با پیشرفت تکنولوژی در صنایع هوافضا، خودرو سازی و ... نیاز به استفاده از قطعاتی که بتوانند دماهای بالاتری را نسبت به دماهای معمول تحمل کنند، از سال ها قبل احساس شده است. یکی از راه هایی که برای افزایش دمای کاری قطعات دما بالایی نظیر پره های توربین گازی، قطعات موتورهای احتراق داخلی و موتور جت استفاده می شود، استفاده از پوشش های محافظ حرارتی است. در این پژوهش، تحلیل ترموالاستیک استوانه جدار ضخیم با پوشش داخلی از جنس مواد تابعی تحت بارگذاری حرارتی و مکانیکی و همچنین محاسبه تنش های پسماند حرارتی ناشی از فرایند پوشش دهی انجام شده است. خواص مکانیکی و حرارتی پوشش به جز ضریب پواسون، بصورت کسر حجمی و بر حسب مختصات شعاعی تعریف می شوند. به منظور بدست آوردن تنش های پسماند حرارتی، از مدل استوانه چندلایه استفاده شده است. با در نظر گرفتن شرایط سازگاری در محل اتصال لایه ها و شرایط تعادل در راستای محور استوانه، مقادیر نیروی محوری هر لایه و فشار در محل اتصال لایه ها بدست آمده و در نتیجه توزیع تنش های پسماند حرارتی شعاعی، محیطی و محوری در استوانه و پوشش بدست آمده اند. به منظور تحلیل ترموالاستیسیته استوانه با پوشش ساخته شده از مواد تابعی نیز با استفاده از مدل استوانه جدار ضخیم چند لایه و تبدیل لاپلاس، معادلات انتقال حرارت و ناویر برای هر لایه بصورت جداگانه حل شده و میدان تنش های حرارتی گذرا در استوانه و پوشش بر حسب زمان بدست آمده اند. از مدلسازی نرم افزاری توسط نرم افزار abaqus 6.9 برای مقایسه نتایج آن با نتایج حل تحلیلی استفاده شده است. ضمناً از مدلسازی نرم افزاری برای بررسی تاثیر وجود پوشش های محافظ حرارتی روی ضریب شدت تنش ترکی لبه ای نیز استفاده شده است. با ارائه یک مثال، تاثیر ضخامت، پروفیل تغییرات خواص، خواص مکانیکی و حرارتی پوشش، در توزیع تنش های پسماند حرارتی و همچنین میدان گذرای دما، جابجایی و تنش های حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاکی از تاثیر بسیار زیاد پروفیل تغییرات خواص و ضخامت پوشش در توزیع تنش های حرارتی است.

چرخ دنده یکی از مهم ترین اجزای مکانیکی مورد کاربرد در سیستم های صنعتی می باشد که اغلب به علت خستگی مکانیکی، آسیب دیده و کارایی مطلوب خود را از دست می دهد. خستگی مکانیکی موجب می گردد که چرخ دنده ها در باری کمتر از حد تسلیم، تخریب گردند. در نتیجه بایستی در حین طراحی چرخ دنده ها عمر کاری مورد نیاز آن ها نیز محاسبه گردد. شکست در ناحیه ریشه دنده و کچلی سطح دنده دو عامل از کارافتادگی دنده ها می باشند. شکست ریشه در اثر خستگی خمشی و کچلی ناشی از تنش های تماسی هرتز است که مقادیر این تنش در ناحیه تماس یک زوج دنده ای بیشینه می باشد. فرآیند خستگی به دو قسمت جوانه زنی و رشد ترک تقسیم می شود. برای تخمین عمر خستگی چرخ-دنده ها از مدل های تنش پایه و کرنش پایه موجود استفاده می گردد. جهت تخمین عمر جوانه زنی ترک خستگی از ترکیب روش عددی با مدل های خستگی موجود استفاده می شود. مدل های مذکور به منظور تخمین عمر کاری چرخ دنده ساده ساخته شده از جنس فولاد 42crmo4 مورد استفاده قرار می گیرند. در ابتدا با استفاده از مقایسه میان عمر تخمینی مدل های خستگی و نتایج تجربی موجود، مناسب ترین مدل ها ارائه می گردد. سپس با کمک تعیین عمر خستگی ریشه دنده و سطح جانبی دنده، محل بحرانی جهت آغاز جوانه زنی ترک خستگی مشخص می گردد. در انتها کاهش عمر ناشی از بارگذاری خمشی دوطرفه که در چرخ دنده های هرزگرد ایجاد می گردد، تخمین زده می شود. همچنین تأثیر تغییر ابعاد و اصطکاک بر روی پروفیل و مقادیر تنش تمامی نقاط سطح جانبی دنده مورد بررسی قرار می گیرد.

