در کارخانجات تولیدی همواره قابلیت برنامه ریزی برای تولید و فروش محصول مد نظر است. این مهم امکان پذیر نخواهد بود مگر با اطلاع دقیق از وضعیت عملکرد تجهیزات و تعمیر و نگهداری به هنگام آنها. برای این منظور استفاده از روش تعمیرات مناسب، شناسایی عیوب مختلف و پیشگویی زمان تعمیر، مفید خواهد بود. از آنجا که نابالانسی و ناهمراستایی در صدر عیوب ارتعاشی تجهیزات دوار قرار دارند، تشخیص به هنگام و بدون توقف تجهیز در مورد این دو عیب می تواند در کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری موثر باشد. انگیزه ی اصلی تحقیق حاضر بررسی تأثیر متقابل این دو عیب و بخصوص ناهمراستایی موازی تجهیز در حین کار و تلاش در راستای تشخیص به هنگام میزان ناهمراستایی است. روند تحقیق به شرح زیر است. ابتدا روش های مختلف تعمیر و نگهداری معرفی شده و تعمیرات پیشگویانه به عنوان یک روش تکامل یافته معرفی گردیده است. شیوه های مختلف قابل استفاده در تعمیرات پیشگویانه ذکر گردیده و آنالیز ارتعاشات به عنوان مهم ترین شیوه مورد بحث و بررسی قرار می گیرد و با ارائه آمار موجود، نابالانسی و ناهمراستایی به عنوان شایع ترین عیوب در تجهیزات دوار معرفی می شوند. در ادامه به معرفی نابالانسی و ناهمراستایی و انواع آن پرداخته و ضمن معرفی روش های اندازه گیری و اصلاح ناهمراستایی، بعضی از انواع کوپلینگ معرفی خواهند شد. سپس ضمن انتخاب ناهمراستایی موازی به عنوان موضوع اصلی بحث، به معرفی یک مدل ریاضی معرفی شده ی قبلی برای بیان رفتار سیستمی شامل نابالانسی و ناهمراستایی موازی پرداخته می شود که حاصل آن به دست آمدن دستگاه معادلات دیفرانسیل حاکم بر سیستم است. حل این معادلات برای حالت پایدار همراه با نمودارهای مربوطه ارائه خواهد شد. برای ادامه این تحقیق نیاز به ساخت مدل آزمایشگاهی برای بررسی میزان دقت مدل ریاضی خواهد بود. به این منظور معادلات به دست آمده باید به شکل مناسب و قابل اندازه گیری تبدیل گردند. بعد از انجام مراحل فوق شرایط برای انجام آزمایش، به دست آوردن مقادیر عددی و مقایسه ی نتایج با مدل ریاضی فراهم خواهد بود. با مقایسه ی نتایج میزان خطا و منابع آن معرفی شده و محدوده ی اعتبار این نتایج بررسی خواهد شد. در پایان ضمن معرفی هدف نهایی از ادامه ی این تحقیق، چگونگی ادامه ی آن تا رسیدن به هدف آرمانی پیشنهاد می شود.

کامپوزیت ها با بر آورده کردن نیاز به موادی با خواص جدید مورد نظر در فناوری های روز و با توجه به سهولت تولید، کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف به ویژه هوافضا و خودرو یافته اند. با ظهور نانوتکنولوژی دریچه ای نو بر روی رشته های مختلف علمی از جمله علم کامپوزیت گشوده شد و نانوکامپوزیت ها مطرح شدند. در این مواد از برتری های ماده در مقیاس نانومتری نسبت به حالت توده ای بهره برده می شود. به عنوان نمونه با کاهش اندازه ذرات تا مقیاس نانو، نسبت سطح به حجم ماده به شدت افزایش یافته و در نتیجه تعامل بین ماتریس و تقویت کننده بهبود چشمگیری می یابد. در میان نانوکامپوزیت ها، کامپوزیت های پلیمری که با نانولوله های کربنی تقویت می شوند به خاطر خواص ویژه نانولوله های کربنی از جایگاه خاصی برخوردارند. در شکل جدیدی از این نانوکامپوزیت ها که اخیراً مورد توجه قرار گرفته است، ابتدا صفحه ای ماکروسکوپیک، نازک و متخلخل، متشکل از شبکه ای تصادفی از دسته های نانولوله های کربنی به نام باکی پیپر تهیه می شود و سپس با نفوذ دادن رزین به داخل خلل و فرج آن، کامپوزیت تولید می گردد. نسبت استحکام به وزن بالا از جمله مزایای این نانوکامپوزیت است. در این تحقیق ابتدا مقدمات و مبانی لازم شامل نانوتکنولوژی، خواص عنصر کربن و آلوتروپ های آن به ویژه نانولوله های کربنی، کامپوزیت، نانوکامپوزیت و روش های مدل سازی بررسی شد. سپس روش های تولید باکی پیپر شامل فیلتراسیون سوسپانسیون، فشار با جسم متخلخل، فشردن با استفاده از اثر دومینو، تولید پیوسته و در هم آمیختن با آب و روش های قالب گیری با انتقال رزین به کمک خلأ و غوطه وری برای تولید کامپوزیت حاوی صفحات باکی پیپر مطالعه گردید. در ادامه با استفاده از روشی به نام مکانیک سازه ای مولکولی، که ترکیبی از روش های مکانیک سازه ای و مکانیک مولکولی است، همراه با روش اجزاء محدود (نرم افزار ansys)، مدل هایی مکانیکی برای گرافین، نانولوله های کربنی تک دیواره، نانولوله های کربنی چند دیواره، دسته های نانولوله، باکی پیپر و نانوکامپوزیت باکی پیپر/اپوکسی ایجاد گردید. در هر مرحله هندسه مدل با برنامه نویسی کد matlab تولید و سپس به صورت یک فایل ورودی apdl به ansys انتقال داده شد و اصلاحات احتمالی روی آن صورت گرفت. با استفاده از این مدل ها، رفتار الاستیک نانوساختارهای مذکور تحت بارگذاری های کششی، برشی یا پیچشی شبیه سازی شده و با به کار گیری روابط تئوری الاستیسیته مدول های یانگ و برشی آنها استخراج گردید. اثر پارامترهای مختلف نظیر طول صفحات گرافین، تعداد دیواره ها، قطر و کایرالیته نانولوله های کربنی، تعداد نانولوله ها در دسته های نانولوله، تخلخل باکی پیپر و هم راستایی دسته ها در نانوکامپوزیت باکی پیپر، بر مدول های الاستیک بررسی شد. نتایج حاصل برای نانولوله های کربنی به خوبی به مقادیر شناخته شده حدود 1000gpa برای مدول یانگ و 500gpa برای مدول برشی نزدیک است. مقایسه نتایج حاصل برای باکی پیپر و نانوکامپوزیت آن با مقادیر گزارش شده در سایر پژوهش های تئوری و تجربی (مدول یانگ باکی پیپر 0.2 تا 12.2gpa و مدول یانگ نانوکامپوزیت باکی پیپر 5 تا 45gpa) نیز هم خوانی خوبی را نشان می دهد و حاکی از کارامدی روش مدل سازی به کار گرفته شده است. نتایج، موید ایده تهیه نانوکامپوزیت از باکی پیپر می باشد زیرا خواص نانوکامپوزیت نسبت به خواص باکی پیپر و اپوکسی هر دو ارتقاء نشان می دهد به طوری که در برخی موارد این بهبود تا شش برابر خواص رزین خالص است.

امروزه خودروهای هیبریدی به عنوان جدی ترین راهکار کاهش مصرف سوخت و انتشار آلاینده ها مطرح می باشند. تاکنون خودروهای هیبریدالکتریکی در کانون توجه بوده است. اما محدودیت های مربوط به ذخیره ی انرژی در باتری های الکتروشیمیایی و بازدهی کم ذخیره و بازیابی انرژی در سامانه های الکتریکی موجب شده است که ذخیره ی انرژی بصورت مکانیکی به عنوان یک راهکار جدید مطرح گردد. یکی از این روش ها، ذخیره ی انرژی در یک فلایویل دوار است. این روش ذخیره با وجود مزایای انکار ناپذیری که دارد با پیچیدگی هایی همراه است. در این پرژه ساختاری که برای تبادل انرژی بین چرخ گردان و قوای محرکه ی اصلی خودرو در نظر گرفته شده است به ترتیب شامل چرخ گردان، نسبت دنده ثابت، کلاچ، سامانه ی تبدیل دور بی نهایت و اتصال مکانیکی به خط قوای محرکه ی اصلی است. پیرامون انتخاب نوع جریان توان در سامانه ی تبدیل دور بینهایت بحث شده و نوع مناسب برای این ساختار انتخاب شده است. سپس رفتار قطعات به کار رفته با عنایت به افت توان های مربوطه و اینرسی دورانی به صورت روابط ریاضی مدل گردیده است. سپس این ساختار به طور موازی در کنار یک قوای محرکه ی متداول در نرم افزار advisor و در چرخه های حرکتی مختلف برای یک خودروی سواری شبیه سازی و نتایج استخراج شده است. استراتژی کنترلی در نظر گرفته شده شامل بازیابی انرژی ترمز گیری، بهینه سازی نقاط کاری و خاموش-روشن شدن خودکار می باشد. براساس نتایج حاصله، این ساختار می تواند به طور میانگین 25% مصرف سوخت و 30% تولید آلاینده ها را کاهش دهد. سپس عملکرد این سامانه در خودروها با توان ویژه های متفاوت بررسی و پس از مقایسه ی نتایج با خودروی هیبرید الکتریکی نشان داده شد که خودروی هیبرید فلایویلی در توان ویژه کمتر که مشخصه ی خودروهایی همچون اتوبوس های درون شهری است، کارایی بهتری نشان می دهد. درنهایت یک اتوبوس درون شهری مجهز به این ساختار شبیه سازی شد که با تائید پیش بینی انجام شده به طور میانگین کاهش 30% در مصرف سوخت را نشان داد.

در این پژوهش، یک مدل پیش بینی نویز ضربه ای در طبقات ساختمانی بر مبنای روش المان محدود ارائه شده است. مدل های پیش بینی که به مرور جایگزین روش های پرهزینه تجربی خواهند شد، از سه بخش تحریک، سیستم و پاسخ تشکیل می شوند. منبع تحریک، ماشین ضربه زن استاندارد ایزو است. در این تحقیق، روش های مختلف محاسبه نیروی وارد از طرف ماشین ضربه زن به طبقه ساختمانی بررسی شده و از میان این روش ها، یک روش مناسب برای محاسبه نیروی وارد به طبقه ساختمانی سبک وزن مورد بررسی در این رساله، انتخاب شده است. در روش انتخاب شده، نیرو با استفاده از موبیلیتی نقطه تحریک به دست می آید. نیروی به دست آمده در حوزه زمان را می توان با استفاده از تبدیل فوریه به حوزه فرکانس انتقال داد. در این مدل پیش بینی، سیستم، طبقه ساختمانی و هوای درون اتاق ها و مرزهای اتاق است که با استفاده از المان های سازه ای و آکوستیکی نرم افزار انسیس شبیه سازی شده است. در مدل سازی سیستم، سعی بر آن بوده که تا حد امکان از خصوصیات مکانیکی و ابعاد هندسی یک نمونه تست واقعی استفاده شود. با مشخص شدن تحریک و سیستم، بخش سوم یک مدل پیش بینی یعنی پاسخ سیستم به منبع تحریک باید مشخص شود. پاسخ مورد نظر در این تحقیق، سطح فشار صوتی متوسط درون اتاق تست، پس از اعمال ضربه به طبقه ساختمانی است. برای رسیدن به این پاسخ از آنالیزهای هارمونیک و گذرا استفاده شده است. از مقادیر حوزه فرکانس و زمان نیروی به دست آمده از مرحله قبل، به ترتیب به عنوان منبع تحریک در آنالیز هارمونیک و گذرا استفاده می شود. با توجه به حجم بالای محاسبات در این شبیه سازی ها، یک الگوریتم بهینه برای آنالیز مساله ارائه شده است. برای رسیدن به پاسخ مورد نظر، سطح فشار صوتی درون اتاق در هر کدام از آنالیزهای هارمونیک و گذرا به دو روش مختلف محاسبه شده است. در روش اول، از توان تابیده شده به اتاق گیرنده نویز و در روش دوم از متوسط زمانی و مکانی فشار در نقاط مختلف درون اتاق برای رسیدن به پاسخ مورد نظر استفاده شده است. نتایج دو روش با هم مقایسه شده و اختلاف پاسخ آنها توجیه شده است. برای تایید صحت شبیه سازی، باید نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج یک آزمایش واقعی مقایسه شود. برای این منظور از نتایج یک نمونه آزمایشی واقعی در آزمایشگاهی در کشور سوئد استفاده شده است. پس از مقایسه نتایج به دست آمده از شبیه سازی در نرم افزار با نتایج واقعی مشاهده می شود، در بخش بزرگی از بازه فرکانسی مورد بررسی، انطباق مناسبی بین این نتایج برقرار است و خطای محاسبات در این بازه کمتر از سه درصد است. در بازه های فرکانسی که نتایج شبیه سازی با نتایج نمونه واقعی سازگاری ندارد، دلایل عدم انطباق بررسی و تحلیل شده است.

