براساس تحلیل تنش توسط اولتراسونیک ، تغییر سرعت امواج طولی و عرضی با تغییر میدان تنش داخلی در جسم می باشد. هدف از پایان نامه حاضر به دست آوردن روابط تحلیلی بین سرعت امواج اولتراسونیک با کرنش در پوسته های دوار است . با توجه به لزوم دقت زیاد، در این پایان نامه از تئوری الاستیسیته غیرخطی (تئوری مورناگان) استفاده شده است . معادلات کلی حرکت در دستگاه مختصات دکارتی، توابعی غیرخطی از مشتقات جزئی تغییر مکان هستند. هنگام عبور امواج از جسم تحت تنش ، تغییر مکان کل شامل تغییر مکان استاتیکی (ناشی از تنش ) و تغییر مکان جزئی دینامیکی (ناشی از عبور امواج) می باشد. برای بررسی و استخراج روابط مورد نیاز در پوسته ها، معادلات مزبور بایستی در دستگاه مختصات دکارتی بر حسب دستگاه مختصات استوانه ای و کروی بیان شوند. به این منظور کلیه مبانی مرتبه اول و دوم مشتقات جزئی و معادلات غیرخطی حرکت در حسب دستگاه مختصات استوانه ای و کروی به دست آمده اند. آنگاه این معادلات با استفاده از بسط تیلور حول موقعیت تغییر مکان استاتیکی خطی شده اند. پس از خطی کردن این معادلات مقادیر ویژه آن ها استخارج شدند. سه مقدار ویژه به دست آمده به یک موج شبه طولی و دو موج شبه عرضی می باشند. این مقادیر ویژه رابطه سرعت انتشار امواج با کرنش موجود در جسم را بیان می کنند. روابط به دست آمده در پوسته استوانه ای برای پوسته مخروطی نیز قابل استفاده می باشد. در پوسته های دارای هندسه متفاوت نیز این روابط به صورت موضعی به کار می روند. در این روابط محدودیت زوایه تابش موج نسبت به سطح پوسته وجود ندارد و به این دلیل امکان دستیابی به اطلاعات زیادی از خصوصیات نیرویی در جسم وجود دارد. در پایان نامه حاضر روش عملی استفاده از روابط تحلیل حاکم بر انتشار امواج اولتراسونیک برای یافتن تنشهای اعمال شده بر اجسام شرح داده شده است . با توجه به اهمیتی که پوسته های جدار نازک در سازه های هیدرولیکی دارند، مثالهایی از کاربرد این روابط در تحلیل تنش و تعیین دیگر مشخصات این سازه ها ارائه شده است . از آنجا که حجم عملیات ریاضی مورد نیاز در دستگاه مختصات استوانه ای و کروی بسیار زیاد می باشد و با توجه به نیاز به دقت بسیار بالا در محاسبات ، کلیه عملیات ریاضی و محاسباتی در این پایان نامه با استفاده از نرم افزار (mathematica) انجام گرفته است .

حدود یک قرن پیش سوفیس لی از گروههای پیوسته برای توسعه تئوری تبدیل ها بصورت سیستماتیک جهت حل odeها به روش جداسازی متغیرها استفاده کرد. اگرچه این تئوری روش قدیمی می باشد. اما هیچ مرجع پایه ای برای کاربرد مهندسان وجود ندارد. در پایان نامه حاضر با ارائه یک روش بسیار ساده سعی در حل odeها مرتبه اول و دوم غیرخطی با استفاده از تئوری لی شده است . این روش چنانکه بیان شد براساس جداسازی متغیرهای استوار است . ولی پیچیدگی محاسبات و حجم زیاد آن مستلزم صرف وقت و دقت زیاد بوده است . به همین جهت از نرم افزار ماکسیما جهت انجام محاسبات و ساده سازی آنها استفاده شده است و در نهایت تلاش گردیده است کل روش موجود در نرم افزار اخیر برنامه نویسی شود تا این نقص نرم افزار را که توان حل برخی از معادلات دیفرانسیل را ندارد با افزودن ماکروهای به آن برطرف نمود. در پایان نامه حاضر با استفاده از این تئوری و نرم افزار جدولی از odeهای مرتبه اول و دوم غیرخطی ارائه شده که بطور اختصار مختصات کانونیکال مورد نیاز برای جداسازی معادله در اختیار قرار می دهد.