چرخ واگن در محدوده عمر کاری خود با میلیون ها سیکل تماس شدید با ریل روبروست. در اثر این تماس ها، سطح چرخ دچار سایش شده و گود می شود. گودی سطح یکی از مشکلات جاری سامانه های ریلی به حساب می آید. چرخ های گود شده باعث تشدید بروز نوعی ناپایداری به نام هانتینگ می شوند. در این پایان نامه، به بررسی اثر اندازه گودی سطح چرخ و نوع آن بر ناپایداری و ارتعاشات واگن پرداخته شده است. بدین منظور، مدل ریاضی یک واگن مسافری سرعت بالا ایجاد و در یک مسیر مستقیم تحلیل دینامیکی شده است. برای استخراج معادلات دیفرانسیل غیر خطی حاکم بر حرکت واگن، از تئوری خزش غیر خطی هئوریستیک، استفاده شده است. 21 درجه آزادی برای وسیله نقلیه ریلی در نظر گرفته شده که عبارتند از: جابجایی جانبی و تغییر زاویه یاو برای هر چرخ و محور، جابجایی جانبی، جابجایی عمودی، تغییر زاویه رول و تغییر زاویه یاو برای قاب بوژی ها، جابجایی جانبی، جابجایی عمودی، تغییر زاویه رول، تغییر زاویه پیچ و تغییر زاویه یاو برای بدنه واگن. پروفیل های نو و گود شده چرخ با توابع غیر خطی در معادلات حاکم وارد و دستگاه معادلات دیفرانسیل حاکم توسط کد نویسی در نرم افزارmatlab حل شده اند. علاوه بر مدل سازی ریاضی، واگن مسافری مورد مطالعه در نرم افزار adams/rail مدل شده و سرعت بحرانی هانتینگ با پروفیل های نو و گود شده در این نرم افزار محاسبه گردیده است. در نهایت با بررسی و مقایسه نتایج تحلیلی و عددی صحت مدل سازی تأیید، حد مجاز گودی تعیین و اهمیت انواع گودی برای واگن مسافری مورد ارزیابی قرار گرفته است.

هدف این پایان نامه بررسی پدیده شوک حرارتی و اثر آن بر کاهش استحکام نمونه های گرافیتی می باشد. نمونه های گرافیتی در ابعاد مشخصی تهیه شده و تحت شوک حرارتی سیکلی قرار گرفته اند. جهت اعمال شوک های حرارتی به نمونه ها از تکرار فرایند کوئنچ استفاده شده است. به منظور بررسی اثر شوک حرارتی بر کاهش استحکام نمونه ها از آزمون استحکام خمشی سه نقطه ای استفاده شده است. برای ترسیم نمودار کاهش استحکام و بررسی پیشرفت آسیب در ماده و کاهش استحکام آن از تئوریهای مختلف پیش بینی کاهش استحکام خستگی پدیداری و آسیب پیش رونده استفاده گشته است. نتایج پیش بینی کاهش استحکام توسط مدل های مختلف با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده تا بهترین مدل برای این پیش بینی تعیین گردد. درکاربرد مدل های مختلف کاهش استحکام، میزان تنش و یا کرنش حرارتی بیشینه در یک سیکل شوک حرارتی محاسبه می گردد. بدین منظور از روش المان محدود و نرم افزار abaqus 6.7 استفاده شده است. در مدل سازی تنش های حرارتی، اثر تغییرات خواص مکانیکی و حرارتی با دما و تغییرات ضریب جابجایی گرمایی هوا و آب با تغییر دمای سطح نمونه ها در نظر گرفته شده و میزان تنش بیشینه با مدل سازی نقص های ماده در ایجاد تمرکز تنش حرارتی به روش پردازش تصویر sem دانه بندی ماده و المان محدود محاسبه شده است. همچنین برای افزایش عمر شوک حرارتی گرافیت، اثر پوشش دهی مواد مختلف با نظر گرفتن تنش پسماند ناشی از فرایند پوشش دهی به روش عددی مدل گشته و تاثیر آن بر کاهش استحکام شوک حرارتی گرافیت مورد بررسی قرار گرفته است. با در دست داشتن نتایج آزمایشگاهی کاهش استحکام در اثر سیکل های خستگی و توزیع تنش و کرنش حرارتی در یک سیکل، نمودارهای کاهش استحکام گرافیت در اثر شوک حرارتی ترسیم و با یکدیگر مقایسه شده تا بهترین مدل انتخاب شود. برای بررسی پارامترهای موثر بر افزایش عمر خستگی ماده، اثر تغییرات خواص مکانیکی-حرارتی گرافیت بر تغییر تنش حرارتی بیشینه در یک سیکل مطالعه شده است. برای این منظور از الگوریتم شبکه عصبی جهت مدل سازی تابع تنش استفاده و به کمک آن توزیع احتمالی عمر خستگی محاسبه شده است.