پایش وضعیت در توربو ماشین ها روند نظارت بر پارامترهایی از این ماشین ها نظیر دامنه ارتعاشات، فرکانس ارتعاشات و ... برای پیش بینی و تشخیص عیوب ایجاد شده در سیستم ها در زمان کار کرد است. پایش وضعیت جزء اصلی در سیستم های تعمیرات پیش بینانه است. در سال های اخیر دینامیک روتورهای دارای ترک و تشخیص ترک در آن ها از اهمیت زیادی برخوردار بوده است. شناسایی عیوبی مانند ترک های ناشی از خستگی در شفت ها و روتورها اهمیت زیادی در جلوگیری از بوجود آمدن خرابی های فجیع در سیستم های دوار دارد. شناسایی این عیوب در ماشین آلات می تواند میلیون ها تومان در هزینه ها، انرژی و زمان صرفه جویی به همراه داشته باشد. پایش وضعیت ماشین از زمان شروع حرکت تا زمان توقف اهمیت زیادی در تشخیص ترک در ماشین آلاتی نظیر موتورهای هواپیما، توربو ماشین ها و ... که در سرعت های بالا کار می-کنند دارد. هدف از این تحقیق شناسایی عیوبی مانند ترک در سیستم های دوار، به صورت جداگانه و در حضور عیوب دیگر می-باشد. برای این منظور یک سیستم شفت و دیسک که مدل ساده شده یک توربو ماشین می باشد به عنوان سیستم هدف در نظر گرفته شده است. برای ایجاد سیگنال ارتعاشی خروجی سیستم از تست های آزمایشگاهی و همچنین ساخت مدل المان محدود شفت و دیسک در نرم افزار abaqus استفاده شده است. این سیگنال با استفاده از روش آستانه سازی نرم نویز گیری شده سپس با انجام آنالیز موجک بر روی این سیگنال های ارتعاشی مشخصه هایی همانند بردار انرژی ماتریس ضرایب موجک و انرژی کل ماتریس ضرایب موجک از سیگنال استخراج شده و در انتها از این ویژگی ها جهت تعیین عیب و میزان پیشرفت آن استفاده شده است. برای تعیین وضعیت سیستم از منطق فازی استفاده شده است تا بتوان هوشمندی انسان را در ترکیب اطلاعات بدست آمده از سیگنال ارتعاشی سیستم را وارد سیستم عیب یابی نمود. همچنین به دلیل ادغام ویژگی های مربوط به هر عیوب در زمان رخداد همزمان آنها و دشوار شدن تشخیص عیوب از شبکه عصبی برای تعیین نوع عیب استفاده شده است تا میزان خطای انسانی در تشخیص عیوب کاهش یابد. شبکه عصبی استفاده شده در این پروژه از نوع پس انتشار با 6 نورون در لایه مخفی می باشد. برای آموزش شبکه از 40 سیگنال استفاده شده و برای تست شبکه از یک دسته 30 تایی سیگنال استفاده شده است. پس از آموزش، شبکه با دقت 66/96 % عیوب ایجاد شده در سیستم را تشخیص داده و میزان عیب را به طور میانگین با 70% دقت تشخیص داده است.

امروزه در محافل علمی، استفاده از روش اجزای محدود برای ارزیابی پاسخ های روسازی در شرایط گوناگون، با توجه به ظرفیت بالای رایانه های موجود، توجه بسیاری به خود جلب نموده است. این روش، قادر است ویژگی های هندسی، خواص رفتاری مواد، وضعیت بارگذاری و خصوصیات مرزی لایه آسفالتی را با دقتی بسیار بالا و نزدیک به شرایط واقعی، در نظر بگیرد. شبیه سازی مخلوط آسفالتی، در یک مقیاس ریزجزء، به طرزی که بتوان هر یک از اجزای مخلوط را به تفکیک لحاظ نمود، سبب می گردد تا دید دقیق تری در زمینه رفتار روسازی انعطاف پذیر به دست آید. به این ترتیب، و با محاسبه مقادیر تنش، کرنش و جابه جایی در هر نقطه از مخلوط آسفالتی، پیش بینی خرابی های جزیی و کلی محتمل، در روسازی، امکان پذیرتر خواهد بود. هم چنین، فهم بهتر از عملکرد اجزای مخلوط آسفالتی و محاسبه دقیق تر پاسخ های روسازی، می تواند منجر به ارائه طرح اختلاط هایی با عملکرد بهتر و عمر بیشتر گردد. از این رو، شبیه سازی مکانیکی مخلوط های آسفالتی، امروزه شایان توجه است. علی رغم اهمیت این موضوع، تا کنون مطالعات معدودی در زمینه شبیه سازی مکانیکی مخلوط های آسفالتی در مقیاس ریزجزء صورت گرفته است. شبیه سازی ساختار و رفتار پیچیده مخلوط های آسفالتی، در ابتدای راه قرار دارد و پاسخ های به دست آمده از مطالعات گذشته، هنوز مستقل از آزمایش ها و روش های تجربی، مورد اعتماد نیستند. از این رو، ضرورت انجام پژوهش بیشتر در این زمینه و بررسی صحت آن، با استفاده از معیار مطالعات گذشته و داده های تجربی احساس می شود. در مطالعه حاضر، با بهره گیری از روش اجزای محدود، ساختار و رفتار چند نوع مخلوط آسفالتی، شبیه سازی گردیده است؛ به ویژه، یک روش ابداعی، معرفی شده است که پیچیدگی های هندسی و انواع دانه بندی های مخلوط های آسفالتی را می تواند لحاظ نماید. این روش شبیه سازی هندسی، با استفاده از مفاهیم دینامیک مولکولی و ریاضی و به کمک برنامه نویسی پایتون در نرم افزار آباکوس انجام می گیرد. اثر انواع دانه بندی، در پاسخ های روسازی انعطاف پذیر، مورد مطالعه قرار گرفت. به این ترتیب، انواع مخلوط های آسفالتی، نظیر بتن آسفالتی معمولی، آسفالت متخلخل، آسفالت با استخوان بندی سنگدانه ای و آسفالت متخلخل درشت دانه، شبیه سازی شده و پاسخ های آنها در شرایط مختلف بارگذاری و مرزی و با در نظر گرفتن انواع رفتار ویسکوالاستیک جزء ماستیک در دماهای مختلف، استخراج گردید. اثر سرعت بارگذاری، چرخ آزاد و محرک و هم چنین وضعیت بستر خاکی، در جابه جایی عمودی و افقی سطح لایه آسفالتی، برای انواع نمونه ها بررسی شده است. هم چنین، نواحی بحرانی در برخی مخلوط های آسفالتی برای جزء ماستیک مشخص شده است و وضعیت تنش در آنها مورد محاسبه و ارزیابی قرار گرفته است. به علاوه، سعی گردیده است با توجه به پاسخ های مکانیکی مخلوط آسفالتی، عملکرد آن در برابر خستگی و برخی خرابی ها، مورد ارزیابی قرار گیرد. مقادیر مربوط به پاسخ های مکانیکی برای انواع مخلوط های آسفالتی، و در شرایط مختلف، در قالب نمودارها و جداول گوناگون ارائه شده است.

بررسی رفتار مکانیکی پانل های کامپوزیتی پوشش داده شده با رویه های کشسان، در صنعت هوافضا دارای اهمیت بسیار می ‍‍ باشد. این پانل ها در ساختارهایی که نیاز به تحمل بار و تغییر شکل های بزرگ و وزن سبک دارند، به صورت گسترده استفاده می شوند. چنین پانل هایی معمولا دارای هسته ی موج دار کامپوزیتی هستند، که از الیاف شیشه یا کربن و رزین اپوکسی ساخته شده اند. رویه های فوقانی و تحتانی از مواد پلیمری بوده، که بر روی هسته کشیده می شوند. هدف از این پروژه، بررسی و مطالعه ی رفتار مکانیکی هسته های موج دار کامپوزیتی پوشش داده شده با رویه های کشسان در آزمایش های کشش، بارگذاری چرخه ای و خمش، به صورت آزمایشگاهی، عددی وتحلیلی می باشد. از این رو، ابتدا به منظور ارزیابی ویژگی های مکانیکی رفتار ماده، تعدادی آزمایش کشش ساده بر روی نمونه های استاندارد کامپوزیتی و الاستومری انجام شد. هم چنین آزمایش بارگذاری چرخه ای بر نمونه های الاستومری در راستا های طولی و عرضی انجام شد. سپس آزمایش های کشش، بارگذاری چرخه ای و خمش سه نقطه ای بر هسته ی موج دارکامپوزیتی و پانل پوشش داده شده با رویه ی کشسان صورت گرفت و نمودارهای نیرو-جابجایی به دست آمده از آزمایش ها بررسی شدند. راه کار های عددی و تحلیلی برای شبیه سازی رفتار مکانیکی پانل موج دار ارائه شدند. نزدیکی خوب مشاهده شده بین نتایج به دست آمده از شبیه سازی و آزمایش های انجام شده، بیانگر توانایی روش اجزا محدود در پیش بینی رفتار مکانیکی پانل موج دار کامپوزیتی است. در ادامه سطح ناهموار پانل ساندویچی به هنگام خمش،که نقص اصلی آیرودینامیکی این ساختار در بال مورفینگ است به صورت آزمایشگاهی و عددی مطالعه و دو پیشنهاد برای رفع این نقص ارائه شد. سرانجام ایده ی جدیدی از هسته ی موج دار کامپوزیتی دوطرفه با رویه ی کشسان ارائه شد و با استفاده از شبیه سازی اجزا محدود رفتار مکانیکی آن در آزمایش های کشش و خمش بررسی شد.

