سیستم های سروو الکتروهیدرولیک از مهم ترین سیستم های کنترلی هستند که امروزه در بسیاری از حوزه ها مانند صنایع نظامی و هوافضا، اتوماسیون صنعتی، ماشین های کنترل عددی، ، صنعت نفت و گاز و غیره مورد استفاده قرار می گیرند. کاربرد این سیستم ها در موارد ذکر شده، دقت عملکرد همراه با قابلیت اطمینان بالایی را می طلبد و بروز کوچکترین اشکال یا نقص در عملکرد سیستم می تواند گاهی باعث به بار آمدن خسارات جبران ناپذیری شود. خرابی یا نقص می تواند در عملکرد هر یک از اجزاء سیستم رخ دهد. مهم ترین جزء هر سیستم سروو الکتروهیدرولیکی، شیر سروو است. شیر سروو وظیفه جهت دهی و تنظیم دبی خروجی روغن را بصورت پیوسته و متناسب با جریان الکتریکی ورودی به آن بر عهده دارد. یک شیر سروو از اجزائی با حساسیت و پیچیدگی بالا تشکیل شده است که کوچک ترین تغییر در ابعاد و ویژگی های این اجزاء می تواند باعث ناپایداری، و بروز نقص در عملکرد سیستم شود. در هنگام طراحی یک شیر سروو، تمامی پارامترها و ابعاد مربوط به اجزاء تشکیل دهنده آن بصورتی طراحی می شوند که سیستم نهائی دارای بهترین و دقیق ترین عملکرد باشد. در این مرحله تمامی پارامترها به صورت قطعی در نظر گرفته می شوند. با این حال، به خاطر محدودیت های ساختی، همواره مقدار نهائی این پارامترها دارای قدری تلورانس و عدم قطعیت می باشد. این عدم قطعیت ها باعث انحراف عملکرد سیستم از حالت ایده آل و گاهی اوقات عملکرد نامناسب آن می شود. در عمل ممکن است از میان چند ده هزار شیر تولید شده، تعداد انگشت شماری بدلیل این عدم قطعیت ها، نیازهای عملکردی مورد انتظار را برآورده نکرده و نتوانند از مرحله کنترل کیفی گذر کنند. بنابراین تحلیلی دقیق از تاثیر نوع و درجه دقت فرآیندهای ساخت در هنگام طراحی می-تواند به بالا بردن قابلیت اطمینان سیستم و صرفه جوئی در هزینه ها کمک زیادی بکند. قابلیت اطمینان سیستم می تواند در کنار هزینه، سرعت و دسترس پذیری، بعنوان معیاری مناسب در انتخاب بهترین روش ساخت برای هر یک از قطعات شیر سروو بکار رود. در این تحقیق، رهیافتی نوین برای ارزیابی قابلیت اطمینان یک سیستم سروو الکتروهیدرولیک، بر اساس عدم قطعیت های ناشی از ساخت موجود در قطعات شیر سروو آن ارائه شده است. در این روش، با استفاده از تکنیک های آماری از جمله تکنیک مونت کارلو، تعداد دفعاتی که سیستم دارای عدم قطعیت، قادر به انجام عملکرد مورد انتظار نمی باشد تخمین زده شده است. برای این منظور، ابتدا با توجه به نوع فرآیند و دقت بکار رفته برای ساخت قطعات شیر سروو، پارامترهای دارای عدم قطعیت سیستم شناسایی و محدوده مقادیر قابل دستیابی برای هر پارامتر تعیین شد. سپس با آماری کردن این پارامترها و انتخاب تصادفی مقادیر از جوامع آماری تعریف شده برای آن ها و جایگزین کردن آن ها در مدل دینامیکی سیستم و اجرای آن به تعداد دفعات بسیار زیاد، رفتار آماری سیستم تخمین زده شد. در مراحل بعد، با تغییر فرآیند و یا درجه دقت ساخت هر یک از قطعات و بهبود منحنی آماری مربوط به آن ها، این محاسبات مجددا تکرار شده و روش های مختلف ساخت قطعات شیر سروو بر اساس این محاسبات با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج محاسبات نشان داد که فاصله گپ هوائی و قطر نازل های جت روغن از مهم ترین عوامل تاثیرگذار بر پاسخ فرکانسی سیستم هستند و صرف هزینه بیشتر برای بهبود دقت ابعادی قطعات تاثیرگذار بر این دو پارامتر، دارای توجیه اقتصادی است. در عین حال افزایش دقت ماشینکاری و سنگ زنی اسپول و اسلیو تاثیر چندانی بر عملکرد دینامیکی سیستم از خود نشان نداد. همچنین شبیه سازی ها نشان داد که پهنای لبه های اسپول و شیارهای داخلی اسلیو از عوامل تاثیرگذار بر مقدار نشتی داخلی شیر هستند و افزایش دقت ابعادی آن ها می تواند بطور قابل ملاحظه ای نشتی شیر سروو را کاهش داده و قابلیت اطمینان آن را بالا ببرد.

