در این تحقیق سازه ساندویچی دوخته شده با هسته فوم که از دسته مواد کامپوزیتی سه-بعدی می باشد تحت بار ضربه ای با سرعت کم قرار گرفته و پارامترهایی از سازه که در تعیین خواص مکانیکی آن موثرند، بهینه خواهند شد. از یک تحلیل غیر خطی و همچنین یک سیستم چند درجه آزادی برای پیشبینی تغییر شکل سازه و نیروی حاصل از برخورد استفاده شده است. برای پیشبینی شروع آسیب در قسمت های مختلف پنل از روابط تئوری استفاده گردیده است. همچنین رهیافت سلول واحد جهت مشخص کردن خواص لامیناهای دوخته شده بکار گرفته شده است. در ادامه از روابط تئوری جهت مشخص کردن خواص فوم دوخته شده استفاده شده و برای بهینه سازی پنل، الگوریتم ژنتیک پیشرفته بکار گرفته شده است تا زاویه دوخت و ترتیب قرارگیری لامیناها در روکش ها، بهینه گردد و ماکزیمم استحکام سازه بدست آید. نتایج نشان می دهد که زاویه دوخت و ترتیب قرارگیری لامینا ها در روکش، در رفتار سازه در مقابل بار ضربه بسیار تاثیرگذار است.

بدون شک مواد کامپوزیت به علت دارا بودن خواص ویژه از قبیل نسبت استحکام به وزن بالا، مقاومت در برابر محیط های خورنده و شیمیایی و قابلیت خیاط دوز بودن برای رسیدن به خواص مکانیکی متنوع، وظیفه مهمی را در ساخت ارائه می دهند. از این رو به تازگی توجه طراحان به این نوع مواد جلب شده است. یکی از ویژگی های ذاتی مواد کامپوزیت، کوپلینگ های الاستیکی ممکن بین حالت های مختلف تغییر فرم است. رفتار کوپلینگی را می توان با پارامتر های لایه ها کنترل کرد. از میان همه سازه های مکانیکی، تیرها به طور گسترده استفاده می شوند. از این رو آنالیز ارتعاشات آزاد سازه های تیر، مخصوصاً حالت تیر کامپوزیت پله ای که اهمیت عملی فراوانی دارند، مهم و قابل ملاحظه است. هدف از این پژوهش بررسی تحلیلی مشخصه های ارتعاشی تیرهای کامپوزیت پله ای یک سر درگیر است. در این بررسی اثرات تغییر فرم برشی، اینرسی چرخشی و کوپلینگ ماده ای بین خمش و پیچش به طور همزمان در نظر گرفته شده است. نتایج این پژوهش در چند مرحله ارائه می شود. بطوریکه در هر مرحله تعدادی از پارامترها ثابت نگه داشته شده و اثر بقیه پارامترها بر روی پاسخ سیستم مطالعه می شود. پاسخ وابسته به هر پارامتر در هر مرحله نیز با پاسخ متناظر تیر اویلر-برنولی مقایسه می شود. در نهایت نتایج بدست آمده با حالت های ارتعاشات آزاد تیر کامپوزیت پله ای بدون حضور کوپلینگ مکانیکی و ارتعاشات آزاد تیر فلزی پله ای مقایسه می شود.

در این پایان نامه ارتعاشات طبیعی ورق غیر ایزوتروپیک نازک تاب خورده حول یک غلتک با در نظر گرفتن اثرات سختی ناشی از انحنا و کشش در دو حالت ثابت و متحرک ارایه شده است. بدلیل سختی ناچیز هندسه مسئله بگونه ایست که ورق مذکور بطور پیوسته حول غلتک تاب میخورد و از این رو اینگونه فرض گریده که مسئله از سه قسمت ورق-پوسته-ورق تشکیل شده است. معادلات حرکت با استفاده از روش کار مجازی و فرضیات تئوری کلاسیک (کیرشهف-لاو) استخراج شده و اثرات ناشی از انحنا در معادلات و شرایط مرزی با کمک تابع پله لحاظ گردیده است. تحلیل مسئله به روش ریلی-ریتز با انتخاب توابع تقریب برای حل معادلات حاکم صورت پذیرفته و همگرایی روش مذکور مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین برای درک بهتر پیوستگی در ناحیه گذار قسمت انحنا دار (تاب خورده) به قسمت تخت و اعمال شرایط مرزی صاف حل دقیق در غیاب اثر کشش برای حالت ایزوتروپیک و تاب خوردگی غیر مارپیچ بررسی شده است که نهایتا منجر به بیست و چهار معادله با بیست و چهار مجهول می گردد و اعمال شرایط مرزی و استقلال خطی ضرایب، یافتن فرکانس طبیعی سیستم را میسر می سازد. در نهایت نتایج بدست آمده برای فرکانس ها و همچنین شکل مودها با نتایج موجود برای حالت ایزوتروپیک مقایسه و اثرات سرعت و هندسه و زاویه چرخش الیاف بر فرکانس های طبیعی بررسی شده است. همچنین معادلات با در نظر گرفتن اثرات فشار هوا در ناحیه تاب خورده و نیروهای درون صفحه ای بصورت تنش پسماند استخراج شده است.