چکیده انگیزه اصلی این پایان نامه، بررسی اثر جاذب ارتعاشی متشکل از جرم وفنر، در موقعیتهای مختلف عمود بر سازه و در امتداد آن بر روی کاهش ارتعاشات در محدوده غیر خطی می باشد. سازه مورد مطالعه یک تیر کامپوزیت است که بر اساس تداخل مودال انرژی ورودی را به سمت جاذب هدایت می کند. حل معادله فرکانس تیر کامپوزیت، با استفاده از روش نوین الگوریتم تکاملی هدایت شده توسط تنوع جمعیت انجام شده است. معادله فرکانس در بیشتر سیستمهای مکانیکی و عمرانی برای محاسبه فرکانسهای طبیعی ظاهر می شود. در روشهای قبلی از روش ماتریس اساسی و روش نیوتن-رافسون برای حل این معادله استفاده می شده است. به علت وجود مشکل پیدا کردن عبارتی صریح برای معادله فرکانس، حل این معادله به راحتی امکان پذیر نیست. برای رفع این مشکل، معادله فرکانس به صورت مسئله بهینه سازی چند وجهی تعریف می شود. مقدار قدر مطلق معادله به عنوان تابع هدف انتخاب می شود و در صورتی که نسبت خاصی بین فرکانس طبیعی مودهای تیر برقرار باشد به عنوان قید بیان می شود. الگوریتم تکاملی هدایت شده توسط تنوع جمعیت به صورت عددی و بدون نیاز به داشتن عبارت صریح، با جستجو در فضای داده شده می تواند مقدار فرکانسها را به راحتی محاسبه کند. صحت این الگوریتم با مسائلی که با روشهای نیوتن-رافسون و ماتریس اساسی حل شده، مقایسه شده و نتایج در تطابق خوبی می باشند. از جمله مزایای این الگوریتم نسبت به روشهای قبلی سادگی و راحتی آن است. در راستای انجام این پایان نامه، ابتدا معادلات و شرایط مرزی حاکم بر تیر کامپوزیت به همراه جرم متمرکز در انتهای تیر به همراه جریان هوا بر روی تیر استخراج شده اند. برای بررسی اثر جرم متمرکز در انتهای تیر، دیاگرامهای دو شاخه ای شدن استاتیکی تحت تحریک تشدید اولیه و در حضور تشدید داخلی دو به یک به ازای مقادیر متفاوت جرم رسم شده است. اثر جریان هوا با سرعت یکنواخت، در دیاگرامهای دو شاخه ای شدن نشان داده شده است. سپس معادلات و شرایط مرزی تیر به همراه نوسانگر در انتهای تیر، در میانه و در امتداد تیر با استفاده از اصل همیلتون استخراج شده است. معادلات دارنده عوامل خطی کوپله و عوامل غیر خطی مرتبه دو و سه می باشد. اثر جریان هوا به صورت یکنواخت بر روی تیر به معادلات اضافه شده است. تیر تحت تشدید خارجی پایه قرار دارد و شرایط تشدید داخلی دو به یک و یک به یک بین فرکانس طبیعی مودهای تیر با استفاده از جاذب واقع در انتهای تیر، بین فرکانس طبیعی مودهای تیر و فرکانس جاذب برای نوسانگر واقع در میانه و یا در امتداد تیر ایجاد شده است . برای جاذب قرار گرفته در انتهای تیر، می توان با تنظیم مقادیر جرم و فنر، پدیده تشدید داخلی و تداخل مودال را بین مودهای تیر ایجاد کرد. در صورتی که تیر بدون نوسانگر دارای شرایط تشدید داخلی نباشد می توان با اضافه کردن جرم و فنر کوچک در انتهای تیر این شرایط را ایجاد کرد. تشدید داخلی در سیستمهای غیر خطی با نسبتهای متفاوت اتفاق می افتد و این نسبت وابسته به درجه غیرخطی سیستم است. مهمترین اثر در تشدید داخلی و تداخل مودال انتقال انرژی بین مودها می باشد. در صورت وجود نداشتن تداخل مودال تمامی انرژی تحریک صرفا به مودی که مستقیم تحریک شده منتقل می شود. یکی از موارد خاص تداخل مودال، پدیده اشباع می باشد که معمولا در سیستمهایی اتفاق می افتد که درجه غیر خطی مربعی، تشدید داخلی با نسبت دو به یک و تشدید خارجی نزدیک به فرکانس بزرگتر داشته باشند. البته ایجاد اشباع در حالت کلی بستگی به درجه غیر خطی سیستم دارد و در صورت ایجاد این پدیده، دامنه یکی از مودها ثابت شده و دامنه مود دیگر افزایش می یابد که خود نیز به عنوان جاذب ارتعاشات معرفی می شود. دیاگرامهای استاتیکی ارتعاشات حالت دائم تیر به همراه نوسانگر نشان می دهد که در حالتهایی که جرم و فنر انتهایی در راستای طولی و عرضی سطح مقطع تیر قرار دارد تداخل مودال بین مودهای تیر صورت می گیرد. بروز اشباع در نمودارهای پاسخ-نیرو، بر اساس جهت قرارگیری جاذب و پارامترهای آن نشان دهنده کارایی و عملکرد خوب آن است. جاذبهای ارتعاشی متصل شده به بدنه تیر و در امتداد تیر در حالت اتوپارامتریک طراحی شده اند. در این جاذبها معمولا با ایجاد تشدید داخلی بین سیستم اولیه و سیستم ثانویه متصل به آن، انرژی از سیستم اولیه به سیستم ثانویه ای منتقل می شود. دیاگرامهای دوشاخه ای نقاط تعادل نشان می دهدکه برای نوسانگر متصل به بدنه تیر، رفتار ناپایداری در کل بازه فرکانس و نیرو وجود دارد. برای جاذب اتوپارامتریک طراحی شده در امتداد طول تیر، در تمامی حالات تحریک جانبی و عرضی تحت تشدید خارجی و تشدید داخلی دو به یک و یک به یک، اشباع در مود مستقیم تحریک شده وجود دارد. در این جاذب، موقعیتی که نوسانگر حول آن نوسان می کند و شرایط تشدید داخلی اثر قابل توجهی در حذف نقاط دو شاخه ای هوف، نقاط زینی در نمودارهای پاسخ- نیرو دارد. مجموع بررسی های انجام شده نشان می دهد که جرم و فنر موجود در انتهای تیر می تواند موجب انحراف جهت سیر انرژی خارجی از یک مود به مود دیگر باشد. نوسانگر طراحی شده در امتداد تیر، علاوه بر اشغال نکردن فضای اطراف تیر باعث انتقال انرژی خارجی از مود تحریک شده به نوسانگر می شود به گونه ای که می توان از این انرژی در جهت مفید بهره ببریم.

در این پایان نامه, به بهینه سازی چندهدفه جاذب های انرژی جدار نازک هشت گوشه هرمی با استفاده از الگوریتم های تکاملی پرداخته و یک دسته جواب بهینه موسوم به جبهه پارتو که بهترین کارایی را در فرایند مچالگی داشته باشند, ارائه شده است. در طراحی بهینه, هدف بیشینه کردن مقادیر انرژی جذب ویژه (انرژی جذب شده بر جرم) و بازده نیروی مچالگی (میانگین نیروی مچالگی به پیک اولیه نیرو) می باشد. از اینرو این دو پارامتر را به عنوان معیارهای طراحی انتخاب و مشخصات هندسی جاذب انرژی و وزن را به ترتیب متغیرها ومحدودیت طراحی درنظر گرفته شده اند. بر همین اساس, ابتدا به بررسی رفتار مچاله شدن لوله های جدار نازک هشت گوشه هرمی تحت بارگذاری دینامیکی به روش المان محدود پرداخته و تاثیر پارامترهای هندسی بر ویژگی جذب انرژی لوله ها با استفاده از تحلیل عددی بدست آمده از نرم افزار abaqus/explicit مورد مطالعه قرار گرفته اند. به منظور تایید صحت نتایج بدست آمده مقایسه هایی با تحلیل های تجربی گذشته صورت گرفت. آنگاه با استفاده از نتایج عددی بدست آمده برای نمونه هایی که از روش طراحی آزمایش انتخاب شده اند, توابع ریاضی برای معیارهای طراحی, تعیین و حساسیت توابع نسبت به پارامترهای هندسی مورد بررسی قرار گرفته است. مدل های رویه پاسخ, شبکه های عصبی و روش دسته ای بررسی داده, روش های تقریب تابع استفاده شده در این پروژه می باشند. در آخر با استفاده از الگوریتم نخبه گرای مرتب سازی نامغلوب یک دسته جواب بهینه برای هر روش تقریب سازی مشخص و سپس براساس اهمیت معیارها از دیدگاه طراحی, سه حالت را در نظر گرفته و برای هرکدام جواب ایده آل تعیین گردید. بخش دیگر پروژه, مرتبط با تحلیل تئوری مچاله شدن لوله های جدار نازک هشت گوشه هرمی است. به این منظور روابطی را برای نیروی میانگین مچالگی در دو مد فروریزش اصلی تعیین و با مقایسه نتایج عددی, درستی روابط مورد ارزیابی قرار گرفت و براساس نتایج عددی و تئوری یک نمودار دسته بندی مد فروریزش برای این نوع خاص جاذب انرژی ارائه شده است.

نانو تکنولوژی با استفاده از ساختارهای مولکولی پیچیده مانند سلول های بدن انسان و امکان تولید ساختارهایی 100 برابر محکم تر از فولاد، آغازگر یک تحول صنعتی بزرگ است. این تکنولوژی جدید، از طریق دستکاری اتم ها، محصولاتی جدید می آفریند و روش ساخت آنها را تغییر می دهد، به طوری که مواد حاصل، کوچک تر، محکم تر و سبک تر باشند. این فناوری در حوزه های مختلف زندگی بشری از جمله در صنایع پزشکی، کشاورزی، حمل و نقل، تصفیه آب و هوا، الکترونیک و...مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از مهم ترین تولیدات نانوتکنولوژی، صفحات گرافینی هستند. این صفحات در وسایل الکترونیکی به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. امروزه سه روش برای تحلیل مکانیکی این صفحات وجود دارد این روش ها شامل آزمایشات در ابعاد نانو، شبیه سازی نانوصفحات با استفاده از رایانه و تحلیل نانوصفحات به صورت تئوری است. در این تحقیق ابتدا با استفاده از اصل کار مجازی معادلات حاکم بر ارتعاش و کمانش نانو صفحات مثلثی براساس تئوری الاستیسیته غیر محلی ارینگن استخراج شده و با استفاده از روش گالرکین، به عنوان یک روش عددی به حل معادلات مذکور برای شرایط مرزی مختلف ساده و گیردار پرداخته شده است. اثر پارامتر مقیاس بر روی مودهای مختلف سیستم مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین با بیان درصد خطای نسبی اثر افزایشی پارامتر غیر محلی بر درصد خطای نسبی را بیان می کنیم. در قسمت های مختلف این تحقیق، تاثیر پارامتر اثر مقیاس، قاعده نانوصفحه، خواص ماده وتاثیر شرایط مرزی مختلف را بر روی فرکانس های طبیعی و بار بحرانی نانوصفحه مثلثی مورد بررسی قرار گرفته است.

در پروژه حاضر رفتار تحت ارتعاش و کمانش صفحات گرافینی چندلایه و نانوصفحات بیضوی شکل قرار گرفته بر روی بستر الاستیک دو پارامتری به ترتیب با استفاده از روش های عددی المان محدود (برای آنالیز گرافین صفحه چندلایه) و توابع ریتز (برای آنالیز نانوصفحه بیضوی شکل) مورد مطالعه قرار می گیرد. اثرات مقیاس نانو بر رفتار دینامیکی ساختارهای گسسته مذکور با مدل کردن آنها به صورت ساختاری پیوسته و صفحه مانند با رفتار ارتوتروپ توسط تئوری الاستیسیته غیرمحلی منظور می گردد. از مدل لنارد-جونز و مدل وینکلر-پاسترناک به ترتیب برای شبیه سازی تراکنش بین لایه ای واندروالس و بستر الاستیک بهره گرفته می شود. فرم های مستقل معادلات تعادل حاکم بر ارتعاش و کمانش نانوصفحات برپایه تئوری وابسته به مقیاس غیرمحلی برای این مدل جامع از گرافین صفحه چندلایه بسط داده می شود. با استفاده از معادلات تعادل مذکور و پیش رو قراردان روندی معکوس، اصل تغییرات بر مبنای تئوری محیط پیوسته غیرمحلی برای گرافین صفحه چندلایه قرار گرفته بر روی بستر الاستیک دوپارامتری معرفی می شود. حل عددی مسئله ارتعاش و کمانش گرافین صفحه چندلایه با استفاده از روش المان محدود و حل مسئله ارتعاش و کمانش نانوصفحه بیضوی با استفاده از توابع ریتز بر مبنای اصل تغییرات حاصله، در دستور کار قرار می گیرد. اثرات مقیاس کوچک بر فرکانس های طبیعی و بارهای بحرانی مربوط به هریک از نانوساختارهای مذکور برای مشخصات فیزیکی و هندسی گوناگون از هریک، به طور مجزا مورد مطالعه قرار می گیرد.

در این پایان نامه به بررسی و تحلیل ارتعاشات غیرخطی و پایداری تیر ویسکوالاستیک متحرک در راستای طولی پرداخته می شود. معادلات حاکم بر ارتعاشات عرضی تیر با در نظر گرفتن تئوری تیر ریلی با تکیه بر قانون دوم نیوتن و اصل همیلتون استخراج و برای مدل سازی رفتار مواد ویسکوالاستیک از مدل کلوین که یک مدل رئولوژیک دو پارامتری است، استفاده گردید. برای حل معادله ارتعاشات غیرخطی عرضی تیر، روش مقیاس زمانی چندگانه مستقیم، که یکی از روش های اغتشاشی در حل معادلات دیفرانسیل پاره ای است، به کار برده شد. در روش مقیاس زمانی چندگانه مستقیم بر خلاف روش مقیاس زمانی چندگانه تابعی که شرایط مرزی را ارضاء کند، برای شکل مود مسئله حدس زده نمی شود، بلکه حل دقیقی برای شکل مود ارائه می شود. با استفاده از روش مقیاس زمانی چندگانه مستقیم مسئله ارتعاشات آزاد حل و فرکانس طبیعی خطی، غیرخطی و پاسخ ارتعاشات آزاد تیر به دست آمد. سپس به بررسی تأثیر پارامترهای مختلف نظیر سرعت حرکت تیر، سختی خمشی، پارامتر ویسکوالاستیک و پارامتر اینرسی دورانی بر روی نتایج پرداخته شد. نتایج نشان داد که بر خلاف تیر الاستیک در تیر ویسکوالاستیک دامنه نوسان غیرخطی ثابت نبوده و تابع زمان است. در ادامه به حل ارتعاشات اجباری در دو حالت تحریک قوی و ضعیف پرداخته شد و پاسخ حالت دائم برای شرایط مختلف تشدید اصلی، زیر هارمونیک و بالاهارمونیک به دست آمده و تأثیر پارامترهای مختلف بر حل حالت دائم بررسی شده است. سپس پایداری و دو شاخه ای شدن پاسخ حالت دائم در حالات مختلف تشدید بررسی شده است.

