جداسازی ارتعاشات در سیستم های ارتعاشی و به حداقل رساندن میزان نیروی انتقال یافته از موتورها به بدنه از مسائلی است که همواره مورد توجه پژوهشگران بوده است. یکی از روش های کاهش ارتعاشات انتقال یافته به بدنه به کارگیری دسته موتورهای هیدرولیکی است که به دلیل داشتن ویژگی های دینامیکی خاص در صنایع هوایی و خودروسازی مورد استفاده قرار می گیرند. در صنایع هوایی، کاهش ارتعاشات در فرکانس خاصی که بیشترین زمان کارکرد موتور در آن سرعت دورانی است، به کمک دسته موتورهای هیدرولیکی رخ می دهد. در این رساله، دسته موتور هیدرولیکی غیرفعالی ارائه شده است که قادر است به صورت همزمان نیروی انتقال یافته را در دو فرکانس ورودی کاهش دهد. از دیگر ویژگی های این طراحی جدید، قابلیت کاهش سختی دینامیکی در فرکانس های قله با بهره گیری از سیالی با ویسکوزیته بالا درون محفظه ی داخلی تعبیه شده می باشد. در ادامه، این دسته موتور با استفاده از سیال مگنتورئولوژیکال توسعه داده شده است و دسته موتوری شبه فعال با قابلیت کاهش موثر اندازه ی سختی دینامیکی در فرکانس قله حاصل گردیده است. در نهایت کاربرد بازیاب مکانیکی در توسعه ی این نوع از دسته موتورها مورد بررسی قرار گرفته است. دیگر فعالیت های صورت پذیرفته در این پژوهش متمرکز بر کاربردهای دسته موتورهای هیدرولیکی در صنایع خودرو بوده است. دسته موتور هیدرولیکی شبه فعال دو حالته (حالت ایزوله ی ارتعاشی با قابلیت تغییر در موقعیت فرکانس فاق به کمک تغییر سطح مسیر اینرسی و حالت مستهلک کننده در جابجایی های نسبی زیاد) و همچنین دسته موتور هیدرولیکی با قابلیت عملکرد در سه حالت غیرفعال، مستهلک کننده و فعال از دیگر نتایج این مطالعه بوده است. ساخت دسته موتور شبه فعال با استفاده از سیال مگنتورئولوژیکال برای کاربردهای خودرو و تست آن در این رساله صورت گرفته است. در انتها شبیه سازی مدل دو درجه آزادی سیستم ارتعاشی موتور انجام شده و کارایی دسته موتور در هنگام اعمال بارهای ضربه ای و عملکرد عادی موتور نشان داده شده است.

در روشهای طراحی سنتی سیستمهای مکاترونیکی، قسمتهای مختلف سیستم به صورت متوالی طراحی میشوند، در حالی که به دلیل برهمکنشهای پیچیده موجود بین زیرسیستمهای یک سیستم مکاترونیکی، بهینه بودن نتیجه حاصل از این روش زیر سوال خواهد بود. بنابراین، به تازگی ایده طراحی توأمان و یکپارچه سیستمهای مکاترونیکی با هدف دستیابی به عملکرد بهینه در این سیستمها مطرح شده است. در روشهای پیشنهادی برای طراحی توأمان، تلاش فراوانی برای هوشمندسازی روند طراحی از طریق انجام این فرآیند به صورت خودکار انجام شده است. در این پژوهش روش طراحی خودکار حاصل از ترکیب ابزار مدلسازی باندگراف و ابزار جستجوی برنامه نویسی ژنتیک به منظور طراحی بهینه توپولوژی و مقادیر عددی به صورت توأمان برای سیستمهای مکاترونیکی مورد استفاده قرار میگیرد. ابتدا با هدف بهبود فرآیند طراحی از طریق روش ترکیبی مورد نظر، اقدام به ایجاد حافظه کلی برای ابزار جستجو میگردد. به این ترتیب با شناسایی توپولوژیهای یکسانی که در طی فرآیند طراحی ایجاد میشوند و حذف این حلها از مراحل بعدی طراحی (شبیه سازی و استخراج معادلات مربوط به هر حل و بهینه سازی پارامترهای عددی)، از اتلاف وقت در روند حل مسئله به صورت موثری جلوگیری میشود. در گام بعدی، برای هوشمندسازی روش طراحی مورد استفاده، قابلیت تنظیم دینامیک برای پارامترهای اساسی در تعیین تابع برازندگی ایجاد میشود. به این ترتیب اصلاحات مورد نیاز در روند تعیین برازندگی برای هر حل، در حین انجام فرآیند طراحی و به صورت خودکار اعمال