برای اندازه گیری دما در شمشها روشهای گوناگونی وجود دارد که یکی از مناسب ترین و جدیدترین روشها، توموگرافی کامپیوتری است که در این پایان نامه بدان پرداخته شده است . معادله انتقال حرارت کلی حاکم بر مقطع شمش یک معادله دیفرانسیل در دو بعد با مشتقات جزئی است برای حل معادلات انتقال حرارت از روش تفاضل محدود استفاده شده است . برای حل این معادلات از روش صریح استفاده می شود که پاسخ آن از دقت بیشتری برخوردار است . جهت حل این معادلات برنامه رایانه ای نوشته شده است که در آن مقادیر h و cp و k متغیر در نظر گرفته می شوند. درذ روش توموگرافی، بر روی مقطع شمشم یک شبکه در نظر گرفته می شود و توسط منابع فراصوتی پرتوهایی در جهت های مختلف در نقاط متفاوت مرز، در سطح مقطع تابانیده می شود. با بدست آوردن سرعت موج در هر سلول از شبکه و استفاده از منحنی کالیبراسیون دما بر حسب سرعت سیر موج مقدار متوسط دما در هر سلول بدست می آید. برای محاسبه دمای نقاط و طول مسیرهای طی شده پرتو در هر متوسط دما در هر سلول و سایر محاسبات ، برنامه های کامپیوتری به زبان c++ نوشته شده است . همچنین منحنی های همدمای قطعه در زمانهای خاص بدست آمده است نتایج حاصله برای یک شمش آلومینیومی، که نتایج آزمایشهای تجربی در مورد آن مشخص می باشد. مقایسه شده است و توافق مورد قبولی را نشان می دهد برای انجام برخی از عملیات محاسباتی از نرم افزارهایی مانند mathcad و mathematica در موارد لازم استفاده شده است .

در این تحقیق به بررسی پایداری اعضاء فشاری با مقطع دایره و مربع با تقویت دو غلافی با تکیه گاههای ساده پرداخته شده است . برای تعیین بار بحرانی اعضاء فشاری از روش و با در نظر گرفتن چهار عبارت با دامنه و فرکانس متفاوت برای معادله تغییر شکل فرضی استفاده شده است . بار بحرانی برحسب طول و ضخامت اعضاء تعیین شده و با استفاده از روابط به دست آمده تعداد 549 منحنی برای ابعاد مختلف مقاطع تهیه شده است . منحنی های طرح تا حدود 600 درصد افزایش باربری کمانشی را نشان می دهند. همچنین منحنی ها نشان می دهند که افزایش طول غلاف اول به بیش از 70 درصد طول عضو تاثیر چندانی در افزایش ظرفیت باربری نداشته و افزایش طول غلاف دوم به بیش از 80 درصد طول غلاف اول برای اعضائی که حداقل تقویت غلاف اول 60 درصد باشد نیز تاثیر چندانی در افزایش ظرفیت باربری کمانشی ندارد. با حداقل نمودن حجم ماده مصرفی با قید ثابت نگهداشتن بار بحرانی مورد نظر، بخشهای بهینه منحنی های طرح نیز تعیین شده اند. برای اعضایی که نمی توانند بلند و لاغر تلقی شوند کمانش موضعی (پوسته ای) نیز بررسی شده است . برای دقت در محاسبات و بدست آوردن روابط، کلیه عملیات ریاضی با استفاده از نرم افزار mathematica اانجام پذیرفته و همچنین برای رسم نمودارها از نرم افزار excel 97 استفاده شده است .

