در این پایان نامه با استفاده از روش اجزاء محدود توسعه یافته به شبیه سازی ترک خوردگی و رشد ترک در ورق ها و پوسته های کیرشهف تحت بارگذاری استاتیکی و دینامیکی پرداخته شده است. روش المان محدود توسعه یافته یکی از روش های نوین و کارآمد برای مدل سازی انواع ناپیوستگی ها از جمله ترک در سازه ها می باشد. در این روش یک سری توابع از جواب های تحلیلی مسایل ساده استخراج شده و سپس از این توابع در فضای تقریب مسایل پیچیده تر استفاده می شود. متناسب با این توابع یک سری درجات آزادی به گره های اطراف ناپیوستگی افزوده می شود که به این فرایند غنی سازی گفته می شود. در این تحقیق با استفاده از فرضیات ساده شونده کیرشهف فرمول بندی اجزاء محدود استاندارد ورق و پوسته ارائه گردیده و پس از تدوین کد مربوطه، با حل چند مسئله شناخته شده، از کارایی آن اطمینان حاصل شده است. سپس به منظور تأثیر حضور ترک، از تابع ناپیوسته h و توابع غنی ساز نوک ترک استفاده شده است. توابع نوک ترک جدیدی با استفاده از جواب های تحلیلی مسئله ورق کیرشهف ترک دار تحت بارگذاری های صفحه ای و خمشی استخراج شده اند. ضرایب شدت تنش با استفاده از دو روش انتگرال j و انتگرال برهم کنش محاسبه شده اند. با حل چند مثال و مقایسه نتایج به دست آمده با جواب های عددی و تحلیلی، کارایی کد المان محدود توسعه یافته پوسته در تحلیل ورق ها و پوسته های ترک دار تحت بارگذاری استاتیکی اثبات شده است. به منظور فرمول بندی ساده تر و حذف یک سری المان های نامناسب، تنها از تابع ناپیوسته h در غنی سازی استفاده شده است. چند طرح ساده و جدید برای غنی سازی المان مثلثی کرنش ثابت (cst)، المان چهارضلعی چهارگرهی (q4) و المان مستطیلی ورق و پوسته پیشنهاد شده است. با حل چند مسئله شناخته شده، این طرح ها مقایسه و مناسب ترین طرح معرفی گردیده است. نتایج نشان می دهد که حذف توابع نوک ترک، تأثیر چندانی بر ضرایب شدت تنش به دست آمده در مسایل صفحه ای ندارد. این در صورتی است که در مسایل خمشی این امر به طور قابل ملاحظه ای بر دقت نتایج تأثیر می گذارد. به منظور شبیه سازی رفتار دینامیکی از روش شبه گسسته استفاده شده است. در این روش ابتدا گسسته سازی مکانی صورت گرفته و سپس با گسسته سازی زمانی دنبال می گردد. در این تحقیق برای گسسته سازی زمانی، طرح غیرصریح نیومارک مورد استفاده قرار گرفته است. ماتریس های جرم، سفتی و نیرو با توجه به درجات آزادی اضافه شده ناشی از غنی سازی تشکیل شده اند. با حل چند مثال و مقایسه نتایج به دست آمده با نتایج عددی و تحلیلی، عملکرد کد دینامیکی اثبات شده است. همچنین با استفاده از کد، به شبیه سازی تیوب های نازک دارای ترک تحت بارگذاری انفجاری گازی به عنوان یکی از انواع بارگذاری های دینامیکی پرداخته شده است که مشاهده می شود که نتایج به دست آمده از تطابق خوبی با نتایج تحلیلی، تجربی و عددی برخوردار می باشند.