میشوند، و در نتیجه میتوان گفت که همه معیارها و شرایط مطلوب برای عملکرد سیستم به صورت یکپارچه بهینه سازی میگردند. ایده قابلیت تنظیم خودکار ویژگیهای مختلف در این روش طراحی به گونه ای است که میتوان آن را برای اغلب الگوریتمهای تکاملی به صورت مطلوبی اعمال نمود. در ادامه پژوهش، به مسئله طراحی توأمان سازه و کنترل برای یک ربات سه درجه آزادی با استفاده از الگوریتم ژنتیک با قابلیت تنظیم خودکار پارامترهای موثر در تعیین تابع برازندگی، پرداخته میشود. پارامترهای ساختاری، بهره های کنترلی و معادله مسیر حرکت ربات به صورت توأمان و با یکپارچه در نظر گرفتن کل سیستم بهینه سازی میگردند. با وجود محدوده تغییرات بسیار متفاوت برای معیارهای عملکردی مختلف مورد نظر در این مسئله، به دلیل استفاده از قابلیت تنظیم خودکار پارامترها در تابع برازندگی، همه معیارها با روند نسبتاً مشابهی در فرآیند طراحی بهبود یافته اند. در نهایت بهینه سازی توأمان توپولوژی و پارامترهای عددی، که بالاترین سطح از فرآیند طراحی توأمان برای سیستمهای مکاترونیکی محسوب میشود، در قالب حل مسئله طراحی بهینه سیستمهای دسته موتور هیدرولیکی با استفاده از روش ترکیبی معرفی شده مطرح میگردد. چندین مدل مختلف از دسته موتورهای هیدرولیکی با ساختارهای جدید و خلاقانه بصورت کاملا اتوماتیک طراحی میشوند، که ویژگیهای عملکردی در این پاسخها به صورت قابل توجهی بهبود یافته است. مهمترین ویژگی عملکردی در اکثر مدلهای نوین حاصل از طراحی خودکار، حذف فرکانس قله بدون ایجاد تأثیر نامطلوب در فرکانس فاق است. به همین دلیل با توجه به معیارهای کاربردی دو پاسخ برتر برگزیده شده اند و در پایان مدلهای فیزیکی متناسب با این پاسخها ارائه گردیده است.

یکی از پیشنهاد های اصلی مهندسان خودروساز جهت برخورداری از یک خودروی بهینه در وضعیت کنونی جهان، طراحی و ساخت خودروهای مینی (کلاسa ) است. دلیل این پیشنهاد را می توان قیمت مناسب این دسته از خودروها، معضلات ترافیکی کنونی و آلودگی های زیست محیطی کمتر آن ها نسبت به سایر خودروها دانست. اخیرأ در کشور ایران نیز به دلیل بروز مشکلات گفته شده و عدم وجود یک خودروی ملی، نیاز به طراحی و ساخت یک خوروی کلاس a که بتواند به رفع مشکلات موجود کمک کند به شدت احساس می شود. پس از طراحی و رسیدن به یک طرح کلی از شاسی و بدنه خودرو، به منظور عملکرد بهتر تحلیل های متنوعی روی قسمت های مختلف آن انجام می¬شود. تحلیل های استاتیکی و دینامیکی همچنین شبیه سازی و انجام انواع آزمون های تصادف روی شاسی و بدنه خودوها از انواع روش هایی است که در جهت تصدیق، صحه گذاری و شناسایی نقاط ضعف و قوت آن ها مورد استفاده قرار می¬گیرد. هدف دنبال شده در این پایان¬نامه این است که در مرحله اول بر اساس معیارها و دستورات کلی، یک طرح مطلوب از شاسی و بدنه یک خودروی کلاس a به دست آورده و در مرحله دوم، با انجام تحلیل استاتیکی ناشی از وزن و تحلیل دینامیکی ناشی از عوامل تحریک بیرونی مانند جاده، عملکرد آن بررسی شود. با این کار و با رسیدن به یک اطمینان نسبی در خصوص ایمنی شاسی و بدنه طراحی شده، در واقع طرح خود را تصدیق کرده ایم.