صفحات مستطیلی جایگاه ویژه ای در علوم مهندسی مکانیک، فضانوردی، هسته ای و مسائل مهندسی دریایی دارا می باشند. بنابراین بررسی رفتار استاتیکی و دینامیکی صفحات در شرایط مختلف بارگذاری حائز اهمیت است. صفحات بر روی بستر الاستیک به عنوان یک موضوع کلاسیک در علم مهندسی مکانیک و مهندسی هوانوردی مطرح شده و پایداری این صفحات تحت بار داخل صفحه در سیستم های میکرو و نانو الکترومکانیک نیز یکی از موضوعات قابل توجه می باشد. در این پروژه هدف آن است که کمانش و ارتعاشات صفحات مستطیلی براساس تئوری کلاسیک و تئوری مرتبه سوم برشی در محیط الاستیک در تماس با جریان سیال به کمک روش حداقل انرژی پتانسیل و اصل هامیلتون مورد تحلیل قرار گیرد، در واقع تفاوت این کار با کارهای قبلی جریان حاکم بر روی صفحه و اثر آن بر روی بار کمانش و فرکانس ارتعاشی صفحه است. تاثیر محیط الاستیک با استفاده از مدل های وینکلر و پاسترناک بیان خواهد شد. این نوع صفحات در شالوده تانک ها، انباره های ذخیره سازی و استخرهای شنا در نظر گرفته می شوند. فرکانس های طبیعی صفحات کوپل شده با سیال به طور قابل توجهی در مقایسه با صفحاتی که در تماس با هوا هستند کاهش می یابند. کاهش در فرکانس طبیعی این سیستم ها به سبب افزایش انرژی جنبشی سیستم می باشد. بنابراین بررسی رفتار دینامیکی و استاتیکی سیستم های جامد-سیال با در نظر داشتن اندرکنش بین جامد وسیال حائز اهمیت است. لذا تاثیر حرکت سیال بر روی فرکانس ارتعاشی صفحه، پایداری و سرعت بحرانی سیال که منجر به صفر شدن فرکانس طبیعی می شود و همچنین اثرات سرعت سیال، ابعاد و ضخامت صفحه، میزان اثر سختی وینکلر و پاستراناک بر روی فرکانس طبیعی و پایداری صفحه، تحت فشار یکنواخت و غیریکنواخت خطی به کمک روش عددی گالرکین و ریلی ریتز مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به نتایج به دست آمده مشاهده شده که افزایش سرعت سیال و پارامتر سختی به ترتیب کاهش و افزایش فرکانس طبیعی را در بردارد و با افزایش نیروی داخل صفحه فرکانس ارتعاشی ورق کاهش داشته است. همچنین با توجه به آن که ساختارهای نانو مقیاس به طور شگفت آوری خصوصیات مکانیکی، الکتریکی، دمایی و شیمیایی بارزی در ارتباط با ساختمان مواد از خود نشان داده اند. دانستن خصوصیات فیزیکی و مکانیکی دقیق و اثر آن ها روی کارآیی و قابلیتشان در تولیدات کاربردی، ضروری و لازم می باشد.لذا در ادامه مطالعه آنالیز ارتعاشات و کمانش نانو صفحات در تماس با جریان سیال نیز به کمک تئوری غیر محلی ارینگن بر اساس هر دو تئوری کلاسیک و تئوری مرتبه سوم برشی و مطالعه اثر پارامتر غیر محلی به همراه نسبت ابعاد، پارامترهای سختی و سرعت سیال بررسی شده است. نتایج نشان دادند که، اثر پارامتر غیر محلی باعث کاهش کمانش بحرانی، فرکانس طبیعی نانو صفحات و سرعت بحرانی سیال می گردد. در انتها نیز اثر حرارت بر روی ارتعاشات نانو صفحات دو لایه گرافین در تماس با سیال نیز در نظر گرفته شده است. نیروی واندروالس بین دو لایه گرافین بر اساس مدل لئونارد جونز در نظر گرفته شده است. مطالعات پارامتری با رسم نمودارهای فرکانس طبیعی نسبت به تغییرات سرعت سیال، ابعاد ورق، ارتفاع سطح سیال و پارامترهای سختی در حضور تغییر دما به همراه شرایط مرزی مختلف صفحه ارائه شده است.

بررسی رفتار ارتعاشی تیرها از اهمیت زیادی در بسیاری از کاربردهای مهندسی همچون طراحی ماشینها و سازه ها برخوردار است. یکی از مهمترین و قدیمی ترین مسائل دینامیک سازه که در این رابطه مطرح است تحلیل رفتار دینامیکی پلها تحت عبور جرم متحرک است. در این رساله ابتدا معادلات حرکت تیر اویلر- برنولی تحت عبور جرم متمرکز یا ذره ای با دو روش نیوتن و انرژی بدست می اید. سپس این معادلات برای مسئله مشابه تحت عبور تیر الاستیک توسعه می یابد. در ادامه معادلات با روش تحلیلی هوموتوپی حل و جهت تأیید روش مزبور، نتایج حاصله با نتایج بدست آمده از روش عددی مقایسه می شود. روش های اغتشاشی از جمله روش های قدرتمند و پر طرفدار در میان مهندسین مکانیک است که به عنوان یک حلگر نیمه تحلیلی برای انواع معادلات غیرخطی یا معادلات با ضرایب متغیر مورد استفاده قرار می گیرد و قابلیت بررسی پایداری پاسخ، تحلیل چند شاخه ای شدن جواب و دیگر خواص معادلات غیرخطی را دارا هستند. در بخش دیگر از رساله، روش مقیاس های زمانی چندگانه از خانواده روش های اغتشاشی برای بررسی ارتعاشات تیر غیرخطی اویلر- برنولی متأثر از جابه جایی ها یا کرنش های بزرگ تحت عبور جرم متمرکز ارائه می گردد. یکی از مواردی که در طی این سال ها کمتر مورد توجه محققین قرار گرفته و معمولاً با ساده سازی همراه بوده، سرعت جرم متحرک بر روی تیر است. در اکثر مطالعات فرض سرعت ثابت برای جرم در حال حرکت در نظر گرفته می شود که همواره این فرض قابل پذیرفتن نیست. به کرات می توان مواردی را عنوان کرد که در آن سرعت جرم متحرک متغیر است. بنابراین در ادامه اثر نیروهای جلو برنده، ترمز و اصطکاک سطح تماس به دلیل لغزش پس از ترمز را بر پاسخ دینامیکی تیر اویلر- برنولی تحت عبور جرم متمرکز مورد بررسی قرار می گیرد. یکی از نقایص معمول در سازه ها غیر ایده آل بودن تکیه گاه هاییست که سازه به آن متصل شده است. به این معنی که در عمل جابه جایی یا ممان جزئی در تکیه گاه های یک تیر دو سر مفصل مشاهده و گزارش می شود در حالی که هنگام حل معادلات دیفرانسیل این تیر مقادیر مذکور تحت عنوان شرایط مرزی صفر در نظر گرفته می شوند. بنابراین شرایط مرزی غیر ایده آل مقادیری است که در اکثر موارد از آن صرف نظر می-گردد. در این رساله معادلات دیفرانسیل بدست آمده در قسمت های قبل را با شرایط مرزی غیر ایده آل حل کرده و اثر آن را بر پاسخ دینامیکی تیر بررسی می کنیم. جابه جایی های سطوح خارجی زمین ناشی از رانش صفحات داخلی از عواملی است که معمولاً باعث به وجود آمدن خسارات جبران ناپذیری در سازه های مختلف می شود. آزمایشات نشان داده است که جابه جایی های در راستای سطح زمین بیشترین سهم را در تخریب سازه ها به عهده دارند. از این رو بررسی رفتار دینامیکی تیرها تحت عبور جرم تحت تأثیر حرکت افقی تکیه گاه ها می تواند پیش بینی های لازم هنگام طراحی چنین سازه ای را در اختیار مهندسین مربوطه قرار دهد.

با گسترش روز افزون فرآیند های نوین ساخت در عرصه نانو تکنولوژی و ظهور مواد جدید با خواص ویژه و چند گانه، شرکت های بزرگ تجاری رقابت شدیدی را در زمینه سرمایه گذاری و تجاری سازی نانو مواد آغاز کرده اند. در این میان نانوکامپوزیت ها به علت خواص ویژه و متنوعی که از خود نشان می دهند، توجه ویژه ای را در صنایع خودروسازی، صنایع هوایی و صنایع بسته بندی به خود جلب نموده اند. در کنار توسعه سریع در روش های آزمایشگاهی در این حوزه، لزوم گسترش روش های عددی کارا و موثر در پیش بینی و شبیه سازی رفتار نانو مواد بیش از پیش خودنمایی می کند. هدف اصلی از تحقیق حاضر توسعه و استفاده از روش های چند مقیاسی برای شبیه سازی و پیش بینی رفتار نانوکامپوزیت های خاک رسی می باشد. توسعه و استفاده از این روش های مدل سازی علاوه بر درک بهتر از نحوه رفتار نانو مواد، امکان طراحی محاسباتی این مواد را نیز فرآهم می آورد. قبل از انجام آنالیز های چند مقیاسی، ابتدا نمونه هایی از اپوکسی و نانوکامپوزیت خاک رسی با درصدهای متفاوتی از رس ساخته و سپس خواص مکانیکی این نمونه ها اندازه گیری شد. بر پایه نتایج حاصل از آزمون های تجربی، پدیده آسیب و شکست در نمونه های نانوکامپوزیت خاک رسی تحت کشش در مقیاس ماکرو شبیه سازی شد. محل شروع و مسیر گسترش ترک به همراه نمودارهای تنش-کرنش نمونه های تحت کشش با نتایج آزمون های تجربی مقایسه شد. به منظور سهولت در پیاده سازی و استفاده از روش های چند مقیاسی در شبیه سازی رفتار مواد ناهمگون، یک کد متن باز چند مقیاسی با قابلیت مدل سازی در سه مقیاس نانو، مزو و ماکرو و در دامنه های پیوسته و اتمی نگارش شد. این کد با بهره گیری از روش اجزا محدود توسعه یافته، انجام انواع آنالیز های چند مقیاسی در حضور ترک را امکان پذیر می نماید. توانمندی و عملکرد کد توسط چندین مثال گویا در شبیه سازی رفتار نانوکامپوزیت های خاک رسی بررسی شد. با بهره گیری از توانمندی های کد مذبور، درک بهتری از رفتار نانو مواد و دیگر مواد ناهمگون حاصل خواهد شد. با توجه به ابعاد بسیار کوچک ذرات به کار رفته در نانوکامپوزیت های خاک رسی، عدم قطعیت های بسیاری در تعیین خواص فیزیکی و مکانیکی این اجزاء وجود داشته که این امر استفاده از روش های مدل سازی قطعی را برای پیش بینی رفتار این مواد دشوار می نماید. به همین دلیل، در این تحقیق و با استفاده از ترکیبی از روش های میکرومکانیک و آنالیز تصادفی، مدول الاستیک و پارامتر آسیب نانوکامپوزیت های خاک رسی کاملاً مجزا پیش بینی شد. مدول الاستیک های پیش بینی شده با نتایج تجربی مقایسه گردیده و صحت و دقت آنها بررسی شد. در ادامه و با بهره گیری از یک روش نوین انتقال داده بین مقیاس های ریز و درشت، یک روش چند مقیاسی نیمه همزمان برای شبیه سازی رفتار آسیب مواد ناهمگون ارائه و در نرم افزار آباکوس پیاده سازی شد. این روش چند مقیاسی از انتقال گرادیان تغییر شکل از مقیاس درشت به مقیاس ریز و ارسال پارامتر آسیب از مقیاس ریز به مقیاس درشت استفاده می کند. در این روش از گرادیان تغییر شکل ارسالی به عنوان شرط مرزی درمحاسبات مربوط به مقیاس ریز استفاده شده و همگن سازی، پارامتر آسیب را به مقیاس درشت برمی گرداند. این روش بر روی نانوکامپوزیت های خاک رسی اعمال و نتایج آن با نتایج حاصل از میکرومکانیک صحه سنجی شد. در پایان نیز یک روش چند مقیاسی همزمان در حالت سه بعدی و با قابلیت مدل سازی ترک معرفی و پیاده سازی شد. بررسی های انجام شده نشان دادند که این روش چند مقیاسی، توانایی مدل سازی ترک در مقیاس های گوناگون را داشته و با توجه به ناچیز بودن پدیده برگشت مجازی امواج، روش ارائه شده قابلیت استفاده در کاربردهای دینامیک را دارد.