در این تحقیق مدل سازی فرآیند جوشکاری اصطکاکی تلاطمی(fsw) برای اتصال ورق های نسبتا ضخیم مورد مطالعه قرار گرفته است. کوچک بودن منطقه حرارت و امکان اتصال دو جنس متفاوت از جمله مزایایی است که این نوع جوشکاری را حایز اهمیت نموده است. در این پژوهش با استفاده از یک مدل سه بعدی المان محدود، فرآیند جوشکاری اصطکاکی تلاطمی بر روی ورق های فوق مدل گردیده که در این راستا پارامترهای موثر بر جوشکاری نظیر سرعت خطی، سرعتچرخشی و زاویه انحراف نوک ابزار پین، از نقطه نظر تاثیر آنها بر رفتار ترمومکانیکی قطعات جوش داده شده نظیر تغییرات تنش، دما و کرنش پلاستیک معادل، مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. در این مطالعهمعادلات انتقال حرارت در حالت گذرا حل شده و از مدل ویسکوپلاستیک جانسون کوک بهره گرفته شده است.برای اطمینان از صحت بررسی های انجام شده، نتایج حاصل با برخی از داده های موجود مقایسه شده و نهایتا نتایج قانع کننده یی در خصوص اصول و فرآیند کار بدست آمده است.

با توجه به ساختار داخلی پیچیده و غیرهمگن این کامپوزیت ها، نمی توان ثابت های الاستیک را از روش های مرسوم مبتنی بر مایکرومکانیک محاسبه کرد. در این رساله، ساختار داخلی این کامپوزیت ها به سه ناحیه شامل الیاف درون صفحه ای، حفره های رزین و الیاف دوخت تقسیم شده و از روش مسومکانیک برای محاسبه ثابت های الاستیک بهره برده شده است. علاوه بر این به دلیل ابعاد آماری، ثابت های الاستیک علاوه بر مقدار میانگین دارای واریانس خواهند بود. برای محاسبه واریانس از روش المان محدود آماری با نامعینی مرتبه اول و مرتبه دوم استفاده شده است. نتایج میزان تغییرات واریانس هر یک از ثابت های الاستیک را نسبت به تغییرات واریانس طول و پهنای حفره های رزین نشان می دهد. سپس یک اتصال مکانیکی برای بررسی رفتار مکانیکی، شروع شکست و پیشرفت شکست درنظر گرفته شده است. برای اولین بار یک مدل ترکیبی مسو- ماکرو ارائه شده است که که سازگاری بسیار مناسبی با ساختار سه بعدی و غیرهمگن کامپوزیت های پیشرفته چندراستا دارد. جهت بررسی شکست در الیاف درون صفحه ای از معیار شکست هشین- تایپ، در حفره های رزین از معیار کریستنسن و در الیاف دوخت از معیار ماکزیمم تنش استفاده شده است. یک کد کامپیوتری به زبان فرترن به مدل المان محدود متصل شده است که شاخص های شکست را در هر ناحیه محاسبه می کند. با افزایش بار، شکست در هر یک از ناحیه ها در مود های مختلف شروع شده و پیشرفت می کند.

در این پایان نامه رویکردی کاملاً ابتکاری و متفاوت از کاربرد حسابان کسری برای اولین بار مورد بررسی قرار گرفته است. مبحث حسابان کسری که تعمیمی از حساب دیفرانسیل و انتگرال مرتبه صحیح می باشد. در ابتدا توسط فیزیکدانان و سپس از سوی مهندسین مورد استفاده قرار گرفت. به علت پیچیدگی های این بحث، تا کنون در کاربردهای علمی کمتر مورد استفاده قرار گرفته، اما به تدریج و با پدیدار شدن پتانسیل های فراوان این بحث در حل بهتر مسائل مهندسی مورد توجه روز افزون قرار گرفته است. از کاربردهای مهم آن بررسی دسته ای از سیستم های دینامیکی مکانیکی که حسابان عادی در تعریف و پدیدار سازی آثار آن پاسخ های مکفی و متقاعد کننده در اختیار قرار نداده اند. بسیاری از پدیده های فیزیکی که بامدل های ریاضی معادلات دیفرانسیل مرتبه صحیح بررسی شده اند را می توان مورد تجدید نظر قرارداد، از جمله بررسی ترک هاو آثار متعاقب آن بر خصوصیات دینامیکی سازه ها و اعضای سازه ای. در بررسی آسیب ها مشاهده شده که تأثیر ترک بر روی میرایی و فرکانس به مراتب شاخص است؛ لذا به زعم نگارنده تحلیل اثر ترک با محوریت میرایی به همراه فرکانس می تواند نتایج بهتری ارائه دهد. در این پایان نامه روشی جدید با ورود حسابان کسری در اعمال اثر ترک در معادلات ارتعاش عضوهای ترک دار و آسیب دیده ارائه شده است. برای ارتعاشات محوری و ارتعاشات جانبی میله ها و تیرهای ترک دار معادلات حاکم به صورتی ابتکاری گسترش یافته اند. پس از وارد آوردن اثرات ترک و منظور کردن آن بر روی معادلات مرتبه کسری، به ارائه روش های حل پرداخته و پاسخ ها صحت سنجی می شوند