امواج فراصوت دسته ای از موج های مکانیکی هستند که بسامد آ ن ها بیش از20 کیلوهرتز است. این امواج به روش های مختلفی تولید می شوند که از رایج ترین آن ها می توان به روش های مکانیکی، پیزوالکتریک و الاستیسیته مغناطیسی اشاره نمود. از مهم ترین نواقص مشترک این روش ها می توان به تماسی بودن آن ها اشاره نمود و اینکه نمونه باید کاملاً قابل دسترس باشد. بنابراین، نیاز به یک روش غیرتماسی را ایجاب می کند که در نواحی غیرقابل دسترس و برای نمونه های داغ از آن استفاده گردد. روشی که در حال حاضر برای رفع چنین مشکلی ارایه شده روش لیزر- فراصوت (laser-ultrasonics technique) است. در روش تولید امواج فراصوت به وسیله لیزر از انرژی لیزر برای تولید امواج فراصوت در مواد مختلف استفاده می شود. از آنجایی که از پرتو لیزر برای تولید و دریافت امواج استفاده می شود، نیاز به هیچ گونه اتصال مکانیکی با نمونه نیست. تنها نیاز برای تولید فراصوت در یک نمونه قابل دسترس بودن پرتو لیزر است. همچنین دیگر مزیت این روش تولید امواج فراصوت به طور همزمان است. به طور کلی دو مکانیزم در این روش برای تولید موج فراصوت است که بسته به چگالی توان لیزر به دو مکانیزم ترموالااستیک و مکانیزم برش تقسیم بندی می شوند. هدف اصلی در این پایان نامه مطالعه تولید امواج فراصوت به وسیله لیزر به منظور دست یابی به درک عمیق تری از این فرایند به عنوان یک روش غیر مخرب برای بازرسی مواد است. جهت نیل به هدف فوق انتشار امواج فراصوت به وسیله لیزر در یک محیط مجازی حاصل از میدان دمایی و جابجایی شبیه سازی شده است. در تحقیق حاضر، مطالعه وابستگی دمایی پارامترهای ترموفیزیکی ماده و بررسی پارامترهای لیزر بر امواج صوتی سطحی تولید شده به وسیله لیزر در ورق های آلومینیوم با انجام یک تحلیل ترموالاستیک به صورت عددی محاسبه شده است. در این پایان نامه، به روش اجزای محدود، میدان دمایی و جابجایی حاصل از امواج فراصوت تولید شده به وسیله لیزر شبیه سازی شده است. برای این هدف ابتدا میدان دما با استفاده از روش اجزای محدود محاسبه شده است و شار حرارتی به کمک یک زیربرنامه به مدل اعمال گشته است. در ضمن، شار حرارتی اعمالی از نوع گوسی است. سپس امواج صوتی سطحی در ورق آلومینیوم حاصل از میدان دمایی محاسبه خواهند شد. در این شبیه سازی از روش کوپلینگ میدان های متوالی استفاده شده است. در ادامه مکانیزم برش که برای کاربردهای خاص و مواردی که آسیب در سطح نمونه اهمیت نداشته باشد، مدل شده و نتایج مربوط به آن استخراج می شود. در ادامه ضمن ارایه یک سیستم تجربی مرتبط، نحوه ارزیابی عیوب سطحی و داخلی به روش انکسار زمان پرواز (time of flight diffraction) ارایه گشته و روشی برای یافتن عیب داخلی در نمونه ارایه می شود. جهت ارزیابی صحت نتایج به دست آمده، نتایج حاصل از شبیه سازی مدل فوق با نتایج حاصل از نتایج عددی دیگر مراجع معتبر مقایسه شده است. بررسی نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که امواج صوتی سطحی به تغییرات پارامترهای لیزر از جمله زمان تاخیر پالس لیزر و شعاع پرتو لیزر حساس بوده و می توان به کمک شبیه سازی انجام شده بهترین پارامترهای آزمایشی را برای لیزر انتخاب نمود.

