارند، به طور مستقیم و یا غیر مستقیم به کمک ماشین های ابزار و اندازه گیری تولید می گردند. به دلیل اهمیت موضوع فوق الذکر در این پایان نامه به مراحل طراحی و انتخاب اجزای یک دستگاه اسپینینگ گرم که جزء ماشین های ابزار شکل دهی محسوب می شود پرداخته شده است. از این دستگاه برای تولید انواع مخازن گاز فشرده و کلاهک موشک ها استفاده می شود. در واقع دستگاه با حرکت دادن ابزار شکل دهی برروی قطعه کاری به شکل لوله آنرا به صورت گنبدی یا نیم کره در آورده و مخزنی بدون درز پدید می آورد. علاوه بر طراحی مکانیزم های اصلی دستگاه که شامل هداستاک، محور دوران، مجموعه غلتک شکل دهی، میز، گیره و پران می باشد نکاتی نیز راجع به نحوه صحیح طراحی قطعات ماشین کاری شده و ریختگی به گونه ای که با روش های معمول قابل تولید باشند بیان شده است. به دلیل اهمیت موضوع اندازه گیری، روش های اندازه گیری و تنظیم قسمت های مختلف دستگاه نسبت به یکدیگر مورد بررسی و تکنیک های مختلف در این زمینه مورد مطالعه قرار گرفته است. انواع آب بندها و روش های آب بندی به کاررفته در قسمت های مختلف دستگاه اسپنینگ در فصلی جداگانه آورده شده است. طراحی و انتخاب مکانیزم های دستگاه در سه مرحله شامل طراحی مفهومی، طراحی براساس سختی و طراحی براساس استحکام خستگی انجام شده است. طبق آنالیزهای انجام شده توسط نرم افزار اجزا محدود ابعاد و ضخامت های دستگاه بگونه ای طراحی شده است که در عین رسیدن به سختی مطلوب، وزن دستگاه از حد لازم بیشتر نگردد. بررسی مدار هیدرولیک و پارامترهای مهم در انتخاب اجزای مدار در فصل نهم مورد بررسی قرار گرفته است. در انتها نیز نتیجه گیری و پیشنهادات ارائه گردیده است.

طی دو دهه گذشته تلاش های بسیاری جهت ابداع و توسعه روش های تغییرشکل شدید برای تولید نمونه های فلزی بسیار ریزدانه ویا نانوساختار انجام شده است. مهمترین ویژگی فرایندهای تغییر شکل شدید، اعمال کرنش بسیار زیاد به قطعه بدون ایجاد تغییر در سطح مقطع آن می باشد. تغییر شکل شدید فلزات به روش های گوناگون اعمال می شود که در میان آنها فرایند اکستروژن زاویه ای (ecap) به دلیل قابلیت تولید قطعات حجیم و امکان تولید تجارتی و صنعتی، بیشتر از سایر روش ها مورد توجه قرار گرفته است. امروزه گستره استفاده از ارتعاشات آلتراسونیک در فرایندهای شکل دهی رو به افزایش است. علت های عمده این گسترش، قابلیت ها و ویژگی های ایجاد شده در فرایند و ماده ی در حین ارتعاشات آلتراسونیک می باشد که از آنها تحت عناوین اثرات سطحی و اثرات حجمی یاد می شود. در این پایان نامه ارتعاشات آلتراسونیک در حین فرایند ecap اعمال شده و اثرات آن بر روی خواص مکانیکی نمونه، اندازه ی دانه تولید شده، یکنواختی ساختار ایجاد شده و هم چنین نیروی مورد نیاز فرایند مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور یک سیستم شامل قالب ecap با زاویه قالب 120 درجه، تمرکزدهنده ی ارتعاشات آلتراسونیک با فرکانس تشدید khz20، روبند و دیگر تجهیزات لازم برای سوار کردن مجموعه بر روی پرس طراحی و ساخته شد. در دو حالت همراه با ارتعاشات آلتراسونیک و بدون حضور ارتعاشات آلتراسونیک، نمونه های آلومینیومی (آلومینیوم خالص 98/99) از قالب عبور داده شده و سپس در مقطع میانی نمونه پارامترهای ذکر شده مورد بررسی قرار گرفتند. مشخص شد که ارتعاشات آلتراسونیک باعث کاهش بیشتر اندازه دانه شده و به عبارت دیگر اعمال ارتعاشات آلتراسونیک راندمان فرایند ecap را افزایش می دهد. خواص مکانیکی نمونه از قبیل استحکام تسلیم و استحکام کششی نهایی بعد از حضور ارتعاشات آلتراسونیک نسبت به شرایط عادی افزایش پیدا کردند. با بررسی میکروسختی در سطح نمونه مشخص شد که یکنواختی اندازه دانه با حضور ارتعاشات آلتراسونیک بیشتر می شود. نشان داده شد که ارتعاشات آلتراسونیک نیروی مورد نیاز فرایند را کاهش داده و میزان کاهش در دامنه های ارتعاشی بالاتر، بیشتر خواهد بود. مسیر جدیدی برای فرایند ecap در طی عبورهای متوالی از قالب معرفی و سپس اثر این مسیر پیشنهادی در شرایط بدون حضور ارتعاشات آلتراسونیک و با حضور ارتعاشات مورد بررسی قرار گرفت. استفاده از مسیر پیشنهادی یکنواختی ساختار را در مقایسه با مسیرهای سنتی بهبود بخشید. مدل های المان محدود مطابق با شرایط عملی ذکر شده آماده و نتایج شبیه سازی با نتایج عملی موجود مورد مقایسه قرار گرفتند. به منظور اعمال ارتعاشات آلتراسونیک در شبیه سازی های المان محدود، تکنیک جدیدی تحت عنوان تکنیک سنبه الاستیک معرفی شد. استفاده از مدل معرفی شده کمک می کند تا شرایط شبیه سازی با شرایط واقعی بسیار به یکدیگر نزدیک باشند. کلیه شبیه سازی های انجام شده بر پایه مدل معرفی شده دارای انطباق بسیار خوبی با نتایج تجربی بودند. به منظور بررسی اثر ارتعاشات آلتراسونیک بر تنش شارش ماده، مجموعه ای طراحی و ساخته شد که با سوار کردن آن بر روی دستگاه تست کشش این قابلیت فراهم شد تا بتوان ارتعاشات آلتراسونیک را در حین تست کشش اعمال کرد. در این راستا نمونه هایی با اندازه دانه متفاوت تحت آزمایش تست کشش همراه با آلتراسونیک قرار گرفتند. در کلیه نمونه ها بعد از اعمال ارتعاشات تنش شارش افت کرده و به عبارتی در ماده نرم شدگی دیده شد. مشاهده شد که هرچقدر دانه ها ریزتر باشند نرم شدگی ماده کمتر است. این نرم شدگی کمتر در مواد ریزدانه تر به چگونگی حرکت نابجایی ها درماده نسبت داده شد.