گفتنی است که قبل از انجام تحلیل دینامیکی، تحلیل مودال سازه انجام می گیرد تا از مشخصات دینامیکی آن اطلاع حاصل شود. در صورت عملکرد مطلوب شاسی و بدنه طراحی شده در آزمون های استاتیکی و دینامیکی، آزمون واژگونی خودرو به عنوان مهم ترین آزمون تصادفات جاده ای نیز شبیه سازی و عملکرد بدنه در این زمینه بررسی می شود. نکته قابل توجه در خصوص طراحی و بهینه سازی شاسی و بدنه خودروی کلاس a میزان وزن آن می باشد. در واقع در هر قسمت از طراحی و بهینه سازی باید وزن خودرو به عنوان اولین و مهم ترین الزام سیستمی محصول مد نظر قرار بگیرد. پس از طراحی شاسی و بدنه خودروی کلاس a با توجه به استانداردها، روش ها و نمونه های موجود، تحلیل دینامیکی آن انجام شد. در اولین تحلیل، شاسی و بدنه موفق به گذراندن آزمون نشد. پس از بهینه سازی شاسی و بدنه طراحی شده دوباره این کار انجام شد و در نهایت با افزایش ضخامت و از بین بردن نقاط نوک تیز به عنوان راه کارهای بهینه سازی، شاسی و بدنه خودروی کلاس a کلیه آزمون های دینامیکی را با موفقیت گذراند. در قسمت آخر پایان نامه نیز شبیه سازی آزمون واژگونی بدنه انجام و در نمونه تصحیح شده، این آزمون نیز با موفقیت به اتمام رسید. برای آزمون های دینامیکی از تحریکات نیم پالس سینوسی، پله ساده و چاله ساده و برای آزمون واژگونی شاسی و بدنه خودروی کلاسa از روش گفته شده در استاندارد fmvss216 استفاده شده است.

سازه های دوپایداره مرکب دسته ای از مواد مرکب هستند که به علت دارا بودن دو حالت پایدار و عدم نیاز به صرف هیچ گونه انرژی برای ماندن در هر یک از این حالت های پایدار،کاربردهای فراوانی به ویژه در سازه های مورفینگ دارند و توجه بسیاری از محققین و انجمن های هوافضا را به خود جلب کرده اند. تاکنون مطالعات زیادی در زمینه پاسخ حرارتی و استاتیکی این صفحات انجام شده است، به همین دلیل تمرکز این مطالعه بیشتر بر بررسی پاسخ دینامیکی صفحات مرکب دوپایداره با چینش[90/0] به همراه لایه های پیزوالکتریک است. بدین منظور در ابتدا با نوشتن برنامه ویژه در نرم افزار متلب و با استفاده از روش ریلی - ریتز و کمینه سازی انرژی پتانسیل سیستم، حالت های پایدار بدست آمده است. در ادامه با استفاده از مدل توسعه یافته هیر به همراه اصل هامیلتون معادلات الکترومکانیکی حرکت استخراج شده و فرکانس طبیعی اتصال کوتاه ورق و پاسخ دینامیکی آن تحت تأثیر میدان های الکتریکی خطی و هارمونیک محاسبه و با نتایج شبیه سازی در نرم افزار اجزای محدود آباکوس مقایسه شده است. همچنین به منظور کاهش خطاهای موجود در نتایج بدست آمده از روش تقریبی نسبت به روش اجزای محدود، تابع شکل جدید از مرتبه 4 برای میدان جابجایی خارج از صفحه ارائه گردیده است و اثر تابع شکل در نظر گرفته شده در حالت های پایدار و پاسخ دینامیکی بررسی شده است. در پایان نیز به مطالعه ایده برداشت انرژی از ارتعاشات صفحات مرکب دوپایداره تحت اثر نیروهای متمرکز پرداخته شده و نشان داده شده است که این صفحات به علت دارا بودن رفتار غیرخطی و وقوع پدیده پرش ناگهانی بین حالت های پایدار آنها توانایی تولید توان های الکتریکی بالایی نسبت به سیستم های خطی دارند.

در پژوهش حاضر هدف، ایجاد یک طراحی جدید برای قسمت عقب یک خودروی وانت است به نحوی که به عملیات بارگیری و تخلیه بار کمک نماید. طرح پیشنهادی شامل یک شاسی عقب u شکل است که در قسمت مربوط به محفطه ی بار آن، یک سازه ی کف جای می گیرد. سازه ای که توسط یک مکانیزم بالابر هیدرولیکی- مکانیکی قابلیت حرکت به سمت بالا و پایین را دارد. سازه ی کف مدنظر می تواند در یک حرکت عمودی تا سطح زمین پایین بیاید و پس از قرار گرفتن بار بر روی آن تا ارتفاع مشخصی بر روی خودرو بالا آورده شود. به این ترتیب نیازی به استفاده از تجهیزات کمکی پرهزینه و بارگیری دستی با ریسک های ایمنی بالا وجود ندارد. در راستای پیاده سازی طرح مذکور، از یک خودروی وانت دیفرانسیل جلو استفاده شده است زیرا وجود دیفرانسیل در قسمت عقب مانع از حرکت سازه ی کف به سمت بالا و پایین می شود.