در سال های اخیر با توسعه موتورهای پرقدرت صنایع هوافضا، توربین ها و راکتورها و دیگرماشین ها نیاز به موادی با مقاومت حرارتی بالا و مقاوم تر از لحاظ مکانیکی احساس شده است. مواد هدفمند که داری استحکام حرارتی و مکانیکی بالایی می باشند، گزینه مناسبی برای استفاده در توربین ها و صنایع هوافضا می باشند. هدف از انجام این پایان نامه، تحلیل ضربه کم سرعت به ورق گرد ساخته شده از مواد هدفمند دوجهته می باشد. از آنجایی که ساختارهای هدفمند دوجهته کمتر مورد تحلیل قرار گرفته اند، انجام این پایان نامه کمک زیادی به درک رفتار این ساختارها می نماید. در این پایان نامه در ابتدا، روابط سینماتیک ورق گرد هدفمند دو جهته با استفاده از تئوری کلاسیک ورق و تئوری مرتبه اول برشی برای اولین بار استخراج شده اند. دو معادله در پایان حائز اهمیت می باشد. معادله اول معادله حاکم و معادله دوم، معادله بار برشی می باشد. با هر دو این معادلات می توان مسئله ضربه را حل نمود. با کنار هم قرار دادن معادله ورق و معادله ضربه، دو معادله با دو مجهول بدست می آید. این دو مجهول (خیز ورق و نفوذ گلوله) توابعی از زمان و مکان (شعاع ورق) می باشند. برای حل این معادلات در حوزه مکان از روش گلرکین و برای حل آن در حوزه زمان از روش رانگ-کوتا استفاده می شود. نتایج را می توان برای دو بازه زمانی کوتاه (زمان آغاز برخورد تا لحظه خروج ضربه زن) و بازه زمانی بلند (ارتعاش آزاد ورق) بررسی نمود. در بازه زمانی کوتاه و بلند نتایج حاصل از معادله حاکم و معادله بار برشی تقریبا یکسان می باشد. در بازه زمانی بلند نتایج معادله حاکم با نتایج حاصل از نرم افزار abaqus مقایسه شدند، که نتایج تقریبا یکسان بدست آمد.

در این پایان نامه، به منظور بررسی رفتار مکانیکی ساندویچ پانلهای متداول و پر کاربرد در صنایع دریایی، ابتدا نسبت به ساخت 2 نوع سازه ساندویچی با جنس پوسته مشترک فایبرگلاس متشکل از پنج لایه الیاف بافته شده شیشه به عنوان الیاف و همچنین رزین اپوکسی به عنوان ماتریس و همچنین 2 نوع متفاوت فوم هایpvc و polyurthane به عنوان هسته ساندویچ ها اقدام گردیده است،که علت انتخاب این نوع از ساندویچ پانلها بدیع بودن زمینه بررسی،کاربرد وسیع در صنایع و امکان ساخت درداخل کشور بوده است. سپس با انجام تستهای مکانیکی برشی و پیچشی به صورت مجزا به بررسی رفتار مکانیکی نمونه پرداخته شده است و در پایان با مدل سازی تست های انجام گرفته توسط نرم افزار abaqus ، به تحلیل عددی رفتار سازه و تاثیر عوامل مختلف از جمله ابعاد، و خواص مکانیکی هسته و پوسته بر نتایج خروجی پرداخته شده است، و در پایان به مقایسه و تحلیل نتایج خروجی حاصل از تست های مکانیکی و حل عددی پرداخته شده است.