روش¬های مختلفی برای تولید لوله¬های بدون¬درز در صنعت وجود دارد که یکی از مهمترین و کارآمدترین آن¬ها، نورد پیلگر سرد است. از مزایای اصلی این روش می¬توان به کیفیت و طولانی بودن لوله¬های تولیدی اشاره کرد. یکی از چالش¬های اصلی موجود در این فرآیند، به¬وجود آمدن ریزترک¬ها در سطوح داخلی و خارجی لوله¬های تولیدی می¬باشد. تاکنون پژوهش¬های مختلفی برای پیش-بینی محل وقوع و کاهش تعداد و اندازه ریزترک¬های مذکور صورت گرفته است. یکی از رهیافت¬های مهم مورداستفاده در این پژوهش¬ها استفاده از مکانیک آسیب و شبیه¬سازی اجزای محدود بوده است. در این پژوهش نیز هدف آن است که با استفاده از مدل¬های مکانیک آسیب و شبیه¬سازی اجزای محدود به بررسی آسیب در لوله¬های پیلگر شده پرداخته شود. بر اساس دسته¬بندی¬هایی که برای مدل¬های آسیب وجود دارد، مدل¬های آسیب انباشته کاکرافت- لاتهام، لمتر و لمتر اصلاح¬شده (که برای فلزات نرم مورد استفاده قرار می¬گیرند) برای پیش¬بینی آسیب در این فرآیند انتخاب شدند. در ابتدا معادلات هریک از مدل¬های مذکور، به صورت عددی با استفاده از روش نگاشت برگشتی اویلر، در دو حالت سخت¬شوندگی همسان و ترکیبی پیاده¬سازی شدند. در ادامه زیربرنامه vumat هریک از مدل¬های آسیب (برای استفاده در نرم¬افزار آباکوس) آماده شد. به منظور اطمینان از صحت عملکرد زیربرنامه هریک از مدل¬های آسیب نوشته شده، آزمایش¬های کشش میله¬شیاردار، کله¬زنی نمونه¬ مخروطی و کشش- فشار شبیه¬سازی شد. مطابقت نتایج بدست آمده از شبیه¬سازی¬ها با نتایج آزمایش¬های تجربی وشبیه¬سازی¬های عددی مراجع مختلف، صحت زیربرنامه¬های نوشته شده را نشان داد. پس از صحت¬سنجی مدل¬های آسیب، به مدل¬سازی فرآیند پیلگر در نرم¬افزار آباکوس پرداخته شد. در این فصل چالش¬های موجود بررسی و راهکارهایی نیز برای عبور از آن¬ها ارائه شد. پس از مدل¬سازی فرآیند، شبیه¬سازی¬هایی به منظور بررسی تأثیر پارامترهای ِ میزان تغذیه، زاویه چرخش لوله و شرایط اصطکاکی سطوح داخلی و خارجی لوله در دو حالت سخت-شوندگی همسان و ترکیبی، روی میزان آسیب لوله¬های تولیدی در فرآیند پیلگر سرد انجام شد. نتایج بدست آمده نشان داد که مدل آسیب لمتر از آن جهت که بین تنش¬های کششی و فشاری در ایجاد آسیب تفاوتی قائل نمی¬شود، مدل مناسبی برای پیش¬بینی آسیب در فرآیند پیلگر سرد نیست. مدل آسیب انباشته کاکرافت- لاتهام نیز به دلیل اینکه توزیع آسیب مناسبی ارائه نمی¬دهد مانند مدل لمتر مدل کارامدی برای پیش¬بینی آسیب در این فرآیند نیست. از دیگر نتایج بدست آمده اینکه افزایش اصطکاک، افزایش زاویه چرخش و کاهش میزان تغذیه لوله (افزایش فراوانی پاس¬های نورد) باعث افزایش آسیب لوله¬های نورد شده می¬گردد.

شکل¬دهی نموی ورق¬های فلزی یک روش جدید و مناسب برای تولید قطعات با تعداد پایین است. در این فرآیند به¬کمک یک ابزار ساده¬ی دوار و با حرکت تدریجی آن در یک مسیر از پیش تعیین شده، ورق به شکل مورد نظر تبدیل می¬شود. به دلیل عدم نیاز به قالب خاص، تجهیزات ارزان قیمت و همچنین کاهش نیرو¬های شکل¬دهی، می¬توان به کمک این فرآیند قطعات با اندازه¬های مختلف را با هزینه¬ی کمتری نسبت به روش¬های سنتی مانند کشش عمیق تولید کرد. در پژوهش حاضر، ورق 4v-6al-ti به روش شکل¬دهی نموی گرم الکتریکی به صورت تجربی شکل داده شده و اثر پارامتر-هایی نظیر ضخامت اولیه¬ی ورق، سرعت پیشروی و چرخشی ابزار، گام عمودی حرکت ابزار و مقدار جریان عبوری از مدار، بر شکل¬پذیری و حد¬اکثرعمق قطعه¬ی مخروطی با زاویه¬ی دیواره¬ی متغیر بررسی شده است. کیفیت سطح قطعات تولیدی تحت شرایط مختلف و تاثیر روانکار بر کاهش زبری سطوح بررسی شده است. برای بررسی دقت ابعادی، مدل ابر نقطه¬ی تعدادی از قطعات تهیه شده و مقدار انحراف هندسه¬ی تولیدی از هندسه¬ی ایده¬آل به کمک نرم¬افزار کتیا تعیین شده است. سختی قطعه¬ی تولیدی با استفاده از آزمون ریز¬سختی ویکرز اندازه¬گیری و تغییر مقدار سختی در راستای عمق قطعه، بررسی شده است. علاوه بر آزمون¬های تجربی، فرآیند شکل¬دهی نموی گرم ورق در نرم¬افزار اجزای محدود آباکوس شبیه¬سازی شده است. برای صحت¬سنجی مدل¬سازی، نتایج شبیه¬سازی شامل هندسه و ضخامت قطعه با نتایج تجربی مقایسه و میزان تطبیق نتایج بررسی شده است. دمای شکل¬دهی و مقدار جریان ورودی به مدار تاثیر بسیار زیادی بر شکل¬پذیری ورق داشته و با افزایش ضخامت ورق مقدار جریان لازم برای شکل¬دهی افزایش می¬یابد. با کاهش سرعت پیشروی، کاهش گام عمودی و افزایش ضخامت ورق، حداکثر زاویه¬ی شکل¬دهی افزایش می¬یابد. بیشترین انحراف قطعه¬ی شکل¬دهی شده از هندسه¬ی ایده¬آل در دهانه¬ی قطعه اتفاق می¬افتد. زبری سطح داخلی قطعه نسبت به سطح بیرونی آن بیشتر بوده و با به کار بردن روانکار و کاهش گام عمودی، کیفیت سطح قطعه بهبود می¬یابد. با پیشروی در راستای عمق قطعه سختی افزایش می¬یابد. پروفیل تجربی و شبیه¬سازی هم¬خوانی خوبی داشته و توزیع ضخامت قطعه¬ی شبیه¬سازی شده نیز تطبیق قابل قبولی با توزیع ضخامت تجربی دارد.