در این تحقیق امکان سنجی استفاده از فویل های نیکلی تولید شده به روش الکتروفرمینگ در فرآیند ساخت آلتراسونیک مورد مطالعه قرار گرفت. جهت این منظور ابتدا با شناسایی و تعیین پارامترهای موثر بر فرآیند الکتروفرمینگ، فویل های نمونه ای به ابعاد (1/0×25×20 میلیمتر) تولید گردیدند. نتایج بدست آمده از تولید فویل ها بیانگر این هستند که با استفاده از محلول سولفامات نیکل بهترین حالت برای صافی سطح فویل در شرایطی حاصل شد که شدت جریان اعمالی، یه عنوان مهمترین پارامتر تحت کنترل، برابر a/dm25/2 بوده و دمای وان در حدود 35 درجه سانتیگراد تنظیم شده بود. از طرفی مشاهده شد که با کاهش دمای وان از مقدار مذکور فویل ایجاد شده گسیخته شده و همچنین کاهش یا افزایش شدت جریان اعمالی باعث کاهش کیفیت سطح فویل تولیدی شد. در مرحله بعد به اندازه گیری مشخصات فویل های تولیدی در دو بخش مشخصات حجمی و سطحی پرداخته شد. بدین ترتیب به کارگیری تست کشش به عنوان اولین گزینه برای تعیین خواص حجمی فویل های تولیدی مطرح شد. پس از انجام تست کشش نتیجه گیری شد که به دلیل ضخامت 100 تا 150 میکرومتری فویل و همچنین ازدیاد طول فویل های تولید شده به کمک محلول سولفامات مقادیر اندازه گیری شده تناسبی با مقادیر ارائه شده در مراجع برای انواع دیگر نیکل تجاری نداشته و تست کشش برای نمونه هایی با این ابعاد و مشخصات مناسب نیست. در نهایت با استفاده از مقادیر ارائه شده در مراجع معتبر برای فویل های مشابه و ساخته شده به کمک محلول سولفامات، و همچنین استفاده از روند تغییرات خواص نیکل خالص تجاری (نیکل 201)، در تقابل با افزایش دما، خواص فویل همراه با افزایش دما تخمین زده شد. از مجموعه خواص سطحی فویل، ضریب اصطکاک فویل های در تماس با یکدیگر مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور و با توجه به اینکه ضریب اصطکاک مشخصه ای تحت تأثیر پارامترهای متفاوت است طراحی و ساخت تریبومتر مناسب برای اندازه گیری ضریب اصکاک فویل همزمان با تغییرات دما در دستور کار قرار گرفت. نتیجه گیری شد که با افزایش دما تا حدود 150 درجه سانتیگراد به دلیل افزایش ازدیاد طول فویل های در تماس و در نتیجه آن لهیدگی و فرورفتگی پستی و بلندی های سطوح دو فویل که افزایش سطح تماس را در پی خواهد داشت، ضریب اصطکاک با شدت زیاد افزایش می یابد. پس از گذشتن از این دما و همزمان با شکل گیری لایه های اکسیدی بر روی سطوح فویل مقدار ضریب اصطکاک کاهش یافته و پس از رسیدن این مقدار به حدود 4/0 در دمای 200 درجه سانتیگراد شدت تغییرات کاهش یافته و تا دمای 370 درجه مقادیر تقریباً ثابتی را داشته است. در رابطه با فرآیند ساخت آلتراسونیک نیز با به کارگیری دستگاهی با قابلیت ایجاد و انتقال امواج و با ایجاد تغییرات جزئی در دستگاه برای قرارگیری دو فویل در جهت ارتعاش اعمالی، با اعمال ارتعاشی با فرکانس 20 کیلوهرتز و دامنه 10 میکرومتر بهترین نتایج حاصل شد چرا که با اعمال دامنه بیشتر فویل ها گسیخته شده و دامنه کمتر تغییر قابل توجهی را برای دو فویل قرار گرفته بر روی یکدیگر در پی نداشت. در نهایت تحت شرایط مذکور اتصال ظاهری میان دو فویل مشاهده شد ولی همانگونه که در فصل قبل نیز اشاره شد با بررسی دقیقتر به کمک میکروسکوپ اتصالی ناشی از امتزاج اتم های دو فویل در یکدیگر مشاهده نشد. دو فرضیه در توجیه این موضوع می تواند مطرح شود: 1. اتصال مشاهده شده واقعاً سطحی بوده و عملاً ایجاد اتصال با توان اعمالی امکان پذیر نمی باشد. 2. به دلیل عرض کم منطقه تماس در هنگام برش سطح تماس منطقه اتصال از بین رفته و قابل مشاهده نبوده است. به هر حال با در نظر گرفتن هر یک از دو مورد فوق محدودیت سیستم استفاده شده در عدم قطعیت نتیجه موثر بوده است لذا در قسمت پیشنهادها به تفصیل به رفع این محدودیت در ادامه این تحقیق پرداخته شده است.