مدل های متفاوتی برای بیان مراحل مختلف شکل گیری آسیب و رشد آن تا شکست قطعه ارائه شده اند. از نخستین مراحل شکل گیری آسیب، ایجاد ترک است که در تحقیق پیش رو برای فرایند آهنگری – که از مهم ترین عملیات شکل دهی می باشد- مورد مطالعه قرار می گیرد. مدل های مورد بحث، آن دسته از مدل های تجربی می باشند که دارای یک ثابت هستند. این مدل ها شامل: مدل براتزو، مدل کلیفت، مدل کاکرافت- لیتام، مدل لیروی، مدل رایس- تریسی، مدل مگلینتاک و مدل آیادا می باشد. آسیب در نظر گرفته شده، اولین ترک ایجادشده در جسم تحت فرایند آهنگری است که توسط چشم غیرمسلح قابل مشاهده می باشد. برای نمونه های مختلفی که از جنس آلیاژ آلومینیوم 6061 به صورت آنیل شده هستند، مکان ایجاد اولین ترک، ثبت و مشاهدات صورت گرفته با نتایج حاصل از مدل های آسیب که با کمک المان محدود به دست می آید مقایسه می شوند. در نهایت مدل های کارامد برای فرایند آهنگری از بین مدل های مذکور انتخاب شده و معرفی می گردند. هم چنین مقدار بحرانی آسیب برای هر کدام از مدل های کارامد ارائه می شود که با استفاده از این مقدار می توان ایجاد ترک را در فرایند آهنگری، برای آلیاژ آلومینیوم o-6061 پیش بینی کرد.

رشد صنعت حمل و نقل یکی از شاخص های مهمی است که میزان توسعه هر کشوری را بخوبی نشان می دهد. چرخ فولادی راه آهن در محدوده عمر کاری خود عمدتاً حرکت غلتشی و ندرتاً لغزشی بر روی ریل دارد. این حرکت غلتشی باعث می شود که، هر نقطه از سطح ریل در کسری از زمانِ یک دور غلتش کامل چرخ روی ریل، بارگذاری خستگی را تحمل نماید. این نوع خستگی را خستگی تماس غلتشی می نامند. خستگی تماس غلتشی منجر به ایجاد و رشد ترک های سطحی و زیرسطحی در چرخ و ریل می شود. غیرخطی بودن ماهیت تماس و همچنین رفتار ماده با فرض تغییرشکل پلاستیک، تحلیل تماس چرخ و ریل را با پیچیدگی های خاصی روبرو می کند. ترک های سطحی در تقابل با سایش عمدتاً از بین می روند اما ترک های زیر سطحی رشد کرده و منجر به شکست های عمیق تر و سانحه خیزتر می شوند. این پایان نامه به مدلسازی تماس چرخ و ریل، و همچنین ترک عرضی داخلی در ریل های راه آهن ایران توسط نرم افزار اجزاء محدود آباکوس، جهت بررسی رشد ترک و محاسبه عمر ریل برای جلوگیری از وقوع شکست ریل و خروج از خط قطار می پرازد. برای این منظور ترک عرضی داخلی بیضوی (لکه بیضی ) در ریل uic60 مدلسازی و ضرایب شدت تنش چهار رأس قطرهای این ترک بیضوی استخراج می گردد. بدلیل وجود تنش خمشی فشاری در تاج ریل، و عرضی بودن ترک، ضریب شدت تنش مود i، صفر بدست می آید ولی مودهای برشی ii و iii باعث رشد ترک می شوند. از آنجایی که روابط تخمین عمر بر اساس ضریب شدت تنش مود اول هستند، ضرایب شدت تنش معادل از روابط مربوطه بدست می آید و ملاحظه شد که رأس بالایی ترک بحرانی می باشد. سپس این مدلسازی را برای ترک هایی با طول های مختلف انجام داده شد. برای اینکه بتوان از روابط تخمین عمر استفاده کرد، باید ضریب شدت تنش معادل را به صورت تابعی از طول ترک قرار داد. بنابراین با استفاده از نرم افزار labfit این تابع استخراج می گردد. در پایان هم با محاسبه طول ترک اولیه و نهایی، عمر ریل تخمین زده می شود.

استفاده از مواد چندلایه برای پاسخ گویی به نیازهای فناوری مدرن با رشدی قابل توجه همراه شده است. معمولاً شکست در فصل مشترک لایه ها از یک نقص به ویژه ترک آغاز می شود. بر این اساس تحلیل شکست نیازمند شناخت میدان تنش در اطراف نوک ترک است. به همین منظور پس از بررسی میدان تنش نوک ترک واقع بر مرز اتصال دو ماده الاستیک خطی همسانگرد، روشی عددی برای محاسبه ضرایب شدت تنش ترک معرفی شده است. در این روش ضرایب شدت تنش به طور مستقیم از محاسبه نیروها و جابجایی های گره ای در تحلیل المان محدود محاسبه می شود. بررسی عددی برخی مسائل کاربردی ترک در فصل مشترک دو ماده نشان می دهد، روش مذکور با وجود استفاده از المان بندی ساده متشکل از المان های نسبتاً درشت مرتبه اول و المان های خطی فنر، از دقت کافی برخوردار است. همچنین تنش الاستیک t (اولین جمله غیرتکین در بسط سری ویلیامز میدان تنش مجاور نوک ترک) به عنوان پارامتری موثر بر فرآیند شکست، برای ترک واقع بر فصل مشترک مورد بررسی قرار گرفته است و نقش این پارامتر در تعیین جهت رشد ترک تشریح می شود. در این راستا یک روش عددی متداول برای محاسبه پارامتر t معرفی شده است. محاسبه عددی تنش t به روش مذکور برای مساله صفحه ای ترک مرکزی واقع بر مرز اتصال دو ماده همسانگرد انجام گرفته است. نتایج این بررسی عددی به جز ناحیه ای کوچک در مجاورت نوک ترک، تطابق خوبی را با حل تحلیلی مساله مذکور نشان می دهد.