روش نورد سرد لوله از فرآیندهای تولید لوله ی بدون درز است. فرآیند نورد پیلگر به روش سه غلتکه از روشهای تولید این نوع لوله ها با روش نورد میباشد. از مشکلات این فرآیند، ترکهای ایجاد شده در لوله نهایی است. یکی از روشهای مهم پیش بینی و کاهش این ترکها استفاده از شبیه سازی عددی فرآیند است. در این تحقیق به شبیه سازی اجزای محدود آسیب در فرآیند پیلگر سرد به روش سه غلتکه در نرم افزار اجزای محدود آباکوس پرداخته میشود. در این شبیه سازیها جهت مشاهده آسیب از سه مدل آسیب شامل مدل آسیب نرم لمتر و اصلاح شده لمتر و مدل آسیب تجمعی در قالب سه زیربرنامه برای تحلیل در نرم افزار آباکوس استفاده میشود. مدلهای آسیب مذکور در دو حالت کارسختی همسان و ترکیبی پیاده سازی شد. به دلیل پیچیدگی در مشتق گیری از معادلات آسیب، جایگزینی برای روش مشتق¬گیری پیشنهاد داده شد. از دست آوردهای مهم این تحقیق، استفاده از روشی جدید در پیاده سازی مدل آسیب اصلاح شده لمتر با کارسختی ترکیبی بود. به دلیل هزینه محاسباتی بالای شبیه سازی این فرآیند، در مدلسازی علاوه بر در نظر گرفتن تقارن، روشی جدید برای کاهش حجم محاسبات و کاهش مراحل شبیه سازی ارائه شده است. سپس از صحت زیربرنامه های نوشته شده توسط شبیه سازی عددی چند آزمایش متداول و مقایسه نتایج حاصل از این شبیه سازیها با نتایج تجربی و عددی پژوهشهای قبلی، اطمینان حاصل شد و پس از بررسی و رفع خطاهای احتمالی مدلسازی، نتایج حاصل از شبیه سازی فرآیند پیلگر سه غلتکه با نتایج پژوهشهای مرتبط مقایسه شد که تطابق بسیار خوبی با آنها داشت. شبیه سازیها نشان میدهد هر سه مدل آسیب پیش بینی خوبی در مورد نقاط آسیب ماکزیمم ارائه میدهند اما تفاوت قابل ملاحظه ای در میزان آسیب مدل لمتر و اصلاح شده لمتر، به دلیل لحاظ نشدن اثر بسته شدن ترکها در فشار در آسیب لمتر، وجود دارد. از دیگر نتایج بدست آمده کمتر بودن مقادیر آسیب حاصل از مدلهای آسیب با کارسختی ترکیبی نسبت به همان مدلهای آسیب با کارسختی همسان در شرایط یکسان میباشد. همچنین نتایج بدست آمده نشان دهنده شروع رشد ترک از سطح خارجی لوله میباشد. اثر پارامترهای فرآیند شامل میزان تغذیه در هر مرحله و ضریب اصطکاک بین اجزای فرآیند در میزان آسیب بررسی شده است. از جمله نتایج مهم در این بررسیها مشخص شد که تغییر در ضریب اصطکاک سطح خارجی لوله که در تماس با غلتکها قرار دارد، تأثیر زیادی بر میزان آسیب بوجود آمده در لوله میگذارد. همچنین مشخص شد تفاوت اصطکاک سطح داخلی و خارجی لوله باعث به وجود آمدن کرنش برشی در لوله و در نتیجه افزایش رشد آسیب در لوله میشود. با توجه به نتایج بدست آمده کمترین میزان آسیب زمانی پدید می آید که ضریب اصطکاک سطح داخلی با ضریب اصطکاک سطح خارجی لوله برابر و تا حد ممکن کوچک باشد. با بررسی میزان تغذیه مشخص شد هرچه میزان تغذیه در هر مرحله بیشتر باشد میزان آسیب در انتهای فرآیند کمتر است. در پایان از میان سه مدل آسیب ذکر شده، مدل آسیب اصلاح شده لمتر با کارسختی ترکیبی به عنوان بهترین مدل برای پیش بینی میزان آسیب در فرآیند پیلگر سه غلتکه معرفی شد.

چکیده در این تحقیق شرایط اصطکاکی و روانکاری در شکل¬دهی ورق¬های رنگی مورد بررسی قرار گرفته است. برای بدست آوردن شرایط بهینه از لحاظ جنس قالب و روانکار بکار رفته، در وهله اول تست اصطکاک انجام شده است. در این پروژه یک دستگاه تست اصطکاک طراحی و ساخته شد و ضریب اصطکاک برای دو جنس و دو روانکار بدست آمد که در نهایت زوج جنس قالب فولاد پوشش¬دهی شده بوسیله tin,ticn,ti به روش pvd به همراه روانکار روغن کمترین ضریب اصطکاک را بدست داد. در بخش دیگری از این پروژه تست¬هایی عملی بر روی قالب¬های کشش عمیق گرد انجام گرفت. در این بخش قطعه سالم از زوج جنس قالب – روانکار قالب نیتراسیون شده به همراه روانکار c بدست آمد.