یکی از مهم ترین موضوعات مطرح در طراحی و تولید، مسئله بهینه سازی می باشد. بهینه سازی توپولوژی یکی از پرکاربرد ترین روش های بهینه سازی است، که از مهم ترین اهداف آن رسیدن به ساختاری با خواص مدنظر نظیر استحکام، ولی حداقل وزن ممکن می باشد. این نوع بهینه سازی با کم کردن چگالی المان های موجود در مدل، سعی در رسیدن به ساختار بهینه دارد. از این رو خروجی این روش، یک مدل با المان های دارای چگالی بین صفر و یک است. با توجه به این که با روش های تولیدی کنونی امکان تولید قطعات با چگالی میانی وجود ندارد، پس نمی توان به طورکامل به خروجی بهینه سازی دست یافت. از طرفی روش های ساخت افزودنی توانایی قابل ملاحظه ای در ساخت قطعات با ساختارهای پیچیده را دارند. ولی در عین حال این روش ها نیز مانند هر روش تولیدی دیگر دارای محدودیت هایی می باشند.در این تحقیق سعی شده با بهره گیری از توانایی های این روش ها و شناخت محدودیت های آن ها، به مدلی دست یافت که با توجه به امکانات ساخت موجود، نزدیک ترین جواب به خروجی بهینه سازی توپولوژی باشد. بدین منظور ابتدا به شناخت اجمالی روش های ساخت افزودنی و همچنین روش های بهینه سازی توپولوژی پرداخته شده است. سپس به کمک نرم افزار تأثیر شکل حفره بر انرژی کرنشی بررسی گردیده است. پس از بهینه سازی یک قطعه، برنامه ای با زبان برنامه نویسی پایتون نوشته شد، که در آن از چگالی المان های استخراج شده از بهینه سازی استفاده کرده و حفره هایی را متناسب با چگالی المان ها و قابلیت ساخت روش تولیدی در محل های مناسب قرار می دهد. به منظور اجرای متدولوژی پیشنهادی روش ساخت افزودنی fdm (fused deposition modeling)مورد مطالعه قرار گرفته و قابلیت ها و محدودیت های دستگاه fdm موجود (دستگاه rapman-3.2)، شناسایی شده و با توجه به این محدودیت ها مدل بهینه سازی شده به یک مدل دارای حفره تبدیل گردید. تست های آزمایشگاهی بر روی قطعات تولیدی انجام شد، و پس از شبیه سازی آزمایش در نرم افزار، نتایج مورد تحلیل قرار گرفت. در نهایت یک چرخ دنده با توجه به سیکل درگیری با چرخ دنده مقابل خود، توسط نرم افزار بهینه سازی شده، و به کمک برنامه نوشته شده و اعمال محدودیت های تولید چرخ دنده ای دارای حفره و با وزنی کم تر ایجاد گردید و مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج حاصله نشان می دهد که علی رغم کاهش وزن در چرخ دنده ، قطعه هنوز قابلیت استفاده در محیط کاری اولیه خود را دارد. در نهایت یک دندانه از چرخ دنده برای بررسی امکان ساخت مدل به کمک روش fdm تولید شد.

با ظهورفناوری نمونه سازی و تولید سریع راه برای تولید قطعات سفارشی با هندسه پیچیده هموارگردیده و مزایای بسیار این فناوری باعث افزایش کاربرد آن درعلوم و صنایع مختلف شده است. از جمله پرکاربردترین روش های نمونه سازی و تولید سریع روش ذوب و لایه نشانی مواد موسوم به روش fdm (fused deposition modeling) می باشد. ویژگی مهم قطعات تولیدی به روش fdm ناهمسانگردی و تاثیر پذیری خواص نهایی این قطعات از متغیرهای ساخت می باشد. در این پژوهش با استفاده از روش سطح پاسخ در طراحی آزمایش ها اثر متغیرهای مستقل زاویه ساخت، زاویه ریزش و ضخامت لایه ها بر مقاومت کشش، ضربه، خستگی و دقت ابعادی در قطعات تولیدی به روش fdm مورد بررسی قرار گرفته است. طرح آزمایشی با الگوی باکس- بنکن در نظر گرفته شده و متغیرها دارای سه سطح می باشند. تحلیل آماری آزمایش ها به کمک نرم افزار minitab انجام شده است. آنالیز واریانس نشان می دهد که هر پارامتر به تنهایی بر روی خروجی تاثیر دارد و اثر متقابل پارامترها بر روی خروجی نشان داده شده است. همچنین، آنالیز تاثیرات تمامی متغیرها بر نمونه های تولیدی انجام گرفته است. مدل سازی فرایند به کمک شبکه های عصبی مصنوعی در نرم افزار matlab انجام گرفته است. جهت یافتن سطوح بهینه و رسیدن به سطح مطلوب پاسخ ها از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. این روی کرد از دو دیدگاه کلی مورد بحث قرار گرفته است. دیدگاه اول یافتن مقادیر بهینه جهت رسیدن به پاسخ مطلوب به صورت مجزا و دیدگاه دوم بهینه سازی کلیه پاسخ ها بصورت یک مسئله چند هدفه بوده است. برای بهینه سازی اجتماع پاسخ ها از الگوریتم ژنتیک غیرمغلوب نخبه گرا (nsga-ii) استفاده شده وسطوح بهینه برای هر پاسخ تعیین گردیده است.