برداشت انرژی بر پایه ی مواد پیزوالکتریک یک راه کارآمد برای تبدیل انرژی ارتعاشات محیط به انرژی الکتریکی قابل استفاده است. برداشت کننده ی انرژی پیزوالکتریک می تواند به عنوان یک منبع توان پایدار و سبز برای انواع وسایل الکتریکی مانند حس گر ها و وسایل پزشکی جاسازی شده در بدن انسان کار کند. هرچند، کاربرد آن در شالوده های عمرانی هنوز به صورت کامل موردمطالعه قرار نگرفته است. هدف این پایان نامه مطالعه و بهبود برداشت کننده ی انرژی پیزوالکتریک از شالوده های عمرانی، به خصوص از سازه ی پل ها است. برای رسیدن به هدف، ابتدا یک مدل دقیق برای تیر های مرکب پیزوالکتریک که امکان گسترش دادن به مدل-سازی انواع مختلف برداشت کننده های انرژی را دارد، ساخته شد. سیستم برداشت کننده شامل یک تیر یک سر گیردار به همراه وصله-ی پیزوالکتریک است. یک مدل الکترومکانیکی مودال بر اساس فرض تیر اویلر- برنولی به کار گرفته شد. مدل ساخته شده هم اثر مستقیم و هم اثر معکوس پیزوالکتریک را در برمی گیرد و می تواند پیش بینی بهتری از پاسخ دینامیکی و انرژی خروجی یک برداشت کننده داشته باشد. به منظور اعتبار سنجی مدل، برداشت کننده به صورت عملی ساخته و یک سری آزمایش تحلیل مودال روی آن انجام شد. در گام بعد، صورت بندی مربوط به مساله ی عبور جرم متحرک از روی تیر اویلر- برنولی به عنوان سازه ی مادر برای برداشت انرژی با در نظر گرفتن اثرات نیروهای اینرسی، کوریولیس، گریز از مرکز و نیروی ناشی از شتاب جرم متحرک با روش نیوتن به دست آمد. در ادامه این معادلات برای عبور یک تیر الاستیک توسعه یافت. به منظور صحت سنجی معادلات به دست آمده، نتایج آزمایش عملی انجام شده در مقیاس کوچک از کار های پیشین با نتایج حاصل از حل عددی معادلات مقایسه گردید. در پایان، برداشت انرژی از سازه ی یک پل مشخص تحت عبور جرم متمرکز و گسترده با سرعت های مختلف توسط برداشت کننده ی پیزوالکتریک به صورت تئوری و تجربی موردمطالعه قرار گرفت. به علاوه، پاسخ سیستم برداشت کننده به ورودی های تصادفی با دامنه ی کم و فرکانس کم که در محیط اطراف و به خصوص سازه های عمرانی معمول است به دست آمد.

دسته موتور هیدرولیکی مکانیزمی واسط بین موتور و شاسی وسیله نقلیه است و کارکرد اصلی آن کاهش دامنه ارتعاشات منتقله از موتور به شاسی می باشد. یکی از موارد پراهمیت به کارگیری دسته موتورهای هیدرولیکی در صنایع هوایی است. بیشترین میزان ارتعاشات تولید شده توسط یک موتور توربوفن در دو فرکانس معین رخ می دهد. بنابراین با به کارگیری دسته موتوری که در دو فرکانس مذکور دارای بیشترین نرمی ممکن باشد، می توان میزان انتقال ارتعاشات را به حداقل رساند. در این پایان نامه به بررسی دو طرح متفاوت از دسته موتور هیدرولیکی با دو فرکانس فاق پرداخته شده است. ابتدا مدلسازی خطی و سپس با لحاظ کردن پارامترهای غیرخطی در معادلات حاکم بر سیستم، مدلسازی غیرخطی دو طرح مذکور انجام شده است و رفتار دینامیکی آنها شبیه سازی شده است. در ادامه با انتخاب یکی از طرح ها، مراحل ساخت و مونتاژ آن انجام شده است و در نهایت آزمون های تجربی بر روی دسته موتور صورت گرفته و نتایج حاصل با نتایج شبیه سازی مقایسه شده است.