طی فرمول بندی پدیده های فیزیکی، فرض قطعیت معمولاً مفروض است. در مهندسی مکانیک با کمک این ساده سازی معادلات دیفرانسیل پاره ای استخراج می شود که در بسیاری از موارد این معادلات به کمک روش های عددی حل می شوند. در سال های اخیر تلاش-های بسیاری برای در نظر گرفتن عدم قطعیت در پدیده های فیزیکی انجام گرفته است. این تلاش ها محدود به فرض عدم قطعیت در شرایط مرزی و برخی ضرایب ثابت معادلات دیفرانسیل پاره ای است. بنابراین معادلات و روند کلی حل مانند روند کلاسیک بوده و تنها با دادن ورودی های مختلف بر اساس نظریه های آمار و احتمال، به بررسی خروجی بدست آمده می پردازند. عدم قطعیت بدلیل استفاده از روش های عددی حل معادلات دیفرانسیل پاره ای، بخش دیگری از عدم قطعیت ها در تحلیل پدیده-های فیزیکی است. در روش های کلاسیک با این توجیه که یک معادله دیفرانسیل دارای یک جواب قطعی است، به عدم قطعیت در نتایج به عنوان خطا نگریسته شده است. در این روش ها بعد از حل عددی مسئله، با انجام برخی فرضیات به محاسبه کرانه های خطا پرداخته می شود و یا اینکه با مقایسه دو جواب از معادله، تابعی از خطا بدست می آورند. باید توجه داشت که علت استفاده از روش های عددی، عدم وجود حل دقیق است و لذا فرض وجود یک جواب دقیق اگر چه قابل قبول است، ولی باید این موضوع را نیز پذیرفت که این جواب موجود نیست. آنچه در روش های عددی مسلم است، عدم قطعیت در نتایج است و با توجه به اینکه میدان در روش های عددی بطور دقیق مشخص نیست، بنابراین بر اساس تفسیر مبتنی بر اصالت ذهن احتمال، می توان آن را یک میدان تصادفی در نظر گرفت و به این ترتیب وارد قلمرو نظریه احتمال شد. لازم به ذکر است که یکی از مهمترین ابزارهای بررسی عدم قطعیت در ریاضیات نظریه آمار و احتمال است. با این حال تاکنون هیچ تحقیقی از دیدگاه نظریه احتمال در زمینه عدم قطعیت در نتایج روش های عددی حل معادلات دیفرانسیل پاره ای انجام نگرفته است. در این رساله برای اولین بار به بررسی عدم قطعیت (و یا اصطلاحاً تخمین خطا) در روش های عددی از دیدگاه نظریه احتمال پرداخته خواهد شد. میان یابی، مشتق گیری و انتگرال گیری را می توان پایه های اصلی روش های عددی حل معادلات دیفرانسیل پاره ای دانست، بنابراین با بررسی دقیق این سه موضوع از دیدگاه نظریه احتمال، ساختار ریاضی مناسب برای بررسی روش های عددی از دیدگاه آمار و احتمال ایجاد خواهد شد. بطور خلاصه موارد زیر در این رساله مورد بررسی قرار خواهد گرفت: • در این رساله تفسیر مناسبی برای استفاده از نظریه احتمال در روش های عددی ارائه خواهد شد. برای این منظور از تفسیر مبتنی بر اصالت ذهن احتمال استفاده خواهد شد و میدان در حل معادلات دیفرانسیل پاره ای، یک میدان تصادفی در نظر گرفته خواهد شد. • ارزیابی اعتماد به میان یابی بر اساس روش کریگینگ مورد بررسی قرار خواهد گرفت و بر اساس آن یک روش جدید برای ارزیابی اعتماد به شبکه و سپس هموار کردن شبکه ارائه خواهد شد. روش ارائه شده تنها روشی است که می تواند تاثیرات تغییرات میدان، ابعاد شبکه و توابع شکل را بطور همزمان و مستقیم در هموار کردن شبکه در نظر بگیرد. • میزان اعتماد به میدان گرادیان مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت و بر اساس آن نقاط فوق همگرا در انواع المان مورد بررسی قرار خواهد گرفت. علاوه بر آن در روش های بدون شبکه نقاط گرادیان بهینه معرفی خواهد شد. • میزان اعتماد به انتگرال گیری مورد ارزیابی قرار گرفته و با کمک آن نقاط انتگرال گیری و همچنین وزن های آن بطور بهینه محاسبه خواهد شد. بنابراین یک روش انتگرال گیری منحصر بفرد بر اساس کمینه کردن خطا ارائه خواهد شد که در آن تغییرات میدان نیز در نظر گرفته می شود.

زمانی که دو جسم روی سطح مشترکی لغزش می کنند، بین آن ها اصطکاک به وجود می آید. اگر به سطوح در حال تماس به صورت میکرو نگریسته شود، دیده می شود که سطوح دارای زبری هستند و در واقع این زبری ها هستند که با یکدیگر درگیر شده و اصطکاک را به وجود می آورند. با اعمال نوسانات آلتراسونیک به یکی از این دو جسم، نیروی اصطکاک بین دو جسم کاهش می یابد که این خاصیت در فرآیندهای شکل دهی و ماشین کاری کاربرد بسیار زیادی دارد و در سال های اخیر توجه ویژه ای به استفاده از این نوسانات شده است. بنابراین این نوسانات را می توان به عنوان یک روانکار با بازدهی بالاتر و آلودگی کمتر به جای روانکارهای شیمیایی استفاده کرد. در این پژوهش یک مدل الاستیک-پلاستیک از زبری سطوح درگیر ارائه شد که قادر است نیروی اصطکاک بین دو جسم در حضور نوسانات آلتراسونیک را پیش بینی کند. در این مدل زبری به صورت یک تیر یکسرگیردار در نظر گرفته شد و پارامترهای تماسی به ابعاد تیر وابسته شدند و معادلات مربوط به مساحت سطح تماسی و نیروی عمودی و افقی بین زبری ها به صورت عددی حل گردیدند. برتری این مدل نسبت به سایر مدل های موجود پیش بینی نیروی اصطکاک به صورت کاملاً تئوری و بدون استفاده از نتایج تجربی می باشد. برای اعتبارسنجی مدل ارائه شده نیاز به نتایج تجربی قابل اعتماد بود که بر این اساس یک سیستم آزمون طراحی و ساخته شد. این سیستم آزمون دارای اجزای زیادی می باشد که مهمترین آن ها ژنراتور، ترانسدیوسروهورن است. برای طراحی هورن استفاده شده در این تحقیق، از نرم افزار آباکوس استفاده شد. سپس آزمایشات برای صحت سنجی مدل ارائه شده در دو حالت طولی و عرضی و برای دو جنس آلومینیوم و فولاد و برای زبری سطح و سرعت های مختلف انجام گرفت. مقایسه نتایج تجربی با نتایج مدل ارائه شده در سه حالت طولی، عرضی و دوجهته صورت گرفت. آزمایشات نشان می دهد، مقدار کاهش نیروی اصطکاک در اثر اضافه شدن نوسانات آلتراسونیک در جهت طولی 100 درصد، در جهت عمودی 32 درصد و در حالت دوجهته 50 درصد می باشد. ماکزیمم خطای مدل ارائه شده در حالت طولی 22 درصد، در حالت عمودی 14 درصد و در حالت دو جهته 10 درصد می باشدکه نشان از دقت بالای مدل ارائه شده می باشد. همچنین مدل ارائه شده با مدل کولمب و مدل دانگ نیز مقایسه شد که نتایج، دقت بهتر در پیش بینی نیروی اصطکاک نسبت به این دو مدل را نشان می دهد.