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 این تحقیق به شبیه سازی فرایند ذوب انتخابی پودر به کمک لیزر پرداخته شده است. به طور کلی این تحقیق را می توان به دو بخش تقسیم نمود. در بخش اول، تمرکز بر روی بدست آوردن توزیع دمایی به دو روش تجربی و شبیه سازی المان محدود است. جهت دسترسی به این هدف، آزمایش های مربوطه طراحی و موارد مورد نیاز فراهم گردید. طی آزمایش های صورت گرفته از سیستم اندازه گیری دما از نوع تماسی (ترموکوپل) استفاده گردیده و در عمق های مختلفی از سطح پودر، توزیع دمایی ثبت شده و با استفاده از آن و همچنین روابط تعیین شده برای خواص حرارتی پودر- ضریب هدایت حرارتی و ضریب جذب پودر- این خواص حرارتی برای سه نوع فولاد تعیین شده است. در این قسمت از پژوهش، توان لیزر به قسمی تنظیم می گردد که پودر ذوب نگردد. پس از بدست آوردن توزیع دمایی از روش تجربی، به شبیه سازی فرایند انجام شده توسط نرم افزار تجاری آباکوس پرداخته و نتایج شبیه سازی با نتایج آزمایشگاهی مورد قیاس قرار گرفته است. لازم به ذکر است که ضریب هدایت حرارتی پودر، به سبب وجود تخلخل در بستر پودر، تابع تخلخل است. لذا عموما به همین روش ضریب هدایت حرارتی تعیین می گردد. در قسمت دوم این پژوهش، از آن جا که فرایند ذوب انتخابی پودر به کمک لیزر با پدیده ی تغییر فاز مواجه است، فرض می گردد که دما تا حدی بالا رود که پودر به صورت موضعی ذوب گردد. وقوع پدیده ی ذوب شدن، باعث تغییر میزان تخلخل پودر و در نتیجه تغییر ضریب هدایت حرارتی خواهد شد. لذا در این بخش، با استفاده از روش حجم محدود و استفاده از نرم افزار تجاری فلوئنت، پدیده ی دوفازی فرایند مورد توجه قرار گرفته و تغییرات هدایت حرارتی بررسی شده است. نکته ای که در این پژوهش حائز اهمیت است، آن است که در مدل پیشنهاد شده، ذرات پودر به صورت مجزا در نظر گرفته شده تا بتوان بدین طریق مدل را به حالت واقعی نزدیک تر نمود. در نهایت تاثیر پارامترهای مختلف فرایند از قبیل سرعت حرکت لیزر، شار ورودی و ... بررسی شده است.

در سال های اخیر، ساخت و تولید به کمک cad/cam توجه بسیاری از صنعتگران را به خود جلب کرده است که دلیل عمده آن نقش مستقیم کامپیوتر در روند تولید میباشد و توانسته نه تنها خطاهای انسانی را به طور چشم گیری کاهش دهد بلکه سرعت تولید و بهره وری را نیز افزایش دهد. همچنین تجارت جهانی و فشردگی رقابت بین تولیدکنندگان موجب شده است تا زمان ارائه ی یک محصول به بازار مصرف، عامل تعیین کننده ی فروش باشد. امروزه تولید قطعات به کمک دستگاههایی انجام میشود که مبنای ساخت آنها ماشینکاری قطعه میباشد و قابل برنامه ریزی هستند. اما متناسب با پیچیدگی قطعه کار، دستگاه های ماشین کاری که برای تولید به کار میرود نیز باید از قابلیت های بیشتری برخوردار باشد که این امر با بالا رفتن هزینه و زمان تولید همراه است لذا به فرایندی نیاز است که پیچیدگی های قطعه کار مستقل از پیچیدگی های دستگاه شود و با پیچیده تر شدن قطعه، زمان وهزینه تولید رشد چشمگیری نکنند که این فرایند را باید با عنوان فرایند ساخت افزودنی یاد کرد. استفاده از این فرآیند نه تنها قابلیت های تولید قطعات پیچیده را افزایش میدهد بلکه زمان و هزینه تولید را به شدت کاهش میدهد. در این تحقیق با بررسی ساختمان دستگاه های چاپ سه بعدی، طراحی مفهومی-مکانیکی یک دستگاه چا÷ سه بعدی با قابلیت امکان تغذیه مواد متفاوت و در نتیجه تولید یک قطعه چند جنسی انجام گرفته است.در مرحله بعدی تحقیق و با هدف امکان سنجی ساخت یک دستگاه چاپگر سه بعدی، از یک نازل گرمایی چاپگر اچ-پی استفاده شده و یک دستگاه رومیزی با قابلیت تغذیه دستی پودر، طراحی، ساخت و مونتاژ شده است. به منظور برآورد کارایی دستگاه، قطعه های محک سنجی از ترکیب پودر فولاد ضد زنگ 314 و پودر pva تولید گردیدند.اندازه گیری های ابعادی و اپتیکی روی قطعات تولید شده انجام گرفته و دقت ابعادی قابل حصول برآورد گردید.نتایج بدست آمده امکان ایجاد قطعات فلزی را بوسیله روش ارزان قیمت ارائه شده تأیید میکند.