علم دینامیک روتورها شاخه ای از دینامیک است که به تحلیل دینامیکی سیستم هایی می پردازد که در آن ها حداقل یک قسمت تحت عنوان روتور حرکت دورانی قابل توجهی دارد. بررسی رفتار دینامیکی موتورهای توربوماشینی، به دلیل سرعت بالای روتورهای آن ها و وقوع ارتعاشات زیاد در این سرعت ها، یکی از قسمت های مهم و اساسی علم دینامیک روتورهاست. روتور توربوجت به دلیل سرعت بسیار بالایی که در حین عمکرد خود دارد می تواند باعث ارتعاشات زیادی شود که به آسیب رساندن به قطعات دوار موتور توربوجت و یا حتی از کار افتادگی کل موتور منجر می شود. بنابراین، آنالیز مودال روتور در مراحل طراحی و ساخت روتور، به منظور جلوگیری از و قوع پدیده ی تشدید از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. همچنین بررسی دینامیکی روتور در شرایط کاری از ضروریات طراحی و نگهداری پیش گیرانه یک روتور است تا رفتار روتور در وضعیت دورانی مورد بررسی دقیق قرار گیرد و از وقوع ارتعاشات زیاد قبل و بعد ازساخت روتور جلوگیری شود. به این منظور، روش های قدرتمندی مانند روش اجزاء محدود که در این پایان نامه استفاده شده است به کار گرفته می شوند. در این پایان نامه، بررسی دینامیکی و آنالیز مودال دو روتور توربوجت مورد مطالعه قرارگرفته است. تحلیل روتور توربوجت کوچک به دو بخش آنالیز مودال در حالت ایستا و بررسی دینامیکی روتور در حالت دورانی تقسیم شده است. آنالیز مودال روتور در حالت آزاد وگیردار (با در نظر گرفتن بیرینگ ها) توسط مدل المان محدود تیر یک بعدی تیموشنکو، مدل المان محدود سه بعدی با نرم افزار ansys و همچنین تست های مودال کلاسیک و محیطی با استفاده از دستگاه لیزر داپلر و سنسور های شتاب سنج صورت گرفته است. بررسی دینامیکی روتور در حالت دوار توسط مدل المان محدود تیر و مدل سه بعدی انجام گرفته است. دیاگرام کمبل و سرعت های بحرانی توسط هر دو مدل المان محدود و پاسخ به نابالانسی و وضعیت تغییر شکل روتور در سرعت های بحرانی توسط مدل المان محدود تیر محاسبه شده اند تا وضعیت روتور در حالت دورانی به طور کامل بررسی شده باشد. در نهایت، نتایج بدست آمده برای روتور کوچک با یکدیگر مقایسه شده اند. تحلیل نتایج تئوری و تجربی نشان می دهد که مدل های المان محدود دقت مناسبی به منظور آنالیز مودال و بررسی دینامیکی روتور دارند. روتور توربوجت بزرگ تر نیز توسط مدل المان محدود تیر مورد تحلیل کامل دینامیکی قرارگرفته است. فرکانس های طبیعی در حالات ایستا و دورانی، دیاگرام کمبل، پاسخ به نابالانسی و وضعیت تغییر شکل روتور در سرعت های بحرانی از نتایج بدست آمده از تحلیل روتور بزرگ با استفاده از المان های تیر هستند. از نتایج بدست آمده برای روتور بزرگ به منظور بهینه سازی در طراحی انجام شده برای آن می توان استفاده کرد تا ملزومات طراحی مربوط به ارتعاشات آن رعایت شده باشد و از وقوع مشکلات مربوط به ارتعاشات قبل از ساخت جلوگیری شود.

امروزه آنالیز مودال تجربی کاربردهای گسترده ای در تصحیح دینامیک سازه ها، بهبود مدل های تحلیلی، طراحی دینامیکی بهینه، کنترل ارتعاشات، عیب یابی و پایش سلامت سازه ها در زمینه های مهندسی هوافضا، مکانیک و عمران پیدا کرده است. برای انجام آزمون مودال معمولاً سیستم مورد نظر به آزمایشگاه منتقل شده و پس از شبیه سازی شرایط مرزی با اعمال نیروهای تحریک ساخته شده و معین به ارتعاش واداشته می شود. سپس با استفاده از پاسخ و نیروی تحریک اندازه گیری شده توابع پاسخ فرکانسی محاسبه و از طریق روش های مختلف آنالیز مودال، پارامترهای مودال سیستم شامل فرکانس های طبیعی، نسبت های میرایی و شکل مودها استخراج می شود. برای بسیاری از سیستم های ارتعاشی نظیر سازه های بزرگ صنعتی و عمرانی آنالیز مودال تجربی با مشکلات و محدودیت هایی روبرو می شود. به عنوان نمونه انتقال یک پل یا یک ماشین صنعتی بزرگ به آزمایشگاه در عمل ناممکن است. اندازه گیری توابع پاسخ فرکانسی در محل نیز مستلزم خارج کردن مجموعه از سرویس کاری، حذف تمام نویزهای مزاحم مکانیکی و الکتریکی و تحریک آن سازه بزرگ بوده که بسیار مشکل و گاه ناممکن است. از طرف دیگر در بسیاری مواقع شرایط کاری سیستم با شرایط آزمون متفاوت و نتایج حاصل جوابگوی نیازها نخواهد بود. به منظور رفع این محدودیت ها، روش آنالیز مودال عملیاتی (oma) توسعه و بکار گرفته شده است. در این روش پاسخ ارتعاشی سیستم تحت تأثیر نیروهای محیطی در شرایط کاری عادی اندازه گیری شده و به منظور استخراج پارامترهای مودال سیستم مورد استفاده قرار می گیرد. از مزایای این روش در مقایسه با آنالیز مودال متعارف عدم نیاز به دستگاه های تحریک و شبیه سازی شرایط مرزی، خارج نکردن سازه از سرویس کاری و در نتیجه سرعت بالاتر و هزینه کمتر است. به علاوه در این روش مدل خطی شده حول شرایط نیرویی و مرزی واقعی برای کل سیستم (و نه بخش جدا شده ای از آن) بدست می آید. آنالیز مودال ماشین های دوار بزرگ و سازه های مرتبط با آنها یکی از مواردی است که به دلیل وجود نیروهای ارتعاشی حاصل از ماشین و بروز مسایل و مشکلات ارتعاشی، کاربرد زیادی دارد اما به دلیل محدودیت های ذکر شده انجام آزمون مودال تجربی به روش های متعارف معمولاً غیر ممکن و یا بسیار پر هزینه است. oma می تواند روشی کاربردی برای استخراج پارامترهای مودال ماشین های دوار باشد. اما پاسخ ارتعاشی ماشین های دوار حاوی تحریک های هارمونیک متعدد و قدرتمندی است که روش های oma را با مشکل روبرو می کند. زیرا در همه این روش ها نیروهای تحریک بصورت نویز سفید فرض می شوند. به منظور استفاده از oma در شرایط وجود تحریک های هارمونیک لازم است اجزای هارمونیک ابتدا شناسایی شده و سپس تأثیر آنها در oma و پارامترهای مودال حاصل مد نظر قرار گیرند و یا اینکه سیگنال پاسخ ابتدا به دو قسمت تصادفی و پریودیک جداسازی شده و سپس بخش تصادفی مورد استفاده قرار گیرد. در این رساله اندیس های مختلف تشخیص اجزای هارمونیک مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته به منظور افزایش دقت و حساسیت در تشخیص هارمونیک ها یک اندیس جدید پیشنهاد گردیده است. به منظور استخراج پارامترهای مودال روش های مبتنی بر تبدیل حوزه فرکانس (fdd) شامل efdd و cfdd، مورد مطالعه و پیاده سازی قرار گرفته اند. در این روش ها قبل از استخراج پارامترهای مودال، اجزای هارمونیک شناسایی شده بوسیله اندیس هارمونیک، از طریق میانیابی خطی از توابع پاسخ فرکانسی حذف می گردند. به منظور بهبود عملکرد این روش ها در شرایط وجود تحریک های هارمونیک در این رساله روش اصلاح شده mcfdd پیشنهاد شده است. روش دیگری که در این پروژه برای عبور از مشکل وجود تحریک های هارمونیک مورد استفاده قرار گرفته جداسازی سیگنال های پاسخ قبل از آنالیز مودال عملیاتی است. پس از مطالعه و بررسی روش های مختلف موجود جهت جداسازی سیگنال ها به دو بخش تصادفی و پریودیک، روش های مناسب پیاده سازی و مورد استفاده قرار گرفته است. از بخش تصادفی سیگنال جهت استخراج پارامترهای مودال توسط روش های fdd در حوزه فرکانس و ssi در حوزه زمان استفاده شده است. دقت و کارآیی روش های موجود و پیشنهادی ابتدا از طریق شبیه سازی نرم افزاری بررسی و مقایسه شده و سپس کارآیی آنها در آزمایشات عملی از طریق آزمون آنالیز مودال عملیاتی یک تیر فولادی و یک فن شرکت فولاد مبارکه ارزیابی گردیده است. نتایج شبیه سازی و آزمون های عملی بهبود نتایج حاصل از روش پیشنهادی نسبت به روش های موجود را نشان داده است.

پوسته های استوانه ای دوار در بسیاری از کاربردهای صنعتی از قبیل: روتور توربین گاز، سیستمهای جداساز گریز از مرکز، کوره های پخت سیمان و سیستمهای دوار استفاده می شود. برای بالا بردن سختی پوسته از تقویت کننده استفاده می‎شود. پوسته های استوانه ای و مخروطی که با المانهایی از نوع تیر تقویت شده‎اند به صورت گسترده‎ای در سازه‎های مکانیکی از قبیل: موشک، زیردریایی، خشک‎کننده های دوار و مخازن سوخت هواپیما استفاده می شوند. در اکثر این موارد پوسته تحت بارهای دینامیکی قرار دارد و ممکن است دچار ارتعاش و کمانش و خستگی شود. بنابراین شناخت خصوصیات این سازه‎ها از جمله فرکانس طبیعی و بار کمانش ضرورتا مورد نیاز است. از طرفی با توجه به نیاز روزافزون طراحی سازه‎های سبک وزن با استحکام بالا، لازم است که نسبت استحکام به وزن این سازه‎ها تا حد امکان بالا باشد تا سازه طراحی شده از نظر مصرف مواد، انرژی و هزینه بهینه باشد. از جمله راههای رسیدن به این هدف، تقویت بهینه پوسته با المانهای تقویت کننده محیطی و طولی و همچنین استفاده از مواد مرکب می باشد. در این پایان نامه تحلیل ارتعاشات آزاد، سرعت بحرانی و کمانش پوسته‎های استوانه ای تقویت شده و ارتعاشات آزاد پوسته های مخروطی کامپوزیتی تقویت شده به روش تحلیلی انجام پذیرفته است. در روابط تحلیلی، تیوری لاو و روش ریتز به کار برده شده و از روشهای المان جداگانه و متوسط گیری خواص تقویت‎کننده ها روی پوسته استوانه‎ای برای در نظر گرفتن اثر تقویت‎کننده‎ها استفاده شده است و مقایسه‎ای بین نتایج بدست آمده از این دو روش انجام شده است، همچنین در تحلیل پوسته مخروطی تنها از روش المان جداگانه برای مدل کردن اثر تقویت‎کننده‎ها استفاده شده است. اثرات نیروهای کریولیس و گریز از مرکز که در اثر دوران پوسته به وجود می آید، در معادلات حاکم آورده شده است. برای بدست آوردن معادلات حرکت ابتدا تابع انرژی را بدست آورده و سپس با اعمال اصل همیلتون معادلات حرکت حاصل می شوند. همچنین توابع تغییر مکان برای شرایط مرزی دو سر تکیه‎گاه ساده به صورت مثلثاتی در نظر گرفته شده‎اند. به علت اینکه حل دقیق برای پوسته کامپوزیتی دوار با شرایط مرزی متفاوت (مانند:گیردار-گیردار یا گیردار-تکیه‎گاه ساده) وجود ندارد، از روش gdq برای بررسی این نوع از شرایط مرزی بر روی پوسته استوانه ای استفاده شده است. روش مذکور، تکنیک عددی کارآمدی است که با استفاده از تعداد کم نقاط شبکه برای رسیدن به پاسخ قابل قبول می باشد. با استفاده از این روش، معادلات حرکت با مشتقات جزیی به طور تقریبی تبدیل به یک سری معادلات جبری خطی می شوند. لازم به ذکر است در این پایان نامه برای اولین بار به بررسی ارتعاشات پوسته های مخروطی تقویت‎شده دوار پرداخته شده است، همچنین تاکنون معادلات حرکت پوسته های مخروطی کامپوزیتی دوار از روش انرژی بدست نیامده است. معرفی پدیده سرعت بحرانی و بررسی اثرات بار محوری و فشار داخلی بر روی پوسته استوانه ای تقویت شده نیز از تازه های این پایان نامه می باشد. تاثیر پارامترهای مختلف نظیر هندسه پوسته و تعداد تقویت کننده ها، زاویه الیاف، جنس پوسته و چیدمان الیاف روی فرکانسهای طبیعی، سرعت بحرانی و بار کمانش پوسته استوانه ای تقویت شده مورد مطالعه قرار گرفته است. به علاوه اثر بارگذاری استاتیکی محوری، شعاعی بر روی پوسته استوانه‎ای و سرعت دورانی پوسته استوانه‎ای و مخروطی تقویت‎شده بر روی تغییرات فرکانس طبیعی مطالعه شده‎اند. در بررسی صحت نتایج تحلیل برای پوسته استوانه‎ای با نتایج موجود در مقالات مقایسه‎ای انجام شده است، همچنین در بررسی صحت نتایج حاصل از تحلیل پوسته مخروطی، مقایسه نتایج با پوسته استوانه ای در شرایطی که زاویه راس مخروط صفر باشد انجام شده است.