اثر زاویه و طول اباتمنت، جنس مواد سازنده و اتصال رستوریشن ها بر توزیع تنش در استخوان و بدنه ایمپلنت مورد تردید است. هدف از این مطالعه بررسی اثر اسپلینت فریم ورک و جنس مواد سازنده پروتز ثابت متکی بر ایمپلنت با زوایا و طول متفاوت اباتمنت روی توزیع تنش در استخوان اطراف ایمپلنت به روش اجزا محدود سه بعدی است. برای این مطالعه 3 مدل با 2 ایمپلنت در ناحیه دندان های 5 و 6 چپ مندیبل طراحی شد. بار گذاری به صورت سه نقطه ای روی فوسای مرکزی مولر و فوسای دیستال پرمولر و در مجموعn 300 انجام گردید. توزیع تنش در استخوان و بدنه ایمپلنت درنرم افزار 6.13 abaqus بررسی شد.

هدف از این مطالعه بررسی همزمان دو عامل زاویه اباتمنت ها و مواد به کاررفته در ساختار پروتز و اثر آن ها بر توزیع تنش های وارده به ایمپلنت ها و استخوان اطراف آن هابود. مدل کامپیوتری شامل سه بریج دارای دو ایمپلنت در نواحی 5و7 به صورت موازی یکدیگر که اباتمنت های مستقیم روی آن ها بسته شده بود، در حالتی دیگر سه بریج دارای دو ایمپلنت در نواحی 5و 7 که ایمپلنت قدامی مستقیم و ایمپلنت پشتی یک بار با زاویه 15 درجه مزیالی نسبت به ایمپلنت قدامی و اباتمنت زاویه دار 15 درجه روی آن بسته شده بود،بار دیگر به جای زاویه ی 15 از زاویه ی 20 درجه مزیالی نسبت به ایمپلنت قدامی و اباتمنت زاویه دار 20 درجه روی آن مدل گردید. از پنج نوع ماده تمام زیرکونیا، کوپینگ زیرکونیا ونیر-شونده با سرامیک لیتیم دی سیلیکات، کوپینگ زیر کونیا ونیر شونده با گلاس سرامیک، کوپنیگ آلیاژ بیس متال ونیر شونده با پرسلن و کوپینگ آلیاژ نابل متال ونیر شونده با پرسلنجهت بررسی تأثیر ترکیب مواد به کار رفته در پروتزها بر توزیع تنش های وارده بر استخوان آلوئولاستفاده گردید.نیرویی استاتیک به میزان 450 نیوتن به صورت عمودی و در امتداد محور طولی ایمپلنت قدامی به 3 ناحیه از بریج به صورت تریپاد وارد و توزیع تنش دراستخوان آلوئول به تفکیک جنس رستوریشن و زاویه اباتمنت با استفاده از نرم افزارabaqus 6.13 مورد بررسی قرار گرفت.میزان تنش وارد بر استخوان کورتیکال ، اسفنجی و ایمپلنت در هر 5 ماده مورد استفاده یکسان بود. همچنین نتایج نشان داد که در بریج هایی که دارای ایمپلنت و اباتمنت زاویه دار در ناحیه پشتی بودند میزان تنش بیشتری بر استخوان و دیگر ایمپلنت ها وارد می شود اما میزان تنش وارد بر خود ایمپلنت زاویه دار کمتر است.

مکانیک شکست ظرفیت تحمل بار سازه هایی که دارای عیوب اولیه ای می باشند را مطالعه می کند، بنابراین قادر است عمر باقی مانده یک جسم ترک دار را تحت بارگذاری خستگی تعیین کند.پدیده شکست در اثر خستگی در چرخ دنده ها نیز دیده می شود. از مهم ترین و رایج ترین دلایل شکست آنها، شکست در ریشه دندانه است. هدف پروژه حاضر تخمین عمر جعبه دنده اصلی دستگاه قیچی هالدن مجتمع فولاد مبارکه است. بنابراین ابتدا دستگاه قیچی مورد تحلیل سینماتیکی قرار گرفت. سپس جعبه دنده اصلی مورد تحلیل دینامیکی قرار گرفت. بعد از مشخص شدن میزان گشتاور وارد بر چرخ دنده و تعیین چرخ دنده بحرانی توزیع دقیق بار روی دندانه های آن و موقعیت اولیه ترک مشخص شد. برای شبیه سازی رشد ترک خستگی در چرخ دنده از روش اجزای محدود توسعه یافته (xfem) استفاده شده است.نتایج اطلاعات مفیدی در مورد تخمین عمر چرخ دنده در اختیار ما قرار می دهد تا به کمک آن از شکست ناگهانی چرخ دنده ها و عوارض ناشی از آن جلوگیری شود.

در سال های اخیر روش های تولید جدیدی برای پاسخگویی به نیاز بازار، وارد صنعت گردیده اند. این روش ها شامل شیوه های تولید انعطاف پذیر با تیراژ کم، تنوع محصول زیاد و همچنین جهت تولید نمونه های اولیه هستند که بیشتر برای شکل دهی ورق های فلزی و بدون استفاده از قالب می باشد. شکل دهی نموی، روشی است که در چند سال گذشته ابداع شده است و یک فرآیند جدید برای تولید در تیراژهای کم و یا برای نمونه سازی قطعاتی است که باید با ورق فلزی ساخته شوند. برخلاف روش های سنتی شکل دهی ورق، این روش دارای توانایی شکل دهی اشکال متفاوت با زمان طراحی کوتاه، تولید کم و هزینه های راه اندازی بسیار پایین را می باشد. شکل دهی نموی در حالت سرد دارای محدودیت ها و معایبی از جمله برگشت فنری زیاد، شکل پذیری کم، نیروی زیاد شکل دهی و... برای مواد با خواص گوناگون می باشدکه فرآیند شکل دهی نموی گرم و فرآیند شکل دهی نموی داغ این محدودیت ها و معایب را رفع می نماید.