با توجه به تحقیقات وسیعی که در دنیا بر روی روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی انجام شده است و وجود مزایا و اهمیت به سزای این روش در اتصال قطعات هم جنس و غیر همجنس و امکان بدست آوردن کیفیت جوش به مراتب بالاتر از روش های جوشکاری ذوبی، این روش از اهمیت بالایی برخوردار شده است. تکنیک های جدیدی مانند استفاده از لیزر و آلتراسونیک جهت افزایش و برطرف نمودن مشکلات روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی و بسط دامنه کاربرد آن استفاده شده است. استفاده از روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی دوسرعته که در آن امکان تنظیم سرعت دورانی پین و شانه به طور مجزا وجود دارد می تواند موجب بهبود کیفیت شرایط جوشکاری شود. در این تحقیق طراحی و ساخت دستگاه جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی دوسرعته به طور موفقیت آمیزی (برای اولین بار در ایران) انجام شده است و جهت اتصال ورق های نازک آلومینیومی بکار گرفته شده است. تاثیر سرعت های دورانی پین و شانه به طور مستقل بر روی خواص مکانیکی و متالورژیکی مانند استحکام، اندازه دانه ها، هندسه منطقه تغییر شکل و ... به طور عمیق مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج مطالعات انجام گرفته نشان داده است که با کنترل مستقل سرعت های پین و شانه امکان تنظیم دمای منتقل شده به قطعه کار و میزان اغتشاش در منطقه جوش وجود دارد. به دنبال تلاش های تجربی انجام شده در این تحقیق، مدلی تئوری ریاضی بر مبنای انرژی جهت تخمین دمای بیشینه در فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی ارائه شده است. مدل موجود با استفاده از بهبود و بسط روابط مربوط به روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی متداول بدست آمده است و نتایج مدل ارائه شده با مدل های پیشین و نتایج تجربی منتشر شده، مقایسه شده است. در ادامه با استفاده از یک روش ابتکاری، به صورت ترکیب فرایندهای جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی و نورد سرد، ساخت نمونه ورق های ترکیبی با ضخامت های بسیار نازک در حدود 70 میکرون انجام شده است و پارامترهای موثر در فرایندهای ترکیبی استفاده شده جهت دستیابی به نمونه بدون عیب مورد بررسی قرار گرفته است.

روش ذوب گزینشی لیزر یکی از روش¬های ساخت افزودنی است که کاربردهای فراوانی در صنایع خودروسازی، تولید پره توربین، پزشکی و مصارف تزیینی دارد. با توجه به گستردگی حوزه کاربرد روش¬های تولید سریع و به شکل خاص، روش ذوب گزینشی لیزر، بررسی این مواد از نقطه نظر مکانیک آسیب اهمیت می¬یابد. مکانیک آسیب زمینه¬ی تحقیقاتی جدیدی است که رفتار و پاسخ مواد تضعیف شده را بررسی می¬کند. در این پژوهش پیش¬بینی شکست در بارگذاری خستگی کم¬چرخه برای فولاد 316l تولیدشده به¬روش ذوب گزینشی لیزر با استفاده از رهیافت مکانیک آسیب پیوسته به دو روش عددی و تجربی صورت می¬گیرد. بر اساس مشاهدات تجربی، به¬دلیل وجود گرادیان حرارتی بالا و نیز عیوب ذاتی موجود در فرآیند ذوب گزینشی لیزر، نمونه¬های تولید شده با این روش رفتار شبه¬ترد از خود نشان می¬دهند. در راستای مطالعه عددی فرآیند آسیب در نمونه¬های تولید شده، معادلات ساختاری و مدل آسیب ترد- نرم بر مبنای تغییر مکان کوچک معرفی می¬شود. در ادامه، آلگوریتم حل معادلات معرفی و سپس زیربرنامه¬ی آسیب مربوطه تدوین می¬گردد. در گام بعد و به¬روش تجربی، پارامترهای مرتبط با خواص مکانیکی، کار سختی همسان و سینماتیک و پارامترهای آستانه¬ی آسیب برای فولاد 316l تولید شده به¬روش ذوب گزینشی لیزر استخراج می¬شود. سپس کارایی زیربرنامه¬ی تدوین شده در پیش¬بینی رفتار ماده تحت شرایط بارگذاری گوناگون محک زده می-شود. مدل آسیب ترد- نرم کینتزل قادر است تا به پیش¬بینی صحیح رفتار ماده در بارگذاری خستگی بپردازد.

تحقیق انجام شده با هدف تبیین یک روش کارا و غیر مخرب جهت کنترل و رهگیری لوله های انتقال گاز از مرحله ی تولید لوله تا اجرا در محل می باشد به صورتی که در طول این مسیر و در طی فرایندهای مختلف، همچنان خوانا و ماندگار بوده و علاوه بر آن، آسیبی به لوله وارد نشود. در واقع هدف از این پروژه، امکان سنجی حکاکی لیزری لوله های api مورد استفاده در خطوط انتقال گاز شیرین در خشکی می باشد، به گونه ای که بتوان با اعمال پارامترهای مناسب لیزر، عمق مطلوب را برای رسیدن به ماندگاری و خوانایی مورد نظر به دست آورد و نیز، اثرات این فرایند را روی خواص مکانیکی و متالورژیکی فلز پایه مشخص کرد.

در این پروژه ایجاد حفره ها و یا شیارهایی با ابعاد زیر یک میلیمتر می تواند مزایای بسیار زیادی داشته باشد.از جمله کاهش اصطکاک، روانکاری بهتر، افزایش عمر قطعات و خنک کاری بهتر.