در این پایان نامه به بررسی عملکرد مستهلک کننده مگنتوریولوژیک پرداخته شده است. به دلیل ماهیت غیر خطی و پیچیده حاکم بر ریزساختارهای مگنتوریولوژی، پیش بینی عملکرد ادوات مگنتوریولوژیک کار ساده ای نمی باشد، از این رو یافتن راه هایی که بتواند عملکرد این ابزارها را پیش بینی کند و منجر به طراحی بهینه آن ها گردد ضروری به نظر می رسد. در این پایان نامه با تهیه مدل اجزای محدود از یک مستهلک کننده مگنتوریولوژیک، عملکرد این مستهلک کننده (نمودار نیرو- سرعت) مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از این روش با نتایج روش تیوری بدون بعد مقایسه شده اند. بررسی ها نشان می دهند که این دو روش با تقریب خوبی قادر به پیش بینی عملکرد مستهلک کننده مگنتوریولوژیک هستند. در ادامه پارامترهای بدون بعدی که در توصیف رفتار مستهلک کننده مگنتوریولوژیک موثر هستند مورد بحث قرار گرفته است. از آن جایی که برای یک طراحی بهینه پیش از هر چیز باید عوامل موثر شناخته شوند، در این پایان نامه مجموع عوامل تاثیرگذار در عملکرد مستهلک کننده مگنتوریولوژیک شرح داده شده است؛ سپس به روش بهینه سازی "تابع هدف چندمنظوره" طرح بهینه ای برای مستهلک کننده خودرو ارایه گردیده است. عملکرد مستهلک کننده مگنتوریولوژیک در یک سازه و به عنوان یک المان از سازه نیز از اهمیت بالایی برخودار است، بنابراین در آخرین بخش از این پایان نامه بر روی یک خرپای سه بعدی مجهز به مستهلک کننده مگنتوریولوژیک تحلیل دینامیکی صورت گرفته و تاثیر مستهلک کننده مگنتوریولوژیک بر کاهش دامنه نوسان ارتعاشات گذرای این سازه مورد بررسی قرار گرفته است. کاهش %32 دامنه نوسانات حاکی از موفقیت مستهلک کننده مگنتوریولوژیک در کاهش ارتعاشات سازه می باشد.

امروزه گرایش کشورهای بزرگ صنعتی به خودروهای کلاس a با توجه به مزایایی که می توان برای آن برشمرد، رو به فزونی است. در حالی که در ایران، نیاز به طراحی و تولید این کلاس از خودرو احساس می گردد. لذا در این پروژه ابتدا مراحل طراحی پلتفرم پایه ی خودروی کلاس a ملی تدوین شده و با استفاده از نرم افزار طراحی، فرم کلی خودروی مورد نظر در قالب معیارهای مخصوص به این کلاس، حاصل می گردد. در کنار این طراحی ها، وزن و سایر پارامترهای مورد نیاز در خودرو برای ادامه ی روند پروژه محاسبه می شود. سپس به منظور تکمیل پلتفرم مفهومی، پروسه ی طراحی و تحلیل مجموعه ی سیستم پیشران مناسب انجام شده است. بدین منظور برای دست یابی به پلتفرم احتراقی، ابتدا یک موتور مناسب که جواب گوی نیازهای خودروی مورد نظر باشد انتخاب گردیده و پس از مدل سازی و تحلیل دینامیکی آن، نسبت دنده های مناسب برای جعبه دنده مطابق با شاخص های عملکردی خودرو نظیر شیب پیمایی، شتاب گیری، سرعت ماکزیمم، کمترین میزان مصرف سوخت و آلایندگی آن طراحی می شود. در ادامه مراحل فوق برای پلتفرم الکتریکی این خودرو نیز انجام می گیرد. در نهایت تأثیر استفاده از قطعات الکتریکی خودرو بر روی عملکرد آن در هر دومدل بررسی شده و میزان تغییراتی که در شاخص های خروجی در این حالت رخ می دهد، تعیین می گردد. همچنین راه های رسیدن به یک پلتفرم مشترک و یا دو پلتفرم با حداقل تغییرات نیز بیان می شود. در این پروژه از نرم افزارهای catia و advisor استفاده شده است.

موضوع نانو در چند شاخه علمی پیگیری می شود و انجام پژوهش در این شاخه علمی مستلزم آن است که مطالعات بین رشته ای انجام گیرد. علومی که مستقیما در نانوتکنولوژی دخیل هستند عبارتند از: فیزیک، شیمی و علم مواد؛ علوم دیگری هم وجود دارند که بصورت غیر مستقیم ( و بیشتر در کاربرد) با نانوتکنولوژی در ارتباط هستند که می توان از برق، داروسازی، پزشکی، مکانیک و نساجی بعنوان مصداق هایی نام برد. جهت انجام پژوهشی شایسته در کاربرد نانوتکنولوژی، پیوند خوردن با علوم اصلی مرتبط با آن پیوند ضروری است. پروژه حاضر بین رشته های مکانیک و علم مواد تعریف شده است و هدف آن تحلیل و مدل سازی خواص مکانیکی نانومواد است. با این توضیح، انجام پروژه به دو بخش اصلی تقسیم شده است. اول، پیدا کردن یک تعریف دقیق و علمی از موضوع پروژه (تحلیل خواص مکانیکی نانومواد) و دوم، استفاده از روش عددی المان محدود برای مدل سازی خواص مکانیکی نانومواد و تغییر مدل ها با این هدف که نتایج قابل قبولی به دست آید.

ضربه گیرها ابزاری برای استهلاک انرژی هستند که به دو دسته برگشت ناپذیر و برگشت پذیر تقسیم می شوند. ضربه گیر های برگشت ناپذیر عموماً در مکان هایی که امکان سقوط اشیاء، مانند آسانسور ها، وجود دارد مورد استفاده قرار می گیرد. این نوع ضربه گیر ها با تبدیل انرژی جنبشی به انرژی کرنشی پلاستیک، باعث استهلاک انرژی می شوند، بنابر این عموماً یک بار مصرف هستند، این نوع ضربه گیر ها در سطح مقطع های گوناگون موجود می باشد. ضربه گیر های برگشت پذیر عموماً از یک فنر، دمپر و یک صفحه تشکیل شده اند که فنر انرژی را در خود ذخیره و دمپر این انرژی ذخیره شده را مستهلک می کند. این نوع ضربه گیر ها در صنایع مختلفی همچون خودرو سازی، راه آهن، تله کابین ها و... کاربرد دارند. در این تحقیق ابتدا فنر و دمپر ضربه گیر مورد بررسی و شبیه سازی عددی قرار گرفت، و جهت اطمینان از شبیه سازی، نتایج به دست آمده با نتایج تحلیلی مقایسه شد. سپس به منظور شبیه سازی ماده مورد نظر در شرایط ضربه، ابتدا ضرایب مربوط به معادلات ویسکو الاستیک ومعادلات متشکله لاستیک، به کمک انجام آزمایش به دست آمد. سپـس با شبیه سازی لاستیک در نرم افزار اجزا محدود، آنالیزهای مورد نظر انجام پذیرفت. نتایج حاصل از شبیه سازی، با مقادیر نتایج عملی در دسترس، مقایسه و به این وسیله روش عددی توسط نتایج تجربی تاییدگردید. درانتها به منظور بررسی آسیب های احتمالی به لبه ورق، به کمک شـبیه سازی این موضوع در حالات مختلف مورد بررسی قرار گرفت.

دستگاه نورد پوسته ای با ظرفیت اصلاح 600000 تن ورق در سال، یکی از مهم ترین مراحل و دستگاه های تولید ورق در پروسه تولیدی شرکت فولاد مبارکه می باشد. که وجود کوچکترین عیب در این دستگاه سبب بوجود آمدن معایب بسیار در ورق تولیدی و افت کیفیت آن می گردد. هدف این پایان نامه بررسی، شناسایی، تحلیل و پیشگیری از بوجود آمدن یکی از این عیوب بر سطح ورق تحت نام عیب ویبره می باشد. مطالب در این تحقیق بدین ترتیب ارائه خواهند گردید: در فصل اول کلیات و تعاریف و تقسیم بندیهای چتر در فرآیند نورد بیان گردیده است. در فصل دوم ماهیت فرآیند نورد ومعادلات لازم جهت مدل سازی فرآیند استفاده شده در شبیه سازی بیان گردیده و در فصل سوم مدلهای مختلف سازه نورد بیان شده در تحقیقات پیشین، خصوصیات دستگاه نورد پوسته ای و مدل جدیدی که در این تحقیق بدست آمده ارائه گردیده است. در فصل چهارم نحوه ترکیب کردن دو مدل فرآیند و سازه نورد و بدست آوردن مدل نوشته شده با نرم افزار مطلب و سیمولینک بیان شده است. در فصل پنجم با توجه به فصول قبل، نسبت به شبیه سازی دستگاه نورد پوسته ای شرکت فولاد مبارکه اقدام شده است. پارامتر های مورد نیاز سازه و پروسه در مدل آورده شده اند و نتایج بدست آمده از حل های مختلف نظیر بررسی مکانیزم جفت نشدن مدل ها، مکانیزم دمپینگ منفی و حالت معیاری از پارامتر های طراحی و کاری دستگاه نظیر ضریب اصطکاک، سرعت، عرض، ضخامت، نسبت کشش از جلو به عقب، نسبت کاهش ضخامت که مشخص کننده وقوع یا عدم وقوع ناپایداری در سیستم (چتر) می باشد در قالب نمودارها و جدول هایی در این فصل ارائه شده اند. نهایتا در فصل آخر خلاصه ای از مشاهدات انجام شده در یک سال اخیر در شرکت فولاد مبارکه ارائه شده و نتایج گرفته شده به منظور کاهش یا حذف عیب ویبره به تفصیل بیان گردیده اند.

رساله حاضر مربوط به پروژه "بررسی علل شکست پره های کمپرسور فشار قوی توربین گازی نیروگاه برق هسا" می باشد که پس از بروز شکست های متوالی پره های توربین های گاز نیروگاه، تعریف و انجام شد. از آنجا که آخرین موارد شکست متعلق به ردیف نهم کمپرسور بوده و اطلاعات بیشتری از جمله پره های شکسته شده ردیف نهم در دست بود، پروژه حاضر بر روی پره های ردیف نهم از جنس آلیاژ ti-6al-4v متمرکز شده است. جهت بررسی نیرویی پدیده شکست این پره ها از روش المان محدود و نرم افزار ansys استفاده گردید. در این بررسی ابتدا به تحلیل تنش دوبعدی و سه بعدی مجموعه پره و دیسک تحت نیروهای تماسی لبه تماس پره و دیسک، نیروی آیرودینامیک و گریز از مرکز پرداخته شد. در هر دو حالت، تمرکز تنش شدیدی در لبه تماس پره و دیسک مشاهده گردید که حاکی از جوانه زنی ترک در این محل است. لازم به ذکر است در این تحلیل نیروهای تماسی بین پره و دیسک نقش اساسی را در ایجاد تمرکز تنش لبه تماسی ایفا می کنند. علاوه بر این، توزیع تنش در هندسه ریشه ترک دار سه بعدی حضور تمرکز تنش شدید در طول پیشانی ترک را نشان داد. مقادیر عددی تنش در طول پیشانی ترک یشتر از حد آستانه خستگی سوهشی برای آلیاژ ti-6al-4v بود که این پدیده، رشد ترک خستگی ایجاد شده در لبه تماس را تایید می کند. علاوه بر این مقادیر فاکتور شدت تنش در حالت سه بعدی نیزدر طول پیشانی ترک های مختلف محاسبه شد. این مقادیر نشان دهنده آن هستند که اگرچه هر سه مود کششی، برشی و پارگی در شکست پره های ترک دار موثرند اما مود اول نسبت به مود دوم و سوم به مراتب قوی تر است و نقش اصلی را در شکست پره ها بر عهده دارد. در مرحله دیگرسطوح مقاطع شکست پره های ترک خورده مورد بررسی های مختلف متالورژیکی قرار گرفت .بر طبق این بررسی ها نقطه جوانه زنی ترک، نقطه ای واقع بر لبه تماس ریشه پره با دیسک و مکانیزم آن مکانیزم خستگی سوهشی تشخیص داده شد. این نقاط، همان متناظر با نقاط دارای تمرکز تنش در شبیه-سازی های عددی بودند. بر این اساس پیش بینی های شکست تحلیل المان محدود با نتایج آزمایشات متالورژیکی تطابق خوبی داشته و آن-ها را تایید می کند.