در اثر افزایش بار محوری و سرعت حرکت قطارها، چرخ قطار در طول سرویس کاری خود تحت بارهای مکانیکی و حرارتی شدیدی قرار می گیرد. بارهای مکانیکی شامل بار عمودی به سبب وزن واگن و بار عرضی به علت اختلالات خطوط راه آهن می باشند. بارهای حرارتی از تبدیل توان اصطکاکی چرخ به حرارت در طول ترمزگیری ایجاد می شوند. در این پروژه تماس چرخ منوبلوک با قطر 920 میلیمتر با پروفیل s1002 و ریل uic60 با در نظر گرفتن بار عمودی و عرضی در نرم افزار المان محدود آباکوس تحلیل می شود. مقادیر ماکزیمم فشار تماسی ، ابعاد بیضی تماس هرتز، همچنین ماکزیمم تنش برشی و فون میزز و محل وقوع آن ها در چرخ واگن مسافری 66 نفره اسپانیایی مورد استفاده در حمل و نقل ریلی ایران، برای بار عمودی و ترکیب بار عمودی و عرضی محاسبه و نتایج حاصل از بار عمودی و بار ترکیبی عمودی و عرضی، با هم مقایسه می شوند. با فرض تبدیل تمام توان ترمزگیری به حرارت، شار حرارتی از گراف سرعت قطار محاسبه و بر چرخ وارد می شود و تنش های حرارتی محاسبه می گردند. بارهای مکانیکی و حرارتی بطور همزمان بر چرخ اعمال می شوند و مقادیر ماکزیمم تنش برشی و فون میزز و مکان وقوع آن ها در چرخ بدست می آیند. نتایج بدست آمده از بارگذاری ترکیبی مکانیکی و حرارتی با بارگذاری مکانیکی مقایسه شده و تاثیر حرارت ناشی از ترمزگیری مشاهده می شود. همچنین اثر میدان-های تنش مکانیکی و حرارتی در واماندگی چرخ بیان می گردند.

آلیاژهای حافظه دار گروه خاصی از مواد هوشمندند که می توانند در اثر افزایش دما تحت یک استحاله ی فازی برگشت پذیر جامد به جامد به شکل اولیه ی خود بازگردند. به علاوه این مواد تحت بارگذاری سیکلی مکانیکی، می توانند از طریق ایجاد حلقه ی برگشت پذیر هیسترزیس، انرژی مکانیکی را جذب و یا تلف کنند. این ویژگی های بی نظیر آلیاژهای حافظه دار، آن ها را برای کاربردهای حسگری، عملگری، جذب انرژی ضربه و دمپ ارتعاشات مناسب ساخته است. در تحقیقات صورت گرفته تا به امروز، مدل سازی رفتار آلیاژ حافظه دار بصورت مناسبی صورت نگرفته است، چرا که کسر حجمی مارتنزیت که عامل مهمی در تعیین خواص آلیاژ حافظه دار و نیروی بازیابی آن می باشد ثابت در نظر گرفته شده است. از طرفی اکثر پژوهش های انجام شده پاسخ ورق به ضربه مرکزی را در بر می گیرند و عموماً برای حالت های بدون پیش بار انجام شده اند. در این پژوهش به تحلیل دینامیکی غیرخطی ضربه کم سرعت ورق کامپوزیتی مستطیلی تقویت شده با آلیاژ حافظه دار پرداخته شده است. برای استخراج نتایجی دقیق، در مدل سازی آلیاژ حافظه دار با کد نویسی vumat در نرم افزار آباکوس، اثر تغییرات لحظه ای و غیر یکنواخت بودن مکانی میزان تبدیل فاز آستنیت به مارتنزیت و برعکس در نظر گرفته شده است. همچنین بجای استفاده از تئوری های تقریبی ورق، به منظور استخراج پاسخ های ضربه بر پایه تئوری الاستیسیته سه بعدی از شبیه سازی سه بعدی ضربه در نرم افزار آباکوس استفاده گردیده است. در انتها نیز به بررسی تاثیر پارامترهای مختلف از جمله اثر کسر حجمی آلیاژ حافظه دار، موقعیت قرارگیری آلیاژ حافظه دار، پیش بار و خارج از مرکز بودن ضربه بر پاسخ ضربه ورق کامپوزتی تقویت شده با آلیاژ حافظه دار پرداخته شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که خاصیت سوپر الاستیسیته آلیاژ حافظه دار باعث می شود که این آلیاژ در حین ضربه با تشکیل حلقه هیسترزیس انرژی زیادی را جذب کند. این امر باعث کاهش انرژی جذب شده توسط ورق کامپوزیتی می گردد و در نتیجه مقاومت به ضربه ورق کامپوزیتی افزایش و آسیب ناشی از ضربه کاهش می یابد.