خستگی، یکی از مهم ترین و شایع ترین علل شکست در قطعات مکانیکی تحت بارگذاری چرخه ای است و قطعاتی مانند پره توربین موتور های هوافضایی و یا پره کمپرسور ها قطعاتی اند که قربانی این فرآیند شکست هستند. مهم ترین روش برای بهبود عمر خستگی این گونه قطعات، ایجاد تنش پسماند فشاری با روش های گوناگون است. در این پایان نامه فرآیند لیزر شاک پینینگ یا lsp با استفاده از دوسری تجهیزات لیزری پرانرژی و کم انرژی موردمطالعه تجربی قرارگرفته است. به این منظور نمونه هایی از جنس های مس خالص و همچنین آلیاژ آلومینیم 6061- t6 با استفاده از فرآیند lsp فرآوری شده و مقدار تغییر شکل نمونه های مسی و نیز شرایط سطحی، مقدار تغییرات سختی، ریزساختار، تنش پسماند و زبری نمونه های آلومینیمی بعد از فرآیند ارزیابی شده است. بررسی ها نشان داد که فرآیند lsp می تواند در نمونه های مسی، تغییر شکل به شکل خمش ایجاد کند که می توان از آن به عنوان یک فرآیند خم کاری فویل ها استفاده کرد. همچنین سختی و تنش پسماند فشاری و زبری سطح نمونه های آلومینیمی را افزایش داده و موجب بروز ریزدانگی در آن ها شود. علاوه بر آن نتایج نشان داد که در صورت رعایت نکردن مسائل فنی، این فرآیند می تواند باعث بروز ریزترک هایی در نواحی مانند گوشه های داخلی و بسته شود.

روش ساخت افزودنی fdm که براساس اکستروژن سیم های پلیمری با استفاده از حرارت استوار است، یکی از شناخته شده ترین و پرکاربردترین روش های ساخت افزودنی می باشد که از ماده ی اولیه جامد استفاده می کند. این روش به دلیل داشتن قابلیت برای ساخت قطعات پلاستیکی حتی با هندسه پیچیده در مدت زمان رضایت بخش، رتبه ی بی نظیری را در بازارهای دنیا به خود اختصاص داده است. اما با توجه به انتقال جرم و گرما، تغییرات فاز و بارگذاری های مکانیکی که به صورت همزمان وجود دارد و نیز با توجه به تکرار چرخه های گرم گشتن و خنک شدن در طول لایه نشانی رشته های اکسترود شده در فرآیند fdm، قطعات ساخته شده به این روش از هندسه طراحی شده درمدل cad فاصله می گیرند. بیشترین نقص ها در قطعات شامل تغییر شکل به صورت تاب برداشتن واعوجاج می باشد که به تجمع تنش پسماند در طول فرآیند نسبت داده می شود. در طول این فرآیند، پلیمر abs نیز، فازهای گوناگونی را تجربه می کند؛ جامد، مذاب و دوباره جامد شدن. در این پژوهش، توزیع دمایی، اعوجاج و تنش پسماند در قطعات ساخته شده به روش fdm مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین رفتار ماده در طول فرآیند ارزیابی شده است. از آن جا که به علت طبیعت ویسکوالاستیک پلیمرها، تأثیر دما و زمان بر خواص آن ها در مقایسه با سایر مواد بسیار زیاد است خواص ویسکوالاستیک با استفاده از مدل سری پرونی تعریف شده و توسط داده های به دست آمده از آزمایش کشش، ضرایب سری پرونی، مدول الاستیسیته، مدول بالک و مدول برشی محاسبه گردیده است. همچنین با به کارگیری روش اجزای محدود از طریق تهیه ی یک کد پارامتریک به زبان apdl، در نرم افزار ansys به شبیه سازی این فرآیند توسط تابع تولد-مرگ پرداخته شده است و توزیع دمایی، اعوجاج و تنش پسماند در قطعات ساخته شده محاسبه گردیده است. پس از آن که توزیع دمایی استخراج شد، نتایج آن به عنوان ورودی برای محاسبه ی اعوجاج و تنش پسماند مورد استفاده قرار می گیرد. بیشترین تنش پسماند در سطح زیرین قطعه که در تماس با صفحه ی ساخت است مشاهده گردید. با ادامه یافتن لایه نشانی مقدار تنش پسماند در قطعه نیز بیشتر می شود. زیرا تعداد چرخه های گرمایش و خنک کاری و فاصله ی زمانی بین چرخه ها افزایش می یابد. اعتبار سنجی توزیع دمایی و اعوجاج مدل شبیه سازی شده با نتایج حاصل از آزمایشات تجربی مقایسه شده و مطابقت خوبی مشاهده گردید. این تطابق بیانگر آن است که مدل انتخاب شده رفتار ماده را به درستی بیان می کند. بنابراین، قابلیت تعمیم آن، برای انواع پلیمرهای ترموپلاستیک وجود دارد. از آن جا که اعوجاج قطعه ناشی از تجمع تنش پسماند می باشد، می توان از این مدل برای پیش بینی تنش پسماند تیز استفاده نمود. کلمات کلیدی: روش های ساخت افزودنی، fdm، ویسکوالاستیک، شبیه سازی اجزای محدود، تنش پسماند