در این پایان نامه خواص مکانیکی ورق آلومینیوم نانوساختار به کمک روش فروبرش مورد بررسی قرار می گیرد. روشی که برای شبیه سازی مورد استفاده قرارگرفته است، روش شبه پیوسته است. اطلاعات ورق آلومینیومی که در این پایان نامه مورد استفاده قرار گرفته است ورقی است که به روش نوردتجمعی تولید می-شود. در این روش برای تولید ورق آلومینیوم، با نوردکردن و کاهش ضخامت کرنش زیاد در ورق ایجاد می شود. سپس با قراردادن دولایه از این ورق تولیدشده، عملیات نورد را برای چندین سیکل باید انجام داد تا ساختار ماده به دلیل کرنشهای شدید به ساختار نانو تبدیل شود. ماده نانوساختار تولیدی به دلیل خواص خیلی خوبشان مانند استحکام بالا، انعطاف پذیری مناسب، مقاومت به خستگی، مقاومت به سایش، سختی بالا، نفوذپذیری زیاد، خواص نوری و مغناطیسی عالی، کاربرد فراوانی در صنایع مختلف از قبیل الکترونیک، خودروسازی، هوافضا و صنایع نظامی دارد، به سبب نیازهای فزاینده در صنعت ، علوم نانو با سرعت زیادی در حال گسترش است به دلیل اهمیت این علم و پیشرفت روز افزون آن در جهان، این نیاز هر کشوری است، که بخواهد از قافله علمی در این زمینه عقب نماند. رفتار مکانیکی مواد نانوساختار موضوع بسیاری از مطالعات اخیر جامعه تحقیقاتی را تشکیل می دهد. آزمایشات کنترل شده در مقیاس نانو بسیار دشوار و شبیه سازی به روشهای اتمی مانند دینامیک ملکولی بخصوص برای سیستمهای در مقیاس بزرگ بسیار مشکل و پرهزینه و حتی غیرممکن است. از این رو مدلهای چند مقیاسی مانند شبه پیوسته که در این پایان نامه استفاده شده است بصورت گسترده و موفقیت آمیزی برای مطالعه رفتار مکانیکی موادنانوساختار بکارگرفته شده است. در روش شبه پیوسته که یک روش چندمقیاسه است هدف، شبیه سازی سیستم اتمی بدون در نظرگرفتن رفتار همه اتمهای مسئله است. این روش چارچوبی را ایجاد می-کند که بوسیله آن درجات آزادی بطورصحیح و هوشمندانه کم می شود و محاسبه نیرو و انرژی بطورکامل و سریعتر انجام می شود. در این روش در جایی که نیازباشد تمام جزئیات اتمها در نظر گرفته می شود و در مناطقی از مسئله که نیاز به جزئیات نیست از فرضیات محیطهای پیوسته استفادهمی شود.

در این پایان نامه به ارائه یک مدل دینامیکی مناسب برای فرایند نورد سرد به روش اجزا محدود به منظور بررسی پدیده خود تحریکی دستگاه نورد، که اصطلاحا چتر نامیده می شود، پرداخته شده است. هدف این پایان نامه بررسی، شناسایی، تحلیل و پیشگیری از بوجود آمدن این عیب بر سطح ورق تحت نام عیب ویبره می باشد. مدل حاضر را می توان شامل دو زیر مدل یکی برای سازه دستگاه و دیگری برای فرایند (تغییرشکل ورق) دانست. سازه دستگاه منحصرا توسط جرمهای متمرکز به عنوان غلتک و المانهای فنر و دمپر به منظور شبیه سازی تماس غلتکها با یکدیگر و اتصال آنها به استند مدل می شود. در واقع خود تحریکی نورد حاصل تقابل این دو مدل است به گونه ای که انرژی ورودی به سیستم از طریق غلتک راننده به انرژی لرزشی دستگاه تبدیل می شود. در این تحقیق اثرات برخی پارامترهای نورد مانند سرعت، تغییرات ضخامت ورق، میزان کاهش ضخامت ورق و ضریب اصطکاک بین غلتک و ورق بر این پدیده مورد بررسی قرار گرفته و با نتایج بدست آمده از مطالعات گذشته که عمدتا به صورت تحلیلی و آزمایشی بوده مقایسه شده است. انطباق خوب نتایج، بیانگر توانایی روش المان محدود در تحلیل این پدیده است. پس ازتائید صحت مدل المان محدود، این مدل را بر اساس دستگاه اسکین پاس فولاد مبارکه طراحی کرده و پارامترهای ذکر شده در بالا را مورد بررسی قرار داده ایم. بعد از بررسی این پارامترها مشخص شد که احتمال وجود عیب ویبره در ورقهای نازک تر بیشتر است به همین جهت بایستی در هنگام عملیات بر روی این گونه ورق ها دقت بیشتری اعمال کرد و سرعت خط را کاهش داد. و هر چه میزان کاهش سطح مقطع ورق افزایش یابد احتمال وقوع چتر افزایش می یابد. همچنین هر اندازه ضریب اصطکاک کاهش پیدا کند، احتمال وقوع عیب ویبره افزایش پیدا می کند و این به معنای آن است که به هنگام کاهش ضریب اصطکاک در خط بایستی سرعت خط را کاهش داد. و نیز مشخص شد که چتر ایجاد شده توسط دستگاه اسکین پاس بر روی ورق از نوع چتر اکتاو سوم می باشد. در ادامه نیز بعد از تستهای مختلف و آزمایشهای عملی در مجتمع فولاد مشخص شد که در دستگاه اسکین علاوه بر چتر اکتاو سوم، چتر اکتاو پنجم نیز باعث ایجاد عیب ویبره روی ورق می گردد.

شرکت های خودروسازی در داخل و خارج از کشور، همواره در حال اصلاح طرح های خود و ارائه مدل هایی جدید می باشند. بدین منظور تحلیل های متنوعی روی قسمت های مختلف خودرو انجام می شود تا اجزای مختلف خودرو بتوانند عملکرد بهتری از خود نشان بدهند. تحلیل دینامیکی و استاتیکی سازه خودروها هم یکی از انواع تحلیل هایی است که در جهت طراحی و بهبود خودرو ها مورد استفاده قرار می گیرد. تست رول اور نیز یکی از معیارهایی است که برای سنجش میزان استحکام بدنه خودروها انجام می گیرد. هدف دنبال شده در این پایان نامه، بررسی استاندارد اروپایی رول اور (ece.66) روی اتوبوس o457 می باشد. بدین منظور جهت آشنایی بیشتر، ابتدا توضیحاتی راجع به استاندارد مذکور و همچنین روش های انجام تست رول اور ارائه شده است. اعمال تست رول اور روی سازه مورد نظر به صورت شبیه سازی کامپیوتری انجام گرفته که برای این کار از سه نرم افزار کمک گرفته شده است: اینونتور برای مدل سازی، ویژوال نسترن برای بخش اول شبیه سازی تست رول اور، یعنی به دست آوردن سرعت برخورد اتوبوس با زمین، و از همه مهم-تر نرم افزار المان محدود آباکوس برای بخش دوم شبیه سازی، یعنی برخورد سازه با زمین و استخراج تغییرشکل های ایجاد شده در بدنه اتوبوس. با توجه به اندازه بزرگ سازه تحلیل شده و عدم دسترسی به ابرکامپیوترها، به استناد خود آیین نامه رول اور از روش معادل تست اصلی یعنی شبیه سازی تست رول اور روی مقطع-بدنه استفاده شده است. به دلیل عدم امکان تست عملی، نتایج حاصل از شبیه سازی به صورت کیفی با نتایج تجربی مربوط به کارهای مشابه مقایسه می گردد. در ادامه، با توجه به آن که تغییرشکل های ایجاد شده در سازه، از حد مجاز تعیین شده در استاندارد بیشتر می باشد، پیشنهاداتی برای افزایش استحکام سازه ارائه شده و با توجه به محدودیت ها و امکانات موجود در کارگاه های ساخت، به اصلاح سازه مورد نظر پرداخته شده است.

چکیده در این رساله ابتدا رفتار ویسکوالاستیک خطی و غیرخطی معرفی و روابط مربوطه به طور خلاصه ارائه میشود. سپس با مروری بر مبانی تئوری مکانیک محیط های پیوسته و روش اجزاء محدود در تغییر شکل های بزرگ، مقدمات لازم برای ارائه معادلات متشکله ویسکوالاستیک و پیاده سازی آن در یک برنامه اجزاء محدود فراهم می گردد. پلیمرها و الاستومرها از جمله موادی هستند که رفتار ویسکوالاستیک بارزی از خود نشان می دهند. با این حال محدوده ی رفتار ویسکوالاستیک خالص در پلیمرها محدود بوده و با افزایش کرنش وارد فاز پلا ستیک می شوند. در فصل پنجم این رساله یک معادله متشکله ویسکوالاستیک-پلاستیک سه بعدی پدیده ای برای پلیمرها ارائه شده است. مدل بر اساس این فرض است که تنش را می توان به دو بخش ویسکوالاستیک و الاستیک-پلاستیک تجزیه نمود. سپس مدل غیرخطی وابسته به نرخ پیشنهادی در یک برنامه اجزاء محدود به کار گرفته شده و صحت برنامه مذکور با نتایج آزمایش بر روی یک پلیمر خاص ارزیابی می شود. نتایج سه نوع آزمون فشار، خزش و وارهیدگی تک محوره برای بررسی صحت مدل استفاده شده است. مقایسه ها نشان می دهدکه مدل متشکله پیشنهادی می تواند رفتار مکانیکی وابسته به نرخ پلیمرها را به خوبی پیش بینی کند. همچنین مدل برای مطالعه اثر اصطکاک در آزمون فشار و رفتار پلیمر تحت بارگذاری چرخه ای مورد استفاده قرار گرفته است. رفتار ویسکوالاستیک در الاستومرها در محدوده ی بزرگتری نسبت به پلیمرها مشاهده می شود و فاز پلاستیک در آن ها خیلی چشمگیرنیست. فصل ششم این رساله به فرمول بندی روابط متشکله مواد ویسکوالاستیک با تغییر شکل بزرگ در یک چارچوب سازگار ترمومکانیکی می پردازد. برای مدل سازی ویژگی های ساختاری مواد جامد ویسکوالاستیک در تغییر شکل های کوچک مدل موسوم به جامد سه پارامتری مورد استفاده قرار می گیرد. مسأله اصلی در تعمیم مدل های متشکله تغییر شکل کوچک به بزرگ آن است که تئوری در یک چارچوب سازگار ترمومکانیکی توسعه یابد؛ به گونه ای که قانون دوم ترمومکانیک در هر فرآیند مجاز ارضا شود. براساس روابط متشکله ارائه شده یک برنامه اجزاء محدوده توسعه داده شده است. متعاقباً برنامه برای پیش بینی پاسخ یک نوع بوش های الاستومری به کار گرفته شده است. تحلیل اجزاء محدود انجام شده، جابجایی ها و چرخش ها در حالت وارهیده را بهخوبی پیش بینی می کند. پاسخ به تغییر شکل های شعاعی و پیچش ترکیبی نیز شبیه سازی شده است.