چکیده: فرآیند برش یکی از مهم ترین فرآیندهای شکل دهی فلزات است. استفاده از عمل گیوتین برای برش، باعث کاهش نیروی فرآیند و در نتیجه کار مکانیکی مورد نیاز است. مدل سازی فرآیندهای برش نیاز به یک مدل پیشرفته ماده هم چون مکانیک آسیب و مکانیک شکست دارد. امروزه مکانیک آسیب به عنوان ابزاری کارآ در شبیه سازی شکست نرم بوده و به خوبی رفتار شکست در مواد نرم را ارزیابی می کنند. مدل های مکانیک آسیب می توانند فرآیند جوانه زنی، رشد و به هم پیوستن حفره ها را با استفاده از معادلات مکانیک محیط های پیوسته شبیه سازی کنند. استفاده از مکانیک آسیب در تحلیل فرآیند های شکل دهی تخمین دقیق تری از نیروهای بحرانی فرآیند، پیش بینی نقاط شروع ترک و نقاط شکست در ماده در اختیار طراح قرار می دهد. یکی از مدل های آسیب پرکاربرد که در نرم افزار abaqus نیز وجود دارد، مدل آسیب جانسون-کوک (johnson-cook) می باشد. این مدل یک مدل از مدل های آسیب نرم است و توانایی پیش بینی شکست نرم را نیز دارا می باشد. در این مدل کرنش شکست ماده به صورت تابعی از تنش سه محوره، نرخ کرنش و دما در نظر گرفته می شود. مدل های وابسته به نرخ، برای پروسه های با سرعت نسبتاً بالا، نظیر پدیده های دینامیکی یا شبیه سازی پروسه های شکل دهی فلزات استفاده می شود. از آنجایی که هدف از تحقیق حاظر، شبیه سازی فرآیند برش قیچی هالدن موجود در قسمت نورد سرد مجتمع فولاد مبارکه است، لذا با توجه به سرعت برش نسبتاً بالای آن از این مدل به منظور تخمین نیروی فرآیند استفاده شده است. در این تحقیق ابتدا مطالعاتی در مورد مکانیک آسیب و کاربرد های آن و مدل های آسیب معتبر صورت گرفته سپس مدل آسیب جانسون-کوک مورد بررسی قرار می گیرد و پارامترهای ورودی لازم برای انجام شبیه سازی برش ورق به کمک این مدل مشخص گردیده است. در ادامه به منظور تعیین پارامترهای لازم، آزمایش های خاصی طراحی و انجام شده و اطلاعات مورد نیاز برای شبیه سازی آسیب جانسون-کوک بر روی فولاد st12 تعیین گردیده است. در ادامه به شبیه سازی فرآیند برش توسط قیچی گیوتینی پرداخته شده و پس از محاسبه ی نیروی فرآیند، تأثیر هر یک از پارامترها از جمله ضخامت ورق، اثر زاویه ی تیغه و شعاع راکورد آن بر روی نیروی فرآیند بررسی شده است. مقایسه ی نتایج آزمون کشش استاندارد حاصل از تست آزمایشگاهی و شبیه سازی به وسیله ضرایب تعیین شده نشان از دقت ضرایب استخراج شده و صحت روش به کار رفته دارد. تعیین گشتاور اعمالی بر روی هریک از چرخ دنده های قیچی هالدن بر اساس تعیین نیروی برش در شرایط بحرانی و بررسی کمانش ورق حین فرآیند برش در اثر اختلاف سرعت مندرل و تیغه ها در دستگاه هالدن که یکی از چالش های عمده ی دستگاه است از دیگر اقدامات انجام شده در این پژوهش است. کلید واژگان: مکانیک آسیب، گیوتین، مدل آسیب جانسون-کوک، کرنش شکست، تنش سه محوره، پارامتر های آسیب، کمانش

این پژوهش به طراحی یک آب بند فشار بالا بر اساس طرح بریجمن می پردازد، به گونه ای که با استفاده از فشار سیال و افزایش آن توسط مجموعه آب بند عملیات آب بندی با اطمینان صورت گیرد. برای بررسی عملکرد آب بند از شبیه سازی به کمک نرم افزار آباکوس استفاده شده است. رینگ های مختلف آب بندی بررسی می گردد و در نهایت رینگی که بتواند علاوه بر ایجاد فشار کافی (فشاری بیش از فشار سیال)، توزیع یکنواخت تری از فشار را داشته باشد (به منظور جلوگیری از آسیب آب بند)، انتخاب می گردد.

ساخت ورق های ترکیبی همیشه از لحاظ بهترین روش ساخت یا همان روش جوشکاری چالش برانگیز بوده است. امروزه ثابت شده که روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی از مزایای زیادی نسبت به روش های دیگر برای جوشکاری آلیاژهای آلومینیم برخوردار است. در پژوهش حاضر، قابلیت جوشکاری ناهمجنس دوآلیاژ پرکاربرد آلومینیم در صنایع خودروسازی وکشتی سازی مورد ارزیابی قرارگرفته و خواص مکانیکی و متالورژیکی جوش ان ها در سرعت های دورانی و خطی مختلف ابزار، مورد بررسی قرار گرفته است. و نتایج آن با مقادیر استحکام وچقرمگی جوش های هم جنس دو آلیاژ و ورق های پایه مقایسه شده است. همچنین در ادامه، قابلیت شکل پذیری ورق های جوش شده و سپس نورد شده با استفاده از تست بالج مورد ارزیابی قرارگرفته است.

تختی ورق یکی از مهم ترین معیار های کیفیت در فرآیند نورد است. روش های متعددی برای کنترل تختی ورق وجود دارد برخی از این روش ها به دلیل تکنولوژی بالا و یا هزینه زیاد به سختی قابل اجرا هستند بنابراین بایستی با واکاوی پارامتر های موثر فرآیند نورد روی تختی و یافتن مقادیر بهینه برای آن ها در جهت رسیدن به تختی مطلوب گام برداشت. هدف این پژوهش یافتن مقادیر بهینه پارامتر هایی همچون فرو کاست، تاج و خمش غلتک کار جهت بهبود تختی ورق است. بدین منظور با استفاده از داده های خط نورد، مدل تیر تقسیم شده و شبکه عصبی رابطه تختی ورق با هر کدام از عوامل ذکر شده به صورت یک تابع (تابع هزینه) بدست آمد و سپس با بهره گیری از الگوریتم های فرا ابتکاری همچون الگوریتم ژنتیک، انبوه ذرات، تکامل تفاضلی به بهینه سازی توابع هزینه پرداخته شد.

چکیده ندارد.