پوشش های کامپوزیتی بیشتر جهت افزایش مقاومت به سایش و خوردگی مورد استفاده قرار می‎گیرند. در این پژوهش فرآیند پوشش دهی به کمک لیزر جهت ایجاد پوشش کامپوزیتی نیکل – کاربید تیتانیوم، از نظر تجربی و اجزای محدود مورد بررسی قرار گرفته است. در بررسی تجربی این فرآیند توسط دو لیزر co2 و nd:yag مورد ارزیابی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد ذرات تیتانیوم کاربیاد در فرآیند پوشش دهی ذوب نشده و درون زمینه نیکل به صورت جامد توزیع می‎شوند. نتایج نشان می دهد با افزایش میزان کاربید تیتانیوم در پوشش، مقاومت به سایش پوشش می یابد. در بررسی اجزا ی محدود، فرآیند پوشش دهی به کمک لیزر، جهت تعیین توزیع دما و تنش، مدلسازی می شود. از تکنیک فعال و غیر فعال شدن المان ها برای شبیه سازی استفاده شده است. تنش پسماند ایجاد شده در پوشش از نوع فشاری است و با افزایش میزان کاربید تیتانیوم پوشش، این تنش افزایش می‎یابد.

لیزرکوبی یک عملیات سطحی است که برای بهبود عمر خستگی قطعات انجام میشود. در این فرایند با اعمال یک پالس پرانرژی لیزر و انتشار موج ضربهای در قطعه، یک میدان تنش پسماند فشاری در قطعه فلزی ایجاد میشود. وظیفه اصلی لیزرکوبی، ایجاد تنش پسماند فشاری و سخت شدن سطح براثر کرنش است که میتواند موجب بهبود عملکرد مکانیکی قطعات فلزی مانند مقاومت به خستگی و خوردگی شود. توزیع تنش پسماند در قطعه به تولید و انتشار موج ضربهای و تعامل آن با قطعه بستگی دارد. پارامترهای فرایند لیزرکوبی عبارتاند از: اندازه حداکثر فشار پلاسمای ناشی از برخورد پالس لیزر، پهنای پالس لیزر و تعداد آن در هر نقطه برخورد. نکته مهم این است که ترکیب نامناسب این پارامترها میتواند منجر به ایجاد تنش پسماند کششی قابلملاحظهای شود که برای عملکرد مکانیکی قطعه بسیار زیانبار است. در این تحقیق سعی شده است تا با شبیهسازی اجزاء محدود تنش پسماند ناشی از فرایند لیزرکوبی و اعتبارسنجی آن با نتایج تجربی در مطالعات گذشته، ترکیب مناسبی از این پارامترها مشخص شود.

در این پژوهش با آماده سازی لیزر co2 ، تجهیزات برشکاری و طراحی و ساخت یک نازل برشکاری، به بررسی تجربی برشکاری ورق های نازک فولادی پرداخته شده است. پارامترهای بسیاری در برشکاری فلزات توسط لیزر دخیل هستند که در این پژوهش اثر مهمترین پارامترها بر کیفیت برش مورد بررسی قرار گرفته اند. سرعت برش، توان لیزر، فشار گاز اکسیژن و فاصله نازل از سطح قطعه کار به عنوان پارامترهای ورودی، و پارامترهای عرض ناحیه متأثر از حرارت، عرض برش و زبری سطح برش به عنوان خروجی ها جهت بررسی کیفیت ایجاد شده، در نظر گرفته شده اند. به منظور بررسی اثر همزمان پارامترهای ورودی بر خروجی و بهینه سازی آنها از روش طراحی آزمایش تاگوچی با آرایه های متعامد l27 و l9 بهره گرفته شده است.

دستگاه فتودیسراپتر لیزری یکی از مهم ترین تجهیزات حوزه چشم پزشکی است که عملاً امروزه به یک دستگاه ضروری در کلینیک ها و مطب های چشم پزشکی تبدیل شده است. با کمک این دستگاه دو عمل چشمی شایع کپسولوتومی و ایریدوتومی و اخیراً هم عمل ویتریولیزیس صورت می گیرد. هرچند این دستگاه دارای نمونه های خارجی می باشد ولی تاکنون در ایران ساخته نشده است. ساخت چنین دستگاهی قدم بزرگی در جهت بومی سازی فناوری مربوطه و جلوگیری از خروج ارز را دربر خواهد داشت. در این پایان نامه به طراحی و بخشی از فرایند ساخت دستگاه مذکور پرداخته شده است. در حقیقت در این مجال فرآیندهای طراحی، شبیه سازی اپتیکیِ کامپیوتری، انتخاب عناصر اپتیکی، تنظیم چیدمان اپتیکی طرح و آزمون ها و اندازه گیری هایِ چیدمان مذکور جهت ساخت دستگاه فتودیسراپتر لیزری انجام گرفته است. با انجام طراحی و شبیه سازی اپتیکی بهترین چیدمان بخش های مختلف سیستم انتقال لیزری دستگاه شناخته شده و با توجه به آن، فرایند انتخاب، تهیه و تنظیم عناصر چیدمان مذکور صورت گرفته و در نهایت پارامترهای بحرانی و مهم خروجی آن با توجه به استانداردها تحت آزمون و اندازه گیری قرار گرفته است. اندازه گیری ها و آزمایش چیدمان تنظیمی برای مجموعه انتقال لیزر تأییدکننده کارایی مطلوب و کاربرد ایمنِ دستگاه مذکور برای انجام عمل های چشمیِ موردانتظار می باشد.