چکیده نانولوله¬های کربنی مواد نانوساختاری هستند که دارای خواص فوق¬العاده مکانیکی، فیزیکی و حرارتی می¬باشند. از نظر مکانیکی سخت¬ترین مواد شناخته شده هستند، تا جاییکه استحکام آنها چندین برابر فولاد است درحالیکه وزن آنها، یک ششم نمونه فولادی می¬باشد. علاوه¬براین رسانایی الکتریکی آنها چندین برابر بهترین رساناهاست. حساسیت مغناطیسی¬شان بیشتر از بسیاری از مواد شناخته شده¬است. در برابر افزایش و یا کاهش دما مشابه سیلیسیم رفتار می¬کنند، و تا 3000 درجه سانتیگراد در خلا پایدار هستند. به¬منظور استفاده از نانولوله¬های کربنی در مقیاس وسیع لازم است ابتدا رفتار آنها در شرایط مختلف و تحت بارگذاری¬های متفاوت بررسی شده و پیش¬بینی شود. در حیطه مطالعات تئوری انجام¬شده بر روی نانولوله¬های کربنی، با استفاده از شبیه¬سازی¬های کامپیوتری می¬توان مقدار خواص آنها را تخمین زد. یکی از شیوه¬هایی که در حوزه مدل¬سازی رفتار نانومواد بسیار استفاده می¬گردد، دینامیک مولکولی است. اگرچه که دینامیک مولکولی ابزاری قدرتمند در عرصه مدل¬سازی رفتار مواد در مقیاس نانو است، اما به دلیل حجم محاسبات بالا در مدل¬سازی ماده با محدودیت استفاده روبروست. بسیاری از محققان درپی ابداع روش¬هایی نوین با دقت بالا و حجم محاسبات پایین هستند. در این پایان¬نامه با استفاده از مدلی که بر مبنای مکانیک سازه¬ها و المان محدود بنا شده، رفتار این مواد تحت بار کششی و پیچشی و در دماهای متفاوت برای ساختارهای بدون عیب و معیوب(با عیب حفره و با عیب 5-7-7-5) بررسی گردیده¬است. هم¬چنین ارتعاشات نانولوله¬های دو سر گیردار نیز در دماهای متفاوت مدل شده¬است. این شیوه بر مبنای معادل سازی پتانسیل مولکولی و انرژی¬های کرنشی مکانیک ساختاری کلاسیک جهت محاسبه مشخصات المان¬های مدل المان محدود بنا نهاده شده¬است. بارگذاری کششی نانولوله¬ها نشان داده¬است که مقدار مدول الاستیک و مدول پیچشی آنها به¬ترتیب در محدوده تراپاسکال و گیگاپاسکال است. وجود انواع عیوب در ساختار نانولوله¬ها سبب کاهش مقدار این ثابت¬ها می¬شود. در مدل ساخته شده یکبار تاثیر عیب حفره و بار دیگر تاثیر عیب 5-7-7-5 بررسی شده¬است. نتایج حاکی از تاثیر بیشتر عیب حفره می¬باشند. با افزایش دما نیز مقدار ثابت¬های الاستیک ماده کاهش می¬یابند که این مطلب به دلیل ضعیف شدن پیوندهای بین اتم¬ها می¬باشد. بررسی کمانش نانولوله¬ها تحت بار فشاری نشان می¬دهد که با افزایش نسبت منظری نانولوله(نسبت طول به قطر نانولوله) مقدار نیروی کمانشی کاهش می¬یابد. محاسبات نشان داده¬اند که با افزایش نسبت طول به قطر نانولوله مقدار فرکانس ارتعاشی آن کاهش می¬یابد، در عین حال کایرالیتی نانولوله بر مقدار فرکانس ارتعاشی بدون تاثیر است. وجود عیب حفره با توجه به ساختار نانولوله و مکان عیب، ممکن است مقدار فرکانس را کاهش دهد و یا ثابت نگه دارد. با افزایش نسبت منظری نانولوله تاثیر عیب حفره بر فرکانس ارتعاشی کمتر می¬شود. با افزایش دما نیز مقدار فرکانس ارتعاشی نانولوله کاهش می¬یابد.

چکیده رساله ی حاضر به شبیه سازی عددی رفتار غیرخطی مواد هایپرالاستیک به روش المان محدود اختصاص دارد. به این منظور از نرم افزار المان محدودabaqus استفاده شده است. در ابتدا مکانیک مربوط به رفتار مواد هایپرالاستیک و به ویژه مکانیک مواد لاستیکی بررسی شده است. با توجه به اینکه تا کنون مدل های الاستیسیته ی غیرخطی متفاوتی برای مواد هایپرالاستیک ارایه شده است، در این تحقیق مدل هایی که کارآیی بیشتری دارند و در تحلیل های قبلی بیشتر مورد توجه قرار گرفته اند بیان شده اند و اصول حاکم بر آن ها، مزایا و معایب هر یک نیز بیان شده است. همچنین در این تحقیق، نحوه ی پیاده سازی و حل المان محدود یک مسئله ی غیرخطی با ماده ی هایپرالاستیک در نرم افزار abaqus تشریح شده است. از آن جایی که برخی از مدل های هایپرالاستیک در این نرم افزار موجود هستند، این رساله قابلیت افزودن هر نوع رابطه ی ساختاری غیرخطی قابل قبول را به کتابخانه ی مواد موجود در نرم افزار abaqus را به خواننده می دهد. در این کار یکی از مدل های الاستیسیته ی غیرخطی پیشنهاد شده ی اخیرکه برای گستره ی وسیعی از مواد، با نتایج آزمایشگاهی تطبیق دارد، انتخاب شده و با استفاده از یک زیرروال مخصوص، معادلات آن در نرم افزار abaqus نوشته شده است. سه مود تغییرشکل برای مواد متفاوت در شرایط تراکم ناپذیر و تراکم پذیر شبیه سازی شده و نتایج قابل قبولی بدست آمده است. به منظور بررسی کارآیی کد المان محدود در تغییرشکل های سه بعدی، رفتار یک بوش الاستومری به عنوان یک قطعه ی پرکاربرد صنعتی در سه مود تغییرشکل شبیه سازی شده و نتایج قابل قبولی در مقایسه با مدل های موجود در نرم افزار و نتایج تجربی بدست آمده است.

چکیده : در این تحقیق خط نورد میلگرد فولادهای ساختمانی کارخانه کوثر گروه ملی صنعتی فولاد ایران از جنبه¬های مکانیکی و حرارتی شبیه¬سازی و تحلیل شد. بدین منظور از نرم¬افزار المان محدود abaqus 6.5 استفاده شده و نتایج بدست آمده با اطلاعات دمایی اندازه گیری شده و توان موتورهای خط و نیز نتایج تجربی دیگر محققان مقایسه گردید. این مقایسه توافق خوبی بین نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج تجربی نشان داده است. توزیع تنش، تنش¬های اصلی، تنش هیدرواستاتیک و کرنش در منطقه تغییر شکل، توزیع درجه حرارت در منطقه تغییر شکل و بین قفسه¬ها، توان و نیروی موتورها و اثر اصطکاک بر متغیرهای حرارتی و مکانیکی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. نتایج این تحقیق نشان می¬دهد که در مرکز شمش به دلیل ضخامت زیاد و تغییر شکل شدید، خصوصا در قفسه¬های مرحله خشن¬کاری، درجه حرارت شمش ممکن است حتی افزایش پیدا کند. همچنین بررسی کانتورهای توزیع دما نشان می¬دهند که توزیع درجه حرارت در کالیبرهای دایره¬ای بسیار یکنواخت¬تر از کالیبرهای بیضوی است. مدل حاضر نشان¬دهنده اثرات نامطلوب ضریب اصطکاک بر پارامترهای مکانیکی و حرارتی می¬باشد. با استفاده از این مدل توان و نیروی لازم برای نورد را در کالیبرهای مختلف محاسبه گردید. مقایسه نتایج حاصل با روشهای تحلیلی صحت بیشتر نتایج مدل حاضر را نشان می¬دهد.

توجه این پژوهش به مطالعه ی قابلیت استفاده از صفحات دوپایداره به عنوان وسیله ای برای دستیابی به ایده سازه های مورفینگ متمرکز شده است. بدین منظور در ابتدا با نوشتن برنامه مخصوص در نرم افزار متلب و با استفاده از روش ریلی – ریتز و کمینه سازی انرژی پتانسیل کل تغییرات انحناهای طولی، عرضی و پیچشی صفحات مرکب دوپایداره با چینش های گوناگون لایه ها بر حسب دما بدست آمده است. هم چنین مقدار نیروی بحرانی جهت تغییر شکل از حالت پایدار اول به حالت پایدار دوم و برعکس برای صفحات مرکب با چینش-های غیر متقارن [30-/60]، [20-/70] و [0/90] با استفاده از شبیه سازی در نرم افزار آباکوس بدست آمده و صحت آن با انجام آزمایش های عملی بررسی گردید. در پایان نیز به مطالعه دو ایده جهت استفاده از صفحات مرکب دوپایداره در طراحی بال های مورفینگ پرداخته شده است. بدین منظور با استفاده از شبیه سازی اجزاء محدود در نرم افزار آباکوس مقادیر نیروهای لازم برای انجام پدیده پرش ناگهانی در سازه مطالعه 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.

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.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

اعداد بی نهایت کوچک و بی نهایت بزرگ از زمانهای قدیم برای اثبات قضایا محاسبهء سطوح و غیره در ریاضیات و فیزیک مورد استفاده قرار می گرفتند. ولی بعدا" به دلیل تناقضات منطقی از ریاضیات کنار گذاشته شدند تا اینکه در سال 1966 توسط ابراهام رابینسون مبانی منطقی محکمی، که سبب احیاء مجدد آنها شد، برای آنها ارائه گردید. در این سال رساله آنالیز غیر استاندارد یا به عبارت دیگر اعداد بی نهایت کوچک و بینهایت بزرگ به روشی دقیق و اصولی معرفی می گردند. و سپس کاربردهایی از آن در مکانیک بیان می گردد.این مجموعه مشتمل بر هفت فصل می باشد. در فصل اول بمنظور معرفی آنالیز غیراستاندارد، توضیحاتی آورده شده است . در فصل دوم، با معرفی رابطهء هم ارزی مناسبی روی مجموعهء کلیه دنباله های تعریف شده روی r، اعداد بی نهایت کوچک و بینهایت بزرگ معرفی می گردند. به این ترتیب مجموعهءr * که توسیعی از r، شامل اعداد حقیقی اعداد بی نهایت کوچک و بی نهایت بزرگ است ، بدست می آید. سپس توابع، روابط و جملات صحیح در r به r * توسعه داده می شدند. و به این ترتیب ثابت می شود که همان روابطی که در مجموعهءاعداد حقیقی مورد استفاده قرار می گیرند را می توان برای این مجموعه توسعه یافته نیز به کار برد. در فصل سوم، کابردهائی از این روش برای اثبات بعضی از قضایای مقدماتی حساب دیفرانسیل و انتگرال را میتوان براساس آنالیزغیراستاندارد بنیان نهاد. در فصل چهارم یک روش اصولی برای بیان آنالیز غیراستاندارد ارائه گردیده است . در این روش با اضافه نمودن سه اصل استنتاجی دیگر به اصول نظریه مجموعه ها، آنالیز غیر استاندارد را میتوان نتیجه گرفت . در فصل پنجم، دو دیدگاه دیگربه طور مختصر بیان شده است . این دو دیدگاه یکی دیدگاه رابینسون و دیگری دیدگاه لوتز است . در فصل ششم کاربردهائی از آنالیز غیراستاندارد آورده شده است . این کاربردها نشان دهنده آنست که این روش می تواند باعث ساده تر شدن اثباتها یا ارائه تعابیرمناسبتری برای پدیده های فیزیکی گردد. کاربردهائی که درنظر گرفته شده اند عبارتند از : تابع گرین غیر استاندارد و کاربرد آن در معادله شرودینگر، پدیده غلتش ، معادلهء ارتعاش تار، اثباتی برای اصل سن و نان در تئوری الاستیسیته و اصلی مشابه آن در سیالات . درفصل هفتم تاریخچه مختصری از حساب دیفرانسیل و انتگرال در ارتباط با آنالیز غیراستاندارد آورده شده است .

در این رساله با استفاده از برنامه نویسی در محیط ‏‎ansys‎‏ انتشار ترک در مدلهای گوناگون و اشکا ل مختلف ترک در حالت الاستیک خطی(از جمله ترکهای مرکزی و کناری تحت بارگذاری های کششی، فشاری و دو محوره ) مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. در ابتدا ضرایب شدت تنش و زاویه انتشار اولیه ترک در چندین مدل مختلف بدست آمده و با مراجع مقایسه شده سپس مسیر انتشار ترک در حالات گوناگون مورد بررسی قرار گرفته است.