در این پژوهش، استوانه ی حاوی ترک طولی نیم بیضوی مورد مطالعه قرار می گیرد. حل تحلیلی میدان تنش ترموالاستیک در استوانه ی کوتاه تحت بارهای مکانیکی وحرارتی شبه استاتیکی با گرادیان محوری به کمک تبدیلات انتگرالی هنکل محدود و فوریه محدود ارائه می شود. در استوانه کوتاه، دستگاه معادلات حرکت کوپله به همراه شرایط مرزی کوپله تحلیل می شود. روش حل تحلیلی به کارگرفته شده به گونه ای است که به کمک آن استوانه تحت شرایط مرزی و بارگذاری های مختلف، قابل تحلیل می باشد. تابع وزن دوبعدی ترک نیم بیضوی سطحی در ورق با ضخامت محدود و در دیواره ی داخلی استوانه جدار ضخیم استخراج می گردد. این تابع وزن امکان درنظر گرفتن هر بارگذاری دوبعدی دلخواه روی سطح ترک را فراهم می آورد. تابع وزن دوبعدی امکان محاسبه ی ضریب شدت تنش برای نقاط مختلف روی جبهه ی ترک را نیز میسر می سازد. نتایج نشان می دهد که در استوانه های حاوی ترک طولی نیم بیضوی تحت بارهای مکانیکی و حرارتی با گرادیان محوری، نقاط بحرانی جبهه ی ترک از دیدگاه ضریب شدت تنش لزوما نقاط سطحی و عمقی نمی باشند. این موضوع می تواند بر روند رشد جبهه ی ترک و پیش بینی عمر استوانه ترکدار تاثیرگذار باشد. بر اساس تحلیل های انجام شده، در استوانه های حاوی ترک طولی نیم بیضوی تحت بارهای مکانیکی و حرارتی با گرادیان محوری، لزوما ضریب شدت تنش نقاط جبهه ی ترک، نسبت به نقطه ی عمقی متقارن نمی باشد. این موضوع می تواند منجر به رشد نامتقارن ترک نیم بیضوی گردد. به علت اندرکنش تنش های محیطی کششی و فشاری در استوانه ی تحت بار حرارتی با گرادیان خطی، با افزایش نسبت عمق ترک، ضریب شدت تنش نقاط عمقی کاهش می یابد. در استوانه ی اتوفرتاژ به دلیل توزیع تنش پسماند ناشی از فرآیند اتوفرتاژ، کاهش ضریب شدت تنش در نقاط سطحی بیشتر از کاهش آن در نقاط عمقی می باشد. مقایسه ی نتایج حاصل از تابع وزن پیشنهادی در تطابق بسیار خوبی با نتایج موجود در مراجع و نتایج روش اجزاء محدود قرار دارد. بررسی ها نشان می دهد که در ساده ترین سازه های صنعتی، صفحه ی ترک مجازی می تواند توزیع تنش دوبعدی ای تجربه کند که توابع وزن یک بعدی امکان استخراج ضریب شدت تنش صحیح را نخواهند داشت. لذا به کارگیری توابع وزن دوبعدی در تعیین ضریب شدت تنش در سازه های ترک دار ضروری می باشد.