روش های بدون المان با توجه به مزایایی که نسبت به روش های المان محور دارند در سال های اخیر جایگاه ویژه ای در حوزه ی مسائل مکانیک جامدات پیدا کرده اند اما گسترش این روش ها برای تحلیل مسائل فرم دهی هنوز در ابتدای راه خود قرار دارد. در این پایان نامه یک روش جدید بدون المانِ فرم ضعیف، برای تحلیل فرآیند اکستروژن مستقیم متقارن محوری بکار گرفته شده است. این روش بر پایه ی تقریب بدون المان حداقل مربعات متحرک و فرم ضعیفِ معادله تعادل بنا نهاده شده است. این توابع شکل و مشتقات آن ها در مختصات اولیه مسئله بیان می شوند. بدین ترتیب گره های داخل حوزه اثر هر ذره در طول شبیه سازی ثابت مانده و توابع شکل و مشتقاتشان فقط یک بار و در ابتدای حل محاسبه می شود. با توجه به استفاده از فرم ضعیف، انتگرال گیری با استفاده از شبکه پس زمینه و روش گوس انجام می گیرد که پایداری بیشتر حل را نتیجه می دهد. شرایط مرزی اساسی با استفاده از روش تبدیل اعمال می شود. دراین روش با استفاده از ماتریس تبدیل توابع شکل تصحیح شده، سپس می توان به راحتی روش اجزاءمحدود شرایط مرزی را اعمال نمود. با توجه به بیان مادی توابع شکل، ماتریس تبدیل نیز فقط یکبار و در ابتدای حل شکل می گیرد. استفاده از روش های ذکر شده در کنار هم منجر به توسعه روشی جدید، پایدار و قوی برای حل مسائل فرم دهی صلب-پلاستیک شده است. همچنین بیان مادی توابع شکل حجم زیادی از محاسبات را کم کرده است. با استفاده از مدل توسعه داده شده فرآیند اکستروژنِ مستقیمِ متقارن محوری شبیه سازی شده است. رفتار ماده، صلب-پلاستیکِ کمی تراکم پذیر به همراه کار سختی در نظر گرفته شده است. جریان مواد و کانتورهای کرنش موثر بدست آمده از روش ارائه شده توافق بسیار خوبی با نتایج حلِ المان محدود دارد که دلالت بر صحت روش ارائه شده دارد.

پروسه های شکل دهی فلزات یکی از پرکاربردترین نوع ساخت طیف وسیعی از قطعات در تیراژ بالا با کیفیت و خواص مکانیکی خوب و دور ریز کم می باشند .در این بین پروسه کشش عمیق از مهمترین و خوش نام ترین این فرایندها می باشد که از ساده ترین لوازم خانگی تا قطعات مهمی از سازه هواپیما نظیر لبه جلویی بال را به این روش تولید می کنند . اما مشکلی که بطور معمول در خلال انجام این پروسه رخ می دهد و صنعتگران همواره با آن گریبان گیر هستند ، بوجود آمدن نقوص سه گانه چروکیدگی ، پارگی و گوشواره ای شدن ورق در حین فرایند می باشد . در این تحقیق، عوامل اصلی تاثیر گذار در بوجود آمدن این نقوص ، از جمله نسبت حد کشش، ناهمسانگردی، ضریب کارسختی، توان کارسختی، میزان و نحوه اعمال نیروی ورق گیر مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است . در این میان، نیروی ورق گیر تاثیر بسیار مهمی بر ارتفاع و کیفیت نهایی دارد .بدین دلیل در اینجا یک فرایند کشش عمیق که در آن نیروی ورق گیر بصورت متغیر با زمان بر مبنای معیارهای نیروی پانچ، تنش شعاعی و ماکزیمم کرنش در جهت ضخامت جهت جلوگیری از بوجود آمدن پارگی و چروکیدگی در قطعه نهایی اعمال می شود ، تحلیل شده است .در ابتدا یک آنالیز تئوری فرایند کشش عمیق انجام شده ، سپس فرایند و نقوص مذکور با روش المان محدود به کمک نرم افزار abaqus بطور کامل شبیه سازی شده و در نهایت نتایج حاصل از روش تئوری و نرم افزار با نتایج تجربی مقایسه شده و مشخص شد که نتایج حاصل از هر سه روش به طرز خیره کننده ای با یکدیگر هم خوانی دارند.

این پایان نامه مشتمل بر شش فصل است فصل اول تاریخچه اجمالی توسعه صنعت پلاستیک می باشد که به بررسی تاریخی استفاده انسان از کهربا، قیر طبیعی و شلاک در قرنها قبل از میلاد مسیح و شروع استفاده از مواد پلیمری بصورت صنعتی از قرن هفدهم تا استفاده از آنهابصورت وسیع امروزی اختصاص دارد. این فصل همچنین به بررسی وضعیت صنعت پلاستیک در ایران و کمبودهای آن می پردازد . در فصل دوم مواد پلیمری بصورت درشت مولکولهایی که طی فرآیند خاصی از به هم پیوستن منومرها تشکیل می شوند، معرفی شده اند . همچنین به ساختمانهاو آرایش های مختلف ساختمانهای پلیمری و تقسیم آنها به گروههای کوچک با ویژگیهای خاص ازقبیل پلاستیکها، الیاف و الاستومرها اشاره شده است . در فصل سوم به بررسی فرآیندهای شکل دادن پلاستیکها پرداخته شده است . این فرآیندها عبارتند از : -1 فرآیند اختلاط که فرآیند مهمی برای یکنواخت و همگن کردن مواد می باشد. -2 فرآیند کلندرینگ که بمنظور تولید ورق بکار می رود. -3 فرآیند اکستروژن که اکثرا" به منظور تولید پروفیل های مختلف ، تولید ورق و غیره بکار می رود. -4 فرآیند ریخته گری تزریقی که بسیاری قطعات از این طریق تهیه می شوند. -5 فرآیند ریخته گری دمشی -6 فرآیند ریخته گری چرخشی -7 فرآیند ترموفورمینگ . در سه فصل بعدی تحلیل تئوریک برخی از این فرآیندها مورد بررسی قرار میگیرند. برای تحلیل این فرآیندها دو دسته معادلات لازم است ، معادلات اساسی و معادلات متشکله .بدین منظور فصل چهارم و پنجم به ترتیب برای توضیح این معادلات تنظیم شده اند . در فصل چهارم معادله بقاء جرم، معادلات بقاء مومنتوم و معادله بقاء انرژی بصورت ساده ای بفرم محلی بیان شده اند و در فصل پنجم معادلات متشکله پلیمرها یعنی معادلاتی که به نحوی تانسور تنش را به حرکت جسم ربط می دهند بیان شده اند. در این فصل به بررسی مدلهای نیوتنی، مدلهای نیوتنی تعمیم یافته (که خود شامل زیر مدلهایی می باشند اعم از مدل توانی استوالدوویل، مدل توانی اسپریگس ، .. .) و مدلهای سیالات ویسکو الاستیک خطی پرداخته شده. درفصل ششم پس از ترکیب این دو دسته معادلات روشهای حل نمونه هایی از فرآیندهای شکل دادن پلیمرها مورد بررسی قرار گرفته اند . در پایان این فصل پیشنهاداتی برای ادامه کار آورده شده است .