در این تحقیق به بررسی تنش در نواحی مختلف پوسته های استوانه ای تقویت شده پرداخته شده است . به منظور افزایش پایداری ستون، از پوسته تقویتی غلافی در قسمت میانی استفاده شده است . برای ایجاد پیوستگی بین غلاف و پوسته استوانه ای اصلی از نیروی جا زدن ناشی از اختلاف حرارت دو عضو و همچنین جوشکاری اعضاء استفاده می شود. بعد از وارد کردن نیروهای جا زدن و جوشکاری غلاف به پوسته اصلی و همچنین در نظرگرفتن این موضوع که پس از اعمال بارهای نزدیک به بار بحرانی، پوسته استوانه اصلی مقداری انبساط پیدا خواهد کرد، با تقریب خوبی می توان ستون تقویت شده را تحت بارهای نزدیک بار بحرانی و پس از بار بحرانی پیوسته در نظر گرفت . بنابراین در قسمت مقطع عرضی ستون یعنی جائیکه جوشکاری صورت می گیرد تمرکز تنش ایجاد خواهد شد. مدل المان برای آنالیز قبل و در حین کمانش پوسته های استوانه ای جدار نازک تقویت شده با درنظر گرفتن المان پوسته هشت گرهی ایزوپارامتریک با رویه خمیده به تفصیل تشریح شده است . برنامه کامپیوتری به زبان c تهیه شده است که با استفاده از روشهای تشریح شده مقادیر تنش ها را محاسبه می کند. در پایان به منظور مقایسه نتایج حاصل از برنامه نوشته شده از بسته های نرم افزاری موجود در این زمینه یعنی staadiii,sap90 استفاده شده و نمودارهایی برای بررسی و مقایسه انواع تنش های موجود در پوسته اصلی ستون و پوسته غلافی تقویتی وجودش ارائه شده است .

پوسته های استوانه ای تقویت شده پره ای دارای کاربردهای متعدد در سازه های بندری و دریایی می باشند. این گونه سازه مرکب ، یا به عبارت دیگر پوسته با ضمایم صفحه ای، در برابر شوک حاصله از امواج آب قرار دارند و لذا جابجاییهای دینامیکی ناشی از نیروهای وارده. در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته است . با توجه به این که شوک مزبور با تغییرات خطی به خوبی قابل تخمین زدن می باشد، شوک موج از نوع مثلثی فرض شده و مساله با روش اجزا محدود تحلیل شده است . نتایج حاصله نشان می دهند که در مرکز پوسته، جابجایی دینامیکی تا 40 درصد افزایش نسبت به جابجایی استاتیکی داشته و در سطح پوسته، این افزایش تا حد 700 درصد می باشد. این نتایج حاصله از تحلیل همین مساله توسط regan با استفاده از روش تفاضل محدود، از نقطه نظر کیفی توافق خوبی را نشان می دهند. برای روشن شدن این سوال که می توان از نرم افزارهای موجود مانند sap90 برای تحلیل پوسته تقویت شده استفاده نمود یا خیر، مساله مورد بررسی توسط sap90 نیز حل شد و نتایج آن با نتایج تحلیلی سازگار می باشند.