در این تحقیق، اثر ضربه سرعت پایین بر روی ورق fml به صورت تجربی و عددی مورد بررسی قرار می-گیرد. شبیه¬سازی عددی با استفاده از مکانیک آسیب محیط پیوسته برای فلز و کامپوزیت انجام می¬شود. برای بررسی پیشروی آسیب در فلز آلومینیم 2024-t3 از مدل لمتق استفاده می¬گردد. پارامترهای آسیب مورد نیاز آن به روش تجربی و با استفاده از بارگذاری و باربرداری روی نمونه و عکسبرداری از آن بدست می¬آید. با استفاده از دستگاه وزنه افتان و اعمال ضربه تکراری سرعت پایین بر روی نمونه¬های آلومینیم 2024-t3، پاسخ ورق تحت ضربه¬های تکراری با انرژی ثابت تعیین می¬گردد. شبیه¬سازی ضربه تکراری سرعت پایین با نرم¬افزار آباکوس و نوشتن کد آسیب لمتق در زیر برنامه vumat انجام می¬گیرد. مقایسه نتایج شبیه¬سازی با نتایج تجربی تطابق خوب نتایج این دو روش را نشان می¬دهد. همچنین برای کامپوزیت از مدل آسیب غیر همسانگرد الاستیک و پلاستیک استفاده شده و قوانین رشد آسیب، سخت¬شوندگی آن و فرمول¬بندی آسیب غیرهمسانگرد الاستیک و پلاستیک ارائه می¬شود. ضربه¬های تکراری سرعت پایین با انرژی ضربه ثابت بر روی گلار انجام و رشد آسیب در ضربه¬های مختلف با روش مخرب و غیر مخرب از جمله c- اسکن بررسی می¬گردد. با افزایش تعداد ضربه، ناحیه آسیب دیده افزایش و ترتیب آسیب¬ها شامل پلاستیسیته، ترک ماتریس، واماندگی الیاف، تورق و سوراخ¬شدن در ضربه-های مختلف ارائه می¬شود. با انجام ضربه در دو محل بر روی ورق گلار، اثر فاصله در ضربه¬های تکراری مورد ملاحظه قرار می¬گیرد. نقش فلز آلومینیم در اثر فاصله روی آسیب مهم می¬باشد، بطوریکه قبل و پس از ایجاد ترک در آلومینیم با کاهش فاصله، سفتی ورق بترتیب افزایش و کاهش می¬یابد. پس از آن اثر کاهش انرژی ضربه در ضربه¬های تکراری مورد بررسی قرار می¬گیرد. حد آستانه انرژی به عنوان ماکزیمم انرژی ضربه در ضربات تکراری پس از ضربه اول تعریف می¬شود که سبب هیچ آسیبی در نمونه نمی¬گردد. برای ضربات پیرو با انرژی بیش از حد آستانه، اثر ضربات تکراری مهم می¬باشد. در ضربه¬هایی با انرژی کمتر از حد آستانه، ضربات تکراری نقش بارزی در ایجاد آسیب ندارند. در شبیه¬سازی ضربه بر روی گلار با استفاده از مکانیک آسیب محیط پیوسته و کدنویسی آسیب در زیربرنامه vumat، در نظر گرفتن اثر پلاستیسیته و آسیب برای فلز آلومینیم، و آسیب غیرهمسانگرد الاستیک و پلاستیک برای کامپوزیت، تطابق خوبی بین نتایج تجربی و عددی را ارائه می¬دهد. شبیه¬سازی ضربه بر روی گلار برای محل¬های مختلف ضربه و ابعاد متفاوت بررسی می¬گردد. نزدیکی محل ضربه به تکیه¬گاه منجر به مقاومت ضربه بالاتری می¬شود. همچنین نقش تکیه¬گاه در ضربه تابع دور و نزدیک بودن محل ضربه به تکیه¬گاه می¬باشد. با اعمال ضربه در محل¬های مختلف و ابعاد متفاوت ورق گلار، تغییر ابعاد ورق سبب تغییر روند پاسخ ضربه نمی¬شود. در همه ابعاد نیروی تماس در محل نزدیک به دو تکیه¬گاه طولی و عرضی بیشترین و در مرکز ورق کمترین است.