ورق¬¬ها و لوله¬ها کاربردهای زیادی در تمام زمینه¬های مهندسی دارند و اغلب این قطعات دارای ترک¬هایی کوچک می¬باشد که امکان رشد و گسترش این ترک¬ها در نتیجه کاهش طول عمر در اثر اعمال بار در این قطعات وجود دارد. مطالعات و تحقیقات زیادی برای افزایش طول عمر قطعات آسیب دیده انجام شده که در این تحقیقات استفاده از چسب برای چسباندن وصله بر¬روی سازه صدمه دیده روشی کارامد معرفی شده است. وصله¬ها اغلب از جنس فلز و یا کامپوزیت بوده که استفاده از تقویت کننده¬های کامپوزیتی به دلیل استحکام بالا و وزن کم این مواد دارای کاربردهای بیشتری می¬باشند. مطالعات مربوط در مورد استفاده از وصله برای تعمیر قطعه آسیب دیده با استفاده از تست¬های آزمایشگاهی، روش¬های تحلیلی و یا روش¬های عددی المان محدود و المان مرزی بوده و در این تحقیقات از روش عددی المان محدود توسعه یافته کمتر استفاده شده است. در این تحقیق تاثیرتعمیر بوسیله چسب و وصله¬های ایزوتروپ و کامپوزیتی در کاهش ضرایب شدت تنش برای صفحات و لوله¬های دارای ترک تعمیر شده با روش المان محدود توسعه یافته مورد مطالعه قرار گرفته و بدین منظور از مدل¬های سه بعدی برای تحلیل استفاده شده است. تاثیر ابعاد هندسی و خواص مکانیکی(ابعاد، ضخامت و جنس) و زاویه چیدمان الیاف کامپوزیتی وصله و همچنین ضخامت و مدول برشی چسب بر میزان ضرایب شدت تنش مورد مطالعه قرار گرفت. در قسمت مربوط به صفحات تعمیر شده، مسئله با دو روش المان محدود و المان محدود توسعه یافته حل می¬گردد و مقایسه¬ای بین نتایج بدست آمده از این دو روش انجام شد. نتایج نشان داد استفاده از چسب و وصله به میزان قابل توجهی باعث کاهش ضرایب شدت تنش می¬گردد و در نتیجه باعث بالا رفتن طول عمر قطعه آسیب دیده خواهد شد.

این پژوهش به مطالعه ی فرآیند پهن شدگی جانبی در لوله های فلزی و کامپوزیتی جدارنازک توخالی و پرشده از فوم پلی اورتان و لاستیک تحت فشار جانبی بین دو صفحه ی صلب مسطح می پردازد. میزان جذب انرژی لوله ها با مقاطع و جنس های مختلف قرار گرفته بین دو صفحه ی صلب تحت بارگذاری جانبی شبه استاتیکی به روش های تئوری و تجربی بررسی می شود. در روش تئوری، محاسبات با ارائه یک مدل جدید تغییرشکل برای لوله های کامپوزیتی و با استفاده از روش انرژی انجام می شود. در روش تجربی، روشی نوین جهت ساخت ستون های کامپوزیتی با مقاطع مختلف ارائه شده و با انجام آزمایش های متعدد فشار جانبی در حالت شبه استاتیکی بر روی نمونه ها، نتایج بررسی می شوند و سپس صحت و دقت روابط تئوری ارائه شده بررسی می گردد. علاوه براین، در این پایان نامه، ایده های استفاده از: پرکننده ی فوم پلی اورتان درون لوله های کامپوزیتی، لوله های فلزی با لایه های محیطی کامپوزیتی، ستون های کامپوزیتی با مقاطع مختلف، پرکننده های لاستیک پلیمری درون لوله های فلزی و ایجاد شیار اولیه برروی سازه ها طی فرآیند پهن شدگی جانبی برای اولین بار به انجام می رسند.

در این پژوهش با استفاده از روش رهایی پویا به تحلیل خطی و غیرخطی خمش صفحات یک یا چندلایه ویسکوالاستیک پرداخته شده است. رفتار هر لایه بصورت ایزوتروپیک یا ارتوتروپیک در نظر گرفته شده است و رفتار مکانیکی مواد ویسکوالاستیک با استفاده ازسری پرونی مدل شده است. میدان جابجایی با استفاده از تئوری برشی مرتبه بالای دو متغیره و چهار متغیره در نظر گرفته شده است. معادلات حاکمه با استفاده از روش کار مجازی بدست آمده است. به منظور حل معادلات حاکمه کوپل غیرخطی از روش رهایی پویا بههمراه روش تفاضل محدود استفاده شده است و بدین منظور یک برنامه کامپیوتری در نرمافزار متلب تهیه شده است. جواب های بدست آمده با تحقیقات پیشین مقایسه شده و تطابق بسیار خوبی در نتایج حاصله مشاهده شده است.