موضوع این پایان نامه، بررسی و مطالعه روش اجزای محدود در زمینه شکل دادن فلزات و سپس حل مسئله تست فشردن رینگ با استفاده از آن می باشد. بوسیله این تست ضریب اصطکاک بین دو سطح مختلف اندازه گیری میشود. درابتدا توضیحاتی در زمینه شکل دادن فلزات وشرح خصوصیات تست فشردن رینگ و نیز تاریخچه حلهای مختلف اعم از تحلیلی و یا مطالعات تجربی و نتایج آن در یک فصل مطرح شده اند . در فصلی دیگر مروری بر پلاستیسیته، معادلات متشکله و روابط فیزیکی تنش جریان انجام شده است . در فصل سوم که مربوط به تشریح روش اجزاء محدود در زمینه شکل دادن فلزات می باشد، ابتدا دو طریقه کلی که تاکنون مورد استفاده بوده اند یعنی روشهای الاستیک پلاستیک و صلب - پلاستیک ، بررسی شده اند . سپس فرمولبندی مسئله رینگ با استفاده از روش صلب - پلاستیک و باتوجه به تراکم ناپذیری ماده و اعمال مستقیم نیروی اصطکاک به آن بدست آمده است و با استفاده از المان چهاروجهی ایزوپارامتریک و بدست آوردن اجزاء کرنش برحسب آن، مجزا سازی جسم در فرمولبندی وارد شده است . در انتها نیز بر روی روشهای حل دستگاه معادلات غیرخطی بحثهائی صورت گرفته است . در فصل چهام مسئله تست فشردن رینگ ، با استفاده از هر برنامه ای به نام spid و انجام تغییراتی بر روی آن حل شده است و نتایج حل بصورت دسته منحنی های هندسی، ترسیم شبکه های تغییر شکل یافته و نیز منحنی های نیروی پرس در مقایسه با نتایج تجربی وتحلیلی موجود برای رینگ استاندارد بررسی و تحلیل شده اند .

در واحد ریخته گری مجتمع فولاد مبارکه برای تخلیه مذاب از پاتیل به داخل تاندیش از یک نازل گرافیتی استفاده می کنند. برای نصب این نازل به زیر پاتیل و جابجایی آن از یک اهرم دستی استفاده می شود. یک سر این اهرم دسته هایی برای هدایت اهرم و سر دیگر آن از یک حلقه برای نگهداری نازل استفاده می شود . اهرم حول نقطه ای در وسط می تواند در دو جهت عمود بر سطح و موازی سطح دوران داشته باشد.کار با این اهرم مشکلاتی از قرار زیر دارد: 1 - اعمال نیروهای زیاد از طرف اپراتور. 2 - انتقال وزنه 15 الی 20 کیلوگرمی بر روی دسته اهرم در نقطه مقابل حلقه نگهدارنده برای حفظ تعادل و خنثی کردن وزن نازل و اصطکاک بین مذاب و نازل در عین عبور مذاب از داخل نازل. 3 - چرخاندن اهرم برای خارج کردن نازل گرافیتی که نیاز به گشتاور زیادی دارد.

دراین پایان نامه با استفاده از روش اجزای محدود فرآیند اکستروژن مستقیم ، معکوس و ترکیبی در حالت دوبعدی و همچنین فرآیند اکسترود چرخدنده در دو حالت توپر وتوخالی بصورت سه بعدی مورد بررسی قرار می گیرد . فرآیند اکستروژن بصورت سرد و رفتار فولاد مورد استفاده تحت فرآیند اکستروژن الاستیک - پلاستیک و بصورت ایزوتروپ و همگن در نظر گرفته شده است . فرآیندهای اکستروژن مستقیم ، معکوس وترکیبی در حالت دوبعدی با استفاده از المانهای حلقوی با سطح مقطع مستطیلی و فرآیند اکسترود چرخدنده در حالت سه بعدی و با استفاده از المانهای هرمی شبیه سازی شده اند. همچنین سنبه و قالب و شرایط اصطکاکی بین قطعه کار و قالب با المانهای ویژه شبیه سازی شده اند. برای ایجاد تغییرشکل در جسم از روش افزایش جزئی تغییر مکان سنبه و برای حل از روش غیرخطی با تغییرشکل زیاد استفاده شده است. کانتورهای تنش و کرنش و نمودارهای بار اعمالی مورد نیاز در هر حالت آورده شده است . نتایج بدست آمده با نتایج تجربی و تحلیلی موجود مقایسه شده ومورد بحث و بررسی قرار گرفته اند.

پوسته ها به علت خصوصیات هندسی خاص خود ظرفیت تحمل بار زیادی دارند و به همین علت در صنعت کاربرد زیادی پیدا کرده اند .امروزه تحلیل تغییر شکل این پوسته ها از مهم ترین مسائل صنعتی به شمار می رود . تحلیل پوسته ها غالبا به کمک دو تئوری غشایی و خمشی صورت می گیرد. تحقیقات نشان داده که تئوری غشایی به علت عدم اعمال اثر خمش در مدلسازی بسیاری از سازه ها ی پوسته ای ناتوان است. در نتیجه بسیاری از مراجع معتبر این زمینه، بکارگیری تئوری خمشی را توصیه می کنند. در این پایان نامه ضمن معرفی دو تئوری و بر شمردن بعضی نقاط ضعف تئوری غشایی ، روش اجزای محدود برای حل معادلات تئوری خمشی بکار گرفته شده است و ضمن استخراج پارامترهای لازم ، برنامه کامپیوتری جهت حل این معادلات ارائه شده و سپس در مورد چند مثال اختلاف نتایج دو تئوری بررسی شد. در این میان سعی بر این بوده است که حالاتی بدست آید که جوابهای تئوری غشایی دقت کافی را داشته باشند. در نهایت با بررسی اختلاف جوابهای این دو تئوری اثر خمش در شکل دهی پوسته ها بررسی شده است. بدین منظور از پوسته های متقارن محوری که ساده سازیهای خاصی داشته استفاده شده است. بررسی های فوق برای تغییر شکل های کوچک پوسته انجام شده است لازم بود که این بررسی ها برای تغییر شکل های بزرگ سازه هم انجام شود. بدین منظور با صرفنظر از فرض های تغییر شکل کوچک ، تغییر شکل های بزرگ سازه مدل شد و پارامترهای مورد نیاز روش اجزای محدود استخراج شد.