با توجه به گسترش روز افزون صنعت و به دنبال آن افزایش تقاضای انرژی های فسیلی و نیز محدودیت منابع نفت و گاز در سواحل و مناطق کم عمق، توجه هر چه بیشتر به مناطقی با عمق زیاد ضروری و اجتناب ناپذیر است. سکوهای نیمه شناور یکی از بهترین و مناسب ترین گزینه ها برای این منطقه در فعالیت های مختلف اکتشاف، حفاری، استخراج و تولید است. بر این اساس ضرورت دارد، عمر اعضای بحرانی شناور قبل از خرابی تخمین زده شود تا عملیات اکتشاف و یا بهره برداری بدون وقفه و بصورت دائم و با کمترین هزینه انجام پذیرد. از آنجا که وجود بارهای متناوبی از جمله بارهای موج، جریانهای دریایی و ... در محیط دریا یکی از دلایل اصلی خرابی اعضا در اثر خستگی است در این پایان نامه با توجه به شرایط محیطی دریای خزر یک سکو حفاری نیمه شناور انتخاب شده است. ابتدا سکو در نرم افزار ansys مدلسازی می شود و امواج متفاوتی در 8 جهت 0 تا 360 درجه به سکو تابش داده می شود. پس از مدلسازی و تحلیل هیدرودینامیکی سکو در هر حالت تابش موج که با استفاده از تئوری موریسون انجام خواهد گرفت، نیروها و لنگرهای داخلی در هر مقطع از مهارکننده افقی محاسبه می گردد و محل بحرانی مهارکننده برای بدست آوردن عمر خستگی با توجه به راستاهای مختلف تابش امواج انتخاب می شود. سپس اتصال ستون به مهارکننده (شامل مقطع بحرانی مهارکننده) در نرم افزار abaqus مدلسازی می شود. آنگاه هر یک از 8 حالت بارگذاری بطور مجزا به اتصال اعمال می گردد. بارگذاری های اعمال شده به اتصال نتایج تحلیل هیدرودینامیکی است که در قسمت قبل بدست آمده است. سرانجام عمر مهارکننده افقی از چندین دیدگاه خستگی کلاسیک و به کمک کد نویسی در نرم افزار matlab محاسبه خواهد گردید.

افزایش دمای گاز ورودی به توربین ها جهت افزایش راندمان از مسائلی است که همیشه مورد توجه می باشد. این افزایش دما، عوارض و مشکلاتی را ایجاد می کند. که خزش از مهمترین آنهاست. در این پروژه ضمن اشنایی با توربین گاز و پره توربین گازی، پدیده خزش بطور کامل مورد بررسی قرار می گیرد. تأثیر عواملی همچون درجه حرارت، تنش و خواص ماده روی خزشی، خزش تحت تنشهای چند محوره، شکست خزشی و اثر متقابل خزش و خستگی مورد بررسی قرار گرفته و روشهای مختلف تعیین عمر قطعات در دماهای بالا شرح داده می شوند. در ادامه یک پره توربین گازی به کمک نرم افزار المان محدود ansys مدل شده و مورد تحلیل تنش و خزش قرار می گیرد. عمر پره مذکور که از جنس in738lc می باشد. از روشهای مختلف تعیین و با نتایج ansys مقایسه می شود.

مخازن تحت فشار از اهمیت فراوانی در صنایع مختلف برخوردار بوده و کاربرد وسیعی دارند، از این رو مطالعه بر روی آن و تحقیق روشهای ساخت و بررسی اثر عوامل مختلف بر روی آن ضرورت می یابد. مخازنی که در دماهای بالا کار می کنند. ممکن است در معرض اثر خزش قرار گیرند. در این صورت تغییر شکل آنها به صورت غیر الاستیک و وابسته به زمان می باشد. در این تحقیق در فصل اول اشاره ای کوتاه به تاریخچه تحقیقات انجام یافته در مورد مخازن، خزش و مخازن چند لایه می شود. در فصل دو به بررسی پدیده خزش پرداخته شده است. همچنین تنوریهای مختلف ارائه شده برای پدیده خزش مورد مطالعه قرار می گیرد و در نهایت خزش چند محوره به طور عام بررسی شده است در فصل سوم بعد از استخراج روابط حاکم بر روی استوانه جدار ضخیم، روشهای ساخت استوانه های چند لایه و اهمیت آن از جهت کاهش وزن و یکنواخت ترشدن توزیع تنش مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت روابط حاکم بر یک استوانه چند لایه انطباقی استخراج می گردد در فصل چهارم ابتدا روابط خزشی حاکم بر استوانه جدار ضخیم بدست آمده است سپس به تحلیل خزش در یک استوانه جدار ضخیم پرداخته شده است. در نهایت با استفاده از تحلیل خزش در استوانه جدار ضخیم تک لایه و روابط حاکم بر روی استوانه های چند لایه جدار ضخیم ، به تحلیل خزش در استوانه های چند لایه پرداخته می شود. در این تحلیل به بررسی تغییر تنشهای اولیه با توجه به تغییر فشارهای انطباقی در سطوح تماس لایه ها به دلیل کاهش مقدار تداخل شعاعی در اثر خزش پرداخته شده است.