در این پایان نامه، کنترل مرزی ارتعاشات کوچک و خطی همچنین ارتعاشات با دامنه بزرگ و غیر خطی ورق های مرکب غیر ایزو تروپیک (که هیچ محدودیتی در تعداد وجهت لایه ها موجود نمی باشد)، به علاوه کنترل وفقی ارتعاشات در آنها ارائه می گردد. هدف اصلی این پایان نامه استفاده از کنترل مرزی برای پایدار سازی ارتعاشات در ورق های لایه ای غیر ایزوتروپیک لایه ای می باشد. در فصل دوم معادلات حاکم برارتعاشات با دامنه کم (خطی) وزیاد (غیر خطی) ورق غیر ایزوتروپیک لایه ای ارائه شده است. در فصل سوم روش کنترل مرزی برای ارتعاشات با دامنه کم و زیاد ورق غیر ایزوتروپیک لایه های که مبتنی بر تئوری لیاپانوف می باشد ارائه می گردد. در فصل چهارم روش کنترل وفقی مرزی برای ارتعاشات در ورق های غیر ایزوتروپیک ارائه می گردد. مدلسازی های نرم افزاری ارتعاشات ونتایج عددی در فصل چهارم ارائه خواهد شد. در پایان نیز نتایج و پیشنهادات ارائه می گردد.

چکیده در این پایان نامه، کنترل مرزی ارتعاشات کوچک و خطی همچنین ارتعاشات با دامنه بزرگ و غیر خطی ورق های مرکب غیر ایزو تروپیک (که هیچ محدودیتی در تعداد وجهت لایه ها موجود نمی باشد)، به علاوه کنترل وفقی ارتعاشات در آنها ارائه می گردد. هدف اصلی این پایان نامه استفاده از کنترل مرزی برای پایدار سازی ارتعاشات در ورق های لایه ای غیر ایزوتروپیک لایه ای می باشد. در فصل دوم معادلات حاکم برارتعاشات با دامنه کم (خطی) وزیاد (غیر خطی) ورق غیر ایزوتروپیک لایه ای ارائه شده است. در فصل سوم روش کنترل مرزی برای ارتعاشات با دامنه کم و زیاد ورق غیر ایزوتروپیک لایه های که مبتنی بر تئوری لیاپانوف می باشد ارائه می گردد. در فصل چهارم روش کنترل وفقی مرزی برای ارتعاشات در ورق های غیر ایزوتروپیک ارائه می گردد. مدلسازی های نرم افزاری ارتعاشات ونتایج عددی در فصل چهارم ارائه خواهد شد. در پایان نیز نتایج و پیشنهادات ارائه می گردد.

نانوتیوب ها به دلیل مقاومت مکانیکی بالا ، هندسه استوانه ای توخالی کامل و ابعاد کوچک درحد نانو، قابلیت کاربرد به عنوان سنسورها و عملگرهای هیدرولیکی و نانولوله ها برای حمل سیالات (مانند گاز یا آب) دارند. نانو لوله ها می توانند برای رساندن داروها به صورت آرام و مداوم به جریان خون یک انسان و یا به یک محل خیلی خاص در بدن استفاده شوند. با توجه به اینکه خواص انتقال سیال توسط نانوتیوب های کربنی نسبت به مودهای ارتعاشی و فرکانس های بحرانی بسیار حساس هستند، لذا بررسی خصوصیات دینامیکی نانوتیوپ های حامل سیال بسیار مهم می باشد. دراین تحقیق رفتار دینامیکی نانوتیوب های حامل سیال با درنظر گرفتن انرژی پیوندهای مولکول های آب با اتم های کربن نانوتیوب بررسی شده است. بر خلاف تحقیقاتی که تاکنون منتشر شده، در این تحقیق سیال درون نانو تیوپ با قطر کم پیوسته درنظر گرفته نشده است. در این پایان نامه با تصحیح معادله حاکم (با جایگزینی جمله حاوی لزجت با جمله ای که از درنظرگرفتن انرژی پتانسیل پیوند کربن- آب حاصل می شود)، اثر سرعت سیال، اثرات قطر، نسبت منظری و کایرالیتی نانوتیوب، اثر سختی بستر الاستیک، اثر اندازه ی پارامتر غیر موضعی، اثر شرایط مرزی و بالاخص اثر انرژی پیوند کربن- آب برفرکانس ارتعاشات نانوتیوب کربنی مورد مطالعه قرار گیرد. از نتایج چنین بر می آید که فرکانس طبیعی با افزایش سرعت جریان آب و با کاهش سختی بستر الاستیک، کاهش می یابد. همچنین با افزایش نسبت منظری یا قطر نانوتیوپ ها، فرکانس طبیعی آنها کاهش می یابد. با افزایش پارامتر غیر موضعی نیز فرکانس طبیعی نانوتیوب کاهش می یابد. همچنین نتایج بدست آمده با نتایج تحقیقات گذشته مقایسه شده 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.