در این تحقیق به بررسی تنش در نواحی مختلف پوسته های استوانه ای تقویت شده پرداخته شده است . به منظور افزایش پایداری ستون، از پوسته تقویتی غلافی در قسمت میانی ستون استفاده شده است . برای ایجاد پیوستگی بین غلاف و پوسته استوانه ای اصلی از نیروی جا زدن ناشی از اختلاف حرارت دو عضو و همچنین جوشکاری اعضا استفاده می شود. بعد از وارد کردن نیروهای جا زدن و جوشکاری غلاف به پوسته استوانه ای اصلی و همچنین در نظر گرفتن این موضوع که پس از اعمال بارهای نزدیک به بار بحرانی، پوسته استوانه ای اصلی مقداری انبساط پیدا خواهد کرد، با تقریب خوبی می توان ستون تقویت شده را تحت بارهای نزدیک به بار بحرانی و پس از بار بحرانی پیوسته در نظر گرفت . بنابراین در قسمت تغییر سطح مقطعی عرضی ستون یعنی در جائیکه جوشکاری صورت می گیرد تمرکز تنش ایجاد خواهد شد. کلیه معادلات حاکم بر پوسته های استوانه ای در حالت قبل از کمانش و در حین کمانش استخراج و تعیین شده اند و سپس با استفاده از روش عددی تفاوت محدود، این معادلات برای تمام گره های موجود در شبکه پوسته، به فرم تفاوت محدود در آمده اند. پس از حل همزمان دستگاه معادلات موجود، ابتدا جابجاییها و سپس تنشها تعیین شده اند. این عمل، به کمک برنامه کامپیوتری که به زبان فرترن 77 به این منظور نوشته شده، انجام پذیرفته است . حل دستگاههای معادلات توسط برنامه آماده شده (fortran power station) انجام میگیرد که توانایی حل دستگاههای معادلات تنک با شرایط نامطلوب را دارا می باشد. در نهایت به منظور مقایسه نتایج حاصل از برنامه نوشته شده، از نرم افزارهای کامپیوتری موجود در این زمینه یعنی sap 90 و staad iii استفاده شده و نمودارهایی برای بررسی و مقایسه انوع تنشهای موجود در پوست اصلی ستون و پوسته غلافی تقویتی و جوش ارائه شده اند.

در این پژوهش ، تقویت و افزایش بار بحرانی اعضا فشاری با شرایط تکیه گاهی دو سر مفصل تحت بار فشاری مورد بررسی قرار می گیرد، همانند اعضا فشاری که در اجزای مکانیکی، بخصوص در سیستمهای رباتیک و سازه های هوا و فضا بکار می روند. با توجه به اینکه در سیستمهای ذکر شده فوق و نظایر آنها کمینه کردن وزن سازه از مسائل اساسی طراحی می باشد، چرا که با این عمل انرژی مصرفی نیز متناسب با آن کاهش می یابد، به همین دلیل عضو فشاری توخالی و پره ها با مقطع متغیر در طول عضو فشاری در نظر گرفته شده اند.

موضوع این پایان نامه بررسی نظری و عملی تاثیر پارامترهای سرعت نورد ، دمای نورد و بار نورد در پدیده سایش غلتک های نورد گرم می باشد . در صنایع نورد هزینه مربوط به صرف غلتکها و تبعات ناشی از آن از جمله هزینه توقفات لازم جهت تعویض غلتکها یک موضوع بسیار مهم است.به همین منظورو بدلیل به حداقل رساندن این هرینه ها نیازبه تحقیقات دامنه دار و همه جانبه دارد.سایش غلتکهای نورد تحت تاثیر عوامل زیادی می باشدکه با توجه به تغییرات آن عوامل در هنگام پروسه نورد و نداشتن کنترل دقیق بر روی آنها ، تحقیق را دشوار و تا حدی پیچیده می کند.در این پروژه مطالعاتی بر روی انواع غلتکها ،آنالیز نیرو و فشار و اثر اصطکاک در فرایند نورد و بحث نظری در خصوص دما ،سرعت و بار نورد انجام گرفته است.در نهایت پس از مطالعات زیاد به طراحی و ساخت دستگاهی جهت بررسی عملی آثار سه عامل دما، سرعت و بار نورد بر روی سایش غلتک ها پرداخته شده است.