با توجه به اهمیت فراوان توربین های گازی و نقش موثری که در صنعت دارند در سالهای اخیر پره های این توربینها و ترکهای موجود بر روی آنها، مورد توجه قرار گرفته اند. هدف این تحقیق تحلیل ترک در پره توربین گازی و در نهایت بدست آوردن تکنیکی برای شناسائی میزان بحرانی بودن این ترکها می باشد. جهت دست یابی به این هدف، پره توربین و ترکهای موجود در مناطق مختلف روی این پره بصورت سه بعدی مدل شده اند و سپس با استفاده از نرم افزار ansys مورد تحلیل قرار گرفته اند. از آنجا که پارامتر مورد توجه در مکانیک شکست و مسائل تحلیل ترک، فاکتور شدت تنش می باشد، هدف اینگونه تحلیلها بدست آوردن این فاکتور می باشد. لذا در تحقیق حاضر با توجه به مدل سازی سه بعدی پره و شرایط بارگذاری، این پارامترها در سه بعد بدست آورده شده اند. روش استفاده شده برای محاسبه فاکتورهای شدت تنش بوسیله مدل کردن یک صفحه مستطیل شکل با وجود ترکی در وسط صفحه که دارای جوابهای تحلیلی دقیق می باشد، اعتبار سنجی شده و نتایج قابل قبولی بدست آمده است. برای دست یابی به نتایج لازم در مورد یک پره دارای ترک، پارامترهای طول ترک، زاویه و محل قرارگیری ترک، سرعتهای زاویه ای و فشار ناشی از برخورد گازهای داغ را تغییر داده و فاکتورهای شدت تنش در هر حالت بدست آمده اند و با مقایسه این نتایج با یکدیگر، برای ترک در بعضی از موقعیتهای پره، طول بحرانی ترک، سرعت زاویه ای بحرانی، فشار بحرانی و محل بحرانی قرارگیری ترک را بدست آورده ایم. تکنیک ارائه شده در این تحقیق، این امکان را به ما میدهد که با داشتن اطلاعاتی از جنس پره دارای ترک و شرایط بارگذاری، بحرانی بودن یا نبودن ترکها را تشخیص داده که در نهایت ما را در استفاده یا عدم استفاده از این پره ها راهنمائی خواهد کرد.

باریکه ی آب بندی، قطعه ای است که در توربین ها و کمپرسورها برای جلوگیری از نشت داخلی سیال به کار گرفته می شود. این قطعه به روش شکل دهی ورق ساخته می شود. هدف این تحقیق، طراحی فرایند ساخت این قطعه و مدل سازی این فرایند است. این موضوع از چند جهت دارای اهمیت است: اول اینکه این قطعه تأثیر چشم گیری در افزایش راندمان ماشین و کاهش هدر رفتن انرژی در آن دارد؛ دوم اینکه هزینه ی ساخت داخلی این قطعه کمتر از یک درصد هزینه ی خرید خارجی آن است؛ سوم اینکه می توان از این مدلسازی در موارد مشابه برای ساخت انواع قطعاتی که با استفاده از روش شکل دهی ورق ساخته می شوند، الگو گرفت. در این تحقیق اثر پارامترهای متنوعی از جمله: میزان لقی بین قالب ها و قطعه، شعاع فیلت لبه های خم کننده، قطر خم کننده ی غلتکی و خصوصیات مکانیکی ماده بر میزان بازگشت الاستیک و سایز نهایی قطعه، بررسی شده است.

مواد سلولی، اغلب متشکل از ریزساختارهایی، به نام سلول پایه اند که این سلول های پایه به طور متناوب در ماده تکرار می شوند. تغییرات خواص مواد سلولی را می توان ناشی از تغییر در شکل و نحوه ی توزیع مواد، در درون سلول پایه ی آن ها دانست. لذا تعیین دقیق تر نحوه ی توزیع مواد در درون سلول پایه، می تواند موجب بهبود عملکرد این مواد به منظور هدفی خاص گردد. این کار را می توان با کمک بهینه سازی توپولوژی انجام داد. در این پایان نامه، سلول پایه ای برای یک ماده الاستیک و همسانگرد طراحی شده است که حداکثر سختی و یا حداقل ضرایب انبساط حرارتی موثر را داشته باشد. به منظور تخمین خواص موثر سلول پایه از روش انرژی کرنشی استفاده شده است. به منظور اطمینان از صحت نتایج، پاسخ ها با باندهای معتبر موجود مقایسه شده اند. پژوهش حاضر گامی نو در استفاده همزمان روش انرژی کرنشی و روش بهینه سازی تکاملی دوجهته در طراحی مواد سلولی محسوب می شود، همچنین در این پژوهش نشان داده می شود که بکارگیری همزمان روش های نامبرده، نسبت به روش هایی که پیشتر به این منظور به کار گرفته می شدند، از حجم محاسبات تا حدود زیادی کاسته است.