کاربردهای مهندسی گسترده ای برای تجهیزات دوار با سرعت بالا همچون توربینها، کمپرسورها و ژنراتورهادر صنایع می توان یافت. ترکهای سطحی از جمله عیوب متداول در این سیستم ها بوده که در نهایت منجر به واماندگی مجموعه می گردند. بر این اساس تحلیل تنشی ترکهای سطحی برای پیش بینی مطمئنی از نرخ های رشد ترک و مقاومت به شکست ضروری به نظر می رسد. بدلیل شرایط بارگذاری پیچیده ای که در سیستم های دوار وجود دارد، رخداد هر سه مود شکست در جبهه جلوی ترک محتمل است. در حالت کلی، غالب تحقیقات بر روی ترکهای سطحی در سیستم های دوار به کارهای دو بعدی معطوف شده و تلاش برای محاسبه پارامترهای مکانیک شکست در شرایط مود مرکب سه بعدی بسیار نادر بوده و در خصوص رشد سه بعدی ترک هیچ اطلاع جامعی یافت نمی شود. بنابراین به عنوان یک تلاش جدید و نوآوری، مساله تحلیل سه بعدی ترک در تجهیزات دوار از مهمترین اهداف این تحقیقمی باشد. این کار به مدل کردن سه بعدی رشد ترک در دیسک های دوار به کمک یک تکنیک عددی خودکار پرداخته و ضمن آن ضرایب تمرکز تنش به کمک روشهای سه بعدی المان محدود بر روی جبهه ترک محاسبه می شوند. نتایج این تحقیق می تواند مورد توجه محققان واقع گردد. امروزه، مواد با رفتار مکانیکی تابعی بواسطه محقق نمودن امکان دستیابی به خواص مکانیکی مطلوب، با اقبال فراوانی در کاربردهای مهندسی مواجه شده اند. در مسایل مربوط به ترک برای مواد با خواص مکانیکی تابعی با شرایط بارگذاری و هندسی کلی، ابزار شبیه سازی عددی دقیق و کارایی برای حل معادلات دیفرانسیل پاره ای بسیار پیچیده ریاضی حاکم مورد نیاز می باشد. مدل سازی سه بعدی کامپوزیت های ترک دار با رفتار تابعی نیازمند کدنویسی و اصلاح خواص مادی المان ها بوده که این امر سبب پیچیدگی مدل های سه بعدی می گردد. متاسفانه به رغم کاربردهای گسترده این مواد، تلاشهای گزارش شده محققان در خصوص این مواد چندان رضایت بخش نبوده است. در این راستا، تحقیقات سه بعدی بر روی ضرایب تمرکز تنش در استوانه ها از جنس مواد با خواص مکانیکی تابعی، از دیگر تلاش های انجام گرفته در این تحقیق می باشد.تاثیر تدریجی بودن خواص بر روی مقادیر ضریب تمرکز تنش در استوانه های ساخته شده از مواد با رفتار تابعی نیز از موارد قابل توجه در این تحقیق 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.