عملیات حرارتی و روش های تولید از قبیل نورد، فورج و غیره ، باعث ایجاد تنش پسماند و تغییر در بافت قطعات شده و در این حالت ماده از حالت ایزوتوپی خارج می گردد.همچنین در مباحث اکوالاسیسیته بدون تحلیل بافت نمی توان تنش های پسماند موجود در جسم را بدرستی تعیین کرد.در پژوهش حاضر معادلات حرکت ذره در یک محیط الاستیک غیر ایزوتروپیک جزیی تحت تنش پسماند با در نظر گرفتن اثر بافت در دو حالت متفاوت نورد بررسی شده و با استفاده از تئوری انتشار امواج الاستیک در ماده ، روابط میان سرعت انتشار موج با کرنش پسماند و پارامترهای بافت در صفحات مشخص بدست آمده اند و سپس این روابط برای حالت بارگذاری تک محوری بر روی شمش های نورد شده ساده شده اند. همچنین آثار تنش پسماند و آثار بافت بر روی سرعت انتشار موج تفکیک شده و نتایج تحلیلی بدست آمده برای حالت بارگذاری تنش بصورت یک بعدی در شمش ها با نتایج تجربی مقایسه شده اند که مطابقت خوبی را نیز نشان می دهند.

یک سیستم نگهداری علاوه بر تامین ایمنی، بایستی از نظر اقتصادی نیز مناسبترین نوع سیستم نگهداری باشد. بررسی های انجام گرفته در ارتباط با عدم پایداری قابهای کشویی که از مناسبترین سیستم های نگهداری در معادن می باشد نشان می دهد که کمانش ستونهای قابها نقش مهمی در ناپدیداری این قابها و در نتیجه در خرابی تونل ها داشته است. برای تحلیل کلاهک قاب از روش تعادل نیروهای اعمالی بر کلاهک و نیروهای ایجاد شده در کلاهک استفاده شده است. براساس این تحلیل تنش تحمل شده بوسیله کلاهک (تنش غشایی) بسیار بزرگتر از تنش اعمال شده بر آن (تنش خارجی) می باشد و همین امر باعث بالا بودن مقاومت آن می شود. ستونهای یک قاب، بیشتر در معرض کمانش قرار می گیرند. تا زمانی که بار روی آنها نسبتا کم است، افزایش بار فقط به کوتاه شدگی محوری قطعه منجر می شود ولی زمانی که بار به مقدار بحرانی معین برسد ستونها کمانش می کنند. برای تحلیل کمانش این اعضا از روشهای تقریبی از جمله روش حساب تغییرات، روش ریلی- ریتز و روش اصلی بقای انرژی استفاده شده است. اساس این روشها، بدست آوردن منحنی شکل ستون است که منجر به کمترین مقدار انرژی پتانسیل مقدار ایستا شود. در نتیجه، منحنی شکلی که برای ستون پیشنهاد شده است یک تابع چند جمله ای از درجه چهار می باشد. این شکل پیشنهادی در مقایسه با شکل متداول ستون دارای دو مزیت است: اولا در اثر اعمال نیرو بار بحرانی بیشتری را تحمل می کند. ثانیا با توجه به کوتاه بودن طول انحنا این ستون، از نظر مصرف مصالح مقرون به صرفه می باشد.

استفاده از امواج التراسونیک یکی از بهترین و موثرترین روشهای غیرمخرب در تشخیص و تعیین تنش در ورق ها و پوسته ها می باشد. اساس تحلیل تنش توسط امواج التراسونیک تغییر سرعت امواج طولی و عرضی با تغییر میدان تنش داخلی در جسم می باشد.دراین پژوهش معادلات حرکت ذرات ماده با استفاده از تئوری غیرخطی الاستیسیته و استفاده از تئوری انتشار امواج محاسبه شده اند.همچنین امواج عرضی مناسب ترین نوع موج برای بررسی تنش می باشد که دراین پژوهش مورد بررسی قرار گرفته است.معادلات بیانگر رابطه سرعت موج و تنش برای دو آلیاژ آلومینیم و فولاد به کار گرفته شده است. نتایج این بررسی ها در نمودارهایی نشان داده شده است.