نانوصفحات یکی از انواع مهم مواد نانو ساختار دو بعدی می باشند که امروزه به سبب خواص منحصر به فردشان، کاربرد های وسیعی در صنایع یافته اند. با بهره گرفتن از نانوصفحات چند لایه ای بجای نانو صفحات یک لایه ای، افق-های تازه ای پیش رو محققین قرار گرفته است. در نانوصفحات چند لایه ای، دو نانوصفحه توسط واسطی به یکدیگر متصل شده اند. با توجه به ساختار شش ضلعی قرار گیری اتم ها، این صفحات از خود خواص مکانیکی ماده غیر همسانگرد بروز می دهند. در پایان نامه حاضر اثرات مقیاس کوچک به کمک تئوری غیر موضعی در نظر گرفته شده است. معادلات حرکت نانوصفحات یک لایه ای و دو لایه ای ارتوتروپیک با استفاده از اصل هامیلتون بدست آمده است. فرکانس های طبیعی نانوصفحات به صورت تحلیلی بدست آمده اند. در این پایان نامه اثرات مقیاس کوچک، خاصیت ارتوتروپیک نانوصفحات، وجود اختلاف دما و خاصیت ویسکوالاستیک واسط و نانوصفحه بررسی شده است. نتایج بدست آمده در این پایان نامه با نتایج ارائه شده در منابع موجود مقایسه شده است. مطابق نتایج با افزایش پارامتر غیر موضعی فرکانس طبیعی کاهش می یابد. همچنین با افزایش اختلاف دما، ضریب میرایی سازه ای و ضریب میرایی واسط ویسکوالاستیک فرکانس طبیعی کاهش می یابد.

در یک مسأله مستقیم انجماد، شرایط مرزی مشخص هستند و هدف، پیدا کردن موقعیت زمانمند مرز متحرک جامد – مایع است. اما در یک مسأله معکوس انجماد، شرایط مرزی حداقل در قسمت هایی از مرز، نا معین هستند. مسائل معکوس انجماد را معمولاً بعنوان مسائل طراحی در نظر می گیرند، به این علت که هدف، پیدا کردن شرایط مرزی نامعین بنحوی است که یک الگوی خاص برای حرکت جبهه انجماد بدست آید. کنترل کردن سرعت و الگوی جبهه انجماد می تواند تأثیر فراوانی بر روی خواص مکانیکی و متالورژیکی فلز منجمد شده داشته باشد. بعلت پیچیدگی فرآیند انجماد، در بیشتر موارد از روش های عددی برای تحلیل این مسائل استفاده می شود. روش های بدون المان، بعلت عدم وابستگی به یک مش بندی از پیش تعیین شده، برای تحلیل مسائل با مرز متحرک بسیار مناسب هستند. در این تحقیق، یک روش انتگرال گیری بدون المان، به نام روش تبدیل کارتزین (ctm)، برای محاسبه با صرفه انتگرال های دامنه ای در روش های بدون المان ارائه می شود. نشان داده می شود که استفاده از این روش، به صورت موثری هزینه محاسبات را کاهش می دهد. بنابراین، یک روش حقیقتاً بدون المان، برای تحلیل دقیق مسائل انتقال حرارت همراه با تغییر فاز حاصل می شود . در رساله حاضر، دو فرمول بندی متفاوت برای طراحی معکوس فرآیند انجماد در مواد خالص و آلیاژی ارائه می شود. در الگوریتم های طراحی، بدنبال توزیع زمانی خاصی برای شار حرارتی هستیم، بنحوی که یک مدل از پیش تعیین شده برای حرکت کردن جبهه انجماد بدست آید. برای مواد خالص، کنترل کردن مرز جامد – مایع مد نظر است، در حالیکه برای مواد آلیاژی، کنترل کردن همزمان خطوط سالیدوس (مرز ناحیه خمیری و جامد) و لیکوئیدوس (مرز ناحیه خمیری و مایع) بعنوان هدف طراحی در نظر گرفته می شود. این برای نخستین بار است که یک روش عمومی برای کنترل سرعت و موقعیت خطوط سالیدوس و لیکوئیدوس، بصورت همزمان، در انجماد جهتدار آلیاژها ارائه می شود. این موضوع دارای دو اهمیت است. اولاً، مورفولوژی رشد کریستال ها و نیز ابعاد ریز ساختارها توسط الگوی حرکت این دو خط تعیین می شود. ثانیاً، حرکت نسبی خطوط سالیدوس و لیکوئیدوس، تعیین کننده ضخامت ناحیه خمیری است، که این موضوع به نوبه خود یک پارامتر اساسی در ایجاد فِرِکل ها می باشد. در نتیجه، با کنترل همزمان خطوط سالیدوس و لیکوئیدوس می توان از شکل گیری فرکل ها جلوگیری کرد. در این رساله، تأثیر چندین پارامتر، از جمله سرعت جبهه انجماد، مدت زمان انجماد، تفاوت دماهای سالیدوس و لیکوئیدوس و ضخامت ناحیه خمیری، بر شار حرارتی مجهول، مورد بررسی قرار گرفته و چندین نتیجه گیری جدید ارائه می شود.

چکیده ندارد.

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.

چکیده ندارد.